JP2014047645A - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気弁21の低リフト運転域では、着火前の燃料噴射開始時期を、圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内に設定するとともに、燃料噴射開始から点火までの時間を3msec以内とするべく、燃料噴射圧力が30MPa以上の所定圧力になるようにする。
【選択図】図7
Description
図1は、本実施形態に係る火花点火式直噴ガソリンエンジンの構成を示す概略図であり、図2は、火花点火式直噴ガソリンエンジンの制御に係るブロック図である。このエンジン(エンジン本体)1は、車両に搭載される、ガソリンを主成分とする燃料が供給される火花点火式直噴ガソリンエンジンである。エンジン1は、各々頂部に燃焼室19を形成する、複数の気筒18が設けられたシリンダブロック11と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、潤滑油が貯留されるオイルパン13と、を有している。なお、図1では、1つの気筒18のみを図示するが、シリンダブロック11には例えば4つの気筒が直列に設けられている。
上述の如く、本実施形態のエンジン1には、動弁系の吸気側に、クランクシャフト15に対する吸気カムシャフトの回転位相を変更することが可能なVVT72と、吸気弁21のリフト量を連続的に変更することが可能なCVVL73とが設けられている。このようなリフト可変機構を備えたエンジンでは、吸気の充填量を増大させてエンジンのトルクを高めるために、吸気負圧の慣性力を用いて吸気効率(Volumetric Efficiency:以下、ηVともいう)を高めるべく、吸気弁21の閉時期を気筒18の吸気下死点ではなく、吸気下死点よりも遅角させることが好ましいとされている。また、ポペットバルブの特性上、閉弁時期に近づくと低リフト(吸気弁21の傘部とバルブシートとの隙間が例えば1mm未満となる)となるため、元々吸気量が狙いよりも減少することから、吸気下死点ではリフト量をある程度維持する必要があり、かかる点でも、吸気下死点よりも遅角させることが好ましいとされている。なお、ηVが最大となる例としては、エンジン回転数が1500rpmであれば、例えば、閉時期を吸気下死点よりも30〜40°CAだけ遅角させたときが挙げられる。
次に、エンジン制御の具体的な手順を図10に示すフローチャートに基づいて説明する。
上記構成では、ポンピングロスの低減や、異常燃焼を抑えるための有効圧縮比低減を図るべく、吸気弁閉時期を吸気下死点より早い時期とする「早閉じ」に設定したが、これとは逆に、吸気弁閉時期を吸気下死点よりも大きく遅らせる所謂「早閉じ」に設定することによっても、有効圧縮比を小さくし、圧縮上死点温度を引き下げて異常燃焼を抑制するとともに、圧縮仕事が少なくしてポンピングロスの低減を図ることができる。
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
10 PCM(制御器)
14 ピストン
18 気筒
19 燃焼室
21 吸気弁
25 点火プラグ
62 高圧燃料供給システム(燃圧可変機構)
67 直噴インジェクタ(燃料噴射弁)
72 VVT(可変バルブタイミング機構)
73 CVVL(リフト量可変機構)
141 キャビティ
511 EGR弁(EGR導入手段)
531 EGRクーラバイパス弁(EGR導入手段)
Claims (5)
- 頂部に燃焼室を形成する気筒を有し、ガソリンを主成分とする燃料が供給されるように構成されたエンジン本体と、
上記燃焼室側に開口する吸気ポート開口を開閉するための吸気弁と、
上記吸気弁の開閉時期を変更可能な可変バルブタイミング機構と、
上記燃焼室内に上記燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、
上記燃料噴射弁が噴射する燃料の圧力を変更するように構成された燃圧可変機構と、
上記燃焼室内に臨んで配設され、当該燃焼室内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、
少なくとも上記可変バルブタイミング機構、上記燃料噴射弁、上記燃圧可変機構及び上記点火プラグを制御することによって、上記エンジン本体を運転するように構成された制御器と、を備え、
上記制御器の制御によって、上記可変バルブタイミング機構を用いて、エンジンの特定運転域で吸気効率が低下するように、上記吸気弁の閉時期を変更させる火花点火式直噴エンジンであって、
上記制御器は、
上記特定運転域では、着火前の燃料噴射開始時期が、圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内になるように、上記燃料噴射弁を駆動するとともに、燃料噴射開始から点火までの時間が3msec以内となるように、上記燃圧可変機構を用いて上記燃料噴射弁の燃料噴射圧力を30MPa以上の所定圧力に設定することを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 - 請求項1記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記吸気弁のリフト量を連続的に変更可能なリフト量可変機構をさらに備え、
上記特定運転域が、上記リフト可変機構によってリフト量が小さく抑えられた、吸気閉弁時期が吸気下死点よりも前の低リフト運転域であることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 - 請求項1又は2記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁は、噴射した燃料を燃焼室内に噴霧状に拡散させることが可能なように、多数の噴口を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
排気ガスを上記気筒内へ導入するためのEGR導入手段をさらに備え、
上記制御器は、上記特定運転域での空気過剰率λを1.1以下とするべく、上記気筒内に導入される全ガス量に対するEGRガス量の割合が所定割合以上になるように、上記EGR導入手段を制御することを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記燃焼室の一部を構成するピストンの冠面には凹状のキャビティが設けられており、
上記制御器は、燃料噴射開始時期が、圧縮上死点付近で上記キャビティ内に燃料を噴射することが可能なタイミングになるように、上記燃料噴射弁を駆動することを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
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