JP4069375B2

JP4069375B2 - エンジン

Info

Publication number: JP4069375B2
Application number: JP2002342660A
Authority: JP
Inventors: 英夫中井; 勝彦宮本; 勝幸前田; 聖二塩田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004176607A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに係り、詳しくは、エンジンの冷機始動時におけるエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングは、エンジンの出力性能に大きな影響を及ぼすものであるため、吸気弁又は排気弁の少なくとも一方の開弁、閉弁時期をエンジン回転数に応じて変更すること等により、エンジン回転数に対応した最適なバルブタイミングとし、エンジン出力の向上を図る可変バルブタイミング技術がある。
【０００３】
そして、上記可変バルブタイミング技術を利用し、冷態始動時や寒冷時のアイドル運転中等のエンジン冷態時には、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングをマイナスオーバラップに設定し、エンジンの早期暖機化や触媒の早期活性化を図る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、エンジンの冷態時には、バルブタイミングをピストンの排気上死点付近において排気弁が閉じてから所定時間経過した後に吸気弁を開くマイナスオーバラップを設定して、燃焼室が密閉される期間をつくることにより、筒内残留ガスを確保して筒内温度の上昇を促すこととしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５００４０号公報（段落番号００３０、図２等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載の技術では、排気弁がピストンの排気上死点よりも以前に閉弁されると共に、吸気弁がピストンの排気上死点から所定時間経過した後に開弁されるようにマイナスオーバラップを設定している。
即ち、ピストンが上死点に到達して筒内圧が最も上昇してから所定時間経過し、ピストンの下降に伴い筒内圧が低下してから吸気弁を開くため、筒内残留ガスを確保することができても筒内圧を利用して燃料との混合を促進するという面では十分でないといった問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、エンジン冷態始動時において燃料との混合を促進させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の本発明のエンジンは、ピストンで区画される燃焼室内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室の吸気口及び排気口を夫々開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を共に閉じて前記燃焼室を密閉可能な燃焼室密閉手段とを備えたエンジンにおいて、前記エンジンの冷態始動時、前記ピストン排気行程において前記燃焼室密閉手段により前記燃焼室が密閉され、該密閉中に前記燃料噴射手段により前記燃焼室内に燃料を噴射すると共に、前記ピストンの排気上死点から前記吸気弁を開弁させる冷態制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
したがって、請求項１記載の本発明のエンジンでは、冷態制御手段が、エンジンの冷態始動時には、密閉手段により燃焼室を密閉した後、燃焼室の容積が減少して筒内圧が最も上昇した排気上死点から燃焼室を開いているので、圧縮されて昇温した気筒内の残留ガスは、吸気弁の開弁時に吸気口からいったん燃焼室の外部に吹き出された後、ピストンの上死点からの下降による十分な負圧により燃焼室内に吹き返されて新気と共に気筒内に再度流入し、噴射燃料との混合が促進される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明では、ピストンで区画される燃焼室の吸気口及び排気口を夫々開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を共に閉じて前記燃焼室を密閉可能な燃焼室密閉手段と、前記吸気口に連通する吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備えたエンジンにおいて、前記エンジンの冷態始動時、前記燃料噴射手段により前記吸気弁が閉弁してから開弁するまでの間に燃料が噴射されると共に、前記ピストン排気行程において前記燃焼室密閉手段により前記燃焼室が密閉され、前記ピストンの排気上死点から前記吸気弁を開弁させる冷態制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
この場合にも、冷態制御手段が、エンジンの冷態始動時に吸気弁及び排気弁を閉じることで燃焼室を密閉し、その後、ピストンが上昇して排気行程での上死点に達し、筒内圧が最も上昇してから吸気弁を開弁させているので、燃焼室内で圧縮されて昇温した残留ガスは、いったん燃焼室の外部に吹き出され吸気通路内の燃料と混合された後、ピストンの上死点からの下降による十分な負圧により燃焼室内に吹き返されて吸気通路からの新気及び燃料と共に気筒内に再度流入し、燃料との混合が促進される。
【００１１】
さらに、請求項３記載の発明では、前記燃焼室密閉手段は排気弁の閉弁時期を所定量進角させて吸気弁の開弁よりも早く排気弁を閉弁させることにより前記燃焼室を密閉することを特徴としている。このように、排気弁の開弁時期進角量を調整することによって、燃焼室の密閉時間を自由に設定することが可能になり、設計自由度が向上する。
【００１２】
また、請求項４記載の発明では、前記冷態制御手段は前記エンジンのアイドル運転中に該エンジンの回転変動が大きくなったことを検出したとき、前記燃焼室密閉手段による前記排気弁の閉弁時期を排気上死点近傍まで遅角することを特徴としている。このように、冷態制御手段が、エンジンの回転変動に応じて排気弁の閉弁時期を吸気弁の開弁時期である排気行程の上死点近傍まで遅角させているので、バルブオーバラップ量が略０になり、内部ＥＧＲ量を低減させて燃焼変動が小さくなり、燃焼安定性が確保される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る内燃機関の概略構成図が示されており、以下、当該内燃機関の構成を説明する。
内燃機関（以下、エンジン）１は、例えば、燃料噴射モードをピストンの吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）、圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）及び排気行程での燃料噴射（排気行程噴射モード）に切り替えることが可能な筒内噴射型火花点火式４サイクル４気筒ガソリンエンジンが採用される。この筒内噴射型のエンジン１は、上記燃料噴射モードの切り替えと空燃比制御とにより、理論空燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能である。
【００１４】
同図に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４と共に電磁式のインジェクタ（燃料噴射手段）６が取り付けられており、インジェクタ６は、ピストン２１で区画される燃焼室５内に燃料を直接的に噴射可能である。
点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。また、インジェクタ６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の燃料をインジェクタ６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料をインジェクタ６から燃焼室５内に向けて所定の燃圧で噴射可能である。
【００１５】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポート９が形成されており、各吸気ポート９の燃焼室５側には、吸気ポート９と燃焼室５とを連通する吸気口９ａの開閉を行う吸気弁１１がそれぞれ設けられている。吸気弁１１は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１２のカム１２ａに倣って吸気口９ａを開閉作動する。そして、各吸気ポート９には吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。
【００１６】
吸気マニホールド１０には吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１７が設けられている。スロットル弁１７近傍には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１８が設けられており、ＴＰＳ１８にはアイドルスイッチ（アイドルＳＷ）が併設されている。さらに、吸気マニホールド１０のスロットル弁１７よりも上流部分には、吸入空気量を検出するため、カルマン渦式のエアフローセンサ１９が設けられている。
【００１７】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポート１３が形成されており、各排気ポート１３の燃焼室５側には、各排気ポート１３と燃焼室５とを連通する排気口１３ａの開閉を行う排気弁１５がそれぞれ設けられている。排気弁１５は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１６のカム１６ａに倣って排気口１３ａを開閉作動する。そして、各排気ポート１３には排気マニホールド１４の一端がそれぞれ接続されている。
【００１８】
排気マニホールド１４の他端には排気管２０が接続されており、排気管２０には、ストイキオ近傍においてＨＣ、ＣＯ、ＮＯxを高効率で浄化可能な三元触媒コンバータ３０が介装されている。また、排気管２０の三元触媒コンバータ３０の直上流部分には、排気中の酸素濃度ひいては排気空燃比を検出するＯ₂センサ２２が設けられており、三元触媒コンバータ３０には触媒温度を検出する高温センサ３２が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド２には、カム１２ａやカム１６ａを油圧調整によって進角或いは遅角操作することで吸気弁１１や排気弁１５の開閉時期を可変させる可変バルブタイミング機構４０が設けられている。この可変バルブタイミング機構４０としては、例えばカムシャフト１２、１６を揺動させる振り子式可変バルブタイミング機構が適用される。なお、振り子式可変バルブタイミング機構は公知であり、ここではその構成の詳細については説明を省略する。
【００２０】
ＥＣＵ６０は、入出力装置、記憶装置、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ６０により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ６０の入力側には、上記ＴＰＳ１８、エアフローセンサ１９、Ｏ₂センサ２２、高温センサ３２等の他、エンジン１の冷却水温度Ｔwを検出する水温センサ６２やクランク角を検出するクランク角センサ６４等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。なお、クランク角センサ６４からはエンジン回転速度Ｎeが検出される。
【００２１】
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上記インジェクタ６、点火コイル８、スロットル弁１７、可変バルブタイミング機構４０等の各種出力デバイスが接続されており、インジェクタ６、点火コイル８、スロットル弁１７には、上記各種検出情報に基づき選択された燃料噴射モード及び各種センサ類からの検出情報に応じて求められた燃焼空燃比等に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度の各信号がそれぞれ出力される。
【００２２】
これにより、インジェクタ６からは適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施され、さらに、スロットル開度が適正な開度に制御される。また、可変バルブタイミング機構４０に対して適正なバルブタイミング指令が行われる。
特に、本発明では、ＥＣＵ６０に本発明に係る冷態制御手段６１が設けられており、エンジン冷態始動時には、排気行程においてＥＣＵ６０に設けられた燃焼室密閉手段からの出力信号に基づいて燃焼室５を密閉すべく吸気弁１１及び排気弁１５が共に閉弁させられる一方、ピストン２１の排気行程の上死点（排気上死点）ＴＤＣ直後において前記冷態制御手段により燃焼室５を開放すべく吸気弁１１のみが開弁させられる。なお、排気上死点ＴＤＣとは、ピストン２１の排気行程においてピストン２１がシリンダヘッド２に最も接近する位置をいう。そして、当該冷態制御手段６１からの出力信号に基づいて上記吸気弁１１及び排気弁１５が開弁されて燃焼室５が密閉されたタイミングで燃料が噴射される。
【００２３】
以下、このように構成された本発明に係るエンジン１の作用を説明する。
図２には、上記本発明に係る冷態制御手段６１により実施される冷態制御を含む冷態時・非冷態時制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。なお、本実施形態の冷態制御とは、冷態制御手段６１による冷態制御と、該冷態制御が終了した後のファーストアイドル時制御とから構成される。
【００２４】
ステップＳ１０１でスタートスイッチがオンになっている場合には、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３にて冷態制御手段６１による冷態始動時制御を行う。
具体的には、ステップＳ１０２では、吸気弁１１の開時期ＩＯを最遅角側たる排気上死点ＴＤＣ直後にする如くのタイミング変更を行い、ステップＳ１０３では、排気弁１５の閉時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣよりも前の最進角側にするバルブタイミングの変更を行う。つまり、吸気弁１１の開時期ＩＯと排気弁１５の閉時期ＥＣとの変更によってネガティブオーバラップＶＯＬnを設定して燃焼室５を密閉する。
【００２５】
また、ステップＳ１０３では、インジェクタ６の燃料噴射時期を吸気弁１１及び排気弁１５の閉弁時のタイミング、換言すれば、燃焼室密閉手段によって進角側に変更された排気弁１５の閉時期ＥＣ後から排気上死点ＴＤＣまでとなる排気行程終盤時期への噴射時期の設定を行ってステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、エンジン始動後所定時間ｔ1が経過しているか否かを判別する。ここに、所定時間ｔ1は例えば始動後ファーストアイドル運転が開始されるまでの時間である。そして、所定時間ｔ1経過していると判定された場合、即ち、ＹＥＳのときにはステップＳ１０５に進み、冷態制御手段６１による前記冷態制御を終了してファーストアイドル時制御を行う。
【００２６】
具体的には、ステップＳ１０５では、排気弁１５の閉時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣにする遅角側へのバルブタイミング変更をフィードバック制御によって行うと共に、インジェクタ６の燃料噴射時期を排気弁１５の閉時期ＥＣ後の吸気行程序盤時期に変更してステップＳ１０６に進む。一方、ステップＳ１０４にて所定時間ｔ1経過していないと判定された場合には、冷態制御手段６１による冷態制御を継続すべくステップＳ１０２に戻る。
【００２７】
ステップＳ１０６では、ファーストアイドル時制御開始後、ファーストアイドル期間に対応する所定時間ｔ2が経過しているか否かを判別し、所定時間ｔ2経過していると判定された場合、即ち、ＹＥＳのときにはステップＳ１０７に進み、前記ファーストアイドル時制御を終了して非冷態時制御の発進時制御を行う。
具体的には、ステップＳ１０７では、排気弁１５の閉時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣ後にする遅角側へのバルブタイミング変更を行い、インジェクタ６の燃料噴射時期を排気弁１５の閉時期ＥＣ後の吸気行程中盤時期に変更してステップＳ１０８に進む。一方、ステップＳ１０６にて所定時間ｔ2経過していない場合には、ファーストアイドル時制御を継続すべくステップＳ１０５に戻る。
【００２８】
ステップＳ１０８では、発進時制御開始後、発進時制御を必要とする所定時間ｔ3が経過しているか否かを判別し、所定時間ｔ3経過していると判定された場合、即ち、ＹＥＳのときにはステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９では、排気弁１５の閉時期ＥＣの進角側へのバルブタイミング変更をフィードバック制御によって行うと共に、吸気弁１１の開時期ＩＯの進角側である排気上死点ＴＤＣよりも前へのバルブタイミング変更をフィードバック制御によって行い、排気上死点ＴＤＣを挟んだオーバラップを設定して一連の動作を終了し、通常の圧縮又は吸気行程の燃料噴射制御を行う。なお、ステップＳ１０８にて所定時間ｔ3経過していないと判定された場合には、発進時制御を継続すべくステップＳ１０７に戻る。
【００２９】
なお、本実施形態では、ステップＳ１０４にてエンジン始動から所定時間ｔ1経過したときには、冷態始動時制御をファーストアイドル時制御に切り替えているが、回転変動が所定値以上になった場合に切り替えるものであっても良い。つまり、エンジンの回転変動の発生に応じてネガティブオーバラップＶＯＬnをほぼ０にして内部ＥＧＲ量を低減させても良く、この場合には、燃焼変動を抑制させて燃焼安定性の向上を図ることができ、燃費の更なる向上を達成することができる。
【００３０】
また、ステップＳ１０６におけるファーストアイドル時制御の終了、及びステップＳ１０８における発進時制御の終了もまた、所定時間の経過で判断することの他、例えば、ステップＳ１０６では、非走行レンジ（Ｎレンジ）から走行レンジ（Ｄレンジ）に切り替わったときにファーストアイドル時制御を終了させ、ステップＳ１０８では、回転変動が所定値以上になったときに発進時制御を終了させても良いものである。
【００３１】
さらに、ステップＳ１０７では、排気弁１５の閉時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣ後へ遅角させることの他、吸気弁１１の開時期ＩＯを排気上死点ＴＤＣの前へ進角させ、吸気ポート側に吹き戻る排気を増加させても良い。インジェクタ６は、この場合にも排気弁１５の閉時期ＥＣ後の吸気行程中盤時期にて燃料噴射を行うことになる。
【００３２】
図３は、冷態制御手段６１による上記冷態始動時制御（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）のタイミングチャートである。
まず、冷態制御手段６１による冷態制御は、エンジン１の始動後の所定時間ｔ1経過するまで行われる。同図では、縦軸がバルブリフトＬf、横軸がクランク角θを示しており、ＥＯ及びＥＣは排気弁１５の開時期及び閉時期をそれぞれ示し、ＩＯ及びＩＣは吸気弁１１の開時期及び閉時期をそれぞれ示している。
【００３３】
エンジン冷態始動時には、吸気弁１１の開時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後の位置に変更されると共に、排気弁１５の閉時期ＥＣが排気上死点ＴＤＣよりも前の位置に変更され、排気弁１５の閉時期ＥＣと吸気弁１１の開時期ＩＯとの間においてネガティブなオーバラップＶＯＬnが設定され、燃焼室５が密閉される。
【００３４】
そして、インジェクタ６は、排気弁１５の閉時期ＥＣの直後から排気上死点ＴＤＣに至るネガティブなオーバラップＶＯＬnの時期、つまり、排気行程終盤時期に燃料噴射を行っている。
このように、エンジンの冷態始動時には、冷態制御手段６１が排気上死点前に密閉手段により燃焼室５を密閉し、密閉中に燃料を噴射することにより燃焼室５内に閉じ込められた燃料と残留ガスとの混合気が筒内圧の上昇に伴って昇温し、燃料の霧化が促進されると共に、吸気弁１１の開時期ＩＯを排気上死点ＴＤＣ直後とし、ピストン２１の上昇により燃焼室の容積が最も小さくなって筒内圧が最も大きくなったときに吸気弁１１を開弁することにより、燃料を含んだ残留ガスがいったん吸気口９ａから燃焼室５外に吹き出された後、ピストン２１の下降による十分な負圧により再度燃焼室５内に良好に戻ることになり、燃料と新気との混合が促進される。これにより、燃料気化特性が良好となり、エンジン始動時に必要な燃料を削減することができ、燃費の向上が図られると共に、未燃燃料がそのまま排出されることが抑制され、ＨＣの排出を抑制することができる。
【００３５】
また、排気弁１５の閉時期ＥＣ直後の排気行程終盤時期に燃料噴射を行うことで燃料気化時間を長くすることができ、燃焼安定性の向上が図られる。
図４は、図３の冷態始動時後の上記ファーストアイドル時制御（ステップＳ１０５）のタイミングチャートである。このファーストアイドル時制御は、当該制御開始後の所定時間ｔ2が経過するまで行われる。
【００３６】
同図に示すように、ファーストアイドル時には、吸気弁１１の開時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後に位置されたままである一方、排気弁１５の閉時期ＥＣは排気上死点ＴＤＣに位置する如くの遅角側への変更が行われ、上記のネガティブオーバラップＶＯＬnが解消されている。つまり、排気弁１５の閉時期ＥＣが吸気弁１１の開時期ＩＯに一致されてオーバラップＶＯＬp及びネガティブオーバラップＶＯＬnを共にほぼ０にする。
【００３７】
そして、インジェクタ６は、排気上死点ＴＤＣ直後、つまり、吸気行程序盤時期に燃料噴射を行っている。
このように、冷態始動時制御の終了時点には、オーバラップをほぼ０に等しくなるようにタイミングを調整しているので、内部ＥＧＲ量が低減され、燃焼変動が抑えられることになり、燃焼安定性が確保される。
【００３８】
また、排気弁１５の閉時期ＥＣ直後の吸気行程序盤時期に燃料噴射を行うことで、従来の筒内噴射式エンジンよりも燃料気化時間を長くすることができ、やはり、燃焼安定性の向上が図られる。
図５は、図４のファーストアイドル時後の上記発進時制御（ステップＳ１０７）のタイミングチャートである。この発進時制御は、当該制御開始後の所定時間ｔ3が経過するまで行われる。
【００３９】
同図に示すように、発進時には、吸気弁１１の開時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後に位置されたままであるものの、排気弁１５の閉時期ＥＣは排気上死点ＴＤＣの後側に位置する如く遅角側への変更が行われ、オーバラップＶＯＬpが形成される。つまり、排気弁１５の閉時期ＥＣと吸気弁１１の開時期ＩＯとがオーバラップＶＯＬpしている。
【００４０】
そして、インジェクタ６は、排気弁１５の閉時期ＥＣの直後、つまり、吸気行程中盤時期に燃料噴射を行っている。
このように、ファーストアイドル時制御の終了時点からは、ポジティブなオーバラップを形成するようにタイミングを調整しているので、内部ＥＧＲ量が増加し、ＮＯｘの発生が抑えられる。
【００４１】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、筒内噴射型エンジンに対する冷態始動時制御が示されている。しかし、この冷態始動時制御は、上記エンジン１に限定されるものではなく、マルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）を採用したエンジンにも適用することができる。
【００４２】
即ち、ＭＰＩエンジンにおいては、冷態制御手段は、吸気弁の開弁前にインジェクタにより吸気通路に燃料を噴射しておくと共に、排気上死点前には排気弁と吸気弁とを共に閉弁して燃焼室を密閉し、筒内圧が最も上昇した直後に吸気弁を開弁させるようにする。これにより、排気行程のピストン上昇に伴い燃焼室内の圧力が上昇すると燃焼室内のガスが圧縮されて昇温されると共に、吸気弁の開弁に伴い燃焼室内のガスが一旦燃焼室の外部に吹き出され、吹き出されたガスによって吸気通路に噴射されている燃料と新気とが混合される。
【００４３】
さらに、燃焼室外部に吹き出されたガスは混合された燃料及び新気と共に気筒内に再度流入し、燃料と空気との混合、霧化がさらに促進される。これにより、燃料気化特性が良好となり、エンジン始動時に必要な燃料を削減して燃費の向上が図られると共に、未燃燃料がそのまま車両外部に排出されることが抑制され、ＨＣ排出を削減することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、燃焼室５の密閉時間を自由に設定するべく、可変バルブタイミング機構４０によって排気弁１５の開弁時期進角量を調整しているが、この形態に限られるものではなく、例えば排気弁１５を閉弁状態で停止させても良く、この場合にも上記と同様に燃焼室５を密閉させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項１記載の本発明のエンジンによれば、冷態制御手段が、エンジンの冷態始動時には、密閉手段により燃焼室を密閉した後、燃焼室の容積が減少して筒内圧が最も上昇した排気上死点から燃焼室を開いているので、圧縮されて昇温した気筒内の残留ガスは、吸気弁の開弁時に吸気口からいったん燃焼室の外部に吹き出された後、ピストンの上死点からの下降による十分な負圧により燃焼室内に吹き返されて新気と共に気筒内に再度流入し、噴射燃料との混合を促進させることができる。
【００４６】
また、請求項２記載の発明によれば、冷態制御手段が、エンジンの冷態始動時に吸気弁及び排気弁を閉じることで燃焼室を密閉し、その後、ピストンが上昇して排気行程での上死点に達し、筒内圧が最も上昇してから吸気弁を開弁させているので、燃焼室内で圧縮されて昇温した残留ガスは、いったん燃焼室の外部に吹き出され吸気通路内の噴量と混合された後、ピストンの上死点からの下降による十分な負圧により燃焼室内に吹き返されて吸気通路からの新気及び燃料と共に気筒内に再度流入し、燃料との混合を促進させることができる。
【００４７】
さらに、請求項３記載の発明によれば、排気弁の開弁時期進角量を調整することによって、燃焼室の密閉時間を自由に設定することが可能になり、設計自由度を向上させることができる。
また、請求項４記載の発明によれば、冷態制御手段が、エンジンの回転変動に応じて排気弁の閉弁時期を吸気弁の開弁時期である排気行程の上死点近傍まで遅角させているので、バルブオーバラップ量が略０になり、内部ＥＧＲ量を低減させて燃焼変動が小さくなり、燃焼安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステム構成図である。
【図２】図１の冷態制御手段による冷態制御を含む冷態時制御・非冷態時制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図１の冷態制御手段による冷態始動時制御のタイミングチャートである。
【図４】図１の冷態制御手段によるファーストアイドル時制御のタイミングチャートである。
【図５】ファーストアイドル時後における非冷態時制御の発進時制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
５燃焼室
６燃料噴射手段
９吸気通路
９ａ吸気口
１１吸気弁
１３ａ排気口
１５排気弁
２１ピストン
６０ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
６１冷態制御手段

Claims

ピストンで区画される燃焼室内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記燃焼室の吸気口及び排気口を夫々開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁及び前記排気弁を共に閉じて前記燃焼室を密閉可能な燃焼室密閉手段とを備えたエンジンにおいて、
前記エンジンの冷態始動時、前記ピストン排気行程において前記燃焼室密閉手段により前記燃焼室が密閉され、該密閉中に前記燃料噴射手段により前記燃焼室内に燃料を噴射すると共に、前記ピストンの排気上死点から前記吸気弁を開弁させる冷態制御手段を備えたことを特徴とするエンジン。
ピストンで区画される燃焼室の吸気口及び排気口を夫々開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁及び前記排気弁を共に閉じて前記燃焼室を密閉可能な燃焼室密閉手段と、
前記吸気口に連通する吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備えたエンジンにおいて、
前記エンジンの冷態始動時、前記燃料噴射手段により前記吸気弁が閉弁してから開弁するまでの間に燃料が噴射されると共に、前記ピストン排気行程において前記燃焼室密閉手段により前記燃焼室が密閉され、前記ピストンの排気上死点から前記吸気弁を開弁させる冷態制御手段とを備えたことを特徴とするエンジン。
前記燃焼室密閉手段は、排気弁の閉弁時期を所定量進角させて吸気弁の開弁よりも早く排気弁を閉弁させることにより前記燃焼室を密閉することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
前記冷態制御手段は、前記エンジンのアイドル運転中に該エンジンの回転変動が大きくなったことを検出したとき、前記燃焼室密閉手段による前記排気弁の閉弁時期を排気上死点近傍まで遅角することを特徴とする請求項３に記載のエンジン。