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JP2019173703A - Control method of engine, knock detection method, and control device of engine - Google Patents

Control method of engine, knock detection method, and control device of engine Download PDF

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JP2019173703A JP2018064934A JP2018064934A JP2019173703A JP 2019173703 A JP2019173703 A JP 2019173703A JP 2018064934 A JP2018064934 A JP 2018064934A JP 2018064934 A JP2018064934 A JP 2018064934A JP 2019173703 A JP2019173703 A JP 2019173703A
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Abstract

To more surely suppress knocking.SOLUTION: A first calculation process for calculating a low temperature oxidation reaction level representing an occurrence rate of low temperature oxidation reaction on the basis of a cylinder internal pressure during a specific period from a compression stroke latter period to an expansion stroke initial period, a second calculation process for calculating a degree of combustion steepness representing steepness of combustion after start of high temperature oxidation reaction with flame, an estimation process for estimating occurrence of knocking on the basis of the low temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation process and the degree of combustion steepness calculated in the second calculation process, and a knock suppression process for supplying a refrigerant for lowering a temperature in the cylinder to the cylinder when necessary on the basis of a result of the estimation process, are executed.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒を備えたエンジンの制御方法、ノック検出方法および制御装置に関する。   The present invention relates to a control method, a knock detection method, and a control device for an engine including a cylinder in which a fuel-air mixture containing gasoline burns.

従来、エンジンの分野では、エンジン負荷が高いとき等に局所的にノッキングという異常燃焼が発生する場合があることが知られている。ノッキングは、気筒内の圧力高いノッキングノッキングが発生するのを防止するための種々の対策が行われている。具体的には、エンジン負荷が高く燃焼室内の温度が高い条件では、主たる燃焼とは別に燃焼室の外周部等において燃料と空気との混合気が自着火燃焼し、高い圧力波が生じてノッキングつまりシリンダやピストンの振動が生じる。ノッキングが生じると、騒音が増大するとともにピストン等が損傷するおそれがあり、これを防止することが求められている。   Conventionally, in the field of engines, it is known that abnormal combustion called knocking may occur locally when the engine load is high. As for knocking, various measures are taken to prevent the occurrence of knocking knocking with high pressure in the cylinder. Specifically, under conditions where the engine load is high and the temperature in the combustion chamber is high, the mixture of fuel and air self-ignites and burns at the outer periphery of the combustion chamber separately from the main combustion, causing a high pressure wave and knocking. That is, vibration of the cylinder or piston occurs. If knocking occurs, noise increases and the piston or the like may be damaged, and it is required to prevent this.

例えば、特許文献1には、エンジン本体にノッキングを検出するノックセンサを設け、ノックセンサによってノッキングが検出されると点火時期を遅角して、ノッキングの発生を回避するように構成されたエンジンが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an engine that is provided with a knock sensor that detects knocking in an engine body, and delays the ignition timing when knocking is detected by the knock sensor to avoid the occurrence of knocking. It is disclosed.

特開2008−291758号公報JP 2008-291758 A

ノックセンサを用いてノッキングを検出する方法では、ノッキングが生じてはじめてノッキングが生じやすい運転状態にあることが判明する。そのため、ノッキングが連続して発生することしか回避できず、ノッキングの発生自体を防止することはできない。つまり、ノッキングの発生を充分に抑制することができない。   In the method of detecting knocking using a knock sensor, it is found that the knocking is likely to occur only when knocking occurs. Therefore, it can only be avoided that knocking occurs continuously, and the occurrence of knocking itself cannot be prevented. That is, the occurrence of knocking cannot be sufficiently suppressed.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ノッキングをより確実に抑制することが可能なエンジンの制御方法、ノック検出方法およびエンジンの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine control method, a knock detection method, and an engine control device that can more reliably suppress knocking. .

前記課題を解決するために、本願発明者らは、鋭意研究の結果、混合気の燃焼が開始する前つまり高温酸化反応が開始する前に低温酸化反応が生じたときは、ノッキングが生じる可能性が非常に高いことを突き止めた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and found that knocking may occur when a low-temperature oxidation reaction occurs before combustion of the air-fuel mixture starts, that is, before a high-temperature oxidation reaction starts. Was very expensive.

低温酸化反応とは、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う反応であり、燃焼室(気筒)内の温度が高いときに、酸素ラジカル等によって、燃料を構成する炭化水素から水素が引き抜かれることで開始する反応である。低温酸化反応は、火炎を生じさせながら高い熱エネルギーを発する反応である高温酸化反応が開始される前、つまり、いわゆる燃焼が開始される前に、生じる。ノッキングが生じるのも燃焼室内の温度が高いときである。従って、上記のように、混合気が低温酸化反応したときに、その後、ノッキングが生じるのは、燃焼室内の温度が高い状態にあることに起因していると考えられる。   The low-temperature oxidation reaction is a reaction accompanied by slight heat generation exceeding the cooling loss. When the temperature in the combustion chamber (cylinder) is high, oxygen is extracted from hydrocarbons constituting the fuel by oxygen radicals or the like. It is a reaction to start. The low-temperature oxidation reaction occurs before a high-temperature oxidation reaction that is a reaction that generates high thermal energy while generating a flame, that is, before so-called combustion is started. Knocking occurs when the temperature in the combustion chamber is high. Therefore, as described above, when the air-fuel mixture undergoes a low-temperature oxidation reaction, it is considered that the subsequent knocking is caused by the high temperature in the combustion chamber.

ここで、前記のように、低温酸化反応は、混合気の燃焼が開始する前であってノッキングが生じる時期よりも十分に早い時期に生じる。従って、低温酸化反応の発生度合を表す低温酸化反応レベルに基づいてノッキングの発生を予測すれば、ノッキングの発生の予測をノッキングが発生する時期に対して十分に早い時期に実施することが可能になる。   Here, as described above, the low-temperature oxidation reaction occurs before the start of combustion of the air-fuel mixture and at a time sufficiently earlier than the time when knocking occurs. Therefore, if the occurrence of knocking is predicted based on the low-temperature oxidation reaction level indicating the degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction, it is possible to predict the occurrence of knocking at a sufficiently early time with respect to the time when knocking occurs. Become.

一方、低温酸化反応レベルが高ければ非常に高い確率でノッキングが生じるものの、低温酸化反応レベルが高いときであってもノッキングが生じないときがあること、および、低温酸化反応レベルが低いもかかわらずノッキングが生じるときがあるという知見を得た。これに対して、本願発明者らは、さらに、高温酸化反応の開始後の燃焼が急峻である方が、ノッキングが発生しやすいことを突き止めた。   On the other hand, although knocking occurs with a very high probability if the low-temperature oxidation reaction level is high, knocking may not occur even when the low-temperature oxidation reaction level is high, and even though the low-temperature oxidation reaction level is low The knowledge that knocking sometimes occurs was obtained. In contrast, the inventors of the present application have further found that knocking is more likely to occur when the combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction is sharper.

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒と、当該気筒内の圧力である筒内圧力を検出する検出手段とを含むエンジンを制御する方法であって、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出する第1算出工程と、前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出する第2算出工程と、前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルと前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度とに基づいてノッキングの発生を予測する予測工程と、前記予測工程の結果に基づいて必要な場合に、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒に供給するノック抑制工程とを含む、ことを特徴とする(請求項1)。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and includes a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air burns, and detection means for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in the cylinder. A method for controlling an engine including a low-temperature oxidation reaction level representing a degree of occurrence of a low-temperature oxidation reaction based on an in-cylinder pressure detected by the detection means during a specific period from a late compression stroke to an early expansion stroke A first calculation step, a second calculation step for calculating a combustion steepness representing a steepness of combustion after the start of a high-temperature oxidation reaction accompanied by a flame based on the in-cylinder pressure during the specific period, and the first A prediction step of predicting the occurrence of knocking based on the low temperature oxidation reaction level calculated in the calculation step and the combustion steepness calculated in the second calculation step, and when necessary based on the result of the prediction step, Above A coolant to reduce the temperature in the cylinder and a knock suppression supplying to said cylinder, characterized in that (claim 1).

この方法によれば、ノッキングの発生と相関があり且つノッキングが発生するタイミングよりも早期に生じる低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルと、ノッキングの発生と高い相関のある高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度とに基づいてノッキングの発生が予測されるため、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく予測することができる。そして、この予測結果に基づいて冷媒を効果的に気筒内に供給することができノッキングをより確実に抑制することができる。   According to this method, a low-temperature oxidation reaction level that is correlated with the occurrence of knocking and that indicates the degree of low-temperature oxidation reaction that occurs earlier than the timing at which knocking occurs, and a high-temperature oxidation reaction that is highly correlated with the occurrence of knocking. The occurrence of knocking is predicted based on the combustion steepness that represents the steepness of combustion after the start, so it is possible to detect early that knocking is likely to occur and to accurately predict the occurrence of knocking. can do. And based on this prediction result, a refrigerant | coolant can be effectively supplied in a cylinder and knocking can be suppressed more reliably.

前記方法において、前記ノック抑制工程は、前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルが基準レベル以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒の供給を開始する第1ステップと、前記第1ステップの実施後、前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立した場合に前記冷媒の供給を継続し、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記冷媒の供給を停止する第2ステップとを含む、のが好ましい(請求項2)。   In the method, the knock suppression step starts the supply of the refrigerant when a first condition that the low-temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation step is equal to or higher than a reference level is satisfied. After the step and the first step, when the second condition that the combustion steepness calculated in the second calculation step is equal to or higher than a reference value is satisfied, the supply of the refrigerant is continued, and the second Preferably, the method includes a second step of stopping the supply of the refrigerant when the above condition is not satisfied (claim 2).

この方法によれば、ノッキングが発生する場合に、冷媒をより確実に適切な時期に気筒内に供給してノッキングの発生を防止することができるとともに、ノッキングが発生しない場合に冷媒が気筒内に供給されて気筒内の温度が過度に低下するのを防止することができる。   According to this method, when knocking occurs, the refrigerant can be more reliably supplied into the cylinder at an appropriate time to prevent the occurrence of knocking, and when knocking does not occur, the refrigerant can enter the cylinder. It is possible to prevent the temperature in the cylinder from being excessively lowered by being supplied.

前記方法において、前記ノック抑制工程では、前記冷媒として、ノッキングの有無にかかわらず供給される通常の燃料とは別の追加の燃料を前記気筒内に噴射する、のが好ましい(請求項3)。   In the method, it is preferable that in the knock suppression step, an additional fuel different from the normal fuel supplied regardless of knocking is injected into the cylinder as the refrigerant.

この方法によれば、冷媒を気筒に供給するための装置を別途設ける必要がない。   According to this method, it is not necessary to separately provide a device for supplying the refrigerant to the cylinder.

前記方法において、前記第1算出工程では、前記低温酸化反応レベルとして、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出し、前記第2算出工程では、前記燃焼急峻度として、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出する、のが好ましい(請求項4)。   In the method, in the first calculation step, an increase amount of a heat generation rate during a first period that is a part of the specific period is calculated as the low-temperature oxidation reaction level, and in the second calculation step, the combustion is performed. As the steepness, it is preferable to calculate an increase amount of the in-cylinder pressure during the second period that is included in the specific period and set to the retarded side with respect to the first period.

この方法によれば、精度よくノッキングの発生を予測することができる。   According to this method, occurrence of knocking can be predicted with high accuracy.

また、本発明は、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒と、当該気筒内の圧力である筒内圧力を検出する検出手段とを含むエンジンにおいて生じるノッキングを検出する方法であって、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出する第1算出工程と、前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応が生じたことを判定するとともに、当該高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出する第2算出工程と、前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルと前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度とに基づいてノッキングの発生を予測する予測工程とを含む、ことを特徴とするエンジンのノック検出方法を提供する(請求項5)。   The present invention is also a method for detecting knocking that occurs in an engine, including a cylinder in which a mixture of gasoline-containing fuel and air burns, and detection means for detecting in-cylinder pressure, which is the pressure in the cylinder. A first calculation step of calculating a low-temperature oxidation reaction level representing the degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke; Based on the in-cylinder pressure during the specific period, it is determined that a high-temperature oxidation reaction accompanied by a flame has occurred, and a second calculation for calculating a combustion steepness that represents the steepness of combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction And a prediction step of predicting the occurrence of knocking based on the low-temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation step and the combustion steepness calculated in the second calculation step. It provides a knock detecting method for an engine according to claim (Claim 5).

この方法によれば、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく予測することができる。従って、この方法を用いれば、ノッキングを抑制するための操作を早期に且つ適切に実施することが可能となり、ノッキングをより確実に防止することが可能となる。   According to this method, it is possible to detect that knocking is highly likely to occur at an early stage and to accurately predict the occurrence of knocking. Therefore, if this method is used, an operation for suppressing knocking can be performed early and appropriately, and knocking can be more reliably prevented.

また、本発明は、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒を備えたエンジンの制御装置であって、前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する検出手段と、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒内へ供給する冷媒供給手段と、前記冷媒供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出し、当該低温酸化反応レベルが基準レベル以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒供給手段に前記冷媒の供給を開始させるとともに、前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出し、前記燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立すると前記冷媒の供給が継続され、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記冷媒の供給が停止されるように、前記冷媒供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する(請求項6)。   The present invention also relates to an engine control device having a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air burns, the detecting means for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in the cylinder, and the cylinder A refrigerant supply means for supplying a refrigerant for lowering the internal temperature into the cylinder, and a control means for controlling the refrigerant supply means. The control means is a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke. Based on the in-cylinder pressure detected by the detection means, a low temperature oxidation reaction level representing the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction is calculated, and the first condition that the low temperature oxidation reaction level is equal to or higher than a reference level is satisfied. In accordance with the above, the refrigerant supply means starts supply of the refrigerant, and based on the in-cylinder pressure during the specific period, combustion representing the steepness of combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction with a flame When the second condition that the steepness is calculated and the combustion steepness is equal to or higher than a reference value is satisfied, the supply of the refrigerant is continued. When the second condition is not satisfied, the supply of the refrigerant is not performed. An engine control device is provided that controls the refrigerant supply means so as to be stopped (Claim 6).

この装置によれば、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく予測することができる。そして、この予測結果に基づいて冷媒を効果的に気筒に供給することができノッキングをより確実に抑制することができる。   According to this apparatus, it is possible to detect early that knocking is likely to occur, and to accurately predict the occurrence of knocking. And based on this prediction result, a refrigerant | coolant can be effectively supplied to a cylinder and knocking can be suppressed more reliably.

以上説明したように、本発明によれば、ノッキングをより確実に抑制することが可能になる。   As described above, according to the present invention, knocking can be more reliably suppressed.

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。It is a figure showing composition of an engine system concerning one embodiment of the present invention. エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. 制御マップを示した図である。It is the figure which showed the control map. 高負荷領域における燃料の噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the fuel injection timing in a high load area | region, ignition timing, and a heat release rate. ノッキングが発生したときと発生しなかったときとの熱発生率の変化を比較して示した図である。It is the figure which compared and showed the change of the heat release rate when knocking generate | occur | produces and when it does not generate | occur | produce. 図5の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of FIG. 5. ノッキングが発生したときと発生しなかったときとの筒内圧の変化を比較して示した図である。It is the figure which compared and showed the change of the in-cylinder pressure when knocking generate | occur | produces and when it does not occur. ノック判定およびノック回避制御の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of knock determination and knock avoidance control. ノック判定およびノック回避制御を実施したときの各パラメータのクランク各変化を示した図である。It is the figure which showed each crank change of each parameter when knock determination and knock avoidance control are implemented. ノック判定およびノック回避制御を実施したときの各パラメータのクランク各変化を示した図である。It is the figure which showed each crank change of each parameter when knock determination and knock avoidance control are implemented. ノック判定およびノック回避制御を実施したときの各パラメータのクランク各変化を示した図である。It is the figure which showed each crank change of each parameter when knock determination and knock avoidance control are implemented.

(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明のエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1で生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which an engine control device of the present invention is applied. The engine system of the present embodiment includes a four-stroke engine main body 1, an intake passage 20 for introducing combustion air into the engine main body 1, and an exhaust passage 30 for discharging exhaust gas generated by the engine main body 1. With.

エンジン本体1は、例えば、4つの気筒2が図1の紙面と直交する方向に直列に配置された直列4気筒エンジンである。このエンジンシステムは車両に搭載され、エンジン本体1は車両の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン本体1は、ガソリンを含む燃料の供給を受けて駆動される。なお、燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。   The engine body 1 is, for example, an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 2 are arranged in series in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. This engine system is mounted on a vehicle, and the engine body 1 is used as a drive source for the vehicle. In the present embodiment, the engine main body 1 is driven by receiving supply of fuel including gasoline. The fuel may be gasoline containing bioethanol or the like.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復動(上下動)可能に嵌装されたピストン5とを有する。   The engine body 1 includes a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 provided on the upper surface of the cylinder block 3, and a piston 5 fitted to the cylinder 2 so as to be able to reciprocate (up and down). Have

ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6はいわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド4の下面で構成される燃焼室6の天井面は吸気側および排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン5の冠面には、その中心部を含む領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹ませたキャビティが形成されている。なお、ここでは、ピストン5の位置や混合気の燃焼状態によらず気筒2の内側空間のうちピストン5の冠面と燃焼室6の天井面との間の空間を、燃焼室6という。   A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is a so-called pent roof type, and the ceiling surface of the combustion chamber 6 constituted by the lower surface of the cylinder head 4 has a triangular roof shape composed of two inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. On the crown surface of the piston 5, a cavity is formed in which a region including the center portion is recessed on the opposite side (downward) from the cylinder head 4. Here, the space between the crown surface of the piston 5 and the ceiling surface of the combustion chamber 6 in the inner space of the cylinder 2 regardless of the position of the piston 5 and the combustion state of the air-fuel mixture is referred to as the combustion chamber 6.

エンジン本体1の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、15以上20以下(例えば17程度)に設定されている。   The geometric compression ratio of the engine body 1, that is, the ratio of the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the bottom dead center to the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center is 15 or more. It is set to 20 or less (for example, about 17).

シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を気筒2(燃焼室6)内に導入するための吸気ポート9と、気筒2内で生成された排気を排気通路30に導出するための排気ポート10とが形成されている。これら吸気ポート9と排気ポート10とは、気筒2毎にそれぞれ2つずつ形成されている。   The cylinder head 4 has an intake port 9 for introducing the air supplied from the intake passage 20 into the cylinder 2 (combustion chamber 6), and an exhaust for generating exhaust gas generated in the cylinder 2 to the exhaust passage 30. An exhaust port 10 is formed. Two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are formed for each cylinder 2.

シリンダヘッド4には、各吸気ポート9の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁11と、各排気ポート10の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する排気弁12とが設けられている。   The cylinder head 4 is provided with an intake valve 11 that opens and closes an opening on the cylinder 2 side of each intake port 9 and an exhaust valve 12 that opens and closes an opening on the cylinder 2 side of each exhaust port 10.

シリンダヘッド4には、燃料を噴射するインジェクタ14が設けられている。インジェクタ14は、噴射口が形成された先端部が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように取り付けられている。インジェクタ14は、その先端に複数の噴口を有し、燃焼室の天井面の中央付近からピストン5の冠面に向かって、気筒2の中心軸を中心としたコーン状(詳しくはホローコーン状)に燃料を噴射するように構成されている。コーンのテーパ角(噴霧角)は、例えば90°〜100°である。なお、インジェクタ14の具体的な構成はこれに限らず、単噴口のものであってもよい。   The cylinder head 4 is provided with an injector 14 for injecting fuel. The injector 14 is attached so that the tip portion where the injection port is formed is located near the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and faces the center of the combustion chamber 6. The injector 14 has a plurality of nozzle holes at its tip, and has a cone shape (specifically, a hollow cone shape) centered on the central axis of the cylinder 2 from the vicinity of the center of the ceiling surface of the combustion chamber toward the crown surface of the piston 5. It is configured to inject fuel. The taper angle (spray angle) of the cone is, for example, 90 ° to 100 °. The specific configuration of the injector 14 is not limited to this, and may be that of a single nozzle.

インジェクタ14は、不図示の高圧ポンプから圧送された燃料を燃焼室6内に噴射する。インジェクタ14の噴射圧は、ノッキングが発生しやすい高負荷域では、30MPa以上に高められ、高負荷域では、インジェクタ14から高圧で燃料が噴射される。なお、この噴射圧は、最大で70MPa程度まで高められるのが好ましい。この場合は、エンジンの高負荷域において50MPa〜70Maの範囲の噴射圧で燃料が噴射される。   The injector 14 injects fuel pumped from a high pressure pump (not shown) into the combustion chamber 6. The injection pressure of the injector 14 is increased to 30 MPa or more in a high load region where knocking is likely to occur, and fuel is injected from the injector 14 at a high pressure in the high load region. The injection pressure is preferably increased to about 70 MPa at the maximum. In this case, fuel is injected at an injection pressure in the range of 50 MPa to 70 Ma in the high load region of the engine.

シリンダヘッド4には、燃焼室6内の混合気を点火するための点火プラグ13が設けられている。点火プラグ13の先端には、火花を放電して混合気を点火し混合気に点火エネルギーを付与する電極が形成されている。点火プラグ13は、その先端が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように配置されている。   The cylinder head 4 is provided with a spark plug 13 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 6. An electrode that discharges sparks to ignite the air-fuel mixture and applies ignition energy to the air-fuel mixture is formed at the tip of the spark plug 13. The spark plug 13 is disposed so that the tip thereof is located near the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and faces the center of the combustion chamber 6.

吸気通路20には、上流側から順に、エアクリーナ21と、吸気通路20を開閉するためのスロットルバルブ22とが設けられている。本実施形態では、エンジンの運転中、スロットルバルブ22は基本的に全開もしくはこれに近い開度に維持されており、エンジンの停止時等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路20を遮断する。   The intake passage 20 is provided with an air cleaner 21 and a throttle valve 22 for opening and closing the intake passage 20 in order from the upstream side. In the present embodiment, during operation of the engine, the throttle valve 22 is basically fully opened or close to the opening, and is closed only when the engine is in a limited operating condition such as when the engine is stopped. The passage 20 is blocked.

排気通路30には、排気を浄化するための浄化装置31が設けられている。浄化装置31は、例えば、三元触媒を内蔵している。   The exhaust passage 30 is provided with a purification device 31 for purifying the exhaust. The purification device 31 includes, for example, a three-way catalyst.

排気通路30には、排気通路30を通過する排気つまり既燃ガスの一部をEGRガスとして吸気通路20に還流するためのEGR装置40が設けられている。EGR装置40は、吸気通路20のうちスロットルバルブ22よりも下流側の部分と排気通路30のうち浄化装置31よりも上流側の部分とを連通するEGR通路41、および、EGR通路41を開閉するEGRバルブ42を有する。また、本実施形態では、EGR通路41に、これを通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラ43が設けられており、EGRガスはEGRクーラ43にて冷却された後吸気通路20に還流される。   The exhaust passage 30 is provided with an EGR device 40 for returning a part of exhaust gas passing through the exhaust passage 30, that is, burned gas, to the intake passage 20 as EGR gas. The EGR device 40 opens and closes an EGR passage 41 that connects a portion of the intake passage 20 downstream of the throttle valve 22 and a portion of the exhaust passage 30 upstream of the purification device 31, and the EGR passage 41. An EGR valve 42 is provided. In the present embodiment, the EGR passage 41 is provided with an EGR cooler 43 for cooling the EGR gas passing therethrough. The EGR gas is cooled by the EGR cooler 43 and then returned to the intake passage 20. The

(2)制御系統
(2−1)システム構成
図2は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(2) Control System (2-1) System Configuration FIG. 2 is a block diagram showing an engine control system. The engine system of the present embodiment is centrally controlled by a PCM (powertrain control module, control means) 100. As is well known, the PCM 100 is a microprocessor including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

車両には各種センサが設けられており、PCM100はこれらセンサと電気的に接続されている。例えば、シリンダブロック3には、エンジン回転数を検出するクランク角センサSN1が設けられている。また、吸気通路20には、これを通って各気筒2に吸入される空気量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室6内の圧力を検出する筒内圧センサSN3が設けられている。筒内圧センサSN3は、各気筒2にそれぞれ1つずつ設けられている。また、排気通路30には、排気通路20を流通する排気ガスの酸素濃度である排気酸素濃度を検出するための排気O2センサSN4が設けられている。また、車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサSN5が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサSN3が、請求項における検出手段として機能する。   Various sensors are provided in the vehicle, and the PCM 100 is electrically connected to these sensors. For example, the cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects the engine speed. The intake passage 20 is provided with an air flow sensor SN2 that detects the amount of air taken into each cylinder 2 through the intake passage 20. The cylinder head 4 is provided with an in-cylinder pressure sensor SN3 that detects the pressure in the combustion chamber 6. One in-cylinder pressure sensor SN3 is provided for each cylinder 2. Further, the exhaust passage 30 is provided with an exhaust O2 sensor SN4 for detecting an exhaust oxygen concentration that is an oxygen concentration of exhaust gas flowing through the exhaust passage 20. Further, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SN5 that detects the opening degree (accelerator opening degree) of an accelerator pedal (accelerator opening degree) operated by the driver. In the present embodiment, the in-cylinder pressure sensor SN3 functions as detection means in the claims.

PCM100は、これらセンサSN1〜SN5等からの入力信号に基づいて種々の演算を実行して、点火プラグ13、インジェクタ14、スロットルバルブ22、EGRバルブ42等のエンジンの各部を制御する。   The PCM 100 executes various calculations based on input signals from these sensors SN1 to SN5 and controls each part of the engine such as the spark plug 13, the injector 14, the throttle valve 22, and the EGR valve 42.

(2−2)基本制御
図3は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷とした制御マップである。
(2-2) Basic Control FIG. 3 is a control map in which the horizontal axis represents the engine speed and the vertical axis represents the engine load.

本実施形態では、エンジン負荷が予め設定された第1基準負荷Tq1未満であってノッキングが生じ難い低負荷領域Bと、エンジン負荷が基準負荷Tq1以上でありノッキングが生じやすい高負荷領域Aとが設定されている。高負荷領域Aでは、ノッキングの発生を抑制するべく、後述するノック判定が行われ、このノック判定の結果に応じて適宜ノック回避制御が実施される。本実施形態では、前記のように、エンジン本体1の幾何学的圧縮比が15以上に設定されており、燃焼室6内の温度が非常に高い温度にまで高められる。従って、特にノッキングが生じやすい。   In the present embodiment, there are a low load region B where the engine load is less than a preset first reference load Tq1 and knocking is difficult to occur, and a high load region A where the engine load is greater than the reference load Tq1 and knocking is likely to occur. Is set. In the high load region A, knock determination described later is performed to suppress the occurrence of knocking, and knock avoidance control is appropriately performed according to the result of the knock determination. In the present embodiment, as described above, the geometric compression ratio of the engine body 1 is set to 15 or more, and the temperature in the combustion chamber 6 is raised to a very high temperature. Therefore, knocking is particularly likely to occur.

高負荷領域Aは、さらに、エンジン回転数が予め設定された基準回転数N1未満の高負荷低速領域A1と、エンジン回転数が基準回転数N1以上の高負荷高速領域A2とに区画されている。   The high load area A is further divided into a high load low speed area A1 where the engine speed is less than a preset reference speed N1, and a high load high speed area A2 where the engine speed is equal to or higher than the reference speed N1. .

本実施形態では、エンジン回転数が基準回転数N1未満の領域(領域A1および領域B1)では、点火アシストによる圧縮自着火燃焼(SPCCI燃焼、SPCCI:SPark Controlled Compression Ignition)が実施される。圧縮自着火燃焼では、まず、圧縮上死点(TDC)よりも前にインジェクタ14から燃焼室6内に燃料が噴射される。この燃料は圧縮上死点付近までに空気と混合する。燃焼室6に形成されたこの混合気に、圧縮上死点付近において点火プラグ13から放電が行われる。これにより、点火プラグ13周りの混合気が強制的に着火される。そして、点火プラグ13周りから周囲に火炎が伝播していき、周囲の混合気が昇温されて自着火する。   In the present embodiment, in a region (region A1 and region B1) where the engine speed is less than the reference speed N1, compression auto-ignition combustion (SPCCI combustion, SPCCI: Spark Controlled Compression Ignition) is performed. In the compression ignition combustion, first, fuel is injected into the combustion chamber 6 from the injector 14 before the compression top dead center (TDC). This fuel mixes with air by the vicinity of compression top dead center. The air-fuel mixture formed in the combustion chamber 6 is discharged from the spark plug 13 near the compression top dead center. Thereby, the air-fuel mixture around the spark plug 13 is forcibly ignited. Then, a flame propagates from the periphery of the spark plug 13 to the surroundings, and the surrounding air-fuel mixture is heated to self-ignite.

一方、エンジン回転数が基準回転数N1以上の領域(領域A2および領域B2)では、混合気を所望の時期に自着火させることが困難になるため、通常のガソリンエンジンにおいて採用されるSI燃焼(火花点火燃焼、SI:Spark Ignition)が実施される。SI燃焼は、混合気のほぼ全体を火炎伝播によって燃焼させる燃焼形態であり、圧縮上死点付近において点火プラグ13から放電が行われて、点火プラグ13周りの混合気が強制的に着火される。そして、点火プラグ13周りから周囲に火炎が伝播していき、残りの混合気が火炎伝播によって強制的に燃焼する。   On the other hand, in the region where the engine speed is equal to or higher than the reference speed N1 (region A2 and region B2), it is difficult to self-ignite the air-fuel mixture at a desired time, so SI combustion (used in a normal gasoline engine) Spark ignition combustion, SI (Spark Ignition) is performed. SI combustion is a combustion mode in which almost the entire air-fuel mixture is combusted by flame propagation, and discharge is performed from the ignition plug 13 near the compression top dead center, and the air-fuel mixture around the ignition plug 13 is forcibly ignited. . Then, the flame propagates from around the spark plug 13 to the surroundings, and the remaining air-fuel mixture is forcibly burned by the flame propagation.

(2−3)ノック回避制御(ノック抑制工程)
次に、高負荷領域Aにて実施されるノック回避制御について図4を用いて説明する。
(2-3) Knock avoidance control (knock suppression process)
Next, the knock avoidance control performed in the high load region A will be described with reference to FIG.

本実施形態では、ノッキングを回避するために、ノック回避制御として、燃焼中の混合気にインジェクタ14から燃料を噴射する制御が実施される。   In the present embodiment, in order to avoid knocking, control for injecting fuel from the injector 14 to the air-fuel mixture during combustion is performed as knock avoidance control.

図4は、高負荷領域AのうちSI燃焼が実施される領域(A2)における燃料の噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示した図である。図4の実線に示すように、例えば、この領域では、ノック回避制御が実施されない通常時は、吸気行程の後期に1回だけ燃料噴射Q1が実施される。そして、圧縮上死点の近傍において(図7の例では圧縮上死点で)点火プラグ13により混合気に点火が行われる。燃料噴射Q1は、要求されるエンジントルクを実現するためのメイン噴射である。つまり、メイン噴射Q1は、ノッキングの有無にかかわらず実施される。メイン噴射Q1の噴射量は、基本的に、エンジントルクの要求値に対応する量とされる。   FIG. 4 is a diagram showing an example of fuel injection timing, ignition timing, and heat generation rate in a region (A2) in which SI combustion is performed in the high load region A. As shown by the solid line in FIG. 4, for example, in this region, during normal times when knock avoidance control is not performed, the fuel injection Q1 is performed only once in the latter period of the intake stroke. Then, in the vicinity of the compression top dead center (in the example of FIG. 7, at the compression top dead center), the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 13. The fuel injection Q1 is a main injection for realizing the required engine torque. That is, the main injection Q1 is performed regardless of the presence or absence of knocking. The injection amount of the main injection Q1 is basically an amount corresponding to the required value of engine torque.

これに対して、ノック回避制御が実施されたときは、図4の破線に示すように、メイン噴射Q1に係る燃料の燃焼が開始した後に、追加噴射Q2が実施される。なお、この燃焼は、後述するように、高温酸化反応のことであり、追加噴射Q2は高温酸化反応が開始した後に実施される。   On the other hand, when the knock avoidance control is performed, as shown by the broken line in FIG. 4, after the combustion of the fuel related to the main injection Q1 starts, the additional injection Q2 is performed. As will be described later, this combustion is a high temperature oxidation reaction, and the additional injection Q2 is performed after the high temperature oxidation reaction is started.

燃焼中の混合気に対して燃料が噴射されると、混合気の温度は低下し、ノッキングの発生は抑制される。特に、本実施形態では、高圧で燃料が噴射されることでノッキングの発生が効果的に抑制される。具体的には、ノッキングは、燃焼室6内において局所的に混合気が高温となることで発生する。これに対して、本実施形態では、混合気に高圧で燃料が噴射されるため、混合気を撹拌することができ局所的な高温場を消滅させることができる。   When fuel is injected into the air-fuel mixture during combustion, the temperature of the air-fuel mixture decreases and the occurrence of knocking is suppressed. In particular, in the present embodiment, the occurrence of knocking is effectively suppressed by injecting fuel at a high pressure. Specifically, knocking occurs when the air-fuel mixture locally becomes hot in the combustion chamber 6. On the other hand, in this embodiment, since fuel is injected into the air-fuel mixture at a high pressure, the air-fuel mixture can be agitated and the local high-temperature field can be eliminated.

追加噴射Q2の量は、メイン噴射Q1の量に比べて十分に少なく設定されている。本実施形態では、追加噴射Q2の量は、メイン噴射Q1の噴射量と追加噴射Q2の噴射量とを合わせた量つまり1燃焼サイクルで燃焼室6に噴射される燃料の総量の10%以下の量に設定されている。例えば、追加噴射Q2の量は、燃料の総量の5%程度に設定されている。   The amount of additional injection Q2 is set sufficiently smaller than the amount of main injection Q1. In the present embodiment, the amount of additional injection Q2 is the sum of the injection amount of main injection Q1 and the injection amount of additional injection Q2, that is, 10% or less of the total amount of fuel injected into combustion chamber 6 in one combustion cycle. The amount is set. For example, the amount of additional injection Q2 is set to about 5% of the total amount of fuel.

追加噴射Q2は、メイン噴射Q1によって生じる全熱発生量のうちの20%程度の量の熱発生が生じる時期に実施されるのが好ましく、この時期よりも過度に遅角側の時期で追加噴射Q2が実施されると空気との混合が悪化してスモークの発生量が増大するおそれがある。そこで、本実施形態では、追加噴射Q2を、予め設定された追加噴射終了時期までに実施する。追加噴射終了時期は、燃焼期間に含まれる時期(高温酸化反応が生じている期間に含まれる)時期に設定されている。例えば、予めエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて追加噴射終了時期が設定されて、PCM100にマップで記憶されており、PCM100はこのマップからエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する値を抽出する。   The additional injection Q2 is preferably performed at a time when heat generation of about 20% of the total heat generation amount generated by the main injection Q1 occurs, and the additional injection Q2 is performed at a timing that is excessively retarded from this time. When Q2 is performed, the mixing with air may be deteriorated and the amount of smoke generated may increase. Therefore, in this embodiment, the additional injection Q2 is performed by the preset additional injection end time. The additional injection end timing is set to a timing included in the combustion period (included in a period in which the high temperature oxidation reaction occurs). For example, the additional injection end time is set in advance according to the engine speed and the engine load and stored in the PCM 100 as a map, and the PCM 100 extracts values corresponding to the engine speed and the engine load from this map. .

このように、本実施形態では、混合気を冷却する冷媒として燃料が用いられ、インジェクタ14が、冷媒を燃焼室6に供給する冷媒供給手段として機能する。また、前記の追加噴射Q2を実施する工程が、請求項におけるノック抑制工程である。   Thus, in this embodiment, fuel is used as a refrigerant for cooling the air-fuel mixture, and the injector 14 functions as a refrigerant supply means for supplying the refrigerant to the combustion chamber 6. Moreover, the process of implementing the said additional injection Q2 is a knock suppression process in a claim.

(2−4)ノック判定制御(予測工程)
次に、高負荷領域Aにて実施されるノック判定制御について説明する。
(2-4) Knock determination control (prediction process)
Next, the knock determination control performed in the high load region A will be described.

本実施形態では、第1ノック判定ステップと第2ノック判定ステップとを実施して、これらの判定結果に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する(ノッキングの発生を予測する)。   In the present embodiment, the first knock determination step and the second knock determination step are performed, and it is determined whether or not knocking occurs based on these determination results (predicting the occurrence of knocking).

ここで、本実施形態および請求項において、ノッキングが発生するというのは、ノッキングが厳密に発生するということに限らず、ノック強度がエンジンの信頼性の観点から許容される許容値よりも高いということも含む。なお、ノック強度とは、筒内圧波形に含まれる所定の周波数以上の波形の振幅の最大値である。   Here, in the present embodiment and claims, the occurrence of knocking is not limited to the fact that knocking occurs strictly, but the knocking strength is higher than the allowable value allowed from the viewpoint of engine reliability. Including. The knock strength is the maximum value of the amplitude of a waveform having a predetermined frequency or higher included in the in-cylinder pressure waveform.

(第1ノック判定ステップ)
本願発明者らは、より早期にノッキングが発生するか否かを判定する方法について鋭意研究した。その結果、低温酸化反応が発生すると、その後、ノッキングが生じる可能性が非常に高いことを突き止めた。
(First knock determination step)
The inventors of the present application have conducted intensive research on a method for determining whether or not knocking occurs earlier. As a result, it was found that when a low-temperature oxidation reaction occurs, the possibility of subsequent knocking is very high.

低温酸化反応とは、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う反応であり、燃焼室6内の温度が高いときに、酸素ラジカル等によって、燃料を構成する炭化水素から水素が引き抜かれることで開始する反応である。低温酸化反応は、火炎を生じさせながら高い熱エネルギーを発する反応である高温酸化反応が開始される前、つまり、燃焼が開始される前に、生じる。   The low-temperature oxidation reaction is a reaction accompanied by slight heat generation exceeding the cooling loss, and starts when hydrogen is extracted from the hydrocarbon constituting the fuel by oxygen radicals or the like when the temperature in the combustion chamber 6 is high. It is a reaction. The low-temperature oxidation reaction occurs before a high-temperature oxidation reaction, which is a reaction that generates high thermal energy while generating a flame, that is, before combustion starts.

ノッキングは、前記のように、燃焼室6内において局所的に混合気が高温となることで発生する現象であり、ノッキングが生じるのも燃焼室6内の温度が高いときである。従って、低温酸化反応が生じたときに、その後、ノッキングが生じる可能性が非常に高いのは、低温酸化反応が生じるということは、低温酸化反応が生じる程度に燃焼室6内の温度が高い状態にあり、このような状態ではノッキングも生じやすくなるためと考えられる。   Knocking is a phenomenon that occurs when the air-fuel mixture locally becomes high in the combustion chamber 6 as described above, and knocking occurs when the temperature in the combustion chamber 6 is high. Therefore, when the low-temperature oxidation reaction occurs, the possibility of knocking after that is very high. The low-temperature oxidation reaction occurs because the temperature in the combustion chamber 6 is high enough to cause the low-temperature oxidation reaction. This is because knocking is likely to occur in such a state.

図5は、低温酸化反応が生じたときの熱発生率(実線)と、低温酸化反応が生じなかったときの熱発生率(破線)とを比較して示した図である。図6は、図5の圧縮上死点付近を拡大した図である。   FIG. 5 is a diagram comparing the heat generation rate when the low-temperature oxidation reaction occurs (solid line) and the heat generation rate when the low-temperature oxidation reaction does not occur (broken line). FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the compression top dead center of FIG.

図6の破線に示した熱発生率は、圧縮上死点前の所定のクランク角CA10にて最小となった後、緩やかに上昇し、その後、高温酸化反応の開始に伴って急激に上昇する。一方、図6の実線に示した熱発生率は、破線と同様に所定のクランク角CA10にて最小となるが、その後、破線よりも早い速度で上昇しており、低温酸化反応が生じたことが示されている。つまり、低温酸化反応は、前記のように発熱反応であり、低温酸化反応が生じたときは生じなかったときよりも熱発生率が高くなる。なお、低温酸化反応に伴う熱発生率の上昇量は小さく、熱発生率は、前記のように早い速度で上昇を開始するものの、その上昇はすぐさま停止し(熱発生率は低下、略一定、あるいは、緩やかに上昇するようになり)、その後、高温酸化反応の開始に伴って急激に立ち上がる。   The heat generation rate indicated by the broken line in FIG. 6 gradually increases after being minimized at a predetermined crank angle CA10 before compression top dead center, and then rapidly increases with the start of the high-temperature oxidation reaction. . On the other hand, the heat generation rate shown by the solid line in FIG. 6 is the minimum at a predetermined crank angle CA10 as in the broken line, but then increased at a faster rate than the broken line, and the low-temperature oxidation reaction occurred. It is shown. That is, the low temperature oxidation reaction is an exothermic reaction as described above, and the heat generation rate is higher when the low temperature oxidation reaction occurs than when it does not occur. The amount of increase in the heat generation rate accompanying the low-temperature oxidation reaction is small, and the heat generation rate starts to increase at a fast rate as described above, but the increase immediately stops (the heat generation rate decreases, substantially constant, Alternatively, it rises slowly) and then rises rapidly with the start of the high temperature oxidation reaction.

そして、図6の破線と実線との比較から明らかなように、低温酸化反応が生じたときは低温酸化反応が生じなかったときに比べて、熱発生率が燃焼(高温酸化反応)の中盤以降において急激に上昇しており、ノッキングが生じている。   As is clear from the comparison between the broken line and the solid line in FIG. 6, when the low temperature oxidation reaction occurs, the heat generation rate is after the middle of combustion (high temperature oxidation reaction) compared to when the low temperature oxidation reaction does not occur. Is rising rapidly and knocking occurs.

前記の知見より、第1ノック判定ステップでは、低温酸化反応が生じたか否かを判定する。そして、低温酸化反応が生じたときは、その後、ノッキングが生じる可能性が高いと判定する。   Based on the above knowledge, in the first knock determination step, it is determined whether or not a low temperature oxidation reaction has occurred. And when low temperature oxidation reaction arises, it determines with possibility that knocking will arise after that.

具体的には、PCM100は、前記のように熱発生率が最小となるクランク角である着火前第1クランク角CA10の熱発生率を算出するとともに、この着火前第1クランク角よりも所定の角度後の着火前第2クランク角CA20の熱発生率を算出する。着火前第2クランク角CA20は、低温酸化反応に伴って熱発生率が上昇する期間中のクランク角であり、着火前第1クランク角CA10および着火前第2クランク角CA20は、ともに、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ且つ混合気の燃焼が開始する前の第1期間内のクランク角である。そして、PCM100は、着火前第1クランク角CA10の熱発生率に対する着火前第2クランク角CA20の熱発生率の増加量である着火前熱発生率増加量を算出する。   Specifically, the PCM 100 calculates the heat generation rate of the first crank angle CA10 before ignition, which is the crank angle at which the heat generation rate becomes the minimum, as described above, and is more predetermined than the first crank angle before ignition. The heat release rate of the second crank angle CA20 before ignition after the angle is calculated. The second crank angle CA20 before ignition is a crank angle during a period in which the heat generation rate increases with the low-temperature oxidation reaction. Both the first crank angle CA10 before ignition and the second crank angle CA20 before ignition are both compression strokes. The crank angle is included in a specific period from the latter period to the beginning of the expansion stroke, and is within the first period before the combustion of the air-fuel mixture starts. Then, the PCM 100 calculates a pre-ignition heat generation rate increase that is an increase in the heat generation rate of the second crank angle CA20 before ignition relative to the heat generation rate of the first crank angle CA10 before ignition.

本実施形態では、この着火前熱発生率増加量が、請求項における低温酸化反応の発生度合を表す低温酸化反応レベルとして用いられており、着火前熱発生率増加量を算出する前記の工程が第1算出工程である。   In the present embodiment, this amount of increase in the heat generation rate before ignition is used as the low temperature oxidation reaction level representing the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction in the claims, and the above-described step of calculating the amount of increase in the heat generation rate before ignition is performed. This is the first calculation step.

なお、本明細書および請求項において、圧縮行程後期とは、圧縮上死点前60°CAから圧縮上死点までの期間をいい、膨張行程初期とは圧縮上死点から圧縮上死点後60°CAまでの期間をいう。   In the present specification and claims, the latter stage of the compression stroke means a period from 60 ° CA before compression top dead center to the compression top dead center, and the initial stage of expansion stroke means after compression top dead center from the compression top dead center. The period up to 60 ° CA.

PCM100は、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上のときは、低温酸化反応が生じたと判定し、この増加量が基準増加量未満のときは、低温酸化反応が生じなかったと判定する。   The PCM 100 determines that the low temperature oxidation reaction has occurred when the pre-ignition heat generation rate increase is equal to or greater than the reference increase amount, and determines that the low temperature oxidation reaction has not occurred when the increase amount is less than the reference increase amount.

本実施形態では、着火前第1クランク角CA10と、着火前第2クランク角CA20とは、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、着火前第1クランク角CA10は圧縮上死点前10°CA程度に設定され、着火前第2クランク角CA20は圧縮上死点前5°CA程度に設定されている。また、基準増加量も、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、基準増加量は、10J/°CA程度に設定されている。   In the present embodiment, the first crank angle CA10 before ignition and the second crank angle CA20 before ignition are preset and stored in the PCM 100. For example, the first crank angle CA10 before ignition is set to about 10 ° CA before compression top dead center, and the second crank angle CA20 before ignition is set to about 5 ° CA before compression top dead center. The reference increase amount is also set in advance and stored in the PCM 100. For example, the reference increase amount is set to about 10 J / ° CA.

ここで、低温酸化反応は、混合気の燃焼が開始する前(高温酸化反応が開始する前)であってノッキングが生じる時期よりも十分に早い時期に生じる。従って、低温酸化反応が生じたか否かに基づいてノッキングが発生するか否かを判定できれば、この判定をノッキングが発生する時期に対して十分に早い時期に実施することが可能になる。   Here, the low temperature oxidation reaction occurs before the start of combustion of the air-fuel mixture (before the high temperature oxidation reaction starts) and at a time sufficiently earlier than the time when knocking occurs. Therefore, if it is possible to determine whether or not knocking occurs based on whether or not a low-temperature oxidation reaction has occurred, this determination can be performed sufficiently early with respect to the time when knocking occurs.

(第2ノック判定ステップ)
前記のように、低温酸化反応が生じれば非常に高い確率でノッキングは発生する。しかしながら、本願発明者らは、研究の過程で、燃焼室内の全ガス量に対する既燃ガス量の割合であるEGR率が高いとき等は、低温酸化反応が生じないにも関わらずノッキングが発生する場合があるという知見を得た。これは、EGR率が高いときは、ノッキングが生じる程度に燃焼室内の温度が高くても、既燃ガスが酸素ラジカルと炭化水素との接触を阻害することで、低温酸化反応が開始されないためと考えられる。また、低温酸化反応が生じたにも関わらず、燃焼室内の空燃比のばらつきや流動等によっては、ノッキングが発生しない場合があるという知見を得た。
(Second knock determination step)
As described above, knocking occurs with a very high probability if a low-temperature oxidation reaction occurs. However, when the EGR rate, which is the ratio of the burned gas amount to the total gas amount in the combustion chamber, is high in the course of research, the inventors of the present application, knocking occurs even though the low temperature oxidation reaction does not occur. I got the knowledge that there was a case. This is because when the EGR rate is high, even if the temperature in the combustion chamber is high enough to cause knocking, the burned gas inhibits the contact between oxygen radicals and hydrocarbons, and the low-temperature oxidation reaction does not start. Conceivable. In addition, it has been found that knocking may not occur depending on variations in air-fuel ratio, flow, and the like in the combustion chamber despite the low-temperature oxidation reaction.

これより、本実施形態では、PCM100は、前記のように、第2ノック判定ステップを実施して、低温酸化反応が生じたときはノッキングが生じる可能性があると判定する。ただし、この判定だけではノッキングが生じると判定せず、次に説明する第2ノック判定ステップを実施してこの判定ステップの判定結果に基づいてノッキングが発生するか否かの最終的な判定を行う。   Thus, in the present embodiment, as described above, the PCM 100 performs the second knock determination step and determines that knocking may occur when the low-temperature oxidation reaction occurs. However, this determination alone does not determine that knocking occurs, but performs a second knock determination step described below, and finally determines whether or not knocking occurs based on the determination result of this determination step. .

図7は、クランク角に対する筒内圧の変化を示した図である。図7の実線は、ノッキングが生じたときの筒内圧、破線は、ノッキングが生じなかったときの筒内圧である。この図に示されるように、燃焼が開始したクランク角CA1以降、筒内圧は上昇していく。そして、ノッキングが生じたときは、クランク角CA1以降においてノッキングが生じなかったときよりも筒内圧が早い速度で上昇する。   FIG. 7 is a diagram showing a change in the in-cylinder pressure with respect to the crank angle. 7 indicates the in-cylinder pressure when knocking occurs, and the broken line indicates the in-cylinder pressure when knocking does not occur. As shown in this figure, the in-cylinder pressure increases after the crank angle CA1 at which combustion has started. When knocking occurs, the in-cylinder pressure increases at a faster speed than when knocking does not occur after the crank angle CA1.

このように、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇速度つまり上昇量が高いときは、ノッキングが生じやすい。そして、この筒内圧の上昇量が所定の値以上のときは、ほぼ確実にノッキングが生じる。これより、第2ノック判定ステップでは、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量が所定の値以上のときはノッキングが生じると判定する。   Thus, when the rate of increase of the in-cylinder pressure after the start of combustion, that is, the amount of increase is high, knocking is likely to occur. When the increase amount of the in-cylinder pressure is equal to or greater than a predetermined value, knocking occurs almost certainly. Thus, in the second knock determination step, it is determined that knocking occurs when the amount of increase in the in-cylinder pressure after the start of combustion is equal to or greater than a predetermined value.

具体的には、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第2期間中の筒内圧の上昇量、つまり、燃焼が開始した直後の筒内圧の上昇速度が、予め設定された基準圧力上昇量以上のときに、ノッキングが生じると判定する。   Specifically, the increase amount of the in-cylinder pressure during the second period after the start of combustion, that is, the in-cylinder pressure immediately after the start of combustion, is included in a specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke. It is determined that knocking occurs when the rising speed is equal to or higher than a preset reference pressure increase amount.

本実施形態では、PCM100は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第1クランク角での筒内圧を読み込む。また、PCM100は、特定期間中、且つ、燃焼が開始した後の第2クランク角であって第1クランク角よりも遅角側の第2クランク角の筒内圧を読み込む。そして、PCM100は、第2クランク角において、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量を算出する。   In the present embodiment, the PCM 100 reads the in-cylinder pressure at the first crank angle that is included in the specific period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke and after the combustion starts. Further, the PCM 100 reads the in-cylinder pressure at the second crank angle that is the second crank angle after the start of combustion during the specific period and that is retarded from the first crank angle. Then, the PCM 100 calculates an increase amount of the in-cylinder pressure at the second crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the first crank angle at the second crank angle.

また、PCM100は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第3クランク角であって第1クランク角よりも遅角側の第3クランク角での筒内圧を読み込む。また、PCM100は、圧縮行程後期と膨張行程初期とを含む特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第4クランク角であって第3クランク角よりも遅角側の第4クランク角での筒内圧を読み込む。そして、PCM100は、第4クランク角において、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量を算出する。   Further, the PCM 100 is a third crank angle that is included in a specific period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke and that is the third crank angle after the start of combustion and that is retarded from the first crank angle. Read the in-cylinder pressure. In addition, the PCM 100 is included in a specific period including the latter half of the compression stroke and the early stage of the expansion stroke, and is the fourth crank angle after the start of combustion and the retarded side of the third crank angle. Read in-cylinder pressure at. Then, the PCM 100 calculates an increase amount of the in-cylinder pressure at the fourth crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the third crank angle at the fourth crank angle.

PCM100は、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量(以下、適宜、第1筒内圧上昇量という)が基準圧力上昇量以上であり、且つ、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量(以下、適宜、第2筒内圧上昇量という)が基準圧力上昇量以上であるときに、ノッキングが生じると判定する。一方、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量未満、または、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、ノッキングが生じないと判定する。   In the PCM 100, the amount of increase in the in-cylinder pressure at the second crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the first crank angle (hereinafter referred to as the first in-cylinder pressure increase amount as appropriate) is equal to or greater than the reference pressure increase amount, and the third crank It is determined that knocking occurs when the increase amount of the in-cylinder pressure at the fourth crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the corner (hereinafter, appropriately referred to as the second in-cylinder pressure increase amount) is equal to or greater than the reference pressure increase amount. On the other hand, the increase in the in-cylinder pressure at the second crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the first crank angle is less than the reference pressure increase amount, or the increase in the in-cylinder pressure at the fourth crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the third crank angle. When the amount is less than the reference pressure increase amount, it is determined that knocking does not occur.

なお、第1〜第4クランク角は、いずれも、着火前第1クランク角CA10および着火前第2クランク角CA20よりも遅角側の角度である。   Each of the first to fourth crank angles is an angle that is more retarded than the first crank angle CA10 before ignition and the second crank angle CA20 before ignition.

基準圧力上昇量は、ノッキングが生じないときの前記の筒内圧の上昇量の最大値であり、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、基準圧力上昇量は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じてマップで設定されて記憶されており、PCM100は、このマップから現在のエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する基準圧力上昇量を抽出して、前記の筒内圧の上昇量と比較する。なお、本実施形態では、第1筒内圧上昇量と比較する基準圧力上昇量と、第2筒内圧上昇量と比較する基準圧力上昇量とは同一の値に設定されているが、これらは異なっていてもよい。   The reference pressure increase amount is the maximum value of the increase amount of the in-cylinder pressure when knocking does not occur, and is preset and stored in the PCM 100. For example, the reference pressure increase amount is set and stored in a map according to the engine speed and the engine load, and the PCM 100 uses the map to determine the reference pressure increase amount corresponding to the current engine speed and the engine load. Is extracted and compared with the amount of increase in the in-cylinder pressure. In this embodiment, the reference pressure increase amount compared with the first in-cylinder pressure increase amount and the reference pressure increase amount compared with the second in-cylinder pressure increase amount are set to the same value, but they are different. It may be.

第1クランク角〜第4クランク角は、予め設定されてPCM100に記憶されている。すなわち、燃焼が開始する時期はエンジン回転数とエンジン負荷等毎にある程度決まっている。そこで、本実施形態では、実験等によって燃焼が開始する時期を調べ、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後となる角度に、第1クランク角〜第4クランク角を予め設定してPCM100に記憶させておく。本実施形態では、エンジン回転数とエンジン負荷とについて第1〜第4クランク角を設定してPCM100にマップで記憶させている。例えば、第1クランク角はTDC(圧縮上死点)、第2クラン角と第3クランク角はATDC5°CA(圧縮上死点後5°CA)程度、第4クランク角はATDC10°CA(圧縮上死点後10°CA)程度に設定されている。   The first crank angle to the fourth crank angle are set in advance and stored in the PCM 100. That is, the timing at which combustion starts is determined to some extent for each engine speed, engine load, and the like. Therefore, in the present embodiment, the timing at which the combustion starts is examined by an experiment or the like, and the first crank angle to the angle included in the specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke and after the combustion starts. The fourth crank angle is set in advance and stored in the PCM 100. In the present embodiment, the first to fourth crank angles are set for the engine speed and the engine load and stored in the PCM 100 as a map. For example, the first crank angle is TDC (compression top dead center), the second and third crank angles are about ATDC 5 ° CA (5 ° CA after compression top dead center), and the fourth crank angle is ATDC 10 ° CA (compression). It is set to about 10 ° CA after top dead center.

本実施形態では、前記の第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が、請求項における高温酸化反応開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度として用いられており、これを算出する前記の工程が第2算出工程である。   In the present embodiment, the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are used as the combustion steepness indicating the steepness of combustion after the start of the high temperature oxidation reaction in the claims, and are calculated. The above process is a second calculation process.

(2−5)ノック判定制御およびノック回避制御の流れ
前記のように、ノッキングが発生するか否かは、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量に基づいて精度よく判定することができる。しかしながら、この筒内圧の上昇量に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する方法、つまり、第2ノック判定ステップでは、ノッキングが発生するか否かの判定が出されるのが、燃焼が開始した後である。そのため、第2ノック判定ステップにおいてノッキングが発生すると判定されてから追加噴射Q2を実施しようとしても、エンジン回転数が高いとき等では、インジェクタ14の駆動遅れのために実際に追加噴射Q2が可能となるのが(インジェクタ14から燃焼室6に実際に燃料が噴射され始めるのが)、ノッキングを最も効果的に抑制できる時期である最適追加噴射時期よりも遅くなるおそれがある。
(2-5) Flow of Knock Determination Control and Knock Avoidance Control As described above, whether or not knocking occurs can be accurately determined based on the amount of increase in the in-cylinder pressure after combustion starts. However, a method for determining whether or not knocking occurs based on the amount of increase in the in-cylinder pressure, that is, in the second knock determination step, whether or not knocking occurs is determined. After. Therefore, even if it is determined that knocking occurs in the second knock determination step and additional injection Q2 is to be performed, additional injection Q2 is actually possible due to a delay in driving of injector 14 when the engine speed is high. The fact that fuel actually starts to be injected from the injector 14 into the combustion chamber 6 may be later than the optimum additional injection timing, which is the time when knocking can be most effectively suppressed.

そこで、本実施形態では、第1ノック判定ステップによってノッキングが開始する可能性があると判定されると、追加噴射Q2を開始する(第1ステップ)。つまり、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上という第1の条件が成立するのに応じて(低温酸化反応レベルが基準レベル以上という第1の条件が成立するのに応じて)、追加噴射Q2を開始する(冷媒としての燃料の供給を開始する)第1ステップを実施する。   Therefore, in this embodiment, if it is determined that there is a possibility that knocking may be started in the first knock determination step, the additional injection Q2 is started (first step). That is, in accordance with the establishment of the first condition that the heat generation rate increase amount before ignition is equal to or greater than the reference increase amount (according to the establishment of the first condition that the low-temperature oxidation reaction level is equal to or greater than the reference level) The first step of starting injection Q2 (starting the supply of fuel as a refrigerant) is performed.

そして、第2ノック判定ステップによってノッキングが発生しない判定されると追加噴射Q2を停止する(第2ステップ)。つまり、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量がともに基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立しなかった場合には(燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立しなかった場合には)、追加噴射Q2を停止する(冷媒としての燃料の供給を停止する)第2ステップを実施する。   When it is determined in the second knock determination step that knocking does not occur, the additional injection Q2 is stopped (second step). That is, when the second condition that both the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount is not satisfied (the second that the combustion steepness is equal to or greater than the reference value). If the above condition is not satisfied), the second step of stopping the additional injection Q2 (stopping the supply of fuel as the refrigerant) is performed.

一方、第2ノック判定ステップによってノッキングが発生すると判定されると、この判定後も追加噴射Q2を継続する(第2ステップ)。つまり、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量がともに基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立した場合には(燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立した場合には)、追加噴射Q2を継続する(冷媒としての燃料の供給を継続する)。   On the other hand, if it is determined that knocking occurs in the second knock determination step, the additional injection Q2 is continued even after this determination (second step). That is, when the second condition that both the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount is satisfied (the second condition that the combustion steepness is equal to or greater than the reference value). When the above is established), the additional injection Q2 is continued (the supply of fuel as the refrigerant is continued).

前記の制御の流れについて図8のフローチャート等を用いて説明する。   The control flow will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、PCM100は、ステップS1にて、エンジンの各種情報を読み込む。例えば、PCM100は、筒内圧センサSN3で検出された筒内圧、アクセル開度センサSN5により検出されたアクセル開度、クランク角センサSN1によって検出されたエンジン回転数、排気O2センサSN4で検出された排気酸素濃度、エアフローセンサSN2により検出された吸気量、EGRバルブ42の開度等を読み込む。   First, the PCM 100 reads various information of the engine in step S1. For example, the PCM 100 uses the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor SN3, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor SN5, the engine speed detected by the crank angle sensor SN1, and the exhaust detected by the exhaust O2 sensor SN4. The oxygen concentration, the intake air amount detected by the air flow sensor SN2, the opening degree of the EGR valve 42, and the like are read.

ステップS1の後は、ステップS2に進む。ステップS2では、PCM100は、高負荷領域Aでエンジンが運転されているか否か、つまり、エンジン負荷が基準負荷Tq1以上であるか否かを判定する。エンジン負荷は、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて算出される。   After step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, the PCM 100 determines whether or not the engine is operating in the high load region A, that is, whether or not the engine load is equal to or higher than the reference load Tq1. The engine load is calculated based on the accelerator opening and the engine speed.

ステップS2の判定がNOであって低負荷領域Bでエンジンが運転されているときは、PCM100は、そのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS2の判定がYESであって高負荷領域Aでエンジンが運転されているときは、PCM100は、ステップS3に進む。   When the determination in step S2 is NO and the engine is operating in the low load region B, the PCM 100 ends the process as it is (returns to step S1). On the other hand, when the determination in step S2 is YES and the engine is operating in the high load region A, the PCM 100 proceeds to step S3.

ステップS3では、PCM100は、筒内圧を用いて熱発生率dQを算出する。熱発生率dQの算出方法は従来用いられている方法を採用することができ、ここでの説明は省略する。   In step S3, the PCM 100 calculates the heat generation rate dQ using the in-cylinder pressure. As a method for calculating the heat release rate dQ, a conventionally used method can be adopted, and the description thereof is omitted here.

ステップS3の後は、ステップS4に進む。ステップS4では、PCM100は、低温酸化反応が生じたか否かを判定する。   After step S3, the process proceeds to step S4. In step S4, the PCM 100 determines whether a low temperature oxidation reaction has occurred.

PCM100は、前記のように、着火前第1クランク角CA10の熱発生率に対する着火前第2クランク角CA20の熱発生率の増加量である着火前熱発生率増加量を算出する。そして、PCM100は、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上のときは低温酸化反応が生じたと判定し、着火前熱発生率増加量が基準増加量未満のときは低温酸化反応が生じなかったと判定する。   As described above, the PCM 100 calculates a pre-ignition heat generation rate increase, which is an increase in the heat generation rate of the second crank angle CA20 before ignition relative to the heat generation rate of the first crank angle CA10 before ignition. The PCM 100 determines that the low temperature oxidation reaction has occurred when the heat generation rate increase before ignition is equal to or greater than the reference increase amount, and does not cause the low temperature oxidation reaction when the heat generation rate increase before ignition is less than the reference increase amount. It is determined that

PCM100は、ステップS4の判定がYESであって低温酸化反応が生じたと判定すると、ステップS5に進む。ステップS5では、PCM100は、ノッキングが発生する可能性があると判定する。   If the determination in step S4 is YES and the low-temperature oxidation reaction has occurred, the PCM 100 proceeds to step S5. In step S5, the PCM 100 determines that knocking may occur.

ステップS5の後は、PCM100は、ステップS6に進みインジェクタ14の駆動を開始する。ここで、インジェクタ14には駆動遅れがある。そのため、インジェクタ14に駆動開始の指令を出しても、すぐにはインジェクタ14から燃料は噴射されず、所定の時間後にはじめて燃料が噴射される。   After step S5, the PCM 100 proceeds to step S6 and starts driving the injector 14. Here, the injector 14 has a drive delay. Therefore, even if a command to start driving is issued to the injector 14, the fuel is not injected from the injector 14 immediately, and the fuel is injected only after a predetermined time.

ステップS6の後は、ステップS7に進む。ステップS7では、PCM100は、前記の第1筒内圧上昇量がおよび第2筒内圧上昇量を算出するとともに、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、前記の第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かを判定する。   After step S6, the process proceeds to step S7. In step S7, the PCM 100 calculates the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount, the first in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount, and the second in-cylinder pressure increase. It is determined whether or not the amount is greater than or equal to the reference pressure increase amount.

ステップS7の判定がYESであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、PCM100は、ステップS8に進み、ノッキングが生じると判定するとともに、インジェクタ14の駆動を継続する。ステップS8の後は、PCM100は、ステップS9に進む。   If the determination in step S7 is YES and the first in-cylinder pressure increase amount is not less than the reference pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount is not less than the reference pressure increase amount, the PCM 100 proceeds to step S8 and knocks. And the drive of the injector 14 is continued. After step S8, the PCM 100 proceeds to step S9.

ステップS9では、PCM100は、クランク角が追加噴射終了時期に到達したか否かを判定し、この判定がYESとなるのを待って、ステップS10に進む。ステップS10では、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。   In step S9, the PCM 100 determines whether or not the crank angle has reached the additional injection end time, waits for this determination to be YES, and then proceeds to step S10. In step S10, the PCM 100 stops driving the injector 14.

一方、ステップS7の判定がNOであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満、あるいは、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、PCM100は、ステップS11に進み、ノッキングが発生しないと判定する。そして、ステップS10に進み、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。   On the other hand, if the determination in step S7 is NO and the first in-cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount, or the second in-cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount, the PCM 100 proceeds to step S11. It is determined that knocking does not occur. Then, the process proceeds to step S10, and the PCM 100 stops driving the injector 14.

ステップS4に戻り、ステップS4の判定がNOであって低温酸化反応が生じなかったと判定したときは、PCM100は、ステップS12に進む。ステップS12では、PCM100は、ステップS7と同様に、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かを判定する。   Returning to step S4, if the determination in step S4 is NO and it is determined that the low temperature oxidation reaction has not occurred, the PCM 100 proceeds to step S12. In step S12, the PCM 100 determines whether or not the first in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount, as in step S7.

ステップS12の判定がYESであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上ときは、PCM100は、ステップS13に進み、ノッキングが生じると判定する。そして、PCM100は、ステップS14に進み、インジェクタ14の駆動を開始する。インジェクタ14の駆動は、ステップS13の判定がYESとなった直後から開始される。ただし、前記のように、駆動を開始されてもすぐにはインジェクタ14から燃料は噴射されず、所定の時間後にはじめて燃料が噴射される。   If the determination in step S12 is YES and the first in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount, the PCM 100 proceeds to step S13 and knocking is performed. Determine that it occurs. Then, the PCM 100 proceeds to step S14 and starts driving the injector 14. The drive of the injector 14 is started immediately after the determination in step S13 is YES. However, as described above, the fuel is not injected from the injector 14 immediately after the driving is started, and the fuel is injected only after a predetermined time.

ステップS14の後は、ステップS15に進む。ステップS15では、PCM100は、ステップS9と同様に、クランク角が追加噴射終了時期に到達したか否かを判定し、この判定がYESとなるのを待って、ステップS16に進む。ステップS16では、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。   After step S14, the process proceeds to step S15. In step S15, as in step S9, the PCM 100 determines whether or not the crank angle has reached the additional injection end time, waits for this determination to be YES, and then proceeds to step S16. In step S <b> 16, the PCM 100 stops driving the injector 14.

一方、ステップS12の判定がNOであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満、あるいは、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、PCM100は、ステップS17に進み、ノッキングが発生しないと判定して処理を終了する(ステップS1に戻る)。   On the other hand, if the determination in step S12 is NO and the first in-cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount or the second in-cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount, the PCM 100 proceeds to step S17. Then, it is determined that knocking does not occur, and the process ends (returns to step S1).

図9〜図11は、以上の制御を実施したときの、熱発生率、低温酸化反応フラグ、ノック発生フラグ、インジェクタ14の駆動信号、インジェクタ14の開弁開度のそれぞれのクランク角変化を示したグラフである。低温酸化フラグは、ステップS4にて低温酸化反応が生じたと判定されると1となり、それ以外のときは0となるフラグである。ノック発生フラグは、ステップS7またはステップS12において、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であることに伴ってノッキングが生じると判定されると1となり、それ以外のときは0となるフラグである。インジェクタ14の駆動信号は、PCM100からインジェクタ14に送られる信号であり、ここでは、インジェクタ14の駆動を開始するようにPCM100からインジェクタ14に指令が出されると1となり、この指令が停止されると0になる信号として表している。   9 to 11 show changes in the crank angle of the heat generation rate, the low temperature oxidation reaction flag, the knock generation flag, the drive signal of the injector 14, and the valve opening degree of the injector 14 when the above control is performed. It is a graph. The low temperature oxidation flag is 1 when it is determined in step S4 that the low temperature oxidation reaction has occurred, and is 0 otherwise. The knock generation flag is determined in step S7 or step S12 that knocking occurs when the first in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount. It is a flag that becomes 1 when it is set, and 0 otherwise. The drive signal of the injector 14 is a signal sent from the PCM 100 to the injector 14. Here, when the command is issued from the PCM 100 to the injector 14 so as to start driving of the injector 14, it becomes 1, and when this command is stopped. It is represented as a signal that becomes zero.

図9は、ステップS4およびステップS7での判定がいずれもYESであって、低温酸化反応が生じたと判定されてノッキングが発生する可能性が高いと判定されるとともに、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量のいずれもが基準圧力上昇量以上であると判定されてノッキングが発生すると判定された場合の図である。この場合は、クランク角t1にて低温酸化反応が生じたと判定されて低温酸化反応フラグが0から1になると、その直後にインジェクタ14の駆動が開始される。これに伴いクランク角t1以後、インジェクタ14の開弁開度は増大していき、クランク角t2にて、インジェクタ14の開弁開度は全開に到達してインジェクタ14から追加噴射Q2に係る燃料が噴射される。そして、クランク角t3にてノッキングが発生すると判定されてノックフラグが0から1になった後も、インジェクタ14の駆動は継続される。そして、時刻t4にて、追加噴射終了時期に到達すると、インジェクタ14の駆動は停止される。インジェクタ14の駆動遅れにより、インジェクタ14の駆動が停止されたときも、その開弁開度はすぐには全閉とならず徐々に低減していく。   FIG. 9 shows that both the determinations in step S4 and step S7 are YES, it is determined that the low-temperature oxidation reaction has occurred, and there is a high possibility that knocking will occur, and the first cylinder pressure increase amount and It is a figure at the time of determining with all the 2nd in-cylinder pressure rise amount being more than the reference pressure rise amount, and judging that knocking occurs. In this case, when it is determined that the low temperature oxidation reaction has occurred at the crank angle t1 and the low temperature oxidation reaction flag is changed from 0 to 1, the drive of the injector 14 is started immediately thereafter. Along with this, after the crank angle t1, the opening degree of the injector 14 increases, and at the crank angle t2, the opening degree of the injector 14 reaches fully open, and the fuel related to the additional injection Q2 is discharged from the injector 14. Be injected. Even after it is determined that knocking occurs at the crank angle t3 and the knock flag is changed from 0 to 1, the drive of the injector 14 is continued. When the additional injection end time is reached at time t4, the drive of the injector 14 is stopped. Even when the drive of the injector 14 is stopped due to the drive delay of the injector 14, the valve opening degree is not immediately closed but is gradually reduced.

このように、低温酸化反応が生じたときで、さらに、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、PCM100は、低温酸化反応が生じたと判定された直後から追加噴射終了時期までの期間、インジェクタ14の駆動を継続する。これにより、インジェクタ14からは、この期間中の所定の時期から追加噴射終了時期までの期間、追加噴射Q2が行われて燃焼室6内に追加の燃料が噴射される。   As described above, when the low-temperature oxidation reaction occurs and when the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount, the PCM 100 is determined to have generated the low-temperature oxidation reaction. The injector 14 continues to be driven for a period from immediately after to the additional injection end timing. As a result, the injector 14 performs additional injection Q <b> 2 during a period from a predetermined time during this period to the end of additional injection, and injects additional fuel into the combustion chamber 6.

一方、図10は、ステップS4での判定がYESであって低温酸化反応が生じたと判定される一方、ステップS7での判定がNOであって第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満でありノッキングが発生しないと判定された場合の図である。この場合も、クランク角t11にて低温酸化反応が生じたと判定されると、その直後にインジェクタ14の駆動が開始される。これに伴い、クランク角t11以後、インジェクタ14の開弁開度は増大していく。しかし、この場合は、クランク角t12にてノッキングが発生しないと判定されると、インジェクタ14の駆動は停止される(PCM100からインジェクタ14へ駆動停止信号が出される)。これに伴い、クランク角t12以降、インジェクタ14の開弁開度は徐々に低減していく。   On the other hand, FIG. 10 shows that the determination in step S4 is YES and it is determined that the low-temperature oxidation reaction has occurred, while the determination in step S7 is NO and the first cylinder pressure increase amount or the second cylinder pressure increase amount. Is a figure when it is determined that knocking does not occur because the pressure is less than the reference pressure increase amount. Also in this case, when it is determined that the low-temperature oxidation reaction has occurred at the crank angle t11, the drive of the injector 14 is started immediately after that. Accordingly, after the crank angle t11, the valve opening degree of the injector 14 increases. However, in this case, when it is determined that knocking does not occur at the crank angle t12, the drive of the injector 14 is stopped (a drive stop signal is output from the PCM 100 to the injector 14). Accordingly, after the crank angle t12, the valve opening degree of the injector 14 is gradually reduced.

このように、低温酸化反応が生じる一方、第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、低温酸化反応が生じると判定された時点でインジェクタ14の駆動は開始されるが、第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満と判定されるとすぐさまインジェクタ14の駆動が停止される。   As described above, when the low temperature oxidation reaction occurs, and when the first cylinder pressure increase amount or the second cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount, the injector 14 is driven when it is determined that the low temperature oxidation reaction occurs. However, as soon as it is determined that the first cylinder pressure increase amount or the second cylinder pressure increase amount is less than the reference pressure increase amount, the drive of the injector 14 is stopped.

また、図11は、ステップS4での判定がNOであって低温酸化反応が生じないと判定される一方、ステップS7での判定がYESであって第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上となりノッキングが発生すると判定された場合の図である。この場合は、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であると判定されたクランク角t21でインジェクタ14の駆動が開始される。そして、クランク角t22にて追加噴射終了時期に到達すると、インジェクタ14の駆動が停止される。   Further, FIG. 11 shows that the determination in step S4 is NO and it is determined that the low temperature oxidation reaction does not occur, while the determination in step S7 is YES and the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase. It is a figure when it is determined that the amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount and knocking occurs. In this case, the drive of the injector 14 is started at the crank angle t21 where it is determined that the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount. When the additional injection end time is reached at the crank angle t22, the drive of the injector 14 is stopped.

このように、低温酸化反応が生じない一方、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上と判定された直後からインジェクタ14の駆動が開始される。   As described above, when the low temperature oxidation reaction does not occur and the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are equal to or larger than the reference pressure increase amount, the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are the reference. Immediately after it is determined that the amount of pressure increase is greater than or equal to, the drive of the injector 14 is started.

(3)作用等
以上のように、本実施形態によれば、低温酸化反応が生じたか否か(着火前熱発生率増加量が基準増加量以上であるか否か)に応じてまずノッキングが発生する可能性が判定され、その後、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かに応じてノッキングが発生するか否かの判定が確定される。そのため、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく予測することができる。
(3) Action, etc. As described above, according to the present embodiment, knocking is first performed according to whether or not the low temperature oxidation reaction has occurred (whether or not the increase in the heat generation rate before ignition is equal to or greater than the reference increase). The possibility of occurrence is determined, and then the determination of whether or not knocking occurs is determined depending on whether or not the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount. . Therefore, it is possible to detect early that knocking is likely to occur, and to accurately predict the occurrence of knocking.

また、低温酸化反応が生じた時点で追加噴射Q2を開始(インジェクタ14の駆動を開始)している。そのため、より確実に、適切な時期に追加噴射Q2に係る燃料を燃焼室6内に噴射することができ、ノッキングの発生を確実に防止できる。   Further, the additional injection Q2 is started (driving of the injector 14 is started) when the low temperature oxidation reaction occurs. Therefore, the fuel related to the additional injection Q2 can be injected into the combustion chamber 6 at an appropriate time, and knocking can be reliably prevented.

そして、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であると判定されたときには追加噴射Q2を継続する一方、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満であると判定されたときには追加噴射Q2を停止している。そのため、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満であってノッキングが発生しないと予測されると、追加噴射Q2が継続されて多量の燃料が気筒内に噴射されこと、および、これに伴い燃焼温度が低下するのを防止できる。   When it is determined that the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount, the additional injection Q2 is continued, while the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are When it is determined that the amount is less than the reference pressure increase amount, the additional injection Q2 is stopped. Therefore, if it is predicted that the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are less than the reference pressure increase amount and knocking does not occur, the additional injection Q2 is continued and a large amount of fuel is injected into the cylinder. This can prevent the combustion temperature from being lowered.

(4)変形例
前記実施形態では、第2ノック判定ステップにおいて、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上のときにノッキングが生じると判定する場合について説明した。この筒内圧の上昇量が高いときは熱発生率の上昇量も高くなる。つまり、本願発明者らは、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の、熱発生率の上昇量が高いときにも、ノッキングが生じやすいという知見を得た。
(4) Modified Example In the embodiment, in the second knock determination step, the amount of increase in the in-cylinder pressure that is included in the specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke and after the start of combustion is the reference pressure increase amount. The case where it is determined that knocking occurs at the above time has been described. When the amount of increase in the in-cylinder pressure is high, the amount of increase in the heat generation rate is also high. In other words, the inventors of the present application have found that knocking is likely to occur even when the amount of increase in the heat generation rate after the start of combustion is high, which is included in the specific period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke. Got.

そこで、第2ノック判定ステップにおいて判定に用いるパラメータ(高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度として用いるパラメータ)を、筒内圧の上昇量に代えて熱発生率の上昇量としてもよい。すなわち、第2ノック判定ステップにおいて、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の熱発生率の上昇量が、予め設定された基準値以上のときにノッキングが生じると判定し、前記熱発生率の上昇量が基準値未満のときはノッキングが生じないと判定してもよい。   Therefore, the parameter used for the determination in the second knock determination step (the parameter used as the combustion steepness indicating the steepness of combustion after the start of the high temperature oxidation reaction) is used as the amount of increase in the heat generation rate instead of the amount of increase in the in-cylinder pressure. Also good. That is, in the second knock determination step, when the amount of increase in the heat generation rate after the start of combustion is included in the specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke is equal to or higher than a preset reference value. It may be determined that knocking occurs, and it may be determined that knocking does not occur when the amount of increase in the heat generation rate is less than a reference value.

具体的には、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の時期として予め設定された熱発生率判定第1クランク角とこれよりも遅角側に設定された熱発生率判定第2クランク角とにおける熱発生率をそれぞれ算出する。また、熱発生率判定第1クランク角の熱発生率に対する熱発生率判定第2クランク角の熱発生率の増加量を熱発生率の上昇量として算出する。そして、この熱発生率の上昇量と基準値とを比較してノッキングが生じるか否かを判定する。熱発生率判定第1クランク角は、例えば、TDCに設定され、熱発生率判定第2クランク角はATDC10°CA(圧縮上死点後10°CA)程度に設定される。   Specifically, it is included in a specific period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke, and is set to a retarded side from the first crank angle of heat generation rate determination set in advance as the time after the start of combustion. The heat generation rate at the set heat generation rate determination second crank angle is calculated. Further, the amount of increase in the heat generation rate of the heat generation rate determination second crank angle with respect to the heat generation rate of the heat generation rate determination first crank angle is calculated as the increase amount of the heat generation rate. Then, the amount of increase in the heat generation rate is compared with a reference value to determine whether or not knocking occurs. The heat generation rate determination first crank angle is set to TDC, for example, and the heat generation rate determination second crank angle is set to about ATDC 10 ° CA (10 ° CA after compression top dead center).

この方法および構成によっても、ノッキングが発生するか否かを精度よく判定できる。また、この判定結果に基づいてノッキングの発生をより確実に防止できるとともに、ノッキングの発生を抑制するために燃焼室6に供給する冷媒の量が過大となるのを防止できる。   Also with this method and configuration, it can be accurately determined whether or not knocking occurs. Further, the occurrence of knocking can be more reliably prevented based on this determination result, and the amount of refrigerant supplied to the combustion chamber 6 can be prevented from becoming excessive in order to suppress the occurrence of knocking.

また、前記実施形態では、第2ノック判定ステップにおいて、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量とがいずれも基準圧力上昇量以上であるときにノッキングが発生すると判定した場合について説明した。これに代えて、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量の少なくとも一方が基準圧力上昇量以上であるときに、ノッキングが発生すると判定してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the case has been described in which it is determined in the second knock determination step that knocking occurs when both the first in-cylinder pressure increase amount and the second in-cylinder pressure increase amount are equal to or greater than the reference pressure increase amount. . Alternatively, it may be determined that knocking occurs when at least one of the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount is equal to or greater than the reference pressure increase amount.

また、前記実施形態では、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量とを算出して、2つの期間の筒内圧の上昇量に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する場合に説明したが、これに代えて、1つの期間の筒内圧の上昇量のみを算出し、これに基づいてノッキングが発生するか否かを判定してもよい。   Moreover, in the said embodiment, when calculating the 1st in-cylinder pressure rise amount and the 2nd in-cylinder pressure rise amount, and determining whether knocking will generate | occur | produce based on the raise amount of the in-cylinder pressure of two periods. As described above, instead of this, only the increase amount of the in-cylinder pressure in one period may be calculated, and it may be determined whether or not knocking occurs based on this.

また、前記実施形態では、第1ノック判定ステップにおいて、熱発生率に基づいて低温酸化反応が生じたか否かを判定する場合について説明したが、第2ノック判定ステップは圧縮行程後期と膨張行程初期とを含む特定期間の燃焼室内の圧力に基づいて低温酸化反応が生じたか否かを判定するように構成されればよい。つまり、低温酸化反応が生じたか否かの判定は、熱発生率に基づいて行われなくてもよく、筒内圧に基づいて行われればよい。すなわち、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルとして用いるパラメータは、熱発生率(熱発生率の上昇量)に限らず、例えば、筒内圧の増加量等であってもよい。   In the above-described embodiment, the case where it is determined in the first knock determination step whether or not the low-temperature oxidation reaction has occurred based on the heat generation rate has been described. However, the second knock determination step includes the latter stage of the compression stroke and the initial stage of the expansion stroke. The low temperature oxidation reaction may be determined based on the pressure in the combustion chamber during a specific period including That is, the determination as to whether or not the low temperature oxidation reaction has occurred may not be performed based on the heat generation rate, but may be performed based on the in-cylinder pressure. That is, the parameter used as the low-temperature oxidation reaction level representing the degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction is not limited to the heat generation rate (an increase in the heat generation rate), and may be, for example, an increase in the in-cylinder pressure.

前記実施形態では、ノック回避制御として、メイン噴射Q1の後に燃焼室6に燃料を噴射する追加噴射を実施する場合について説明したが、ノック回避制御の具体的な構成はこれに限らない。例えば、燃料の代わりに、混合気の温度を低減可能な他の冷媒を燃焼室6内に供給する構成としてもよい。この冷媒としては、水や排気の一部が挙げられる。ただし、燃料を噴射する構成とすれば、インジェクタ14を利用してノック回避制御を実施することができるため、他の冷媒を噴射するための装置を別途設ける必要がなく、構造を簡素化できる。   In the above embodiment, the case where the additional injection for injecting the fuel into the combustion chamber 6 after the main injection Q1 is described as the knock avoidance control, but the specific configuration of the knock avoidance control is not limited to this. For example, another refrigerant that can reduce the temperature of the air-fuel mixture may be supplied into the combustion chamber 6 instead of the fuel. Examples of the refrigerant include water and a part of exhaust gas. However, if it is set as the structure which injects a fuel, since knock avoidance control can be implemented using the injector 14, it is not necessary to provide the apparatus for injecting another refrigerant | coolant separately, and can simplify a structure.

また、前記実施形態では、追加噴射Q2の噴射量(追加噴射によって燃焼室6に供給される燃料の量)を1サイクル中に燃焼室6に供給される燃料の総量の10%以下とした場合について説明したが、追加噴射Q2の噴射量は10%より大きくしてもよい。   Further, in the above embodiment, when the injection amount of the additional injection Q2 (the amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 by the additional injection) is 10% or less of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 during one cycle. However, the injection amount of the additional injection Q2 may be larger than 10%.

ただし、追加噴射Q2の噴射量が多くなると、この燃料の気化に伴って燃焼室6内の温度が大幅に低下するおそれがある。また、燃料と空気との混合が不十分となりスモークが生じやすい。そのため、追加噴射によって燃焼室6に供給される燃料の量は、前記のように設定されるのが好ましい。   However, if the injection amount of the additional injection Q2 is increased, the temperature in the combustion chamber 6 may be significantly reduced as the fuel is vaporized. In addition, the fuel and air are not sufficiently mixed and smoke is likely to be generated. Therefore, the amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 by the additional injection is preferably set as described above.

また、気筒の幾何学的圧縮比は、15以上20以下に限らない。ただし、気筒の幾何学的圧縮比が15以上になると、ノッキングが生じやすい。そのため、このエンジンに前記の実施形態を適用すれば、効果的である。   Further, the geometric compression ratio of the cylinder is not limited to 15 or more and 20 or less. However, when the geometric compression ratio of the cylinder is 15 or more, knocking is likely to occur. Therefore, it is effective to apply the above embodiment to this engine.

1 エンジン本体
2 気筒
6 燃焼室
13 点火プラグ
14 インジェクタ(冷媒供給手段)
100 PCM(制御手段)
SN3 筒内圧センサ(検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Cylinder 6 Combustion chamber 13 Spark plug 14 Injector (refrigerant supply means)
100 PCM (control means)
SN3 In-cylinder pressure sensor (detection means)

Claims (6)

ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒と、当該気筒内の圧力である筒内圧力を検出する検出手段とを含むエンジンを制御する方法であって、
圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出する第1算出工程と、
前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出する第2算出工程と、
前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルと前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度とに基づいてノッキングの発生を予測する予測工程と、
前記予測工程の結果に基づいて必要な場合に、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒に供給するノック抑制工程とを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
A method for controlling an engine including a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air burns, and detection means for detecting in-cylinder pressure, which is the pressure in the cylinder,
A first calculation step of calculating a low-temperature oxidation reaction level representing a degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke;
A second calculation step of calculating a combustion steepness representing a steepness of combustion after the start of a high-temperature oxidation reaction involving a flame based on the in-cylinder pressure during the specific period;
A prediction step of predicting the occurrence of knocking based on the low temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation step and the combustion steepness calculated in the second calculation step;
And a knock suppression step of supplying a refrigerant for lowering the temperature in the cylinder to the cylinder when necessary based on a result of the prediction step.
請求項1に記載のエンジンの制御方法において、
前記ノック抑制工程は、
前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルが基準レベル以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒の供給を開始する第1ステップと、
前記第1ステップの実施後、前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立した場合に前記冷媒の供給を継続し、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記冷媒の供給を停止する第2ステップとを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
The engine control method according to claim 1,
The knock suppression step includes
A first step of starting supply of the refrigerant in response to the first condition that the low-temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation step is equal to or higher than a reference level;
After the first step, when the second condition that the combustion steepness calculated in the second calculation step is equal to or greater than a reference value is satisfied, the supply of the refrigerant is continued, and the second condition is And a second step of stopping the supply of the refrigerant when it is not established.
請求項1または2に記載のエンジンの制御方法において、
前記ノック抑制工程では、前記冷媒として、ノッキングの有無にかかわらず供給される通常の燃料とは別の追加の燃料を前記気筒内に噴射する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
The engine control method according to claim 1 or 2,
In the knock suppression step, an additional fuel different from the normal fuel supplied regardless of whether knocking is present or not as the refrigerant is injected into the cylinder.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの制御方法において、
前記第1算出工程では、前記低温酸化反応レベルとして、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出し、
前記第2算出工程では、前記燃焼急峻度として、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
The engine control method according to any one of claims 1 to 3,
In the first calculation step, as the low-temperature oxidation reaction level, an increase amount of the heat generation rate during the first period that is a part of the specific period is calculated,
In the second calculation step, the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period that is included in the specific period and set to the retard side than the first period is calculated as the combustion steepness. The engine control method.
ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒と、当該気筒内の圧力である筒内圧力を検出する検出手段とを含むエンジンにおいて生じるノッキングを検出する方法であって、
圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出する第1算出工程と、
前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応が生じたことを判定するとともに、当該高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出する第2算出工程と、
前記第1算出工程で算出された低温酸化反応レベルと前記第2算出工程で算出された燃焼急峻度とに基づいてノッキングの発生を予測する予測工程とを含む、ことを特徴とするエンジンのノック検出方法。
A method for detecting knocking that occurs in an engine, including a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air burns, and a detecting means for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in the cylinder,
A first calculation step of calculating a low-temperature oxidation reaction level representing a degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke;
Based on the in-cylinder pressure during the specific period, it is determined that a high-temperature oxidation reaction accompanied by a flame has occurred, and a second calculation for calculating a combustion steepness that represents the steepness of combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction Process,
An engine knock characterized by including a prediction step of predicting the occurrence of knocking based on the low temperature oxidation reaction level calculated in the first calculation step and the combustion steepness calculated in the second calculation step Detection method.
ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒を備えたエンジンの制御装置であって、
前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する検出手段と、
前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒内へ供給する冷媒供給手段と、
前記冷媒供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルを算出し、当該低温酸化反応レベルが基準レベル以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒供給手段に前記冷媒の供給を開始させるとともに、
前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、火炎を伴う高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度を算出し、前記燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立すると前記冷媒の供給が継続され、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記冷媒の供給が停止されるように、前記冷媒供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
An engine control device having a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air burns,
Detecting means for detecting an in-cylinder pressure which is a pressure in the cylinder;
Refrigerant supply means for supplying a refrigerant for lowering the temperature in the cylinder into the cylinder;
Control means for controlling the refrigerant supply means,
The control means includes
Based on the in-cylinder pressure detected by the detecting means during a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke, a low temperature oxidation reaction level representing the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction is calculated, and the low temperature oxidation reaction level is the reference level. In response to the establishment of the first condition, the refrigerant supply means starts supplying the refrigerant,
A second condition that, based on the in-cylinder pressure during the specific period, a combustion steepness that represents a steepness of combustion after the start of a high-temperature oxidation reaction involving a flame is calculated, and the combustion steepness is equal to or greater than a reference value. The refrigerant supply means is controlled so that the supply of the refrigerant is continued when the second condition is satisfied, and the supply of the refrigerant is stopped when the second condition is not satisfied. Control device.
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