JP3826294B2

JP3826294B2 - 予混合圧縮着火内燃機関

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Publication number: JP3826294B2
Application number: JP2002365086A
Authority: JP
Inventors: 亮長谷川; 清藤原; 崇志松本; 崇小山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2004197600A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予混合圧縮着火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮着火内燃機関において、燃料噴射弁より圧縮行程上死点近傍において燃料を燃焼室に噴射するよりも早い時期に燃料を噴射し、十分な混合時間を与えて希薄予混合気を形成することで、燃料の濃度分布がより均一となり、以てスモークの発生およびＮＯｘの発生を抑制する予混合燃焼が行われている。しかし、予混合燃焼においては、内燃機関の負荷が高くなると、燃焼室内に噴射される燃料の量が増大するため、燃焼室内における燃料分布が不均一となり、予混合気が適正な時期より早い時期に着火燃焼する過早着火が発生する。
【０００３】
そこで、内燃機関の負荷に応じて吸排気弁の閉弁時期を変更することで、内燃機関の実圧縮比および内部ＥＧＲ量を制御し、燃焼室内の温度を予混合気の過早着火が発生しない温度とする技術が明示されている（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２０４５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮着火内燃機関において、排出されるＮＯｘの抑制と排気スモークの発生の抑制を目的として予混合燃焼が行われる場合、圧縮着火内燃機関の機関負荷が増加することにより、予混合気を形成する燃料の量が増加するため、燃料が圧縮行程上死点近傍よりも早い時期に、予混合気が着火燃焼するいわゆる過早着火が発生する場合がある。過早着火が生じることにより、燃焼室内の圧力が急激に上昇し、内燃機関に大きな衝撃や騒音が生じる結果となる。
【０００６】
ここで予混合気の過早着火は、予混合気の燃料濃度分布、即ち空燃比分布が、特に理論空燃比近傍の値となる場合、その発生する可能性が高くなる。ここで、内燃機関の燃焼室に形成される予混合気において、その空燃比分布に偏りが生じた場合、例えば、燃焼室において空燃比分布が連続的に変化している分布となっている場合、その空燃比分布において理論空燃比近傍の空燃比を有する部位が存在しやすくなる。特に、内燃機関の機関負荷が増大し、燃焼室内へ比較的多量の燃料が噴射される場合は、その傾向が強くなり、予混合気の空燃比分布において過早着火の生じる可能性が高くなる。
【０００７】
そこで、前記課題に鑑み、本発明では、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼する場合に、燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布において、その偏りを減少させ、空燃比分布をより均一とすることで、該予混合気の過早着火を回避し、安定した燃焼を可能とする予混合圧縮着火内燃機関を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。即ち、圧縮着火内燃機関において、燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射して該燃焼室内に予混合気を形成する予混合気形成手段と、前記予混合気形成手段によって前記燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を検出する空燃比分布検出手段と、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布に応じて前記燃料噴射弁の噴射圧を調整する噴射圧調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の圧縮着火内燃機関においては、予混合気形成手段によって燃焼室内に予混合気を形成することで、スモークの発生の抑制およびＮＯｘの発生の抑制を図る。しかし、燃焼室内において、予混合気形成手段によって形成された予混合気の空燃比分布の偏りが生じた場合、予混合気中の特定の部位で予混合気の過早着火が生じ得る空燃比となる虞がある。特に、圧縮着火内燃機関の負荷が高くなると、燃焼室内に噴射される燃料の量が増加し、予混合気を形成する燃料の量も増加するため、予混合気の偏りがより顕著となり、予混合気中の特定の部位で予混合気の過早着火が生じ得る空燃比となる可能性が非常に高くなる。そこで、燃焼室内に形成されている予混合気の空燃比分布を空燃比分布検出手段によって検出し、その検出された空燃比分布に応じて燃料噴射弁の噴射圧を調整することで、燃料噴射弁から噴射される燃料の飛距離を調整する。例えば、空燃比が高い部位、即ち燃料濃度が低い部位が存在する場合は、該部位の燃料濃度を上昇すべく該部位に燃料が飛来するように、噴射圧を調整する。その結果、燃焼室内における予混合気の空燃比分布の偏りを緩和させ、以て予混合気の過早着火の発生を抑止するものである。
【００１０】
ここで、前記燃料噴射弁が前記燃焼室の概ね中央部に設けられている予混合気圧縮着火内燃機関において、燃焼室内における予混合気の空燃比分布の偏りを緩和させる手段について、具体的には、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布において、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より小さいときは前記燃料噴射弁の噴射圧を増大させ、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より大きいときは前記燃料噴射弁の噴射圧を減少させることを特徴とする。燃料噴射弁の噴射圧が増大されると燃料の噴射距離が延び、逆に燃料噴射弁の噴射圧が減少されると燃料の噴射距離が短縮されることから、燃料噴射弁の噴射圧を調整することで、燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を制御し、その偏りを緩和させることによって、予混合気の過早着火を回避するものである。
【００１１】
また、予混合気の過早着火を回避する別の手段として、以下の手段が考えられる。即ち、圧縮着火内燃機関において、燃焼室内に燃料を噴射して該燃焼室内に予混合気を形成する予混合気形成手段と、前記予混合気形成手段によって前記燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を検出する空燃比分布検出手段と、前記燃焼室内にスワールを発生させるスワール生成手段と、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布に応じて、前記スワール生成手段によって生成されたスワールの強さを調整するスワール調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の圧縮着火内燃機関においては、先述した予混合気形成手段、空燃比分布検出手段に加えて、スワール形成手段を有する。スワール形成手段は、燃焼室内に気筒の縦軸を中心とした旋回流、即ちスワールを形成する手段であって、該形成されたスワールの強さによって燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を調整することが可能となる。スワール形成手段の具体例としては、圧縮着火内燃機関において吸気ポートが複数備えられている場合、各ポートに流入する吸気量を違えることで燃焼室内にスワールを形成する手段が考えられる。
【００１３】
そこで、燃焼室内に形成されている予混合気の空燃比分布を空燃比分布検出手段によって検出し、その検出された空燃比分布に応じてスワールの強さを調整することで、燃焼室内における予混合気の拡散の程度を調整する。その結果、燃焼室内における予混合気の空燃比分布の偏りを緩和させ、以て予混合気の過早着火の発生を抑止するものである。
【００１４】
ここで、前記燃料噴射弁が前記燃焼室の概ね中央部に設けられている予混合気圧縮着火内燃機関において、燃焼室内における予混合気の空燃比分布の偏りを緩和させる手段について、具体的には、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布において、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より小さいときは前記燃焼室におけるスワールの強さを増大させ、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より大きいときは前記燃焼室内におけるスワールの強さを減少させることを特徴とする。スワールの強さが増大されると予混合気が燃焼室内の周辺部にまで広く形成され、逆にスワールの強さが減少されると予混合気が主に燃焼室中央部に形成され燃焼室の周辺部にまでは広く拡散はしない。即ち、スワールの強さを調整することで、スワールの有する遠心力の作用による燃料の拡散を調整し、その結果、燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を制御し、その偏りを緩和させることによって、予混合気の過早着火を回避するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
ここで、本発明に係る予混合圧縮着火内燃機関の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関の燃焼室近傍の概略構成およびその制御系統の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１の圧縮着火内燃機関は、気筒１の内部において往復運動を行うピストン２を有している。さらに、気筒１とピストン２との間に設けられる燃焼室３に直接燃料を噴射する燃料噴射弁４を備えている。燃料噴射弁４は、燃料供給管５２を介して蓄圧室５０および燃料ポンプ５１と連通している。燃料ポンプ５１は内燃機関の出力軸（以後、「クランクシャフト」という）の回転を駆動源とし、図示されない燃料タンクより燃料を吸い上げ、蓄圧室５０へと供給する。蓄圧室５０では一定圧力に燃料が蓄圧されており、燃料噴射弁４に駆動電流が印加され燃料噴射弁が開弁することによって、燃焼室３内へ燃料が噴射される。また、燃料噴射弁４内において噴射されずに残った燃料は燃料送管５３を経て図示されない燃料タンクへと戻る。図１中、実線の矢印は、燃料の流れを表すものである。
【００１７】
次に、図１の圧縮着火内燃機関には、吸気枝管８が気筒１の燃焼室３と連通しており、吸気支管８と燃焼室３の間における吸気の移動は、吸気弁６の開閉動作を介して行われる。同様に、排気枝管９が気筒１の燃焼室３と連通しており、排気枝管９と燃焼室３の間における排気の移動は、排気弁７の開閉動作を介して行われる。また、圧縮着火内燃機関の燃焼室３における予混合気の空燃比を測定する空燃比センサ１４ａおよび１４ｂが、気筒１の上部に設けられている。
【００１８】
燃料噴射弁４は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unitと呼ぶ）１１からの制御信号によって開閉動作を行う。ここで、アクセル開度に応じた信号を発するアクセル開度センサ１３は、電気的にＥＣＵ１１と接続されており、ＥＣＵ１１はアクセル開度センサ１３から得たアクセル開度信号に応じて燃料噴射弁４の燃料噴射量を決定する。ここで、更にＥＣＵ１１と蓄圧室５０とは電気的に接続されており、ＥＣＵ１１からの指令によって蓄圧室５０内に蓄えられている燃料の燃料圧を変更することが可能となっている。蓄圧室５０内の蓄圧が変更されることにより燃料噴射弁４における噴射圧が変更される。
【００１９】
また、ピストン２が連結されているクランクシャフトの回転角を検出するクランクポジションセンサ１２は、電気的にＥＣＵ１１と接続されており、クランクポジションセンサ１２によって検出された回転角がＥＣＵ１１へ読み込まれ、圧縮着火内燃機関の機関回転数の算出や、気筒１の燃焼サイクルにおける行程の判断等が行われる。
【００２０】
このように構成される気筒１においては、圧縮行程上死点より早い時期にＥＣＵ１１から燃料噴射弁４に対して燃料の噴射指令が出されて、燃料が燃焼室３の内部に噴射されることで、予混合気が形成される。このＥＣＵ１１からの指令に従った予混合気の形成が、本発明に係る予混合気形成手段に相当する。その後、圧縮行程上死点近傍において、再度ＥＣＵ１１から燃料噴射弁４に対して燃料の噴射指令が出されて、燃料が燃焼室３の内部に噴射されることで、燃焼室３に形成されている予混合気を含めた燃料の着火、燃焼が行われる。
【００２１】
ここで、予混合気の過早着火を回避する本実施例について図２、図３および図４に基づいて、以降、説明する。
【００２２】
図２は、気筒１の上部の概略構成図である。本実施例では、吸気弁６は吸気弁６ａと６ｂの２弁で構成され、排気弁７は排気弁７ａと７ｂの２弁で構成される。空燃比センサ１４ａは、燃焼室３の概ね中心部に設けられた燃料噴射弁４の近傍に位置し、一方の空燃比センサ１４ｂは気筒１の周辺部に位置する。従って、空燃比センサ１４ａによって燃焼室３の概ね中心部の空燃比が、空燃比センサ１４ｂによって燃焼室３の周辺部の空燃比が、それぞれ検出される。
【００２３】
ここで、空燃比センサ１４ａおよび１４ｂによって検出された燃焼室３内の空燃比はＥＣＵ１１へと送られ、ＥＣＵ１１によって燃焼室３内に形成される予混合気の空燃比分布が検出される。このＥＣＵ１１による燃焼室３内の空燃比分布の検出が、本発明に係る空燃比分布検出手段に相当する。図３は、空燃比センサ１４ａおよび１４ｂによって検出された空燃比を基に、ＥＣＵ１１によって検出された燃焼室３内の空燃比分布を示す図である。横軸は、図２に示す直線Ｘに対応しており、縦軸は、直線Ｘ上の部位における空燃比を表す。
【００２４】
図３における点Ｐ１および点Ｐ２は、それぞれ空燃比センサ１４ａおよび１４ｂによって検出された空燃比であり、この２点を基にＥＣＵ１１によって、燃焼室３内の空燃比分布は線Ｌ１で表されている。本実施例では、空燃比センサ１４ａは燃焼室３のほぼ中心部に、燃料噴射弁４の近傍に設置されており、また空燃比センサ１４ｂは燃焼室３の周辺部に設置されているため、空燃比センサ１４ａの位置を中心として概ね同心円上に空燃比分布が形成されているとの前提に基づいて、ＥＣＵ１１によって燃焼室３内の空燃比分布を検出したものである。従って、図３における線Ｌ１は、点Ｐ１を通る縦軸を中心としてほぼ線対称となる。尚、ＥＣＵ１１による燃焼室３内の空燃比分布の検出については、本実施例に限られるものではない。また、本実施例では、２つの空燃比センサから検出される空燃比の値を基に、直線的に燃焼室３内の空燃比分布を検出しているが、３つ以上の空燃比センサからの空燃比を基に、一定の関数に基づいて燃焼室３内の空燃比分布を検出してもよい。
【００２５】
また図３における領域Ｒ１は、予混合気の過早着火が発生し得る空燃比の範囲を表す。即ち、燃焼室３内に形成される予混合気における空燃比の分布において、その特定の部位が領域Ｒ１に属する空燃比である場合、該特定の部位において予混合気が着火燃焼し、予混合気全体が過早着火することになる。従って、予混合気の空燃比分布において領域Ｒ１に属する空燃比を回避することで、予混合気の過早着火を抑制することが可能となる。
【００２６】
ここで、図４に、燃料噴射弁の噴射圧を調整し、以て燃焼室３内の空燃比分布を調整することで、予混合気の過早着火を抑制するための噴射圧制御のフローチャートを示す。噴射圧制御は、ＥＣＵ１１によって繰り返し実行される制御であり、ＥＣＵ１１によって本制御が実行されることは本発明における噴射圧調整手段に相当する。
【００２７】
まず、Ｓ１０１において、燃焼室３内に形成される予混合気の空燃比分布の検出が行われる。具体的には、ＥＣＵ１１が空燃比センサ１４ａおよび１４ｂから各部位における空燃比を検出し、その空燃比を基に予混合気の空燃比分布を検出するのは、先述の図３の説明の通りである。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００２８】
Ｓ１０２では、燃焼室３内に形成される予混合気における空燃比分布において、所定の空燃比が含まれるか否かを判断する。ここで言う所定の空燃比とは、図３中に示される領域Ｒ１に属する空燃比である。即ち、空燃比センサ１４ａ、１４ｂから得られる空燃比を基に検出された燃焼室３内の空燃比分布において、予混合気の過早着火を発生し得る空燃比を有する部位が存在するか否かが判断される。本実施例においては、図３中に示される曲線Ｌ１が領域Ｒ１と交点を有するか否かで判断される。燃焼室３内に形成される予混合気における空燃比分布において、所定の空燃比が含まれないと判断される場合は、予混合気の過早着火が発生するおそれは無いので、Ｓ１０６へ進み、本制御を終了する。燃焼室３内に形成される予混合気における空燃比分布において、所定の空燃比が含まれると判断される場合は、Ｓ１０３へ進む。
【００２９】
Ｓ１０３では、燃焼室３の中央部の空燃比と燃焼室３の周辺部の空燃比とが比較される。燃焼室３の中央部の空燃比は空燃比センサ１４ａによって検出される空燃比であり、燃焼室３の周辺部の空燃比は空燃比センサ１４ｂによって検出される空燃比である。燃焼室３の中央部の空燃比が、燃焼室３の周辺部の空燃比以下である場合、即ち燃焼室３の中央部の予混合気の燃料濃度が、燃焼室３の周辺部の予混合気の燃料濃度以上である場合、Ｓ１０４へ進む。一方で、燃焼室３の中央部の空燃比が、燃焼室３の周辺部の空燃比より大きい場合、即ち燃焼室３の中央部の予混合気の燃料濃度が、燃焼室３の周辺部の予混合気の燃料濃度未満である場合、Ｓ１０５へ進む。
【００３０】
Ｓ１０４では、燃料噴射弁４の噴射圧を増大する。これにより、燃焼室３内の予混合気の空燃比分布において、燃焼室３の中央部の空燃比が燃焼室３の周辺部の空燃比以下である場合、燃料噴射弁４の噴射圧が増大されることになる。従って、燃料の噴射距離が延び、燃焼室３の周辺部までより多くの燃料が到達する。その結果、燃焼室３内に形成される予混合気において、燃焼室３の中央部近傍の空燃比は上がり、燃焼室３の周辺部近傍の空燃比が下がることになり、以て空燃比分布の偏りが緩和される。そして、領域Ｒ１に属する空燃比を有する部位が燃焼室３内に存在しなくなることで、予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００３１】
Ｓ１０５では、燃料噴射弁４の噴射圧を減少する。これにより、燃焼室３内の予混合気の空燃比分布において、燃焼室３の中央部の空燃比が燃焼室３の周辺部の空燃比より大きい場合、燃料噴射弁４の噴射圧が減少されることになる。従って、燃料の噴射距離が短くなるため、燃焼室３の周辺部にまで到達する燃料の量が減少し、その中央部近傍に燃料が存在しやすくなる。その結果、燃焼室３内に形成される予混合気において、燃焼室３の中央部近傍の空燃比は下がり、燃焼室３の周辺部近傍の空燃比が上がることになり、以て空燃比分布の偏りが緩和される。そして、領域Ｒ１に属する空燃比を有する部位が燃焼室３内に存在しなくなることで、予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００３２】
Ｓ１０４またはＳ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進み、本制御が終了する。
【００３３】
本実施例においては、燃焼室３内に形成される予混合気の空燃比分布に応じて、燃料噴射弁４の噴射圧を調整することで燃料の噴射距離が調整される。その結果、該予混合気の空燃比分布の偏りが緩和されることで、該予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００３４】
＜第２の実施例＞
ここで、本発明に係る予混合圧縮着火内燃機関の第２の実施の形態について図面に基づいて説明する。第２の実施の形態おいて、圧縮着火内燃機関の燃焼室近傍の概略構成およびその制御系統の概略構成は、図１に示す構成とほぼ同様である。ここで、図５に、燃焼室３の内部にスワールを発生させるスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）１５を含む気筒１近傍の概略を示す。また、図６に、前記ＳＣＶ１５を用いて予混合気の過早着火を回避するスワール制御のフローを示す。ここで、スワール制御は、ＥＣＵ１１によって繰り返し実行される制御であり、ＥＣＵ１１によって本制御が実行されることは本発明におけるスワール調整手段に相当する。
【００３５】
ここで、図５に基づきＳＣＶ１５の作用について説明する。図５に示す気筒１においては、燃焼室３に吸気弁６ａおよび６ｂを介してそれぞれに吸気ポート８ａおよび８ｂが連通するとともに、排気弁７ａおよび７ｂを介してそれぞれに排気ポート９ａおよび９ｂが連通している。更に、吸気ポート８ａの途中に、該吸気ポートを流れる吸気の流量を調整するＳＣＶ１５が設けられている。このように構成される気筒１においては、ＳＣＶ１５の開度によっては、それぞれの吸気ポート８ａまたは８ｂを流れる吸気量が相違することになる。その結果、それぞれの吸気弁６ａまたは６ｂの開弁によって燃焼室内へ流入する吸気量が相違するため、燃焼室３の内部にスワールが発生する。このＳＣＶ１５の開閉によって燃焼室３内にスワールを発生させる手段が、本発明に係るスワール形成手段に相当する。このスワールの強さは、それぞれの吸気ポート８ａおよび８ｂを流れる吸気量の差に応じて変化し、その吸気量の差が最大となるとき、即ちＳＣＶを全閉としたときが、スワールの強さは最も強くなる。
【００３６】
図６に示すスワール制御は、ＳＣＶ１５を有する圧縮着火内燃機関においてＥＣＵ１１によって実行される制御であり、予混合気を形成する場合、ＳＣＶ１５の開度を調整し、燃焼室３内に発生するスワールの強度を調整することで、燃焼室３の内部の空燃比分布を調整するものである。ここで、図４に示す噴射圧制御と重複する処理があるところは、図４と同一の参照番号を付することで、当該処理の説明を省略する。
【００３７】
Ｓ１１１では、スワールの強さを増大する。これにより、燃焼室３内の予混合気の空燃比分布において、燃焼室３の中央部の空燃比が燃焼室３の周辺部の空燃比以下である場合、ＳＣＶ１５の開度を閉じ側にすることで燃焼室３内に発生するスワールの強さを増大させる。従って、スワールの遠心力の効果が強まるため、燃料噴射弁４から噴射された燃料が燃焼室３内に広く拡散し、燃焼室３の周辺部にまでより多くの燃料が到達する。その結果、燃焼室３内に形成される予混合気において、燃焼室３の中央部近傍の空燃比は上がり、燃焼室３の周辺部近傍の空燃比が下がることになり、以て空燃比分布の偏りが緩和される。そして、領域Ｒ１に属する空燃比を有する部位が燃焼室３内に存在しなくなることで、予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００３８】
Ｓ１１２では、スワールの強さを減少する。これにより、燃焼室３内の予混合気の空燃比分布において、燃焼室３の中央部の空燃比が燃焼室３の周辺部の空燃比より大きい場合、ＳＣＶ１５の開度を開き側にすることで燃焼室３内に発生するスワールの強さを減少させる。従って、スワールによる遠心力の効果が弱まるため、燃料噴射弁４から噴射された燃料の燃焼室３内における拡散が抑制され、燃焼室３の周辺部にまで到達する燃料の量が減少し、燃焼室３の中央部近傍に燃料が存在しやすくなる。その結果、燃焼室３内に形成される予混合気において、燃焼室３の中央部近傍の空燃比は下がり、燃焼室３の周辺部近傍の空燃比が上がることになり、以て空燃比分布の偏りが緩和される。そして、領域Ｒ１に属する空燃比を有する部位が燃焼室３内に存在しなくなることで、予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００３９】
Ｓ１１１またはＳ１１２の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進み、本制御が終了する。
【００４０】
本実施例においては、燃焼室３内に形成される予混合気の空燃比分布に応じて、スワールの強さを調整することで燃料の燃焼室３内における拡散の程度が調整される。その結果、該予混合気の空燃比分布の偏りが緩和されることで、該予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００４１】
尚、先述した第１の実施例にあるように、図４中のＳ１０４もしくはＳ１０５で燃料噴射弁４の噴射圧を調整した場合に、燃焼室３内に形成される予混合気の空燃比分布の偏りがまだ残存するときは、本実施例で示したように更にスワールの強さを調整することで予混合気の過早着火を回避することが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る予混合圧縮着火内燃機関は、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼する場合に、燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布の偏りを減少させ、空燃比分布をより均一とする。これにより、燃焼室内において形成される予混合気の過早着火を回避し、安定した燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関およびその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関における吸排気弁の概略的な配置を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、空燃比センサによって検出された空燃比を基に、検出された燃焼室内の空燃比分布を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る予混合気形成時の該予混合気の過早着火を回避するための制御を示すフロー図である。
【図５】本実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関における吸気ポートに設けられたスワール発生装置の概略的な配置を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る予混合気形成時の該予混合気の過早着火を回避するための制御を示す第２のフロー図である。
【符号の説明】
１・・・・気筒
２・・・・ピストン
３・・・・燃焼室
４・・・・燃料噴射弁
６・・・・吸気弁
６ａ・・・・吸気弁
６ｂ・・・・吸気弁
７・・・・排気弁
７ａ・・・・排気弁
７ｂ・・・・排気弁
１１・・・・ＥＣＵ
１４ａ・・・・空燃比センサ
１４ｂ・・・・空燃比センサ
１５・・・・スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）
５０・・・・蓄圧室

Claims

燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射して該燃焼室内に予混合気を形成する予混合気形成手段と、
前記予混合気形成手段によって前記燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を検出する空燃比分布検出手段と、
前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布に応じて、前記燃料噴射弁の噴射圧を調整する噴射圧調整手段と、を備えることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。
前記燃料噴射弁は、前記燃焼室の概中央部に設けられ、
前記噴射圧調整手段は、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布において、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より小さいときは前記燃料噴射弁の噴射圧を増大させ、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より大きいときは前記燃料噴射弁の噴射圧を減少させることを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
燃焼室内に燃料を噴射して該燃焼室内に予混合気を形成する予混合気形成手段と、
前記予混合気形成手段によって前記燃焼室内に形成される予混合気の空燃比分布を検出する空燃比分布検出手段と、
前記燃焼室内にスワールを発生させるスワール生成手段と、
前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布に応じて、前記スワール生成手段によって生成されたスワールの強さを調整するスワール調整手段と、を備えることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。
前記燃料噴射弁は、前記燃焼室の概中央部に設けられ、
前記スワール調整手段は、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比分布において、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より小さいときは前記燃焼室におけるスワールの強さを増大させ、前記燃焼室内の中央部の空燃比が前記燃焼室内の周辺部の空燃比より大きいときは前記燃焼室内におけるスワールの強さを減少させることを特徴とする請求項３に記載の予混合圧縮着火内燃機関。