JP2513004B2 - 筒内直接噴射式火花点火機関 - Google Patents
筒内直接噴射式火花点火機関Info
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- JP2513004B2 JP2513004B2 JP29020088A JP29020088A JP2513004B2 JP 2513004 B2 JP2513004 B2 JP 2513004B2 JP 29020088 A JP29020088 A JP 29020088A JP 29020088 A JP29020088 A JP 29020088A JP 2513004 B2 JP2513004 B2 JP 2513004B2
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- 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
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は筒内直接噴射式火花点火機関に関する。
特開昭62−191622号公報には、ピストン頂部に凹状燃
焼室を形成し、この燃焼室を浅皿部と、この浅皿部の中
央付近に形成された浅皿部よりも小径の深皿部との二層
構造とし、吸気行程から圧縮行程前半にかけて燃焼室の
浅皿部上方に向けて抵貫徹力にて噴射する第１の燃料噴
射と、圧縮上死点近傍で燃焼室の深皿部に高貫徹力にて
噴射する第２の燃料噴射とを可能とし、機関高負荷運転
時には第１および第２の燃料噴射を実行し、低中負荷運
転時には第２の燃料噴射のみを行うようにした筒内直接
噴射式火花点火機関が開示されている。
焼室を形成し、この燃焼室を浅皿部と、この浅皿部の中
央付近に形成された浅皿部よりも小径の深皿部との二層
構造とし、吸気行程から圧縮行程前半にかけて燃焼室の
浅皿部上方に向けて抵貫徹力にて噴射する第１の燃料噴
射と、圧縮上死点近傍で燃焼室の深皿部に高貫徹力にて
噴射する第２の燃料噴射とを可能とし、機関高負荷運転
時には第１および第２の燃料噴射を実行し、低中負荷運
転時には第２の燃料噴射のみを行うようにした筒内直接
噴射式火花点火機関が開示されている。
しかしこの機関では負荷が変化する過渡的な運転時に
おいて、負荷の変化に筒内温度が追従しないため過渡性
能が良好でないという問題がある。すなわち、定常的な
機関運転時においては筒内温度は燃料噴射量によって定
まるほぼ一定の温度となる。定常運転時における定常時
筒内温度は燃料噴射量の増大に伴って上昇する。定常運
転から、例えば負荷が減少して燃料噴射量が減少した場
合、筒内温度は燃料噴射量の減少に追従して低下するこ
とができないため、筒内温度は減少した燃料噴射量に対
応する定常時筒内温度よりも過渡的に高くなる。このた
め燃焼室壁温が高くなり燃焼室壁面に付着した燃料の蒸
発が促進され混合気形成が早められる。従って、混合気
が形成されてから点火されるまでの時間が長くなり、混
合気が空気流に流されて、過薄領域が発生し燃焼が不安
定になる。特に出力空燃比での定常運転から負荷が減少
して噴射量を低減せしめ、理論空燃比近傍となった場
合、点火容易な混合気が早期に形成されるためノッキン
グが発生する。一方、例えば負荷が増大して燃料噴射量
が増大した場合、筒内噴射温度は、増大した燃料噴射量
に対応する定常時筒内温度より過渡的に低くなる。この
ため燃焼室壁温が低くなり、燃焼室壁面に付着した燃料
の蒸発が不十分となり、過濃な領域が発生してスモーク
の発生および出力の低下を招く。
おいて、負荷の変化に筒内温度が追従しないため過渡性
能が良好でないという問題がある。すなわち、定常的な
機関運転時においては筒内温度は燃料噴射量によって定
まるほぼ一定の温度となる。定常運転時における定常時
筒内温度は燃料噴射量の増大に伴って上昇する。定常運
転から、例えば負荷が減少して燃料噴射量が減少した場
合、筒内温度は燃料噴射量の減少に追従して低下するこ
とができないため、筒内温度は減少した燃料噴射量に対
応する定常時筒内温度よりも過渡的に高くなる。このた
め燃焼室壁温が高くなり燃焼室壁面に付着した燃料の蒸
発が促進され混合気形成が早められる。従って、混合気
が形成されてから点火されるまでの時間が長くなり、混
合気が空気流に流されて、過薄領域が発生し燃焼が不安
定になる。特に出力空燃比での定常運転から負荷が減少
して噴射量を低減せしめ、理論空燃比近傍となった場
合、点火容易な混合気が早期に形成されるためノッキン
グが発生する。一方、例えば負荷が増大して燃料噴射量
が増大した場合、筒内噴射温度は、増大した燃料噴射量
に対応する定常時筒内温度より過渡的に低くなる。この
ため燃焼室壁温が低くなり、燃焼室壁面に付着した燃料
の蒸発が不十分となり、過濃な領域が発生してスモーク
の発生および出力の低下を招く。
上記問題点を解決するため本考案によれば、機関運転
状態に応じた要求燃料噴射量を、吸気行程と圧縮行程と
に分割噴射する筒内直接噴射式火花点火機関において、
負荷が減少する減少過渡運転時に、圧縮行程燃料噴射量
に対する吸気行程燃料噴射量の比である燃料噴射比を減
少過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃料噴射比より
小さくせしめるか、又は負荷が増大する増大過渡運転時
に、燃料噴射比を増大過渡運転時と同一負荷の定常運転
時の燃料噴射比より大きくせしめるようにしている。
状態に応じた要求燃料噴射量を、吸気行程と圧縮行程と
に分割噴射する筒内直接噴射式火花点火機関において、
負荷が減少する減少過渡運転時に、圧縮行程燃料噴射量
に対する吸気行程燃料噴射量の比である燃料噴射比を減
少過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃料噴射比より
小さくせしめるか、又は負荷が増大する増大過渡運転時
に、燃料噴射比を増大過渡運転時と同一負荷の定常運転
時の燃料噴射比より大きくせしめるようにしている。
負荷が減少する減少過渡運転時おいては、燃料噴射比
（＝吸気行程燃料噴射量／圧縮行程燃料噴射量）を減少
過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃料噴射比より小
さくし、すなわち吸気行程燃料噴射量の割合を減少させ
る。これによって、混合気形成が抑制されることとな
る。
（＝吸気行程燃料噴射量／圧縮行程燃料噴射量）を減少
過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃料噴射比より小
さくし、すなわち吸気行程燃料噴射量の割合を減少させ
る。これによって、混合気形成が抑制されることとな
る。
一方、負荷が増大する増大過渡運転時においては、燃
料噴射比を増大過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃
料噴射比より大きくし、すなわち吸気行程燃料噴射量の
割合を増大させる。これによって、混合気形成が促進さ
れることとなる。
料噴射比を増大過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃
料噴射比より大きくし、すなわち吸気行程燃料噴射量の
割合を増大させる。これによって、混合気形成が促進さ
れることとなる。
第１図は本発明の一実施例を採用した４気筒ガソリン
機関の構成図を示す。同図において、１は機関本体、２
はサージタンク、３はエアクリーナ、４はサージタンク
２とエアクリーナ３とを連結する吸気管、５は各気筒内
に燃料噴射する電歪式の燃料噴射弁、６は高圧用リザー
バタンク、７は高圧導管８を介して高圧燃料をリザーバ
タンク６に圧送するための、吐出圧制御可能な高圧燃料
ポンプ、９は燃料タンク、10は導管11を介して燃料タン
ク９から高圧燃料ポンプ７に燃料を供給する低圧燃料ポ
ンプを夫々示す。低圧燃料ポンプ10の吐出側は、各燃料
噴射弁５のピエゾ圧電素子を冷却するための圧電素子冷
却用導入管12に接続される。圧電素子冷却用返戻管13は
燃料タンク９に連結され、この返戻管13を介して圧電素
子冷却用導入管12を流れる燃料を燃料タンク９に回収す
る。各枝管14は、各燃料噴射弁５を高圧用リザーバタン
ク６に接続する。
機関の構成図を示す。同図において、１は機関本体、２
はサージタンク、３はエアクリーナ、４はサージタンク
２とエアクリーナ３とを連結する吸気管、５は各気筒内
に燃料噴射する電歪式の燃料噴射弁、６は高圧用リザー
バタンク、７は高圧導管８を介して高圧燃料をリザーバ
タンク６に圧送するための、吐出圧制御可能な高圧燃料
ポンプ、９は燃料タンク、10は導管11を介して燃料タン
ク９から高圧燃料ポンプ７に燃料を供給する低圧燃料ポ
ンプを夫々示す。低圧燃料ポンプ10の吐出側は、各燃料
噴射弁５のピエゾ圧電素子を冷却するための圧電素子冷
却用導入管12に接続される。圧電素子冷却用返戻管13は
燃料タンク９に連結され、この返戻管13を介して圧電素
子冷却用導入管12を流れる燃料を燃料タンク９に回収す
る。各枝管14は、各燃料噴射弁５を高圧用リザーバタン
ク６に接続する。
電子制御ユニット20はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス21によって相互に接続されたROM（リ
ードオンリメモリ）22、RAM（ランダムアクセスメモ
リ）23、CPU（マイクロプロセッサ）24、入力ポート25
および出力ポート26を具備する。高圧用リザーバタンク
６に取り付けられた圧力センサ27は高圧用リザーバタン
ク６内の圧力Ｐを検出し、その検出信号はA/Dコンバー
タ28を介して入力ポート25に入力される。機関回転数Ne
に比例した出力パルスを発生するクランク角センサ29の
出力パルスは入力ポート25に入力される。アクセルペダ
ル（図示せず）の開度θＡに応じた出力電圧を発生する
アクセル開度センサ30の出力電圧はA/Dコンバータ31を
介して入力ポート25に入力される。一方、各燃料噴射弁
５は各駆動回路34から37を介して出力ポート26に接続さ
れる。また高圧燃料ポンプ７は駆動回路38を介して出力
ポート26に接続される。
り、双方向性バス21によって相互に接続されたROM（リ
ードオンリメモリ）22、RAM（ランダムアクセスメモ
リ）23、CPU（マイクロプロセッサ）24、入力ポート25
および出力ポート26を具備する。高圧用リザーバタンク
６に取り付けられた圧力センサ27は高圧用リザーバタン
ク６内の圧力Ｐを検出し、その検出信号はA/Dコンバー
タ28を介して入力ポート25に入力される。機関回転数Ne
に比例した出力パルスを発生するクランク角センサ29の
出力パルスは入力ポート25に入力される。アクセルペダ
ル（図示せず）の開度θＡに応じた出力電圧を発生する
アクセル開度センサ30の出力電圧はA/Dコンバータ31を
介して入力ポート25に入力される。一方、各燃料噴射弁
５は各駆動回路34から37を介して出力ポート26に接続さ
れる。また高圧燃料ポンプ７は駆動回路38を介して出力
ポート26に接続される。
第２図に燃料噴射弁５の側面断面図を示す。第２図を
参照すると、40はノズル50内に挿入されたニードル、41
は加圧ロッド、42は可動プランジャ、43はばね収容室44
内に配置されかつニードル40を下方に向けて押圧する圧
縮ばね、45は加圧ピストン、46はピエゾ圧電素子、47は
可動プランジャ42の頂部とピストン45間に形成されかつ
燃料で満たされた加圧室、48はニードル加圧室を夫々示
す。ニードル加圧室48は燃料通路49および枝管14を介し
て高圧用リザーバタンク６（第１図）に連結され、従っ
て高圧用リザーバタンク６内の高圧燃料が枝管14および
燃料通路49を介してニードル加圧室48内に供給される。
ピエゾ圧電素子46に電荷がチャージされるとピエゾ圧電
素子46が伸長し、それによって加圧室47内の燃料圧が高
められる。その結果、可動プランジャ42が下方に押圧さ
れ、ノズル口53は、ニードル40によって閉弁状態に保持
される。一方、ピエゾ圧電素子46にチャージされた電荷
がディスチャージされるとピエゾ圧電素子46が収縮し、
加圧室47内の燃料圧が低下する。その結果、可動プラン
ジャ42が上昇するためにニードル40が上昇し、ノズル口
53から燃料が噴射される。
参照すると、40はノズル50内に挿入されたニードル、41
は加圧ロッド、42は可動プランジャ、43はばね収容室44
内に配置されかつニードル40を下方に向けて押圧する圧
縮ばね、45は加圧ピストン、46はピエゾ圧電素子、47は
可動プランジャ42の頂部とピストン45間に形成されかつ
燃料で満たされた加圧室、48はニードル加圧室を夫々示
す。ニードル加圧室48は燃料通路49および枝管14を介し
て高圧用リザーバタンク６（第１図）に連結され、従っ
て高圧用リザーバタンク６内の高圧燃料が枝管14および
燃料通路49を介してニードル加圧室48内に供給される。
ピエゾ圧電素子46に電荷がチャージされるとピエゾ圧電
素子46が伸長し、それによって加圧室47内の燃料圧が高
められる。その結果、可動プランジャ42が下方に押圧さ
れ、ノズル口53は、ニードル40によって閉弁状態に保持
される。一方、ピエゾ圧電素子46にチャージされた電荷
がディスチャージされるとピエゾ圧電素子46が収縮し、
加圧室47内の燃料圧が低下する。その結果、可動プラン
ジャ42が上昇するためにニードル40が上昇し、ノズル口
53から燃料が噴射される。
第３図を参照すると、60はシリンダブロック、61はシ
リンダヘッド、62はピストン、63はピストン62の頂面に
形成された凹状燃焼室、64はピストン62頂面とシリンダ
ヘッド61内壁面間に形成されたシリンダ室、65はピスト
ン62の上死点時凹状燃焼室63内に位置するように配設さ
れた点火栓を夫々示す。燃料噴射弁５は凹状燃焼室63内
に燃料噴射可能にシリンダ室64に斜め下方を指向して配
置される。
リンダヘッド、62はピストン、63はピストン62の頂面に
形成された凹状燃焼室、64はピストン62頂面とシリンダ
ヘッド61内壁面間に形成されたシリンダ室、65はピスト
ン62の上死点時凹状燃焼室63内に位置するように配設さ
れた点火栓を夫々示す。燃料噴射弁５は凹状燃焼室63内
に燃料噴射可能にシリンダ室64に斜め下方を指向して配
置される。
燃焼室63は、上部側の大径の浅皿部66と、浅皿部66の
中央部に形成された下部側の深皿部67との二重構造に構
成され、深皿部67は浅皿部66よりも小径に形成されてい
る。深皿部67の内周面には、燃料噴射弁５からの噴射燃
料を点火プラグ65とのギャップ位置へと導く溝が設けら
れている。
中央部に形成された下部側の深皿部67との二重構造に構
成され、深皿部67は浅皿部66よりも小径に形成されてい
る。深皿部67の内周面には、燃料噴射弁５からの噴射燃
料を点火プラグ65とのギャップ位置へと導く溝が設けら
れている。
機関の運転状態に応じて算出される要求燃料噴射量Ｑ
は、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とに分割して噴射され
る（第４図参照）。吸気行程において、燃焼室63内を指
向して噴射された燃料は燃焼室63内壁面に一旦付着した
後蒸発して予混合気を形成する。吸気行程において噴射
された燃料は、燃料噴射から点火までの時間を長くとる
ことができる。このため、吸気行程において噴射された
燃料は十分蒸発して予混合気を形成し燃焼室63およびシ
リンダ室64内に拡散する。
は、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とに分割して噴射され
る（第４図参照）。吸気行程において、燃焼室63内を指
向して噴射された燃料は燃焼室63内壁面に一旦付着した
後蒸発して予混合気を形成する。吸気行程において噴射
された燃料は、燃料噴射から点火までの時間を長くとる
ことができる。このため、吸気行程において噴射された
燃料は十分蒸発して予混合気を形成し燃焼室63およびシ
リンダ室64内に拡散する。
燃料噴射弁５は、圧縮行程噴射において、噴射時期が
早い場合には噴射燃料が浅皿部66内に噴射せしめられる
ように、一方、噴射時期が遅くピストン62がさらに上昇
している場合には深皿部67内に噴射せしめられるように
配設されている。圧縮行程噴射における高負荷運転域で
は、燃料噴射弁５から噴射された燃料のうち、初期に噴
射されたものは、上部燃焼室すなわち浅皿部66の壁面に
付着したのち、スワール流あるいはスキッシュ流ととも
に浅皿部66内を流動しながら蒸発、拡散、混合される。
早い場合には噴射燃料が浅皿部66内に噴射せしめられる
ように、一方、噴射時期が遅くピストン62がさらに上昇
している場合には深皿部67内に噴射せしめられるように
配設されている。圧縮行程噴射における高負荷運転域で
は、燃料噴射弁５から噴射された燃料のうち、初期に噴
射されたものは、上部燃焼室すなわち浅皿部66の壁面に
付着したのち、スワール流あるいはスキッシュ流ととも
に浅皿部66内を流動しながら蒸発、拡散、混合される。
一方、後期に噴射された噴射燃料は、下部燃焼室すな
わち深皿部67の壁面に付着した後、スキッシュ流、スワ
ール流とともに外深皿部67内を流動し、その一部は燃焼
室63の内壁に設けられた溝に沿って点火プラグ65のギャ
ップ位置まで導かれる。点火プラグ65により点火される
と、点火により発生した火災は、スワールに乗って深皿
部67内を拡散し、またその一部はピストン62の移動に伴
って発生する逆スキッシュ流により、浅皿部66側に導か
れる。その結果、初期に噴射され浅皿部66に滞留してい
た燃料および吸気行程噴射により形成された予混合気が
燃焼を開始し、浅皿部66においても深皿部67と同様の空
気流動に伴う火災の拡散が行われ、一部は燃焼室63外へ
出て、デッドボリューム内の予混合気も利用しながら燃
焼が完了する。
わち深皿部67の壁面に付着した後、スキッシュ流、スワ
ール流とともに外深皿部67内を流動し、その一部は燃焼
室63の内壁に設けられた溝に沿って点火プラグ65のギャ
ップ位置まで導かれる。点火プラグ65により点火される
と、点火により発生した火災は、スワールに乗って深皿
部67内を拡散し、またその一部はピストン62の移動に伴
って発生する逆スキッシュ流により、浅皿部66側に導か
れる。その結果、初期に噴射され浅皿部66に滞留してい
た燃料および吸気行程噴射により形成された予混合気が
燃焼を開始し、浅皿部66においても深皿部67と同様の空
気流動に伴う火災の拡散が行われ、一部は燃焼室63外へ
出て、デッドボリューム内の予混合気も利用しながら燃
焼が完了する。
また、圧縮行程噴射における軽負荷運転域において
は、深皿部67に燃料が噴射され、少量の噴射料が小さな
容積内で蒸発され、過薄とならないよう局所的に空燃比
が適正なレベルに保たれて着火され、この火災が予混合
気にも伝播して良好な燃焼が得られる。
は、深皿部67に燃料が噴射され、少量の噴射料が小さな
容積内で蒸発され、過薄とならないよう局所的に空燃比
が適正なレベルに保たれて着火され、この火災が予混合
気にも伝播して良好な燃焼が得られる。
次に本実施例の動作を第５図を参照しつつ説明する。
第５図に示されるルーチンは一定クランク角毎の割り込
みによって実行される。
第５図に示されるルーチンは一定クランク角毎の割り込
みによって実行される。
第５図を参照すると、まずステップ70において機関回
転数NEおよびアクセル開度θＡが読み込まれる。続いて
ステップ71では、第６図に示すマップ１より、アクセル
開度θＡおよび機関回転数NEに基づいて要求燃料噴射量
Ｑが算出される。第６図に示されるようにＱはθＡおよ
びNEが増大するにつれて増大する。ステップ72では現時
点より過去ｎ回噴射分（例えば約１分間）の平均燃料噴
射量QAVを次式より算出する。
転数NEおよびアクセル開度θＡが読み込まれる。続いて
ステップ71では、第６図に示すマップ１より、アクセル
開度θＡおよび機関回転数NEに基づいて要求燃料噴射量
Ｑが算出される。第６図に示されるようにＱはθＡおよ
びNEが増大するにつれて増大する。ステップ72では現時
点より過去ｎ回噴射分（例えば約１分間）の平均燃料噴
射量QAVを次式より算出する。
ここでTiはｉ回目の燃料噴射の燃料噴射時間、Ｐは燃
料圧力（一定）、ｋはＴ・Ｐを燃料噴射量に換算するた
めの係数を示す。QAVは機関定常運転時における燃料噴
射量（負荷）と仮定される。ステップ73では要求燃料噴
射量ＱがQAV＋Ｅ以上か否か判定され、ステップ74では
ＱがQAV−Ｅ以下か否か判定される。ここでＥは定数で
あり、QAVに所定の範囲をもたせることによってハンチ
ングを防止している。また、緩減速、緩加速では比較的
筒内温度の追従性が良いため緩加速、緩減速に相当する
所定値以下の噴射量変化に対しては定常状態とみなすよ
うに定めて過補償を防止している。また、Ｅをハンチン
グ防止分程度の大きさにしてＱとQAVの偏差に応じてマ
ップ３、マップ４のＣの値を補正して偏差が大きいほど
Ｃの変更量を大きくしても上述と同様の効果が得られ
る。ステップ73およびステップ74で否定判定された場
合、すなわち燃料噴射量ＱがQAV−ＥとQAV＋Ｅの範囲内
にあるとき、定常運転時の燃料噴射量QAVに比べて今回
の要求燃料噴射量Ｑはほとんど変化せず、従って過渡的
な運転状態でないと判定され、ステップ75に進む。ステ
ップ75ではマップ２（第７図）から燃料噴射比Ｃが要求
燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。燃料噴射比Ｃは、
圧縮行程燃料噴射量QCに対する吸気行程燃料噴射量QIの
比を示しており次式により算出される。
料圧力（一定）、ｋはＴ・Ｐを燃料噴射量に換算するた
めの係数を示す。QAVは機関定常運転時における燃料噴
射量（負荷）と仮定される。ステップ73では要求燃料噴
射量ＱがQAV＋Ｅ以上か否か判定され、ステップ74では
ＱがQAV−Ｅ以下か否か判定される。ここでＥは定数で
あり、QAVに所定の範囲をもたせることによってハンチ
ングを防止している。また、緩減速、緩加速では比較的
筒内温度の追従性が良いため緩加速、緩減速に相当する
所定値以下の噴射量変化に対しては定常状態とみなすよ
うに定めて過補償を防止している。また、Ｅをハンチン
グ防止分程度の大きさにしてＱとQAVの偏差に応じてマ
ップ３、マップ４のＣの値を補正して偏差が大きいほど
Ｃの変更量を大きくしても上述と同様の効果が得られ
る。ステップ73およびステップ74で否定判定された場
合、すなわち燃料噴射量ＱがQAV−ＥとQAV＋Ｅの範囲内
にあるとき、定常運転時の燃料噴射量QAVに比べて今回
の要求燃料噴射量Ｑはほとんど変化せず、従って過渡的
な運転状態でないと判定され、ステップ75に進む。ステ
ップ75ではマップ２（第７図）から燃料噴射比Ｃが要求
燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。燃料噴射比Ｃは、
圧縮行程燃料噴射量QCに対する吸気行程燃料噴射量QIの
比を示しており次式により算出される。
第７図は大きな負荷変動のない機関定常運転時におけ
る要求燃料噴射量Ｑと燃料噴射比Ｃとの関係を示してお
り、Ｑが増大するにつれてＣは直線的に増大する。
る要求燃料噴射量Ｑと燃料噴射比Ｃとの関係を示してお
り、Ｑが増大するにつれてＣは直線的に増大する。
ステップ73で肯定判定された場合、すなわち負荷が増
大する過渡的な運転時（増大過渡運転時）の場合にはス
テップ76に進み、マップ３（第８図）から燃料噴射比Ｃ
が要求燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。第８図は負
荷が増大する過渡的な機関運転時におけるＱとＣとの関
係を示しており、Ｑが増大するにつれて上方に凸状の曲
線に沿ってＣが増大する。同じＱの値に対応するマップ
３のＣの値とマップ２（第７図）のＣの値を比較する
と、マップ３のＣの値の方がマップ２のＣの値より常に
大きい。
大する過渡的な運転時（増大過渡運転時）の場合にはス
テップ76に進み、マップ３（第８図）から燃料噴射比Ｃ
が要求燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。第８図は負
荷が増大する過渡的な機関運転時におけるＱとＣとの関
係を示しており、Ｑが増大するにつれて上方に凸状の曲
線に沿ってＣが増大する。同じＱの値に対応するマップ
３のＣの値とマップ２（第７図）のＣの値を比較する
と、マップ３のＣの値の方がマップ２のＣの値より常に
大きい。
定常運転状態から負荷が増大して燃料噴射量が増大し
ても、筒内温度は燃料噴射量の増大に追従して上昇する
ことができないため、筒内温度は増大した燃料噴射量に
対応する定常時筒内温度よりも過渡的に低くなってしま
う。このような運転状態においても、定常運転時と同じ
の燃料噴射比Ｃで燃料を噴射すると、燃料の蒸発が不十
分となり、スモークの発生および出力の低下を招く。
ても、筒内温度は燃料噴射量の増大に追従して上昇する
ことができないため、筒内温度は増大した燃料噴射量に
対応する定常時筒内温度よりも過渡的に低くなってしま
う。このような運転状態においても、定常運転時と同じ
の燃料噴射比Ｃで燃料を噴射すると、燃料の蒸発が不十
分となり、スモークの発生および出力の低下を招く。
そこで、負荷の増大する過渡的な運転状態において
は、燃料噴射比Ｃを定常運転時におけるＣより増大せし
め、燃料が蒸発する時間を長くとることができる吸気行
程噴射の割合を増大せしめている。これにより十分な蒸
発霧化時間を確保して良好な混合気を形成することがで
き、斯くして良好な燃焼を得ることができる。
は、燃料噴射比Ｃを定常運転時におけるＣより増大せし
め、燃料が蒸発する時間を長くとることができる吸気行
程噴射の割合を増大せしめている。これにより十分な蒸
発霧化時間を確保して良好な混合気を形成することがで
き、斯くして良好な燃焼を得ることができる。
一方、ステプ74で肯定判定された場合、すなわち負荷
が減少する過渡的な運転時（減少過渡運転時）の場合に
はステップ77に進み、マップ４（第９図）から燃料噴射
比Ｃが要求燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。第９図
は負荷が減少する過渡的な機関運転時におけるＱとＣと
の関係を示しており、Ｑが増大するにつれて下方に凸状
の曲線に沿ってＣが増大する。マップ４のＣの値は、同
じＱの値に対応するマップ２（第７図）のＣの値より常
に小さい。
が減少する過渡的な運転時（減少過渡運転時）の場合に
はステップ77に進み、マップ４（第９図）から燃料噴射
比Ｃが要求燃料噴射量Ｑに基づいて算出される。第９図
は負荷が減少する過渡的な機関運転時におけるＱとＣと
の関係を示しており、Ｑが増大するにつれて下方に凸状
の曲線に沿ってＣが増大する。マップ４のＣの値は、同
じＱの値に対応するマップ２（第７図）のＣの値より常
に小さい。
定常運転状態から負荷が減少して燃料噴射量が減少し
ても、筒内温度は燃料噴射量の減少に追従して低下する
ことができないため、筒内温度は減少した燃料噴射量に
対応する定常筒内温度よりも過渡的に高くなってしま
う。このような運転状態においても、定常運転時と同じ
燃料噴射比Ｃで燃料を噴射すると混合気形成が早めら
れ、このため混合気が形成されてから点火されるまでの
時間が長くなり、混合気が空気流に流されて過薄領域が
発生し燃焼が不安定になる。
ても、筒内温度は燃料噴射量の減少に追従して低下する
ことができないため、筒内温度は減少した燃料噴射量に
対応する定常筒内温度よりも過渡的に高くなってしま
う。このような運転状態においても、定常運転時と同じ
燃料噴射比Ｃで燃料を噴射すると混合気形成が早めら
れ、このため混合気が形成されてから点火されるまでの
時間が長くなり、混合気が空気流に流されて過薄領域が
発生し燃焼が不安定になる。
そこでこのように負荷の減少する過渡的な運転状態に
おいては、燃料噴射比Ｃを定常運転時におけるＣより減
少せしめ吸気行程噴射の割合を減少せしめている。これ
により混合気形成が早すぎることによる燃焼不安定やノ
ッキングを防止できる。
おいては、燃料噴射比Ｃを定常運転時におけるＣより減
少せしめ吸気行程噴射の割合を減少せしめている。これ
により混合気形成が早すぎることによる燃焼不安定やノ
ッキングを防止できる。
ステップ78では吸気行程燃料噴射量QIが、ステップ79
では圧縮行程燃料噴射量QCが夫々次式により算出され
る。
では圧縮行程燃料噴射量QCが夫々次式により算出され
る。
ステップ80ではマップ５（第10図）からQIおよびQCに
基づいて、吸気行程燃料噴射時間TIおよび圧縮行程燃料
噴射時間TCが算出される。第10図に示されるように、TI
およびTCはQIおよびQCが増大するにつれて直線的に増大
する。ステップ81ではマップ６（第11図）からQIおよび
QCに基づいて、吸気行程燃料噴射開始時期TSIおよび圧
縮行程燃料噴射開始時期TSCが算出される。第11図は、
吸気行程および圧縮行程燃料噴射量QI，QCと、圧縮上死
点からの噴射進角で示した吸気行程および圧縮行程燃料
噴射開始時期TSI，TSCとの関係を夫々示している。吸気
行程噴射では燃料霧化時間を十分に長くとれるため、TS
IはQIに無関係に一定クランク角である。一方、圧縮行
程噴射では、TSCはQCの増大につれて増大し、より早い
時期に噴射開始される。これは、QCが大きい程燃料噴射
時間TCが大きいからである。以上のステップの後本ルー
チンを終了し、図示しない他のルーチンによって燃料噴
射が実行される。
基づいて、吸気行程燃料噴射時間TIおよび圧縮行程燃料
噴射時間TCが算出される。第10図に示されるように、TI
およびTCはQIおよびQCが増大するにつれて直線的に増大
する。ステップ81ではマップ６（第11図）からQIおよび
QCに基づいて、吸気行程燃料噴射開始時期TSIおよび圧
縮行程燃料噴射開始時期TSCが算出される。第11図は、
吸気行程および圧縮行程燃料噴射量QI，QCと、圧縮上死
点からの噴射進角で示した吸気行程および圧縮行程燃料
噴射開始時期TSI，TSCとの関係を夫々示している。吸気
行程噴射では燃料霧化時間を十分に長くとれるため、TS
IはQIに無関係に一定クランク角である。一方、圧縮行
程噴射では、TSCはQCの増大につれて増大し、より早い
時期に噴射開始される。これは、QCが大きい程燃料噴射
時間TCが大きいからである。以上のステップの後本ルー
チンを終了し、図示しない他のルーチンによって燃料噴
射が実行される。
なお、ステップ73,74で過度運転であると判定されて
から所定期間Ｃの変更を継続させる制御としてよい。
から所定期間Ｃの変更を継続させる制御としてよい。
また、本実施例では、定常運転、減少および増大過渡
運転の判断を燃料噴射量に基づいて行ったが、アクセル
開度θＡに基づいて判断してもよい。
運転の判断を燃料噴射量に基づいて行ったが、アクセル
開度θＡに基づいて判断してもよい。
また本実施例では減少および増大過度運転時の両方に
おいて燃料噴射比を変化させているが、機関冷却系や燃
料噴射自体、あるいは吸気系の制御等によりどちらか一
方の過度時での問題が少ない場合には、減少または増大
過度運転時のどちらか一方の場合にだけ燃料噴射比を本
実施例のように変化させてもよい。
おいて燃料噴射比を変化させているが、機関冷却系や燃
料噴射自体、あるいは吸気系の制御等によりどちらか一
方の過度時での問題が少ない場合には、減少または増大
過度運転時のどちらか一方の場合にだけ燃料噴射比を本
実施例のように変化させてもよい。
以上のように本発明によれば減少過渡運転時において
は混合気形成が抑制され、混合気形成が早すぎることに
よる燃焼の不安定やノッキングを防止することができ
る。
は混合気形成が抑制され、混合気形成が早すぎることに
よる燃焼の不安定やノッキングを防止することができ
る。
一方、増大過渡運転時においては混合気形成が促進さ
れ、混合気形成の遅れによるスモークの発生や出力の低
下を防止して良好な燃焼が得られる。
れ、混合気形成の遅れによるスモークの発生や出力の低
下を防止して良好な燃焼が得られる。
第１図は本発明の一実施例を採用した４気筒筒内直接噴
射式火花点火機関の全体構成図、第２図は燃料噴射弁の
縦断面図、第３図は機関本体の縦断面図、第４図は燃料
噴射時期を示す図、第５図は本発明の実施例を実行する
ためのフローチャート、第６図は機関回転数をパラメー
タとしてアクセル開度と要求燃料噴射量との関係を示す
線図、第７図から第９図は要求燃料噴射料Ｑと燃料噴射
比Ｃとの関係を示す線図で、第７図は定常運転時のＱと
Ｃの関係を示す線図、第８図は増大過渡運転時のＱとＣ
の関係を示す線図、第９図は減少過渡運転時のＱとＣの
関係を示す線図、第10図は吸気行程および圧縮行程燃料
噴射量と吸気行程および圧縮行程燃料噴射時間との関係
を示す線図、第11図は吸気行程および圧縮行程燃料噴射
量と吸気行程および圧縮行程燃料噴射開始時期との関係
を示す線図である。 １……機関本体、５……燃料噴射弁、20……電子制御ユ
ニット、63……燃焼室。
射式火花点火機関の全体構成図、第２図は燃料噴射弁の
縦断面図、第３図は機関本体の縦断面図、第４図は燃料
噴射時期を示す図、第５図は本発明の実施例を実行する
ためのフローチャート、第６図は機関回転数をパラメー
タとしてアクセル開度と要求燃料噴射量との関係を示す
線図、第７図から第９図は要求燃料噴射料Ｑと燃料噴射
比Ｃとの関係を示す線図で、第７図は定常運転時のＱと
Ｃの関係を示す線図、第８図は増大過渡運転時のＱとＣ
の関係を示す線図、第９図は減少過渡運転時のＱとＣの
関係を示す線図、第10図は吸気行程および圧縮行程燃料
噴射量と吸気行程および圧縮行程燃料噴射時間との関係
を示す線図、第11図は吸気行程および圧縮行程燃料噴射
量と吸気行程および圧縮行程燃料噴射開始時期との関係
を示す線図である。 １……機関本体、５……燃料噴射弁、20……電子制御ユ
ニット、63……燃焼室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/34 9523−3Ｇ Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】機関運転状態に応じた要求燃料噴射量を、
吸気行程と圧縮行程とに分割噴射する筒内直接噴射式火
花点火機関において、負荷が減少する減少過渡運転時
に、圧縮行程燃料噴射量に対する吸気行程燃料噴射量の
比である燃料噴射比を前記減少過渡運転時と同一負荷の
定常運転時の燃料噴射比より小さくせしめるか、又は負
荷が増大する増大過渡運転時に、燃料噴射比を前記増大
過渡運転時と同一負荷の定常運転時の燃料噴射比より大
きくせしめるようにした筒内直接噴射式火花点火機関。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29020088A JP2513004B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
| US07/438,698 US4955339A (en) | 1988-11-18 | 1989-11-17 | Internal combustion engine |
| EP19890121343 EP0369480A3 (en) | 1988-11-18 | 1989-11-17 | An internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29020088A JP2513004B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140441A JPH02140441A (ja) | 1990-05-30 |
| JP2513004B2 true JP2513004B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=17753049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29020088A Expired - Lifetime JP2513004B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2513004B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101130637B1 (ko) | 2003-12-01 | 2012-04-02 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 연료 직접 분사식 디젤 엔진 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3430687B2 (ja) * | 1994-12-15 | 2003-07-28 | マツダ株式会社 | 気体燃料エンジン |
| JP2006291971A (ja) * | 2006-06-28 | 2006-10-26 | Denso Corp | 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP29020088A patent/JP2513004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101130637B1 (ko) | 2003-12-01 | 2012-04-02 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 연료 직접 분사식 디젤 엔진 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02140441A (ja) | 1990-05-30 |
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