JP2000274278A - 筒内噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式火花点火内燃機関Info
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- JP2000274278A JP2000274278A JP11081887A JP8188799A JP2000274278A JP 2000274278 A JP2000274278 A JP 2000274278A JP 11081887 A JP11081887 A JP 11081887A JP 8188799 A JP8188799 A JP 8188799A JP 2000274278 A JP2000274278 A JP 2000274278A
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- F02B75/12—Other methods of operation
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- 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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- Supercharger (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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】 気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁
を有する筒内噴射式火花点火内燃機関において、少なく
とも低回転低負荷時に実施される成層燃焼と、少なくと
も高回転高負荷時に実施される均質燃焼とを共に良好な
ものとすることである。 【解決手段】 点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、過給機１７とを具備し、少なく
とも低回転低負荷時には成層燃焼を実施し、少なくとも
高回転高負荷時には均質燃焼を実施する筒内噴射式火花
点火内燃機関１０において、低回転低負荷時には過給機
による過給を停止又は抑制することによって気筒内流動
を弱くし、高回転高負荷時には過給機による過給を実施
して気筒内流動を強める。
を有する筒内噴射式火花点火内燃機関において、少なく
とも低回転低負荷時に実施される成層燃焼と、少なくと
も高回転高負荷時に実施される均質燃焼とを共に良好な
ものとすることである。 【解決手段】 点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、過給機１７とを具備し、少なく
とも低回転低負荷時には成層燃焼を実施し、少なくとも
高回転高負荷時には均質燃焼を実施する筒内噴射式火花
点火内燃機関１０において、低回転低負荷時には過給機
による過給を停止又は抑制することによって気筒内流動
を弱くし、高回転高負荷時には過給機による過給を実施
して気筒内流動を強める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内
へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁を具備し、
圧縮行程後半に気筒内へ噴射した燃料を気化させて、点
火時点において、着火性の良好な可燃混合気を点火プラ
グ近傍だけに形成することにより、気筒内全体としてリ
ーンな混合気を燃焼可能な成層燃焼を実現するものであ
る。
へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁を具備し、
圧縮行程後半に気筒内へ噴射した燃料を気化させて、点
火時点において、着火性の良好な可燃混合気を点火プラ
グ近傍だけに形成することにより、気筒内全体としてリ
ーンな混合気を燃焼可能な成層燃焼を実現するものであ
る。
【０００３】特開平９−１５８７３６号公報に開示され
ている筒内噴射式火花点火内燃機関は、スリット状噴孔
を有する燃料噴射弁を使用して、燃料を厚さの薄い扇状
に噴射するものであり、それにより、成層燃焼時に、一
般的な円錐形状の燃料噴霧に比較して、燃料の気化を促
進させることができるとされている。
ている筒内噴射式火花点火内燃機関は、スリット状噴孔
を有する燃料噴射弁を使用して、燃料を厚さの薄い扇状
に噴射するものであり、それにより、成層燃焼時に、一
般的な円錐形状の燃料噴霧に比較して、燃料の気化を促
進させることができるとされている。
【０００４】成層燃焼は、圧縮行程後半において気筒内
へ噴射された燃料が点火時点で気化していなければなら
ず、そのためには、燃料噴射終了から点火までに、ある
程度の時間を確保する必要がある。それにより、圧縮行
程後半においては、それほど多くの燃料を噴射すること
はできず、少なくとも多量の燃料が必要とされる高回転
高負荷時には、成層燃焼を断念し、多量の燃料を吸気行
程で噴射することによって、点火時点において気筒内に
均質混合気を形成する均質燃焼が実施されている。
へ噴射された燃料が点火時点で気化していなければなら
ず、そのためには、燃料噴射終了から点火までに、ある
程度の時間を確保する必要がある。それにより、圧縮行
程後半においては、それほど多くの燃料を噴射すること
はできず、少なくとも多量の燃料が必要とされる高回転
高負荷時には、成層燃焼を断念し、多量の燃料を吸気行
程で噴射することによって、点火時点において気筒内に
均質混合気を形成する均質燃焼が実施されている。
【０００５】この高回転高負荷時における均質燃焼を良
好なものにするためには、吸気行程において気筒内流動
を積極的に生成する必要がある。気筒内流動は、吸気行
程で噴射された多量の燃料を十分に吸気と混合させて良
好な均質混合気を形成することを可能とし、さらに、点
火時点において均質混合気に乱れを発生させて燃焼速度
を速めることを可能とする。
好なものにするためには、吸気行程において気筒内流動
を積極的に生成する必要がある。気筒内流動は、吸気行
程で噴射された多量の燃料を十分に吸気と混合させて良
好な均質混合気を形成することを可能とし、さらに、点
火時点において均質混合気に乱れを発生させて燃焼速度
を速めることを可能とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、均質燃焼
に際して必要とされる気筒内流動は、吸気行程で生成さ
れて点火時点においても気筒内に維持されるように、非
常に強いものとしなければならない。吸気ポート等の形
状を工夫することによって、気筒内に非常に強い旋回流
等の気筒内流動を形成することは可能である。しかしな
がら、常に、このような強い気筒内流動が生成される
と、成層燃焼時において、点火プラグ近傍に形成された
可燃混合気が分散してしまい成層燃焼を実現することが
できなくなる。
に際して必要とされる気筒内流動は、吸気行程で生成さ
れて点火時点においても気筒内に維持されるように、非
常に強いものとしなければならない。吸気ポート等の形
状を工夫することによって、気筒内に非常に強い旋回流
等の気筒内流動を形成することは可能である。しかしな
がら、常に、このような強い気筒内流動が生成される
と、成層燃焼時において、点火プラグ近傍に形成された
可燃混合気が分散してしまい成層燃焼を実現することが
できなくなる。
【０００７】従って、本発明の目的は、気筒内へ直接的
に燃料を噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射式火花点
火内燃機関において、少なくとも低回転低負荷時に実施
される成層燃焼と、少なくとも高回転高負荷時に実施さ
れる均質燃焼とを共に良好なものとすることである。
に燃料を噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射式火花点
火内燃機関において、少なくとも低回転低負荷時に実施
される成層燃焼と、少なくとも高回転高負荷時に実施さ
れる均質燃焼とを共に良好なものとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、過給機
とを具備し、少なくとも低回転低負荷時には成層燃焼を
実施し、少なくとも高回転高負荷時には均質燃焼を実施
する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記低回転
低負荷時には前記過給機による過給を停止又は抑制する
ことによって気筒内流動を弱くし、前記高回転高負荷時
には前記過給機による過給を実施して気筒内流動を強め
ることを特徴とする。
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、過給機
とを具備し、少なくとも低回転低負荷時には成層燃焼を
実施し、少なくとも高回転高負荷時には均質燃焼を実施
する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記低回転
低負荷時には前記過給機による過給を停止又は抑制する
ことによって気筒内流動を弱くし、前記高回転高負荷時
には前記過給機による過給を実施して気筒内流動を強め
ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態におけ
る筒内噴射式火花点火内燃機関の気筒概略縦断面図であ
る。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポートで
ある。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート２
は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。５
はピストンであり、その頂面には凹状のキャビティ５ａ
が形成されている。６は燃焼室上部略中心に配置された
点火プラグであり、７は気筒上部周囲から気筒内へ直接
的に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。燃料噴射
弁７は、燃料のベーパを防止するために、吸気流によっ
て比較的低温度となる吸気弁側に配置されている。ま
た、燃料噴射弁７は、スリット状の噴孔を有し、燃料を
厚さの薄い扇状に噴射するものである。
る筒内噴射式火花点火内燃機関の気筒概略縦断面図であ
る。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポートで
ある。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート２
は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。５
はピストンであり、その頂面には凹状のキャビティ５ａ
が形成されている。６は燃焼室上部略中心に配置された
点火プラグであり、７は気筒上部周囲から気筒内へ直接
的に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。燃料噴射
弁７は、燃料のベーパを防止するために、吸気流によっ
て比較的低温度となる吸気弁側に配置されている。ま
た、燃料噴射弁７は、スリット状の噴孔を有し、燃料を
厚さの薄い扇状に噴射するものである。
【００１０】図２は、本実施形態における筒内噴射式火
花点火内燃機関の全体構成図である。同図において、１
０は図１の気筒が並列配置された機関本体であり、１１
は各気筒の吸気ポート１に接続された吸気マニホルドで
あり、１２は各気筒の排気ポート２に接続された排気マ
ニホルドである。吸気マニホルド１１の上流側はサージ
タンク１３に接続され、サージタンク１３にはエアクリ
ーナ（図示せず）に通じる吸気管１４が接続されてい
る。吸気管１４のサージタンク直上流側には、スロット
ル弁１５が配置されている。このスロットル弁１５は、
アクセルペダルに機械的に連結されているものではな
く、例えば、ステップモータを使用してアクセルペダル
ストロークに係わらず、自由に開度を設定可能なもので
ある。また、排気マニホルド１２の下流側は、排気浄化
装置（図示せず）を介して大気へ通じる排気管１６に接
続されている。
花点火内燃機関の全体構成図である。同図において、１
０は図１の気筒が並列配置された機関本体であり、１１
は各気筒の吸気ポート１に接続された吸気マニホルドで
あり、１２は各気筒の排気ポート２に接続された排気マ
ニホルドである。吸気マニホルド１１の上流側はサージ
タンク１３に接続され、サージタンク１３にはエアクリ
ーナ（図示せず）に通じる吸気管１４が接続されてい
る。吸気管１４のサージタンク直上流側には、スロット
ル弁１５が配置されている。このスロットル弁１５は、
アクセルペダルに機械的に連結されているものではな
く、例えば、ステップモータを使用してアクセルペダル
ストロークに係わらず、自由に開度を設定可能なもので
ある。また、排気マニホルド１２の下流側は、排気浄化
装置（図示せず）を介して大気へ通じる排気管１６に接
続されている。
【００１１】本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関
は、ターボチャージャ１７を具備しており、吸気管１４
にはターボチャージャ１７のコンプレッサ１７ａが配置
され、排気管１６にはターボチャージャ１７のタービン
１７ｂが配置されている。また、排気管１６には、ター
ビン１７ｂをバイパスするウエストゲート通路１８が接
続されており、タービン１７ｂを通過する排気ガス量と
ウエストゲート通路１８を通過する排気ガス量との比率
を変化させるためのウエストゲート弁１９が設けられて
いる。
は、ターボチャージャ１７を具備しており、吸気管１４
にはターボチャージャ１７のコンプレッサ１７ａが配置
され、排気管１６にはターボチャージャ１７のタービン
１７ｂが配置されている。また、排気管１６には、ター
ビン１７ｂをバイパスするウエストゲート通路１８が接
続されており、タービン１７ｂを通過する排気ガス量と
ウエストゲート通路１８を通過する排気ガス量との比率
を変化させるためのウエストゲート弁１９が設けられて
いる。
【００１２】図３に示すように、全運転領域は、機関回
転数及び機関負荷によって定まる燃料噴射量毎に四つの
運転領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割される。第１運転領域Ａ
は、燃料噴射量が比較的少ない低回転低負荷時であり、
成層燃焼を実施するために、図１に示すように、圧縮行
程後半において燃料をピストン５の頂面に形成されたキ
ャビティ５ａ内へ噴射する。斜線で示す噴射直後の燃料
は液状であるが、キャビティ５ａの底面に沿って進行し
て側面によって点火プラグ６近傍へ導かれるまでに気化
し、点火時点において、一点鎖線で示す着火性の良好な
可燃混合気となる。こうして、点火プラグ６近傍だけに
可燃混合気を形成することにより、気筒内全体としては
リーンな混合気を燃焼可能とする成層燃焼を実現するこ
とが意図されている。
転数及び機関負荷によって定まる燃料噴射量毎に四つの
運転領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割される。第１運転領域Ａ
は、燃料噴射量が比較的少ない低回転低負荷時であり、
成層燃焼を実施するために、図１に示すように、圧縮行
程後半において燃料をピストン５の頂面に形成されたキ
ャビティ５ａ内へ噴射する。斜線で示す噴射直後の燃料
は液状であるが、キャビティ５ａの底面に沿って進行し
て側面によって点火プラグ６近傍へ導かれるまでに気化
し、点火時点において、一点鎖線で示す着火性の良好な
可燃混合気となる。こうして、点火プラグ６近傍だけに
可燃混合気を形成することにより、気筒内全体としては
リーンな混合気を燃焼可能とする成層燃焼を実現するこ
とが意図されている。
【００１３】厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、キャビティ
５ａの底面に沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、キャビティ５ａの底面の広範囲部分から良好に熱を
吸収することができる。キャビティ５ａの底面上を幅方
向に拡がった燃料において、燃料中央部は、キャビティ
５ａの側面によって上方向へ向かう速度成分が付与され
点火プラグ６近傍へ向かい、燃料両側部は、キャビティ
５ａの側面に対してそれぞれ鋭角に衝突して、上方向へ
向かう速度成分が付与されると共に中央方向へ向かう速
度成分も付与され、点火プラグ６近傍へ向かう。こうし
て、厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、従来の円錐状の燃料
噴霧に比較して、点火プラグ６近傍に気化程度の良好な
可燃混合気を形成することができる。それにより、成層
燃焼時の燃料噴射量を増加させることができ、燃消効率
の高い成層燃焼の運転領域を従来より高負荷側及び高回
転側に拡大することが可能となる。
５ａの底面に沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、キャビティ５ａの底面の広範囲部分から良好に熱を
吸収することができる。キャビティ５ａの底面上を幅方
向に拡がった燃料において、燃料中央部は、キャビティ
５ａの側面によって上方向へ向かう速度成分が付与され
点火プラグ６近傍へ向かい、燃料両側部は、キャビティ
５ａの側面に対してそれぞれ鋭角に衝突して、上方向へ
向かう速度成分が付与されると共に中央方向へ向かう速
度成分も付与され、点火プラグ６近傍へ向かう。こうし
て、厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、従来の円錐状の燃料
噴霧に比較して、点火プラグ６近傍に気化程度の良好な
可燃混合気を形成することができる。それにより、成層
燃焼時の燃料噴射量を増加させることができ、燃消効率
の高い成層燃焼の運転領域を従来より高負荷側及び高回
転側に拡大することが可能となる。
【００１４】いずれの運転領域においてもスロットル弁
１５は、機関負荷と機関回転数とに応じて所望空気量が
気筒内へ導入されるように開度制御される。第１運転領
域Ａにおいて、ウエストゲート弁１９は全開とされてい
る。図２に示されたウエストゲート弁１９の位置は全閉
を示しており、この状態では、全ての排気ガスがターボ
チャージャ１７のタービン１７ｂを通過することとな
る。しかしながら、ウエストゲート弁１９が全開された
状態では、全ての排気ガスはウエストゲート通路１８を
通過し、タービン１７ｂが回転しないために、コンプレ
ッサ１７ａによる過給は実施されない。
１５は、機関負荷と機関回転数とに応じて所望空気量が
気筒内へ導入されるように開度制御される。第１運転領
域Ａにおいて、ウエストゲート弁１９は全開とされてい
る。図２に示されたウエストゲート弁１９の位置は全閉
を示しており、この状態では、全ての排気ガスがターボ
チャージャ１７のタービン１７ｂを通過することとな
る。しかしながら、ウエストゲート弁１９が全開された
状態では、全ての排気ガスはウエストゲート通路１８を
通過し、タービン１７ｂが回転しないために、コンプレ
ッサ１７ａによる過給は実施されない。
【００１５】こうして、第１運転領域Ａにおいては、タ
ーボチャージャ１７のタービン１７ｂを駆動することに
よる排気抵抗増加がなく、燃費効率をさらに向上させる
ことができる。また、吸気ポート１の形状は、その下側
に燃料噴射弁７が配置される関係で、気筒内へ略縦方向
に吸気を導入するようになっており、吸気行程において
導入された吸気は気筒内に縦旋回流を形成するようにな
っている。しかしながら、第１運転領域Ａにおいては、
コンプレッサ１７ａによる過給が実施されないために、
この時に気筒内に形成される縦旋回流は非常に弱く、少
なくとも圧縮行程後半までには消滅している。それによ
り、圧縮行程後半に形成した点火プラグ６近傍の可燃混
合気が、この縦旋回流によって分散させられることはな
く、前述の成層燃焼は良好に実現される。本実施形態に
おいて、第１運転領域ではウエストゲート弁１９を全開
して、過給を完全に停止するようにしたが、もちろん、
多少過給が実施されても気筒内に生成された縦旋回流が
圧縮行程後半において消滅していれば良い。
ーボチャージャ１７のタービン１７ｂを駆動することに
よる排気抵抗増加がなく、燃費効率をさらに向上させる
ことができる。また、吸気ポート１の形状は、その下側
に燃料噴射弁７が配置される関係で、気筒内へ略縦方向
に吸気を導入するようになっており、吸気行程において
導入された吸気は気筒内に縦旋回流を形成するようにな
っている。しかしながら、第１運転領域Ａにおいては、
コンプレッサ１７ａによる過給が実施されないために、
この時に気筒内に形成される縦旋回流は非常に弱く、少
なくとも圧縮行程後半までには消滅している。それによ
り、圧縮行程後半に形成した点火プラグ６近傍の可燃混
合気が、この縦旋回流によって分散させられることはな
く、前述の成層燃焼は良好に実現される。本実施形態に
おいて、第１運転領域ではウエストゲート弁１９を全開
して、過給を完全に停止するようにしたが、もちろん、
多少過給が実施されても気筒内に生成された縦旋回流が
圧縮行程後半において消滅していれば良い。
【００１６】第１運転領域Ａにおける各必要燃料噴射量
Ｆは、圧縮行程後半で噴射可能な上限燃料量ｆを越える
ことはない。機関負荷又は機関回転数が第１運転領域Ａ
より高くなって、必要燃料噴射量Ｆが上限燃料量ｆを越
える時には、第２運転領域Ｂとなる。この第２運転領域
においては、上限燃料量ｆは圧縮行程後半で噴射され、
残りの燃料量（Ｆ−ｆ）は吸気行程で噴射される。こう
して、点火時点において、点火プラグ６近傍には可燃混
合気が形成されると共に、気筒内全体には希薄な均質混
合気が形成されて成層燃焼が実施され、第１運転領域Ａ
に比較して燃料噴射量が多い分だけ高い機関出力を得る
ことができる。
Ｆは、圧縮行程後半で噴射可能な上限燃料量ｆを越える
ことはない。機関負荷又は機関回転数が第１運転領域Ａ
より高くなって、必要燃料噴射量Ｆが上限燃料量ｆを越
える時には、第２運転領域Ｂとなる。この第２運転領域
においては、上限燃料量ｆは圧縮行程後半で噴射され、
残りの燃料量（Ｆ−ｆ）は吸気行程で噴射される。こう
して、点火時点において、点火プラグ６近傍には可燃混
合気が形成されると共に、気筒内全体には希薄な均質混
合気が形成されて成層燃焼が実施され、第１運転領域Ａ
に比較して燃料噴射量が多い分だけ高い機関出力を得る
ことができる。
【００１７】この第２運転領域Ｂにおいては、ウエスト
ゲート弁１９は全開とされている。こうして、第１運転
領域Ａと同様に、排気抵抗増加がなく、燃費効率をさら
に向上させることができる。また、コンプレッサ１７ａ
による過給が実施されないために、この時に形成される
縦旋回流は非常に弱いが、吸気行程で噴射される燃料は
比較的少ないために、吸気行程中で十分に燃料を混合す
ることができ、点火時点において気筒内全体に良好な均
質混合気を形成することができる。圧縮行程後半に噴射
された燃料により点火プラグ６近傍に形成した可燃混合
気は、第１運転領域Ａと同様に縦旋回流が圧縮行程後半
までに消滅しているために、この縦旋回流によって分散
させられることはない。また、この第２運転領域Ｂにお
いては、圧縮行程後半で噴射される燃料量が比較的多い
ために、縦旋回流が圧縮行程後半において弱く維持さ
れ、多少可燃混合気を分散させても着火性を維持するこ
とができるために、ウエストゲート弁１９を少し閉じ
て、弱く過給を実施するようにしても良い。それによっ
て、気筒内全体に形成する希薄な均質混合気をさらに良
好なものとすることができる。
ゲート弁１９は全開とされている。こうして、第１運転
領域Ａと同様に、排気抵抗増加がなく、燃費効率をさら
に向上させることができる。また、コンプレッサ１７ａ
による過給が実施されないために、この時に形成される
縦旋回流は非常に弱いが、吸気行程で噴射される燃料は
比較的少ないために、吸気行程中で十分に燃料を混合す
ることができ、点火時点において気筒内全体に良好な均
質混合気を形成することができる。圧縮行程後半に噴射
された燃料により点火プラグ６近傍に形成した可燃混合
気は、第１運転領域Ａと同様に縦旋回流が圧縮行程後半
までに消滅しているために、この縦旋回流によって分散
させられることはない。また、この第２運転領域Ｂにお
いては、圧縮行程後半で噴射される燃料量が比較的多い
ために、縦旋回流が圧縮行程後半において弱く維持さ
れ、多少可燃混合気を分散させても着火性を維持するこ
とができるために、ウエストゲート弁１９を少し閉じ
て、弱く過給を実施するようにしても良い。それによっ
て、気筒内全体に形成する希薄な均質混合気をさらに良
好なものとすることができる。
【００１８】機関回転数が第２運転領域Ｂより高くなっ
て、必要燃料噴射量Ｆがさらに多くなると、第３運転領
域Ｃとなり、機関負荷だけ又は機関負荷及び機関回転数
が共に第２運転領域Ｂより高くなって、必要燃料噴射量
Ｆが非常に多くなる高回転高負荷時を含む高負荷時とな
ると第４運転領域Ｄとなる。これらの運転領域において
は、必要燃料噴射量Ｆが多いために、成層燃焼は断念さ
れ、吸気行程だけでの燃料噴射によって、高い機関出力
を得るのに有利な均質燃焼が実施される。
て、必要燃料噴射量Ｆがさらに多くなると、第３運転領
域Ｃとなり、機関負荷だけ又は機関負荷及び機関回転数
が共に第２運転領域Ｂより高くなって、必要燃料噴射量
Ｆが非常に多くなる高回転高負荷時を含む高負荷時とな
ると第４運転領域Ｄとなる。これらの運転領域において
は、必要燃料噴射量Ｆが多いために、成層燃焼は断念さ
れ、吸気行程だけでの燃料噴射によって、高い機関出力
を得るのに有利な均質燃焼が実施される。
【００１９】第３運転領域Ｃにおいては、ウエストゲー
ト弁１９は全開とされ、排気抵抗増加がないために、燃
費効率の高い均質燃焼が実現される。また、この時にウ
エストゲート弁１９を少し閉じて弱く過給を実施するよ
うにしても良い。それにより、気筒内に形成される均質
混合気を良好なものとすることができる。
ト弁１９は全開とされ、排気抵抗増加がないために、燃
費効率の高い均質燃焼が実現される。また、この時にウ
エストゲート弁１９を少し閉じて弱く過給を実施するよ
うにしても良い。それにより、気筒内に形成される均質
混合気を良好なものとすることができる。
【００２０】また、第４運転領域Ｄにおいては、ウエス
トゲート弁１９は機関負荷及び機関回転数に応じた開度
制御が実施される。それにより、排気ガスによってター
ボチャージャ１７のタービン１７ｂが駆動され、コンプ
レッサ１７ａによる過給が実施される。それにより、こ
の時に気筒内に形成される縦旋回流は強くなり、吸気行
程で噴射された多量の燃料でも十分に混合して良好な均
質混合気を形成すると共に、この縦旋回流は点火時点に
おいても比較的強いまま維持され、均質混合気に大きな
乱れを発生させるために、燃焼速度の非常に速い良好な
均質燃焼を実現することができる。
トゲート弁１９は機関負荷及び機関回転数に応じた開度
制御が実施される。それにより、排気ガスによってター
ボチャージャ１７のタービン１７ｂが駆動され、コンプ
レッサ１７ａによる過給が実施される。それにより、こ
の時に気筒内に形成される縦旋回流は強くなり、吸気行
程で噴射された多量の燃料でも十分に混合して良好な均
質混合気を形成すると共に、この縦旋回流は点火時点に
おいても比較的強いまま維持され、均質混合気に大きな
乱れを発生させるために、燃焼速度の非常に速い良好な
均質燃焼を実現することができる。
【００２１】本実施形態において、低回転低負荷時は、
成層燃焼を実施することとしたが、もちろん、この低回
転低負荷時とは、冷間始動時等においてストイキ又はリ
ッチで均質燃焼させる特定運転状態を含んでいないこと
は明らかである。また、本実施形態の吸気ポートは、気
筒内に縦旋回流を生成する構造としたが、横旋回流が生
成される構造でも良い。また、吸気ポートは、明確な縦
旋回流又は横旋回流を気筒内に生成するものでなくても
良く、どのような形状でも吸気導入に際して気筒内流動
は生成されるために、本発明を適用可能である。
成層燃焼を実施することとしたが、もちろん、この低回
転低負荷時とは、冷間始動時等においてストイキ又はリ
ッチで均質燃焼させる特定運転状態を含んでいないこと
は明らかである。また、本実施形態の吸気ポートは、気
筒内に縦旋回流を生成する構造としたが、横旋回流が生
成される構造でも良い。また、吸気ポートは、明確な縦
旋回流又は横旋回流を気筒内に生成するものでなくても
良く、どのような形状でも吸気導入に際して気筒内流動
は生成されるために、本発明を適用可能である。
【００２２】また、本実施形態では、過給機として排気
ガスにより駆動されるターボチャージャを使用したが、
この代わりに、機関本体により駆動されるスーパチャー
ジャを使用することもできる。この場合には、電磁式又
は油式等のクラッチを介してクランクシャフトとコンプ
レッサとを連結するようにし、成層燃焼時が実施される
低回転低負荷時には、クラッチを切って過給が実施され
ないようにすれば良い。
ガスにより駆動されるターボチャージャを使用したが、
この代わりに、機関本体により駆動されるスーパチャー
ジャを使用することもできる。この場合には、電磁式又
は油式等のクラッチを介してクランクシャフトとコンプ
レッサとを連結するようにし、成層燃焼時が実施される
低回転低負荷時には、クラッチを切って過給が実施され
ないようにすれば良い。
【００２３】
【発明の効果】このように、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、過給機とを具備し、
少なくとも低回転低負荷時には成層燃焼を実施し、少な
くとも高回転高負荷時には均質燃焼を実施する筒内噴射
式火花点火内燃機関において、低回転低負荷時には過給
機による過給を停止又は抑制することによって気筒内流
動を弱くし、高回転高負荷時には過給機による過給を実
施して気筒内流動を強めるために、成層燃焼時に生成さ
れる弱い気筒内流動は圧縮行程後半までに消滅し、点火
プラグ近傍の可燃混合気が分散することはなく、良好な
成層燃焼を実現することができ、また、均質燃焼時に生
成される強い気筒内流動は、吸気行程において噴射され
た燃料を十分に混合して良好な均質混合気を形成すると
共に、点火時点においても気筒内に維持されて均質混合
気に乱れを発生させるために、燃焼速度の速い良好な均
質燃焼を実現することができる。
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、過給機とを具備し、
少なくとも低回転低負荷時には成層燃焼を実施し、少な
くとも高回転高負荷時には均質燃焼を実施する筒内噴射
式火花点火内燃機関において、低回転低負荷時には過給
機による過給を停止又は抑制することによって気筒内流
動を弱くし、高回転高負荷時には過給機による過給を実
施して気筒内流動を強めるために、成層燃焼時に生成さ
れる弱い気筒内流動は圧縮行程後半までに消滅し、点火
プラグ近傍の可燃混合気が分散することはなく、良好な
成層燃焼を実現することができ、また、均質燃焼時に生
成される強い気筒内流動は、吸気行程において噴射され
た燃料を十分に混合して良好な均質混合気を形成すると
共に、点火時点においても気筒内に維持されて均質混合
気に乱れを発生させるために、燃焼速度の速い良好な均
質燃焼を実現することができる。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実
施形態を示す気筒概略縦断面図である。
施形態を示す気筒概略縦断面図である。
【図２】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実
施形態を示す全体構成図である。
施形態を示す全体構成図である。
【図３】機関回転数と機関負荷とに基づく運転領域のマ
ップである。
ップである。
１…吸気ポート ２…排気ポート ３…吸気弁 ４…排気弁 ５…ピストン ５ａ…キャビティ ６…点火プラグ ７…燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３５Ｃ Ｆターム(参考） 3G005 EA14 EA19 FA06 FA37 GA03 GA11 GB27 GC07 GD13 GD14 GD17 GD18 HA04 HA19 JA02 JA39 3G023 AA02 AA18 AB01 AC04 AD02 AD08 AF03 AG01 AG02 3G092 AA06 AA09 AA18 BA06 BB06 DB02 DB03 DB06 DC03 DE03S EA09 EA11 EA14 FA24 GA05 GA06 GA17 GA18 HA11Z HA15X HE01Z 3G301 HA04 HA11 HA16 JA02 KA08 KA09 KA24 KA25 LA00 LA03 LB04 LC04 MA19 NA08 NB11 NE17 PA17Z PE01Z
Claims (1)
- 【請求項１】 点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、過給機とを具備し、少なくとも
低回転低負荷時には成層燃焼を実施し、少なくとも高回
転高負荷時には均質燃焼を実施する筒内噴射式火花点火
内燃機関において、前記低回転低負荷時には前記過給機
による過給を停止又は抑制することによって気筒内流動
を弱くし、前記高回転高負荷時には前記過給機による過
給を実施して気筒内流動を強めることを特徴とする筒内
噴射式火花点火内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081887A JP2000274278A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081887A JP2000274278A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000274278A true JP2000274278A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13758968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11081887A Pending JP2000274278A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000274278A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1277943A1 (en) | 2001-07-17 | 2003-01-22 | Mazda Motor Corporation | Spark ignition direct injection engine with supercharger |
| DE102008057928A1 (de) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
| US7813866B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device of internal combustion engine |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11081887A patent/JP2000274278A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1277943A1 (en) | 2001-07-17 | 2003-01-22 | Mazda Motor Corporation | Spark ignition direct injection engine with supercharger |
| US6550445B2 (en) | 2001-07-17 | 2003-04-22 | Mazda Motor Corporation | Spark-ignition direct injection engine with supercharger |
| US7813866B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device of internal combustion engine |
| DE102008057928A1 (de) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
| DE102008057928B4 (de) | 2008-11-19 | 2023-03-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070508 |