JP2018172980A - 予混合圧縮着火式エンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料と空気の混合気を自着火により燃焼させる予混合圧縮着火燃焼が可能なエンジンにおいて、燃料室の天井面に取り付けられてピストンの冠面に向かって燃料を噴射する燃料噴射手段を設け、エンジン負荷が所定値以下で且つ予混合圧縮着火燃焼が実施される特定領域A1_Hにおいて、燃焼室の中央部分の方が外周部分よりも燃焼開始直前の燃料濃度が高くなるように圧縮行程後半に燃焼室内に燃料噴射を行う。そして、この特定領域A1_Hにおいて、排気上死点後に吸気弁と排気弁とがともに開弁するように、且つ、エンジン回転数が高い方が排気弁の閉弁時期EVCが遅角側の時期となるように、吸気弁駆動手段と排気弁駆動手段とを制御する。
【選択図】図11
Description
図1は、本発明の実施形態にかかる予混合圧縮着火式エンジンを含むエンジンシステムの構成を示した図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路30と、エンジン本体1で生成された排ガスを排出するための排気通路40と、排ガスの一部を吸気に還流するEGR装置50とを備える。エンジン本体1は、例えば、4つの気筒2を有する4気筒エンジンであり、ガソリンを含む燃料によって駆動される。このエンジンシステムは車両に搭載され、エンジン本体1は車両の駆動源として利用される。
エンジン本体1の構成について次に説明する。
(3−1)システム構成
図5は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示すように、本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(i)基本制御
低負荷領域A1で実施される基本的な制御について説明する。
次に、低負荷領域A1での吸気弁13および排気弁14の制御内容について説明する。本実施形態では、図8に示すように、低負荷領域A1が、吸気弁13と排気弁14の制御に関して、エンジン回転数が基準回転数N10以上の低負荷高速領域(特定領域)A1_Hと、残りの低負荷低速領域(低速側領域)A1_Lとに分けられている。
低負荷高速領域A1_Hでは、図9に示すように、排気上死点(TDC)後において所定の期間t11、吸気弁13と排気弁14とがともに開弁して、排気上死点後において吸気弁13と排気弁14とがオーバーラップするように(吸気弁13の開弁期間と排気弁14の開弁期間とが重複するように)、吸排気弁13,14が制御される。つまり、排気弁14の閉弁時期EVCが排気上死点後とされ、吸気弁13の開弁開始時期IVOが排気弁14の閉弁時期EVCよりも進角側の時期とされる。
一方、低負荷低速領域A1_Lでは、吸排気弁13、14がオーバーラップしないように制御される。例えば、図11に示すように、吸気弁13の開弁開始時期IVOが排気上死点TDCよりも遅角側の時期とされ、排気弁13の閉弁時期EVCが吸気弁13の開弁開始時期IVOよりも進角側の時期とされる。
高負荷領域A2での制御について簡単に説明する。
以上のように、本実施形態では、低負荷領域A1において、圧縮行程後半(圧縮上死点前90°CA〜圧縮上死点まで)に燃料噴射装置21からすべての燃料を噴射していること、特に前記説明した各噴射モードを実施していることで、燃焼室8の壁面近傍の燃料濃度を小さくすることができる。そのため、燃焼室8の壁面近傍で形成される高温の燃焼ガスの量を小さくして、この壁面を通じて燃焼ガスから外部に放出されるエネルギーつまり冷却損失を低減できる。
前記実施形態では、低負荷領域A1を低負荷高速領域A1_Hと低負荷低速領域A1_Lとに分けて吸排気弁13,14の制御を異ならせた場合について説明したが。この区分けを行わず、低負荷領域A1全体で、低負荷高速領域A1_Hで実施する前記の吸排気弁13,14に係る制御を行ってもよい。
2 気筒
5 ピストン
6 ピストン冠面
8 燃焼室
13 吸気弁
14 排気弁
15 吸気弁開閉機構(吸気弁駆動手段)
16 排気弁開閉機構(排気弁駆動手段)
21 燃料噴射装置(燃料噴射手段)
100 PCM(制御手段)
Claims (5)
- ピストンが往復動可能に嵌装されて内側に燃焼室が形成された気筒と、前記燃焼室の天井面にそれぞれ開口する吸気ポートおよび排気ポートと、前記吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁および排気弁とを備え、燃料と空気の混合気を自着火により燃焼させる予混合圧縮着火燃焼が可能なエンジンであって、
前記燃料室の天井面に取り付けられて前記ピストンの冠面に向かって燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記排気弁を開閉させる排気弁駆動手段と、
前記吸気弁を開閉させる吸気弁駆動手段と、
前記燃料噴射手段、前記排気弁駆動手段および吸気弁駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、エンジン負荷が所定値以下で且つ予混合圧縮着火燃焼が実施される特定領域では、前記燃焼室の中央部分の方が外周部分よりも燃焼開始直前の燃料濃度が高くなるように前記燃料噴射手段によって圧縮行程後半に前記燃焼室内に燃料を噴射させるとともに、排気上死点後において前記吸気弁と前記排気弁とがともに開弁するように、且つ、エンジン回転数が高い方が前記排気弁の閉弁時期が遅角側の時期となるように、前記排気弁駆動手段および前記吸気弁駆動手段を制御することを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記特定領域において、前記吸気弁の閉弁時期が、吸気下死点よりも遅角側の範囲においてエンジン回転数が高いときの方が低いときよりも進角されるように、前記吸気弁駆動手段を制御することを特徴とする、予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1または2に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記特定領域において、エンジン回転数が高い方が前記吸気弁の開弁開始時期が進角側の時期となるように、前記吸気弁駆動手段を制御することを特徴とする、予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記特定領域よりもエンジン回転数が低い側に予混合燃焼が実施される低速側領域が設定され、
前記制御手段は、前記低速側領域では、排気上死点後において前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とが重複しないように、前記吸気弁駆動手段および前記排気弁駆動手段を制御することを特徴とする、予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記特定領域において、エンジン負荷が高い方が前記排気弁の閉弁時期が進角側となるように前記排気弁駆動手段を制御することを特徴とする、予混合圧縮着火式エンジン。
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