JPH0639925B2 - 層状給気エンジン - Google Patents
層状給気エンジンInfo
- Publication number
- JPH0639925B2 JPH0639925B2 JP58138490A JP13849083A JPH0639925B2 JP H0639925 B2 JPH0639925 B2 JP H0639925B2 JP 58138490 A JP58138490 A JP 58138490A JP 13849083 A JP13849083 A JP 13849083A JP H0639925 B2 JPH0639925 B2 JP H0639925B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel supply
- excess air
- air ratio
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
- F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
- F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/345—Controlling injection timing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、層状給気エンジンに関するものである。
（従来技術） 従来、一般に使用されている絞り弁付きエンジンにおい
ては、アクセル操作に連動する絞り弁によって吸気通路
を開閉し、燃焼室に供給する混合気量（充填量）を調整
してエンジン出力を制御するようにしている。しかし
て、上記のような絞り弁付きエンジンでは、絞り弁の絞
り作動に伴って大きな吸気負圧が発生し、これによりポ
ンピングロスが生じ燃費性を悪化させる問題がある。
ては、アクセル操作に連動する絞り弁によって吸気通路
を開閉し、燃焼室に供給する混合気量（充填量）を調整
してエンジン出力を制御するようにしている。しかし
て、上記のような絞り弁付きエンジンでは、絞り弁の絞
り作動に伴って大きな吸気負圧が発生し、これによりポ
ンピングロスが生じ燃費性を悪化させる問題がある。
また、通常、燃費性、エミッション性を向上する目的か
らできるだけ希薄な混合気で運転を行おうとすると、着
火可能な混合気の空燃比には限界があり、全体としてこ
れ以上の希薄混合気燃焼を実現することはできない。こ
れに対し、負荷に応じて燃焼室に供給する燃料のうち着
火に必要な燃料だけを着火装置の近傍に偏在させて、こ
の部分のみの空燃比を濃くして着火性を向上した層状燃
焼を行うようにして、全体として希薄燃焼が実現できる
層状給気エンジンが、例えば特開昭４９−６２８０７
号、特開昭４９−１２８１０９号に見られるように公知
である。
らできるだけ希薄な混合気で運転を行おうとすると、着
火可能な混合気の空燃比には限界があり、全体としてこ
れ以上の希薄混合気燃焼を実現することはできない。こ
れに対し、負荷に応じて燃焼室に供給する燃料のうち着
火に必要な燃料だけを着火装置の近傍に偏在させて、こ
の部分のみの空燃比を濃くして着火性を向上した層状燃
焼を行うようにして、全体として希薄燃焼が実現できる
層状給気エンジンが、例えば特開昭４９−６２８０７
号、特開昭４９−１２８１０９号に見られるように公知
である。
しかるに、上記公知の層状給気エンジンにおいては、着
火装置まわりに供給する着火用燃料は負荷に関係なく一
定とし、この着火用燃料の供給と同時に負荷に応じた量
の分散燃料を供給するようにしているものであり、常用
運転領域である低負荷域においては、上記分散燃料の供
給は少なく、着火装置近傍に偏在している着火用燃料以
外の燃焼室全体に分散している燃料の空燃比は、燃焼限
界を越えて非常に薄い状態である。よって、この過薄な
分散燃料は着火燃焼することなくそのまま排出され、燃
費性、エミッション性を低下させることから、このよう
な低負荷時には絞り弁を絞って吸入空気量を減少し、分
散燃料の空燃比を燃焼可能な状態にまで濃くしている。
このように、分散燃料の燃焼を確保するために絞り弁を
必要としていることから、この絞り弁の閉作動による前
記ポンピングロスが依然として大きいものである。
火装置まわりに供給する着火用燃料は負荷に関係なく一
定とし、この着火用燃料の供給と同時に負荷に応じた量
の分散燃料を供給するようにしているものであり、常用
運転領域である低負荷域においては、上記分散燃料の供
給は少なく、着火装置近傍に偏在している着火用燃料以
外の燃焼室全体に分散している燃料の空燃比は、燃焼限
界を越えて非常に薄い状態である。よって、この過薄な
分散燃料は着火燃焼することなくそのまま排出され、燃
費性、エミッション性を低下させることから、このよう
な低負荷時には絞り弁を絞って吸入空気量を減少し、分
散燃料の空燃比を燃焼可能な状態にまで濃くしている。
このように、分散燃料の燃焼を確保するために絞り弁を
必要としていることから、この絞り弁の閉作動による前
記ポンピングロスが依然として大きいものである。
（発明の目的） そこで、本発明は上記事情に鑑み、低負荷域では第１の
燃料供給手段により着火装置のまわりに燃料を偏在させ
て着火性を向上した層状燃焼を行うとともに、高負荷域
では第２の燃料供給手段により燃焼室全体に燃料を分散
した均一燃焼を行うようにし、ポンピングロスを低減し
て燃費性をさらに向上し、しかも、層状燃焼から均一燃
焼に切換える時点を各種条件に応じて正確に設定し、適
正な時期にその切換えを行うようにした層状給気エンジ
ンを提供することを目的とするものである。
燃料供給手段により着火装置のまわりに燃料を偏在させ
て着火性を向上した層状燃焼を行うとともに、高負荷域
では第２の燃料供給手段により燃焼室全体に燃料を分散
した均一燃焼を行うようにし、ポンピングロスを低減し
て燃費性をさらに向上し、しかも、層状燃焼から均一燃
焼に切換える時点を各種条件に応じて正確に設定し、適
正な時期にその切換えを行うようにした層状給気エンジ
ンを提供することを目的とするものである。
すなわち、負荷の増加に対し、燃料供給量をリッチにし
て出力制御を行うようにした場合、場合、温度上昇、高
地移動による大気圧低下、過給による圧力上昇等の原因
によって空気密度が変化した場合には、同一負荷状態す
なわち燃料供給量が同じであっても燃焼室に吸気されて
いる空気の重量が変化して空気過剰率（空燃比）が変動
して、エンジン出力が異なる。一方、空気過剰率が変化
したのに応じて、空気過剰率が小さい（濃い）状態で層
状燃焼を行うことは空気利用率の低下に伴うスモークの
発生があり、また空気過剰率が大きい（薄い）状態で均
一燃焼を行うことは、着火性の低下に伴う出力不足を生
起するものであり、この切換点を負荷によって設定して
いると、上記のような外気条件等に対応することができ
ず、スモーク発生等の不具合を生じる恐れがあり、本発
明はこの点についても改善せんとするものである。
て出力制御を行うようにした場合、場合、温度上昇、高
地移動による大気圧低下、過給による圧力上昇等の原因
によって空気密度が変化した場合には、同一負荷状態す
なわち燃料供給量が同じであっても燃焼室に吸気されて
いる空気の重量が変化して空気過剰率（空燃比）が変動
して、エンジン出力が異なる。一方、空気過剰率が変化
したのに応じて、空気過剰率が小さい（濃い）状態で層
状燃焼を行うことは空気利用率の低下に伴うスモークの
発生があり、また空気過剰率が大きい（薄い）状態で均
一燃焼を行うことは、着火性の低下に伴う出力不足を生
起するものであり、この切換点を負荷によって設定して
いると、上記のような外気条件等に対応することができ
ず、スモーク発生等の不具合を生じる恐れがあり、本発
明はこの点についても改善せんとするものである。
（発明の構成） 本発明の層状給気エンジンは、副室を持たないオープン
チャンバ形状の燃焼室と、燃焼室内に配設された着火装
置と、燃焼室に臨んで配設され上記着火装置まわりに燃
料を成層供給する第１燃料供給手段と、燃焼室内に燃料
を分散供給する第２燃料供給手段と、吸入空気量を規制
するアクセルと非連動の吸気絞り弁と、排気ガス濃度か
ら実空気過剰率を検出する排気センサーと、上記排気セ
ンサーの信号を受けて層状燃焼と均一燃焼との切換点と
なる設定空気過剰率と実空気過剰率とを比較して前記第
１燃料供給手段、第２燃料供給手段および吸気絞り弁の
作動を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、実空
気過剰率が設定空気過剰率より大きい低負荷域では吸気
絞り弁を開いて各吸気行程での吸入空気量を一定とする
とともに、第２燃料供給手段による燃料供給を停止し、
負荷の増加に応じて第１燃料供給手段からの燃料供給量
を増加して出力制御を行う一方、実空気過剰率が設定空
気過剰率以下となると第１燃料供給手段による燃料供給
量を減少させて実質的に停止状態にするとともに、上記
設定空気過剰率の近傍以下の高負荷域において第２燃料
供給手段からの燃料供給を開始して分散供給に切換え、
負荷の増加とともに第２燃料供給手段による燃料供給量
を増加して出力制御を行うことを特徴とするものであ
る。
チャンバ形状の燃焼室と、燃焼室内に配設された着火装
置と、燃焼室に臨んで配設され上記着火装置まわりに燃
料を成層供給する第１燃料供給手段と、燃焼室内に燃料
を分散供給する第２燃料供給手段と、吸入空気量を規制
するアクセルと非連動の吸気絞り弁と、排気ガス濃度か
ら実空気過剰率を検出する排気センサーと、上記排気セ
ンサーの信号を受けて層状燃焼と均一燃焼との切換点と
なる設定空気過剰率と実空気過剰率とを比較して前記第
１燃料供給手段、第２燃料供給手段および吸気絞り弁の
作動を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、実空
気過剰率が設定空気過剰率より大きい低負荷域では吸気
絞り弁を開いて各吸気行程での吸入空気量を一定とする
とともに、第２燃料供給手段による燃料供給を停止し、
負荷の増加に応じて第１燃料供給手段からの燃料供給量
を増加して出力制御を行う一方、実空気過剰率が設定空
気過剰率以下となると第１燃料供給手段による燃料供給
量を減少させて実質的に停止状態にするとともに、上記
設定空気過剰率の近傍以下の高負荷域において第２燃料
供給手段からの燃料供給を開始して分散供給に切換え、
負荷の増加とともに第２燃料供給手段による燃料供給量
を増加して出力制御を行うことを特徴とするものであ
る。
（発明の効果） 層状燃焼領域と均一燃焼領域との切換点を空気過剰率に
よって設定し、排気センサーにより排気ガス濃度から実
空気過剰率を検出し、この実空気過剰率と設定空気過剰
率との比較に応じて第１燃料供給手段と第２燃料供給手
段との作動の切換えを行うようにしたことにより、上記
切換点を負荷で設定している場合には温度、大気圧等の
外気条件の変動もしくは過給の有無に対応して空気密度
が変化した時には上記切換点となる設定負荷での実際の
空気過剰率が層状燃焼と均一燃焼との切換えに適した空
気過剰率からずれてスモークもしくは着火不良による出
力低下の問題が生じるのに対して、上記のような空気密
度変化があっても切換点の負荷は実空気過剰率が最適の
設定空気過剰率となった時点に変動し、スモークもしく
は出力低下の問題が発生しない時点で層状燃焼と均一燃
焼との切換えを正確に行うことができる。
よって設定し、排気センサーにより排気ガス濃度から実
空気過剰率を検出し、この実空気過剰率と設定空気過剰
率との比較に応じて第１燃料供給手段と第２燃料供給手
段との作動の切換えを行うようにしたことにより、上記
切換点を負荷で設定している場合には温度、大気圧等の
外気条件の変動もしくは過給の有無に対応して空気密度
が変化した時には上記切換点となる設定負荷での実際の
空気過剰率が層状燃焼と均一燃焼との切換えに適した空
気過剰率からずれてスモークもしくは着火不良による出
力低下の問題が生じるのに対して、上記のような空気密
度変化があっても切換点の負荷は実空気過剰率が最適の
設定空気過剰率となった時点に変動し、スモークもしく
は出力低下の問題が発生しない時点で層状燃焼と均一燃
焼との切換えを正確に行うことができる。
よって、切換点以下の常用運転領域である低・中負荷域
においては、成層用の第１燃料供給手段によって燃焼室
内の着火装置まわりに負荷に対応した量の燃料を供給し
て層状燃焼を行い、しかも、その燃焼がオープンチャン
バ形状の燃焼室で行われ、ピストンに与える仕事の効率
が良く空燃比がより希薄化でき、さらに、この運転域で
は吸入空気量を一定としたことにより、層状燃焼による
燃費性向上に加えて、ポンピングロスの低減を図ってよ
り一層の燃費性を向上している。一方、切換点を越えた
高負荷運転域においては、第１燃料供給手段による成層
用燃料供給を減少して実質的に停止状態とするととも
に、第２燃料供給手段による燃料の分散供給に切換えて
均一燃焼を行い、しかも、その燃焼がオープンチャンバ
形状の燃焼室で行われ、ピストンに対して効率良く仕事
量に変換され、スモークの発生を伴うことなく良好な高
出力運転を確保することができる。
においては、成層用の第１燃料供給手段によって燃焼室
内の着火装置まわりに負荷に対応した量の燃料を供給し
て層状燃焼を行い、しかも、その燃焼がオープンチャン
バ形状の燃焼室で行われ、ピストンに与える仕事の効率
が良く空燃比がより希薄化でき、さらに、この運転域で
は吸入空気量を一定としたことにより、層状燃焼による
燃費性向上に加えて、ポンピングロスの低減を図ってよ
り一層の燃費性を向上している。一方、切換点を越えた
高負荷運転域においては、第１燃料供給手段による成層
用燃料供給を減少して実質的に停止状態とするととも
に、第２燃料供給手段による燃料の分散供給に切換えて
均一燃焼を行い、しかも、その燃焼がオープンチャンバ
形状の燃焼室で行われ、ピストンに対して効率良く仕事
量に変換され、スモークの発生を伴うことなく良好な高
出力運転を確保することができる。
（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第１図に
示すエンジンにおいて、１はピストン２の上方に形成さ
れた副室を持たない一般のオープンチャンバ形状の燃焼
室、３は該燃焼室１に吸入空気を導入する吸気通路、４
は燃焼室１から排気ガスを導出する排気通路、５は吸気
弁、６は排気弁、７は排気通路４に介装された触媒装置
をそれぞれ示している。
示すエンジンにおいて、１はピストン２の上方に形成さ
れた副室を持たない一般のオープンチャンバ形状の燃焼
室、３は該燃焼室１に吸入空気を導入する吸気通路、４
は燃焼室１から排気ガスを導出する排気通路、５は吸気
弁、６は排気弁、７は排気通路４に介装された触媒装置
をそれぞれ示している。
上記燃焼室１には、点火プラグによる着火装置８が配設
されるとともに、この着火装置８のまわりに燃料を供給
する成層用燃料噴射ノズル９が配設され、この成層用燃
料噴射ノズル９には燃料噴射ポンプ１０が接続されて第
１燃料供給手段１１が構成されている。
されるとともに、この着火装置８のまわりに燃料を供給
する成層用燃料噴射ノズル９が配設され、この成層用燃
料噴射ノズル９には燃料噴射ポンプ１０が接続されて第
１燃料供給手段１１が構成されている。
一方、上記吸気通路３には、燃焼室１内に燃料を分散供
給する分散用燃料噴射ノズル１２による第２燃料供給手
段１３が介装されるとともに、この分散用燃料噴射ノズ
ル１２の下流には絞り弁１４が配設され、この絞り弁１
４にはその開閉作動を行うアクチュエータ１５（アクセ
ル操作には連動していない）が設けられている。
給する分散用燃料噴射ノズル１２による第２燃料供給手
段１３が介装されるとともに、この分散用燃料噴射ノズ
ル１２の下流には絞り弁１４が配設され、この絞り弁１
４にはその開閉作動を行うアクチュエータ１５（アクセ
ル操作には連動していない）が設けられている。
上記吸気通路３の下流側部分は第２図に示すように、湾
曲形成されて吸入空気を燃焼室１の接線方向から導入
し、燃焼室１内にその周方向に沿ったスワールＳを生成
するスワールポートに形成され、このスワールにより、
第１燃料供給手段１１の成層用燃料噴射ノズル９から供
給され着火装置８にて着火された着火燃料を空気と十分
に混合させるとともに、火炎を燃焼室１全体に伝播させ
て、噴射燃料全体を十分に燃焼させるものである。
曲形成されて吸入空気を燃焼室１の接線方向から導入
し、燃焼室１内にその周方向に沿ったスワールＳを生成
するスワールポートに形成され、このスワールにより、
第１燃料供給手段１１の成層用燃料噴射ノズル９から供
給され着火装置８にて着火された着火燃料を空気と十分
に混合させるとともに、火炎を燃焼室１全体に伝播させ
て、噴射燃料全体を十分に燃焼させるものである。
上記第１燃料供給手段１１の燃料噴射ポンプ１０、第２
燃料供給手段１３の分散用燃料噴射ノズル１２および絞
り弁１４のアクチュエータ１５の作動は、制御手段１６
によって制御される。
燃料供給手段１３の分散用燃料噴射ノズル１２および絞
り弁１４のアクチュエータ１５の作動は、制御手段１６
によって制御される。
上記制御手段１６は、エンジンの要求負荷を例えばアク
セルセンサーによって検出する負荷検出手段１７からの
負荷信号、および排気通路４に介装され排気ガス中の酸
素濃度から空気過剰率λに対して連続的な出力信号を発
生する公知の酸素濃度センサー等の排気センサー１８か
らの空燃比信号を受けるとともに、エンジン回転センサ
ー１９からのエンジン回転信号、水温センサー２０から
の水温信号等を受け、成層用燃料噴射ノズル９からの燃
料噴射量および燃料噴射時期、分散用燃料噴射ノズル１
２からの燃料噴射量をそれぞれ制御するとともに、絞り
弁１４の閉作動時期を制御するものである。
セルセンサーによって検出する負荷検出手段１７からの
負荷信号、および排気通路４に介装され排気ガス中の酸
素濃度から空気過剰率λに対して連続的な出力信号を発
生する公知の酸素濃度センサー等の排気センサー１８か
らの空燃比信号を受けるとともに、エンジン回転センサ
ー１９からのエンジン回転信号、水温センサー２０から
の水温信号等を受け、成層用燃料噴射ノズル９からの燃
料噴射量および燃料噴射時期、分散用燃料噴射ノズル１
２からの燃料噴射量をそれぞれ制御するとともに、絞り
弁１４の閉作動時期を制御するものである。
上記制御手段１６による燃料供給量制御は、排気センサ
ー１８の検出信号から実空気過剰率λを求め、この実空
気過剰率λと予め設定されている層状燃焼と均一燃焼と
の切換点となる設定空気過剰率λとを比較し、両者が一
致する切換点を検出するとともに、負荷検出手段１７の
信号を受け、上記切換点以下の低・中負荷域における常
用運転域では第２燃料供給手段１３による分散燃料の供
給は停止し、第１燃料供給手段１１による成層燃料を供
給して層状燃焼を行い、負荷の増加に応じてその供給量
を増加し、切換点を越えると成層燃料の供給量を減少さ
せるものである。一方、第２燃料供給手段１３による分
散燃料は、上記切換点以上において供給を開始し、第１
燃料供給手段１１による成層燃料の減少量を補うととも
に、負荷の増加に応じて全供給量が増加するよう分散用
燃料の供給量を増加して層状燃焼から均一燃焼に移行す
るものである。その際、各噴射毎の噴射量、噴射回数は
エンジン回転数に対応して設定する。
ー１８の検出信号から実空気過剰率λを求め、この実空
気過剰率λと予め設定されている層状燃焼と均一燃焼と
の切換点となる設定空気過剰率λとを比較し、両者が一
致する切換点を検出するとともに、負荷検出手段１７の
信号を受け、上記切換点以下の低・中負荷域における常
用運転域では第２燃料供給手段１３による分散燃料の供
給は停止し、第１燃料供給手段１１による成層燃料を供
給して層状燃焼を行い、負荷の増加に応じてその供給量
を増加し、切換点を越えると成層燃料の供給量を減少さ
せるものである。一方、第２燃料供給手段１３による分
散燃料は、上記切換点以上において供給を開始し、第１
燃料供給手段１１による成層燃料の減少量を補うととも
に、負荷の増加に応じて全供給量が増加するよう分散用
燃料の供給量を増加して層状燃焼から均一燃焼に移行す
るものである。その際、各噴射毎の噴射量、噴射回数は
エンジン回転数に対応して設定する。
すなわち、エンジンの負荷に対応した第１燃料供給手段
１１、第２燃料供給手段１３による燃料供給量制御は、
第３図に示すように行う。この第３図は負荷の変動に対
する燃料供給量Ｑの変動を空気過剰率λの変動とともに
示すものであって、前記絞り弁１４は基本的に全開状態
で各吸気行程での吸入空気量は一定であり、負荷の増加
に対し燃料供給量Ｑを増加して空気過剰率λを小さく
し、すなわち空燃比を濃くして出力制御を行うように設
けられている。燃料供給量Ｑにおいて、領域Ｉの燃料を
第１燃料供給手段１１から供給し、領域IIの燃料を第２
燃料供給手段１３から供給するものである。第１燃料供
給手段１１による成層燃料の供給は、排気センサー１８
の信号により求めたＡ点の切換点に相当する負荷以下で
は負荷の増加に応じて増大する一方、この切換点Ａ点を
越えると、第１燃料供給手段１１からの燃料供給を減少
し、Ｂ点を越えた高負荷時には、成層用燃料噴射ノズル
９のカーボンによる目詰まり防止と加熱防止のために少
量噴射を継続するが、この状態での燃料供給量では殆ど
ピストンに対して仕事を与えないものであって、実質的
には停止状態となっている。
１１、第２燃料供給手段１３による燃料供給量制御は、
第３図に示すように行う。この第３図は負荷の変動に対
する燃料供給量Ｑの変動を空気過剰率λの変動とともに
示すものであって、前記絞り弁１４は基本的に全開状態
で各吸気行程での吸入空気量は一定であり、負荷の増加
に対し燃料供給量Ｑを増加して空気過剰率λを小さく
し、すなわち空燃比を濃くして出力制御を行うように設
けられている。燃料供給量Ｑにおいて、領域Ｉの燃料を
第１燃料供給手段１１から供給し、領域IIの燃料を第２
燃料供給手段１３から供給するものである。第１燃料供
給手段１１による成層燃料の供給は、排気センサー１８
の信号により求めたＡ点の切換点に相当する負荷以下で
は負荷の増加に応じて増大する一方、この切換点Ａ点を
越えると、第１燃料供給手段１１からの燃料供給を減少
し、Ｂ点を越えた高負荷時には、成層用燃料噴射ノズル
９のカーボンによる目詰まり防止と加熱防止のために少
量噴射を継続するが、この状態での燃料供給量では殆ど
ピストンに対して仕事を与えないものであって、実質的
には停止状態となっている。
一方、上記第２燃料供給手段１３による分散燃料の供給
は、Ａ点の切換点以上で供給を開始し、これより負荷が
増加すると第１燃料供給手段１１による成層燃料の供給
減少を補うとともに、全体として負荷の増加に対応して
増加した燃料を供給するものである。
は、Ａ点の切換点以上で供給を開始し、これより負荷が
増加すると第１燃料供給手段１１による成層燃料の供給
減少を補うとともに、全体として負荷の増加に対応して
増加した燃料を供給するものである。
上記Ａ点の切換点は、その時点における空気過剰率λが
均一混合気でも着火可能な着火限界の空気過剰率λ以下
となるような値に設定され、また、Ｂ点は、その時点に
おける空気過剰率λが層状燃焼によっては空気利用率が
低下してスモークが発生し始める空気過剰率λ以上とな
るような値に設定されるものである。上記空気過剰率λ
の曲線は、空気密度の変動に伴って変化するものであ
り、この変化した特性に対し、変化する前と同一の空気
過剰率λ（最適な設定空気過剰率）となる点が新たな切
換点Ａ点となり、このＡ点に対応する負荷の大きさは曲
線の変化に応じて変動するものであり、前記排気センサ
ー１８によって検出した実空気過剰率λが上記設定空気
過剰率λと一致した時点で切換えを行うものである。
均一混合気でも着火可能な着火限界の空気過剰率λ以下
となるような値に設定され、また、Ｂ点は、その時点に
おける空気過剰率λが層状燃焼によっては空気利用率が
低下してスモークが発生し始める空気過剰率λ以上とな
るような値に設定されるものである。上記空気過剰率λ
の曲線は、空気密度の変動に伴って変化するものであ
り、この変化した特性に対し、変化する前と同一の空気
過剰率λ（最適な設定空気過剰率）となる点が新たな切
換点Ａ点となり、このＡ点に対応する負荷の大きさは曲
線の変化に応じて変動するものであり、前記排気センサ
ー１８によって検出した実空気過剰率λが上記設定空気
過剰率λと一致した時点で切換えを行うものである。
よって、上記Ａ点以下においては、燃料は燃焼室１の着
火装置８まわりに偏在して供給される層状燃焼領域であ
り、Ｂ点以上が燃焼室１全体に燃料が分散して供給され
る均一燃焼領域で、Ａ−Ｂ間が層状燃焼領域から均一燃
焼領域への移行領域である。
火装置８まわりに偏在して供給される層状燃焼領域であ
り、Ｂ点以上が燃焼室１全体に燃料が分散して供給され
る均一燃焼領域で、Ａ−Ｂ間が層状燃焼領域から均一燃
焼領域への移行領域である。
なお、第２燃料供給手段１３による分散燃料の供給開始
時期は、第１燃料供給手段１１による成層燃料の供給を
減少させる切換点Ａ点と一致させることなく、このＡ点
近傍の相前後した負荷状態で供給を開始するようにすれ
ばよい。
時期は、第１燃料供給手段１１による成層燃料の供給を
減少させる切換点Ａ点と一致させることなく、このＡ点
近傍の相前後した負荷状態で供給を開始するようにすれ
ばよい。
また、第１燃料供給手段１１による成層燃料供給と第２
燃料供給手段１３による分散燃料供給の切換えは、上記
の如く徐々に減少、増大するようにするほか、設定負荷
Ａ点とＢ点との間の負荷状態における切換点で、オン・
オフ的に切換えるようにしてもよい。
燃料供給手段１３による分散燃料供給の切換えは、上記
の如く徐々に減少、増大するようにするほか、設定負荷
Ａ点とＢ点との間の負荷状態における切換点で、オン・
オフ的に切換えるようにしてもよい。
次に、第４図は負荷変動に対し、第１燃料供給手段１１
による成層燃料の噴射時期（噴射開始時期）と点火時期
を示すものであり、前記Ａ点の切換点以下の成層化を行
う領域では、噴射時期は圧縮上死点近傍の点火時期より
所定量早い時期に設定され、噴射燃料が着火装置８まわ
りに有効に偏在した状態で着火を行う。上記Ａ点を越え
てＢ点の分散化を行う領域に移行するのに従って、噴射
時期を進めて早い時期に噴射を行い、第１燃料供給手段
１１から噴射された燃料の偏在を小さくして燃焼室１全
体に分散させるようにする。また、アイドル運転時のよ
うな極低負荷時には燃料噴射時期および点火時期は若干
進めて安定性を向上している。なお、第４図では点火時
期は負荷変動に対して略一定に設定しているが、これは
負荷の増大に応じて点火時期を進めるように変化させて
もよい。
による成層燃料の噴射時期（噴射開始時期）と点火時期
を示すものであり、前記Ａ点の切換点以下の成層化を行
う領域では、噴射時期は圧縮上死点近傍の点火時期より
所定量早い時期に設定され、噴射燃料が着火装置８まわ
りに有効に偏在した状態で着火を行う。上記Ａ点を越え
てＢ点の分散化を行う領域に移行するのに従って、噴射
時期を進めて早い時期に噴射を行い、第１燃料供給手段
１１から噴射された燃料の偏在を小さくして燃焼室１全
体に分散させるようにする。また、アイドル運転時のよ
うな極低負荷時には燃料噴射時期および点火時期は若干
進めて安定性を向上している。なお、第４図では点火時
期は負荷変動に対して略一定に設定しているが、これは
負荷の増大に応じて点火時期を進めるように変化させて
もよい。
また、制御手段１６による絞り弁１４の開閉制御は、基
本的には絞り弁１４を全開状態としてノンスロットル運
転を行うものである。この絞り弁１４の閉作動時期は、
例えば、エンジン始動時もしくはアイドル時のような極
低負荷時に空燃比をリッチ化し、良好な始動性、低速回
転を得るため、または、水温センサー２０により検出し
た水温が設定温度より低い冷機時もしくは触媒装置７の
温度が低いときに吸入空気量を減少して早期に温度上昇
を図るため、および、燃料供給が停止されている減速時
に触媒温度の低下を防止するとともにエンジンブレーキ
性能を向上するために、それぞれ絞り弁１４を閉じるよ
うに制御されるものである。
本的には絞り弁１４を全開状態としてノンスロットル運
転を行うものである。この絞り弁１４の閉作動時期は、
例えば、エンジン始動時もしくはアイドル時のような極
低負荷時に空燃比をリッチ化し、良好な始動性、低速回
転を得るため、または、水温センサー２０により検出し
た水温が設定温度より低い冷機時もしくは触媒装置７の
温度が低いときに吸入空気量を減少して早期に温度上昇
を図るため、および、燃料供給が停止されている減速時
に触媒温度の低下を防止するとともにエンジンブレーキ
性能を向上するために、それぞれ絞り弁１４を閉じるよ
うに制御されるものである。
よって、上記実施例の層状給気エンジンによれば、切換
点Ａ点以下の低・中負荷における常用運転領域では、層
状燃焼を行って良好な着火性を得るとともに、希薄燃焼
を可能として燃費性、エミッション性を向上すると同時
に、この成層領域においては、絞り弁１４を閉じること
なく吸入空気量を一定として、第１燃料供給手段１１に
よる燃料供給量によって出力制御を行うようにしたこと
により、絞り弁１４の絞り作動に伴うポンピングロスを
大幅に低減することができ、燃費性がより一層向上す
る。
点Ａ点以下の低・中負荷における常用運転領域では、層
状燃焼を行って良好な着火性を得るとともに、希薄燃焼
を可能として燃費性、エミッション性を向上すると同時
に、この成層領域においては、絞り弁１４を閉じること
なく吸入空気量を一定として、第１燃料供給手段１１に
よる燃料供給量によって出力制御を行うようにしたこと
により、絞り弁１４の絞り作動に伴うポンピングロスを
大幅に低減することができ、燃費性がより一層向上す
る。
また、上記切換点Ａ点を越えた高負荷運転域では層状燃
焼から均一燃焼に移行して空気利用率を増大してスモー
クの発生を伴うことなく高出力運転を行うものであり、
全運転域において良好な運転性能と、ポンピングロスの
低減による燃費性の改善が行える。
焼から均一燃焼に移行して空気利用率を増大してスモー
クの発生を伴うことなく高出力運転を行うものであり、
全運転域において良好な運転性能と、ポンピングロスの
低減による燃費性の改善が行える。
さらに、上記層状燃焼から均一燃焼への切換点を空気過
剰率によって設定し、排気センサー１８によって検出し
た実空気過剰率と比較して両者が一致した点で切換えを
行うようにしたことにより、温度上昇時、大気圧低下時
（高地移動時）等で空気密度が低下した時には、同一設
定空気過剰率に対応する切換点は低負荷側に移る一方、
過給時には反対に高負荷側に移った時点でその切換えを
行うものであり、これにより、スモークおよび出力低下
を伴うことなく良好な層状燃焼と均一燃焼の切換えがで
きる。
剰率によって設定し、排気センサー１８によって検出し
た実空気過剰率と比較して両者が一致した点で切換えを
行うようにしたことにより、温度上昇時、大気圧低下時
（高地移動時）等で空気密度が低下した時には、同一設
定空気過剰率に対応する切換点は低負荷側に移る一方、
過給時には反対に高負荷側に移った時点でその切換えを
行うものであり、これにより、スモークおよび出力低下
を伴うことなく良好な層状燃焼と均一燃焼の切換えがで
きる。
なお、前記第２燃料供給手段１３は、分散用燃料噴射ノ
ズル１２による燃料噴射方式に代えて、気化器を使用し
て吸気通路３に分散燃料を供給するようにしてもよい。
ズル１２による燃料噴射方式に代えて、気化器を使用し
て吸気通路３に分散燃料を供給するようにしてもよい。
また、上記実施例では第２燃料供給手段１３の分散用燃
料噴射ノズル１２は吸気通路３の途中に介装するように
しているが、この第２燃料供給手段１３の分散用燃料噴
射ノズル１２を第１燃料供給手段１１の成層用燃料噴射
ノズル９と同様に燃焼室１内に開口するように配設して
もよく、その場合、この第２燃料供給手段１３により燃
焼室１に直接供給する分散燃料の噴射時期は、上記第１
燃料供給手段１１による燃料噴射時期より早く、吸気行
程から圧縮行程初期の間に噴射を完了するように設定
し、第２燃料供給手段１３による供給燃料が吸入空気と
の混合によって燃焼室１内に均一分散するようにして、
均一燃焼を得るものである。
料噴射ノズル１２は吸気通路３の途中に介装するように
しているが、この第２燃料供給手段１３の分散用燃料噴
射ノズル１２を第１燃料供給手段１１の成層用燃料噴射
ノズル９と同様に燃焼室１内に開口するように配設して
もよく、その場合、この第２燃料供給手段１３により燃
焼室１に直接供給する分散燃料の噴射時期は、上記第１
燃料供給手段１１による燃料噴射時期より早く、吸気行
程から圧縮行程初期の間に噴射を完了するように設定
し、第２燃料供給手段１３による供給燃料が吸入空気と
の混合によって燃焼室１内に均一分散するようにして、
均一燃焼を得るものである。
第１図は本発明の一実施例による層状給気エンジンの概
略構成図、 第２図は燃焼室を模式的に示した平面図、 第３図は負荷に対する燃料供給量の制御を空気過剰率と
ともに示す特性図、 第４図は負荷変動に対し第１燃料供給手段による成層燃
料の噴射時期と点火時期を示す特性図である。 １……燃焼室、３……吸気通路 ８……着火装置 ９……成層用燃料噴射ノズル １０……燃料噴射ポンプ １１……第１燃料供給手段 １２……分散用燃料噴射ノズル １３……第２燃料供給手段 １６……制御手段、１７……負荷検出手段 １８……排気センサー
略構成図、 第２図は燃焼室を模式的に示した平面図、 第３図は負荷に対する燃料供給量の制御を空気過剰率と
ともに示す特性図、 第４図は負荷変動に対し第１燃料供給手段による成層燃
料の噴射時期と点火時期を示す特性図である。 １……燃焼室、３……吸気通路 ８……着火装置 ９……成層用燃料噴射ノズル １０……燃料噴射ポンプ １１……第１燃料供給手段 １２……分散用燃料噴射ノズル １３……第２燃料供給手段 １６……制御手段、１７……負荷検出手段 １８……排気センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖本 晴男 広島県安芸郡府中町新地３番１号 東洋工 業株式会社内 (72)発明者 河野 誠公 広島県安芸郡府中町新地３番１号 東洋工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−140728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−47924（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】副室を持たないオープンチャンバ形状の燃
焼室と、燃焼室内に配設された着火装置と、燃焼室に臨
んで配設され上記着火装置まわりに燃料を成層供給する
第１燃料供給手段と、燃焼室内に燃料を分散供給する第
２燃料供給手段と、吸入空気量を規制するアクセルと非
連動の吸気絞り弁と、排気ガス濃度から実空気過剰率を
検出する排気センサーと、上記排気センサーの信号を受
けて層状燃焼と均一燃焼との切換点となる設定空気過剰
率と実空気過剰率とを比較して前記第１燃料供給手段、
第２燃料供給手段および吸気絞り弁の作動を制御する制
御手段とを備え、該制御手段は、実空気過剰率が設定空
気過剰率より大きい低負荷域では吸気絞り弁を開いて各
吸気行程での吸入空気量を一定とするとともに、第２燃
料供給手段による燃料供給を停止し、負荷の増加に応じ
て第１燃料供給手段からの燃料供給量を増加して出力制
御を行う一方、実空気過剰率が設定空気過剰率以下とな
ると第１燃料供給手段による燃料供給量を減少させて実
質的に停止状態にするとともに、上記設定空気過剰率の
近傍以下の高負荷域において第２燃料供給手段からの燃
料供給を開始して分散供給に切換え、負荷の増加ととも
に第２燃料供給手段による燃料供給量を増加して出力制
御を行うことをことを特徴とする層状給気エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138490A JPH0639925B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 層状給気エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138490A JPH0639925B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 層状給気エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030437A JPS6030437A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0639925B2 true JPH0639925B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=15223317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138490A Expired - Lifetime JPH0639925B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 層状給気エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639925B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19719760A1 (de) | 1997-05-10 | 1998-11-12 | Bosch Gmbh Robert | System zum Betreiben einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
| US5875743A (en) * | 1997-07-28 | 1999-03-02 | Southwest Research Institute | Apparatus and method for reducing emissions in a dual combustion mode diesel engine |
| WO2000009878A2 (de) * | 1998-08-14 | 2000-02-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum steuern einer brennkraftmaschine mit direkteinspritzung des kraftstoffs |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2418475A1 (de) * | 1974-04-17 | 1975-10-30 | Daimler Benz Ag | Fremdgezuendete brennkraftmaschine mit zuendkammer |
| JPS5447924A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-16 | Toyota Motor Corp | Fuel injection device for internal combustion engine with sub chamber |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP58138490A patent/JPH0639925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6030437A (ja) | 1985-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6240724B1 (en) | Control device for direct injection engine | |
| US6619242B2 (en) | Combustion control apparatus for engine | |
| US6330796B1 (en) | Control device for direct injection engine | |
| JPH0658067B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0512537B2 (ja) | ||
| JPH0639928B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0639925B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0583730B2 (ja) | ||
| CN107975432B (zh) | 一种双燃料发动机及其控制方法 | |
| JP2896757B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPS6030416A (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP2689100B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0639927B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0639923B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP2732050B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP2873574B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPS6030417A (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP2840603B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0639924B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP3430522B2 (ja) | エンジンの燃料供給装置 | |
| JP2818934B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JP4070377B2 (ja) | 予混合圧縮自着火エンジンとその運転方法 | |
| JPH0639926B2 (ja) | 層状給気エンジン | |
| JPH0571768B2 (ja) | ||
| JP2002332849A (ja) | 火花点火式直噴エンジンの制御装置 |