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JP2020101134A - Control device for compression ignition engine - Google Patents

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JP2020101134A JP2018240599A JP2018240599A JP2020101134A JP 2020101134 A JP2020101134 A JP 2020101134A JP 2018240599 A JP2018240599 A JP 2018240599A JP 2018240599 A JP2018240599 A JP 2018240599A JP 2020101134 A JP2020101134 A JP 2020101134A
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Abstract

To suppress combustion noise by proactively correcting the mode of pre-injection when combustion environmental factors vary.SOLUTION: A control device for a compression ignition engine executes pre-injection P1 and main injection P3 so that heat generation characteristics including a first peak HAp and a second peak HBp are obtained, and sets an interval Z between the first peak HAp and the second peak HBp to be such an interval that pressure waves generated by the combustion of fuels through the pre-injection P1 and the main injection P3, respectively, counteract each other. When a catalyst is determined to be not warmed up, the control device increases the retard amount of an intake valve closing timing relative to an intake bottom dead center, increases the injection amount of the pre-injection P1, and increases the advance amount of an injection timing for the pre-injection P1 relative to a compression top dead center, further than when the catalyst is determined to be already warmed up under the same engine load and speed conditions.SELECTED DRAWING: Figure 19

Description

本発明は、インジェクタから燃焼室に噴射された燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a compression ignition type engine that burns fuel injected from an injector into a combustion chamber by compression ignition.

従来、下記特許文献1に示されるように、多段噴射により複数回に分けて噴射した燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンにおいて、プレ噴射(第1の燃料噴射)による燃焼の圧力上昇率のピークとメイン噴射(第2の燃料噴射)による燃焼の圧力上昇率のピークとの間隔を、最大燃焼騒音圧力レベルになる周波数帯の1/2周期となるように設定することが知られている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1 below, in a compression ignition type engine in which fuel injected in multiple times by multi-stage injection is burned by compression ignition, the pressure rise rate of combustion by pre-injection (first fuel injection) It is known to set the interval between the peak of the pressure and the peak of the pressure rise rate of the combustion by the main injection (second fuel injection) to be 1/2 cycle of the frequency band at which the maximum combustion noise pressure level is reached. There is.

この特許文献1の技術によれば、プレ噴射による燃焼の圧力波とメイン噴射による燃焼の圧力波とが互いに打ち消し合うので、燃焼騒音を十分に低減する効果が期待できる。 According to the technique of Patent Document 1, the pressure wave of the combustion by the pre-injection and the pressure wave of the combustion by the main injection cancel each other, so that the effect of sufficiently reducing the combustion noise can be expected.

特開2016−166587号公報JP, 2016-166587, A

ここで、噴射時期の早いプレ噴射による燃焼の形式が予混合圧縮着火燃焼である場合には、このプレ噴射を開始してから燃料が着火する(燃焼が開始される)までの間に、着火遅れと呼ばれるタイムラグが存在する。この着火遅れは、燃焼室内の温度や圧力といった燃焼環境要因の相違により変動する。着火遅れが変動すると、プレ噴射による燃焼の圧力上昇率のピーク発生時期(あるいはプレ噴射の開始からピーク発生時期までの期間であるピーク遅れ)が変動し、その結果、プレ噴射およびメイン噴射による各燃焼の圧力上昇率のピークどうしの間隔が所期のものからずれるので、燃焼騒音が増大することが懸念される。 Here, when the pre-injection with a premature injection timing is the premixed compression ignition combustion, the ignition occurs between the start of this pre-injection and the ignition of the fuel (combustion is started). There is a time lag called delay. This ignition delay fluctuates due to differences in combustion environment factors such as temperature and pressure inside the combustion chamber. When the ignition delay fluctuates, the peak occurrence timing of the pressure increase rate of combustion by pre-injection (or the peak delay that is the period from the start of pre-injection to the peak occurrence timing) also fluctuates, and as a result, each of pre-injection and main injection Since the interval between the peaks of the pressure rise rate of combustion deviates from the expected one, there is concern that combustion noise will increase.

前記のような問題に対処する方法として、燃焼環境要因の変動(それによる着火遅れの変動)に合わせてメイン噴射の噴射時期を補正することが考えられる。しかしながら、圧縮上死点に近いタイミングで行われるメイン噴射の噴射時期の変更は、熱効率やトルクに及ぼす影響が大きく、好ましくない。 As a method of coping with the above problem, it is conceivable to correct the injection timing of the main injection in accordance with the fluctuation of the combustion environment factor (the fluctuation of the ignition delay due to it). However, changing the injection timing of the main injection performed at a timing close to the compression top dead center has a large effect on the thermal efficiency and torque, which is not preferable.

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、燃焼環境要因の変動が生じたときに、プレ噴射の態様を主導的に補正することで燃焼騒音を抑制することが可能な圧縮着火式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 circumstances as described above, and it is possible to suppress combustion noise by leadingly correcting the pre-injection mode when the combustion environment factor changes. An object of the present invention is to provide a control device for a compression ignition type engine.

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁と、吸気弁の閉時期である吸気閉弁時期を少なくとも変更可能なバルブ可変機構と、燃焼室から排気ポートを通じて排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置とを備え、かつ前記インジェクタから噴射された燃料を前記燃焼室内で圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンを制御する装置であって、前記インジェクタによる燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射制御部と、前記排気浄化装置に内蔵された触媒の暖機状態を判定する触媒暖機判定部と、前記バルブ可変機構を駆動して前記吸気閉弁時期を可変的に設定するバルブタイミング制御部とを備え、前記燃料噴射制御部は、圧縮上死点よりも進角側で燃料を噴射するプレ噴射と当該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料を噴射するメイン噴射とを前記インジェクタに実行させるとともに、前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークとの間隔が、前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、前記プレ噴射およびメイン噴射の噴射時期を設定し、前記触媒暖機判定部により前記触媒が未暖機であると判定された場合に、前記バルブタイミング制御部および前記燃料噴射制御部は、エンジン負荷および回転数が同一の条件下で前記触媒が暖機済みと判定された場合に比べて、前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大するように前記バルブ可変機構を制御するとともに、前記プレ噴射の噴射量が増大しかつ当該プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量が増大するように前記インジェクタを制御する、ことを特徴とするものである(請求項1)。 As a solution to the above problems, the present invention provides an injector for injecting fuel into a combustion chamber, an intake port and an exhaust port communicating with the combustion chamber, an intake valve for opening and closing the intake port, and a closing timing of the intake valve. A variable valve mechanism capable of at least changing the intake valve closing timing, an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber through the exhaust port, and fuel injected from the injector in the combustion chamber. A device for controlling a compression ignition type engine that burns by compression ignition, comprising: a fuel injection control unit that controls an injection amount and an injection timing of fuel by the injector; and a warm-up state of a catalyst incorporated in the exhaust gas purification device. A catalyst warm-up determination unit for determining and a valve timing control unit for driving the valve variable mechanism to variably set the intake valve closing timing are provided. Caused by the combustion of the fuel injected by the pre-injection, while causing the injector to perform the pre-injection for injecting the fuel on the corner side and the main injection for injecting the fuel during the combustion of the fuel injected by the pre-injection. The interval between the first peak of the heat release rate and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is such that the pressure waves generated by the combustion of the fuels of the pre-injection and the main injection are mutually The injection timings of the pre-injection and the main injection are set so that the intervals may cancel each other, and when the catalyst warm-up determination unit determines that the catalyst is not warmed up, the valve timing control unit and the The fuel injection control unit increases the retard angle amount with respect to the intake bottom dead center of the intake valve closing timing as compared with the case where it is determined that the catalyst has been warmed up under the same engine load and the same rotation speed. Controlling the valve variable mechanism, and controlling the injector so that the injection amount of the pre-injection increases and the advance amount of the injection timing of the pre-injection with respect to the compression top dead center increases. (Claim 1).

本発明によれば、第1ピークおよび第2ピークを含む熱発生特性が得られるようにプレ噴射およびメイン噴射が実行されるとともに、第1ピークと第2ピークとの間隔が、プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合うような間隔に設定されるので、プレ噴射およびメイン噴射による燃焼騒音の音圧レベルを相互干渉により効果的に低減することができ、燃焼騒音が十分に抑制された静粛性の高い燃焼を実現することができる。 According to the present invention, the pre-injection and the main injection are performed so that the heat generation characteristics including the first peak and the second peak are obtained, and the interval between the first peak and the second peak is set to the pre-injection and the main injection. Since the pressure waves generated by the combustion of each fuel of the injection cancel each other, the sound pressure level of the combustion noise due to the pre-injection and the main injection can be effectively reduced by mutual interference. It is possible to realize a highly quiet combustion in which the combustion is sufficiently suppressed.

また、触媒が未暖機である場合には、触媒が暖機済みである場合に比べて、吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されるともに、プレ噴射の噴射量が増大されかつプレ噴射の噴射時期が進角されるので、触媒の暖機促進と燃焼騒音の抑制とを両立することができる。 Further, when the catalyst is not warmed up, the retard amount with respect to the intake bottom dead center of the intake valve closing timing is increased and the injection amount of the pre-injection is increased as compared with the case where the catalyst is already warmed up. Since the injection timing is increased and the injection timing of the pre-injection is advanced, both warming up of the catalyst and suppression of combustion noise can be achieved.

すなわち、触媒の未暖機時に吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されると、燃焼室への導入空気量および有効圧縮比が低下し、筒内圧および筒内ガス温度が低下する結果、燃焼の緩慢化が進行する。これにより、排気損失を増やす(排気ガス温度を高める)ことができ、触媒の暖機を促進することができる。一方で、このような吸気閉弁時期の遅角制御に伴う筒内圧および筒内ガス温度の低下は、第1ピークの発生時期を目標値(つまり第2ピークまでの間隔が所期の間隔となるような時期)よりも遅角側に移動させるので、これによって燃焼騒音が増大することが懸念される。これに対し、本発明では、前記吸気閉弁時期の遅角制御中にプレ噴射の噴射量が増大されるので、前記のような第1ピークの発生時期のずれを修正することができ、第1ピークと第2ピークとの間隔を燃焼騒音の面で有利な上述した間隔に維持することができる。さらに、このようなプレ噴射の増量補正に加えて、プレ噴射の噴射時期が進角されるので、前記ピーク発生時期のずれ修正により付随的に生じるピーク高さの上昇(増大方向のずれ)を適正に修正することができる。 That is, when the retard amount with respect to the intake bottom dead center of the intake valve closing timing is increased when the catalyst is not warmed up, the amount of air introduced into the combustion chamber and the effective compression ratio are decreased, and the cylinder pressure and the cylinder gas temperature are reduced. As a result, the combustion becomes slower. As a result, exhaust loss can be increased (exhaust gas temperature can be increased), and catalyst warm-up can be promoted. On the other hand, the decrease in the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature due to the retard control of the intake valve closing timing causes the occurrence timing of the first peak to be the target value (that is, the interval to the second peak is the desired interval). Since it is moved to the retard angle side from the time (at which it becomes), there is a concern that this may increase combustion noise. On the other hand, in the present invention, since the injection amount of the pre-injection is increased during the retard control of the intake valve closing timing, it is possible to correct the deviation of the generation timing of the first peak as described above. The interval between the first peak and the second peak can be maintained at the above-mentioned interval that is advantageous in terms of combustion noise. Furthermore, in addition to such correction correction of the pre-injection, the injection timing of the pre-injection is advanced, so that an increase in the peak height (deviation in the increasing direction) which is incidental to the correction of the deviation of the peak occurrence timing is prevented. It can be modified appropriately.

以上により、本発明によれば、触媒暖機のために吸気閉弁時期が遅角されている(筒内圧および筒内ガス温度が低下する)状況下であっても、第1ピークと第2ピークとの間隔を燃焼騒音に有利な間隔に収めることができ、かつ第1ピークの高さが過度に上昇するのを防止することができる。これにより、排気損失を増やして触媒の暖機促進を図りながら、燃焼騒音を十分に抑制してエンジンの商品性を高めることができる。 As described above, according to the present invention, even when the intake valve closing timing is retarded (the cylinder pressure and the cylinder gas temperature decrease) due to catalyst warm-up, the first peak and the second peak The distance from the peak can be set within an advantageous distance for combustion noise, and the height of the first peak can be prevented from rising excessively. As a result, it is possible to sufficiently suppress combustion noise and enhance the commercialability of the engine while increasing exhaust loss and promoting warm-up of the catalyst.

好ましくは、前記プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量は、当該プレ噴射により噴射された燃料が予混合圧縮着火燃焼するような値に設定され、前記メイン噴射は、当該メイン噴射により噴射された燃料が拡散燃焼するように、前記プレ噴射により噴射された燃料の予混合圧縮燃焼による前記第1ピークの発生以降に開始される(請求項2)。 Preferably, the advance amount of the injection timing of the pre-injection with respect to the compression top dead center is set to a value such that the fuel injected by the pre-injection is premixed by compression ignition combustion, and the main injection is the main injection. It starts after the occurrence of the first peak due to the premixed compression combustion of the fuel injected by the pre-injection so that the fuel injected by the above-mentioned diffuse combustion.

この構成によれば、第2ピークを生じさせるメイン噴射による燃焼の形式が、噴射開始から着火までの期間(着火遅れ期間)が環境要因により左右され難い拡散燃焼とされるので、第2ピークの発生時期をメイン噴射の噴射時期から確定的に求めることができる。このため、メイン噴射の噴射時期を固定しつつプレ噴射の噴射量/噴射時期を調整することにより、前記第1ピークと第2ピークとの間隔を所期の間隔(燃焼圧力波が互いに打ち消し合うような間隔)に精度よく収めることができ、騒音抑制効果を安定的に確保することができる。 According to this configuration, the type of combustion by the main injection that causes the second peak is diffusion combustion in which the period from the start of injection to the ignition (the ignition delay period) is difficult to be influenced by environmental factors. The generation timing can be definitely determined from the injection timing of the main injection. Therefore, by adjusting the injection amount/injection timing of the pre-injection while fixing the injection timing of the main injection, the interval between the first peak and the second peak is set to the desired interval (the combustion pressure waves cancel each other out). The noise suppression effect can be stably ensured.

好ましくは、前記触媒が未暖機であるために前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されているとき、前記燃料噴射制御部は、前記吸気閉弁時期の遅角により生じる筒内圧および筒内ガス温度の低下量を推定するとともに、当該筒内圧および筒内ガス温度の低下により生じる前記第1ピークの発生時期の目標からのずれを推定し、さらに、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射量の増大量を設定する(請求項3)。 Preferably, when the retard amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center is increased because the catalyst is not warmed up, the fuel injection control unit controls the intake valve closing timing by the retard angle. The amount of decrease in the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature that occurs is estimated, and the deviation from the target of the occurrence timing of the first peak caused by the decrease in the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature is estimated, and the estimated deviation is further estimated. The amount of increase in the injection amount of the pre-injection is set so that the above is corrected (claim 3).

さらに好ましくは、前記触媒が未暖機であるために前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されているとき、前記燃料噴射制御部は、設定した前記プレ噴射の噴射量の増大量に基づいて、前記第1ピークの高さの目標からのずれを推定するとともに、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射時期の進角量を設定する(請求項4)。 More preferably, when the amount of retard angle with respect to intake bottom dead center of the intake valve closing timing is increased because the catalyst is not warmed up, the fuel injection control unit sets the injection amount of the pre-injection set. The deviation of the height of the first peak from the target is estimated based on the amount of increase in the injection amount, and the advance amount of the injection timing of the pre-injection is set so that the estimated deviation is corrected. 4).

これらの構成によれば、燃焼騒音の抑制と触媒の暖機促進とを両立できる第1ピークの発生時期および高さが得られるように、プレ噴射の増大量および進角量を演算により適正に求めることができる。 According to these configurations, the increase amount and the advance amount of the pre-injection are properly calculated by the calculation so that the generation timing and height of the first peak that can both suppress the combustion noise and accelerate the warming up of the catalyst can be obtained. You can ask.

前記構成において、より好ましくは、前記燃料噴射制御部は、前記第1ピークの高さのずれを修正するための前記プレ噴射の噴射時期の進角量が、当該プレ噴射が所定クランク角よりも進角側で開始されるような大きな値に算出された場合に、前記プレ噴射を複数回に分割して実行する(請求項5)。 In the above configuration, more preferably, the fuel injection control unit is configured such that the advance amount of the injection timing of the pre-injection for correcting the height deviation of the first peak is greater than the predetermined crank angle for the pre-injection. When the value is calculated to be a large value that starts on the advance side, the pre-injection is divided into a plurality of times and executed (claim 5 ).

この構成によれば、プレ噴射により噴射された燃料を燃焼室内の適切な位置(例えばピスン冠面に設けられるキャビティの内部)に供給しながら、燃料のペネトレーション(貫徹力)が弱まるように時期的に分割された2回の噴射をプレ噴射として実行することにより、噴射開始から着火までの期間において燃焼室内の混合気の均質化を促進することができ、あたかも噴射時期を進角させたのと同様の効果を得ることができる。これにより、燃料の空気利用率が十分に確保されたクリーンな燃焼を実現しながら、第1ピークのずれを適正に修正して燃焼騒音の抑制と触媒の暖機促進との両立を図ることができる。 According to this configuration, the fuel injected by the pre-injection is supplied to an appropriate position in the combustion chamber (for example, inside the cavity provided on the crown surface) while the fuel penetration is weakened in a timely manner. By performing the injection divided into two times as the pre-injection, the homogenization of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be promoted during the period from the start of injection to the ignition, and the injection timing is advanced. The same effect can be obtained. As a result, it is possible to appropriately correct the deviation of the first peak and achieve both suppression of combustion noise and promotion of catalyst warm-up while realizing clean combustion with a sufficient fuel air utilization ratio. it can.

以上説明したように、本発明の圧縮着火式エンジンの制御装置によれば、燃焼環境要因の変動が生じたときに、プレ噴射の態様を主導的に補正することで燃焼騒音を抑制することができる。 As described above, according to the control apparatus for the compression ignition type engine of the present invention, when the variation of the combustion environment factor occurs, it is possible to suppress the combustion noise by actively correcting the pre-injection mode. it can.

図1は、本発明に係る制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。FIG. 1 is a system diagram of a diesel engine to which the control device according to the present invention is applied. 図2(A)は、図1に示されたディーゼルエンジンのピストンの冠面部分の斜視図、図2(B)は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。2(A) is a perspective view of a crown portion of the piston of the diesel engine shown in FIG. 1, and FIG. 2(B) is a perspective view with a cross section of the piston. 図3は、図2(B)に示すピストン断面の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the piston cross section shown in FIG. 図4は、ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するためのピストンの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the piston for explaining the relationship between the crown surface of the piston and the fuel injection axis of the injector. 図5は、燃料噴射のタイミングおよび熱発生率を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing the timing of fuel injection and the heat release rate. 図6は、燃焼室における混合気の生成状況を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing how the air-fuel mixture is generated in the combustion chamber. 図7は、ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the control system of the diesel engine. 図8は、目標熱発生特性の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of the target heat generation characteristics. 図9(A)は、プレ噴射およびメイン噴射による各燃焼により生じる熱発生率のピークを示す概略図であり、図9(B)は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。FIG. 9(A) is a schematic diagram showing peaks of the heat release rate generated by each combustion by pre-injection and main injection, and FIG. 9(B) is a schematic diagram for explaining the pressure wave canceling effect. .. 図10は、触媒の暖機状態に応じた吸気弁の作動タイミングの変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in the operation timing of the intake valve according to the warm-up state of the catalyst. 図11は、目標熱発生特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining combustion environment factors that affect the achievement of the target heat generation characteristics. 図12(A)は、プレ噴射に起因する前段燃焼のピーク遅れを示す図、図12(B)は前記ピーク遅れの予測モデル式、図12(C)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。FIG. 12(A) is a diagram showing a peak delay of pre-combustion due to pre-injection, FIG. 12(B) is a prediction model formula of the peak delay, and FIG. 12(C) is a calibration result of the prediction model formula. It is a figure of the tabular form shown. 図13は、図12の予測モデル式に含まれる種々のパラメータの変動がピーク遅れに及ぼす影響を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the influence of variations in various parameters included in the prediction model formula of FIG. 12 on the peak delay. 図14(A)は前段燃焼のピーク高さの予測モデル式、図14(B)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。FIG. 14(A) is a tabular view showing the prediction result of the peak height of the pre-stage combustion, and FIG. 14(B) is a table showing the calibration result of the prediction model. 図15(A)は、ピーク遅れの変動が前記ピーク高さに及ぼす影響を示す模式図、図15(B)は、噴射量の変動が前記ピーク高さに及ぼす影響を示す模式図である。FIG. 15(A) is a schematic diagram showing the influence of the fluctuation of the peak delay on the peak height, and FIG. 15(B) is a schematic diagram showing the influence of the fluctuation of the injection amount on the peak height. 図16は、燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an example of fuel injection control. 図17は、触媒の暖機が完了する前後における各種状態量の時間変化を示すタイムチャートである。FIG. 17 is a time chart showing changes over time in various state quantities before and after the catalyst warm-up is completed. 図18は、触媒が未暖機である場合に実行される燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flow chart showing an example of fuel injection control executed when the catalyst is not warmed up. 図19(A)は、触媒が未暖機であるときにプレ噴射の噴射量および噴射時期をともに補正しなかった場合の熱発生特性を示すグラフ、図19(B)は、プレ噴射の噴射量のみを補正した場合の熱発生特性を示すグラフ、図19(C)は、プレ噴射の噴射量および噴射時期の双方を補正した場合の熱発生特性を示すグラフである。FIG. 19(A) is a graph showing heat generation characteristics when the injection amount and injection timing of pre-injection are not corrected when the catalyst is not warmed up, and FIG. 19(B) is pre-injection injection. FIG. 19C is a graph showing a heat generation characteristic when only the amount is corrected, and FIG. 19C is a graph showing a heat generation characteristic when both the injection amount and the injection timing of the pre-injection are corrected. 前記実施形態の変形例を説明するための図であり、図20(A)は、プレ噴射の噴射時期が進角限界に達していないときの噴射パターンを示すタイムチャート、図20(B)は、プレ噴射の噴射時期が進角限界に達したときの噴射パターンを示すタイムチャートである。FIG. 20(A) is a diagram for explaining a modified example of the embodiment, FIG. 20(A) is a time chart showing an injection pattern when the injection timing of pre-injection has not reached the advance limit, and FIG. 20(B) is 5 is a time chart showing an injection pattern when the injection timing of pre-injection reaches the advance limit.

[エンジンの全体構成]
以下、図面に基づいて、本発明に係る圧縮着火式エンジンの制御装置の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示すシステム図である。この図1に示すディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンは、複数のシリンダ2を有し軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流させるEGR装置44と、排気通路40を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機46とを備えている。
[Overall engine configuration]
Hereinafter, an embodiment of a control device for a compression ignition type engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of a diesel engine to which a control device according to the present invention is applied. The diesel engine shown in FIG. 1 is a 4-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a power source for traveling. The diesel engine has an engine body 1 that has a plurality of cylinders 2 and that is driven by being supplied with a fuel whose main component is light oil, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and an engine body 1 An exhaust passage 40 through which exhaust gas discharged from the exhaust gas flows, an EGR device 44 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30, and a turbo driven by the exhaust gas passing through the exhaust passage 40. And a supercharger 46.

エンジン本体1は、図1の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のシリンダ2(図1ではそのうちの一つのみを示す)を有し、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジンである。エンジン本体1は、シリンダブロック3、シリンダヘッド4およびピストン5を備える。シリンダブロック3は、シリンダ2を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上面に取り付けられ、シリンダ2の上部開口を塞いでいる。ピストン5は、シリンダ2に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド8を介してクランク軸7と連結されている。ピストン5の往復運動に応じて、クランク軸7はその中心軸回りに回転する。ピストン5の構造については、後で詳述する。 The engine body 1 has a plurality of cylinders 2 (only one of which is shown in FIG. 1) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and is driven by the supply of fuel containing light oil as a main component. It is an engine. The engine body 1 includes a cylinder block 3, a cylinder head 4 and a piston 5. The cylinder block 3 has a cylinder liner forming the cylinder 2. The cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder 2. The piston 5 is housed in the cylinder 2 so as to be capable of reciprocating sliding movement, and is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8. The crankshaft 7 rotates about its central axis in response to the reciprocating movement of the piston 5. The structure of the piston 5 will be described in detail later.

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、シリンダヘッド4の下面(燃焼室天井面6U、図3および図4参照)、シリンダ2およびピストン5の冠面50によって形成されている。燃焼室6には前記燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室6で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is formed by the lower surface of the cylinder head 4 (combustion chamber ceiling surface 6U, see FIGS. 3 and 4), the cylinder 2 and the crown surface 50 of the piston 5. The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15 described later. The supplied mixture of fuel and air is combusted in the combustion chamber 6, and the piston 5 pushed down by the expansion force of the combustion reciprocates in the vertical direction.

シリンダブロック3には、クランク角センサSN1および水温センサSN2が取り付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度(クランク角)およびクランク軸7の回転数(エンジン回転数)を検出する。水温センサSN2は、シリンダブロック3およびシリンダヘッド4の内部を流通する冷却水の温度(エンジン水温)を検出する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3. The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle of the crank shaft 7 (crank angle) and the rotation speed of the crank shaft 7 (engine rotation speed). The water temperature sensor SN2 detects the temperature of the cooling water (engine water temperature) flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4.

シリンダヘッド4には、燃焼室6と連通する吸気ポート9および排気ポート10が形成されている。シリンダヘッド4の下面には、吸気ポート9の下流端である吸気側開口と、排気ポート10の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド4には、前記吸気側開口を開閉する吸気弁11と、前記排気側開口を開閉する排気弁12とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体1のバルブ形式は、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式であって、吸気ポート9および排気ポート10は、各シリンダ2につき2つずつ設けられるとともに、吸気弁11および排気弁12も2つずつ設けられている。 An intake port 9 and an exhaust port 10 that communicate with the combustion chamber 6 are formed in the cylinder head 4. An intake side opening which is a downstream end of the intake port 9 and an exhaust side opening which is an upstream end of the exhaust port 10 are formed on the lower surface of the cylinder head 4. An intake valve 11 that opens and closes the intake side opening and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust side opening are attached to the cylinder head 4. Although not shown, the valve type of the engine body 1 is a four-valve type of intake 2 valves×exhaust 2 valves, and two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are provided for each cylinder 2. At the same time, two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are provided.

シリンダヘッド4には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構13および排気側動弁機構14が配設されている。吸気弁11および排気弁12は、これら動弁機構13、14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構13には、吸気弁11の作動タイミングを変更可能な吸気VVT13aが、排気側動弁機構14には、排気弁12の作動タイミングを変更可能な排気VVT14aが、各々内蔵されている(図7参照)。本実施形態において、吸気VVT13a(排気VVT14a)は、カムシャフトの回転位相を変更することにより吸気弁11(排気弁12)の開時期および閉時期を同時に(同量ずつ)変更する位相式の可変機構である。なお、吸気VVT13aは、本発明における「バルブ可変機構」の一例に該当する。 The cylinder head 4 is provided with an intake valve operating mechanism 13 and an exhaust valve operating mechanism 14 including a camshaft. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are opened and closed by the valve operating mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7. The intake side valve mechanism 13 has an intake VVT 13a capable of changing the operation timing of the intake valve 11, and the exhaust side valve mechanism 14 has an exhaust VVT 14a capable of changing the operation timing of the exhaust valve 12. (See Figure 7). In the present embodiment, the intake VVT 13a (exhaust VVT 14a) is a phase-type variable that changes the opening timing and closing timing of the intake valve 11 (exhaust valve 12) simultaneously (by the same amount) by changing the rotational phase of the camshaft. It is a mechanism. The intake VVT 13a corresponds to an example of the "valve variable mechanism" in the present invention.

シリンダヘッド4には、先端部から燃焼室6内に燃料を噴射するインジェクタ15が、各シリンダ2につき1つずつ取り付けられている。インジェクタ15は、図略の燃料供給管を通して供給された燃料を燃焼室6に噴射する燃料噴射弁である。インジェクタ15は、燃料を噴射する先端部(ノズル151;図4)が燃焼室6の径方向中心またはその近傍に位置するように、シリンダヘッド4に組み付けられ、ピストン5の冠面50に形成された後述のキャビティ5C(図2〜図4)に向けて燃料を噴射する。 An injector 15 for injecting fuel into the combustion chamber 6 from the tip portion is attached to the cylinder head 4 for each cylinder 2. The injector 15 is a fuel injection valve that injects the fuel supplied through a fuel supply pipe (not shown) into the combustion chamber 6. The injector 15 is attached to the cylinder head 4 and is formed on the crown surface 50 of the piston 5 so that the tip portion (nozzle 151; FIG. 4) for injecting fuel is located at or near the radial center of the combustion chamber 6. Further, the fuel is injected toward a cavity 5C (FIGS. 2 to 4) described later.

インジェクタ15は、燃料供給管を介して全シリンダ2に共通の蓄圧用コモンレール(図示せず)と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ2のインジェクタ15に供給されることにより、各インジェクタ15から高い圧力(例えば150MPa〜250MPa程度)で燃料が燃焼室6内に噴射される。 The injector 15 is connected to a common pressure accumulating common rail (not shown) common to all the cylinders 2 via a fuel supply pipe. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail. By supplying the fuel accumulated in the common rail to the injector 15 of each cylinder 2, the fuel is injected into the combustion chamber 6 at a high pressure (for example, about 150 MPa to 250 MPa) from each injector 15.

図1には図示していないが、前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ15に供給される燃料の圧力(燃圧)を変更するための燃圧レギュレータ16(図7)が設けられている。また、インジェクタ15の内部には、インジェクタ15からの燃料の噴射圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサSN7(図7)が備えられている。 Although not shown in FIG. 1, a fuel pressure regulator 16 (FIG. 7) for changing the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the injector 15 is provided between the fuel pump and the common rail. There is. Further, inside the injector 15, an injection pressure sensor SN7 (FIG. 7) that detects an injection pressure that is an injection pressure of fuel from the injector 15 is provided.

吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。吸気通路30には、その上流側から順に、エアクリーナ31、ターボ過給機46、スロットル弁32、インタークーラ33およびサージタンク34が配置されている。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. Air (fresh air) taken from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9. In the intake passage 30, an air cleaner 31, a turbocharger 46, a throttle valve 32, an intercooler 33, and a surge tank 34 are arranged in this order from the upstream side.

エアクリーナ31は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁32は、図略のアクセルの踏み込み動作と連動して吸気通路30を開閉し、吸気通路30における吸気の流量を調整する。ターボ過給機46は、吸気を圧縮しつつ吸気通路30の下流側へ当該吸気を送り出す。インタークーラ33は、過給機46により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク34は、吸気ポート9に連なるインテークマニホールドの直上流に配置され、複数のシリンダ2に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。 The air cleaner 31 removes foreign matter in the intake air to clean the intake air. The throttle valve 32 opens and closes the intake passage 30 in conjunction with a depressing operation of an accelerator (not shown) to adjust the flow rate of intake air in the intake passage 30. The turbocharger 46 sends out the intake air to the downstream side of the intake passage 30 while compressing the intake air. The intercooler 33 cools the intake air compressed by the supercharger 46. The surge tank 34 is a tank disposed immediately upstream of the intake manifold connected to the intake port 9 and provides a space for evenly distributing intake air to the plurality of cylinders 2.

吸気通路30には、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5、および吸気OセンサSN6が配置されている。エアフローセンサSN3は、エアクリーナ31の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサSN4は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサSN5および吸気OセンサSN6は、サージタンク34の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。 An air flow sensor SN3, an intake air temperature sensor SN4, an intake pressure sensor SN5, and an intake O 2 sensor SN6 are arranged in the intake passage 30. The air flow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of intake air passing through the portion. The intake air temperature sensor SN4 is arranged on the downstream side of the intercooler and detects the temperature of the intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN5 and the intake O 2 sensor SN6 are arranged in the vicinity of the surge tank 34, and detect the pressure of the intake air passing through the portion and the oxygen concentration of the intake air, respectively.

排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガス(排気ガス)は、排気ポート10および排気通路40を通して車両の外部に排出される。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40.

排気通路40には排気OセンサSN8が配置されている。排気OセンサSN8は、ターボ過給機46と排気浄化装置41との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。 An exhaust O 2 sensor SN8 is arranged in the exhaust passage 40. The exhaust gas O 2 sensor SN8 is arranged between the turbocharger 46 and the exhaust gas purification device 41, and detects the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the portion.

排気通路40には排気浄化装置41が設けられている。排気浄化装置41には、排気ガス中に含まれる有害成分(COおよびHC)を酸化して無害化する酸化触媒42と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)43とが内蔵されている。なお、排気通路40における排気浄化装置41よりも下流側の位置に、NOxを還元して無害化するNOx触媒をさらに設けてもよい。 An exhaust gas purification device 41 is provided in the exhaust passage 40. The exhaust purification device 41 includes an oxidation catalyst 42 that oxidizes harmful components (CO and HC) contained in the exhaust gas to render them harmless, and a DPF (diesel) for collecting particulate matter contained in the exhaust gas. -Particulate filter) 43 is built in. It should be noted that a NOx catalyst that reduces NOx to render it harmless may be further provided at a position downstream of the exhaust purification device 41 in the exhaust passage 40.

排気浄化装置41には触媒温度センサSN9が設けられている。触媒温度センサSN9は、排気浄化装置41内の触媒の温度、ここでは特に酸化触媒42の温度を検出する。 The exhaust gas purification device 41 is provided with a catalyst temperature sensor SN9. The catalyst temperature sensor SN9 detects the temperature of the catalyst in the exhaust purification device 41, particularly the temperature of the oxidation catalyst 42 here.

EGR装置44は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路44Aと、EGR通路44Aに設けられたEGR弁45とを備える。EGR弁45は、EGR通路44Aを通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(EGRガス)の流量を調整する。EGR通路44Aは、排気通路40におけるターボ過給機46よりも上流側の部分と、吸気通路30におけるインタークーラ33とサージタンク34との間の部分とを互いに接続している。EGR通路44Aには、熱交換によりEGRガスを冷却するEGRクーラ(図略)が配置されている。 The EGR device 44 includes an EGR passage 44A connecting the exhaust passage 40 and the intake passage 30 and an EGR valve 45 provided in the EGR passage 44A. The EGR valve 45 adjusts the flow rate of exhaust gas (EGR gas) recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 44A. The EGR passage 44A connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbocharger 46 and a portion of the intake passage 30 between the intercooler 33 and the surge tank 34 to each other. An EGR cooler (not shown) that cools the EGR gas by heat exchange is arranged in the EGR passage 44A.

ターボ過給機46は、吸気通路30に配置されたコンプレッサ47と、排気通路40に配置されたタービン48とを含む。コンプレッサ47とタービン48とは、タービン軸で一体回転可能に連結されている。タービン48は、排気通路40を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。これに連動してコンプレッサ47が回転することにより、吸気通路30を流通する空気が圧縮(過給)される。 The turbocharger 46 includes a compressor 47 arranged in the intake passage 30 and a turbine 48 arranged in the exhaust passage 40. The compressor 47 and the turbine 48 are connected by a turbine shaft so as to be integrally rotatable. The turbine 48 receives the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 and rotates. As the compressor 47 rotates in conjunction with this, the air flowing through the intake passage 30 is compressed (supercharged).

[ピストンの詳細構造]
続いて、ピストン5の構造、とりわけ冠面50の構造について詳細に説明する。図2(A)は、ピストン5の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン5は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図2(A)では、冠面50を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図2(B)は、ピストン5の径方向断面付きの斜視図である。図3は、図2(B)に示す径方向断面の拡大図である。なお、図2(A)および(B)において、シリンダ軸方向Aおよび燃焼室の径方向Bを矢印で示している。
[Detailed structure of piston]
Next, the structure of the piston 5, especially the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 2A is a perspective view mainly showing the upper portion of the piston 5. The piston 5 includes an upper piston head and a skirt portion located on the lower side. In FIG. 2A, the piston head portion having the crown surface 50 on the top surface is shown. FIG. 2B is a perspective view of the piston 5 with a radial cross section. FIG. 3 is an enlarged view of the radial cross section shown in FIG. 2A and 2B, the cylinder axis direction A and the combustion chamber radial direction B are indicated by arrows.

ピストン5は、キャビティ5C、周縁平面部55および側周面56を含む。上述の通り、燃焼室6を区画する燃焼室壁面の一部(底面)は、ピストン5の冠面50で形成されており、キャビティ5Cは、この冠面50に備えられている。キャビティ5Cは、シリンダ軸方向Aにおいて冠面50が下方に凹没された部分であり、インジェクタ15から燃料の噴射を受ける部分である。周縁平面部55は、冠面50において径方向Bの外周縁付近の領域に配置された環状の平面部である。キャビティ5Cは、周縁平面部55を除く冠面50の径方向Bの中央領域に配置されている。側周面56は、シリンダ2の内壁面と摺接する面であり、図略のピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。 The piston 5 includes a cavity 5C, a peripheral flat surface portion 55, and a side peripheral surface 56. As described above, a part (bottom surface) of the wall surface of the combustion chamber that defines the combustion chamber 6 is formed by the crown surface 50 of the piston 5, and the cavity 5C is provided in this crown surface 50. The cavity 5C is a portion where the crown surface 50 is recessed downward in the cylinder axis direction A, and is a portion which receives fuel injection from the injector 15. The peripheral flat surface portion 55 is an annular flat surface portion that is arranged in a region near the outer peripheral edge of the crown surface 50 in the radial direction B. The cavity 5C is arranged in the central region in the radial direction B of the crown surface 50 excluding the peripheral flat surface portion 55. The side peripheral surface 56 is a surface that is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder 2, and is provided with a plurality of ring grooves into which piston rings (not shown) are fitted.

キャビティ5Cは、第1キャビティ部51、第2キャビティ部52、連結部53および山部54を含む。第1キャビティ部51は、冠面50の径方向Bの中心領域に配置された凹部である。第2キャビティ部52は、冠面50における第1キャビティ部51の外周側に配置された、環状の凹部である。連結部53は、第1キャビティ部51と第2キャビティ部52とを径方向Bに繋ぐ部分である。山部54は、冠面50(第1キャビティ部51)の径方向Bの中心位置に配置された山型の凸部である。山部54は、インジェクタ15のノズル151の直下の位置に凸設されている(図4)。 The cavity 5C includes a first cavity portion 51, a second cavity portion 52, a connecting portion 53, and a mountain portion 54. The first cavity portion 51 is a concave portion arranged in the central region of the crown surface 50 in the radial direction B. The second cavity portion 52 is an annular concave portion that is arranged on the outer peripheral side of the first cavity portion 51 in the crown surface 50. The connecting portion 53 is a portion that connects the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52 in the radial direction B. The mountain portion 54 is a mountain-shaped convex portion arranged at the center of the crown surface 50 (first cavity portion 51) in the radial direction B. The mountain portion 54 is provided so as to project at a position directly below the nozzle 151 of the injector 15 (FIG. 4).

第1キャビティ部51は、第1上端部511、第1底部512および第1内側端部513を含む。第1上端部511は、第1キャビティ部51において最も高い位置にあり、連結部53に連なっている。第1底部512は、第1キャビティ部51において最も凹没した、上面視で環状の領域である。キャビティ5C全体としても、この第1底部512は最深部であって、第1キャビティ部51は、第1底部512においてシリンダ軸方向Aに所定の深さ(第1の深さ)を有している。上面視において、第1底部512は、連結部53に対して径方向Bの内側に近接した位置にある。 The first cavity portion 51 includes a first upper end portion 511, a first bottom portion 512 and a first inner end portion 513. The first upper end portion 511 is at the highest position in the first cavity portion 51 and is continuous with the connecting portion 53. The first bottom portion 512 is the most recessed portion in the first cavity portion 51, which is an annular region in a top view. Even in the entire cavity 5C, the first bottom portion 512 is the deepest portion, and the first cavity portion 51 has a predetermined depth (first depth) in the cylinder axial direction A at the first bottom portion 512. There is. In a top view, the first bottom portion 512 is located closer to the inner side in the radial direction B with respect to the connecting portion 53.

第1上端部511と第1底部512との間は、径方向Bの外側に湾曲した径方向窪み部514で繋がれている。径方向窪み部514は、連結部53よりも径方向Bの外側に窪んだ部分を有している。第1内側端部513は、第1キャビティ部51において最も径方向内側の位置にあり、山部54の下端に連なっている。第1内側端部513と第1底部512との間は、裾野状に緩やかに湾曲した曲面で繋がれている。 The first upper end 511 and the first bottom 512 are connected by a radial recess 514 that is curved outward in the radial direction B. The radial recessed portion 514 has a portion recessed outward in the radial direction B with respect to the connecting portion 53. The first inner end portion 513 is located at the innermost position in the radial direction in the first cavity portion 51, and is connected to the lower end of the mountain portion 54. The first inner end portion 513 and the first bottom portion 512 are connected by a curved surface gently curved in a skirt shape.

第2キャビティ部52は、第2内側端部521、第2底部522、第2上端部523、テーパ領域524および立ち壁領域525を含む。第2内側端部521は、第2キャビティ部52において最も径方向内側の位置にあり、連結部53に連なっている。第2底部522は、第2キャビティ部52において最も凹没した領域である。第2キャビティ部52は、第2底部522においてシリンダ軸方向Aに第1底部512よりも浅い深さを備えている。つまり、第2キャビティ部52は、第1キャビティ部51よりもシリンダ軸方向Aにおいて上側に位置する凹部である。第2上端部523は、第2キャビティ部52において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、周縁平面部55に連なっている。 The second cavity portion 52 includes a second inner end portion 521, a second bottom portion 522, a second upper end portion 523, a tapered region 524, and a standing wall region 525. The second inner end portion 521 is located at the innermost position in the radial direction of the second cavity portion 52 and is continuous with the connecting portion 53. The second bottom portion 522 is the most recessed region in the second cavity portion 52. The second cavity portion 52 has a depth in the second bottom portion 522 that is shallower than the first bottom portion 512 in the cylinder axis direction A. That is, the second cavity portion 52 is a concave portion that is located above the first cavity portion 51 in the cylinder axis direction A. The second upper end portion 523 is located at the highest position in the second cavity portion 52 and on the outermost side in the radial direction, and is continuous with the peripheral flat surface portion 55.

テーパ領域524は、第2内側端部521から第2底部522に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した面形状を有する部分である。図3に示されているように、テーパ領域524は、径方向Bに延びる水平ラインC1に対して傾き角αで交差する傾斜ラインC2に沿った傾きを有している。 The tapered region 524 is a portion that extends from the second inner end portion 521 toward the second bottom portion 522 and has a surface shape that is inclined downward toward the outside in the radial direction. As shown in FIG. 3, the tapered region 524 has an inclination along an inclined line C2 that intersects the horizontal line C1 extending in the radial direction B at an inclination angle α.

立ち壁領域525は、第2底部522よりも径方向外側において、比較的急峻に立ち上がるように形成された壁面である。径方向Bの断面形状において、第2底部522から第2上端部523にかけて、第2キャビティ部52の壁面が水平方向から上方向へ向かうように湾曲された曲面とされており、第2上端部523の近傍において垂直壁に近い壁面とされている部分が立ち壁領域525である。立ち壁領域525の上端位置に対して、立ち壁領域525の下方部分は、径方向Bの内側に位置している。これにより、混合気が燃焼室6の径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域525よりも径方向外側の空間(スキッシュ空間)に存在する空気をも有効に利用した燃焼を行わせることができる。 The standing wall region 525 is a wall surface formed so as to rise relatively steeply on the outer side in the radial direction with respect to the second bottom portion 522. In the cross-sectional shape in the radial direction B, the wall surface of the second cavity portion 52 is a curved surface curved from the horizontal direction to the upper direction from the second bottom portion 522 to the second upper end portion 523, and the second upper end portion is formed. A portion of the wall near 523, which is close to the vertical wall, is a standing wall region 525. The lower portion of the standing wall region 525 is located inside the radial direction B with respect to the upper end position of the standing wall region 525. This prevents the air-fuel mixture from returning too much to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B, and performs combustion that also effectively uses the air present in the space (squish space) radially outside the standing wall region 525. It can be done.

連結部53は、径方向Bの断面形状において、下側に位置する第1キャビティ部51と上側に位置する第2キャビティ部52との間で、径方向内側にコブ状に突出する形状を有している。連結部53は、下端部531および第3上端部532(シリンダ軸方向の上端部)と、これらの間の中央に位置する中央部533とを有している。下端部531は、第1キャビティ部51の第1上端部511に対する連設部分である。第3上端部532は、第2キャビティ部52の第2内側端部521に対する連設部分である。 In the cross-sectional shape in the radial direction B, the connecting portion 53 has a shape that protrudes inward in the radial direction between the first cavity portion 51 located on the lower side and the second cavity portion 52 located on the upper side. doing. The connecting portion 53 has a lower end portion 531 and a third upper end portion 532 (upper end portion in the cylinder axis direction), and a central portion 533 located in the center between them. The lower end portion 531 is a continuous portion of the first cavity portion 51 with respect to the first upper end portion 511. The third upper end portion 532 is a continuous portion of the second cavity portion 52 with respect to the second inner end portion 521.

シリンダ軸方向Aにおいて、下端部531は連結部53の最も下方に位置する部分、第3上端部532は最も上方に位置する部分である。上述のテーパ領域524は、第3上端部532から第2底部522に向けて延びる領域でもある。第2底部522は、第3上端部532よりも下方に位置している。つまり、本実施形態の第2キャビティ部52は、第3上端部532から径方向Bの外側に水平に延びる底面を有しているのではなく、換言すると、第3上端部532から周縁平面部55までが水平面で繋がっているのではなく、第3上端部532よりも下方に窪んだ第2底部522を有している。 In the cylinder axis direction A, the lower end portion 531 is the lowermost portion of the connecting portion 53, and the third upper end portion 532 is the uppermost portion. The tapered region 524 described above is also a region extending from the third upper end portion 532 toward the second bottom portion 522. The second bottom portion 522 is located below the third upper end portion 532. That is, the second cavity portion 52 of the present embodiment does not have a bottom surface that horizontally extends from the third upper end portion 532 to the outside in the radial direction B, in other words, from the third upper end portion 532 to the peripheral flat surface portion. 55 is not connected in a horizontal plane, but has a second bottom portion 522 that is recessed below the third upper end portion 532.

山部54は、上方に向けて突出しているが、その突出高さは連結部53の第3上端部532の高さと同一であり、周縁平面部55よりは窪んだ位置にある。山部54は、上面視で円形の第1キャビティ部51の中心に位置しており、これにより第1キャビティ部51は山部54の周囲に形成された環状溝の態様となっている。 The ridge portion 54 projects upward, but the protrusion height thereof is the same as the height of the third upper end portion 532 of the connecting portion 53, and is at a position recessed from the peripheral flat surface portion 55. The crest portion 54 is located at the center of the circular first cavity portion 51 in a top view, and thus the first cavity portion 51 is in the form of an annular groove formed around the crest portion 54.

[燃料噴射の空間的分離について]
続いて、インジェクタ15によるキャビティ5Cへの燃料噴射状況、および噴射後の混合気の流れについて、図4に基づいて説明する。図4は、燃焼室6の簡略的な断面図であって、冠面50(キャビティ5C)とインジェクタ15から噴射される噴射燃料15Eの噴射軸AXとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印F11、F12、F13、F21、F22、F23とが示されている。
[Spatial separation of fuel injection]
Next, the state of fuel injection into the cavity 5C by the injector 15 and the flow of the air-fuel mixture after injection will be described based on FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the relationship between the crown surface 50 (cavity 5C) and the injection axis AX of the injected fuel 15E injected from the injector 15, and the flow of the air-fuel mixture after injection. Arrows F11, F12, F13, F21, F22, and F23 that schematically represent are shown.

インジェクタ15は、燃焼室天井面6U(シリンダヘッド4の下面)から燃焼室6へ下方に突出するように配置されたノズル151を備えている。ノズル151は、燃焼室6内へ燃料を噴射する噴射孔152を備えている。図4では一つの噴射孔152を示しているが、実際は複数個の噴射孔152がノズル151の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔152から噴射される燃料は、図中の噴射軸AXに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図4には、噴射軸AXに対する上方向への拡散を示す上拡散軸AX1と、下方向への拡散を示す下拡散軸AX2とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸AX1と下拡散軸AX2とがなす角である。 The injector 15 includes a nozzle 151 arranged so as to project downward from the combustion chamber ceiling surface 6U (the lower surface of the cylinder head 4) into the combustion chamber 6. The nozzle 151 has an injection hole 152 for injecting fuel into the combustion chamber 6. Although FIG. 4 shows one injection hole 152, a plurality of injection holes 152 are actually arranged in the circumferential direction of the nozzle 151 at equal pitches. The fuel injected from the injection hole 152 is injected along the injection axis AX in the figure. The injected fuel diffuses with a spray angle θ. FIG. 4 shows an upper diffusion axis AX1 indicating upward diffusion with respect to the ejection axis AX and a lower diffusion axis AX2 indicating downward diffusion. The spray angle θ is an angle formed by the upper diffusion axis AX1 and the lower diffusion axis AX2.

噴射孔152は、キャビティ5Cの連結部53に向けて燃料を噴射可能である。すなわち、ピストン5の所定のクランク角において噴射孔152から燃料噴射動作を行わせることで、噴射軸AXを連結部53に指向させることができる。図4は、前記所定のクランク角における噴射軸AXとキャビティ5Cとの位置関係を示している。噴射孔152から噴射された燃料は、燃焼室6の空気と混合されて混合気を形成しつつ、連結部53に吹き当たることになる。 The injection hole 152 can inject fuel toward the connecting portion 53 of the cavity 5C. That is, by injecting the fuel from the injection hole 152 at a predetermined crank angle of the piston 5, the injection axis AX can be directed to the connecting portion 53. FIG. 4 shows the positional relationship between the injection axis AX and the cavity 5C at the predetermined crank angle. The fuel injected from the injection holes 152 mixes with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and then blows against the connecting portion 53.

図4に示すように、噴射軸AXに沿って連結部53に向けて噴射された燃料15Eは、連結部53に衝突し、その後、第1キャビティ部51の方向(下方向)へ向かうもの(矢印F11)と、第2キャビティ部52の方向(上方向)へ向かうもの(矢印F21)とに空間的に分離される。すなわち、連結部53の中央部533を指向して噴射された燃料は、上下に分離され、その後は各々第1、第2キャビティ部51、52に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ部51、52の面形状に沿って流動する。 As shown in FIG. 4, the fuel 15E injected toward the connecting portion 53 along the injection axis AX collides with the connecting portion 53 and then travels toward the first cavity portion 51 (downward) ( It is spatially separated into an arrow F11) and an arrow F21 directed toward the second cavity portion 52 (upward). That is, the fuel injected toward the central portion 533 of the connecting portion 53 is separated into upper and lower parts, and thereafter, while being mixed with the air present in the first and second cavity parts 51 and 52, respectively, the cavity parts 51 and 52 are mixed. , 52 along the surface shape.

詳しくは、矢印F11の方向(下方向)に向かう混合気は、連結部53の下端部531から第1キャビティ部51の径方向窪み部514へ入り込み、下方向に流れる。その後、混合気は、径方向窪み部514の湾曲形状によって流動方向を下方向から径方向Bの内側方向へ変え、矢印F12で示すように、第1底部512を有する第1キャビティ部51の底面形状に倣って流動する。この際、混合気は、第1キャビティ部51の空気と混合して濃度を薄めて行く。山部54が存在することによって、第1キャビティ部51の底面は径方向中央に向けてせり上がる形状を有している。したがって、矢印F12方向に流動する混合気は上方に持ち上げられ、ついには矢印F13で示すように、燃焼室天井面6Uから径方向外側へ向かうように流動する。このような流動の際にも、前記混合気は燃焼室6内に残存する空気と混合し、均質で薄い混合気となってゆく。 Specifically, the air-fuel mixture directed in the direction of arrow F11 (downward) enters the radial recess 514 of the first cavity portion 51 from the lower end portion 531 of the connecting portion 53 and flows downward. Thereafter, the air-fuel mixture changes the flow direction from the downward direction to the inner side in the radial direction B by the curved shape of the radial recess 514, and as shown by the arrow F12, the bottom surface of the first cavity portion 51 having the first bottom portion 512. Flows following the shape. At this time, the air-fuel mixture is mixed with the air in the first cavity portion 51 to dilute the concentration. Due to the presence of the crests 54, the bottom surface of the first cavity portion 51 has a shape that rises toward the center in the radial direction. Therefore, the air-fuel mixture flowing in the direction of the arrow F12 is lifted upward, and finally flows from the combustion chamber ceiling surface 6U toward the radially outer side as shown by the arrow F13. Even during such a flow, the air-fuel mixture mixes with the air remaining in the combustion chamber 6 and becomes a homogeneous and thin air-fuel mixture.

一方、矢印F21の方向(上方向)に向かう混合気は、連結部53の第3上端部532から第2キャビティ部52のテーパ領域524に入り込み、テーパ領域524の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印F22で示すように、前記混合気は第2底部522に至る。ここで、テーパ領域524は噴射軸AXに沿う傾きを持つ面とされている。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、テーパ領域524の存在、並びに、連結部53の第3上端部532も下方に位置する第2底部522の存在によって、燃焼室6の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。 On the other hand, the air-fuel mixture traveling in the direction of arrow F21 (upward) enters the taper region 524 of the second cavity 52 from the third upper end 532 of the connecting portion 53 and heads obliquely downward along the inclination of the taper region 524. .. Then, as indicated by arrow F22, the air-fuel mixture reaches the second bottom portion 522. Here, the tapered region 524 is a surface having an inclination along the injection axis AX. Therefore, the air-fuel mixture can smoothly flow outward in the radial direction. That is, the air-fuel mixture reaches a deep position on the outer side in the radial direction of the combustion chamber 6 due to the presence of the tapered region 524 and the presence of the second bottom 522 in which the third upper end 532 of the connecting portion 53 is also located below. You can

しかる後、前記混合気は、第2底部522から立ち壁領域525の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面6Uから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印F22で示す流動の際に、前記混合気は第2キャビティ部52内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第2底部522よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域525が存在することで、噴射された燃料(混合気)がシリンダ2の内周壁(一般に、図略のライナーが存在する)に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第2底部522の形成によって燃焼室6の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域525の存在によって、シリンダ2の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。 Then, the air-fuel mixture is lifted upward by the rising curved surface between the second bottom portion 522 and the standing wall region 525, and flows from the combustion chamber ceiling surface 6U toward the radially inner side. During the flow indicated by the arrow F22, the air-fuel mixture mixes with the air in the second cavity portion 52 to become a homogeneous and thin air-fuel mixture. Here, since the standing wall region 525 that extends substantially in the vertical direction exists on the outer side in the radial direction of the second bottom portion 522, the injected fuel (fuel mixture) allows the injected fuel (fuel mixture) to form an inner peripheral wall of the cylinder 2 (generally, a liner (not shown)). Is present) is reached. That is, the air-fuel mixture can flow to the vicinity of the radially outer side of the combustion chamber 6 due to the formation of the second bottom portion 522, but the presence of the standing wall region 525 suppresses the interference with the inner peripheral wall of the cylinder 2. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cold loss due to the interference.

ここで、立ち壁領域525は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Bの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印F22で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印F22の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料の拡散が十分に進行する前に当該燃料と衝突し、燃料との反応に利用される空気の割合である空気利用率が低下し、煤などを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域525は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印F22の流動は抑制的となり、矢印F23にて示す径方向Bの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スッキシュ流に牽引されることもあり、矢印F23の流動が生じ易くなる。したがって、立ち壁領域252よりも径方向外側の空間(周縁平面部55上のスキッシュ空間)に存在する空気も有効に利用した燃焼を行わせることができる。これにより、煤の発生などを抑止し、燃焼室6全体の空気を利用したエミッション性に優れた燃焼を実現させることができる。 Here, the standing wall region 525 has a shape such that the lower portion thereof is located inside the radial direction B with respect to the upper end position. Therefore, the flow indicated by the arrow F22 does not become excessively strong, and the air-fuel mixture can be prevented from returning too far inward in the radial direction B. If the flow of the arrow F22 is too strong, the ratio of the air used for the reaction with the fuel in which the partially combusted air-fuel mixture collides with the fuel before the diffusion of the newly injected fuel sufficiently progresses. That is, the air utilization rate is lowered, and soot is generated. However, the standing wall region 525 of the present embodiment does not have a shape that is hollowed outward in the radial direction, the flow of the arrow F22 is suppressed, and the flow outward in the radial direction B indicated by the arrow F23 is also generated. To do. In particular, in the latter stage of combustion, it may be pulled by the reverse squish flow, and the flow of arrow F23 is likely to occur. Therefore, the air existing in the space radially outside the standing wall region 252 (the squish space on the peripheral flat surface portion 55) can also be effectively used for combustion. As a result, it is possible to suppress the generation of soot and the like, and realize the combustion using the air in the entire combustion chamber 6 with excellent emission properties.

以上の通り、噴射軸AXに沿って連結部53に向けて噴射された燃料が連結部53に衝突して空間的に分離され、第1、第2キャビティ部51、52の空間に各々存在する空気を利用した燃焼(空気利用率の高い燃焼)が実現されることにより、燃焼時に煤などの発生を抑制することができる。 As described above, the fuel injected toward the connecting portion 53 along the injection axis AX collides with the connecting portion 53, is spatially separated, and exists in the spaces of the first and second cavity portions 51 and 52, respectively. By realizing combustion using air (combustion with high air utilization rate), generation of soot and the like can be suppressed during combustion.

[燃料噴射の時間的分離について]
本実施形態では、上述した燃料噴射の空間的分離に加え、時間的にも分離して、より燃焼室6内の空気を有効活用する例を示す。図5は、インジェクタ15からキャビティ5Cに燃料を噴射するときの噴射パターンの一例と、この燃料噴射により発生する熱発生率の波形である熱発生特性Hとを示すタイムチャートである。本実施形態では、予混合圧縮着火燃焼(Premixed Compression Ignition combustion;以下、PCI燃焼という)が適用される運転領域が予め定められており、図5に示される噴射パターンは、このPCI燃焼が適用される運転領域(以下、PCI領域という)での運転時に選択される噴射パターンの一例を示している。インジェクタ15による燃料噴射の動作は、後述の燃料噴射制御部72(図7参照)によって制御される。燃料噴射制御部72は、PCI領域での運転時に、エンジンの各燃焼サイクルにおいて、噴射時期の早いプレ噴射P1と、噴射時期の遅いメイン噴射P3とを少なくとも実行させる。なお、図5では、プレ噴射P1とメイン噴射P3との間に中段噴射P2が実行される例が示されている。
[About temporal separation of fuel injection]
In the present embodiment, an example is shown in which, in addition to the above-described spatial separation of fuel injection, the fuel injection is also separated temporally to more effectively use the air in the combustion chamber 6. FIG. 5 is a time chart showing an example of an injection pattern when fuel is injected from the injector 15 into the cavity 5C, and a heat generation characteristic H which is a waveform of a heat generation rate generated by this fuel injection. In the present embodiment, the operating region to which premixed compression ignition combustion (hereinafter referred to as PCI combustion) is applied is predetermined, and the injection pattern shown in FIG. 5 is applied to this PCI combustion. An example of the injection pattern selected during operation in a certain operating region (hereinafter referred to as PCI region) is shown. The fuel injection operation by the injector 15 is controlled by a fuel injection control unit 72 (see FIG. 7) described later. When operating in the PCI region, the fuel injection control unit 72 causes at least the pre-injection P1 with an early injection timing and the main injection P3 with a late injection timing to be executed in each combustion cycle of the engine. Note that FIG. 5 shows an example in which the middle-stage injection P2 is executed between the pre-injection P1 and the main injection P3.

プレ噴射P1は、圧縮上死点(TDC)よりも早いタイミングで実行される燃料噴射である。図5では、−20°CAから−10°CAの期間内にプレ噴射P1が実行される例を示している。なお、「°CA」はクランク角を表し、マイナスのクランク角はTDCよりも進角側であることを、プラスのクランク角はTDCよりも遅角側であることを、それぞれ示している。プレ噴射P1によりTDCよりも早いタイミングで噴射された燃料は、空気と十分に混合された後に自着火により燃焼する(PCI燃焼)。言い換えると、プレ噴射P1の噴射時期のTDCに対する進角量は、当該プレ噴射P1により噴射された燃料がPCI燃焼(予混合圧縮着火燃焼)するような値に設定される。 The pre-injection P1 is fuel injection executed at a timing earlier than the compression top dead center (TDC). FIG. 5 shows an example in which the pre-injection P1 is executed within the period from −20° CA to −10° CA. It should be noted that “°CA” represents a crank angle, a negative crank angle is on the advance side of TDC, and a positive crank angle is on the retard side of TDC. The fuel injected by the pre-injection P1 at a timing earlier than TDC is sufficiently mixed with air and then burns by self-ignition (PCI combustion). In other words, the advance amount of the injection timing of the pre-injection P1 with respect to TDC is set to a value such that the fuel injected by the pre-injection P1 undergoes PCI combustion (premixed compression ignition combustion).

メイン噴射P3は、プレ噴射P1により噴射された燃料の着火後(燃焼中)でかつピストン5が圧縮上死点(TDC)付近に位置するタイミングで実行される燃料噴射である。図5では、TDCよりもやや遅角側のタイミングでメイン噴射P3が開始される例を示している。より詳しくは、メイン噴射P3の開始時期は、プレ噴射P1により噴射された燃料の燃焼(PCI燃焼)に起因して生じる熱発生率のピーク、つまり図5の熱発生特性HにおいてTDC付近に形成されるピーク(後述する図9(A)の第1ピークHApに対応)の発生時期と同時かもしくはこれよりも遅角側のタイミングに設定される。図5では、前記PCI燃焼による熱発生率のピーク(第1ピーク)の発生時期よりもやや遅角側のタイミングでメイン噴射P3が開始される例を示している。メイン噴射P3によりPCI燃焼中に噴射された燃料は、噴射開始からごく短時間のうちに自着火に至る。このようなメイン噴射P3に基づく燃焼は、PCI燃焼ではなく拡散燃焼となる。 The main injection P3 is a fuel injection executed after the ignition of the fuel injected by the pre-injection P1 (during combustion) and at the timing when the piston 5 is located near the compression top dead center (TDC). FIG. 5 shows an example in which the main injection P3 is started at a timing slightly retarded from TDC. More specifically, the start timing of the main injection P3 is formed near the TDC in the peak of the heat release rate caused by the combustion (PCI combustion) of the fuel injected by the pre-injection P1, that is, in the heat release characteristic H of FIG. It is set at the same time as the timing of the occurrence of the peak (corresponding to the first peak HAp in FIG. 9A described later) or at the timing on the delay side. FIG. 5 shows an example in which the main injection P3 is started at a timing slightly retarded from the generation timing of the peak (first peak) of the heat generation rate due to the PCI combustion. The fuel injected during PCI combustion by the main injection P3 reaches self-ignition within a very short time after the start of injection. Combustion based on such main injection P3 is not PCI combustion but diffusion combustion.

本実施形態において、燃料の噴射率の最大値はプレ噴射P1とメイン噴射P3とで同一であるが、燃料の噴射期間はプレ噴射P1の方が長く設定されている。すなわち、本実施形態では、PCI領域において、メイン噴射P3の噴射量よりもプレ噴射P1の噴射量の方が多くなるようにインジェクタ15が制御される。 In this embodiment, the maximum value of the fuel injection rate is the same in the pre-injection P1 and the main injection P3, but the pre-injection P1 is set to have a longer fuel injection period. That is, in the present embodiment, the injector 15 is controlled so that the injection amount of the pre-injection P1 is larger than the injection amount of the main injection P3 in the PCI region.

中段噴射P2は、プレ噴射P1とメイン噴射P3との間において、各噴射P1,P3のいずれよりも少量の燃料を噴射する。中段噴射P2は、熱発生特性Hにおけるピーク間の谷部(2〜3°CA付近の谷部)を可及的に小さくして消音を図る目的で実行されるが、この中段噴射P2を省くことも可能である。 The middle-stage injection P2 injects a smaller amount of fuel than either of the injections P1 and P3 between the pre-injection P1 and the main injection P3. The middle-stage injection P2 is executed for the purpose of reducing noise by reducing the valley portion between the peaks in the heat generation characteristic H (valley portion near 2 to 3° CA) as much as possible, but omitting the middle-stage injection P2. It is also possible.

ここで、上述した連結部53を指向した燃料噴射は、プレ噴射P1の際に実行される。メイン噴射P3は、プレ噴射P1にて噴射された燃料(混合気)が、上述の通り下側の第1キャビティ部51と上側の第2キャビティ部52とに空間的に分離された後に、その分離された上下の混合気間に噴射される噴射である。この点を図6に基づいて説明する。図6は、メイン噴射P3が終了するタイミングにおける、燃焼室6での混合気の生成状況を模式的に示す図である。 Here, the fuel injection directed to the connecting portion 53 described above is executed during the pre-injection P1. In the main injection P3, after the fuel (mixture) injected in the pre-injection P1 is spatially separated into the lower first cavity portion 51 and the upper second cavity portion 52 as described above, This is an injection that is injected between the upper and lower separated air-fuel mixtures. This point will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of generation of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 at the timing when the main injection P3 ends.

プレ噴射P1による噴射燃料は、燃焼室6内の空気と混合されて混合気となりつつ、連結部53に吹き当たる。連結部53への吹き当たりによって当該混合気は、図6に示すように、第1キャビティ部51へ向かう下側混合気M11と、第2キャビティ部52へ向かう上側混合気M12とに分離される。これが上述した混合気の空間的分離である。メイン噴射P3は、プレ噴射P1にて噴射された燃料(混合気)が第1、第2キャビティ部51、52の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された2つの混合気間の空間に残存する空気を利用して新たな混合気を形成するべく実行される噴射である。 The fuel injected by the pre-injection P1 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and is blown onto the connecting portion 53. As shown in FIG. 6, the air-fuel mixture is separated into a lower air-fuel mixture M11 heading for the first cavity portion 51 and an upper air-fuel mixture M12 heading for the second cavity portion 52 by blowing on the connecting portion 53. .. This is the above-mentioned spatial separation of the air-fuel mixture. In the main injection P3, after the fuel (air mixture) injected in the pre-injection P1 enters the spaces of the first and second cavity parts 51 and 52 and is spatially separated, the two separated air-fuel mixtures are This is an injection performed to form a new air-fuel mixture by utilizing the air remaining in the space between them.

図6に基づきさらに説明を加える。メイン噴射P3の実行タイミングではピストン5はほぼTDCの位置にあるので、当該メイン噴射P3の燃料は、連結部53のやや下方位置を指向して噴射されることになる。先に噴射されたプレ噴射P1の下側混合気M11、上側混合気M12は、各々第1キャビティ部51、第2キャビティ部52に入り込み、それぞれの空間の空気と混合して稀釈化が進行している。メイン噴射P3が開始される直前は、下側混合気M11と上側混合気M12との間に未使用の空気(燃料と混合していない空気)が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、第1キャビティ部51のエッグシェープ形状が貢献する。メイン噴射P3の噴射燃料は、下側混合気M11と上側混合気M12との間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて第2混合気M2となる。これが燃料噴射の時間的分離である。以上の通り、本実施形態では、燃料噴射の空間的、時間的分離によって、燃焼室6に存在する空気を有効利用した燃焼を実現させることができる。 Further description will be added based on FIG. At the execution timing of the main injection P3, the piston 5 is at the position of approximately TDC, so the fuel of the main injection P3 is injected toward a position slightly below the connecting portion 53. The lower mixture M11 and the upper mixture M12 of the pre-injection P1 previously injected into the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52, respectively, and are mixed with the air in the respective spaces to be diluted. ing. Immediately before the main injection P3 is started, there is a state in which unused air (air not mixed with fuel) exists between the lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12. The egg shape of the first cavity portion 51 contributes to the formation of such an unused air layer. The injected fuel of the main injection P3 enters between the lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12, and is mixed with the unused air to become the second air-fuel mixture M2. This is the temporal separation of fuel injection. As described above, in the present embodiment, it is possible to realize combustion that effectively utilizes the air existing in the combustion chamber 6 by spatially and temporally separating the fuel injection.

[制御構成]
図7は、前記ディーゼルエンジンシステムの制御構成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、プロセッサ70によって統括的に制御される。プロセッサ70は、CPU、ROM、RAM等から構成される。プロセッサ70には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。先に説明したセンサSN1〜SN9に加え、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサSN10と、車両の外気の圧力(大気圧)を計測する大気圧センサSN11と、車両の外気の温度(外気温)を計測する外気温センサSN12とが備えられている。
[Control configuration]
FIG. 7 is a block diagram showing a control configuration of the diesel engine system. The engine system of the present embodiment is centrally controlled by the processor 70. The processor 70 is composed of a CPU, ROM, RAM and the like. Detection signals from various sensors mounted on the vehicle are input to the processor 70. In addition to the sensors SN1 to SN9 described above, the vehicle has an accelerator opening sensor SN10 for detecting an accelerator opening which is an opening of an accelerator pedal operated by a driver who drives the vehicle, and a pressure of outside air of the vehicle. An atmospheric pressure sensor SN11 that measures (atmospheric pressure) and an outside air temperature sensor SN12 that measures the temperature (outside air temperature) of the outside air of the vehicle are provided.

プロセッサ70は、上述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5、吸気OセンサSN6、噴射圧センサSN7、排気OセンサSN8、触媒温度センサSN9、アクセル開度センサSN10、大気圧センサSN11、および外気温センサSN12と電気的に接続されている。これらのセンサSN1〜SN12によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、燃圧(インジェクタ15の噴射圧)、排気酸素濃度、触媒温度、アクセル開度、大気圧、外気温等の情報がプロセッサ70に逐次入力される。 The processor 70 includes the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the air flow sensor SN3, the intake temperature sensor SN4, the intake pressure sensor SN5, the intake O 2 sensor SN6, the injection pressure sensor SN7, the exhaust O 2 sensor SN8, and the catalyst temperature sensor SN9. , Accelerator opening sensor SN10, atmospheric pressure sensor SN11, and outside air temperature sensor SN12 are electrically connected. Information detected by these sensors SN1 to SN12, that is, crank angle, engine speed, engine water temperature, intake flow rate, intake temperature, intake pressure, intake oxygen concentration, fuel pressure (injection pressure of injector 15), exhaust oxygen concentration, Information such as the catalyst temperature, accelerator opening, atmospheric pressure, and outside temperature is sequentially input to the processor 70.

プロセッサ70は、前記各センサSN1〜SN12他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、プロセッサ70は、吸気VVT13a、排気VVT14a、インジェクタ15、燃圧レギュレータ16、スロットル弁32、およびEGR弁45等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The processor 70 controls each part of the engine while performing various determinations and calculations based on the input signals from the sensors SN1 to SN12 and others. That is, the processor 70 is electrically connected to the intake VVT 13a, the exhaust VVT 14a, the injector 15, the fuel pressure regulator 16, the throttle valve 32, the EGR valve 45, and the like, and each of these devices is connected to each of them based on the result of the above calculation. Outputs a control signal.

プロセッサ70は、機能的に、運転状態判定部71、燃料噴射制御部72、触媒暖機判定部77、バルブタイミング制御部78、および記憶部79を備えている。 The processor 70 functionally includes an operating state determination unit 71, a fuel injection control unit 72, a catalyst warm-up determination unit 77, a valve timing control unit 78, and a storage unit 79.

運転状態判定部71は、クランク角センサSN1の検出値に基づくエンジン回転数と、アクセル開度センサSN10の検出値(アクセルペダルの開度情報)に基づくエンジン負荷などから、エンジンの運転状態を判定するモジュールである。例えば、運転状態判定部71は、現状のエンジンの運転領域が、上述したプレ噴射P1およびメイン噴射P3が実行される(予混合圧縮着火燃焼が実行される)PCI領域であるか否かを判定する。 The operating state determination unit 71 determines the operating state of the engine from the engine speed based on the detected value of the crank angle sensor SN1 and the engine load based on the detected value of the accelerator opening sensor SN10 (accelerator pedal opening information). It is a module to do. For example, the operating state determination unit 71 determines whether or not the current engine operating region is the PCI region in which the pre-injection P1 and the main injection P3 described above are executed (premixed compression ignition combustion is executed). To do.

燃料噴射制御部72は、インジェクタ15による燃料の噴射動作を制御する制御モジュールである。前記PCI領域でエンジンが運転されているとき、燃料噴射制御部72は、エンジンの燃焼サイクルごとに、圧縮上死点より前の所定のタイミングで燃料を噴射させるプレ噴射P1と、ピストン5が圧縮上死点付近に位置するタイミングで燃料噴射を行わせるメイン噴射P3と、を少なくとも含む複数回の燃料噴射をインジェクタ15に実行させる。 The fuel injection control unit 72 is a control module that controls the fuel injection operation by the injector 15. When the engine is operated in the PCI region, the fuel injection control unit 72 causes the pre-injection P1 for injecting fuel at a predetermined timing before the compression top dead center and the piston 5 to be compressed for each combustion cycle of the engine. The injector 15 is caused to execute a plurality of fuel injections including at least the main injection P3 for injecting fuel at a timing near the top dead center.

さらに、燃料噴射制御部72は、機能的に、噴射パターン選択部73、設定部74、予測部75、および補正部76を備えている。 Further, the fuel injection control unit 72 functionally includes an injection pattern selection unit 73, a setting unit 74, a prediction unit 75, and a correction unit 76.

噴射パターン選択部73は、インジェクタ15からの燃料噴射のパターンを、各種の条件に応じて設定する。少なくとも前記PCI領域において、噴射パターン選択部73は、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む燃料噴射のパターンを設定する。 The injection pattern selection unit 73 sets the pattern of fuel injection from the injector 15 according to various conditions. At least in the PCI region, the injection pattern selection unit 73 sets a fuel injection pattern including the pre-injection P1 and the main injection P3.

設定部74は、インジェクタ15からの燃料の噴射量および噴射時期を、各種の条件に応じて設定する。例えば、設定部74は、アクセル開度センサSN10の検出値等から特定されるエンジン負荷が高いほど(言い換えるとアクセル開度が高いほど)燃料の噴射量が多くなるように、インジェクタ15を制御する。すなわち、アクセル開度の高い高負荷条件では、エンジンに高い出力トルクが要求されているので、設定部74は、この要求トルクに見合った高い熱量を発生させるべく、1燃焼サイクルあたりの燃料の噴射量(燃料を分割噴射する場合はその総量)を増大させる。 The setting unit 74 sets the injection amount and injection timing of the fuel from the injector 15 according to various conditions. For example, the setting unit 74 controls the injector 15 so that the fuel injection amount increases as the engine load specified from the detection value of the accelerator opening sensor SN10 and the like increases (in other words, the accelerator opening increases). .. That is, under a high load condition with a high accelerator opening, a high output torque is required of the engine. Therefore, the setting unit 74 injects fuel per combustion cycle in order to generate a high amount of heat corresponding to the required torque. The amount (the total amount when the fuel is dividedly injected) is increased.

また、前記PCI領域において、設定部74は、プレ噴射P1に伴う燃焼室6内の熱発生率の上昇ピークである第1ピークと、メイン噴射P3に伴う燃焼室6内の熱発生率の上昇ピークである第2ピークとを含む目標熱発生特性が得られるように、インジェクタ15からの燃料の噴射量および噴射時期を設定する。図8に、目標熱発生特性Hsの一例を示す。例示された目標熱発生特性Hsでは、4°CA付近に前記第1ピークが、8°CA付近に前記第2ピークが各々表れている。 Further, in the PCI region, the setting unit 74 causes the setting unit 74 to increase the heat generation rate in the combustion chamber 6 associated with the pre-injection P1 and the first peak that is the increase peak in the combustion chamber 6 associated with the main injection P3. The injection amount and injection timing of the fuel from the injector 15 are set so that the target heat generation characteristic including the second peak which is the peak is obtained. FIG. 8 shows an example of the target heat generation characteristic Hs. In the illustrated target heat generation characteristic Hs, the first peak appears near 4° CA and the second peak appears near 8° CA.

さらに、設定部74は、前記第1ピークが発生する時期と前記第2ピークが発生する時期とのピーク間隔が、プレ噴射P1の燃料の燃焼に起因して生じる圧力波とメイン噴射P3の燃料の燃焼に起因して生じる圧力波とが互いに打ち消し合う間隔となるように、プレ噴射P1およびメイン噴射P3の噴射時期を設定する。これにより、プレ噴射P1およびメイン噴射P3によって各々発生する燃焼騒音どうしが打ち消し合うこととなり、ディーゼルノック音等の燃焼騒音を十分に低いレベルに抑制することができる。これらについては、後で詳述する。 Further, the setting unit 74 determines that the peak interval between the time when the first peak occurs and the time when the second peak occurs causes the pressure wave generated due to the combustion of the fuel of the pre-injection P1 and the fuel of the main injection P3. The injection timings of the pre-injection P1 and the main injection P3 are set so that the pressure waves generated due to the combustion of the above-mentioned combustion cancel each other. As a result, the combustion noises generated by the pre-injection P1 and the main injection P3 cancel each other out, and combustion noises such as diesel knock noise can be suppressed to a sufficiently low level. These will be described in detail later.

プレ噴射P1およびメイン噴射P3が少なくとも実行される前記PCI領域での運転時、燃料の着火時期は、最も早いタイミングで比較的多くの燃料を噴射するプレ噴射P1の実行状況に主に支配される。言い換えると、PCI領域では、プレ噴射P1の態様(噴射量、噴射時期)を定めれば、その後の燃料噴射(中段噴射P2およびメイン噴射P3)に伴う燃焼は比較的ロバスト性の高いものとなる。したがって、本実施形態では、PCI領域での運転時に、プレ噴射P1の噴射量および噴射時期を主導的に調整し、これによって前記第1ピークと前記第2ピークとの高さ比率を目標値に近づけかつ前記第1ピークと第2ピークとの間隔(インターバル)を目標値に近づけるようにしている。なお、メイン噴射P3の態様(噴射量や噴射時期)を主導的に変更した場合には、燃焼期間が全体的にシフトし、燃費性能やトルクに影響を及ぼすことがある。 During operation in the PCI region where at least the pre-injection P1 and the main injection P3 are executed, the fuel ignition timing is mainly controlled by the execution state of the pre-injection P1 in which a relatively large amount of fuel is injected at the earliest timing. .. In other words, in the PCI region, if the mode (injection amount, injection timing) of the pre-injection P1 is determined, the combustion associated with the subsequent fuel injection (middle-stage injection P2 and main injection P3) becomes relatively robust. .. Therefore, in the present embodiment, during the operation in the PCI region, the injection amount and the injection timing of the pre-injection P1 are initiatively adjusted, whereby the height ratio between the first peak and the second peak is set to the target value. The distance between the first peak and the second peak is close to the target value. When the mode of the main injection P3 (injection amount or injection timing) is changed initiatively, the combustion period may shift as a whole, which may affect fuel efficiency and torque.

予測部75は、PCI領域での運転時に、設定部74が目標熱発生特性Hsに基づいて設定した燃料噴射(プレ噴射P1およびメイン噴射P3等)の噴射量および噴射時期と、燃焼室6での燃焼に影響を与える所定の燃焼環境要因とに基づいて、現状のコンデション下で生じる熱発生特性を予測する処理を実行する。例えば、予測部75は、プレ噴射P1の噴射量および噴射時期と前記燃焼環境要因とに基づいて、プレ噴射P1に伴い生じる熱発生率のピークである第1ピークの発生時期と、当該第1ピークの高さ(ピーク値)とを予測する処理を実行する。 The predicting unit 75, when operating in the PCI region, sets the injection amount and injection timing of the fuel injection (the pre-injection P1, the main injection P3, etc.) set by the setting unit 74 based on the target heat generation characteristic Hs, and the combustion chamber 6 Based on a predetermined combustion environment factor that affects the combustion of, the process of predicting the heat generation characteristics generated under the current condition is executed. For example, the prediction unit 75, based on the injection amount and injection timing of the pre-injection P1 and the combustion environment factor, the generation timing of the first peak that is the peak of the heat release rate that occurs with the pre-injection P1, and the first The process of predicting the height of the peak (peak value) is executed.

予測部75は、この予測のために所定の予測モデル式を用いる(図12〜図15に基づき後述する)。前記第1ピークの発生時期および高さは、各種センサSN1〜SN12の検出結果に基づきフィードバック制御により調整することも可能である。しかしながら、フィードバック制御では、現にディーゼルノック音が発生してしまうことがあり、ドライバーに不快感を与えかねない。そこで、予測部75は、前記予測モデル式を用いたフィードフォワード方式により、前記第1ピークの発生時期および高さを予測するとともに、予測した発生時期および高さとそれぞれの目標値(つまり目標熱発生特性Hsに規定される第1ピークの発生時期および高さ)とのずれを予測する。 The prediction unit 75 uses a predetermined prediction model formula for this prediction (described later based on FIGS. 12 to 15). The generation timing and height of the first peak can also be adjusted by feedback control based on the detection results of the various sensors SN1 to SN12. However, in feedback control, a diesel knock noise may actually occur, which may give a driver discomfort. Therefore, the prediction unit 75 predicts the generation time and height of the first peak by the feedforward method using the prediction model formula, and also predicts the generation time and height of the first peak and respective target values (that is, target heat generation). The deviation from the generation time and height of the first peak defined by the characteristic Hs is predicted.

補正部76は、予測部75により予測された前記第1ピークの発生時期および高さに基づいて、設定部74が設定したプレ噴射P1の噴射量もしくは燃料時期を補正する。すなわち、補正部76は、燃焼環境要因を参照して予測部75により求められた前記第1ピークの発生時期および高さの予測値と、目標熱発生特性Hsにおける対応する値(目標値)との乖離を解消させるように、プレ噴射P1の噴射量もしくは燃料時期を補正する。つまり、ディーゼルノック音が発生してしまう前に、前記乖離を解消する補正が行われる。 The correction unit 76 corrects the injection amount or fuel timing of the pre-injection P1 set by the setting unit 74 based on the generation timing and height of the first peak predicted by the prediction unit 75. That is, the correction unit 76 calculates the predicted value of the generation time and height of the first peak obtained by the prediction unit 75 with reference to the combustion environment factor, and the corresponding value (target value) in the target heat generation characteristic Hs. The injection amount or the fuel timing of the pre-injection P1 is corrected so as to eliminate the deviation. That is, the correction for eliminating the deviation is performed before the diesel knock sound is generated.

触媒暖機判定部77は、触媒温度センサSN9の検出値に基づいて触媒の暖機状態を判定する。具体的に、触媒暖機判定部77は、触媒温度センサSN9により検出された触媒の温度(ここでは酸化触媒42の温度)が予め定められた閾値(例えば有害物質の浄化率が50%以上になる活性化温度)に達している場合に触媒の暖機が完了したと判定し、当該閾値未満である場合に触媒が未暖機であると判定する。 The catalyst warm-up determination unit 77 determines the catalyst warm-up state based on the detection value of the catalyst temperature sensor SN9. Specifically, the catalyst warm-up determination unit 77 determines that the temperature of the catalyst (here, the temperature of the oxidation catalyst 42) detected by the catalyst temperature sensor SN9 is a predetermined threshold value (for example, the purification rate of harmful substances is 50% or more). When the temperature is below the threshold value, it is determined that the catalyst has not been warmed up yet.

バルブタイミング制御部78は、吸気弁11および排気弁12の作動タイミングがエンジンの状態に応じた適切なタイミングとなるように、エンジン負荷や回転速度等の諸条件に応じて吸気VVT13aおよび排気VVT14aの駆動を制御する。 The valve timing control unit 78 controls the intake VVT 13a and the exhaust VVT 14a according to various conditions such as engine load and rotational speed so that the operation timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are appropriate timings according to the engine state. Control the drive.

例えば、バルブタイミング制御部78は、触媒暖機判定部77により判定される触媒の暖機状態に応じて吸気弁11の作動タイミングが変更されるように吸気VVT13aを制御する。図10は、このことを説明するための図である。本図において、波形IN,IN’は吸気弁11のリフトカーブを示し、IN’(破線)は触媒が未暖機であるときのものを、IN(実線)はエンジン負荷および回転数が同一の条件下で触媒が暖機済みであるときのものをそれぞれ示している。また、波形EXは排気弁12のリフトカーブを示している。この図10に示すように、触媒が未暖機のときの吸気弁11の作動タイミング(波形IN’)は、エンジン負荷および回転数が同一の条件下で触媒が暖機済みであるときの作動タイミング(波形IN)よりも遅角側にシフトされる。これにより、吸気弁11の閉時期(以下、吸気閉弁時期ともいう)は、吸気下死点(右側のBDC)以降の範囲において、触媒が未暖機のときの方が暖機済みのときよりも吸気下死点に対しより遅角側に設定される。言い換えると、吸気閉弁時期は、触媒が未暖機のときの吸気下死点に対する遅角量が、触媒が暖機済みであるときのそれよりも増大するように制御される。 For example, the valve timing control unit 78 controls the intake VVT 13a so that the operation timing of the intake valve 11 is changed according to the catalyst warm-up state determined by the catalyst warm-up determination unit 77. FIG. 10 is a diagram for explaining this. In this figure, the waveforms IN and IN' show the lift curve of the intake valve 11, IN' (broken line) shows when the catalyst is not warmed up, and IN (solid line) shows the same engine load and rotational speed. Each is shown when the catalyst has been warmed up under the conditions. Further, the waveform EX shows the lift curve of the exhaust valve 12. As shown in FIG. 10, the operation timing (waveform IN′) of the intake valve 11 when the catalyst is not warmed up is the operation when the catalyst is warmed up under the same engine load and rotation speed conditions. It is shifted to the retard side from the timing (waveform IN). As a result, the closing timing of the intake valve 11 (hereinafter, also referred to as the intake valve closing timing) is in the range after the intake bottom dead center (BDC on the right side) when the catalyst is not warmed up and is already warmed up. Is set to the retard angle side with respect to the intake bottom dead center. In other words, the intake valve closing timing is controlled so that the retard angle amount with respect to the intake bottom dead center when the catalyst is not warmed up is larger than that when the catalyst is warmed up.

前記のように吸気弁閉弁時期が制御されるのは、エンジンの排気損失を増大させて触媒の暖機(活性化)を促進するためである。すなわち、吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されると、エンジン本体1の有効圧縮比が低下するとともに、燃焼室6に導入される空気の量も低下するので、圧縮上死点における燃焼室6の温度・圧力が低下し、燃焼が緩慢化する。これにより、ピストン5を押し下げる仕事に変換されることなく排出される熱量、つまり排気損失が増大するので、触媒に導入される排気ガスの温度が上昇し、触媒の暖機が促進される。 The reason why the intake valve closing timing is controlled as described above is to increase exhaust loss of the engine and accelerate warm-up (activation) of the catalyst. That is, when the retard amount of the intake valve closing timing with respect to the bottom dead center of the intake valve is increased, the effective compression ratio of the engine body 1 is reduced and the amount of air introduced into the combustion chamber 6 is also reduced. The temperature/pressure of the combustion chamber 6 at the dead point decreases, and the combustion slows down. As a result, the amount of heat that is discharged without being converted into work that pushes down the piston 5, that is, the exhaust loss, increases, so the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst rises, and the warm-up of the catalyst is promoted.

記憶部79は、燃料噴射制御部72の予測部75が所定の演算処理を行う際に用いる予測モデル式を記憶している。予測モデル式は、所定の燃焼環境要因に基づいて、前記第1ピークの発生時期および高さの目標値(目標熱発生特性Hsによる規定値)に対する変動を予測する式である。なお、前記燃焼環境要因は、各センサSN1〜12の計測値から直接的または間接的に導出されるものであり、例えば燃焼室6の壁面温度、筒内圧、筒内ガス温度、筒内酸素濃度、噴射圧などが含まれる。 The storage unit 79 stores a prediction model formula used when the prediction unit 75 of the fuel injection control unit 72 performs a predetermined calculation process. The prediction model formula is a formula for predicting the variation of the generation timing and height of the first peak with respect to a target value (specified value by the target heat generation characteristic Hs) based on a predetermined combustion environment factor. The combustion environment factor is derived directly or indirectly from the measurement values of the sensors SN1 to SN12, and for example, the wall surface temperature of the combustion chamber 6, the cylinder pressure, the cylinder gas temperature, the cylinder oxygen concentration. , Injection pressure, etc. are included.

[二段熱発生率と騒音相殺]
図9(A)は、プレ噴射P1およびメイン噴射P3の各燃焼により生じる熱発生率の波形を示す図である。図9(A)では、波形の特徴がより分かり易くなるように、図5に示した熱発生特性Hを多少デフォルメして図示している。
[Two-stage heat generation rate and noise cancellation]
FIG. 9A is a diagram showing a waveform of a heat release rate generated by each combustion of the pre-injection P1 and the main injection P3. In FIG. 9A, the heat generation characteristic H shown in FIG. 5 is shown in a slightly deformed form so that the characteristics of the waveform can be more easily understood.

熱発生特性Hは、プレ噴射P1により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる熱発生率の波形である前段燃焼部分HAと、メイン噴射P3により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる熱発生率の波形である後段燃焼部分HBとを有する。前段燃焼部分HAおよび後段燃焼部分HBは、それぞれ山型の波形を呈するとともに、その頂点に、最も熱発生率が高い第1ピークHApおよび第2ピークHBpを有する。これら第1・第2ピークHAp,HBpに対応して、燃焼圧力の変化率(上昇率)にも2つのピークが生じることとなる。 The heat generation characteristic H is a waveform of the heat generation rate generated by the combustion of the fuel injected by the pre-injection P1 and the waveform of the heat generation rate generated by the combustion of the fuel injected by the main injection P3. And the latter-stage combustion portion HB which is The first-stage combustion portion HA and the second-stage combustion portion HB each have a mountain-shaped waveform, and have a first peak HAp and a second peak HBp with the highest heat release rates at their peaks. Corresponding to the first and second peaks HAp and HBp, two peaks are also generated in the rate of change (rate of increase) of the combustion pressure.

第1ピークHApにおける熱発生率の値(ピーク値)であるピーク高さXAと、第2ピークHBpにおける熱発生率の値(ピーク値)であるピーク高さXBとを比較した場合、図9(A)に例示される熱発生特性では、第1ピークHApの高さXAの方が第2ピークHBpの高さXBよりも小さくなっている。ただし、第1ピークHApの高さXAまたは第2ピークHBpの高さXBのいずれかが傑出して高いと、これに起因して燃焼騒音が大きくなる。したがって、第1ピークHApの高さXAと第2ピークHBpの高さXBとの差が過大にならないように、前段燃焼部分HAと後段燃焼部分HBとの熱発生割合を制御することが望ましい。 When the peak height XA that is the value (peak value) of the heat release rate at the first peak HAp and the peak height XB that is the value (peak value) of the heat release rate at the second peak HBp are compared, FIG. In the heat generation characteristics illustrated in (A), the height XA of the first peak HAp is smaller than the height XB of the second peak HBp. However, if either the height XA of the first peak HAp or the height XB of the second peak HBp is outstandingly high, combustion noise will increase due to this. Therefore, it is desirable to control the heat generation rates of the front-stage combustion portion HA and the rear-stage combustion portion HB so that the difference between the height XA of the first peak HAp and the height XB of the second peak HBp does not become excessive.

また、第1ピークHApの発生時期YAと第2ピークHBpの発生時期YBとの間隔をピーク間隔Zとする。このピーク間隔Zも、燃焼騒音に大きな影響を与える。すなわち、ピーク間隔Zを、前段燃焼部分HAの燃焼に起因する圧力波(音波)と、後段燃焼部分HBの燃焼に起因する圧力波とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって表出する圧力波(燃焼騒音)を抑制することができる。この点につき、図9(B)に基づき説明を加える。 Further, the interval between the occurrence time YA of the first peak HAp and the occurrence time YB of the second peak HBp is referred to as a peak interval Z. This peak interval Z also greatly affects combustion noise. That is, if the peak interval Z is an interval at which the pressure wave (sound wave) resulting from the combustion of the front-stage combustion portion HA and the pressure wave resulting from the combustion of the rear-stage combustion portion HB cancel each other out, it is expressed by the frequency effect. Pressure waves (combustion noise) can be suppressed. This point will be further described with reference to FIG.

図9(B)は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。この図9(B)では、図9(A)に示したピーク間隔Zが、前段燃焼部分HAおよび後段燃焼部分HBの各々の燃焼に起因する圧力波が互いに打ち消し合う間隔に設定されていた場合の各圧力波を示している。図9(B)において、前段燃焼部分HAの燃焼に起因して発生する前段圧力波をEAw、後段燃焼部分HBの燃焼に起因して発生する後段圧力波をEBwとすると、これら前段圧力波EAwおよび後段圧力波EBwは、ともに圧縮着火燃焼に起因して生じる圧力波であり、その周期は基本的に同一値Fwとなる。この場合において、図9(A)に示したピーク間隔Zがこの前段圧力波EAwおよび後段圧力波EBwの周期Fwの1/2倍に設定されていたとすると、図9(B)に示すように、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波EMの振幅は大幅に低減される。これが圧力波(燃焼騒音)の打ち消し効果である。 FIG. 9B is a schematic diagram for explaining the effect of canceling the pressure wave. In this FIG. 9(B), when the peak interval Z shown in FIG. 9(A) is set to an interval in which the pressure waves resulting from the combustion of each of the pre-stage combustion portion HA and the post-stage combustion portion HB cancel each other out. Each pressure wave of is shown. In FIG. 9(B), if the front pressure wave generated due to the combustion of the front combustion portion HA is EAw and the rear pressure wave generated due to the combustion of the rear combustion portion HB is EBw, these front pressure waves EAw The latter pressure wave EBw and the latter pressure wave EBw are pressure waves generated due to the compression ignition combustion, and the cycle thereof basically has the same value Fw. In this case, assuming that the peak interval Z shown in FIG. 9(A) is set to 1/2 times the period Fw of the preceding pressure wave EAw and the subsequent pressure wave EBw, as shown in FIG. 9(B). , The former stage pressure wave EAw and the latter stage pressure wave EBw have opposite phases and interfere with each other so as to cancel each other, and the amplitude of the combined wave EM is significantly reduced. This is the effect of canceling pressure waves (combustion noise).

なお、前段圧力波EAwの振幅と後段圧力波EBwの振幅とは、第1ピークHApおよび第2ピークHBpの各高さXA,XBに応じた値となり、必ずしも同一になるわけではない。すなわち、プレ噴射P1の噴射量/噴射時期と、メイン噴射P3の噴射量/噴射時期とは、それぞれ、エンジンの燃費や出力トルク等の種々の要求を勘案して定められるものであり、多くのケースでは、第2ピークHBpの高さXBの方が第1ピークHApの高さXAよりも幾分大きくなるように設定される(これにより後段圧力波EBwの振幅の方が前段圧力波EAwの振幅よりも大きくなる)。このため、各圧力波EAw,EBwが逆位相になるようにピーク間隔Zを周期Fwの1/2倍(もしくはその近傍値)に設定する前記対策を採ったとしても、図9(B)に示すように、合成後の圧力波形である合成波EMの振幅はゼロにはならない。しかしながら、仮にピーク間隔Zが周期Fwの1/2倍から乖離した値に設定されていた場合に比べれば、合成波EMの振幅(ひいては燃焼騒音)を小さくする効果は十分なものとなる。 The amplitude of the front pressure wave EAw and the amplitude of the rear pressure wave EBw are values corresponding to the heights XA and XB of the first peak HAp and the second peak HBp, and are not necessarily the same. That is, the injection amount/injection timing of the pre-injection P1 and the injection amount/injection timing of the main injection P3 are determined in consideration of various requirements such as fuel consumption and output torque of the engine, and are many. In the case, the height XB of the second peak HBp is set to be slightly larger than the height XA of the first peak HAp (this causes the amplitude of the rear pressure wave EBw to be larger than that of the front pressure wave EAw. Greater than the amplitude). Therefore, even if the above-described measure is taken to set the peak interval Z to 1/2 times the cycle Fw (or a value near it) so that the pressure waves EAw and EBw have opposite phases, FIG. As shown, the amplitude of the synthetic wave EM, which is the pressure waveform after synthesis, does not become zero. However, compared with the case where the peak interval Z is set to a value deviating from 1/2 times the cycle Fw, the effect of reducing the amplitude of the composite wave EM (and thus combustion noise) becomes sufficient.

例えば、図9(A)に一点鎖線の波形で示す比較例のように、第1ピークHApの発生時期が所期のものからずれて、結果としてピーク間隔Zが周期Fwの1/2倍から乖離した値になったとする。この場合には、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとは完全な逆位相とはならないので、両圧力波EAw,EBwの打ち消し効果は減退し、場合によっては合成波EMが逆に増幅されてしまう。例えば、両圧力波EAw,EBwが同位相となった場合には、合成波EMは両圧力波EAw,EBwが合算されて大きな振幅となる。つまり、燃焼騒音が増大してしまう。 For example, as in the comparative example shown by the dashed-dotted line waveform in FIG. 9(A), the timing of occurrence of the first peak HAp deviates from the desired one, and as a result, the peak interval Z changes from 1/2 times the period Fw. It is assumed that the values have deviated. In this case, the pre-stage pressure wave EAw and the post-stage pressure wave EBw do not have completely opposite phases, so that the canceling effect of both pressure waves EAw and EBw is diminished, and in some cases the combined wave EM is inversely amplified. I will end up. For example, when the two pressure waves EAw and EBw have the same phase, the combined wave EM has a large amplitude by adding the two pressure waves EAw and EBw. That is, combustion noise increases.

以上の事情から、本実施形態では、燃焼騒音を可及的に低減するべく、第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔(ピーク間隔Z)が、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとが互いに打ち消し合う間隔(≒1/2×Fw)となるように、設定部74によってインジェクタ15からの燃料の噴射量および噴射時期が設定される。すなわち、設定部74は、圧力波(燃焼騒音)の打ち消し効果を発揮できる目標熱発生特性Hsを設定し、当該目標熱発生特性Hsを達成する燃焼が行われるように、プレ噴射P1またはメイン噴射P3(とりわけプレ噴射P1)における噴射量および噴射時期を調整する。 From the above circumstances, in the present embodiment, in order to reduce combustion noise as much as possible, the interval (peak interval Z) between the first peak HAp and the second peak HBp is equal to the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw. The fuel injection amount and the injection timing of the fuel from the injector 15 are set by the setting unit 74 so that the intervals are canceled by each other (≈1/2×Fw). That is, the setting unit 74 sets the target heat generation characteristic Hs that can exert the effect of canceling the pressure wave (combustion noise), and performs the pre-injection P1 or the main injection so that the combustion that achieves the target heat generation characteristic Hs is performed. The injection amount and injection timing in P3 (especially pre-injection P1) are adjusted.

[予測モデル式について]
続いて、前記PCI領域での運転時に予測部75が使用する予測モデル式の具体例について説明する。図11は、目標熱発生特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための図である。図11の左上に示すような目標熱発生特性Hsが、記憶部79に記憶されているとする。燃焼環境要因が想定している標準範囲内であれば、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を、所定の基準量および基準時期に設定することにより、目標熱発生特性Hsに沿った燃焼を燃焼室6で実現することができる。ここで、燃料噴射の基準量および基準時期は、燃焼環境要因が標準範囲内であるときに目標熱発生特性Hsを得ることが可能な噴射量および噴射時期として、記憶部79に予め記憶されている。これら基準量および基準時期は、主に、アクセル開度等から特定されるエンジン負荷やエンジン回転数に応じて可変的に設定される。例えば、基準量は、アクセル開度(エンジン負荷)が高くなるほど増大され、基準時期は、基準量の変化に応じて進角または遅角される。
[About prediction model formula]
Next, a specific example of the prediction model formula used by the prediction unit 75 when operating in the PCI region will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining combustion environment factors that affect the achievement of the target heat generation characteristics. It is assumed that the target heat generation characteristic Hs as shown in the upper left of FIG. 11 is stored in the storage unit 79. If the combustion environment factor is within the assumed standard range, the target heat is set by setting the injection amount and injection timing of each fuel injection including the pre-injection P1 and the main injection P3 to a predetermined reference amount and reference timing. Combustion along the generation characteristic Hs can be realized in the combustion chamber 6. Here, the reference amount and reference timing of fuel injection are stored in advance in the storage unit 79 as the injection amount and injection timing that can obtain the target heat generation characteristic Hs when the combustion environment factor is within the standard range. There is. The reference amount and the reference timing are variably set mainly in accordance with the engine load and the engine speed specified by the accelerator opening degree and the like. For example, the reference amount is increased as the accelerator opening (engine load) is increased, and the reference timing is advanced or retarded according to the change in the reference amount.

しかしながら、燃焼環境要因が標準範囲から外れた場合、燃焼室6の筒内状態量が変化する。このような状況下で前記基準量および基準時期を採用しても、目標熱発生特性Hsを得ることができない場合が生じる。例えば、図11の左下に示したような、過早着火や着火遅れが生じる可能性がある。過早着火は、混合気への着火が所期のタイミングよりも早くなる結果として、前段燃焼部分HAが過剰に高い熱発生率を持ってしまうケースである。着火遅れは、混合気への着火が所期のタイミングよりも遅れる結果、後段燃焼部分HBが過剰に高い熱発生率を持ってしまうケースである。 However, when the combustion environment factor deviates from the standard range, the in-cylinder state quantity of the combustion chamber 6 changes. Even if the reference amount and the reference time are adopted in such a situation, the target heat generation characteristic Hs may not be obtained in some cases. For example, premature ignition or ignition delay may occur as shown in the lower left of FIG. Premature ignition is a case where the pre-combustion portion HA has an excessively high heat release rate as a result of the ignition of the air-fuel mixture becoming earlier than the desired timing. Ignition delay is a case where the ignition of the air-fuel mixture is delayed compared with the intended timing, and as a result, the latter-stage combustion portion HB has an excessively high heat release rate.

筒内状態量に影響を与える主要な燃焼環境要因は、図11の右欄に列挙されているように、燃焼室6の壁面温度、筒内圧、筒内ガス温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数、燃料の噴射量、噴射時期、および噴射圧である。例えば、壁面温度、筒内圧、および筒内ガス温度は、外気温や外気圧、エンジン冷却水の温度によって変動する。また、筒内酸素濃度は、燃焼室6へ取り入れるEGRガス量などによって変動する。さらに、運転状態が大きく変化する際の過渡的な要因によっても、燃焼環境要因は変動し得る。なお、ここでいう燃焼室6の壁面温度とは、シリンダ2を規定するシリンダブロック3の内周壁の温度のことであり、筒内圧とは、燃焼室6の内部ガスの圧力のことであり、筒内ガス温度とは、燃焼室6の内部ガスの温度のことであり、筒内酸素濃度とは、燃焼室6の内部ガス中の酸素濃度のことである。また、燃焼室6の内部ガスとは、燃焼の開始前(かつ吸気行程の終了後)に燃焼室6内に存在する全ガスのことであり、EGRが実行されている場合は燃焼室6内に導入された空気とEGRガスとの混合ガスのことである。 As listed in the right column of FIG. 11, the main combustion environment factors that affect the in-cylinder state quantity are the wall temperature of the combustion chamber 6, the in-cylinder pressure, the in-cylinder gas temperature, the in-cylinder oxygen concentration, and the engine speed. Number, fuel injection amount, injection timing, and injection pressure. For example, the wall surface temperature, the in-cylinder pressure, and the in-cylinder gas temperature vary depending on the outside air temperature, the outside air pressure, and the temperature of the engine cooling water. Further, the in-cylinder oxygen concentration varies depending on the amount of EGR gas taken into the combustion chamber 6 and the like. Furthermore, the combustion environment factor may also change due to a transient factor when the operating state changes significantly. The wall surface temperature of the combustion chamber 6 referred to here is the temperature of the inner peripheral wall of the cylinder block 3 that defines the cylinder 2, and the in-cylinder pressure is the pressure of the internal gas of the combustion chamber 6, The in-cylinder gas temperature is the temperature of the internal gas of the combustion chamber 6, and the in-cylinder oxygen concentration is the oxygen concentration of the internal gas of the combustion chamber 6. Further, the internal gas of the combustion chamber 6 is all the gas existing in the combustion chamber 6 before the start of combustion (and after the end of the intake stroke), and in the combustion chamber 6 when EGR is executed. It is a mixed gas of EGR gas and the air introduced into.

図12は、熱発生特性Hにおける前段燃焼部分HAの第1ピークHApの発生時期YAを予測するモデル式を説明するための図である。図12(A)に示すように、第1ピークHApの発生時期YAは、プレ噴射P1の開始時期から、第1ピークHApが生じるまでの期間である「ピーク遅れ」として予測される。 FIG. 12 is a diagram for explaining a model formula for predicting the generation timing YA of the first peak HAp of the pre-stage combustion portion HA in the heat generation characteristic H. As shown in FIG. 12(A), the generation timing YA of the first peak HAp is predicted as a “peak delay” which is a period from the start timing of the pre-injection P1 to the generation of the first peak HAp.

図12(B)には、前記ピーク遅れの予測モデル式が示されている。ここでは、種々のパラメータの変動が前記ピーク遅れに及ぼす影響が、アレニウス型の予測式で表現されている。この予測式の右辺は、図11の右欄に列挙された各燃焼環境要因をパラメータとする多項式である。すなわち、ピーク遅れは、所定の係数Aに、燃料の噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧、筒内ガス温度、壁面温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数の各パラメータに対応する複数の項目を掛け合せた多項式で表現される。係数Aは、右辺の値を全体的に変動させる切片である。燃料の噴射量、噴射時期‥‥等の各パラメータに付されている指数B〜Iは、そのパラメータの感度を示すものであり、プラス符号のものは比例、マイナス符号のものは反比例の意味を持つ。なお、前記の項目に、エンジン油温などを加えるようにしても良い。 FIG. 12B shows the prediction model formula of the peak delay. Here, the influence of variations in various parameters on the peak delay is expressed by an Arrhenius type prediction formula. The right side of this prediction formula is a polynomial having each combustion environment factor listed in the right column of FIG. 11 as a parameter. That is, the peak delay has a predetermined coefficient A and a plurality of fuel injection amounts, injection timings, injection pressures, in-cylinder pressures, in-cylinder gas temperatures, wall surface temperatures, in-cylinder oxygen concentrations, and engine speeds. It is expressed by a polynomial by multiplying items. The coefficient A is an intercept that changes the value on the right side as a whole. The indexes B to I attached to the respective parameters such as the fuel injection amount, the injection timing, etc. indicate the sensitivity of the parameters. A plus sign means proportional and a minus sign means inversely proportional. To have. The engine oil temperature and the like may be added to the above items.

図12(C)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、係数Aの値、および指数B〜Iの値を示している。この結果は、燃料の噴射量、噴射時期‥‥等の前記各パラメータを初期値から種々変化させた場合に生じる燃焼波形のデータを燃焼シミュレーション等により取得し、取得した多数のデータに基づいて、各パラメータとピーク遅れとの関係を重回帰分析により特定したものである。なお、この予測モデル式によるピーク遅れの予測結果(第1ピークHApが生じるクランク角)と、実測によるピーク遅れと差である予実差は、±2deg以下であることが確認されている。 FIG. 12C is a table format showing the calibration result of the prediction model formula, showing the value of the coefficient A and the values of the indexes BI. This result is obtained by a combustion simulation or the like of data of a combustion waveform generated when various parameters such as the fuel injection amount, the injection timing, etc. are variously changed from the initial values, and based on a large number of the obtained data, The relationship between each parameter and the peak delay is specified by multiple regression analysis. It has been confirmed that the predicted result of the peak delay (the crank angle at which the first peak HAp occurs) by this prediction model formula and the actual difference, which is the difference between the measured peak delay and the peak delay, is ±2 deg or less.

図13は、図12の予測モデル式に含まれるパラメータのうち、噴射量、噴射時期、筒内圧、および筒内ガス温度の各変動がピーク遅れに及ぼす影響を説明するためのグラフである。この図13のグラフにおいて、横軸のパラメータ変化率とは、各パラメータの初期値を100としたときに当該初期値に対する変化率を表す値であり、縦軸のピーク遅れ変化率とは、ピーク遅れの初期値(つまり各パラメータが全て初期値であったときに得られるピーク遅れ)を100としたときに当該初期値に対する変化率を表す値である。言い換えると、図13のグラフでは、各パラメータの変動およびそれに伴うピーク遅れの変動が、それぞれの初期値(100)を基準とした無次元化量で表されている。この場合に、噴射量は、横軸の値が100より大きく(小さく)なるほど初期値から増大(減少)したことになり、噴射時期は、横軸の値が100より大きく(小さく)なるほど初期値から進角(遅角)したことになり、筒内圧は、横軸の値が100より大きく(小さく)なるほど初期値から上昇(低下)したことになり、筒内ガス温度は、横軸の値が100より大きく(小さく)なるほど初期値から上昇(低下)したことになる。また、ピーク遅れは、縦軸の値が100より大きく(小さく)なるほどピーク遅れが長く(短く)なったことになる。 FIG. 13 is a graph for explaining the influence of each variation of the injection amount, the injection timing, the in-cylinder pressure, and the in-cylinder gas temperature on the peak delay among the parameters included in the prediction model formula of FIG. In the graph of FIG. 13, the parameter change rate on the horizontal axis is a value representing the change rate with respect to the initial value when the initial value of each parameter is 100, and the peak delay change rate on the vertical axis is the peak. It is a value that represents the rate of change with respect to the initial value when the initial value of the delay (that is, the peak delay obtained when all parameters are initial values) is set to 100. In other words, in the graph of FIG. 13, the fluctuation of each parameter and the fluctuation of the peak delay accompanying it are represented by a dimensionless amount based on each initial value (100). In this case, the injection amount increases (decreases) from the initial value as the value of the horizontal axis becomes larger (smaller) than 100, and the injection timing becomes the initial value as the value of the horizontal axis becomes larger (smaller) than 100. Therefore, the in-cylinder pressure increases (decreases) from the initial value as the value on the horizontal axis becomes larger (smaller) than 100, and the in-cylinder gas temperature becomes the value on the horizontal axis. The larger (smaller) than 100, the higher (lower) the initial value is. Further, regarding the peak delay, the larger (smaller) the value on the vertical axis is, the longer (shorter) the peak delay becomes.

図13のグラフから理解されるように、噴射量、噴射時期、筒内圧、および筒内ガス温度の各パラメータは、それ以外のパラメータが一定であることを条件に、それぞれ次のようにピーク遅れに影響する。
・噴射量が増大(減少)するほどピーク遅れは短く(長く)なる。
・噴射時期が進角(遅角)するほどピーク遅れは長く(短く)なる。
・筒内圧が上昇(低下)するほどピーク遅れは短く(長く)なる。
・筒内ガス温度が上昇(低下)するほどピーク遅れは短く(長く)なる。
As can be understood from the graph of FIG. 13, the parameters of the injection amount, the injection timing, the in-cylinder pressure, and the in-cylinder gas temperature have the following peak delays provided that the other parameters are constant. Affect.
-The peak delay becomes shorter (longer) as the injection amount increases (decreases).
-The peak delay becomes longer (shorter) as the injection timing advances (retards).
・The peak delay becomes shorter (longer) as the cylinder pressure rises (lowers).
・The peak delay becomes shorter (longer) as the cylinder gas temperature rises (lowers).

次に、第1ピークHApの高さXAの予測モデル式について、図14を参照しつつ説明する。図14(A)に示すように、第1ピークHApの高さXA(以下、単にピーク高さともいう)は、図12に示した「ピーク遅れ」の予測モデル式と、公知の燃焼効率予測モデル式とを組み合わせたアレニウス型の予測式を用いて求めることができる。この予測式の右辺は、所定の係数Aに、上述のピーク遅れ、燃焼効率、エンジン回転数、噴射量の各パラメータに対応する複数の項目を掛け合せた多項式である。図14(B)は、図14(A)の予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、重回帰分析により得られた係数Aの値、および指数B〜Eの値を示している。 Next, a prediction model formula of the height XA of the first peak HAp will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14(A), the height XA of the first peak HAp (hereinafter, also simply referred to as the peak height) is the prediction model formula of the “peak delay” shown in FIG. 12 and the known combustion efficiency prediction. It can be obtained by using an Arrhenius type prediction formula in combination with a model formula. The right side of this prediction formula is a polynomial obtained by multiplying the predetermined coefficient A by a plurality of items corresponding to the above-mentioned parameters of peak delay, combustion efficiency, engine speed, and injection amount. FIG. 14B is a table format showing the calibration result of the prediction model formula of FIG. 14A, showing the value of the coefficient A and the values of the indexes B to E obtained by the multiple regression analysis. ing.

図15(A)は、ピーク遅れがピーク高さに及ぼす影響を説明するための図である。ピーク遅れ以外のパラメータが一定であるとき、ピーク高さは、ピーク遅れが短くなるほど高くなる。例えば、互いに異なるタイミングで実行される複数の燃料噴射P11,P12,P13と、一定のタイミングにピークをもった複数の熱発生とを想定する。燃料の噴射時期がP11→P12→P13の順に遅くなり(ただし噴射量は一定)、これに伴ってピーク遅れ(噴射開始からピーク発生までの期間)がP11→P12→P13の順に短くなるものとする。この場合において、燃料噴射P11に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh1、燃料噴射P12に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh2、燃料噴射P13に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh3とすると、ピーク高さは、h1→h2→h3の順に高くなる。このように、ピーク高さはピーク遅れが短くなるほど高くなる。 FIG. 15A is a diagram for explaining the influence of the peak delay on the peak height. When the parameters other than the peak delay are constant, the peak height becomes higher as the peak delay becomes shorter. For example, it is assumed that a plurality of fuel injections P11, P12, P13 are executed at different timings and a plurality of heat generations having peaks at certain timings. The fuel injection timing is delayed in the order of P11→P12→P13 (however, the injection amount is constant), and accordingly, the peak delay (the period from the injection start to the peak occurrence) is shortened in the order of P11→P12→P13. To do. In this case, the peak height of the heat release rate generated corresponding to the fuel injection P11 is h1, the peak height of the heat release rate generated corresponding to the fuel injection P12 is h2, and the heat release generated corresponding to the fuel injection P13. Assuming that the peak height of the rate is h3, the peak height increases in the order of h1→h2→h3. In this way, the peak height becomes higher as the peak delay becomes shorter.

図15(B)は、燃料の噴射量がピーク高さに及ぼす影響を説明するための図である。ピーク高さ以外のパラメータが一定であるとき、ピーク高さは、噴射量が多くなるほど高くなる。例えば、互いに異なる噴射量をもたらす複数の燃料噴射P11,P12,P13と、一定のタイミングにピークをもった複数の熱発生とを想定する。燃料の噴射量は、P11→P12→P13の順に多くなるものとする(ただし噴射時期は一定)。この場合において、燃料噴射P11に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh1、燃料噴射P12に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh2、燃料噴射P13に対応して生じる熱発生率のピーク高さをh3とすると、ピーク高さは、h1→h2→h3の順に高くなる。このように、ピーク高さは燃料の噴射量が多くなるほど高くなる。 FIG. 15B is a diagram for explaining the influence of the fuel injection amount on the peak height. When parameters other than the peak height are constant, the peak height increases as the injection amount increases. For example, it is assumed that a plurality of fuel injections P11, P12, and P13 that bring different injection amounts and a plurality of heat generations having peaks at certain timings. It is assumed that the fuel injection amount increases in the order of P11→P12→P13 (however, the injection timing is constant). In this case, the peak height of the heat release rate generated corresponding to the fuel injection P11 is h1, the peak height of the heat release rate generated corresponding to the fuel injection P12 is h2, and the heat release generated corresponding to the fuel injection P13. Assuming that the peak height of the rate is h3, the peak height increases in the order of h1→h2→h3. Thus, the peak height increases as the fuel injection amount increases.

上述したピーク遅れおよびピーク高さの予測モデル式(図12、図14)は、記憶部79に予め格納されている。予測部75は、記憶部79から予測モデル式を読み出し、燃焼サイクルごとに、現状の環境条件下で生じる第1ピークHApの発生時期YAおよび高さXAの予測演算を行う。 The prediction model formulas for the peak delay and the peak height (FIGS. 12 and 14) described above are stored in the storage unit 79 in advance. The prediction unit 75 reads the prediction model formula from the storage unit 79, and performs a prediction calculation of the generation time YA and the height XA of the first peak HAp that occurs under the current environmental conditions for each combustion cycle.

[制御フロー]
図16は、プロセッサ70による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御がスタートすると、プロセッサ70の運転状態判定部71は、図7に示した各センサSN1〜SN12の検出値等に基づいて、エンジンの運転領域に関する情報、および上述した燃焼環境要因に対応する環境情報を取得する(ステップS1)。
[Control flow]
FIG. 16 is a flowchart showing an example of fuel injection control by the processor 70. When the control shown in this flowchart starts, the operating state determination unit 71 of the processor 70, based on the detection values of the sensors SN1 to SN12 shown in FIG. 7 and the like, information regarding the operating region of the engine and the combustion environment factors described above. The environment information corresponding to is acquired (step S1).

次いで、運転状態判定部71は、ステップS1で取得された運転領域に関する情報に基づいて、現状の運転領域が予混合圧縮着火燃焼を実行させるPCI領域に該当するか否かを判定する(ステップS2)。PCI領域に該当しない場合(ステップS2でNO)、プロセッサ70の燃料噴射制御部72は、PCI領域以外の運転領域について予め定められた他の燃焼制御に対応する燃料噴射を実行する(ステップS3)。すなわち、燃料噴射制御部72の噴射パターン選択部73が、他の燃焼制御に対応する燃料噴射パターンを設定する。 Next, the operating state determination unit 71 determines whether or not the current operating region corresponds to the PCI region in which the premixed compression ignition combustion is executed, based on the information regarding the operating region acquired in step S1 (step S2). ). When it does not correspond to the PCI region (NO in step S2), the fuel injection control unit 72 of the processor 70 executes the fuel injection corresponding to another combustion control that is predetermined for the operating region other than the PCI region (step S3). .. That is, the injection pattern selection unit 73 of the fuel injection control unit 72 sets the fuel injection pattern corresponding to another combustion control.

これに対し、PCI領域に該当する場合(ステップS2でYES)、噴射パターン選択部73は、図5に例示したような、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む分割噴射パターンを設定する(ステップS4)。 On the other hand, when it corresponds to the PCI region (YES in step S2), the injection pattern selection unit 73 sets the divided injection pattern including the pre-injection P1 and the main injection P3 as illustrated in FIG. 5 (step S4). ).

次いで、燃料噴射制御部72の設定部74は、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を仮設定する(ステップS5)。ここで仮設定される噴射量および噴射時期は、例えば図8に例示したような目標熱発生特性Hsを得るために記憶部79に予め記憶されている基準量および基準時期である。既に説明したとおり、記憶部79には、燃焼環境要因が標準範囲内であるときに目標熱発生特性Hsを得ることが可能な噴射量および噴射時期が、基準量および基準時期として予め記憶されている。設定部74は、現状のアクセル開度(エンジン負荷)やエンジン回転数等に適合する基準量および基準時期を記憶部79から読み出し、これを前記噴射量および噴射時期の仮の目標値として設定する。 Next, the setting unit 74 of the fuel injection control unit 72 temporarily sets the injection amount and injection timing of each fuel injection including the pre-injection P1 and the main injection P3 (step S5). The injection amount and injection timing temporarily set here are the reference amount and reference time stored in advance in the storage unit 79 in order to obtain the target heat generation characteristic Hs as illustrated in FIG. 8, for example. As described above, in the storage unit 79, the injection amount and the injection timing that can obtain the target heat generation characteristic Hs when the combustion environment factor is within the standard range are stored in advance as the reference amount and the reference time. There is. The setting unit 74 reads a reference amount and a reference timing suitable for the current accelerator opening (engine load), engine speed, etc. from the storage unit 79, and sets this as a temporary target value of the injection amount and the injection timing. ..

次いで、燃料噴射制御部72の予測部75は、記憶部79に格納されている予測モデル式(図12、図14)を用いて、ステップS1で取得された環境情報(燃焼環境要因)から熱発生率の予測特性を導出する。以下、このように予測モデル式を用いて予測される熱発生特性を、予測熱発生特性Hpと称する。さらに、予測部75は、この予測熱発生特性Hpと前記目標熱発生特性Hsとを比較して、両者のずれ、つまり熱発生率における予測と目標とのずれを特定する(ステップS6)。 Next, the prediction unit 75 of the fuel injection control unit 72 uses the prediction model formula (FIGS. 12 and 14) stored in the storage unit 79 to calculate the heat from the environment information (combustion environment factor) acquired in step S1. Derive the predictive properties of incidence. Hereinafter, the heat generation characteristic predicted using the prediction model formula in this way is referred to as a predicted heat generation characteristic Hp. Further, the prediction unit 75 compares the predicted heat generation characteristic Hp with the target heat generation characteristic Hs to identify the deviation between the two, that is, the deviation between the prediction and the target in the heat generation rate (step S6).

次いで、燃料噴射制御部72の補正部76は、ステップS6で特定されたずれが修正されるように、ステップS5で仮設定されたプレ噴射P1の噴射量もしくは噴射時期を補正する補正値を導出する(ステップS7)。例えば、上述した予測熱発生特性Hpと前記目標熱発生特性Hsとの比較から、前段燃焼部分HAの熱発生率のピークである第1ピークHApの高さXAが目標値よりも大きいかまたは小さいと予測され、あるいは、第1ピークHApの発生時期YAが目標値よりも遅いかまたは早いと予測されたとする。この場合、補正部76は、これらピーク高さXAまたは発生時期YAのずれに基づいて、当該ずれが修正されるような補正値を、プレ噴射P1の噴射量および噴射時期の少なくとも一方について導出する。もちろん、燃焼環境要因が予め定められた補正不要の範囲内であれば、補正部76による補正は行われない。 Next, the correction unit 76 of the fuel injection control unit 72 derives a correction value for correcting the injection amount or injection timing of the pre-injection P1 provisionally set in step S5 so that the deviation specified in step S6 is corrected. Yes (step S7). For example, from the comparison between the predicted heat generation characteristic Hp and the target heat generation characteristic Hs described above, the height XA of the first peak HAp, which is the peak of the heat generation rate of the pre-stage combustion portion HA, is larger or smaller than the target value. It is assumed that the occurrence time YA of the first peak HAp is predicted to be later or earlier than the target value. In this case, the correction unit 76 derives a correction value for correcting the deviation based on the deviation of the peak height XA or the occurrence timing YA for at least one of the injection amount and the injection timing of the pre-injection P1. .. Of course, if the combustion environment factor is within a predetermined correction-free range, the correction unit 76 does not perform the correction.

次いで、設定部74は、ステップS7で得られた補正値を参照して、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を本設定する(ステップS8)。そして、燃料噴射制御部72は、この設定通りの噴射量および噴射時期が実現されるようにインジェクタ15の噴射動作を制御する。 Next, the setting unit 74 refers to the correction value obtained in step S7, and finally sets the injection amount and injection timing of each fuel injection including the pre-injection P1 and the main injection P3 (step S8). Then, the fuel injection control unit 72 controls the injection operation of the injector 15 so that the injection amount and the injection timing as set as above are realized.

具体的に、ステップS8において、設定部74は、ステップS5で仮設定されたプレ噴射P1の噴射量もしくは噴射時期(つまり基準量および基準時期)を、ステップS7で得られた補正値を用いて補正する。ここで、ステップS8にてプレ噴射P1の噴射量が補正される場合、設定部74は、この補正後のプレ噴射P1の噴射量に合わせて、メイン噴射P3の噴射量を調整する。また、両噴射P1,P3の間に中段噴射P2が実行される場合、設定部74は、必要に応じてこの中段噴射P2の噴射量も調整する。すなわち、プレ噴射P1の噴射量が補正される場合、設定部74は、プレ噴射P1以外の燃料噴射による噴射量を付随的に増大または低減し、これによって1サイクル中の燃料噴射量(プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む各燃料噴射の総量)が維持されるようにする。 Specifically, in step S8, the setting unit 74 uses the correction value obtained in step S7 for the injection amount or injection timing (that is, the reference amount and reference timing) of the pre-injection P1 provisionally set in step S5. to correct. Here, when the injection amount of the pre-injection P1 is corrected in step S8, the setting unit 74 adjusts the injection amount of the main injection P3 in accordance with the corrected injection amount of the pre-injection P1. Further, when the middle-stage injection P2 is executed between the two injections P1 and P3, the setting unit 74 also adjusts the injection amount of the middle-stage injection P2 as necessary. That is, when the injection amount of the pre-injection P1 is corrected, the setting unit 74 incidentally increases or decreases the injection amount of the fuel injection other than the pre-injection P1, and thereby the fuel injection amount in one cycle (pre-injection The total amount of each fuel injection including P1 and the main injection P3) is maintained.

以上の処理により、ステップS8では、プレ噴射P1およびメイン噴射P3(場合によってはさらに中段噴射P2)の最終的な噴射量および噴射時期が決定される。なお、既に説明した通り、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を含む複数回の噴射が行われるPCI領域では、プレ噴射P1の態様が定まれば、その後の燃料噴射に伴う燃焼はロバスト性の高いものとなる。そこで、本実施形態では上述したとおり、プレ噴射P1の噴射量/噴射時期を主導的に決定し、その後にメイン噴射P3の噴射量等を決定するようにしている。 Through the above-described processing, in step S8, the final injection amount and injection timing of the pre-injection P1 and the main injection P3 (further middle-stage injection P2) are determined. As described above, in the PCI region where multiple injections including the pre-injection P1 and the main injection P3 are performed, if the aspect of the pre-injection P1 is determined, the combustion associated with the subsequent fuel injection is highly robust. Becomes Therefore, in the present embodiment, as described above, the injection amount/injection timing of the pre-injection P1 is initiatively determined, and then the injection amount of the main injection P3 and the like are determined.

[補正の具体例]
続いて、上述した補正制御を含む燃料噴射制御の具体例について、図17〜図19を参照しつつ説明する。ここでは特に、前記PCI領域において触媒の暖機状態が変化したときの燃料噴射の補正制御について説明する。
[Specific example of correction]
Subsequently, a specific example of the fuel injection control including the above-described correction control will be described with reference to FIGS. Here, particularly, correction control of fuel injection when the catalyst warm-up state changes in the PCI region will be described.

図17は、触媒の暖機が完了する前後における各種状態量の時間変化を示すタイムチャートである。このタイムチャートにおける時点t1は、触媒(酸化触媒42)の温度が暖機完了を判定するための閾値である活性化温度T1に達したことが触媒温度センサSN9によって検出された時点である(チャート(a))。なお、このタイムチャートの前提として、アクセル開度(エンジン負荷)および回転数は、時点t1の前でも後でも同一であるものとする。このため、インジェクタ15から1サイクル中に噴射される燃料の総噴射量も、やはり時点t1の前後において一定とされる(チャート(c))。 FIG. 17 is a time chart showing changes with time of various state quantities before and after the catalyst warm-up is completed. Time point t1 in this time chart is a time point when the catalyst temperature sensor SN9 detects that the temperature of the catalyst (oxidation catalyst 42) has reached the activation temperature T1 which is a threshold value for determining the completion of warm-up (chart. (A)). As a premise of this time chart, it is assumed that the accelerator opening (engine load) and the rotation speed are the same before and after the time point t1. Therefore, the total injection amount of fuel injected from the injector 15 in one cycle is also constant before and after the time point t1 (chart (c)).

ここで、既に説明したとおり、吸気閉弁時期(吸気弁11の閉時期)は、触媒が未暖機であるときの方が、触媒が暖機済みであるよりも遅角側に設定される。このため、触媒の暖機が完了する(つまり触媒温度が活性化温度T1に達する)時点t1の以前に設定される吸気閉弁時期を暖機前閉弁時期V1としたとき、この暖機前閉弁時期V1は、時点t1より後に設定される吸気閉弁時期である暖機後閉弁時期V2よりもΔVだけ遅角側に設定されている(チャート(b))。なお、図17の例では、暖機後閉弁時期V2が吸気下死点(BDC)よりもやや遅角側に設定されており、暖機前閉弁時期V1は、この暖機後閉弁時期V2よりもさらに吸気下死点から遠ざかった(遅角された)時期に設定されている。言い換えると、吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量は、触媒が未暖機であるとき(時点t1以前)の方が、触媒が暖機済みであるときに(時点t1より後)よりもΔVだけ大きくされている。 Here, as already described, the intake valve closing timing (closing timing of the intake valve 11) is set to a retard side when the catalyst is not warmed up rather than when the catalyst is warmed up. .. Therefore, when the intake valve closing timing that is set before the time t1 when the catalyst warming up is completed (that is, the catalyst temperature reaches the activation temperature T1) is the pre-warming closing timing V1, The valve closing timing V1 is retarded by ΔV from the post-warming valve closing timing V2 which is the intake valve closing timing set after the time t1 (chart (b)). In the example of FIG. 17, the post-warm closing valve timing V2 is set slightly behind the intake bottom dead center (BDC), and the pre-warm closing valve timing V1 is the post-warm closing valve. The time is set to a time (retarded) farther from the intake bottom dead center than the time V2. In other words, the retard amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center is when the catalyst is not warmed up (before time t1) when the catalyst is already warmed up (after time t1). Is increased by ΔV.

前記のような時点t1(触媒の暖機完了時点)の前後の吸気閉弁時期の変更に伴い、プレ噴射P1の噴射時期、プレ噴射P1の噴射量、メイン噴射P3の噴射量も、それぞれ時点t1を境に変更される。具体的に、時点t1以前に設定されるプレ噴射P1の噴射時期(噴射開始時期)を暖機前プレ噴射時期Tf1a、時点t1より後に設定されるプレ噴射P1の噴射時期(噴射開始時期)を暖機後プレ噴射時期Tf2aとする。また、時点t1以前に設定されるプレ噴射P1の噴射量を暖機前プレ噴射量Qf1a、時点t1より後に設定されるプレ噴射P1の噴射量を暖機後プレ噴射量Qf2aとする。さらに、時点t1以前に設定されるメイン噴射P3の噴射量を暖機前メイン噴射量Qf1b、時点t1より後に設定されるメイン噴射P3の噴射量を暖機後メイン噴射量Qf2bとする。この場合、暖機前プレ噴射時期Tf1aは、暖機後プレ噴射時期Tf2aよりもΔTfaだけ進角側に設定され(チャート(d))、暖機前プレ噴射量Qf1aは、暖機後プレ噴射量Qf2aよりもΔQfaだけ多く設定され(チャート(f))、暖機前メイン噴射量Qf1bは、暖機後メイン噴射量Qf2bよりもΔQfbだけ少なく設定される(チャート(g))。 With the change of the intake valve closing timing before and after the time t1 (the catalyst warm-up completion time) as described above, the injection timing of the pre-injection P1, the injection amount of the pre-injection P1, and the injection amount of the main injection P3 are also changed at the respective times. It is changed after t1. Specifically, the injection timing (injection start timing) of the pre-injection P1 set before time t1 is the pre-warm pre-injection timing Tf1a, and the injection timing (injection start timing) of the pre-injection P1 set after time t1. The post-warming pre-injection timing Tf2a is set. Further, the injection amount of the pre-injection P1 set before the time point t1 is the pre-warm pre-injection amount Qf1a, and the injection amount of the pre-injection P1 set after the time point t1 is the pre-warm pre-injection amount Qf2a. Further, the injection amount of the main injection P3 set before the time point t1 is the pre-warming main injection amount Qf1b, and the injection amount of the main injection P3 set after the time point t1 is the post-warming main injection amount Qf2b. In this case, the pre-warm-up pre-injection timing Tf1a is set to the advance side by ΔTfa with respect to the post-warm-up pre-injection timing Tf2a (chart (d)), and the pre-warm-up pre-injection amount Qf1a is set to the post-warm-up pre-injection. The amount Qf2a is set to be larger than the amount Qf2a by ΔQfa (chart (f)), and the pre-warming main injection amount Qf1b is set to be smaller than the amount Qf2b after warming-up by ΔQfb (chart (g)).

言い換えると、触媒が未暖機のとき(時点t1以前)のプレ噴射P1の噴射時期の圧縮上死点(TDC)に対する進角量は、触媒が暖機済みのとき(時点t1より後)のそれよりも増大され、触媒が未暖機のときのプレ噴射P1の噴射量は、触媒が暖機済みときのそれよりも増大され、触媒が未暖機のときのメイン噴射P3の噴射量は、触媒が暖機済みときのそれよりも低減される。 In other words, the advance amount with respect to the compression top dead center (TDC) of the injection timing of the pre-injection P1 when the catalyst is not warmed up (before the time t1) is when the catalyst is already warmed up (after the time t1). The injection amount of the pre-injection P1 when the catalyst is not warmed up is increased more than that, and the injection amount of the main injection P3 when the catalyst is not warmed up is increased than that when the catalyst is already warmed up. , Less than when the catalyst is warmed up.

これに対し、メイン噴射P3の噴射時期(噴射開始時期)は触媒の暖機状態に応じて変更されない。すなわち、メイン噴射P3の噴射時期は、時点t1の前後において一定の時期Tfbに設定される(チャート(e))。 On the other hand, the injection timing (injection start timing) of the main injection P3 is not changed according to the warm-up state of the catalyst. That is, the injection timing of the main injection P3 is set to a constant timing Tfb before and after the time point t1 (chart (e)).

以上のように、燃料噴射制御部72は、触媒の暖機が完了しているか否かによってプレ噴射P1およびメイン噴射P3の態様を変更する。図18は、この燃料噴射制御部72による制御の具体例を説明するためのフローチャートである。なお、この図18のフローチャートは、上述した図16のフローチャートにおけるステップS6〜S8の処理の一部を構成するものであり、特に暖機が未暖機のときに実行される制御に特化した制御フローとして表現したものである。 As described above, the fuel injection control unit 72 changes the modes of the pre-injection P1 and the main injection P3 depending on whether or not the catalyst has been warmed up. FIG. 18 is a flowchart for explaining a specific example of control by the fuel injection control unit 72. The flow chart of FIG. 18 constitutes a part of the processing of steps S6 to S8 in the flow chart of FIG. 16 described above, and is particularly specialized for the control executed when the warm-up is not warmed up. It is expressed as a control flow.

図18のフローチャートに示す制御がスタートすると、プロセッサ70の触媒暖機判定部77は、触媒温度センサSN9の検出値に基づいて、触媒の温度が活性化温度T1未満であるか否か、つまり触媒が未活性であるか否かを判定する(ステップS11)。 When the control shown in the flowchart of FIG. 18 starts, the catalyst warm-up determination unit 77 of the processor 70 determines whether or not the temperature of the catalyst is lower than the activation temperature T1 based on the detection value of the catalyst temperature sensor SN9, that is, the catalyst. Is determined to be inactive (step S11).

ステップS11でYESと判定されて触媒が未活性であることが確認された場合、つまり図17の時点t1以前のような吸気閉弁時期の遅角制御(吸気下死点に対する遅角量をΔVだけ増大させる制御)が実行される状況であることが確認された場合、プロセッサ70の燃料噴射制御部72は、この吸気閉弁時期の遅角量に基づいて、筒内圧および筒内ガス温度の低下量を演算により推定する(ステップS12)。例えば、燃料噴射制御部72は、エンジン負荷および回転数が同一の条件下で触媒が活性済みであると仮定した場合に設定される吸気閉弁時期(図17の暖機後閉弁時期V2に相当)と、遅角量が増大されている現在の吸気閉弁時期(図17の暖機前閉弁時期V1に相当)との差を遅角増大量ΔVとして特定するとともに、この遅角増大量ΔVから生じる燃焼室6内の導入空気量および有効圧縮比の低下量を推定する。そして、これら導入空気量および有効圧縮比の低下量に基づいて、筒内圧および筒内ガス温度の低下量を推定する。この筒内圧および筒内ガス温度の低下量は、吸気閉弁時期の遅角増大量ΔVが大きいほど大きいものと推定される。 When YES is determined in step S11 and it is confirmed that the catalyst is inactive, that is, the retard control of the intake valve closing timing before the time point t1 in FIG. 17 (the retard amount with respect to the intake bottom dead center is ΔV It is confirmed that the fuel injection control unit 72 of the processor 70 executes the control of increasing the internal pressure and the internal gas temperature of the cylinder based on the retard amount of the intake valve closing timing. The amount of decrease is estimated by calculation (step S12). For example, the fuel injection control unit 72 sets the intake valve closing timing (when the warming-up closing valve timing V2 in FIG. 17 is set when the catalyst is activated under the same engine load and the same engine speed). And the current intake valve closing timing at which the retard amount is increased (corresponding to the pre-warm valve closing timing V1 in FIG. 17) is specified as the retard increase amount ΔV, and the retard increase is performed. The amount of introduced air in the combustion chamber 6 and the amount of decrease in the effective compression ratio caused by the large amount ΔV are estimated. Then, based on the amount of introduced air and the amount of decrease of the effective compression ratio, the amount of decrease of the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature is estimated. It is estimated that the lowering amounts of the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature increase as the retardation increase amount ΔV of the intake valve closing timing increases.

次いで、燃料噴射制御部72の予測部75は、記憶部79に格納されているピーク遅れの予測モデル式(図12(B))を用いて、前段燃焼部分HAの熱発生率のピークである第1ピークHApの発生時期YAについて生じるはずのずれを特定する(ステップS13)。すなわち、ステップS12で推定された筒内圧および筒内ガス温度の低下量は、いずれも熱発生特性に影響を及ぼす燃焼環境要因であり(図11〜図13参照)、ピーク遅れを左右するパラメータである。そこで、予測部75は、筒内圧および筒内ガス温度の低下量を前記ピーク遅れの予測モデル式に適用することにより、予測されるピーク遅れ、ひいては第1ピークHApの予測発生時期を求める。そして、この第1ピークHApの予測発生時期と、記憶部79に記憶されている目標熱発生特性Hsから規定される第1ピークHApの目標発生時期とを比較することにより、両者のずれ、つまり第1ピークHApの発生時期YAにおける目標と予測とのずれを特定する。なお、記憶部79に記憶されている目標熱発生特性Hsは、触媒が暖機済みであることを前提に予め定められている。言い換えると、ステップS13での処理において比較基準とされる目標熱発生特性Hsは、エンジン負荷および回転数等の条件を現状のものに維持しながら吸気閉弁時期の遅角制御の実行を停止した場合に理想的に得られる熱発生特性である。 Next, the prediction unit 75 of the fuel injection control unit 72 uses the peak delay prediction model formula (FIG. 12B) stored in the storage unit 79 to determine the peak heat release rate of the pre-stage combustion portion HA. The deviation that should occur with respect to the generation time YA of the first peak HAp is specified (step S13). That is, the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature decrease amount estimated in step S12 are both combustion environment factors that affect the heat generation characteristics (see FIGS. 11 to 13) and are parameters that affect the peak delay. is there. Therefore, the prediction unit 75 obtains the predicted peak delay, and thus the predicted occurrence time of the first peak HAp, by applying the decrease amounts of the cylinder internal pressure and the cylinder internal gas temperature to the peak delay prediction model formula. Then, by comparing the predicted generation time of the first peak HAp with the target generation time of the first peak HAp defined by the target heat generation characteristic Hs stored in the storage unit 79, the difference between them, that is, The deviation between the target and the prediction at the occurrence time YA of the first peak HAp is specified. The target heat generation characteristic Hs stored in the storage unit 79 is predetermined on the assumption that the catalyst has been warmed up. In other words, the target heat generation characteristic Hs used as the comparison reference in the process of step S13 has stopped the execution of the retardation control of the intake valve closing timing while maintaining the conditions such as the engine load and the rotational speed at the current state. This is a heat generation characteristic ideally obtained in this case.

ここで、図12および図13によれば、吸気閉弁時期の遅角により筒内圧および筒内ガス温度が低下したとき、ピーク遅れ(プレ噴射P1の開始から第1ピークHApの発生時期YAまでの期間)に対してより大きな影響を及ぼすのは、筒内ガス温度である。そして、この筒内ガス温度の低下はピーク遅れを長くする作用をもたらす。このため、ステップS13で特定される第1ピークHApの発生時期YAのずれは、目標発生時期(目標熱発生特性Hsにおける第1ピークの発生時期)に対する遅角側のずれとして特定される。 Here, according to FIGS. 12 and 13, when the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature decrease due to the retard of the intake valve closing timing, a peak delay (from the start of the pre-injection P1 to the timing YA at which the first peak HAp occurs). Has a greater effect on the in-cylinder gas temperature. Then, the decrease of the in-cylinder gas temperature has the effect of lengthening the peak delay. Therefore, the deviation of the generation time YA of the first peak HAp specified in step S13 is specified as the deviation on the retard side with respect to the target generation time (the generation time of the first peak in the target heat generation characteristic Hs).

次いで、燃料噴射制御部72の補正部76は、ステップS13で特定された第1ピークHApの発生時期YAのずれ(遅角側のずれ)に基づいて、このずれを修正するための補正値であるプレ噴射P1の噴射量の増大量を導出する(ステップS14)。この増大量は、図17のチャート(f)に示したように、仮に吸気閉弁時期の遅角制御が実行されていなかった場合(つまり筒内圧・筒内ガス温度の低下量がゼロであると仮定した場合)に設定される噴射量に対する増大量ΔQfaであり、第1ピークHApの発生時期YAのずれがほぼゼロまで減少するような値に設定される。この増大量ΔQfaは、ピーク発生時期YAのずれが大きいほど大きくなる。 Next, the correction unit 76 of the fuel injection control unit 72 uses a correction value for correcting this deviation based on the deviation (deviation on the retard side) of the generation timing YA of the first peak HAp identified in step S13. The increase amount of the injection amount of a certain pre-injection P1 is derived (step S14). As shown in the chart (f) of FIG. 17, this increase amount is obtained if the intake valve closing timing retard control is not executed (that is, the decrease amount of the cylinder pressure/cylinder gas temperature is zero). (In this case), the increase amount ΔQfa with respect to the injection amount is set to such a value that the deviation of the generation timing YA of the first peak HAp decreases to almost zero. This increase amount ΔQfa increases as the deviation of the peak occurrence timing YA increases.

次いで、予測部75は、記憶部79に格納されているピーク遅れの予測モデル式(図12(B))およびピーク高さの予測モデル式(図14(A))を用いて、ステップS14で得られた増大量ΔQfaの分だけプレ噴射P1の噴射量を増大した場合に生じるはずの第1ピークHApの高さXAのずれを特定する(ステップS15)。すなわち、図12〜図15に示したとおり、増大量ΔQfaの分だけプレ噴射P1の噴射量を増大させること(つまり噴射量の変動)は、ピーク遅れを変動させる要因となる(図11〜図13参照)。また、このピーク遅れの変動は、ピーク高さに影響を及ぼす(図14、図15参照)。そこで、予測部75は、噴射量の増大量ΔQfaを前記ピーク遅れの予測モデル式(図12(B))に適用することにより、予測されるピーク遅れの変化を求め、さらに、求めたピーク遅れの変化を前記ピーク高さの予測モデル式(図14(A))に適用することにより、第1ピークHApの予測高さを求める。そして、この第1ピークHApの予測高さと、記憶部79に記憶されている目標熱発生特性Hsから規定される第1ピークHApの目標高さとを比較することにより、両者のずれ、つまり第1ピークHApの高さXAにおける目標と予測とのずれを特定する。 Next, the prediction unit 75 uses the prediction model formula of the peak delay (FIG. 12B) and the prediction model formula of the peak height (FIG. 14A) stored in the storage unit 79 in step S14. The deviation of the height XA of the first peak HAp that should occur when the injection amount of the pre-injection P1 is increased by the obtained increase amount ΔQfa is specified (step S15). That is, as shown in FIGS. 12 to 15, increasing the injection amount of the pre-injection P1 by the increase amount ΔQfa (that is, the change in the injection amount) becomes a factor that changes the peak delay (FIGS. 11 to 11). 13). Further, the fluctuation of the peak delay affects the peak height (see FIGS. 14 and 15). Therefore, the predicting unit 75 applies the increase amount ΔQfa of the injection amount to the prediction model formula of the peak delay (FIG. 12(B)) to obtain the change in the predicted peak delay, and further, the obtained peak delay. Is applied to the prediction model formula of the peak height (FIG. 14(A)) to obtain the predicted height of the first peak HAp. Then, by comparing the predicted height of the first peak HAp with the target height of the first peak HAp defined by the target heat generation characteristic Hs stored in the storage unit 79, the difference between the two, that is, the first The deviation between the target and the prediction at the height XA of the peak HAp is specified.

ここで、図12および図13によれば、燃料の噴射量の増大はピーク遅れを短くする作用をもたらし、また、図14および図15(A)によれば、ピーク遅れの短縮はピーク高さを高くする作用をもたらす。このため、ステップS15で特定される第1ピークHApの高さXAのずれは、目標高さ(目標熱発生特性Hsにおける第1ピークの高さ)に対する増大方向のずれとして特定される。 Here, according to FIGS. 12 and 13, an increase in the fuel injection amount has the effect of shortening the peak delay, and according to FIGS. 14 and 15(A), shortening the peak delay indicates a reduction in peak height. Bring about the action of increasing. Therefore, the deviation of the height XA of the first peak HAp specified in step S15 is specified as the deviation in the increasing direction with respect to the target height (the height of the first peak in the target heat generation characteristic Hs).

次いで、補正部76は、ステップS15で特定された第1ピークHApの高さXAのずれ(増大方向のずれ)に基づいて、このずれを修正するための補正値であるプレ噴射P1の噴射時期の進角量を導出する(ステップS16)。この進角量は、図17のチャート(d)に示したように、仮に吸気閉弁時期の遅角制御が実行されていなかった場合(つまり筒内圧・筒内ガス温度の低下量がゼロであると仮定した場合)に設定される噴射時期に対する進角量ΔTfaであり、前記第1ピークHApの高さXAのずれがほぼゼロまで減少するような値に設定される。この進角量ΔTfaは、ピーク高さXAのずれが大きいほど大きくなる。 Next, the correction unit 76, based on the deviation (deviation in the increasing direction) of the height XA of the first peak HAp identified in step S15, the injection timing of the pre-injection P1 that is a correction value for correcting this deviation. The amount of advance angle of is derived (step S16). As shown in the chart (d) of FIG. 17, the advance amount is set when the intake valve closing timing retard control is not executed (that is, when the in-cylinder pressure/in-cylinder gas temperature decrease amount is zero). (Assuming that it exists), the advance amount ΔTfa with respect to the injection timing is set, and is set to a value such that the deviation of the height XA of the first peak HAp is reduced to almost zero. This advance amount ΔTfa increases as the deviation of the peak height XA increases.

次いで、燃料噴射制御部72の設定部74は、ステップS14、S16で補正値として導出された増大量ΔQfaおよび進角量ΔTfaを参照して、プレ噴射P1の噴射量および噴射時期を本設定する(ステップS17)。すなわち、設定部74は、図16のステップS5で仮設定されたプレ噴射P1の噴射量(つまり基準量)に増大量ΔQfaを加算して求めた噴射量を最終的なプレ噴射P1の噴射量として決定するとともに、前記ステップS5で仮設定されたプレ噴射P1の噴射時期(つまり基準時期)を前記進角量ΔTfaだけ進角して求めた噴射時期を、最終的なプレ噴射P1の噴射時期として決定する。 Next, the setting unit 74 of the fuel injection control unit 72 refers to the increase amount ΔQfa and the advance amount ΔTfa derived as the correction values in steps S14 and S16, and finally sets the injection amount and the injection timing of the pre-injection P1. (Step S17). That is, the setting unit 74 adds the final injection amount of the pre-injection P1 to the injection amount obtained by adding the increase amount ΔQfa to the injection amount (that is, the reference amount) of the pre-injection P1 provisionally set in step S5 of FIG. And the injection timing obtained by advancing the injection timing (that is, the reference timing) of the pre-injection P1 provisionally set in step S5 by the advance amount ΔTfa is the final injection timing of the pre-injection P1. To decide.

次いで、設定部74は、ステップS17にて本設定されたプレ噴射P1の噴射量に基づいて、メイン噴射P3の噴射量を本設定する(ステップS18)。すなわち、設定部74は、本設定されたプレ噴射P1の噴射量を含む1サイクルあたりの総噴射量が、プレ噴射P1を増量する前のものと同一になるように、メイン噴射P3の噴射量を低減する。例えば、前記のようにプレ噴射P1の噴射量がΔQfaだけ増大される場合には、このΔQfaを相殺するようにメイン噴射P3の噴射量が低減される。なお、プレ噴射P1およびメイン噴射P3以外の燃料噴射(例えば中段噴射P2)の噴射量が増減されない場合、メイン噴射P3の減少量(図17のΔQfb)は、プレ噴射P1の増大量ΔQfaと同一になる。 Next, the setting unit 74 performs the main setting of the injection amount of the main injection P3 based on the injection amount of the pre-injection P1 that is main set in step S17 (step S18). That is, the setting unit 74 sets the injection amount of the main injection P3 so that the total injection amount per cycle including the injection amount of the pre-injection P1 that has been set is the same as that before the pre-injection P1 is increased. To reduce. For example, when the injection amount of the pre-injection P1 is increased by ΔQfa as described above, the injection amount of the main injection P3 is reduced so as to cancel this ΔQfa. When the injection amount of the fuel injection other than the pre-injection P1 and the main injection P3 (for example, the middle-stage injection P2) is not increased or decreased, the decrease amount of the main injection P3 (ΔQfb in FIG. 17) is the same as the increase amount ΔQfa of the pre-injection P1. become.

ステップS18では、メイン噴射P3の噴射量のみが調整され、噴射時期は変更されない。すなわち、メイン噴射P3の噴射時期(噴射開始時期)は、触媒暖機促進のための吸気閉弁時期の遅角制御が実行されているか否かにかかわらず、一定の時期Tfb(基準時期)に維持される(図17のチャート(e))。 In step S18, only the injection amount of the main injection P3 is adjusted and the injection timing is not changed. That is, the injection timing (injection start timing) of the main injection P3 is set to a constant timing Tfb (reference timing) regardless of whether or not the retard control of the intake valve closing timing for the catalyst warm-up promotion is executed. It is maintained (chart (e) of FIG. 17).

図19は、第1ピークHApの発生時期YAおよび高さXAのずれがプレ噴射P1の噴射量および噴射時期の補正により修正される状況を説明するため図である。具体的に、図19(A)では、触媒が未暖機であるとき(つまり吸気閉弁時期の遅角制御が実行されているとき)にプレ噴射P1の噴射量および噴射時期をともに補正しなかった場合の熱発生率の波形を熱発生特性H”として示し、図19(B)では、プレ噴射P1の噴射量の補正(増量補正)のみを実行した場合の熱発生率の波形を熱発生特性H’として示し、図19(C)では、プレ噴射P1の噴射量の補正に加えて噴射時期の補正(進角補正)を実行した場合の熱発生率の波形を熱発生特性Hとして示している。なお、これら図19(A)〜(C)では、ピーク発生時期の違いを強調するため、図5等の他の図よりも横軸を引き延ばした状態で熱発生率の波形を示している。 FIG. 19 is a diagram for explaining a situation in which the deviation between the generation timing YA and the height XA of the first peak HAp is corrected by the correction of the injection amount and the injection timing of the pre-injection P1. Specifically, in FIG. 19A, both the injection amount and the injection timing of the pre-injection P1 are corrected when the catalyst is not warmed up (that is, when the retardation control of the intake valve closing timing is executed). The waveform of the heat generation rate when there is no heat generation characteristic is shown as a heat generation characteristic H″, and in FIG. 19B, the waveform of the heat generation rate when only the correction (increase correction) of the injection amount of the pre-injection P1 is executed is performed. 19C, the waveform of the heat generation rate when the injection timing correction (advance correction) is executed in addition to the correction of the injection amount of the pre-injection P1 is shown as the heat generation characteristic H in FIG. 19(A) to 19(C), in order to emphasize the difference in peak generation timing, the waveform of the heat release rate is shown with the horizontal axis being stretched more than in other figures such as FIG. Showing.

図19(A)に示すように、プレ噴射P1の噴射量および噴射時期をいずれも実行しなかった場合の熱発生特性H”(実線)は、比較のために示す目標熱発生特性Hs(一点鎖線)と同様に、プレ噴射P1により噴射された燃料の燃焼に伴う前段燃焼部分HAと、主にメイン噴射P3により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる後段燃焼部分HBとを有している。しかしながら、触媒暖機のための吸気閉弁時期の遅角制御に起因して、熱発生特性H”の前段燃焼部分HAのピークである第1ピークHApの発生時期YAは、目標熱発生特性Hsの第1ピークHApsの発生時期(目標ピーク時期)と比べて遅角側に移動している。なお、熱発生特性H”の後段燃焼部分HBのピークである第2ピークHBpの発生時期は、目標熱発生特性Hsの第2ピークHBpsの発生時期からほとんど変化していない。これは、後段燃焼部分HBは主にメイン噴射P3の拡散燃焼により生じるものであり、そのピークの発生時期は主にメイン噴射P3の噴射時期に支配されるからである。 As shown in FIG. 19A, the heat generation characteristic H″ (solid line) obtained when neither the injection amount nor the injection timing of the pre-injection P1 is executed is the target heat generation characteristic Hs (one point) shown for comparison. Similar to the chain line), it has a pre-stage combustion portion HA that accompanies combustion of the fuel injected by the pre-injection P1 and a post-stage combustion portion HB that mainly occurs as a result of combustion of the fuel that is injected by the main injection P3. However, due to the retard control of the intake valve closing timing for warming up the catalyst, the generation timing YA of the first peak HAp, which is the peak of the preceding combustion portion HA of the heat generation characteristic H″, is the target heat generation characteristic Hs. Of the first peak HAps (target peak time). The generation timing of the second peak HBp, which is the peak of the post-combustion portion HB of the heat generation characteristic H″, is almost unchanged from the generation timing of the second peak HBps of the target heat generation characteristic Hs. This is because the portion HB is mainly generated by the diffusion combustion of the main injection P3, and the peak generation timing is mainly controlled by the injection timing of the main injection P3.

また、熱発生特性H”と目標熱発生特性Hsとのピーク高さを比較すると、熱発生特性H”における第1ピークHApおよび第2ピークHBpの各高さXA,XBは、目標熱発生特性Hsにおける第1ピークHApsおよび第2ピークHBpsの各高さよりも低くなっている。さらに、このピーク高さの低減に伴い、着火から第1ピークHApに至るまでの熱発生率の上昇カーブの傾きや、第2ピークHBpから燃焼終期に至るまでの熱発生率の下降カーブの傾きが小さくなっている。つまり燃焼が緩慢に進行している。これは、吸気閉弁時期の遅角制御に伴う筒内圧および筒内温度の低下に起因したものである。このような燃焼の緩慢化は、排気損失の増大につながり、触媒暖機の面では有利である。ただし、第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔であるピーク間隔Zが目標値からずれることになるので、燃焼騒音の面では不利である。 Further, comparing the peak heights of the heat generation characteristic H″ and the target heat generation characteristic Hs, the heights XA and XB of the first peak HAp and the second peak HBp in the heat generation characteristic H″ are the target heat generation characteristic, respectively. It is lower than the heights of the first peak HAps and the second peak HBps in Hs. Furthermore, as the peak height decreases, the slope of the heat generation rate rising curve from ignition to the first peak HAp and the slope of the heat generation rate falling curve from the second peak HBp to the end of combustion. Is getting smaller. In other words, combustion is proceeding slowly. This is because the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature decrease due to the retard control of the intake valve closing timing. Such slowing of combustion leads to an increase in exhaust loss, which is advantageous in terms of catalyst warm-up. However, since the peak interval Z, which is the interval between the first peak HAp and the second peak HBp, deviates from the target value, it is disadvantageous in terms of combustion noise.

これに対し、図18のステップS13,S14の処理を通じて導出される補正値(増大量ΔQfa)の分だけプレ噴射P1の噴射量が増大されると、図19(B)に示す熱発生特性H’が得られ、上述した第1ピークHApの発生時期YAの目標からのずれが解消される。すなわち、第1ピークHApの発生時期YAが進角し、目標熱発生特性Hsにおける第1ピークHApsの発生時期にほぼ一致するようになる。なお、図19(B)においては、前記プレ噴射P1の増量補正に伴いメイン噴射P3の噴射量がΔQfbだけ低減され、これによって1サイクルあたりの総噴射量が図19(A)と同量に維持されているものとする。 On the other hand, when the injection amount of the pre-injection P1 is increased by the correction value (increase amount ΔQfa) derived through the processing of steps S13 and S14 of FIG. 18, the heat generation characteristic H shown in FIG. 'Is obtained, and the deviation of the generation timing YA of the first peak HAp from the target is eliminated. That is, the generation time YA of the first peak HAp is advanced and becomes substantially coincident with the generation time of the first peak HAps in the target heat generation characteristic Hs. Note that in FIG. 19B, the injection amount of the main injection P3 is reduced by ΔQfb along with the increase correction of the pre-injection P1, so that the total injection amount per cycle becomes the same amount as in FIG. 19A. It is assumed to be maintained.

ただし、前記のようなプレ噴射P1の増量補正だけでは、第1ピークHApの高さXAが目標熱発生特性Hsの第1ピークHApsの高さよりも高くなってしまう。このことは、より多くの熱量が圧縮上死点の近傍で発生すること、ひいては排気損失が減少することを意味する。排気損失が減少すると、触媒の暖機促進効果が減殺されてしまう。 However, only with the increase correction of the pre-injection P1 as described above, the height XA of the first peak HAp becomes higher than the height of the first peak HAps of the target heat generation characteristic Hs. This means that a larger amount of heat is generated near the compression top dead center, which in turn reduces exhaust loss. When the exhaust loss is reduced, the catalyst warm-up promoting effect is diminished.

これに対し、図18のステップS15,S16の処理を通じて導出される補正値(進角量ΔTfa)だけプレ噴射P1の噴射時期が進角されると、図19(C)に示す熱発生特性Hが得られ、上述した第1ピークHApの高さXAの目標からのずれが解消される。すなわち、第1ピークHApの高さXAが低減され、目標熱発生特性Hsにおける第1ピークHApsの高さとほぼ一致するようになる。なお、第1ピークHApの発生時期YAはほとんど変化せず、依然として目標熱発生特性Hsにおけるピーク発生時期とほぼ一致している。 On the other hand, when the injection timing of the pre-injection P1 is advanced by the correction value (advance amount ΔTfa) derived through the processing of steps S15 and S16 of FIG. 18, the heat generation characteristic H shown in FIG. Is obtained, and the deviation of the height XA of the first peak HAp from the target is eliminated. That is, the height XA of the first peak HAp is reduced and becomes substantially equal to the height of the first peak HAps in the target heat generation characteristic Hs. The generation time YA of the first peak HAp hardly changes, and is still substantially coincident with the peak generation time in the target heat generation characteristic Hs.

前記のような噴射時期の補正(進角補正)による第1ピークHApの高さ低減効果により、TDCの近傍で発生する熱量が低減される。これにより、噴射量のみを補正した図19(B)のとき(熱発生特性H’)と比べて排気損失が増大する。加えて、第2ピークHBpの高さXBは、目標熱発生特性Hsの第2ピークHBpsの高さよりも低くなっており、また、熱発生率の上昇カーブおよび下降カーブも依然として緩やかである。これにより、図19(A)に示した初期状態(熱発生特性H”)と比べても遜色のない排気損失の増大効果が得られるので、ピーク間隔Zを燃焼騒音に有利な間隔(目標値)に収めつつ触媒の暖機促進を図ることができる。 Due to the effect of reducing the height of the first peak HAp by correcting the injection timing (advancing angle correction) as described above, the amount of heat generated near TDC is reduced. As a result, the exhaust loss increases as compared with the case (heat generation characteristic H′) in FIG. 19B in which only the injection amount is corrected. In addition, the height XB of the second peak HBp is lower than the height of the second peak HBps of the target heat generation characteristic Hs, and the rising curve and the falling curve of the heat generation rate are still gentle. As a result, the effect of increasing exhaust loss, which is comparable to the initial state (heat generation characteristic H″) shown in FIG. 19A, can be obtained. ), the catalyst warm-up can be promoted.

[作用効果]
以上説明したとおり、本実施形態では、PCI領域での運転時に、第1ピークHApおよび第2ピークHBpを含む熱発生特性が得られるようにプレ噴射P1およびメイン噴射P3が実行されるとともに、第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔(ピーク間隔)Zが、プレ噴射P1およびメイン噴射P3の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合うような間隔(つまり圧力波の周期Fwの略1/2倍)に設定されるので、プレ噴射P1およびメイン噴射P3による燃焼騒音の音圧レベルを相互干渉により効果的に低減することができ、ディーゼルノック音等の騒音が十分に抑制された静粛性の高い燃焼を実現することができる。
[Effect]
As described above, in the present embodiment, during the operation in the PCI region, the pre-injection P1 and the main injection P3 are performed so that the heat generation characteristics including the first peak HAp and the second peak HBp are obtained, and The interval (peak interval) Z between the first peak HAp and the second peak HBp is such that the pressure waves generated by the combustion of the fuels of the pre-injection P1 and the main injection P3 cancel each other (that is, the period Fw of the pressure wave is approximately Since it is set to 1/2 times, the sound pressure level of combustion noise due to the pre-injection P1 and the main injection P3 can be effectively reduced by mutual interference, and noise such as diesel knock noise is sufficiently suppressed. It is possible to realize highly quiet combustion.

また、触媒が未暖機である(触媒の温度が活性化温度T1未満である)場合には、触媒が暖機済みである(触媒の温度が活性化温度T1以上である)場合に比べて、吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されるともに、プレ噴射P1の噴射量が増大されかつプレ噴射P1の噴射時期が進角されるので(図17の時点t1以前)、触媒の暖機促進と燃焼騒音の抑制とを両立することができる。 Further, when the catalyst is not warmed up (the temperature of the catalyst is lower than the activation temperature T1), compared to the case where the catalyst is warmed up (the temperature of the catalyst is higher than the activation temperature T1). , The retard amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center is increased, the injection amount of the pre-injection P1 is increased, and the injection timing of the pre-injection P1 is advanced (before time t1 in FIG. 17). It is possible to achieve both the promotion of catalyst warm-up and the suppression of combustion noise.

すなわち、触媒の未暖機時に吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されると、燃焼室6への導入空気量および有効圧縮比が低下し、筒内圧および筒内ガス温度が低下する結果、燃焼の緩慢化が進行する。これにより、排気損失を増やす(排気ガス温度を高める)ことができ、触媒の暖機を促進することができる。一方で、このような吸気閉弁時期の遅角制御に伴う筒内圧および筒内ガス温度の低下は、第1ピークHApの発生時期YAを目標値(つまり第2ピークHBpまでの間隔が所期の間隔となるような時期)よりも遅角側に移動させるので(図19(A)参照)、これによって燃焼騒音が増大することが懸念される。これに対し、前記実施形態では、前記吸気閉弁時期の遅角制御中にプレ噴射P1の噴射量が増大されるので、前記のような第1ピークHApの発生時期YAのずれを修正することができ、第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔Zを燃焼騒音の面で有利な上述した間隔に維持することができる(図19(B)参照)。さらに、このようなプレ噴射P1の増量補正に加えて、プレ噴射P1の噴射時期が進角されるので、前記ピーク発生時期YAのずれ修正により付随的に生じるピーク高さXAの上昇(増大方向のずれ)を適正に修正することができる(図19(C)参照)。 That is, when the retard amount with respect to the intake bottom dead center of the intake valve closing timing is increased when the catalyst is not warmed up, the amount of air introduced into the combustion chamber 6 and the effective compression ratio are reduced, and the cylinder pressure and the cylinder gas temperature are reduced. As a result, the combustion becomes slower. As a result, exhaust loss can be increased (exhaust gas temperature can be increased), and catalyst warm-up can be promoted. On the other hand, the decrease of the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature due to the retard control of the intake valve closing timing causes the first peak HAp generation timing YA to be a target value (that is, the interval to the second peak HBp is expected. It is moved toward the retarded angle side (see the time period at which the interval becomes) (see FIG. 19(A)), which may increase combustion noise. On the other hand, in the above-described embodiment, since the injection amount of the pre-injection P1 is increased during the retard control of the intake valve closing timing, the deviation of the generation timing YA of the first peak HAp as described above should be corrected. Therefore, the interval Z between the first peak HAp and the second peak HBp can be maintained at the above-described interval that is advantageous in terms of combustion noise (see FIG. 19(B)). Further, in addition to the increase correction of the pre-injection P1 as described above, the injection timing of the pre-injection P1 is advanced, so that the peak height XA incidentally increased by the correction of the deviation of the peak occurrence timing YA (in the increasing direction) Deviation) can be properly corrected (see FIG. 19C).

以上により、前記実施形態によれば、触媒暖機のために吸気閉弁時期が遅角されている(筒内圧および筒内ガス温度が低下する)状況下であっても、第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔Zを燃焼騒音に有利な間隔に収めることができ、かつ第1ピークHApの高さXAが過度に上昇するのを防止することができる。これにより、排気損失を増やして触媒の暖機促進を図りながら、燃焼騒音を十分に抑制してエンジンの商品性を高めることができる。 As described above, according to the above-described embodiment, even when the intake valve closing timing is retarded (the cylinder pressure and the cylinder gas temperature decrease) due to catalyst warm-up, the first peak HAp and It is possible to keep the distance Z from the second peak HBp within an advantageous distance for combustion noise, and prevent the height XA of the first peak HAp from rising excessively. As a result, it is possible to sufficiently suppress combustion noise and enhance the commercialability of the engine while increasing exhaust loss and promoting warm-up of the catalyst.

また、前記実施形態では、プレ噴射P1により噴射された燃料がPCI燃焼(予混合圧縮着火燃焼)するように当該プレ噴射P1の噴射時期が圧縮上死点に対し十分に進角された時期に設定されるとともに、メイン噴射P3により噴射された燃料が拡散燃焼するように当該メイン噴射P3の開始時期が前記第1ピークHAp(プレ噴射P1により噴射された燃料のPCI燃焼によるピーク)の発生時期YA以降のタイミングに設定される。このような構成によれば、第2ピークHBpを生じさせるメイン噴射P3による燃焼の形式が、噴射開始から着火までの期間(着火遅れ期間)が環境要因により左右され難い拡散燃焼とされるので、第2ピークHBpの発生時期YBをメイン噴射P3の噴射時期から確定的に求めることができる。このため、メイン噴射P3の噴射時期を固定しつつプレ噴射P1の噴射量/噴射時期を調整することにより、前記第1ピークHApと第2ピークHBpとの間隔Zを所期の間隔(燃焼圧力波が互いに打ち消し合うような間隔)に精度よく収めることができ、騒音抑制効果を安定的に確保することができる。 Further, in the above embodiment, the injection timing of the pre-injection P1 is sufficiently advanced with respect to the compression top dead center so that the fuel injected by the pre-injection P1 undergoes PCI combustion (premixed compression ignition combustion). The start timing of the main injection P3 is set so that the fuel injected by the main injection P3 diffuses and burns, and the first peak HAp (peak due to PCI combustion of the fuel injected by the pre-injection P1) occurs. The timing is set after YA. According to such a configuration, the combustion mode of the main injection P3 that causes the second peak HBp is a diffusion combustion in which the period from the injection start to the ignition (the ignition delay period) is not easily influenced by environmental factors. The generation timing YB of the second peak HBp can be definitely determined from the injection timing of the main injection P3. Therefore, by adjusting the injection amount/injection timing of the pre-injection P1 while fixing the injection timing of the main injection P3, the interval Z between the first peak HAp and the second peak HBp is set to the desired interval (combustion pressure). The waves can be accurately accommodated in a space such that they cancel each other, and the noise suppressing effect can be stably ensured.

また、前記実施形態では、触媒暖機のために前記吸気閉弁時期の遅角制御が実行されているときに、吸気閉弁時期の遅角により生じる筒内圧および筒内ガス温度の低下量が推定されるとともに、当該筒内圧および筒内ガス温度の低下により生じる第1ピークHApの発生時期YAの目標からのずれが推定され、さらに、推定された当該ずれが修正されるようにプレ噴射P1の噴射量の増大量ΔQfaが設定される。またさらに、設定された増大量ΔQfaに基づいて、第1ピークHApの高さXAの目標からのずれが推定されるとともに、推定された当該ずれが修正されるようにプレ噴射P1の噴射時期の進角量ΔTfaが設定される。このような構成によれば、燃焼騒音の抑制と触媒の暖機促進とを両立できる第1ピークHApの発生時期YAおよび高さXAが得られるように、プレ噴射P1の増大量ΔQfaおよび進角量ΔTfaを演算により適正に求めることができる。 Further, in the above-described embodiment, when the retard control of the intake valve closing timing is executed to warm up the catalyst, the amount of decrease in the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature caused by the retard of the intake valve closing timing is reduced. At the same time as the estimation, the deviation from the target of the generation timing YA of the first peak HAp caused by the decrease of the cylinder internal pressure and the cylinder internal gas temperature is estimated, and further, the pre-injection P1 is corrected so as to correct the estimated deviation. The increase amount ΔQfa of the injection amount is set. Furthermore, the deviation of the height XA of the first peak HAp from the target is estimated based on the set increase amount ΔQfa, and the injection timing of the pre-injection P1 is corrected so that the estimated deviation is corrected. The advance amount ΔTfa is set. According to such a configuration, the increase amount ΔQfa and the advance angle of the pre-injection P1 are set so that the generation timing YA and the height XA of the first peak HAp that can both suppress the combustion noise and accelerate the warm-up of the catalyst can be obtained. The amount ΔTfa can be properly calculated by calculation.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
[Modification]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and for example, the following modified embodiment can be adopted.

(1)前記実施形態では特に言及しなかったが、吸気閉弁時期の遅角制御に伴う第1ピークHApのずれが比較的大きかった場合には、このずれを修正するために設定されるプレ噴射P1の噴射時期の進角量ΔTfaも比較的大きくなるので、これを無制限に許容してしまうと、プレ噴射P1により噴射された燃料を燃焼室6内の適切の位置(つまりキャビティCの内部)に供給できなくなる可能性がある。そこで、プレ噴射P1の進角量の大きさによってプレ噴射P1の回数を変更することが考えられる。図20(A)(B)は、この対策を採用した場合の具体例を説明するための図である。なお、本図におけるクランク角Wは、プレ噴射P1の進角量の限界(進角限界)を表すクランク角であり、本発明にいう「所定クランク角」に相当するものである。 (1) Although not particularly mentioned in the above-mentioned embodiment, when the deviation of the first peak HAp due to the retard control of the intake valve closing timing is relatively large, a preset value for correcting this deviation is set. Since the advance amount ΔTfa of the injection timing of the injection P1 also becomes relatively large, if this is allowed without limit, the fuel injected by the pre-injection P1 will be at an appropriate position in the combustion chamber 6 (that is, inside the cavity C). ) May not be available. Therefore, it is conceivable to change the number of pre-injections P1 depending on the amount of advance angle of the pre-injections P1. 20A and 20B are diagrams for explaining a specific example in the case where this measure is adopted. The crank angle W in this figure is a crank angle that represents the limit (advance limit) of the advance amount of the pre-injection P1 and corresponds to the “predetermined crank angle” according to the present invention.

図20(A)(B)に示す例では、第1ピークHApの高さXAのずれに基づき算出されるプレ噴射P1の進角量ΔTfaの大小によって、プレ噴射P1の噴射回数が1回または2回に可変的に設定される。例えば、上述した図18のステップS16により算出された進角量ΔTfaが、プレ噴射P1が前記進角限界W以降に開始されるような比較的小さい値であったとする。すなわち、算出された進角量ΔTfaだけ実際にプレ噴射P1を進角させても、プレ噴射P1の開始時期が進角限界Wと同じかこれよりも遅角側のタイミングに収まるものとする。この場合は、図20(A)に示すように、プレ噴射P1の回数を前記実施形態と同じ1回とする。 In the example shown in FIGS. 20A and 20B, the number of injections of the pre-injection P1 is once or depending on the magnitude of the advance amount ΔTfa of the pre-injection P1 calculated based on the deviation of the height XA of the first peak HAp. It is variably set to twice. For example, it is assumed that the advance amount ΔTfa calculated in step S16 of FIG. 18 described above has a relatively small value such that the pre-injection P1 is started after the advance limit W. That is, even if the pre-injection P1 is actually advanced by the calculated advance amount ΔTfa, the start timing of the pre-injection P1 is equal to the advance angle limit W or falls within the timing on the retard side. In this case, as shown in FIG. 20(A), the number of times of pre-injection P1 is the same as in the above embodiment.

一方、前記ステップS16により算出された進角量ΔTfaが、プレ噴射P1が進角限界Wよりも進角側で開始されるような大きな値であったとする。すなわち、算出された進角量ΔTfaだけ実際にプレ噴射P1を進角させると、プレ噴射P1の開始時期が進角限界Wよりもさらに進角側になってしまうものとする。この場合は、図20(B)に示すように、プレ噴射P1の開始時期を進角限界Wに保持しながら、プレ噴射P1の回数を2回に増やす。これにより、プレ噴射P1により噴射された燃料を燃焼室6内の適切な位置(キャビティCの内部)に供給しながら、燃料のペネトレーション(貫徹力)が弱まるように時期的に分割された2回の噴射をプレ噴射P1として実行することにより、噴射開始から着火までの期間において燃焼室6(主にキャビティC)内の混合気の均質化を促進することができ、あたかも噴射時期を進角させたのと同様の効果を得ることができる。これにより、燃料の空気利用率が十分に確保されたクリーンな燃焼を実現しながら、第1ピークHApのずれを適正に修正して燃焼騒音の抑制と触媒の暖機促進との両立を図ることができる。 On the other hand, it is assumed that the advance amount ΔTfa calculated in step S16 is a large value such that the pre-injection P1 is started on the advance side of the advance limit W. That is, when the pre-injection P1 is actually advanced by the calculated advance amount ΔTfa, the start timing of the pre-injection P1 is further advanced than the advance limit W. In this case, as shown in FIG. 20(B), the number of pre-injections P1 is increased to two while maintaining the start timing of the pre-injections P1 at the advance limit W. As a result, the fuel injected by the pre-injection P1 is supplied to an appropriate position in the combustion chamber 6 (inside the cavity C) while the fuel penetration (penetration force) is weakened twice. By performing the injection of P1 as the pre-injection P1, it is possible to promote the homogenization of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 (mainly the cavity C) during the period from the injection start to the ignition, and it is possible to advance the injection timing. You can get the same effect. As a result, while realizing a clean combustion in which the air utilization rate of the fuel is sufficiently secured, the deviation of the first peak HAp is appropriately corrected to achieve both suppression of combustion noise and acceleration of catalyst warm-up. You can

なお、図20(A)(B)に示した変形例において、プレ噴射P1を分割する回数は2回に限られず、3回以上にしてもよい。例えば、進角限界Wを超えるような大きな進角量ΔTfaが算出されたときに、進角限界Wに対するオーバー量が大きいほど分割回数を2回→3回‥‥と徐々に増やすようにしてもよい。また、前記変形例では、進角限界Wを超えるような大きな進角量ΔTfaが算出された場合に、プレ噴射P1の開始時期を進角限界Wに保持しつつプレ噴射P1を複数回に分割したが、分割噴射によるペネトレーションの低下を考慮して、進角限界Wよりも若干進角したタイミングまでプレ噴射P1の開始時期を進角させることを許容してもよい。 In the modified example shown in FIGS. 20A and 20B, the number of times the pre-injection P1 is divided is not limited to two and may be three or more. For example, when a large advance amount ΔTfa that exceeds the advance limit W is calculated, the number of divisions may be gradually increased from 2 to 3 as the over amount with respect to the advance limit W increases. Good. Further, in the above modification, when a large advance amount ΔTfa that exceeds the advance limit W is calculated, the pre-injection P1 is divided into a plurality of times while maintaining the start timing of the pre-injection P1 at the advance limit W. However, it is also possible to allow the start timing of the pre-injection P1 to be advanced to a timing slightly advanced from the advance angle limit W in consideration of the reduction in the penetration due to the split injection.

(2)前記実施形態では、触媒温度センサSN9の検出値に基づいて触媒の暖機状態を判定したが、排気浄化装置41の上流または下流を流れる排気ガスの検出温度等から間接的に触媒の暖機状態を判定するようにしてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the warm-up state of the catalyst is determined based on the detection value of the catalyst temperature sensor SN9, but the catalyst temperature is indirectly determined from the detected temperature of the exhaust gas flowing upstream or downstream of the exhaust purification device 41. The warm-up state may be determined.

(3)前記実施形態では、燃料の噴射パターンとして、プレ噴射P1、中段噴射P2、およびメイン噴射P3が実行される例を示したが、これは一例であり、例えば中段噴射P2は省略することが可能である。あるいは、煤の発生を抑制するためのアフター噴射をメイン噴射P3の後に実行してもよい。さらには、プレ噴射P1およびメイン噴射P3を、それぞれ複数回の噴射に分割してもよい。 (3) In the above embodiment, an example in which the pre-injection P1, the middle-stage injection P2, and the main injection P3 are executed as the fuel injection pattern has been shown, but this is an example, and for example, the middle-stage injection P2 may be omitted. Is possible. Alternatively, after-injection for suppressing the generation of soot may be executed after the main injection P3. Further, each of the pre-injection P1 and the main injection P3 may be divided into a plurality of injections.

(4)前記実施形態では、燃焼室6の底面を区画するピストン5のキャビティ5Cが、第1キャビティ部51および第2キャビティ部52を備える二段エッグシェープ形状を具備する例を示したが、本発明の燃料噴射制御は、二段エッグシェープ形状以外の他の窪み形状のキャビティ5Cを備える場合にも適用可能である。 (4) Although the cavity 5C of the piston 5 that defines the bottom surface of the combustion chamber 6 has the two-stage egg shape shape including the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52 in the above embodiment, The fuel injection control of the present invention can be applied to the case where the cavity 5C having a hollow shape other than the two-step egg shape is provided.

6 燃焼室
9 吸気ポート
10 排気ポート
11 吸気弁
13a 吸気VVT(バルブ可変機構)
15 インジェクタ
41 排気浄化装置
72 燃料噴射制御部
77 触媒暖機判定部
78 バルブタイミング制御部
P1 プレ噴射
P3 メイン噴射
ΔQfa (プレ噴射の噴射量の)増大量
ΔTfa (プレ噴射の噴射時期の)進角量
HAp 第1ピーク
XA (第1ピークの)高さ
YA (第1ピークの)発生時期
HBp 第2ピーク
Z ピーク間隔
W 進角限界(所定クランク角)
6 Combustion chamber 9 Intake port 10 Exhaust port 11 Intake valve 13a Intake VVT (Variable valve mechanism)
15 injector 41 exhaust gas purification device 72 fuel injection control unit 77 catalyst warm-up determination unit 78 valve timing control unit P1 pre-injection P3 main injection ΔQfa (injection amount of pre-injection) increase amount ΔTfa (injection timing of pre-injection) Quantity HAp First peak XA (First peak) Height YA (First peak) Occurrence time HBp Second peak Z Peak interval W Advance angle limit (predetermined crank angle)

Claims (5)

燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁と、吸気弁の閉時期である吸気閉弁時期を少なくとも変更可能なバルブ可変機構と、燃焼室から排気ポートを通じて排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置とを備え、かつ前記インジェクタから噴射された燃料を前記燃焼室内で圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンを制御する装置であって、
前記インジェクタによる燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射制御部と、
前記排気浄化装置に内蔵された触媒の暖機状態を判定する触媒暖機判定部と、
前記バルブ可変機構を駆動して前記吸気閉弁時期を可変的に設定するバルブタイミング制御部とを備え、
前記燃料噴射制御部は、圧縮上死点よりも進角側で燃料を噴射するプレ噴射と当該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料を噴射するメイン噴射とを前記インジェクタに実行させるとともに、前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークとの間隔が、前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、前記プレ噴射およびメイン噴射の噴射時期を設定し、
前記触媒暖機判定部により前記触媒が未暖機であると判定された場合に、前記バルブタイミング制御部および前記燃料噴射制御部は、エンジン負荷および回転数が同一の条件下で前記触媒が暖機済みと判定された場合に比べて、前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大するように前記バルブ可変機構を制御するとともに、前記プレ噴射の噴射量が増大しかつ当該プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量が増大するように前記インジェクタを制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
An injector that injects fuel into the combustion chamber, an intake port and an exhaust port that communicate with the combustion chamber, an intake valve that opens and closes the intake port, and a variable valve mechanism that can change at least the intake valve closing timing, which is the closing timing of the intake valve. And a device for controlling a compression ignition engine, which comprises an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas discharged from a combustion chamber through an exhaust port, and that burns fuel injected from the injector by compression ignition in the combustion chamber. There
A fuel injection control unit for controlling the amount and timing of fuel injection by the injector;
A catalyst warm-up determination unit that determines the warm-up state of the catalyst built in the exhaust gas purification device,
A valve timing control unit that drives the valve variable mechanism to variably set the intake valve closing timing,
The fuel injection control unit causes the injector to perform pre-injection for injecting fuel on the advance side of the compression top dead center and main injection for injecting fuel during combustion of the fuel injected by the pre-injection. The interval between the first peak of the heat release rate resulting from the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate resulting from the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection And the injection timings of the pre-injection and the main injection are set so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel of the main injection cancel each other out.
When the catalyst warm-up determination unit determines that the catalyst is not warmed up, the valve timing control unit and the fuel injection control unit cause the catalyst to warm up under the same engine load and rotation speed conditions. As compared with the case where it is determined that the engine is already operated, the valve variable mechanism is controlled so that the retard angle amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center increases, and the injection amount of the pre-injection increases and A control device for a compression ignition type engine, wherein the injector is controlled so that an advance amount of a pre-injection injection timing with respect to a compression top dead center increases.
請求項1に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量は、当該プレ噴射により噴射された燃料が予混合圧縮着火燃焼するような値に設定され、
前記メイン噴射は、当該メイン噴射により噴射された燃料が拡散燃焼するように、前記プレ噴射により噴射された燃料の予混合圧縮燃焼による前記第1ピークの発生以降に開始される、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for the compression ignition type engine according to claim 1,
The advance amount with respect to the compression top dead center of the injection timing of the pre-injection is set to a value such that the fuel injected by the pre-injection undergoes premixed compression ignition combustion,
The main injection is started after the occurrence of the first peak due to premixed compression combustion of the fuel injected by the pre-injection so that the fuel injected by the main injection undergoes diffusion combustion. Control device for compression ignition type engine.
請求項1または2に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記触媒が未暖機であるために前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されているとき、前記燃料噴射制御部は、前記吸気閉弁時期の遅角により生じる筒内圧および筒内ガス温度の低下量を推定するとともに、当該筒内圧および筒内ガス温度の低下により生じる前記第1ピークの発生時期の目標からのずれを推定し、さらに、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射量の増大量を設定する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The compression ignition engine control device according to claim 1 or 2,
When the retard amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center is increased because the catalyst is not warmed up, the fuel injection control unit controls the cylinder pressure generated by the retarding of the intake valve closing timing. And the decrease amount of the in-cylinder gas temperature is estimated, and the deviation of the generation timing of the first peak caused by the decrease of the in-cylinder pressure and the in-cylinder gas temperature from the target is estimated, and the estimated deviation is corrected. A control device for a compression ignition type engine, wherein the increase amount of the injection amount of the pre-injection is set so that.
請求項3に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記触媒が未暖機であるために前記吸気閉弁時期の吸気下死点に対する遅角量が増大されているとき、前記燃料噴射制御部は、設定した前記プレ噴射の噴射量の増大量に基づいて、前記第1ピークの高さの目標からのずれを推定するとともに、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射時期の進角量を設定する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for the compression ignition type engine according to claim 3,
When the retard amount of the intake valve closing timing with respect to the intake bottom dead center is increased because the catalyst is not warmed up, the fuel injection control unit sets the increase amount of the set injection amount of the pre-injection. Based on the above, the deviation of the height of the first peak from the target is estimated, and the advance amount of the injection timing of the pre-injection is set so that the estimated deviation is corrected. Ignition engine control device.
請求項4に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記第1ピークの高さのずれを修正するための前記プレ噴射の噴射時期の進角量が、当該プレ噴射が所定クランク角よりも進角側で開始されるような大きな値に算出された場合に、前記プレ噴射を複数回に分割して実行する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for the compression ignition type engine according to claim 4,
The fuel injection control unit is configured so that the advance amount of the injection timing of the pre-injection for correcting the deviation of the height of the first peak is started on the advance side of the predetermined crank angle with respect to the pre-injection. The control device for a compression ignition type engine, wherein the pre-injection is divided into a plurality of times and executed when calculated to a large value.
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