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JP7564997B2 - Engine System - Google Patents
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、スワール流を気筒内に生成するスワールコントロールバルブを有するエンジンシステムに関する。 The present invention relates to an engine system having a swirl control valve that generates a swirl flow inside a cylinder.

従来から、各気筒に吸気を供給する2つの吸気ポートの一方にスワールコントロールバルブ(以下では適宜「SCV」と表記する。)を設け、このSCVを閉側の開度(例えば全閉)に設定することで、スワール流を気筒内に生成する技術が知られている。例えば、特許文献1には、このようなSCVの開度を、エンジンの運転状態に応じて切り替える技術が開示されている。具体的には、この技術では、エンジンの低負荷領域ではSCVを閉じ、エンジンの高負荷領域ではSCVを開いている。特に、低負荷領域では、スワール流が発生した状態において燃料を圧縮行程で噴射することで、エンジンの成層燃焼運転を図り、高負荷領域では、タンブル流が発生した状態において燃料を吸気行程で噴射することで、エンジンの均質燃焼運転を図っている。 A technology has been known in the past in which a swirl control valve (hereinafter referred to as "SCV") is provided in one of the two intake ports that supply intake air to each cylinder, and the SCV is set to a closed opening (for example, fully closed) to generate a swirl flow in the cylinder. For example, Patent Document 1 discloses a technology in which the opening of such an SCV is switched depending on the operating state of the engine. Specifically, in this technology, the SCV is closed in the low load range of the engine, and is opened in the high load range of the engine. In particular, in the low load range, fuel is injected during the compression stroke when a swirl flow is generated, thereby achieving stratified combustion operation of the engine, and in the high load range, fuel is injected during the intake stroke when a tumble flow is generated, thereby achieving homogeneous combustion operation of the engine.

特開2002-130025号公報JP 2002-130025 A

ところで、エンジンの運転状態の変化に応じてSCVの開度を開側へと変化させている間には、この開度の変化前(つまりSCVの開度が閉側に設定されているとき)よりも、吸気バルブ及び排気バルブのオーバーラップ期間に、排気通路から吸気通路へと排気ガスが吹き返す量が多くなる。すなわち、気筒内に残留した既燃ガスの吸気通路への逆流量が多くなる。その結果、気筒へと導入される既燃ガス(つまり、いわゆる内部EGRガス)の量が増加することで、燃焼安定性が低下してしまう。 However, while the SCV opening is being changed to the open side in response to a change in the engine's operating state, the amount of exhaust gas that is blown back from the exhaust passage to the intake passage during the overlap period of the intake valve and exhaust valve becomes greater than before the change in opening (i.e., when the SCV opening is set to the closed side). In other words, the amount of burnt gas remaining in the cylinder that flows back into the intake passage increases. As a result, the amount of burnt gas (i.e., so-called internal EGR gas) introduced into the cylinder increases, reducing combustion stability.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、スワールコントロールバルブの開度が開側へと変化するときに、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善することができるエンジンシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional technology described above, and aims to provide an engine system that can improve the deterioration of combustion stability caused by an increase in internal EGR gas when the opening of the swirl control valve changes to the open side.

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンシステムであって、燃焼室を形成する気筒と、気筒内において往復運動するピストンと、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁と、気筒内の燃料と吸気との混合気に点火する点火プラグと、を備えるエンジンと、エンジンの気筒へと吸気を供給する吸気通路内に設けられ、閉側の開度に設定されているときにスワール流を気筒内に生成するように構成されたスワールコントロールバルブと、燃料噴射弁及びスワールコントロールバルブを制御するよう構成された制御器であって、エンジンの運転状態に応じてスワールコントロールバルブの開度を制御するよう構成された制御器と、を有し、制御器は、エンジンの運転状態に応じてスワールコントロールバルブの開度を開側へと変化させている間に、燃料噴射弁による燃料噴射時期を、開度の変化前に適用されていた燃料噴射時期よりも遅角させるように、燃料噴射弁を制御するよう構成されている、ことを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides an engine system comprising: an engine having a cylinder forming a combustion chamber, a piston reciprocating in the cylinder, a fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder, and an ignition plug for igniting a mixture of fuel and intake air in the cylinder; a swirl control valve provided in an intake passage supplying intake air to the cylinder of the engine and configured to generate a swirl flow in the cylinder when set to a closed opening; and a controller configured to control the fuel injection valve and the swirl control valve, the controller being configured to control the opening of the swirl control valve in accordance with the operating state of the engine, the controller being configured to control the fuel injection valve so that the fuel injection timing by the fuel injection valve is retarded from the fuel injection timing applied before the opening is changed while the opening of the swirl control valve is changed to the open side in accordance with the operating state of the engine.

このように構成された本発明では、制御器は、エンジンの運転状態の変化に応じてスワールコントロールバルブ(SCV)の開度を開側へと変化させている間に、燃料噴射弁による燃料噴射時期を、この開度の変化前に適用されていた燃料噴射時期よりも遅角させる。このように燃料噴射時期が遅角された時期においては、燃焼室内におけるスワール流の形成がほぼ完了している。そのため、この時期に噴射された燃料は、スワール流により流されにくくなり、スワール流を貫徹して燃焼室の中央部に到達して、この中央部に滞留しやすくなる。その結果、点火プラグの周辺に燃料のリッチな領域が形成され、燃焼安定性を確保することができる。したがって、本発明によれば、SCVの開度が開側へと変化するときに、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善することができる。 In the present invention configured in this manner, while the controller is changing the opening of the swirl control valve (SCV) to the open side in response to a change in the operating state of the engine, the controller retards the fuel injection timing of the fuel injection valve from the fuel injection timing applied before the change in the opening. When the fuel injection timing is retarded in this manner, the formation of a swirl flow in the combustion chamber is almost complete. Therefore, the fuel injected at this time is less likely to be swirled by the swirl flow, and is more likely to penetrate the swirl flow, reach the center of the combustion chamber, and remain in this center. As a result, a fuel-rich region is formed around the spark plug, and combustion stability can be ensured. Therefore, according to the present invention, when the opening of the SCV is changed to the open side, the decrease in combustion stability due to an increase in internal EGR gas can be improved.

本発明において、好ましくは、制御器は、スワールコントロールバルブの開度の開側への変化が完了したときに、燃料噴射弁による燃料噴射時期を、開度の変化中に適用されていた燃料噴射時期よりも進角させるように、燃料噴射弁を制御するよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、SCVの開度の変化が完了したときに、この変化中に一時的に遅角させていた燃料噴射時期を、遅角させない通常の燃料噴射時期へと戻す。これにより、燃料噴射時期の変更をSCVの開度の変化中に限定し、SCVの開度の変化の完了後は燃料噴射時期を元に戻すので、燃料噴射時期に関する制御の安定性を確保することができる。
In the present invention, the controller is preferably configured to control the fuel injection valve so that, when the change in the opening of the swirl control valve to the open side is completed, the fuel injection timing by the fuel injection valve is advanced from the fuel injection timing applied during the change in the opening.
According to the present invention configured in this manner, when the change in the SCV opening is completed, the controller returns the fuel injection timing that was temporarily retarded during this change to the normal fuel injection timing that is not retarded. This limits the change in the fuel injection timing to the period during which the SCV opening is changing, and returns the fuel injection timing to its original state after the change in the SCV opening is completed, thereby ensuring the stability of control over the fuel injection timing.

本発明において、好ましくは、制御器は、スワールコントロールバルブの開度の開側への変化量が大きいほど、燃料噴射時期を遅角させる量を大きくするように、燃料噴射弁を制御するよう構成されている。
SCVの開度の変化量が大きいほど、ガスの流動が強くなるので、スワール流が安定するまで時間がかかる。したがって、制御器は、SCVの開度の変化量が大きいほど、燃料噴射時期の遅角量を大きくして、スワール流が安定するまで燃料噴射を待機するようにする。これにより、SCVの開度の変化量が大きい場合にも、噴射された燃料をスワール流によらずに燃焼室の中央部に的確に配置させることができる。
In the present invention, the controller is preferably configured to control the fuel injection valve so that the amount by which the fuel injection timing is retarded increases as the amount of change in the opening degree of the swirl control valve toward the opening side increases.
The greater the change in the SCV opening, the stronger the gas flow, and the longer it takes for the swirl flow to stabilize. Therefore, the greater the change in the SCV opening, the greater the retard amount of the fuel injection timing, so that fuel injection is put on hold until the swirl flow stabilizes. This allows the injected fuel to be accurately placed in the center of the combustion chamber without being affected by the swirl flow, even when the change in the SCV opening is large.

本発明において好適には、燃料噴射弁は、ピストンの軸線方向に対して傾いて設けられている。
また、好適には、ピストンの冠面は、キャビティが形成されておらず、ほぼ平坦に形成され、点火プラグは、燃焼室の天井の中央部に設けられている。
In the present invention, preferably, the fuel injection valve is provided inclined with respect to the axial direction of the piston.
Preferably, the piston crown surface is substantially flat without any cavity formed therein, and the spark plug is provided in the center of the roof of the combustion chamber.

本発明のエンジンシステムによれば、スワールコントロールバルブの開度が開側へと変化するときに、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善することができる。 The engine system of the present invention can improve the deterioration of combustion stability caused by an increase in internal EGR gas when the opening of the swirl control valve changes to the open side.

本発明の実施形態によるエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるエンジンの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるエンジンシステムの電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an engine system according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態によるエンジンの運転領域を示す。3 illustrates operating regions for an engine according to an embodiment of the present invention. SCVを全閉から全開へと切り替えるときに発生する、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下についての説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a decrease in combustion stability due to an increase in internal EGR gas that occurs when the SCV is switched from fully closed to fully open. 本発明の実施形態において、SCVの全閉から全開への切り替え時に燃料噴射時期を遅角させることによる作用についての説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of the effect of retarding the fuel injection timing when the SCV is switched from fully closed to fully open in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御の一例を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing an example of control according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a control according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の変形例において、SCV開度変化量に応じて適用する燃料噴射時期の遅角量についての説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of the retard amount of the fuel injection timing applied in accordance with the amount of change in the SCV opening in the modified embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンシステムについて説明する。 An engine system according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

[エンジンシステムの構成]
図1は、本実施形態によるエンジンシステムの概略構成図である。図1に示すように、エンジンシステム100は、車両に搭載されるエンジン1を有する。このエンジン1は、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。具体的には、エンジン1は、気筒2が設けられたシリンダブロック4(なお、図1では、1つの気筒2のみを図示するが、例えば4つの気筒2が直列に設けられる)と、このシリンダブロック4上に配設されたシリンダヘッド6と、シリンダブロック4の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン8とを有している。各気筒2内には、コンロッド10を介してクランクシャフト12と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。これらのシリンダヘッド6、気筒2及びピストン14は、エンジン1の燃焼室16を画定する。
[Engine system configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram of an engine system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine system 100 has an engine 1 mounted on a vehicle. The engine 1 is a gasoline engine to which fuel containing at least gasoline is supplied. Specifically, the engine 1 has a cylinder block 4 in which cylinders 2 are provided (note that only one cylinder 2 is illustrated in FIG. 1, but for example, four cylinders 2 are provided in series), a cylinder head 6 disposed on the cylinder block 4, and an oil pan 8 disposed below the cylinder block 4 and storing lubricating oil. A piston 14 connected to a crankshaft 12 via a connecting rod 10 is inserted in each cylinder 2 so as to be able to reciprocate. The cylinder head 6, the cylinder 2, and the piston 14 define a combustion chamber 16 of the engine 1.

エンジン1には、吸気通路40から吸気が供給される。この吸気通路40上には、エンジン1に供給する吸気量を調整可能なスロットルバルブ41、及び、エンジン1に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク42などが設けられている。また、吸気通路40の一部分は、エンジン1に接続された吸気ポート18を構成する。 Intake air is supplied to the engine 1 through an intake passage 40. A throttle valve 41 that can adjust the amount of intake air supplied to the engine 1, and a surge tank 42 that temporarily stores the intake air to be supplied to the engine 1 are provided on the intake passage 40. A portion of the intake passage 40 forms an intake port 18 connected to the engine 1.

エンジン1には、気筒2毎に、各々独立した2つの吸気ポート18及び2つの排気ポート20が接続されていると共に、これら吸気ポート18及び排気ポート20には、燃焼室16側の開口を開閉する吸気バルブ22及び排気バルブ24がそれぞれ配設されている。ここで、吸気バルブ22の開弁及びピストン14の下降に応じて、吸気ポート18から燃焼室16内に流入した吸気により、タンブル流(縦方向の渦流/縦渦)が生成される。 The engine 1 has two independent intake ports 18 and two exhaust ports 20 connected to each cylinder 2, and these intake ports 18 and exhaust ports 20 are provided with intake valves 22 and exhaust valves 24 that open and close the openings on the combustion chamber 16 side. When the intake valves 22 open and the piston 14 descends, the intake air that flows from the intake ports 18 into the combustion chamber 16 generates a tumble flow (vertical vortex/vertical vortex).

また、各気筒2において、2つの吸気ポート18の一方には、当該吸気ポート18の流路を開閉するスワールコントロールバルブ(SCV)43が設けられている。なお、図1では、SCV43が設けられた一方の吸気ポート18のみを図示し、SCV43が設けられていない他方の吸気ポート18については図示していない。SCV43が閉じている場合には、2つの吸気ポート18のうちの一方のみから燃焼室16内に吸気が流入することで、スワール流(横方向の渦流/横渦)が燃焼室16内に生成される。 In addition, in each cylinder 2, one of the two intake ports 18 is provided with a swirl control valve (SCV) 43 that opens and closes the flow path of the intake port 18. Note that FIG. 1 illustrates only one of the intake ports 18 with the SCV 43 provided, and does not illustrate the other intake port 18 without the SCV 43. When the SCV 43 is closed, intake air flows into the combustion chamber 16 from only one of the two intake ports 18, generating a swirl flow (a lateral vortex/transverse vortex) in the combustion chamber 16.

エンジン1のシリンダヘッド6の下面は、燃焼室16の天井26を形成している。この天井26は、中央部からシリンダヘッド6下端まで延びる2つの対向する傾斜面を有する、いわゆるペントルーフ型となっている。また、シリンダヘッド6には、気筒2毎に、気筒2内に燃料を直接噴射する(直噴)インジェクタ(燃料噴射弁)28が取り付けられている。インジェクタ28は、ピストン14の軸線方向(つまりピストン14の移動方向)に対して傾いて設けられている。より詳しくは、インジェクタ28は、その噴口が、燃焼室16の天井26の周縁部において2つの吸気ポート18の間から斜め下方に向かってその燃焼室16内に臨むように配設されている。 The lower surface of the cylinder head 6 of the engine 1 forms the ceiling 26 of the combustion chamber 16. This ceiling 26 is a so-called pent roof type, with two opposing inclined surfaces extending from the center to the lower end of the cylinder head 6. In addition, an injector (fuel injection valve) 28 that directly injects fuel into the cylinder 2 (direct injection) is attached to the cylinder head 6 for each cylinder 2. The injector 28 is installed at an angle to the axial direction of the piston 14 (i.e., the direction of movement of the piston 14). More specifically, the injector 28 is disposed so that its nozzle faces the inside of the combustion chamber 16 diagonally downward from between the two intake ports 18 on the periphery of the ceiling 26 of the combustion chamber 16.

更に、エンジン1のシリンダヘッド6には、気筒2毎に、燃焼室16内の混合気に強制点火する点火プラグ32が取り付けられている。点火プラグ32は、燃焼室16の天井26の中央部から下方へ延びるように、シリンダヘッド6内を貫通して配置されている。また、シリンダヘッド6には、各気筒2の吸気バルブ22及び排気バルブ24をそれぞれ駆動するバルブ駆動機構36が設けられている。このバルブ駆動機構36は、例えば、吸気バルブ22及び排気バルブ24のリフト量を変更することが可能な可変バルブリフト機構や、クランクシャフト12に対するカムシャフトの回転位相を変更することが可能なバルブ位相可変機構である。 Furthermore, the cylinder head 6 of the engine 1 is fitted with a spark plug 32 for each cylinder 2, which forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 16. The spark plug 32 is arranged penetrating the cylinder head 6 so as to extend downward from the center of the ceiling 26 of the combustion chamber 16. The cylinder head 6 is also provided with a valve drive mechanism 36 that drives the intake valve 22 and exhaust valve 24 of each cylinder 2. The valve drive mechanism 36 is, for example, a variable valve lift mechanism that can change the lift amount of the intake valve 22 and exhaust valve 24, or a variable valve phase mechanism that can change the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft 12.

上述したように、エンジン1の一側面には吸気通路40が接続されている一方で、エンジン1の他側面には、各気筒2の燃焼室16からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路44が接続されている。この排気通路44上には、排気ガスを浄化する触媒45(詳しくは触媒コンバータ)が設けられている。また、排気通路44において触媒45の下流側には、排気ガスを吸気通路40に還流させるためのEGR通路46が接続されている。このEGR通路46上には、還流させる排気ガス(以下では適宜「EGRガス」と呼ぶ。)を冷却するためのEGRクーラ47、及び、吸気通路40に還流させるEGRガスの量を調整するためのEGRバルブ48が設けられている。 As described above, the intake passage 40 is connected to one side of the engine 1, while the exhaust passage 44, which discharges burnt gas (exhaust gas) from the combustion chamber 16 of each cylinder 2, is connected to the other side of the engine 1. A catalyst 45 (more specifically, a catalytic converter) for purifying the exhaust gas is provided on the exhaust passage 44. In addition, an EGR passage 46 for recirculating the exhaust gas to the intake passage 40 is connected downstream of the catalyst 45 in the exhaust passage 44. An EGR cooler 47 for cooling the exhaust gas to be recirculated (hereinafter referred to as "EGR gas") and an EGR valve 48 for adjusting the amount of EGR gas to be recirculated to the intake passage 40 are provided on the EGR passage 46.

次に、図2は、本実施形態によるエンジン1のピストン14、インジェクタ28及び点火プラグ32の詳細構造を示す斜視図である。図2に示すように、インジェクタ28は、複数の噴口30を有する多噴口型のインジェクタである。インジェクタ28は、当該インジェクタ28の軸線方向が水平方向から所定角にて下方に傾斜するように設けられている。これにより、インジェクタ28の各噴口30から噴射された燃料噴霧は、燃焼室16の天井26の周縁部から斜め下方に向かって放射状に広がる。 Next, FIG. 2 is a perspective view showing the detailed structure of the piston 14, injector 28, and spark plug 32 of the engine 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the injector 28 is a multi-hole injector having multiple nozzle holes 30. The injector 28 is installed so that the axial direction of the injector 28 is inclined downward at a predetermined angle from the horizontal direction. As a result, the fuel spray injected from each nozzle hole 30 of the injector 28 spreads radially from the peripheral portion of the ceiling 26 of the combustion chamber 16 diagonally downward.

また、ピストン14の頂部を形成するピストン冠面14aは、その中央に向かって隆起するように凸型に形成されている。具体的には、ピストン冠面14aの中央には、ピストン14の軸線方向(換言するとピストン14の移動方向)に直交する水平面に沿った平坦面14bが、比較的広範囲にわたって形成されている。ピストン冠面14aには、所謂キャビティが形成されていない。 The piston crown surface 14a that forms the top of the piston 14 is formed in a convex shape that rises toward the center. Specifically, in the center of the piston crown surface 14a, a flat surface 14b is formed over a relatively wide area along a horizontal plane perpendicular to the axial direction of the piston 14 (in other words, the direction of movement of the piston 14). No so-called cavity is formed in the piston crown surface 14a.

また、ピストン冠面14aは、当該ピストン冠面14aのインジェクタ28側の端部から中央に向かって斜め上方に延びるインジェクタ側斜面14cと、ピストン冠面14aのインジェクタ28から離間した側(以下、必要に応じて「反インジェクタ側」)の端部から中央に向かって斜め上方に延びる反インジェクタ側斜面14dとを備えている。これらのインジェクタ側斜面14c及び反インジェクタ側斜面14dは、燃焼室16の天井26(図1参照)に沿うように形成されている。 The piston crown surface 14a also has an injector-side slope 14c that extends obliquely upward from the end of the piston crown surface 14a on the injector 28 side toward the center, and an anti-injector-side slope 14d that extends obliquely upward from the end of the piston crown surface 14a on the side away from the injector 28 (hereinafter referred to as the "anti-injector side" as necessary) toward the center. These injector-side slope 14c and anti-injector-side slope 14d are formed to fit along the ceiling 26 of the combustion chamber 16 (see FIG. 1).

また、ピストン冠面14aのインジェクタ側の端部及び反インジェクタ側の端部には、水平面14eが形成されている。更に、ピストン冠面14aの反インジェクタ側斜面14dには、ピストン14と排気バルブ24との接触を回避するように窪んだ排気バルブリセス14fが形成されている。なお、ピストン14と吸気バルブ22との接触回避は、インジェクタ側斜面14cなどによって実現されるようになっている。 A horizontal surface 14e is formed on the injector side end and the opposite end of the piston crown surface 14a. Furthermore, an exhaust valve recess 14f is formed on the opposite injector side slope 14d of the piston crown surface 14a, which is recessed to prevent contact between the piston 14 and the exhaust valve 24. Contact between the piston 14 and the intake valve 22 is prevented by the injector side slope 14c, etc.

次に、図3は、本実施形態によるエンジンシステム100の電気的構成を示すブロック図である。PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール)80は、回路により構成されており、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御器である。PCM80は、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)としての1以上のマイクロプロセッサ80aと、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ80bと、電気信号の入出力を行う入出力バス等を備えている。 Next, FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the engine system 100 according to this embodiment. The PCM (Powertrain Control Module) 80 is a controller based on a well-known microcomputer and is configured with circuits. The PCM 80 includes one or more microprocessors 80a as a central processing unit (CPU) that executes programs, a memory 80b configured, for example, of a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory) that stores programs and data, and an input/output bus for inputting and outputting electrical signals.

PCM80には、各種のセンサが接続されている。具体的には、PCM80には、主に、アクセル開度センサS1及びクランク角センサS2が接続されている。アクセル開度センサS1は、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出し、クランク角センサS2は、クランクシャフト12の回転角(エンジン回転数に対応する)を検出する。これらのセンサS1、S2から出力された検出信号は、PCM80に入力される。 Various sensors are connected to the PCM 80. Specifically, the PCM 80 is mainly connected to an accelerator opening sensor S1 and a crank angle sensor S2. The accelerator opening sensor S1 detects the accelerator opening corresponding to the amount of accelerator pedal operation, and the crank angle sensor S2 detects the rotation angle of the crankshaft 12 (corresponding to the engine speed). The detection signals output from these sensors S1 and S2 are input to the PCM 80.

PCM80は、上記のセンサS1、S2から入力された検出信号に基づいて、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ80bに記憶されている。制御ロジックは、メモリ80bに記憶しているマップなどを用いて、目標量及び/又は制御量を演算することを含む。PCM80は、演算した制御量に係る制御信号を、主に、インジェクタ28、点火プラグ32、SCV43及びEGRバルブ48に出力する。 The PCM 80 calculates the control amount of each device according to a predetermined control logic based on the detection signals input from the above-mentioned sensors S1 and S2. The control logic is stored in the memory 80b. The control logic includes calculating the target amount and/or the control amount using a map stored in the memory 80b. The PCM 80 outputs control signals related to the calculated control amounts mainly to the injector 28, the spark plug 32, the SCV 43, and the EGR valve 48.

[制御内容]
次に、本実施形態においてPCM80が行う制御内容について説明する。基本的には、PCM80は、エンジン1の運転状態の変化に応じて、SCV43の開閉を切り替える、つまりSCV43の全閉から全開への切り替え、又はSCV43の全開から全閉への切り替えを行う。こうすることで、エンジン1の運転状態に応じて、SCV43によるスワール流を燃焼室16内に導入するか否かを切り替える。そして、本実施形態では、PCM80は、特にSCV43を全閉から全開へと切り替えるときに発生し得る、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善するための制御を行う。
[Control content]
Next, the contents of the control performed by the PCM 80 in this embodiment will be described. Basically, the PCM 80 switches the SCV 43 between open and closed states in response to changes in the operating state of the engine 1, that is, switches the SCV 43 from fully closed to fully open, or switches the SCV 43 from fully open to fully closed. In this way, it switches whether or not to introduce the swirl flow by the SCV 43 into the combustion chamber 16 in response to the operating state of the engine 1. In this embodiment, the PCM 80 performs control to improve a decrease in combustion stability caused by an increase in internal EGR gas, which may occur particularly when the SCV 43 is switched from fully closed to fully open.

まず、図4を参照して、SCV43を全閉又は全開に設定するエンジン1の運転領域について説明する。図4は、横軸に示されたエンジン回転数及び縦軸に示されたエンジン負荷により規定された、エンジン1の運転領域を表している。エンジン回転数が回転数閾値N1(例えば2500rpm)未満で且つエンジン負荷が負荷閾値L1未満の運転領域R1では、SCV43が全閉に設定される、つまりSCV43により生成されたスワール流を用いてエンジン1が運転される。また、この運転領域R1では、このようなスワール流が生成された状態において、エンジン1の吸気行程中に、燃料をインジェクタ28から1回のみ噴射(一括噴射)させることで、エンジン1の均質燃焼を実現するようにしている。 First, referring to FIG. 4, the operating range of engine 1 where SCV 43 is set to fully closed or fully open will be described. FIG. 4 shows the operating range of engine 1 defined by the engine speed shown on the horizontal axis and the engine load shown on the vertical axis. In operating range R1 where the engine speed is less than the speed threshold N1 (e.g., 2500 rpm) and the engine load is less than the load threshold L1, SCV 43 is set to fully closed, that is, engine 1 is operated using the swirl flow generated by SCV 43. In addition, in this operating range R1, when such a swirl flow is generated, fuel is injected from injector 28 only once (lump injection) during the intake stroke of engine 1, thereby realizing homogeneous combustion in engine 1.

他方で、エンジン回転数が回転数閾値N1以上又はエンジン負荷が負荷閾値L1以上の運転領域R2では、SCV43が全開に設定される、つまりスワール流を用いずにエンジン1が運転される。また、運転領域R2においてエンジン回転数が回転数閾値N1未満である領域では、エンジン1の吸気行程中及び圧縮行程中に、燃料をインジェクタ28から複数回噴射(分割噴射)させることで、エンジン1の成層燃焼を実現するようにしている。これに対して、運転領域R2においてエンジン回転数が回転数閾値N1以上である領域では、エンジン1の吸気行程中に、燃料をインジェクタ28から1回のみ噴射(一括噴射)させることで、エンジン1の均質燃焼を実現するようにしている。 On the other hand, in the operating region R2 where the engine speed is equal to or greater than the speed threshold N1 or the engine load is equal to or greater than the load threshold L1, the SCV 43 is set to full open, i.e., the engine 1 is operated without using a swirl flow. In addition, in the operating region R2 where the engine speed is less than the speed threshold N1, stratified combustion is achieved in the engine 1 by injecting fuel multiple times (split injection) from the injector 28 during the intake stroke and compression stroke of the engine 1. In contrast, in the operating region R2 where the engine speed is equal to or greater than the speed threshold N1, homogeneous combustion is achieved in the engine 1 by injecting fuel only once (lump injection) from the injector 28 during the intake stroke of the engine 1.

なお、図4では、回転数閾値N1及び負荷閾値L1が一定値である例を示しているが、他の例では、エンジン負荷が高くなるほど回転数閾値N1を小さくしたり、エンジン回転数が高くなるほど負荷閾値L1を小さくしたりしてもよい。 Note that FIG. 4 shows an example in which the rotation speed threshold N1 and the load threshold L1 are constant values, but in other examples, the rotation speed threshold N1 may be made smaller as the engine load increases, or the load threshold L1 may be made smaller as the engine rotation speed increases.

次に、図5を参照して、SCV43を全閉から全開へと切り替えるときに発生し得る、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下について具体的に説明する。図5(A)~(D)は、それぞれ、吸気行程中の気筒2内(燃焼室16内)の状態を模式的に示しており、また、破線矢印は排気ガスの流れを示し、実線矢印は新気の流れを示している。具体的には、図5(A)~(C)は、気筒2内の状態を側方から見た模式図であり、図5(D)は、図5(C)に示す気筒2内の状態を上方から見た模式図である。 Next, referring to Figure 5, we will specifically explain the decrease in combustion stability due to an increase in internal EGR gas that can occur when the SCV 43 is switched from fully closed to fully open. Figures 5(A) to (D) each show a schematic diagram of the state inside cylinder 2 (inside combustion chamber 16) during the intake stroke, with dashed arrows indicating the flow of exhaust gas and solid arrows indicating the flow of fresh air. Specifically, Figures 5(A) to (C) are schematic diagrams showing the state inside cylinder 2 as viewed from the side, and Figure 5(D) is a schematic diagram showing the state inside cylinder 2 shown in Figure 5(C) as viewed from above.

まず、エンジン1の運転状態が変化すると、具体的にはエンジン回転数が回転数閾値N1以上になった場合又はエンジン負荷が負荷閾値L1以上になった場合、つまりエンジン回転数及びエンジン負荷が属する領域が運転領域R1から運転領域R2へと変化した場合、SCV43が全閉から全開へと切り替えられる。こうしてSCV43が全閉から全開へと切り替えられると、1つの吸気ポート18のみが各気筒2に連通した状態から、2つの吸気ポート18が各気筒2に連通した状態へと遷移する。したがって、SCV43が全閉から全開へと切り替えられている間には、この切り替え前(SCV43の全閉時)よりも、図5(A)に示すように、吸気バルブ22及び排気バルブ24のオーバーラップ期間に、排気系から吸気系へと排気ガスが吹き返す量、つまり排気バルブ24と吸気バルブ22とを順に介して排気ガスが吸気通路40側へと逆流する量が多くなる。その結果、図5(B)、(C)に示すように、エンジン1の吸気行程中に、新気と一緒に燃焼室16へと導入される排気ガス(内部EGRガス)の量が増加する。 First, when the operating state of the engine 1 changes, specifically when the engine speed becomes equal to or exceeds the speed threshold N1 or when the engine load becomes equal to or exceeds the load threshold L1, that is, when the region to which the engine speed and engine load belong changes from the operating region R1 to the operating region R2, the SCV 43 is switched from fully closed to fully open. When the SCV 43 is switched from fully closed to fully open in this manner, a state in which only one intake port 18 is connected to each cylinder 2 transitions to a state in which two intake ports 18 are connected to each cylinder 2. Therefore, while the SCV 43 is switched from fully closed to fully open, the amount of exhaust gas blown back from the exhaust system to the intake system during the overlap period of the intake valve 22 and the exhaust valve 24, that is, the amount of exhaust gas flowing back to the intake passage 40 side through the exhaust valve 24 and the intake valve 22 in sequence, becomes greater than before the switching (when the SCV 43 is fully closed), as shown in FIG. 5 (A). As a result, as shown in Figures 5(B) and (C), the amount of exhaust gas (internal EGR gas) introduced into the combustion chamber 16 together with the fresh air increases during the intake stroke of the engine 1.

このような状況において、図5(C)に示すように、燃料F1がインジェクタ28から噴射される。具体的には、エンジン1の運転状態に応じて通常適用される、吸気行程中の燃料噴射時期(以下では「基本噴射時期」と呼ぶ。)において、燃料F1が噴射される。基本噴射時期は、吸気行程中における比較的早いタイミングである。吸気TDC、圧縮BDCのクランク角をそれぞれ360度、180度とすると(以下同様とする)、この基本噴射時期に対応するクランク角は、例えば280~300度である。このような基本噴射時期で燃料噴射すると、ほぼ全ての燃料F1が、図5(D)に示すように、燃焼室16内の周縁付近に配置される傾向にある。これは、以下のような理由による。 In this situation, as shown in FIG. 5(C), fuel F1 is injected from the injector 28. Specifically, fuel F1 is injected at the fuel injection timing during the intake stroke (hereinafter referred to as the "basic injection timing") that is normally applied depending on the operating state of the engine 1. The basic injection timing is a relatively early timing during the intake stroke. If the crank angles of the intake TDC and compression BDC are 360 degrees and 180 degrees, respectively (hereinafter the same), the crank angle corresponding to this basic injection timing is, for example, 280 to 300 degrees. When fuel is injected at such a basic injection timing, almost all of the fuel F1 tends to be disposed near the periphery of the combustion chamber 16, as shown in FIG. 5(D). This is for the following reasons.

まず、吸気行程における基本噴射時期のような比較的早い時期では、燃焼室16内にはスワール流が完全に形成されていない、つまりスワール流の形成途中である。このようなスワール流の形成途中では、燃焼室16内に様々な方向の流れが存在するため、このときに噴射された燃料F1は様々な方向に流される。この後、スワール流が形成されていく間に、燃料F1のほぼ全てがこのスワール流に乗って横方向に流されていく。これにより、スワール流の形成が完了したときに、燃焼室16内の周縁付近に燃料F1のほぼ全てが配置されるのである。その結果、燃焼室16の中央部に位置する点火プラグ32の周辺の燃料がリーンになり、燃焼安定性が低下してしまう。 First, at a relatively early time such as the basic injection timing in the intake stroke, the swirl flow has not yet been completely formed in the combustion chamber 16, that is, the swirl flow is in the process of being formed. During the process of forming such a swirl flow, flows in various directions exist in the combustion chamber 16, so the fuel F1 injected at this time flows in various directions. After this, while the swirl flow is being formed, almost all of the fuel F1 is carried by this swirl flow and flows laterally. As a result, when the formation of the swirl flow is completed, almost all of the fuel F1 is located near the periphery of the combustion chamber 16. As a result, the fuel around the spark plug 32 located in the center of the combustion chamber 16 becomes lean, and the combustion stability decreases.

本実施形態では、このような燃焼安定性の低下を改善すべく、PCM80は、SCV43を全閉から全開へと切り替えている間に、燃料噴射時期を基本噴射時期よりも一時的に遅角させるようにインジェクタ28を制御する。例えば、本実施形態では、PCM80は、基本噴射時期のような燃焼室16内でのスワール流の形成途中の時期ではなく、燃焼室16内でのスワール流の形成がほぼ完成した後の時期を、SCV43の全閉から全開への切り替え中に適用する燃料噴射時期、つまり基本噴射時期から遅角させた燃料噴射時期として採用する。 In this embodiment, in order to improve such a decrease in combustion stability, the PCM 80 controls the injector 28 to temporarily retard the fuel injection timing from the basic injection timing while the SCV 43 is being switched from fully closed to fully open. For example, in this embodiment, the PCM 80 adopts the timing after the formation of the swirl flow in the combustion chamber 16 is almost complete as the fuel injection timing to be applied while the SCV 43 is being switched from fully closed to fully open, that is, the fuel injection timing retarded from the basic injection timing, rather than the timing during the formation of the swirl flow in the combustion chamber 16 as in the basic injection timing.

このように遅角させた燃料噴射時期を適用することによる作用を、図6を参照して具体的に説明する。図6(A)、(B)も、それぞれ、吸気行程中の気筒2内(燃焼室16内)の状態を模式的に示しており、また、破線矢印は排気ガスの流れを示し、実線矢印は新気の流れを示している。具体的には、図6(A)は、気筒2内の状態を側方から見た模式図であり、図6(B)は、図6(A)に示す気筒2内の状態を上方から見た模式図である。 The effect of applying such a retarded fuel injection timing will be specifically explained with reference to Figure 6. Figures 6(A) and (B) also each show a schematic diagram of the state inside cylinder 2 (inside combustion chamber 16) during the intake stroke, with dashed arrows indicating the flow of exhaust gas and solid arrows indicating the flow of fresh air. Specifically, Figure 6(A) is a schematic diagram of the state inside cylinder 2 as seen from the side, and Figure 6(B) is a schematic diagram of the state inside cylinder 2 shown in Figure 6(A) as seen from above.

図6(A)に示すように、本実施形態では、PCM80は、SCV43の全閉から全開への切り替え中に、基本噴射時期よりも遅角させた噴射時期(クランク角で例えば250度)において、燃料F21をインジェクタ28から噴射させる。こうして噴射された燃料F21は、図6(B)に示すように、一部の燃料F23は燃焼室16内の周縁付近に配置されるが、残りの燃料F22は燃焼室16の中央部(つまり点火プラグ32付近)に配置される。これは、以下のような理由による。 As shown in FIG. 6(A), in this embodiment, the PCM 80 injects fuel F21 from the injector 28 at an injection timing (e.g., 250 degrees in crank angle) that is retarded from the basic injection timing while the SCV 43 is being switched from fully closed to fully open. As shown in FIG. 6(B), some of the fuel F21 injected in this manner is disposed near the periphery of the combustion chamber 16, while the remaining fuel F22 is disposed in the center of the combustion chamber 16 (i.e., near the spark plug 32). This is for the following reasons.

まず、本実施形態で適用される、基本噴射時期から遅角させた比較的遅い燃料噴射時期においては、燃焼室16内におけるスワール流の形成がほぼ完了している。そのため、この時期に噴射された燃料F21においては、基本噴射時期で噴射された燃料F1のように、ほぼ全ての燃料が、様々な方向へと一旦流された後、形成されつつあるスワール流に乗って流されるという状態とはならない。したがって、本実施形態のように噴射された燃料F21は、スワール流により流されにくくなり、スワール流を貫徹して燃焼室16の中央部(スワール流の渦中心)に到達して、この中央部に滞留しやすくなる。その結果、本実施形態によれば、点火プラグ32の周辺に燃料のリッチな領域が形成されることにより、上記した内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善することができる。 First, in the relatively late fuel injection timing, which is retarded from the basic injection timing, used in this embodiment, the formation of the swirl flow in the combustion chamber 16 is almost complete. Therefore, in the fuel F21 injected at this time, unlike the fuel F1 injected at the basic injection timing, almost all of the fuel is once flowed in various directions and then carried along by the swirl flow that is being formed. Therefore, the fuel F21 injected as in this embodiment is less likely to be carried away by the swirl flow, and is more likely to penetrate the swirl flow and reach the center of the combustion chamber 16 (the vortex center of the swirl flow) and remain in this center. As a result, according to this embodiment, a fuel-rich region is formed around the spark plug 32, thereby improving the deterioration of combustion stability caused by the increase in internal EGR gas described above.

次に、図7及び図8を参照して、本実施形態においてSCV43の全閉から全開への切り替え時に行われる制御について具体的に説明する。まず、図7は、本実施形態に係る制御の一例を示すタイムチャートである。図7は、上から順に、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン負荷、SCV開度、燃料噴射時期、のそれぞれの時間変化を示している。 Next, referring to Figures 7 and 8, the control performed when the SCV 43 is switched from fully closed to fully open in this embodiment will be specifically described. First, Figure 7 is a time chart showing an example of the control according to this embodiment. From the top, Figure 7 shows the time changes of the accelerator opening, engine speed, engine load, SCV opening, and fuel injection timing.

時刻t1において、アクセル開度の上昇に伴って、エンジン回転数及びエンジン負荷が上昇する。この間、PCM80は、燃料噴射時期を徐々に遅角させていく。これは、流動が弱い低負荷域において、均質燃焼を的確に実現すべく、混合気のミキシング時間を確保するように燃料噴射時期を進角させていたからである。 At time t1, engine speed and engine load increase as the throttle opening increases. During this time, the PCM 80 gradually retards the fuel injection timing. This is because the fuel injection timing is advanced to ensure sufficient mixture mixing time in the low load region where flow is weak, in order to accurately achieve homogeneous combustion.

そして、時刻t2において、エンジン回転数及びエンジン負荷が属する領域が運転領域R1から運転領域R2へと変化する(図4参照)。そのため、PCM80は、時刻t2において、SCV43の開度を全閉から全開へと切り替え始める。PCM80は、こうしてSCV43の開度を全閉から全開へと切り替えている時刻t2から時刻t3までの間、インジェクタ28の燃料噴射時期を基本噴射時期よりも一時的に遅角させる(白抜き矢印参照)。 Then, at time t2, the region to which the engine speed and engine load belong changes from operating region R1 to operating region R2 (see FIG. 4). Therefore, at time t2, the PCM 80 starts to switch the opening of the SCV 43 from fully closed to fully open. During the period from time t2 to time t3 during which the opening of the SCV 43 is being switched from fully closed to fully open, the PCM 80 temporarily retards the fuel injection timing of the injector 28 from the basic injection timing (see the white arrow).

そして、PCM80は、SCV43の切り替えが完了する時刻t3において、インジェクタ28の燃料噴射時期を、SCV43の切り替え中に適用していた燃料噴射時期から進角させる。換言すると、PCM80は、一時的に遅角させていた燃料噴射時期を、遅角させない燃料噴射時期へと戻す。こうすることで、燃料噴射時期に関する制御の安定性を確保するようにする。 Then, at time t3 when the switching of the SCV 43 is completed, the PCM 80 advances the fuel injection timing of the injector 28 from the fuel injection timing that was applied during the switching of the SCV 43. In other words, the PCM 80 returns the fuel injection timing that was temporarily retarded to a non-retarded fuel injection timing. This ensures the stability of the control regarding the fuel injection timing.

次に、図8は、本実施形態に係る制御を示すフローチャートである。この制御は、PCM80によって所定の周期で繰り返し実行される。まず、ステップS11において、PCM80は、各種情報を取得する。具体的には、PCM80は、上記したようなアクセル開度センサS1及びクランク角センサS2の検出信号を少なくとも取得する。 Next, FIG. 8 is a flowchart showing the control according to this embodiment. This control is repeatedly executed at a predetermined cycle by the PCM 80. First, in step S11, the PCM 80 acquires various information. Specifically, the PCM 80 acquires at least the detection signals of the accelerator opening sensor S1 and the crank angle sensor S2 as described above.

次いで、ステップS12において、PCM80は、ステップS11で取得された情報に基づき、現在のエンジン1の運転状態、具体的には現在のエンジン回転数及びエンジン負荷を特定する。この場合、PCM80は、クランク角センサS2の検出信号に対応するクランク角(クランクシャフト12の回転角)に基づき、エンジン回転数を求める。また、PCM80は、アクセル開度センサS1の検出信号に対応するアクセル開度に基づき、車両の目標トルクを求めた後、この目標トルクに対応するエンジン負荷を求める。 Next, in step S12, the PCM 80 determines the current operating state of the engine 1, specifically the current engine speed and engine load, based on the information acquired in step S11. In this case, the PCM 80 determines the engine speed based on the crank angle (rotation angle of the crankshaft 12) corresponding to the detection signal of the crank angle sensor S2. In addition, the PCM 80 determines the target torque of the vehicle based on the accelerator opening corresponding to the detection signal of the accelerator opening sensor S1, and then determines the engine load corresponding to this target torque.

次いで、ステップS13において、PCM80は、ステップS12で特定されたエンジン1の運転状態に基づき、SCV43を全閉から全開に切り替えるか否かを判定する。この場合、PCM80は、エンジン回転数及びエンジン負荷が属する領域が運転領域R1から運転領域R2へと変化したか否かを判定することで(図4参照)、SCV43の切り替え判定を行う。その結果、SCV43を全閉から全開に切り替えると判定されなかった場合(ステップS13:No)、PCM80は、図8に示すフローを抜ける。 Next, in step S13, the PCM 80 determines whether to switch the SCV 43 from fully closed to fully open based on the operating state of the engine 1 identified in step S12. In this case, the PCM 80 performs the SCV 43 switching determination by determining whether the region to which the engine speed and engine load belong has changed from operating region R1 to operating region R2 (see FIG. 4). As a result, if it is not determined that the SCV 43 should be switched from fully closed to fully open (step S13: No), the PCM 80 exits the flow shown in FIG. 8.

これに対して、SCV43を全閉から全開に切り替えると判定された場合(ステップS13:Yes)、PCM80は、ステップS14及びS15に進む。この場合、PCM80は、SCV43の開度を全閉から全開へと切り替えるように当該SCV43を制御すると共に(ステップS14)、燃料噴射時期を基本噴射時期から一時的に遅角させるようにインジェクタ28を制御する(ステップS15)。例えば、PCM80は、事前に定められた所定の遅角量(典型的には固定値)を基本噴射時期に対して適用した燃料噴射時期を設定する。1つの例では、この遅角量は、燃焼室16内においてスワール流の形成が完了するような吸気行程におけるタイミングに基づき設定される。 On the other hand, if it is determined that the SCV 43 should be switched from fully closed to fully open (step S13: Yes), the PCM 80 proceeds to steps S14 and S15. In this case, the PCM 80 controls the SCV 43 to switch the opening of the SCV 43 from fully closed to fully open (step S14), and controls the injector 28 to temporarily retard the fuel injection timing from the basic injection timing (step S15). For example, the PCM 80 sets the fuel injection timing by applying a predetermined retard amount (typically a fixed value) to the basic injection timing. In one example, this retard amount is set based on the timing in the intake stroke at which the formation of a swirl flow is completed in the combustion chamber 16.

次いで、ステップS16において、PCM80は、SCV43の全閉から全開への切り替えが完了したか否かを判定する。1つの例では、PCM80は、SCV43の開度の切り替え開始からの経過時間を所定時間(SCV43の切り替えに要する時間に相当し、事前に定められる)と比較することで、SCV43の切り替えを判定する。他の例では、PCM80は、SCV43の開度を検出するセンサからの検出信号に基づき、SCV43の切り替えを判定する。このような判定の結果、SCV43の切り替えが完了したと判定されなかった場合(ステップS16:No)、PCM80は、ステップS16の判定を再度行う。つまり、PCM80は、SCV43の切り替えが完了するまで、ステップS16の判定を繰り返す。 Next, in step S16, the PCM 80 determines whether the switching of the SCV 43 from fully closed to fully open has been completed. In one example, the PCM 80 determines the switching of the SCV 43 by comparing the elapsed time from the start of the switching of the opening of the SCV 43 with a predetermined time (corresponding to the time required for the switching of the SCV 43, which is determined in advance). In another example, the PCM 80 determines the switching of the SCV 43 based on a detection signal from a sensor that detects the opening of the SCV 43. If it is determined that the switching of the SCV 43 has not been completed as a result of such a determination (step S16: No), the PCM 80 performs the determination of step S16 again. In other words, the PCM 80 repeats the determination of step S16 until the switching of the SCV 43 is completed.

これに対して、SCV43の切り替えが完了したと判定された場合(ステップS16:Yse)、PCM80は、ステップS17に進む。ステップS17において、PCM80は、インジェクタ28の燃料噴射時期を、SCV43の切り替え中に適用していた燃料噴射時期から進角させる。つまり、PCM80は、一時的に遅角させていた燃料噴射時期を、遅角させない燃料噴射時期(具体的にはエンジン1の運転状態に応じて通常適用される燃料噴射時期)へと戻す。そして、PCM80は、図8に示すフローを抜ける。 On the other hand, if it is determined that the switching of the SCV 43 has been completed (step S16: Yes), the PCM 80 proceeds to step S17. In step S17, the PCM 80 advances the fuel injection timing of the injector 28 from the fuel injection timing that was applied during the switching of the SCV 43. In other words, the PCM 80 returns the fuel injection timing that was temporarily retarded to the fuel injection timing that is not retarded (specifically, the fuel injection timing that is normally applied depending on the operating state of the engine 1). Then, the PCM 80 exits the flow shown in FIG. 8.

[作用及び効果]
次に、本実施形態によるエンジンシステム100の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、PCM80は、SCV43を全閉から全開へと切り替えている間に、燃料噴射時期を基本噴射時期よりも遅角させるようにインジェクタ28を制御する。このように基本噴射時期から遅角された時期においては、燃焼室16内におけるスワール流の形成がほぼ完了している。そのため、この時期に噴射された燃料は、スワール流により流されにくくなり、スワール流を貫徹して燃焼室16の中央部に到達して、この中央部に滞留しやすくなる(図6(B)参照)。その結果、点火プラグ32の周辺に燃料のリッチな領域が形成され、燃焼安定性を確保することができる。したがって、本実施形態によれば、SCV43を全閉から全開へと切り替えるときに、内部EGRガスの増加による燃焼安定性の低下を改善することができる。
[Action and Effect]
Next, the operation and effect of the engine system 100 according to the present embodiment will be described. According to this embodiment, the PCM 80 controls the injector 28 so as to retard the fuel injection timing from the basic injection timing while the SCV 43 is switched from fully closed to fully open. At the time retarded from the basic injection timing in this manner, the formation of a swirl flow in the combustion chamber 16 is almost completed. Therefore, the fuel injected at this time is not easily swirled by the swirl flow, and penetrates the swirl flow to reach the center of the combustion chamber 16 and is likely to remain in this center (see FIG. 6B). As a result, a fuel-rich region is formed around the spark plug 32, and combustion stability can be ensured. Therefore, according to this embodiment, when the SCV 43 is switched from fully closed to fully open, the deterioration of combustion stability due to the increase in internal EGR gas can be improved.

また、本実施形態によれば、PCM80は、SCV43の全閉から全開への切り替えが完了したときに、インジェクタ28の燃料噴射時期を、SCV43の切り替え中に適用していた燃料噴射時期よりも進角させる。つまり、一時的に遅角させていた燃料噴射時期を、遅角させない通常の燃料噴射時期へと戻す。これにより、燃料噴射時期の変更をSCV43の開度の切り替え中に限定し、SCV43の開度の切り替え完了後は燃料噴射時期を元に戻すので、燃料噴射時期に関する制御の安定性を確保することができる。 Furthermore, according to this embodiment, when the switching of the SCV 43 from fully closed to fully open is completed, the PCM 80 advances the fuel injection timing of the injector 28 from the fuel injection timing applied during the switching of the SCV 43. In other words, the fuel injection timing that was temporarily retarded is returned to the normal fuel injection timing that is not retarded. This limits the change in the fuel injection timing to the period during which the opening of the SCV 43 is being switched, and returns the fuel injection timing to its original state after the switching of the opening of the SCV 43 is completed, thereby ensuring the stability of control over the fuel injection timing.

また、本実施形態によれば、PCM80は、SCV43によるスワール流を用いずにエンジン1が運転される状況では(特に図4の運転領域R2においてエンジン回転数が回転数閾値N1未満である領域)、エンジン1の吸気行程中及び圧縮行程中に燃料を噴射(分割噴射)させるので、エンジン1の成層燃焼を効果的に実現することができる。 In addition, according to this embodiment, when the engine 1 is operated without using the swirl flow generated by the SCV 43 (particularly in the region where the engine speed is less than the speed threshold N1 in the operating region R2 in FIG. 4), the PCM 80 injects fuel (split injection) during the intake stroke and compression stroke of the engine 1, thereby effectively achieving stratified charge combustion in the engine 1.

[変形例]
上記した実施形態では、SCV43を全閉と全開とのいずれかの状態に固定的に設定する例を示したが(当然、開度の切り替え中には全閉と全開との間の中間開度を経由することになるが、固定的に設定されるのは全閉と全開とのいずれかの状態である)、他の例では、SCV43を全閉と全開との間の様々な中間開度に固定的に設定してもよい。この他の例では、PCM80は、SCV43の開度を、エンジン1の運転状態に応じた中間開度に設定する。この場合、PCM80は、エンジン1の運転状態の変化に応じてSCV43の開度を開側へと変化させている間に、インジェクタ28の燃料噴射時期を、この開度の変化前に適用されていた燃料噴射時期よりも遅角させる。
[Modification]
In the above embodiment, an example is shown in which the SCV 43 is fixed to either the fully closed or fully open state (obviously, an intermediate opening between the fully closed and fully open states is passed through during the change in the opening degree, but the fixed setting is either the fully closed or fully open state), but in another example, the SCV 43 may be fixedly set to various intermediate opening degrees between the fully closed and fully open states. In this other example, the PCM 80 sets the opening degree of the SCV 43 to an intermediate opening degree according to the operating state of the engine 1. In this case, while changing the opening degree of the SCV 43 to the open side according to the change in the operating state of the engine 1, the PCM 80 retards the fuel injection timing of the injector 28 from the fuel injection timing applied before the change in the opening degree.

また、上記の他の例では、PCM80は、SCV43の開度の変化量(SCV開度変化量)に応じて、燃料噴射時期の遅角量を設定する。図9を参照して、SCV開度変化量に応じて遅角量を設定する方法について説明する。図9は、横軸にSCV開度変化量を示し、縦軸に燃料噴射時期の遅角量を示している。図9に示すように、PCM80は、SCV開度変化量が大きいほど、燃料噴射時期の遅角量を大きくする。なお、SCV開度変化量の最大値は、SCV43を全閉から全開へと切り替えるときの開度変化量であり、このSCV開度変化量の最大値が適用されるときには、燃料噴射時期の遅角量も最大値となる。 In the other example described above, the PCM 80 sets the retard amount of the fuel injection timing according to the amount of change in the opening of the SCV 43 (SCV opening change amount). With reference to FIG. 9, a method of setting the retard amount according to the amount of change in the SCV opening will be described. In FIG. 9, the horizontal axis shows the amount of change in the SCV opening, and the vertical axis shows the amount of retard of the fuel injection timing. As shown in FIG. 9, the greater the amount of change in the SCV opening, the greater the retard amount of the fuel injection timing is set by the PCM 80. Note that the maximum value of the amount of change in the SCV opening is the amount of change in the opening when the SCV 43 is switched from fully closed to fully open, and when this maximum value of the amount of change in the SCV opening is applied, the amount of retard of the fuel injection timing is also maximum.

ここで、SCV開度変化量が大きいほど、ガスの流動が強くなるので、スワール流が安定するまで時間がかかる。したがって、PCM80は、SCV開度変化量が大きいほど、燃料噴射時期の遅角量を大きくして、スワール流が安定するまで燃料噴射を待機するようにする。これにより、SCV開度変化量が大きい場合にも、噴射された燃料をスワール流によらずに燃焼室16の中央部(つまり点火プラグ32の周辺)に的確に配置させることができる。 Here, the greater the change in SCV opening, the stronger the gas flow, and so it takes time for the swirl flow to stabilize. Therefore, the greater the change in SCV opening, the greater the retard amount of the fuel injection timing the PCM 80 will be, so that fuel injection will wait until the swirl flow stabilizes. This makes it possible to accurately position the injected fuel in the center of the combustion chamber 16 (i.e., around the spark plug 32) without being affected by the swirl flow, even when the change in SCV opening is large.

1 エンジン
2 気筒
14 ピストン
16 燃焼室
18 吸気ポート
28 インジェクタ(燃料噴射弁)
32 点火プラグ
40 吸気通路
43 スワールコントロールバルブ(SCV)
44 排気通路
45 触媒
46 EGR通路
48 EGRバルブ
80 PCM(制御器)
100 エンジンシステム
Reference Signs List 1 engine 2 cylinder 14 piston 16 combustion chamber 18 intake port 28 injector (fuel injection valve)
32 Spark plug 40 Intake passage 43 Swirl control valve (SCV)
44 Exhaust passage 45 Catalyst 46 EGR passage 48 EGR valve 80 PCM (controller)
100 Engine System

Claims (5)

エンジンシステムであって、
燃焼室を形成する気筒と、前記気筒内において往復運動するピストンと、燃料を前記気筒内に直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内の燃料と吸気との混合気に点火する点火プラグと、を備えるエンジンと、
前記エンジンの前記気筒へと吸気を供給する吸気通路内に設けられ、閉側の開度に設定されているときにスワール流を前記気筒内に生成するように構成されたスワールコントロールバルブと、
前記燃料噴射弁及び前記スワールコントロールバルブを制御するよう構成された制御器であって、前記エンジンの運転状態に応じて前記スワールコントロールバルブの開度を制御するよう構成された前記制御器と、
を有し、
前記制御器は、前記エンジンの運転状態に応じて前記スワールコントロールバルブの開度を開側へと変化させている間に、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を、前記開度の変化前に適用されていた燃料噴射時期よりも遅角させるように、前記燃料噴射弁を制御するよう構成されている、ことを特徴とするエンジンシステム。
1. An engine system comprising:
an engine including a cylinder forming a combustion chamber, a piston reciprocating in the cylinder, a fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder, and an ignition plug that ignites a mixture of fuel and intake air in the cylinder;
a swirl control valve provided in an intake passage that supplies intake air to the cylinder of the engine and configured to generate a swirl flow in the cylinder when the swirl control valve is set to a closed side opening degree;
a controller configured to control the fuel injection valve and the swirl control valve, the controller being configured to control an opening degree of the swirl control valve in response to an operating state of the engine;
having
the controller is configured to control the fuel injection valve so as to retard the fuel injection timing by the fuel injection valve from the fuel injection timing applied before the change in the opening degree, while changing the opening degree of the swirl control valve to the open side in accordance with the operating state of the engine.
前記制御器は、前記スワールコントロールバルブの開度の開側への変化が完了したときに、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を、前記開度の変化中に適用されていた燃料噴射時期よりも進角させるように、前記燃料噴射弁を制御するよう構成されている、請求項1に記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 1, wherein the controller is configured to control the fuel injection valve so that, when the change in the opening of the swirl control valve to the open side is completed, the fuel injection timing of the fuel injection valve is advanced from the fuel injection timing applied during the change in the opening. 前記制御器は、前記スワールコントロールバルブの開度の開側への変化量が大きいほど、前記燃料噴射時期を遅角させる量を大きくするように、前記燃料噴射弁を制御するよう構成されている、請求項1又は2に記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 1 or 2, wherein the controller is configured to control the fuel injection valve so that the greater the change in the opening of the swirl control valve, the greater the amount of retardation of the fuel injection timing. 前記燃料噴射弁は、前記ピストンの軸線方向に対して傾いて設けられている、請求項1乃至のいずれか一項に記載のエンジンシステム。 4. The engine system according to claim 1 , wherein the fuel injection valve is provided at an angle with respect to an axial direction of the piston. 前記ピストンの冠面は、キャビティが形成されておらず、ほぼ平坦に形成され、
前記点火プラグは、前記燃焼室の天井の中央部に設けられている、
請求項1乃至のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The crown surface of the piston is formed substantially flat without any cavity formed therein,
The spark plug is provided in the center of the ceiling of the combustion chamber.
An engine system according to any one of claims 1 to 4 .
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