[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002206446A - 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number
JP2002206446A
JP2002206446A JP2001002044A JP2001002044A JP2002206446A JP 2002206446 A JP2002206446 A JP 2002206446A JP 2001002044 A JP2001002044 A JP 2001002044A JP 2001002044 A JP2001002044 A JP 2001002044A JP 2002206446 A JP2002206446 A JP 2002206446A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
valve
spray
fuel injection
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001002044A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002206446A5 (ja
Inventor
Matsuharu Abo
松春 阿保
Yoshiyuki Tanabe
好之 田辺
Takashi Fujii
敬士 藤井
Koji Onishi
浩二 大西
Toshio Ishii
俊夫 石井
Mamoru Fujieda
藤枝　　護
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001002044A priority Critical patent/JP2002206446A/ja
Priority to EP02000178A priority patent/EP1223321A3/en
Priority to US10/041,606 priority patent/US6748919B2/en
Publication of JP2002206446A publication Critical patent/JP2002206446A/ja
Priority to US10/834,123 priority patent/US7089916B2/en
Publication of JP2002206446A5 publication Critical patent/JP2002206446A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0246—Variable control of the exhaust valves only changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0015—Controlling intake air for engines with means for controlling swirl or tumble flow, e.g. by using swirl valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/38—Control for minimising smoke emissions, e.g. by applying smoke limitations on the fuel injection amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】過給機付き筒内噴射エンジンでは、過給下にお
ける燃料噴霧の収縮により、噴霧中心の燃料密度が過大
となるため着火性が悪化する。その結果、スモーク濃度
やＨＣ排出率が増大する。 【解決手段】分割噴霧，空気流動生成機構である吸気ポ
ートに設けたＴＣＶによる制御及び吸排気バルブのバル
ブタイミング制御等で、過給下での燃料と空気の混合を
促進する。 【効果】点火プラグへの混合気の供給時間が長くなり、
点火時期の選択範囲が広がり、燃焼安定性が向上するの
でスモーク及びＨＣ排出率の低減ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、殊に燃焼室内に燃料を直接噴射する
所謂、筒内噴射型の内燃機関の燃料噴射制御装置にする
ものである。より具体的には過給機の付いた筒内噴射エ
ンジンにも関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開２０００−５４８９４号公報
では、過給機の付いた筒内噴射エンジンが開示されてい
る。この従来技術においては加速状態を検知した際に、
吸気行程から点火時期にかけての範囲で燃料を分割噴射
するとともに、その後期側の噴射時期を圧縮行程の中期
以降に設定する燃料噴射制御装置を設けている。このよ
うに構成することによって、燃焼ガスが着火からより短
い時間で排気側に供給されるようにし、ターボ過給機の
タービンに高いエネルギーを、ターボ過給機の応答性を
改善することが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開２０００−５４８９４号公報に示される技術では、
過給機によって圧力が高められた燃焼室内に燃料噴霧が
噴射されると、燃料噴霧が燃焼室内の圧力によって押し
潰され、燃料噴霧の中心部の燃料分布が高くなって（つ
まり燃料噴霧が特定の箇所に集中して）燃料の着火性が
悪化する傾向があることが分かった。
【０００４】また、上記従来技術では機関の加速前期と
加速後期の間の加速中期に圧縮行程の前期と後期とに燃
料を分割して噴射するように構成されている。
【０００５】しかし、エンジンが比較的高負荷状態にあ
る場合には、圧縮行程での燃料噴射に許容される時間が
短くなるため、燃料噴射のトータル噴射時間が短くなら
ざるを得ず、前期噴射と後期噴射が接近してしまい、分
割噴射の効果が失われるという問題がある。
【０００６】ここで、前期噴射と後期噴射が連続して噴
射される成層運転領域での緩加速時を考えると（例え
ば、前期噴射と後期噴射との噴射間隔が１msec付近で
は）、噴射弁に印加される電圧の充電時間不足により駆
動電流が低下し、結果的に後期側の噴射量が低下する虞
がある。噴射量が低下するとＡ／Ｆがリーンとなり、失
火が発生する懸念がある。
【０００７】また、エンジンの電気負荷は補機等の駆動
により常に変動しているため、電源ライン電圧が変動す
る。このため電源ライン電圧の変動を検知して、排気や
運転性に影響を与えないようにするための工夫が必要と
なる。
【０００８】本発明は上記課題の少なくとも一つを解消
することを目的とする。
【０００９】ある発明は燃料噴霧が特定の箇所に集中す
るのを防ぐことによって、スモークやＨＣの排出率を低
減することを目的とする。
【００１０】また別の発明は、過給機付きの筒内噴射型
エンジンに好適な燃料制御装置を提供することを目的と
する。
【００１１】更に別の発明は、安定した分割噴射を行え
るよう噴射弁の制御を工夫することで、成層運転領域を
拡大し、これによって燃費低減を計ることを目的とす
る。
【００１２】本発明は過給機付きの筒内噴射式エンジン
に用いて好適であるが、過給機の付いていない筒内噴射
エンジンに用いることも有効である。
【００１３】そのため、特に過給機付きの筒内噴射式エ
ンジンに用いて好適な発明については構成要件に過給機
を構成要件として特定している。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題の少なくとも一
つを解決するために第１の発明では、燃焼室内に燃料を
直接噴射するように燃料噴射弁を設けた過給機付きの内
燃機関であって、過給下での点火プラグの着火タイミン
グ時における点火プラグ周りの燃料と空気の混合気の燃
料密度を、着火に適した密度になるよう制御する燃料密
度制御手段を設けた。この構成によれば、過給下におい
ても燃料噴霧の中心部密度が過大となることを防ぐこと
ができ、点火プラグ周りの空燃比が過濃となることがな
いので過給機付き内燃機関の着火性が向上し、スモーク
や未燃焼燃料の排出量の低減が可能になる。
【００１５】具体的には、燃料密度制御手段は、過給下
で一回の燃焼に必要な燃料量を点火プラグの点火タイミ
ング前において２回に分割して噴霧する分割噴霧とす
る。
【００１６】あるいは、基本的噴霧形状が円錐コーン形
状でこの円錐コーンの内部と外部との圧力を均衡させる
ための燃料の粗なるスリット部をこの円錐コーン噴霧に
形成する。
【００１７】また、分割噴霧の噴霧分担率，噴霧間隔の
少なくとも一つは機関の運転状態としての例えばバッテ
リ電圧の大きさによって調整可能である。
【００１８】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第２の発明では、燃焼室内に燃料を直接噴射する
ように燃料噴射弁を設けた過給機付きの内燃機関であっ
て、過給下での点火プラグの着火タイミング時における
点火プラグ周りの燃料と空気の混合気の燃料密度を、着
火に適した密度になるよう制御する燃料密度制御手段を
設けると共に、機関の始動時に、過給機を駆動する排気
ターボチャージャをバイパスして触媒にのみ排気を供給
する制御弁機構を設けた。この構成によれば、触媒の早
期活性化も図れ、より有害排気物の放出を抑制すること
ができる。
【００１９】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第３の発明では、過給機を備え、燃焼室内に燃料
を直接噴射するように燃料噴射弁を設けたものにおい
て、燃料と空気の混合促進装置を設け、燃料噴射開始の
前後においてこの混合促進装置を駆動するよう構成し
た。この構成によれば、燃料噴霧の中心部密度が過大と
なることを防ぐことができ、点火プラグ周りの空燃比が
過濃となることがないので着火性が向上し、スモークや
未燃焼燃料の排出量の低減が可能になる。
【００２０】第３の発明に加えて、気筒内にタンブルや
スワールの空気流動を発生する空気流動発生機構を設け
るとより効果的である。この構成によれば、吸気行程に
て生成した空気流動を利用して、気筒内において燃料と
空気の混合を効果的に行うことができる。
【００２１】更に、空気流動発生機構と分割噴射とを組
み合わせて用いると効果的である。
【００２２】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第４の発明では、吸気行程から圧縮行程の間にか
けて２回以上に分けて燃料を噴射するよう燃料噴射制御
を行うと共に、電圧変動に基づいて噴射量（噴射時間，
噴射パルス幅，燃料圧力）を制御する。上記構成によれ
ば、燃料噴射を分割したことで、一括噴射に比べ燃料噴
霧の空気に対する接触面積が拡大し、燃料と空気の混合
が進む効果がある。更に前噴射と後噴射間の間に電圧変
動が発生しても、噴射量低下による失火や燃焼の不安定
によるトルク変動を防ぐことができる。
【００２３】更に、分割噴射を行う際に電圧低下を検知
した場合、分割噴射の回数を減らすか、もしくは噴射間
隔の延長を行う。この構成によれば、分割噴射を実行中
に電圧低下が発生しても失火を防いで燃焼安定性を維持
できる。
【００２４】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第５の発明では、１回の燃焼に必要な燃料を２回
に分割して噴霧すると共に、当該燃料噴射弁の駆動を電
源ライン電圧と略同じ電圧で行う。この構成によれば、
昇圧回路が不要となるため、燃料噴射制御系の電子機器
全体での消費電力が低減できる。
【００２５】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第６の発明では、過給機を備えた筒内噴射エンジ
ンにおいて、１回の燃焼に必要な燃料を吸気行程から圧
縮行程にかけて２回に分割して噴霧する。この構成によ
れば、過給下においても着火タイミングを自然吸気型の
筒内噴射エンジン並みに進角できる過給機付き筒内噴射
エンジンが実現できる。
【００２６】また、分割噴射の先行噴射と後続噴射との
間隔について、最小噴射間隔を設定することで、後噴射
での噴射弁のコイルにエネルギーを充電するに必要な時
間を確保する。この構成によれば、燃料噴射量の低下に
よる失火やトルク変動を防止できる。
【００２７】上記問題の少なくとも一つを解決するため
に本願第６の発明では、第３の発明の応用例として、予
め燃料と空気を混合させ、その混合気を気筒内に噴射す
る機構を設けても良い。
【００２８】この時、混合手段として、圧縮天然ガスを
用いることができる。この構成によれば、燃料のみの噴
射、もしくは圧縮天然ガスのみの噴射も行うことが可能
であり、液体燃料と気体燃料のいずれも使用する複数の
燃料系統を持つエンジンを提供できる。
【００２９】第３の発明の噴霧制御装置に用いる燃料噴
射弁の噴霧形態として、噴霧の到達距離が長い噴霧、つ
まり強貫通力（ペネトレーションの長い噴霧）を持った
噴射弁を用いることで、エンジン回転数がより高回転ま
で成層運転を行うことができる。
【００３０】また、上記問題の少なくとも一つを解決す
るために本願第８の発明では吸排気弁の開閉時期を可変
制御する機構を設け、且つ既燃焼ガスを燃焼室内に排気
ポートより導入（以後、内部ＥＧＲと称する）し、吸気
ポートより供給される空気流動とは別に、筒内に弱スワ
ール流を生成する手段を設け、前記弱スワール流により
既燃焼ガスが気筒壁に沿うようなガス流動を生成するこ
とも効果的である。
【００３１】具体的には、吸排気弁の開閉時期可変制御
が、排気弁の片側の閉時期を進角し、かつその排気弁と
斜方向の吸気弁の開時期を遅角し、吸排気弁のそれぞれ
左右の弁開閉時期に位相差を設けることで、スワール流
を生成する。
【００３２】また、左右バルブの開弁時期に位相差を設
ける手段を、高回転運転領域から低回転運転領域まで段
付きなく移行できるよう予め左右バルブに位相差を設け
ておく。
【００３３】更に、吸排気弁の開閉時期可変制によって
バルブオーバーラップを制御し、まず第１段階として、
片側の吸気弁の弁開閉時期を可変とし、次に内部ＥＧＲ
を増大させる際には、第２段階として排気弁のバルブリ
フトを増やす２段階の吸排気弁開閉時期可変制御を行
う。
【００３４】更に、気筒壁に沿うガス流動を生成する手
段として、ピストン冠面にスワールガイド部を設けると
効果的である。
【００３５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を、図を用いて説
明する。本発明に係わる一実施例であるターボ過給機付
き筒内噴射エンジンを、図１及び図２に示す。
【００３６】図１はエンジンの構成の一実施形態を示し
ている。また、図２は異なる構成の実施形態である。ま
ず図１を用いてエンジン全体の構成を示す。
【００３７】上記ターボ過給機付き筒内噴射エンジン
は、エンジン本体１を構成するシリンダヘッドとシリン
ダブロック，シリンダブロックに挿入されたピストン２
により燃焼室３が形成され、複数気筒設けられている。
【００３８】一つの気筒である燃焼室３には、それぞれ
２つの吸気ポート４と排気ポート５が開口しており、開
口部を開閉する吸気弁６と、排気弁７がそれぞれ２本設
けられている。燃焼室３の吸気側壁面に吸気弁６の間に
燃料噴射弁８が、燃焼室の上部には点火プラグ９が設け
られている。
【００３９】燃料噴射弁８の上流には、燃料分配管１
０，燃料圧センサ１１，燃料を圧送する高圧ポンプ１
２，低圧ポンプ１３、及び燃料タンク１４がそれぞれ燃
料配管で接続されており、燃料噴射弁８が燃焼室３内の
圧力が高い状態でも燃料噴射を可能としている。高圧ポ
ンプ１２はエンジンのカムシャフト（図示せず）の回転
により連動するカム１５に駆動されて燃料圧力を上昇さ
せ、高圧レギュレータ１６により所定の燃料圧力に調圧
された燃料が燃料分配管１０に供給される。
【００４０】エンジンで消費されない余剰の燃料は、低
圧レギュレータ１７を経由して減圧された後、燃料タン
ク１４へ戻される。低圧ポンプ１３は、始動時にエンジ
ンキーをオンにした時点から、低圧ポンプリレー１８に
より駆動され、以後の燃料噴射に備え高圧ポンプ１２に
供給する燃料圧力の加圧を開始するように働く。
【００４１】エンジンのクランクシャフトと同期して回
転するリングギア１９の回転変動を検出する回転センサ
２０が、エンジンクランクケースの適宜位置に設けられ
ている。シリンダブロックの冷却水通路には、エンジン
の暖機状態を判定するために温度検出手段の一つである
水温センサ２１が適宜位置に備えられている。
【００４２】上記吸気ポート４には、その上流側から順
にエアクリーナ２２，空気流量センサ２３を介し、ター
ボ過給機のコンプレッサー２４を経由して、モータ駆動
される電子制御スロットルボディ２５とが配設され、吸
気管２６を経由して吸気ポート４に接続されている。吸
気管２６内には、吸気通路内の圧力を測定する圧力セン
サ２７が備えられている。
【００４３】次に、排気ポート５の下流には、排気マニ
ホールド２８に接続されたターボ過給機のタービン２９
を通り排気管３０が配設される。排気マニホールド２８
と排気管３０は、ターボ過給機のタービン２９をバイパ
スするバイパス弁３１により接続されており、モータに
より駆動されるロータリーバルブによって、バイパス通
路の開口面積を可変できる構成となっている。
【００４４】排気管３０の下流には、触媒コンバータ３
２，消音器４０が配設される。
【００４５】ここで、図２に示すように、バイパス弁３
１と触媒コンバータ３２間の排気通路３０には、適宜位
置に排気温度を計測する排気温度センサ３９を設けても
よい。
【００４６】次に、空気流動可変手段３３ｄについて異
なる実施例である図２を用いて説明する。
【００４７】コントロールユニット（以下ＥＣＵと記
す）３３内には、空気流動可変手段３３ｄを構成すると
ころの、タンブルコントロールバルブ（以下ＴＣＶと記
す）４１の弁角度を制御するＴＣＶ可変制御手段３３
ｅ、及びバルブ可変駆動部を制御するバルブ駆動可変制
御手段３３ｆを備えている。
【００４８】前記ＴＣＶ可変制御手段３３ｅは、吸気ポ
ート４に臨んだ吸気通路に備えたＴＣＶ４１の開度を、
ＴＣＶ駆動部４２をモータ駆動もしくはダイヤフラムア
クチュエータにより駆動することで制御する。
【００４９】また、吸気ポート４には吸気ポートを２分
割する仕切り板４３が設けられている。上記の構成によ
り、ＴＣＶ４１の開度を可変制御することで、気筒内に
生成される空気流動、すなわち、主にタンブル流の強弱
を制御できる。
【００５０】次に、バルブ駆動可変制御手段３３ｆは、
吸気弁６および排気弁７の開弁作動を制御することによ
り、吸気ポート４から排気ポート５にかけての空気流動
を制御する。
【００５１】ここで、吸気弁６は、ロッカーアームもし
くはリフタを介して吸気カムシャフト３６により駆動さ
れるよう接続されている。吸気カムシャフト３６は吸気
弁６のバルブ開時期が可変制御できるように、吸気バル
ブ可変駆動部３５に接続されている。ここで、バルブ可
変駆動部は特に詳述しないが、吸気カムシャフトのカム
の作動角が変えられるよう、カムシャフト捻りやカム山
切り替え等のバルブタイミング可変機構を備えている。
同様に排気弁７が排気カムシャフト３８を介して排気バ
ルブ可変駆動部３７に接続されている。
【００５２】上記の構成とすることで、空気流動可変手
段３３ｄは、上述のＴＣＶ可変制御手段３３ｅ，バルブ
駆動可変制御手段３３ｆを各々単独、もしくは組み合わ
せにより実行することで、エンジン運転条件に適する最
も好適な設定値とするよう各種アクチュエータを駆動す
る。
【００５３】次に実施例の制御系について、図１，図２
を用いて説明する。上述した回転センサ２０，水温セン
サ２１，圧力センサ２７等の各種センサ類の出力信号が
ＥＣＵ３３に入力され、エンジンが冷機状態もしくは暖
機状態であるか、また、エンジン回転数とエンジン負荷
の状態を判断して、均質運転もしくは成層運転が可能か
否かを判定する。
【００５４】そして、成層運転が可能な場合には、ＥＣ
Ｕ３３内にプログラムされた燃料噴射プログラム，回転
変動検出プログラム，分割噴射制御プログラム等の各種
プログラムを実行し、前述した燃料噴射弁８，吸気バル
ブ可変駆動部３５，排気バルブ可変駆動部３７等の各種
アクチュエータに駆動信号を出力する。
【００５５】例えばここで、分割噴射制御手段３３ａ
は、圧力センサ２７により検出された吸気管内圧力、及
び燃料圧力センサ１１により検出された燃料圧力に応じ
て、気筒内に分割噴射される燃料の第１噴射と第２噴射
の噴射量分担率，噴射時期，噴射間隔等を制御マップお
よび制御テーブルから参照する。
【００５６】成層運転中は、電圧低下検出手段３３ｂが
電源電圧３４の電圧変動の監視を常時行っている。
【００５７】次に、分割噴射制御手段３３ａは，第２噴
射が問題なく実行できると判断した場合にのみ分割噴射
制御を継続し第２噴射を許可する。
【００５８】このように、エンジン状態に応じて燃料噴
射を制御することで安定した成層運転を行うことができ
る。
【００５９】次に、図３から図８を用いて、燃料と空気
の混合を促進する方法について以下に述べる。
【００６０】図３及び図４は過給下での噴霧状態につい
て示した模式図である。図３は圧縮行程にて、燃料噴射
を１回で行った噴射直後の状態を示す。過給機付き筒内
噴射エンジンにおいては、圧縮行程の筒内圧が自然吸気
式エンジンに対して、さらに高いために噴霧外形の収縮
割合が大きい。
【００６１】このため、噴霧中心部の燃料分布が過密に
なる燃料過密部４５が形成され易い。
【００６２】図４は、さらにピストンが上昇し、点火直
前の状態を示す。この時点では、燃料噴霧の移動に伴
い、噴霧周囲部４４の燃料と空気の混合が進行し点火プ
ラグ９には着火可能な混合気分布が存在しているが、混
合が充分ではない燃料過密部４５が残っている。
【００６３】この状態で点火すると、燃料過密部４５の
燃料が燃焼不十分のまま、排気ポートにスモークまた
は、未燃燃料として排出されてしまう。このような現象
は、排気清浄化のためには避けなければならない。
【００６４】従って、過給下で成層運転を行うために
は、燃料と空気の混合促進を図ることが重要となる。
【００６５】図５及び図６は、燃料と空気の混合促進手
段の一つである分割噴射を示した図である。図５は、円
錐コーン噴霧の噴射弁を用いて、圧縮行程にて２回噴射
を行った、第２噴射終了直後の状態を示す。
【００６６】第１噴射の燃料噴霧４６に続き、第２噴射
の燃料噴霧４９を連続して噴射する。１回で噴射する場
合に比べ分割して噴射することで、噴霧周囲部の表面積
が拡大する。
【００６７】これにより、燃料過密部４７，５０の燃料
と空気の混合が進む。図６は、さらにピストンが上昇
し、点火直前の状態を示す。この時点では、燃料噴霧の
移動に伴い、噴霧周囲部４６の燃料と空気の混合が進行
し、点火プラグ９付近には着火可能な混合気分布が存在
している。
【００６８】ここで、第１噴射は噴霧の混合が進むこと
により噴霧移動速度が低下し、後から噴射された第２噴
射はピストン上昇に伴い圧力が高まった気筒内を移動す
る。
【００６９】そのため、点火プラグ付近では、第１噴射
の混合気分布に第２噴射の混合気分布が重なるため、点
火可能な点火時期の期間が増すので進角することができ
る。これにより、燃焼時間を充分確保できるので、スモ
ークを低減できるうえ、さらにＨＣ排出率を低減するこ
とができる。
【００７０】次に、別の異なる噴霧形態を用いた実施例
について図７及び図８を用いて述べる。図７は、スプレ
ーリード噴霧の燃料噴射弁を用いた場合の第２噴射直後
の状態を示す。
【００７１】スプレーリード噴霧では、噴霧周囲外形の
一部を切り欠いたような、噴射方向垂直面に対して不連
続な燃料分布となる。この不連続部５１ａ，５３ａによ
り噴霧内部と筒内の雰囲気とが連通するため、噴霧外形
が縮小しづらいという特性を有する。
【００７２】従って、過給圧の変動に対して、噴霧外形
角θの変化幅が小さく点火プラグ方向への燃料供給量、
言い換えると点火プラグ周りのＡ／Ｆに変動が少ないの
で、特に燃料噴霧分布の影響が大きい成層燃焼時の燃焼
安定性が優れるという利点がある。
【００７３】過給下で、このスプレーリード噴霧による
分割噴射を行うと、先に延べた円錐コーン噴霧と同様に
燃料と空気の混合が進む。スプレーリード噴霧は、円錐
コーン噴霧に対して噴霧の貫通力が強いため噴霧速度が
速く、噴霧自身の力で点火プラグに到達できるので、筒
内の空気流動を特に必要としないという特徴がある。
【００７４】一方、噴霧速度が速いことによる、速度ベ
クトルが強い噴霧先端部の混合が進まず、点火時期を進
角できないという課題があった。
【００７５】対策として、分割噴射を適用することによ
り、圧縮行程の早い時期でも着火可能とすることができ
た。図８は、点火直前の状態を示しており、混合気分布
は、前述した円錐コーン噴霧の場合に比べ成層燃焼に適
したＡ／Ｆ分布が点火プラグ周囲に多くなり、燃焼安定
性が向上する。これにより着火可能な点火時期の選択範
囲が広がり、燃焼パターンの好適な点火時期に設定でき
るので燃費向上にも効果がある。
【００７６】次に図９を用いて、分割噴射の制御方法に
ついて述べる。
【００７７】図９に、ＥＣＵ３３内部で制御される噴射
弁駆動信号５７と噴射弁駆動電流５６、さらにはバッテ
リー３４から供給される電源ライン電圧のモニター値で
ある瞬時電圧変動５５の関係を示す。
【００７８】ここで、エンジン電気負荷の変動が大きい
場合に、第２噴射の噴射時に主噴霧の噴射弁駆動電流
（Ｔｃ）が低下してしまうと、トータル燃料噴射量が減
少し、エンジン要求噴射量に対してＡ／Ｆリーンとなり
失火に繋がる。
【００７９】失火が発生してしまうと、排気エミッショ
ンが大幅に悪化するばかりでなく、サージトルク変動な
ど運転性にも支障が現れるため避けなければならない。
【００８０】次に、エンジン回転，エンジン負荷から要
求されるトータル燃料噴射量が決定され、さらにエンジ
ン運転条件に応じて、第１噴射と第２噴射の噴射分担率
と噴射間隔が決定される。
【００８１】図９に示すように、初期設定値の噴射弁駆
動信号は、トータル噴射時間(Ｔｍ)＝第１噴射時間（Ｔ
ｉ１）＋噴射間隔（Ｔｄ′）＋第２噴射時間（Ｔｉ２）
が設定される。
【００８２】ここで、第１噴射の噴射弁駆動信号５７が
立ち上がり以後に何らかの要因により、電源ライン電圧
の電圧降下（瞬時電圧変動）が発生する可能性を想定す
る必要がある。これは、エンジンの電気負荷は運転状態
や車両状態により常に変動しているためである。
【００８３】例えば、エンジン回転数の高低によるオル
タネータ充電量の違い、エアコン作動、パワーウインド
ウやワイパー等のモータ作動等による補機の負荷変動に
よるバッテリー電圧変動があり、また、第１噴射の開弁
駆動そのものによる電圧低下が考えられるからである。
【００８４】前述した電圧変動要因を除外するために、
分割噴射を実行する次の段階として、例えばＥＣＵ３３
の電源供給ラインから瞬時電圧変動５５を常時モニター
する。そして、第１噴射の噴射弁駆動電流のピーク値で
あるＩｐの値と、Ｉｐの立ち上がり時間であるＴｐを、
前回と近似した運転条件、好ましくは代表運転条件の制
御条件で、かつ近似した要求燃料噴射量である場合に、
ＥＣＵ３３内に記憶保持した値と比較する。
【００８５】その結果、第１噴射開始以後に電圧低下が
認められた場合にＴｄ′を時間延長するため延長時間Ｔ
ａが追加され、Ｔｄとして再設定される。ここで、延長
時間Ｔａの設定は、運転条件（過給圧，エンジン回転
数、及びエンジン負荷）により延長割合を変化させても
良く、また制御マップにより一義的に規定してもよい。
【００８６】また、噴射間隔Ｔｄを予め所定の時間間隔
に決めておけば、分割噴射制御の際の演算負荷を軽減で
き、よって噴射回数や噴射間隔の切り替えの応答性が良
くなる。また、ＥＣＵ内のメモリー記憶容量の低減も計
れる。
【００８７】Ｔｄの時間間隔の設定は噴射可能期間が短
時間となる高回転時を考慮して決定すればよく、最小時
間間隔を、例えば０.５ｍｓ 以上とすれば、高回転から
低回転まで分割噴射を柔軟に行うことができるととも
に、切り替え時の応答性が上がるという効果がある。
【００８８】図１０は、分割噴射途中に電圧低下が検知
された際の噴射間隔Ｔｄを遅らせる制御をクランク角に
て示した図である。
【００８９】図２４は、後に述べるバルブ駆動可変制御
により内部ＥＧＲを行い、分割噴射を行った際の、第１
噴射の分担率を示す。ＥＧＲ率が増加するに従い、第１
噴射の分担率を上げるよう制御する。
【００９０】ＥＧＲ率を上げると、燃焼安定性が不安定
になる傾向がある。本発明による実施例においては、内
部ＥＧＲにより導入された既燃焼ガスにより燃料噴霧と
空気の混合が進むため、ＥＧＲ率の多い運転条件では、
第１噴射の分担率であるところの燃料噴射量を増やすこ
とができる。
【００９１】これにより、ＥＧＲ率をさらに上げること
ができるので、燃焼安定性を損なわずにＮＯｘ低減を計
ることができる。
【００９２】次に、図１１に、エンジンの運転条件によ
っては分割噴射を許可できない場合の対処方法について
示す。圧縮上死点（ＴＤＣ）直前で燃料噴射を開始する
と、高回転時には吸・排気弁のバルブオーバーラップが
大きいために、未燃燃料が排気側に排出されてＨＣ排出
率が増加する。
【００９３】また、低回転時であっても、上昇したピス
トン冠面への燃料付着量の増加、もしくは点火プラグへ
指向させた偏向噴霧を採用した場合は、噴霧燃料の燃焼
室壁への付着量が増加するためＨＣ排出量が増加するの
で排気清浄化上好ましくない。
【００９４】従って、運転条件にも左右されるが第２噴
射終了限界は、例えば３０°BTDC以前が望ましい。
【００９５】前記した分割噴射制御の結果、第２噴射が
噴射終了限界の３０°ＢＴＤＣ以降になった場合は、分
割噴射を許可せず１回噴射とする。
【００９６】この場合、特にエンジン回転が高回転の場
合は、第１噴射の噴射開始時期を進めるよう制御し、気
化時間を確保する。
【００９７】また、噴射時間Ｔｉ１，Ｔｉ２は燃料噴射
弁の最小直線性補償流量Ｑmin の値よりも大きくなるよ
うに設定されている。
【００９８】仮に第２噴射の燃料噴射量算出値がＱmin
の値以下の場合は、分割噴射を許可せず、１回で噴射す
るよう制御する。
【００９９】次に、空気流動可変手段を用いて、燃料と
空気の混合促進を図る方法について図１２，図１３を用
いて記述する。
【０１００】図１２は、吸気ポートにタンブル流生成手
段であるＴＣＶ可変制御機構を有するエンジンであり、
吸気行程の状態を示している。
【０１０１】吸気ポート４内には内部を上下２分割する
仕切り板４３が備えられている。吸気ポート４に臨んだ
吸気管内２６には、モータもしくはダイヤフラムアクチ
ュエータにより駆動される弁開閉機構４２が配設され、
前記弁開閉機構のシャフト４８には開閉弁４１が同期回
転するように支持されている。
【０１０２】これにより、開閉弁４１が分割された吸気
ポートの下側通路の開口面積を変化させることができ、
吸気行程時に生成される空気流動の強さを増減できる構
成となっている。
【０１０３】図１２では、吸気ポート下側を閉じ、吸気
ポート上部を通る通気量を多くすることで気筒内に順タ
ンブル流５８を生成している。
【０１０４】次に、図１３に同じエンジンでの圧縮行程
の状態を示す。圧縮行程まで保存された順タンブル流５
８は、ピストン冠面２ａから吸気弁付近を通り、点火プ
ラグ９に向かうため、吸気弁側から点火プラグ９に向か
って燃料噴霧６０が移動する。
【０１０５】このように、過給下における１回噴射であ
っても燃料の過密部が、保存された順タンブル流によっ
て噴霧外周部から燃料と空気の混合の進行度合いが増
し、さらに点火プラグ９方向に押し上げるので点火に好
適なＡ／Ｆの混合気に着火できる。
【０１０６】しかしながら、吸気ポートに仕切り板を設
ける構造であるため、吸入通路抵抗が増大するのでエン
ジン出力を重視するスロットル全開の運転領域では最高
出力の低下を考慮する必要がある。
【０１０７】次に予め燃料と空気を混合して気筒内に噴
射する機構について、図１４から図１７を用いて述べ
る。図１４は本発明の１実施例である過給機付き筒内噴
射エンジンの燃焼室上部を示す部分図である。燃料噴射
弁８のノズル８４は混合ノズル８ｃとの間に旋回室８ｄ
を形成する。旋回室８ｄは気体通路７０を経由し、気体
噴射弁６１の噴射バルブ６７に通じている。
【０１０８】前記噴射バルブ６７は、導入口６８ａ，気
体配管７３を経由して、切り替えバルブ７４に接続され
る。前記切り替えバルブ７４は空気供給系７５、及びＣ
ＮＧ供給系７６に接続される（ＣＮＧ：液化天然ガ
ス）。
【０１０９】空気供給系７５は吸気弁の手前の吸気系、
すなわち空気流量計２３から吸気ポート４の間の適宜位
置から別配管を介して切り替えバルブ７４へ空気を導入
するように構成される。ＣＮＧ供給系はここでは図示し
ないがＣＮＧ貯蔵タンクから気密保持される配管によっ
て切り替えバルブ７４へＣＮＧを導入するように構成さ
れる。
【０１１０】次に、気体噴射弁の構成について説明す
る。図１４では、電磁コイル式の気体噴射弁を用いてい
る。気体噴射弁６１はＥＣＵ３３から駆動電流を受ける
コネクタ６２，駆動電流が作用することにより磁気回路
を構成するコイル６３，コア６４及びプランジャ６５，
プランジャ６５に同期して動く噴射バルブ６７を有す
る。また、駆動電流が作用しないときは、ばね６６の伸
び荷重により噴射バルブ６７を噴射ノズル６８のシート
面６８ｂに押し付けることで、気体通路７０と導入口６
８ａ間を密閉遮断する。
【０１１１】次に気体噴射の噴射制御の方法について述
べる。
【０１１２】切り替えバルブ７４は空気供給系７５、も
しくはＣＮＧ供給系７６のいずれかより気体（空気もし
くはＣＮＧ）が供給できるようにバルブを開いている。
次に、気体噴射が可能な吸気行程において、ＥＣＵ３３
からコネクタ６２を介してコイル６３に駆動電流が加え
られる。これにより、コア６４が磁化され吸引力が発生
し、プランジャ６５がばね６６の不勢力に打ち勝ってコ
ア６４の方向に変位する。プランジャ６５の変位に伴い
噴射バルブ６７が噴射ノズルのシート面６８ｂから離
れ、シート部が開口する。
【０１１３】切り替えバルブ７４から、気体配管７３，
導入口６８ａに導かれていた気体６９は気体通路７０を
通り旋回室８ｂに流入する。
【０１１４】一方、燃料噴射弁８はＥＣＵ３３より燃料
噴射開始の駆動信号によりボールバルブ８ａがノズルの
シート面から離れ燃料噴射が始まる。
【０１１５】そして、旋回室８ｂに流入した空気６９は
混合ノズル８ｃの手前で燃料噴霧と混合され、ジェット
流７１を伴った燃料噴霧７２として燃焼室３に噴射され
る。なお、上述した動作は燃料噴射開始と気体噴射開始
を同時としたが、気体噴射を先行させても良い。
【０１１６】このように燃料噴射に気体噴射によるジェ
ット流７１を加えることで、燃料噴霧の微粒化が計れる
ので、燃料噴霧と気体の混合が促進する。また、燃料噴
射に伴い気体噴射を行う別の効果としては、燃料噴射弁
のノズル８４の受熱を低減する効果がある。
【０１１７】これは、燃料噴射弁のノズル８４が旋回室
８ｂの空間により燃焼室壁と接しない構成とされるため
であり、さらに気体噴射を行うと気体による排熱効果が
加わることによる。燃料噴射弁のノズル部分の温度低下
を計ると、燃焼により生じる生成物、いわゆるデポジッ
トがノズル部分に付着する量を低減できるという効果が
ある。
【０１１８】図１５は燃料噴射及び気体噴射が終了し、
圧縮行程の状態を示す。
【０１１９】気体通路７０を介して気体噴射弁の噴射バ
ルブ６７に燃焼により高まった筒内圧が加わるが、噴射
バルブの閉方向に加わるのでシート部が開放することが
ない。
【０１２０】なお、上記構成によれば、気体噴射のみを
行うこともできる。これにより、複数の燃料系統を有す
るエンジンにおいて、液体燃料と気体燃料を切り替えて
供給することが可能である。
【０１２１】次に、気体噴射弁を用いて燃料と空気の混
合促進を図るエンジンの一実施例を図１６，図１７を用
いて説明する。
【０１２２】図１６に示すエンジンは気体噴射弁を備
え、さらに吸気ポート４にタンブル流生成機構を備えて
いる。また、燃料噴射弁８が吸気弁６と排気弁７の間に
配置される。
【０１２３】吸気行程において、吸気弁６が開弁する
と、過給された空気が吸気ポート４内を通り吸気弁６と
バルブシートの間隙から燃焼室３に流入する。
【０１２４】ここで、吸気行程では均質運転を行ってお
り出力重視の運転領域のため、開閉弁４１は開いてい
る。次に、ＥＣＵから燃焼に好適な噴射時期にて駆動電
流が出力され気体噴射弁６１が作動し、気体配管から導
いた気体を混合ノズルから燃焼室３に噴射する。
【０１２５】さらに、燃料噴射弁８が作動し燃料を噴射
すると、混合ノズル内で気体と混合され微粒化した燃料
噴霧が燃焼室内で先行するジェット流７２により旋回す
る。
【０１２６】ここで燃料噴霧は、タンブル流５８および
ピストン２による下降流が作用し攪拌されるが、ジェッ
ト流７２によりシリンダ壁周囲を回るような旋回をする
ので移動速度が低下することにより、更に微粒化が進
む。
【０１２７】従って、噴射弁のノズル近くに配置された
点火プラグ９付近においても、燃料噴霧が過濃とならな
いため、着火後の火炎伝播が良くなり燃焼安定性が向上
する。これにより排気が清浄化できる。
【０１２８】次に、図１７はピストンが上昇途中の圧縮
行程で噴射を行う成層運転の状態を示している。開閉弁
４１は閉じており、吸気行程で生成されたタンブル流が
圧縮行程までに保存され、燃料噴霧の周囲から中心に向
けて混合が進むのは前述した通りである。
【０１２９】ここでは、分割噴射を行い、第１噴射によ
り形成された燃料噴霧に噴射間隔をおいて第２噴射を行
う。
【０１３０】更に圧縮行程が進むと、第１噴射及び第２
噴射で形成された燃料噴霧４６，４９が重なるようにな
り、点火プラグ９の周囲に着火に好適なＡ／Ｆ濃度の燃
料噴霧が存在することになる。
【０１３１】従って、上述した過給機付き筒内噴射エン
ジンの構成によれば、特に成層運転時に、気化時間確保
のため点火時期を進角する必要がなく、上死点付近で着
火できるので燃焼による圧力上昇を有効に利用でき、よ
って燃費の向上が可能である。
【０１３２】なお、圧縮行程時は筒内圧が高いため、気
体噴射は行わないが、３ＭＰａ程度の加圧源を有する、
もしくはエンジンにより駆動される圧縮エアポンプを備
える場合は吸気行程以外に気体噴射を行っても良い。
【０１３３】次に、図１８から図２４を用いてバルブ駆
動可変手段を用いて燃料と空気の混合を促進する方法に
ついて以下に述べる。
【０１３４】図１８は気筒の上面図を示し、図１９はバ
ルブタイミングを示し、図２０は吸気行程での空気流動
について示している。過給圧が低く、エンジン回転数が
低回転の運転領域にある場合には、排気弁７ａの弁閉時
期を遅角し、同時に排気弁７ａの斜方向にある吸気弁６
ａの弁開時期を遅角することで、吸排気弁１対において
バルブオーバラップが拡大される。
【０１３５】これにより、排気ポート側の高温の既燃焼
ガスが吸気行程中に気筒内に導入されることで内部ＥＧ
Ｒが行われる。
【０１３６】ここで、図２０に示すように、本発明のエ
ンジンにおいては、吸入された新気がピストン中央部か
ら燃料噴射弁の配置された気筒壁側を経由し、点火プラ
グ方向に向かうタンブル流５８を生成するように吸気ポ
ート形状が設定されている。ピストン冠面には前述した
タンブル流５８を圧縮行程中においても保存するよう
に、タンブルガイド溝２ａが設けられている。
【０１３７】一方で、吸気弁の左右バルブの開弁時期に
位相差が設けられているため、気筒内の空気流動が弱ま
る低回転時には相対的にスワール成分が強まる。
【０１３８】また、前述したタンブルガイド溝２ａの排
気側のピストン冠面には、シリンダ壁との間に一定間隔
の凸部で形成したスワールガイド部２ｂを有している。
【０１３９】これにより、吸気行程中に排気弁７ａ側か
ら導かれる既燃焼ガスの大部分を、図１８に示すように
排気側シリンダ壁に沿うような流動を生成することでＥ
ＧＲガス領域を作るため、拡散を押さえることができ
る。
【０１４０】このような構成により、ＥＧＲガスが新気
と混合する割合が少なくなり、排気側のシリンダ壁周辺
がより効果的に昇温されるため、燃料噴霧と空気の混合
促進に有利となる。燃料噴射弁８より噴射される燃料噴
霧は、点火プラグ９を指向するように、燃料噴射弁の軸
中心線よりも点火プラグ方向とし、図２０に示す角度θ
ｉ１の範囲で適宜設定できるようになっている。
【０１４１】これにより、燃焼室上部の混合気分布をよ
り点火に好適なＡ／Ｆ濃度とできるため燃焼安定性のロ
バスト性が向上するという効果が得られる。
【０１４２】次に、バルブ駆動可変制御において、圧縮
行程後半で分割噴射を行う実施例について述べる。図２
は、過給機付き筒内噴射エンジンの構成を示しており、
排気マニホールド２８からターボ過給機のタービン２９
をバイパスして排気通路３０に接続するバイパス弁３１
が設置されている。
【０１４３】ここで、エンジンの冷機時に、分割噴射制
御を圧縮行程の中期以降で行う。
【０１４４】さらに、前述したバルブ駆動可変制御のい
ずれかの駆動方法にて、バルブオーバーラップを拡大
し、未燃燃料を排気通路側に供給する。また、前記バイ
パス弁３１の開口面積を最大にして、ターボ過給機のタ
ービン２９をバイパスさせることで触媒コンバータ３２
の昇温を効果的にできる。
【０１４５】以上の構成とすることで、冷機時に触媒コ
ンバータ３２の早期活性化が計れるので、始動時の排気
清浄化が可能である、なお、触媒コンバータの温度が上
がり過ぎないよう、上記制御の時間設定は、水温センサ
２１によるエンジン水温，排気通路３０に設置された排
気温度センサ３９の信号により決めてもよく、また、始
動時を制御の開始時点としてタイマーによって任意の時
間設定しても良い。
【０１４６】本発明が適用された実施例の筒内噴射エン
ジンは、燃料と空気の混合を促進する手段を有するた
め、燃料噴霧の形態を選ばないが、噴射された燃料噴霧
自身の貫通力（ペネトレーション）によって点火プラグ
に噴霧を運ぶところのスプレーリード方式の燃焼コンセ
プトとして、強貫通力噴射弁を用いることもできる。
【０１４７】次に、強貫通力噴射弁を用いることによる
効果について以下に述べる。
【０１４８】強噴霧噴射弁を用いることで、従来の、吸
気管に備えた空気流動生成機構により生成したスワール
流、又はタンブル流を主とした空気流動で燃料噴霧を運
ぶ、いわゆる空気ガイド方式に対して、より高回転まで
成層運転が可能である。
【０１４９】具体的には３２００ｒ／min 程度まで成層
運転ができることが台上エンジン実験により確認されて
いる。
【０１５０】成層運転の運転領域の拡大が計れれば、よ
りいっそうの燃費向上効果が期待できる。このため、強
貫通力噴射弁は、高回転時にタンブル流が強くなっても
点火プラグに安定して燃料噴霧を運ぶために噴霧貫通力
を強めるよう設定されている。このような噴霧貫通力を
強めた燃料噴射弁を用いる筒内噴射エンジンの燃焼コン
セプトをスプレーリード方式と称している。
【０１５１】一方で、高回転に適合した噴霧形状のまま
であると、噴射された燃料噴霧の移動速度が速いため、
低回転時には噴霧が排気側のシリンダ壁に到達してしま
い、ＨＣ排出率が増加する。また、前述の噴霧のシリン
ダ壁への接触により低回転時にスモーク排出率が増加
し、成層運転が可能な運転領域が狭くなる。これらの課
題を解決するため、圧縮行程での分割噴射を行うことで
対策できる。
【０１５２】分割噴射の方法については前述したが、過
給機付き筒内噴射エンジンでは、自然吸気式エンジンに
対して、特に燃料噴霧の縮小割合が大きいという課題が
ある。
【０１５３】前記縮小割合は高過給時になるほど顕著と
なり、圧縮行程では筒内圧の上昇も加わるため、特に圧
縮行程での燃料と空気の混合促進手段がスモークやＨＣ
排出率の低減に効果がある。
【０１５４】ここで、図５に示したように、第１噴射４
６と第２噴射４９の噴射間隔を極短時間とすれば、圧縮
行程中に燃料噴霧と空気の混合が促進されるので、２回
の噴射による混合気が連続して分布するため、火炎伝播
に支障はなく燃焼安定性が良好に保たれる。１回噴射で
は、燃料噴霧の移動速度が速いため、噴霧先端部の速度
ベクトルが速いリード噴霧が、点火プラグ１８に到達し
た時点では気化不足により着火ができない。
【０１５５】図４に示したように、さらに時間経過し、
圧縮上死点にピストンが近づいて着火が可能な気化が進
んだ状態となるが、この時点では噴霧全体がほぼ点火プ
ラグ９を通過する。この結果、点火時期は圧縮上死点に
近づき、燃焼期間が短くなってＨＣ低減に不利となる。
【０１５６】一方、図５に示す分割噴射による混合気は
通過速度が遅くなり、リード噴霧で着火可能となるので
点火時期を進角しても燃焼期間を十分確保でき、よって
ＨＣ低減が計れるという効果が得られる。
【０１５７】次に、バルブ駆動可変制御を用いて燃料噴
霧と空気の混合を促進する実施例について以下に述べ
る。
【０１５８】図１９は内部ＥＧＲを行う際のバルブタイ
ミング図である。
【０１５９】ここで、左右の吸気弁の開弁時期に位相差
を付け、さらに、排気バルブ側では、排気バルブ可変駆
動部により、閉弁時期を遅角してバルブオーバーラップ
を拡大する。図２１は別の内部ＥＧＲを行う方式であ
り、排気バルブの閉弁時期を進角するとともにさらに排
気弁のバルブリフトを増大させて、ＥＧＲガスの導入量
を補うように制御している。
【０１６０】図２２に示す実施例では、吸気弁および排
気弁のおのおの左右の弁開時期に予めクランク角におい
て１０°程度の位相差が設けられている。
【０１６１】低過給時ないし低回転時には、排気弁７，
７ａの弁閉時期を遅角し、かつ吸気弁の開弁時期を進角
させることでオーバーラップを拡大し、内部ＥＧＲを行
う。
【０１６２】吸排気弁の予めオーバーラップを設けるバ
ルブ配置は、オーバーラップの拡大時に強めるスワール
流の流れ方向と、燃料噴射弁の噴射方向を勘案して決定
すればよく、本実施例に限定されるものではない。
【０１６３】図２２，図２３に示した実施例の特徴とし
ては、バルブ可変機構を、カムシャフトを捻る構造とす
ればよいため、左右バルブの位相差を可変制御する機構
に比べて簡素な構造とすることができる。
【０１６４】これにより、動弁機構の耐久性向上が計
れ、また、軽量化が計れるという利点がある。さらに
は、高過給から低過給に移行する際に連続してバルブオ
ーバーラップを増やせ、燃焼安定性を判断しながら制御
できるため内部ＥＧＲに対してロバスト性が高くなる。
【０１６５】ここで、内部ＥＧＲを行う際の燃焼安定性
の判定方法としては、リングギア１９の回転変動や角速
度変化を回転センサ２０で検知し、ＥＣＵ３３内の回転
変動検知プログラムにより予め設定された制御マップを
参照して判定する。これにより、燃料と空気の混合促進
手段を複数の方式を組み合わせても燃焼安定性を損なう
ことがない。
【０１６６】次に、前述したスプレーリード方式に用い
る強貫通力噴射弁の噴霧形状、及び構成について図２５
から図３１を用いて以下に述べる。
【０１６７】図２５及び図２６に強貫通力噴射弁の一実
施例である初期噴霧付き噴霧の噴霧形状を示す。ノズル
から噴射された燃料噴霧は、噴射開始直後に噴射される
リード噴霧７７と、リード噴霧に追随して噴射される着
火用噴霧７８で構成される。
【０１６８】強貫通力噴射弁９１のノズル部８４は、ボ
ールバルブ８ａと前記ボールバルブに接続されたロッド
７９，噴霧に旋回力を与えるスワラー８０，ノズル部に
設けられた噴射口８４ａ，リード噴霧の割合を調整する
初期噴霧調整溝８３で概ね構成される。
【０１６９】図２６ではノズル部の部分断面について示
したが、ロッドのリフト量を電磁コイルへの通電により
制御する内部機構は従来技術と同様であるためここでは
記述しない。
【０１７０】次に、ボールバルブ８ａが開くと、開弁直
後には、旋回溝８２より下流に設けられた初期噴霧調整
溝８３に予め貯えられた燃料が噴射し、リード噴霧７７
を形成する。続いて、燃料通路８１を経由して、旋回溝
８２に燃料が流れ、旋回力が与えられつつ燃料噴射が継
続されるのでリード噴霧７７に追随して、微粒化された
着火用噴霧７８が噴射される。
【０１７１】図２５に示すように、燃料噴霧の中心部に
リード噴霧が分布し、この分布割合は噴射方向の半径方
向分布において３〜１０％程度に設定されている。
【０１７２】噴霧到達距離は前述した初期噴霧調整溝８
３の容積によって調整可能であり、容積を増やせばリー
ド噴霧割合が増えるとともに、噴霧到達距離が伸びるこ
とになる。
【０１７３】他の異なる実施例の強貫通力噴射弁の噴霧
形状、およびに構成ついて図２７，図２８を用いて以下
に述べる。
【０１７４】図２７は噴霧形状を偏向噴霧とした実施例
を示す。強貫通力噴射弁９１から噴射される燃料噴霧
は、点火プラグに向けて噴射されるリード噴霧８５と、
ピストン側に向けて噴射される着火用噴霧８６で構成さ
れる。
【０１７５】リード噴霧側は噴霧到達距離が長くなって
いる。ここで、Ｌｐ１はリード噴霧側が形成する稜線長
さであり、Ｌｐ２は着火用噴霧側が形成する稜線長さで
ある。
【０１７６】また、θ１は偏向角度であり、強貫通力噴
射弁の中心軸から燃料噴射方向の振れ角を示す。
【０１７７】図１６に示すように、ノズル部８４に設け
られた噴射口８４ａの端面８４ｂは、強貫通力噴射弁の
中心軸方向に対して傾けられている。
【０１７８】このため、ボールバルブ８ａのシート部か
らノズル端面８４ｂまでの距離が異なることになる。こ
こで、旋回溝８２で与えられた旋回力は、噴射口の距離
Ln1とＬｎ２では、Ｌｎ２のほうが短いため、旋回エネ
ルギーが保存されやすい。
【０１７９】従って、ノズル端面８４ｂのＬｎ２側から
噴射された燃料は雰囲気とのせん断力により微粒化され
つつ、Ｌｎ２側に偏向した噴霧形状を形成する。Ｌｐ１
／Ｌｐ２の比率が大きい程、噴霧貫通力が上がるため噴
霧到達距離が長くなる。Ｌｐ１／Ｌｐ２の比率は約１.
２程度に設定される。
【０１８０】図２９は噴射口８４ａを強貫通力噴射弁の
中心軸方向に対して傾けた、異なるノズル部の一実施例
を示す。
【０１８１】次に、異なる実施例における強貫通力噴射
弁の構成、および燃料噴霧形状について図３０，図３１
を用いて以下に述べる。強貫通力噴射弁９１から噴射さ
れる燃料噴霧は点火プラグに向けて噴射されるリード噴
霧８９と、ピストン側に向けて噴射される着火用噴霧９
０で構成される。
【０１８２】本噴霧形状はスプレーリード噴霧であり、
前述した２つの噴霧形状に対して、特に、ＡＡ断面に示
すように、リード噴霧と反対側の噴霧が一部隙間の有る
形状となることを特徴としている。
【０１８３】また、点火プラグに向けたリード噴霧８９
の流量密度は、着火用噴霧９０より高くなる。そのた
め、リード噴霧８９の噴霧到達距離は着火用噴霧９０よ
り長くなる。
【０１８４】図３１に本スプレーリード噴霧を生成する
ノズル部の断面を示す。
【０１８５】噴射口８４ｄの切り欠きが点火プラグ側に
なるように設置されている。さらに、ノズル端面形状を
噴射口の略半分まで切り欠いたような段付き形状とする
ことで、噴射された燃料と雰囲気間のせん断力が周方向
で異なることを利用して、噴霧外形の一部に隙間を生成
する。
【０１８６】以上により、点火プラグ方向の噴霧貫通力
が上がるため、高過給かつ高回転においても燃料噴霧を
点火プラグに運ぶことができ、安定した成層運転が可能
となる。
【０１８７】
【発明の効果】本発明によれば、１燃焼サイクルにおい
て、吸気行程から圧縮行程にかけて、燃料噴射を２回以
上に分割して噴射することで過給下においても、噴射燃
料と空気の混合を促進できるため、スモーク及びＨＣ排
出率の低減に効果がある。
【０１８８】別の発明では、分割して噴射を行う際に、
電圧検知制御を行うことで失火の発生を防ぐことがで
き、安定した成層燃焼が可能となる。
【０１８９】従って、排気の清浄化や燃費向上に効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】過給機付き筒内噴射エンジンの構成を示す一実
施例。
【図２】過給機付き筒内噴射エンジンの構成を示す異な
る実施例。
【図３】１回噴射時の噴射直後を示す気筒の縦断面図。
【図４】１回噴射時の上死点付近における気筒の縦断面
図。
【図５】２回噴射時の噴射直後を示す気筒の縦断面図。
【図６】２回噴射時の上死点付近における気筒の縦断面
図。
【図７】異なる噴霧による２回噴射時の噴射直後を示す
気筒の縦断面図。
【図８】異なる噴霧による２回噴射時の上死点付近にお
ける気筒の縦断面図。
【図９】電圧低下検知の制御方法を示すチャート図。
【図１０】電圧低下検知の制御方法を示すクランク角を
示す図。
【図１１】電圧低下検知の異なる制御方法を示すクラン
ク角を示す図。
【図１２】空気流動機構を示す吸気行程での気筒の縦断
面図。
【図１３】空気流動機構を示す圧縮行程での気筒の縦断
面図。
【図１４】気体噴射弁を用いた機構の噴射状態を示す縦
断面図。
【図１５】気体噴射弁を用いた機構の閉弁状態を示す縦
断面図。
【図１６】気体噴射弁を用いたエンジンの吸気行程での
縦断面図。
【図１７】気体噴射弁を用いたエンジンの圧縮行程での
縦断面図。
【図１８】内部ＥＧＲを行った際のＥＧＲガスの流れを
示す上面図。
【図１９】可変バルブ駆動制御のバルブタイミング図。
【図２０】内部ＥＧＲを行った際のＥＧＲガスの流れを
示す側面図。
【図２１】異なる可変バルブ駆動制御のバルブタイミン
グ図。
【図２２】異なる可変バルブ駆動制御のバルブタイミン
グ図。
【図２３】図２２の段階からバルブタイミングが移行し
た状態を示す図。
【図２４】第１噴射の噴射分担率を示す図。
【図２５】初期噴霧付き噴霧の噴霧形状。
【図２６】図２５に示す強貫通力噴射弁のノズル構造。
【図２７】偏向噴霧の噴霧形状。
【図２８】図２７に示す強貫通力噴射弁のノズル構造。
【図２９】図２７に示す他の強貫通力噴射弁のノズル構
造。
【図３０】スプレーリード噴霧の噴霧形状。
【図３１】図３０に示す強貫通力噴射弁のノズル構造。
【符号の説明】
８…燃料噴射弁、３３…コントロールユニット、３３ａ
…分割噴射制御手段、３３ｂ…電圧低下検出手段、３５
…吸気バルブ可変駆動部、３６…排気バルブ可変駆動
部、４１…開閉弁、４９…第２噴射、６１…気体噴射
弁、７７…リード噴霧、７８…着火用噴霧、９１…強貫
通力噴射弁。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｋ ３Ｇ０９２ Ｓ ３Ｇ３０１ Ｙ 23/10 23/10 Ｄ 31/00 ３０１ 31/00 ３０１Ｃ ３０１Ｚ 31/02 31/02 Ｌ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｂ Ｌ Ｇ 19/02 19/02 Ｄ 23/00 23/00 Ｈ Ｐ 41/02 ３２５ 41/02 ３２５Ｄ ３２５Ａ ３２５Ｇ ３２５Ｋ 41/04 ３２５ 41/04 ３２５Ａ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｇ ３０１Ｚ ３０１Ｕ 45/00 ３１０ 45/00 ３１０Ｂ ３１２ ３１２Ｓ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｍ 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｓ 61/18 ３６０ 61/18 ３６０Ｊ ３６０Ｇ 67/02 67/02 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｚ (72)発明者 藤井 敬士 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 大西 浩二 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 石井 俊夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 藤枝 護 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G022 CA01 EA01 GA01 GA18 3G023 AA01 AA02 AA04 AA07 AB03 AC05 AC07 AD02 AD07 AD09 AD29 AF03 AG01 AG03 3G066 AA02 AB02 AB05 AD12 BA02 BA14 BA17 BA24 BA26 CC06U CC15 CC32 CC41 CC46 CC48 CD26 CE22 CE29 DA09 DC09 DC11 DC14 DC18 DC19 3G084 AA05 BA08 BA11 BA15 BA17 BA21 BA23 BA24 CA01 DA10 EC01 EC03 FA07 FA20 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA19 AA21 AA24 AA28 AB01 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA05 EA06 EA16 EA17 EA30 EA31 FA07 FB10 HA36 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA06 AA10 AA11 AA18 AB02 AB08 BA09 BB00 BB12 BB13 DA03 DA08 DB03 DC06 DC15 DF01 DF02 DF05 DF07 FA18 GA01 HA01Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA17 HA19 HA22 JA21 JA26 KA01 LA05 LA07 LB00 LB04 MA26 MA27 PA01Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃焼室に供給される空気を加圧する過給
    機、 前記燃焼室内で前記加圧された空気に燃料を噴射する燃
    料噴射弁、 前記燃焼室内で混合された空気と燃料の混合気に点火す
    る点火プラグ、 前記点火プラグの着火タイミングに当該点火プラグの周
    りに点火し易い燃料密度の混合気層を形成する燃料密度
    制御手段を備えた内燃機関。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、前記燃料
    密度制御手段が前記点火プラグの着火タイミング前に必
    要供給燃料を２回に分割して噴射する燃料噴射弁を含ん
    で構成されている内燃機関。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のものにおいて、前記燃料
    密度制御手段が円錐コーン噴霧を基本噴霧形状とし、当
    該噴霧の一部に噴霧の内外の圧力を均衡させるための燃
    料密度が粗なスリット部分を有する燃料噴霧を呈する燃
    料噴射弁を含んで構成されている内燃機関。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のものにおいて、前記燃料
    噴射弁が更に前記点火プラグの着火タイミング前に必要
    供給燃料を２回に分割して噴射するよう構成された内燃
    機関。
  5. 【請求項５】請求項２，４に記載のものにおいて、先行
    する第一噴霧と後続の第二噴霧が前記点火プラグの着火
    タイミングに前記点火プラグ位置で重なるよう構成され
    た内燃機関。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５に記載のものにおいて、過
    給下で圧縮工程初期に点火タイミングを有する内燃機
    関。
  7. 【請求項７】請求項２，４に記載のものにおいて、先行
    する第一噴霧と後続の第二噴霧の噴霧分担率、両噴霧の
    間隔、前記点火プラグの着火タイミングの少なくとも一
    つが機関の運転状態によって制御される内燃機関。
  8. 【請求項８】請求項７に記載のものにおいて、先行する
    第一噴霧と後続の第二噴霧の噴霧分担率，両噴霧の間
    隔、前記点火プラグの着火タイミングの少なくとも一つ
    がバッテリ電圧よって制御される内燃機関。
  9. 【請求項９】燃焼室に供給される空気を加圧する過給
    機、 前記燃焼室内で前記加圧された空気に燃料を噴射する燃
    料噴射弁、 前記燃焼室内で混合された空気と燃料の混合気に点火す
    る点火プラグ、 前記点火プラグの着火タイミングに当該点火プラグの周
    りに点火し易い燃料密度の混合気層を形成する燃料密度
    制御手段、 前記燃焼室からの排気流によって回転され、前記過給機
    を駆動するターボチャージャ、 前記燃焼室からの排気流内の有害成分を浄化する触媒装
    置、 内燃機関の始動時に、前記ターボチャージャをバイパス
    して前記触媒へ排気を送る調整弁を備えた内燃機関。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載のものにおいて、前記制
    御弁によるターボチャージャバイパス制御の時間がエン
    ジン冷却水温，配気温，始動時を起点とするタイマーの
    いずれかにより調整可能に構成されている内燃機関。
  11. 【請求項１１】過給機を備え、燃焼室内に燃料を直接噴
    射するように燃料噴射弁を設けたものにおいて、燃料と
    空気の混合促進装置を有し、燃料噴射開始の前後におい
    て前記混合促進装置を機能させることで燃料と空気の混
    合を計り、これによりスモークや未燃焼燃料の排出率を
    低減することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
    置。
  12. 【請求項１２】燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃
    料噴射弁を設けたものにおいて、１回の燃焼サイクルに
    必要な燃料噴射量を、吸気行程から圧縮行程の間にかけ
    て２回以上に分割して燃料を噴射するとともに、電源電
    圧の低下を検知し、前記電源電圧が低下した際に燃料噴
    射回数を減少させるか、または先の燃料噴射と後の燃料
    噴射との間の間隔を延長することを特徴とする内燃機関
    の燃料噴射制御装置。
  13. 【請求項１３】燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃
    料噴射弁を設けたものにおいて、１回の燃焼サイクルに
    必要な燃料噴射量を吸気行程から圧縮行程の間の範囲で
    ２回以上に分割して噴射するとともに、前記燃料噴射弁
    を電源電圧で駆動する駆動回路を備えたこと特徴とする
    内燃機関の燃料噴射制御装置。
  14. 【請求項１４】過給機を備え、燃焼室内に燃料を直接噴
    射するように燃料噴射弁を設けたものにおいて、１回の
    燃焼サイクルに必要な燃料噴射量を吸気行程から圧縮行
    程の間にかけて２回以上に分割して噴射することを特徴
    とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  15. 【請求項１５】前記混合促進装置は、気筒内に空気流動
    を発生させる空気流動発生機構であることを特徴とする
    請求項１１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  16. 【請求項１６】前記空気流動発生機構は、略ピストン往
    復方向において吸気ポートの通路面積比を可変させるバ
    ルブ機構を有することを特徴とする請求項１５項記載の
    内燃機関の燃料噴射制御装置。
  17. 【請求項１７】前記空気流動発生機構は気筒の周方向に
    吸気ポートの通路面積比を可変させるバルブ機構を有す
    ることを特徴とする請求項１５項記載の内燃機関の燃料
    噴射制御装置。
  18. 【請求項１８】２回に分割した際の燃料噴射の前と後の
    燃料噴射間隔を０.５ｍｓ 以上に設定することを特徴と
    する請求項１４項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  19. 【請求項１９】燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃
    料噴射弁を設けて、燃料を噴射するものにおいて、予め
    燃料と気体を混合して気筒内に噴射する予混合機構を備
    えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  20. 【請求項２０】前記予混合機構が、燃料に先行するか、
    または燃料と同時に圧縮天然ガスを噴射して燃料と混合
    するものであることを特徴とする請求項１９項記載の内
    燃機関の燃料噴射制御装置。
  21. 【請求項２１】前記燃料噴射弁は強貫通力噴射弁を用
    い、その噴霧形態は、噴射開始直後に先行して噴射され
    るリード噴霧と前記リード噴霧に導かれる着火用噴霧で
    形成されており、前記リード噴霧が噴霧先端の中央付近
    に存在する初期噴霧付き噴霧もしくは、燃料噴射弁の中
    心軸より偏向して噴射される偏向噴霧もしくは、両者を
    組み合わせた噴霧として形成され、かつ噴霧形状が周方
    向に見て部分的に燃料密度が低い隙間部分を有する形状
    であることを特徴とする請求項１項から２０項記載の内
    燃機関の燃料噴射制御装置。
  22. 【請求項２２】燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃
    料噴射弁を設けて、燃料を噴射する筒内噴射エンジンに
    おいて、空気流動発生機構を有し、前記空気流動発生機
    構は吸気弁もしくは排気弁の少なくともいずれか一方の
    弁開閉時期とストロークの少なくともいずれか一方が可
    変制御される吸排気弁駆動可変制御機構で構成され、前
    記吸排気弁駆動可変制御機構により既燃焼ガスを排気ポ
    ートより導入し、且つ左右の吸気弁と左右の排気弁の少
    なくともいずれか一方の開弁時期に位相差を持たせるこ
    とで既燃焼ガスが気筒壁に沿うガス流動を生成するよう
    構成することで燃料と空気の混合促進を計ることを特徴
    とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  23. 【請求項２３】前記吸排気弁駆動可変制御機構は、片側
    の吸気弁の開閉時期と片側の排気弁の開閉時期の少なく
    ともいずれか一方を可変とすることでバルブオーバラッ
    プを制御することを特徴とする請求項２２項記載の内燃
    機関の燃料噴射制御装置。
  24. 【請求項２４】前記バルブ駆動可変制御機構は、左右の
    吸気弁に予め開時期に位相差が設けられかつ、左右の排
    気弁の開時期に予め位相差が設けられ、吸気弁の開閉時
    期を可変とし、かつ排気弁の開閉時期を可変とすること
    でバルブオーバーラップを制御することを特徴とする請
    求項２２項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  25. 【請求項２５】吸気弁が２弁式の弁機構を有し、片側の
    吸気弁の開閉時期を可変とし、かつ、又は排気弁のバル
    ブリフトを増やすことでバルブオーバーラップを制御す
    ることを特徴とする請求項２２項記載の内燃機関の燃料
    噴射制御装置。
  26. 【請求項２６】ピストン冠面に圧縮行程中にタンブル流
    を保存する凹部を有し、前記凹部の排気側にスワールガ
    イド部を有するピストンを用いた請求項１２項から２５
    項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
JP2001002044A 2001-01-10 2001-01-10 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置 Withdrawn JP2002206446A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001002044A JP2002206446A (ja) 2001-01-10 2001-01-10 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置
EP02000178A EP1223321A3 (en) 2001-01-10 2002-01-09 Internal combustion engine and fuel injection control device therefor
US10/041,606 US6748919B2 (en) 2001-01-10 2002-01-10 Internal combustion engine and fuel injection control device therefor
US10/834,123 US7089916B2 (en) 2001-01-10 2004-04-29 Internal combustion engine and fuel injection control device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001002044A JP2002206446A (ja) 2001-01-10 2001-01-10 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006339387A Division JP2007077996A (ja) 2006-12-18 2006-12-18 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002206446A true JP2002206446A (ja) 2002-07-26
JP2002206446A5 JP2002206446A5 (ja) 2004-12-09

Family

ID=18870605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001002044A Withdrawn JP2002206446A (ja) 2001-01-10 2001-01-10 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US6748919B2 (ja)
EP (1) EP1223321A3 (ja)
JP (1) JP2002206446A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004060553A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸入空気量制御装置
WO2008108320A1 (ja) * 2007-03-05 2008-09-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の制御システム
JP2009097456A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Toyota Motor Corp 燃料噴射システム
WO2009116416A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 株式会社Ihi 排ガスを浄化する触媒コンバータのための暖機方法及び暖気システム
EP2592256A2 (en) 2011-11-08 2013-05-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Fuel Injection Control Device for Internal Combustion Engine
JP2016053333A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2016166570A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 マツダ株式会社 エンジンの可変バルブタイミング装置
JP2016180359A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 マツダ株式会社 エンジンの吸気装置

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60117382T2 (de) * 2001-07-02 2006-10-19 Hitachi Ltd. Verbrennungsmotor mit direkter einspritzung in den zylinder
JP2004036554A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Hitachi Ltd 燃料噴射装置，内燃機関及び燃料噴射装置の制御方法
DE10256474B3 (de) * 2002-12-03 2004-05-19 Siemens Ag Verfahren zum Steuern einer mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine
DE10304167A1 (de) * 2003-02-03 2004-08-05 Bayerische Motoren Werke Ag Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung
US6918372B2 (en) * 2003-04-03 2005-07-19 Nissan Motor Co., Ltd. Intake system of internal combustion engine
EP1645612A2 (en) * 2004-09-15 2006-04-12 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Radiographic imaging device and radiographic imaging method
US7305825B2 (en) * 2004-10-14 2007-12-11 General Motors Corporation Engine turbine temperature control system
CA2505455C (en) * 2005-05-18 2007-02-20 Westport Research Inc. Direct injection gaseous fuelled engine and method of controlling fuel injection pressure
JP4173502B2 (ja) * 2005-08-05 2008-10-29 株式会社ケーヒン 電子燃料噴射制御装置
JP2007154853A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Toyota Motor Corp 火花点火式直噴内燃機関の制御装置
JP2007187149A (ja) * 2005-12-13 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
US7275516B1 (en) * 2006-03-20 2007-10-02 Ford Global Technologies, Llc System and method for boosted direct injection engine
US7536999B2 (en) * 2007-01-12 2009-05-26 Nissan Motor Co., Ltd. Air-fuel ratio control apparatus
DE102007049705A1 (de) * 2007-10-17 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Zündwilligkeit von Kraftstoff mit unbekannter Kraftstoffqualität
WO2009059102A2 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Parker Hannifin Corporation Diesel engine
FR2923866B1 (fr) * 2007-11-20 2018-03-16 Renault Sas Piston pour moteur a combustion interne adapte au fonctionnement avec un carburant du type gaz naturel pour vehicule
GB0811144D0 (en) * 2008-06-18 2008-07-23 Parker Hannifin U K Ltd A liquid drain system
WO2010116541A1 (ja) * 2009-04-10 2010-10-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE112010001696T5 (de) * 2009-04-21 2012-08-30 Borgwarner Inc. Verfahren zum verbessern des anspring- oder regenerierungsverhaltenseiner nachbehandlungseinrichtung in einem fahrzeugsystem
US7861684B2 (en) 2009-05-14 2011-01-04 Advanced Diesel Concepts Llc Compression ignition engine and method for controlling same
US8807115B2 (en) 2009-05-14 2014-08-19 Advanced Diesel Concepts, Llc Compression ignition engine and method for controlling same
JP5218671B2 (ja) * 2009-11-05 2013-06-26 トヨタ自動車株式会社 エンジンの吸気装置
US8752475B2 (en) * 2010-10-26 2014-06-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for improving vehicle braking
JP5400817B2 (ja) * 2011-01-31 2014-01-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US9976526B2 (en) * 2011-07-04 2018-05-22 Orbital Australia Pty Ltd Gaseous metering control for dual fluid injector
JP2013096233A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の燃料噴射装置
US20140032081A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Caterpillar Inc. Dual Mode Engine Using Two or More Fuels and Method for Operating Such Engine
DE102013014962A1 (de) * 2013-09-10 2015-03-12 Daimler Ag Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102013015011A1 (de) * 2013-09-10 2015-03-12 Daimler Ag Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102013015010A1 (de) * 2013-09-10 2015-03-26 Daimler Ag Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102013014960A1 (de) * 2013-09-10 2015-03-12 Daimler Ag Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102013015012A1 (de) * 2013-09-10 2015-03-12 Daimler Ag Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
EP2930342A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-14 EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Combustion engine having a splitted fuel admission and a respective method
JP6413582B2 (ja) * 2014-10-03 2018-10-31 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP6397437B2 (ja) * 2016-02-24 2018-09-26 本田技研工業株式会社 直噴式内燃機関
JP6414143B2 (ja) * 2016-06-16 2018-10-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
RU2703893C1 (ru) * 2019-04-26 2019-10-22 Дмитрий Валентинович Пасечник Система управления подачей топлива в дизельный двигатель внутреннего сгорания
WO2021011528A1 (en) 2019-07-15 2021-01-21 The Research Foundation For The State University Of New York Method for control of advanced combustion through split direct injection of high heat of vaporization fuel or water fuel mixtures
SE543456C2 (en) * 2019-10-23 2021-02-23 Scania Cv Ab Four-Stroke Internal Combustion Engine and Method of Controlling Timings of an Exhaust Camshaft and an Intake Camshaft
WO2023235973A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-14 Westport Fuel Systems Canada Inc. Apparatus and method for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5086737A (en) * 1989-06-29 1992-02-11 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection timing control system for an internal combustion engine with a direct fuel injection system
US6371093B1 (en) * 1990-03-23 2002-04-16 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel air injector
DE19515508C2 (de) * 1994-04-28 1999-01-28 Hitachi Ltd Verfahren und Steuervorrichtung zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und Getriebe
JPH10224874A (ja) * 1997-02-10 1998-08-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd リモコンシステム
JP3680568B2 (ja) 1998-08-07 2005-08-10 マツダ株式会社 ターボ過給機付エンジンの制御装置
IT1307728B1 (it) * 1998-11-26 2001-11-14 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo dell' iniezione diretta di carburante in unacamera di combustione di un motore endotermico.
IT1308412B1 (it) * 1999-03-05 2001-12-17 Fiat Ricerche Metodo di controllo della combustione di un motore diesel ad iniezionediretta tramite l'attuazione di iniezioni multiple mediante un sistema
JP2000320386A (ja) * 1999-03-10 2000-11-21 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
US6463907B1 (en) * 1999-09-15 2002-10-15 Caterpillar Inc Homogeneous charge compression ignition dual fuel engine and method for operation
JP3671785B2 (ja) * 1999-12-15 2005-07-13 株式会社日立製作所 筒内噴射型内燃機関の燃料噴射装置
US6401688B2 (en) * 2000-01-27 2002-06-11 Nissan Motor Co., Ltd. Auto-ignition combustion management in internal combustion engine
US6427660B1 (en) * 2000-07-20 2002-08-06 Ford Global Technologies, Inc. Dual fuel compression ignition engine
US6439192B1 (en) * 2000-10-24 2002-08-27 Westport Research Inc. Gaseous and liquid fuel injection valve with concentric needles
DE10105755A1 (de) * 2001-02-08 2002-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine
EP1389679B1 (en) * 2001-05-22 2017-11-29 Hitachi, Ltd. Compression ignition internal combustion engine
WO2003029635A1 (fr) * 2001-09-17 2003-04-10 Nissan Motor Co., Ltd. Dispositif et procede de formation d'un melange carburant-air stratifie dans un moteur a combustion interne
JP3912500B2 (ja) * 2002-03-29 2007-05-09 三菱自動車工業株式会社 内燃機関
JP4075588B2 (ja) * 2002-11-26 2008-04-16 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジン
JP4063188B2 (ja) * 2003-10-07 2008-03-19 株式会社日立製作所 燃料噴射装置およびその制御方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004060553A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸入空気量制御装置
WO2008108320A1 (ja) * 2007-03-05 2008-09-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の制御システム
JP2009097456A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Toyota Motor Corp 燃料噴射システム
WO2009116416A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 株式会社Ihi 排ガスを浄化する触媒コンバータのための暖機方法及び暖気システム
JP2009257301A (ja) * 2008-03-19 2009-11-05 Ihi Corp 排気ガス浄化触媒の暖機方法及びシステム
KR101189902B1 (ko) 2008-03-19 2012-10-10 가부시키가이샤 아이에이치아이 배기가스를 정화하는 촉매 컨버터를 위한 난기방법 및 난기시스템
US8468801B2 (en) 2008-03-19 2013-06-25 Ihi Corporation Method and system for warming up catalytic converter for cleaning up exhaust gas
EP2592256A2 (en) 2011-11-08 2013-05-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Fuel Injection Control Device for Internal Combustion Engine
JP2016053333A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2016166570A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 マツダ株式会社 エンジンの可変バルブタイミング装置
JP2016180359A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 マツダ株式会社 エンジンの吸気装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1223321A3 (en) 2005-06-29
US20020088428A1 (en) 2002-07-11
US6748919B2 (en) 2004-06-15
US20040200453A1 (en) 2004-10-14
US7089916B2 (en) 2006-08-15
EP1223321A2 (en) 2002-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002206446A (ja) 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2002206446A5 (ja)
US7584739B2 (en) Internal combustion engine with a precombustion chamber
US6725649B2 (en) Control apparatus for a direct-injection, spark-ignition engine
US6840211B2 (en) Diesel engine
JP3052856B2 (ja) 排気昇温装置
US10247156B2 (en) Internal combustion engine
EP1299629B1 (en) Method and apparatus for delivering multiple fuel injections to the cylinder of an engine
US6314940B1 (en) Fuel feed system for a spark-ignition internal combustion engine and a method of operating such an internal combustion engine
JP2002276418A (ja) ターボ過給機付き筒内噴射エンジン及びその制御方法
JP2002242716A (ja) 筒内噴射エンジンの制御装置
US20100147261A1 (en) Gasoline engine
JP2002188474A (ja) ターボ過給機付きディーゼルエンジンの制御装置
JP2003525389A (ja) 内燃エンジンおよび制御
US7252069B2 (en) Gas fuel engine and control method for the same
JP6252647B1 (ja) 予混合圧縮着火式エンジンの制御装置
JP2002180881A (ja) ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
JP2003214235A (ja) 火花点火式直噴エンジンの制御装置
JP2003222049A (ja) 火花点火式直噴エンジン
Spicher et al. Stratified-charge combustion in direct injection gasoline engines
JP3361381B2 (ja) 燃料噴射式エンジンのスワール制御装置
JP2001152854A (ja) 筒内直噴式圧縮着火機関
JP2007077996A (ja) 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2003027977A (ja) 過給機付火花点火式直噴エンジン
JP2003120391A (ja) 圧縮着火式内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060418

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061017

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070605

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070808