JP2000213392A - 筒内噴射型火花点火式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射型火花点火式内燃機関Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料性状に応じて出力トルクと燃費の最適化
を図った筒内噴射型火花点火式内燃機関を提供する。 【解決手段】 噴射時期（Ｔeinj）及び点火時期（ＴI
G）は、補正手段により、燃料性状検知手段によって検
出または推定された使用燃料のオクタン価に応じ、とも
に、高オクタン価のときには●印に対応した値に、低オ
クタン価のときには○印に対応した値に補正される。
を図った筒内噴射型火花点火式内燃機関を提供する。 【解決手段】 噴射時期（Ｔeinj）及び点火時期（ＴI
G）は、補正手段により、燃料性状検知手段によって検
出または推定された使用燃料のオクタン価に応じ、とも
に、高オクタン価のときには●印に対応した値に、低オ
クタン価のときには○印に対応した値に補正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型火花点
火式内燃機関に係り、詳しくは、燃料噴射時期と点火時
期との最適化を図る技術に関する。
火式内燃機関に係り、詳しくは、燃料噴射時期と点火時
期との最適化を図る技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、より一層の燃費向上を図る
ため、例えば、特開平８−２６０９８６号公報に開示さ
れるように、燃焼室内に直接燃料を噴射し、機関負荷状
態に応じて層状燃焼（圧縮行程噴射）と均一燃焼（吸気
行程噴射）とを切り換える筒内噴射型火花点火式内燃機
関が実用化されている。
ため、例えば、特開平８−２６０９８６号公報に開示さ
れるように、燃焼室内に直接燃料を噴射し、機関負荷状
態に応じて層状燃焼（圧縮行程噴射）と均一燃焼（吸気
行程噴射）とを切り換える筒内噴射型火花点火式内燃機
関が実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示の筒内噴射型内燃機関では、使用燃料の性状を何ら
考慮しておらず、指定燃料に対応して一義的に設定され
たエンジン制御パラメータ値に基づきエンジン制御が行
われるので、例えば、指定燃料よりもオクタン価の高い
燃料が使用された場合、ノッキングが起こり難いにも拘
わらず上記指定燃料で設定されたエンジン制御パラメー
タ値に基づきエンジン制御が実施されることになり、均
一燃焼時において燃料性状に応じた十分な出力トルクが
得られず、層状燃焼時においては燃費向上が図れないと
いう問題がある。
開示の筒内噴射型内燃機関では、使用燃料の性状を何ら
考慮しておらず、指定燃料に対応して一義的に設定され
たエンジン制御パラメータ値に基づきエンジン制御が行
われるので、例えば、指定燃料よりもオクタン価の高い
燃料が使用された場合、ノッキングが起こり難いにも拘
わらず上記指定燃料で設定されたエンジン制御パラメー
タ値に基づきエンジン制御が実施されることになり、均
一燃焼時において燃料性状に応じた十分な出力トルクが
得られず、層状燃焼時においては燃費向上が図れないと
いう問題がある。
【０００４】この点に関し、吸気管噴射型内燃機関で
は、オクタン価に応じてエンジン制御パラメータ値であ
る点火時期の設定を変更する技術が特開平８−４２４３
４号公報により公知である。しかしながら、筒内噴射型
火花点火式内燃機関は、当該吸気管噴射型内燃機関と基
本構成や燃焼形態が全く異なり、エンジン制御パラメー
タも多いため、単に上記公報の技術を筒内噴射型内燃機
関に適用しただけでは燃料性状に対応した十分な出力ト
ルクや燃費の向上を図ることはできない。
は、オクタン価に応じてエンジン制御パラメータ値であ
る点火時期の設定を変更する技術が特開平８−４２４３
４号公報により公知である。しかしながら、筒内噴射型
火花点火式内燃機関は、当該吸気管噴射型内燃機関と基
本構成や燃焼形態が全く異なり、エンジン制御パラメー
タも多いため、単に上記公報の技術を筒内噴射型内燃機
関に適用しただけでは燃料性状に対応した十分な出力ト
ルクや燃費の向上を図ることはできない。
【０００５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、燃料性状
に応じて出力トルクと燃費の最適化を図った筒内噴射型
火花点火式内燃機関を提供することにある。
になされたもので、その目的とするところは、燃料性状
に応じて出力トルクと燃費の最適化を図った筒内噴射型
火花点火式内燃機関を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、補正手段により、燃料性
状検知手段によって検出または推定された使用燃料のオ
クタン価に応じて噴射時期及び点火時期を補正するよう
にしている。従って、暖機後の均一燃焼時には、オクタ
ン価に応じてノッキングの発生し始める噴射時期及び点
火時期が異なり、例えば、高オクタン価の場合の方が低
オクタン価の場合よりもノッキングの発生し始める噴射
時期、点火時期が進角側にあるのであるが、この場合に
おいて、噴射時期及び点火時期をともに補正すること
で、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、出力トルクが
良好となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とさ
れる。
ために、請求項１の発明では、補正手段により、燃料性
状検知手段によって検出または推定された使用燃料のオ
クタン価に応じて噴射時期及び点火時期を補正するよう
にしている。従って、暖機後の均一燃焼時には、オクタ
ン価に応じてノッキングの発生し始める噴射時期及び点
火時期が異なり、例えば、高オクタン価の場合の方が低
オクタン価の場合よりもノッキングの発生し始める噴射
時期、点火時期が進角側にあるのであるが、この場合に
おいて、噴射時期及び点火時期をともに補正すること
で、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、出力トルクが
良好となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とさ
れる。
【０００７】また、層状燃焼時においても、オクタン価
に応じてノッキングの発生し始める噴射時期及び点火時
期が異なり、例えば、高オクタン価の場合の方が低オク
タン価の場合よりもノッキングの発生し始める噴射時
期、点火時期がやはり進角側にあるのであるが、この場
合において、噴射時期及び点火時期をともに補正するこ
とで、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、燃費が良好
となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とされ
る。
に応じてノッキングの発生し始める噴射時期及び点火時
期が異なり、例えば、高オクタン価の場合の方が低オク
タン価の場合よりもノッキングの発生し始める噴射時
期、点火時期がやはり進角側にあるのであるが、この場
合において、噴射時期及び点火時期をともに補正するこ
とで、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、燃費が良好
となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とされ
る。
【０００８】さらに、冷態始動時の均一燃焼時におい
て、噴射時期及び点火時期をともに補正することで、オ
クタン価、即ち燃料性状に応じた、スモークの発生量が
最小となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とさ
れる。
て、噴射時期及び点火時期をともに補正することで、オ
クタン価、即ち燃料性状に応じた、スモークの発生量が
最小となる最適な噴射時期及び点火時期を設定可能とさ
れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１を参照すると、車両に搭載さ
れた本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関の概略構成
図が示されており、以下同図に基づいて本発明の筒内噴
射型火花点火式内燃機関の構成を説明する。
面に基づき説明する。図１を参照すると、車両に搭載さ
れた本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関の概略構成
図が示されており、以下同図に基づいて本発明の筒内噴
射型火花点火式内燃機関の構成を説明する。
【００１０】機関本体（以下、単にエンジンという）１
は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換える
ことで均一燃焼を行う吸気行程での燃料噴射（吸気行程
噴射モード）または層状燃焼を行う圧縮行程での燃料噴
射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花
点火式直列４気筒ガソリンエンジンとされている。そし
て、この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空
燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転
（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リ
ーン空燃比運転）が実現可能とされており、特に圧縮行
程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能とさ
れている。
は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換える
ことで均一燃焼を行う吸気行程での燃料噴射（吸気行程
噴射モード）または層状燃焼を行う圧縮行程での燃料噴
射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花
点火式直列４気筒ガソリンエンジンとされている。そし
て、この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空
燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転
（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リ
ーン空燃比運転）が実現可能とされており、特に圧縮行
程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能とさ
れている。
【００１１】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ（点火栓）４とと
もに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これ
により、燃焼室８内に燃料を直接噴射可能とされてい
る。燃料噴射弁６には、燃料パイプを介して燃料タンク
を擁した燃料供給装置（共に図示せず）が接続されてい
る。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプ
と高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃
料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高
燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向
けて所望の燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料
噴射量は高圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の
開弁時間、即ち燃料噴射時間とから決定される。
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ（点火栓）４とと
もに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これ
により、燃焼室８内に燃料を直接噴射可能とされてい
る。燃料噴射弁６には、燃料パイプを介して燃料タンク
を擁した燃料供給装置（共に図示せず）が接続されてい
る。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプ
と高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃
料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高
燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向
けて所望の燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料
噴射量は高圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の
開弁時間、即ち燃料噴射時間とから決定される。
【００１２】シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞ
れ接続されている。そして、吸気マニホールド１０の他
端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロット
ル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ１１ａが設けられている。
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞ
れ接続されている。そして、吸気マニホールド１０の他
端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロット
ル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ１１ａが設けられている。
【００１３】また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に
略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポー
トと連通するようにして排気マニホールド１２の一端が
それぞれ接続されている。図中符号２０は、クランク角
を検出するクランク角センサであり、該クランク角セン
サ２０はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされてい
る。また、符号２２は、エンジン１の冷却水温、即ちエ
ンジン温度を検出する水温センサである。さらに、符号
２４は、エンジン１の異常振動を検知することによりノ
ッキングを検出するノックセンサであり、該ノックセン
サ２４の検出情報に基づいて燃料性状（オクタン価）が
判別される（燃料性状検知手段）。
略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポー
トと連通するようにして排気マニホールド１２の一端が
それぞれ接続されている。図中符号２０は、クランク角
を検出するクランク角センサであり、該クランク角セン
サ２０はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされてい
る。また、符号２２は、エンジン１の冷却水温、即ちエ
ンジン温度を検出する水温センサである。さらに、符号
２４は、エンジン１の異常振動を検知することによりノ
ッキングを検出するノックセンサであり、該ノックセン
サ２４の検出情報に基づいて燃料性状（オクタン価）が
判別される（燃料性状検知手段）。
【００１４】なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に
公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは
説明を省略する。排気マニホールド１２には、排気管１
４が接続されており、この排気管１４には排気浄化触媒
装置（三元触媒等）３０を介してマフラー（図示せず）
が接続されている。
公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは
説明を省略する。排気マニホールド１２には、排気管１
４が接続されており、この排気管１４には排気浄化触媒
装置（三元触媒等）３０を介してマフラー（図示せず）
が接続されている。
【００１５】そして、排気マニホールド１２には、Ｏ2
センサ２６が設けられている。Ｏ2センサ２６は、排気
中のＮＯxの濃度に相関する値としての酸素量を検出す
るものであって、これにより実際の空燃比（実Ａ／Ｆ）
を良好に検出可能となっている。さらに、入出力装置、
記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央
処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ
（電子コントロールユニット）４０が設置されており、
このＥＣＵ４０により、エンジン１を含めた本発明に係
る内燃機関の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入
力側には、上述したスロットルセンサ１１ａ、クランク
角センサ２０、水温センサ２２、ノックセンサ２４、Ｏ
2センサ２６等の各種センサ類が接続されており、これ
らセンサ類からの検出情報が入力する。
センサ２６が設けられている。Ｏ2センサ２６は、排気
中のＮＯxの濃度に相関する値としての酸素量を検出す
るものであって、これにより実際の空燃比（実Ａ／Ｆ）
を良好に検出可能となっている。さらに、入出力装置、
記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央
処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ
（電子コントロールユニット）４０が設置されており、
このＥＣＵ４０により、エンジン１を含めた本発明に係
る内燃機関の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入
力側には、上述したスロットルセンサ１１ａ、クランク
角センサ２０、水温センサ２２、ノックセンサ２４、Ｏ
2センサ２６等の各種センサ類が接続されており、これ
らセンサ類からの検出情報が入力する。
【００１６】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６等に
は、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃
料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等の最適値がそれぞ
れ出力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の
燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４によ
って適正なタイミングで点火が実施される。
ルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６等に
は、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃
料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等の最適値がそれぞ
れ出力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の
燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４によ
って適正なタイミングで点火が実施される。
【００１７】実際には、ＥＣＵ４０では、スロットルセ
ンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ２０からのエンジン回転速度情報Ｎeとに基づい
てエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐeを求める
ようにされている。そして、当該目標平均有効圧Ｐeと
エンジン回転速度情報Ｎeとに応じて燃料噴射モード設
定マップ（図示せず）より燃料噴射モードを設定するよ
うにされている。例えば、目標平均有効圧Ｐeとエンジ
ン回転速度Ｎeとが共に小さいときには、燃料噴射モー
ドは圧縮行程噴射モード（圧縮リーンモード）とされ、
燃料は圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐe
が大きくなり或いはエンジン回転速度Ｎeが大きくなる
と燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料は
吸気行程で噴射される。吸気行程噴射モードには、リー
ン空燃比とされる吸気リーンモード、実Ａ／Ｆを理論空
燃比（ストイキオ）となるようフィードバック制御する
ストイキオフィードバックモード（Ｓ−Ｆ／Ｂモー
ド）、及び、リッチ空燃比とされるオープンループモー
ド（Ｏ／Ｌモード）がある。
ンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ２０からのエンジン回転速度情報Ｎeとに基づい
てエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐeを求める
ようにされている。そして、当該目標平均有効圧Ｐeと
エンジン回転速度情報Ｎeとに応じて燃料噴射モード設
定マップ（図示せず）より燃料噴射モードを設定するよ
うにされている。例えば、目標平均有効圧Ｐeとエンジ
ン回転速度Ｎeとが共に小さいときには、燃料噴射モー
ドは圧縮行程噴射モード（圧縮リーンモード）とされ、
燃料は圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐe
が大きくなり或いはエンジン回転速度Ｎeが大きくなる
と燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料は
吸気行程で噴射される。吸気行程噴射モードには、リー
ン空燃比とされる吸気リーンモード、実Ａ／Ｆを理論空
燃比（ストイキオ）となるようフィードバック制御する
ストイキオフィードバックモード（Ｓ−Ｆ／Ｂモー
ド）、及び、リッチ空燃比とされるオープンループモー
ド（Ｏ／Ｌモード）がある。
【００１８】そして、目標平均有効圧Ｐe或いは体積効
率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとから制御目標となる目標
空燃比（目標Ａ／Ｆ）が設定され、上記適正量の燃料噴
射量は該目標Ａ／Ｆに基づいて決定される。また、目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとが設定される
と、これに応じて燃料の噴射時期Ｔinjや点火時期ＴIG
も設定される（点火時期制御手段、噴射時期制御手
段）。詳しくは、噴射時期Ｔinjに関しては、先ず燃料
の噴射終了時期Ｔeinjが設定され、該噴射終了時期Ｔei
njに基づいて、燃料噴射量とこれに必要な燃料噴射時間
とから噴射時期Ｔinj、即ち燃料の噴射開始時期が設定
される。
率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとから制御目標となる目標
空燃比（目標Ａ／Ｆ）が設定され、上記適正量の燃料噴
射量は該目標Ａ／Ｆに基づいて決定される。また、目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとが設定される
と、これに応じて燃料の噴射時期Ｔinjや点火時期ＴIG
も設定される（点火時期制御手段、噴射時期制御手
段）。詳しくは、噴射時期Ｔinjに関しては、先ず燃料
の噴射終了時期Ｔeinjが設定され、該噴射終了時期Ｔei
njに基づいて、燃料噴射量とこれに必要な燃料噴射時間
とから噴射時期Ｔinj、即ち燃料の噴射開始時期が設定
される。
【００１９】ところで、これら噴射終了時期Ｔeinj、即
ち噴射時期Ｔinjと点火時期ＴIGとは、燃料噴射モード
が吸気行程噴射モードであるときには、車両の加速不良
を防止するために出力トルクが最大となる最適値に設定
するのがよく、また圧縮行程噴射モードであるときに
は、燃料噴射量を極力少なくして燃費が最高となる最適
値に設定するのがよい。
ち噴射時期Ｔinjと点火時期ＴIGとは、燃料噴射モード
が吸気行程噴射モードであるときには、車両の加速不良
を防止するために出力トルクが最大となる最適値に設定
するのがよく、また圧縮行程噴射モードであるときに
は、燃料噴射量を極力少なくして燃費が最高となる最適
値に設定するのがよい。
【００２０】しかしながら、火花点火式のガソリンエン
ジンでは、燃料性状が粗悪になるほど、即ちオクタン価
が低く燃料の揮発性が高くなるほどノッキングを起こし
易いという特性があり、このようなノッキングの発生を
抑えるためには点火時期ＴIGを燃料性状に応じて遅角側
に補正するのがよい一方、当該筒内噴射型火花点火式内
燃機関においては、このように点火時期ＴIGのみを遅角
側に補正すると、出力トルクや燃費が大きく低下してし
まう場合があることがわかってきた。
ジンでは、燃料性状が粗悪になるほど、即ちオクタン価
が低く燃料の揮発性が高くなるほどノッキングを起こし
易いという特性があり、このようなノッキングの発生を
抑えるためには点火時期ＴIGを燃料性状に応じて遅角側
に補正するのがよい一方、当該筒内噴射型火花点火式内
燃機関においては、このように点火時期ＴIGのみを遅角
側に補正すると、出力トルクや燃費が大きく低下してし
まう場合があることがわかってきた。
【００２１】そして、実験の結果、このような出力トル
クや燃費の低下が噴射終了時期Ｔeinj、即ち噴射時期Ｔ
injに依存しており、点火時期ＴIGとともに噴射終了時
期Ｔeinjを遅角補正することで当該出力トルクや燃費の
低下を最小限に抑えられることがわかってきた。換言す
れば、逆に、燃料性状が良質であってオクタン価が高い
場合には、点火時期ＴIGとともに噴射終了時期Ｔeinjを
進角補正することで出力トルクや燃費を一層向上させら
れることがわかってきた。
クや燃費の低下が噴射終了時期Ｔeinj、即ち噴射時期Ｔ
injに依存しており、点火時期ＴIGとともに噴射終了時
期Ｔeinjを遅角補正することで当該出力トルクや燃費の
低下を最小限に抑えられることがわかってきた。換言す
れば、逆に、燃料性状が良質であってオクタン価が高い
場合には、点火時期ＴIGとともに噴射終了時期Ｔeinjを
進角補正することで出力トルクや燃費を一層向上させら
れることがわかってきた。
【００２２】以下、本発明に係る燃料性状に応じた噴射
終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値設定手順、即
ち本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関の作用につい
て説明する。図２を参照すると、燃料噴射モードが吸気
行程噴射モードであって、且つ、水温センサ２２からの
情報によりエンジン１が所定温度以上の暖機状態と判定
されている場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIG
の設定マップが示されており、先ず、燃料噴射モードが
吸気行程噴射モードであってエンジン１が暖機状態であ
る場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値
設定方法について説明する。
終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値設定手順、即
ち本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関の作用につい
て説明する。図２を参照すると、燃料噴射モードが吸気
行程噴射モードであって、且つ、水温センサ２２からの
情報によりエンジン１が所定温度以上の暖機状態と判定
されている場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIG
の設定マップが示されており、先ず、燃料噴射モードが
吸気行程噴射モードであってエンジン１が暖機状態であ
る場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値
設定方法について説明する。
【００２３】同図には、高オクタン価である場合にノッ
キングが発生し始める噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期
ＴIGの限界線が高オクタン価ノックラインとして実線で
示されており、低オクタン価である場合の限界線が低オ
クタン価ノックラインとして破線で示されており、さら
に、噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGに応じた等ト
ルクラインが併せて示されているが、同図より、ノッキ
ングの発生なく出力トルクが最大となる点は、燃料性状
が良質でオクタン価が高い場合には●印の点であり、燃
料性状が粗悪でオクタン価が低い場合には○印の点であ
ることがわかる。
キングが発生し始める噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期
ＴIGの限界線が高オクタン価ノックラインとして実線で
示されており、低オクタン価である場合の限界線が低オ
クタン価ノックラインとして破線で示されており、さら
に、噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGに応じた等ト
ルクラインが併せて示されているが、同図より、ノッキ
ングの発生なく出力トルクが最大となる点は、燃料性状
が良質でオクタン価が高い場合には●印の点であり、燃
料性状が粗悪でオクタン価が低い場合には○印の点であ
ることがわかる。
【００２４】即ち、当該マップに基づいて、燃料性状が
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、吸気行程噴射モードにおいて出力トル
クを燃料性状に拘わらず常に最大の最適値に設定するこ
とができることになるのである（補正手段）。つまり、
燃料性状が粗悪であってオクタン価が低い場合には、点
火時期ＴIGのみならず噴射終了時期Ｔeinjをも併せて遅
角補正することで、点火時期ＴIGのみの遅角補正だけで
は大きく低下してしまう出力トルクを燃料性状に応じた
最大の状態とすることができることになる。逆に、燃料
性状が良質であってオクタン価が高い場合には、点火時
期ＴIGと噴射終了時期Ｔeinjとを併せて進角補正するこ
とで、燃料の持つ高い性能を十分に発揮することができ
ることになる。
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、吸気行程噴射モードにおいて出力トル
クを燃料性状に拘わらず常に最大の最適値に設定するこ
とができることになるのである（補正手段）。つまり、
燃料性状が粗悪であってオクタン価が低い場合には、点
火時期ＴIGのみならず噴射終了時期Ｔeinjをも併せて遅
角補正することで、点火時期ＴIGのみの遅角補正だけで
は大きく低下してしまう出力トルクを燃料性状に応じた
最大の状態とすることができることになる。逆に、燃料
性状が良質であってオクタン価が高い場合には、点火時
期ＴIGと噴射終了時期Ｔeinjとを併せて進角補正するこ
とで、燃料の持つ高い性能を十分に発揮することができ
ることになる。
【００２５】実際には、ノックセンサ２４からの情報に
基づいて燃料性状、即ちオクタン価が検知されると、そ
れに応じてノックラインがマップ上に設定され、これに
より出力トルクが最大となる噴射終了時期Ｔeinjと点火
時期ＴIGとが●印と○印の間（矢印の間）で適宜決定さ
れることになる。また、図３を参照すると、燃料噴射モ
ードが圧縮行程噴射モードである場合の噴射終了時期Ｔ
einj及び点火時期ＴIGの設定マップが示されており、次
に、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードである場合の
噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値設定方法
について説明する。
基づいて燃料性状、即ちオクタン価が検知されると、そ
れに応じてノックラインがマップ上に設定され、これに
より出力トルクが最大となる噴射終了時期Ｔeinjと点火
時期ＴIGとが●印と○印の間（矢印の間）で適宜決定さ
れることになる。また、図３を参照すると、燃料噴射モ
ードが圧縮行程噴射モードである場合の噴射終了時期Ｔ
einj及び点火時期ＴIGの設定マップが示されており、次
に、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードである場合の
噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適値設定方法
について説明する。
【００２６】圧縮行程噴射モードでは、構造上、燃焼の
成立する噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGが限られ
ており、図３中において、その燃焼成立範囲が実線の楕
円で示されている。つまり、圧縮行程噴射モードにあっ
ては、楕円外の失火領域では安定した燃焼が成立せず、
楕円内部の燃焼領域においてのみ噴射終了時期Ｔeinj及
び点火時期ＴIGが設定されることになる。詳しくは、楕
円の長径軸（一点鎖線で示す）に近い位置ほど燃焼状態
は良好なものとされる。
成立する噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGが限られ
ており、図３中において、その燃焼成立範囲が実線の楕
円で示されている。つまり、圧縮行程噴射モードにあっ
ては、楕円外の失火領域では安定した燃焼が成立せず、
楕円内部の燃焼領域においてのみ噴射終了時期Ｔeinj及
び点火時期ＴIGが設定されることになる。詳しくは、楕
円の長径軸（一点鎖線で示す）に近い位置ほど燃焼状態
は良好なものとされる。
【００２７】そして、同図には、当該燃焼領域を示す楕
円の他、低オクタン価である場合の限界線が低オクタン
価ノックラインとして破線で示されており、さらに、噴
射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGに応じた等燃費ライ
ンが併せて示されているが、同図より、燃焼が良好に成
立し且つノッキングの発生なく燃費が最高となる点は、
燃料性状が良質でオクタン価が高い場合にはやはり●印
で示す点であり、燃料性状が粗悪でオクタン価が低い場
合には○印で示す点であることがわかる。なお、図中に
高オクタン価ノックラインが示されていないが、これ
は、当該高オクタン価ノックラインが、より燃費大側、
即ち楕円の外側に位置しているためである。
円の他、低オクタン価である場合の限界線が低オクタン
価ノックラインとして破線で示されており、さらに、噴
射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGに応じた等燃費ライ
ンが併せて示されているが、同図より、燃焼が良好に成
立し且つノッキングの発生なく燃費が最高となる点は、
燃料性状が良質でオクタン価が高い場合にはやはり●印
で示す点であり、燃料性状が粗悪でオクタン価が低い場
合には○印で示す点であることがわかる。なお、図中に
高オクタン価ノックラインが示されていないが、これ
は、当該高オクタン価ノックラインが、より燃費大側、
即ち楕円の外側に位置しているためである。
【００２８】即ち、当該マップに基づいて、燃料性状が
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、圧縮行程噴射モードにおいて燃費を燃
料性状に拘わらず常に最高の最適値に設定することがで
きることになる（補正手段）。つまり、燃料性状が粗悪
であってオクタン価が低い場合には、楕円の長径軸（一
点鎖線で示す）に沿い点火時期ＴIGのみならず噴射終了
時期Ｔeinjを併せて遅角補正することで、燃焼状態の悪
化なく燃費を燃料性状に応じた最高の状態とすることが
できるのである。逆に、燃料性状が良質であってオクタ
ン価が高い場合には、楕円の長径軸に沿い点火時期ＴIG
と噴射終了時期Ｔeinjとを併せて進角補正することで、
燃料の持つ高い性能を十分に発揮することができること
になる。
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、圧縮行程噴射モードにおいて燃費を燃
料性状に拘わらず常に最高の最適値に設定することがで
きることになる（補正手段）。つまり、燃料性状が粗悪
であってオクタン価が低い場合には、楕円の長径軸（一
点鎖線で示す）に沿い点火時期ＴIGのみならず噴射終了
時期Ｔeinjを併せて遅角補正することで、燃焼状態の悪
化なく燃費を燃料性状に応じた最高の状態とすることが
できるのである。逆に、燃料性状が良質であってオクタ
ン価が高い場合には、楕円の長径軸に沿い点火時期ＴIG
と噴射終了時期Ｔeinjとを併せて進角補正することで、
燃料の持つ高い性能を十分に発揮することができること
になる。
【００２９】実際には、上記吸気行程噴射モード時にお
いてノックセンサ２４からの情報に基づき検知された燃
料性状、即ちオクタン価に応じて、ノックラインがマッ
プ上に設定され、これにより燃費が最大となる噴射終了
時期Ｔeinjと点火時期ＴIGとが●印と○印の間（矢印の
間）で適宜決定される。なお、圧縮行程噴射モード時に
おいてノックセンサ２４からの情報を直接使用せずに吸
気行程噴射モード時の情報を用いるのは、圧縮行程噴射
モードでは圧縮行程で燃料を噴射する際の燃料噴射弁６
の振動がノイズとして混入して正確な検出ができないた
めであり、一方、燃料性状は吸気行程噴射モード時と圧
縮行程噴射モード時とで変化なく同一だからである。
いてノックセンサ２４からの情報に基づき検知された燃
料性状、即ちオクタン価に応じて、ノックラインがマッ
プ上に設定され、これにより燃費が最大となる噴射終了
時期Ｔeinjと点火時期ＴIGとが●印と○印の間（矢印の
間）で適宜決定される。なお、圧縮行程噴射モード時に
おいてノックセンサ２４からの情報を直接使用せずに吸
気行程噴射モード時の情報を用いるのは、圧縮行程噴射
モードでは圧縮行程で燃料を噴射する際の燃料噴射弁６
の振動がノイズとして混入して正確な検出ができないた
めであり、一方、燃料性状は吸気行程噴射モード時と圧
縮行程噴射モード時とで変化なく同一だからである。
【００３０】そして、このように燃料性状に応じて燃焼
状態の悪化なく燃費を最高の状態とすることができるこ
とになると、燃料性状が良質であってオクタン価が高い
ような場合には、圧縮行程噴射モードでの運転領域を広
げることが可能となる。つまり、上記燃料噴射モード設
定マップのうち、例えば圧縮行程噴射モードから吸気行
程噴射モードへの目標平均有効圧Ｐeの切り換え閾値を
高くすることができることになる。これにより、燃料性
状が良質である場合において、圧縮リーンモードの実施
頻度を高くして燃費のさらなる向上を図ることが可能と
なる。
状態の悪化なく燃費を最高の状態とすることができるこ
とになると、燃料性状が良質であってオクタン価が高い
ような場合には、圧縮行程噴射モードでの運転領域を広
げることが可能となる。つまり、上記燃料噴射モード設
定マップのうち、例えば圧縮行程噴射モードから吸気行
程噴射モードへの目標平均有効圧Ｐeの切り換え閾値を
高くすることができることになる。これにより、燃料性
状が良質である場合において、圧縮リーンモードの実施
頻度を高くして燃費のさらなる向上を図ることが可能と
なる。
【００３１】ところで、エンジン１の冷態始動時等、エ
ンジン１が低温状態である場合には、上記燃料噴射モー
ド設定マップに拘わらず、吸気行程噴射モードが選択さ
れる。ところが、エンジン１が低温状態である場合に
は、通常はノッキングは発生し難い一方、スモークが多
く発生し易いという特性があり、当該低温状態での吸気
行程噴射モードでは、ノッキングではなく当該スモーク
との関係において噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIG
の最適値が設定される。
ンジン１が低温状態である場合には、上記燃料噴射モー
ド設定マップに拘わらず、吸気行程噴射モードが選択さ
れる。ところが、エンジン１が低温状態である場合に
は、通常はノッキングは発生し難い一方、スモークが多
く発生し易いという特性があり、当該低温状態での吸気
行程噴射モードでは、ノッキングではなく当該スモーク
との関係において噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIG
の最適値が設定される。
【００３２】図４を参照すると、燃料噴射モードが吸気
行程噴射モードであって、且つ、水温センサ２２からの
情報によりエンジン１が所定温度より低い低温状態と判
定されている場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGの設定マップが示されており、以下、燃料噴射モード
が吸気行程噴射モードであってエンジン１が低温状態で
ある場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適
値設定方法について説明する。
行程噴射モードであって、且つ、水温センサ２２からの
情報によりエンジン１が所定温度より低い低温状態と判
定されている場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGの設定マップが示されており、以下、燃料噴射モード
が吸気行程噴射モードであってエンジン１が低温状態で
ある場合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの最適
値設定方法について説明する。
【００３３】同図には、高オクタン価である場合にスモ
ーク発生率が０％となる噴射終了時期Ｔeinj及び点火時
期ＴIGの境界線が高オクタン価スモーク０％ラインとし
て実線で示されており、低オクタン価である場合の境界
線が低オクタン価スモーク０％ラインとして破線で示さ
れており、さらに、噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGに応じた等トルクラインが併せて示されているが、同
図より、スモークの発生なく出力トルクが最大となる点
は、燃料性状が良質でオクタン価が高い場合には●印の
点であり、燃料性状が粗悪でオクタン価が低い場合には
○印の点であることがわかる。
ーク発生率が０％となる噴射終了時期Ｔeinj及び点火時
期ＴIGの境界線が高オクタン価スモーク０％ラインとし
て実線で示されており、低オクタン価である場合の境界
線が低オクタン価スモーク０％ラインとして破線で示さ
れており、さらに、噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGに応じた等トルクラインが併せて示されているが、同
図より、スモークの発生なく出力トルクが最大となる点
は、燃料性状が良質でオクタン価が高い場合には●印の
点であり、燃料性状が粗悪でオクタン価が低い場合には
○印の点であることがわかる。
【００３４】即ち、当該マップに基づいて、燃料性状が
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、低温状態での吸気行程噴射モードにお
いて、スモークを殆ど発生させることなく出力トルクを
燃料性状に拘わらず常に最大の最適値に設定することが
できることになるのである（補正手段）。これにより、
主として冷態始動時において、スモークの発生少なく出
力トルクを燃料性状に応じた最大の状態とすることがで
きることになる。
良質である場合には噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期Ｔ
IGとして●印の点に対応した値を選択し、一方、燃料性
状が粗悪である場合には○印の点に対応した値を選択す
るようにすれば、低温状態での吸気行程噴射モードにお
いて、スモークを殆ど発生させることなく出力トルクを
燃料性状に拘わらず常に最大の最適値に設定することが
できることになるのである（補正手段）。これにより、
主として冷態始動時において、スモークの発生少なく出
力トルクを燃料性状に応じた最大の状態とすることがで
きることになる。
【００３５】実際には、上記同様に、やはり吸気行程噴
射モード時におけるノックセンサ２４からの情報に基づ
く燃料性状、即ちオクタン価に応じて、スモーク０％ラ
インがマップ上に設定され、これにより燃費が最大とな
る噴射終了時期Ｔeinjと点火時期ＴIGとが●印と○印の
間（矢印の間）で適宜決定される。なお、上記実施形態
では、ノックセンサ２４からの情報に基づいてオクタン
価を検知し燃料性状を判定するようにしたが、例えばエ
ンジン回転速度Ｎeの上昇率、即ちエンジン１の吹き上
がり具合を検出して推定するようにしてもよい（燃料性
状検知手段）。この場合、エンジン１の吹き上がりが良
い場合には、高オクタン価で燃料性状が良質と判定で
き、吹き上がりが悪い場合には、低オクタン価で燃料性
状が粗悪と判定できる。
射モード時におけるノックセンサ２４からの情報に基づ
く燃料性状、即ちオクタン価に応じて、スモーク０％ラ
インがマップ上に設定され、これにより燃費が最大とな
る噴射終了時期Ｔeinjと点火時期ＴIGとが●印と○印の
間（矢印の間）で適宜決定される。なお、上記実施形態
では、ノックセンサ２４からの情報に基づいてオクタン
価を検知し燃料性状を判定するようにしたが、例えばエ
ンジン回転速度Ｎeの上昇率、即ちエンジン１の吹き上
がり具合を検出して推定するようにしてもよい（燃料性
状検知手段）。この場合、エンジン１の吹き上がりが良
い場合には、高オクタン価で燃料性状が良質と判定で
き、吹き上がりが悪い場合には、低オクタン価で燃料性
状が粗悪と判定できる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、均一
燃焼時には、噴射時期及び点火時期をともに補正するこ
とで、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、出力トルク
が良好となる最適な噴射時期及び点火時期を設定するこ
とができ、層状燃焼時においても、噴射時期及び点火時
期をともに補正することで、オクタン価、即ち燃料性状
に応じた、燃費が良好となる最適な噴射時期及び点火時
期を設定することができる。
求項１の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、均一
燃焼時には、噴射時期及び点火時期をともに補正するこ
とで、オクタン価、即ち燃料性状に応じた、出力トルク
が良好となる最適な噴射時期及び点火時期を設定するこ
とができ、層状燃焼時においても、噴射時期及び点火時
期をともに補正することで、オクタン価、即ち燃料性状
に応じた、燃費が良好となる最適な噴射時期及び点火時
期を設定することができる。
【図１】本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】燃料噴射モードが吸気行程噴射モードで且つエ
ンジンが暖機状態である場合の噴射終了時期Ｔeinj及び
点火時期ＴIGの設定マップである。
ンジンが暖機状態である場合の噴射終了時期Ｔeinj及び
点火時期ＴIGの設定マップである。
【図３】燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードである場
合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの設定マップ
である。
合の噴射終了時期Ｔeinj及び点火時期ＴIGの設定マップ
である。
【図４】燃料噴射モードが吸気行程噴射モードで且つエ
ンジンが低温状態である場合の噴射終了時期Ｔeinj及び
点火時期ＴIGの設定マップである。
ンジンが低温状態である場合の噴射終了時期Ｔeinj及び
点火時期ＴIGの設定マップである。
１ エンジン ４ 点火プラグ（点火栓） ６ 燃料噴射弁 ２２ 水温センサ ２４ ノックセンサ（燃料性状検知手段） ４０ 電子コントロールユニット（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） Ｆ０２Ｐ 5/153 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｚ 5/15 Ｆターム(参考） 3G022 AA00 DA02 EA02 GA00 GA01 GA05 GA09 GA13 3G084 AA00 BA15 BA17 DA01 DA02 DA25 DA38 FA14 FA20 FA25 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA15 JA01 JA02 JA22 LA00 LB04 MA18 NB02 PB02Z PC08Z PD03Z PE01Z PE03Z PE08Z
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼室内に直接燃料を噴射する噴射弁
と、 前記燃焼室内に臨むよう設けられた点火栓と、 機関運転状態に応じて前記噴射弁から噴射される燃料の
噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、 機関運転状態に応じて前記点火栓の点火時期を制御する
点火時期制御手段と、 使用燃料の性状を検出または推定する燃料性状検知手段
と、 前記燃料性状検知手段により検出または推定された使用
燃料のオクタン価に応じて前記噴射時期及び前記点火時
期を補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01715799A JP3952110B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 筒内噴射型火花点火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01715799A JP3952110B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 筒内噴射型火花点火式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213392A true JP2000213392A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3952110B2 JP3952110B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=11936151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01715799A Expired - Fee Related JP3952110B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 筒内噴射型火花点火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3952110B2 (ja) |
Cited By (4)
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| JP2017066867A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | スズキ株式会社 | 燃料噴射制御装置 |
| RU2639456C2 (ru) * | 2016-05-17 | 2017-12-21 | Акционерное общество "МЕРА" | Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления |
| CN108691701A (zh) * | 2017-04-10 | 2018-10-23 | 刘海平 | 用于甲醇燃料发动机的燃烧方法、燃烧系统及加热装置 |
| US10948475B2 (en) * | 2006-09-18 | 2021-03-16 | Cfph, Llc | Products and processes for analyzing octane content |
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-
1999
- 1999-01-26 JP JP01715799A patent/JP3952110B2/ja not_active Expired - Fee Related
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