JP2000161093A - 筒内噴射型４サイクルエンジン - Google Patents
筒内噴射型４サイクルエンジンInfo
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- JP2000161093A JP2000161093A JP10337726A JP33772698A JP2000161093A JP 2000161093 A JP2000161093 A JP 2000161093A JP 10337726 A JP10337726 A JP 10337726A JP 33772698 A JP33772698 A JP 33772698A JP 2000161093 A JP2000161093 A JP 2000161093A
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- air
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- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Y02T10/40—Engine management systems
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単純な構成で排気ガス中のＨＣ，ＣＯの排出
量を抑えることが可能な筒内噴射型４サイクルエンジン
を提供する。 【解決手段】 圧縮空気および燃料の一方を燃焼室内に
直接噴射することができるエアーアシスト式燃料噴射装
置４と、エアーアシスト式燃料噴射装置４を４サイクル
エンジン１の排気行程中の吸気弁６ａが閉じている間に
圧縮空気のみを噴射するように制御する制御手段８とを
そなえた。
量を抑えることが可能な筒内噴射型４サイクルエンジン
を提供する。 【解決手段】 圧縮空気および燃料の一方を燃焼室内に
直接噴射することができるエアーアシスト式燃料噴射装
置４と、エアーアシスト式燃料噴射装置４を４サイクル
エンジン１の排気行程中の吸気弁６ａが閉じている間に
圧縮空気のみを噴射するように制御する制御手段８とを
そなえた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型４サイ
クルエンジンの排出ガスに含まれる炭化水素，一酸化炭
素の排出量を低減する技術に関する。
クルエンジンの排出ガスに含まれる炭化水素，一酸化炭
素の排出量を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排出ガス中に含まれる炭化水
素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）の排出量を低減する技
術として様々な技術が実用化されている。例えば、自動
車技術ハンドブック設計編Ｐ．１３８に記載されたよう
に、内燃機関の排気管の途中に２次空気導入路を設けて
２次空気を導入し、サーマルリアクタで排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯを燃焼させる技術がある。
素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）の排出量を低減する技
術として様々な技術が実用化されている。例えば、自動
車技術ハンドブック設計編Ｐ．１３８に記載されたよう
に、内燃機関の排気管の途中に２次空気導入路を設けて
２次空気を導入し、サーマルリアクタで排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯを燃焼させる技術がある。
【０００３】また、特開平６−１１７２２６号公報に記
載されたように、混合気を導く吸気通路とは別に、燃焼
室に圧縮空気を噴射するための噴射弁を設け、圧縮空気
を燃焼行程の上死点から排気行程の上死点までの間に噴
射して、ＨＣ，ＣＯの酸化を促進させる技術もある。さ
らに、３元触媒コンバータを用いて、ＨＣ，ＣＯを酸化
させるとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を行なうこ
とにより、各成分を無害な二酸化炭素，水蒸気，窒素に
清浄化する技術も用いられている。
載されたように、混合気を導く吸気通路とは別に、燃焼
室に圧縮空気を噴射するための噴射弁を設け、圧縮空気
を燃焼行程の上死点から排気行程の上死点までの間に噴
射して、ＨＣ，ＣＯの酸化を促進させる技術もある。さ
らに、３元触媒コンバータを用いて、ＨＣ，ＣＯを酸化
させるとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を行なうこ
とにより、各成分を無害な二酸化炭素，水蒸気，窒素に
清浄化する技術も用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、サーマルリ
アクタを利用して排気ガス中のＨＣ，ＣＯを低減する技
術の場合、低負荷域で大量の空気を導入すると、排気ガ
ス温度の低下を招いて触媒の反応を低下させてしまうた
め、空気流量の制御が不可欠となる。このため、少なく
とも空気を供給するエアポンプ，空気流量を調整するコ
ントロールバルブ，コントロールバルブを制御するコン
トロールユニットが必要となり、全体の構成が複雑化
し、コスト上昇を招いてしまうという課題がある。
アクタを利用して排気ガス中のＨＣ，ＣＯを低減する技
術の場合、低負荷域で大量の空気を導入すると、排気ガ
ス温度の低下を招いて触媒の反応を低下させてしまうた
め、空気流量の制御が不可欠となる。このため、少なく
とも空気を供給するエアポンプ，空気流量を調整するコ
ントロールバルブ，コントロールバルブを制御するコン
トロールユニットが必要となり、全体の構成が複雑化
し、コスト上昇を招いてしまうという課題がある。
【０００５】また、特開平６−１１７２２６号公報に記
載された技術では、通常のエンジンの構成とは別に圧縮
空気を供給する手段を設ける必要が生じ、全体の構成が
複雑化するとともにコストの上昇も招いてしまうという
課題がある。さらに、３元触媒コンバータに関しては、
近年の希薄燃焼を行なうガソリンエンジンでは、排気ガ
スが酸素過剰雰囲気となるために有効に機能しない。そ
こで、特開平５−３８４５２号公報に記載されているよ
うに、リーンＮＯｘ触媒を使用することも提案されてい
るが、いずれにしても、これらの３元触媒やリーンＮＯ
ｘ触媒を利用する技術では、エンジン始動直後は、触媒
の温度が上昇しないために触媒が活性化し難く、ＨＣ，
ＣＯが発生しやすいという課題がある。
載された技術では、通常のエンジンの構成とは別に圧縮
空気を供給する手段を設ける必要が生じ、全体の構成が
複雑化するとともにコストの上昇も招いてしまうという
課題がある。さらに、３元触媒コンバータに関しては、
近年の希薄燃焼を行なうガソリンエンジンでは、排気ガ
スが酸素過剰雰囲気となるために有効に機能しない。そ
こで、特開平５−３８４５２号公報に記載されているよ
うに、リーンＮＯｘ触媒を使用することも提案されてい
るが、いずれにしても、これらの３元触媒やリーンＮＯ
ｘ触媒を利用する技術では、エンジン始動直後は、触媒
の温度が上昇しないために触媒が活性化し難く、ＨＣ，
ＣＯが発生しやすいという課題がある。
【０００６】また、エンジン始動直後は、燃料を通常よ
り多く噴射して排気温を高め、これにより触媒の活性化
を促すことも行なわれているが、触媒が活性化していな
い始動初期はＨＣが発生しやすいという課題は依然とし
て解決されていない。本発明はこのような課題に鑑み創
案されたもので、単純な構成で排気ガス中のＨＣ，ＣＯ
の排出量を抑えることを可能にした、筒内噴射型４サイ
クルエンジンを提供することを目的とする。
り多く噴射して排気温を高め、これにより触媒の活性化
を促すことも行なわれているが、触媒が活性化していな
い始動初期はＨＣが発生しやすいという課題は依然とし
て解決されていない。本発明はこのような課題に鑑み創
案されたもので、単純な構成で排気ガス中のＨＣ，ＣＯ
の排出量を抑えることを可能にした、筒内噴射型４サイ
クルエンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明の筒内噴射型４サイクルエン
ジンでは、圧縮空気および燃料を燃焼室内に直接噴射す
ることができるエアーアシスト式燃料噴射装置と、該噴
射装置を４サイクルエンジンの排気行程中の吸気弁が閉
じている間に上記圧縮空気のみを噴射するように制御す
る制御手段とをそなえた。
め、請求項１記載の本発明の筒内噴射型４サイクルエン
ジンでは、圧縮空気および燃料を燃焼室内に直接噴射す
ることができるエアーアシスト式燃料噴射装置と、該噴
射装置を４サイクルエンジンの排気行程中の吸気弁が閉
じている間に上記圧縮空気のみを噴射するように制御す
る制御手段とをそなえた。
【０００８】これによって、新たにエアー供給装置を設
けることなくＨＣ，ＣＯの排出量の低減を図ることがで
きる。さらに、吸気が流入する前の燃焼室内の温度が高
い状態で圧縮空気の噴射を行なうのでＨＣ，ＣＯの酸化
が起こりやすい。さらに、請求項２記載の本発明の筒内
噴射型４サイクルエンジンでは、排気弁の開閉タイミン
グを変化させることのできる可変バルブタイミング装置
をさらにそなえ、上記制御手段は該可変バルブタイミン
グ装置により該排気弁の閉時期を早めるとともに、該排
気弁を閉じた後に上記圧縮空気のみを噴射するように該
噴射装置を制御する。
けることなくＨＣ，ＣＯの排出量の低減を図ることがで
きる。さらに、吸気が流入する前の燃焼室内の温度が高
い状態で圧縮空気の噴射を行なうのでＨＣ，ＣＯの酸化
が起こりやすい。さらに、請求項２記載の本発明の筒内
噴射型４サイクルエンジンでは、排気弁の開閉タイミン
グを変化させることのできる可変バルブタイミング装置
をさらにそなえ、上記制御手段は該可変バルブタイミン
グ装置により該排気弁の閉時期を早めるとともに、該排
気弁を閉じた後に上記圧縮空気のみを噴射するように該
噴射装置を制御する。
【０００９】これによって、燃焼室に付着した燃料を圧
縮空気により気化させるとともに排気せずに燃焼させる
ことができる。
縮空気により気化させるとともに排気せずに燃焼させる
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の一実施形態
としての筒内噴射型４サイクルエンジンを示すものであ
り、図１は本筒内噴射型４サイクルエンジンの概略構成
を示したものである。なお、本筒内噴射型４サイクルエ
ンジンとしては、例えば、４サイクル火花点火式の筒内
噴射型直列４気筒エンジン（筒内噴射型エンジン）を適
用することができる。
施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の一実施形態
としての筒内噴射型４サイクルエンジンを示すものであ
り、図１は本筒内噴射型４サイクルエンジンの概略構成
を示したものである。なお、本筒内噴射型４サイクルエ
ンジンとしては、例えば、４サイクル火花点火式の筒内
噴射型直列４気筒エンジン（筒内噴射型エンジン）を適
用することができる。
【００１１】図１に示すように、筒内噴射型エンジン１
のシリンダヘッド２には、各気筒毎に燃焼室５の頂部中
央に点火プラグ３がそなえられ、エアーアシスト式燃料
噴射装置４がその噴射口４ａを燃焼室５に臨ませるよう
に配置されている。また、シリンダヘッド２には燃焼室
５を臨む吸気ポート６および排気ポート７が形成され、
吸気ポート６は吸気弁６ａの駆動により開閉され、排気
ポート７は排気弁７ａの駆動によって開閉されるように
なっている。
のシリンダヘッド２には、各気筒毎に燃焼室５の頂部中
央に点火プラグ３がそなえられ、エアーアシスト式燃料
噴射装置４がその噴射口４ａを燃焼室５に臨ませるよう
に配置されている。また、シリンダヘッド２には燃焼室
５を臨む吸気ポート６および排気ポート７が形成され、
吸気ポート６は吸気弁６ａの駆動により開閉され、排気
ポート７は排気弁７ａの駆動によって開閉されるように
なっている。
【００１２】シリンダヘッド２の上部には吸気側カムシ
ャフト６ｂおよび排気側カムシャフト７ｂが回転自在に
支持されており、吸気側カムシャフト６ｂの回転により
吸気弁６ａが駆動され、排気側カムシャフト７ｂの回転
により排気弁７ａが駆動されるようになっている。ま
た、吸気側カムシャフト６ｂ，排気側カムシャフト７ｂ
には、それぞれ可変バルブタイミング装置６ｃ，７ｃ
（以下、吸気側ＶＶＴ６ｃ，排気側ＶＶＴ７ｃという）
がそなえられている。
ャフト６ｂおよび排気側カムシャフト７ｂが回転自在に
支持されており、吸気側カムシャフト６ｂの回転により
吸気弁６ａが駆動され、排気側カムシャフト７ｂの回転
により排気弁７ａが駆動されるようになっている。ま
た、吸気側カムシャフト６ｂ，排気側カムシャフト７ｂ
には、それぞれ可変バルブタイミング装置６ｃ，７ｃ
（以下、吸気側ＶＶＴ６ｃ，排気側ＶＶＴ７ｃという）
がそなえられている。
【００１３】吸気側ＶＶＴ６ｃ，排気側ＶＶＴ７ｃは従
来より公知のものであり、異なるプロフィールの低速カ
ムと高速カムとを切換える方法や、カムシャフトとタイ
ミングプーリアッシとの噛み合わせを変更する方法等
（例えば、実開平５−７３２０８号公報、特開平４−２
８７８４６号公報に示される方法）を用いたもので、吸
気弁６ａおよび排気弁７ａの基本的な開閉タイミングを
変更可能にするものである。開閉タイミングの変更はＥ
ＣＵ８からの指令により行なわれるようになっている。
来より公知のものであり、異なるプロフィールの低速カ
ムと高速カムとを切換える方法や、カムシャフトとタイ
ミングプーリアッシとの噛み合わせを変更する方法等
（例えば、実開平５−７３２０８号公報、特開平４−２
８７８４６号公報に示される方法）を用いたもので、吸
気弁６ａおよび排気弁７ａの基本的な開閉タイミングを
変更可能にするものである。開閉タイミングの変更はＥ
ＣＵ８からの指令により行なわれるようになっている。
【００１４】また、シリンダブロック９内には、ピスト
ン１０が上下方向に摺動自在に支持されている。エアー
アシスト式燃料噴射装置４について詳述すると、本筒内
噴射型４サイクルエンジンにかかるエアーアシスト式燃
料噴射装置としては、既知の構造のものを適用すること
ができる。すなわち、燃焼室５内に配置された噴射口４
ａと、この噴射口４ａを開閉制御する開閉弁４ｂと、開
閉弁４ｂを駆動するソレノイド４ｃと、圧縮空気流入口
４ｄと、圧縮空気流入口４ｄに連結された圧縮空気供給
ポンプ４ｅと、圧縮空気通路４ｆと、圧縮空気通路４ｆ
内に配置された燃料噴射弁４ｇとをそなえたものであ
り、ソレノイド４ｃおよび燃料噴射弁４ｇは、制御手段
としてのＥＣＵ８により制御されるようになっている。
ン１０が上下方向に摺動自在に支持されている。エアー
アシスト式燃料噴射装置４について詳述すると、本筒内
噴射型４サイクルエンジンにかかるエアーアシスト式燃
料噴射装置としては、既知の構造のものを適用すること
ができる。すなわち、燃焼室５内に配置された噴射口４
ａと、この噴射口４ａを開閉制御する開閉弁４ｂと、開
閉弁４ｂを駆動するソレノイド４ｃと、圧縮空気流入口
４ｄと、圧縮空気流入口４ｄに連結された圧縮空気供給
ポンプ４ｅと、圧縮空気通路４ｆと、圧縮空気通路４ｆ
内に配置された燃料噴射弁４ｇとをそなえたものであ
り、ソレノイド４ｃおよび燃料噴射弁４ｇは、制御手段
としてのＥＣＵ８により制御されるようになっている。
【００１５】圧縮空気通路４ｆ内は、常時、圧縮空気供
給ポンプ４ｅにより供給される圧縮空気によって満たさ
れており、この圧縮空気内に燃料噴射弁４ｇから燃料が
噴射されるようになっている。したがって、ＥＣＵ８か
らの指令により、燃料噴射弁４ｇから燃料を噴射した状
態でソレノイド４ｃを励磁して開閉弁４ｂを開口した場
合には、噴射口４ａから圧縮空気が燃料とともに燃焼室
５内に噴射されることになる。
給ポンプ４ｅにより供給される圧縮空気によって満たさ
れており、この圧縮空気内に燃料噴射弁４ｇから燃料が
噴射されるようになっている。したがって、ＥＣＵ８か
らの指令により、燃料噴射弁４ｇから燃料を噴射した状
態でソレノイド４ｃを励磁して開閉弁４ｂを開口した場
合には、噴射口４ａから圧縮空気が燃料とともに燃焼室
５内に噴射されることになる。
【００１６】また、ＥＣＵ８からの指令により、燃料噴
射弁４ｇから燃料を噴射せずに、開閉弁４ｂを開口する
ことも可能であり、この場合には、燃焼室５内には圧縮
空気のみが噴射されることになる。つまり、本筒内噴射
型４サイクルエンジンでは、エアーアシスト式燃料噴射
装置４を用いることによって、圧縮空気のみの噴射を、
余分な構成を追加することなく単純で低コストな構成で
実現することができるようになっているのである。
射弁４ｇから燃料を噴射せずに、開閉弁４ｂを開口する
ことも可能であり、この場合には、燃焼室５内には圧縮
空気のみが噴射されることになる。つまり、本筒内噴射
型４サイクルエンジンでは、エアーアシスト式燃料噴射
装置４を用いることによって、圧縮空気のみの噴射を、
余分な構成を追加することなく単純で低コストな構成で
実現することができるようになっているのである。
【００１７】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４
サイクルエンジンは上述のように構成されているので、
ＥＣＵ８は、以下のようにしてエアーアシスト式燃料噴
射装置４の噴射制御を行なう。まず、ＥＣＵ８では、所
定のタイミングでエアーアシスト式燃料噴射装置４から
燃料と圧縮空気とを燃焼室５内に噴射して、燃焼室５内
で燃料を燃焼させ、エンジン１の出力を得る。このエア
ーアシスト式燃料噴射装置４の噴射タイミングは、エン
ジン回転数や負荷等の車両の運転状態に応じて制御さ
れ、例えば、加速走行時等のように高出力が必要と判断
した場合には、吸気行程でエアーアシスト式燃料噴射装
置４から燃料と圧縮空気とを噴射する。燃焼室５内に圧
縮空気とともに噴射された燃料は、吸気ポート６から吸
入される空気（新気）と均質に混合して理論空燃比付近
の混合気となり、この理論空燃比付近の混合気を燃焼さ
せることにより高出力が得られる。
サイクルエンジンは上述のように構成されているので、
ＥＣＵ８は、以下のようにしてエアーアシスト式燃料噴
射装置４の噴射制御を行なう。まず、ＥＣＵ８では、所
定のタイミングでエアーアシスト式燃料噴射装置４から
燃料と圧縮空気とを燃焼室５内に噴射して、燃焼室５内
で燃料を燃焼させ、エンジン１の出力を得る。このエア
ーアシスト式燃料噴射装置４の噴射タイミングは、エン
ジン回転数や負荷等の車両の運転状態に応じて制御さ
れ、例えば、加速走行時等のように高出力が必要と判断
した場合には、吸気行程でエアーアシスト式燃料噴射装
置４から燃料と圧縮空気とを噴射する。燃焼室５内に圧
縮空気とともに噴射された燃料は、吸気ポート６から吸
入される空気（新気）と均質に混合して理論空燃比付近
の混合気となり、この理論空燃比付近の混合気を燃焼さ
せることにより高出力が得られる。
【００１８】一方、一定車速での走行時等のように負荷
が小さく高出力が要求されない場合には、圧縮行程（特
に、圧縮行程後期）でエアーアシスト式燃料噴射装置４
から燃料と圧縮空気とを噴射する。そして、エアーアシ
スト式燃料噴射装置４からの燃料噴射が終了した圧縮行
程末期において、燃焼室５内の混合気への点火を行な
う。
が小さく高出力が要求されない場合には、圧縮行程（特
に、圧縮行程後期）でエアーアシスト式燃料噴射装置４
から燃料と圧縮空気とを噴射する。そして、エアーアシ
スト式燃料噴射装置４からの燃料噴射が終了した圧縮行
程末期において、燃焼室５内の混合気への点火を行な
う。
【００１９】このとき、エアーアシスト式燃料噴射装置
４から圧縮空気とともに噴射された燃料は、吸気ポート
６から吸入された流入空気による縦渦流により、燃焼室
５の頂部中央に配設された点火プラグ３の近傍に集めら
れ、点火プラグ３の近傍のみが理論空燃比又はリッチな
空燃比となっており、逆に点火プラグ３から離隔した部
分では極めてリーンな空燃比状態となる。これにより、
燃焼室５内全体の空燃比は理論空燃比に比べて十分リー
ンな空燃比でありながら、点火プラグ３により点火され
た燃焼室５内の混合気は安定した層状燃焼を行なうこと
ができ、低燃費が実現される。
４から圧縮空気とともに噴射された燃料は、吸気ポート
６から吸入された流入空気による縦渦流により、燃焼室
５の頂部中央に配設された点火プラグ３の近傍に集めら
れ、点火プラグ３の近傍のみが理論空燃比又はリッチな
空燃比となっており、逆に点火プラグ３から離隔した部
分では極めてリーンな空燃比状態となる。これにより、
燃焼室５内全体の空燃比は理論空燃比に比べて十分リー
ンな空燃比でありながら、点火プラグ３により点火され
た燃焼室５内の混合気は安定した層状燃焼を行なうこと
ができ、低燃費が実現される。
【００２０】さらに、ＥＣＵ８では、上述のように吸気
行程若しくは圧縮行程においてエアーアシスト式燃料噴
射装置４から燃料と圧縮空気とを噴射した後、排気行程
において再びエアーアシスト式燃料噴射装置４を作動さ
せる。ただし、ここでは燃料噴射弁４ｇから燃料を噴射
せず、圧縮空気のみを燃焼室５内に噴射する。なお、図
２は、排気行程から吸気行程にかけての吸気弁６ａ及び
排気弁７ａのリフト量（吸気ポート６及び排気ポート７
の開閉量）とエアーアシスト式燃料噴射装置４の圧縮空
気の噴射タイミングとを示したものであり、吸気開始上
死点を０°としている。また、図３は、圧縮空気噴射時
の燃焼室内の模式図である。
行程若しくは圧縮行程においてエアーアシスト式燃料噴
射装置４から燃料と圧縮空気とを噴射した後、排気行程
において再びエアーアシスト式燃料噴射装置４を作動さ
せる。ただし、ここでは燃料噴射弁４ｇから燃料を噴射
せず、圧縮空気のみを燃焼室５内に噴射する。なお、図
２は、排気行程から吸気行程にかけての吸気弁６ａ及び
排気弁７ａのリフト量（吸気ポート６及び排気ポート７
の開閉量）とエアーアシスト式燃料噴射装置４の圧縮空
気の噴射タイミングとを示したものであり、吸気開始上
死点を０°としている。また、図３は、圧縮空気噴射時
の燃焼室内の模式図である。
【００２１】図２に示すように、排気弁７ａは排気行程
が開始される下死点（−１８０°）よりもやや早めに開
き始め、ＢＴＤＣ９０°（−９０°）付近で最大とな
り、吸気開始上死点（ＴＤＣ）をやや過ぎたところで完
全に閉じる。一方、吸気弁６ａは吸気開始上死点（ＴＤ
Ｃ）よりもやや早めに開き始め、ＡＴＤＣ９０°（９０
°）付近で最大となり、下死点（１８０°）をやや過ぎ
たところで完全に閉じる。そして、ＥＣＵ８では、排気
行程中の吸気弁６ａが閉じている間の所定のタイミング
（例えば、排気弁７ａのリフト量が最大となる直前から
その後しばらくの間、すなわち、図２中のＡで示すタイ
ミング）で、エアーアシスト式燃料噴射装置４から圧縮
空気を噴射させる。
が開始される下死点（−１８０°）よりもやや早めに開
き始め、ＢＴＤＣ９０°（−９０°）付近で最大とな
り、吸気開始上死点（ＴＤＣ）をやや過ぎたところで完
全に閉じる。一方、吸気弁６ａは吸気開始上死点（ＴＤ
Ｃ）よりもやや早めに開き始め、ＡＴＤＣ９０°（９０
°）付近で最大となり、下死点（１８０°）をやや過ぎ
たところで完全に閉じる。そして、ＥＣＵ８では、排気
行程中の吸気弁６ａが閉じている間の所定のタイミング
（例えば、排気弁７ａのリフト量が最大となる直前から
その後しばらくの間、すなわち、図２中のＡで示すタイ
ミング）で、エアーアシスト式燃料噴射装置４から圧縮
空気を噴射させる。
【００２２】このようなタイミングで圧縮空気のみを噴
射することにより、図３に示すように、燃焼室５内に残
された排気にエアーアシスト式燃料噴射装置４から噴射
された圧縮空気が混合する。燃焼室５内は高温であるた
め、その中に残留する排気温も高温に保たれており、排
気中のＨＣ，ＣＯは圧縮空気中の酸素と反応して、無害
なＨ2 Ｏ，ＣＯ2 へと変化する。これにより、燃焼室５
内から排気される排気中のＨＣ，ＣＯ濃度は大幅に低減
される。
射することにより、図３に示すように、燃焼室５内に残
された排気にエアーアシスト式燃料噴射装置４から噴射
された圧縮空気が混合する。燃焼室５内は高温であるた
め、その中に残留する排気温も高温に保たれており、排
気中のＨＣ，ＣＯは圧縮空気中の酸素と反応して、無害
なＨ2 Ｏ，ＣＯ2 へと変化する。これにより、燃焼室５
内から排気される排気中のＨＣ，ＣＯ濃度は大幅に低減
される。
【００２３】さらに、ＥＣＵ８では、必要に応じて以下
のようなタイミングでエアーアシスト式燃料噴射装置４
を作動させ、燃焼室５内に圧縮空気を噴射する。なお、
図４は、このときの排気行程から吸気行程にかけての吸
気弁６ａ及び排気弁７ａのリフト量（吸気ポート６及び
排気ポート７の開閉量）とエアーアシスト式燃料噴射装
置４の圧縮空気の噴射タイミングとを示したものであ
り、吸気開始上死点を０°としている。また、図５は、
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
のようなタイミングでエアーアシスト式燃料噴射装置４
を作動させ、燃焼室５内に圧縮空気を噴射する。なお、
図４は、このときの排気行程から吸気行程にかけての吸
気弁６ａ及び排気弁７ａのリフト量（吸気ポート６及び
排気ポート７の開閉量）とエアーアシスト式燃料噴射装
置４の圧縮空気の噴射タイミングとを示したものであ
り、吸気開始上死点を０°としている。また、図５は、
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
【００２４】図４に示すように、ここでは、ＥＣＵ８
は、排気側ＶＶＴ７ｃに指令を送り、排気弁７ａを通常
より早期に、すなわち、吸気開始上死点（ＴＤＣ）より
もやや早めに閉じる。なお、図中のＢで示した点線は通
常の排気弁７ａの開閉タイミングを示したものである。
吸気弁６ａに関しては通常のタイミングで開閉され、丁
度、排気弁７ａが閉じる頃に開き始める。そして、ＥＣ
Ｕ８では、排気弁７ａが閉じられ、吸気弁６ａが開き始
めた後の吸気開始上死点（ＴＤＣ）付近の所定のタイミ
ング（例えば、図４中のＣで示すタイミング）で、エア
ーアシスト式燃料噴射装置４から圧縮空気を噴射させ
る。
は、排気側ＶＶＴ７ｃに指令を送り、排気弁７ａを通常
より早期に、すなわち、吸気開始上死点（ＴＤＣ）より
もやや早めに閉じる。なお、図中のＢで示した点線は通
常の排気弁７ａの開閉タイミングを示したものである。
吸気弁６ａに関しては通常のタイミングで開閉され、丁
度、排気弁７ａが閉じる頃に開き始める。そして、ＥＣ
Ｕ８では、排気弁７ａが閉じられ、吸気弁６ａが開き始
めた後の吸気開始上死点（ＴＤＣ）付近の所定のタイミ
ング（例えば、図４中のＣで示すタイミング）で、エア
ーアシスト式燃料噴射装置４から圧縮空気を噴射させ
る。
【００２５】このようなタイミングで圧縮空気のみを噴
射することにより、図５に示すように、ピストン１０，
燃焼室５内壁等に付着した燃料１１は、エアーアシスト
式燃料噴射装置４から噴射された圧縮空気により吹き飛
ばされて気化する。さらに、気化された燃料は、排気側
ＶＶＴ７ｃにより排気弁７ａは閉じられた状態であるた
め燃焼室５内から排気されることなく、一端吸気ポート
６に戻る（燃焼室５内に止まる燃料も存在する）。そし
て、吸気ポート６に戻った燃料は再び吸気行程を経て再
度燃焼室５内に戻され、次の膨張行程で有効に燃焼され
る。したがって、特に低温始動時に、ピストン１０頂部
表面や燃焼室５内壁等に付着した燃料が未燃のまま燃焼
室から排出される結果、排気ガス中のＨＣ濃度が増加し
てしまうことが防止される。なお、上記制御は特に始動
時に行なうことが望ましい。
射することにより、図５に示すように、ピストン１０，
燃焼室５内壁等に付着した燃料１１は、エアーアシスト
式燃料噴射装置４から噴射された圧縮空気により吹き飛
ばされて気化する。さらに、気化された燃料は、排気側
ＶＶＴ７ｃにより排気弁７ａは閉じられた状態であるた
め燃焼室５内から排気されることなく、一端吸気ポート
６に戻る（燃焼室５内に止まる燃料も存在する）。そし
て、吸気ポート６に戻った燃料は再び吸気行程を経て再
度燃焼室５内に戻され、次の膨張行程で有効に燃焼され
る。したがって、特に低温始動時に、ピストン１０頂部
表面や燃焼室５内壁等に付着した燃料が未燃のまま燃焼
室から排出される結果、排気ガス中のＨＣ濃度が増加し
てしまうことが防止される。なお、上記制御は特に始動
時に行なうことが望ましい。
【００２６】このように、本筒内噴射型４サイクルエン
ジンによれば、エアーアシスト式燃料噴射装置４は、排
気行程中の吸気弁７ａが閉じている間に圧縮空気のみを
燃焼室５内に噴射するので、燃焼室５内に残されたＨ
Ｃ，ＣＯを圧縮空気中の酸素と反応させることができ、
高温の燃焼室５内に圧縮空気を噴射するので低温始動時
でもＨＣ，ＣＯは空気と反応しやすく、排気中のＨＣ，
ＣＯ濃度を効果的に下げることができるという利点があ
る。
ジンによれば、エアーアシスト式燃料噴射装置４は、排
気行程中の吸気弁７ａが閉じている間に圧縮空気のみを
燃焼室５内に噴射するので、燃焼室５内に残されたＨ
Ｃ，ＣＯを圧縮空気中の酸素と反応させることができ、
高温の燃焼室５内に圧縮空気を噴射するので低温始動時
でもＨＣ，ＣＯは空気と反応しやすく、排気中のＨＣ，
ＣＯ濃度を効果的に下げることができるという利点があ
る。
【００２７】また、吸気弁７ａが閉じている間に圧縮空
気を噴射するので、吸気が流入して燃焼室５内の温度が
低下する前の反応が起こりやすい状態でＨＣ，ＣＯと空
気とを反応させることができるという利点もある。さら
に、本筒内噴射型４サイクルエンジンによれば、エアー
アシスト式燃料噴射装置４は、排気弁７ａが閉じられ、
吸気弁6ａが開き始めた後の吸気ＴＤＣ付近のタイミン
グで圧縮空気のみを燃焼室５内に噴射するので、ピスト
ン１０，燃焼室５内壁等に付着した燃料１１を圧縮空気
噴射により吹き飛ばして気化させることができ、さらに
気化された燃料は排気されることなく一端吸気ポート７
に戻り、再び吸気行程を経て再度燃焼室５内に戻される
ので、次の膨張行程で有効に燃焼させることができると
いう利点がある。
気を噴射するので、吸気が流入して燃焼室５内の温度が
低下する前の反応が起こりやすい状態でＨＣ，ＣＯと空
気とを反応させることができるという利点もある。さら
に、本筒内噴射型４サイクルエンジンによれば、エアー
アシスト式燃料噴射装置４は、排気弁７ａが閉じられ、
吸気弁6ａが開き始めた後の吸気ＴＤＣ付近のタイミン
グで圧縮空気のみを燃焼室５内に噴射するので、ピスト
ン１０，燃焼室５内壁等に付着した燃料１１を圧縮空気
噴射により吹き飛ばして気化させることができ、さらに
気化された燃料は排気されることなく一端吸気ポート７
に戻り、再び吸気行程を経て再度燃焼室５内に戻される
ので、次の膨張行程で有効に燃焼させることができると
いう利点がある。
【００２８】したがって、特に低温始動時に、ピストン
１０頂部表面等の燃焼室５内壁に付着した燃料が未燃の
まま燃焼室から排出される結果、排気ガス中のＨＣ濃度
が増加してしまうという問題を解決するのに大変効果的
である。なお、本発明は上述の実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変
形して実施できることは言うまでもない。例えば、上述
した排気行程中の圧縮空気噴射と吸気行程中の圧縮空気
噴射とは、同一のサイクルにおいて行なう以外に、排気
行程中の圧縮空気噴射の次に必要に応じて吸気行程中の
圧縮空気噴射を行なったり、排気行程中の圧縮空気噴
射，吸気行程中の圧縮空気噴射をそれぞれ別々のサイク
ルにおいて行なったり、また、排気行程中の圧縮空気噴
射のみや吸気行程中の圧縮空気噴射のみを行なってもよ
い。
１０頂部表面等の燃焼室５内壁に付着した燃料が未燃の
まま燃焼室から排出される結果、排気ガス中のＨＣ濃度
が増加してしまうという問題を解決するのに大変効果的
である。なお、本発明は上述の実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変
形して実施できることは言うまでもない。例えば、上述
した排気行程中の圧縮空気噴射と吸気行程中の圧縮空気
噴射とは、同一のサイクルにおいて行なう以外に、排気
行程中の圧縮空気噴射の次に必要に応じて吸気行程中の
圧縮空気噴射を行なったり、排気行程中の圧縮空気噴
射，吸気行程中の圧縮空気噴射をそれぞれ別々のサイク
ルにおいて行なったり、また、排気行程中の圧縮空気噴
射のみや吸気行程中の圧縮空気噴射のみを行なってもよ
い。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の本発
明の筒内噴射型４サイクルエンジンによれば、圧縮空気
および燃料を燃焼室内に直接噴射することができるエア
ーアシスト式燃料噴射装置を４サイクルエンジンの排気
行程中の吸気弁が閉じている間に上記圧縮空気のみを噴
射するように制御するので、単純な構成で、吸気が流入
して燃焼室内の温度が低下する前の反応が起こりやすい
状態でＨＣ，ＣＯと空気とを反応させることができ、排
気ガス中のＨＣ，ＣＯの排出量を低減することができ
る。
明の筒内噴射型４サイクルエンジンによれば、圧縮空気
および燃料を燃焼室内に直接噴射することができるエア
ーアシスト式燃料噴射装置を４サイクルエンジンの排気
行程中の吸気弁が閉じている間に上記圧縮空気のみを噴
射するように制御するので、単純な構成で、吸気が流入
して燃焼室内の温度が低下する前の反応が起こりやすい
状態でＨＣ，ＣＯと空気とを反応させることができ、排
気ガス中のＨＣ，ＣＯの排出量を低減することができ
る。
【００３０】さらに、請求項２記載の本発明の筒内噴射
型４サイクルエンジンによれば、排気弁の開閉タイミン
グを変化させることのできる可変バルブタイミング装置
をさらにそなえ、上記制御手段は可変バルブタイミング
装置により上記排気弁の閉時期を早めるとともに、排気
弁を閉じた後に上記圧縮空気のみを噴射するので、燃焼
室内壁等に付着した燃料を吹き飛ばして気化させること
ができ、気化された燃料は排気されることなく次の膨張
行程で有効に燃焼させることができ、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯの排出量を低減することができる。
型４サイクルエンジンによれば、排気弁の開閉タイミン
グを変化させることのできる可変バルブタイミング装置
をさらにそなえ、上記制御手段は可変バルブタイミング
装置により上記排気弁の閉時期を早めるとともに、排気
弁を閉じた後に上記圧縮空気のみを噴射するので、燃焼
室内壁等に付着した燃料を吹き飛ばして気化させること
ができ、気化された燃料は排気されることなく次の膨張
行程で有効に燃焼させることができ、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯの排出量を低減することができる。
【図１】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４サイ
クルエンジンの構成を示す要部断面図である。
クルエンジンの構成を示す要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４サイ
クルエンジンにかかる圧縮空気の噴射タイミングを示す
図である。
クルエンジンにかかる圧縮空気の噴射タイミングを示す
図である。
【図３】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４サイ
クルエンジンにかかる図２の噴射タイミングに対応した
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
クルエンジンにかかる図２の噴射タイミングに対応した
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４サイ
クルエンジンにかかる圧縮空気の他の噴射タイミングを
示す図である。
クルエンジンにかかる圧縮空気の他の噴射タイミングを
示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としての筒内噴射型４サイ
クルエンジンにかかる図４の噴射タイミングに対応した
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
クルエンジンにかかる図４の噴射タイミングに対応した
圧縮空気噴射時の燃焼室内の模式図である。
１ 筒内噴射型エンジン（筒内噴射型４サイクルエンジ
ン） ２ シリンダヘッド ３ 点火プラグ ４ エアーアシスト式燃料噴射装置 ４ａ 噴射口 ４ｄ 圧縮空気流入口 ４ｅ 圧縮空気供給ポンプ ４ｆ 圧縮空気通路 ４ｇ 燃料噴射弁 ５ 燃焼室 ６ 吸気ポート ６ａ 吸気弁 ６ｂ 吸気側カムシャフト ６ｃ 吸気側ＶＶＴ ７ 排気ポート ７ａ 排気弁 ７ｂ 排気側カムシャフト ７ｃ 排気側ＶＶＴ（可変バルブタイミング装置） ８ 制御手段（ＥＣＵ）
ン） ２ シリンダヘッド ３ 点火プラグ ４ エアーアシスト式燃料噴射装置 ４ａ 噴射口 ４ｄ 圧縮空気流入口 ４ｅ 圧縮空気供給ポンプ ４ｆ 圧縮空気通路 ４ｇ 燃料噴射弁 ５ 燃焼室 ６ 吸気ポート ６ａ 吸気弁 ６ｂ 吸気側カムシャフト ６ｃ 吸気側ＶＶＴ ７ 排気ポート ７ａ 排気弁 ７ｂ 排気側カムシャフト ７ｃ 排気側ＶＶＴ（可変バルブタイミング装置） ８ 制御手段（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ａ Ｆ０２Ｍ 67/02 Ｆ０２Ｍ 67/02 Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AB03 AC05 AD02 AD03 AD12 AF01 3G066 AA02 AB02 AD12 BA26 CC06U CC40 CC46 CD26 CE22 3G092 AA01 AA06 AA09 AA11 DA01 DA02 DA04 DA09 DC07 DE03S EA03 FA18 GA01 3G301 HA04 HA19 KA12 LA00 LA08 LB04 LC01 NE14 PA17Z PE01Z PE04Z
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮空気および燃料を燃焼室内に直接噴
射することができるエアーアシスト式燃料噴射装置と、 該噴射装置を４サイクルエンジンの排気行程中の吸気弁
が閉じている間に上記圧縮空気のみを噴射するように制
御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、筒内噴
射型４サイクルエンジン。 - 【請求項２】 排気弁の開閉タイミングを変化させるこ
とのできる可変バルブタイミング装置をさらにそなえ、 上記制御手段は、該可変バルブタイミング装置により該
排気弁の閉時期を早めるとともに、該排気弁を閉じた後
に上記圧縮空気のみを噴射するように該噴射装置を制御
することを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型４サ
イクルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33772698A JP4078737B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 筒内噴射型４サイクルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33772698A JP4078737B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 筒内噴射型４サイクルエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161093A true JP2000161093A (ja) | 2000-06-13 |
| JP4078737B2 JP4078737B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=18311397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33772698A Expired - Fee Related JP4078737B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 筒内噴射型４サイクルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4078737B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006052708A (ja) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Honda Motor Co Ltd | 燃料直噴型内燃機関 |
| DE102006004234A1 (de) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Zumessbaueinheit |
| CN100334337C (zh) * | 2003-05-16 | 2007-08-29 | 本田技研工业株式会社 | 缸内喷射式内燃机 |
| KR102165282B1 (ko) * | 2019-06-03 | 2020-10-13 | 한국기계연구원 | 이중 분사 가스 엔진 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP33772698A patent/JP4078737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100334337C (zh) * | 2003-05-16 | 2007-08-29 | 本田技研工业株式会社 | 缸内喷射式内燃机 |
| JP2006052708A (ja) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Honda Motor Co Ltd | 燃料直噴型内燃機関 |
| JP4538279B2 (ja) * | 2004-08-16 | 2010-09-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料直噴型内燃機関 |
| DE102006004234A1 (de) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Zumessbaueinheit |
| DE102006004234B4 (de) * | 2006-01-30 | 2010-04-15 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Zumessbaueinheit |
| KR102165282B1 (ko) * | 2019-06-03 | 2020-10-13 | 한국기계연구원 | 이중 분사 가스 엔진 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4078737B2 (ja) | 2008-04-23 |
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