JP2000179368A - ガソリン内燃機関の燃料供給方法 - Google Patents

ガソリン内燃機関の燃料供給方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関運転条件に合わせて供給燃料のオクタン
価を最適に可変制御できて、全運転域で圧縮自己着火燃
焼の安定化を図る。 【解決手段】 低負荷運転では吸気ポート燃料噴射弁７
から着火性の良い低オクタン価の燃料のみを供給するた
め燃焼の安定化を確保でき、中・高負荷運転では該低オ
クタン価燃料の供給量を一定に保持させる一方、筒内燃
料噴射弁１０から噴射させる耐ノック性の良い高オクタ
ン価燃料の供給量を増大して負荷が高まるほど全燃料供
給量のうち高オクタン価燃料の占める割合を大きくする
ためノッキング発生を抑制でき、全運転域で安定した圧
縮自己着火燃焼を行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガソリン内燃機関、
とりわけ、燃焼室に供給された燃料を圧縮行程でピスト
ンによる圧縮のみで高温化させて自己着火燃焼させるよ
うにした、高圧縮比のガソリン内燃機関における燃料供
給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリン燃料を圧縮自己着火燃焼させる
内燃機関では、単一オクタン価の燃料を用いていたので
は燃料の耐ノック性と着火性とが相剋するため、機関運
転領域の高負荷側でのノッキング発生と低負荷側での燃
焼の不安定化の何れかが犠牲とされて運転領域が限られ
てしまう。
【０００３】そこで、機関の高負荷側では耐ノック性の
良い高オクタン価の燃料を供給し、機関の低負荷側では
着火性の良い低オクタン価の燃料を供給することによっ
て、高負荷運転時のノッキング発生の抑制と低負荷運転
時の燃焼安定性の確保とを両立させることが考えられ
る。
【０００４】また、このようなオクタン価の異なる複数
種類の燃料を供給する手段の一つとして、例えば特開平
９−６８０６１号公報に示されているような異種燃料の
予混合供給方法の採用が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】広い運転領域において
安定したガソリン自己着火燃焼を実現させるためには、
様々に変化する運転条件に応じて燃焼室の燃料のオクタ
ン価を最適値にする必要があるが、前述のような異種燃
料の予混合供給方法を採用して、高オクタン価の燃料と
低オクタン価の燃料とを機関の運転状態に応じて燃料混
合割合を可変制御するようにしたとしても、燃焼室の供
給燃料のオクタン価を運転状態に合わせて直接的に可変
制御できないため、運転条件の変化に対するレスポンス
が悪く全運転域で安定したガソリン自己着火燃焼を実現
することはできない。
【０００６】そこで、本発明は機関運転状態に応じて速
かに燃焼室の供給燃料のオクタン価を最適に可変制御す
ることができて、広い運転領域で常に安定した圧縮自己
着火燃焼を行わせることができるガソリン内燃機関の燃
料供給方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、燃焼室に供給された燃料を圧縮自己着火して燃焼さ
せるようにしたガソリン内燃機関において、低オクタン
価と高オクタン価の複数種類の燃料を個別に供給する少
くとも１つの燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に制御信号を
出力する制御装置とを備え、該制御装置により機関の運
転状態に応じて、低負荷運転では全燃料供給量のうち低
オクタン価の燃料の占める割合を大きくさせる一方、高
負荷運転では高オクタン価の燃料の供給量を増大して負
荷が高まるほど全燃料供給量のうち高オクタン価の燃料
の占める割合を大きくさせて、燃料のオクタン価を可変
制御するようにしたことを特徴としている。
【０００８】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載のオクタン価の異なる複数種類の燃料のうち、低オク
タン価の燃料を燃焼室の周辺又は全体に漂うように供給
し、高オクタン価の燃料を燃焼室の中心付近に漂うよう
に供給するようにしたことを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明にあっては、請求項１，２
に記載のガソリン内燃機関が、１つの吸気ポート燃料噴
射弁と、１つの筒内燃料噴射弁とを備え、吸気ポート燃
料噴射弁から低オクタン価の燃料を吸気ポートに供給
し、筒内燃料噴射弁から高オクタン価の燃料を燃焼室に
供給するようにしたことを特徴としている。
【００１０】請求項４の発明にあっては、請求項３に記
載の吸気ポート燃料噴射弁から吸気弁が閉じている時期
に低オクタン価の燃料を吸気ポートに供給し、筒内燃料
噴射弁から圧縮行程中に高オクタン価の燃料を燃焼室に
供給するようにしたことを特徴としている。
【００１１】請求項５の発明にあっては、請求項１，２
に記載のガソリン内燃機関が、２つの筒内燃料噴射弁を
備え、一方の筒内燃料噴射弁より低オクタン価の燃料を
燃焼室に供給し、他方の筒内燃料噴射弁より高オクタン
価の燃料を燃焼室に供給するようにしたことを特徴とし
ている。
【００１２】請求項６の発明にあっては、請求項５に記
載の一方の筒内燃料噴射弁より吸気行程中に低オクタン
価の燃料を燃焼室に供給し、他方の筒内燃料噴射弁より
圧縮行程中に高オクタン価の燃料を燃焼室に供給するよ
うにしたことを特徴としている。
【００１３】請求項７の発明にあっては、請求項１，２
に記載のガソリン内燃機関が２つの吸気ポート燃料噴射
弁を備え、一方の吸気ポート燃料噴射弁より低オクタン
価の燃料を吸気ポートに供給し、他方の吸気ポート燃料
噴射弁より高オクタン価の燃料を吸気ポートに供給する
ようにしたことを特徴としている。
【００１４】請求項８の発明にあっては、請求項７に記
載の一方の吸気ポート燃料噴射弁より吸気弁が閉じてい
る時期に低オクタン価の燃料を吸気ポートに供給し、他
方の吸気ポート燃料噴射弁より吸気行程中に高オクタン
価の燃料を吸気ポートの燃焼室中心側に向けて供給する
ようにしたことを特徴としている。
【００１５】請求項９の発明にあっては、請求項１，２
に記載のガソリン内燃機関が、低オクタン価の燃料と高
オクタン価の燃料とが供給される複数のノズル噴口を有
する１つの筒内燃料噴射弁を備え、該筒内燃料噴射弁に
より高オクタン価の燃料噴霧を低オクタン価の燃料噴霧
で包み込むように噴射して、燃料を燃焼室に供給するよ
うにしたことを特徴としている。
【００１６】請求項１０の発明にあっては、請求項９に
記載の１つの筒内燃料噴射弁から噴射供給される高オク
タン価の燃料と低オクタン価の燃料の供給割合を、各燃
料の燃圧を変えることにより変化させるようにしたこと
を特徴としている。
【００１７】請求項１１の発明にあっては、請求項１〜
１０に記載の燃料噴射弁から噴射供給される低オクタン
価の燃料は、高めオクタン価の燃料と低めオクタン価の
燃料の複数種類が用意され、低負荷域の低負荷側では低
めオクタン価の燃料が供給され、低負荷域の高負荷側で
は高めオクタン価の燃料が供給されるように、複数種類
の低オクタン価の燃料を低負荷域で負荷条件に応じて供
給切換えするようにしたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、燃料噴
射弁から低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料とが
個別に噴射供給されて、低負荷運転時には全燃料供給量
のうち着火性の良い低オクタン価の燃料の占める割合が
大きくされるため、低負荷域での圧縮自己着火性が良好
となって燃焼を安定化させることができる一方、高負荷
運転時は負荷が高まるほど筒内温度が上昇してノッキン
グ発生頻度が高まるが、この高負荷運転時には耐ノック
性の良い高オクタン価の燃料の供給量を増大して負荷が
高まるほど全燃料供給量のうち高オクタン価の燃料の占
める割合を大きくさせるため、高負荷域でのノッキング
発生を抑制することができる。
【００１９】しかも、このように燃焼室に個別に噴射供
給される低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料の供
給量を制御して、燃焼室の供給燃料のオクタン価を直接
的に可変制御できるため、運転条件の変化に対するレス
ポンスが良好で各運転条件に最適なオクタン価とするこ
とができて、低負荷域から高負荷域に亘る広い運転領域
で安定した圧縮自己着火燃焼を行わせることができる。
【００２０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、燃焼室の周辺又は全体に低オク
タン価の燃料を分布させ、燃焼室の中心付近に低オクタ
ン価の燃料を分布させるため、圧縮自己着火燃焼は低オ
クタン価の燃料より燃焼が始まることから、結果として
圧縮自己着火燃焼は燃焼室の周壁付近から燃焼室の中心
に向かって進行するようになってノッキング発生のない
安定した燃焼を行なわせることができる。
【００２１】請求項３に記載の発明によれば、請求項
１，２の発明の効果に加えて、吸気ポートに低オクタン
価の燃料を噴射する１つの吸気ポート燃料噴射弁を設
け、燃焼室に高オクタン価の燃料を噴射する１つの筒内
燃料噴射弁を設けて、それぞれ専用の燃料噴射弁を吸気
ポートと燃焼室とに分けて設置するようにしてあるた
め、吸気ポート形状および燃焼室形状について特別な設
計の必要がなく設計の自由度を高めることができる。
【００２２】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
の発明の効果に加えて、吸気ポート燃料噴射弁から供給
される低オクタン価の燃料は吸気弁が閉じている時期に
吸気ポートに噴射されるため、該噴射燃料は燃焼室より
伝わる熱で十分に熱せられた吸気弁によって気化が促進
され、そして、吸気行程で吸気弁が開弁することにより
新気と十分に混合されて燃焼室全体に広がって分布させ
ることができる。
【００２３】一方、筒内燃料噴射弁から供給される高オ
クタン価の燃料は圧縮行程中に噴射されるため、ピスト
ンが上昇して圧縮自己着火燃焼が準備される時期に該高
オクタン価の燃料を燃焼室の中心付近に分布させること
ができる。
【００２４】この結果、低負荷域での燃焼の安定性をよ
り一層向上できると共に、高負荷域では燃焼室周辺の低
オクタン価の燃料と燃焼室中心付近の高オクタン価の燃
料との層状分布を確立できて、燃焼室の周壁付近から燃
焼が始まって燃焼室中心へ向かって燃焼が進むノッキグ
発生のない圧縮自己着火燃焼を安定して行わせることが
できる。
【００２５】請求項５に記載の発明によれば、請求項
１，２の発明の効果に加えて、低オクタン価の燃料を供
給する燃料噴射弁と、高オクタン価の燃料を供給する燃
料噴射弁とを、比較的面積の広い燃焼室壁に設けて２つ
の筒内燃料噴射弁としてあるため、これら筒内燃料噴射
弁の配設レイアウトの自由度を高められ、特に、高オク
タン価の燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を燃焼室の中心
部分に、および低オクタン価の燃料を噴射する筒内燃料
噴射弁を燃焼室の周壁付近に設置して、これら筒内燃料
噴射弁からの燃料噴射により燃焼室周辺の低オクタン価
の燃料を分布させると共に、燃焼室中心付近に高オクタ
ン価の燃料を分布させて燃料の層状分布を容易に行わせ
ることができる。
【００２６】請求項６に記載の発明によれば、請求項５
の発明の効果に加えて、吸気行程中に低オクタン価の燃
料を燃焼室に供給するため、燃料の気化潜熱により吸気
が冷やされて吸気量を増加させることができ、実充填効
率を高めて出力を向上できる。また、吸気行程で低オク
タン価の燃料を供給することにより新気と十分に混合さ
せて燃焼室全体に低オクタン価の燃料を分布させ、そし
て、圧縮行程中に高オクタン価の燃料を供給することに
よって高オクタン価の燃料を燃焼室中心付近に分布させ
て燃料の層状分布を確立することができる。
【００２７】請求項７に記載の発明によれば、請求項
１，２の発明の効果に加えて、低オクタン価の燃料を供
給する燃料噴射弁と、高オクタン価の燃料を供給する燃
料噴射弁とを、吸気ポートに設けて２つの吸気ポート燃
料噴射弁としてあるため、これら吸気ポート燃料噴射弁
は高い燃焼室圧力を受けることがなく、従って、燃焼室
圧力に打ち勝つ高い燃圧を得るための高燃圧ポンプの必
要がなく補機類のコスト的低減効果を得ることができ
る。
【００２８】請求項８に記載の発明によれば、請求項７
の発明の効果に加えて、一方の吸気ポート燃料噴射弁か
ら供給される低オクタン価の燃料は吸気弁が閉じている
時期に吸気ポートに噴射されるため、該噴射燃料は燃焼
室より伝わる熱で十分に熱せられた吸気弁によって気化
が促進され、そして、吸気行程で吸気弁が開弁すること
により新気と十分に混合されて燃焼室全体に広がって分
布させることができる。
【００２９】また、他方の吸気ポート燃料噴射弁から供
給される高オクタン価の燃料は吸気行程中に燃焼室中心
側に向けて噴射されるため、燃焼室周辺に分布する低オ
クタン価の燃料と燃焼室中心付近に分布する高オクタン
価の燃料との層状分布を確立できて、高負荷運転時に燃
焼室の周壁付近から燃焼が始まって燃焼室中心へ向かっ
て燃焼が進むノッキング発生のない圧縮自己着火燃焼を
安定して行わせることができる。
【００３０】請求項９に記載の発明によれば、請求項
１，２の発明の効果に加えて、単一の筒内燃料噴射弁に
よって低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料とを個
別に燃焼室に供給するようにしてあるため、燃料噴射弁
の配設レイアウトの自由度を高められると共にコスト的
に有利に得ることができる。
【００３１】また、高オクタン価の燃料噴霧を低オクタ
ン価の燃料で包み込むように燃料噴射させるため、燃焼
室の周辺に低オクタン価の燃料を、又、燃焼室の中心付
近に高オクタン価の燃料を分布させる燃料の層状分布を
確立でき、高負荷運転時に燃焼室の周壁付近から燃焼が
始まって燃焼室中心へ向かって燃焼が進むノッキング発
生のない圧縮自己着火燃焼を安定して行わせることがで
きる。
【００３２】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
９の発明の効果に加えて、個別に噴射される燃料の圧力
を可変とすることによって、高オクタン価の燃料と低オ
クタン価の燃料との供給割合を容易に制御することがで
きる。
【００３３】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
１〜１０の発明の効果に加えて、低負荷運転と高負荷運
転との変化領域では、高めオクタン価の低オクタン価燃
料が供給されるため、オクタン価の変化特性をなだらか
にしてトルクショックを回避することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。
【００３５】図１において、１はシリンダブロック、２
はピストン、３はシリンダヘッド、４はこれらシリンダ
ブロック１，ピストン２，およびシリンダヘッド３で形
成された燃焼室を示す。
【００３６】シリンダヘッド３に設けられた吸気ポート
５には、燃料を吸気弁６に向けて噴射させる吸気ポート
燃料噴射弁７を配設してある。
【００３７】この吸気ポート燃料噴射弁７には燃料タン
ク８に貯留した低オクタン価の燃料が燃料ポンプ９によ
り送給される。
【００３８】また、シリンダヘッド３には燃焼室４のほ
ぼ中心位置に筒内燃料噴射弁１０を配設してあり、該筒
内燃料噴射弁１０には燃料タンク１１に貯留した高オク
タン価の燃料が燃料ポンプ１２により送給される。
【００３９】吸気ポート燃料噴射弁７および筒内燃料噴
射弁１０は、制御装置としてのエンジンコントロールユ
ニット１３から出力される制御信号によっ作動制御さ
れ、吸気ポート燃料噴射弁７は吸気弁６が閉じている時
期に、即ち、吸気行程でない時期に開弁作動されて低オ
クタン価の燃料を吸気弁６に指向して噴射し、また、筒
内燃料噴射弁１０は機関の圧縮行程中に開弁作動されて
高オクタン価の燃料を燃焼室４の中心部分に噴射する。
【００４０】図２に示すグラフは機関の運転領域と前記
各燃料噴射弁７，１０から供給される燃料噴射量の割合
を示しており、低負荷域においては吸気ポート燃料噴射
弁７から低オクタン価の燃料のみが噴射供給され、高負
荷域においては低オクタン価の燃料の供給量が一定に保
持される一方、筒内燃料噴射弁１０も開弁作動して高オ
クタン価の燃料が供給されて負荷の増大と共に供給量が
増大し、全燃料供給量のうち高オクタン価の燃料の供給
割合を大きくしている。
【００４１】以上の実施形態の装置によれば、吸気ポー
ト燃料噴射弁７から低オクタン価の燃料が、また、筒内
燃料噴射弁１０から高オクタン価の燃料がそれぞれ個別
に噴射供給されて、低負荷運転時には着火性の良い低オ
クタン価の燃料のみが供給されるため、低負荷域での圧
縮自己着火性が良好となって燃焼を安定化させることが
できる。
【００４２】また、高負荷運転時は負荷が高まるほど筒
内温度が上昇してノッキング発生頻度が高まるが、高負
荷域では低オクタン価の燃料の供給量が一定に保持され
る一方、筒内燃料噴射弁１０も開弁作動して耐ノック性
の良い高オクタン価の燃料が供給されて負荷の増大と共
にその供給量が増大し、全燃料供給量のうち高オクタン
価の燃料の供給割合が大きくされるため、高負荷域での
ノッキング発生を抑制することができる。
【００４３】しかも、このように燃焼室４に個別に供給
される低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料の供給
量を制御して、燃焼室４の供給燃料のオクタン価を直接
的に可変制御できるため、運転条件の変化に対するレス
ポンスが良好で図３に示すように各運転条件に最適なオ
クタン価とすることができて、低負荷域から高負荷域に
亘る広い運転領域で安定した圧縮自己着火燃焼を行わせ
ることができる。
【００４４】ここで、特に本実施形態では前記吸気ポー
ト燃料噴射弁７から低オクタン価の燃料を吸気弁５が閉
じている時期に、即ち、吸気行程でない時期に該吸気弁
６に指向して噴射させるため、燃焼室４より伝わる熱に
より十分に熱せられた吸気弁６により気化が促進され、
吸気行程で吸気弁６が開弁することにより新気と十分に
混合されてこの低オクタン価の燃料が燃焼室４の全体に
広がって分布するようになる。
【００４５】そして、高負荷域で筒内噴射弁１０から供
給される高オクタン価の燃料は圧縮行程中に噴射される
ため、ピストン２が上昇して圧縮自己着火燃焼が準備さ
れる時期に該高オクタン価の燃料を燃焼室４の中心付近
に分布させることができる。
【００４６】この結果、低負荷域での燃焼の安定性をよ
り一層向上できると共に、高負荷域では燃焼室１の周辺
の低オクタン価の燃料と、燃焼室１の中心付近の高オク
タン価の燃料との層状分布が確立でき、ピストン２が更
に上昇して燃焼室４内の圧力および温度が上昇すると、
圧縮自己着火燃焼は低オクタン価の燃料より燃焼が始ま
ることから、結果として圧縮自己着火燃焼は燃焼室４の
周壁付近から燃焼室４の中心に向かって燃焼が進行する
ようになって、ノッキング発生のない安定した圧縮自己
着火燃焼を行わせることができる。
【００４７】また、このような機関の運転特性上の効果
とは別に、吸気ポート５に低オクタン価の燃料を噴射す
る吸気ポート燃料噴射弁７を設け、燃焼室４に高オクタ
ン価の燃料を噴射する筒内噴射弁１０を設けて、それぞ
れ専用の燃料噴射弁７，１０を吸気ポート５と燃焼室４
とに分けて設置してあるめ、吸気ポート５の形状および
燃焼室４の形状について特別な設計の必要がなく設計の
自由度を高めることができる。
【００４８】図４は本発明の第２実施形態を示すもの
で、この実施形態にあっては、燃焼室４の周壁の吸気弁
６に近接した位置に第１の筒内燃料噴射弁１０Ａを配設
すると共に、燃焼室４のほぼ中心位置に第２の筒内燃料
噴射弁１０Ｂを配設し、第１の筒内燃料噴射弁１０Ａか
らは吸気行程中に低オクタン価の燃料を燃焼室４に噴射
供給し、第２の筒内燃料噴射弁１０Ｂからは圧縮行程中
に高オクタン価の燃料を燃焼室４に噴射供給するように
してある。
【００４９】これら低オクタン価の燃料と高オクタン価
の燃料の供給割合は、前記図２に示した第１実施形態と
同様に制御される。
【００５０】従って、この第２実施形態の装置によれ
ば、前記第１実施形態とほぼ同様の効果が得られる他、
吸気行程中に第１の筒内燃料噴射弁１０Ａより低オクタ
ン価の燃料を燃焼室４に供給するため、該低オクタン価
の燃料を新気と十分に混合させて燃焼室１の全体に分布
させることができることは勿論、吸気行程で噴射された
低オクタン価の燃料の気化潜熱により吸気が冷やされて
吸気量を増大させることができるから、実充填効率を高
めて出力を向上することができる。
【００５１】また、第１，第２の筒内燃料噴射弁１０
Ａ，１０Ｂを比較的面積の広い燃焼室壁に設けてあるた
め、これら筒内燃料噴射弁１０Ａ，１０Ｂの配設レイア
ウトの自由度を高められ、特に、高オクタン価の燃料を
噴射供給する第２の筒内燃料噴射弁１０Ｂを燃焼室４の
中心部分に、および低オクタン価の燃料を噴射供給する
第１の筒内燃料噴射弁を燃焼室４の周壁の吸気弁６近傍
に配設することによって、燃焼室周辺に分布する低オク
タン価の燃料と、燃焼室中心付近に分布する高オクタン
価の燃料との層状分布を容易に行わせることができる。
【００５２】図５，６は本発明の第３実施形態を示すも
ので、この実施形態にあっては、吸気ポート５の吸気弁
６の近傍位置に第１の吸気ポート燃料噴射弁７Ａと第２
吸気ポート燃料噴射弁７Ｂとを配設し、第１の吸気ポー
ト燃料噴射弁７Ａからは吸気弁６が閉じている時期に低
オクタン価の燃料を吸気弁６に指向して噴射供給し、第
２の吸気ポート燃料噴射弁７Ｂからは吸気行程中に高オ
クタン価の燃料を吸気ポート５の燃焼室中心側に向けて
噴射供給するようにしてある。
【００５３】この第３実施形態の場合も低オクタン価の
燃料と高オクタン価の燃料の供給割合を、前記図２に示
した第１実施形態と同様に制御するようにしてある。
【００５４】従って、この第３実施形態の装置によれ
ば、低負荷運転時は第１の吸気ポート燃料噴射弁７Ａか
らのみ低オクタン価の燃料が噴射供給されるため、低負
荷域での圧縮自己着火性が良好となって燃焼を安定化さ
せることができる。
【００５５】また、高負荷運転時は第１の吸気ポート燃
料噴射弁７Ａから供給される低オクタン価の燃料の供給
量が一定に保持される一方、第２の吸気ポート燃料噴射
弁７Ｂも開弁作動して高オクタン価の燃料が供給されて
負荷の増大と共にその供給量が増大し、全燃料供給量の
うち高オクタン価の燃料の供給割合が大きくされるた
め、高負荷域でのノッキング発生を抑制でき、従って、
前記第１実施形態と同様に低負荷域から高負荷域に亘る
全運転域で応答性よくオクタン価を最適に制御できて、
安定した圧縮自己着火燃焼を行わせることができる。
【００５６】また、第１の吸気ポート燃料噴射弁７Ａか
ら供給される低オクタン価の燃料は、吸気弁６が閉じて
いる時期に吸気弁６に指向して噴射されるため、気化が
促進されると共に吸気行程で新気と十分に混合させて燃
焼室４の全体に広く分布させることができる一方、高負
荷運転時に第２の吸気ポート燃料噴射弁７Ｂから供給さ
れる高オクタン価の燃料は、吸気行程中に燃焼室４の中
心側に向けて噴射されることから、この第３実施形態の
場合にあっても、低負荷域での燃焼の安定性をより一層
向上できると共に、高負荷域では燃焼室４の周辺の低オ
クタン価の燃料と、燃焼室４の中心付近の高オクタン価
の燃料との層状分布を確立でき、圧縮自己着火燃焼を燃
焼室４の周壁付近から燃焼室４の中心に向かって進行さ
せることができて、ノッキング発生のない安定した圧縮
自己着火燃焼を行わせることができる。
【００５７】また、低オクタン価の燃料を供給する燃料
噴射弁７Ａと、高オクタン価の燃料を供給する燃料噴射
弁７Ｂは吸気ポート５に配設して第１，第２の吸気ポー
ト燃料噴射弁としてあるため、これら吸気ポート燃料噴
射弁７Ａ，７Ｂが高い燃焼室圧力を受けることがなく、
従って、燃焼室圧力に打ち勝つ高い燃圧を得るための高
燃圧ポンプの必要がなく補機類のコスト的低減効果を得
ることができる。
【００５８】図７は本発明の第４実施形態を示すもの
で、本実施形態にあっては、燃焼室４の中心部分に１つ
の筒内燃料噴射弁１０Ｃを配設し、該筒内燃料噴射弁１
０Ｃにより低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料と
を個別に供給させ、低負荷運転時は全燃料供給量のうち
低オクタン価の燃料の占める割合を大きくする一方、高
負荷運転時は高オクタン価の燃料の供給量を増大して負
荷が高まるほど全燃料供給量のうち高オクタン価の燃料
の占める割合を大きくさせて、機関の運転状態に応じた
オクタン価の可変制御を行わせるようにしてある。
【００５９】この筒内燃料噴射弁１０Ｃは図８にをも示
すように、燃料ポンプ９により燃料タンク８から低オク
タン価の燃料が供給される第１燃料通路２１と、該第１
燃料通路２１端の第１ノズル噴口２２と、燃料ポンプ１
２により燃料タンク１１から高オクタン価の燃料が供給
される第２燃料通路２３と、該第２燃料通路２３端の第
２ノズル噴口２４とを備えている。
【００６０】ニードル２５には第１燃料通路２１を開閉
する第１シール部２６と、第２燃料通路２３を開閉する
第２シール部２７とを設けてある。
【００６１】前記第２ノズル噴口２４は第１ノズル噴口
２２の中心部に設定してあり、高オクタン価の燃料噴霧
を低オクタン価の燃料噴霧で包み込むようにして燃料噴
射を行うようにしてある。
【００６２】図９は第１燃料通路２１に供給される低オ
クタン価の燃料と、第２燃料通路２３に供給される高オ
クタン価の燃料の燃圧特性を示している。
【００６３】これら燃料の圧力は負荷条件に応じて回転
制御される燃料ポンプ９，１２によって可変制御され、
低オクタン価の燃料は図９のａ線に示すように低負荷域
では負荷変化に比例して燃圧変化すると共に、高負荷域
では燃圧が一定に保持される。
【００６４】他方、高オクタン価の燃料は図９のｂ線に
示すように低負荷域では低オクタン価の燃料の燃圧より
も低い一定の燃圧に保持されると共に、高負荷域では負
荷の増大に伴って燃圧が大きく立上がり変化するように
してある。
【００６５】即ち、このように負荷に応じて燃料ポンプ
９，１２による低オクタン価燃料および高オクタン価燃
料の燃圧を変化させることにより、ニードル２５のリフ
ト量が同一であっても結果的には図２に示した第１実施
形態とほぼ同様の燃料噴射量の制御を行って、図３に示
したオクタン価の可変制御を行なわせることができる。
【００６６】従って、この第４実施形態の装置によれ
ば、低負荷運転時は全燃料供給量のうち第１ノズル噴口
２２から燃焼室４に噴射される低オクタン価燃料の占め
る割合が大きいため、低負荷域での圧縮自己着火性が良
好となって燃焼を安定化させることができる。
【００６７】他方、高負荷運転時は第２ノズル噴口２４
から燃焼室４に噴射される高オクタン価燃料の供給量が
増大し、負荷が高まるほど全燃料供給量のうち高オクタ
ン価燃料の占める割合が大きくされるため、高負荷域で
のノッキング発生を抑制でき、従って、第１実施形態と
同様に低負荷域から高負荷域に亘る全運転域で応答性よ
くオクタン価を最適に制御できて、安定した圧縮自己着
火燃焼を行わせることができる。
【００６８】また、この高負荷域では第２ノズル噴口２
４から噴射される高オクタン価の燃料噴霧を、該第２ノ
ズル噴口２４の周囲の第１ノズル噴口２２から噴射され
る低オクタン価の燃料噴霧で図７に示すように包み込む
ようになるため、燃焼室４の周辺に低オクタン価の燃料
が分布し、燃焼室４の中心付近に高オクタン価の燃料が
分布する層状分布とさせることができ、この結果、圧縮
自己着火燃焼を燃焼室４の周壁付近から燃焼室４の中心
に向かって進行させることができて、ノッキング発生の
ない安定した圧縮自己着火燃焼を行わせることができ
る。
【００６９】また、単一の筒内燃料噴射弁１０Ｃによっ
て低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃料とを個別に
燃焼室４に供給するようにしてあるため、燃料噴射弁の
配設レイアウトの自由度を高められると共にコスト的に
有利に得ることができ、しかも、燃料ポンプ９，１２に
よる燃料圧力を可変とすることによって、低オクタン価
の燃料と高オクタン価の燃料との供給割合を容易に制御
することができる。
【００７０】前記各実施形態では低オクタン価と高オク
タン価の２種類の燃料を供給制御して、低負荷運転時と
高負荷運転時とでオクタン価を可変制御するようにして
いるが、この他、例えば図１１に示すように３種類のオ
クタン価の異なる燃料を供給制御することによって、低
負荷域から高負荷域に変化する運転領域でオクタン価を
なだらかに変化させるようにすることもできる。
【００７１】図１０は前記図１１に示したオクタン価変
化特性を得るための１つの例として挙げた第５実施形態
を示している。
【００７２】この第５実施形態では便宜的に図１に示し
た第１実施形態の構造、即ち、吸気ポート５に燃料ポン
プ９により燃料タンク８から低オクタン価の燃料が供給
される吸気ポート燃料噴射弁７を設ける一方、燃焼室４
の中心部分に燃料ポンプ１２により燃料タンク１１から
高オクタン価の燃料が供給される筒内燃料噴射弁１０を
設けた構造、を基本構造としている。
【００７３】前記吸気ポート燃料噴射弁７には切換弁３
０の切換作動により、燃料ポンプ３２を介して燃料タン
ク３１から前記燃料タンク８の低オクタン価の燃料より
もオクタン価が高い低オクタン価燃料が供給されるよう
にしてある。
【００７４】即ち、低負荷域では負荷条件によって低め
オクタン価の低オクタン価燃料と高めオクタン価の低オ
クタン価燃料とをエンジンコントロールユニット１３に
よる切換弁３０の切換作動により供給制御し、低負荷域
の低負荷側では低めオクタン価の低オクタン価燃料を供
給し、低負荷域の高負荷側となる低負荷域と高負荷域の
変化領域で高めオクタン価の低オクタン価燃料を供給す
るようにしている。
【００７５】このように低負荷域と高負荷域との変化領
域で高めオクタン価の低オクタン価燃料を供給して、図
１１に示すように前記変化領域でオクタン価の変化特性
をなだらかにすることによって、トルクショックを回避
して運転特性を安定化させることができる。
【００７６】なお、この他、場合によって高オクタン価
燃料として低めオクタン価と高めオクタン価の燃料を用
意して、負荷条件によってこれら低めオクタン価燃料と
高めオクタン価燃料とを供給切換させるようにすること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する装置の第１実施形態を
示す略示的説明図。
【図２】本発明の方法を実施する装置の第１実施形態に
おける燃料噴射量の制御特性図。
【図３】本発明の方法を実施する装置の第１実施形態に
おける燃料のオクタン価変化特性図。
【図４】本発明の方法を実施する装置の第２実施形態を
示す略示的説明図。
【図５】本発明の方法を実施する装置の第３実施形態を
示す略示的説明図。
【図６】図５の略示的平面説明図。
【図７】本発明の方法を実施する装置の第４実施形態を
示す略示的説明図。
【図８】本発明の方法を実施する装置の第４実施形態に
用いられる筒内燃料噴射弁の略示的断面説明図。
【図９】本発明の方法を実施する装置の第４実施形態の
筒内燃料噴射弁により供給される燃料の燃圧特性図。
【図１０】本発明の方法を実施する装置の第５実施形態
を示す略示的説明図。
【図１１】本発明の方法を実施する装置の第５実施形態
における燃料のオクタン価変化特性図。
【符号の説明】
４ 燃焼室 ５ 吸気ポート ６ 吸気弁 ７，７Ａ，７Ｂ 吸気ポート燃料噴射弁 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 筒内燃料噴射弁 １３ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 19/06 Ｆ０２Ｄ 19/06 Ｚ 19/12 19/12 Ｚ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ａ ３３０ ３３０Ｋ ３５１ ３５１ 41/04 ３４５ 41/04 ３４５Ｃ ３４５Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｍ Ｆ０２Ｍ 43/00 Ｆ０２Ｍ 43/00 51/00 51/00 Ａ 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｕ 63/00 63/00 Ｐ 69/00 69/00 ３２０Ｆ (72)発明者 荒井 孝之 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 飯山 明裕 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 AA06 AA18 AB05 AC02 AC05 AC08 AD03 AD09 AG01 3G066 AA02 AA05 AA07 AB02 AB06 AD10 AD12 BA01 BA22 BA61 CC11 CC12 CC20 CC21 CC48 CD26 DB08 DB09 3G084 AA01 AA05 BA11 BA13 BA14 CA03 CA04 DA11 FA00 FA18 FA39 3G092 AA00 AA05 AA06 AA09 AB02 AB12 BB06 BB20 DE02S DE03S EA11 FA00 FA04 FA16 FA50 GA05 GA06 HB02X HB02Z HB05X HB05Z HB07Z 3G301 HA01 HA04 HA16 HA24 JA04 JA22 KA08 KA09 LB04 LB06 MA19 MA29 PA17Z

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室に供給された燃料を圧縮自己着火
    して燃焼させるようにしたガソリン内燃機関において、
    低オクタン価と高オクタン価の複数種類の燃料を個別に
    供給する少くとも１つの燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に
    制御信号を出力する制御装置とを備え、該制御装置によ
    り機関の運転状態に応じて、低負荷運転では全燃料供給
    量のうち低オクタン価の燃料の占める割合を大きくする
    一方、高負荷運転では高オクタン価の燃料の供給量を増
    大して負荷が高まるほど全燃料供給量のうち高オクタン
    価の燃料の占める割合を大きくさせて、燃料のオクタン
    価を可変制御するようにしたことを特徴とするガソリン
    内燃機関の燃料供給方法。
  2. 【請求項２】 オクタン価の異なる複数種類の燃料のう
    ち、低オクタン価の燃料を燃焼室の周辺又は全体に漂う
    ように供給し、高オクタン価の燃料を燃焼室の中心付近
    に漂うように供給するようにしたことを特徴とする請求
    項１に記載のガソリン内燃機関の燃料供給方法。
  3. 【請求項３】 １つの吸気ポート燃料噴射弁と、１つの
    筒内燃料噴射弁とを備え、吸気ポート燃料噴射弁から低
    オクタン価の燃料を吸気ポートに供給し、筒内燃料噴射
    弁から高オクタン価の燃料を燃焼室に供給するようにし
    たことを特徴とする請求項１，２に記載のガソリン内燃
    機関の燃料供給方法。
  4. 【請求項４】 吸気ポート燃料噴射弁から吸気弁が閉じ
    ている時期に低オクタン価の燃料を吸気ポートに供給
    し、筒内燃料噴射弁から圧縮行程中に高オクタン価の燃
    料を燃焼室に供給するようにしたことを特徴とする請求
    項３に記載のガソリン内燃機関の燃料供給方法。
  5. 【請求項５】 ２つの筒内燃料噴射弁を備え、一方の筒
    内燃料噴射弁より低オクタン価の燃料を燃焼室に供給
    し、他方の筒内燃料噴射弁より高オクタン価の燃料を燃
    焼室に供給するようにしたことを特徴とする請求項１，
    ２に記載のガソリン内燃機関の燃料供給方法。
  6. 【請求項６】 一方の筒内燃料噴射弁より吸気行程中に
    低オクタン価の燃料を燃焼室に供給し、他方の筒内燃料
    噴射弁より圧縮行程中に高オクタン価の燃料を燃焼室に
    供給するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の
    ガソリン内燃機関の燃料供給方法。
  7. 【請求項７】 ２つの吸気ポート燃料噴射弁を備え、一
    方の吸気ポート燃料噴射弁より低オクタン価の燃料を吸
    気ポートに供給し、他方の吸気ポート燃料噴射弁より高
    オクタン価の燃料を吸気ポートに供給するようにしたこ
    とを特徴とする請求項１，２に記載のガソリン内燃機関
    の燃料供給方法。
  8. 【請求項８】 一方の吸気ポート燃料噴射弁より吸気弁
    が閉じている時期に低オクタン価の燃料を吸気ポートに
    供給し、他方の吸気ポート燃料噴射弁より吸気行程中に
    高オクタン価の燃料を吸気ポートの燃焼室中心側に向け
    て供給するようにしたことを特徴とする請求項７に記載
    のガソリン内燃機関の燃料供給方法。
  9. 【請求項９】 低オクタン価の燃料と高オクタン価の燃
    料とが供給される複数のノズル噴口を有する１つの筒内
    燃料噴射弁を備え、該筒内燃料噴射弁により高オクタン
    価の燃料噴霧を低オクタン価の燃料噴霧で包み込むよう
    に噴射して、燃料を燃焼室に供給するようにしたことを
    特徴とする請求項１，２に記載のガソリン内燃機関の燃
    料供給方法。
  10. 【請求項１０】 １つの筒内燃料噴射弁から噴射供給さ
    れる高オクタン価の燃料と低オクタン価の燃料の供給割
    合を、各燃料の燃圧を変えることにより変化させるよう
    にしたことを特徴とする請求項９に記載のガソリン内燃
    機関の燃料供給方法。
  11. 【請求項１１】 燃料噴射弁から噴射供給される低オク
    タン価の燃料は高めオクタン価の燃料と低めオクタン価
    の燃料の複数種類が用意され、低負荷域の低負荷側では
    低めオクタン価の燃料が供給され、低負荷域の高負荷側
    では高めオクタン価の燃料が供給されるように、複数種
    類の低オクタン価の燃料を低負荷域で負荷条件に応じて
    供給切換えするようにしたことを特徴とする請求項１〜
    １０の何れかに記載のガソリン内燃機関の燃料供給方
    法。
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