JPH07180569A - 直接噴射型の火花点火式４サイクル内燃機関を運転する方法および該方法を実施するための装置 - Google Patents

直接噴射型の火花点火式４サイクル内燃機関を運転する方法および該方法を実施するための装置

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JPH07180569A
JPH07180569A JP6228390A JP22839094A JPH07180569A JP H07180569 A JPH07180569 A JP H07180569A JP 6228390 A JP6228390 A JP 6228390A JP 22839094 A JP22839094 A JP 22839094A JP H07180569 A JPH07180569 A JP H07180569A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 公知の方法により提供される燃料消費の利点
を維持したまま、公知の方法の欠点、つまり高い有害物
質放出量を回避する。 【構成】 内燃機関の特性フィールドの規定の運転領域
内で全負荷運転と下側の負荷領域との間では、内燃機関
の空気吸込横断面の開放を吸気絞り機構１０を介して、
アクセルペダル３７を介して入力されたトルク意志に関
連して制御し、その他の運転領域では吸気絞り機構１０
の各１つのほぼ一定の位置を調節し、アクセルペダル位
置に応じて内燃機関の特性フィールド全体で燃料噴射量
を制御し、空気吸込横断面の制御される前記規定の運転
領域に続く、内燃機関の特性フィールドにおける規定の
運転領域内で、再循環された排ガスの量を付加的に少な
くとも制御し、かつ吸込空気横断面をほぼ一定の値に調
節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料を特に多シリンダ
型の火花点火式４サイクル内燃機関の各燃焼室に直接噴
射しかつ噴射開始を制御して、４サイクル内燃機関を運
転する方法であって、この場合、全負荷運転時に燃焼室
への燃料噴射を、吸気サイクルの領域で内燃機関の各シ
リンダのピストンの上死点と下死点との間で、内燃機関
の燃焼室内での空気供給が絞られていない状態で行な
い、内燃機関の下側の負荷領域で燃料噴射を点火前の上
死点直前に行なう形式のものに関する。
【０００２】さらに本発明は、このような形式の方法を
実施するための装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】このような形式の方法は欧州特許出願公
開第１１１４９９１号明細書に基づき公知である。この
公知の方法では、特別に形成された燃料噴射ポンプを用
いて、所属の内燃機関のシリンダの各燃焼室に燃料が噴
射され、この場合、内燃機関の下側の負荷領域では、つ
まり部分負荷運転時では、噴射が上死点直前に、つまり
燃料空気混合気の点火直前に、内燃機関の燃焼室内に行
なわれる。それに対して全負荷時において上記公知の方
法では、噴射が、燃焼室を制限する内燃機関ピストンの
吸気サイクルの経過中に上死点と下死点との間の範囲で
行なわれる。このときに、燃焼室内で形成される燃料空
気混合気の点火は、点火プラグによって行なわれ、燃焼
室に供給される空気は絞られずに供給される。すなわ
ち、この空気は、火花点火式内燃機関において従来汎用
されている、スロットルバルブによる吸込空気の絞りな
しに供給される訳である。これによって上記公知の方法
では、燃焼室の著しく改善された充填、ひいては燃料消
費低減を可能にしようとしている。この場合、負荷制御
は噴射量の制御によって行なわれる。噴射したい燃料の
調整に関しては、全負荷運転に対応する大きな燃料噴射
量では、ほぼ化学量論的な燃料空気混合気が生じるよう
になり、したがって燃料が内燃機関の吸気サイクルにお
いて適宜な時機に既に導入され、これにより燃料が点火
時機までに、存在する空気と良好に混合し得るという状
況が考慮される。しかし、小さな噴射量では、燃焼室へ
の絞りなしの供給に対応して、導入された燃料に比べて
著しく大きな空気成分が存在するので、特に点火プラグ
付近への遅め噴射に基づき、なおも点火性の混合気が得
られる。
【０００４】しかしながら、目標とされる燃料消費低
減、ひいては全ての有害排ガス成分の低減に関しては、
上記公知の方法には次のような欠点がある。すなわち、
部分負荷領域ではλ＝５以上の極めて高い空気燃料比が
生じる。また希薄運転においても、高いＮＯｘ粗放出量
が生じる。このような高い粗放出量は空気過剰に基づ
き、触媒により後処理することができないので、窒素酸
化物放出量は立法機関により規定された値よりも大きく
なってしまう。しかし、上記公知の方法では、吸込空気
絞りを行なって作動し、かつλ＝１への排ガス空気組成
制御が行なわれるような内燃機関に比べて、特に部分負
荷領域において著しい燃料消費改善が得られるという利
点を持っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の方法を改良して、上記公知の方法により
提供される燃料消費の利点を維持したまま、上記公知の
方法の欠点、つまり高い有害物質放出量が回避されるよ
うな方法を提供することである。
【０００６】さらに本発明の課題は、このような方法を
実施するための有利な装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、内燃機関の特性フィールドの規定
の運転領域内で全負荷運転と下側の負荷領域との間で
は、内燃機関の空気吸込横断面の開放を吸気絞り機構を
介して、アクセルペダルを介して入力されたトルク意志
に関連して制御し、その他の運転領域では吸気絞り機構
の各１つのほぼ一定の位置を調節し、アクセルペダル位
置に応じて内燃機関の特性フィールド全体で燃料噴射量
を制御し、空気吸込横断面の制御される前記規定の運転
領域に続く、内燃機関の特性フィールドにおける規定の
運転領域内で、再循環された排ガスの量を付加的に少な
くとも制御し、かつ吸込空気横断面をほぼ一定の値に調
節するようにした。
【０００８】さらに上記課題を解決するために本発明の
装置の構成では、アクセルペダルが位置信号発生器と連
結されており、該位置信号発生器の信号出力側が制御装
置に接続されており、該制御装置により、燃料噴射装置
が噴射開始と燃料噴射量とに関して制御可能であり、さ
らに前記制御装置が、制御機能を適宜な時機に実施する
目的で排ガスセンサと、回転数信号発生器と、クランク
軸角度信号発生器とに接続されているようにした。
【０００９】
【発明の効果】本発明による方法によれば、公知の方法
により提供された燃料消費の利点が十分に維持され、し
かも特に部分負荷領域における高い有害物質放出量の欠
点が回避されるという大きな利点が得られる。規定の運
転領域における空気吸込横断面の制御により、空気過剰
係数λを所望の値λ＝１に一層良好に適合させることが
でき、続いて設けられた運転領域における排ガスの付加
的な再循環により、ほぼ一定に調節された空気吸込横断
面積において燃料消費を低下させる希薄運転が得られ、
しかも特にＮＯｘ生成に関しても僅かな有害物質放出量
が得られる。
【００１０】請求項２に記載の有利な方法では、上側の
部分負荷領域における排ガス組成の制御によって有害物
質放出量の最適な低減が得られる。この有害物質放出量
は、排ガス再循環が行なわれず、かつ吸込横断面が絞ら
れていないような標準運転時に比べて著しく改善されて
いる。上側の部分負荷領域の前記領域では、さらに全負
荷領域と同様に良好な出力送出および加速性が得られ
る。それに対して、前記領域に続いて設けられた運転領
域では、排ガス再循環と、この場所で開始する希薄運転
とに基づき、燃料消費の低減が得られると同時に、良好
な排ガス品質も得られる。
【００１１】請求項３に記載の方法では、空気吸込横断
面積が制御される領域に対して、早めの噴射開始によ
り、導入された燃料の最適な調整が得られる。この場
合、噴射は各シリンダのピストンの上死点後９０゜の範
囲で行なわれると有利である。なぜならば、この範囲で
は大きなピストン速度に基づき最適な空気運動が生じる
からである。
【００１２】請求項４に記載の方法では、こうして調整
された全負荷運転領域に基づき、絞られない空気吸込横
断面による燃焼室の最適な充填が得られ、さらにアクセ
ルペダルの位置に関連した燃料噴射量の制御により、空
気過剰係数λ＝０．８〜１．０にまでの調節可能な所望
の濃厚化が得られる。このよう空気過剰係数では、燃料
空気混合気の確実な点火が行なわれる。
【００１３】請求項５に記載のさらに別の有利な方法で
は、制御された空気吸込横断面を有する上側の部分負荷
領域に続く領域において、まず排ガス再循環がほぼ一定
の空気吸込横断面積調節時に、排ガスパラメータに応じ
て制御されるので、この場合、上側の部分負荷領域から
下側の負荷領域への移行部において有害物質放出はまだ
極めて良好である。この場合、希薄運転の開始にもかか
わらずＮＯｘ生成が低減されると共に、再循環された排
ガスの制御された付加的な供給により装入交番損失も制
御される。請求項６に記載の方法により、前記領域に続
く下側の負荷領域の上側の部分では、請求項１０に記載
の方法と相まって、排ガス再循環率が燃料噴射量もしく
はアクセルペダルの位置に関連して制御される。この場
合に、負荷が減少するにつれて噴射開始が、上死点にお
ける吸込開始後９０゜のあらかじめ維持された範囲か
ら、圧縮サイクルにおける上死点直前にまで、有利には
上死点前４０〜５０゜にまでシフトされる場合には、希
薄化増大が考慮される。この場合に確実な点火性が考慮
されると同時に、排ガス再循環によってＮＯｘ側での有
害物質放出量低減も得られる。
【００１４】請求項１１に記載の改良形では、下側の負
荷領域の下側の部分で排ガス再循環が中断される。なぜ
ならば、この領域における空気吸込横断面の一定に調節
された絞りにおいて充填を減少させることができ、この
場合、この低い負荷段において噴射された燃料と共に約
２．５の空気過剰係数λが得られるからである。この値
では、高い窒素放出量はまだ生じない。燃料噴射はこの
場合、請求項１２に記載の方法による遅めの時機に行な
われると有利である。これにより点火のためにまだ点火
性の混合気が得られる。したがって、内燃機関のアイド
リング運転に相当する前記下側の負荷領域では、許容可
能な運転静粛性と同時に、著しい有害物質低減と燃料消
費低減とが得られる。このことは、特にたとえば交通密
集地域で移動させられる自動車において、アイドリング
運転が高い割合を占めるような場合に有利に感じられ
る。
【００１５】上側の部分負荷領域における空気吸込横断
面の制御は、請求項１５に記載したようにアクセルペダ
ルによりドラグ機構を介して行なわれると有利である。
このドラグ機構によって、スロットルバルブは全負荷位
置と部分開放位置との間を運動可能となる。この場合、
前記位置を越えてアクセルペダルを引き続き移動させる
ことができ、これにより位置信号発生器の信号が形成さ
れる。この信号により、燃料噴射量の制御が行なわれ
る。本発明のさらに別の有利な方法では、部分負荷スト
ッパが吸気管負圧に関連して調節され得るので、スロッ
トルバルブの位置により、それにもかかわらずほぼ一定
のスロットルバルブ位置において、空気と、再循環され
た排ガスとによる燃焼室の充填度に対する規定の適合を
行なうことができる。また、高すぎるλ値も回避され
る。このことは、下側の負荷領域の下側の部分に対して
特に有利である。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。
【００１７】図１には、多シリンダ式の内燃機関が示さ
れている。この内燃機関のシリンダ２はピストン１を備
えており、このピストン１はシリンダ２内で燃焼室３を
制限している。この燃焼室３には、インテークバルブ４
によって制御されて吸気導管５が開口している。燃焼室
３からは、エキゾーストバルブ６によって制御されて排
気導管７が導出されている。この排気導管７からは、排
ガス再循環導管９が分岐しており、この排ガス再循環導
管９は吸気導管５に挿入された絞り機構１０の下流側で
吸気導管５に通じている。この絞り機構１０は一般に公
知のスロットルバルブであってよい。排ガス再循環導管
９には、排ガス再循環量制御弁１２が設けられている。
この排ガス再循環量制御弁１２は絞りフラップ弁であっ
てよく、図示の実施例では圧力ボックス１４を用いてニ
ューマチック式に制御される。この圧力ボックス１４は
調整ダイヤフラム１５を有している。この調整ダイヤフ
ラム１５には、排ガス再循環量制御弁１２の弁部材が連
結されている。この調整ダイヤフラム１５は調整ばね１
６によって負荷されている。調整ダイヤフラム１５は圧
力ボックス１４を基準圧力室と制御室１７とに分割して
いる。この制御室１７は絞り１８を介して放圧可能であ
り、さらに負圧導管１９を介して制御弁２２によって負
圧源２０に接続されている。この制御弁２２はアナログ
制御式またはタイミング制御式に制御装置２３から制御
信号を受信する。この制御装置２３によって制御室１７
内の圧力は可変である。
【００１８】制御装置２３はさらに作動装置２５を介し
て吸気導管５に設けられたスロットルバルブ１０を制御
する。
【００１９】燃焼室３には、さらに点火プラグ２６と噴
射弁２７とが突入している。この噴射弁２７によって、
燃焼室内の圧縮圧に抗して燃料が噴射され得る。この場
合、噴射された燃料は点火プラグ２６で飛火する点火火
花の近くに到達する。噴射弁２７には高圧アキュムレー
タ２８によって、噴射導管２９を介して燃料が供給され
る。この噴射導管２９は制御弁３０を有している。この
制御弁３０は同じく制御装置２３によって制御される。
高圧アキュムレータ２８には、燃料リザーバタンク３３
から燃料を吸い込む燃料高圧ポンプ３２によって燃料が
供給される。この燃料は噴射圧にもたらされている。こ
のときに、高圧アキュムレータ２８内の圧力は圧力セン
サ３４を介して制御装置２３により検出することができ
る。この制御装置２３はやはり規定のアキュムレータ圧
を維持するために圧力アキュムレータ２８の放圧弁３５
を制御する。これに対して択一的に、燃料高圧ポンプ３
２の吐出量を制御することもできるので、わざわざ再び
導出されなければならないような不必要に多くの燃料を
噴射圧にもたらす必要はない。高圧アキュムレータ２８
からは、内燃機関のその他の燃料噴射弁にも燃料が供給
され、この燃料取出しも制御弁３０によって制御され
る。
【００２０】燃料噴射量の規定はアクセルペダル３７に
よって行なわれる。このアクセルペダル３７には、位置
信号発生器３８が接続されている。この位置信号発生器
３８の出力信号は、内燃機関を運転する自動車のドライ
バのトルク意志として制御装置２３に伝送される。この
トルク意志または走行速度意志に対応して、燃料噴射量
は制御弁３０の制御により燃焼室３に導入される。さら
に制御装置は回転数信号発生器と内燃機関のクランク軸
角度信号発生器３６とに接続されており、これにより制
御装置の制御機能は内燃機関の個々のシリンダの作業サ
イクルで実施することができる。このことは公知の構成
である（詳しくは説明しない）。さらに、排気導管７に
はＯ2センサ３９が設けられている。このＯ2センサは公
知の形式で酸素排ガス、ひいてはλ値、つまり空気過剰
係数λを検出する。空気過剰係数λを規定することので
きる広帯域プローブは不要であり、λ＝１において電圧
ジャンプで反応するような標準のプローブで十分であ
る。このＯ2センサ３９は、以下に説明する内燃機関の
運転形式を実施するために同じく制御装置２３に接続さ
れている。
【００２１】上記運転形式を図２につき説明する。図２
では、内燃機関の特性フィールドが平均圧Ｐｍｅと回転
数ｎとの関係で表わされている。この特性フィールドは
上下に配置された複数の領域に分割されている。この場
合、領域は内燃機関の全負荷領域に相当している。こ
の領域において本発明の構成では、絞り機構１０が完全
に開放されるように上記内燃機関が運転されるので、吸
込横断面全体にわたって吸込空気の絞りは行なわれな
い。このときに、制御装置によって、この運転領域を成
すアクセルペダル３７の位置に応じて全負荷燃料量が噴
射される。制御弁３０の制御によって、制御弁の開放時
機に基づき噴射時機が規定され、かつ制御弁の開放時間
に基づき噴射量が規定され得る。この全負荷領域に対し
て本発明の構成では、ピストン１の吸気サイクルの範囲
において燃料が燃焼室３に噴射される。この噴射は、燃
焼室３内で最適の空気運動が存在する範囲で行なわれる
と有利である。このことは、最大ピストン運動速度の範
囲においてピストン上死点の直前ないし直後約９０゜で
行なわれる。このような噴射に基づき、点火時機にまで
引き続き吸気サイクルと、続いて行なわれる圧縮サイク
ルとにわたって、導入された燃料は導入された空気量と
最適に混合され得るので、点火時機では、完全に燃焼可
能な点火性の混合気が存在する。この運転領域では、排
ガス再循環量制御弁が閉じられているので、排ガス再循
環は行なわれず、ひいては制御された燃料噴射量と、吸
い込まれた空気量とに対応して、０．８〜１．０のλ領
域、つまり最良のトルク形成が期待されかつ排ガス認容
性の安全な燃焼が行なわれるような領域にある混合気が
生ぜしめられる。
【００２２】運転領域には、運転領域が続いてい
る。この場所で内燃機関は、排ガスが再循環されること
なくλ＝１の空気過剰係数で運転される。この目的のた
めには、続いて設けられた上側の部分負荷領域において
絞り機構１０がアクセルペダルの調節に対応して調節可
能であるので、完全に開いた位置における全負荷領域を
起点にして、負荷が減少するにつれて吸込横断面積の減
小が行なわれる。それと同時に、燃料噴射量も変化させ
られ、この場合、この制御の結果としてλ＝１の空気過
剰係数が生じる。この領域では、Ｏ2センサ３９の出力
信号を用いてλ＝１の化学量論的な空気過剰係数への制
御も行なうことができる。この場合、この出力信号に対
応して負荷的に燃料噴射量が制御される。燃料噴射は上
記領域の場合と同様に、やはり吸気サイクルの間、ピ
ストンの上死点後約９０゜のクランク軸角度範囲で行な
われる。このような運転形式では、後置された排ガス触
媒４０によって排ガス放出量を積極的に減少させること
もできる。高い負荷領域における良好な出力送出と同時
に、有害物質放出量の最適な低減も得られる。ただしこ
の場合、公知先行技術において知られているような希薄
混合気形成を行なう運転形式に比べて少しだけ高い燃料
使用量が甘受される。
【００２３】運転領域、つまり上側の部分負荷領域に
続いて、運転領域、つまり中間の部分負荷領域が設け
られている。この運転領域では、絞り機構１０が制御
装置２３によって部分開放位置にもたらされ、付加的に
排ガス再循環量制御弁１２が制御される。この場合に、
アクセルペダル３７の位置に応じて調量された燃料量に
対して付加的に排ガス再循環量が制御されて供給され
る。排ガス再循環量はＯ2センサ３９の出力信号に関連
して供給されるので、λ＝１の空気過剰係数が生じる。
このような運転形式により、慣用の混合気吸込型の火花
点火式内燃機関に比べて、減じられた装入交番損失に基
づき燃料消費が改善されると同時に、排ガス再循環と、
調節された空気過剰係数λ＝１とを介して触媒により排
ガス放出量の低減を得ることも可能となる。噴射開始
は、まだ比較的高い燃料噴射量に対応して、内燃機関の
ピストンの上死点後９０゜の範囲に位置している。スロ
ットルバルブの開放位置は図３に示したようにストッパ
によって規定されるか、または図４に示したように調節
され得る。この場合、部分負荷ストッパは、ほぼ一定の
吸気管負圧が生じるように変化させられる。
【００２４】運転領域に続いて、下側の負荷領域の上
側部分として運転領域が設けられている。この運転領
域では、運転領域と同様に絞り機構１０がほぼ一定
の部分開放位置を取っている。この運転領域に対して
は、空気過剰係数λ＞１を有する運転形式が規定される
ので、空気過剰係数の正確な制御はもはや目標とされな
い。この場合、燃料節約型の希薄運転への移行部が設け
られており、しかも絞り損失を減少させるために、案内
された排ガスの制御が、燃料噴射量もしくはアクセルペ
ダル３７の位置に関連して行なわれる。しかし、これに
対して付加的に、吸い込まれた空気量に対して補足的に
排ガス再循環を行なうこともできるので、燃焼室の常時
均一な充填率が維持される。このためには、吸い込まれ
た空気量が空気量センサ４１によって検出され、この空
気量に対応して排ガス再循環量制御弁１２の開放が制御
される。その結果、希薄運転に対応して、希薄化が増大
して負荷が減少するにつれて噴射時機はピストンの吸気
サイクルにおける上死点後９０゜から圧縮サイクルに向
かって、上死点直前もしくは燃料空気混合気の点火直前
にまでずらされる。噴射開始のずらしは上死点手前の４
０〜６０゜のクランク軸角度の範囲にまで行なわれると
有利である。この場合に、噴射された燃料は点火プラグ
の近傍にもたらされるので、この領域における全般的な
著しい希薄化にもかかわらず、点火性の燃料空気混合気
が形成され、したがって導入された燃料は確実に点火さ
れ得る。対応する排ガス触媒４０は、この領域では酸化
性作用しか有しないので、専ら排ガス再循環を介して排
ガス中のＮＯｘ放出量の低減が得られる。
【００２５】図２に示した特性フィールドの最後の運転
領域、つまり下側の負荷領域の下側の部分に相当する領
域運転では、やはり絞り機構１０がほぼ一定の部分開
放に調節されているが、しかし排ガス再循環はもはや行
なわれない。なぜならば、この領域に対しては１よりも
著しく大きなλ値が目標とされるからである。噴射は圧
縮サイクルにおいて、点火の直前に、有利にはピストン
の上死点手前４０〜６０゜のクランク軸角度の範囲で行
なわれる。図４に示した実施例による絞り機構開放制限
によって、一定の吸気管負圧が調節され得るので、この
領域に対しては、λ＝２．５よりも大きな空気過剰係数
は生ぜしめられない。この値に関しては、比較的高い空
気過剰係数λにおいてＮＯｘ成分がさらに増大する前に
排ガス再循環を実施しなくとも、ＮＯｘ生成の最適な低
減が得られる。それと同時に、運転安定性に対する不都
合な作用を有する過度に著しい希薄化と、未燃焼の炭化
水素の放出とが回避される。
【００２６】運転領域における絞り機構１０の制御
と、その他の運転領域における絞り機構１０の調節は、
制御装置２３を介して電子的に行なわれ、この場合、ア
クセルペダル位置が問い合わされ、個々の運転形式に対
応して絞り機構１０が作動装置２５の電気的な制御によ
って対応する適正な位置にもたらされる。しかし、図３
および図４に示した機械式もしくはニューマチック式の
絞り機構調節装置の方が廉価である。このような絞り機
構調節装置はアクセルペダル３７と絞り機構１０との間
の機械的な結合装置である。しかしこの結合装置は剛性
的に形成されているのではなく、極めて小さなアクセル
ペダル角度における絞り機構の完全な閉鎖が阻止される
ように形成されている。このことは、たとえばアクセル
ペダルと絞り機構との間の機械的な結合装置に挿入され
たドラグ機構４２によって行なうことができる。このド
ラグ機構４２は、絞り機構１０が負荷されていない場合
には、つまり絞り機構１０に結合された調整レバー４３
が全負荷ストッパ４４または部分負荷ストッパ４５に接
触していない場合には、アクセルペダル３７と調整レバ
ー４３との間のいわば固い結合を形成する。このことは
ドラグ機構４２内でばね４６，４７が緊縮されることに
基づき行なわれる。このばね４６，４７は、ロッド４９
を介して調整レバー４３に結合されているカップリング
ディスク４８をドラグ機構４２のばねカプセル５０内部
の真ん中の位置に保持する。このばねカプセル５０はカ
ップリングディスク４８の両側でばね４６，４７を収容
していて、ロッド５１を介してアクセルペダル３７に結
合されている。このような構成に基づき、小さなアクセ
ルペダル角度においては、絞り機構の部分開放によって
規定される負荷よりも小さな負荷に対応して、アクセル
ペダルはこのアクセルペダルに対する戻しばね５２のば
ね力作用によってばね４６を緊縮させながら戻ることが
できる。この場合、調整レバー４３は部分負荷ストッパ
４５に留まり、絞り機構は部分開放を維持する。アクセ
ルペダルはその位置で燃料噴射量を規定するので、カッ
プリングディスク４８がニュートラル位置を取り、かつ
調整レバー４３が部分負荷ストッパ４５から持ち上がっ
て、いわば固いロッド５１，４９によって吸込横断面を
一層開放する方向で全負荷ストッパ４４に向かって移動
させられるような地点にまで絞り機構が移動させられる
ことなくアクセルペダルはその制御機能をスムーズに実
施することができる。全負荷ストッパにおいても同じく
アクセルペダルはばね４７のばね力に抗して、引き続き
調整運動を実施することができるので、この場合、加速
時に燃料噴射量の増大によって燃料空気混合気の付加的
な濃厚化を実施することができる。
【００２７】特に運転領域〜に対しては、燃焼室３
の充填過程において吸気が過度に強力に絞られない方が
有利である。図４に示した構成を用いて、部分負荷領域
において、制限された範囲内で可変の部分負荷ストッパ
を実現することができる。したがって、吸気管負圧をほ
ぼ一定に保持することができるようになるので、その結
果、λ＝２．５を越える空気過剰係数は生じない。これ
により、排ガス放出および燃焼安定性に認容し得る運転
条件が維持される。
【００２８】内燃機関のエンジンブレーキ領域、つまり
アクセルペダルが操作されていないが、しかし内燃機関
の回転数はアイドリング回転数よりも高いような領域に
関しては、内燃機関から比較的大きな制動モーメントが
必要とされると、この場合には絞り機構を第２の圧力ボ
ックスと電磁弁とを介して完全に閉鎖することも可能と
なる。
【００２９】図４に示した構成において部分負荷ストッ
パの制御は、固定の部分負荷ストッパ４５の代わりにド
ラグ機構５４が設けられるように行なわれる。しかし、
このドラグ機構５４は１方向でしか働かない。調整レバ
ー４３はばねカプセル５５に結合されている。このばね
カプセル５５では、ばね５６が緊縮されていて、このば
ね５６はカップリングディスク５７をばねカプセル５５
の最も外側の端面に接触させている。カップリングディ
スク５７はロッド５８を介して調整ダイヤフラム５９に
結合されている。この調整ダイヤフラム５９は圧力ボッ
クス６０に緊定されていて、この場所で制御圧力室６１
を制限している。この制御圧力室６１は負圧導管６２を
介して、絞り機構１０の下流側で吸気管５に接続されて
いる。吸気管負圧の高さに応じて、調整ダイヤフラム５
９はカップリングディスク５７を一層強力に右側に運動
させ、このときにばね５６を介してカップリングされた
ばねカプセル５５は調整レバー４３を絞り機構の開放方
向に、つまり右側に引っ張る。したがって、カップリン
グディスク５７は部分負荷ストッパを成している。この
部分負荷ストッパから、調整レバー４３をばね５６のば
ね力に抗して全負荷ストッパ４４に向かって運動させる
ことができる。しかしアクセルペダル３７が引き戻され
る場合にカップリングディスク５７がばねカプセルに接
触していると、アクセルペダル３７は調整レバー４３が
固持されているにもかかわらず、ドラグ機構４２の変位
距離分だけ引き戻すことができる。
【００３０】上記燃料噴射装置においては、コモンレイ
ル（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｒａｉｌ）噴射装置を説明した。こ
の噴射装置によって、種々の噴射時機を広い範囲内で最
適に制御し、かつ噴射量を正確に制御することができ
る。しかしこのような噴射装置の代わりに、別の噴射装
置、たとえば広い範囲内で制御可能な噴射開始制御装置
を備えた噴射ポンプを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法により運転される内燃機関の
概略図である。
【図２】本発明による方法により運転される内燃機関の
運転フィールドを平均圧Ｐｍｅと回転数ｎとの関係で示
す線図である。
【図３】空気吸込横断面積を変化させるためのスロット
ルバルブ操作の別の実施例を示す断面図である。
【図４】図３に示した実施例のさらに別の実施例を示す
断面図である。
【符号の説明】
１ ピストン、 ２ シリンダ、 ３ 燃焼室、 ４
インテークバルブ、５ 吸気導管、 ６ エキゾースト
バルブ、 ７ 排気導管、 ９ 排ガス再循環導管、
１０ 絞り機構、 １２ 排ガス再循環量制御弁、 １
４ 圧力ボックス、 １５ 調整ダイヤフラム、 １６
調整ばね、 １７ 制御室、 １８絞り、 １９ 負
圧導管、 ２０ 負圧源、 ２２ 制御弁、 ２３ 制
御装置、 ２５ 作動装置、 ２６ 点火プラグ、 ２
７ 噴射弁、 ２８ 高圧アキュムレータ、 ２９ 噴
射導管、 ３０ 制御弁、 ３２ 燃料高圧ポンプ、３
３ 燃料リザーバタンク、 ３４ 圧力センサ、 ３５
放圧弁、 ３６クランク軸角度信号発生器、 ３７
アクセルペダル、 ３８ 位置信号発生器、 ３９ Ｏ
２センサ、 ４０ 排ガス触媒、 ４１ 空気量セン
サ、 ４２ドラグ機構、 ４３ 調整レバー、 ４４
全負荷ストッパ、 ４５ 部分負荷ストッパ、 ４６，
４７ ばね、 ４８ カップリングディスク、 ４９
ロッド、 ５０ ばねカプセル、 ５１ ロッド、 ５
２ 戻しばね、 ５４ ドラグ機構、 ５５ ばねカプ
セル、 ５６ ばね、 ５７ カップリングディスク、
５８ ロッド、 ５９ 調整ダイヤフラム、 ６０
圧力ボックス、 ６１制御圧力室、 ６２ 負圧導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 Ｈ Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｒ Ｇ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料を火花点火式４サイクル内燃機関の
    各燃焼室に直接噴射しかつ噴射開始を制御して、４サイ
    クル内燃機関を運転する方法であって、この場合、全負
    荷運転時に燃焼室への燃料噴射を、吸気サイクルの領域
    で内燃機関の各シリンダのピストンの上死点と下死点と
    の間で、内燃機関の燃焼室内での空気供給が絞られてい
    ない状態で行ない、内燃機関の下側の負荷領域で燃料噴
    射を点火前の上死点直前に行なう形式のものにおいて、
    内燃機関の特性フィールドの規定の運転領域内で全負荷
    運転と下側の負荷領域との間では、内燃機関の空気吸込
    横断面の開放を吸気絞り機構（１０）を介して、アクセ
    ルペダル（３７）を介して入力されたトルク意志に関連
    して制御し、その他の運転領域では吸気絞り機構（１
    ０）の各１つのほぼ一定の位置を調節し、アクセルペダ
    ル位置に応じて内燃機関の特性フィールド全体で燃料噴
    射量を制御し、空気吸込横断面の制御される前記規定の
    運転領域に続く、内燃機関の特性フィールドにおける規
    定の運転領域内で、再循環された排ガスの量を付加的に
    少なくとも制御し、かつ吸込空気横断面をほぼ一定の値
    に調節することを特徴とする、直接噴射型の火花点火式
    ４サイクル内燃機関を運転する方法。
  2. 【請求項２】 吸気絞り機構（１０）の開放がアクセル
    ペダル位置に関連して変化させられるような内燃機関の
    特性フィールドの運転領域内で、上側の部分付加領域で
    燃料噴射量を付加的に排ガスパラメータに応じてλ＝１
    の大きさの空気過剰係数に制御し、かつ排ガス再循環を
    中断する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 燃料の噴射開始を各シリンダのピストン
    の吸気サイクルで、上死点での吸気開始後９０゜のクラ
    ンク軸角度の範囲で行なう、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 吸気絞り機構が空気吸込横断面のための
    少なくともほぼ一定の開放位置を取るような、内燃機関
    の特性フィールドの運転領域内で、全負荷運転領域で前
    記開放位置を、吸気絞り機構（１０）の操作機構のため
    の固定のストッパによって規定して空気吸込横断面の完
    全な開放を生ぜしめ、しかも排ガス再循環を中断する、
    請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 吸気絞り機構（１０）が空気吸込横断面
    のためのほぼ一定の開放位置を取るような、内燃機関の
    特性フィールドの運転領域内で、上側の部分負荷領域と
    下側の負荷領域との間に位置する真ん中の部分負荷領域
    で、前記開放位置により空気吸込横断面の部分開放を生
    ぜしめ、排ガス再循環量制御機構（１２）による排ガス
    再循環を排ガスパラメータに関連して、λ＝１の空気過
    剰係数が生じるように制御する、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 吸気絞り機構（１０）が空気吸込横断面
    のためのほぼ一定の開放位置を取るような、内燃機関の
    特性フィールドの運転領域内で、下側の負荷領域の上側
    の部分で前記開放位置により空気吸込横断面の部分開放
    を生ぜしめ、排ガス再循環を、負荷に関連してほぼ間接
    的に操作される排ガス再循環制御機構により変化させ
    る、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 排ガス再循環量をアクセルペダル位置に
    関連して変化させるか、または制御する、請求項６記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 排ガス再循環量を、吸い込まれた空気量
    に関連して変化させるか、または制御する、請求項６記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 噴射開始を各内燃機関シリンダの吸気サ
    イクルで、内燃機関のピストンの上死点における吸気開
    始後９０゜の範囲で行なう、請求項５または６記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 噴射開始を、負荷が減少するにつれ
    て、上死点後９０゜の範囲に位置するクランク軸角度か
    ら各内燃機関シリンダの圧縮サイクルにおける上死点前
    ４０〜６０゜のクランク軸角度までの範囲内に設定す
    る、請求項６記載の方法。
  11. 【請求項１１】 吸気絞り機構（１０）が空気吸込横断
    面のためのほぼ一定の開放位置を取るような、内燃機関
    の特性フィールドの運転領域内で、下側の負荷領域の下
    側の部分で吸気絞り機構の開放位置により、空気吸込横
    断面の部分開放を生ぜしめ、かつ排ガス再循環を中断す
    る、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 噴射開始を各内燃機関シリンダの圧縮
    サイクルにおける上死点前４０〜６０゜の範囲で行な
    う、請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれか１項
    記載の方法を実施するための装置において、アクセルペ
    ダル（３７）が位置信号発生器（３８）と連結されてお
    り、該位置信号発生器（３８）の信号出力側が制御装置
    （２３）に接続されており、該制御装置（２３）によ
    り、燃料噴射装置が噴射開始と燃料噴射量とに関して制
    御可能であり、さらに前記制御装置（２３）が、制御機
    能を適宜な時機に実施する目的で排ガスセンサ（３９）
    と、回転数信号発生器と、クランク軸角度信号発生器
    （３６）とに接続されていることを特徴とする、直接噴
    射型の火花点火式４サイクル内燃機関を運転するための
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御装置（２３）が、制御出力側
    で吸気絞り機構（１０）を位置決めするための調整装置
    （２５）に接続されている、請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 アクセルペダル（３７）が、ドラグ機
    構（４２）を介して吸気絞り機構（１０）の操作部材
    （４３）に結合されており、該操作部材（４３）が、全
    負荷ストッパ（４４）と部分負荷ストッパ（４５）との
    間で移動調節可能であり、アクセルペダル（３７）が、
    吸気絞り機構（１０）を開放するための操作方向で全負
    荷ストッパにまでの吸気絞り機構の調節を越えて、前記
    ドラグ機構の緊縮下に移動調節可能であり、さらにアク
    セルペダル（３７）が、部分負荷ストッパにおける吸気
    絞り機構の当接を越えて吸気絞り機構を閉鎖する方向
    で、前記ドラグ機構の緊縮下に別の方向で同じく移動調
    節可能である、請求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御装置が制御出力側で、排ガス
    再循環導管（９）に設けられた排ガス再循環制御機構
    （１２）の調整装置に接続されている、請求項１４また
    は１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 部分負荷ストッパ（４４）が、固定の
    ストッパとして形成されている、請求項１５記載の装
    置。
  18. 【請求項１８】 部分負荷ストッパが、吸気管負圧に関
    連して調節可能なストッパ（５７）として形成されてい
    る、請求項１５記載の装置。
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