JPH09209787A - 圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジン - Google Patents
圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジンInfo
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- JPH09209787A JPH09209787A JP8017740A JP1774096A JPH09209787A JP H09209787 A JPH09209787 A JP H09209787A JP 8017740 A JP8017740 A JP 8017740A JP 1774096 A JP1774096 A JP 1774096A JP H09209787 A JPH09209787 A JP H09209787A
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- ratio
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- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
- F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- 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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ピストンのストローク長さを変更する圧縮比可
変式の直噴ディーゼルエンジンにおいて、圧縮比の変更
に起因するスモークの発生を防止する。 【解決手段】燃焼室 3 の圧縮比を変化させる手段 12,
17, 18, 19 を備えた圧縮比可変式の直噴ディーゼルエ
ンジンに、燃焼室内のスワールを強化する手段 7と、圧
縮比が小さくなるほどスワールを強化するようにスワー
ル強化手段 7 を制御する手段 20 を備える。
変式の直噴ディーゼルエンジンにおいて、圧縮比の変更
に起因するスモークの発生を防止する。 【解決手段】燃焼室 3 の圧縮比を変化させる手段 12,
17, 18, 19 を備えた圧縮比可変式の直噴ディーゼルエ
ンジンに、燃焼室内のスワールを強化する手段 7と、圧
縮比が小さくなるほどスワールを強化するようにスワー
ル強化手段 7 を制御する手段 20 を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ピストンのスト
ローク長さを変えることで圧縮比を可変にした直噴式デ
ィーゼルエンジンにおけるスワール制御に関する。
ローク長さを変えることで圧縮比を可変にした直噴式デ
ィーゼルエンジンにおけるスワール制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいては、一般に
圧縮比を大きくすると、低負荷時のエンジン出力が高ま
る一方で、高負荷時にはノッキングが起こりやすくな
り、熱効率や出力性能が逆に悪化する。そこで、例えば
低負荷時にのみ圧縮比を大きくできるように、特開昭 6
0-65231 号は、ピストンとコンロッドの結合状態を変え
る圧縮比可変装置を提案している。
圧縮比を大きくすると、低負荷時のエンジン出力が高ま
る一方で、高負荷時にはノッキングが起こりやすくな
り、熱効率や出力性能が逆に悪化する。そこで、例えば
低負荷時にのみ圧縮比を大きくできるように、特開昭 6
0-65231 号は、ピストンとコンロッドの結合状態を変え
る圧縮比可変装置を提案している。
【０００３】この装置は、ピストンとコンロッドとを結
合するピストンピンに、異なる回転中心を備えた異径部
を形成し、この異径部をロック機構を介して異なる回転
位置でピストンに固定することにより、同一のクランク
シャフトの回転に対するピストンのストローク距離を変
化させるのである。
合するピストンピンに、異なる回転中心を備えた異径部
を形成し、この異径部をロック機構を介して異なる回転
位置でピストンに固定することにより、同一のクランク
シャフトの回転に対するピストンのストローク距離を変
化させるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】吸気に燃料を直接噴射
して燃焼させる直噴式ディーゼルエンジンにあっては、
ピストンのストローク長さを変えて圧縮比を変化させる
と、圧縮上死点付近で燃焼室内に形成されるスワールの
強度も変化し、例えば圧縮比が小さくなるのに伴ってス
ワール強度も低下する。しかしながら、スワール強度の
低下はスモーク発生の要因となるため、このように圧縮
比を変えることはエンジンの排気に好ましくない影響を
及ぼす恐れがあった。
して燃焼させる直噴式ディーゼルエンジンにあっては、
ピストンのストローク長さを変えて圧縮比を変化させる
と、圧縮上死点付近で燃焼室内に形成されるスワールの
強度も変化し、例えば圧縮比が小さくなるのに伴ってス
ワール強度も低下する。しかしながら、スワール強度の
低下はスモーク発生の要因となるため、このように圧縮
比を変えることはエンジンの排気に好ましくない影響を
及ぼす恐れがあった。
【０００５】この発明は上記問題点を解決すべくなされ
たもので、ピストンのストローク長さを変えて圧縮比を
変化させるようにした直噴ディーゼルエンジンにおい
て、圧縮比の変更などに起因するスモークの発生を防止
することである。
たもので、ピストンのストローク長さを変えて圧縮比を
変化させるようにした直噴ディーゼルエンジンにおい
て、圧縮比の変更などに起因するスモークの発生を防止
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項 1 の発明は、吸
気通路を介して吸い込んだ吸気に燃料を直接噴射して燃
焼させる燃焼室と、ピストンのストローク長さを変える
ことで燃焼室の圧縮比を変化させる手段と、を備えた圧
縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記燃焼
室内に吸気が形成するスワールを強化する手段と、前記
圧縮比が小さくなるほどスワールを強化するように前記
スワール強化手段を制御する手段とを備えている。
気通路を介して吸い込んだ吸気に燃料を直接噴射して燃
焼させる燃焼室と、ピストンのストローク長さを変える
ことで燃焼室の圧縮比を変化させる手段と、を備えた圧
縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記燃焼
室内に吸気が形成するスワールを強化する手段と、前記
圧縮比が小さくなるほどスワールを強化するように前記
スワール強化手段を制御する手段とを備えている。
【０００７】請求項 2 の発明は、請求項 1 に記載の圧
縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記燃焼
室の吸気圧力を検出する手段と、吸気圧力が増加するほ
どスワールを強化するように前記スワール強化手段を制
御する手段とを、さらに備えている。
縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記燃焼
室の吸気圧力を検出する手段と、吸気圧力が増加するほ
どスワールを強化するように前記スワール強化手段を制
御する手段とを、さらに備えている。
【０００８】請求項 3 の発明は、請求項 1 または 2
に記載の圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおい
て、前記燃焼室の吸気温度を検出する手段と、吸気温度
が上昇するほど圧縮比が小さくなるように前記圧縮比変
化手段を制御する手段とを、さらに備えている。
に記載の圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジンにおい
て、前記燃焼室の吸気温度を検出する手段と、吸気温度
が上昇するほど圧縮比が小さくなるように前記圧縮比変
化手段を制御する手段とを、さらに備えている。
【０００９】
【作用】請求項 1 の発明においては、圧縮比変化手段
がピストンのストローク長さを短くして燃焼室の圧縮比
を小さくすると、スワールが形成されにくくなる。この
時、スワール強化手段がスワールを強化し、スワール比
の低下を補償する。
がピストンのストローク長さを短くして燃焼室の圧縮比
を小さくすると、スワールが形成されにくくなる。この
時、スワール強化手段がスワールを強化し、スワール比
の低下を補償する。
【００１０】請求項 2 の発明においては、吸気圧力が
増加するほどスワールが強化されるように制御手段がス
ワール強化手段を制御することで、過給に伴う上死点付
近でのスワール比の低下をさらに補償する。
増加するほどスワールが強化されるように制御手段がス
ワール強化手段を制御することで、過給に伴う上死点付
近でのスワール比の低下をさらに補償する。
【００１１】請求項 3 の発明においては、吸気温度が
上昇するほど、圧縮比が小さくなるように制御手段が圧
縮比変化手段を制御することで、吸気温度上昇によるス
モークの増加を防止する。
上昇するほど、圧縮比が小さくなるように制御手段が圧
縮比変化手段を制御することで、吸気温度上昇によるス
モークの増加を防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図 1〜図 7 を用いてこの発明の
第 1 の実施の形態を説明する。
第 1 の実施の形態を説明する。
【００１３】図 1 を参照すると、直噴式ディーゼルエ
ンジンはシリンダブロック 1 の内側に形成されたシリ
ンダ内を摺動するピストン 2 とピストン 2 に画成され
た燃焼室 3 を備える。
ンジンはシリンダブロック 1 の内側に形成されたシリ
ンダ内を摺動するピストン 2 とピストン 2 に画成され
た燃焼室 3 を備える。
【００１４】シリンダブロック 1 の上端にはシリンダ
ヘッド 4 が結合する。シリンダヘッド 4 には第 1 の
吸気通路 5、第 2 の吸気通路 6 と 2 本の排気通路 8
とが形成される。
ヘッド 4 が結合する。シリンダヘッド 4 には第 1 の
吸気通路 5、第 2 の吸気通路 6 と 2 本の排気通路 8
とが形成される。
【００１５】吸気通路 5 と 6 は吸気弁 9 を介してそ
れぞれ燃焼室 3 に連通する。また、第 2 の吸気通路 6
の途中にはスワール強化手段であるスワール制御弁 7
が設けられる。スワール制御弁 7 の開閉はコントロー
ルユニット 20 により制御される。
れぞれ燃焼室 3 に連通する。また、第 2 の吸気通路 6
の途中にはスワール強化手段であるスワール制御弁 7
が設けられる。スワール制御弁 7 の開閉はコントロー
ルユニット 20 により制御される。
【００１６】2 本の排気通路 8 は排気弁 10 を介して
それぞれ燃焼室 3 に連通する。
それぞれ燃焼室 3 に連通する。
【００１７】エンジンは 4 ストロークサイクル式であ
り、吸気行程では、2 基の吸気弁 9が開き、第 1 の吸
気通路 5 と第 2 の吸気通路 6 が燃焼室 3 に連通し、
ピストン 2 の降下に応じて吸気通路 5 と 6 から燃焼
室 3 に空気が吸入される。吸気弁 9 は行程の終わりに
閉鎖される。
り、吸気行程では、2 基の吸気弁 9が開き、第 1 の吸
気通路 5 と第 2 の吸気通路 6 が燃焼室 3 に連通し、
ピストン 2 の降下に応じて吸気通路 5 と 6 から燃焼
室 3 に空気が吸入される。吸気弁 9 は行程の終わりに
閉鎖される。
【００１８】圧縮 ・ 爆発行程では、ピストン 2 の上昇
により吸入空気が圧縮され、図示されない燃料噴射弁か
ら燃焼室 3 に直接燃料が噴射される。噴射燃料は圧縮
された空気と混合し、圧縮熱により自己着火して燃焼
し、燃焼エネルギーでピストン2 を押し下げる。
により吸入空気が圧縮され、図示されない燃料噴射弁か
ら燃焼室 3 に直接燃料が噴射される。噴射燃料は圧縮
された空気と混合し、圧縮熱により自己着火して燃焼
し、燃焼エネルギーでピストン2 を押し下げる。
【００１９】排気行程では、2 基の排気弁 10 が開き、
ピストン 2 の上昇に応じて燃焼室3 内の燃焼ガスが排
気通路 8 から大気中に排出される。
ピストン 2 の上昇に応じて燃焼室3 内の燃焼ガスが排
気通路 8 から大気中に排出される。
【００２０】ピストン 2 にはコンロッド 11 が接続さ
れる。コンロッド 11 は以下のように構成された圧縮比
変更機構のもとで図示されないクランクシャフトのクラ
ンクピン 14 に接続される。
れる。コンロッド 11 は以下のように構成された圧縮比
変更機構のもとで図示されないクランクシャフトのクラ
ンクピン 14 に接続される。
【００２１】すなわち、コンロッド 11 のピストン 2
と反対側の端部 11A は、偏心ギア 12 を介してクラン
クピン 14 に結合される。偏心ギア 12 は軸受 13 を介
してコンロッド 11 の端部 11A に同軸位置で回転自由
に嵌合する。クランクピン 14は軸受 15 を介して偏心
ギア 12 に偏心位置で回転自由に嵌合する。
と反対側の端部 11A は、偏心ギア 12 を介してクラン
クピン 14 に結合される。偏心ギア 12 は軸受 13 を介
してコンロッド 11 の端部 11A に同軸位置で回転自由
に嵌合する。クランクピン 14は軸受 15 を介して偏心
ギア 12 に偏心位置で回転自由に嵌合する。
【００２２】偏心ギア 12 は同軸上に外歯歯車 12A を
備える。外歯歯車 12A はクランクシャフトを収装する
クランクケース 16 に回転自由に支持された大径のリン
グギア17 の内歯歯車 17A と噛み合う。外歯歯車 12A
の歯数は内歯歯車 17A の歯数の 3 分の 2 に設定され
る。これにより、クラクンシャフト が 2 回転するごと
に、外歯歯車 12A が 3 回転することになる。
備える。外歯歯車 12A はクランクシャフトを収装する
クランクケース 16 に回転自由に支持された大径のリン
グギア17 の内歯歯車 17A と噛み合う。外歯歯車 12A
の歯数は内歯歯車 17A の歯数の 3 分の 2 に設定され
る。これにより、クラクンシャフト が 2 回転するごと
に、外歯歯車 12A が 3 回転することになる。
【００２３】リングギア 17 の外周の一部にはウォーム
18 と噛み合う外歯歯車 17B が形成される。ウォーム
18 はモータ 19 に接続される。モータ 19 の回転は制
御手段であるコントロールユニット 20 により制御す
る。コントロールユニット 20は例えば、CPU、メモリ及
び入、出力用の各インタフェースからなるマイクロコン
ピュータで構成される。
18 と噛み合う外歯歯車 17B が形成される。ウォーム
18 はモータ 19 に接続される。モータ 19 の回転は制
御手段であるコントロールユニット 20 により制御す
る。コントロールユニット 20は例えば、CPU、メモリ及
び入、出力用の各インタフェースからなるマイクロコン
ピュータで構成される。
【００２４】コントロールユニット 20 にはエンジン回
転数 Ne を検出するクランク角センサと、エンジンの負
荷に相当する吸入空気量 Qa を検出するエアフローメー
タからの信号がそれぞれ入力される。
転数 Ne を検出するクランク角センサと、エンジンの負
荷に相当する吸入空気量 Qa を検出するエアフローメー
タからの信号がそれぞれ入力される。
【００２５】ここで、圧縮比可変機構の動作を説明する
と、モータ 19 の運転により、ウォーム 18 を介してリ
ングギア 17 を回転させると、偏心ギア 12 が回転す
る。これに伴い、図 2(a) に示すように、偏心ギア 12
の回転角度に応じてクランクピン 14 の中心 Q とコン
ロッド 11 の端部 11A の中心 S とを結ぶ線 QS が、ク
ランクシャフトの中心軸 O とクランクピン 14 の中心
Q を結ぶ線 OQ に対して傾く。以下の説明ではこの傾斜
角度α0を初期位相角と称する。なお、図 2 において P
はピストンピンの中心を示す。
と、モータ 19 の運転により、ウォーム 18 を介してリ
ングギア 17 を回転させると、偏心ギア 12 が回転す
る。これに伴い、図 2(a) に示すように、偏心ギア 12
の回転角度に応じてクランクピン 14 の中心 Q とコン
ロッド 11 の端部 11A の中心 S とを結ぶ線 QS が、ク
ランクシャフトの中心軸 O とクランクピン 14 の中心
Q を結ぶ線 OQ に対して傾く。以下の説明ではこの傾斜
角度α0を初期位相角と称する。なお、図 2 において P
はピストンピンの中心を示す。
【００２６】図 1 の状態ではクランクピン 14 は中心
軸 O の真上にあり、このように初期位相角α0が0 度の
時のピストン 2 の上死点において、燃焼室は最圧縮状
態となる。図 2(b) はこれよりピストン 2 が下がった
状態を示す。
軸 O の真上にあり、このように初期位相角α0が0 度の
時のピストン 2 の上死点において、燃焼室は最圧縮状
態となる。図 2(b) はこれよりピストン 2 が下がった
状態を示す。
【００２７】燃焼室 3 が最圧縮状態となる初期位相角
α0= 0 度において圧縮比は最大となり、この状態から
リングギア 17 を回転させて初期位相角α0を増やすこ
とで圧縮比は減少する。
α0= 0 度において圧縮比は最大となり、この状態から
リングギア 17 を回転させて初期位相角α0を増やすこ
とで圧縮比は減少する。
【００２８】コントロールユニット 20 はスワール制御
弁 7 の開閉とモータ 19 の回転を次のように制御す
る。すなわち、エンジンの回転数 Ne と負荷 (吸入空気
量 Qa)に応じて設定された図 4 に示すマップにより、
圧縮比εを決定する。このマップはあらかじめコントロ
ールユニット 20 のメモリに格納しておく。
弁 7 の開閉とモータ 19 の回転を次のように制御す
る。すなわち、エンジンの回転数 Ne と負荷 (吸入空気
量 Qa)に応じて設定された図 4 に示すマップにより、
圧縮比εを決定する。このマップはあらかじめコントロ
ールユニット 20 のメモリに格納しておく。
【００２９】図 4 から分かるように、コントロールユ
ニット 20 は始動時や、低速で低負荷時には圧縮比を最
も大きくし、速度と負荷が上昇するにつれて圧縮比が小
さくなるように、モータ 19 を運転してリングギア 17
を回転変位させ、初期位相角α0を変化させることで、
圧縮比を 14 から 17 まで変化させる。
ニット 20 は始動時や、低速で低負荷時には圧縮比を最
も大きくし、速度と負荷が上昇するにつれて圧縮比が小
さくなるように、モータ 19 を運転してリングギア 17
を回転変位させ、初期位相角α0を変化させることで、
圧縮比を 14 から 17 まで変化させる。
【００３０】ところで、図 5 に示すようにストローク
長さの減少によって圧縮比が減少すると、圧縮上死点に
おけるスワール比も低くなる。これを補償するため、コ
ントロールユニット 20 は圧縮比が低いときにはスワー
ル制御弁 7 を絞り、好ましいスワールが形成されるよ
うにする。
長さの減少によって圧縮比が減少すると、圧縮上死点に
おけるスワール比も低くなる。これを補償するため、コ
ントロールユニット 20 は圧縮比が低いときにはスワー
ル制御弁 7 を絞り、好ましいスワールが形成されるよ
うにする。
【００３１】図 6 はスワール制御弁 7 の開度と圧縮行
程の始まりにおけるスワール比との関係を示す。圧縮比
を下げた場合には、圧縮上死点におけるスワール比が低
下するので、スワール制御弁 7 を絞って、圧縮始めの
スワール比を上昇させる。その結果、圧縮上死点付近に
おけるスワール比を上昇させ、要求通りのスワール比を
実現するのである。上記のコントロールユニット 20 に
よる制御プロセスを、図 7 のフローチャートを参照し
て、説明する。
程の始まりにおけるスワール比との関係を示す。圧縮比
を下げた場合には、圧縮上死点におけるスワール比が低
下するので、スワール制御弁 7 を絞って、圧縮始めの
スワール比を上昇させる。その結果、圧縮上死点付近に
おけるスワール比を上昇させ、要求通りのスワール比を
実現するのである。上記のコントロールユニット 20 に
よる制御プロセスを、図 7 のフローチャートを参照し
て、説明する。
【００３２】まず、ステップ S11 でエンジンの回転数
Ne と吸入空気量 Qa を読み込む。次にこれらの値に基
づきステップ S12 で図 4 のマップを検索し、ステップ
S13に示すように圧縮比εを決定する。なお、圧縮比ε
は図 4 に示すように、14から 17 までの整数である。
Ne と吸入空気量 Qa を読み込む。次にこれらの値に基
づきステップ S12 で図 4 のマップを検索し、ステップ
S13に示すように圧縮比εを決定する。なお、圧縮比ε
は図 4 に示すように、14から 17 までの整数である。
【００３３】ステップ S14 では、決定した圧縮比εが
17 かどうかを判定する。17 でない場合にはステップ S
15 で圧縮比εが 16 かどうかを判定する。さらに、ス
テップ S16 で圧縮比εが 15 かどうかを判定する。
17 かどうかを判定する。17 でない場合にはステップ S
15 で圧縮比εが 16 かどうかを判定する。さらに、ス
テップ S16 で圧縮比εが 15 かどうかを判定する。
【００３４】ステップ S16 の判定結果が No の場合の
圧縮比εは 14 であり、この場合にはスワール制御弁 7
(図では SVC と略称) の開度を 40% に設定する。
圧縮比εは 14 であり、この場合にはスワール制御弁 7
(図では SVC と略称) の開度を 40% に設定する。
【００３５】同様に、ステップ S14 で圧縮比εが 17
の場合は、ステップ S18 で SVC 開度を全開とし、ステ
ップ S15 で圧縮比εが 16 の場合は、ステップ S19 で
SVC開度を 80% に設定し、ステップ S16 で圧縮比εが
15 の場合は、ステップ S20 で SVC 開度を 60% に設
定する。
の場合は、ステップ S18 で SVC 開度を全開とし、ステ
ップ S15 で圧縮比εが 16 の場合は、ステップ S19 で
SVC開度を 80% に設定し、ステップ S16 で圧縮比εが
15 の場合は、ステップ S20 で SVC 開度を 60% に設
定する。
【００３６】このように、圧縮比εの減少に応じてスワ
ール制御弁 7 の開度を絞ることにより、燃焼室内のス
ワールが強化されるので、圧縮比の減少に伴うスワール
比の低下が補償され、圧縮比によらず好ましい燃焼環境
が得られる。したがって、スモークの発生など排気組成
の悪化を招くことなく、圧縮比の変更による熱効率や出
力性能の向上を図ることができる。
ール制御弁 7 の開度を絞ることにより、燃焼室内のス
ワールが強化されるので、圧縮比の減少に伴うスワール
比の低下が補償され、圧縮比によらず好ましい燃焼環境
が得られる。したがって、スモークの発生など排気組成
の悪化を招くことなく、圧縮比の変更による熱効率や出
力性能の向上を図ることができる。
【００３７】図 8 〜図 10 は、この発明の第 2 の実施
の形態を示す。
の形態を示す。
【００３８】この実施形態は過給機付きエンジンに適用
される。過給機付きエンジンにおいては、図 8 に示す
ように上死点 (TDC) におけるスワール比が、過給の程
度に応じて低下する。ここで過給の程度は圧力比、すな
わち過給圧と大気圧の比によって示される。この実施形
態における制御装置は、図 9 に示すように過給圧 Paを
検出するセンサ 31 を備え、センサ 31 から圧力比信号
がコントロールユニット 20 に入力される。エンジン本
体や圧縮比可変機構などの機械的構成は前記第1 の実施
形態と同じである。
される。過給機付きエンジンにおいては、図 8 に示す
ように上死点 (TDC) におけるスワール比が、過給の程
度に応じて低下する。ここで過給の程度は圧力比、すな
わち過給圧と大気圧の比によって示される。この実施形
態における制御装置は、図 9 に示すように過給圧 Paを
検出するセンサ 31 を備え、センサ 31 から圧力比信号
がコントロールユニット 20 に入力される。エンジン本
体や圧縮比可変機構などの機械的構成は前記第1 の実施
形態と同じである。
【００３９】図 10 はコントロールユニット 20 の制御
プロセスを示す。すでに説明した図7 のフローチャート
との相違点は、ステップ S21 において、回転数 Ne と
吸入空気量 Qa に加えて圧力比を読み込むこと、及びス
テップ S25、S29、S33 及びS36 において、圧力比が 1.
5 以下かどうかを判定し、1.5 以下の場合にはステップ
S26、S30、S34 及び S37 において、圧力比が 1.5 を
超える場合よりも SVC 開度をそれぞれ 10% 減じた値に
設定することである。
プロセスを示す。すでに説明した図7 のフローチャート
との相違点は、ステップ S21 において、回転数 Ne と
吸入空気量 Qa に加えて圧力比を読み込むこと、及びス
テップ S25、S29、S33 及びS36 において、圧力比が 1.
5 以下かどうかを判定し、1.5 以下の場合にはステップ
S26、S30、S34 及び S37 において、圧力比が 1.5 を
超える場合よりも SVC 開度をそれぞれ 10% 減じた値に
設定することである。
【００４０】これにより、図 8 に示すような過給圧の
上昇に伴うスワール比の低下が補償され、過給下での圧
縮比の変更においても、常に好ましい燃焼環境が得られ
る。
上昇に伴うスワール比の低下が補償され、過給下での圧
縮比の変更においても、常に好ましい燃焼環境が得られ
る。
【００４１】図 11〜図 14 は、この発明の第 3 の実施
の形態を示す。
の形態を示す。
【００４２】ここでは、第 2 の実施形態と同様の過給
機付きのエンジンにおいて、図 11に示すように第 1 の
吸気通路 5 と第 2 の吸気通路 6 に温度センサ 32 を
備え、吸気温度信号をコントロールユニット 20 に入力
する。コントロールユニット20 はエンジンの回転数 N
e、吸入空気量 Qa、過給圧 Pa とともに、温度センサ32
が検出した吸入空気温度 Ta に基づき圧縮比を制御す
る。
機付きのエンジンにおいて、図 11に示すように第 1 の
吸気通路 5 と第 2 の吸気通路 6 に温度センサ 32 を
備え、吸気温度信号をコントロールユニット 20 に入力
する。コントロールユニット20 はエンジンの回転数 N
e、吸入空気量 Qa、過給圧 Pa とともに、温度センサ32
が検出した吸入空気温度 Ta に基づき圧縮比を制御す
る。
【００４３】図 12 は上死点における燃焼室内の気体温
度と、スモークとなる粒子状物体 (図では PM と略記)
の排出量の関係を示す。この図に明らかなように、燃焼
室内の気体温度が上昇すると、粒子状物体の排出量が増
加する。
度と、スモークとなる粒子状物体 (図では PM と略記)
の排出量の関係を示す。この図に明らかなように、燃焼
室内の気体温度が上昇すると、粒子状物体の排出量が増
加する。
【００４４】そこで、コントロールユニット 20 は検出
された吸入空気温度 Ta から、上死点における燃焼室の
温度を計算し、図 13 に示すマップに基づき圧縮比を制
御する。具体的には図 4 のマップから求めた圧縮比
と、図 13 のマップから求めた圧縮比とを比較し、小さ
い方を採用する。
された吸入空気温度 Ta から、上死点における燃焼室の
温度を計算し、図 13 に示すマップに基づき圧縮比を制
御する。具体的には図 4 のマップから求めた圧縮比
と、図 13 のマップから求めた圧縮比とを比較し、小さ
い方を採用する。
【００４５】図 14 はこの制御を含むコントロールユニ
ット 20 の制御プロセスを示す。図9 のフローチャート
との相違点は、ステップ S41 で回転数 Ne、吸入空気量
Qa及び圧力比に加えて吸入空気温度 Ta を読み込むこ
と、ステップ S42 で吸入空気温度から上死点における
気体温度を計算すること、及び、ステップ S43 で 2種
類のマップを用いて圧縮比を検索し、ステップ S44 で
は求めた 2 種類の圧縮比のうち小さい方に基づき初期
位相角α0を決定する点である。
ット 20 の制御プロセスを示す。図9 のフローチャート
との相違点は、ステップ S41 で回転数 Ne、吸入空気量
Qa及び圧力比に加えて吸入空気温度 Ta を読み込むこ
と、ステップ S42 で吸入空気温度から上死点における
気体温度を計算すること、及び、ステップ S43 で 2種
類のマップを用いて圧縮比を検索し、ステップ S44 で
は求めた 2 種類の圧縮比のうち小さい方に基づき初期
位相角α0を決定する点である。
【００４６】以後のステップ S45〜 S59 は図 9 のフロ
ーチャートの S24〜 S38 と同じである。
ーチャートの S24〜 S38 と同じである。
【００４７】この実施形態においては、上死点における
燃焼室の気体温度が高いほど、圧縮比が小さい方向へと
修正され、一方では圧縮比の減少に応じてスワールが強
化されるので、上死点における燃焼室の気体温度によら
ず、スモークの発生を抑制でき、好ましい排気状態を維
持しつつ圧縮比の変更による熱効率や出力性能の向上を
図ることができる。
燃焼室の気体温度が高いほど、圧縮比が小さい方向へと
修正され、一方では圧縮比の減少に応じてスワールが強
化されるので、上死点における燃焼室の気体温度によら
ず、スモークの発生を抑制でき、好ましい排気状態を維
持しつつ圧縮比の変更による熱効率や出力性能の向上を
図ることができる。
【００４８】
【発明の効果】この発明によれば、圧縮比に応じてスワ
ールを制御するので、ピストンのストローク長さの減少
による圧縮比減少時のスワール比の低下が補償される。
したがって、スワール比の低下によるスモークの発生を
防止しつつ直噴ディーゼルエンジンの熱効率や出力性能
の向上を図ることが可能となる。
ールを制御するので、ピストンのストローク長さの減少
による圧縮比減少時のスワール比の低下が補償される。
したがって、スワール比の低下によるスモークの発生を
防止しつつ直噴ディーゼルエンジンの熱効率や出力性能
の向上を図ることが可能となる。
【００４９】この発明は、さらに吸入空気の圧力に応じ
てスワールを制御するので、過給時などのスワール比の
低下が補償される。したがって、過給機付きエンジンに
おいても、スモークの発生を防止しつつ、熱効率や出力
性能の向上を図ることが可能となる。
てスワールを制御するので、過給時などのスワール比の
低下が補償される。したがって、過給機付きエンジンに
おいても、スモークの発生を防止しつつ、熱効率や出力
性能の向上を図ることが可能となる。
【００５０】この発明は、さらに吸入空気の温度が上昇
するほど、圧縮比を小さくするので、吸気温度の上昇に
よるスモークの増加を防止できる。
するほど、圧縮比を小さくするので、吸気温度の上昇に
よるスモークの増加を防止できる。
【図１】この発明の第 1 の実施形態による、圧縮比可
変式ディーゼルエンジンの縦断面図である。
変式ディーゼルエンジンの縦断面図である。
【図２】この発明の第 1 の実施形態による、圧縮比可
変機構の動作を説明するダイヤグラムである。
変機構の動作を説明するダイヤグラムである。
【図３】この発明の第 1 の実施形態による、圧縮比と
初期位相角α 0 との関係を示すグラフである。
初期位相角α 0 との関係を示すグラフである。
【図４】この発明の第 1 の実施形態による、エンジン
回転数と負荷に対する圧縮比の選択を説明するグラフで
ある。
回転数と負荷に対する圧縮比の選択を説明するグラフで
ある。
【図５】この発明の第 1 の実施形態による、圧縮比と
スワール比の関係を示すグラフである。
スワール比の関係を示すグラフである。
【図６】この発明の第 1 の実施形態による、スワール
制御弁と圧縮開始時の初期スワール比との関係を示すグ
ラフである。
制御弁と圧縮開始時の初期スワール比との関係を示すグ
ラフである。
【図７】この発明の第 1 の実施形態による、スワール
制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
【図８】この発明の第 2 の実施形態による、圧力比と
スワール比の関係を示すグラフである。
スワール比の関係を示すグラフである。
【図９】この発明の第 2 の実施形態による、スワール
制御機構の構成を示すブロック図である。
制御機構の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の第 2 の実施形態による、スワー
ル制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
ル制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
【図１１】この発明の第 3 の実施形態による、スワー
ル制御機構の構成を示すブロック図である。
ル制御機構の構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第 3 の実施形態による、上死点
における燃焼室内の気体温度と粒子状物体の排出量の関
係を示すグラフである。
における燃焼室内の気体温度と粒子状物体の排出量の関
係を示すグラフである。
【図１３】この発明の第 3 の実施形態による、上死点
における燃焼室内の気体温度に対する圧縮比の選択を説
明するグラフである。
における燃焼室内の気体温度に対する圧縮比の選択を説
明するグラフである。
【図１４】この発明の第 3 の実施形態による、スワー
ル制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
ル制御弁の制御プロセスを説明するフローチャートであ
る。
3 燃焼室 7 スワール制御弁 11 コンロッド 12 偏心ギア 14 クランクピン 17 リングギア 18 ウォームギア 19 モータ 20 コントロールユニット 30 圧力センサ 31 温度センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 吸気通路を介して吸い込んだ吸気に燃料
を直接噴射して燃焼させる燃焼室と、ピストンのストロ
ーク長さを変えることで燃焼室の圧縮比を変化させる手
段と、を備えた圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジンに
おいて、前記燃焼室内に吸気が形成するスワールを強化
する手段と、前記圧縮比が小さくなるほどスワールを強
化するように前記スワール強化手段を制御する手段とを
備えたことを特徴とする圧縮比可変式直噴ディーゼルエ
ンジン。 - 【請求項２】 前記燃焼室の吸気圧力を検出する手段
と、吸気圧力が増加するほどスワールを強化するように
前記スワール強化手段を制御する手段とを、さらに備え
た請求項 1 に記載の圧縮比可変式直噴ディーゼルエン
ジン。 - 【請求項３】 前記燃焼室の吸気温度を検出する手段
と、吸気温度が上昇するほどスワールを強化するように
前記スワール強化手段を制御する手段とを、さらに備え
た請求項 1 または 2 に記載の圧縮比可変式直噴ディー
ゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017740A JPH09209787A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017740A JPH09209787A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209787A true JPH09209787A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11952154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8017740A Pending JPH09209787A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 圧縮比可変式直噴ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209787A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001173483A (ja) * | 1999-12-17 | 2001-06-26 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の吸気制御装置 |
| DE102008050826A1 (de) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Schaeffler Kg | Verstellvorrichtung zur Lageveränderung einer in Exzenterbuchsen gelagerten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors |
| CN107110015A (zh) * | 2014-10-13 | 2017-08-29 | Mce5发展公司 | 用于补偿发动机的运行间隙的补偿设备 |
| CN108603439A (zh) * | 2016-02-16 | 2018-09-28 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用连杆机构的促动器 |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP8017740A patent/JPH09209787A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001173483A (ja) * | 1999-12-17 | 2001-06-26 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の吸気制御装置 |
| DE102008050826A1 (de) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Schaeffler Kg | Verstellvorrichtung zur Lageveränderung einer in Exzenterbuchsen gelagerten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors |
| CN107110015A (zh) * | 2014-10-13 | 2017-08-29 | Mce5发展公司 | 用于补偿发动机的运行间隙的补偿设备 |
| CN107110015B (zh) * | 2014-10-13 | 2020-01-10 | Mce5发展公司 | 用于补偿发动机的运行间隙的补偿设备 |
| CN108603439A (zh) * | 2016-02-16 | 2018-09-28 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用连杆机构的促动器 |
| CN108603439B (zh) * | 2016-02-16 | 2020-02-21 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用连杆机构的促动器 |
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