JP2001082147A - 自己着火ガソリンエンジン - Google Patents

自己着火ガソリンエンジン

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JP2001082147A
JP2001082147A JP26270899A JP26270899A JP2001082147A JP 2001082147 A JP2001082147 A JP 2001082147A JP 26270899 A JP26270899 A JP 26270899A JP 26270899 A JP26270899 A JP 26270899A JP 2001082147 A JP2001082147 A JP 2001082147A
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ignition
gasoline engine
cylinder
ignition combustion
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JP26270899A
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Takeshi Naito
健 内藤
Eiji Aochi
英治 青地
幸大 ▲吉▼沢
Yukihiro Yoshizawa
Atsushi Terachi
淳 寺地
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • 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

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノッキング発生を防止して自己着火運転領域
を高負荷側に拡大できる自己着火ガソリンエンジンを提
供する。 【解決手段】 運転条件検出部２１はアクセル開度セン
サ信号及びクランク角センサ信号に基づいて、運転条件
を検出する。筒内温度制御部２２は運転条件と吸気温度
センサ信号、吸気圧力温度センサ信号、水温センサ信号
から、制御マップ２３を索引して過給制御情報を得る。
そして、この過給制御情報に基づいて過給機７の過給圧
を制御することにより、自己着火運転時の圧縮上死点付
近の筒内温度を７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上とな
るように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転条件によって
火花点火と自己着火とを使い分ける自己着火ガソリンエ
ンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、社会の環境意識が高まり、埋蔵燃
料の有効利用、地球温暖化防止のためのＣＯ2 排出量の
抑制等の市場要求が増大しており、これに対処するため
に内燃機関のさらなる燃費向上が必要となってきた。
【０００３】ガソリンエンジンにおける燃費の向上は、
理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）より空燃比が大である
リーンバーン領域で稼働割合を増加させることにより実
現されるが、リーンバーン領域では、一般的に濃混合比
に比べ排気中にＮＯ、ＮＯ2等の窒素酸化物（以下、Ｎ
Ｏx と略す）が増加する。
【０００４】排気中のＮＯx の低減と燃費の向上を両立
させる技術として、排気の一部を燃焼室に戻す排気還流
（以下、ＥＧＲと略す）技術が知られている。このＥＧ
ＲによるＮＯx 低減の原理は、不活性なガスである排気
を新気に混合することにより、最高燃焼温度を低下さ
せ、窒素の酸化を低減するものである。
【０００５】また、通常のガソリンエンジンにおいて
は、点火プラグによる火花が燃焼を開始させるが、ＥＧ
Ｒを行うエンジンでは、排気中の化学活性に富む遊離基
（ラジカル）がガソリンの分解・酸化を促進すること、
及び排気の持つ熱量が新気に加えられるので圧縮端温度
が上昇することにより自己着火燃焼が生じる運転領域が
ある。
【０００６】このようなＥＧＲを利用して自己着火を行
う内燃機関として、例えば特開平６−１９３４４７号公
報記載の技術が知られている。この従来技術によれば、
エンジンの運転条件が中低負荷であることを判定して、
排気還流路の流量調整バルブを開き、排気の一部を燃焼
室に導いて自己着火条件を整えようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、機関回転数やスロットル開度等のエン
ジン運転条件に従って、点火時期、燃料噴射量、ＥＧＲ
量等の運転状態設定を切換えた後は、自己着火運転の開
始は自然発生に任せることになっていた。このため、高
負荷側ではノッキングを発生しやすく、低負荷側では燃
焼不安定を起こしやすく、最悪の場合にはエンジンの運
転自体が継続できないことが起きるという問題点があっ
た。
【０００８】また、自己着火燃焼が成立する負荷範囲が
非常に限定されていたので、実際の運転環境では、十分
な燃費低減効果や排気浄化効果が得られないという問題
点があった。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、ノッキング発生を防止して自己着火
運転領域を高負荷側に拡大できる自己着火ガソリンエン
ジンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、火花点火燃焼と自己着火燃焼
とを運転条件により使い分ける自己着火ガソリンエンジ
ンにおいて、自己着火燃焼領域中の負荷の連続増加に対
して、最大トルク付近で圧縮上死点における平均筒内温
度が不連続に変化（上昇あるいは下降）することを要旨
とする。
【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、過給機と吸気冷却機とを備え、火花点火燃焼と
自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着火ガ
ソリンエンジンにおいて、自己着火燃焼領域中の負荷の
連続増加に対して、最大トルク付近で前記過給機により
吸気を過給するとともに、前記吸気冷却機により吸気を
冷却することを要旨とする。
【００１２】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件によ
り使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおいて、自己
着火運転の圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７５０
Ｋ付近にならないように制御することを要旨とする。
【００１３】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件によ
り使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおいて、最大
トルク付近での自己着火運転時に燃料噴射を止めた場
合、圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７１０Ｋ以下
かまたは７９０Ｋ以上であるように制御することを要旨
とする。
【００１４】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件によ
り使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおいて、最大
トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状態
で、燃料噴射を止めた場合、圧縮行程上死点付近の筒内
平均温度が７１０Ｋ以下かまたは７９０Ｋ以上であるよ
うに制御することを要旨とする。
【００１５】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るため、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件によ
り使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおいて、最大
トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状態
で、燃料噴射を止めた場合、圧縮行程上死点付近の筒内
平均温度が７１０Ｋ以下かまたは７９０Ｋ以上であるよ
うに制御し、かつ圧縮上死点付近の筒内圧力が２ＭＰａ
以上であるように制御することを要旨とする。
【００１６】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るため、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件によ
り使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおいて、最大
トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状態
で、圧縮行程上死点付近の筒内未燃焼部の最大温度が７
１０Ｋ以下であるように制御することを要旨とする。
【００１７】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の
自己着火ガソリンエンジンにおいて、排気バルブの閉時
期が吸気バルブの開時期に先行するマイナスオーバーラ
ップ期間または外部ＥＧＲ装置を有することを要旨とす
る。
【００１８】請求項９記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の
自己着火ガソリンエンジンにおいて、ガソリン燃料を吸
気ポートに噴射するか、またはガソリン燃料を吸気行程
中に筒内に直接噴射することを要旨とする。
【００１９】請求項１０記載の発明は、上記課題を解決
するため、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載
の自己着火ガソリンエンジンにおいて、ガソリン燃料を
圧縮行程中に筒内に直接噴射することを要旨とする。
【００２０】〔作用〕ガソリン混合気の自己着火現象に
おいて、一般的には通常の化学反応と同様に、筒内圧力
及び筒内温度が高ければ高いほど自己着火が容易である
と予想される。
【００２１】しかしながら、本発明者らの自己着火ガソ
リンエンジンの研究によれば、筒内温度及び筒内圧力を
変化させて、自己着火ガソリンエンジンの着火遅れ時間
を測定すると、温度上昇に従って着火遅れ時間が長くな
る温度領域、即ち負の温度依存領域が７００Ｋないし８
００Ｋに存在することが発見された。
【００２２】図８は、筒内圧力及び筒内温度を変えて、
一定の容積の燃焼室にガソリン混合気を吹き込んだ場合
の着火遅れ時間の相対値を図示したものである。図８か
ら明らかなように、筒内温度７００Ｋから８００Ｋの範
囲において、筒内温度が上昇するに従って着火遅れ時間
が長くなっている。
【００２３】従来、ガソリン混合気の自己着火におい
て、このような現象は知られておらず、また、少なくと
も、広範囲のλ（空気過剰率、＝空燃比／理論空燃比）
において、この負の温度範囲が変わらないことも新しい
知見である。
【００２４】この知見に基づいて、圧縮上死点付近の筒
内平均温度を負の温度依存領域外とすれば、筒内に存在
する温度ばらつきに従って、混合気が徐々に着火するた
め、滑らかな自己着火が実現することがわかる。
【００２５】逆に、この負の温度依存領域内に圧縮上死
点付近の温度（圧縮終了温度）を設定してしまうと、圧
縮が進み筒内温度が上昇するにつれて温度の高い部分が
先に着火せず、温度の高い部分の長い着火遅れと、温度
の低い部分の短い着火遅れが一致して、一気に自己着火
するようになり、ノッキングが発生しやすい。
【００２６】上記のことから、圧縮上死点付近の温度範
囲を上記の負の温度依存領域を外すように制御すること
により、従来よりもノッキング回避を確実に行って、よ
り広い負荷範囲で自己着火運転が実現可能となり、ＮＯ
ｘ排出量の大幅低減、燃費及び音振性能の向上が得られ
る。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、火花点火
燃焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己
着火ガソリンエンジンにおいて、自己着火燃焼領域中の
負荷の連続増加に対して、最大トルク付近で圧縮上死点
における平均筒内温度が不連続に変化するようにしたの
で、ノッキング発生を回避し、従来の自己着火ガソリン
エンジンより高負荷側の領域においても筒内混合気が徐
々に着火する滑らかな自己着火運転が可能となり、自己
着火ガソリン機関の燃費及び排気性能を大幅に向上させ
ることができるという効果がある。
【００２８】請求項２記載の発明によれば、過給機と吸
気冷却機とを備え、火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運
転条件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにお
いて、自己着火燃焼領域中の負荷の連続増加に対して、
最大トルク付近で前記過給機により吸気を過給するとと
もに、前記吸気冷却機により吸気を冷却するようにした
ので、ノッキング発生を回避し、従来の自己着火ガソリ
ンエンジンよりもさらに高負荷側の領域においても筒内
混合気が徐々に着火する滑らかな自己着火運転が可能と
なり、自己着火ガソリン機関の燃費とＨＣ、ＮＯｘ排出
の大幅低減ができるという効果がある。
【００２９】請求項３記載の発明によれば、火花点火燃
焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着
火ガソリンエンジンにおいて、自己着火運転の圧縮行程
上死点付近の筒内平均温度が７５０Ｋ付近にならないよ
うに制御するようにしたので、ノッキング発生を回避
し、従来の自己着火ガソリンエンジンよりもさらに高負
荷側の領域においても筒内混合気が徐々に着火する滑ら
かな自己着火運転が可能となり、自己着火ガソリン機関
の燃費とＨＣ、ＮＯｘ排出の大幅低減ができるという効
果がある。
【００３０】請求項４記載の発明によれば、火花点火燃
焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着
火ガソリンエンジンにおいて、最大トルク付近での自己
着火運転時に燃料噴射を止めた場合、圧縮行程上死点付
近の筒内平均温度が７１０Ｋ以下かまたは７９０Ｋ以上
であるように制御するようにしたので、負の温度依存領
域を避けて自己着火燃焼可能な負荷領域をさらに高負荷
側へ大きく拡大できるという効果がある。
【００３１】請求項５記載の発明によれば、火花点火燃
焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着
火ガソリンエンジンにおいて、最大トルク付近での自己
着火運転時に、過給を行った状態で、燃料噴射を止めた
場合、圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７１０Ｋ以
下かまたは７９０Ｋ以上であるように制御するようにし
たので、過給を行った状態でも負の温度依存領域を避け
て自己着火燃焼可能な負荷領域をさらに高負荷側へ大き
く拡大できるという効果がある。
【００３２】請求項６記載の発明によれば、火花点火燃
焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着
火ガソリンエンジンにおいて、最大トルク付近での自己
着火運転時に、過給を行った状態で、燃料噴射を止めた
場合、圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７１０Ｋ以
下かまたは７９０Ｋ以上であるように制御し、かつ圧縮
上死点付近の筒内圧力が２ＭＰａ以上であるように制御
するようにしたので、負の温度依存領域を避けるととも
に、着火遅れ時間の大きい領域を避けて、自己着火燃焼
可能な回転領域をさらに高回転側へ大きく拡大できると
いう効果がある。
【００３３】請求項７記載の発明によれば、火花点火燃
焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己着
火ガソリンエンジンにおいて、最大トルク付近での自己
着火運転時に、過給を行った状態で、圧縮行程上死点付
近の筒内未燃焼部の最大温度が７１０Ｋ以下であるよう
に制御するようにしたので、負の温度依存領域よりも低
温側で自己着火燃焼を起こさせることができるという効
果がある。
【００３４】請求項８記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項７記載の発明の効果に加えて、排気バルブの
閉時期が吸気バルブの開時期に先行するマイナスオーバ
ーラップ期間または外部ＥＧＲ装置を有するようにした
ので、内部ＥＧＲまたは外部ＥＧＲを行うエンジンにお
いても負の温度依存領域を避けて自己着火燃焼可能な負
荷領域をさらに高負荷側へ大きく拡大できるという効果
がある。
【００３５】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項８記載の発明の効果に加えて、ガソリン燃料
を吸気ポートに噴射するか、またはガソリン燃料を吸気
行程中に筒内に直接噴射するようにしたので、予混合自
己着火燃焼においても高負荷運転が可能になるという効
果がある。
【００３６】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
ないし請求項８記載の発明の効果に加えて、ガソリン燃
料を圧縮行程中に筒内に直接噴射するようにしたので、
燃料成層化によって、さらに高負荷側での運転が可能と
なるという効果がある。
【００３７】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【００３８】〔第１実施形態〕図１は、本発明に係る自
己着火ガソリンエンジンの第１の実施形態の構成を示す
システム構成図である。この自己着火ガソリンエンジン
は、機関回転数及び負荷で定まる運転領域に応じて、火
花点火点火燃焼と自己着火燃焼とを切り換えられるよう
になっており、自己着火燃焼によって、燃費及びＮＯｘ
排出量の大幅な低減を行うことができるようになってい
る。
【００３９】図１において、自己着火ガソリンエンジン
は、吸気ポート１と、吸気ポート１内にガソリンを噴射
する燃料噴射弁２と、吸気ポート１を開閉する吸気バル
ブ３と、火花点火燃焼時に混合気に点火する点火プラグ
４と、排気バルブ５と、排気バルブ５により開閉される
排気ポート６と、排気エネルギーにより駆動される過給
機７と、燃焼室８と、ピストン９と、エンジンを制御す
る電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと略す）２０とを備
えている。
【００４０】ＥＣＵ２０は、それぞれ図示しないアクセ
ル開度センサ及びクランク角センサからの信号が入力さ
れる運転条件検出部２１と、運転条件、吸気温度センサ
信号、吸気圧力センサ信号、冷却水の水温センサ信号に
より、過給機制御情報が読み出される制御マップ２３
と、制御マップ２３から読み出された過給機制御情報に
基づいて過給機７を制御する筒内温度制御部２２と、を
備えている。
【００４１】筒内温度制御部２２は、制御マップ２３の
制御情報に基づいて過給機７を制御することにより、自
己着火燃焼運転時のトルクの上昇につれて、最大トルク
付近で圧縮上死点付近における平均筒内温度が不連続に
上昇するように制御する。
【００４２】図２は、筒内温度制御部２２による制御内
容を説明する図であり、トルクに対する圧縮上死点付近
の筒内平均温度を示すグラフである。
【００４３】例えば、ある機関回転数において、トルク
Ｔor.1からトルクＴor.3までが自己着火運転領域とす
る。そして、トルクＴor.1からトルクＴor.2までは、ト
ルクの増加につれて、圧縮上死点付近の筒内平均温度は
Ｔ１からＴ２まで連続的に上昇するように制御される。
【００４４】しかし自己着火運転領域の最大トルク付近
のトルクＴor.2では、筒内平均温度は、Ｔ２からＴ３へ
不連続に上昇するように制御される。その後、トルクＴ
or.2を超えたところからトルクＴor.3に至るまで、トル
クの増加につれて、筒内平均温度は連続的に上昇するよ
うに制御される。
【００４５】この図２で説明した筒内平均温度制御の実
現は、制御マップ２３上の過給機制御情報として、自己
着火運転領域の最大トルク付近のトルクＴor.2におい
て、過給機７による過給圧を不連続に増加させるような
記憶を行うことにより達成される。
【００４６】また、第１実施形態の変形例として、自己
着火ガソリンエンジンの構成は図１から変更せずに、制
御内容を以下のように変更することもできる。
【００４７】（変形例１−１）変形例１−１の制御にお
いては、自己着火運転領域において、圧縮上死点付近の
筒内平均温度が７５０Ｋ付近とならないように制御す
る。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、吸
気温度、吸気圧力、水温、及び過給機７による過給圧の
各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験的
に求め、この筒内平均温度が７５０Ｋ付近となる制御状
態を除いた過給制御情報を制御マップ２３に記憶させれ
ばよい。
【００４８】（変形例１−２）変形例１−２の制御にお
いては、自己着火運転領域において、最大トルク付近で
燃料噴射を止めたとき、圧縮上死点付近の筒内平均温度
が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上となるように制御
する。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、
吸気温度、吸気圧力、水温、及び過給機７による過給圧
の各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験
的に求め、最大トルク付近で燃料噴射を止めたときに、
筒内平均温度が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上とな
る制御情報を制御マップ２３に記憶させればよい。
【００４９】〔第２実施形態〕図３は、本発明に係る自
己着火ガソリンエンジンの第２の実施形態の構成を示す
システム構成図である。図１に示した第１実施形態との
相違は、過給機７から吸気ポート１までの間にインター
クーラ等の吸気冷却機１０が追加され、ＥＣＵ２０の筒
内温度制御部２２から吸気冷却機１０も制御できるよう
になっていることである。その他の構成は、第１実施形
態と同様である。
【００５０】本第２実施形態においては、筒内温度制御
部２２は、制御マップ２３の制御情報に基づいて過給機
７、及び吸気冷却機１０を制御することにより、最大ト
ルク付近で過給を行うと共に、吸気冷却を行うことがで
きる。
【００５１】（変形例２−１）また、第２実施形態の変
形例として、制御マップ２３の値を第１実施形態と同様
に実験的に求めることにより、自己着火運転領域の最大
トルク付近で、燃料噴射を止めたときに、圧縮上死点付
近の筒内平均温度が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上
となるように過給機７及び吸気冷却機１０を制御するこ
とができる。
【００５２】（変形例２−２）さらに、第２実施形態
は、過給圧を制御する過給機７と、吸気温度を制御する
吸気冷却機１０との双方を備えているので、変形例とし
て、筒内温度及び筒内圧力の目標値を同時に実現するこ
ともできる。
【００５３】即ち、制御マップ２３の値を第１実施形態
と同様に実験的に求めることにより、自己着火運転領域
の最大トルク付近で、燃料噴射を止めたときに、圧縮上
死点付近の筒内平均温度が７１０Ｋ以下、または７９０
Ｋ以上となるように、かつ圧縮上死点付近の筒内圧力が
２ＭＰａ以上となるように、過給機７及び吸気冷却機１
０を制御することができる。
【００５４】〔第３実施形態〕図４は、本発明に係る自
己着火ガソリンエンジンの第３の実施形態の構成を示す
システム構成図である。図１に示した第１実施形態との
相違は、燃料噴射弁２が筒内に直接燃料を噴射できる位
置に設けられ、吸気行程又は圧縮行程に燃料噴射できる
ことである。その他の構成は、第１実施形態と同様であ
る。
【００５５】本第３実施形態においては、第１実施形態
と同様に、筒内温度制御部２２は、制御マップ２３の制
御情報に基づいて過給機７を制御することにより、自己
着火燃焼運転時のトルクの上昇につれて、最大トルク付
近で圧縮上死点付近における平均筒内温度が不連続に上
昇するように制御することができる。
【００５６】この筒内平均温度制御の実現は、制御マッ
プ２３上の過給機制御情報として、自己着火運転領域の
最大トルク付近のあるトルク値において、過給機７によ
る過給圧を不連続に増加させるような記憶を行うことに
より達成される。
【００５７】また、第３実施形態の変形例として、自己
着火ガソリンエンジンの構成は図４から変更せずに、制
御内容を以下のように変更することもできる。
【００５８】（変形例３−１）変形例３−１の制御にお
いては、自己着火運転領域において、圧縮上死点付近の
筒内平均温度が７５０Ｋ付近とならないように制御す
る。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、吸
気温度、吸気圧力、水温、及び過給機７による過給圧の
各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験的
に求め、この筒内平均温度が７５０Ｋ付近となる制御状
態を除いた過給制御情報を制御マップ２３に記憶させれ
ばよい。
【００５９】（変形例３−２）変形例３−２の制御にお
いては、自己着火運転領域において、最大トルク付近で
燃料噴射を止めたとき、圧縮上死点付近の筒内平均温度
が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上となるように制御
する。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、
吸気温度、吸気圧力、水温、及び過給機７による過給圧
の各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験
的に求め、最大トルク付近で燃料噴射を止めたときに、
筒内平均温度が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上とな
る制御情報を制御マップ２３に記憶させればよい。
【００６０】〔第４実施形態〕図５は、本発明に係る自
己着火ガソリンエンジンの第４の実施形態の構成を示す
システム構成図である。図１に示した第１実施形態との
相違は、吸気バルブ３または排気バルブ５の少なくとも
一方の開閉タイミングを変更することができるバルブタ
イミング可変装置１２が追加され、ＥＣＵ２０の筒内温
度制御部２２からバルブタイミング制御装置１２も制御
できるようになっていることである。その他の構成は、
第１実施形態と同様である。
【００６１】本第４実施形態においては、図６に示すよ
うに、バルブタイミング制御装置１２により、マイナス
オーバーラップ期間、即ち吸入上死点付近で吸排気バル
ブが共に閉じた密閉期間を形成することができる。この
マイナスオーバーラップ期間は、例えば、吸気上死点
（吸入ＴＤＣ）付近で排気バルブ閉時期（ＥＶＣ）が吸
気バルブ開時期（ＩＶＯ）に先行するように設定され
る。
【００６２】このように、排気バルブの閉時期を早めて
既燃ガスの一部を燃焼室内に閉じ込めることにより、排
気の一部が次の吸気に再循環される内部ＥＧＲが実現さ
れ、吸気温度を高め、混合気の改質を促進し、自己着火
を容易に起こさせることができる。さらに、オーバーラ
ップ期間の位置、及び長さを制御することにより、ＥＧ
Ｒ量を制御することができる。
【００６３】本第４実施の形態においては、ＥＣＵ２０
の筒内温度制御部２２から過給機７及びバルブタイミン
グ制御装置１２を制御することにより、第１実施形態と
同様に、自己着火燃焼運転時のトルクの上昇につれて、
最大トルク付近で圧縮上死点付近における平均筒内温度
が不連続に変化（上昇あるいは下降）するように制御す
ることができる。
【００６４】この筒内平均温度制御の実現は、制御マッ
プ２３上の制御情報として、自己着火運転領域の最大ト
ルク付近のあるトルク値において、過給機７による過給
圧を不連続に増加させる、またはＥＧＲ量を不連続的に
増加させるような記憶を行うことにより達成される。
【００６５】また、第４実施形態の変形例として、自己
着火ガソリンエンジンの構成は図５から変更せずに、制
御内容を以下のように変更することもできる。
【００６６】（変形例４−１）変形例４−１の制御にお
いては、自己着火運転領域において、圧縮上死点付近の
筒内平均温度が７５０Ｋ付近とならないように制御す
る。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、吸
気温度、吸気圧力、水温、過給機７による過給圧、及び
バルブタイミング可変装置１２による内部ＥＧＲ制御の
各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験的
に求め、この筒内平均温度が７５０Ｋ付近となる制御状
態を除いた制御情報を制御マップ２３に記憶させればよ
い。
【００６７】（変形例４−２）変形例４−２の制御にお
いては、自己着火運転領域において、最大トルク付近で
燃料噴射を止めたとき、圧縮上死点付近の筒内平均温度
が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上となるように制御
する。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、
吸気温度、吸気圧力、水温、過給機７による過給圧、及
びバルブタイミング可変装置１２による内部ＥＧＲ制御
の各種変化による圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験
的に求め、最大トルク付近で燃料噴射を止めたときに、
筒内平均温度が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上とな
る制御情報を制御マップ２３に記憶させればよい。
【００６８】〔第５実施形態〕図７は、本発明に係る自
己着火ガソリンエンジンの第５の実施形態の構成を示す
システム構成図である。図１に示した第１実施形態との
相違は、排気ポート６から吸気ポート１へ排気ガスを還
流させる外部ＥＧＲ装置１１が追加され、ＥＣＵ２０の
筒内温度制御部２２から外部ＥＧＲ装置１１も制御でき
るようになっていることである。その他の構成は、第１
実施形態と同様である。
【００６９】本第５実施形態においては、外部ＥＧＲ装
置１１により、外部ＥＧＲが実現され、吸気温度を高
め、混合気の改質を促進し、自己着火を容易に起こさせ
ることができる。さらに、筒内温度制御部２２より、外
部ＥＧＲ装置１１に設けられた図示されないＥＧＲ制御
弁の開度を制御することにより、ＥＧＲ量を制御するこ
とができる。
【００７０】本第５実施の形態においては、ＥＣＵ２０
の筒内温度制御部２２から過給機７及び外部ＥＧＲ装置
１１を制御することにより、第１実施形態と同様に、自
己着火燃焼運転時のトルクの上昇につれて、最大トルク
付近で圧縮上死点付近における平均筒内温度が不連続に
上昇あるいは下降するように制御することができる。
【００７１】この筒内平均温度制御の実現は、制御マッ
プ２３上の制御情報として、自己着火運転領域の最大ト
ルク付近のあるトルク値において、過給機７による過給
圧を不連続に増加させる、またはＥＧＲ量を不連続的に
増加させるような記憶を行うことにより達成される。
【００７２】また、第５実施形態の変形例として、自己
着火ガソリンエンジンの構成は図７から変更せずに、制
御内容を以下のように変更することもできる。
【００７３】（変形例５−１）変形例５−１の制御にお
いては、自己着火運転領域において、圧縮上死点付近の
筒内平均温度が７５０Ｋ付近とならないように制御す
る。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、吸
気温度、吸気圧力、水温、過給機７による過給圧、及び
外部ＥＧＲ装置１１によるＥＧＲ制御の各種変化による
圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験的に求め、この筒
内平均温度が７５０Ｋ付近となる制御状態を除いた制御
情報を制御マップ２３に記憶させればよい。
【００７４】（変形例５−２）変形例５−２の制御にお
いては、自己着火運転領域において、最大トルク付近で
燃料噴射を止めたとき、圧縮上死点付近の筒内平均温度
が７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上となるように制御
する。この制御には、エンジンモデル毎に、運転領域、
吸気温度、吸気圧力、水温、過給機７による過給圧、及
び外部ＥＧＲ装置１１によるＥＧＲ制御の各種変化によ
る圧縮上死点付近の筒内平均温度を実験的に求め、最大
トルク付近で燃料噴射を止めたときに、筒内平均温度が
７１０Ｋ以下、または７９０Ｋ以上となる制御情報を制
御マップ２３に記憶させればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自己着火ガソリンエンジンの第１
実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図２】トルクに対する圧縮上死点付近の筒内温度特性
を説明するグラフである。
【図３】本発明に係る自己着火ガソリンエンジンの第２
実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図４】本発明に係る自己着火ガソリンエンジンの第３
実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図５】本発明に係る自己着火ガソリンエンジンの第４
実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図６】吸排気バルブのマイナスオーバーラップタイミ
ングを説明する図である。
【図７】本発明に係る自己着火ガソリンエンジンの第５
実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図８】筒内温度及び筒内圧力に対する着火遅れ時間の
変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 吸気ポート ２ 燃料噴射弁 ３ 吸気バルブ ４ 点火プラグ ５ 排気バルブ ６ 排気ポート ７ 過給機 ８ 燃焼室 ９ ピストン １０ 吸気冷却機 １１ 外部ＥＧＲ装置 １２ バルブタイミング可変装置
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０Ｄ ３Ｇ３０１ 41/04 ３８５ 41/04 ３８５Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｚ ３０１Ｎ ３０１Ｊ ３０１Ｈ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｌ (72)発明者 ▲吉▼沢 幸大 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 寺地 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 DA01 EA14 FA22 FA35 HA01 HA12 HA13 JA12 JA13 JA51 JB02 3G023 AA02 AA04 AA05 AA06 AB06 AC02 AC04 AD03 AD10 AF03 AG01 AG02 AG03 3G062 AA05 AA06 CA08 GA02 GA04 GA08 GA12 GA14 3G084 BA08 BA13 BA20 BA23 CA04 DA01 DA02 DA10 FA02 FA10 FA12 FA13 FA20 FA38 3G092 AA01 AA05 AA06 AA09 AA17 AA18 AB02 BA10 BB06 BB10 DA03 DA12 DB03 DC08 EA21 FA01 FA16 FA17 FA18 FA21 FA24 GA06 HA04Z HA05Z HA13Z HE00X HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA13 HA15 HA19 JA02 JA22 JA25 JA26 KA09 LB02 LB04 MA24 PA07Z PA10Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 自己着火燃焼領域中の負荷の連続増加に対して、最大ト
    ルク付近で圧縮上死点付近における平均筒内温度が不連
    続に変化することを特徴とする自己着火ガソリンエンジ
    ン。
  2. 【請求項２】 過給機と吸気冷却機とを備え、火花点火
    燃焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自己
    着火ガソリンエンジンにおいて、 自己着火燃焼領域中の負荷の連続増加に対して、最大ト
    ルク付近で前記過給機により吸気を過給するとともに、
    前記吸気冷却機により吸気を冷却することを特徴とする
    自己着火ガソリンエンジン。
  3. 【請求項３】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 自己着火運転の圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７
    ５０Ｋ付近にならないように制御することを特徴とする
    自己着火ガソリンエンジン。
  4. 【請求項４】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 最大トルク付近での自己着火運転時に燃料噴射を止めた
    場合、圧縮行程上死点付近の筒内平均温度が７１０Ｋ以
    下かまたは７９０Ｋ以上であるように制御することを特
    徴とする自己着火ガソリンエンジン。
  5. 【請求項５】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 最大トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状
    態で、燃料噴射を止めた場合、圧縮行程上死点付近の筒
    内平均温度が７１０Ｋ以下かまたは７９０Ｋ以上である
    ように制御することを特徴とする自己着火ガソリンエン
    ジン。
  6. 【請求項６】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 最大トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状
    態で、燃料噴射を止めた場合、圧縮行程上死点付近の筒
    内平均温度が７１０Ｋ以下かまたは７９０Ｋ以上である
    ように制御し、かつ圧縮上死点付近の筒内圧力が２ＭＰ
    ａ以上であるように制御することを特徴とする自己着火
    ガソリンエンジン。
  7. 【請求項７】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火ガソリンエンジンにおい
    て、 最大トルク付近での自己着火運転時に、過給を行った状
    態で、圧縮行程上死点付近の筒内未燃焼部の最大温度が
    ７１０Ｋ以下であるように制御することを特徴とする自
    己着火ガソリンエンジン。
  8. 【請求項８】 排気バルブの閉時期が吸気バルブの開時
    期に先行するマイナスオーバーラップ期間または外部Ｅ
    ＧＲ装置を有することを特徴とする請求項１ないし請求
    項７のいずれか１項記載の自己着火ガソリンエンジン。
  9. 【請求項９】 ガソリン燃料を吸気ポートに噴射する
    か、またはガソリン燃料を吸気行程中に筒内に直接噴射
    することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれ
    か１項記載の自己着火ガソリンエンジン。
  10. 【請求項１０】 ガソリン燃料を圧縮行程中に筒内に直
    接噴射することを特徴とする請求項１ないし請求項８の
    いずれか１項記載の自己着火ガソリンエンジン。
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