JP2001280184A - 筒内噴射式内燃機関及び筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関及び筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】筒内噴射式内燃機関の始動時において、未燃Ｈ
Ｃの排出量を低減しつつ、触媒の活性化時間を短縮する
と共に、クランキングから触媒活性化を目的とした燃焼
制御を実施するまでの運転期間においても、未燃ＨＣ排
出量の少ない筒内噴射式内燃機関の燃焼制御方法を提供
する。 【解決手段】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気管内に排気を浄化するための触媒を備えた筒内噴射
式内燃機関において、触媒を早期活性化するための少な
くとも２種類の燃焼制御パターンを有し、当該燃焼制御
パターンを触媒温度に基づいて切り換える。さらに、筒
内噴射式内燃機関の構成を最適化することにより始動か
ら成層燃焼を実現する。
Ｃの排出量を低減しつつ、触媒の活性化時間を短縮する
と共に、クランキングから触媒活性化を目的とした燃焼
制御を実施するまでの運転期間においても、未燃ＨＣ排
出量の少ない筒内噴射式内燃機関の燃焼制御方法を提供
する。 【解決手段】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気管内に排気を浄化するための触媒を備えた筒内噴射
式内燃機関において、触媒を早期活性化するための少な
くとも２種類の燃焼制御パターンを有し、当該燃焼制御
パターンを触媒温度に基づいて切り換える。さらに、筒
内噴射式内燃機関の構成を最適化することにより始動か
ら成層燃焼を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に燃料を
直接噴射する筒内噴射式内燃機関において、特に始動時
における触媒の早期活性化方法に関する。
直接噴射する筒内噴射式内燃機関において、特に始動時
における触媒の早期活性化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでに、排気および燃費規制の強化
に伴い、始動時における触媒の早期活性化の技術が提案
されている。特に筒内噴射式内燃機関に関する技術に関
しては次のようなものが提案されている。
に伴い、始動時における触媒の早期活性化の技術が提案
されている。特に筒内噴射式内燃機関に関する技術に関
しては次のようなものが提案されている。
【０００３】従来の筒内噴射式内燃機関における触媒を
早期活性化に関する技術は、特開平8−100638 号公報に
開示された膨張行程の初期から中期に追加燃料噴射を行
い、この追加燃料を主燃焼の火炎伝播によって着火させ
て排気温度を上昇させ、触媒を暖機する方法が提案され
ている。
早期活性化に関する技術は、特開平8−100638 号公報に
開示された膨張行程の初期から中期に追加燃料噴射を行
い、この追加燃料を主燃焼の火炎伝播によって着火させ
て排気温度を上昇させ、触媒を暖機する方法が提案され
ている。
【０００４】その他にも特開平11−294157号公報には、
膨張行程中に追加燃料を噴射し、排気マニホールドに設
けた容積部で排気を滞留させ、燃え残った追加燃料を前
記容積部内で再燃焼させることで、未燃ＨＣを低減しつ
つ、排気温度を上昇し、触媒を暖機する方法が提案され
ている。
膨張行程中に追加燃料を噴射し、排気マニホールドに設
けた容積部で排気を滞留させ、燃え残った追加燃料を前
記容積部内で再燃焼させることで、未燃ＨＣを低減しつ
つ、排気温度を上昇し、触媒を暖機する方法が提案され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、膨張行程の
初期から中期に追加燃料を噴射する場合は、追加噴射さ
れた燃料は燃焼室から燃焼しながら排出される。追加燃
料噴射をＴＤＣ付近、すなわち膨張行程初期で行うと燃
焼室から排出される未燃ＨＣは低減する傾向がある。し
たがって、排気温度は高くなる。しかし、この場合は追
加燃料が燃料噴射弁から噴射された直後に着火し、酸素
を取りこみながら燃焼するためスモークが大量に発生し
てしまう。また追加燃料を膨張行程の中期に噴射した場
合は、主燃焼による火炎が残っていないため、追加燃料
を確実に着火，燃焼させることが困難で、その結果未燃
ＨＣが増加してしまい、排気温度も十分に上昇しないた
め触媒が活性化するまでに時間がかかってしまう。一
方、膨張行程中に追加燃料噴射を行い、排気マニホール
ドに設けた容積部で未燃ＨＣを再燃焼させる方法は、未
燃ＨＣを低減しつつ、高温の排気を触媒に供給できる。
しかし、この方法においては、容積部の温度が所定の温
度に達していないと、十分な残存酸素と未燃ＨＣが存在
しても、容積部内で、再燃焼しない。すなわち、容積部
が所定の温度に達するまでに時間を介し、その間燃焼室
から排出された未燃ＨＣは大気にそのまま放出されてし
まう。
初期から中期に追加燃料を噴射する場合は、追加噴射さ
れた燃料は燃焼室から燃焼しながら排出される。追加燃
料噴射をＴＤＣ付近、すなわち膨張行程初期で行うと燃
焼室から排出される未燃ＨＣは低減する傾向がある。し
たがって、排気温度は高くなる。しかし、この場合は追
加燃料が燃料噴射弁から噴射された直後に着火し、酸素
を取りこみながら燃焼するためスモークが大量に発生し
てしまう。また追加燃料を膨張行程の中期に噴射した場
合は、主燃焼による火炎が残っていないため、追加燃料
を確実に着火，燃焼させることが困難で、その結果未燃
ＨＣが増加してしまい、排気温度も十分に上昇しないた
め触媒が活性化するまでに時間がかかってしまう。一
方、膨張行程中に追加燃料噴射を行い、排気マニホール
ドに設けた容積部で未燃ＨＣを再燃焼させる方法は、未
燃ＨＣを低減しつつ、高温の排気を触媒に供給できる。
しかし、この方法においては、容積部の温度が所定の温
度に達していないと、十分な残存酸素と未燃ＨＣが存在
しても、容積部内で、再燃焼しない。すなわち、容積部
が所定の温度に達するまでに時間を介し、その間燃焼室
から排出された未燃ＨＣは大気にそのまま放出されてし
まう。
【０００６】本発明は、前記点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、触媒が活性化するま
での未燃ＨＣを低減しつつ、さらなる触媒の活性化時間
の短縮化を図ることにある。
あって、その目的とするところは、触媒が活性化するま
での未燃ＨＣを低減しつつ、さらなる触媒の活性化時間
の短縮化を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明になる筒内噴射式内燃機関及びその始動時におけ
る燃焼制御方法は、本質的には、筒内に直接燃料を噴射
する燃料噴射弁と、排気管内に排気中のＨＣ成分によっ
て活性化させる触媒を備えている。そして前記触媒を早
期活性化するための燃焼制御パターンを少なくとも２種
有し、前記燃焼制御パターンを触媒温度に基づいて切り
換えることを特徴としている。
本発明になる筒内噴射式内燃機関及びその始動時におけ
る燃焼制御方法は、本質的には、筒内に直接燃料を噴射
する燃料噴射弁と、排気管内に排気中のＨＣ成分によっ
て活性化させる触媒を備えている。そして前記触媒を早
期活性化するための燃焼制御パターンを少なくとも２種
有し、前記燃焼制御パターンを触媒温度に基づいて切り
換えることを特徴としている。
【０００８】また、冷却水温によっても燃焼制御するこ
とを提案するもので、好ましくは、水温に基づき燃焼制
御方法を選択する手段を有し、水温が所定温度より低い
場合は主燃焼の燃料噴射を吸気行程に行い、水温が所定
温度より高い場合は主燃焼の燃料噴射を圧縮行程に行
う。
とを提案するもので、好ましくは、水温に基づき燃焼制
御方法を選択する手段を有し、水温が所定温度より低い
場合は主燃焼の燃料噴射を吸気行程に行い、水温が所定
温度より高い場合は主燃焼の燃料噴射を圧縮行程に行
う。
【０００９】また、好ましくは、始動時から燃料を圧縮
行程に噴射する、すなわち成層燃焼を行うものである。
行程に噴射する、すなわち成層燃焼を行うものである。
【００１０】そして、本発明の具体的な態様としては、
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気中のＨＣ
成分によって活性化する触媒を備えた筒内噴射式内燃機
関において、触媒を早期活性化するための２つの燃焼制
御パターンを有し、触媒温度が所定値に達すると第２の
燃焼制御パターンを実行し、この第２の燃焼制御パター
ンは圧縮行程と膨張行程に燃料を噴射する２回噴射制御
であることを特徴としている。
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気中のＨＣ
成分によって活性化する触媒を備えた筒内噴射式内燃機
関において、触媒を早期活性化するための２つの燃焼制
御パターンを有し、触媒温度が所定値に達すると第２の
燃焼制御パターンを実行し、この第２の燃焼制御パター
ンは圧縮行程と膨張行程に燃料を噴射する２回噴射制御
であることを特徴としている。
【００１１】前記の態様において、好ましくは、運転条
件に応じて第１の燃料噴射を圧縮行程、第２の燃料噴射
を膨張行程初期に行い、触媒温度が所定値に達すると前
記第２の燃料噴射を膨張行程中期以降に切り換えを行う
方法である。
件に応じて第１の燃料噴射を圧縮行程、第２の燃料噴射
を膨張行程初期に行い、触媒温度が所定値に達すると前
記第２の燃料噴射を膨張行程中期以降に切り換えを行う
方法である。
【００１２】前記の態様において、好ましくは、空気と
燃料を独立に制御及び噴射可能な燃料噴射弁を適応した
ものである。
燃料を独立に制御及び噴射可能な燃料噴射弁を適応した
ものである。
【００１３】前記の態様において、好ましくは、筒内圧
力の変化に対する形状変化の少ない噴霧形成が可能な燃
料噴射弁を適応したものである。
力の変化に対する形状変化の少ない噴霧形成が可能な燃
料噴射弁を適応したものである。
【００１４】前記の態様において、好ましくは、触媒温
度が所定値に達するまでの２回噴射において、第２の燃
料噴射を複数回に分割して筒内に燃料噴射する方法であ
る。前記の態様において、好ましくは、触媒温度が所定
値に達するまでの２回噴射制御において、排気中の酸素
濃度に応じて追加燃料量を変化させる方法である。この
ような構成及び燃焼制御方法により、始動時における未
燃ＨＣの排出を低減しつつ、さらなる触媒の活性化時間
を短縮することができる。
度が所定値に達するまでの２回噴射において、第２の燃
料噴射を複数回に分割して筒内に燃料噴射する方法であ
る。前記の態様において、好ましくは、触媒温度が所定
値に達するまでの２回噴射制御において、排気中の酸素
濃度に応じて追加燃料量を変化させる方法である。この
ような構成及び燃焼制御方法により、始動時における未
燃ＨＣの排出を低減しつつ、さらなる触媒の活性化時間
を短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態にお
ける筒内噴射式内燃機関の斜視概念断面図であり、内燃
機関本体１の各気筒は、下部にシリンダブロック２を備
えると共に、前記シリンダブロック２の上部にシリンダ
ヘッド３を配置している。
図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態にお
ける筒内噴射式内燃機関の斜視概念断面図であり、内燃
機関本体１の各気筒は、下部にシリンダブロック２を備
えると共に、前記シリンダブロック２の上部にシリンダ
ヘッド３を配置している。
【００１６】前記シリンダブロック２の内部には、ピス
トン４が上下摺動可能に配置され、前記シリンダブロッ
ク２と前記ピストン４との間の空間は、燃焼室５として
形成されている。シリンダヘッド３は、ペントルーフと
なっており、前記シリンダヘッド３には、燃焼室５に開
口する二本の吸気管６と二本の排気管７が接続形成さ
れ、前記各吸気管６には各々吸気弁８が、前記各排気管
７には各々排気弁９が前記シリンダヘッド３との接続部
に配置されている。なお、ピストン４の冠面形状につい
ては、代表例としてフラットなものを示しているが、特
に制約はない。
トン４が上下摺動可能に配置され、前記シリンダブロッ
ク２と前記ピストン４との間の空間は、燃焼室５として
形成されている。シリンダヘッド３は、ペントルーフと
なっており、前記シリンダヘッド３には、燃焼室５に開
口する二本の吸気管６と二本の排気管７が接続形成さ
れ、前記各吸気管６には各々吸気弁８が、前記各排気管
７には各々排気弁９が前記シリンダヘッド３との接続部
に配置されている。なお、ピストン４の冠面形状につい
ては、代表例としてフラットなものを示しているが、特
に制約はない。
【００１７】前記吸気弁８近傍の燃焼室側面には、燃料
を直接機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁１０が配設さ
れ、その噴口を燃焼室５に向けて位置している。前記燃
料噴射弁１０は、噴霧燃料に旋回力を与えて所定の噴霧
角の円錐形状なるような噴口の形状を有する高圧旋回燃
料噴射弁である。前記シリンダヘッド３の天井部中心位
置には、点火プラグ１１が配設されている。
を直接機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁１０が配設さ
れ、その噴口を燃焼室５に向けて位置している。前記燃
料噴射弁１０は、噴霧燃料に旋回力を与えて所定の噴霧
角の円錐形状なるような噴口の形状を有する高圧旋回燃
料噴射弁である。前記シリンダヘッド３の天井部中心位
置には、点火プラグ１１が配設されている。
【００１８】前記吸気弁８と前記排気弁９は、シリンダ
ヘッド３の上部に配置されたカムシャフト（図示省略）
により上下方向に移動して、前記シリンダヘッド３に形
成された吸気管６と排気管７との連通弁孔を開閉する。
前記ピストン４は、前記シリンダブロック２の下部に回
転自在に軸支されたクランク軸（図示省略）にコンロッ
ド１２を介して連動連結され、機関の稼働により前記ピ
ストン４が前記シリンダブロック２内を上下するのに伴
って、前記クランク軸を回転駆動する。
ヘッド３の上部に配置されたカムシャフト（図示省略）
により上下方向に移動して、前記シリンダヘッド３に形
成された吸気管６と排気管７との連通弁孔を開閉する。
前記ピストン４は、前記シリンダブロック２の下部に回
転自在に軸支されたクランク軸（図示省略）にコンロッ
ド１２を介して連動連結され、機関の稼働により前記ピ
ストン４が前記シリンダブロック２内を上下するのに伴
って、前記クランク軸を回転駆動する。
【００１９】図２は、本発明の実施形態における筒内噴
射式内燃機関のシステム構成図を示す。図１で説明した
構成の筒内噴射式内燃機関において、排気管７の下流側
には排気浄化装置１３が設けられており、排気浄化装置
の上流側の排気管７には、排気中の酸素濃度を検出する
酸素濃度センサ１４が設けられ、排気浄化装置１３内に
は触媒温度センサ１５が設けられている。前記排気浄化
装置１３内は、三元触媒１３ａとＮＯｘ触媒１３ｂが備
えられている。また三元触媒１３ａとＮＯｘ触媒１３ｂ
が独立に設けられた構成の場合は、例えば三元触媒１３
ａとＮＯｘ触媒１３ｂの上流側と下流側の排気管７にそ
れぞれ排気温度センサを設けておき、触媒前後の排気温
度から触媒温度を推定してもよい。
射式内燃機関のシステム構成図を示す。図１で説明した
構成の筒内噴射式内燃機関において、排気管７の下流側
には排気浄化装置１３が設けられており、排気浄化装置
の上流側の排気管７には、排気中の酸素濃度を検出する
酸素濃度センサ１４が設けられ、排気浄化装置１３内に
は触媒温度センサ１５が設けられている。前記排気浄化
装置１３内は、三元触媒１３ａとＮＯｘ触媒１３ｂが備
えられている。また三元触媒１３ａとＮＯｘ触媒１３ｂ
が独立に設けられた構成の場合は、例えば三元触媒１３
ａとＮＯｘ触媒１３ｂの上流側と下流側の排気管７にそ
れぞれ排気温度センサを設けておき、触媒前後の排気温
度から触媒温度を推定してもよい。
【００２０】ＥＣＵ１６には、機関回転数，空気量，水
温，アクセルポジションなどの信号などが入力されてお
り、触媒温度推定手段と始動時の燃焼制御手段、具体的
には燃料噴射制御部と点火時期制御部を備えている。前
記燃料噴射制御部には機関出力を得るための主燃料噴射
制御部と触媒１３ａ，１３ｂを活性化させるための追加
燃料噴射制御部が備えられており、運転条件に応じて燃
料噴射タイミング及び燃料噴射量が設定される。
温，アクセルポジションなどの信号などが入力されてお
り、触媒温度推定手段と始動時の燃焼制御手段、具体的
には燃料噴射制御部と点火時期制御部を備えている。前
記燃料噴射制御部には機関出力を得るための主燃料噴射
制御部と触媒１３ａ，１３ｂを活性化させるための追加
燃料噴射制御部が備えられており、運転条件に応じて燃
料噴射タイミング及び燃料噴射量が設定される。
【００２１】図３に本発明の実施形態における始動時の
燃焼制御方法の概要を説明する。機関が始動し、触媒が
所定温度Ｔｓに到達すると触媒を活性化するための第１
の燃焼制御を行う。前記第１燃焼制御が行われている間
は、触媒が十分な活性状態にないため、燃焼室から未燃
ＨＣが極力排出されないような燃焼を行わなければなら
ない。さらに触媒温度が上昇し、触媒の活性化領域の下
限値Ｔｃ（２５０℃〜３００℃程度）に到達すると、第
２燃焼制御に切り換える。触媒温度がＴｃ以上になる
と、燃焼室から排出された未燃ＨＣが、触媒内で反応し
始める。当然のことながら排気中には未燃ＨＣを燃焼さ
せるのに見合った残存酸素が必要不可欠であるが、主燃
焼を成層燃焼とすることによりシリンダ内に十分な空気
を吸入することで対応することができる。第２燃焼制御
は触媒温度が触媒の活性化領域の上限値Ｔｅに達すると
終了する。触媒温度と浄化率の関係は図４に示すとおり
である。触媒温度が２００℃〜２５０℃程度までは浄化
率が０に近く、未燃ＨＣを浄化するのが困難である。す
なわち、機関から排出される未燃ＨＣを低減しつつ、い
かに早く触媒温度を２００℃〜２５０℃以上にするか
が、触媒活性化時間の短縮における重要なポイントであ
る。また浄化率が１００％に近づくのは、触媒温度が約
５００℃であるため、前記Ｔｅは５００℃付近に設定す
るのが望ましい。なお、第１燃焼制御手段の開始につい
ては、触媒温度ではなく始動後のタイマに基づいて行う
ようにしてもよい。
燃焼制御方法の概要を説明する。機関が始動し、触媒が
所定温度Ｔｓに到達すると触媒を活性化するための第１
の燃焼制御を行う。前記第１燃焼制御が行われている間
は、触媒が十分な活性状態にないため、燃焼室から未燃
ＨＣが極力排出されないような燃焼を行わなければなら
ない。さらに触媒温度が上昇し、触媒の活性化領域の下
限値Ｔｃ（２５０℃〜３００℃程度）に到達すると、第
２燃焼制御に切り換える。触媒温度がＴｃ以上になる
と、燃焼室から排出された未燃ＨＣが、触媒内で反応し
始める。当然のことながら排気中には未燃ＨＣを燃焼さ
せるのに見合った残存酸素が必要不可欠であるが、主燃
焼を成層燃焼とすることによりシリンダ内に十分な空気
を吸入することで対応することができる。第２燃焼制御
は触媒温度が触媒の活性化領域の上限値Ｔｅに達すると
終了する。触媒温度と浄化率の関係は図４に示すとおり
である。触媒温度が２００℃〜２５０℃程度までは浄化
率が０に近く、未燃ＨＣを浄化するのが困難である。す
なわち、機関から排出される未燃ＨＣを低減しつつ、い
かに早く触媒温度を２００℃〜２５０℃以上にするか
が、触媒活性化時間の短縮における重要なポイントであ
る。また浄化率が１００％に近づくのは、触媒温度が約
５００℃であるため、前記Ｔｅは５００℃付近に設定す
るのが望ましい。なお、第１燃焼制御手段の開始につい
ては、触媒温度ではなく始動後のタイマに基づいて行う
ようにしてもよい。
【００２２】図５に本発明の実施形態における制御フロ
ーチャートを示す。まずステップ１０１で、排気管に設
けた触媒温度センサ１５により触媒温度Ｃｔを設定す
る。Ｓ１０２でＣｔ＜Ｔｓの場合は第１燃焼制御を行わ
ず、再度、ステップ１０１で触媒温度Ｃｔを計測する。
前記動作を繰り返した後、触媒温度Ｃｔ≧Ｔｓとなると
ステップ１０３で第１燃焼制御を開始する。次へ進みス
テップ１０４で触媒温度Ｃｔ≧Ｔｓとなるまでの間、第
１燃焼制御を行う。ステップ１０４で触媒温度Ｃｔ≧Ｔ
ｓが成立すると、ステップ１０５で第２燃焼制御を開始
する。そして、ステップ１０５で触媒温度Ｃｔ≧Ｔｅと
なるまでの間、第２燃焼制御を行い、ステップ１０６で
触媒温度Ｃｔ≧Ｔｅとなったら本発明の燃焼制御を終了
する。
ーチャートを示す。まずステップ１０１で、排気管に設
けた触媒温度センサ１５により触媒温度Ｃｔを設定す
る。Ｓ１０２でＣｔ＜Ｔｓの場合は第１燃焼制御を行わ
ず、再度、ステップ１０１で触媒温度Ｃｔを計測する。
前記動作を繰り返した後、触媒温度Ｃｔ≧Ｔｓとなると
ステップ１０３で第１燃焼制御を開始する。次へ進みス
テップ１０４で触媒温度Ｃｔ≧Ｔｓとなるまでの間、第
１燃焼制御を行う。ステップ１０４で触媒温度Ｃｔ≧Ｔ
ｓが成立すると、ステップ１０５で第２燃焼制御を開始
する。そして、ステップ１０５で触媒温度Ｃｔ≧Ｔｅと
なるまでの間、第２燃焼制御を行い、ステップ１０６で
触媒温度Ｃｔ≧Ｔｅとなったら本発明の燃焼制御を終了
する。
【００２３】ところで、筒内噴射式内燃機関の成層燃焼
時はピストン冠面に設けられたキャビティに向けて燃料
を噴射し、燃料噴霧をキャビティでガイドして、点火プ
ラグへ搬送するものが一般的である。このようなコンセ
プトにおいては、燃料をピストンに衝突させるため、ピ
ストン冠面に燃料を液膜付着する。特に始動時において
は、ピストンや燃焼室壁面が冷えているため、壁面付着
燃料の気化が不十分となり、燃焼の安定領域が縮小され
る課題がある。これらの課題に対して本発明では、図６
に示すとおり、始動時の水温により第１燃焼制御手段を
選択するようになっている。始動時の水温がＴｗ以上
（成層燃焼実現可能領域）の場合は、第１燃焼制御パタ
ーンとして、第１燃料噴射を圧縮行程、追加燃料である
第２燃料噴射を膨張行程に行い、追加燃料による後燃え
により排気温度を上昇させ、触媒温度を上昇させる。一
方、始動時の水温がＴｗ以下の場合は、図１５に示す如
く第１燃料噴射を吸気行程で行い、均質リーン燃焼に加
え点火時期をＴＤＣ近傍にまでリタードすることにより
前記同様の効果を得る。
時はピストン冠面に設けられたキャビティに向けて燃料
を噴射し、燃料噴霧をキャビティでガイドして、点火プ
ラグへ搬送するものが一般的である。このようなコンセ
プトにおいては、燃料をピストンに衝突させるため、ピ
ストン冠面に燃料を液膜付着する。特に始動時において
は、ピストンや燃焼室壁面が冷えているため、壁面付着
燃料の気化が不十分となり、燃焼の安定領域が縮小され
る課題がある。これらの課題に対して本発明では、図６
に示すとおり、始動時の水温により第１燃焼制御手段を
選択するようになっている。始動時の水温がＴｗ以上
（成層燃焼実現可能領域）の場合は、第１燃焼制御パタ
ーンとして、第１燃料噴射を圧縮行程、追加燃料である
第２燃料噴射を膨張行程に行い、追加燃料による後燃え
により排気温度を上昇させ、触媒温度を上昇させる。一
方、始動時の水温がＴｗ以下の場合は、図１５に示す如
く第１燃料噴射を吸気行程で行い、均質リーン燃焼に加
え点火時期をＴＤＣ近傍にまでリタードすることにより
前記同様の効果を得る。
【００２４】次に、始動時の水温がＴｗ以上の場合につ
いて、具体的に説明する。
いて、具体的に説明する。
【００２５】図７に、本発明の代表的な実施形態におけ
る燃料噴射制御方法を示す。この実施例では、触媒温度
がＴｃ前後において、共に第１燃料噴射時期は圧縮行程
で行い、引き続く第２燃料噴射は触媒温度がＴｃに達す
るまでは膨張行程の初期に、触媒温度がＴｃに達した後
は膨張行程の中期以降に切り換える制御方法である。第
１燃焼制御として、第１燃料噴射を圧縮行程に行い、第
２燃料噴射を膨張行程初期に行う燃焼メカニズムを図８
に基づき説明する。圧縮行程に噴射された第１の燃料
は、その後の点火により燃焼する。膨張行程の初期に噴
射される第２の燃料は、前記第１の燃焼の火炎伝播によ
り着火される。よって第２燃料噴射を行うときは燃焼室
内が非常に高温となっており、第２噴射燃料は、燃焼室
内の残存酸素と十分に混ざることなく、噴射直後から酸
素を取り込みながら燃焼する。これを拡散燃焼と言う
が、このような燃焼形態の場合、酸化不足によりスモー
クが大量に発生する。図９に第２燃料噴射時期を変化さ
せた場合の排気温度、未燃ＨＣ及びスモークの特性を示
す。排気温度は４０degＡＴＤＣ から遅らせるほど低下
し、対して未燃ＨＣは増加する一方である。７０degＡ
ＴＤＣ 付近では、主燃焼の火炎が残っていないため、
第２噴射燃料に着火しなくなると考ええられる。またス
モークは、４０degＡＴＤＣ より前で急激に増加してし
まう。
る燃料噴射制御方法を示す。この実施例では、触媒温度
がＴｃ前後において、共に第１燃料噴射時期は圧縮行程
で行い、引き続く第２燃料噴射は触媒温度がＴｃに達す
るまでは膨張行程の初期に、触媒温度がＴｃに達した後
は膨張行程の中期以降に切り換える制御方法である。第
１燃焼制御として、第１燃料噴射を圧縮行程に行い、第
２燃料噴射を膨張行程初期に行う燃焼メカニズムを図８
に基づき説明する。圧縮行程に噴射された第１の燃料
は、その後の点火により燃焼する。膨張行程の初期に噴
射される第２の燃料は、前記第１の燃焼の火炎伝播によ
り着火される。よって第２燃料噴射を行うときは燃焼室
内が非常に高温となっており、第２噴射燃料は、燃焼室
内の残存酸素と十分に混ざることなく、噴射直後から酸
素を取り込みながら燃焼する。これを拡散燃焼と言う
が、このような燃焼形態の場合、酸化不足によりスモー
クが大量に発生する。図９に第２燃料噴射時期を変化さ
せた場合の排気温度、未燃ＨＣ及びスモークの特性を示
す。排気温度は４０degＡＴＤＣ から遅らせるほど低下
し、対して未燃ＨＣは増加する一方である。７０degＡ
ＴＤＣ 付近では、主燃焼の火炎が残っていないため、
第２噴射燃料に着火しなくなると考ええられる。またス
モークは、４０degＡＴＤＣ より前で急激に増加してし
まう。
【００２６】そこで本実施例では、前記課題である未燃
ＨＣ及びスモークの低減を図りながら、かつ排気温度を
上昇させるための具体的な改良案をも提案するものであ
り、この改良案を図１０，図１１を用いて説明する。
ＨＣ及びスモークの低減を図りながら、かつ排気温度を
上昇させるための具体的な改良案をも提案するものであ
り、この改良案を図１０，図１１を用いて説明する。
【００２７】図１０は、膨張行程初期に噴射する第２噴
射燃料の最適な噴霧形態について示したものである。図
中（ａ）は、空気と燃料を独立に制御可能な燃料噴射弁
を適応した場合について示したものである。第１燃料を
圧縮行程に噴射し、点火プラグ周りに集中して形成され
た混合気に点火プラグにより着火する。ここで言う第１
燃料は燃料だけであっても、空気と燃料が混合されたも
のであっても特に問題はない。前記燃料噴射弁の適応は
第２燃料噴射時に効果を発揮する。膨張行程初期に噴射
される第２噴射燃料を、あらかじめ空気と燃料とが混合
された状態で燃焼室に供給することが可能となるため、
第２噴射燃料による燃焼形態を予混合燃焼とすることが
できる。すなわち、課題であるスモークを大幅に低減で
きると共に、第２噴射時期を最適化することにより燃焼
室から排出される未燃ＨＣも低減できる。したがって、
第２燃料噴射を膨張行程の初期に行っても、未燃ＨＣと
スモークを低減しつつ、排気の昇温により触媒を活性化
することが可能である。図１６にこの燃料噴射弁１６０
の一例の要部を示す。当該噴射弁１６０は、弁体１６１
と弁座１６２の下流に噴孔１６３を有し、当該噴孔１６
３の下流に空気との混合室１６４を有する。この混合室
１６４には空気導入孔１６５より、空気が導入され混合
室１６４で計量済燃料と混合され、噴孔１６６から筒内
に供給される。また（ｂ）は、圧力変化による形状変化
の少ない燃料噴霧を噴射可能な燃料噴射弁を用いた場合
について示したものである。第２燃料を噴射する時の燃
焼室内は第１の燃焼により高圧になっている。そこで、
前記燃料噴射弁を用いた場合は、第２燃料噴霧が燃焼室
内の圧力により影響しづらいため、第１噴射燃料の噴霧
形状と類似した噴霧を形成することができる。したがっ
て、燃料噴霧が縮小することなく、燃焼室内の残存酸素
の利用率が向上し、未燃ＨＣを低減することができるた
め、（ａ）と同様に未燃ＨＣとスモークを低減しつつ、
排気の昇温により触媒を活性化することが可能である。
射燃料の最適な噴霧形態について示したものである。図
中（ａ）は、空気と燃料を独立に制御可能な燃料噴射弁
を適応した場合について示したものである。第１燃料を
圧縮行程に噴射し、点火プラグ周りに集中して形成され
た混合気に点火プラグにより着火する。ここで言う第１
燃料は燃料だけであっても、空気と燃料が混合されたも
のであっても特に問題はない。前記燃料噴射弁の適応は
第２燃料噴射時に効果を発揮する。膨張行程初期に噴射
される第２噴射燃料を、あらかじめ空気と燃料とが混合
された状態で燃焼室に供給することが可能となるため、
第２噴射燃料による燃焼形態を予混合燃焼とすることが
できる。すなわち、課題であるスモークを大幅に低減で
きると共に、第２噴射時期を最適化することにより燃焼
室から排出される未燃ＨＣも低減できる。したがって、
第２燃料噴射を膨張行程の初期に行っても、未燃ＨＣと
スモークを低減しつつ、排気の昇温により触媒を活性化
することが可能である。図１６にこの燃料噴射弁１６０
の一例の要部を示す。当該噴射弁１６０は、弁体１６１
と弁座１６２の下流に噴孔１６３を有し、当該噴孔１６
３の下流に空気との混合室１６４を有する。この混合室
１６４には空気導入孔１６５より、空気が導入され混合
室１６４で計量済燃料と混合され、噴孔１６６から筒内
に供給される。また（ｂ）は、圧力変化による形状変化
の少ない燃料噴霧を噴射可能な燃料噴射弁を用いた場合
について示したものである。第２燃料を噴射する時の燃
焼室内は第１の燃焼により高圧になっている。そこで、
前記燃料噴射弁を用いた場合は、第２燃料噴霧が燃焼室
内の圧力により影響しづらいため、第１噴射燃料の噴霧
形状と類似した噴霧を形成することができる。したがっ
て、燃料噴霧が縮小することなく、燃焼室内の残存酸素
の利用率が向上し、未燃ＨＣを低減することができるた
め、（ａ）と同様に未燃ＨＣとスモークを低減しつつ、
排気の昇温により触媒を活性化することが可能である。
【００２８】図１７(ｃ)に当該噴射弁１７０の一例を示
す。この噴射弁１７０は噴口１７１の先端部が、噴口１
７１の中心で段階状１７２にカットされており、切り取
られた側１７３がプラグに対面する様に取り付けられて
いる。このように構成された噴射弁１７０が取付けられ
たエンジンを図１７（ａ）に示す。このエンジンでは燃
料噴霧は図示の如く、プラグ側に偏向されピストン側の
ペネトレーションが短く、さらに燃料量が少ない。燃料
噴霧をＡ−Ａ線で断面すると図１７（ｂ）のように見え
る。中央の線は階段状１７２にカットされたカット面を
示す線である。このような噴霧は噴霧内外の圧力が同じ
になるので燃焼室内の圧力が高くなっても噴霧の形状が
変形し難い利点がある。
す。この噴射弁１７０は噴口１７１の先端部が、噴口１
７１の中心で段階状１７２にカットされており、切り取
られた側１７３がプラグに対面する様に取り付けられて
いる。このように構成された噴射弁１７０が取付けられ
たエンジンを図１７（ａ）に示す。このエンジンでは燃
料噴霧は図示の如く、プラグ側に偏向されピストン側の
ペネトレーションが短く、さらに燃料量が少ない。燃料
噴霧をＡ−Ａ線で断面すると図１７（ｂ）のように見え
る。中央の線は階段状１７２にカットされたカット面を
示す線である。このような噴霧は噴霧内外の圧力が同じ
になるので燃焼室内の圧力が高くなっても噴霧の形状が
変形し難い利点がある。
【００２９】また第２燃料噴射の制御により、第２燃料
噴射を膨張行程の初期に行っても、未燃ＨＣとスモーク
を低減しつつ、排気の昇温により触媒を活性化すること
のできる方法について説明する。図１１は、膨張行程初
期に第２燃料噴射を行う場合の最適な燃焼噴射方法を示
す。具体的には、触媒温度がＴｃに到達するまでの第１
燃焼制御の第２噴射燃料を２回以上に分割して噴射する
方法である。第２噴射燃料を２回以上に分割して噴射す
ることにより、図１０の（ｂ）で説明したように残存酸
素の利用率が向上するため、未燃ＨＣとスモークを低減
しつつ、排気の昇温により触媒の活性化を図る。
噴射を膨張行程の初期に行っても、未燃ＨＣとスモーク
を低減しつつ、排気の昇温により触媒を活性化すること
のできる方法について説明する。図１１は、膨張行程初
期に第２燃料噴射を行う場合の最適な燃焼噴射方法を示
す。具体的には、触媒温度がＴｃに到達するまでの第１
燃焼制御の第２噴射燃料を２回以上に分割して噴射する
方法である。第２噴射燃料を２回以上に分割して噴射す
ることにより、図１０の（ｂ）で説明したように残存酸
素の利用率が向上するため、未燃ＨＣとスモークを低減
しつつ、排気の昇温により触媒の活性化を図る。
【００３０】次に最適な第２燃焼制御方法について説明
する。ここで言う第２燃焼制御とは、図１１の膨張行程
中期以降に第２燃料噴射を行う方法のことである。図３
で説明したとおり、前記第２燃焼制御を開始する時の触
媒温度は２５０℃〜３００℃に達している。以降におけ
る未燃ＨＣは触媒内で反応し始めるが、その発熱量は残
存酸素量により大きく影響を受ける。排気中の残存酸素
量が燃焼室から排出された未燃ＨＣ量に対して十分な量
を含まない場合は、前記未燃ＨＣが触媒内で燃焼しきれ
ず、触媒下流の排気管に排出される。そこで、本実施例
では、排気中の酸素濃度に基づいて第２燃料噴射パルス
幅を設定するようにする。具体的には図１２に示すとお
り、排気中の酸素濃度が濃いと第２燃料噴射パルス幅を
長くする。これにより、残存酸素量に適した燃料を触媒
に供給することが可能となり触媒内で確実に未燃ＨＣを
燃やすことができる。水温が低く主燃焼の設定Ａ／Ｆを
リッチにせざるを得ない場合を想定すると、好ましくは
図１０の（ａ）で説明したような空気と燃料を独立に制
御可能な燃料噴射弁を適応し、排気行程中に空気だけを
燃焼室に供給して、触媒を活性化するのに必要な燃料量
に適した排気中の酸素量を確保する。
する。ここで言う第２燃焼制御とは、図１１の膨張行程
中期以降に第２燃料噴射を行う方法のことである。図３
で説明したとおり、前記第２燃焼制御を開始する時の触
媒温度は２５０℃〜３００℃に達している。以降におけ
る未燃ＨＣは触媒内で反応し始めるが、その発熱量は残
存酸素量により大きく影響を受ける。排気中の残存酸素
量が燃焼室から排出された未燃ＨＣ量に対して十分な量
を含まない場合は、前記未燃ＨＣが触媒内で燃焼しきれ
ず、触媒下流の排気管に排出される。そこで、本実施例
では、排気中の酸素濃度に基づいて第２燃料噴射パルス
幅を設定するようにする。具体的には図１２に示すとお
り、排気中の酸素濃度が濃いと第２燃料噴射パルス幅を
長くする。これにより、残存酸素量に適した燃料を触媒
に供給することが可能となり触媒内で確実に未燃ＨＣを
燃やすことができる。水温が低く主燃焼の設定Ａ／Ｆを
リッチにせざるを得ない場合を想定すると、好ましくは
図１０の（ａ）で説明したような空気と燃料を独立に制
御可能な燃料噴射弁を適応し、排気行程中に空気だけを
燃焼室に供給して、触媒を活性化するのに必要な燃料量
に適した排気中の酸素量を確保する。
【００３１】以上のような構成及び燃焼制御方法によ
り、従来と比べ大幅に触媒の活性化時間を短縮すること
が実現できる。
り、従来と比べ大幅に触媒の活性化時間を短縮すること
が実現できる。
【００３２】ところが、クランキングから第１燃焼制御
を開始するまでの運転期間においては、触媒が活性化し
ていないため燃焼室から排出される未燃ＨＣは、浄化さ
れることなく大気へ放出される。
を開始するまでの運転期間においては、触媒が活性化し
ていないため燃焼室から排出される未燃ＨＣは、浄化さ
れることなく大気へ放出される。
【００３３】そこで本発明は、筒内噴射式内燃機関にお
ける触媒の活性化時間の短縮を図る燃焼制御方法だけで
はなく、クランキングから第１燃焼制御を開始するまで
の運転期間に排出される未燃ＨＣの低減を実現するのに
最適な筒内噴射式内燃機関を提案する。
ける触媒の活性化時間の短縮を図る燃焼制御方法だけで
はなく、クランキングから第１燃焼制御を開始するまで
の運転期間に排出される未燃ＨＣの低減を実現するのに
最適な筒内噴射式内燃機関を提案する。
【００３４】図１３に本発明の実施形態における最適な
筒内噴射式内燃機関の斜視概念断面図を示す。基本的に
は図１に示した構成であるが、吸気弁８の上流側の吸気
管６内には、前記吸気管６の吸入流路を上下に二分割す
る整流板１７が各々配置されており、前記整流板１７の
上流には、分流弁１８が配置されている。前記分流弁１
８は、弁軸が回動することにより、弁体が真下から真横
までの９０度の角度範囲で位置移動するように配置され
ている。前記分流弁１８の開閉により燃焼室５内に生成
されるタンブル流１９の速度を調節する。さらにピスト
ン４の冠面には、前記タンブル流１９を整流及び保存性
を向上するための湾曲の溝を形成する。このような構成
の筒内噴射式内燃機関を用いることにより、燃料噴射弁
１０から噴射された燃料は、あらかじめ燃焼室に形成さ
れてタンブル流１９により点火プラグ周辺に搬送され、
クランキングから成層燃焼を実現することができる。そ
の結果図１４に示すとおり、均質燃焼時と比べ大幅に未
燃ＨＣの排気量を低減することができる。なお、機関回
転数が吹き上がるまでの期間においては、燃焼室内に吸
入される空気量が少ないため、燃料噴霧の一部が点火プ
ラグ方向に噴射されるような噴霧を噴射する燃料噴射弁
を用いるのが望ましい。
筒内噴射式内燃機関の斜視概念断面図を示す。基本的に
は図１に示した構成であるが、吸気弁８の上流側の吸気
管６内には、前記吸気管６の吸入流路を上下に二分割す
る整流板１７が各々配置されており、前記整流板１７の
上流には、分流弁１８が配置されている。前記分流弁１
８は、弁軸が回動することにより、弁体が真下から真横
までの９０度の角度範囲で位置移動するように配置され
ている。前記分流弁１８の開閉により燃焼室５内に生成
されるタンブル流１９の速度を調節する。さらにピスト
ン４の冠面には、前記タンブル流１９を整流及び保存性
を向上するための湾曲の溝を形成する。このような構成
の筒内噴射式内燃機関を用いることにより、燃料噴射弁
１０から噴射された燃料は、あらかじめ燃焼室に形成さ
れてタンブル流１９により点火プラグ周辺に搬送され、
クランキングから成層燃焼を実現することができる。そ
の結果図１４に示すとおり、均質燃焼時と比べ大幅に未
燃ＨＣの排気量を低減することができる。なお、機関回
転数が吹き上がるまでの期間においては、燃焼室内に吸
入される空気量が少ないため、燃料噴霧の一部が点火プ
ラグ方向に噴射されるような噴霧を噴射する燃料噴射弁
を用いるのが望ましい。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明は、未燃ＨＣ及びスモークを低減しつつ、排気温度を
上昇する第１燃焼制御と、未燃ＨＣを触媒に供給して触
媒内で燃焼させる第２燃焼制御を触媒温度に基づき最適
なタイミングで切り換えることにより、触媒の活性化時
間の大幅な短縮が可能である。
明は、未燃ＨＣ及びスモークを低減しつつ、排気温度を
上昇する第１燃焼制御と、未燃ＨＣを触媒に供給して触
媒内で燃焼させる第２燃焼制御を触媒温度に基づき最適
なタイミングで切り換えることにより、触媒の活性化時
間の大幅な短縮が可能である。
【００３６】また、本発明は、始動から成層燃焼を実現
することが可能であるため、クランキングから触媒活性
化のため燃焼制御を行うまでの運転期間に排出される未
燃ＨＣを低減することができる。
することが可能であるため、クランキングから触媒活性
化のため燃焼制御を行うまでの運転期間に排出される未
燃ＨＣを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における筒内噴射式内燃機関
の斜視概念断面図。
の斜視概念断面図。
【図２】本発明の実施形態における筒内噴射式内燃機関
のシステム構成。
のシステム構成。
【図３】本発明の実施形態における始動時の燃焼制御方
法の概要。
法の概要。
【図４】触媒温度と浄化率の関係。
【図５】本発明の実施形態における制御フローチャート
を示す。
を示す。
【図６】本発明の実施形態における始動時の水温を考慮
した燃焼制御方法の概要。
した燃焼制御方法の概要。
【図７】本発明の代表的な実施形態における燃料噴射制
御方法。
御方法。
【図８】圧縮行程と膨張行程初期の２回噴射時における
燃焼メカニズム。
燃焼メカニズム。
【図９】本発明の実施形態における第２燃料噴射時期を
変化させた場合の排気温度、未燃ＨＣ及びスモークの特
性。
変化させた場合の排気温度、未燃ＨＣ及びスモークの特
性。
【図１０】本発明の実施形態における膨張行程初期に噴
射する第２噴射燃料の最適な形態。
射する第２噴射燃料の最適な形態。
【図１１】本発明の実施形態における膨張行程初期に第
２燃料噴射を行う場合の一例としての燃焼噴射方法。
２燃料噴射を行う場合の一例としての燃焼噴射方法。
【図１２】本発明の実施形態における排気中の酸素濃度
と第２燃料噴射パルス幅の関係。
と第２燃料噴射パルス幅の関係。
【図１３】本発明の実施形態における最適な筒内噴射式
内燃機関の斜視概念断面図。
内燃機関の斜視概念断面図。
【図１４】始動時における均質燃焼時と成層燃焼時に燃
焼室から排出される未燃ＨＣ排出量。
焼室から排出される未燃ＨＣ排出量。
【図１５】本発明の他の実施例を示すタイムチャート。
【図１６】空気アシスト式燃料噴射弁の一例を示す図
面。
面。
【図１７】（ａ）圧力変化の影響を受け難い噴射弁を用
いた場合のシステムを示す図面。 （ｂ）噴霧の形状を示す断面図。（ｃ）噴射弁の要部断
面図。
いた場合のシステムを示す図面。 （ｂ）噴霧の形状を示す断面図。（ｃ）噴射弁の要部断
面図。
１…内燃機関本体、２…シリンダブロック、３…シリン
ダヘッド、４…ピストン、５…燃焼室、６…吸気管、７
…排気管、８…吸気弁、９…排気弁、１０…燃料噴射
弁、１１…点火プラグ、１２…コンロッド、１３…排気
浄化装置、１３ａ…三元触媒、１３ｂ…ＮＯｘ触媒、１
４…酸素濃度センサ、１５…触媒温度センサ、１６…Ｅ
ＣＵ、１７…整流板、１８…分流弁、１９…タンブル
流。
ダヘッド、４…ピストン、５…燃焼室、６…吸気管、７
…排気管、８…吸気弁、９…排気弁、１０…燃料噴射
弁、１１…点火プラグ、１２…コンロッド、１３…排気
浄化装置、１３ａ…三元触媒、１３ｂ…ＮＯｘ触媒、１
４…酸素濃度センサ、１５…触媒温度センサ、１６…Ｅ
ＣＵ、１７…整流板、１８…分流弁、１９…タンブル
流。
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｈ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｊ Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 (72)発明者 白石 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 飯星 洋一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA08 AB01 AC04 AG01 3G066 AA02 AB02 AD12 BA24 BA26 CC46 CD28 DA04 DA09 DB01 DC04 DC09 DC11 DC13 DC14 3G084 BA09 BA15 BA17 CA01 CA02 DA10 EB09 EB11 EB16 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 3G091 AB02 AB03 AB05 BA03 BA15 CB01 CB05 DB10 DC01 EA01 EA07 EA16 EA18 EA20 EA33 FA01 FB02 FB10 FC07 HA10 HA36 HA38 HA47 3G301 HA04 HA16 JA26 KA01 LB04 MA01 MA03 MA18 NB11 NC04 ND12 ND15 NE12 NE13 NE15 PA01Z PA11Z PD02Z PD12Z PE01Z
Claims (12)
- 【請求項１】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気ガス中のＨＣにより活性化する触媒とを有する筒内
噴式内燃機関において、前記触媒が排ガス中のＨＣで活
性化できる温度条件になるまでの機関の燃焼制御パター
ンと、それ以後の機関の燃焼制御パターンとを異ならし
めたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関。 - 【請求項２】未燃ＨＣにより活性化する触媒を備えた内
燃機関の燃焼制御方法において、前記触媒が排気ガス中
の未燃ＨＣを浄化可能な温度に達するまでは、未燃ＨＣ
の排出が少なく且つ排気温度の高い燃焼制御パターンを
実行し、前記触媒が排気ガス中の未燃ＨＣを浄化可能な
温度に達した後は、触媒に供給する未燃ＨＣを含んだ排
気ガスを排出する別の燃焼制御を実行する筒内噴射式内
燃機関における始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項３】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気ガス中のＨＣにより活性化する触媒を備えた筒内噴
射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法おいて、前
記触媒を早期活性化するための燃焼制御パターンを少な
くとも２種類有し、前記燃焼制御パターンを触媒温度に
基づいて切り換えることを特徴とする筒内噴射式内燃機
関における始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項４】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気ガス中のＨＣにより活性化する触媒とを備え、且つ
燃焼行程に２回燃料を噴射する機能と、機関の冷却水温
に基づき燃焼制御パターンを切換える機能とを有するも
のにおいて、水温が所定温度触媒の温度が所定値になる
までより低い場合は吸気行程で１回だけ燃料を噴射し、
且つ点火時期を上死点近傍まで遅角し、水温が所定温度
より高い場合は最初に圧縮行程で燃料噴射し、次の噴射
を膨張行程で実行する様構成したことを特徴とする筒内
噴射式内燃機関の始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項５】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気ガス中のＨＣにより活性化する触媒とを備えたもの
において、前記触媒の温度が所定値に達するまでは、前
記噴射弁により、圧縮行程と膨張行程の前半で２回に分
けて燃料を噴射し、前記触媒の温度が所定温度に達した
後は前記噴射弁により圧縮行程と膨張行程の後半で２回
に分けて燃料を噴射することを特徴とする筒内噴射式内
燃機関における始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項６】請求項５記載のものにおいて、前記触媒の
温度が所定値に達するまでは、前記噴射弁により圧縮行
程と膨張行程の前半で２回に分けて燃料を噴射し、且
つ、膨張行程の前半での噴射を２回に分けて噴射するこ
とを特徴とする筒内噴射式内燃機関における始動時の燃
焼制御方法。 - 【請求項７】クランキング時に燃料を圧縮行程で噴射す
ると共に成層燃焼運転を行うことを特徴とする請求項１
乃至６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関における
始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項８】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気管内に排気を浄化するための触媒を備えた筒内噴射
式内燃機関において、触媒を早期活性化するための２種
類の燃焼制御パターンを有し、触媒温度が所定値に達す
ると触媒活性化の為の燃焼制御パターンで燃焼制御し、
当該燃焼制御では圧縮行程と膨張行程に燃料を２回に分
けて噴射することを特徴する筒内噴射式内燃機関におけ
る始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項９】筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気管内に排気中の未燃ＨＣを浄化する触媒を備えたも
のにおいて、触媒温度が所定値以下の間は第１の燃料噴
射を圧縮行程、第２の燃料噴射を膨張行程初期に行い、
触媒温度が所定値に達すると前記第２の燃料噴射を膨張
行程中期以降に切り換えることを特徴とする筒内噴射式
内燃機関における始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項１０】請求項１乃至６，８及び９のいずれかに
記載されたものにおいて、前記燃料噴射弁は、燃料計量
部下流位置に空気導入口が設けられており、当該導入口
から供給される空気と混合された混合気が筒内に噴射さ
れる様構成されていることを特徴とする筒内噴射式内燃
機関及び、筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制
御方法。 - 【請求項１１】請求項１乃至６，８及び９のいずれかに
記載されたものにおいて、筒内圧力の変化に対する形状
変化割合の少ない燃料噴霧パターンを有する燃料噴射弁
を用いることを特徴とする筒内噴射式内燃機関及び筒内
噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法。 - 【請求項１２】請求項５乃至９のいずれかに記載のもの
において、触媒温度が所定値に達するまでの２回噴射制
御において、２回目の噴射としての排気中の酸素濃度に
応じて変化させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関
における始動時の燃焼制御方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000097819A JP2001280184A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 筒内噴射式内燃機関及び筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法 |
| US09/794,208 US20010027643A1 (en) | 2000-03-30 | 2001-02-28 | Cylinder injection type internal combustion engine and combustion control method at starting thereof |
| EP01106467A EP1138900A3 (en) | 2000-03-30 | 2001-03-23 | Cylinder injection type internal combustion engine and combustion control method at starting thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000097819A JP2001280184A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 筒内噴射式内燃機関及び筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法 |
Related Child Applications (1)
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|---|---|
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ID=18612391
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000097819A Pending JP2001280184A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 筒内噴射式内燃機関及び筒内噴射式内燃機関における始動時の燃焼制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1138900A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001280184A (ja) |
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| FR2873163B1 (fr) * | 2004-07-15 | 2008-06-27 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme de controle du fonctionnement d'un moteur diesel de vehicule automobile associe a un catalyseur d'oxydation |
| JP4274270B2 (ja) * | 2007-06-26 | 2009-06-03 | いすゞ自動車株式会社 | ＮＯｘ浄化システム及びＮＯｘ浄化システムの制御方法 |
| KR101168621B1 (ko) * | 2007-07-04 | 2012-07-30 | 도요타 지도샤（주） | 내연 기관의 배기 정화 시스템 |
| DE102008030898B4 (de) * | 2008-06-30 | 2010-07-01 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Stopp-Start-Einrichtung |
| DE102010029728B4 (de) * | 2009-09-10 | 2022-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor, Steuergerät zum Steuern einer Einspritzung in einem Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Auswählen eines Einspritzventils für ein Motorsystem |
| US9371790B2 (en) * | 2012-01-19 | 2016-06-21 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for controlling fuel injection |
| CN104204506B (zh) * | 2012-03-19 | 2016-07-06 | 日产自动车株式会社 | 内燃机的点火定时控制装置 |
| US9745877B2 (en) | 2012-06-01 | 2017-08-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine |
| JP6259678B2 (ja) | 2014-03-05 | 2018-01-10 | ヤンマー株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| GB2533376A (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-22 | Gm Global Tech Operations Llc | A method of operating an internal combustion engine |
| CA2982932C (en) * | 2015-04-16 | 2019-10-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine controller and engine contol method |
| CN111819356B (zh) * | 2018-01-23 | 2022-02-25 | 瓦锡兰芬兰有限公司 | 燃料喷射装置和操作活塞发动机的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482017A (en) * | 1995-02-03 | 1996-01-09 | Ford Motor Company | Reduction of cold-start emissions and catalyst warm-up time with direct fuel injection |
| AUPP070497A0 (en) * | 1997-12-03 | 1998-01-08 | Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited | Improved method of fuelling an engine |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000097819A patent/JP2001280184A/ja active Pending
-
2001
- 2001-02-28 US US09/794,208 patent/US20010027643A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-23 EP EP01106467A patent/EP1138900A3/en not_active Withdrawn
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| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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