JP2020118104A - Vehicle control device - Google Patents

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Abstract

To ensure both quietness and excellent fuel economy performance in a vehicle mounted with a compression ignition engine and a motor capable of generating power.SOLUTION: A fuel injection control section 73 causes an injector 15 to execute first stage injections P1 and P2 in which fuel is injected at least during a compression stroke and main injections M1 and M2 in which a fuel injection is started at or around a compression top dead center and completed during an expansion stroke. Specifically, in a case where a vehicle speed detection section 71 detects a vehicle speed faster than a first predetermined vehicle speed, the fuel injection control section 73 executes: a first injection pattern in which a fuel injection amount of the first stage injection P2 is set to be larger than the fuel injection amount of the main injection M2 when a motor control section 78 does not instruct an application of motor resistance; and a second injection pattern in which the fuel injection amount of the first stage injection P1 is set to be smaller than the fuel injection amount of the main injection M1 when the motor control section instructs the application of the motor resistance.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、圧縮着火エンジンと、当該エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an engine system including a compression ignition engine and a motor capable of generating electricity connected to an output shaft of the engine.

圧縮着火エンジンでは、予め空気と燃料とを混合しておき、当該混合気を圧縮して一気に燃焼させる予混合圧縮着火方式を採用することで、燃焼期間の短縮化による燃費性能の向上を図ることができる。しかし、予混合圧縮着火による燃焼は、熱発生率ピークの立ち上がりが急峻なことから燃焼騒音が大きくなる傾向がある。従って、当該エンジンが搭載された車両の車速が遅い場合、走行騒音が小さいことから燃焼騒音の大きさが際立つようになる。 The compression ignition engine uses a premixed compression ignition system in which air and fuel are mixed in advance and the mixture is compressed and burned at once, thereby improving fuel efficiency by shortening the combustion period. You can However, in combustion by premixed compression ignition, combustion noise tends to increase because the heat release rate peak rises steeply. Therefore, when the vehicle speed of the vehicle equipped with the engine is low, the running noise is small, and the magnitude of the combustion noise becomes remarkable.

圧縮着火エンジンにおいて、インジェクタから燃料を多段階に噴射させることが知られている。特許文献１には、メイン噴射と、このメイン噴射よりも先立つ噴射であるパイロット噴射とを実行させるディーゼルエンジンの制御装置が開示されている。特許文献１の制御装置は、車室内騒音が大きいときに、車室内騒音が小さいときに比べて前記パイロット噴射による燃料噴射量を減量する制御を行う。 In a compression ignition engine, it is known to inject fuel in multiple stages from an injector. Patent Document 1 discloses a control device for a diesel engine that executes a main injection and a pilot injection that is an injection prior to the main injection. The control device of Patent Document 1 performs control to reduce the fuel injection amount by the pilot injection when the vehicle interior noise is high compared to when the vehicle interior noise is low.

特開２００６−２４２１２５号公報JP, 2006-242125, A

圧縮着火エンジンの出力軸に発電可能なモーターを連結し、車載二次電池に前記モーターの発電電力を充電させると共に、エンジンのアシストを行わせるエンジンシステムが知られている。このようなエンジンシステムでは、運手者のアクセルワークに基づかず、モーター抵抗の付加によってエンジン負荷が変動する。このため、予混合圧縮着火燃焼の燃焼騒音の低減を図るには、モーター抵抗の付加を加味した制御を行う必要があるが、未だ有用な制御技術が提案されていないのが現状である。 2. Description of the Related Art There is known an engine system in which a motor capable of generating power is connected to an output shaft of a compression ignition engine to charge a vehicle-mounted secondary battery with the generated power of the motor and to assist the engine. In such an engine system, the engine load changes due to the addition of the motor resistance, not based on the accelerator work of the driver. For this reason, in order to reduce the combustion noise of the premixed compression ignition combustion, it is necessary to perform control in consideration of the addition of motor resistance, but the present situation is that no useful control technique has been proposed yet.

本発明は、圧縮着火エンジン及び発電可能なモーターが搭載された車両において、車両の静粛性と優れた燃費性能の確保とを両立させることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle control device for a vehicle equipped with a compression ignition engine and a motor capable of generating electric power, which can achieve both the quietness of the vehicle and the securing of excellent fuel efficiency performance.

本発明の一局面に係る車両の制御装置は、圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁を備える圧縮着火エンジンと、前記圧縮着火エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置であって、アクセルの踏み込み量と前記モーターの発電時のモーター抵抗とに基づいて、前記燃料噴射弁の動作を制御する燃料噴射制御部と、前記モーターの動作を制御するモーター制御部と、前記車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、前記燃料噴射制御部は、圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを、前記燃料噴射弁に実行させるものであり、車速が第１所定値を超過していることを前記車速検出部が検出している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する第１噴射パターンを実行する一方、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する第２噴射パターンを実行する、ことを特徴とする。 A control device for a vehicle according to an aspect of the present invention is a compression ignition engine including a fuel injection valve capable of injecting fuel into a combustion chamber in multiple stages from a compression stroke to an expansion stroke, and an output shaft of the compression ignition engine. A control device for a vehicle equipped with an engine system including a motor capable of generating electric power, which is configured to control the operation of the fuel injection valve based on a depression amount of an accelerator and a motor resistance during power generation of the motor. A fuel injection control unit for controlling, a motor control unit for controlling operation of the motor, and a vehicle speed detection unit for detecting a vehicle speed of the vehicle are provided, and the fuel injection control unit injects fuel during a compression stroke. The first-stage injection and the main injection that starts the injection near the compression top dead center and completes the injection during the expansion stroke are executed by the fuel injection valve, and the vehicle speed exceeds the first predetermined value. When the vehicle speed detection unit has detected that, if the motor control unit has not issued an instruction to add a motor resistance, the injection amount of the leading stage injection is larger than the injection amount of the main injection. While executing the first injection pattern to be set, when the motor control unit issues an instruction to add the motor resistance, the injection amount of the first-stage injection is set to be smaller than the injection amount of the main injection. It is characterized in that two injection patterns are executed.

この制御装置によれば、車両が第１所定値を超過する車速で走行している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合、つまり燃料噴射制御部がアクセルの踏み込み量のみに基づいて燃料噴射制御を行う状況のとき、第１噴射パターンが選択される。第１噴射パターンでは、圧縮行程中に実行される先頭段噴射の噴射量が主噴射の噴射量よりも多く設定される。このため、前記先頭段噴射による燃焼に起因して、熱発生率ピークを圧縮上死点付近に出現させることができる。つまり、前記先頭段噴射にて予混合圧縮着火燃焼を実現させ、燃費性能の向上を図ることができる。 According to this control device, when the vehicle is traveling at a vehicle speed exceeding the first predetermined value and the motor control unit does not give an instruction to add the motor resistance, that is, the fuel injection control unit sets the accelerator The first injection pattern is selected when the fuel injection control is performed based on only the depression amount. In the first injection pattern, the injection amount of the first stage injection executed during the compression stroke is set to be larger than the injection amount of the main injection. Therefore, the heat release rate peak can be caused to appear near the compression top dead center due to the combustion by the first-stage injection. That is, it is possible to realize the premixed compression ignition combustion in the first-stage injection and improve the fuel efficiency.

これに対し、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合、つまり燃料噴射制御部がアクセルの踏み込み量及びモーター抵抗に基づいて燃料噴射制御を行う状況のとき、第２噴射パターンが選択される。モーター抵抗が付加されるとエンジン負荷も上昇するため、車速を維持するために燃料噴射制御部は、燃料噴射量を増量させる制御を行わねばならない。この場合、前記第１噴射パターンを継続させると燃焼騒音も大きくなる。ここでのエンジン負荷の上昇は、運転者のアクセルワークに基づくものではないため、燃焼騒音が大きくなると運転者は違和感を覚えることがある。そこで、かかる状況においては第２噴射パターンを選択し、先頭段噴射の噴射量が主噴射の噴射量よりも少なく設定する。これにより、燃焼に伴う熱発生率特性には急峻な変化は現れず、熱発生率ピークは第１噴射パターンの実行時よりも遅角側に出現する。従って、モーター抵抗の付加時に燃焼騒音を抑制することができる。 On the other hand, when the motor control unit issues an instruction to add the motor resistance, that is, when the fuel injection control unit performs the fuel injection control based on the accelerator depression amount and the motor resistance, the second injection pattern Is selected. Since the engine load increases when the motor resistance is added, the fuel injection control unit must perform control to increase the fuel injection amount in order to maintain the vehicle speed. In this case, if the first injection pattern is continued, combustion noise also increases. Since the increase in the engine load here is not based on the accelerator work of the driver, the driver may feel discomfort when the combustion noise increases. Therefore, in such a situation, the second injection pattern is selected, and the injection amount of the first stage injection is set to be smaller than the injection amount of the main injection. As a result, a steep change does not appear in the heat release rate characteristic associated with combustion, and the heat release rate peak appears on the retard side relative to when the first injection pattern is executed. Therefore, combustion noise can be suppressed when the motor resistance is added.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第２噴射パターンの噴射の実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、少なくとも１回の第２段噴射を実行させ、且つ、前記先頭段噴射、前記第２段噴射、主噴射の順に噴射量が多くなるように設定することが望ましい。 In the above control device, the fuel injection control unit causes at least one second stage injection to be performed at a time between the leading stage injection and the main injection when performing the injection of the second injection pattern. Further, it is desirable to set the injection amount to increase in the order of the first-stage injection, the second-stage injection, and the main injection.

この制御装置によれば、上記の順に燃料噴射量を増大させてゆくことで、主噴射による燃焼において急峻な熱発生率の上昇を抑制することができ、低速走行時においてより燃焼騒音を小さくすることができる。また、前記第２段噴射が追加されるので、各噴射のペネトレーションは抑制され、シリンダ壁面への燃料の付着を抑止し易くなる。 According to this control device, by increasing the fuel injection amount in the order described above, it is possible to suppress a steep rise in the heat generation rate in the combustion due to the main injection, and to reduce the combustion noise during low speed running. be able to. Further, since the second-stage injection is added, the penetration of each injection is suppressed, and it becomes easy to prevent the fuel from adhering to the cylinder wall surface.

上記の制御装置において、前記車速検出部が、前記第１所定値よりも予め定められた値だけ大きい第２所定値を超過する車速を検出している場合、前記燃料噴射制御部は、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、前記第１噴射パターンを実行することが望ましい。 In the above control device, when the vehicle speed detection unit detects a vehicle speed that exceeds a second predetermined value that is larger than the first predetermined value by a predetermined value, the fuel injection control unit causes the motor Even when the control unit issues an instruction to add the motor resistance, it is desirable to execute the first injection pattern.

車両が、車速が相当大きい高速走行を行っている場合（第２所定値を超過する車速の場合）、その走行騒音も燃焼騒音を掻き消す程度に相当大きくなる。上記の制御装置によれば、このようなケースでは運転者も違和感を持たないことから、前記第２噴射パターンに変更せず、優れた燃費性能を発揮する前記第１噴射パターンを維持する。これにより、車両の燃費性能を向上させることができる。 When the vehicle is traveling at a high speed at which the vehicle speed is considerably high (when the vehicle speed exceeds the second predetermined value), the traveling noise is also considerably large to the extent that the combustion noise is wiped out. According to the above control device, the driver does not feel uncomfortable in such a case, so the first injection pattern that exhibits excellent fuel efficiency performance is maintained without changing to the second injection pattern. As a result, the fuel efficiency performance of the vehicle can be improved.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第１噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射による燃焼に起因して発生する第１圧力波と、前記主噴射による燃焼に起因して発生する第２圧力波とが、互いに１／２周期ずれて出現するように、前記先頭段噴射及び前記主噴射を実行させることが望ましい。 In the above-described control device, the fuel injection control unit generates a first pressure wave generated due to the combustion by the first stage injection and a combustion caused by the main injection during the execution of the first injection pattern. It is desirable that the leading stage injection and the main injection be executed so that the second pressure wave that occurs appears with a shift of ½ cycle from each other.

高速走行時（第１所定値を超過する車速のとき）は、エンジンの燃焼騒音が走行騒音（風切り音等）で掻き消される傾向があるものの、なるべくならば燃焼騒音を抑制することが望ましい。上記の制御装置によれば、第１圧力波と第２圧力波とが互いに１／２周期ずれて出現することから、これら圧力波が互いに打ち消されるようになる。従って、高速走行時に燃焼騒音を低減することができる。 During high-speed traveling (when the vehicle speed exceeds the first predetermined value), combustion noise of the engine tends to be scraped off by traveling noise (wind noise, etc.), but it is desirable to suppress combustion noise as much as possible. According to the above control device, since the first pressure wave and the second pressure wave appear with a shift of ½ cycle from each other, these pressure waves cancel each other. Therefore, combustion noise can be reduced during high-speed traveling.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第１噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、前記先頭段噴射及び前記主噴射よりも短い噴射期間で燃料を噴射させる中段噴射をさらに実行させることが望ましい。 In the above-described control device, the fuel injection control unit, during execution of the first injection pattern, has an injection period shorter than the first-stage injection and the main injection at a timing between the first-stage injection and the main injection. It is desirable to further execute the middle-stage injection in which the fuel is injected at.

この制御装置によれば、短い噴射期間の中段噴射で噴射された燃料は、燃焼室の径方向外側まで到達し難くなり、専ら燃焼室の径方向中央付近の空気と混合して混合気を形成し、燃焼に至る。すなわち、前記中段噴射では、前記先頭段噴射及び前記主噴射において使用されない燃焼室の領域の酸素を、積極的に活用して混合気を形成させる。これにより燃焼室内に存在する酸素を有効利用することができ、煤などの発生を抑制することができる。また、前記中段噴射は、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に実行されることから、当該中段噴射による燃焼をエンジントルクに寄与させることができる。 According to this control device, the fuel injected in the middle-stage injection in the short injection period is hard to reach the outside in the radial direction of the combustion chamber, and is mixed with the air in the vicinity of the radial center of the combustion chamber to form the air-fuel mixture. Then burns. That is, in the middle-stage injection, oxygen in the region of the combustion chamber that is not used in the first-stage injection and the main injection is positively utilized to form the air-fuel mixture. As a result, oxygen existing in the combustion chamber can be effectively used and soot and the like can be suppressed. Further, since the middle-stage injection is executed at a timing between the first-stage injection and the main injection, combustion by the middle-stage injection can contribute to the engine torque.

上記の制御装置において、前記燃焼室の一部は、ピストンの冠面により区画されると共に、前記ピストンの冠面にはキャビティが備えられ、当該キャビティは、 前記冠面の径方向中心領域に配置され、シリンダ軸方向に第１の深さを有する第１底部を備えた下段キャビティと、前記冠面における前記下段キャビティ部の外周側に配置され、シリンダ軸方向に前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２底部を備えた上段キャビティと、前記下段キャビティと前記上段キャビティとを繋ぐリップと、を含み、前記燃料噴射弁は、前記キャビティに向けて燃料を噴射するものであって、前記燃焼室の径方向中心又はその近傍に配置され、前記燃料噴射制御部は、前記第１噴射パターン及び前記第２噴射パターンの双方において、前記先頭段噴射による燃料噴射が前記リップを指向するよう燃料噴射時期を設定する一方、前記第１噴射パターンの先頭段噴射を、前記第２噴射パターンの先頭段噴射よりも遅角側で実行させることが望ましい。 In the above control device, a part of the combustion chamber is partitioned by a crown surface of a piston, and a cavity is provided in the crown surface of the piston, and the cavity is arranged in a radial center region of the crown surface. And a lower cavity having a first bottom portion having a first depth in the cylinder axial direction and an outer peripheral side of the lower cavity portion in the crown surface, the shallow cavity being shallower than the first depth in the cylinder axial direction. The fuel injection valve includes an upper cavity having a second bottom having a second depth, and a lip connecting the lower cavity and the upper cavity, and the fuel injection valve injects fuel toward the cavity. The fuel injection control unit is arranged at or near the radial center of the combustion chamber, and the fuel injection control unit causes the fuel injection by the first-stage injection to cause the lip in both the first injection pattern and the second injection pattern. It is desirable to set the fuel injection timing so as to be directed, and to execute the front stage injection of the first injection pattern on the retard side with respect to the front stage injection of the second injection pattern.

この制御装置によれば、前記リップを指向して前記先頭段噴射が実行されるので、燃焼室内の空気利用率を高めることができる。すなわち、燃料噴射弁からキャビティに向けて燃料が噴射されると、その燃料と燃焼室内の空気とが混合した混合気が前記第１底部及び前記第２底部に向かうようになる。従って、混合気を燃焼室の径方向内側及び外側へ向かわせ易くすることができ、燃焼室内の空気を有効活用して均質で薄い混合気を形成し、煤の発生を抑制することができる。また、前記第１噴射パターンの先頭段噴射が、より燃焼室内の圧力が高まる遅角側で実行させるので、高速走行時に予混合圧縮着火燃焼を実行させ易くなる。 According to this control device, since the first-stage injection is executed by directing toward the lip, it is possible to increase the air utilization rate in the combustion chamber. That is, when the fuel is injected from the fuel injection valve toward the cavity, the air-fuel mixture in which the fuel and the air in the combustion chamber are mixed goes toward the first bottom portion and the second bottom portion. Therefore, the air-fuel mixture can be easily directed to the inner side and the outer side in the radial direction of the combustion chamber, the air in the combustion chamber can be effectively used to form a homogeneous and thin air-fuel mixture, and soot can be suppressed. Further, since the first-stage injection of the first injection pattern is executed on the retard side where the pressure in the combustion chamber is further increased, premixed compression ignition combustion can be easily executed during high speed traveling.

本発明によれば、圧縮着火エンジン及び発電可能なモーターが搭載された車両において、車両の静粛性と優れた燃費性能の確保とを両立させることができる車両の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, in a vehicle equipped with a compression ignition engine and a motor capable of generating electric power, it is possible to provide a vehicle control device capable of achieving both quietness of the vehicle and ensuring of excellent fuel efficiency.

図１は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用される車両の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle to which an engine control device according to the present invention is applied. 図２は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。FIG. 2 is a system diagram of a diesel engine to which the engine control device according to the present invention is applied. 図３（Ａ）は、図２に示されたディーゼルエンジンのピストンの、冠面部分の斜視図、図３（Ｂ）は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。FIG. 3(A) is a perspective view of a crown portion of the diesel engine piston shown in FIG. 2, and FIG. 3(B) is a perspective view with a cross section of the piston. 図４は、図３（Ｂ）に示すピストン断面の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the piston cross section shown in FIG. 図５は、ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するための、ピストンの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the piston for explaining the relationship between the crown surface of the piston and the fuel injection axis of the injector. 図６は、上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the engine. 図７は、上記エンジンの運転マップを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an operation map of the engine. 図８は、低速用噴射パターン（第２噴射パターン）の実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing an example of fuel injection timing and heat release rate when the low speed injection pattern (second injection pattern) is executed. 図９は、高速用噴射パターン（第１噴射パターン）の実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing an example of fuel injection timing and heat generation rate when the high speed injection pattern (first injection pattern) is executed. 図１０は、モーター抵抗が付加されたときの、噴射パターンの切り替え制御を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing the switching control of the injection pattern when the motor resistance is added. 図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１噴射パターンと第２噴射パターンとを比較するタイムチャートである。FIGS. 11A and 11B are time charts for comparing the first injection pattern and the second injection pattern. 図１２（Ａ）は、先頭段噴射及び主噴射による燃焼の熱発生率のピークのインターバルを示すグラフ、図１２（Ｂ）は、これら燃焼で発生する圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。FIG. 12(A) is a graph showing the intervals of peaks of the heat release rate of combustion by the first-stage injection and the main injection, and FIG. 12(B) is a schematic diagram for explaining the effect of canceling pressure waves generated by these combustions. It is a figure. 図１３は、中段噴射による熱発生率特性の変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing changes in the heat release rate characteristics due to middle-stage injection. 図１４は、第１噴射パターンの先頭段噴射における混合気の流動状態を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the combustion chamber showing the flow state of the air-fuel mixture in the first-stage injection of the first injection pattern. 図１５は、第１噴射パターンの先頭段噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the combustion chamber showing a region where combustion occurs due to the first-stage injection of the first injection pattern. 図１６は、中段噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of the combustion chamber showing a region where combustion is generated by the middle-stage injection. 図１７は、第１噴射パターンの主噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of the combustion chamber showing a combustion generation region of the main injection of the first injection pattern. 図１８は、燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing an example of fuel injection control.

［車両の構成］
以下、図面に基づいて、本発明に係る車両の制御装置の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、圧縮着火エンジンの一例であるディーゼルエンジンを搭載した車両の制御に本発明が適用される例を示す。図１は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用される車両１００の概略図である。車両１００には、図２で詳述するディーゼルエンジンシステムのエンジン本体１、変速機８１、モーター８２、バッテリー８３及びプロセッサ７０（エンジンの制御装置）が搭載されている。 [Vehicle configuration]
Hereinafter, an embodiment of a vehicle control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to control of a vehicle equipped with a diesel engine, which is an example of a compression ignition engine, will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle 100 to which an engine control device according to the present invention is applied. The vehicle 100 is equipped with the engine body 1, the transmission 81, the motor 82, the battery 83, and the processor 70 (engine control device) of the diesel engine system described in detail in FIG.

変速機８１は、エンジン本体１の出力軸（クランク軸）に連結され、エンジン出力を車両１００の駆動輪に伝達する過程で、所要のトルク及び回転速度に変速する。モーター８２は、発電が可能な電気モーターであって、そのモーター軸はエンジン本体１の出力軸に対してタイミングベルト８４で常時連結されている。バッテリー８３は、充放電が可能な二次電池である。 The transmission 81 is connected to the output shaft (crankshaft) of the engine body 1, and in the process of transmitting the engine output to the drive wheels of the vehicle 100, shifts to a required torque and rotational speed. The motor 82 is an electric motor capable of generating electricity, and its motor shaft is constantly connected to the output shaft of the engine body 1 by a timing belt 84. The battery 83 is a rechargeable secondary battery.

モーター８２は、エンジンアシスト動作とバッテリー８３に対する充電動作とを行う。エンジンアシスト動作は、例えば車両１００の急加速時やイドリングストップ後の再始動時に、タイミングベルト８４を介してモーター８２のトルクをエンジン本体１の出力軸へ伝達する動作である。この際、バッテリー８３からモーター８２へ電力が供給される。充電動作は、例えばバッテリー８３の残量不足時や車両１００の減速時等に、バッテリー８３に対する充電要求が発生した場合に、モーター８２を発電機として機能させる動作である。この場合、エンジン本体１には通常の負荷に加えて、発電機としてのモーター８２の回転子を回転駆動するモーター抵抗が重畳されることになる。 The motor 82 performs an engine assist operation and a charging operation for the battery 83. The engine assist operation is an operation of transmitting the torque of the motor 82 to the output shaft of the engine body 1 via the timing belt 84 when the vehicle 100 is rapidly accelerated or restarted after idling stop. At this time, electric power is supplied from the battery 83 to the motor 82. The charging operation is an operation that causes the motor 82 to function as a generator when a charging request is issued to the battery 83, for example, when the remaining amount of the battery 83 is insufficient or when the vehicle 100 decelerates. In this case, in addition to the normal load, the engine body 1 is superposed with a motor resistance for rotationally driving the rotor of the motor 82 as a generator.

［エンジンの全体構成］
次に、走行用の動力源として車両１００に搭載される前記ディーゼルエンジンシステムの全体構成を、図２に基づいて説明する。ディーゼルエンジンシステムは、上記のエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機４６とを備えている。 [Overall engine configuration]
Next, the overall configuration of the diesel engine system mounted on the vehicle 100 as a power source for traveling will be described with reference to FIG. The diesel engine system includes the engine body 1 described above, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, an exhaust passage 40 through which exhaust gas exhausted from the engine body 1 flows, and an exhaust passage 40. An EGR device 44 that recirculates a part of the exhaust gas that flows into the intake passage 30 and a turbocharger 46 that is driven by the exhaust gas that passes through the exhaust passage 40 are provided.

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

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

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

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

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３及び排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１及び排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴが、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴが、各々内蔵されている。 The cylinder head 4 is provided with an intake valve operating mechanism 13 and an exhaust valve operating mechanism 14 including a camshaft. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are opened and closed by the valve operating mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7. The intake-side valve mechanism 13 has an intake VVT capable of changing at least the opening timing of the intake valve 11, and the exhaust-side valve mechanism 14 has an exhaust VVT capable of changing at least the closing timing of the exhaust valve 12. Has been done.

シリンダヘッド４には、先端部から燃焼室６内に燃料を噴射するインジェクタ１５（燃料噴射弁）が、各シリンダ２につき１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、燃料を噴射する先端部（ノズル１５１；図１４）が燃焼室６の径方向中心又はその近傍に位置するように、シリンダヘッド４に組み付けられ、ピストン５の冠面５０に形成された後述のキャビティ５Ｃ（図２〜図４）に向けて燃料を噴射する。本実施形態のインジェクタ１５としては、圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能なものが選ばれる。このため、開弁応答速度（通電開始から開弁完了までに要する時間）が５０μｓ〜２００μｓ程度の高速応答タイプのインジェクタ１５を用いることが望ましい。 An injector 15 (fuel injection valve) for injecting fuel into the combustion chamber 6 from the tip portion is attached to the cylinder head 4 for each cylinder 2. The injector 15 is attached to the cylinder head 4 and is formed on the crown surface 50 of the piston 5 so that the tip portion (nozzle 151; FIG. 14) for injecting fuel is located at or near the radial center of the combustion chamber 6. Further, the fuel is injected toward a cavity 5C (FIGS. 2 to 4) described later. As the injector 15 of the present embodiment, an injector capable of injecting fuel into the combustion chamber in multiple stages from the compression stroke to the expansion stroke is selected. Therefore, it is desirable to use a high-speed response type injector 15 having a valve opening response speed (the time required from the start of energization to the completion of valve opening) of about 50 μs to 200 μs.

インジェクタ１５は、燃料供給管を介して全シリンダ２に共通の蓄圧用コモンレール（図示せず）と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ２のインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５から高い圧力（５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度）で燃料が燃焼室６内に噴射される。前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ１５から噴射される燃料の圧力である噴射圧を変更するための燃圧レギュレータ１６（図２では不図示、図６参照）が設けられている。 The injector 15 is connected to a common pressure accumulating common rail (not shown) common to all the cylinders 2 via a fuel supply pipe. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail. By supplying the fuel accumulated in the common rail to the injector 15 of each cylinder 2, the fuel is injected into the combustion chamber 6 at a high pressure (about 50 MPa to 250 MPa) from each injector 15. Between the fuel pump and the common rail, a fuel pressure regulator 16 (not shown in FIG. 2, see FIG. 6) for changing the injection pressure, which is the pressure of the fuel injected from the injector 15, is provided.

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

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

吸気通路３０には、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５及び吸気Ｏ２センサＳＮ６が配置されている。エアフローセンサＳＮ３は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサＳＮ４は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサＳＮ５及び吸気Ｏ２センサＳＮ６は、サージタンク３４の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。なお、図２には図示していないが、インジェクタ１５の噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ７（図６）が備えられている。 An air flow sensor SN3, an intake temperature sensor SN4, an intake pressure sensor SN5, and an intake O 2 sensor SN6 are arranged in the intake passage 30. The air flow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of intake air passing through the portion. The intake air temperature sensor SN4 is arranged on the downstream side of the intercooler and detects the temperature of the intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN5 and the intake O 2 sensor SN6 are arranged in the vicinity of the surge tank 34, and detect the pressure of the intake air passing through the portion and the oxygen concentration of the intake air, respectively. Although not shown in FIG. 2, an injection pressure sensor SN7 (FIG. 6) that detects the injection pressure of the injector 15 is provided.

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０及び排気通路４０を通して車両の外部に排出される。排気通路４０には排気浄化装置４１が設けられている。排気浄化装置４１には、排気ガス中に含まれる有害成分（ＣＯおよびＨＣ）を酸化して無害化する酸化触媒４２と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とが内蔵されている。なお、排気通路４０における排気浄化装置４１よりも下流側の位置に、ＮＯｘを還元して無害化するＮＯｘ触媒をさらに配置しても良い。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40. An exhaust gas purification device 41 is provided in the exhaust passage 40. The exhaust purification device 41 includes an oxidation catalyst 42 that oxidizes harmful components (CO and HC) contained in the exhaust gas to render them harmless, and a DPF (diesel) for collecting particulate matter contained in the exhaust gas. -Particulate filter) 43 is built in. A NOx catalyst that reduces NOx to render it harmless may be further arranged at a position downstream of the exhaust purification device 41 in the exhaust passage 40.

排気通路４０には、排気Ｏ２センサＳＮ８及び差圧センサＳＮ９が配置されている。排気Ｏ２センサＳＮ８は、ターボ過給機４６と排気浄化装置４１との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。差圧センサＳＮ９は、ＤＰＦ４３の上流端と下流端との差圧を検出する。 An exhaust O 2 sensor SN8 and a differential pressure sensor SN9 are arranged in the exhaust passage 40. The exhaust gas O 2 sensor SN8 is arranged between the turbocharger 46 and the exhaust gas purification device 41, and detects the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the portion. The differential pressure sensor SN9 detects the differential pressure between the upstream end and the downstream end of the DPF 43.

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

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

［ピストンの詳細構造］
続いて、ピストン５の構造、とりわけ冠面５０の構造について詳細に説明する。図３（Ａ）は、ピストン５の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン５は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図３（Ａ）では、冠面５０を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図３（Ｂ）は、ピストン５の径方向断面付きの斜視図である。図４は、図３（Ｂ）に示す径方向断面の拡大図である。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）において、シリンダ軸方向Ａ及び燃焼室の径方向Ｂを矢印で示している。 [Detailed structure of piston]
Next, the structure of the piston 5, especially the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 3A is a perspective view mainly showing the upper portion of the piston 5. The piston 5 includes an upper piston head and a skirt portion located on the lower side. In FIG. 3A, the piston head portion having the crown surface 50 on the top surface is shown. FIG. 3B is a perspective view of the piston 5 with a radial cross section. FIG. 4 is an enlarged view of the radial cross section shown in FIG. 3A and 3B, the cylinder axis direction A and the combustion chamber radial direction B are indicated by arrows.

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

キャビティ５Ｃは、下段キャビティ５１、上段キャビティ５２、リップ５３及び山部５４を含む。下段キャビティ５１は、冠面５０の径方向Ｂの中心領域に配置され、冠面５０からシリンダ軸方向Ａの下方に凹没された凹部である。上段キャビティ５２は、冠面５０における下段キャビティ５１の外周側に配置され、冠面５０からシリンダ軸方向Ａの下方に凹没された環状の凹部である。リップ５３は、下段キャビティ５１と上段キャビティ５２とを径方向Ｂに繋ぐ部分である。山部５４は、冠面５０（下段キャビティ５１）の径方向Ｂの中心位置に配置された山型の凸部である。山部５４は、インジェクタ１５のノズル１５１の直下の位置に凸設されている（図１４）。 The cavity 5C includes a lower cavity 51, an upper cavity 52, a lip 53, and a mountain portion 54. The lower cavity 51 is a concave portion that is arranged in the central region of the crown surface 50 in the radial direction B and is recessed downward from the crown surface 50 in the cylinder axial direction A. The upper cavity 52 is an annular recess that is disposed on the outer peripheral side of the lower cavity 51 in the crown surface 50 and is recessed downward from the crown surface 50 in the cylinder axial direction A. The lip 53 is a portion that connects the lower cavity 51 and the upper cavity 52 in the radial direction B. The mountain portion 54 is a mountain-shaped convex portion arranged at the center position of the crown surface 50 (lower cavity 51) in the radial direction B. The mountain portion 54 is provided in a projecting position directly below the nozzle 151 of the injector 15 (FIG. 14).

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

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

上段キャビティ５２は、第２内側端部５２１、第２底部５２２、第２上端部５２３、下降平面５２４及び立ち壁領域５２５を含む。第２内側端部５２１は、上段キャビティ５２において最も径方向内側の位置にあり、リップ５３に連なっている。第２底部５２２は、上段キャビティ５２において最も凹没した領域である。上段キャビティ５２は、第２底部５２２においてシリンダ軸方向Ａに第１底部５１２よりも浅い深さ（第２の深さ）を備えている。第２上端部５２３は、上段キャビティ５２において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、スキッシュエリア５５に連なっている。 The upper cavity 52 includes a second inner end 521, a second bottom 522, a second upper end 523, a descending plane 524 and a standing wall region 525. The second inner end 521 is located at the innermost position in the radial direction in the upper cavity 52 and is continuous with the lip 53. The second bottom portion 522 is the most recessed region in the upper cavity 52. The upper cavity 52 has a depth (second depth) in the second bottom portion 522 that is shallower than the first bottom portion 512 in the cylinder axis direction A. The second upper end portion 523 is located at the highest position in the upper cavity 52 and on the outermost side in the radial direction, and is continuous with the squish area 55.

下降平面５２４は、第２内側端部５２１から第２底部５２２に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した平面形状を有する部分である。図４に示されているように、下降平面５２４は、径方向Ｂに延びる水平ラインＣ１に対して傾き角αで交差する傾斜ラインＣ２に沿った傾きを有している。 The descending plane 524 is a portion that extends from the second inner end portion 521 toward the second bottom portion 522 and has a planar shape that is inclined downward toward the outside in the radial direction. As shown in FIG. 4, the descending plane 524 has an inclination along an inclined line C2 that intersects the horizontal line C1 extending in the radial direction B at an inclination angle α.

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

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

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

山部５４は、上方に向けて突出しているが、その突出高さはリップ５３の第３上端部５３２の高さと同一であり、スキッシュエリア５５よりは窪んだ位置にある。山部５４は、上面視で円形の下段キャビティ５１の中心に位置しており、これにより下段キャビティ５１は山部５４の周囲に形成された環状溝の態様となっている。 The mountain portion 54 protrudes upward, but the protrusion height thereof is the same as the height of the third upper end portion 532 of the lip 53, and is located at a position recessed from the squish area 55. The crest 54 is located at the center of the circular lower cavity 51 in a top view, and thus the lower cavity 51 is in the form of an annular groove formed around the crest 54.

［キャビティ部の曲面形状について］
図５は、第１、第２キャビティ５１、５２及びリップ５３の曲面形状を説明するための、シリンダ軸方向Ａに沿った断面図である。下段キャビティ５１は、シリンダ軸を含む断面において、デカルトの卵型楕円曲線に沿った面形状（以下、エッグシェープ形状という）を備えている。具体的には、下段キャビティ５１は、インジェクタ１５（噴射孔１５２）から最も遠い円弧状の第１部分Ｒ１と、第１部分Ｒ１とリップ５３との間に位置する第２部分Ｒ２と、第１部分Ｒ１から径方向Ｂの内側に延びる第３部分Ｒ３とを含む。上述の図４の形状に当て嵌めると、第１部分Ｒ１は、径方向窪み部５１４の中央領域に、第２部分Ｒ２は、径方向窪み部５１４から第１上端部５１１へ至る領域に、第３部分Ｒ３は、径方向窪み部５１４から第１底部５１２へ至る領域に各々相当する。 [Curved surface shape of cavity]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cylinder axis direction A for explaining the curved surface shapes of the first and second cavities 51 and 52 and the lip 53. The lower cavity 51 has a surface shape (hereinafter referred to as an egg shape shape) along a Cartesian oval elliptic curve in a cross section including the cylinder axis. Specifically, the lower cavity 51 includes an arc-shaped first portion R1 farthest from the injector 15 (injection hole 152), a second portion R2 located between the first portion R1 and the lip 53, and a first portion R2. And a third portion R3 extending inward in the radial direction B from the portion R1. When fitted to the shape of FIG. 4 described above, the first portion R1 is located in the central region of the radial recess 514, and the second portion R2 is located in the region from the radial recess 514 to the first upper end 511. The three portions R3 correspond to the regions extending from the radial recessed portion 514 to the first bottom portion 512, respectively.

図５では、インジェクタ１５から噴射される燃料の噴射軸ＡＸが、インジェクタ１５から最も遠い第１部分Ｒ１と交差している状態を示している。下段キャビティ５１が備えるエッグシェープ形状は、このような第１部分Ｒ１の半径ｒ１が最も小さく、第１部分Ｒ１から第２部分Ｒ２方向側に向かうに連れ、並びに第１部分Ｒ１から第３部分Ｒ３方向側に向かうに連れ、連続的に半径が大きくなる円弧形状である。すなわち、第２部分Ｒ２の半径ｒ２は、図５の断面において、第１部分Ｒ１から反時計方向に離れるほど大きくなる。また、第３部分Ｒ３の半径ｒ３は、第１部分Ｒ１から時計方向に離れるほど、第２部分Ｒ２の半径ｒ２を同じ割合で大きくなる（ｒ２＝ｒ３）。リップ５３を起点として前記エッグシェープ形状を表すと、第２部分Ｒ２から第１部分Ｒ１にかけて円弧の半径が小さくなり、第１部分Ｒ１から第３部分Ｒ３にかけて円弧の半径が大きくなる円弧形状を有している。 FIG. 5 shows a state in which the injection axis AX of the fuel injected from the injector 15 intersects the first portion R1 farthest from the injector 15. The egg shape of the lower cavity 51 is such that the radius r1 of the first portion R1 is the smallest, the distance from the first portion R1 to the second portion R2 direction side, and the first portion R1 to the third portion R3. It has an arc shape in which the radius continuously increases as it goes toward the direction side. That is, the radius r2 of the second portion R2 increases as it moves away from the first portion R1 in the counterclockwise direction in the cross section of FIG. Further, the radius r3 of the third portion R3 increases at the same rate as the radius r2 of the second portion R2 as it moves away from the first portion R1 in the clockwise direction (r2=r3). When the egg shape is expressed with the lip 53 as a starting point, the radius of the arc is reduced from the second portion R2 to the first portion R1 and is increased from the first portion R1 to the third portion R3. doing.

リップ５３は、下端部５３１（第１上端部５１１）から第３上端部５３２（第２内側端部５２１）にかけて、所定の半径ｒ４を有する曲面からなる凸面形状を有している。上段キャビティ５２は、第２底部５２２から立ち壁領域５２５にかけて、所定の半径ｒ５を有する曲面からなる凹面形状を有している。第２上端部５２３は、所定の半径ｒ６を有する曲面からなる凸面形状を有している。半径ｒ４の中心点と半径ｒ５の中心点との間のシリンダ軸方向Ａの距離を第１距離Ｓｖ、半径ｒ５の中心点と半径ｒ６の中心点との間の径方向Ｂの距離を第２距離Ｓｈとするとき、
ｒ４＋ｒ５＞Ｓｖ
ｒ５＋ｒ６≦Ｓｈ
の関係を満たすように、半径ｒ４、ｒ５、ｒ６の数値が選ばれる。 The lip 53 has a convex shape formed of a curved surface having a predetermined radius r4 from the lower end portion 531 (first upper end portion 511) to the third upper end portion 532 (second inner end portion 521). The upper cavity 52 has a concave surface shape that is a curved surface having a predetermined radius r5 from the second bottom portion 522 to the standing wall region 525. The second upper end portion 523 has a convex shape made of a curved surface having a predetermined radius r6. The distance in the cylinder axis direction A between the center point of the radius r4 and the center point of the radius r5 is the first distance Sv, and the distance in the radial direction B between the center point of the radius r5 and the center point of the radius r6 is the second distance Sv. When the distance is Sh,
r4+r5>Sv
r5+r6≦Sh
Numerical values of the radii r4, r5, r6 are selected so as to satisfy the relationship of.

上段キャビティ５２において、第２底部５２２から立ち壁領域５２５の上端位置Ｒ４に至る部分は、半径ｒ５のおおよそ１／４円弧によって形成されている。そして、立ち壁領域５２５の上端位置Ｒ４は、半径ｒ６のおおよそ１／４円弧からなる第２上端部５２３の下端位置に連なっている。なお、第２上端部５２３の上端は、スキッシュエリア５５に連なっている。このような曲面形状とされている結果、立ち壁領域５２５の上端位置Ｒ４に対して立ち壁領域５２５の下方部分は、径方向Ｂの内側に位置している。つまり、立ち壁領域５２５には、下段キャビティ５１の径方向窪み部５１４のように、径方向Ｂの外側に抉れた形状部分は存在していない。後記で詳述するが、立ち壁領域５２５がこのような円弧形状とされるのは、下段キャビティ５１のエッグシェープ形状と協働して、混合気が燃焼室６の径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域５２５よりも径方向Ｂの外側の空間（スキッシュ空間）も有効に活用した燃焼を行わせるためである。 In the upper cavity 52, the portion from the second bottom portion 522 to the upper end position R4 of the standing wall region 525 is formed by an approximately ¼ arc having a radius r5. Then, the upper end position R4 of the standing wall region 525 is connected to the lower end position of the second upper end portion 523 formed of an approximately ¼ arc having a radius r6. The upper end of the second upper end portion 523 is connected to the squish area 55. As a result of having such a curved surface shape, the lower portion of the standing wall region 525 is located inside the radial direction B with respect to the upper end position R4 of the standing wall region 525. That is, in the standing wall region 525, there is no portion of the lower cavity 51 that is hollowed out in the radial direction B, unlike the radial recess 514. As will be described later in detail, the reason why the standing wall region 525 has such an arc shape is that the air-fuel mixture returns to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B in cooperation with the egg shape of the lower cavity 51. This is to prevent combustion and to effectively use the space outside the standing wall region 525 in the radial direction B (squish space).

［制御構成］
続いて、ディーゼルエンジンシステムの制御構成を、図６のブロック図に基づいて説明する。本実施形態のディーゼルエンジンシステムは、プロセッサ７０（エンジンの制御装置）によって統括的に制御される。プロセッサ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。プロセッサ７０には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。上記で説明したセンサＳＮ１〜ＳＮ９に加え、車両には、アクセル開度（アクセルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサＳＮ１０と、車両の走行環境の大気圧を計測する大気圧センサＳＮ１１と、車両の走行環境の気温を計測する外気温センサＳＮ１２と、が備えられている。 [Control configuration]
Next, the control configuration of the diesel engine system will be described based on the block diagram of FIG. The diesel engine system of the present embodiment is comprehensively controlled by the processor 70 (engine control device). The processor 70 is composed of a CPU, ROM, RAM and the like. Detection signals from various sensors mounted on the vehicle are input to the processor 70. In addition to the sensors SN1 to SN9 described above, the vehicle includes an accelerator opening sensor SN10 that detects an accelerator opening (accelerator depression amount), an atmospheric pressure sensor SN11 that measures the atmospheric pressure of the traveling environment of the vehicle, An outside air temperature sensor SN12 that measures the temperature of the traveling environment of the vehicle is provided.

プロセッサ７０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５、吸気Ｏ２センサＳＮ６、噴射圧センサＳＮ７、排気Ｏ２センサＳＮ８、差圧センサＳＮ９、アクセル開度センサＳＮ１０、大気圧センサＳＮ１１及び外気温センサＳＮ１２と電気的に接続されている。これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ１２によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、インジェクタ１５の噴射圧、排気酸素濃度、アクセル開度、外気温、気圧等の情報がプロセッサ７０に逐次入力される。 The processor 70 includes the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the air flow sensor SN3, the intake air temperature sensor SN4, the intake pressure sensor SN5, the intake O 2 sensor SN6, the injection pressure sensor SN7, the exhaust O 2 sensor SN8, and the differential pressure sensor SN9. , The accelerator opening sensor SN10, the atmospheric pressure sensor SN11, and the outside air temperature sensor SN12 are electrically connected. Information detected by these sensors SN1 to SN12, namely, crank angle, engine speed, engine water temperature, intake flow rate, intake temperature, intake pressure, intake oxygen concentration, injection pressure of injector 15, exhaust oxygen concentration, accelerator opening. , Outside air temperature, atmospheric pressure, etc. are sequentially input to the processor 70.

プロセッサ７０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ１２他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、プロセッサ７０は、インジェクタ１５（燃圧レギュレータ１６）、スロットル弁３２、ＥＧＲ弁４５及び変速用油圧ソレノイド８０、モーター８２及びバッテリー８３の制御回路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。 The processor 70 controls each part of the engine while performing various determinations and calculations based on the input signals from the sensors SN1 to SN12 and others. That is, the processor 70 is electrically connected to the injector 15 (fuel pressure regulator 16 ), the throttle valve 32, the EGR valve 45, the shift hydraulic solenoid 80, the control circuit of the motor 82 and the battery 83, etc. A control signal is output to each of these devices based on the above.

プロセッサ７０は、所定のプログラムが実行されることで、機能的に、車速検出部７１、目標トルク設定部７２、インジェクタ１５の動作を制御する燃料噴射制御部７３、バッテリー残量算出部７７、モーター制御部７８及び記憶部７９を具備するように動作する。 By executing a predetermined program, the processor 70 functionally functionally controls a vehicle speed detection unit 71, a target torque setting unit 72, an injector 15, a fuel injection control unit 73, a battery remaining amount calculation unit 77, a motor. It operates so as to include the control unit 78 and the storage unit 79.

車速検出部７１は、エンジン本体１が搭載された車両の車速を検出する。本実施形態では車速検出部７１は、変速用油圧ソレノイド８０の動作状況に基づいて車速を検出する。変速用油圧ソレノイド８０は、エンジン本体１の出力軸に連結されている変速機８１（図１）のギアを自動切り替えするソレノイドである。車速検出部７１は、変速用油圧ソレノイド８０により設定されているギア段から、少なくとも車両が低速又は高速走行中であるかを判定する。例えば、変速機８１が６段変速の自動変速機である場合、１〜３段を低速ギア、４〜６段を高速ギアと定義し、前者が選択されている場合は「低速」、後者が選択されている場合は「高速」と判定させることができる。 The vehicle speed detection unit 71 detects the vehicle speed of the vehicle in which the engine body 1 is mounted. In the present embodiment, the vehicle speed detection unit 71 detects the vehicle speed based on the operating condition of the shift hydraulic solenoid 80. The shift hydraulic solenoid 80 is a solenoid that automatically switches the gears of a transmission 81 (FIG. 1) connected to the output shaft of the engine body 1. The vehicle speed detection unit 71 determines at least whether the vehicle is traveling at low speed or high speed from the gear stage set by the hydraulic hydraulic solenoid 80 for shifting. For example, when the transmission 81 is a 6-speed automatic transmission, 1 to 3 speeds are defined as low speed gears and 4 to 6 speeds are defined as high speed gears. If it is selected, it can be judged as "high speed".

目標トルク設定部７２は、運転状況に応じて、エンジンの目標トルクを設定する。具体的には目標トルク設定部７２は、アクセル開度センサＳＮ１０によって検出されるアクセル開度に基づいて、エンジンの目標トルクを設定する。また、目標トルク設定部７２は、モーター８２がバッテリー８３への充電動作を行う状況のときには、モーター８２の発電時におけるモーター抵抗を付加して目標トルクを設定する。 The target torque setting unit 72 sets the target torque of the engine according to the driving situation. Specifically, the target torque setting unit 72 sets the target torque of the engine based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor SN10. Further, the target torque setting unit 72 sets the target torque by adding the motor resistance during the power generation of the motor 82 when the motor 82 is in the state of charging the battery 83.

燃料噴射制御部７３は、インジェクタ１５の燃料噴射動作を制御する。本実施形態の燃料噴射制御部７３は、後記で詳述するが、特定の運転領域の各サイクルにおいて、インジェクタ１５に、圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを実行させる。燃料噴射制御部７３は、目標トルク設定部７２が設定した目標トルク（アクセル踏み込み量とモーター抵抗とに基づく目標トルク）を達成するように、１サイクル当たりにインジェクタ１５から噴射させる燃料の噴射量を設定する。燃料噴射制御部７３は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部７４、噴射パターン選択部７５及び補正部７６を機能的に具備するように動作する。 The fuel injection control unit 73 controls the fuel injection operation of the injector 15. The fuel injection control unit 73 of the present embodiment will be described in detail later, but in each cycle of a specific operating region, the injector 15 injects fuel during the compression stroke and near the compression top dead center. The main injection that starts the injection and completes the injection during the expansion stroke is executed. The fuel injection control unit 73 sets the injection amount of fuel injected from the injector 15 per cycle so as to achieve the target torque (the target torque based on the accelerator depression amount and the motor resistance) set by the target torque setting unit 72. Set. The fuel injection control unit 73 operates so as to functionally include the operating state determination unit 74, the injection pattern selection unit 75, and the correction unit 76 by executing a predetermined program.

運転状態判定部７４は、上記のセンサＳＮ１〜ＳＮ１２の検出値に基づき、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温及び油温、外気温、吸気温、吸気圧、酸素濃度、ＥＧＲ弁４５の開度などの運転状態情報を取得し、エンジン本体１の運転状態等を判定する。 The operating state determination unit 74, based on the detected values of the sensors SN1 to SN12, the engine speed, engine load, engine water temperature and oil temperature, outside air temperature, intake temperature, intake pressure, oxygen concentration, EGR valve 45 opening degree. The operating state information of the engine body 1 is determined by acquiring the operating state information such as.

噴射パターン選択部７５は、前記目標噴射量（エンジン回転数及び負荷の組合せ）毎に予め設定されている噴射パターンを読み出して、当該目標噴射量に応じた燃料噴射パターンを設定する。本実施形態において噴射パターン選択部７５は、上記の特定の運転領域の一部運転領域（図７の第２領域Ｋ２）において、車両が高速走行中であることを車速検出部７１が検出しているときに、目標トルクにモーター８２のモーター抵抗分が付加されているか否かに応じて、燃料噴射パターンを切り替える制御を行う。また、先頭段噴射と主噴射とは、これら噴射による燃焼に起因して各々発生する圧力波同士が互いに打ち消されるように、両噴射の噴射時期が設定される。これらについては、後記で詳述する。 The injection pattern selection unit 75 reads out an injection pattern preset for each target injection amount (combination of engine speed and load) and sets a fuel injection pattern according to the target injection amount. In the present embodiment, the injection pattern selection unit 75 detects that the vehicle is traveling at high speed in the partial operation region (second region K2 in FIG. 7) of the above-described specific operation region by the vehicle speed detection unit 71. When the target torque is applied, control is performed to switch the fuel injection pattern depending on whether the motor resistance of the motor 82 is added to the target torque. Further, the injection timing of both injections is set so that the pressure waves generated in the first-stage injection and the main injection are mutually canceled due to the combustion by these injections. These will be described in detail later.

補正部７６は、噴射パターン選択部７５が設定した先頭段噴射の時期を、燃焼環境要因の変動に応じて補正する。すなわち、補正部７６は、予め設定された噴射時期に先頭段噴射を実行させた場合の熱発生率ピークの発生時期と、燃焼環境要因を考慮した前記熱発生率ピークの発生時期とのズレを解消させるように、燃料噴射時期を補正する。 The correction unit 76 corrects the timing of the first-stage injection set by the injection pattern selection unit 75 according to the fluctuation of the combustion environment factor. That is, the correction unit 76 shifts the generation timing of the heat release rate peak when the first stage injection is performed at the preset injection timing from the generation timing of the heat release rate peak in consideration of the combustion environment factor. The fuel injection timing is corrected so as to eliminate it.

バッテリー残量算出部７７は、バッテリー８３の充電残容量を算出する処理を行う。さらにバッテリー残量算出部７７は、バッテリー８３の充電残容量が所定の閾値を下回った場合に、充電要求を示す信号を出力する。 The battery remaining amount calculation unit 77 performs a process of calculating the remaining charge capacity of the battery 83. Further, the battery remaining amount calculation unit 77 outputs a signal indicating a charge request when the remaining charge capacity of the battery 83 is below a predetermined threshold value.

モーター制御部７８は、モーター８２の動作を制御する。具体的にはモーター制御部７８は、モーター８２に、上述のエンジンアシスト動作又はバッテリー８３に対する充電動作を実行させる。モーター制御部７８は、エンジンアシスト動作時には、バッテリー８３からモーター８２へ電力を供給させ、モータートルクをエンジン本体１の出力軸へ与える。また、モーター制御部７８は、充電動作時には、モーター８２を発電機として動作させ、当該モーター８２の発電電力をバッテリー８３に供給する。バッテリー残量算出部７７から充電要求の信号が出力されたとき、前記充電動作が実行される。充電要求を受けて、モーター制御部７８は、バッテリー８３からモーター８２への給電経路をＯＦＦとする一方でモーター８２からバッテリー８３への充電経路をＯＮとすると共に、目標トルク設定部７２にモーター抵抗の付加指示を出力する。 The motor controller 78 controls the operation of the motor 82. Specifically, the motor control unit 78 causes the motor 82 to execute the engine assist operation or the charging operation for the battery 83 described above. The motor control unit 78 supplies electric power from the battery 83 to the motor 82 during the engine assist operation, and applies the motor torque to the output shaft of the engine body 1. Further, the motor control unit 78 causes the motor 82 to operate as a generator during the charging operation, and supplies the power generated by the motor 82 to the battery 83. The charging operation is executed when the battery remaining amount calculation unit 77 outputs the signal of the charging request. In response to the charging request, the motor control unit 78 turns off the power feeding path from the battery 83 to the motor 82, turns on the charging path from the motor 82 to the battery 83, and causes the target torque setting unit 72 to set the motor resistance. The additional instruction of is output.

記憶部７９は、噴射パターン選択部７５が噴射パターンを設定する際に参照する各種の噴射パターンを記憶する。また、記憶部７９は、各種のプログラム、各種の設定値、図７に示す運転マップなどを記憶する。 The storage unit 79 stores various injection patterns that the injection pattern selection unit 75 refers to when setting the injection pattern. The storage unit 79 also stores various programs, various set values, the operation map shown in FIG. 7, and the like.

［運転マップと噴射パターン］
図７は、エンジン本体１の運転マップを示す図である。当該運転マップでは、低〜中回転領域であって軽〜中負荷の領域付近に設定された特定領域Ｋと、この特定領域Ｋを除く他の領域である非特定領域Ｎとを含んでいる。特定領域Ｋは、燃焼騒音を抑制した静音走行が望まれる運転領域である。この特定領域Ｋに該当するとき、燃料噴射制御部７３はインジェクタ１５に、少なくとも圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを行わせる、多段噴射の燃焼を実行させる。非特定領域Ｎに該当するとき、燃料噴射制御部７３は、例えば一般的な拡散燃焼を行わせる噴射態様を、インジェクタ１５に実行させる。もちろん、非特定領域Ｎにおいて一般的な拡散燃焼を異なる燃焼を実現させる噴射態様を取らせても良い。 [Operation map and injection pattern]
FIG. 7 is a diagram showing an operation map of the engine body 1. The operation map includes a specific region K that is set in the low to medium rotation region and near the light to medium load region, and a non-specific region N that is a region other than the specific region K. The specific region K is an operating region in which quiet running in which combustion noise is suppressed is desired. When it corresponds to this specific region K, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to inject fuel at least during the compression stroke and to start injection near the compression top dead center and complete the injection during the expansion stroke. The main injection is performed and the multi-stage injection combustion is performed. When it corresponds to the non-specific region N, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute an injection mode for performing general diffusion combustion, for example. Of course, in the non-specific region N, a general diffusion combustion may be adopted as an injection mode for realizing different combustion.

特定領域Ｋにおいて、第１領域Ｋ１と、低負荷側の一部領域である第２領域Ｋ２とが設定されている。燃料噴射制御部７３は、第２領域Ｋ２においては、車両の車速に応じて前記多段噴射の前記先頭段噴射及び前記主噴射の噴射量比率を変更する制御を行う。基本設定として燃料噴射制御部７３は、車速検出部７１が所定の車速よりも速い車速（高速走行）を検出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する高速用噴射パターンを実行する。一方、車速検出部７１が所定の車速よりも遅い車速（低速走行）を検出している場合、燃料噴射制御部７３は、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する低速用噴射パターン（第２噴射パターン）を実行する。基本設定では、１サイクル当たりの総噴射量は変更されない。 In the specific region K, a first region K1 and a second region K2 that is a partial region on the low load side are set. In the second region K2, the fuel injection control unit 73 performs control to change the injection amount ratio of the leading stage injection and the main injection of the multistage injection according to the vehicle speed of the vehicle. As a basic setting, when the vehicle speed detection unit 71 detects a vehicle speed (high-speed traveling) higher than a predetermined vehicle speed, the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of the leading stage injection to be higher than the injection amount of the main injection. The injection pattern for high speed, which is also set to a large number, is executed. On the other hand, when the vehicle speed detection unit 71 detects a vehicle speed lower than a predetermined vehicle speed (low speed traveling), the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of the leading stage injection to be smaller than the injection amount of the main injection. The low speed injection pattern (second injection pattern) is executed. In the basic setting, the total injection amount per cycle is unchanged.

これに加えて、燃料噴射制御部７３は、第２領域Ｋ２では、車両が高速走行（第１所定値を超過する車速で走行）していることを車速検出部７１が検出している場合において、モーター８２のモーター抵抗が付加されているか否かによって、噴射パターンを切り替える。図７を参照して、第２領域Ｋ２の運転ポイントａ１が、モーター抵抗が付加されていない状態の運転ポイントであるとする。この場合の負荷は、アクセルの踏み込み量のみで決定される。この状態に、モーター抵抗が付加されると、負荷が上昇することから運転ポイントはａ１からａ２へ移行する。つまり、運転者はアクセル踏み込み量を変えていないにも拘わらず、モーター抵抗の重畳に対応するためにエンジン負荷を増大（１サイクル当たりの燃料総噴射量を増加）させないとエンジン回転数を維持できない状態となる。 In addition to this, when the vehicle speed detection unit 71 detects that the vehicle is traveling at high speed (traveling at a vehicle speed exceeding the first predetermined value) in the second region K2, the fuel injection control unit 73 , The injection pattern is switched depending on whether or not the motor resistance of the motor 82 is added. With reference to FIG. 7, it is assumed that the operating point a1 in the second region K2 is the operating point where the motor resistance is not added. The load in this case is determined only by the accelerator depression amount. When the motor resistance is added to this state, the load increases, so that the operating point shifts from a1 to a2. That is, although the driver does not change the accelerator depression amount, the engine speed cannot be maintained unless the engine load is increased (the total fuel injection amount per cycle is increased) in order to cope with the superposition of the motor resistance. It becomes a state.

このような事象が生じることを想定して、第２領域Ｋ２で高速走行を行っている場合において、燃料噴射制御部７３は、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合（運転ポイントａ１）には、上記の基本設定の通り、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する高速用噴射パターン（第１噴射パターン）を実行する。一方、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出している場合（運転ポイントａ２）には、燃料噴射制御部７３は、上記の基本設定を変更して、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する低速用噴射パターン（第２噴射パターン）を実行する。 Assuming that such an event will occur, in the case where the vehicle is traveling at high speed in the second region K2, the fuel injection control unit 73 does not instruct the motor control unit 78 to add the motor resistance ( At the operating point a1), the high-speed injection pattern (first injection pattern) that sets the injection amount of the first-stage injection larger than the injection amount of the main injection is executed as in the above basic setting. On the other hand, when the motor control unit 78 gives an instruction to add the motor resistance (operation point a2), the fuel injection control unit 73 changes the basic setting to change the injection amount of the first stage injection. The low speed injection pattern (second injection pattern) is set to be smaller than the injection amount of the main injection.

図８は、上記の低速用噴射パターンの実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。低速用噴射パターンは、特定領域Ｋにおいて燃料噴射制御部７３がインジェクタ１５に実行させる基本噴射パターンであり、第１領域Ｋ１では無条件に実行され、第２領域Ｋ２では車両の低速走行時及びモーター抵抗の付加時に実行される。低速用噴射パターンは、進角側に向けて順次実行される、先頭段噴射Ｐ１、２段目プレ噴射Ｐａ（第２段噴射の一つ）、３段目プレ噴射Ｐｂ（第２段噴射の一つ）、主噴射Ｍ１、１段目アフター噴射ＡＦ１及び２段目アフター噴射ＡＦ２を有している。 FIG. 8 is a time chart showing an example of fuel injection timing and heat generation rate when the above-mentioned low speed injection pattern is executed. The low speed injection pattern is a basic injection pattern that the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute in the specific region K, is unconditionally executed in the first region K1, and is used in the second region K2 when the vehicle is running at low speed and the motor. It is executed when resistance is added. The injection pattern for low speed is sequentially executed toward the advance side, and the first stage injection P1, the second stage pre-injection Pa (one of the second stage injections), and the third stage pre-injection Pb (the second stage injection One), a main injection M1, a first stage after injection AF1 and a second stage after injection AF2.

先頭段噴射Ｐ１は、１サイクル中において最も早く実行される噴射であって、上述の圧縮行程中に燃料を噴射させる噴射である。先頭段噴射Ｐ１は、噴射された燃料噴霧がキャビティ５Ｃのリップ５３を指向するように、燃料噴射時期が設定されている。主噴射Ｍ１は、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる噴射である。２段目プレ噴射Ｐａ及び３段目プレ噴射Ｐｂは、先頭段噴射Ｐ１と主噴射Ｍ１との間に実行される噴射であり、本実施形態ではいずれも圧縮行程中に実行される例を示している。１段目アフター噴射ＡＦ１及び２段目アフター噴射ＡＦ２は、いずれも主噴射Ｍ１の後に実行される噴射である。このように、低速用噴射パターンでは、クランク角−２６ｄｅｇ付近〜１７ｄｅｇ付近の期間に、燃料噴射が多段で実行される。なお、図８ではプレ噴射及びアフター噴射は２段階で行われる例を示しているが、各々単発噴射としても、或いは３段階以上としても良い。 The first-stage injection P1 is an injection that is executed earliest in one cycle, and is an injection that injects fuel during the above-described compression stroke. The fuel injection timing of the first-stage injection P1 is set so that the injected fuel spray is directed to the lip 53 of the cavity 5C. The main injection M1 is an injection that starts the injection near the compression top dead center and completes the injection during the expansion stroke. The second-stage pre-injection Pa and the third-stage pre-injection Pb are injections performed between the first-stage injection P1 and the main injection M1, and in the present embodiment, both are shown as examples performed during the compression stroke. ing. Both the first-stage after-injection AF1 and the second-stage after-injection AF2 are injections executed after the main injection M1. As described above, in the low speed injection pattern, the fuel injection is executed in multiple stages during the period from the crank angle of around −26 deg to around 17 deg. Although FIG. 8 shows an example in which the pre-injection and the after-injection are performed in two stages, each may be a single-shot injection or three or more stages.

先頭段噴射Ｐ１の噴射量は、主噴射Ｍ１の噴射量よりも少なく設定されている。２段目、３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂ並びに１段目、２段目アフター噴射ＡＦ１、ＡＦ２の噴射量は、先頭段噴射Ｐ１よりも多いが、主噴射Ｍ１の噴射量よりも少なく設定されている。負荷の増減に応じて、主に主噴射Ｍ１の噴射量が増減される。 The injection amount of the first-stage injection P1 is set smaller than the injection amount of the main injection M1. The injection amounts of the second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb and the first-stage and second-stage after-injections AF1 and AF2 are set to be larger than the first-stage injection P1 but smaller than the main injection M1. ing. The injection amount of the main injection M1 is mainly increased or decreased according to the increase or decrease of the load.

低速用噴射パターンが実行された場合の燃焼は、概ね拡散燃焼となる。図８の上段には、低速用噴射パターンが実行された際の熱発生率特性Ｈ１が示されている。熱発生率特性Ｈ１は、一つのピークＨ１Ｐを備えた山型形状を有している。このピークＨ１Ｐの高さは、次述の高速用噴射パターンが実行される場合に比べて低く設定されている。従って、燃焼騒音は抑制される。 Combustion when the low speed injection pattern is executed is generally diffusion combustion. The upper part of FIG. 8 shows the heat release rate characteristic H1 when the low speed injection pattern is executed. The heat release rate characteristic H1 has a mountain shape having one peak H1P. The height of this peak H1P is set lower than that when the high speed injection pattern described below is executed. Therefore, combustion noise is suppressed.

先頭段噴射Ｐ１で噴射された燃料は、比較的速い段階で噴射されることから、予混合圧縮着火による燃焼（以下ＰＣＩ（Premixed Compression Ignition）燃焼という）となる。但し、先頭段噴射Ｐ１の燃料噴射量は少ないので、熱発生率特性Ｈ１は急峻な立ち上がりを示さない。２段目、３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂは、熱発生率特性Ｈ１をコントロールするため、主噴射Ｍ１の前に実行される噴射である。 The fuel injected in the first-stage injection P1 is injected at a relatively early stage, and therefore becomes combustion due to premixed compression ignition (hereinafter referred to as PCI (Premixed Compression Ignition) combustion). However, since the fuel injection amount of the front stage injection P1 is small, the heat release rate characteristic H1 does not show a steep rise. The second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb are injections performed before the main injection M1 in order to control the heat release rate characteristic H1.

主噴射Ｍ１で噴射された燃料は、先頭段噴射Ｐ１及び２段目、３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂによる燃焼を火種として概ね拡散燃焼する。このため、熱発生率特性Ｈ１のピークＨ１Ｐの発生時期と、主噴射Ｍ１の噴射時期とはほぼ一致している。先頭段噴射Ｐ１及び２段目、３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂは、主噴射Ｍ１の燃料の着火をアシストするプレ燃焼（ＰＣＩ燃焼）の熱量を適正に確保し、主噴射Ｍ１の燃焼によって狙いとする熱発生率特性Ｈ１が得られるよう、噴射時期及び噴射量が設定される。１段目、２段目アフター噴射ＡＦ１、ＡＦ２は、燃料を完全燃焼させて煤を発生させないようにすることを目的として実行される噴射である。 The fuel injected in the main injection M1 is substantially diffused and burned by using the combustion in the first-stage injection P1 and the second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb as ignition points. For this reason, the generation timing of the peak H1P of the heat generation rate characteristic H1 and the injection timing of the main injection M1 substantially coincide with each other. The first-stage injection P1 and the second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb appropriately secure the heat quantity of pre-combustion (PCI combustion) that assists the ignition of the fuel of the main injection M1, and is aimed by the combustion of the main injection M1. The injection timing and the injection amount are set so that the heat release rate characteristic H1 is obtained. The first-stage and second-stage after-injections AF1 and AF2 are injections performed for the purpose of completely burning the fuel to prevent generation of soot.

次に、図９は、高速用噴射パターンの実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。高速用噴射パターンは、第２領域Ｋ２において車両の高速走行時に実行される。但し、第２領域Ｋ２において高速走行時であっても、モーター抵抗が付加されているときには、高速用噴射パターンではなく、上記の低速用噴射パターンが選択実行されることは、上述した通りである。高速用噴射パターンは、先頭段噴射Ｐ２、主噴射Ｍ２及び中段噴射Ｐｍを有している。 Next, FIG. 9 is a time chart showing an example of the fuel injection timing and the heat generation rate when the high speed injection pattern is executed. The high speed injection pattern is executed when the vehicle runs at high speed in the second region K2. However, as described above, the low-speed injection pattern is selectively executed instead of the high-speed injection pattern when the motor resistance is added even during high-speed traveling in the second region K2. .. The high-speed injection pattern has a head stage injection P2, a main injection M2, and a middle stage injection Pm.

先頭段噴射Ｐ２は、１サイクル中において最も早く実行される噴射であって、上述の圧縮行程中に燃料を噴射させる噴射である。先頭段噴射Ｐ２は、噴射した燃料をＰＣＩ燃焼させることを企図したものであり、筒内圧及び筒内温度がある程度高くなる圧縮行程後期に実行される。高速用噴射パターンの先頭段噴射Ｐ２においても、インジェクタ１５がリップ５３を指向して燃料を噴射することができるように、燃料噴射時期が設定される。 The first-stage injection P2 is an injection that is executed earliest in one cycle, and is an injection that causes fuel to be injected during the above-described compression stroke. The first-stage injection P2 is intended to burn the injected fuel with PCI, and is executed in the latter stage of the compression stroke when the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature rise to some extent. The fuel injection timing is set so that the injector 15 can inject fuel toward the lip 53 even in the first-stage injection P2 of the high-speed injection pattern.

主噴射Ｍ２は、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる噴射である。主噴射Ｍ２は、先頭段噴射Ｐ２で噴射された燃料がＰＣＩ燃焼している期間中に開始される。つまり、主噴射Ｍ２は、ＰＣＩ燃焼の熱を利用して噴射された燃料を拡散燃焼させることを企図した噴射である。図９では、ＴＤＣよりも僅かに遅角となるタイミングで、主噴射Ｍ２が開始される例を示している。キャビティ５Ｃとの位置関係では、主噴射Ｍ２は、インジェクタ１５が上段キャビティ５２に向けて燃料を噴射することができる噴射時期に設定される。主噴射Ｍ２の噴射量は、低速用噴射パターンの場合とは逆に、先頭段噴射Ｐ２の噴射量よりも少なく設定されている。 The main injection M2 is an injection that starts the injection near the compression top dead center and completes the injection during the expansion stroke. The main injection M2 is started during the period when the fuel injected in the front stage injection P2 is PCI-burning. That is, the main injection M2 is an injection intended to diffuse and burn the injected fuel using the heat of PCI combustion. FIG. 9 shows an example in which the main injection M2 is started at a timing slightly retarded from TDC. In the positional relationship with the cavity 5C, the main injection M2 is set to an injection timing at which the injector 15 can inject fuel toward the upper cavity 52. Contrary to the case of the low speed injection pattern, the injection amount of the main injection M2 is set smaller than the injection amount of the front stage injection P2.

中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２と主噴射Ｍ２との間の時期に実行される噴射である。中段噴射Ｐｍで噴射された燃料は、先頭段噴射Ｐ２の燃焼と主噴射Ｍ２の燃焼との間に燃焼させることが企図されている。中段噴射Ｐｍも、概ね拡散燃焼となる。中段噴射Ｐｍの燃料噴射量（噴射期間）は、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の双方より少ない噴射量（短い噴射期間）に設定されている。 The middle-stage injection Pm is an injection executed at a timing between the first-stage injection P2 and the main injection M2. It is contemplated that the fuel injected in the middle stage injection Pm will be burned between the combustion in the first stage injection P2 and the combustion in the main injection M2. The middle-stage injection Pm also becomes almost diffuse combustion. The fuel injection amount (injection period) of the middle-stage injection Pm is set to a smaller injection amount (shorter injection period) than both the head-stage injection P2 and the main injection M2.

図９の上段には、高速用噴射パターンが実行された際の熱発生率特性Ｈ２が示されている。熱発生率特性Ｈ２は、先頭段噴射Ｐ２に伴うＰＣＩ燃焼によって生じる山部である前段燃焼部分ＨＡと、主噴射Ｍ２に伴う拡散燃焼によって生じる山部である後段燃焼部分ＨＢと、両燃焼部分ＨＡ、ＨＢの中間の中間燃焼部分ＨＣとを有する。すなわち、熱発生率特性Ｈ２には、時間的に分離して実行される先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の各燃焼に起因して、二段階で熱発生率のピークが発生する。先頭段噴射Ｐ２は比較的噴射量の多い噴射であってＰＣＩ燃焼するので、熱発生率特性Ｈ２は急峻な立ち上がりを示し、ピーク値も先述の熱発生率特性Ｈ１に比べて高くなる。このため、燃焼騒音は大きくなる。なお、中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の各燃焼に起因する熱発生率のピークを抑制するための噴射、換言すると中間燃焼部分ＨＣにおける熱発生率の落ち込みを抑制する噴射である。 In the upper part of FIG. 9, the heat release rate characteristic H2 when the high speed injection pattern is executed is shown. The heat release rate characteristic H2 indicates that the front-stage combustion portion HA which is a mountain portion generated by PCI combustion associated with the head-stage injection P2, the rear-stage combustion portion HB which is a mountain portion formed by diffusion combustion associated with the main injection M2, and both combustion portions HA. , HB and an intermediate combustion portion HC in the middle. That is, in the heat release rate characteristic H2, peaks of the heat release rate occur in two stages due to the combustion of the front stage injection P2 and the main injection M2 that are separately performed in time. Since the first-stage injection P2 is an injection with a relatively large injection amount and performs PCI combustion, the heat release rate characteristic H2 shows a steep rise and the peak value is also higher than that of the heat release rate characteristic H1 described above. Therefore, combustion noise becomes large. The middle-stage injection Pm is an injection for suppressing the peak of the heat release rate resulting from each combustion of the first stage injection P2 and the main injection M2, in other words, an injection for suppressing a drop in the heat release rate in the intermediate combustion portion HC. is there.

［噴射パターンの切り替えについて］
図１０は、第２領域Ｋ２において高速走行時に行われる、モーター抵抗の付加に応じた噴射パターンの切り替え制御を示すタイムチャートである。時刻Ｔｘまでは、モーター抵抗が付加されていない状態で、第２領域Ｋ２内の運転ポイントに対応するアクセル踏み込み量及びエンジン負荷の下、高速走行（第１所定値を超過する車速）が行われているとする。この場合、燃料噴射制御部７３は、図９に示した高速用噴射パターン（第１噴射パターン）を選択する。 [Switching of injection pattern]
FIG. 10 is a time chart showing the switching control of the injection pattern according to the addition of the motor resistance, which is performed during high speed running in the second region K2. Up to time Tx, high-speed traveling (vehicle speed exceeding the first predetermined value) is performed under the condition that the motor resistance is not added and under the accelerator depression amount and the engine load corresponding to the driving point in the second region K2. Suppose In this case, the fuel injection control unit 73 selects the high speed injection pattern (first injection pattern) shown in FIG. 9.

時刻Ｔｘにおいて、例えばバッテリー残量算出部７７が充電要求を出力したことに対応して、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加（モーター抵抗ＯＮ）の指示を出したとする。アクセル踏み込み量に変化はないとする。この場合、モーター抵抗がアクセル踏み込み量に対応した要求トルクに重畳されるので、エンジン負荷は上昇する。これに対応して、燃料の総噴射量も、モーター抵抗の付加分のトルクを担うために増加される。これにより、車速は維持される。そして、燃料噴射制御部７３は、燃料噴射パターンを、高速用噴射パターンから図８に示した低速用噴射パターン（第２噴射パターン）に変更する。これにより、燃焼騒音が抑制される。 At time Tx, for example, it is assumed that the motor control unit 78 gives an instruction to add the motor resistance (motor resistance ON) in response to the battery remaining amount calculation unit 77 outputting the charging request. It is assumed that there is no change in the accelerator depression amount. In this case, the motor resistance is superimposed on the required torque corresponding to the accelerator depression amount, so the engine load increases. Correspondingly, the total amount of fuel injected is also increased to carry the additional torque of the motor resistance. Thereby, the vehicle speed is maintained. Then, the fuel injection control unit 73 changes the fuel injection pattern from the high speed injection pattern to the low speed injection pattern (second injection pattern) shown in FIG. 8. This suppresses combustion noise.

図１１は、低速用噴射パターンと高速用噴射パターンとを比較するタイムチャートであって、図１１（Ａ）は低速用噴射パターンの一例、図１１（Ｂ）は高速用噴射パターンの一例を示している。低速用噴射パターンでの総噴射量と、高速用噴射パターンでの総噴射量とは、エンジン回転数及び負荷が同一である場合、同一となる。 11A and 11B are time charts for comparing a low-speed injection pattern and a high-speed injection pattern. FIG. 11A shows an example of a low-speed injection pattern, and FIG. 11B shows an example of a high-speed injection pattern. ing. The total injection amount in the low speed injection pattern and the total injection amount in the high speed injection pattern are the same when the engine speed and the load are the same.

まず、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合、つまり燃料噴射制御部７３がアクセルの踏み込み量のみに基づいて燃料噴射制御を行う状況を想定する。この場合、燃料噴射制御部７３は、図７に示す運転マップの第２領域Ｋ２で車両が運転されている場合において、車両が低速走行している場合には図１１（Ａ）の低速用噴射パターンで、高速走行している場合には図１１（Ｂ）の高速用噴射パターンで、それぞれインジェクタ１５に燃料噴射を実行させる。低速用噴射パターンが実行されるときには、先頭段噴射Ｐ１の噴射量が主噴射Ｍ１の噴射量よりも少なく設定される。これにより、燃焼に伴う熱発生率特性Ｈ１には急峻な変化は現れず（図８）、熱発生率のピークＨ１Ｐは高速用噴射パターンの実行時よりも遅角側に出現する。このため、低速走行ゆえに風切り音等の走行騒音が小さくなる低速用噴射パターンの実行時において、燃焼騒音を抑制することができる。 First, it is assumed that the motor control unit 78 has not issued an instruction to add the motor resistance, that is, the fuel injection control unit 73 performs fuel injection control based only on the accelerator depression amount. In this case, when the vehicle is operating in the second region K2 of the operation map shown in FIG. 7 and the vehicle is traveling at a low speed, the fuel injection control unit 73 performs the low speed injection of FIG. 11(A). When the vehicle is traveling at a high speed in the pattern, the injector 15 is caused to execute the fuel injection in the high speed injection pattern of FIG. 11(B). When the low speed injection pattern is executed, the injection amount of the front stage injection P1 is set smaller than the injection amount of the main injection M1. As a result, a steep change does not appear in the heat release rate characteristic H1 associated with combustion (FIG. 8), and the heat release rate peak H1P appears on the retard side relative to when the high speed injection pattern is executed. Therefore, combustion noise can be suppressed when the low-speed injection pattern in which running noise such as wind noise is reduced due to low-speed running is executed.

これに対し、高速用噴射パターンが実行されるときには、先頭段噴射Ｐ２の噴射量が主噴射Ｍ２の噴射量よりも多く設定される。このため、先頭段噴射Ｐ２による前段燃焼部分ＨＡに起因する熱発生率のピークを、圧縮上死点付近に出現させることができる（図９）。つまり、先頭段噴射Ｐ２にてＰＣＩ燃焼を実現させ、燃費性能の向上を図ることができる。ここで、高速用噴射パターンの実行時には車速が速く、車両の走行騒音が大きくなる。このため、ＰＣＩ燃焼によって燃焼騒音は大きくなるものの、この走行騒音が前記燃焼騒音を掻き消す効果を産出するため、運転者は高速用噴射パターンに切り替えられたとしても、ＰＣＩ燃焼に伴う燃焼騒音に違和感を覚え難い。このように、静音化が求められない運転状況下においてのみＰＣＩ燃焼を実行させることで、燃焼騒音の大きさを運転者に意識させることなく、燃費性能を向上させることができる。 On the other hand, when the high speed injection pattern is executed, the injection amount of the front stage injection P2 is set to be larger than the injection amount of the main injection M2. Therefore, the peak of the heat release rate caused by the front stage combustion portion HA by the front stage injection P2 can be made to appear near the compression top dead center (FIG. 9). That is, it is possible to realize PCI combustion in the front-stage injection P2 and improve fuel economy performance. Here, when the high-speed injection pattern is executed, the vehicle speed is high and the running noise of the vehicle becomes large. For this reason, although combustion noise increases due to PCI combustion, this running noise produces an effect of scraping off the combustion noise, so that even if the driver switches to the high-speed injection pattern, combustion noise accompanying PCI combustion is generated. It is hard to feel discomfort. In this way, by performing PCI combustion only under an operating condition where noise reduction is not required, it is possible to improve fuel efficiency without making the driver aware of the magnitude of combustion noise.

次に、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出している場合、つまり燃料噴射制御部７３がアクセルの踏み込み量及びモーター抵抗に基づいて燃料噴射制御を行う状況を想定する。この場合、第２領域Ｋ２内で高速走行をしていることを車速検出部７１が検出していたとしても、低速用噴射パターンが選択される。図１０のチャートに示した通り、モーター８２のモーター抵抗が付加されるとエンジン負荷も上昇するため、車速を維持するために燃料噴射制御部７３は、燃料噴射量を増量させる制御を行わねばならない。この状況で、高速用噴射パターンを継続させると燃焼騒音も大きくなる。ここでのエンジン負荷の上昇は、運転者のアクセルワークに基づくものではないため、燃焼騒音が大きくなると運転者は違和感を覚えることがある。そこで、かかる状況において燃料噴射制御部７３は、高速用噴射パターンに代えて低速用噴射パターンを選択する。これにより、モーター抵抗の付加時に燃焼騒音を抑制することができる。 Next, it is assumed that the motor control unit 78 gives an instruction to add the motor resistance, that is, the fuel injection control unit 73 performs fuel injection control based on the accelerator pedal depression amount and the motor resistance. In this case, the low speed injection pattern is selected even if the vehicle speed detection unit 71 detects that the vehicle is traveling at high speed in the second region K2. As shown in the chart of FIG. 10, when the motor resistance of the motor 82 is added, the engine load also increases. Therefore, in order to maintain the vehicle speed, the fuel injection control unit 73 has to perform control to increase the fuel injection amount. .. In this situation, if the injection pattern for high speed is continued, the combustion noise also increases. Since the increase in the engine load here is not based on the accelerator work of the driver, the driver may feel discomfort when the combustion noise increases. Therefore, in such a situation, the fuel injection control unit 73 selects the low speed injection pattern instead of the high speed injection pattern. As a result, combustion noise can be suppressed when the motor resistance is added.

ここで、車両１００が第２領域Ｋ２内の運転ポイントで、より速い高速走行（高々速走行）を行っている場合には、低速用噴射パターンに切り替えずに高速用噴射パターンを維持させることが望ましい。例えば、予め定められた第１所定値を超過する車速を「高速」、前記第１所定値よりも予め定められた値だけ大きい第２所定値を超過する車速を「高々速」と定義しておく。そして、車速検出部７１が、第２領域Ｋ２内の運転ポイントで「高々速」に相当する車速を検出している場合、燃料噴射制御部７３は、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、高速用噴射パターンをインジェクタ１５に実行させる。 Here, when the vehicle 100 is traveling at a higher speed (high speed traveling) at a driving point in the second region K2, it is possible to maintain the high speed injection pattern without switching to the low speed injection pattern. desirable. For example, a vehicle speed that exceeds a predetermined first predetermined value is defined as "high speed", and a vehicle speed that exceeds a second predetermined value that is larger than the first predetermined value by a predetermined value is defined as "high altitude". deep. Then, when the vehicle speed detection unit 71 detects the vehicle speed corresponding to “high speed” at the driving point in the second region K2, the fuel injection control unit 73 instructs the motor control unit 78 to add the motor resistance. The injector 15 is caused to execute the high-speed injection pattern even when the injection is being performed.

車両１００が、車速が相当速い高々速走行を行っている場合、その走行騒音も燃焼騒音を掻き消す程度に相当大きくなる。このようなケースでは運転者も違和感を持たないことから、低速用噴射パターンに変更せず、優れた燃費性能を発揮する高速用噴射パターンを維持する。これにより、車両１００の燃費性能を向上させることができる。 When the vehicle 100 is traveling at a high speed at a considerably high vehicle speed, its running noise is also considerably large enough to scrape off combustion noise. In such a case, the driver does not feel uncomfortable, so the injection pattern for low speed is maintained without changing to the injection pattern for low speed. Thereby, the fuel economy performance of vehicle 100 can be improved.

［望ましい噴射パターン］
図１１（Ａ）及び（Ｂ）の比較で明らかなように、燃料噴射制御部７３は、高速用噴射パターンの先頭段噴射Ｐ２を、低速用噴射パターンの先頭段噴射Ｐ１よりも遅角側で実行させる。すなわち、先頭段噴射Ｐ１の開始時期に比べてΔＣＡだけ遅角した時期に、先頭段噴射Ｐ２の開始時期が設定されている。ΔＣＡの遅角によって、燃焼室内の圧力が高まった状態で多量の噴射量を伴う先頭段噴射Ｐ２が実行されることになるので、高速走行時にＰＣＩ燃焼を実現させ易くなる。 [Desirable injection pattern]
As is clear from the comparison between FIGS. 11A and 11B, the fuel injection control unit 73 causes the leading-stage injection P2 of the high-speed injection pattern to be on the retard side with respect to the leading-stage injection P1 of the low-speed injection pattern. Let it run. That is, the start timing of the front-stage injection P2 is set at a timing delayed by ΔCA from the start timing of the front-stage injection P1. Due to the retardation of ΔCA, the head stage injection P2 with a large injection amount is executed in a state where the pressure in the combustion chamber is increased, so that it becomes easier to realize PCI combustion during high-speed traveling.

また、燃料噴射制御部７３は、高速用噴射パターン及び低速用噴射パターンの双方において、先頭段噴射Ｐ１、Ｐ２による燃料噴射がキャビティ５Ｃのリップ５３を指向するよう燃料噴射時期を設定している。なお、低速の先頭段噴射Ｐ１は高速の先頭段噴射Ｐ２よりもΔＣＡだけ進角しているが、噴射量が少ないためペネトレーションが弱く、結果として先頭段噴射Ｐ１の燃料噴霧もリップ５３に噴き当たる。このため、燃料噴霧はリップ５３から下段キャビティ５１及び上段キャビティ５２に分配されるようになり、燃焼室６内の空気を有効活用して均質で薄い混合気を形成し、煤の発生を抑制することができる。 Further, the fuel injection control unit 73 sets the fuel injection timing so that the fuel injection by the front stage injections P1 and P2 is directed to the lip 53 of the cavity 5C in both the high speed injection pattern and the low speed injection pattern. Although the low-speed front-stage injection P1 advances by ΔCA more than the high-speed front-stage injection P2, the penetration is weak because the injection amount is small, and as a result, the fuel spray of the front-stage injection P1 also hits the lip 53. .. Therefore, the fuel spray is distributed from the lip 53 to the lower cavity 51 and the upper cavity 52, and the air in the combustion chamber 6 is effectively used to form a homogeneous and thin air-fuel mixture, which suppresses the generation of soot. be able to.

燃料噴射制御部７３は、低速用噴射パターンの噴射の実行時に、先頭段噴射Ｐ１と主噴射Ｍ１との間の時期に、２段目プレ噴射Ｐａ及び３段目プレ噴射Ｐｂ（少なくとも１回の第２段噴射の一例）を実行させる。さらに、燃料噴射制御部７３は、先頭段噴射Ｐ１、２段目プレ噴射Ｐａ、３段目プレ噴射Ｐｂ、主噴射Ｍ１の順に噴射量が多くなるように、各噴射の噴射量を設定する。 The fuel injection control unit 73, at the time of performing the injection of the low speed injection pattern, at the timing between the first stage injection P1 and the main injection M1, the second stage pre-injection Pa and the third stage pre-injection Pb (at least once. An example of the second stage injection) is executed. Further, the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of each injection so that the injection amount increases in the order of the first stage injection P1, the second stage pre-injection Pa, the third stage pre-injection Pb, and the main injection M1.

図１１（Ａ）に示す通り、低速用噴射パターンにおいて、先頭段噴射Ｐ１の噴射量をｆ１、主噴射Ｍ１の噴射量をｆ４とするとき、ｆ１＜ｆ４に設定することは上述した通りである。これに加え、本実施形態では、２段目プレ噴射Ｐａの噴射量をｆ２、３段目プレ噴射Ｐｂの噴射量をｆ３とするとき、遅角側に向けて徐々に噴射量が増えるように、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４に設定する。このように燃料噴射量を徐々に増すことで、主噴射Ｍ１による燃焼において急峻な熱発生率の上昇を抑制することができ、低速走行時においてより燃焼騒音を小さくすることができる。また、総噴射量は一定で、２段目・３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂが追加されるので、各噴射のペネトレーションは抑制され、シリンダ壁面への燃料の付着を抑止し易くなる。 As shown in FIG. 11A, when the injection amount of the first stage injection P1 is f1 and the injection amount of the main injection M1 is f4 in the low speed injection pattern, setting of f1<f4 is as described above. .. In addition, in the present embodiment, when the injection amount of the second-stage pre-injection Pa is f2 and the injection amount of the third-stage pre-injection Pb is f3, the injection amount is gradually increased toward the retard side. , F1<f2<f3<f4. By gradually increasing the fuel injection amount in this way, it is possible to suppress a steep rise in the heat generation rate in combustion by the main injection M1, and it is possible to further reduce combustion noise during low speed traveling. Further, since the total injection amount is constant and the second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb are added, the penetration of each injection is suppressed, and it becomes easy to prevent the fuel from adhering to the cylinder wall surface.

［高速用噴射パターンにおける燃焼騒音抑制］
上述の通り、ＰＣＩ燃焼を企図する高速用噴射パターンの実行時は、走行騒音によって燃焼騒音を目立たなくすることができるとは言え、なるべくならば燃焼騒音を抑制することが望ましい。この点に鑑み、本実施形態では高速用噴射パターンにおいて燃焼騒音を抑制する対策が施されている。具体的には、騒音相殺及び中段噴射の設定である。 [Suppression of combustion noise in high-speed injection pattern]
As described above, when the high-speed injection pattern intended for PCI combustion is executed, the combustion noise can be made inconspicuous by the running noise, but it is desirable to suppress the combustion noise as much as possible. In view of this point, in the present embodiment, measures are taken to suppress combustion noise in the high speed injection pattern. Specifically, the settings are noise cancellation and middle-stage injection.

＜騒音相殺＞
高速用噴射パターンにおいて、先頭段噴射Ｐ２と主噴射Ｍ２とは、これら噴射による燃焼に起因して各々発生する圧力波同士が互いに打ち消されるように実行される。つまり、燃料噴射制御部７３は、各噴射に起因する燃焼騒音同士が互いに打ち消し合うことができるタイミングで各燃焼が生じるように、インジェクタ１５に先頭段噴射Ｐ２と主噴射Ｍ２を実行させる。この点を図１０に基づいて説明する。 <Noise cancellation>
In the high-speed injection pattern, the first-stage injection P2 and the main injection M2 are executed such that the pressure waves generated due to the combustion by these injections cancel each other out. That is, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute the front-stage injection P2 and the main injection M2 so that each combustion occurs at a timing when the combustion noises resulting from each injection can cancel each other out. This point will be described with reference to FIG.

図１２（Ａ）には、図９に示した熱発生率特性Ｈ２と同様に、二段階の熱発生率ピークを有する熱発生率特性Ｈ０が示されている。ここに示す熱発生率特性Ｈ０は、中段噴射Ｐｍを実行しない場合の特性であり、その分だけ前段燃焼部分ＨＡの前段ピークＨＡｐ及び後段燃焼部分ＨＢの後段ピークＨＢｐの値が大きくなっている。換言すると、中間燃焼部分ＨＣにおける熱発生率の落ち込み度合いが大きくなっている。 FIG. 12A shows a heat release rate characteristic H0 having a two-step heat release rate peak, similar to the heat release rate characteristic H2 shown in FIG. The heat release rate characteristic H0 shown here is a characteristic when the middle stage injection Pm is not executed, and the values of the front stage peak HAp of the front stage combustion portion HA and the rear stage peak HBp of the rear stage combustion portion HB are correspondingly large. In other words, the degree of decrease in the heat release rate in the intermediate combustion portion HC is large.

前段ピークＨＡｐが発生する時期と後段ピークＨＢｐが発生する時期とのインターバルＩｎ（ピーク間隔）は、燃焼騒音の抑制に大きな影響を与える。インターバルＩｎを、前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因する圧力波（音波）の振幅と、後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって、表出する圧力波（燃焼騒音）を抑制することができる。 The interval In (peak interval) between the time when the front peak HAp occurs and the time when the rear peak HBp occurs greatly influences the suppression of combustion noise. If the interval In is set to an interval in which the amplitude of the pressure wave (sound wave) resulting from the combustion of the front-stage combustion portion HA and the amplitude of the pressure wave resulting from the combustion of the rear-stage combustion portion HB cancel each other, the frequency effect is expressed as follows. The generated pressure wave (combustion noise) can be suppressed.

図１２（Ｂ）は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。図１２（Ｂ）には、先頭段噴射Ｐ２による前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因して発生する前段圧力波ＥＡｗ（第１圧力波）と、主噴射Ｍ２による後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因して発生する後段圧力波ＥＢｗ（第２圧力波）とが示されている。ここでは、簡略化のため、前段ピークＨＡｐ及び後段ピークＨＢｐのピーク高さが同じであるとし、前段圧力波ＥＡｗの振幅と後段圧力波ＥＢｗの振幅とを同一にしている。 FIG. 12B is a schematic diagram for explaining the effect of canceling the pressure wave. FIG. 12(B) shows that the front stage pressure wave EAw (first pressure wave) generated due to the combustion of the front stage combustion portion HA by the front stage injection P2 and the combustion of the rear stage combustion portion HB by the main injection M2 are shown. The latter stage pressure wave EBw (second pressure wave) generated by the above is shown. Here, for simplification, the peak heights of the front-stage peak HAp and the rear-stage peak HBp are the same, and the amplitude of the front-stage pressure wave EAw and the amplitude of the rear-stage pressure wave EBw are the same.

ここで、両圧力波を相殺させるには、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとを互いに１／２周期ずれて出現させれば良い。つまり、前段圧力波ＥＡｗに続いて後段圧力波ＥＢｗが発生するまでの圧力波インターバルＦｉｎを、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの周期の１／２倍に設定すれば良い。この場合、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波ＥＭの振幅はゼロとなる。つまり、燃焼騒音は、打ち消し効果によってキャンセルされる。従って、前段圧力波ＥＡｗに対して後段圧力波ＥＢｗが１／２周期だけ遅れて発生するように先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２を実行させることで、燃焼騒音を抑制することができる。 Here, in order to cancel both pressure waves, the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw may appear with a shift of 1/2 cycle from each other. That is, the pressure wave interval Fin until the post-stage pressure wave EBw is generated subsequent to the pre-stage pressure wave EAw may be set to half the cycle of both the pressure waves EAw and EBw. In this case, the former-stage pressure wave EAw and the latter-stage pressure wave EBw have opposite phases and interfere with each other so as to cancel each other, and the amplitude of the combined wave EM becomes zero. That is, the combustion noise is canceled by the cancellation effect. Therefore, the combustion noise can be suppressed by executing the front-stage injection P2 and the main injection M2 so that the rear-stage pressure wave EBw is delayed by 1/2 cycle with respect to the front-stage pressure wave EAw.

＜中段噴射＞
上記の騒音相殺によって、理論上は燃焼騒音を抑制することが可能である。しかしながら、先頭段噴射Ｐ２による燃焼はＰＣＩ燃焼である一方、主噴射Ｍ２による燃焼は拡散燃焼であり、両者は燃焼形態が異なる。このため、両燃焼による熱発生率の立ち上がり特性等が異なるものとなり、結果として前段圧力波ＥＡｗの周波数成分と後段圧力波ＥＢｗの周波数成分とは、自ずと相違するものとなる。仮に、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの代表的な周波数成分同士が逆位相となるように調整しても、他の周波数成分同士は逆位相とはならないため、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗを十分に相殺させることはできない。従って、実際には両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの１／２周期ずれを狙った先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２を実行させても、十分に燃焼騒音を低減することはできない。 <Middle stage injection>
The above noise cancellation can theoretically suppress combustion noise. However, while the combustion by the first-stage injection P2 is PCI combustion, the combustion by the main injection M2 is diffusion combustion, and the two have different combustion modes. Therefore, the rising characteristics of the heat release rate due to both combustions are different, and as a result, the frequency component of the front stage pressure wave EAw and the frequency component of the rear stage pressure wave EBw naturally differ. Even if the representative frequency components of the pressure waves EAw and EBw are adjusted to have opposite phases, the other frequency components do not have opposite phases, so the pressure waves EAw and EBw are sufficiently canceled. I can't let you do it. Therefore, actually, even if the head stage injection P2 and the main injection M2 aiming at a 1/2 cycle shift between the pressure waves EAw and EBw are executed, the combustion noise cannot be sufficiently reduced.

本実施形態では、中段噴射Ｐｍの実行によって上記の問題を緩和している。燃料噴射制御部７３は、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２に各々割り当てられた噴射量の一部を、両者の噴射量比率を維持しつつ減量し、この減量分の噴射量を割り当てる方式で中段噴射Ｐｍを設定する。つまり、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの１／２周期ずれを狙いつつ、中段噴射Ｐｍの介在によって、熱発生率特性Ｈ０における前段・後段燃焼部分ＨＡ、ＨＢの前段・後段ピークＨＡｐ、ＨＢｐ自体を低下させている。中段噴射Ｐｍが担う噴射量分だけ、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の各噴射量を減らすことができ、その減量分だけ先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の各燃焼による熱発生率のピークを抑制することができるものである。 In the present embodiment, the above problem is mitigated by executing the middle stage injection Pm. The fuel injection control unit 73 reduces a part of the injection amount allocated to the first-stage injection P2 and the main injection M2 while maintaining the injection amount ratio of the two, and allocates the reduced injection amount to the middle stage. The injection Pm is set. That is, while aiming at a 1/2 cycle shift of both pressure waves EAw and EBw, the interstage injection Pm intervenes to lower the pre-stage/post-stage peak HAp and HBp of the heat release rate characteristic H0. I am making it. It is possible to reduce the respective injection amounts of the front stage injection P2 and the main injection M2 by the injection amount carried by the middle stage injection Pm, and the peaks of the heat release rates due to the combustions of the front stage injection P2 and the main injection M2 can be reduced by the reduced amount. It can be suppressed.

図１３には、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２だけが実行される場合の熱発生率特性Ｈ０（実線）と、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２に加えて中段噴射Ｐｍが実行される場合の熱発生率特性Ｈｘ（点線；図９の熱発生率特性Ｈ２に相当）が示されている。中段噴射Ｐｍの実行により、図１３に示すように、先頭段噴射Ｐ２の減量分に応じて、前段燃焼部分ＨＡの前段ピークＨＡｐが低下し、また、主噴射Ｍ２の減量分に応じて、後段燃焼部分ＨＢの後段ピークＨＢｐも低下する。このように、熱発生率のピークＨＡｐ、ＨＢｐを抑制することができるので、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２の各燃焼に起因して発生する圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗ自体の大きさを抑制することができる。圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの振幅が小さくなることで、燃焼騒音も小さくなる。従って、圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗ同士が互いに打ち消す噴射態様と相俟って、燃焼騒音を効果的に抑制することができる。 FIG. 13 shows a heat release rate characteristic H0 (solid line) when only the first-stage injection P2 and the main injection M2 are executed, and a case where the middle-stage injection Pm is executed in addition to the first-stage injection P2 and the main injection M2. The heat release rate characteristic Hx (dotted line; corresponding to the heat release rate characteristic H2 in FIG. 9) is shown. By executing the middle-stage injection Pm, as shown in FIG. 13, the front-stage peak HAp of the front-stage combustion portion HA decreases according to the decrease amount of the front-stage injection P2, and the rear-stage peak HAp of the main injection M2 decreases according to the decrease amount. The post-stage peak HBp of the burning portion HB also decreases. Since the peaks HAp and HBp of the heat release rate can be suppressed as described above, the magnitudes of the pressure waves EAw and EBw themselves generated due to the combustion of the first-stage injection P2 and the main injection M2 can be suppressed. You can As the amplitude of the pressure waves EAw and EBw becomes smaller, the combustion noise also becomes smaller. Therefore, in combination with the injection mode in which the pressure waves EAw and EBw cancel each other, combustion noise can be effectively suppressed.

一方、中間燃焼部分ＨＣの熱発生率は上昇している。中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２と主噴射Ｍ２との間の時期に実行されるので、中段噴射Ｐｍによる燃焼は、前段ピークＨＡｐと後段ピークＨＢｐとの間の谷間を埋める作用を果たす。このため、中間燃焼部分ＨＣの熱発生率は嵩上げされる。それゆえ、主噴射Ｍの遅角側で行われるアフター噴射などとは異なり、中段噴射Ｐｍによる燃焼はエンジントルクに直接寄与することになり、熱効率を低下させることはない。しかも、中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２よりも少ない少量の噴射量で実行されるため、主噴射Ｍ２の前に燃焼を完了させることが可能となり、主噴射Ｍ２による燃焼に影響を与えないようにすることができる。つまり、圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗ同士が互いに打ち消すように設定された主噴射Ｍ２の燃焼態様を維持できるので、燃焼騒音の相殺効果を低下させないようにすることができる。 On the other hand, the heat release rate of the intermediate combustion portion HC is increasing. Since the middle-stage injection Pm is executed at a timing between the first-stage injection P2 and the main injection M2, the combustion by the middle-stage injection Pm serves to fill the valley between the front-stage peak HAp and the rear-stage peak HBp. Therefore, the heat generation rate of the intermediate combustion portion HC is increased. Therefore, unlike after-injection performed on the retarded side of the main injection M, the combustion by the middle-stage injection Pm directly contributes to the engine torque, and does not reduce the thermal efficiency. Moreover, since the middle-stage injection Pm is executed with a smaller injection amount than the first-stage injection P2 and the main injection M2, it becomes possible to complete the combustion before the main injection M2, which affects the combustion by the main injection M2. Can be given. In other words, since the combustion mode of the main injection M2 set so that the pressure waves EAw and EBw cancel each other can be maintained, it is possible to prevent the effect of canceling the combustion noise from decreasing.

［高速用噴射パターンによる燃焼室内の酸素活用］
燃焼室６での燃焼の理想的の態様は、当該燃焼室６内に存在する酸素を使い切った燃焼を行わせることである。本実施形態の如く、下段・上段キャビティ５２、５２を有する冠面５０で底面が区画される燃焼室６において、上述の高速用噴射パターンの先頭段噴射Ｐ２、中段噴射Ｐｍ及び主噴射Ｍ２を実行させることで、燃焼室６内に存在する酸素を有効活用することができる。本実施形態では、燃焼室６の酸素の有効活用のため、各噴射Ｐ２、Ｐｍ、Ｍ２における燃焼領域を、空間的及び時間的に分離している。以下、この点について、図１４〜図１７に基づいて図説する。 [Oxygen utilization in combustion chamber by high-speed injection pattern]
The ideal mode of combustion in the combustion chamber 6 is to perform the combustion in which the oxygen existing in the combustion chamber 6 is exhausted. As in the present embodiment, in the combustion chamber 6 whose bottom surface is defined by the crown surface 50 having the lower and upper cavities 52, 52, the head stage injection P2, the middle stage injection Pm, and the main injection M2 of the above-described high speed injection pattern are executed. By doing so, oxygen existing in the combustion chamber 6 can be effectively utilized. In the present embodiment, in order to effectively utilize the oxygen in the combustion chamber 6, the combustion regions in each of the injections P2, Pm, M2 are spatially and temporally separated. Hereinafter, this point will be illustrated with reference to FIGS. 14 to 17.

＜先頭段噴射について＞
図１４は、インジェクタ１５によるキャビティ５Ｃへの先頭段噴射Ｐ２による燃料噴射状況、及び噴射後の混合気の流れを示す図である。図１４には、燃焼室６の簡略的な断面図であって、冠面５０（キャビティ５Ｃ）とインジェクタ１５から噴射される噴射燃料１５Ｐ１の噴射軸ＡＸとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３とが示されている。 <About first-stage injection>
FIG. 14 is a diagram showing a fuel injection state by the first stage injection P2 into the cavity 5C by the injector 15 and a flow of the air-fuel mixture after the injection. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the relationship between the crown surface 50 (cavity 5C) and the injection axis AX of the injected fuel 15P1 injected from the injector 15 and the mixture after injection. Arrows F11, F12, F13, F21, F22, and F23 that schematically represent the flow are shown.

インジェクタ１５は、燃焼室天井面６Ｕ（シリンダヘッド４の下面）から燃焼室６へ下方に突出するように配置されたノズル１５１を備えている。ノズル１５１は、燃焼室６内へ燃料を噴射する噴射孔１５２を備えている。図１４では一つの噴射孔１５２を示しているが、実際は複数個の噴射孔１５２がノズル１５１の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔１５２から噴射される燃料は、図中の噴射軸ＡＸに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図１４には、噴射軸ＡＸに対する上方向への拡散を示す上拡散軸ＡＸ１と、下方向への拡散を示す下拡散軸ＡＸ２とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸ＡＸ１と下拡散軸ＡＸ２とがなす角である。 The injector 15 includes a nozzle 151 arranged so as to project downward from the combustion chamber ceiling surface 6U (the lower surface of the cylinder head 4) into the combustion chamber 6. The nozzle 151 has an injection hole 152 for injecting fuel into the combustion chamber 6. Although one injection hole 152 is shown in FIG. 14, a plurality of injection holes 152 are actually arranged in the circumferential direction of the nozzle 151 at equal pitches. The fuel injected from the injection hole 152 is injected along the injection axis AX in the figure. The injected fuel diffuses with a spray angle θ. FIG. 14 shows an upper diffusion axis AX1 indicating upward diffusion with respect to the ejection axis AX and a lower diffusion axis AX2 indicating downward diffusion. The spray angle θ is an angle formed by the upper diffusion axis AX1 and the lower diffusion axis AX2.

既述の通り、先頭段噴射Ｐ２においては、インジェクタ１５はキャビティ５Ｃのリップ５３に向けて燃料を噴射する。噴射孔１５２から噴射された燃料１５Ｐ１は、燃焼室６の空気と混合されて混合気を形成しつつ、リップ５３に吹き当たることになる。リップ５３に衝突した燃料１５Ｐ１は、その後、下段キャビティ５１の方向（下方向）へ向かうもの（矢印Ｆ１１）と、上段キャビティ５２の方向（上方向）へ向かうもの（矢印Ｆ２１）とに空間的に分離される。すなわち、リップ５３の中央部５３３を指向して噴射された燃料１５Ｐ１は、上下に分離され、その後は各々キャビティ５１、５２に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ５１、５２の面形状に沿って流動する。 As described above, in the first stage injection P2, the injector 15 injects fuel toward the lip 53 of the cavity 5C. The fuel 15P1 injected from the injection hole 152 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and then is blown onto the lip 53. The fuel 15P1 that has collided with the lip 53 is then spatially divided into one directed toward the lower cavity 51 (downward) (arrow F11) and one directed toward the upper cavity 52 (upward) (arrow F21). To be separated. That is, the fuel 15P1 injected toward the central portion 533 of the lip 53 is separated into upper and lower parts and thereafter mixed with the air existing in the cavities 51 and 52, respectively, and along the surface shape of these cavities 51 and 52. To flow.

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

一方、矢印Ｆ２１の方向（上方向）に向かう混合気は、リップ５３の第３上端部５３２から上段キャビティ５２の下降平面５２４に入り込み、下降平面５２４の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印Ｆ２２で示すように、前記混合気は第２底部５２２に至る。ここで、下降平面５２４は噴射軸ＡＸに沿う傾きを持つ面とされている（図４）。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、下降平面５２４の存在、並びに、リップ５３の第３上端部５３２も下方に位置する第２底部５２２の存在によって、燃焼室６の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。 On the other hand, the air-fuel mixture traveling in the direction of arrow F21 (upward) enters the descending plane 524 of the upper cavity 52 from the third upper end portion 532 of the lip 53, and obliquely descends along the inclination of the descending plane 524. Then, as indicated by arrow F22, the air-fuel mixture reaches the second bottom portion 522. Here, the descending plane 524 is a plane having an inclination along the injection axis AX (FIG. 4). Therefore, the air-fuel mixture can smoothly flow outward in the radial direction. That is, the air-fuel mixture can reach a deep position on the outer side in the radial direction of the combustion chamber 6 due to the existence of the descending plane 524 and the existence of the second bottom 522 in which the third upper end 532 of the lip 53 is also located below. it can.

しかる後、前記混合気は、第２底部５２２から立ち壁領域５２５の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面６Ｕから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印Ｆ２２で示す流動の際に、前記混合気は上段キャビティ５２内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第２底部５２２よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域５２５が存在することで、噴射された燃料がシリンダ２の内周壁に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第２底部５２２の形成によって燃焼室６の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域５２５の存在によって、シリンダ２の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。 Then, the air-fuel mixture is lifted upward by the rising curved surface between the second bottom portion 522 and the standing wall region 525, and flows from the combustion chamber ceiling surface 6U toward the radially inner side. During such a flow indicated by arrow F22, the air-fuel mixture mixes with the air in the upper cavity 52 to become a homogeneous and thin air-fuel mixture. Here, since the standing wall region 525 that extends substantially in the vertical direction exists radially outside the second bottom portion 522, the injected fuel is prevented from reaching the inner peripheral wall of the cylinder 2. That is, the air-fuel mixture can flow to the vicinity of the radially outer side of the combustion chamber 6 due to the formation of the second bottom portion 522, but the presence of the standing wall region 525 suppresses the interference with the inner peripheral wall of the cylinder 2. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cold loss due to the interference.

ここで、立ち壁領域５２５は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Ｂの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印Ｆ２２で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印Ｆ２２の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料が十分に拡散する前に当該燃料と衝突し、均質な燃焼を阻害してススなどを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域５２５は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印Ｆ２２の流動は抑制的となり、矢印Ｆ２３にて示す径方向Ｂの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スキッシュ流に牽引されることもあり、矢印Ｆ２３の流動が生じ易くなる。従って、スキッシュエリア５５上の空間も有効に活用した燃焼を行わせることができる。 Here, the standing wall region 525 has a shape such that the lower portion thereof is located inside the radial direction B with respect to the upper end position. Therefore, the flow indicated by the arrow F22 does not become excessively strong, and the air-fuel mixture can be prevented from returning too far inward in the radial direction B. If the flow of the arrow F22 is too strong, the partially combusted air-fuel mixture collides with the fuel before the newly injected fuel is sufficiently diffused, hinders homogeneous combustion and causes soot and the like. However, the standing wall region 525 of the present embodiment does not have a shape that is hollowed outward in the radial direction, the flow of the arrow F22 is suppressed, and the flow outward in the radial direction B indicated by the arrow F23 is also generated. To do. In particular, in the latter stage of combustion, it may be pulled by the reverse squish flow, and the flow of arrow F23 is likely to occur. Therefore, the space above the squish area 55 can be effectively used for combustion.

図１５は、先頭段噴射Ｐ２によるＰＣＩ燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室６の断面図である。上述の通り、先頭段噴射Ｐ２では、噴射軸ＡＸに沿ってリップ５３に向けて噴射された燃料１５Ｐ１が、リップ５３に衝突して空間的に分離され、下段、上段キャビティ５１、５２の空間に各々存在する空気（酸素）と混合して混合気を形成し、燃焼に至る。従って、先頭段噴射Ｐ２に起因する燃焼は、下段キャビティ５１の空間に存在する酸素を使用する燃焼エリアＧ１と、上段キャビティ５２の空間に存在する酸素を使用する燃焼エリアＧ２とで発生することになる。このように、先頭段噴射Ｐ２によるＰＣＩ燃焼は、上下のキャビティ５１、５２の空間を広く利用して均質で薄い混合気を形成した上で実行される。 FIG. 15 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6 showing a main generation region of PCI combustion by the first-stage injection P2. As described above, in the first-stage injection P2, the fuel 15P1 injected toward the lip 53 along the injection axis AX collides with the lip 53 and is spatially separated, and is separated into the spaces of the lower and upper cavities 51 and 52. Mixing with each existing air (oxygen) forms an air-fuel mixture, which leads to combustion. Therefore, the combustion caused by the first-stage injection P2 occurs in the combustion area G1 using oxygen existing in the space of the lower cavity 51 and the combustion area G2 using oxygen existing in the space of the upper cavity 52. Become. As described above, the PCI combustion by the front-stage injection P2 is performed after the spaces of the upper and lower cavities 51 and 52 are widely used to form a homogeneous and thin air-fuel mixture.

＜中段噴射について＞
図１６は、中段噴射ＰｍによるＰＣＩ燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室６の断面図である。中段噴射Ｐｍでは、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２による燃焼で使用されないところの、燃焼室６の径方向中央付近の領域を燃焼エリアＧ３とする。先頭段噴射Ｐ２では、上下のキャビティ５１、５２内の酸素を活用する。一方、主噴射Ｍ２では、下段キャビティ５１に残存する酸素を活用する。これら燃焼は、共に燃焼室６の径方向中央付近以外の領域で発生する燃焼である。これに対し、中段噴射Ｐｍでは、燃焼室６の径方向中央領域の酸素を積極的に活用して混合気を形成し、燃焼させるものである。 <About middle-stage injection>
FIG. 16 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6 showing a main generation region of PCI combustion by the middle stage injection Pm. In the middle-stage injection Pm, a region near the radial center of the combustion chamber 6, which is not used for combustion by the first-stage injection P2 and the main injection M2, is defined as a combustion area G3. In the first-stage injection P2, oxygen in the upper and lower cavities 51 and 52 is utilized. On the other hand, in the main injection M2, the oxygen remaining in the lower cavity 51 is utilized. Both of these combustions are combustions that occur in regions other than the vicinity of the radial center of the combustion chamber 6. On the other hand, in the middle-stage injection Pm, oxygen in the radial center region of the combustion chamber 6 is positively utilized to form and burn the air-fuel mixture.

中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２に比べて短い噴射期間（噴射量）で実行される噴射であり、ペネトレーションが小さい。このため、中段噴射Ｐｍにて噴射軸ＡＸに沿って噴射された燃料１５Ｐ３は、下段・上段キャビティ５１、５２まで到達し難くなり、専ら燃焼室６の径方向中央付近の空気と混合して混合気を形成し、燃焼エリアＧ３を作る。このような燃焼エリアＧ３を設けることにより、燃焼室６内に存在する酸素を有効利用することができ、煤などの発生を抑制することができる。また、中段噴射Ｐｍは、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２との間の時期に実行されて上記燃焼エリアＧ３を作るものであるので、当該中段噴射Ｐｍによる燃焼をエンジントルクに寄与させることができる。 The middle-stage injection Pm is an injection executed in a shorter injection period (injection amount) than the head-stage injection P2 and the main injection M2, and has a small penetration. Therefore, the fuel 15P3 injected along the injection axis AX in the middle-stage injection Pm becomes difficult to reach the lower/upper-stage cavities 51 and 52, and is exclusively mixed with air in the vicinity of the radial center of the combustion chamber 6 and mixed. Form air and create a combustion area G3. By providing such a combustion area G3, the oxygen existing in the combustion chamber 6 can be effectively used, and the generation of soot and the like can be suppressed. Further, since the middle-stage injection Pm is executed at a timing between the head-stage injection P2 and the main injection M2 to create the combustion area G3, the combustion by the middle-stage injection Pm can contribute to the engine torque. ..

＜主噴射について＞
図１７は、主噴射Ｍ２による拡散燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室６の断面図である。ＴＤＣ付近で実行される主噴射Ｍ２にて噴射軸ＡＸに沿って噴射された燃料１５Ｐ２は、ピストン５の上昇に伴い、リップ５３のやや下方位置、つまり下段キャビティ５１の上層領域へ向かうことになる。燃料１５Ｐ２は、前記上層領域に吹き当たった後、矢印Ｆ３１で示すように下段キャビティ５１の底面形状に倣って流動し、続いて矢印Ｆ３２で示すように、燃焼室天井面６Ｕから径方向外側へ向かうように流動する。 <Main injection>
FIG. 17 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6 showing a main generation region of diffusion combustion by the main injection M2. The fuel 15P2 injected along the injection axis AX in the main injection M2 executed near TDC moves toward a position slightly below the lip 53, that is, to the upper layer region of the lower cavity 51 as the piston 5 rises. .. After the fuel 15P2 is sprayed onto the upper layer region, the fuel 15P2 flows following the shape of the bottom surface of the lower cavity 51 as shown by an arrow F31, and subsequently, as shown by an arrow F32, radially outward from the combustion chamber ceiling surface 6U. It flows toward you.

主噴射Ｍ２は、先頭段噴射Ｐ２にて噴射された燃料（混合気）が上下のキャビティ５１、５２の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された２つの混合気間の空間に残存する空気を活用して新たな混合気を形成し、燃焼エリアＧ４を作る噴射である。すなわち、先に噴射された先頭段噴射Ｐ２の燃料は、各々のキャビティ５１、５２に入り込み、それぞれの空間での空気と混合して混合気を形成し、燃焼エリアＧ１、Ｇ２を生じさせている（空間的分離）。 The main injection M2 is a space between two separated air-fuel mixtures after the fuel (air-fuel mixture) injected in the first-stage injection P2 enters the spaces of the upper and lower cavities 51, 52 and is spatially separated. This is an injection in which a new air-fuel mixture is formed by utilizing the air remaining in the above, and a combustion area G4 is created. That is, the fuel of the first-stage injection P2 injected first enters the cavities 51 and 52, mixes with the air in the respective spaces to form an air-fuel mixture, and produces combustion areas G1 and G2. (Spatial separation).

このため、主噴射Ｍ２が開始される直前は、燃焼エリアＧ１、Ｇ２の間に未使用の空気（燃料と混合していない空気）が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、下段キャビティ５１のエッグシェープ形状が貢献している。主噴射Ｍ２の噴射燃料は、燃焼エリアＧ１、Ｇ２の間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて混合気を形成する。この混合気に、先の先頭段噴射Ｐ２による燃焼エリアＧ１、Ｇ２から熱を与えられることによって、拡散燃焼による燃焼エリアＧ４が形成されるものである。これが、燃料噴射の時間的分離である。 Therefore, immediately before the main injection M2 is started, unused air (air not mixed with fuel) exists between the combustion areas G1 and G2. The egg shape of the lower cavity 51 contributes to the formation of such an unused air layer. The injected fuel of the main injection M2 enters between the combustion areas G1 and G2 and is mixed with the unused air to form an air-fuel mixture. By supplying heat to the air-fuel mixture from the combustion areas G1 and G2 by the preceding first-stage injection P2, the combustion area G4 by diffusion combustion is formed. This is the temporal separation of fuel injection.

以上の通り、本実施形態によれば、先頭段噴射Ｐ２の噴射燃料を空間的に分離して下段、上段キャビティ５１、５２内の酸素を活用する。また、先頭段噴射Ｐ２によって生じる燃焼エリアＧ１、Ｇ２の間に存在する未使用の酸素を、主噴射Ｍ２という時間的に分離された噴射にて活用し、燃焼エリアＧ４を形成する。そして、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２では活用されない燃焼室６の径方向中央付近の酸素を、そのような領域をペネトレーション（噴射期間）に設定された中段噴射Ｐｍにて活用し、燃焼エリアＧ３を形成する。これにより燃焼室６内に存在する酸素を有効利用した燃焼を実現させることができ、煤などの発生を抑制することができる。 As described above, according to this embodiment, the injected fuel of the first-stage injection P2 is spatially separated and the oxygen in the lower-stage and upper-stage cavities 51, 52 is utilized. Further, unused oxygen existing between the combustion areas G1 and G2 generated by the front-stage injection P2 is utilized in the time-separated injection called the main injection M2 to form the combustion area G4. Then, oxygen in the vicinity of the radial center of the combustion chamber 6 that is not used in the first-stage injection P2 and the main injection M2 is used in the middle-stage injection Pm set in such a region (penetration period), and the combustion area G3 is used. To form. As a result, it is possible to realize combustion that effectively uses oxygen existing in the combustion chamber 6, and it is possible to suppress the generation of soot and the like.

［制御フロー］
図１８は、プロセッサ７０の燃料噴射制御部７３による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。燃料噴射制御部７３は、図６に示す各センサＳＮ１〜ＳＮ１２や他のセンサ（筒内圧センサ等）から、車両の運転領域（エンジン本体１の運転状態）に関する情報、及び上記の燃焼環境要因となる環境情報を取得する（ステップＳ１）。 [Control flow]
FIG. 18 is a flowchart showing an example of fuel injection control by the fuel injection control unit 73 of the processor 70. The fuel injection control unit 73 uses the sensors SN1 to SN12 shown in FIG. 6 and other sensors (in-cylinder pressure sensor, etc.) to obtain information on the operating region of the vehicle (operating state of the engine body 1) and the above-mentioned combustion environment factors. Environment information is obtained (step S1).

続いて、運転状態判定部７４が、ステップＳ１で取得した運転領域に関する情報より、現状の運転ポイントが図７に示す運転マップのどの領域に該当するかを特定する。噴射パターン選択部７５は、特定された運転領域に応じて、予め設定されている燃料噴射パターン、噴射量を設定する。先ず、噴射パターン選択部７５は、ステップＳ１で特定された運転領域が、図７の運転マップの特定領域Ｋに属するか否かを判定する（ステップＳ２）。 Then, the driving state determination unit 74 specifies which region of the driving map shown in FIG. 7 the current driving point corresponds to from the information on the driving region acquired in step S1. The injection pattern selection unit 75 sets a fuel injection pattern and an injection amount that are set in advance in accordance with the specified operation region. First, the injection pattern selection unit 75 determines whether or not the operating region specified in step S1 belongs to the specific region K of the operating map of FIG. 7 (step S2).

特定領域Ｋに属する場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、噴射パターン選択部７５は、続いて特定された運転領域が第２領域Ｋ２に属するか否かを判定する（ステップＳ３）。これに対し、特定領域Ｋに属さない場合（ステップＳ２でＮＯ）、噴射パターン選択部７５は、非特定領域Ｎ用に設定されている噴射パターンを選択する（ステップＳ４）。例えば、噴射パターン選択部７５は、一般的な拡散燃焼を行わせることができる噴射パターンをステップＳ４で設定する。 When it belongs to the specific region K (YES in step S2), the injection pattern selection unit 75 subsequently determines whether or not the identified operating region belongs to the second region K2 (step S3). On the other hand, when it does not belong to the specific region K (NO in step S2), the injection pattern selection unit 75 selects the injection pattern set for the non-specific region N (step S4). For example, the injection pattern selection unit 75 sets an injection pattern capable of causing general diffusion combustion in step S4.

ステップＳ３において、第２領域Ｋ２に属する場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、噴射パターン選択部７５は、続いて車速検出部７１の車速検出結果を参照して、車両１００の車速が予め定められた第１所定値以上の高速であるか否かを判定する（ステップＳ５）。一方、第２領域Ｋ２に属さない場合（ステップＳ３でＮＯ）、つまり特定された運転領域が第１領域Ｋ１に属する場合、噴射パターン選択部７５は、燃料噴射パターンを低速用噴射パターン（第２噴射パターン）に設定する（ステップＳ６）。 In step S3, if it belongs to the second region K2 (YES in step S3), the injection pattern selection unit 75 subsequently refers to the vehicle speed detection result of the vehicle speed detection unit 71, and the vehicle speed of the vehicle 100 is determined in advance. It is determined whether or not the speed is higher than a predetermined value (step S5). On the other hand, when it does not belong to the second region K2 (NO in step S3), that is, when the identified operating region belongs to the first region K1, the injection pattern selection unit 75 sets the fuel injection pattern to the low speed injection pattern (second (Injection pattern) (step S6).

ステップＳ５において、第１所定値以上の車速である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、噴射パターン選択部７５は、バッテリー残量算出部７７がバッテリー８３の充電要求信号を出力しているか否か、換言すると、モーター制御部７８がモーター抵抗の付加の指示を出しているか否かを判定する（ステップＳ７）。充電要求信号が出力されている場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、さらに噴射パターン選択部７５は、車速検出部７１の車速検出結果を参照して、車両１００の車速が予め定められた第２所定値以下の高速であるか否かを判定する（ステップＳ８）。既述の通り、第２所定値は、第１所定値を超過する車速である「高速」と、より車速の速い「高々速」とを区別する閾値である。 In step S5, when the vehicle speed is equal to or higher than the first predetermined value (YES in step S5), the injection pattern selection unit 75 determines whether the battery remaining amount calculation unit 77 outputs the charge request signal for the battery 83, in other words. Then, it is determined whether or not the motor control unit 78 has issued an instruction to add the motor resistance (step S7). When the charge request signal is output (YES in step S7), the injection pattern selection unit 75 further refers to the vehicle speed detection result of the vehicle speed detection unit 71, and the vehicle speed of the vehicle 100 is the second predetermined value set in advance. It is determined whether or not the following high speed is performed (step S8). As described above, the second predetermined value is a threshold value that distinguishes between "high speed", which is a vehicle speed that exceeds the first predetermined value, and "high altitude", which is a faster vehicle speed.

第２所定値以下の「高速」である場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、噴射パターン選択部７５は、燃料噴射パターンを、図８に示した低速用噴射パターン（第２噴射パターン）に設定する（ステップＳ９）。これにより、モーター抵抗が付加された場合にあって、燃焼騒音を抑制することができる。 In the case of "high speed" equal to or less than the second predetermined value (YES in step S8), the injection pattern selection unit 75 sets the fuel injection pattern to the low speed injection pattern (second injection pattern) shown in Fig. 8 ( Step S9). As a result, combustion noise can be suppressed when the motor resistance is added.

これに対し、ステップＳ７において充電要求信号が出力されていない場合（ステップＳ７でＮＯ）、モーター抵抗は付加されずエンジン負荷は増加しない状況であるので、噴射パターン選択部７５は、燃料噴射パターンを、図９に示した高速用噴射パターン（第１噴射パターン）に設定する（ステップＳ１０）。これにより、燃費性能を向上させることができる。また、ステップＳ８において車速が第２所定値を超過する「高々速」である場合（ステップＳ８でＮＯ）も、モーター抵抗が付加されても燃焼騒音は走行騒音によって十分に掻き消されるので、噴射パターン選択部７５は燃料噴射パターンを高速用噴射パターンに設定する（ステップＳ１０）。 On the other hand, when the charge request signal is not output in step S7 (NO in step S7), the motor resistance is not added and the engine load is not increased. Therefore, the injection pattern selection unit 75 selects the fuel injection pattern. , And set to the high-speed injection pattern (first injection pattern) shown in FIG. 9 (step S10). As a result, fuel efficiency can be improved. Further, even when the vehicle speed is "high speed" exceeding the second predetermined value in step S8 (NO in step S8), the combustion noise is sufficiently scraped by the traveling noise even if the motor resistance is added. The pattern selection unit 75 sets the fuel injection pattern to the high-speed injection pattern (step S10).

ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ９又はＳ１０のいずれかの噴射パターンが設定されたならば、燃料噴射制御部７３は、当該設定された噴射パターンにてインジェクタ１５に燃料噴射動作を実行させ（ステップＳ１１）、１サイクルの処理を終える。 When the injection pattern of any one of steps S4, S6, S9, or S10 is set, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute the fuel injection operation with the set injection pattern (step S11). One cycle of processing is completed.

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

（１）上記実施形態では、低速用噴射パターン（第２噴射パターン）として、先頭段噴射Ｐ１及び主噴射Ｍ１に加えて、２段目・３段目プレ噴射Ｐａ、Ｐｂと１段目・２段目アフター噴射ＡＦ１、ＡＦ２とが実行される例を示した。低速用噴射パターンは、少なくとも先頭段噴射Ｐ１と、該先頭段噴射Ｐ１よりも噴射量の多い主噴射Ｍ１とを含んでいれば良く、プレ噴射Ｐａ、Ｐｂ及びアフター噴射ＡＦ１、ＡＦ２のうちの一方、或いは双方を省いても良い。 (1) In the above embodiment, as the low speed injection pattern (second injection pattern), in addition to the first stage injection P1 and the main injection M1, the second stage/third stage pre-injection Pa, Pb and the first stage/2 An example in which the second-stage after-injection AF1 and AF2 are executed has been shown. The low-speed injection pattern only needs to include at least the first-stage injection P1 and the main injection M1 having a larger injection amount than the first-stage injection P1, and one of the pre-injections Pa and Pb and the after-injections AF1 and AF2. Alternatively, both may be omitted.

（２）同様に、上記実施形態では高速用噴射パターン（第１噴射パターン）として、先頭段噴射Ｐ２及び主噴射Ｍ２に加えて、中段噴射Ｐｍが実行される例を示した。高速用噴射パターンは、少なくとも先頭段噴射Ｐ２と、該先頭段噴射Ｐ２よりも噴射量の少ない主噴射Ｍ２とを含んでいれば良く、中段噴射Ｐｍを省いても良い。或いは、中段噴射Ｐｍを複数回に分けて実行する、アフター噴射を追加するようにしても良い。 (2) Similarly, in the above embodiment, as the high-speed injection pattern (first injection pattern), the middle-stage injection Pm is executed in addition to the front-stage injection P2 and the main injection M2. The high-speed injection pattern only needs to include at least the head stage injection P2 and the main injection M2 having a smaller injection amount than the head stage injection P2, and the middle stage injection Pm may be omitted. Alternatively, after-injection may be added, in which the middle-stage injection Pm is executed in multiple times.

（３）上記実施形態では、燃焼室６の底面を区画するピストン５のキャビティ５Ｃが、下段キャビティ５１及び上段キャビティ５２を備える二段エッグシェープ形状を具備する例を示した。本発明の燃料噴射制御は、二段エッグシェープ形状以外の他の窪み形状のキャビティ５Ｃを備える場合にも適用可能である。 (3) In the above-described embodiment, the example in which the cavity 5C of the piston 5 that defines the bottom surface of the combustion chamber 6 has a two-step egg shape having a lower cavity 51 and an upper cavity 52 is shown. The fuel injection control of the present invention can be applied to the case where the cavity 5C having a hollow shape other than the two-step egg shape is provided.

１ エンジン本体（圧縮着火エンジン）
２ シリンダ
５ ピストン
５０ 冠面
５Ｃ キャビティ
５１ 下段キャビティ
５２ 上段キャビティ
５３ リップ
６ 燃焼室
７ クランク軸（出力軸）
１５ インジェクタ（燃料噴射弁）
７０ プロセッサ（車両の制御装置）
７１ 車速検出部
７３ 燃料噴射制御部
７８ モーター制御部
８２ モーター
Ａ シリンダ軸方向
Ｂ 燃焼室の径方向
Ｐ１、Ｐ２ 先頭段噴射
Ｍ１、Ｍ２ 主噴射
Ｐａ、Ｐｂ ２段目、３段目プレ噴射（第２段噴射）
Ｐｍ 中段噴射
ＥＡｗ、ＥＢｗ 前段圧力波ＥＡｗ（第１圧力波）、後段圧力波ＥＢｗ（第２圧力波） 1 Engine body (compression ignition engine)
2 cylinder 5 piston 50 crown surface 5C cavity 51 lower cavity 52 upper cavity 53 lip 6 combustion chamber 7 crankshaft (output shaft)
15 Injector (fuel injection valve)
70 Processor (vehicle control device)
71 vehicle speed detection unit 73 fuel injection control unit 78 motor control unit 82 motor A cylinder axial direction B combustion chamber radial direction P1, P2 first stage injection M1, M2 main injection Pa, Pb second stage, third stage pre-injection (No. (2-stage injection)
Pm Middle-stage injection EAw, EBw Pre-stage pressure wave EAw (first pressure wave), Post-stage pressure wave EBw (second pressure wave)

Claims (6)

圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁を備える圧縮着火エンジンと、前記圧縮着火エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置であって、
アクセルの踏み込み量と前記モーターの発電時のモーター抵抗とに基づいて、前記燃料噴射弁の動作を制御する燃料噴射制御部と、
前記モーターの動作を制御するモーター制御部と、
前記車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、
前記燃料噴射制御部は、
圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを、前記燃料噴射弁に実行させるものであり、
車速が第１所定値を超過していることを前記車速検出部が検出している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する第１噴射パターンを実行する一方、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する第２噴射パターンを実行する、
ことを特徴とする車両の制御装置。 An engine system including a compression ignition engine including a fuel injection valve capable of injecting fuel into a combustion chamber in multiple stages from a compression stroke to an expansion stroke, and a motor capable of generating electricity connected to an output shaft of the compression ignition engine. Is a control device for a vehicle equipped with,
A fuel injection control unit that controls the operation of the fuel injection valve based on the amount of depression of the accelerator and the motor resistance during power generation of the motor;
A motor control unit for controlling the operation of the motor,
A vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed of the vehicle,
The fuel injection control unit,
A front stage injection for injecting fuel during a compression stroke, and a main injection for injecting fuel near the compression top dead center to complete injection during an expansion stroke are performed by the fuel injection valve,
When the vehicle speed detection unit detects that the vehicle speed exceeds the first predetermined value, and the motor control unit does not give an instruction to add the motor resistance, the injection of the first-stage injection is performed. While executing the first injection pattern in which the amount is set to be larger than the injection amount of the main injection, when the motor control unit issues an instruction to add the motor resistance, the injection amount of the first-stage injection is set to the above-mentioned value. The second injection pattern is set to be smaller than the injection amount of the main injection,
A vehicle control device characterized by the above. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、
前記第２噴射パターンの噴射の実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、少なくとも１回の第２段噴射を実行させ、且つ、
前記先頭段噴射、前記第２段噴射、主噴射の順に噴射量が多くなるように設定する、車両の制御装置。 The control device for a vehicle according to claim 1,
The fuel injection control unit,
When performing the injection of the second injection pattern, at least one second-stage injection is executed at a timing between the leading-stage injection and the main injection, and
A vehicle control device that sets the injection amount to increase in the order of the first-stage injection, the second-stage injection, and the main injection. 請求項１又は２に記載の車両の制御装置において、
前記車速検出部が、前記第１所定値よりも予め定められた値だけ大きい第２所定値を超過する車速を検出している場合、
前記燃料噴射制御部は、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、前記第１噴射パターンを実行する、車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 1 or 2,
When the vehicle speed detection unit detects a vehicle speed that exceeds a second predetermined value that is larger than the first predetermined value by a predetermined value,
The control device for a vehicle, wherein the fuel injection control unit executes the first injection pattern even when the motor control unit gives an instruction to add a motor resistance. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記第１噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射による燃焼に起因して発生する第１圧力波と、前記主噴射による燃焼に起因して発生する第２圧力波とが、互いに１／２周期ずれて出現するように、前記先頭段噴射及び前記主噴射を実行させる、車両の制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
The fuel injection control unit, when executing the first injection pattern, a first pressure wave generated due to combustion by the first-stage injection and a second pressure wave generated due to combustion by the main injection. The control device for a vehicle, which causes the front stage injection and the main injection to be performed so that they appear with a shift of 1/2 cycle from each other. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記第１噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、前記先頭段噴射及び前記主噴射よりも短い噴射期間で燃料を噴射させる中段噴射をさらに実行させる、車両の制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection control unit, during execution of the first injection pattern, injects fuel in an injection period shorter than the first-stage injection and the main injection at a timing between the first-stage injection and the main injection. A control device for a vehicle that further causes the injection. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
前記燃焼室の一部は、ピストンの冠面により区画されると共に、前記ピストンの冠面にはキャビティが備えられ、当該キャビティは、
前記冠面の径方向中心領域に配置され、シリンダ軸方向に第１の深さを有する第１底部を備えた下段キャビティと、
前記冠面における前記下段キャビティ部の外周側に配置され、シリンダ軸方向に前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２底部を備えた上段キャビティと、
前記下段キャビティと前記上段キャビティとを繋ぐリップと、を含み、
前記燃料噴射弁は、前記キャビティに向けて燃料を噴射するものであって、前記燃焼室の径方向中心又はその近傍に配置され、
前記燃料噴射制御部は、
前記第１噴射パターン及び前記第２噴射パターンの双方において、前記先頭段噴射による燃料噴射が前記リップを指向するよう燃料噴射時期を設定する一方、
前記第１噴射パターンの先頭段噴射を、前記第２噴射パターンの先頭段噴射よりも遅角側で実行させる、車両の制御装置。
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 5,
A part of the combustion chamber is partitioned by the crown surface of the piston, and a cavity is provided on the crown surface of the piston, and the cavity is
A lower cavity having a first bottom portion arranged in a radial center region of the crown surface and having a first depth in the cylinder axis direction;
An upper cavity having a second bottom portion arranged on the outer peripheral side of the lower cavity portion in the crown surface and having a second depth shallower than the first depth in the cylinder axis direction;
A lip connecting the lower cavity and the upper cavity,
The fuel injection valve is for injecting fuel toward the cavity and is arranged at or near a radial center of the combustion chamber,
The fuel injection control unit,
In both of the first injection pattern and the second injection pattern, while the fuel injection timing is set so that the fuel injection by the front stage injection is directed to the lip,
A control device for a vehicle that causes the first-stage injection of the first injection pattern to be executed on a more retarded side than the first-stage injection of the second injection pattern.
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