JP2001082229A - 圧縮自己着火ガソリン内燃機関 - Google Patents
圧縮自己着火ガソリン内燃機関Info
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- JP2001082229A JP2001082229A JP26452099A JP26452099A JP2001082229A JP 2001082229 A JP2001082229 A JP 2001082229A JP 26452099 A JP26452099 A JP 26452099A JP 26452099 A JP26452099 A JP 26452099A JP 2001082229 A JP2001082229 A JP 2001082229A
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- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮自己着火ガソリン内燃機関として、吸気
充填効率および燃費の向上を達成しつつ、運転可能範囲
を拡げることを目的としている。 【解決手段】 排気弁の閉時期が排気行程途中で吸気弁
の開時期が吸気行程途中となって排気弁および吸気弁が
共に閉じているマイナスオーバラップとなるバルブタイ
ミングを有し、このマイナスオーバラップ期間中の排気
弁閉時期から排気上死点の間に（燃料噴射時期の設定可
能範囲Ｓ1）、燃料噴射弁による第１回目の燃料噴射
を、少量の噴射量Ｔ1として行い、吸気弁開時期直後の
吸気行程中に（燃料噴射時期の設定可能範囲Ｓ2）、燃
料噴射弁による第２回目の燃料噴射を、残りの噴射量Ｔ
2として行う。
充填効率および燃費の向上を達成しつつ、運転可能範囲
を拡げることを目的としている。 【解決手段】 排気弁の閉時期が排気行程途中で吸気弁
の開時期が吸気行程途中となって排気弁および吸気弁が
共に閉じているマイナスオーバラップとなるバルブタイ
ミングを有し、このマイナスオーバラップ期間中の排気
弁閉時期から排気上死点の間に（燃料噴射時期の設定可
能範囲Ｓ1）、燃料噴射弁による第１回目の燃料噴射
を、少量の噴射量Ｔ1として行い、吸気弁開時期直後の
吸気行程中に（燃料噴射時期の設定可能範囲Ｓ2）、燃
料噴射弁による第２回目の燃料噴射を、残りの噴射量Ｔ
2として行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁を備え、ピストンの圧縮作用に
より燃焼室内の混合気を自己着火して燃焼させる圧縮自
己着火ガソリン内燃機関に関する。
料を噴射する燃料噴射弁を備え、ピストンの圧縮作用に
より燃焼室内の混合気を自己着火して燃焼させる圧縮自
己着火ガソリン内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般のガソリン内燃機関では、燃費削減
のため混合気のリーン化には、点火プラグによる火花点
火と火炎伝播による燃焼が不安定化することから、自ず
と限界があり、また、リーン燃焼時には、排気浄化のた
めの触媒が、いわゆる量論比での燃焼時ほど浄化作用、
特にＮＯｘの還元作用を発揮できないという問題があ
る。
のため混合気のリーン化には、点火プラグによる火花点
火と火炎伝播による燃焼が不安定化することから、自ず
と限界があり、また、リーン燃焼時には、排気浄化のた
めの触媒が、いわゆる量論比での燃焼時ほど浄化作用、
特にＮＯｘの還元作用を発揮できないという問題があ
る。
【０００３】この問題を解決するものとして、ピストン
の圧縮作用により自己着火燃焼させることにより、リー
ン燃焼と低エミッションを図った高圧縮比の圧縮自己着
火ガソリン内燃機関が知られている（例えば特開平７−
３３２１４１号公報参照）。
の圧縮作用により自己着火燃焼させることにより、リー
ン燃焼と低エミッションを図った高圧縮比の圧縮自己着
火ガソリン内燃機関が知られている（例えば特開平７−
３３２１４１号公報参照）。
【０００４】このような圧縮自己着火ガソリン内燃機関
として、燃焼室に直接燃料を噴射する、いわゆる筒内直
接噴射式のガソリン内燃機関が提案されているが、この
場合、筒内の燃料と空気とを均質に混ぜるように、単純
に噴射時期を吸気行程に設定しただけでは、燃焼安定性
に問題があり、運転可能範囲が狭くなるという問題があ
る。
として、燃焼室に直接燃料を噴射する、いわゆる筒内直
接噴射式のガソリン内燃機関が提案されているが、この
場合、筒内の燃料と空気とを均質に混ぜるように、単純
に噴射時期を吸気行程に設定しただけでは、燃焼安定性
に問題があり、運転可能範囲が狭くなるという問題があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常のガソ
リン内燃機関では、図１０（ａ）に示すように、排気弁
の閉時期ＥＶＣと吸気弁の開時期ＩＶＯが共にピストン
上死点ＴＤＣ付近となって所定のバルブオーバラップ
（Ｏ／Ｌ）が設定されている。
リン内燃機関では、図１０（ａ）に示すように、排気弁
の閉時期ＥＶＣと吸気弁の開時期ＩＶＯが共にピストン
上死点ＴＤＣ付近となって所定のバルブオーバラップ
（Ｏ／Ｌ）が設定されている。
【０００６】これに対し、図１０（ｂ）に示したもの
は、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを、排気弁
の閉時期ＥＶＣが排気行程途中で、吸気弁の開時期ＩＶ
Ｏが吸気行程途中となって排気弁および吸気弁が共に閉
じている、いわゆるマイナスオーバラップ（マイナスＯ
／Ｌ）となるバルブタイミングを有するものである。
は、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを、排気弁
の閉時期ＥＶＣが排気行程途中で、吸気弁の開時期ＩＶ
Ｏが吸気行程途中となって排気弁および吸気弁が共に閉
じている、いわゆるマイナスオーバラップ（マイナスＯ
／Ｌ）となるバルブタイミングを有するものである。
【０００７】すなわち、図１０（ａ）に示すバルブタイ
ミングに対し、排気弁の閉時期ＥＶＣが進角されて排気
行程途中となっており、同時に排気弁の開時期ＥＶＯが
遅角されてピストン下死点ＢＤＣに近い時期となってい
る。吸気弁については、その開時期ＩＶＯが、排気弁の
閉時期ＥＶＣ〜ピストン上死点ＴＤＣまでの期間と、ピ
ストン上死点ＴＤＣ〜吸気弁の開時期ＩＶＯまでの期間
とがほぼ等しくなるように遅角されている。また、吸気
弁の閉時期ＩＶＣは、同時に進角されてピストン下死点
ＢＤＣに近い時期となっている。このとき、ピストン上
死点ＴＤＣ付近におけるバルブオーバラップは存在せ
ず、マイナスＯ／Ｌが存在する。
ミングに対し、排気弁の閉時期ＥＶＣが進角されて排気
行程途中となっており、同時に排気弁の開時期ＥＶＯが
遅角されてピストン下死点ＢＤＣに近い時期となってい
る。吸気弁については、その開時期ＩＶＯが、排気弁の
閉時期ＥＶＣ〜ピストン上死点ＴＤＣまでの期間と、ピ
ストン上死点ＴＤＣ〜吸気弁の開時期ＩＶＯまでの期間
とがほぼ等しくなるように遅角されている。また、吸気
弁の閉時期ＩＶＣは、同時に進角されてピストン下死点
ＢＤＣに近い時期となっている。このとき、ピストン上
死点ＴＤＣ付近におけるバルブオーバラップは存在せ
ず、マイナスＯ／Ｌが存在する。
【０００８】このようなマイナスＯ／Ｌの期間を設ける
と、筒内に排気されなかった燃焼ガスが密閉され、圧縮
されるので、もともと高温の燃焼ガスは、この圧縮作用
により、さらに高温となり、このマイナスＯ／Ｌ期間中
に燃料を噴射することで、噴射された燃料は残留燃焼ガ
スで気化が促進されて、単に吸気行程中に燃料噴射する
場合に比べ、燃焼性が向上すると考えられる。
と、筒内に排気されなかった燃焼ガスが密閉され、圧縮
されるので、もともと高温の燃焼ガスは、この圧縮作用
により、さらに高温となり、このマイナスＯ／Ｌ期間中
に燃料を噴射することで、噴射された燃料は残留燃焼ガ
スで気化が促進されて、単に吸気行程中に燃料噴射する
場合に比べ、燃焼性が向上すると考えられる。
【０００９】しかしながら、単に、マイナスＯ／Ｌ期間
中に、必要な燃料の総噴射量全量を噴射すると、筒内温
度が上昇するので、吸気充填効率が低下し、燃費も悪化
するという問題がある。
中に、必要な燃料の総噴射量全量を噴射すると、筒内温
度が上昇するので、吸気充填効率が低下し、燃費も悪化
するという問題がある。
【００１０】そこで、この発明は、圧縮自己着火ガソリ
ン内燃機関として、吸気充填効率および燃費の向上を達
成しつつ、運転可能範囲を拡げることを目的としてい
る。
ン内燃機関として、吸気充填効率および燃費の向上を達
成しつつ、運転可能範囲を拡げることを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃
料噴射弁を備え、ピストンの圧縮作用により燃焼室内の
混合気を自己着火して燃焼させる圧縮自己着火ガソリン
内燃機関において、排気弁の閉時期が排気行程途中で吸
気弁の開時期が吸気行程途中となって排気弁および吸気
弁が共に閉じているマイナスオーバラップとなるバルブ
タイミングを有し、このマイナスオーバラップ期間中に
前記燃料噴射弁による第１回目の燃料噴射を行うととも
に、吸気行程中に前記燃料噴射弁による第２回目の燃料
噴射を行う構成としてある。
に、請求項１の発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃
料噴射弁を備え、ピストンの圧縮作用により燃焼室内の
混合気を自己着火して燃焼させる圧縮自己着火ガソリン
内燃機関において、排気弁の閉時期が排気行程途中で吸
気弁の開時期が吸気行程途中となって排気弁および吸気
弁が共に閉じているマイナスオーバラップとなるバルブ
タイミングを有し、このマイナスオーバラップ期間中に
前記燃料噴射弁による第１回目の燃料噴射を行うととも
に、吸気行程中に前記燃料噴射弁による第２回目の燃料
噴射を行う構成としてある。
【００１２】このような構成の圧縮自己着火ガソリン内
燃機関によれば、マイナスオーバラップ期間中には、燃
焼室に排気されなかった高温の燃焼ガスが密閉され、こ
の燃焼ガスがピストンにより圧縮されてさらに高温とな
る。このような雰囲気の中に第１回目の燃料噴射を行う
ことで、噴射された燃料は高温に晒され改質が進む。こ
のとき燃料は、分子の鎖が切れてラジカルを形成した
り、燃焼ガス中に残っている僅かな酸素と結合しアルデ
ヒド程度まで反応が進む。このような燃料の改質によ
り、着火性の悪いガソリン燃料においても着火性が向上
し、安定した圧縮自己着火運転が実現する。ピストンが
排気上死点に達した後の吸気行程に第２回目の燃料噴射
を行うことで、充分な負荷が得られるものとなる。
燃機関によれば、マイナスオーバラップ期間中には、燃
焼室に排気されなかった高温の燃焼ガスが密閉され、こ
の燃焼ガスがピストンにより圧縮されてさらに高温とな
る。このような雰囲気の中に第１回目の燃料噴射を行う
ことで、噴射された燃料は高温に晒され改質が進む。こ
のとき燃料は、分子の鎖が切れてラジカルを形成した
り、燃焼ガス中に残っている僅かな酸素と結合しアルデ
ヒド程度まで反応が進む。このような燃料の改質によ
り、着火性の悪いガソリン燃料においても着火性が向上
し、安定した圧縮自己着火運転が実現する。ピストンが
排気上死点に達した後の吸気行程に第２回目の燃料噴射
を行うことで、充分な負荷が得られるものとなる。
【００１３】マイナスオーバラップ期間中に全ての燃料
を噴射してしまうと、燃料の改質が進みすぎ、さらには
この時期に熱発生を起こしてしまう場合があり、このよ
うな場合には、燃料から仕事として取り出せる効率が悪
くなり、燃費の悪化を招くとともに吸気充填効率の低下
を招く。
を噴射してしまうと、燃料の改質が進みすぎ、さらには
この時期に熱発生を起こしてしまう場合があり、このよ
うな場合には、燃料から仕事として取り出せる効率が悪
くなり、燃費の悪化を招くとともに吸気充填効率の低下
を招く。
【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、低負荷運転条件において、第１回目の燃料噴
射時期を排気弁の閉時期直後に設定してある。
において、低負荷運転条件において、第１回目の燃料噴
射時期を排気弁の閉時期直後に設定してある。
【００１５】上記構成によれば、排気弁が閉じた直後、
すなわち吸気弁および排気弁が共に閉じている時期の初
期に、第１回目の燃料噴射を行うことで、低負荷運転時
での燃料の改質時間が長くとれ、より高度に改質する。
すなわち吸気弁および排気弁が共に閉じている時期の初
期に、第１回目の燃料噴射を行うことで、低負荷運転時
での燃料の改質時間が長くとれ、より高度に改質する。
【００１６】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明の構成において、中負荷から圧縮自己着火運転が可能
な高負荷側の運転条件において、第１回目の燃料噴射時
期を排気弁の閉時期直後から排気行程上死点の間に設定
してある。
明の構成において、中負荷から圧縮自己着火運転が可能
な高負荷側の運転条件において、第１回目の燃料噴射時
期を排気弁の閉時期直後から排気行程上死点の間に設定
してある。
【００１７】中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負
荷側の運転条件においては、燃料の改質効果が低負荷運
転条件程必要ないことから、第１回目の燃料噴射は、排
気弁閉時期直後に行う必要がなく、排気弁閉時期直後か
ら排気上死点までの、どこに設定してもよい。排気上死
点を過ぎると、改質効果がなくなり、燃焼安定性および
燃費が悪化する。
荷側の運転条件においては、燃料の改質効果が低負荷運
転条件程必要ないことから、第１回目の燃料噴射は、排
気弁閉時期直後に行う必要がなく、排気弁閉時期直後か
ら排気上死点までの、どこに設定してもよい。排気上死
点を過ぎると、改質効果がなくなり、燃焼安定性および
燃費が悪化する。
【００１８】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかの発明の構成において、高負荷運転条件におい
て、第１回目の燃料噴射を行わず、第２回目の吸気行程
中での燃料噴射の際に、必要とする燃料の総噴射量全量
を噴射する構成としてある。
ずれかの発明の構成において、高負荷運転条件におい
て、第１回目の燃料噴射を行わず、第２回目の吸気行程
中での燃料噴射の際に、必要とする燃料の総噴射量全量
を噴射する構成としてある。
【００１９】高負荷運転時には、必要とする燃料の総噴
射量が多く、着火性が高いため、マイナスオーバラップ
期間中に燃料を噴射する必要がなく、吸気行程にて必要
燃料量を全て噴射する。
射量が多く、着火性が高いため、マイナスオーバラップ
期間中に燃料を噴射する必要がなく、吸気行程にて必要
燃料量を全て噴射する。
【００２０】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかの発明の構成において、吸気行程中での燃料噴射
時期を、吸気弁開時期直後に設定してある。
ずれかの発明の構成において、吸気行程中での燃料噴射
時期を、吸気弁開時期直後に設定してある。
【００２１】吸気行程の早い時期に燃料を噴射すること
で、噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率を向
上させる。
で、噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率を向
上させる。
【００２２】請求項６の発明は、請求項１，２，３，５
のいずれかの発明の構成において、吸気行程中での燃料
噴射量を、第１回目と第２回目の各噴射量を合わせた総
噴射量のうちの半分以上としてある。
のいずれかの発明の構成において、吸気行程中での燃料
噴射量を、第１回目と第２回目の各噴射量を合わせた総
噴射量のうちの半分以上としてある。
【００２３】吸気行程での第２回目の燃料噴射量を多く
することで、噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填
効率を向上させる。
することで、噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填
効率を向上させる。
【００２４】請求項７の発明は、請求項１，２，３，
５，６のいずれかの発明の構成において、低負荷運転条
件において、第１回目の噴射量割合を、第２回目の噴射
量と合わせた総噴射量のうちの１５〜４５％に設定して
ある。
５，６のいずれかの発明の構成において、低負荷運転条
件において、第１回目の噴射量割合を、第２回目の噴射
量と合わせた総噴射量のうちの１５〜４５％に設定して
ある。
【００２５】図４に示すように、第１回目の噴射量割合
が１５％を下回ると、燃焼安定性および燃費が共に悪化
し、４５％を上回ると、燃焼安定性は良くなるものの、
燃費が悪化する。
が１５％を下回ると、燃焼安定性および燃費が共に悪化
し、４５％を上回ると、燃焼安定性は良くなるものの、
燃費が悪化する。
【００２６】請求項８の発明は、請求項７の発明の構成
において、低負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷
側の運転条件において、第１回目の噴射量割合を、負荷
の上昇とともに減少するよう設定してある。
において、低負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷
側の運転条件において、第１回目の噴射量割合を、負荷
の上昇とともに減少するよう設定してある。
【００２７】負荷の上昇に伴って、必要とする燃料の総
噴射量が増加し着火性が向上するので、第１回目の噴射
量を負荷の上昇とともに減少させる。仮に、第１回目の
噴射量を負荷の上昇とともに増加させると、着火性が向
上しすぎ、ノッキング強度が高まったり、吸気行程中の
第２回目の噴射量が減少して吸気充填効率が悪化し、燃
費が悪化してしまう。
噴射量が増加し着火性が向上するので、第１回目の噴射
量を負荷の上昇とともに減少させる。仮に、第１回目の
噴射量を負荷の上昇とともに増加させると、着火性が向
上しすぎ、ノッキング強度が高まったり、吸気行程中の
第２回目の噴射量が減少して吸気充填効率が悪化し、燃
費が悪化してしまう。
【００２８】請求項９の発明は、請求項１，２，３，
５，６，７，８のいずれかの発明の構成において、燃焼
安定度を検出する安定度検出手段を設け、この安定度検
出手段が、燃焼が不安定になったことを検出したとき
に、第１回目の噴射量割合を増加させるよう設定してあ
る。
５，６，７，８のいずれかの発明の構成において、燃焼
安定度を検出する安定度検出手段を設け、この安定度検
出手段が、燃焼が不安定になったことを検出したとき
に、第１回目の噴射量割合を増加させるよう設定してあ
る。
【００２９】上記構成によれば、燃焼が不安定になった
ときに、第１回目の噴射量割合を増加させることで、着
火性が向上し燃焼が安定化する。
ときに、第１回目の噴射量割合を増加させることで、着
火性が向上し燃焼が安定化する。
【００３０】請求項１０の発明は、請求項１，２，３，
５，６，７，８，９のいずれかの発明の構成において、
ノッキングの強度を検出するノッキング強度検出手段を
設け、このノッキング強度検出手段が、ノッキング強度
が所定値を超えたことを検出したときに、第２回目の噴
射量割合を増加させるよう設定してある。
５，６，７，８，９のいずれかの発明の構成において、
ノッキングの強度を検出するノッキング強度検出手段を
設け、このノッキング強度検出手段が、ノッキング強度
が所定値を超えたことを検出したときに、第２回目の噴
射量割合を増加させるよう設定してある。
【００３１】上記構成によれば、ノッキング強度が所定
値を超えたときに、第２回目の噴射量割合を増加させる
ことで、筒内温度が低下し、ノッキング強度が低下す
る。
値を超えたときに、第２回目の噴射量割合を増加させる
ことで、筒内温度が低下し、ノッキング強度が低下す
る。
【００３２】請求項１１の発明は、請求項１，２，３，
５，６，７，８，９，１０のいずれかの発明の構成にお
いて、ノッキングの強度を検出するノッキング強度検出
手段を設け、このノッキング強度検出手段が、ノッキン
グ強度が所定値を超えたことを検出したときに、第１回
目の噴射時期を遅角させるよう設定してある。
５，６，７，８，９，１０のいずれかの発明の構成にお
いて、ノッキングの強度を検出するノッキング強度検出
手段を設け、このノッキング強度検出手段が、ノッキン
グ強度が所定値を超えたことを検出したときに、第１回
目の噴射時期を遅角させるよう設定してある。
【００３３】上記構成によれば、第１回目の噴射時期を
遅角させることで、発熱量が低下し筒内温度が低下して
ノッキング強度が低下する。
遅角させることで、発熱量が低下し筒内温度が低下して
ノッキング強度が低下する。
【００３４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１回目の燃
料噴射を、排気弁と吸気弁とが共に閉じているマイナス
オーバラップ期間中に行って燃料の改質を行うことで、
着火性が向上して安定した運転が得られ、運転可能範囲
を拡げることができる。また、吸気行程にて第２回目の
燃料噴射を行うようにすることで、この２回目に噴射さ
れた燃料により吸気が冷却されて吸気充填効率が向上
し、燃費も向上する。
料噴射を、排気弁と吸気弁とが共に閉じているマイナス
オーバラップ期間中に行って燃料の改質を行うことで、
着火性が向上して安定した運転が得られ、運転可能範囲
を拡げることができる。また、吸気行程にて第２回目の
燃料噴射を行うようにすることで、この２回目に噴射さ
れた燃料により吸気が冷却されて吸気充填効率が向上
し、燃費も向上する。
【００３５】請求項２の発明によれば、低負荷運転条件
において、第１回目の燃料噴射時期を排気弁の閉時期直
後に設定したため、燃料の改質が確実に進み、着火性を
より向上させることができる。
において、第１回目の燃料噴射時期を排気弁の閉時期直
後に設定したため、燃料の改質が確実に進み、着火性を
より向上させることができる。
【００３６】請求項３の発明によれば、中負荷から圧縮
自己着火が可能な高負荷側の運転条件においては、燃料
の改質効果が低負荷運転条件程必要ないことから、第１
回目の燃料噴射は、排気弁閉時期直後に行う必要がな
く、第１回目の燃料噴射時期を排気弁の閉時期直後から
排気行程上死点の間に設定することで、着火性の向上を
図ることができる。
自己着火が可能な高負荷側の運転条件においては、燃料
の改質効果が低負荷運転条件程必要ないことから、第１
回目の燃料噴射は、排気弁閉時期直後に行う必要がな
く、第１回目の燃料噴射時期を排気弁の閉時期直後から
排気行程上死点の間に設定することで、着火性の向上を
図ることができる。
【００３７】請求項４の発明によれば、高負荷運転条件
においては、第１回目の燃料噴射を行わず、第２回目の
吸気行程での燃料噴射の際に、必要とする燃料の総噴射
量全量を噴射するようにしたため、必要とする燃料総噴
射量が多く、着火性が高い高負荷運転時での燃料噴射制
御に最適なものとなる。
においては、第１回目の燃料噴射を行わず、第２回目の
吸気行程での燃料噴射の際に、必要とする燃料の総噴射
量全量を噴射するようにしたため、必要とする燃料総噴
射量が多く、着火性が高い高負荷運転時での燃料噴射制
御に最適なものとなる。
【００３８】請求項５の発明によれば、吸気行程での燃
料噴射時期を、吸気弁開時期直後に設定したため、噴射
された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率を向上させる
ことができる。
料噴射時期を、吸気弁開時期直後に設定したため、噴射
された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率を向上させる
ことができる。
【００３９】請求項６の発明によれば、吸気行程での燃
料噴射量を、第１回目と第２回目の各噴射量を合わせた
総噴射量のうちの半分以上としたため、第２回目にて噴
射された燃料による吸気の冷却効果が高まり、吸気充填
効率を向上させることができる。
料噴射量を、第１回目と第２回目の各噴射量を合わせた
総噴射量のうちの半分以上としたため、第２回目にて噴
射された燃料による吸気の冷却効果が高まり、吸気充填
効率を向上させることができる。
【００４０】請求項７の発明によれば、低負荷運転条件
において、第１回目の噴射量割合を、第２回目の噴射量
と合わせた総噴射量のうちの１５〜４５％に設定したた
め、燃焼安定性および燃費を共に良好に維持することが
できる。
において、第１回目の噴射量割合を、第２回目の噴射量
と合わせた総噴射量のうちの１５〜４５％に設定したた
め、燃焼安定性および燃費を共に良好に維持することが
できる。
【００４１】請求項８の発明によれば、低負荷運転条件
から圧縮自己着火が可能な高負荷側の運転条件におい
て、第１回目の噴射量割合を、負荷の上昇とともに減少
するよう設定したため、負荷の上昇に伴って必要とする
総噴射量が増加し着火性が向上する上記運転条件での燃
料噴射制御に最適なものとなる。
から圧縮自己着火が可能な高負荷側の運転条件におい
て、第１回目の噴射量割合を、負荷の上昇とともに減少
するよう設定したため、負荷の上昇に伴って必要とする
総噴射量が増加し着火性が向上する上記運転条件での燃
料噴射制御に最適なものとなる。
【００４２】請求項９の発明によれば、燃焼安定度を検
出する安定度検出手段が、燃焼が不安定になったことを
検出したときに、第１回目の噴射量割合を増加させるよ
う設定したため、着火性が向上し、燃焼を安定化させる
ことができる。
出する安定度検出手段が、燃焼が不安定になったことを
検出したときに、第１回目の噴射量割合を増加させるよ
う設定したため、着火性が向上し、燃焼を安定化させる
ことができる。
【００４３】請求項１０の発明によれば、ノッキング強
度を検出するノッキング強度検出手段が、ノッキング強
度が設定された所定の許容範囲を超えたことを検出した
ときに、第２回目の噴射量割合を増加させるよう設定し
たため、この増加した噴射燃料により筒内温度が低下
し、ノッキング強度を低下させることができる。
度を検出するノッキング強度検出手段が、ノッキング強
度が設定された所定の許容範囲を超えたことを検出した
ときに、第２回目の噴射量割合を増加させるよう設定し
たため、この増加した噴射燃料により筒内温度が低下
し、ノッキング強度を低下させることができる。
【００４４】請求項１１の発明によれば、ノッキングの
強度を検出するノッキング強度検出手段が、ノッキング
強度が所定値を超えたことを検出したときに、第１回目
の噴射時期を遅角させるよう設定したため、その分発熱
量が低下し筒内温度が低下してノッキング強度を低下さ
せることができる。
強度を検出するノッキング強度検出手段が、ノッキング
強度が所定値を超えたことを検出したときに、第１回目
の噴射時期を遅角させるよう設定したため、その分発熱
量が低下し筒内温度が低下してノッキング強度を低下さ
せることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
面に基づき説明する。
【００４６】図１は、この発明の第１の実施の形態を示
す圧縮自己着火ガソリン内燃機関の全体構成図で、シリ
ンダブロック１内にはピストン３が上下可能に収容さ
れ、シリンダヘッド５には、吸気ポート７を吸気用カム
９によって開閉する吸気弁１１と、排気ポート１３を排
気用カム１５によって開閉する排気弁１７とがそれぞれ
設けられている。
す圧縮自己着火ガソリン内燃機関の全体構成図で、シリ
ンダブロック１内にはピストン３が上下可能に収容さ
れ、シリンダヘッド５には、吸気ポート７を吸気用カム
９によって開閉する吸気弁１１と、排気ポート１３を排
気用カム１５によって開閉する排気弁１７とがそれぞれ
設けられている。
【００４７】シリンダヘッド５の吸気ポート７の近傍に
は、燃焼室１９にガソリン燃料を噴射する燃料噴射弁２
１が取り付けられている。燃料噴射弁２１による燃料噴
射動作は、吸気弁１１および排気弁１７の各開閉時期信
号Ｖ、機関の負荷信号Ｌの入力を受けるマイクロコンピ
ュータなどからなるコントロールユニット２５によっ
て、噴射時期および噴射量が制御される。
は、燃焼室１９にガソリン燃料を噴射する燃料噴射弁２
１が取り付けられている。燃料噴射弁２１による燃料噴
射動作は、吸気弁１１および排気弁１７の各開閉時期信
号Ｖ、機関の負荷信号Ｌの入力を受けるマイクロコンピ
ュータなどからなるコントロールユニット２５によっ
て、噴射時期および噴射量が制御される。
【００４８】吸気用カム９および排気用カム１５は、吸
気弁１１および排気弁１７が、前記図１０（ｂ）に示し
たようなマイナスオーバラップ（マイナスＯ／Ｌ）期間
が発生するバルブタイミングを有するよう動作する。す
なわち、排気弁１７の閉時期が排気行程途中で吸気弁１
１の開時期が吸気行程途中となって排気弁１７および吸
気弁１１が共に閉じている状態のバルブタイミングを有
するよう動作する。また、本ガソリン内燃機関は、圧縮
自己着火運転を可能とするために、圧縮比１２以上の比
較的高圧縮比に設定してあり、負荷は、吸気量をほぼ一
定として燃料の噴射量によって行うようになっている。
気弁１１および排気弁１７が、前記図１０（ｂ）に示し
たようなマイナスオーバラップ（マイナスＯ／Ｌ）期間
が発生するバルブタイミングを有するよう動作する。す
なわち、排気弁１７の閉時期が排気行程途中で吸気弁１
１の開時期が吸気行程途中となって排気弁１７および吸
気弁１１が共に閉じている状態のバルブタイミングを有
するよう動作する。また、本ガソリン内燃機関は、圧縮
自己着火運転を可能とするために、圧縮比１２以上の比
較的高圧縮比に設定してあり、負荷は、吸気量をほぼ一
定として燃料の噴射量によって行うようになっている。
【００４９】図２は、吸気弁１１および排気弁１７の開
閉時期、負荷と燃料噴射時期の設定可能範囲Ｓ1，Ｓ2と
の関係、負荷と燃料噴射量Ｔ1，Ｔ2との関係をそれぞれ
示したものである。排気弁１７は、ＥＶＯで開きＥＶＣ
で閉じ、吸気弁１１は、ＩＶＯで開きＩＶＣで閉じ、Ｅ
ＶＣとＩＶＯとの間が、吸気弁１１および排気弁１７が
共に閉じているマイナスＯ／Ｌ期間となる。そして、燃
料噴射弁２１によ燃焼室１９への燃料噴射は、マイナス
Ｏ／Ｌ期間中に、第１回目としてＳ1で示す負荷によっ
て異なる設定可能範囲で行い、吸気弁１１が開弁し始め
る吸気行程の初期に第２回目としてＳ2で示す設定可能
範囲で行っている。
閉時期、負荷と燃料噴射時期の設定可能範囲Ｓ1，Ｓ2と
の関係、負荷と燃料噴射量Ｔ1，Ｔ2との関係をそれぞれ
示したものである。排気弁１７は、ＥＶＯで開きＥＶＣ
で閉じ、吸気弁１１は、ＩＶＯで開きＩＶＣで閉じ、Ｅ
ＶＣとＩＶＯとの間が、吸気弁１１および排気弁１７が
共に閉じているマイナスＯ／Ｌ期間となる。そして、燃
料噴射弁２１によ燃焼室１９への燃料噴射は、マイナス
Ｏ／Ｌ期間中に、第１回目としてＳ1で示す負荷によっ
て異なる設定可能範囲で行い、吸気弁１１が開弁し始め
る吸気行程の初期に第２回目としてＳ2で示す設定可能
範囲で行っている。
【００５０】マイナスＯ／Ｌ期間が設定されることで、
燃焼室１９内には排気されなかった燃焼後のガスが密閉
され、この状態でピストン３が上昇して燃焼ガスが圧縮
される。もともと高温であった燃焼ガスは、この圧縮作
用によりさらに高温となり、このような高温雰囲気中
に、第１回目として燃料を噴射することで、噴射された
燃料は、改質が進む。このとき燃料は、分子の鎖が切れ
ラジカルを形成したり、燃焼ガス中に残っている僅かな
酸素と結合してアルデヒド程度まで反応が進む。このよ
うな燃料の改質により、着火性の悪いガソリン燃料にお
いても、着火性が向上し、安定した圧縮自己着火運転が
実現できる。
燃焼室１９内には排気されなかった燃焼後のガスが密閉
され、この状態でピストン３が上昇して燃焼ガスが圧縮
される。もともと高温であった燃焼ガスは、この圧縮作
用によりさらに高温となり、このような高温雰囲気中
に、第１回目として燃料を噴射することで、噴射された
燃料は、改質が進む。このとき燃料は、分子の鎖が切れ
ラジカルを形成したり、燃焼ガス中に残っている僅かな
酸素と結合してアルデヒド程度まで反応が進む。このよ
うな燃料の改質により、着火性の悪いガソリン燃料にお
いても、着火性が向上し、安定した圧縮自己着火運転が
実現できる。
【００５１】ところで、ガソリン自己着火燃焼を低負荷
運転条件で実現する場合、マイナスＯ／Ｌ期間中の燃料
噴射量が少なすぎると、燃料の改質が進まず、着火性が
悪化し燃焼が不安定となって燃費が悪化する。逆に、噴
射量が多すぎると、燃料の改質は充分で燃焼は安定する
が、燃焼の改質が進みすぎ、さらにはこの時期に熱発生
が起こり、このような場合には、燃料から仕事として取
り出される効率が悪くなり、燃費の悪化を招く。
運転条件で実現する場合、マイナスＯ／Ｌ期間中の燃料
噴射量が少なすぎると、燃料の改質が進まず、着火性が
悪化し燃焼が不安定となって燃費が悪化する。逆に、噴
射量が多すぎると、燃料の改質は充分で燃焼は安定する
が、燃焼の改質が進みすぎ、さらにはこの時期に熱発生
が起こり、このような場合には、燃料から仕事として取
り出される効率が悪くなり、燃費の悪化を招く。
【００５２】このようなことから、マイナスＯ／Ｌ期間
中に、燃料を噴射する場合、燃焼の安定性および燃費を
考慮すると、噴射時期および噴射量共に最適値が存在す
る。
中に、燃料を噴射する場合、燃焼の安定性および燃費を
考慮すると、噴射時期および噴射量共に最適値が存在す
る。
【００５３】図３は、低負荷運転条件での第１回目の燃
料噴射時期と燃焼安定性および燃費との関係を示してい
る。これによれば、排気弁１７の閉時期（ＥＶＣ）初期
のＡで示す範囲に燃料を噴射することで、燃焼安定性、
燃費共に良好となっていることがわかる。
料噴射時期と燃焼安定性および燃費との関係を示してい
る。これによれば、排気弁１７の閉時期（ＥＶＣ）初期
のＡで示す範囲に燃料を噴射することで、燃焼安定性、
燃費共に良好となっていることがわかる。
【００５４】図４は、低負荷運転条件での、第１回目と
第２回目とを合わせた総噴射量に対する第１回目の噴射
量割合と燃焼安定性および燃費との関係を示している。
これによれば、総噴射量のうちの１５〜４５％を第１回
目に噴射することで、燃焼安定性、燃費共に良好とする
ことができる。１５％を下回ると、燃焼安定性および燃
費が共に悪化し、４５％を上回ると、燃焼安定性は良く
なるものの、燃費が悪化してしまう。
第２回目とを合わせた総噴射量に対する第１回目の噴射
量割合と燃焼安定性および燃費との関係を示している。
これによれば、総噴射量のうちの１５〜４５％を第１回
目に噴射することで、燃焼安定性、燃費共に良好とする
ことができる。１５％を下回ると、燃焼安定性および燃
費が共に悪化し、４５％を上回ると、燃焼安定性は良く
なるものの、燃費が悪化してしまう。
【００５５】低負荷運転条件で、第２回目として吸気行
程中に燃料噴射を行うことで、低負荷運転としての充分
な負荷が得られる。この燃料噴射は吸気行程初期に行う
ことで噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率が
向上する。第２回目の噴射量は、図２に示されているよ
うに、負荷の上昇に伴って増加させる。
程中に燃料噴射を行うことで、低負荷運転としての充分
な負荷が得られる。この燃料噴射は吸気行程初期に行う
ことで噴射された燃料が吸気を冷却し、吸気充填効率が
向上する。第２回目の噴射量は、図２に示されているよ
うに、負荷の上昇に伴って増加させる。
【００５６】一方、中負荷から圧縮自己着火運転が可能
な高負荷側の運転条件では、第１回目と第２回目とを合
わせた総噴射量が増加し、着火性がもともと高いため、
マイナスＯ／Ｌ期間中に噴射する燃料量は極めて少ない
量が最適となる。図５は、第１回目と第２回目とを合わ
せた総噴射量に対する第１回目の噴射量割合と燃焼安定
性および燃費との関係を示している。これによれば、燃
焼安定性と燃費とが共に良好となるのは、第１回目の噴
射量割合が５〜２０％程度である。５％を下回ると燃焼
安定性および燃費が共に悪化し、１５％を上回ると、燃
焼安定性は良くなるものの、燃費が悪化してしまう。
な高負荷側の運転条件では、第１回目と第２回目とを合
わせた総噴射量が増加し、着火性がもともと高いため、
マイナスＯ／Ｌ期間中に噴射する燃料量は極めて少ない
量が最適となる。図５は、第１回目と第２回目とを合わ
せた総噴射量に対する第１回目の噴射量割合と燃焼安定
性および燃費との関係を示している。これによれば、燃
焼安定性と燃費とが共に良好となるのは、第１回目の噴
射量割合が５〜２０％程度である。５％を下回ると燃焼
安定性および燃費が共に悪化し、１５％を上回ると、燃
焼安定性は良くなるものの、燃費が悪化してしまう。
【００５７】そして、ここでの噴射量は、図２に示すよ
うに、負荷の上昇とともに減少させることで、負荷の上
昇に伴って総噴射量が増加し着火性が向上する上記運転
条件での第１回目の噴射量制御に最適なものとなる。仮
に、この時期の噴射量がゼロの場合には、着火性が安定
せず燃費が悪化する。高負荷になるに従って僅かに噴射
することで、着火性が安定し燃費が向上する。逆に、こ
の時期の噴射量を増加させると、着火性が向上しすぎ、
ノッキング強度が高まったり、吸気行程中の第２回目の
噴射量がその分減少して吸気充填効率が低下し、燃費が
悪化してしまう。
うに、負荷の上昇とともに減少させることで、負荷の上
昇に伴って総噴射量が増加し着火性が向上する上記運転
条件での第１回目の噴射量制御に最適なものとなる。仮
に、この時期の噴射量がゼロの場合には、着火性が安定
せず燃費が悪化する。高負荷になるに従って僅かに噴射
することで、着火性が安定し燃費が向上する。逆に、こ
の時期の噴射量を増加させると、着火性が向上しすぎ、
ノッキング強度が高まったり、吸気行程中の第２回目の
噴射量がその分減少して吸気充填効率が低下し、燃費が
悪化してしまう。
【００５８】また、上記した中負荷から圧縮自己着火運
転が可能な高負荷側の運転条件においては、燃料の改質
効果が低負荷ほど必要ないため、噴射時期は、排気弁閉
時期の初期とする必要がなく、排気弁閉時期（ＥＶＣ）
から排気上死点（ＴＤＣ）までの間の、どの位置に設定
してもよい。排気上死点を過ぎると、改質効果が足りな
くなり、燃焼安定性および燃費が悪化する。
転が可能な高負荷側の運転条件においては、燃料の改質
効果が低負荷ほど必要ないため、噴射時期は、排気弁閉
時期の初期とする必要がなく、排気弁閉時期（ＥＶＣ）
から排気上死点（ＴＤＣ）までの間の、どの位置に設定
してもよい。排気上死点を過ぎると、改質効果が足りな
くなり、燃焼安定性および燃費が悪化する。
【００５９】図６は、中負荷から圧縮自己着火運転が可
能な高負荷側の運転条件での第１回目の燃料噴射時期と
燃焼安定性および燃費との関係を示している。これによ
れば、排気弁１７の閉時期（ＥＶＣ）初期から排気上死
点（ＴＤＣ）までのＢで示す範囲のどの位置で燃料を噴
射しても、燃焼安定性、燃費共に良好で、排気上死点を
過ぎると燃焼安定性、燃費共に悪化していることがわか
る。
能な高負荷側の運転条件での第１回目の燃料噴射時期と
燃焼安定性および燃費との関係を示している。これによ
れば、排気弁１７の閉時期（ＥＶＣ）初期から排気上死
点（ＴＤＣ）までのＢで示す範囲のどの位置で燃料を噴
射しても、燃焼安定性、燃費共に良好で、排気上死点を
過ぎると燃焼安定性、燃費共に悪化していることがわか
る。
【００６０】高負荷運転条件では、総燃料噴射量が多
く、着火性が高いため、マイナスＯ／Ｌ期間中に燃料を
噴射する必要がなく、吸気行程中に必要燃料量の全てを
噴射する。
く、着火性が高いため、マイナスＯ／Ｌ期間中に燃料を
噴射する必要がなく、吸気行程中に必要燃料量の全てを
噴射する。
【００６１】低負荷運転条件および、中負荷から圧縮自
己着火運転が可能な高負荷側の運転条件での第２回目の
燃料噴射量は、総噴射量の半分以上とする。これによ
り、第２回目にて噴射された燃料による吸気の冷却効果
が高まり、吸気充填効率が向上する。
己着火運転が可能な高負荷側の運転条件での第２回目の
燃料噴射量は、総噴射量の半分以上とする。これによ
り、第２回目にて噴射された燃料による吸気の冷却効果
が高まり、吸気充填効率が向上する。
【００６２】このように、マイナスＯ／Ｌ期間中に、燃
料の総噴射量全量を噴射せずに第１回目として少量噴射
した後、吸気行程中に第２回目として噴射したり、ある
いは吸気行程中のみの１回の噴射として、燃料噴射時期
および噴射量を最適に制御することで、特別な部品や制
御を追加することなく、吸気充填効率および燃費の向上
が図れ、安定した運転が全運転域にわたって得ることが
できる。
料の総噴射量全量を噴射せずに第１回目として少量噴射
した後、吸気行程中に第２回目として噴射したり、ある
いは吸気行程中のみの１回の噴射として、燃料噴射時期
および噴射量を最適に制御することで、特別な部品や制
御を追加することなく、吸気充填効率および燃費の向上
が図れ、安定した運転が全運転域にわたって得ることが
できる。
【００６３】図７は、この発明の第２の実施の形態を示
す圧縮自己着火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
この実施の形態は、前記図１のシリンダブロック１に、
燃焼安定度を検出する安定度検出手段としての安定度セ
ンサ２７と、ノッキング強度を検出するノッキング強度
検出手段としてのノッキング強度センサ２９をそれぞれ
装着している。負荷に応じた燃料の噴射時期および噴射
量は、第１の実施の形態と基本的に同様とする。安定度
センサ２７としては、機関回転数を検出する回転数セン
サ、燃焼室内の圧力を検出する燃焼圧センサあるいは機
関の振動を検出する振動センサなどでよい。
す圧縮自己着火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
この実施の形態は、前記図１のシリンダブロック１に、
燃焼安定度を検出する安定度検出手段としての安定度セ
ンサ２７と、ノッキング強度を検出するノッキング強度
検出手段としてのノッキング強度センサ２９をそれぞれ
装着している。負荷に応じた燃料の噴射時期および噴射
量は、第１の実施の形態と基本的に同様とする。安定度
センサ２７としては、機関回転数を検出する回転数セン
サ、燃焼室内の圧力を検出する燃焼圧センサあるいは機
関の振動を検出する振動センサなどでよい。
【００６４】図８は、安定度センサ２７による燃料噴射
制御動作を示すフローチャートである。まず、安定度セ
ンサ２７により燃焼安定度を検出し（ステップ８０
１）、この検出した燃焼安定度が設定値を超えて悪くな
った場合、つまり燃焼が不安定となった場合には（ステ
ップ８０３）、マイナスＯ／Ｌ期間中の第１回目の燃料
噴射量を増加させ（ステップ８０５）、これに伴い吸気
行程中の第２回目の燃料噴射量を減少させる（ステップ
８０７）。マイナスＯ／Ｌ期間中の噴射量を増加させる
ことで、燃料の改質度が高まって着火性が向上し、安定
した燃焼が得られる。
制御動作を示すフローチャートである。まず、安定度セ
ンサ２７により燃焼安定度を検出し（ステップ８０
１）、この検出した燃焼安定度が設定値を超えて悪くな
った場合、つまり燃焼が不安定となった場合には（ステ
ップ８０３）、マイナスＯ／Ｌ期間中の第１回目の燃料
噴射量を増加させ（ステップ８０５）、これに伴い吸気
行程中の第２回目の燃料噴射量を減少させる（ステップ
８０７）。マイナスＯ／Ｌ期間中の噴射量を増加させる
ことで、燃料の改質度が高まって着火性が向上し、安定
した燃焼が得られる。
【００６５】図９は、ノッキング強度センサ２９による
燃料噴射制御動作を示すフローチャートである。まず、
ノッキング強度センサ２９がノッキングの強度を検出し
（ステップ９０１）、検出したノッキング強度がノッキ
ング強度の限界を超えた場合には、マイナスＯ／Ｌ期間
中の第１回目の燃料噴射動作において、その噴射量を減
少させるとともに（ステップ９０５）、噴射時期を最大
で排気上死点まで遅角させる（ステップ９０７）。第１
回目の噴射量の減少に伴って吸気行程中の第２回目の燃
料噴射量を増加させる（ステップ９０９）。これにより
燃焼室１９内の温度が低下し、ノッキング強度が低下す
る。
燃料噴射制御動作を示すフローチャートである。まず、
ノッキング強度センサ２９がノッキングの強度を検出し
（ステップ９０１）、検出したノッキング強度がノッキ
ング強度の限界を超えた場合には、マイナスＯ／Ｌ期間
中の第１回目の燃料噴射動作において、その噴射量を減
少させるとともに（ステップ９０５）、噴射時期を最大
で排気上死点まで遅角させる（ステップ９０７）。第１
回目の噴射量の減少に伴って吸気行程中の第２回目の燃
料噴射量を増加させる（ステップ９０９）。これにより
燃焼室１９内の温度が低下し、ノッキング強度が低下す
る。
【００６６】このように、上記第２の実施の形態では、
安定度センサ２７およびノッキング強度センサ２９によ
り、燃焼安定度およびノッキング強度をそれぞれ制御で
きるので、機関の過渡的な負荷変化にも素早く対応で
き、応答性のよい運転が可能となる。また、燃料噴射弁
２１の劣化や燃焼室１９内のカーボン付着などに起因す
る微妙な運転状態の変化、すなわち内燃機関が経時変化
にも、燃焼安定度およびノッキング強度が逐次制御され
るので、容易に対応して安定した圧縮自己着火運転が可
能となる。
安定度センサ２７およびノッキング強度センサ２９によ
り、燃焼安定度およびノッキング強度をそれぞれ制御で
きるので、機関の過渡的な負荷変化にも素早く対応で
き、応答性のよい運転が可能となる。また、燃料噴射弁
２１の劣化や燃焼室１９内のカーボン付着などに起因す
る微妙な運転状態の変化、すなわち内燃機関が経時変化
にも、燃焼安定度およびノッキング強度が逐次制御され
るので、容易に対応して安定した圧縮自己着火運転が可
能となる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す圧縮自己着
火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
【図２】図１の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
吸気弁および排気弁の開閉時期、負荷と燃料噴射時期の
設定可能範囲との関係、負荷と燃料噴射量との関係をそ
れぞれ示した説明図である。
吸気弁および排気弁の開閉時期、負荷と燃料噴射時期の
設定可能範囲との関係、負荷と燃料噴射量との関係をそ
れぞれ示した説明図である。
【図３】図１の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
低負荷運転条件での第１回目の燃料噴射時期と燃焼安定
性および燃費との関係を示す説明図である。
低負荷運転条件での第１回目の燃料噴射時期と燃焼安定
性および燃費との関係を示す説明図である。
【図４】図１の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
低負荷運転条件での、第１回目と第２回目とを合わせた
総噴射量に対する第１回目の噴射量割合と燃焼安定性お
よび燃費との関係を示す説明図である。
低負荷運転条件での、第１回目と第２回目とを合わせた
総噴射量に対する第１回目の噴射量割合と燃焼安定性お
よび燃費との関係を示す説明図である。
【図５】図１の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷側の運転条
件での、第１回目と第２回目とを合わせた総噴射量に対
する第２回目の噴射量割合と燃焼安定性および燃費との
関係を示す説明図である。
中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷側の運転条
件での、第１回目と第２回目とを合わせた総噴射量に対
する第２回目の噴射量割合と燃焼安定性および燃費との
関係を示す説明図である。
【図６】図１の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷側の運転条
件での、第１回目の燃料噴射時期と燃焼安定性および燃
費との関係を示す説明図である。
中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高負荷側の運転条
件での、第１回目の燃料噴射時期と燃焼安定性および燃
費との関係を示す説明図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態を示す圧縮自己着
火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
火ガソリン内燃機関の全体構成図である。
【図８】図７の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
安定度センサを用いた燃料噴射制御動作を示すフローチ
ャートである。
安定度センサを用いた燃料噴射制御動作を示すフローチ
ャートである。
【図９】図７の圧縮自己着火ガソリン内燃機関における
ノッキング強度センサを用いた燃料噴射制御動作を示す
フローチャートである。
ノッキング強度センサを用いた燃料噴射制御動作を示す
フローチャートである。
【図１０】排気弁および吸気弁の開閉時期を示すバルブ
タイミング図で、（ａ）は排気弁の閉時期と吸気弁の開
時期が共にピストン上死点付近となって所定のバルブオ
ーバラップ（Ｏ／Ｌ）が設定されているもの、（ｂ）は
排気弁および吸気弁が共に閉じているマイナスオーバラ
ップ（マイナスＯ／Ｌ）期間が設定されているものであ
る。
タイミング図で、（ａ）は排気弁の閉時期と吸気弁の開
時期が共にピストン上死点付近となって所定のバルブオ
ーバラップ（Ｏ／Ｌ）が設定されているもの、（ｂ）は
排気弁および吸気弁が共に閉じているマイナスオーバラ
ップ（マイナスＯ／Ｌ）期間が設定されているものであ
る。
３ ピストン １１ 吸気弁 １７ 排気弁 １９ 燃焼室 ２１ 燃料噴射弁 ２７ 安定度センサ（安定度検出手段） ２９ ノッキング強度センサ（ノッキング強度検出手
段）
段）
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３０Ｅ ３３５ ３３５Ｄ ３３５Ｅ 41/22 ３３０ 41/22 ３３０Ｂ ３３５ ３３５Ｂ 45/00 ３４５ 45/00 ３４５Ｂ ３６８ ３６８Ｄ Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 (72)発明者 漆原 友則 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 長谷川 和也 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） 3G023 AA02 AA05 AA06 AA18 AB05 AC04 AD03 AG05 3G066 AA02 AB02 AD12 BA01 BA14 BA17 CC01 CD25 CD26 CD28 DA01 DA04 DB08 DB09 DC00 DC09 DC17 3G084 BA13 BA15 CA03 CA04 DA02 DA10 DA38 EA11 EC02 EC03 FA18 FA21 FA25 FA33 FA38 3G301 HA04 JA02 JA22 JA25 KA08 KA09 LB04 MA11 MA19 MA26 NA08 NE04 NE08 NE12 PA17Z PC01Z PC06Z PC08Z PE01Z PE03Z PE04Z PE10Z
Claims (11)
- 【請求項１】 燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
を備え、ピストンの圧縮作用により燃焼室内の混合気を
自己着火して燃焼させる圧縮自己着火ガソリン内燃機関
において、排気弁の閉時期が排気行程途中で吸気弁の開
時期が吸気行程途中となって排気弁および吸気弁が共に
閉じているマイナスオーバラップとなるバルブタイミン
グを有し、このマイナスオーバラップ期間中に前記燃料
噴射弁による第１回目の燃料噴射を行うとともに、吸気
行程中に前記燃料噴射弁による第２回目の燃料噴射を行
うことを特徴とする圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項２】 低負荷運転条件において、第１回目の燃
料噴射時期を排気弁の閉時期直後に設定したことを特徴
とする請求項１記載の圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項３】 中負荷から圧縮自己着火運転が可能な高
負荷側の運転条件において、第１回目の燃料噴射時期を
排気弁の閉時期直後から排気行程上死点の間に設定した
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧縮自己着火
ガソリン内燃機関。 - 【請求項４】 高負荷運転条件において、第１回目の燃
料噴射を行わず、第２回目の吸気行程中での燃料噴射の
際に、必要とする燃料の総噴射量全量を噴射することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧縮自
己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項５】 吸気行程中での燃料噴射時期を、吸気弁
開時期直後に設定したことを特徴とする請求項１ないし
４のいずれかに記載の圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項６】 吸気行程中での燃料噴射量を、第１回目
と第２回目の各噴射量を合わせた総噴射量のうちの半分
以上としたことを特徴とする請求項１，２，３，５のい
ずれかに記載の圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項７】 低負荷運転条件において、第１回目の噴
射量割合を、第２回目の噴射量と合わせた総噴射量のう
ちの１５〜４５％に設定したことを特徴とする請求項
１，２，３，５，６のいずれかに記載の圧縮自己着火ガ
ソリン内燃機関。 - 【請求項８】 低負荷から圧縮自己着火運転が可能な高
負荷側の運転条件において、第１回目の噴射量割合を、
負荷の上昇とともに減少するよう設定したことを特徴と
する請求項７記載の圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項９】 燃焼安定度を検出する安定度検出手段を
設け、この安定度検出手段が、燃焼が不安定になったこ
とを検出したときに、第１回目の噴射量割合を増加させ
るよう設定したことを特徴とする請求項１，２，３，
５，６，７，８のいずれかに記載の圧縮自己着火ガソリ
ン内燃機関。 - 【請求項１０】 ノッキングの強度を検出するノッキン
グ強度検出手段を設け、このノッキング強度検出手段
が、ノッキング強度が所定値を超えたことを検出したと
きに、第２回目の噴射量割合を増加させるよう設定した
ことを特徴とする請求項１，２，３，５，６，７，８，
９のいずれかに記載の圧縮自己着火ガソリン内燃機関。 - 【請求項１１】 ノッキングの強度を検出するノッキン
グ強度検出手段を設け、このノッキング強度検出手段
が、ノッキング強度が所定値を超えたことを検出したと
きに、第１回目の噴射時期を遅角させるよう設定したこ
とを特徴とする請求項１，２，３，５，６，７，８，
９，１０のいずれかに記載の圧縮自己着火ガソリン内燃
機関。
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- 1999-09-17 JP JP26452099A patent/JP3791256B2/ja not_active Expired - Fee Related
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