JP2013064387A5

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Publication number: JP2013064387A5
Application number: JP2011204570A
Authority: JP
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2031-09-20

Description

具体的に、ここに開示する火花点火式直噴エンジンは、幾何学的圧縮比が１８以上４０以下に設定された気筒を有するエンジン本体と、前記エンジン本体の前記気筒内に燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火をするよう構成された点火手段と、前記エンジン本体の運転状態に応じて、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内へ燃料噴射、及び、前記点火手段による点火を制御するよう構成された制御器と、を備える。

そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを２以上となるようにし、前記エンジン本体の運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを１以下となるようにすると共に、前記燃料の燃焼質量割合が１０％以上９０％以下となる主燃焼期間内に、前記エンジン本体のモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後４°〜１５°ＣＡの特定クランク角時点が含まれるように、前記燃料噴射弁による燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時には、燃焼時の空気過剰率λを１以下となるようにしつつ、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側となるように、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行する。

前記の構成によると、エンジン本体は、幾何学的圧縮比が１８以上の高圧縮比エンジンであると共に、所定負荷より低い低負荷領域では空気過剰率λ≧２とするため、高圧縮比と混合気のリーン化との組み合わせにより、図示熱効率が高まる。これは燃費性能の向上に有利になると共に、エミッション性能の向上にも有利になる。幾何学的圧縮比の上限値は、ここでは、４０に設定している。

そこで、このエンジンでは、空気過剰率λ≦１とする高負荷領域では、燃料噴射弁による燃料噴射の時期を、圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、そのことによって、燃料の燃焼質量割合が１０％以上９０％以下となる主燃焼期間内に、モータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後４°〜１５°ＣＡの特定クランク角時点が含まれるようにする。こうすることで、高圧縮比エンジンにおいて燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が小さくなり、燃焼騒音が低減する。

ここに開示する技術はまた、幾何学的圧縮比が１８以上４０以下に設定された気筒を有しかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するように構成された火花点火式直噴エンジンの制御方法に係る。

この制御方法では、前記エンジンの運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが２以上となるようにして、前記エンジンを運転し、前記エンジンの運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが１以下となるようにすると共に、前記気筒内への燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定することによって、前記燃料の燃焼質量割合が１０％以上９０％以下となる主燃焼期間内に、前記エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後４°〜１５°ＣＡの特定クランク角時点が含まれるようにして、前記エンジンを運転し、そして、前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時に、燃焼時の空気過剰率λが１以下となるようにすると共に、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行することによって、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側になるようにして、前記エンジンを運転する。

Claims

幾何学的圧縮比が１８以上４０以下に設定された気筒を有するエンジン本体と、
前記エンジン本体の前記気筒内に燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁と、
前記気筒内の混合気に点火をするよう構成された点火手段と、
前記エンジン本体の運転状態に応じて、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内へ燃料噴射、及び、前記点火手段による点火を制御するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記エンジン本体の運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを２以上となるようにし、
前記エンジン本体の運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを１以下となるようにすると共に、前記燃料の燃焼質量割合が１０％以上９０％以下となる主燃焼期間内に、前記エンジン本体のモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後４°〜１５°ＣＡの特定クランク角時点が含まれるように、前記燃料噴射弁による燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時には、燃焼時の空気過剰率λを１以下となるようにしつつ、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側となるように、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行する火花点火式直噴エンジン。
請求項１に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記過渡制御時には、前記燃料噴射弁に対し、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行させる火花点火式直噴エンジン。
請求項２に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記プレ噴射と前記主噴射との間で、前記点火手段に点火を実行させる火花点火式直噴エンジン。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行するのに対し、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷域よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う火花点火式直噴エンジン。
幾何学的圧縮比が１８以上４０以下に設定された気筒を有しかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するように構成された火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
前記エンジンの運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが２以上となるようにして、前記エンジンを運転し、
前記エンジンの運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが１以下となるようにすると共に、前記気筒内への燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定することによって、前記燃料の燃焼質量割合が１０％以上９０％以下となる主燃焼期間内に、前記エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後４°〜１５°ＣＡの特定クランク角時点が含まれるようにして、前記エンジンを運転し、そして、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時に、燃焼時の空気過剰率λが１以下となるようにすると共に、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行することによって、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側になるようにして、前記エンジンを運転する火花点火式直噴エンジンの制御方法。
請求項５に記載の火花点火式直噴エンジンの制御方法において、
前記過渡制御時には、前記気筒内への燃料噴射として、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行すると共に、前記プレ噴射と主噴射との間で、前記気筒内の混合気に点火を行う火花点火式直噴エンジンの制御方法。
請求項５又は６に記載の火花点火式直噴エンジンの制御方法において、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行し、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷域よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う火花点火式直噴エンジンの制御方法。