JP2007205181A

JP2007205181A - ４サイクル内燃機関

Info

Publication number: JP2007205181A
Application number: JP2006022062A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ishibashi; 羊一石橋; Hideaki Morikawa; 秀明森川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】自着火燃焼と火花点火燃焼の移行をスムーズにし且つ燃焼を安定させる。
【解決手段】燃焼室５に臨んで設けられた点火プラグ１０と、排気弁１０の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構１１と、を備え、点火プラグ１０の点火により燃焼室５内の混合気を着火して燃焼させる火花点火燃焼と、前記混合気を圧縮着火して燃焼させる自着火燃焼が可能な４サイクルガソリンエンジン１において、火花点火燃焼が可能な火花点火燃焼領域および自着火燃焼が可能な自着火燃焼領域の総ての燃焼領域で点火プラグ１０を作動させるとともに、少なくとも自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域が切り換わる境界領域では可変動弁機構１１の可変量を連続的に変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、自着火燃焼と火花点火燃焼の両方が可能な４サイクル内燃機関に関するものである。

４サイクル内燃機関では、ＮＯｘの発生が少ないなどの利点がある自着火燃焼と、高出力が得られる火花点火燃焼の両方が可能な内燃機関が開発されている。自着火燃焼を実現可能にするには筒内温度の高温化（例えばガソリンエンジンでは約１０００ケルビン以上）と高圧縮比が必要であり、筒内温度の高温化に内部ＥＧＲ（内部排気ガス再循環）を利用する場合がある。
自着火燃焼と火花点火燃焼が可能で、且つ、自着火燃焼においては内部ＥＧＲにより筒内温度の高温化を図る４サイクル内燃機関では、可変動弁機構で吸気弁および排気弁の作動期間や弁リフト量を変えることにより、吸排気弁のオーバーラップを制御し、自着火燃焼および火花点火燃焼のそれぞれに好適な条件を成立させる。

詳述すると、火花点火燃焼では、ピストン上死点前に吸気弁を開きピストン上死点より後で排気弁を閉じることにより吸排気弁の開弁期間をオーバーラップさせ（以下、プラスオーバーラップというときもある）、これにより吸排気を効率よく行って（換言すると残留ガスを少なくして）、高出力を得る。
これに対して、自着火燃焼では、吸気弁と排気弁の開弁期間をオーバーラップさせず（以下、マイナスオーバーラップという）、これにより筒内に前サイクルの排気ガスの一部を溜め込んで内部ＥＧＲ量を多くし、新気の流入量を制限し、これにより次サイクルの作動ガス温度を高める。また、吸気弁の閉時期を下死点付近にして有効圧縮比を高く取り、これにより圧縮上死点付近での圧力を極力高くする。これにより、筒内温度と筒内圧力の両方を自着火が安定して起こるレベルにし、自着火燃焼が安定して起こる雰囲気を形成している。
従来は、適宜のパラメータ（例えば要求出力）に基づいて自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域を完全に区分し、自着火燃焼領域では吸排気弁をマイナスオーバーラップに制御するとともに点火プラグを作動させず、火花点火燃焼領域では吸排気弁をプラスのオーバーラップに制御するとともに点火プラグを作動させていた（例えば、特許文献１参照）。図５は、この従来手法により理想的にオーバーラップを切り換えた場合の、エンジン負荷に対する筒内の新気と残留ガスとの質量比の変化を示す図である。
である。
特開２０００−３２０３３３号公報

しかしながら、従来のように自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域を完全に区分し、それぞれの燃焼形態に応じた圧縮比や内部ＥＧＲ量に制御するのは、容易ではない。
例えば、燃焼形態の境界は外乱により様々に変化するため、自着火燃焼領域を最大限確保した境界の設定は困難で、そのため火花点火燃焼領域を広げるような境界設定を行わざるを得ず、結果的に自着火燃焼領域を狭めることとなった。

また、自着火燃焼と火花点火燃焼の切り換え制御により燃焼形態が急激に変化するため、切り換え前後で出力特性およびドライバビリティを同じ状態に維持するのが困難となる。さらに、自着火燃焼に最適な制御仕様から火花点火燃焼に最適な制御仕様に変更するにあたっては、物理的な条件が瞬時に変化してしまうため、燃焼状態を境界付近で最適にするには応答性の高い制御システムが必要になり、装置の大型化、コストアップを招く。
そこで、この発明は、制御が簡単ながら、自着火燃焼と火花点火燃焼の燃焼形態の移行がスムーズにでき且つ燃焼が安定し、しかも自着火燃焼領域を広げることができる４サイクル内燃機関を提供するものである。

この発明に係る４サイクル内燃機関では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、燃焼室（例えば、後述する実施例における燃焼室５）に臨んで設けられた火花点火装置（例えば、後述する実施例における点火プラグ１０）と、吸・排気弁（例えば、後述する実施例における排気弁９）の開閉タイミングとリフト量の少なくともいずれか一方を変更可能な可変動弁機構（例えば、後述する実施例における可変動弁機構１１）と、を備え、前記火花点火装置の点火により前記燃焼室内の混合気を着火して燃焼させる火花点火燃焼と、前記混合気を圧縮着火して燃焼させる自着火燃焼が可能な４サイクル内燃機関（例えば、後述する実施例におけるガソリンエンジン１）において、前記火花点火燃焼が可能な火花点火燃焼領域および前記自着火燃焼が可能な自着火燃焼領域の総ての燃焼領域で前記火花点火装置を作動させるとともに、少なくとも前記自着火燃焼領域と前記火花点火燃焼領域が切り換わる境界領域では前記可変動弁機構の可変量を連続的に変化させることを特徴とする。
このように構成することにより、自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域が切り換わる境界領域においても内部ＥＧＲ率を連続的に変化させることができ、且つ、境界領域において自着火燃焼に先行して混合気の一部で火花点火燃焼を発生させることができ、これにより混合気の温度を上昇させて自着火燃焼条件を成立させ、混合気全体の自着火燃焼を確実に起こさせることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記自着火燃焼領域および前記境界領域では、燃焼室内の混合気の空燃比がほぼ理論空燃比となるように燃料噴射量を制御することを特徴とする。
自着火燃焼領域における空燃比を理論空燃比にすることにより、自着火燃焼を安定して発生させることができる。
また、境界領域は燃焼形態が不確定な領域であり自着火燃焼と火花点火燃焼のどちらも起こり得るが、この境界領域において空燃比を理論空燃比（ストイキ）にすることにより、自着火燃焼または火花点火燃焼のどちらの燃焼も発生可能にすることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記可変動弁機構は排気弁のみに設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、吸気弁の作動については特別な制御をせず、排気弁の作動を可変動弁機構により制御するだけで、内部ＥＧＲ率（ＥＧＲ量）を変化させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、吸気弁の上流の吸気通路に、吸気通路から燃焼室へのガスの流通を許可し燃焼室から吸気通路へのガスの流通を阻止する一方向弁（例えば、後述する実施例における吸気リード弁１４）を設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、吸気弁と排気弁の開弁期間をマイナスオーバーラップに設定しているときにも、燃焼室から吸気通路へガスが逆流するのを防止することができ、吸気系を保護することができる。また、燃焼室内から吸気通路側へ排気ガスを逃がさないようにすることができるので、熱の流出を阻止することができる。

請求項１に係る発明によれば、境界領域においてエンジンの制御を急激に変化させないで済むとともに、境界領域においても燃焼を安定させることができ、自着火燃焼と火花点火燃焼の間の移行をスムーズに行うことができる。また、自着火燃焼を最大限利用することが可能となり、自着火燃焼領域を拡大することができるので、自着火燃焼の利点を最大限利用することができる。
請求項２に係る発明によれば、自着火燃焼領域および境界領域において安定した燃焼を得ることができる。

請求項３に係る発明によれば、排気弁の作動を制御するだけで内部ＥＧＲ率を変化させることができるので、動弁機構の簡素化を図ることができ、４サイクル内燃機関を小型・軽量にすることができる。
請求項４に係る発明によれば、燃焼室から吸気通路へガスが逆流するのを防止することができるので、吸気系を保護することができる。また、排気ガスを燃焼室から吸気通路側へ逃がさないので、熱の流出を阻止することができ、その結果、自着火燃焼が発生し易くなる。

以下、この発明に係る４サイクル内燃機関の実施例を図１から図４の図面を参照して説明する。
この実施例における４サイクル内燃機関は４サイクルガソリンエンジンであり、図１のシステム構成図に示すように、４サイクルガソリンエンジン（以下、エンジンと略す）１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、ピストン４と、これらに囲繞されて形成される燃焼室５と、を備えており、ピストン４の往復運動がコンロッド３１を介してクランクシャフト３２の回転運動に変換される。

シリンダヘッド３には、燃焼室５に連通する吸気ポート（吸気通路）６を開閉する吸気弁７と、燃焼室５に連通する排気ポート（排気通路）８を開閉する排気弁９と、燃焼室５に臨んで配置された点火プラグ（火花点火装置）１０および燃料噴射弁１２が設けられている。すなわち、このエンジン１は燃料を筒内に直接噴射する、いわゆる筒内直噴エンジンに構成されている。吸気弁７と排気弁９は動弁機構によってそれぞれ独立して開閉可能である。特に、この実施例では、吸気弁７は開閉タイミングを変更できない動弁機構３３で構成されているが、排気弁９は可変動弁機構１１を備えており、排気弁９の閉弁タイミングを変更することができるようにされている。

また、吸気ポート６には、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量またはスロットルグリップの回動量に応じて開度制御されるスロットルバルブ１３が設けられている。さらに、スロットルバルブ１３よりも下流の吸気ポート６には、吸気ポート６から燃焼室５へのガスの流通を許可し燃焼室５から吸気ポート６へのガスの流通を阻止する吸気リード弁（一方向弁）１４が設けられている。

また、エンジン１はエンジン電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ、以下、ＥＣＵと略す）２０を備え、ＥＣＵ２０には、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ２１、クランクシャフト３２の回転数を検出する回転数センサ２２、燃焼室５内のガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ２３、吸気ポート６を流通する吸気の温度を検出する吸気温センサ２４、排気ポート８内の排気温度を検出する排気温センサ２５、筒内圧力（あるいはインテークマニホールド内の圧力）を検出する筒内圧センサ２６、クランクシャフト３２の回転角度を検出するクランク角センサ２７など各センサの出力信号が入力される。そして、ＥＣＵ２０は、これらセンサからの入力信号に基づいてエンジン１の運転状態を判断するとともに、点火タイミング制御、燃料噴射量制御、内部ＥＧＲ率制御など所定の制御を行う。

このエンジン１は、点火プラグ１０による点火により燃焼室５内の混合気を着火して燃焼させる火花点火燃焼と、燃焼室５内の混合気を圧縮着火して燃焼させる自着火燃焼が可能なように、機関諸元が設定されている。自着火燃焼はエンジン１の低負荷領域で実施され、火花点火燃焼は主にエンジン１の中・高負荷領域で実施される。そして、このエンジン１では、負荷が低くなるほど排気弁９の閉弁タイミングを進角させるように可変動弁機構１１を制御し、これにより低負荷領域で内部ＥＧＲ量（内部ＥＧＲ率）を高くして、燃焼室５内の混合ガス温度（作動ガス温度）を高め、自着火燃焼を可能ならしめている。

ただし、このエンジン１では、自着火燃焼が可能な自着火燃焼領域と、火花点火燃焼が可能な火花点火燃焼領域とを、従来のように明確に区別して制御を行うことはしない。この点がこのエンジン１の一番の特徴であり、次の構成を採用している。
（１）自着火燃焼と火花点火燃焼が切り換わる境界領域において、可変動弁機構１１により排気弁９の閉弁タイミングを連続的に変化させる制御を実行する。
（２）自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域の総ての燃焼領域において点火プラグ１０を作動させる点火制御を実行する。

前記（１）の構成について詳述すると、周知のように、一般的に内燃機関では、高出力を得るためには吸排気を効率よく行う必要があり、そのために吸気弁７と排気弁９の開弁期間にオーバーラップを設ける。このエンジン１においても、中・高負荷域に対応する火花点火燃焼領域では吸気弁７と排気弁９の開弁期間にオーバーラップを設けている。

これに対して、自着火燃焼を発生させるためには燃焼室５内の混合気の温度を高温にする必要があり、このエンジン１では混合気の高温化に内部ＥＧＲを利用している。そして、自着火燃焼領域では内部ＥＧＲ量（内部ＥＧＲ率）を高めるため、図２に示すように、排気弁９の閉弁タイミングを進角させて吸気弁７と排気弁９の開弁期間のオーバーラップを無くし、エンジン１の負荷が低くなるほどマイナスオーバーラップを大きくして内部ＥＧＲ率を高めている。

特に、このエンジン１では、自着火燃焼と火花点火燃焼が切り換わる境界領域においても、負荷が減少するにしたがって排気弁９の閉弁タイミングを連続的に進角させるので、火花点火燃焼領域における低負荷側から自着火燃焼領域における高負荷側に至る前記境界領域で、内部ＥＧＲ率（内部ＥＧＲ量）を連続的に高めることができる。これにより、自着火燃焼領域と火花点火燃焼領域で排気弁９の閉弁タイミングを急激に変える制御をする必要がなくなり、排気弁９の制御が複雑化することがない。なお、排気弁９の閉弁タイミングの制御はＥＣＵ２０によって可変動弁機構１１を介して実行される。

図３は、エンジン１の負荷に対して、気筒内（すなわち、燃焼室５内）に充填される新気と残留ガスとの質量比の変化の一例を概念的に示した図であり、この例では、自着火燃焼領域（ＡＩ燃焼領域）と火花点火燃焼領域（ＳＩ燃焼領域）の総ての燃焼領域（換言すると、全負荷域）において、内部ＥＧＲ率を変化させている。ただし、この場合には、火花点火燃焼領域では、火花点火燃焼が発生する内部ＥＧＲ率の範囲で設定する。

なお、吸気ポート６に吸気リード弁１４を設けているので、吸気弁７と排気弁９の開弁期間をマイナスオーバーラップに設定しているときにも、燃焼室５から吸気ポート６へガスが逆流するのを防止することができ、吸気系を保護することができる。また、燃焼室５内から吸気ポート６側へ排気ガスを逃がさないようにすることができるので、熱の流出を阻止することができ、自着火燃焼を発生し易くすることができる。

また、この実施例では、排気弁９にだけ可変動弁機構１１を設け、排気弁９の閉弁タイミングを進角制御することだけによって、内部ＥＧＲ率（内部ＥＧＲ量）を変化させており、吸気弁７には可変動弁機構を設けず、吸気弁７の開閉タイミングについては特別な制御をしていない。したがって、動弁機構の簡素化を図ることができ、エンジン１の小型・軽量化を図ることができる。

前記（２）の構成について詳述すると、この構成により燃焼領域にかかわらず（換言するとエンジン１の全負荷域において）点火プラグ１０の作動に基づく火花が発生することとなる。この火花は、自着火燃焼領域において自着火燃焼条件が成立したときには燃焼に寄与しない所謂「捨て火」となり、火花点火燃焼領域において火花点火燃焼条件が成立したときには通常の火花点火式エンジンと同様に混合気全体で安定した花点火燃焼を発生させる。さらに、自着火燃焼と火花点火燃焼が切り換わる境界領域では、点火プラグ１０の点火タイミングを自着火タイミングよりも進角設定することにより自着火燃焼に先行して混合気の一部で火花点火燃焼を発生させることができ、これにより混合気の温度を上昇させて自着火燃焼条件を成立させ、混合気全体の自着火燃焼を発生させることができる。

また、点火プラグ１０の点火タイミングを自着火タイミングよりも進角設定することにより、火花点火燃焼に完全に切り換わったときにも火花点火燃焼における理想的な点火タイミング付近で点火することができるので、境界領域において点火進角を急激に変える制御をする必要がない。その結果、点火制御が複雑化することがなく、制御装置を小型化することができる。
点火タイミングの進角設定は、例えば高負荷の火花点火燃焼領域の点火タイミングから低負荷になるにしたがって連続的につながるように設定するのが好ましい。なお、低負荷の自着火燃焼領域では点火タイミングを一定に設定してもよい。

したがって、前記（１）、（２）の構成を採用することにより、境界領域においてエンジン１の制御を急激に変化させないで済むとともに、境界領域においても燃焼を安定させることができ、自着火燃焼と火花点火燃焼の移行がスムーズになる。また、自着火燃焼を最大限利用することが可能となり、自着火燃焼領域を拡大することができるので、自着火燃焼の利点である排気ガス中のＮＯｘ低減を最大限利用することができる。

次に、自着火燃焼領域および境界領域における空燃比（Ａ／Ｆ）について考察する。
自着火燃焼領域における空燃比は、自着火燃焼を安定して発生させるために、理論空燃比（ストイキ）とするのが好ましい。一方、火花点火燃焼では燃費や要求出力に応じて燃料噴射量を変えることができるので、空燃比についてはフレキシブルである。
境界領域は燃焼形態が不確定な領域であり自着火燃焼と火花点火燃焼のどちらも起こり得るが、空燃比が理論空燃比（ストイキ）であれば、自着火燃焼または火花点火燃焼のどちらの燃焼も発生可能である。したがって、境界領域における空燃比も理論空燃比（ストイキ）に設定するのが好ましい。
また、エンジン負荷が中・高負荷域では火花点火燃焼領域となるが、中負荷域では空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定するのが、内燃機関としての燃料消費率を最適化する上で、好ましい。

なお、内部ＥＧＲを実施しているときの空燃比の定義は、筒内の残留ガス量（内部ＥＧＲガス量）は考慮せず、新気の空気量（質量）と燃料噴射量（質量）の比である。
内部ＥＧＲを実施しないときは、一般に、スロットル開度センサ２１により検出されるスロットルバルブ１３の開度（以下、スロットル開度と略す）と、回転数センサ２２により検出されるエンジン回転数に基づいて３次元マップから燃料噴射量を算出するが、このエンジン１で可変動弁制御による内部ＥＧＲを実施している場合には、式（１）に示すように可変動弁制御マップに応じてスロットル開度の補正を行い、空燃比と補正後のスロットル開度における実新気吸気量に応じて燃料噴射量を設定する。なお、この実施例では前述したように、自着火燃焼領域および境界領域における空燃比は理論空燃比である。
（補正後スロットル開度）＝（ＶＴ係数）×（実スロットル開度）・・・式（１）
ここで、ＶＴ係数は可変動弁制御マップから求めた係数であり、ＥＧＲ率と相関関係を有する。要求されるＥＧＲ率により可変動弁制御マップは、回転数、実スロットル開度をパラメータとして予め用意しておく。
例えば、内部ＥＧＲ率が０％のときと５０％のときを比較すると、前者よりも後者の方が実新気吸気量が少ないので、内部ＥＧＲ率が５０％のときのＶＴ係数は内部ＥＧＲ率が０％のときのＶＴ係数よりも小さい。

内部ＥＧＲ率は、エンジン１の運転状態に基づいてＥＣＵ２０によって算出される。すなわち、ＥＣＵ２０は、回転数センサ２２によって検出されるエンジン回転数と、スロットル開度とエンジン回転数に基づいてマップから算出される燃料噴射量と、Ａ／Ｆセンサ２３によって検出される空燃比と、吸気温センサ２４によって検出される吸気温度と、排気温センサ２５により検出される排気温度と、クランク角センサ２７により検出されるクランク角に基づいて算出される吸気弁閉時の燃焼室５の容積、吸気弁閉時に筒内圧センサ２６によって検出される吸気終了時筒内圧力と、に基づいて、筒内の残留ガス量（内部ＥＧＲガス量）を推定算出し、これに基づいて内部ＥＧＲ率を算出する。内部ＥＧＲ率算出については、テスト段階で内部ＥＧＲ率を求め、これが要求される内部ＥＧＲ率となるように前記可変動弁制御マップを設定する。

一般的に、内部ＥＧＲ率とパラメータ（スロットル開度、エンジン回転数、バルブタイミングなど）の間には次の相関があることが知られている。
（Ａ）吸・排気弁のバルブタイミングが固定の場合には、スロットル開度が小さいときは新気の吸気量が少なくなるので内部ＥＧＲ率は大きくなり、スロットル開度が大きいときは新気の吸気量が多くなるので内部ＥＧＲ率は小さくなる。
（Ｂ）自着火せしめるようなバルブタイミングに設定され、スロットル開度が固定の場合には、エンジン回転数が大きいときは吸気時間が短くなり新気の吸気量が少なくなるので内部ＥＧＲ率は大きくなり、エンジン回転数が小さいとき吸気時間が長くなり新気の吸気量が多くなるので内部ＥＧＲ率は小さくなる。
（Ｃ）スロットル開度が固定の場合には、吸気弁の開弁期間（クランク角度）が小さいときは新気の吸気量が少なくなるので内部ＥＧＲ率は大きくなり、吸気弁の開弁期間（クランク角度）が大きいときは新気の吸気量が多くなるので内部ＥＧＲ率は小さくなる。
排気弁の開弁期間（クランク角度）が小さいときは筒内からの排気が少なくなるので内部ＥＧＲ率は大きくなり、排気弁の開弁期間（クランク角度）が大きいときは筒内からの排気が多くなるので内部ＥＧＲ率は小さくなる。

ところで、エンジン回転数が大きいときは機関としては高出力を要求されるが、内部ＥＧＲ率との相関ではエンジン回転数が大きいときは内部ＥＧＲ率が大きくなり、自着火燃焼のままで高出力を発生させることが困難になる。また、エンジン回転数が小さい低負荷時は自着火燃焼領域である。そこで、可変動弁制御による内部ＥＧＲ率の連続的制御を適切なスロットリング（電子制御等によるスロットルバルブの制御等）を併用することにより、自着火燃焼／火花点火燃焼の移行をスムーズに行うことが可能となる。また、筒内直噴の燃料噴射による燃料噴射時期も一つの制御要素となる。
また、エンジン回転数が大きいときに新気の吸気量を多くし内部ＥＧＲ率を小さくして高出力を発生させることができるように、例えば、排気弁９の開弁期間を増加制御したり、過給を実施したり、スロットルバルブ１３の開度を積極的に増加制御したり、外部ＥＧＲを実施して自着火燃焼領域を広げる。なお、過給手段としては、ターボチャージャ、スーパーチャージャ、共鳴慣性過給、ラム圧過給などを例示することができる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、排気弁９の閉弁タイミング制御により内部ＥＧＲ率を変更したが、排気弁９の閉弁タイミングとリフト量の両方を変更制御可能な可変動弁機構１１を用意して、排気弁９の閉弁タイミング制御とともに排気弁９のリフト量制御を実行して内部ＥＧＲ率を変更することも可能である。
また、吸気弁７にも可変動弁機構を設け、吸気弁７の作動を制御して内部ＥＧＲ率を変更することも可能である。
さらに、図４に示すように、１気筒に対して主排気弁と補助排気弁の２種類の排気弁を設置し、主排気弁は前述した実施例の吸気弁７と同様に開閉タイミングを変更できないタイプにして、この主排気弁については自着火燃焼領域から火花点火燃焼領域まで総ての領域で常に同じタイミングで開閉動作させ、補助排気弁は自着火燃焼領域および境界領域でのみ開閉動作させ、且つ、その開弁期間を吸気弁の開弁期間とオーバーラップさせるとともに開弁期間を可変にし、補助排気弁の開弁期間を制御することによって内部ＥＧＲ率を変更してもよい。

この発明に係る４サイクル内燃機関の一実施例におけるシステム構成図である。前記４サイクル内燃機関の吸排気弁のバルブタイミングを示す図である。前記４サイクル内燃機関において、負荷に対する残留ガスと新気の質量比の変化を示す概念図である。この発明に係る４サイクル内燃機関の他の実施例における吸排気弁のバルブタイミングを示す図である。従来手法により理想的にオーバーラップを切り換えた場合の、エンジン負荷に対する筒内の新気と残留ガスとの質量比の変化を示す図である。

符号の説明

１ガソリンエンジン（４サイクル内燃機関）
５燃焼室
６吸気ポート（吸気通路）
７吸気弁
８排気ポート（排気通路）
９排気弁
１０点火プラグ（火花点火装置）
１１可変動弁機構
１４吸気リード弁（一方向弁）

Claims

燃焼室に臨んで設けられた火花点火装置と、吸・排気弁の開閉タイミングとリフト量の少なくともいずれか一方を変更可能な可変動弁機構と、を備え、前記火花点火装置の点火により前記燃焼室内の混合気を着火して燃焼させる火花点火燃焼と、前記混合気を圧縮着火して燃焼させる自着火燃焼が可能な４サイクル内燃機関において、
前記火花点火燃焼が可能な火花点火燃焼領域および前記自着火燃焼が可能な自着火燃焼領域の総ての燃焼領域で前記火花点火装置を作動させるとともに、少なくとも前記自着火燃焼領域と前記火花点火燃焼領域が切り換わる境界領域では前記可変動弁機構の可変量を連続的に変化させることを特徴とする４サイクル内燃機関。
前記自着火燃焼領域および前記境界領域では、燃焼室内の混合気の空燃比がほぼ理論空燃比となるように燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項１に記載の４サイクル内燃機関。
前記可変動弁機構は排気弁のみに設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の４サイクル内燃機関。
吸気弁の上流の吸気通路に、吸気通路から燃焼室へのガスの流通を許可し燃焼室から吸気通路へのガスの流通を阻止する一方向弁を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の４サイクル内燃機関。