JP2002276404A

JP2002276404A - 圧縮着火式内燃機関

Info

Publication number: JP2002276404A
Application number: JP2001073139A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sumikata; 章彦角方; Yukihiro Yoshizawa; 幸大吉沢; Koji Hiratani; 康治平谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】燃費及び排気特性に優れた自己着火燃焼を広い
運転領域で安定して行うため、実際の運転状態などの変
化に適応した自己着火促進剤の具体的な供給技術を提供
する。【解決手段】オゾン（自己着火促進剤）基本供給量Ｑｓ
は、機関回転数Ｎｅが高いほど又は機関負荷Ｌｅが小さ
いほど、増す。さらに、オゾン基本供給量Ｑｓをオゾン
供給量補正係数ｍで調整する。この補正係数ｍは、機関
のノッキング強度Ｋ、燃焼安定度Ｓ、吸気温度Ｔin、水
温Ｔｗ及び吸気圧力Ｐinに基づいて算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料の自己着火促
進剤を供給する手段を備える圧縮着火式内燃機関に関
し、より詳細には、同内燃機関における自己着火促進剤
の運転状態に応じた具体的な供給技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮着火式内燃機関として、従来より種
々のものが提案されている。（１）特開平７−３３２１４１号公報吸気ポートに燃料を噴射する方式の内燃機関において、
圧縮比を高めることにより圧縮上死点付近のシリンダ内
温度及び圧力を高め、自己着火燃焼を実現する技術が開
示されている。

【０００３】（２）特開平１１−７２０３８号公報及
び特開平１１−７２０３９号公報圧縮行程中盤での少量の燃料噴射により圧縮上死点まで
に燃料の酸化を促進し、低負荷運転時における自己着火
燃焼の安定限界を拡大する方法が開示されている。
（１）の技術によれば、火花点火式ガソリンエンジンを
上回る希薄燃焼限界と低燃費とが得られる。しかしなが
ら、単に圧縮比を高めることにより自己着火燃焼を実現
しようとするものであるため、理論空燃比近傍の空燃比
での火花点火燃焼を行う全負荷運転時において、ノッキ
ングの発生に関連した点火時期進角限界が遅角してしま
い、通常の圧縮比による火花点火ガソリンエンジンに比
べてトルクが大幅に低下するという問題がある。

【０００４】（２）の技術には、ガソリンのようなセタ
ン価の低い燃料を使用する場合に、圧縮比を大幅に高め
るか、あるいは、吸気を加圧又は加熱するなどの手段を
講じない限り、燃料の改質若しくは反応が充分に進ま
ず、希薄燃焼領域が限られ、満足な燃費向上が得られな
いという問題がある。これらに対して、特開２０００−
１７９３６９号公報には、運転状態検出手段と自己着火
促進剤供給手段とを備え、運転状態検出手段により検出
された運転状態に基づいて自己着火促進剤の供給量を調
節し、圧縮着火式内燃機関の運転制御を行うとの提案が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−１７９３６９号公報には、検出された運転状態
に関連した自己着火促進剤の具体的な供給方法、すなわ
ち、自己着火促進剤をいかなる運転状態において、いか
に供給すべきであるか、という運転状態に応じた自己着
火促進剤の増減（供給停止を含む）の条件について、何
ら明示されていない。

【０００６】圧縮着火式内燃機関においては、その着火
性が機関回転数及び機関負荷により左右される。例え
ば、低負荷運転時では、空気過剰率代により予反応が起
こり難くなる。また、高回転運転時では、予反応開始か
ら圧縮上死点までの実時間が短縮されるため、充分な予
反応が行われない。このため、いずれの運転領域におい
ても燃焼状態は不安定となり易く、自己着火燃焼による
運転が可能な領域が制限されてしまう。

【０００７】また、大気圧力（吸気圧力）や吸気温度と
いった機関の運転環境によっても着火性に悪影響が及
び、特定の運転環境においては、着火性が酷く悪化する
ものと考えられる。これらに加えて、筒内温度も機関の
着火性に影響する。以上のような運転状態や運転環境に
左右されることなく、安定した自己着火燃焼を実現する
ためには、それらの変化によらず、着火開始時期及び燃
焼期間を適切に保つことが重要である。そして、着火開
始時期及び燃焼期間は、自己着火促進剤の供給量に大き
く影響されるため、自己着火促進剤の供給量を運転状態
などに応じて適切に調節することが有効である。

【０００８】本発明は、安定した自己着火燃焼を幅広い
運転領域で可能とすることを目的とし、運転状態及び運
転環境に対する自己着火促進剤の具体的な供給技術を提
供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明に係る圧縮着火式内燃機関は、運転状態とし
て、少なくとも機関回転数を検出する運転状態検出手段
と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自己着
火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤供給
手段は、前記運転状態検出手段が検出した機関回転数に
基づき、これが高いほど前記自己着火促進剤の供給量を
増すことを特徴とする。

【００１０】ここで、前記自己着火促進剤供給手段は、
請求項２に記載のように、前記検出した機関回転数の上
昇に伴って前記自己着火促進剤の供給量の増加割合を大
きくするのが好ましい。請求項３に記載の発明に係る圧
縮着火式内燃機関は、運転状態として、少なくとも機関
負荷を検出する運転状態検出手段と、燃焼室内に燃料の
自己着火促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、
を備え、前記自己着火促進剤供給手段は、前記運転状態
検出手段が検出した機関負荷に基づき、これが小さいほ
ど前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とす
る。

【００１１】ここで、前記自己着火促進剤供給手段は、
請求項４に記載のように、前記検出した機関負荷の減少
に伴って前記自己着火促進剤の供給量の増加割合を大き
くするのが好ましい。請求項５に記載の発明に係る圧縮
着火式内燃機関は、運転状態として機関回転数及び機関
負荷を検出する運転状態検出手段と、燃焼室内に燃料の
自己着火促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、
を備え、前記自己着火促進剤供給手段は、前記運転状態
検出手段が検出した運転状態に基づき、機関回転数が高
いか又は機関負荷が小さいほど前記自己着火促進剤の供
給量を増すことを特徴とする。

【００１２】この場合には、前記自己着火促進剤供給手
段は、請求項６に記載のように、前記検出した機関回転
数の上昇に伴って前記自己着火促進剤の供給量の増加割
合を大きくするとともに、前記検出した機関負荷の減少
に伴って前記自己着火促進剤の供給量の増加割合を大き
くするとよい。請求項７に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関のノッキング強度、燃焼安定度、吸気
温度、冷却水温度、潤滑油温度、吸気圧力及び大気圧力
のうち少なくとも１つに基づいて、前記運転状態検出手
段が検出した運転状態に基づく前記自己着火促進剤供給
手段による前記自己着火促進剤の供給量を補正する自己
着火促進剤供給量補正手段を更に備える。

【００１３】ここで、前記自己着火促進剤供給量補正手
段は、請求項８に記載のように、機関のノッキング強度
が高いほど、前記運転状態に基づく自己着火促進剤の供
給量を減らすとよい。また、前記自己着火促進剤供給量
補正手段は、請求項９に記載のように、機関の燃焼安定
度が低いほど、前記運転状態に基づく自己着火促進剤の
供給量を増すとよい。

【００１４】また、前記自己着火促進剤供給量補正手段
は、請求項１０に記載のように、機関の吸気温度が低い
ほど、前記運転状態に基づく自己着火促進剤の供給量を
増すとよい。また、前記自己着火促進剤供給量補正手段
は、請求項１１に記載のように、機関の冷却水温度若し
くは潤滑油温度が低いほど、前記運転状態に基づく自己
着火促進剤の供給量を増すとよい。

【００１５】また、前記自己着火促進剤供給量補正手段
は、請求項１２に記載のように、機関の吸気圧力、又は
大気圧力が低いほど、前記運転状態に基づく自己着火促
進剤の供給量を増すとよい。請求項１３に記載の発明に
係る圧縮着火式内燃機関は、前記自己着火促進剤供給手
段に対して、機関の筒内圧力、ノッキング強度及び燃焼
安定度のうち少なくとも１つに基づいて前記自己着火促
進剤の供給を中止させる自己着火促進剤供給中止手段を
更に備える。

【００１６】ここで、前記自己着火促進剤供給中止手段
は、請求項１４に記載のように、機関のノッキング強度
が所定強度よりも高い場合には、前記自己着火促進剤の
供給を中止させるとともに、機関の燃焼方式を自己着火
燃焼から火花点火燃焼に切り換えるのが好ましい。ま
た、前記自己着火促進剤供給中止手段は、請求項１５に
記載のように、機関の燃焼安定度が所定値よりも低い場
合には、前記自己着火促進剤の供給を中止させるととも
に、機関の燃焼方式を自己着火燃焼から火花点火燃焼に
切り換えるのが好ましい。

【００１７】請求項１６に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼と
火花点火燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼方
式選択手段を備えるとともに、前記燃焼方式が火花点火
燃焼であるときに、前記自己着火促進剤供給手段による
自己着火促進剤の供給を停止させる自己着火促進剤供給
停止手段を備える。

【００１８】請求項１７に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、複数の気筒を備えるとともに、機関の運転
状態に基づいて、機関としての燃焼方式を自己着火燃焼
と火花点火燃焼との間で選択する燃焼方式選択手段と、
前記機関としての燃焼方式が火花点火燃焼であるとき
に、前記自己着火促進剤供給手段による自己着火促進剤
の供給を、全気筒について停止させる自己着火促進剤供
給停止手段と、前記機関としての燃焼方式が自己着火燃
焼であるときであって、機関のノッキング強度及び燃焼
安定度のうち少なくとも一方に基づいて特定の気筒にお
ける燃焼状態の悪化を検出した場合に、前記自己着火促
進剤供給手段による自己着火促進剤の供給を、運転状態
に応じて、その気筒を含む一部の気筒のみについて中止
させるか又は全気筒について中止させる自己着火促進剤
供給中止手段と、該自己着火促進剤供給中止手段により
前記自己着火促進剤の供給が中止された気筒の燃焼方式
を火花点火燃焼に切り換える燃焼方式切換手段と、を備
える。

【００１９】請求項１８に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手
段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自己
着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤供
給手段は、前記吸気圧力検出手段が検出した吸気圧力が
低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特
徴とする。

【００２０】請求項１９に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、大気圧力を検出する大気圧力検出手段と、
燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自己着火促
進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤供給手段
は、前記大気圧力検出手段が検出した大気圧力が低いほ
ど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とす
る。

【００２１】請求項２０に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関の吸気温度を検出する吸気温度検出手
段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自己
着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤供
給手段は、前記吸気温度検出手段が検出した吸気温度が
低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特
徴とする。

【００２２】請求項２１に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関の冷却水温度若しくは潤滑油温度を検
出する油水温度検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火
促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備え、
前記自己着火促進剤供給手段は、前記油水温度検出手段
が検出した冷却水温度若しくは潤滑油温度が低いほど、
前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とする。

【００２３】請求項２２に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関の燃焼安定度を検出する燃焼安定度検
出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する
自己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進
剤供給手段は、前記燃焼安定度検出手段が検出した燃焼
安定度が低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増す
ことを特徴とする。

【００２４】この場合には、請求項２３に記載のよう
に、機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼と火花点火
燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼方式選択手
段と、前記燃焼方式が自己着火燃焼であるときであっ
て、前記検出した燃焼安定度が所定値よりも低い場合
に、前記自己着火促進剤供給手段に対して前記自己着火
促進剤の供給を中止させる自己着火促進剤供給中止手段
と、該自己着火促進剤供給中止手段により前記自己着火
促進剤の供給が中止された場合に、機関の燃焼方式を火
花点火燃焼に切り換える燃焼方式切換手段と、を更に備
えるのが好ましい。

【００２５】請求項２４に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、機関のノッキング強度を検出するノッキン
グ強度検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を
供給する自己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己
着火促進剤供給手段は、前記ノッキング強度検出手段が
検出したノッキング強度が高いほど、前記自己着火促進
剤の供給量を減らすことを特徴とする。

【００２６】この場合には、請求項２５に記載のよう
に、機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼と火花点火
燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼方式選択手
段と、前記燃焼方式が自己着火燃焼であるときであっ
て、前記検出したノッキング強度が所定強度よりも高い
場合に、前記自己着火促進剤供給手段に対して前記自己
着火促進剤の供給を中止させる自己着火促進剤供給中止
手段と、を更に備えるのが好ましい。

【００２７】請求項２６に記載の発明に係る圧縮着火式
内燃機関は、前記自己着火促進剤がオゾンであることを
特徴とする。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、高回転
運転領域においてより多くの自己着火促進剤が供給され
ることとなる。このため、高回転運転領域内での運転に
際して、たとえ燃料の予反応が充分になされなかったと
しても、燃料を安定して自己着火させることができる。
従って、機関回転数に関する広い運転領域で着火開始時
期及び燃焼期間を安定させ、燃費及び排気特性の向上を
図ることができる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、機関回転
数に関して最適な量の自己着火促進剤を供給することが
できる。請求項３に記載の発明によれば、低負荷運転領
域においてより多くの自己着火促進剤が供給されること
となる。このため、低負荷運転領域内での運転に際し
て、空気過剰率代により予反応が起こり難くとも、燃料
を安定して自己着火させることができる。従って、機関
負荷に関する広い運転領域で着火開始時期及び燃焼期間
を安定させ、燃費及び排気特性の向上を図ることができ
る。

【００３０】請求項４に記載の発明によれば、機関負荷
に関して最適な量の自己着火促進剤を供給することがで
きる。請求項５に記載の発明によれば、燃料の着火性が
低下し易い高回転運転領域及び低負荷運転領域内での運
転に際して、燃料を安定して自己着火させることができ
る。従って、自己着火燃焼運転領域を機関回転数及び機
関負荷の双方に関して拡大することができ、燃費及び排
気特性の向上を図ることができる。

【００３１】請求項６に記載の発明によれば、機関回転
数及び機関負荷の双方に関して最適な量の自己着火促進
剤を供給することができる。請求項７に記載の発明によ
れば、ノッキング強度や燃焼安定度に表れる実際の燃焼
状態、及び吸気温度などの実際の運転環境に応じて自己
着火促進剤の供給量が補正されるので、これらの条件の
悪化に対して、燃料の着火性を良好に保つことができ
る。

【００３２】請求項８に記載の発明によれば、ノッキン
グが激しい場合に自己着火促進剤の供給量が減少される
ので、着火性を低下させて、ノッキングを緩和すること
により、燃焼騒音や燃焼室形成部品の破損を防ぐことが
できる。請求項９に記載の発明によれば、次の効果を得
ることができる。機関の燃焼安定度は、圧縮上死点付近
における筒内圧力、筒内温度及び空気過剰率に影響す
る。例えば、燃焼安定度が低下する（燃焼が不安定とな
る）と、燃焼終了時期がサイクル毎に変化するため、密
閉期間中に圧縮される残留ガスの温度や残留ガス中の未
燃燃料の濃度がサイクル毎に変化し、その結果、機関の
吸入空気量、圧縮上死点付近における筒内温度及び筒内
の燃料濃度が、サイクル毎に変化する。そして、これら
吸入空気量などのサイクル毎の変化は、着火開始時期及
び燃焼期間の不安定化、延いては燃焼安定性の更なる低
下を来す。このような悪循環を招く燃焼安定性の低下
は、主として、機関回転数や機関負荷が変更された後の
過渡時に生じ、また、機関構成部品の経時劣化などによ
っても引き起こされる。

【００３３】従って、請求項９に記載のように、運転状
態に基づく自己着火促進剤の供給量を、機関の燃焼安定
度が低いほど増すことにより、上記サイクル毎の変化に
よる着火開始時期及び燃焼期間の不安定を改善し、燃焼
安定度が低下した自己着火燃焼を安定側に導くことがで
きる。請求項１０に記載の発明によれば、運転状態に基
づく自己着火促進剤の供給量を、機関の吸気温度が低い
ほど増すことにより、機関の吸気温度の低下により圧縮
上死点付近における筒内温度が低下したとしても、着火
性を保ち、熱効率の低下や失火の発生を防ぐことができ
る。

【００３４】請求項１１に記載の発明によれば、運転状
態に基づく自己着火促進剤の供給量を、機関の冷却水温
度若しくは潤滑油温度が低いほど増すことにより、圧縮
上死点付近における筒内温度が低下し、又は空気過剰率
（筒内温度が低下すると、一定の吸気体積効率に対する
吸気重量は増す）が増加した場合でも、着火性の悪化を
防ぎ、燃焼の不安定化や、急激な燃焼によるノッキング
の発生を防ぐことができる。

【００３５】請求項１２に記載の発明によれば、次の効
果を得ることができる。機関の吸気圧力が低下すると、
吸気弁閉時における筒内圧力の低下、延いては圧縮上死
点付近における筒内圧力の低下を来す。このため、着火
開始時期が遅くなり、燃焼期間が長期化して熱効率が低
下したり、失火を生じたりする。そして、吸気圧力の低
下は、大気圧力の低下とも関連しており、大気圧力が低
下すると、それに伴って吸気圧力も低下する。従って、
大気圧力が低い場合でも、機関の吸気圧力の低下と同様
に、熱効率の低下及び失火の可能性がある。

【００３６】従って、請求項１２に記載のように、運転
状態に基づく自己着火促進剤の供給量を、機関の吸気圧
力、又は大気圧力が低いほど増すことにより、運転する
高度、時刻又は季節などに応じて大気圧力（すなわち、
吸気圧力）が変化したとしても、着火開始時期及び燃焼
期間を良好に保ち、燃焼の不安定化及び急激な燃焼によ
るノッキングの発生などを防ぐことができる。

【００３７】請求項１３に記載の発明によれば、燃焼状
態が過度に悪化しており、自己着火促進剤を供給するこ
との有効性がないか又は極めて低い場合に、自己着火促
進剤の供給を中止することが可能となるので、自己着火
促進剤の無駄な消費を防ぐことができる。特に、筒内圧
力に基づいて自己着火促進剤の供給を中止することとす
れば、急激な燃焼が生じた場合に、着火性を速やかに低
下させることが可能であるので、燃焼室形成部品の破損
及び燃焼騒音の悪化を防ぐことができる。

【００３８】さらに、請求項１４に記載の発明によれ
ば、所定強度よりも強いノッキングが発生した場合に、
自己着火促進剤の供給を中止するだけでなく燃焼方式を
火花点火燃焼に切り換えることにより、燃焼状態を速や
かに回復させることができる。また、請求項１５に記載
の発明によれば、燃焼状態の過度な悪化が機関の燃焼安
定度の低下に表れた場合においても、自己着火促進剤の
供給が中止されるだけでなく燃焼方式が火花点火燃焼に
切り換えられるので、燃焼状態を速やかに回復させるこ
とができる。

【００３９】請求項１６に記載の発明によれば、運転状
態に基づいて燃焼方式を選択し、燃焼方式が火花点火燃
焼であるときに自己着火促進剤の供給を停止するように
したので、自己着火促進剤を不要に消費することがない
うえ、火花点火燃焼運転時に着火性が必要以上に高まる
ことがない。請求項１７に記載の発明によれば、自己着
火燃焼運転時に気筒間で燃焼状態にばらつきが生じ、一
部の気筒において燃焼状態が悪化した場合において、運
転状態によっては、火花点火燃焼に切り換える気筒を、
その悪化した燃焼状態にある気筒のみとすることができ
る。従って、燃焼状態が悪化した気筒については燃焼方
式を切り換えることにより燃焼状態の速やかな回復を図
る一方、他の気筒については可能な限り自己着火燃焼を
継続することにより、燃費及び排気特性の向上を図るこ
とができる。

【００４０】請求項１８及び１９に記載の発明によれ
ば、運転する高度、時刻又は季節などに応じて変化する
機関の吸気圧力又は大気圧力の変化により、圧縮上死点
付近における筒内圧力が変化したとしても、着火開始時
期及び燃焼期間の変化を自己着火促進剤の供給量の制御
により抑制することが可能であるので、燃焼の不安定化
を防ぐことができる。

【００４１】請求項２０に記載の発明によれば、機関の
吸気温度の低下により圧縮上死点付近における筒内温度
が低下したとしても、着火性の悪化を自己着火促進剤の
供給量の制御により防ぐことが可能であるので、熱効率
の低下や失火の発生を防ぐことができる。請求項２１に
記載の発明によれば、圧縮上死点付近における筒内温度
の変化又は空気過剰率の変化による着火性の悪化を、機
関の冷却水温度若しくは潤滑油温度に基づく自己着火促
進剤の供給量の制御により防ぐことが可能であるので、
燃焼の不安定化を防ぐことができる。

【００４２】請求項２２に記載の発明によれば、燃焼安
定度が低下することにより、圧縮上死点付近における筒
内圧力、筒内温度及び空気過剰率などがサイクル毎に変
化したとしても、それに応じて自己着火促進剤の供給量
が増加されるので、着火開始時期及び燃焼期間の変化を
抑制し、燃焼の不安定化を防ぐことができる。請求項２
３に記載の発明によれば、自己着火燃焼運転時におい
て、燃焼安定度が過度に低下し、自己着火促進剤を供給
することの有効性がないか又は極めて低い場合に、自己
着火促進剤の供給が中止され、かつ、燃焼方式が火花点
火燃焼に切り換えられる。このため、自己着火促進剤の
無駄な消費を防ぐとともに、燃焼状態を速やかに回復さ
せることができる。

【００４３】請求項２４に記載の発明によれば、ノッキ
ングが激しい場合に自己着火促進剤の供給量が減少され
るので、着火性を低下させ、ノッキングを緩和し、燃焼
室形成部品の破損及び燃焼騒音の悪化を防ぐことができ
る。請求項２５に記載の発明によれば、自己着火燃焼運
転時において、極度に強いノッキングが生じた場合に、
自己着火促進剤の供給が中止されるので、ノッキングを
速やかに抑制することができる。

【００４４】請求項２６に記載の発明によれば、自己着
火促進剤としてオゾンを採用することにより、その供給
量を容易に制御することが可能となり、かつ、少ない供
給量でも充分な自己着火促進効果が得られる。さらに、
オゾンは空気から採取することができるので、装置構成
もシンプル化し易い。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１
の実施形態に係る圧縮着火式内燃機関（以下、単に「エ
ンジン」という。）１の構成の概略を示している。ま
ず、同図を参照して、エンジン１の構成を説明する。

【００４６】エンジン１のシリンダ１１には、適宜の冠
面形状を有するピストン１３が上下動可能に挿入されて
おり、その上面とヘッド１１ｈ（図１では、２点鎖線で
その概略位置を示す）下面との間に燃焼室１５が形成さ
れる。ヘッド１１ｈに形成された吸気ポート１７及び排
気ポート１９は、それぞれエンジン１の吸気通路２１及
び排気通路２３の一端を形成している。吸気通路２１
は、吸気弁２５により吸気ポート１７が開放されること
により、また、排気通路２３は、排気弁２７により排気
ポート１９が開放されることにより、それぞれ燃焼室１
５を大気と連通する。

【００４７】ヘッド１１ｈに対して吸気ポート１７より
も下側に取り付けられた電磁駆動式燃料噴射弁（以下
「インジェクタ」という）３１は、燃料を燃焼室１５内
に直接噴射することができるように、噴射ノズル先端を
燃焼室１５に面して設置されている。インジェクタ駆動
装置３１ｕは、後述する電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」という）５１からの指令に基づいてインジェクタ３
１を駆動する。

【００４８】ヘッド１１ｈのほぼ中央には、ＥＣＵ５１
の指令に基づいて作動する点火プラグ４１が取り付けら
れている。エンジン１の運転状態を監視するためのセン
サ類としては、エアフローメータ６１、吸気圧力センサ
６３、吸気温度センサ６５、筒内圧力センサ６７（ヘッ
ド１１ｈのほぼ中央に点火プラグ４１と隣接して設置さ
れている）、排気温度センサ６９、クランク角度センサ
７１、アクセル開度センサ７３及び冷却水温度（潤滑油
温度であってもよい）センサ７５などが設けられてい
る。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５１に入力さ
れる。

【００４９】エンジン１には、本発明の自己着火促進剤
供給手段を構成するオゾン発生器９１が、吸気通路２１
の集合部（ここでは、サージタンク２１ｓ）の内部空間
に面して取り付けてある。従って、オゾン発生器９１か
ら放出されたオゾンは、吸気の流れに乗って燃焼室１５
に供給される。次に、ＥＣＵ５１の機能をフローチャー
トを参照して説明する。

【００５０】図２は、運転領域に基づく燃焼方式の切換
え及びこれに応じたオゾン供給制御についてのフローチ
ャートを示している。Ｓ（ステップ）１では、アクセル
開度センサ７３からの信号に基づいてアクセル開度ＡＰ
Ｏを、クランク角度センサ７１からの信号に基づいてク
ランク角度Ｃｒを、それぞれ読み込む。

【００５１】Ｓ２では、アクセル開度ＡＰＯ及びクラン
ク角度Ｃｒに基づき、運転状態として機関回転数Ｎｅ及
び機関負荷Ｌｅを算出する。なお、Ｓ１及び２は、本発
明の運転状態検出手段を構成する。Ｓ３では、図３に示
す傾向を有するマップを参照して、機関回転数Ｎｅ及び
機関負荷Ｌｅに対応する運転領域を判定する。ここで、
比較的低回転及び低負荷のときは、領域Ａ（ここでは、
原則として自己着火燃焼が行われる）と判定され、それ
以外の運転状態のときは、領域Ｂ（ここでは、火花点火
燃焼が行われる）と判定される。なお、Ｓ３は、燃焼方
式切換手段を構成する。

【００５２】Ｓ３で、領域Ｂ（以下「火花点火燃焼運転
領域」という）と判定された場合には、Ｓ１１へ進み、
オゾンの供給が停止され、火花点火燃焼が行われる。な
お、ここでの制御の詳細は、後述する。一方、Ｓ３で、
領域Ａ（以下「自己着火燃焼運転領域」という）と判定
された場合には、Ｓ４へ進む。

【００５３】Ｓ４では、筒内圧力センサ６７からの信号
に基づいて筒内圧力Ｐｃを読み込む。Ｓ５では、筒内圧
力Ｐｃに基づいて、エンジン１の現在の燃焼安定度Ｓを
算出する。燃焼安定度Ｓが高いことは、現在燃焼状態が
安定しており、良好な着火開始時期及び燃焼期間が維持
されていることを示す。一方、燃焼安定度Ｓが低いこと
は、現在燃焼状態が不安定（悪化）となっており、圧縮
上死点付近における筒内圧力、筒内温度及び空気過剰率
などにサイクル毎の変化が生じていること示す。

【００５４】Ｓ６では、燃焼安定度Ｓが所定値ＳＬより
低いか否かを判定する。この所定値ＳＬは、燃焼状態が
過度に悪化し、オゾンの供給によっては、もはやその回
復を図ることができないか又はそれが困難であるような
ときを示す燃焼安定度Ｓに関する閾値である。そして、
Ｓ６において燃焼安定度Ｓが所定値ＳＬより低いと判定
された場合には、Ｓ１１へ進み、後述のごとくオゾンの
供給を停止し、及び燃焼方式を（自己着火燃焼運転領域
ではあるが）火花点火燃焼に強制的に切り換える。

【００５５】一方、Ｓ６において燃焼安定度Ｓが所定値
ＳＬより低くない、すなわち、燃焼安定度Ｓが所定値Ｓ
Ｌ以上であると判定された場合には、Ｓ７へ進み、筒内
圧力センサ６７をノッキングセンサとして利用し、ノッ
キング強度Ｋを読み込む。Ｓ８では、読み込んだノッキ
ング強度Ｋが所定強度ＫＬより大きいか（過剰に強いノ
ッキングが生じているか）否かを判定する。

【００５６】Ｓ８においてノッキング強度Ｋが所定強度
ＫＬより大きいと判定された場合には、Ｓ１１へ進み、
前述同様に、後述のごとくオゾンの供給を停止し、及び
燃焼方式を火花点火燃焼に強制的に切り換える。一方、
Ｓ８においてノッキング強度Ｋが所定強度ＫＬより大き
くない、すなわち、ノッキング強度Ｋが所定強度ＫＬ以
下であると判定された場合には、Ｓ９へ進む。

【００５７】Ｓ９では、図４に示すフローチャートの流
れに従ってオゾンの供給量を制御する。従って、ここ
で、図４を参照して説明する。Ｓ２１では、機関回転数
Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅに基づいて、オゾン供給量の基本
値であるオゾン基本供給量Ｑｓを算出する。オゾン基本
供給量Ｑｓは、図５に概略を示すように、機関回転数Ｎ
ｅが高いほど増加し、また機関負荷Ｌｅが低いほど増加
する。従って、自己着火燃焼運転領域Ａのうち高回転低
負荷運転領域にあるときに、最も多量のオゾンが供給さ
れることとなる。一方、オゾン基本供給量Ｑｓが０とな
ることはない。

【００５８】図６は、オゾン基本供給量Ｑｓの運転状態
に応じた変化を詳細に示したものである。同図に示され
るように、オゾン基本供給量Ｑｓは、機関回転数Ｎｅの
上昇とともにその増加率が増し、また、機関負荷Ｌｅの
低下とともにその増加率が増す。なお、Ｓ２１は、本発
明の自己着火促進剤供給手段を構成する。Ｓ２２では、
吸気温度センサ６５からの信号に基づいて、エンジン１
の運転環境としての吸気温度Ｔinを読み込む。

【００５９】Ｓ２３では、水温センサ７５からの信号に
基づいて、エンジン１の運転環境としての水温Ｔｗを読
み込む。Ｓ２４では、吸気圧力センサ６３からの信号に
基づいて、エンジン１の運転環境としての吸気圧力Ｐin
を読み込む。Ｓ２５では、実際の燃焼状態（ここでは、
その検出パラメータは、ノッキング強度Ｋ及び燃焼安定
度Ｓである）及び運転環境（ここでは、その検出パラメ
ータは、吸気温度Ｔin、水温Ｔｗ及び吸気圧力Ｐinであ
る）に基づいて、オゾン基本供給量Ｑｓの補正係数であ
るオゾン供給量補正係数（以下「補正係数」という）ｍ
を算出する。ここで、オゾン供給量補正係数ｍは、演算
（ｍ＝Ｆ（Ｋ，Ｓ，Ｔin，Ｔｗ，Ｐin））により算出す
ることが可能であり、燃焼状態などに対する変化傾向
は、図７に示す通りである。この変化傾向を項目毎に説
明すると、次のようになる。

【００６０】まず、ノッキング強度Ｋとの関係では、ノ
ッキング強度Ｋが高いほど、すなわち、ノッキングが激
しいほど補正係数ｍを減少し、着火性を低下させてノッ
キングを抑制する。本実施形態では、さらに、ノッキン
グ強度Ｋが所定強度Ｋ０（ＫＬより低い）以上である場
合に補正係数ｍを０としている。これにより、オゾンの
供給を中止するだけでノッキングの抑制が可能な場合に
は、オゾンの供給を中止し、自己着火燃焼を継続するこ
とができる。所定強度Ｋ０及びＫＬは、一致させてもよ
い。

【００６１】燃焼安定度Ｓとの関係では、燃焼安定度Ｓ
が低いほど、すなわち、燃焼状態が不安定であるほど補
正係数ｍを増加し、着火性を向上させて燃焼状態を安定
化させる。燃焼安定度Ｓが所定値ＳＬより小さい場合に
は、前述のＳ６の処理により、オゾンの供給が停止さ
れ、燃焼方式は火花点火燃焼に速やかに切り換えられる
こととなる。

【００６２】吸気温度Ｔinとの関係では、吸気温度Ｔin
が低いほど、燃料の着火性が低下するため、オゾン供給
量を相対的に増加させて着火性を向上させるべく、補正
係数ｍを増加する。ここで、吸気温度Ｔinの上昇により
補正係数ｍが０となることはない。吸気圧力Ｐinとの関
係では、吸気圧力Ｐinが低いほど、燃料の着火性が低下
するため、オゾン供給量を相対的に増加させて着火性を
向上させるべく補正係数ｍを増加する。ここでも、吸気
圧力Ｐinの上昇により補正係数ｍが０となることはな
い。

【００６３】水温（潤滑油温度についても同様）Ｔｗと
の関係では、水温Ｔｗが低いほど、燃料の着火性が低下
するため、オゾン供給量を相対的に増加させて着火性を
向上させるべく、補正係数ｍを増加する。ここで、水温
（潤滑油温度）Ｔｗの上昇により補正係数ｍが０となる
ことはないが、所定温度Ｔｗ０以上では、補正係数ｍが
水温に関してはその最小値となるようにしている。

【００６４】Ｓ２６では、オゾン基本供給量Ｑｓに供給
補正ｍを乗じることにより、オゾン供給量Ｑｓ’を算出
する（Ｑｓ’＝ｍ×Ｑｓ）。なお、Ｓ５，７，２２〜２
６は、本発明の自己着火促進剤供給量補正手段を構成す
る。図２に戻って、Ｓ１０では、図８に示すフローチャ
ートに従って、自己着火燃焼を行う。

【００６５】ここで、図８を参照して、自己着火燃焼の
ための制御について説明すると、まず、Ｓ３１では、エ
アフローメータ６１からの信号に基づいて吸入空気量Ｑ
ａを読み込む。Ｓ３２では、読み込んだ吸入空気量Ｑａ
と、アクセル開度ＡＰＯに基づいて演算される要求機関
負荷とに基づいて、燃料噴射量を算出する。

【００６６】Ｓ３３では、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷
Ｌｅなどの運転状態に応じて割り付けられたマップを参
照して、燃料噴射時期を設定する。以上の制御により、
自己着火燃焼運転時においては、燃焼安定性Ｓ又はノッ
キング強度Ｋが燃焼状態の過度な悪化を示さない限り、
実際の運転状態、運転環境及び燃焼状態に応じた適量の
オゾンが燃焼室１５内に供給される。

【００６７】ところで、Ｓ３で運転領域が火花点火燃焼
運転領域Ｂと判定された場合、Ｓ６で燃焼安定度Ｓが所
定値ＳＬより低いと判定された場合、及びＳ８でノッキ
ング強度Ｋが所定強度ＫＬより高いと判定された場合に
は、Ｓ１１ヘ進んでオゾンの供給を停止し、さらに、Ｓ
１２で、図９に示すフローチャートに従って、火花点火
燃焼を行う。なお、Ｓ１１（Ｓ３において火花点火燃焼
運転領域Ｂと判定された場合）は、本発明の自己着火促
進剤供給中止手段を構成し、Ｓ６，８，１１（Ｓ６又は
８を介した場合）及び１２は、本発明の自己着火促進剤
供給中止手段を構成する。

【００６８】ここで、図９を参照して、火花点火燃焼の
ための制御について説明する。Ｓ４１〜４３は、自己着
火燃焼を行う場合と同様であり、簡単に説明すれば、ま
ず、Ｓ４１で吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｓ４２で吸入
空気量Ｑａと要求機関負荷とに基づいて燃料噴射量を算
出し、Ｓ４３で運転状態に応じて割り付けられたマップ
を参照して燃料噴射時期を設定する。

【００６９】Ｓ４４では、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷
Ｌｅに応じて割り付けられたマップを参照して、点火時
期を設定する。従って、火花点火燃焼運転時において
は、オゾンは供給されないので、オゾンを不要に消費す
ることがないうえ、着火性が必要以上に高まることによ
るノッキングの発生を防ぐことができる。

【００７０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。本実施形態では、エンジンの構成は前述の第１
の実施形態のものと同じであってよく、さらに、図２，
８及び９に示すフローチャートをそのまま援用すること
ができる。ここでは、オゾン供給量の算出過程に特徴が
あるので、この特徴部分のみを説明する。

【００７１】図１０は、本実施形態に係るオゾン供給量
の制御内容を示したフローチャートである。Ｓ５１で
は、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅに基づいて、前述
同様にオゾン基本供給量Ｑｓを算出する。ここでも、オ
ゾン基本供給量Ｑｓが０となることはない。従って、Ｓ
５１は、本発明の自己着火促進剤供給手段を構成する。

【００７２】Ｓ５２では、ノッキング強度Ｋに関連した
補正係数（以下「ノッキング強度関連補正係数」とい
う）ａを読み込む。ノッキング強度関連補正係数ａは、
図１１（ａ）に示すマップを参照して算出される。この
マップは、前述の図７（ａ）のマップと同様の傾向を有
していてよく、ノッキング強度Ｋが高いほど小さくな
り、所定強度Ｋ０（Ｋ０＜ＫＬ）以上では０に設定され
る。ここでも、所定強度Ｋ０と、火花点火燃焼への切換
用閾値である所定強度ＫＬとは、一致させることができ
る。

【００７３】Ｓ５３では、燃焼安定度Ｓに関連した補正
係数（以下「燃焼安定度関連補正係数」という）ｂを読
み込む。燃焼安定度関連補正係数ｂは、図１１（ｂ）に
示すマップを参照して算出される。このマップは、前述
の図７（ｂ）のマップと同様の傾向を有していてよく、
燃焼安定度Ｓが低いほど大きくなる。一方、燃焼安定度
Ｓが高いほど、すなわち、燃焼が安定するほど燃焼安定
度関連補正係数ｂは小さくなるが、０となることはな
く、燃焼がある程度安定した後は、一定の値に維持され
る。

【００７４】Ｓ５４〜５６では、エンジン１の運転環境
の指標として、前述同様の検出パラメータを読み込む。
すなわち、Ｓ５４で吸気温度Ｔinを読み込み、Ｓ５５で
水温Ｔｗを読み込み、Ｓ５５で吸気圧力Ｐinを読み込
む。Ｓ５７では、読み込んだ吸気温度Ｔin、水温Ｔｗ及
び吸気圧力Ｐinを基に、これらの検出パラメータに応じ
て割り付けた３次元マップを参照して、運転環境関連補
正係数ｃを読み込む。

【００７５】図１２は、このマップを便宜上２次元的に
表現したものである。同図を参照すると、運転環境関連
補正係数ｃは、水温Ｔｗの低下又は吸気温度Ｔinの低下
に伴って大きくなり、水温Ｔｗを一定とすれば、吸気圧
力Ｐinの低下に伴って大きくなる。従って、吸気温度Ｔ
inが低いほど、水温Ｔｗ低いほど、かつ、吸気圧力Ｐin
が低いほどオゾン供給量の補正係数は小さくなるが、こ
の傾向は、第１の実施形態の場合と同様である。

【００７６】Ｓ５８では、オゾン基本供給量Ｑｓに各種
補正係数ａ，ｂ及びｃを乗じることにより、オゾン供給
量Ｑｓ’を算出する（Ｑｓ’＝ａ×ｂ×ｃ×Ｑｓ）。な
お、Ｓ５２〜５８は、本発明の自己着火促進剤供給量補
正手段を構成する。次に、本発明の第３の実施形態につ
いて説明する。本実施形態は、本発明の多気筒エンジン
１０１への適用例を提供するものであり、燃焼方式の気
筒毎の切換えを可能とする。

【００７７】図１３は、エンジン１０１の構成の概略を
示している。同図に示すごとく、エンジン１０１は、本
発明の自己着火促進剤供給手段を構成するオゾン発生器
９１を、吸気通路の分岐部２１ｄに（各気筒に対して）
それぞれ１つずつ備えている。従って、ＥＣＵ５１は、
各オゾン発生器９１に対して、それぞれ独立に指令を与
える。また、筒内圧力センサ６７も気筒毎に設けられて
いるため、ノッキング強度Ｋ及び燃焼安定度Ｓの気筒毎
の測定が可能である。なお、第１の実施形態におけるも
のと同じ構成要素については、同じ符号を付している。

【００７８】以下に、本実施形態に係るＥＣＵ５１の機
能を、図１４に示すフローチャートを参照して説明す
る。Ｓ６１及び６２では、第１の実施形態のＳ１及び２
と同様に、アクセル開度ＡＰＯ及びクランク角度Ｃｒを
読み込み、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅを算出す
る。従って、Ｓ６１及び６２は、本発明の運転状態検出
手段を構成する。

【００７９】Ｓ６３では、図１５に示す傾向を有するマ
ップを参照して、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅに対
応する運転領域を判定する。ここで、運転領域は、比較
的低回転及び低負荷側にある自己着火燃焼運転領域Ａ
と、それ以外の火花点火燃焼運転領域Ｂとに大方分かれ
るが、これらの領域の境界において、自己着火燃焼と火
花点火燃焼とを気筒毎に切り換える燃焼方式の共存領域
Ｃ（ここでは、自己着火燃焼運転領域Ａの一部として取
り扱う）が設けられている。なお、Ｓ６３は、本発明の
燃焼方式選択手段を構成する。

【００８０】Ｓ６３で、火花点火燃焼運転領域Ｂと判定
された場合には、Ｓ７４へ進み、すべてのオゾン発生器
９１に対してオゾンの供給を停止させたうえで、第１の
実施形態と同様に、図９に示すフローチャートに従って
火花点火燃焼を行う。従って、Ｓ６３で火花点火燃焼運
転領域Ｂと判定された場合のＳ７４は、本発明の自己着
火剤供給停止手段を構成する。

【００８１】一方、Ｓ６３で、自己着火燃焼運転領域Ａ
と判定された場合には、Ｓ６４へ進み、クランク角度セ
ンサ７１からの信号を基準にして、燃料及びオゾンを供
給すべき対象の気筒を判別する。以下に、気筒ｉについ
て説明する。Ｓ６５では、筒内圧力センサ６７からの信
号に基づいて、気筒ｉの筒内圧力Ｐｃを読み込む。

【００８２】Ｓ６６では、筒内圧力Ｐｃに基づいて、気
筒ｉの燃焼安定度Ｓｉを算出する。Ｓ６７では、燃焼安
定度Ｓｉが所定値ＳＬより低いか否かを判定する。燃焼
安定度Ｓｉが所定値ＳＬより低いと判定された場合に
は、Ｓ７２へ進む。Ｓ７２の内容については、後述す
る。一方、Ｓ６７において燃焼安定度Ｓｉが所定値ＳＬ
以上であると判定された場合には、Ｓ６８へ進み、気筒
ｉのノッキング強度Ｋｉを読み込む。

【００８３】Ｓ６９では、読み込んだノッキング強度Ｋ
ｉが所定強度ＫＬより大きいか否かを判定する。ノッキ
ング強度Ｋｉが所定強度ＫＬより大きいと判定された場
合には、Ｓ７２へ進む。Ｓ７２の内容については、後述
する。一方、Ｓ６９においてノッキング強度Ｋｉが所定
強度ＫＬ以下であると判定された場合には、Ｓ７０へ進
み、気筒ｉについてオゾンを供給し、続くＳ７１で、図
８に示すフローチャートに従って自己着火燃焼を行い、
本ルーチンをリターンする（その後、引き続いて自己着
火燃焼運転領域Ａにある場合には、次の気筒ｉ＋１につ
いて同様の制御を行う）。なお、オゾン供給量Ｑｓ’
は、図４又は１０に示すフローチャートに従って算出す
ることができる。

【００８４】ところで、Ｓ６７において燃焼安定度Ｓｉ
が所定値ＳＬより低いと判定されたか、又はＳ６９にお
いてノッキング強度Ｋｉが所定強度ＫＬより高いと判定
された場合には、Ｓ７２へ進む。Ｓ７２では、気筒毎の
燃焼切換が可能であるか否か（全気筒について燃焼方式
を切り換えるか又は当該気筒を含む一部の気筒について
のみ燃焼方式を切り換えるか）を、運転状態に基づいて
判定する。すなわち、吸入空気量の調整は、全気筒につ
いて共通のスロットル弁８１により行われるので、機関
回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅによっては、異なる燃焼方
式である火花点火燃焼と自己着火燃焼とを気筒毎に同時
成立させるのが困難となる場合がある。そこで、Ｓ７２
では、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅに基づいて図１
５に示すマップを参照し、運転状態が、２つの運転領域
Ａ，Ｂの境界の共存領域Ｃにある場合には、気筒毎の燃
焼方式の切換えが可能であると判定し、Ｓ７３ヘ進む。

【００８５】Ｓ７３では、ｉ気筒のみについてオゾンの
供給を停止し、続くＳ７５では、ｉ気筒の燃焼方式が火
花点火燃焼に強制的に切り換える。この結果、ｉ気筒
（及び、同様にしてオゾンの供給が停止され、火花点火
燃焼に切り換えられた気筒）では火花点火燃焼が行わ
れ、それ以外の気筒では、オゾンの供給を含む自己着火
燃焼が行われることとなる。従って、エンジン１０１に
おいて、燃費及び排気性能に優れた自己着火燃焼を可能
な限り広い運転領域に渡って採用することが可能とな
る。

【００８６】一方、Ｓ７２において、運転状態が共存領
域Ｃになく、境界から遠い火花点火燃焼運転領域Ｂにあ
ると判定された場合には、気筒毎に異なる運転方式を採
用することが困難であるか又は不可能であると判断し、
Ｓ７４ヘ進む。この場合には、オゾンの供給を全気筒に
ついて停止し、続くＳ７５で全気筒の燃焼方式を火花点
火燃焼に強制的に切り換える。

【００８７】なお、Ｓ６７，６９，７２，７３，７４
（Ｓ７２を介した場合）及び７５は、本発明の自己着火
促進剤供給中止手段を構成する。このように、第３の実
施形態によれば、多気筒エンジンにおいて気筒間で燃焼
状態にばらつきが生じた場合でも、自己着火燃焼が可能
な気筒において自己着火燃焼を安定して行い、エンジン
全体としての燃費及び排気性能の向上を図ることができ
る。

【００８８】なお、ここでは、例示的に４気筒エンジン
についての適用例を説明したが、本発明はこれに限ら
ず、あらゆる多気筒エンジンに適用可能であることは、
言うまでもない。本発明の自己着火促進剤供給手段は、
オゾン発生器に限らず、あらゆる公知のものを同様にし
て適用することが可能である。また、それらの取付け
は、吸気通路の途中であってよく、また、シリンダに直
接取り付けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧縮着火式内燃
機関の構成図

【図２】同上内燃機関の制御装置による制御内容を示す
フローチャート

【図３】同上制御装置に記憶された運転領域判定用マッ
プ

【図４】同上制御装置によるオゾン供給量算出ルーチン
のフローチャート

【図５】オゾン基本供給量Ｑｓの運転状態に応じた増減
の傾向を表す図

【図６】同上傾向を詳細に示す図

【図７】オゾン供給量補正係数ｍの設定方法を示す図

【図８】自己着火燃焼制御ルーチンのフローチャート

【図９】火花点火燃焼制御ルーチンのフローチャート

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る圧縮着火式内
燃機関の制御装置のオゾン供給量算出ルーチンのフロー
チャート

【図１１】同上ルーチンにおけるノッキング強度関連補
正係数ａ及び燃焼安定度関連補正係数ｂの設定方法を示
す図

【図１２】同上ルーチンにおける運転環境関連補正係数
ｃの設定方法を示す図

【図１３】本発明の第３の実施形態に係る圧縮着火式内
燃機関の構成図

【図１４】同上内燃機関の制御装置による制御内容を示
すフローチャート

【図１５】同上制御装置に記憶された運転領域判定用マ
ップ

【符号の説明】

１…エンジン（圧縮着火式内燃機関）１１…シリンダ１３…ピストン１５…燃焼室１７…吸気ポート１９…排気ポート２５…吸気弁２７…排気弁３１…インジェクタ（燃焼噴射弁）４１…点火プラグ５１…電子制御ユニット６３…吸気圧力センサ６５…吸気温度センサ６７…筒内圧力センサ７５…水温センサ９１…オゾン発生器

───────────────────────────────────────────────────── 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 43/00 ３０１Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ａ３０１Ｚ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｃ３１０３１０Ｐ３１０Ｑ３１０Ｚ３１２３１２Ｎ３１２Ｈ３１２Ｚ３１２Ｐ３１２Ｑ３４５３４５Ｂ３６０３６０Ｂ３６０Ｆ３６０Ｈ３６４３６４Ｄ３６８３６８Ｂ３６８ＳＦ０２Ｍ 25/10 Ｆ０２Ｍ 25/10 Ｃ (72)発明者平谷康治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 AA01 AB01 AB05 AB06 AC04 AF01 AG05 3G084 AA01 AA03 AA04 BA00 BA16 CA09 DA02 DA10 DA38 EB09 EB11 FA01 FA02 FA10 FA11 FA18 FA20 FA21 FA25 FA33 FA38 FA39 3G092 AA01 AA02 AA09 AA13 AB18 BA08 BA10 EA01 EA02 EC01 EC10 FA15 FA24 GA03 GA16 HA04Z HA05Z HA06Z HA11Z HC01Z HC05Z HE01Z HE05Z HE08Z 3G301 HA01 HA02 HA06 HA15 JA02 JA21 KA06 KA23 LA00 NC04 ND01 NE01 NE06 PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PA17Z PC01Z PE01Z PE05Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転状態として、少なくとも機関回転数を
検出する運転状態検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着
火促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備
え、前記自己着火促進剤供給手段は、前記運転状態検出
手段が検出した機関回転数に基づき、これが高いほど前
記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とする圧縮
着火式内燃機関。
【請求項２】前記自己着火促進剤供給手段は、前記検出
した機関回転数の上昇に伴って前記自己着火促進剤の供
給量の増加割合を大きくすることを特徴とする請求項１
に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項３】運転状態として、少なくとも機関負荷を検
出する運転状態検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火
促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備え、
前記自己着火促進剤供給手段は、前記運転状態検出手段
が検出した機関負荷に基づき、これが小さいほど前記自
己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とする圧縮着火
式内燃機関。
【請求項４】前記自己着火促進剤供給手段は、前記検出
した機関負荷の減少に伴って前記自己着火促進剤の供給
量の増加割合を大きくすることを特徴とする請求項３に
記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項５】運転状態として機関回転数及び機関負荷を
検出する運転状態検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着
火促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備
え、前記自己着火促進剤供給手段は、前記運転状態検出
手段が検出した運転状態に基づき、機関回転数が高いか
又は機関負荷が小さいほど前記自己着火促進剤の供給量
を増すことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項６】前記自己着火促進剤供給手段は、前記検出
した機関回転数の上昇に伴って前記自己着火促進剤の供
給量の増加割合を大きくするとともに、前記検出した機
関負荷の減少に伴って前記自己着火促進剤の供給量の増
加割合を大きくすることを特徴とする請求項５に記載の
圧縮着火式内燃機関。
【請求項７】機関のノッキング強度、燃焼安定度、吸気
温度、冷却水温度、潤滑油温度、吸気圧力及び大気圧力
のうち少なくとも１つに基づいて、前記運転状態検出手
段が検出した運転状態に基づく前記自己着火促進剤供給
手段による前記自己着火促進剤の供給量を補正する自己
着火促進剤供給量補正手段を設けたことを特徴とする請
求項１〜６のいずれか１つに記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項８】前記自己着火促進剤供給量補正手段は、機
関のノッキング強度が高いほど、前記運転状態に基づく
自己着火促進剤の供給量を減らすことを特徴とする請求
項７に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項９】前記自己着火促進剤供給量補正手段は、機
関の燃焼安定度が低いほど、前記運転状態に基づく自己
着火促進剤の供給量を増すことを特徴とする請求項７又
は８に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１０】前記自己着火促進剤供給量補正手段は、
機関の吸気温度が低いほど、前記運転状態に基づく自己
着火促進剤の供給量を増すことを特徴とする請求項７〜
９のいずれか１つに記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１１】前記自己着火促進剤供給量補正手段は、
機関の冷却水温度若しくは潤滑油温度が低いほど、前記
運転状態に基づく自己着火促進剤の供給量を増すことを
特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の圧縮
着火式内燃機関。
【請求項１２】前記自己着火促進剤供給量補正手段は、
機関の吸気圧力、又は大気圧力が低いほど、前記運転状
態に基づく自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴と
する請求項７〜１１のいずれか１つに記載の圧縮着火式
内燃機関。
【請求項１３】前記自己着火促進剤供給手段に対して、
機関の筒内圧力、ノッキング強度及び燃焼安定度のうち
少なくとも１つに基づいて前記自己着火促進剤の供給を
中止させる自己着火促進剤供給中止手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の圧縮
着火式内燃機関。
【請求項１４】前記自己着火促進剤供給中止手段は、機
関のノッキング強度が所定強度よりも高い場合に、前記
自己着火促進剤の供給を中止させるとともに、機関の燃
焼方式を自己着火燃焼から火花点火燃焼に切り換えるこ
とを特徴とする請求項１３に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項１５】前記自己着火促進剤供給中止手段は、機
関の燃焼安定度が所定値よりも低い場合に、前記自己着
火促進剤の供給を中止させるとともに、機関の燃焼方式
を自己着火燃焼から火花点火燃焼に切り換えることを特
徴とする請求項１３又は１４に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項１６】機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼
と火花点火燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼
方式選択手段と、前記燃焼方式が火花点火燃焼であると
きに、前記自己着火促進剤供給手段による自己着火促進
剤の供給を停止させる自己着火促進剤供給停止手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１
つに記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１７】請求項１〜１２のいずれか１つに記載の
圧縮着火式内燃機関であって、複数の気筒を備えるとともに、機関の運転状態に基づいて、機関としての燃焼方式を自
己着火燃焼と火花点火燃焼との間で選択する燃焼方式選
択手段と、前記機関としての燃焼方式が火花点火燃焼であるとき
に、前記自己着火促進剤供給手段による自己着火促進剤
の供給を、全気筒について停止させる自己着火促進剤供
給停止手段と、前記機関としての燃焼方式が自己着火燃焼であるときで
あって、機関のノッキング強度及び燃焼安定度のうち少
なくとも一方に基づいて特定の気筒における燃焼状態の
悪化を検出した場合に、前記自己着火促進剤供給手段に
よる自己着火促進剤の供給を、運転状態に応じて、その
気筒を含む一部の気筒のみについて中止させるか又は全
気筒について中止させる自己着火促進剤供給中止手段
と、該自己着火促進剤供給中止手段により前記自己着火促進
剤の供給が中止された気筒の燃焼方式を火花点火燃焼に
切り換える燃焼方式切換手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項１８】機関の吸気圧力を検出する吸気圧力検出
手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自
己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤
供給手段は、前記吸気圧力検出手段が検出した吸気圧力
が低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを
特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項１９】大気圧力を検出する大気圧力検出手段
と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自己着
火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤供給
手段は、前記大気圧力検出手段が検出した大気圧力が低
いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴
とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項２０】機関の吸気温度を検出する吸気温度検出
手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給する自
己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促進剤
供給手段は、前記吸気温度検出手段が検出した吸気温度
が低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを
特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項２１】機関の冷却水温度若しくは潤滑油温度を
検出する油水温度検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着
火促進剤を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備
え、前記自己着火促進剤供給手段は、前記油水温度検出
手段が検出した冷却水温度若しくは潤滑油温度が低いほ
ど、前記自己着火促進剤の供給量を増すことを特徴とす
る圧縮着火式内燃機関。
【請求項２２】機関の燃焼安定度を検出する燃焼安定度
検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤を供給す
る自己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自己着火促
進剤供給手段は、前記燃焼安定度検出手段が検出した燃
焼安定度が低いほど、前記自己着火促進剤の供給量を増
すことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項２３】機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼
と火花点火燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼
方式選択手段と、前記燃焼方式が自己着火燃焼であるときであって、前記
検出した燃焼安定度が所定値よりも低い場合に、前記自
己着火促進剤供給手段に対して前記自己着火促進剤の供
給を中止させる自己着火促進剤供給中止手段と、該自己着火促進剤供給中止手段により前記自己着火促進
剤の供給が中止された場合に、機関の燃焼方式を火花点
火燃焼に切り換える燃焼方式切換手段と、を備えることを特徴とする請求項２２に記載の圧縮着火
式内燃機関。
【請求項２４】機関のノッキング強度を検出するノッキ
ング強度検出手段と、燃焼室内に燃料の自己着火促進剤
を供給する自己着火促進剤供給手段と、を備え、前記自
己着火促進剤供給手段は、前記ノッキング強度検出手段
が検出したノッキング強度が高いほど、前記自己着火促
進剤の供給量を減らすことを特徴とする圧縮着火式内燃
機関。
【請求項２５】機関の運転状態に基づいて自己着火燃焼
と火花点火燃焼との間で機関の燃焼方式を選択する燃焼
方式選択手段と、前記燃焼方式が自己着火燃焼であるときであって、前記
検出したノッキング強度が所定強度よりも高い場合に、
前記自己着火促進剤供給手段に対して前記自己着火促進
剤の供給を中止させる自己着火促進剤供給中止手段と、を備えることを特徴とする請求項２４に記載の圧縮着火
式内燃機関。
【請求項２６】前記自己着火促進剤は、オゾンであるこ
とを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１つに記載の
圧縮着火式内燃機関。