(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-23
(45)【発行日】2022-05-31
(54)【発明の名称】圧縮着火式エンジンの制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 13/02 20060101AFI20220524BHJP
F02B 1/12 20060101ALI20220524BHJP
F02B 11/00 20060101ALI20220524BHJP
F02B 23/10 20060101ALI20220524BHJP
F02D 17/02 20060101ALI20220524BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20220524BHJP
F02P 5/15 20060101ALI20220524BHJP
【FI】
F02D13/02 H
F02B1/12
F02B11/00 A
F02B11/00 B
F02B23/10 320
F02B23/10 310E
F02D13/02 K
F02D17/02 M
F02D43/00 301Z
F02D43/00 301B
F02P5/15 B
(21)【出願番号】P 2018097822
(22)【出願日】2018-05-22
【審査請求日】2021-04-13
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067828
【氏名又は名称】小谷 悦司
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100133916
【氏名又は名称】佐藤 興
(72)【発明者】
【氏名】末岡 賢也
(72)【発明者】
【氏名】井上 淳
(72)【発明者】
【氏名】丸山 慶士
(72)【発明者】
【氏名】大浦 拓也
(72)【発明者】
【氏名】西田 智博
(72)【発明者】
【氏名】河合 佑介
(72)【発明者】
【氏名】近田 哲也
(72)【発明者】
【氏名】徳永 達広
【審査官】戸田 耕太郎
(56)【参考文献】
【文献】特許第6249667(JP,B2)
【文献】特開2014-152619(JP,A)
【文献】国際公開第2011/067865(WO,A1)
【文献】特開平07-119502(JP,A)
【文献】特開2003-090239(JP,A)
【文献】特開2012-246783(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02D 13/02
F02B 1/12
F02B 11/00
F02B 23/10
F02D 17/02
F02D 43/00
F02P 5/15
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒と、吸気通路および排気通路と、前記吸気通路と前記気筒とを連通する吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記排気通路と前記気筒とを連通する排気ポートと、前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記気筒に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタから噴射された燃料と空気とが混合された混合気に点火する点火プラグとを備え、前記混合気の一部を前記点火プラグを用いた火花点火によりSI燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が可能な圧縮着火式エンジンを制御する装置であって、
前記吸気弁の開弁時期と閉弁時期とを変更する吸気可変機構と、
前記気筒に導入される吸気を過給する過給機と、
前記吸気可変機構、
前記過給機、および前記点火プラグを含むエンジンの各部を制御する燃焼制御部とを備え、
前記燃焼制御部は、
エンジンの高負荷域および高速域を除く特定領域において、前記気筒内の空気と燃料との割合である空燃比が理論空燃比よりも大きくなるA/Fリーン環境が形成されるように前記吸気可変機構を制御しつつ、前記混合気が前記部分圧縮着火燃焼により燃焼するように所定のタイミングで前記点火プラグに火花点火を行わせ、
前記特定領域の中でもエンジン負荷が低い領域を第1運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第1運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第2運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第1運転領域および前記第2運転領域よりもエンジン回転速度が高い領域を第3運転領域としたとき、前記燃焼制御部は、
前記第2運転領域での運転時
、前記吸気弁の開弁時期が排気上死点よりも進角側の時期と
なるように前記吸気可変機構を制御し
、
前記第1運転領域での運転時
、エンジン回転
速度が同じ条件下で、エンジン負荷が低い
ほど前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の範囲で遅角され、且つ、当該吸気弁の閉弁時期のエンジン負荷に対する変化率の絶対値が前記第2運転領域における当該変化率の絶対値よりも大きくなるように、前記吸気可変機構を制御
し、
前記第3運転領域での運転時、前記過給機による過給が行われるように当該過給機を制御するとともに、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とが排気上死点を挟んでオーバーラップするように前記吸気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項2】
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、
前記吸気可変機構は、前記吸気弁の開弁時期および閉弁時期を同時に変更する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項3】
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、
前記燃焼制御部は、前記第2運転領域において、前記吸気弁の開弁時期がエンジン負荷によらず排気上死点に対して最も進角した時期またはその近傍に維持されるように、前記吸気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記排気弁の閉弁時期を変更する排気可変機構をさらに備え、
前記特定領域の中でもエンジン負荷が低い領域を第4運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第4運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第5運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第5運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第6運転領域としたとき、
前記燃焼制御部は、
前記第4運転領域での運転時、エンジン負荷が低い
ほど前記排気弁の閉弁時期が排気上死点よりも遅角側の範囲で進角されるように、前記排気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項5】
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、
前記燃焼制御部は、
前記第5運転領域での運転時、前記排気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず排気上死点よりも遅角側の略一定の時期に維持されるように、前記排気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項6】
請求項5に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、
前記第6運転領域での運転時、エンジン負荷が高い
ほど前記排気弁の閉弁時期が排気上死点よりも遅角側の範囲で進角されるように、前記排気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項7】
請求項5または6に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記第1運転領域および前記第2運転領域は、所定の第1基準負荷を境にエンジン負荷方向に隣接しており、
前記
第4運転領域および前記
第5運転領域は、所定の第2基準負荷を境にエンジン負荷方向に隣接しており、
前記第1基準負荷と前記第2基準負荷とは略同一に設定されている、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記気筒を複数備え、
前記燃焼制御部は、
前記第1運転領域の低負荷側の一部に設定された減筒領域でエンジンが運転されており且つ予め設定された減筒運転実施条件が成立すると、前記インジェクタから一部の気筒にのみ燃料を噴射させて残りの気筒への燃料噴射を停止させることで一部の気筒のみを稼働させる減筒運転を実施し、
前記減筒領域の低負荷側の領域で前記減筒運転が実施されているとき、前記吸気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず一定となるように、前記吸気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項9】
請求項8に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、前記減筒領域の低負荷側の領域で前記減筒運転が実施されているとき、前記排気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず一定となるように、当該排気弁の閉弁時期を変更する排気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項10】
請求項1~9のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、
前記特定領域よりもエンジン負荷が高く且つエンジンの最高負荷近傍の領域を除く高負荷特定領域において、前記空燃比が理論空燃比近傍となり且つ前記気筒内に既燃ガスが残留するG/Fリーン環境が形成されるように前記吸気可変機構を制御し、且つ前記過給機による過給が行われるように当該過給機を制御しつつ、前記混合気が前記部分圧縮着火燃焼により燃焼するように所定のタイミングで前記点火プラグに火花点火を行わせ、且つ、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とが排気上死点を挟んでオーバーラップするように前記吸気可変機構を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、混合気の一部を火花点火によりSI燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が可能な圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、空気と混合されたガソリン燃料を十分に圧縮された燃焼室内で自着火により燃焼させるHCCI燃焼が注目されている。HCCI燃焼は、火炎伝播を介さず混合気が同時多発的に燃焼する形態であるため、通常のガソリンエンジンにおいて採用されるSI燃焼(火花点火燃焼)に比べて、混合気の燃焼速度が速く、熱効率の面で非常に有利だと言われている。しかしながら、熱効率向上が求められる自動車のエンジンにおいては、様々な課題を解決する必要があり、適切なHCCI燃焼により稼働されるエンジンは未だ実用化されていない。すなわち、自動車に搭載されるエンジンは、その運転状態及び環境条件が大きく変化するのに対して、HCCI燃焼は、気温などの外部因子により混合気の燃焼開始時期(混合気が自着火する時期)が大きく変動するなどの問題があり、また、負荷が急変するような過渡運転時の制御が難しいという問題がある。
【0003】
そこで、混合気の全てを自着火により燃焼させるのではなく、混合気の一部については点火プラグを用いた火花点火により燃焼させることが提案されている。すなわち、火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼(SI燃焼)させ、その他の混合気を自着火により燃焼(CI燃焼)させるのである。以下では、このような燃焼のことをSPCCI(SPark Controlled Compression Ignition)燃焼という。
【0004】
上記SPCCI燃焼に類似したコンセプトを採用したエンジンの一例として、下記特許文献1のものが知られている。この特許文献1のエンジンは、補助燃料噴射によって点火プラグ(点火栓)周りに形成された成層混合気を火花点火により火炎伝播燃焼させるとともに、当該燃焼(火炎)の作用により高温化された燃焼室に主燃料噴射を行い、この主燃料噴射により噴射された燃料を自着火により燃焼させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のようなSPCCI燃焼におけるCI燃焼は、筒内温度(気筒内の温度)が混合気の組成により定まる混合気の着火温度に到達したときにおこる。圧縮上死点付近で筒内温度が着火温度に到達してCI燃焼が起これば燃費効率を最大化出来る。筒内温度は、筒内圧力の上昇に応じて高くなる。SPCCI燃焼が実施される場合の圧縮行程での筒内圧力(気筒内の圧力)は、ピストンの圧縮仕事と、SI燃焼の燃焼エネルギーによって高められる。そのため、SI燃焼の火炎伝播が安定しないと、SI燃焼に起因する筒内圧力および筒内温度の上昇量が小さくなり、筒内温度を着火温度まで高めるのが困難になる。筒内温度が十分に着火温度まで上昇しないと、CI燃焼する混合気量が少なくなって多くの混合気が燃焼期間の長い火炎伝播で燃焼する、あるいはピストンが相当下がった時点でCI燃焼が起こる結果、燃費効率は低下してしまう。このように、安定してCI燃焼を生じさせて燃費効率を最大化するためには、SI燃焼の火炎伝播を安定させることが重要となる。
【0007】
一方、気筒内の空気と燃料との割合である空燃比が理論空燃比よりも大きくなるA/Fリーン環境にして、燃費性能を向上すると共に排気性能を良好にすることも求められている。しかしながら、このようなA/Fリーン環境では、SI燃焼の火炎伝播を安定させることが難しくなる。
【0008】
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、A/Fリーン環境下においても適切な部分圧縮着火燃焼を実現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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願発明者らは、前記課題を解決するために、様々なエンジン負荷においてSPCCI燃焼を生じさせながら吸気弁の開弁時期を変更して、吸気弁のより適切な制御について鋭意検討した。その結果、エンジン負荷が低い側では吸気弁の閉弁時期をエンジン負荷の減少に伴って遅角させ、且つ、吸気弁の閉弁時期のエンジン負荷に対する変化率を大きくすることにより、A/Fリーン環境下でありながら安定したSPCCI燃焼を実現できるという知見を得た。
【0010】
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、気筒と、吸気通路および排気通路と、前記吸気通路と前記気筒とを連通する吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記排気通路と前記気筒とを連通する排気ポートと、前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記気筒に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタから噴射された燃料と空気とが混合された混合気に点火する点火プラグとを備え、前記混合気の一部を前記点火プラグを用いた火花点火によりSI燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が可能な圧縮着火式エンジンを制御する装置であって、前記吸気弁の開弁時期と閉弁時期とを変更する吸気可変機構と、前記気筒に導入される吸気を過給する過給機と、前記吸気可変機構、前記過給機、および前記点火プラグを含むエンジンの各部を制御する燃焼制御部とを備え、前記燃焼制御部は、エンジンの高負荷域および高速域を除く特定領域において、前記気筒内の空気と燃料との割合である空燃比が理論空燃比よりも大きくなるA/Fリーン環境が形成されるように前記吸気可変機構を制御しつつ、前記混合気が前記部分圧縮着火燃焼により燃焼するように所定のタイミングで前記点火プラグに火花点火を行わせ、前記特定領域の中でもエンジン負荷が低い領域を第1運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第1運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第2運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第1運転領域および前記第2運転領域よりもエンジン回転速度が高い領域を第3運転領域としたとき、前記燃焼制御部は、前記第2運転領域での運転時、前記吸気弁の開弁時期が排気上死点よりも進角側の時期となるように前記吸気可変機構を制御し、前記第1運転領域での運転時、エンジン回転速度が同じ条件下で、エンジン負荷が低いほど前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の範囲で遅角され、且つ、当該吸気弁の閉弁時期のエンジン負荷に対する変化率の絶対値が前記第2運転領域における当該変化率の絶対値よりも大きくなるように、前記吸気可変機構を制御し、前記第3運転領域での運転時、前記過給機による過給が行われるように当該過給機を制御するとともに、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とが排気上死点を挟んでオーバーラップするように前記吸気可変機構を制御する、ことを特徴とする(請求項1)。
【0011】
本発明によれば、第1運転領域および第2運転領域において、空燃比が理論空燃比よりも大きくされた状態で安定したSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)を実現でき、燃費効率を確実に高めることができる。
【0012】
具体的には、前述のように、空燃比が大きいとSI燃焼が不安定になりやすい。SI燃焼が不安定になると、CI燃焼する混合気量が少なくなり、多くの混合気が燃焼期間の長い火炎伝播で燃焼する、あるいはピストンが相当下がった時点でCI燃焼が起こることで燃費効率の低下を招く。
【0013】
これに対して、本発明では、第2運転領域において、吸気弁の開弁時期を排気上死点よりも進角側の時期として、吸気弁を排気行程の途中で開弁させており、気筒内の既燃ガスを吸気ポート側に導出させた後これを気筒内に流入させて、気筒内に残留する既燃ガス(いわゆる内部EGRガス)の量を多くしている。第2運転領域ではエンジン負荷が高いことに伴って既燃ガスの温度も高い。従って、第2運転領域では、前記のように気筒内に残留する既燃ガスの量を多くすることで、気筒内の温度を高くしてSI燃焼の安定性を高めることができ、これにより、適切なCI燃焼つまりSPCCI燃焼を実現できる。
【0014】
一方、エンジン負荷が低い第1運転領域では、既燃ガスの温度が低いことで既燃ガスを気筒内に残留させることによる気筒内の温度の上昇効果は小さくなる。しかも、第1運転領域では、エンジン負荷が低いことで火炎伝播速度が遅くなりやすい状態にあり、このような状態で気筒に既燃ガスつまり不活性ガスを多量に残留させると火炎伝播速度がさらに遅くなりSI燃焼がより不安定になるおそれがある。
【0015】
これに対して、本発明では、第1運転領域において、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側の範囲でエンジン負荷が低いときは高いときに比べて遅角側の時期になるように制御している。つまり、第1運転領域において、吸気弁の閉弁時期の吸気下死点からの遅角量をエンジン負荷が低いときの方が高いときよりも多くしている。さらに、第1運転領域における吸気弁の閉弁時期の変化率を大きくして(第2運転領域における変化率よりも大きくして)、エンジン負荷が低いときに吸気弁の閉弁時期の吸気下死点からの遅角量が十分に大きくなるようにしている。従って、第1運転領域において、エンジン負荷が低いときに、気筒から吸気ポートに吹き戻される空気の量を多くして、気筒内の空燃比を小さく(リッチ側に)することができ、これによってSI燃焼の安定性を高めて適切なCI燃焼およびSPCCI燃焼を実現することができる。また、第1運転領域内においてエンジン負荷が高いときには、比較的高温の既燃ガスを比較的多く気筒内に残留させることでSI燃焼の安定性を高めて適切なCI燃焼およびSPCCI燃焼を実現することができる。
【0016】
前記構成において、前記吸気可変機構としては、前記吸気弁の開弁時期および閉弁時期を同時に変更するものが挙げられる(請求項2)。
【0017】
前記構成において、前記燃焼制御部は、前記第2運転領域において、前記吸気弁の開弁時期がエンジン負荷によらず排気上死点に対して最も進角した時期またはその近傍に維持されるように、前記吸気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項3)。
【0018】
このようにすれば、第2運転領域において、気筒内に残留する高温の既燃ガスの量を確実に多くすることができ、燃焼安定性を確実に高めることができる。
【0019】
前記構成において、前記排気弁の閉弁時期を変更する排気可変機構をさらに備え、前記特定領域の中でもエンジン負荷が低い領域を第4運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第4運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第5運転領域、前記特定領域に含まれ且つ前記第5運転領域よりもエンジン負荷が高い領域を第6運転領域としたとき、前記燃焼制御部は、前記第4運転領域での運転時、エンジン負荷が低いほど前記排気弁の閉弁時期が排気上死点よりも遅角側の範囲で進角されるように、前記排気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項4)。
【0020】
排気弁の閉弁時期を排気上死点よりも遅角側の範囲で進角させれば、排気ポートに導出された後再び気筒内に導入される既燃ガスの量を少なくすることができる。従って、この構成によれば、エンジン負荷が低く燃焼が不安定になりやすい領域において、気筒内に残留する既燃ガスの量を少なくして燃料と空気との反応を促進することができ、これにより燃焼安定性を高めることができる。また、前記領域においてエンジン負荷が比較的高く既燃ガスの温度が比較的高いときには、気筒内に適度に既燃ガスを存在させることで気筒内の温度を高めて、これにより、燃焼安定性を高めることができる。
【0021】
前記構成において、前記燃焼制御部は、前記第5運転領域での運転時、前記排気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず排気上死点よりも遅角側の略一定の時期に維持されるように、前記排気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項5)。
【0022】
この構成によれば、エンジン負荷が高く既燃ガスの温度が高い領域において、排気ポートに導出された既燃ガスを再び気筒内に導入することができ、温度の高い既燃ガスをより多く気筒内に残留させることができる。従って、前記の領域において、気筒内の温度を高めて燃焼安定性を確実に高めることができる。
【0023】
前記構成において、前記燃焼制御部は、前記第6運転領域での運転時、エンジン負荷が高いほど前記排気弁の閉弁時期が排気上死点よりも遅角側の範囲で進角されるように、前記排気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項6)。
【0024】
この構成によれば、エンジン負荷がより高く気筒内の温度が高くなりやすい領域において、エンジン負荷が高く既燃ガスの温度が高いときの方が、エンジン負荷が低く既燃ガスの温度が低いときよりも、気筒内に残留する既燃ガスの量が少なく抑えられる。従って、この領域のうちエンジン負荷が比較的低い側では、既燃ガスによって燃焼安定性を高めることができ、エンジン負荷が高い側では気筒内の温度が過度に高くなってCI燃焼が過度に早期に開始するのを防止することができる。
【0025】
前記構成において、前記第1運転領域および前記第2運転領域は、所定の第1基準負荷を境にエンジン負荷方向に隣接しており、前記第4運転領域および前記第5運転領域は、所定の第2基準負荷を境にエンジン負荷方向に隣接しており、前記第1基準負荷と前記第2基準負荷とは略同一に設定されている、のが好ましい(請求項7)。
【0026】
この構成によれば、第1および第2運転領域並びに第4および第5運転領域において、吸気弁と排気弁の開閉時期の調整によって、より確実に適切なSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)を実現できる。
【0027】
前記構成において、前記気筒を複数備え、前記燃焼制御部は、前記第1運転領域の低負荷側の一部に設定された減筒領域でエンジンが運転されており且つ予め設定された減筒運転実施条件が成立すると、前記インジェクタから一部の気筒にのみ燃料を噴射させて残りの気筒への燃料噴射を停止させることで一部の気筒のみを稼働させる減筒運転を実施し、前記減筒領域の低負荷側の領域で前記減筒運転が実施されているとき、前記吸気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず一定となるように、前記吸気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項8)。
【0028】
減筒運転では、全筒運転に比べて気筒に供給される燃料の量が増大されるため、稼働している気筒内の温度を高くして燃焼を安定化させることができる。従って、この構成によれば、第2特定領域のうち特にエンジン負荷が低い減筒運転切替領域において、減筒運転を実施することで、燃焼を安定化させることができる。
【0029】
このように、減筒運転では、稼働気筒が少なくされることで燃焼を安定化させることができるため、吸気弁の閉弁時期の変更により燃焼安定化を促進する必要性が小さく抑えられる。これに対して、前記構成では、減筒領域の低負荷側の領域で減筒運転が実施されているとき、吸気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず一定とされる。そのため、吸気弁の制御性を良好にすることができる。つまり、エンジン負荷の変化に伴って吸気弁の開弁時期を大幅に変更せねばならない場合では、吸気可変機構の応答遅れ等によって吸気弁の開弁時期が適切な時期からずれるおそれがあるが、これを防止することができる。
【0030】
前記構成において、前記燃焼制御部は、前記減筒領域の低負荷側の領域で前記減筒運転が実施されているとき、前記排気弁の閉弁時期がエンジン負荷によらず一定となるように、当該排気弁の閉弁時期を変更する排気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項9)。
【0031】
この構成によれば、減筒領域の低負荷側の領域で前記減筒運転が実施されているとき、排気弁の制御性も良好にできる。
【0032】
前記構成において、前記燃焼制御部は、前記特定領域よりもエンジン負荷が高く且つエンジンの最高負荷近傍の領域を除く高負荷特定領域において、前記空燃比が理論空燃比近傍となり且つ前記気筒内に既燃ガスが残留するG/Fリーン環境が形成されるように前記吸気可変機構を制御し、且つ前記過給機による過給が行われるように当該過給機を制御しつつ、前記混合気が前記部分圧縮着火燃焼により燃焼するように所定のタイミングで前記点火プラグに火花点火を行わせ、且つ、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とが排気上死点を挟んでオーバーラップするように前記吸気可変機構を制御する、のが好ましい(請求項10)。
【発明の効果】
【0034】
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、A/Fリーン環境下において適切な部分圧縮着火燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【
図1】本発明の一実施形態にかかる圧縮着火式エンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。
【
図2】エンジン本体の断面図とピストンの平面図とを併せて示した図である。
【
図3】気筒およびその近傍の吸排気系の構造を示す概略平面図である。
【
図4】エンジンの制御系統を示すブロック図である。
【
図5】エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けした運転マップである。
【
図6】SPCCI燃焼時の熱発生率の波形を示すグラフである。
【
図7】各領域で実行される燃焼制御を概略的に説明するためのタイムチャートである。
【
図8】無過給A/Fリーン領域を吸気弁の開閉時期の相違により区分けした運転マップである。
【
図9】無過給A/Fリーン領域において設定される吸気弁の開弁時期の具体例を示すマップ図である。
【
図10】無過給A/Fリーン領域の各エンジン回転速度において設定されるエンジン負荷と吸気弁の開弁時期との関係を示したグラフであり、(a)が第1速度におけるグラフ、(b)が第2速度におけるグラフ、(c)が第3速度におけるグラフ、(d)が第4速度におけるグラフである。
【
図11】無過給A/Fリーン領域において設定される吸気弁の閉弁時期の具体例を示すマップ図である。
【
図12】無過給A/Fリーン領域を排気弁の閉弁時期の相違により区分けした運転マップである。
【
図13】無過給A/Fリーン領域において設定される排気弁の閉弁時期の具体例を示すマップ図である。
【
図14】無過給A/Fリーン領域において設定される吸気弁と排気弁のオーバーラップ期間の具体例を示すマップ図である。
【
図15】減筒運転時と全筒運転時の吸気弁の開弁時期の具体例を合わせて示すマップ図である。
【
図16】減筒運転時と全筒運転時の排気弁の閉弁時期の具体例を合わせて示すマップ図である。
【
図17】第1運転領域において設定される外部EGR率の具体例を示すマップ図である。
【
図18】第1運転領域において設定される目標スワール開度の具体例を示すマップ図である。
【
図19】SI率の種々の定義方法を説明するための
図6相当図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
(1)エンジンの全体構成
図1および
図2は、本発明の制御装置が適用された圧縮着火式エンジン(以下、単にエンジンという)の好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのガソリン直噴エンジンであり、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に還流する外部EGR装置50を備えている。
【0037】
エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。エンジン本体1は、典型的には複数の(例えば4つの)気筒を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、1つの気筒2のみに着目して説明を進める。
【0038】
ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、この燃焼室6には、ガソリンを主成分とする燃料が、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。そして、供給された燃料が燃焼室6で空気と混合されつつ燃焼し、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。なお、燃焼室6に噴射される燃料は、主成分としてガソリンを含有していればよく、例えばガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分を含んでいてもよい。
【0039】
ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。
【0040】
気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するSPCCI燃焼に好適な値として、13以上30以下、好ましくは14以上18以下に設定される。より詳しくは、気筒2の幾何学的圧縮比は、オクタン価が91程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様の場合に14以上17以下に設定し、オクタン価が96程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に15以上18以下に設定するのが好ましい。
【0041】
シリンダブロック3には、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の回転速度(エンジン回転速度)を検出するクランク角センサSN1と、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)を検出する水温センサSN2とが設けられている。
【0042】
シリンダヘッド4には、燃焼室6に開口して吸気通路30と連通する吸気ポート9と、燃焼室6に開口して排気通路40と連通する排気ポート10と、吸気ポート9を開閉する吸気弁11と、排気ポート10を開閉する排気弁12とが設けられている。なお、当実施形態のエンジンのバルブ形式は、
図2に示すように、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式である。すなわち、吸気ポート9は、第1吸気ポート9Aおよび第2吸気ポート9Bを有しており、排気ポート10は、第1排気ポート10Aおよび第2排気ポート10Bを有している(
図3参照)。吸気弁11は、第1吸気ポート9Aおよび第2吸気ポート9Bに対しそれぞれ1つずつ設けられ、排気弁12は、第1排気ポート10Aおよび第2排気ポート10Bに対しそれぞれ1つずつ設けられている。
【0043】
図3に示すように、第2吸気ポート9Bには開閉可能なスワール弁18が設けられている。スワール弁18は、第2吸気ポート9Bにのみ設けられており、第1吸気ポート9Aには設けられていない。このようなスワール弁18が閉方向に駆動されると、スワール弁18が設けられていない第1吸気ポート9Aから燃焼室6に流入する吸気の割合が増大するため、気筒軸線Z(燃焼室6の中心軸)の回りを旋回する旋回流、つまりスワール流を強化することができる。逆に、スワール弁18を開方向に駆動すればスワール流を弱めることができる。なお、当実施形態の吸気ポート9はタンブル流(縦渦)を形成可能なタンブルポートである。このため、スワール弁18の閉時に形成されるスワール流は、タンブル流とミックスされた斜めスワール流となる。
【0044】
吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構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。
【0045】
吸気弁11用の動弁機構13には、吸気弁11の開閉時期を変更可能な吸気VVT13aが内蔵されている。同様に、排気弁12用の動弁機構14には、排気弁12の開閉時期を変更可能な排気VVT14aが内蔵されている。吸気VVT13a(排気VVT14a)は、いわゆる位相式の可変機構であり、吸気弁11(排気弁12)の開弁時期および閉弁時期を同時にかつ同量だけ変更する。つまり、吸気弁11(排気弁12)の開弁時期および閉弁時期は、その開弁期間が一定に維持された状態で変更される。上記のような吸気VVT13aは請求項にいう「吸気可変機構」に相当し、排気VVT14aは請求項にいう「排気可変機構」に相当する。
【0046】
吸気弁11の開弁時期は、排気上死点(TDC)よりも進角側の所定時期と、排気上死点(TDC)よりも遅角側の所定時期との間で変更可能となっている。吸気弁11の開弁期間は、吸気弁11の開弁時期IVOを最進角時期(とり得る時期のうち最も進角側の時期)としたときに、吸気弁11の閉弁時期IVCが吸気下死点(BDC)よりも遅角側の時期となるように設定されている。これに伴い、吸気弁11の閉弁時期IVCは、吸気下死点(BDC)よりも遅角側の範囲で変更される。排気弁12の開弁時期EVOは、排気上死点(TDC)よりも進角側の所定時期と、排気上死点(TDC)よりも遅角側の所定時期との間で変更可能となっている。
【0047】
なお、本明細書および請求項における吸気弁11(排気弁12)の開弁時期とは、そのリフト量が0より大きくなる時期ではなく、吸気弁11(排気弁12)を介した吸気ポート9(排気ポート)と燃焼室6との間でのガスの流れが実質的に可能になり始める時期をいう。具体的には、吸気弁11(排気弁12)のリフト量は、着座している状態から概ね一定の速度で上昇した後(いわゆるランプ部を過ぎた後)、急激に立ち上がるようになっており、本明細書および請求項における吸気弁11(排気弁12)の開弁時期は、このリフト量が急激に立ち上がる時期をいう。この時期は、例えば、吸気弁11(排気弁12)のリフト量が0.14mm程度となる時期である。同様に、本明細書および請求項における吸気弁11(排気弁12)の閉弁時期とは、吸気弁11(排気弁12)のリフト量が0となる時期ではなく、吸気弁11(排気弁12)を介した吸気ポート9(排気弁ポート)と燃焼室6との間でのガスの流れが実質的に停止する時期をいう。具体的には、吸気弁11(排気弁12)のリフト量は、比較的急速に低下した後、0に向けて概ね一定の速度で緩やかに低下するようになっており(いわゆるランプ部が設定されており)、本明細書および請求項における吸気弁11(排気弁12)の開弁時期は、このリフト量が0に向けて一定の速度で低下し始める時期をいう。この時期は、例えば、吸気弁11(排気弁12)のリフト量が0.14mm程度となる時期である。
【0048】
シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料(主にガソリン)を噴射するインジェクタ15と、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と燃焼室6に導入された空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。シリンダヘッド4には、さらに、燃焼室6の圧力(以下、筒内圧力ともいう)を検出する筒内圧センサSN3が設けられている。
【0049】
図2に示すように、ピストン5の冠面には、その中央部を含む比較的広い領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹陥させたキャビティ20が形成されている。また、ピストン5の冠面におけるキャビティ20よりも径方向外側には、円環状の平坦面からなるスキッシュ部21が形成されている。
【0050】
インジェクタ15は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である。
図2中のFは各噴孔から噴射された燃料の噴霧を表しており、
図2の例では、インジェクタ15は、周方向に等間隔に配置された合計10個の噴口を有している。インジェクタ15は、その先端部がピストン5の冠面の中心部(キャビティ20の底部中央)と対向するように、燃焼室6の天井面の中心部に配置されている。
【0051】
点火プラグ16は、インジェクタ15に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置されている。点火プラグ16の先端部(電極部)の位置は、キャビティ20と平面視で重複するように設定されている。
【0052】
図1に示すように、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。
【0053】
吸気通路30には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ31と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁32と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機33と、過給機33により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ35と、サージタンク36とが設けられている。
【0054】
吸気通路30の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサSN4と、吸気の温度を検出する第1・第2吸気温センサSN5,SN7と、吸気の圧力を検出する第1・第2吸気圧センサSN6,SN8とが設けられている。エアフローセンサSN4および第1吸気温センサSN5は、吸気通路30におけるエアクリーナ31とスロットル弁32との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の流量および温度を検出する。第1吸気圧センサSN6は、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間(後述するEGR通路51の接続口よりも下流側)の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の圧力を検出する。第2吸気温センサSN7は、吸気通路30における過給機33とインタークーラ35との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の温度を検出する。第2吸気圧センサSN8は、サージタンク36に設けられ、当該サージタンク36内の吸気の圧力を検出する。
【0055】
過給機33は、エンジン本体1と機械的に連係された機械式の過給機(スーパーチャージャ)である。過給機33の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機33として用いることができる。
【0056】
過給機33とエンジン本体1との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ34が介設されている。電磁クラッチ34が締結されると、エンジン本体1から過給機33に駆動力が伝達されて、過給機33による過給が行われる過給状態となる。一方、電磁クラッチ34が解放されると、上記駆動力の伝達が遮断されて、過給機33による過給が停止される非過給状態となる。
【0057】
吸気通路30には、過給機33をバイパスするためのバイパス通路38が設けられている。バイパス通路38は、サージタンク36と後述するEGR通路51とを互いに接続している。バイパス通路38には開閉可能なバイパス弁39が設けられている。
【0058】
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は、排気ポート10および排気通路40を通じて外部に排出される。
【0059】
排気通路40には触媒コンバータ41が設けられている。触媒コンバータ41には、排気通路40を流通する排気ガス中に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するための三元触媒41aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのGPF(ガソリン・パティキュレート・フィルタ)41bとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ41の下流側に、三元触媒やNOx触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。
【0060】
排気通路40における触媒コンバータ41よりも上流側の部位には、排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検出するリニアO2センサSN10が設けられている。リニアO2センサSN10は、酸素濃度の濃淡に応じて出力値がリニアに変化するタイプのセンサであり、このリニアO2センサSN10の出力値に基づいて混合気の空燃比を推定することが可能である。
【0061】
外部EGR装置50は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路51と、EGR通路51に設けられたEGRクーラ52およびEGR弁53とを有している。EGR通路51は、排気通路40における触媒コンバータ41よりも下流側の部位と、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間の部位とを互いに接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51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を熱交換により冷却する。EGR弁53は、EGRクーラ52よりも下流側(吸気通路30に近い側)のEGR通路51に開閉可能に設けられ、EGR通路51を流通する排気ガスの流量を調整する。以下では、適宜、EGR通路51を通じて排気通路40から燃焼室6(気筒2)内に還流される排気ガスを外部EGRガスという。
【0062】
EGR通路51には、EGR弁53の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサSN9が設けられている。
【0063】
(2)制御系統
図4は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU100は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
【0064】
ECU100には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ECU100は、上述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、筒内圧センサSN3、エアフローセンサSN4、第1・第2吸気温センサSN5,SN7、第1・第2吸気圧センサSN6,SN8、差圧センサSN9、およびリニアO2センサSN10と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、筒内圧力、吸気流量、吸気温、吸気圧、EGR弁53の前後差圧、排気ガスの酸素濃度等)がECU100に逐次入力されるようになっている。
【0065】
また、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を検出するアクセルセンサSN11が設けられており、このアクセルセンサSN11による検出信号もECU100に入力される。
【0066】
ECU100は、上記各センサからの入力情報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、ECU100は、吸気VVT13a、排気VVT14a、インジェクタ15、点火プラグ16、スワール弁18、スロットル弁32、電磁クラッチ34、バイパス弁39、およびEGR弁53等と電気的に接続されており、上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。
【0067】
ECU100は、上記各センサ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、ECU100は、吸気VVT13a、排気VVT14a、インジェクタ15、点火プラグ16、スワール弁18、スロットル弁32、電磁クラッチ34、バイパス弁39、およびEGR弁53等と電気的に接続されており、上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。上記のようなECU100は、請求項にいう「燃焼制御部」に相当する。
【0068】
(3)運転状態に応じた制御
図5は、エンジンの暖機が完了した温間時に使用される運転マップであり、エンジンの回転速度/負荷に応じた制御の相違を示す図である。なお、以下の説明において、エンジンの負荷が高い(低い)とは、エンジンの要求トルクが高い(低い)ことと等価である。
【0069】
図5に示すように、エンジンが温間状態にあるとき、エンジンの運転領域は、5つの運転領域A1~A5に大別される。それぞれ第1分割領域A1、第2分割領域A2、第3分割領域A3、第4分割領域A4、減筒運転領域A5とすると、第4分割領域A4は、回転速度が高い高速領域であり、減筒運転領域A5は、エンジン負荷が非常に低い極低負荷領域であり、第1分割領域A1は、第4分割領域A4よりも低速側の領域から減筒運転領域A5および高負荷側の一部を除いた低・中速/低負荷の領域であり、第3分割領域A3は、回転速度が低くかつ負荷が高い低速/高負荷の領域であり、第2分割領域A2は、減筒運転領域A5および第1、第3、第4分割領域A1,A3,A4以外の残余の領域(言い換えると低・中速/中負荷領域と中速/高負荷域とを合わせた領域)である。
このうち、第1分割領域A1は請求項にいう「特定領域」に相当し、第2分割領域A2は請求項にいう「高負荷特定領域」に相当し、第3分割領域A3は請求項にいう「エンジンの最高負荷近傍の領域」に相当する。以下、各運転領域で選択される燃焼形態等について順に説明する。
【0070】
なお、以下の説明では、燃料噴射や火花点火の時期を特定する用語として、~行程の「前期」「中期」「後期」といった用語や、~行程の「前半」「後半」といった用語を用いることがあるが、これは、次のことを前提としている。すなわち、本明細書では、吸気行程や圧縮行程等の任意の行程を3等分した場合の各期間を前から順に「前期」「中期」「後期」と定義する。このため、例えば圧縮行程の(i)前期、(ii)中期、(iii)後期とは、それぞれ、(i)圧縮上死点前(BTDC)180~120°CA、(ii)BTDC120~60°CA、(iii)BTDC60~0°CAの各範囲のことを指す。同様に、本明細書では、吸気行程や圧縮行程等の任意の行程を2等分した場合の各期間を前から順に「前半」「後半」と定義する。このため、例えば吸気行程の(iv)前半、(v)後半とは、それぞれ、(iv)BTDC360~270°CA、(v)BTDC270~180°CAの各範囲のことを指す。
【0071】
(3-1)第1分割領域
低・中速/低負荷の第1分割領域A1では、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼が実行される。SI燃焼とは、点火プラグ16から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことであり、CI燃焼とは、ピストン5の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。そして、これらSI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室6内の混合気の一部をSI燃焼させ、当該SI燃焼の後に(SI燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により)燃焼室6内の他の混合気を自着火によりCI燃焼させる、という燃焼形態のことである。なお、「SPCCI」は「SPark Controlled Compression Ignition」の略であり、SPCCI燃焼は、請求項にいう「部分圧縮着火燃焼」に相当する。
【0072】
SPCCI燃焼は、SI燃焼時の熱発生よりもCI燃焼時の熱発生の方が急峻になるという性質がある。例えば、SPCCI燃焼による熱発生率の波形は、後述する
図7に示すように、SI燃焼に対応する燃焼初期の立ち上がりの傾きが、その後のCI燃焼に対応して生じる立ち上がりの傾きよりも小さくなる。言い換えると、SPCCI燃焼時の熱発生率の波形は、SI燃焼に基づく相対的に立ち上がりの傾きが小さい第1熱発生率部と、CI燃焼に基づく相対的に立ち上がりの傾きが大きい第2熱発生部とが、この順に連続するように形成される。また、このような熱発生率の傾向に対応して、SPCCI燃焼では、SI燃焼時に生じる燃焼室6内の圧力上昇率(dp/dθ)がCI燃焼時のそれよりも小さくなる。
【0073】
SI燃焼によって、燃焼室6内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、CI燃焼が開始される。
図6に例示するように、この自着火のタイミング(つまりCI燃焼が開始するタイミング)で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、SPCCI燃焼における熱発生率の波形は、CI燃焼が開始するタイミングで現れる変曲点(
図6のX2)を有している。
【0074】
CI燃焼の開始後は、SI燃焼とCI燃焼とが並行して行われる。CI燃焼は、SI燃焼よりも混合気の燃焼速度が速いため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、CI燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン5の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、CI燃焼時のdp/dθが過大になることが回避される。このように、SPCCI燃焼では、SI燃焼の後にCI燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるdp/dθが過大になり難く、単純なCI燃焼(全ての燃料をCI燃焼させた場合)に比べて燃焼騒音を抑制することができる。
【0075】
CI燃焼の終了に伴いSPCCI燃焼も終了する。CI燃焼はSI燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なSI燃焼(全ての燃料をSI燃焼させた場合)に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、SPCCI燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、SPCCI燃焼では、単純なSI燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。
【0076】
第1分割領域A1では、燃焼によって生成されるNOxの量を少なく抑えるため且つ燃費性能を良好にするために燃焼室6内の空気(新気:A)と燃料(F)との重量比である空燃比(A/F)を理論空燃比(14.7)よりも大きくしつつ、混合気をSPCCI燃焼させる制御が実行される。つまり、燃焼室6内の空気過剰率λがλ>1とされつつSPCCI燃焼が実行される。第1分割領域A1における空燃比(A/F)は、燃焼によって生成されるNOxの量が十分に小さく抑えられるように20以上とされる。例えば、第1分割領域A1における空燃比(A/F)は、20超35未満の範囲内で可変的に設定される。第1分割領域A1での目標空燃比は、概ね、負荷(要求トルク)が高くなるほど大きくなるように設定される。
【0077】
このような空燃比を理論空燃比よりも大きくする環境(以下、適宜、A/Fリーン環境という)でのSPCCI燃焼を実現するため、第1分割領域A1では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
【0078】
インジェクタ15は、吸気行程から圧縮行程にかけた複数回に分けて燃料を噴射する。例えば、第1分割領域A1における比較的低速かつ低負荷の運転ポイントP1において、インジェクタ15は、
図7のチャート(a)に示すように、1サイクル中に噴射すべき燃料の大半を吸気行程の前期から中期にかけた2回に分けて噴射するとともに、残りの燃料を圧縮行程の後期に噴射する(合計3回の噴射)。
【0079】
点火プラグ16は、圧縮上死点(TDC)の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントP1において、点火プラグ16は、圧縮上死点(TDC)よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に他の混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。
【0080】
過給機33は、
図5に示される過給ラインTtの内側領域でOFF状態とされ、過給ラインTtの外側領域でON状態とされる。過給機33がOFF状態とされる過給ラインTtの内側領域、つまり第1分割領域A1の低速側では、電磁クラッチ34が解放されて過給機33とエンジン本体1との連結が解除されるとともに、バイパス弁39が全開とされることにより、過給機33による過給が停止される。一方、過給機33がON状態とされる過給ラインTtの外側領域、つまり第1分割領域A1の高速側では、電磁クラッチ34が締結されて過給機33とエンジン本体1とが連結されることにより、過給機33による過給が行われる。このとき、第2吸気圧センサSN7により検出されるサージタンク36内の圧力(過給圧)が、エンジンの運転条件(回転速度や負荷等の条件)ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁39の開度が制御される。例えば、バイパス弁39の開度が大きくなるほど、バイパス通路38を通じて過給機33の上流側に逆流する吸気の流量が多くなる結果、サージタンク36に導入される吸気の圧力つまり過給圧が低くなる。バイパス弁39は、このように吸気の逆流量を調整することにより、過給圧を目標圧力に制御する。
【0081】
第1分割領域A1では、燃焼室6内に多量の空気を導入して前記のように燃焼室6内の空燃比を大きい値にするべく、その全域でスロットル弁32は全開あるいはこれに近い開度とされる。
【0082】
吸気VVT13aおよび排気VVT14aは、吸気弁11の開閉時期および排気弁12の開閉時期が、燃焼室6内の空気量が適量となり且つ安定したSPCCI燃焼が実現される時期となるように駆動される。詳細は後述する。
【0083】
EGR弁53は、その開度が、所望のSPCCI燃焼の波形(後述する目標SI率および目標θci)を得るのに適した筒内温度が実現されるように、言い換えれば当該温度を実現するのに必要な量の外部EGRガスが燃焼室6に導入されるように調整される。詳細は後述する。
【0084】
スワール弁18は、その開度が、燃焼室6内に比較的強いスワール流が形成されるように調整される。詳細は後述する。
【0085】
第1分割領域A1には、エンジン負荷が予め設定された減筒運転切替負荷T10よりも低い領域に減筒運転切替領域A20が設定されている。減筒運転切替領域A20では、後述する減筒運転実施条件が成立すると、全ての気筒を稼働する全筒運転ではなく、一部の気筒のみを稼働し残りの気筒の稼働を停止する減筒運転を実施する。減筒運転切替領域A20は、請求項にいう「減筒領域」に相当する。
【0086】
当実施形態では、減筒運転では、4気筒のうちの2気筒を休止して2気筒を稼働する。具体的には、稼働させない気筒(以下、適宜、休止気筒という)のインジェクタ15の駆動を停止して、休止気筒内への燃料の供給を停止し、稼働気筒のインジェクタ15の駆動のみを維持し稼働気筒にのみ燃料を供給する。
【0087】
稼働気筒に供給される燃料の量は、仮に全筒運転を実施したとしたときに各気筒に供給される燃料の量よりも多くされる。一方、減筒運転時においても、各気筒に供給される燃料量および後述する具体的な吸気弁11および排気弁12の開閉時期を除き、前述の制御がなされる。すなわち、前述のインジェクタ15、点火プラグ16、スロットル弁32、過給機33、EGR弁53、スワール弁18の各制御は、全筒運転時であるか減筒運転時であるかによらず、第1分割領域A1で実施される。例えば、第1分割領域A1では、減筒運転時においても、稼働気筒内の空燃比は理論空燃比よりも大きく(λ>1)とされ、インジェクタ15、点火プラグ16は、全筒運転時と同様に
図7(a)に示したように制御されてSPCCI燃焼が実行される。
【0088】
ここで、三元触媒でNOxを浄化する場合は、排気の空燃比を理論空燃比近傍にする必要があるので、排気通路40に空気が流入して排気の空燃比がリーンになるのを規制するべく休止気筒の吸気弁11および排気弁12の駆動を停止する必要がある。これに対して、当実施形態では、前記のように稼働気筒内の空燃比がリーンとされて燃焼室6内で生成されるNOxの量が少なく抑えられるため、三元触媒によってNOxを浄化する必要性は小さい。これより、当実施形態では、減筒運転時、休止気筒の吸気弁11および排気弁12は全筒運転時と同様に駆動されたままとされる。そして、これにより、休止気筒の吸気弁11および排気弁12の駆動を停止するための機構を設ける必要がなく、装置の構造を簡素化することができる。減筒運転実施条件等の詳細については後述する。
【0089】
(3-2)減筒運転領域
減筒運転領域A5では、運転条件によらず常に減筒運転を実施する。ただし、減筒運転領域A5においても、インジェクタ15、点火プラグ16、スロットル弁32、過給機33、EGR弁53、スワール弁18の各制御は、第1分割領域A10と同様に実施される。例えば、減筒運転領域A5においても、各気筒の空燃比は理論空燃比よりも大きくされるとともに、インジェクタ15、点火プラグ16が
図7(a)に示すように制御されてSPCCI燃焼が実行される。
【0090】
(3-3)第2分割領域
第2分割領域A2では、燃焼室6内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比(G/F)が理論空燃比(14.7)よりも大きくかつ空燃比(A/F)が理論空燃比に略一致する環境(以下、これをG/Fリーン環境という)を形成しつつ混合気をSPCCI燃焼させる制御が実行される。具体的に、このようなG/Fリーン環境下でのSPCCI燃焼を実現するため、第2分割領域A2では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
【0091】
インジェクタ15は、吸気行程中に少なくとも1回の燃料噴射を実行する。例えば、第2分割領域A2に含まれる運転ポイントP2において、インジェクタ15は、
図7のチャート(b)に示すように、1サイクル中に噴射すべき燃料の全量を供給する1回の燃料噴射を吸気行程中に実行する。
【0092】
点火プラグ16は、圧縮上死点(TDC)の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントP2において、点火プラグ16は、圧縮上死点(TDC)よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に他の混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。
【0093】
スロットル弁32の開度は、理論空燃比相当の空気量が吸気通路30を通じて燃焼室6に導入されるような開度、つまり、燃焼室6内の空気(新気:A)と燃料(F)との重量比である空燃比(A/F)が理論空燃比(14.7)に略一致するような開度に設定される。一方、第2分割領域A2では、EGR弁53が開弁されて外部EGRガスが燃焼室6に導入される。このため、第2分割領域A2では、燃焼室6内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比(G/F)は理論空燃比(14.7)よりも大きくなる。
【0094】
過給機33は、過給ラインTtの内側領域と重複する低負荷かつ低速側の一部においてOFF状態とされ、それ以外の領域でON状態とされる。過給機33がON状態とされて吸気が過給されているとき、バイパス弁39の開度は、サージタンク36内の圧力(過給圧)が目標圧力に一致するように制御される。
【0095】
EGR弁53は、第2分割領域A2でのSPCCI燃焼に適した量の外部EGRガスが燃焼室6に導入されるように適宜の開度まで開弁される。吸気VVT13aおよび排気VVT14aは、所定量のバルブオーバーラップ期間が形成されるように吸気弁11および排気弁12のバルブタイミングを設定する。スワール弁18の開度は、第1分割領域A1での開度と同程度の値か、もしくはこれよりも大きい所定の中間開度に設定される。
【0096】
(3-4)第3分割領域
第3分割領域A3では、燃焼室6内の空燃比が理論空燃比よりもややリッチ(λ≦1)になる環境下で混合気をSPCCI燃焼させる制御が実行される。具体的に、このようなリッチ環境下でのSPCCI燃焼を実現するため、第3領運転域A3では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
【0097】
インジェクタ15は、1サイクル中に噴射すべき燃料の全部または大半を吸気行程中に噴射する。例えば、第3分割領域A3に含まれる運転ポイントP3において、インジェクタ15は、
図7のチャート(C)に示すように、吸気行程の後半と重複する一連の期間、より詳しくは、吸気行程の後半から圧縮行程の初期にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。
【0098】
点火プラグ16は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントP3において、点火プラグ16は、圧縮上死点よりもやや遅角側のタイミングで混合気に点火する。
【0099】
過給機33はON状態とされ、過給機33による過給が行われる。このときの過給圧は、バイパス弁39によって調整される。吸気VVT13aおよび排気VVT14aは、吸気弁11および排気弁12のタイミングを、内部EGRが実質的に停止されるようなタイミングに設定する。スロットル弁32は全開とされる。EGR弁53は、燃焼室6内の空燃比(A/F)が理論空燃比よりもややリッチ(λ≦1)となるように、その開度が制御される。例えば、EGR弁53は、空燃比が12以上14以下となるように、EGR通路51を通じて還流される排気ガス(外部EGRガス)の量を調整する。ただし、エンジンの最高負荷の近傍ではEGR弁53を閉じて実質的に外部EGRを停止してもよい。
【0100】
スワール弁18の開度は、第1・第2領域A1,A2での開度よりも大きくかつ全開相当の開度よりも小さい中間開度に設定される。
【0101】
(3-5)第4分割領域
第4分割領域A4では、比較的オーソドックスなSI燃焼が実行される。このSI燃焼の実現のために、第4分割領域A4では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
【0102】
インジェクタ15は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。例えば、第3分割領域A4に含まれる運転ポイントP4において、インジェクタ15は、
図7のチャート(d)に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。
【0103】
点火プラグ16は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内に火花点火を実行する。例えば、前記運転ポイントP4において、点火プラグ16は、
図7のチャート(d)に示すように、圧縮行程後期に火花点火を実行する。そして、この火花点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室6内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。
【0104】
過給機33はON状態とされ、過給機33による過給が行われる。このときの過給圧は、バイパス弁39によって調整される。スロットル弁32およびEGR弁53は、燃焼室6内の空燃比(A/F)が理論空燃比もしくはこれよりもややリッチな値(λ≦1)となるように、それぞれの開度が制御される。スワール弁18は全開とされる。
【0105】
(4)第1運転領域における吸気弁および排気弁の開閉時期の設定
次に、前述した
図5の第1分割領域A1(A/Fリーン環境下でのSPCCI燃焼の実行領域)において行われる吸気弁11および排気弁12の開閉時期の詳細について説明する。
【0106】
(4-1)無過給A/Fリーン領域
(全筒運転時)
まず、全筒運転時の吸気弁11および排気弁12の開閉時期について説明し、以下では、全筒運転時であることを前提として説明を行う。
【0107】
(吸気弁の開閉時期)
図8は、第1分割領域A1のうちラインT
tの内側の領域A11であって過給機33による過
給が行われない領域(以下、適宜、無過給A/Fリーン領域という)を、吸気弁11の開閉時期の相違により区分けした運転マップである。
【0108】
図8に示すように、無過給A/Fリーン領域A11は、吸気弁11の開閉時期の相違によって概ね3つの領域B1~B3に大別される。それぞれ、第1リーン領域B1、第2リーン領域B2、第3リーン領域B3とすると、第1リーン領域B1は、予め設定された第1負荷T1よりもエンジン負荷が低い低負荷領域であり、第3リーン領域B3は、予め設定された第2負荷T2よりもエンジン負荷が高い高負荷領域であり、第2リーン領域B2は残りの中負荷領域である。
【0109】
図8に示すように、第1負荷T1および第2負荷T2は、ともに、概ねエンジン負荷が高い方が小さい値となるように設定されている。
【0110】
前記の第1リーン領域B1は、請求項にいう「第1運転領域」に相当し、第2リーン領域B2は、請求項にいう「第2運転領域」に相当し、第1負荷T1は、請求項にいう「第1基準負荷」に相当する。なお、第1負荷T1は、後述するように、吸気弁11の開弁時期IVOがエンジン負荷の増加に伴って進角される負荷領域と、最進角時期一定に維持される負荷領域との境界となるエンジン負荷である。
【0111】
図9は、無過給A/Fリーン領域A11での(全筒運転時の)吸気弁11の開弁時期IVOの具体例を示すグラフである。
図9は、横軸をエンジン負荷とし、縦軸を吸気弁11の開弁時期IVOとしたグラフである。各ラインL1,L2、L3、L4は、それぞれエンジン回転速度が第1速度N1,第2速度N2,第3速度N3,第4速度N4のときの吸気弁11の開弁時期IVOをそれぞれ示したラインである。
図10の(a)~(d)は、これらラインL1~L4を個別に示したものである。第1~第4速度N1,N2,N3,N4は、
図8に示すN1,N2,N3,N4に対応しており、この順でエンジン回転速度は高くなっている。
【0112】
図10の(a)~(d)等に示すように、無過給A/Fリーン領域A11のうちエンジン負荷が第1負荷T1よりも低い第1リーン領域B1では、吸気弁11の開弁時期IVOは、エンジン負荷が低いときの方が高いときよりも遅角側の時期となるように設定される。当実施形態では、吸気弁11の開弁時期IVOとエンジン負荷とは概ね線形の関係となっており、吸気弁11の開弁時期IVOはエンジン負荷が低くなるほど遅角される。
【0113】
第1リーン領域B1では、その全域において(各エンジン回転数N1~N4において)、エンジン負荷が第1負荷T1において吸気弁11の開弁時期IVOが最進角時期IVO1となるように、且つ、この最進角時期IVO1から排気上死点よりも遅角側の時期まで吸気弁11の開弁時期IVOがエンジン負荷の減少に伴って遅角されるようになっている。このように、第1リーン領域B1では、その最小負荷から最大負荷までの間で吸気弁11の開弁時期IVOが大きく変化するように設定されており、吸気弁11の開弁時期IVOのエンジン負荷に対する変化率は大きくなっている。
【0114】
一方、無過給A/Fリーン領域A11のうちエンジン負荷が第1負荷T1以上且つ第2負荷T2未満の第2リーン領域B2では、吸気弁11の開弁時期IVOは、最進角時期IVO1つまり吸気弁11の開弁時期IVOの取り得る範囲のうち最も進角側の時期とされている。すなわち、第2リーン領域B2では、エンジン負荷およびエンジン回転数によらず、吸気弁11の開弁時期IVOは最進角時期に維持され、そのエンジン負荷に対する変化率は0とされている。
【0115】
無過給A/Fリーン領域A11のうちエンジン負荷が第2負荷T2以上の第3リーン領域B3では、吸気弁11の開弁時期IVOは、エンジン負荷が高いときの方が低いときよりも遅角側の時期となるように設定されている。ただし、第3リーン領域B3全体での吸気弁11の開弁時期IVOの遅角量(第3リーン領域B3の最小負荷における吸気弁の開弁時期と最大負荷における吸気弁の開弁時期との差)は小さく、第3リーン領域B3における吸気弁11の開弁時期IVOは、最進角時期近傍とされる。また、第3リーン領域B3におけるエンジン負荷に対する吸気弁11の開弁時期IVOの変化率の絶対値も比較的小さく、第1リーン領域B1のこの変化率の絶対値よりも小さくなっている。
【0116】
このように、当実施形態では、無過給A/Fリーン領域A11のうちエンジン負荷の低い第1リーン領域B1ではエンジン負荷が低くなるに従って吸気弁11の開弁時期IVOは遅角される。一方で、第2リーン領域B2では吸気弁11の開弁時期IVOが最進角時期IVO1に維持され、第3リーン領域B3では吸気弁11の開弁時期IVOは最進角時期近傍とされる。
【0117】
図11は、無過給A/Fリーン領域A11において全筒運転が実施されるときの吸気弁11の閉弁時期IVCの具体例を示すグラフであり、
図9に対応するグラフである。
【0118】
前述のように、吸気弁11は、その開弁期間が一定に維持された状態でその開閉時期が変更される。従って、吸気弁11の閉弁時期IVCは、エンジン負荷およびエンジン回転数に対して吸気弁11の開弁時期IVOと同様に変化する。つまり、吸気弁11の閉弁時期IVCは、エンジン負荷が第1負荷T1のときに最も進角側の時期(以下、適宜、この吸気弁11の閉弁時期のうち最も進角側の時期を最進角閉弁時期という)とされる。そして、エンジン負荷が第1負荷T1未満となる第1リーン領域B1では、吸気弁11の閉弁時期IVCは、エンジン負荷が低くなるほど前記の最進角閉弁時期から遅角される。一方、第2リーン領域B2では、吸気弁11の閉弁時期IVCは最進角閉弁時期に維持され、第3リーン領域B3においても、最進角閉弁時期近傍とされる。また、第1リーン領域B1での吸気弁11の閉弁時期IVCのエンジン負荷に対する変化率の絶対値は、他の領域B2、B3でのこの変化率の絶対値よりも大きくされる。
【0119】
図11に示すように、無過給A/Fリーン領域A11では、吸気弁11の閉弁時期IVCは、エンジン負荷およびエンジン回転数によらず吸気下死点(BDC)よりも遅角側の時期とされる。従って、第1リーン領域B1においてエンジン負荷の低下に伴って吸気弁11の閉弁時期IVCが遅角されると、燃焼室6に流入する空気の量は低下することになる。すなわち、吸気弁11の閉弁時期IVCを吸気下死点(BDC)よりも遅角側にすると、ピストン5の上昇に伴って燃焼室6内の空気が吸気ポート9側に導出されるようになる。従って、吸気弁11の閉弁時期IVCを吸気下死点(BDC)よりも遅角側の範囲で遅角させていくと、吸気ポート9に導出される空気量が増大し、吸気弁11を閉弁したときに燃焼室6に存在する空気の量が低減していく。特に、当実施形態では、前記の最進角閉弁時期であって吸気弁11の閉弁時期が取り得る最も進角側の時期が、燃焼室6に導入できる空気の量が最大となる時期付近に設定されている。従って、第1リーン領域B1において吸気弁11の閉弁時期IVCが最進角閉弁時期から遅角されるほど燃焼室6内の空気の量は低減することになる。
【0120】
(排気弁の開閉時期)
図12は、無過給A/Fリーン領域A11を、排気弁11の開閉時期の相違により区分けした運転マップである。
図13は、無過給A/Fリーン領域において全筒運転が実施されるときの排気弁12の閉弁時期EVCの具体例を示すグラフであり、
図9に対応するグラフである。
図13の各ラインL11~L13は、それぞれ、各エンジン回転速度N1~N4におけるエンジン負荷と排気弁12の閉弁時期EVCとの関係を示したグラフである。
【0121】
図12に示すように、無過給A/Fリーン領域A11は、排気弁11の開閉時期の相違によって概ね3つの領域C1~C3に大別される。それぞれ、第4リーン領域C1、第5リーン領域C2、第6リーン領域C3とすると、第4リーン領域C1は、予め設定された第3負荷T11よりもエンジン負荷が低い低負荷領域であり、第6リーン領域C3は、予め設定された第4負荷T12よりもエンジン負荷が高い高負荷領域であり、第5リーン領域C2は残りの中負荷領域である。
【0122】
前記の第4リーン領域C1は、請求項にいう「第4運転領域」に相当し、第5リーン領域C2は、請求項にいう「第5運転領域」に相当し、第6リーン領域C3は、請求項にいう「第6運転領域」に相当し、第3負荷T11は、請求項にいう「第2基準負荷」に相当する。なお、第3負荷T11は、後述するように、排気弁12の閉弁時期EVCがエンジン負荷の増加に伴って遅角される負荷領域と、一定に維持される負荷領域との境界となるエンジン負荷である。
【0123】
当実施形態では、第1負荷T1と第3負荷T11とは各エンジン回転速度において略同じ値に設定されており、第1リーン領域B1と第4リーン領域C1とはほぼ同じ領域に設定されている。具体的には、
図12に示すように、エンジン回転速度がN2のときの第1負荷T1は、エンジン回転速度がN2のときの第3負荷T11よりもわずかに大きい値に設定されている。ただし、その差はエンジンの全負荷(最大負荷)に対して十分に小さくい。
【0124】
第4負荷T12は、第2負荷T2と異なり、エンジン回転速度によらずほぼ一定の値に設定されている。当実施形態では、第4負荷T12は、無過給A/Fリーン領域A11の最大回転速度N4における第2負荷T2の値とほぼ同じ値とされている。ただし、第4負荷T12と第2負荷T2との差は小さく、
図12に示すように、第2リーン領域B2と第5リーン領域C2とは、概ね同じ領域に設定されている。
【0125】
図13に示すように、無過給A/Fリーン領域A11において、排気弁12の閉弁時期EVCは、排気上死点(TDC)よりも遅角側の時期となるように設定される。つまり、無過給A/Fリーン領域A11において、排気上死点(TDC)またはこれを過ぎた後に排気弁12は閉弁される。このように排気上死点(TDC)を過ぎても排気弁12が開弁していることに伴い、無過給A/Fリーン領域A11では、基本的に、排気ポート10に一旦導出された既燃ガスが燃焼室6内に再導入される。
【0126】
図13に示すように、排気弁12の閉弁時期EVCは、第4リーン領域C1(すなわち第1リーン領域B1)において、エンジン負荷が低いときの方が高いときよりも進角側の時期となるように設定されている。当実施形態では、排気弁12の閉弁時期EVCとエンジン負荷とは線形の関係となっており、エンジン負荷が低いほど排気弁12の閉弁時期EVCは進角される。
【0127】
一方、
図13に示すように、第5リーン領域C2では、エンジン負荷およびエンジン回転数によらず、排気弁12の閉弁時期EVCは、排気上死点(TDC)よりも遅角側の所定の時期EVC1(以下、適宜、排気弁基準時期という)に維持される。この排気弁基準時期EVC1は、第4リーン領域C1のうちエンジン負荷が最大となるとき(エンジン負荷が第3負荷T11のとき)の排気弁12の閉弁時期と同じ値に設定されている。
【0128】
第6リーン領域C3では、排気弁12の閉弁時期EVCは、エンジン負荷が高いときの方が低いときよりも進角側の時期となるように設定されている。当実施形態では、排気弁12の閉弁時期EVCとエンジン負荷とは概ね線形の関係となっており、排気弁12の閉弁時期EVCはエンジン負荷が高くなるほど進角される。第6リーン領域C3のエンジン負荷が最も低いときの排気弁12の閉弁時期EVCは、前記の排気弁基準時期EVC1と同じ値に設定されている。
【0129】
ただし、
図13に示すように、第6リーン領域C3のうちエンジン負荷が高い側の領域では、一部のエンジン回転速度を除き(第1速度N1を除き)、エンジン負荷によらず排気弁12の閉弁時期EVCは一定に維持される。
【0130】
なお、前述のように、排気弁12は、その開弁期間が一定に維持された状態でその開閉時期が変更されるようになっており、排気弁12の開弁時期は、エンジン負荷とエンジン回転数とに対して排気弁12閉弁時期EVCと同様に変化する。
【0131】
以上のように吸気弁11と排気弁12の開閉時期が設定されることに伴い、無過給A/Fリーン領域A11では、吸気弁11と排気弁12とのオーバーラップ期間が
図14に示すようになる。
【0132】
図14は、横軸をエンジン負荷とし、縦軸を吸気弁11と排気弁12とがともに開弁する期間であるオーバーラップ期間としたグラフであり、
図14の各ラインL21~L24はそれぞれ各エンジン回転速度N1~N4におけるこれらの関係を示したグラフである。
図14の縦軸においてマイナスの値は、排気上死点(TDC)付近において吸気弁11がともに閉弁している期間を表している。
【0133】
図14に示されるように、無過給A/Fリーン領域A11では、エンジン負荷が低い領域(第1リーン領域B1および第4リーン領域C1)においてエンジン負荷が低くなるほどオーバーラップ期間は短くなり、これよりもエンジン負荷が高い領域(第5リーン領域C2)ではエンジン負荷によらずオーバーラップ期間は一定になり、さらにエンジン負荷が高い領域(第6リーン領域C3)ではエンジン負荷が大きいときの方が小さいときよりもオーバーラップ期間は短くなる。
【0134】
(減筒運転時)
次に、減筒運転時の吸気弁11および排気弁12の開閉時期について説明する。
【0135】
まず、減筒運転切替領域A20において減筒運転が実施される条件である減筒運転実施条件について説明する。
【0136】
全筒運転と減筒運転との切替時は、稼働気筒の数が変化することでエンジントルクが変動するおそれがある。そこで、本実施形態では、全筒運転と減筒運転との切り替え頻度を少なく抑えるべく、減筒運転切替領域A20でエンジンが運転されるときであっても、減筒運転領域A5から減筒運転切替領域A20に移行したときと、この移行後引き続き減筒運転切替領域A20にとどまっているときにのみ減筒運転を実施する。そのため、減筒運転切替領域A20でエンジンが運転されるときであっても、減筒運転領域A5と減筒運転切替領域A20以外の領域から減筒運転切替領域A20に移行したときと、この移行後引き続き減筒運転切替領域A20にとどまっているときは、いずれのときも全筒運転を実施する。このように、本実施形態では、減筒運転領域A5から減筒運転切替領域A20に移行したときと、この移行後引き続き減筒運転切替領域A20にとどまっているときであって、減筒運転の実施中のときに、減筒運転実施条件が成立したと判定される。
【0137】
図15は、減筒運転領域A5での吸気弁11の開弁時期IVO、減筒運転切替領域A20において減筒運転が実施されるときの気弁11の開弁時期IVO、および、第1分割領域A1において全筒運転が実施されるときの吸気弁11の開弁時期IVOの具体例を示したマップ図である。
図15では、エンジン回転速度が第3速度N3のときの具体例を示している。
【0138】
図15に示すように、減筒運転時(減筒運転領域A5での運転時および減筒運転切替領域A20で減筒運転が実施された時)の気弁11の開弁時期IVOは、排気上死点(TDC)よりも進角側の時期であって最進角時期IVO1付近の時期とされる。これに伴い、減筒運転切替領域A20では、気弁11の開弁時期IVOの変化範囲つまり減筒運転切替領域A20において最も進角側となる時期と最も遅角側となる時期の差が、減筒運転の実施時の方が全筒運転の実施時よりも小さくされている。
【0139】
また、減筒運転切替領域A20であって第1リーン領域B1のうちエンジン負荷が減筒運転切替負荷T10よりも低い領域では、同じエンジン回転数および同じエンジン負荷であっても、全筒運転時よりも減筒運転時の方が吸気弁11の開弁時期IVOが進角側の時期となるように設定されている。
【0140】
図16は、減筒運転領域A5での排気弁12の閉弁時期EVC、減筒運転切替領域A20において減筒運転が実施されるときの排気弁12の閉弁時期EVC、および、第1分割領域A1において全筒運転が実施されるときの排気弁12の閉弁時期EVCの具体例を示したマップ図である。
図16では、エンジン回転数が第3速度N3のときの具体例を示している。
【0141】
図16に示すように、減筒運転時(減筒運転領域A5での運転時および減筒運転切替領域A20で減筒運転が実施された時)の排気弁12の閉弁時期EVCも、第1リーン領域B1で全筒運転が実施されるときと同様に、排気上死点(TDC)よりも遅角側の時期とされる。ただし、前記のように減筒運転切替領域A20で全筒運転が実施されるときはエンジン負荷が低いときの方が高いときよりも排気弁12の閉弁時期EVCが進角されるのに対して、減筒運転が実施されるときはエンジン負荷が低いときの方が高いときよりも排気弁12の閉弁時期EVCは遅角される。
【0142】
詳細には、エンジン負荷が減筒運転切替負荷T10よりも低い所定の負荷以下では、排気弁12の閉弁時期EVCは最進角閉弁時期EVC1とされて全筒運転時よりも減筒運転時の方が遅角側の時期とされる。また、エンジン負荷が所定の負荷T20を超えるまで、排気弁12の閉弁時期EVCは、全筒運転時よりも減筒運転時の方が遅角側の時期とされる。一方、エンジン負荷が前記の所定の負荷T20以上の領域では、減筒運転時の方が全筒運転時よりも排気弁12の閉弁時期EVCが進角側の時期とされ、且つ、減筒運転時の排気弁12の閉弁時期EVCはエンジン負荷が高くなるに従って進角側の時期とされる。
【0143】
(4-2)過給A/Fリーン領域
第1分割領域A1のうちラインTtの外側の領域A12であって過給機33による過給が行われる領域(以下、適宜、過給A/Fリーン領域という)では、吸気弁11の開弁期間と排気弁12の開弁期間とが、排気上死点を挟んでオーバーラップし、排気上死点よりも進角側の時期から遅角側の時期までの期間、吸気弁11と排気弁12とがともに開弁するように、これら弁11,12の開閉時期が設定される。このように設定されることで、燃焼室6の掃気は促進され、燃焼室6内には多量の空気が導入される。なお、過給A/Fリーン領域A12は、請求項にいう「第3運転領域」に相当する。
【0144】
(5)外部EGR率の設定
次に、第1分割領域A1において行われる外部EGRの詳細について説明する。
【0145】
図17は、第1分割領域A1において設定される外部EGR率の目標値(以下、目標外部EGR率ともいう)の具体例を示すマップ図である。
図17に示すように、第1分割領域A1では、目標外部EGR率が概ね0~20%の範囲で可変的に設定され、その値は高速側または高負荷側ほど高くされる。なお、ここでいう外部EGR率とは、EGR通路51を通じて燃焼室6に還流される排気ガス(外部EGRガス)が燃焼室6内の全ガス中に占める重量割合のことである。
【0146】
具体的に、第1分割領域A1のうち最も低速かつ低負荷の領域では、目標外部EGR率は0%に設定される。第1分割領域A1のうち前記の低負荷の領域よりもエンジン回転速度またはエンジン負荷が高い領域では、目標外部EGR率は10%に設定される。第1分割領域A1のうちこれよりも主にエンジン回転速度が高い領域では、目標外部EGR率は15%に設定される。第1分割領域A1のうちエンジン負荷が最も高い領域では、目標外部EGR率は15~20%の範囲で可変的に設定される。例えば、目標外部EGR率は、第1分割領域A1のうちエンジン負荷が最も高い領域において、高負荷側ほど20%に近くなり、低負荷側ほど15%に近くなるように設定される。
【0147】
ECU100は、第1分割領域A1での運転時、前記のとおり設定された目標外部EGR率に対応する量の外部EGRガスがEGR通路51を通じて燃焼室6に還流されるように、EGR弁53の開度を調整する。
【0148】
(6)スワール制御
第1分割領域A1でのスワール制御の詳細について説明する。
【0149】
第1分割領域A1では、スワール弁18の開度は、半開(50%)よりも低い低開度に設定される。このようにスワール弁18の開度が低減されることにより、燃焼室6に導入される吸気は、その大部分が第1吸気ポート9A(スワール弁18が設けられていない側の吸気ポート)からの吸気となり、燃焼室6内に強いスワール流が形成される。このスワール流は、吸気行程中に成長して圧縮行程の途中まで残存し、燃料の成層化を促進する。つまり、燃焼室6の中央部の燃料濃度がその外側の領域(外周部)に比べて濃くなるという濃度差が形成される。例えば、第1分割領域A1では、このスワール流の作用によって燃焼室6の中央部の空燃比が20以上30以下とされ、燃焼室6の外周部の空燃比が35以上とされる。
【0150】
図18は、第1分割領域A1において設定されるスワール弁18の開度の目標値(以下、目標スワール開度ともいう)の具体例を示すマップ図である。この
図18に示すように、第1分割領域A1では、目標スワール開度が概ね20~40%の範囲で可変的に設定され、その値は高速側または高負荷側ほど高くされる。
【0151】
ECU100(スワール制御部104)は、第1分割領域A1での運転時、前記のとおり設定された目標スワール開度のマップ(
図18)に従ってスワール弁18の開度を制御する。
【0152】
スワール弁18の開度が低いほど、燃焼室6には強いスワール流が生成される。前記
図18のマップが使用される当実施形態では、第1分割領域A1での運転時に、回転速度および負荷が低いほどスワール弁18の開度が低くされるので、これに応じて(回転速度および負荷が低いほど)スワール流は強められる。
【0153】
すなわち、当実施形態では、燃焼室6の天井面の中心部に配置されたインジェクタ15から放射状に燃料が噴射されるが、噴射された燃料の各噴霧は、スワール流によって運ばれて燃焼室6の中心部を指向するように移動する。このとき、スワール弁18の開度が低いほど(言い換えるとスワール流の初期速度が速いほど)、圧縮行程のより遅い段階までスワール流が残存するので、燃焼の開始直前まで燃焼室6の中央部に燃料濃度の濃い混合気が形成される結果、混合気の成層化が促進される。このことを利用して、当実施形態では、第1分割領域A1の中でも低速かつ低負荷の条件であるほど、スワール弁18の開度を低下させてスワール流を強化し、もって混合気の成層化および着火性の改善を図るようにしている。
【0154】
ここで、当実施形態のエンジンにおけるスワール弁18は、その開度が40%であるときにスワール比は1.5を少し超えた値となり、スワール弁18が全閉(0%)まで閉じられると、スワール比は約6まで増大するように構成されている。なお、スワール比は、吸気流の横方向角速度をバルブリフト毎に測定して積分した値を、クランク軸の角速度で除した値として定義される。前述したとおり、第1分割領域A1での運転時に、スワール弁18の開度が概ね20~40%の範囲内で制御される(
図18参照)。このことから、当実施形態では、第1分割領域A1でのスワール弁18の開度が、燃焼室6内のスワール比が1.5以上となるような値に設定されているといえる。
【0155】
(7)SI率について
前述したように、当実施形態では、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼が第1分割領域A1および第2分割領域A2において実行されるが、このSPCCI燃焼では、SI燃焼とCI燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることが重要になる。
【0156】
ここで、当実施形態では、前記比率として、SPCCI燃焼(SI燃焼およびCI燃焼)による全熱発生量に対するSI燃焼による熱発生量の割合であるSI率を用いる。
図6は、このSI率を説明するための図であり、SPCCI燃焼が起きたときの熱発生率(J/deg)のクランク角による変化を示している。
図6の波形における点X1は、SI燃焼の開始に伴って熱発生率が立ち上がる熱発生点であり、この熱発生点X1に対応するクランク角θsiを、SI燃焼の開始時期として定義する。また、同波形における点X2は、燃焼形態がSI燃焼からCI燃焼に切り替わるときに現れる変曲点であり、この変曲点X2に対応するクランク角θciを、CI燃焼の開始時期と定義する。そして、このCI燃焼の開始時期であるθciよりも進角側(θsiからθciまでの間)に位置する熱発生率の波形の面積R1をSI燃焼による熱発生量とし、θciよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積R2をCI燃焼による熱発生率とする。これにより、(SI燃焼による熱発生量)/(SPCCI燃焼による熱発生量)で定義される前述したSI率は、前記各面積R1,R2を用いて、R1/(R1+R2)で表すことができる。つまり、当実施形態では、SI率=R1/(R1+R2)である。
【0157】
CI燃焼では、混合気が自着火により同時多発的に燃焼するため、火炎伝播によるSI燃焼と比べて圧力上昇率が高くなり易い。このため、特に、負荷が高く燃料噴射量が多い条件下で不用意にSI率を小さくする(つまりCI燃焼の割合を増やす)と、大きな騒音が発生してしまう。一方、CI燃焼は、燃焼室6が十分に高温・高圧化しないと発生しないので、負荷が低く燃料噴射量が少ない条件下では、SI燃焼がある程度進行してからでないとCI燃焼が開始されず、必然的にSI率は大きくなる(つまりCI燃焼の割合が多くなる)。このような事情を考慮して、当実施形態では、SPCCI燃焼が行われる運転領域(つまり第1・第2分割領域A1,A2)において、SI率の目標値である目標SI率がエンジンの運転条件ごとに予め定められている。具体的に、目標SI率は、低負荷側の第1分割領域A1において、概ね負荷が高いほど小さくなるように(つまり負荷が高いほどCI燃焼の割合が増えるように)設定されている。一方、高負荷側の第2分割領域A2での目標SI率は、概ね負荷が高いほど大きくなるように(つまりCI燃焼の割合が低くなるように)設定されている。さらに、これに対応して、当実施形態では、目標SI率に適合する燃焼が行われた場合のCI燃焼の開始時期である目標θciが、やはりエンジンの運転条件ごとに予め定められている。
【0158】
前述した目標SI率および目標θciを実現するには、点火プラグ16による主点火の時期、インジェクタ15からの燃料の噴射量/噴射時期、EGR率(外部EGR率および内部EGR率)といった制御量を運転条件ごとに調整する必要がある。例えば、主点火の時期が進角されるほど、多くの燃料がSI燃焼により燃焼することになり、SI率が高くなる。また、燃料の噴射時期が進角されるほど、多くの燃料がCI燃焼により燃焼することになり、SI率が低くなる。あるいは、EGR率の増大に伴って筒内温度が高くなるほど、多くの燃料がCI燃焼により燃焼することになり、SI率が低くなる。さらに、SI率の変化はθciの変化を伴うので、これらの各制御量(主点火時期、噴射時期、EGR率等)の変化は、θciを調整する要素となる。
【0159】
前記のような傾向に基づいて、当実施形態では、SPCCI燃焼の実行時に、主点火時期、燃料の噴射量/噴射時期、およびEGR率(ひいては筒内温度)等が、前述した目標SI率および目標θciを実現可能な組合せになるように制御される。
【0160】
(8)作用効果
当実施形態では、無過給A/Fリーン領域A11を含む第1分割領域A1において、空燃比が理論空燃比よりも大きくされた状態でSPCCI燃焼が実行される。従って、燃費性能を確実に高くすることができる。
【0161】
ただし、空燃比を大きくするとSI燃焼が不安定になりやすい。SI燃焼が不安定になると、圧縮上死点近傍で燃焼室6内の温度を十分に高めることができずCI燃焼する混合気量が少なくなって多くの混合気が燃焼期間の長い火炎伝播で燃焼する、あるいはピストンが相当下がった時点でCI燃焼が起こる結果、燃費効率は低下してしまう。
【0162】
これに対して、当実施形態では、第2リーン領域B2において、吸気弁11の開弁時期IVOを排気上死点(TDC)よりも進角側の時期として、吸気弁11を排気行程の途中で開弁させている。そのため、燃焼室6内の既燃ガスを吸気ポート9側に導出させた後これを燃焼室6内に流入させることができ、燃焼室6内に残留する既燃ガス(内部EGRガス)の量を多くできる。第2リーン領域B2ではエンジン負荷が高いことに伴って既燃ガスの温度も高い。従って、吸気弁11の開弁時期IVOを前記のように制御することで、第2リーン領域B2において、高温の既燃ガス(内部EGRガス)を多量に燃焼室6内に残存させることができ、燃焼室6内の温度を高くしてSI燃焼の安定性を高めることができる。SI燃焼が安定して生じれば、SI燃焼の燃焼エネルギーによって燃焼室6内の圧力を高めることができ、圧縮上死点(TDC)付近において混合気を適切にCI燃焼させることができる。従って、より適切なCI燃焼(SPCCI燃焼)を実現して燃費効率を高めることができる。
【0163】
特に、当実施形態では、第2リーン領域B2において、吸気弁11の開弁時期IVOを最進角時期IVO1つまり排気上死点(TDC)に対してとり得る最も進角側の時期としている。そのため、第2リーン領域B2において、燃焼室6内に確実に多量の既燃ガスを残留させることができ、燃焼安定性を確実に高めることができる。
【0164】
また、当実施形態では、第2リーン領域B2において、排気弁12の閉弁時期EVCが排気上死点(TDC)よりも遅角側の時期とされている。そのため、第2リーン領域B2において排気ポート10に導出された既燃ガスを再び燃焼室6内に導入することもでき、温度の高い既燃ガス(内部EGRガス)をより多く燃焼室6内に残留させることができる。従って、第2リーン領域B2において、燃焼安定性を確実に高めることができる。
【0165】
また、当実施形態では、第2リーン領域B2と概ね同じ領域に設定された第5リーン領域C2において、排気弁12の閉弁時期EVCが、エンジン負荷によらず、排気上死点(TDC)よりも遅角側で、かつ、その遅角量が比較的大きい所定の時期EVC1に維持される。そのため、より確実に多量の既燃ガスを燃焼室6内に導入できるとともに、排気弁12の制御性を良好にできる。つまり、エンジン負荷の変化に伴って排気弁12の閉弁時期EVCを大幅に変更せねばならない場合では、排気可変機構14aの応答遅れ等によって排気弁12の閉弁時期EVCが適切な時期からずれるおそれがあるが、これを防止することができる。
【0166】
一方、エンジン負荷が低い第1リーン領域B1(第4リーン領域C1)では、エンジン負荷が低いことに伴って既燃ガスの温度が低い。そのため、この第1リーン領域B1では、第2リーン領域B2と同様に燃焼室6内に残留する既燃ガスの量を多くしても、燃焼室6内の温度を十分に高めることができないおそれがある。
【0167】
これに対して、当実施形態では、第1リーン領域B1において、吸気弁11の閉弁時期IVCを吸気下死点(BDC)よりも遅角側の範囲でエンジン負荷が低いときは高いときに比べて遅角側の時期になるように制御している。つまり、第1リーン領域B1において、吸気弁11の閉弁時期IVCの吸気下死点(BDC)からの遅角量をエンジン負荷が低いときの方が高いときよりも多くしている。さらに、第1リーン領域B1における吸気弁11の閉弁時期IVCの変化率を大きくして(第2リーン領域B2における変化率よりも大きくして)、エンジン負荷が低いときに吸気弁11の閉弁時期IVCの吸気下死点(BDC)からの遅角量が十分に大きくなるようにしている。吸気弁11の閉弁時期IVCの吸気下死点(BDC)からの遅角量を多くすれば、吸気下死点(BDC)後にピストン6が上昇するのに伴って吸気弁11を通して燃焼室6から吸気ポート9に吹き戻される空気の量は多くなる。
【0168】
従って、前記のように吸気弁11の閉弁時期IVCを制御することで、第1リーン領域B1の低負荷側において(エンジン負荷が低い側において)、燃焼室6から吸気ポート9に吹き戻される空気の量を多くして燃焼室6内の空燃比を小さく(リッチ側に)して理論空燃比に近づけることができ、これによってSI燃焼の安定性ひいてはCI燃焼の安定性を高めて適切なCI燃焼(APCCI燃焼を)を実現できる。また、第1リーン領域B1の高負荷側においては(エンジン負荷が高い側においては)、比較的高温の既燃ガスを比較的多く燃焼室6内に残留させて、これにより燃焼安定性を確保できるとともに、吸気ポート9に吹き戻される空気の量を少なくして空燃比をよりリーンにすることができ、これによって燃費性能を高めることができる。
【0169】
また、当実施形態では、第4リーン領域C1および第1リーン領域B1において、エンジン負荷が低いときは高いときに比べて、排気弁12の閉弁時期EVCが排気上死点(TDC)よりも遅角側の範囲で進角される。
【0170】
ここで、排気弁12の閉弁時期EVCを排気上死点(TDC)よりも遅角側の範囲で進角させると、排気ポート10に導出された後再び燃焼室6内に導入される既燃ガス(内部EGRガス)の量は少なくなる。そのため、前記のように排気弁12の閉弁時期EVCを制御することで、第4リーン領域C1および第1リーン領域B1の低負荷側において、燃焼室6内に残留する既燃ガス(内部EGRガス)の量を少なくして、既燃ガスによって燃料と空気との反応が阻害されるのを抑制できる。従って、燃焼安定性をより一層高めることができる。また、第4リーン領域C1および第1リーン領域B1の高負荷側において、エンジン負荷が比較的高いことに伴って比較的高温の既燃ガス(内部EGRガス)を燃焼室6内に適度に残留させることができ、これにより気筒内の温度を高めて燃焼安定性を高めることができる。
【0171】
また、当実施形態では、第1リーン領域B1の低負荷側の一部に設定された減筒運転切替領域A20での運転時に減筒運転を実施することが可能となっている。そのため、この領域において、燃焼安定性を確実に高めることができる。具体的には、減筒運転では、エンジン負荷が同一の条件下において、一つの気筒(稼働している気筒)に供給される燃料の量が全筒運転時よりも増大される。そのため、稼働している気筒内の温度を高くして燃焼を安定化させることができる。
【0172】
そして、このように減筒運転実施時は、稼働気筒の数を減らすことで第1リーンB1の低負荷側における燃焼安定性を高めることができるため、前記のように吸気弁11および排気弁12の開閉時期を燃焼安定性を高めるために調整する必要性が小さい。これに対して、当実施形態では、減筒運転切替領域A20の低負荷側での減筒運転実施時には、吸気弁11および排気弁12の開閉時期を一定としており、減筒運転によって燃焼安定性を高めつつ、吸気弁11と排気弁12の制御性を良好にできる。これは、運転状態及び環境条件変化しても部分圧縮着火燃焼を実現する上でも、有利になる。これは、運転状態及び環境条件変化してもSPCCI燃焼を実現する上でも、有利になる。
【0173】
ここで、減筒運転時で且つエンジン負荷が比較的高いときは、燃焼室6に供給される燃料量が大きくなることで稼働気筒に導入される空気の量も多くする必要がある。これに対して、当実施形態では、減筒運転切替領域A20の高負荷側の領域で減筒運転が実施されるとき、吸気弁11の開弁時期IVOが排気上死点(TDC)よりも進角側の範囲でエンジン回転速度が高いときの方が低いときよりも遅角側の時期となるように制御される。そのため、減筒運転切替領域A20の高負荷側の領域において、吸気ポートに一旦流出した後稼働気筒に再導入される既燃ガスの量を少なく抑えて空気の導入を促進することができ、より確実に適切な量の空気を稼働気筒に導入することができる。
【0174】
また、前記実施形態では、SPCCI燃焼の実行時に、1サイクル中の全熱発生量に対するSI燃焼による熱発生量の割合であるSI率が、エンジンの運転条件に応じて予め定められた目標SI率に一致するように、点火プラグ16による主点火の時期が調整されるので、例えば燃焼騒音が過大にならない範囲でできるだけCI燃焼の割合を増やす(つまりSI率を低くする)ことができる。このことは、SPCCI燃焼による熱効率を可及的に高めることにつながる。
【0175】
(9)変形例
また、前記実施形態では、SPCCI燃焼による全熱発生量に対するSI燃焼による熱発生量の割合であるSI率を、
図6の燃焼波形における面積R1,R2を用いて、R1/(R1+R2)と定義し、このSI率が予め定められた目標SI率に一致するように主点火の時期を調整するようにしたが、SI率を定義する方法は他にも種々考えられる。
【0176】
例えば、SI率=R1/R2としてもよい。さらに、
図19に示すΔθ1、Δθ2を用いてSI率を定義してもよい。すなわち、SI燃焼のクランク角期間(変曲点点X2よりも進角側の燃焼期間)をΔθ1、CI燃焼のクランク角期間(変曲点X2よりも遅角側の燃焼期間)をΔθ2としたときに、SI率=Δθ1/(Δθ1+Δθ2)、もしくはSI率=Δθ1/Δθ2としてもよい。もしくは、SI燃焼の熱発生率のピークをΔH1、CI燃焼の熱発生率のピークをΔH2としたときに、SI率=ΔH1/(ΔH1+ΔH2)、もしくはSI率=ΔH1/ΔH2としてもよい。
【符号の説明】
【0177】
2 気筒
11 吸気弁
12 排気弁
13a 吸気VVT(吸気可変機構)
14a 排気VVT(排気可変機構)
15 インジェクタ
16 点火プラグ
30 吸気通路
40 排気通路
100 ECU(燃焼制御部)