JPH10274070A - 機械式過給機付筒内噴射式エンジン - Google Patents
機械式過給機付筒内噴射式エンジンInfo
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- JPH10274070A JPH10274070A JP9078237A JP7823797A JPH10274070A JP H10274070 A JPH10274070 A JP H10274070A JP 9078237 A JP9078237 A JP 9078237A JP 7823797 A JP7823797 A JP 7823797A JP H10274070 A JPH10274070 A JP H10274070A
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- JP
- Japan
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- fuel ratio
- air
- supercharger
- injection
- fuel
- Prior art date
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- 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
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
- F02D41/307—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes to avoid torque shocks
-
- 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
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- 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
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
- F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成層燃焼よる燃費改善効果を高め、かつ、成
層燃焼時及び均一燃焼時の燃焼性を良好に保ちつつ、過
給機停止状態から過給機駆動時への切替わり、及び成層
燃焼から均一燃焼への切替わりが行われるときのトルク
ショックを防止する。 【解決手段】 機械式過給機付筒内噴射式エンジンにお
いて、成層燃焼状態と均一燃焼状態とに切替える噴射形
態切替手段４１と、低負荷側で過給機停止状態、高負荷
側で過給機作動状態とするように電磁クラッチ２３を制
御するクラッチ制御手段４２と、上記成層燃焼状態とす
る運転領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致さ
せるように設定する運転領域設定手段４３と、過給機停
止状態から過給機駆動状態へ切替わったときに、燃料噴
射形態の切替わりと同時に、燃料噴射量を増加させるこ
とにより空燃比を所定量だけリッチ方向に変更する空燃
比変更手段４４とを設けている。
層燃焼時及び均一燃焼時の燃焼性を良好に保ちつつ、過
給機停止状態から過給機駆動時への切替わり、及び成層
燃焼から均一燃焼への切替わりが行われるときのトルク
ショックを防止する。 【解決手段】 機械式過給機付筒内噴射式エンジンにお
いて、成層燃焼状態と均一燃焼状態とに切替える噴射形
態切替手段４１と、低負荷側で過給機停止状態、高負荷
側で過給機作動状態とするように電磁クラッチ２３を制
御するクラッチ制御手段４２と、上記成層燃焼状態とす
る運転領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致さ
せるように設定する運転領域設定手段４３と、過給機停
止状態から過給機駆動状態へ切替わったときに、燃料噴
射形態の切替わりと同時に、燃料噴射量を増加させるこ
とにより空燃比を所定量だけリッチ方向に変更する空燃
比変更手段４４とを設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃焼室
内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えるととも
に、吸気通路に機械式過給機を設けた機械式過給機付筒
内噴射式エンジンに関するものである。
内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えるととも
に、吸気通路に機械式過給機を設けた機械式過給機付筒
内噴射式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平４−３６２２２１号
公報に示されるように、燃焼室内に直接燃料を噴射する
インジェクタを備え、低負荷時には上記インジェクタか
ら圧縮行程で燃料を噴射することにより点火プラグ周り
に燃料を偏在させる成層燃焼状態とし、高負荷時には上
記インジェクタから吸気行程で燃料を噴射することによ
り燃焼室全体に燃料を拡散させる均一燃焼状態とするよ
うに燃料噴射形態を切替える筒内噴射式エンジンが知ら
れている。
公報に示されるように、燃焼室内に直接燃料を噴射する
インジェクタを備え、低負荷時には上記インジェクタか
ら圧縮行程で燃料を噴射することにより点火プラグ周り
に燃料を偏在させる成層燃焼状態とし、高負荷時には上
記インジェクタから吸気行程で燃料を噴射することによ
り燃焼室全体に燃料を拡散させる均一燃焼状態とするよ
うに燃料噴射形態を切替える筒内噴射式エンジンが知ら
れている。
【０００３】このエンジンにおいては、成層燃焼時に空
燃比が例えば４０程度というような大幅なリーン状態と
される一方、均一燃焼時にはリーン状態にするとしても
失火限界があるため空燃比が例えば２０程度までとされ
るが、成層燃焼から均一燃焼への切替わり時に空燃比が
急変するとトルク変動によるショックが生じる。
燃比が例えば４０程度というような大幅なリーン状態と
される一方、均一燃焼時にはリーン状態にするとしても
失火限界があるため空燃比が例えば２０程度までとされ
るが、成層燃焼から均一燃焼への切替わり時に空燃比が
急変するとトルク変動によるショックが生じる。
【０００４】このような問題の対策として、上記公報に
示されているエンジンでは、成層燃焼から均一燃焼への
移行の際、ある程度の時間だけ成層燃焼状態を持続しつ
つその間に徐々に吸入空気量を減少させることで空燃比
を次第にリッチ方向に変化させて、均一燃焼時の空燃比
に達してから均一燃焼状態に切替えるようにするととも
に、成層燃焼状態で徐々に空燃比をリッチ方向に変化さ
せている期間に燃焼性悪化を補うべく燃料噴射量を補正
するようにしている。なお、公報に示されているエンジ
ンでは吸気通路に過給機を設けるとともに、過給機バイ
パス通路及びスロットルバイパス通路に弁を設け、上記
のように成層燃焼状態を持続しつつその間に徐々に吸入
空気量を減少させるときに上記各弁を制御するようにし
ている。
示されているエンジンでは、成層燃焼から均一燃焼への
移行の際、ある程度の時間だけ成層燃焼状態を持続しつ
つその間に徐々に吸入空気量を減少させることで空燃比
を次第にリッチ方向に変化させて、均一燃焼時の空燃比
に達してから均一燃焼状態に切替えるようにするととも
に、成層燃焼状態で徐々に空燃比をリッチ方向に変化さ
せている期間に燃焼性悪化を補うべく燃料噴射量を補正
するようにしている。なお、公報に示されているエンジ
ンでは吸気通路に過給機を設けるとともに、過給機バイ
パス通路及びスロットルバイパス通路に弁を設け、上記
のように成層燃焼状態を持続しつつその間に徐々に吸入
空気量を減少させるときに上記各弁を制御するようにし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に示されてい
るエンジンでは、成層燃焼が行われる領域から均一燃焼
が行われる領域へ運転状態が移行するときに、均一燃焼
への切替の前に成層燃焼状態で空燃比をリッチ方向に変
化させるようにしているため、成層燃焼による燃費改善
の効果が低減される。
るエンジンでは、成層燃焼が行われる領域から均一燃焼
が行われる領域へ運転状態が移行するときに、均一燃焼
への切替の前に成層燃焼状態で空燃比をリッチ方向に変
化させるようにしているため、成層燃焼による燃費改善
の効果が低減される。
【０００６】また、機械式過給機付エンジンでは、過給
を要しない低負荷低回転時に過給機駆動抵抗による出力
ロスが生じることを避けるため、機械式過給機に対して
電磁クラッチを設け、低負荷低回転時には電磁クラッチ
をＯＦＦとすることで過給機を停止させるようにしたも
のが一般に知られているが、このようにする場合、電磁
クラッチがＯＦＦの過給機停止状態から電磁クラッチが
ＯＮの過給機駆動状態に切替わったとき、過給機駆動抵
抗によるトルクダウンが生じるといった問題がある。
を要しない低負荷低回転時に過給機駆動抵抗による出力
ロスが生じることを避けるため、機械式過給機に対して
電磁クラッチを設け、低負荷低回転時には電磁クラッチ
をＯＦＦとすることで過給機を停止させるようにしたも
のが一般に知られているが、このようにする場合、電磁
クラッチがＯＦＦの過給機停止状態から電磁クラッチが
ＯＮの過給機駆動状態に切替わったとき、過給機駆動抵
抗によるトルクダウンが生じるといった問題がある。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、成層燃
焼よる燃費改善効果を高め、かつ、成層燃焼時及び均一
燃焼時の燃焼性を良好に保ちつつ、過給機停止状態から
過給機駆動時への切替わり、及び成層燃焼から均一燃焼
への切替わりが行われるときのトルクショックを防止す
ることができる機械式過給機付筒内噴射式エンジンを提
供することを目的とする。
焼よる燃費改善効果を高め、かつ、成層燃焼時及び均一
燃焼時の燃焼性を良好に保ちつつ、過給機停止状態から
過給機駆動時への切替わり、及び成層燃焼から均一燃焼
への切替わりが行われるときのトルクショックを防止す
ることができる機械式過給機付筒内噴射式エンジンを提
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、エンジンの燃
焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタと、低負荷域
では燃焼室全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし
つつ成層燃焼状態とし、高負荷域では均一燃焼状態とす
るように上記インジェクタからの燃料噴射形態を切替え
る噴射形態切替手段とを備えるとともに、吸気通路に機
械式過給機を設けた機械式過給機付筒内噴射式エンジン
において、機械式過給機を駆動状態と停止状態とに切替
えるクラッチ手段と、低負荷側で過給機停止状態、高負
荷側で過給機作動状態とするようにクラッチ手段を制御
するクラッチ制御手段と、上記成層燃焼状態とする運転
領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致させるよ
うに設定する運転領域設定手段と、過給機停止状態から
過給機駆動状態へ切替わったときに、上記成層燃焼状態
から均一燃焼状態への燃料噴射形態の切替わりと同時
に、燃料噴射量を増加させることにより空燃比を所定量
だけリッチ方向に変更する空燃比変更手段とを設けたも
のである。
焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタと、低負荷域
では燃焼室全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし
つつ成層燃焼状態とし、高負荷域では均一燃焼状態とす
るように上記インジェクタからの燃料噴射形態を切替え
る噴射形態切替手段とを備えるとともに、吸気通路に機
械式過給機を設けた機械式過給機付筒内噴射式エンジン
において、機械式過給機を駆動状態と停止状態とに切替
えるクラッチ手段と、低負荷側で過給機停止状態、高負
荷側で過給機作動状態とするようにクラッチ手段を制御
するクラッチ制御手段と、上記成層燃焼状態とする運転
領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致させるよ
うに設定する運転領域設定手段と、過給機停止状態から
過給機駆動状態へ切替わったときに、上記成層燃焼状態
から均一燃焼状態への燃料噴射形態の切替わりと同時
に、燃料噴射量を増加させることにより空燃比を所定量
だけリッチ方向に変更する空燃比変更手段とを設けたも
のである。
【０００９】この構成によると、低負荷側の運転領域で
は成層燃焼が行われるとともに過給機停止状態とされる
ことで充分に燃費が改善され、高負荷側の運転領域では
均一燃焼が行われるとともに過給機作動状態とされるこ
とにより高負荷時の燃焼性、出力性能等が良好とされ
る。また、上記過給機停止状態から過給機駆動状態への
切替わりと成層燃焼状態から均一燃焼状態への切替わり
とが同時に行われ、その切替わり時に、燃料噴射量の増
量によって空燃比がリッチ方向に変更されることによ
り、過給機駆動抵抗によるトルク低下が補われ、トルク
ショックが低減される。
は成層燃焼が行われるとともに過給機停止状態とされる
ことで充分に燃費が改善され、高負荷側の運転領域では
均一燃焼が行われるとともに過給機作動状態とされるこ
とにより高負荷時の燃焼性、出力性能等が良好とされ
る。また、上記過給機停止状態から過給機駆動状態への
切替わりと成層燃焼状態から均一燃焼状態への切替わり
とが同時に行われ、その切替わり時に、燃料噴射量の増
量によって空燃比がリッチ方向に変更されることによ
り、過給機駆動抵抗によるトルク低下が補われ、トルク
ショックが低減される。
【００１０】この発明において、上記インジェクタから
圧縮行程で燃料を噴射することによって成層燃焼状態と
する一方、上記インジェクタから噴射燃料の全部もしく
は一部を吸気行程で噴射することによって均一燃焼状態
とするようにし、この均一燃焼状態とする運転領域のう
ちの低負荷側では空燃比を理論空燃比よりもリーンとす
ると、過給機が駆動されるとともに均一燃焼が行われる
運転領域でも、燃費が改善される。
圧縮行程で燃料を噴射することによって成層燃焼状態と
する一方、上記インジェクタから噴射燃料の全部もしく
は一部を吸気行程で噴射することによって均一燃焼状態
とするようにし、この均一燃焼状態とする運転領域のう
ちの低負荷側では空燃比を理論空燃比よりもリーンとす
ると、過給機が駆動されるとともに均一燃焼が行われる
運転領域でも、燃費が改善される。
【００１１】とくに、過給機停止状態から過給機駆動状
態へ切替わったときに、空燃比を理論空燃比よりもリー
ンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段差をもった
所定空燃比まで変化させるように空燃比変更手段を構成
すると、均一燃焼が行われる運転領域での燃焼性及び燃
費が改善され、かつ、切替わり時のトルクショックが低
減される。過給機停止状態から過給機駆動状態へ切替わ
ったときの空燃比は１６〜２０の範囲内とすることが望
ましい。
態へ切替わったときに、空燃比を理論空燃比よりもリー
ンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段差をもった
所定空燃比まで変化させるように空燃比変更手段を構成
すると、均一燃焼が行われる運転領域での燃焼性及び燃
費が改善され、かつ、切替わり時のトルクショックが低
減される。過給機停止状態から過給機駆動状態へ切替わ
ったときの空燃比は１６〜２０の範囲内とすることが望
ましい。
【００１２】また、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態
への切替わり時に一時的に燃料噴射量の増量によって空
燃比をリッチ方向に変化させるように空燃比変更手段を
構成てもよい。
への切替わり時に一時的に燃料噴射量の増量によって空
燃比をリッチ方向に変化させるように空燃比変更手段を
構成てもよい。
【００１３】均一燃焼状態とする運転領域のうちで成層
燃焼状態とする運転領域に隣接する所定運転領域では上
記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程と
に分けて行なう分割噴射とし、この所定運転領域よりも
高負荷側では上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行
程のみで行なう吸気行程噴射とするように燃料噴射形態
切替手段を構成するとともに、過給機停止状態から過給
機駆動状態へ切替わったときに、圧縮行程噴射による成
層燃焼状態から上記分割噴射への切替わりと同時に、イ
ンジェクタからの総燃料噴射量を増加させることにより
空燃比を所定量だけリッチ方向に変更するように空燃比
変更手段を構成することが好ましい。
燃焼状態とする運転領域に隣接する所定運転領域では上
記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程と
に分けて行なう分割噴射とし、この所定運転領域よりも
高負荷側では上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行
程のみで行なう吸気行程噴射とするように燃料噴射形態
切替手段を構成するとともに、過給機停止状態から過給
機駆動状態へ切替わったときに、圧縮行程噴射による成
層燃焼状態から上記分割噴射への切替わりと同時に、イ
ンジェクタからの総燃料噴射量を増加させることにより
空燃比を所定量だけリッチ方向に変更するように空燃比
変更手段を構成することが好ましい。
【００１４】このようにすると、高負荷側への運転状態
の変化に伴い、圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上
記分割噴射、吸気行程噴射へ段階的に燃焼形態が変化
し、燃焼形態の大幅な変化が避けられ、かつ、過給機停
止状態から過給機駆動状態への切替わり時のトルクショ
ックが防止される。
の変化に伴い、圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上
記分割噴射、吸気行程噴射へ段階的に燃焼形態が変化
し、燃焼形態の大幅な変化が避けられ、かつ、過給機停
止状態から過給機駆動状態への切替わり時のトルクショ
ックが防止される。
【００１５】この場合、圧縮行程噴射による成層燃焼状
態から上記分割噴射への切替わり時に、圧縮行程での噴
射による噴射量は一定に保ちつつ吸気行程での噴射を加
えることにより、空燃比をリッチ方向に変更するように
すれば、制御が容易になる。
態から上記分割噴射への切替わり時に、圧縮行程での噴
射による噴射量は一定に保ちつつ吸気行程での噴射を加
えることにより、空燃比をリッチ方向に変更するように
すれば、制御が容易になる。
【００１６】また、圧縮行程噴射による成層燃焼状態か
ら上記分割噴射への切替わり時に、空燃比を理論空燃比
よりもリーンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段
差をもった所定空燃比まで変化させ、かつ、これより高
負荷側で、空燃比を上記所定空燃比よりもリッチとする
ように上記空燃比変更手段を構成すると、上記分割噴射
が行われる運転領域等でも燃費が改善される。
ら上記分割噴射への切替わり時に、空燃比を理論空燃比
よりもリーンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段
差をもった所定空燃比まで変化させ、かつ、これより高
負荷側で、空燃比を上記所定空燃比よりもリッチとする
ように上記空燃比変更手段を構成すると、上記分割噴射
が行われる運転領域等でも燃費が改善される。
【００１７】上記分割噴射が行われる運転領域と上記吸
気行程噴射が行われる運転領域のうちの低負荷側の領域
とにわたる範囲で、過給機からエンジンの燃焼室に吸気
が過給されるとともに空燃比が理論空燃比よりもリーン
となる過給リーン状態とすると、比較的高負荷側までリ
ーン状態が保たれて、燃費改善の効果が高められる。
気行程噴射が行われる運転領域のうちの低負荷側の領域
とにわたる範囲で、過給機からエンジンの燃焼室に吸気
が過給されるとともに空燃比が理論空燃比よりもリーン
となる過給リーン状態とすると、比較的高負荷側までリ
ーン状態が保たれて、燃費改善の効果が高められる。
【００１８】また、機械式過給機をバイパスする過給機
バイパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された
開度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、少
なくとも上記分割噴射が行われる運転領域で上記バイパ
ス開閉弁を負荷が高くなるにつれて開度が小さくなるよ
うに制御する弁制御手段を設けておくと、上記分割噴射
が行われる運転領域等で過給量が適切に調節される。
バイパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された
開度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、少
なくとも上記分割噴射が行われる運転領域で上記バイパ
ス開閉弁を負荷が高くなるにつれて開度が小さくなるよ
うに制御する弁制御手段を設けておくと、上記分割噴射
が行われる運転領域等で過給量が適切に調節される。
【００１９】また、機械式過給機をバイパスする過給機
バイパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された
開度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、均
一燃焼状態とされる運転領域内の所定負荷までは負荷が
高くなるにつれて上記バイパス開閉弁の開度を次第に小
さくし、かつ、理論空燃比よりもリーンな一定空燃比を
保つように燃料噴射量を制御するとともに、所定負荷以
上では上記流量調節弁を全閉にした全過給状態で負荷が
高くなるにつれ燃料噴射量を増加させるようにすること
が好ましい。
バイパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された
開度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、均
一燃焼状態とされる運転領域内の所定負荷までは負荷が
高くなるにつれて上記バイパス開閉弁の開度を次第に小
さくし、かつ、理論空燃比よりもリーンな一定空燃比を
保つように燃料噴射量を制御するとともに、所定負荷以
上では上記流量調節弁を全閉にした全過給状態で負荷が
高くなるにつれ燃料噴射量を増加させるようにすること
が好ましい。
【００２０】このようにすると、比較的高負荷側まで過
給リーン状態とされて、燃費が改善される。
給リーン状態とされて、燃費が改善される。
【００２１】また、理論空燃比よりもリーンな空燃比の
ときに排気ガス中のＮＯｘを吸着して、理論空燃比もし
くはそれよりリッチな空燃比となったときにＮＯｘを還
元、除去するようになっている触媒を排気通路に装備し
ている場合には、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態へ
の切替わり時に一時的に空燃比が理論空燃比もしくはそ
れよりリッチとなる程度まで燃料噴射量を増量するよう
に空燃比変更手段を構成することが好ましい。
ときに排気ガス中のＮＯｘを吸着して、理論空燃比もし
くはそれよりリッチな空燃比となったときにＮＯｘを還
元、除去するようになっている触媒を排気通路に装備し
ている場合には、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態へ
の切替わり時に一時的に空燃比が理論空燃比もしくはそ
れよりリッチとなる程度まで燃料噴射量を増量するよう
に空燃比変更手段を構成することが好ましい。
【００２２】このようにすると、上記切替わり時のトル
クショックが低減されるとともに、触媒の浄化性能が良
くなる。
クショックが低減されるとともに、触媒の浄化性能が良
くなる。
【００２３】なお、過給機駆動状態から過給機停止状態
への切替わり時には空燃比を徐々に変化させるようにす
ればよい。
への切替わり時には空燃比を徐々に変化させるようにす
ればよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２５】図１は本発明の一実施形態による機械式過
給機付筒内噴射式エンジンを概略的に示したものであ
る。この図において、エンジン本体１は複数の気筒２を
有し、その各気筒２には、そのシリンダボアに挿入され
たピストン３の上方に燃焼室４が形成されており、この
燃焼室４には吸気ポート５及び排気ポート６が開口して
いる。上記吸気ポート５及び各排気ポート６は、吸気弁
７及び排気弁８によってそれぞれ開閉されるようになっ
ている。
給機付筒内噴射式エンジンを概略的に示したものであ
る。この図において、エンジン本体１は複数の気筒２を
有し、その各気筒２には、そのシリンダボアに挿入され
たピストン３の上方に燃焼室４が形成されており、この
燃焼室４には吸気ポート５及び排気ポート６が開口して
いる。上記吸気ポート５及び各排気ポート６は、吸気弁
７及び排気弁８によってそれぞれ開閉されるようになっ
ている。
【００２６】上記燃焼室４の中央部には点火プラグ９が
配設され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。
また、燃焼室４内には側方からインジェクタ１０の先端
部が臨み、このインジェクタ１０から燃焼室４内に直接
燃料が噴射されるようになっている。
配設され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。
また、燃焼室４内には側方からインジェクタ１０の先端
部が臨み、このインジェクタ１０から燃焼室４内に直接
燃料が噴射されるようになっている。
【００２７】上記エンジン本体１に対し、吸気通路１１
及び排気通路１２が配設され、吸気通路１１の下流端側
が吸気ポート５に連通するとともに、排気通路１２の上
流端側が排気ポート６に連通している。上記吸気通路１
１は、上流側の共通吸気通路１３と、その下流に設けら
れたサージタンク１４と、このサージタンク１４から気
筒別に分岐した独立吸気通路１５とを有している。上記
共通吸気通路１３には、エアクリーナ１６、吸入空気量
を検出するエアフローメータ１７、スロットル弁駆動用
モータ１９により駆動されるスロットル弁１８が設けら
れるとともに、スロットル弁１８の下流にリショルム型
の機械式過給機２０が設けられ、さらにこの機械式過給
機２０の下流にインタークーラ２１が設けられている。
及び排気通路１２が配設され、吸気通路１１の下流端側
が吸気ポート５に連通するとともに、排気通路１２の上
流端側が排気ポート６に連通している。上記吸気通路１
１は、上流側の共通吸気通路１３と、その下流に設けら
れたサージタンク１４と、このサージタンク１４から気
筒別に分岐した独立吸気通路１５とを有している。上記
共通吸気通路１３には、エアクリーナ１６、吸入空気量
を検出するエアフローメータ１７、スロットル弁駆動用
モータ１９により駆動されるスロットル弁１８が設けら
れるとともに、スロットル弁１８の下流にリショルム型
の機械式過給機２０が設けられ、さらにこの機械式過給
機２０の下流にインタークーラ２１が設けられている。
【００２８】上記機械式過給機２０は、エンジン出力軸
によりベルト伝動機構２２を介して駆動されるようにな
っている。上記ベルト伝動機構２２のプーリと機械式過
給機２０との間には、機械式過給機２０への駆動力の伝
達を断続する電磁クラッチ２３が設けられている。
によりベルト伝動機構２２を介して駆動されるようにな
っている。上記ベルト伝動機構２２のプーリと機械式過
給機２０との間には、機械式過給機２０への駆動力の伝
達を断続する電磁クラッチ２３が設けられている。
【００２９】さらに吸気通路１１には、機械式過給機２
０をバイパスする過給機バイパス通路２４が設けられて
いる。この過給機バイパス通路２４は、一端がスロット
ル弁１８と機械式過給機２０との間の共通吸気通路１３
に接続されるとともに、他端がインタークーラ２１の下
流の吸気通路１１に接続されており、この過給機バイパ
ス通路２４の途中にバイパス開閉弁（ＡＢＶ）２５が設
けられている。このバイパス開閉弁２５は、開閉弁駆動
モータ２６により駆動されるようになっている。
０をバイパスする過給機バイパス通路２４が設けられて
いる。この過給機バイパス通路２４は、一端がスロット
ル弁１８と機械式過給機２０との間の共通吸気通路１３
に接続されるとともに、他端がインタークーラ２１の下
流の吸気通路１１に接続されており、この過給機バイパ
ス通路２４の途中にバイパス開閉弁（ＡＢＶ）２５が設
けられている。このバイパス開閉弁２５は、開閉弁駆動
モータ２６により駆動されるようになっている。
【００３０】上記スロットル弁駆動モータ１９及び開閉
弁駆動モータ２６はステップモータからなり、これらの
モータ１９，２６と上記電磁クラッチ２３が制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）４０により制御される。また、インジェク
タ１０からの燃料噴射時期及び噴射量も制御ユニット４
０により運転状態に応じて制御される。この制御ユニッ
ト４０には、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセ
ルセンサ２７及びエンジン回転数を検出する回転数セン
サ２８からの各検出信号が入力されるようになってい
る。
弁駆動モータ２６はステップモータからなり、これらの
モータ１９，２６と上記電磁クラッチ２３が制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）４０により制御される。また、インジェク
タ１０からの燃料噴射時期及び噴射量も制御ユニット４
０により運転状態に応じて制御される。この制御ユニッ
ト４０には、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセ
ルセンサ２７及びエンジン回転数を検出する回転数セン
サ２８からの各検出信号が入力されるようになってい
る。
【００３１】また、上記排気通路１２には、排気ガス浄
化用の触媒装置３０が配設されている。この触媒装置３
０は、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するも
ので、望ましくは、空燃比が理論空燃比よりもリーンな
状態にあるリーン運転時でもＮＯｘ浄化性能を有するよ
うな触媒が用いられる。
化用の触媒装置３０が配設されている。この触媒装置３
０は、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するも
ので、望ましくは、空燃比が理論空燃比よりもリーンな
状態にあるリーン運転時でもＮＯｘ浄化性能を有するよ
うな触媒が用いられる。
【００３２】図２は、図１中に示した制御ユニット４０
の構成を示す機能ブロック図である。この図において制
御ユニット４０は、噴射形態切替手段４１、クラッチ制
御手段４２、運転領域設定手段４３、空燃比変更手段４
４及び弁制御手段４５を含んでいる。
の構成を示す機能ブロック図である。この図において制
御ユニット４０は、噴射形態切替手段４１、クラッチ制
御手段４２、運転領域設定手段４３、空燃比変更手段４
４及び弁制御手段４５を含んでいる。
【００３３】上記噴射形態切替手段４１は、上記インジ
ェクタ１０からの燃料噴射の形態を切替えることによ
り、噴射燃料を点火プラグ９付近に偏在させる成層燃焼
状態と噴射燃料を燃焼室全体に拡散させる均一燃焼状態
とに変更し得るようになっている。すなわち、成層燃焼
状態とするときは上記インジェクタ１０から圧縮行程で
燃料を噴射させ、均一燃焼状態とするときは上記インジ
ェクタ１０から噴射燃料の全部または一部を吸気行程で
噴射させる。そして、後述の図３（ａ）に示すような領
域設定に基づき、運転状態に応じた噴射形態の切替制御
を行なうようになっている。なお、当明細書では、燃料
を吸気行程と圧縮行程とに分けてインジェクタ１０から
噴射する分割噴射により弱成層となる状態も均一燃焼状
態の中に含ませている。
ェクタ１０からの燃料噴射の形態を切替えることによ
り、噴射燃料を点火プラグ９付近に偏在させる成層燃焼
状態と噴射燃料を燃焼室全体に拡散させる均一燃焼状態
とに変更し得るようになっている。すなわち、成層燃焼
状態とするときは上記インジェクタ１０から圧縮行程で
燃料を噴射させ、均一燃焼状態とするときは上記インジ
ェクタ１０から噴射燃料の全部または一部を吸気行程で
噴射させる。そして、後述の図３（ａ）に示すような領
域設定に基づき、運転状態に応じた噴射形態の切替制御
を行なうようになっている。なお、当明細書では、燃料
を吸気行程と圧縮行程とに分けてインジェクタ１０から
噴射する分割噴射により弱成層となる状態も均一燃焼状
態の中に含ませている。
【００３４】上記クラッチ制御手段４２は、上記電磁ク
ラッチ２３のＯＮ，ＯＦＦを制御することにより過給機
駆動状態と過給機停止状態の切替を行なうもので、後述
の図３（ｂ）に示すような領域設定に基づき、運転状態
に応じた電磁クラッチ２３のの制御を行なうようになっ
ている。
ラッチ２３のＯＮ，ＯＦＦを制御することにより過給機
駆動状態と過給機停止状態の切替を行なうもので、後述
の図３（ｂ）に示すような領域設定に基づき、運転状態
に応じた電磁クラッチ２３のの制御を行なうようになっ
ている。
【００３５】上記運転領域設定手段４３は、運転状態に
応じた噴射形態切替の制御と電磁クラッチ２３の制御と
について予め設定された運転領域のマップを記憶するメ
モリを有しており、この運転領域設定手段４３におい
て、上記成層燃焼状態とする運転領域と過給機停止状態
とする運転領域とが一致するように設定されている。
応じた噴射形態切替の制御と電磁クラッチ２３の制御と
について予め設定された運転領域のマップを記憶するメ
モリを有しており、この運転領域設定手段４３におい
て、上記成層燃焼状態とする運転領域と過給機停止状態
とする運転領域とが一致するように設定されている。
【００３６】具体的には図３（ａ）（ｂ）に示すように
運転領域のマップが設定されており、この図では縦軸を
負荷（例えば平均有効圧力Ｐｅ）、横軸をエンジン回転
数Ｎｅとして示している。すなわち、電磁クラッチ２３
の制御のための領域設定としては、図３（ｂ）に示すよ
うに、所定負荷Ｐ１以下で且つ所定回転数Ｎ１以下の低
負荷低回転領域ＡがクラッチＯＦＦの領域とされ、上記
所定負荷Ｐ１より高負荷側及び上記所定回転数Ｎ１より
高回転側の領域ＢがクラッチＯＮの領域とされる。
運転領域のマップが設定されており、この図では縦軸を
負荷（例えば平均有効圧力Ｐｅ）、横軸をエンジン回転
数Ｎｅとして示している。すなわち、電磁クラッチ２３
の制御のための領域設定としては、図３（ｂ）に示すよ
うに、所定負荷Ｐ１以下で且つ所定回転数Ｎ１以下の低
負荷低回転領域ＡがクラッチＯＦＦの領域とされ、上記
所定負荷Ｐ１より高負荷側及び上記所定回転数Ｎ１より
高回転側の領域ＢがクラッチＯＮの領域とされる。
【００３７】噴射形態切替の制御のための領域設定とし
ては、図３（ａ）に示すように、低負荷低回転領域が成
層燃焼領域とされ、この成層燃焼領域が上記クラッチＯ
ＦＦの領域と一致し、つまり所定負荷Ｐ１以下で且つ所
定回転数Ｎ１以下の領域Ａとされている。そして、上記
クラッチＯＮの領域と一致する領域、つまり所定負荷Ｐ
１より高負荷側及び上記所定回転数Ｎ１より高回転側の
領域Ｂが均一燃焼領域とされている。また、当実施形態
では、均一燃焼領域Ｂのうち、成層燃焼領域Ａに隣接す
る領域Ｂ１が分割噴射を行なう領域とされ、それ以外の
領域Ｂ２が吸気行程噴射を行なう領域とされている。Ｐ
２，Ｎ２は分割噴射を行なう領域Ｂ１と吸気行程噴射を
行なう領域Ｂ２との境界となる負荷及びエンジン回転数
である。
ては、図３（ａ）に示すように、低負荷低回転領域が成
層燃焼領域とされ、この成層燃焼領域が上記クラッチＯ
ＦＦの領域と一致し、つまり所定負荷Ｐ１以下で且つ所
定回転数Ｎ１以下の領域Ａとされている。そして、上記
クラッチＯＮの領域と一致する領域、つまり所定負荷Ｐ
１より高負荷側及び上記所定回転数Ｎ１より高回転側の
領域Ｂが均一燃焼領域とされている。また、当実施形態
では、均一燃焼領域Ｂのうち、成層燃焼領域Ａに隣接す
る領域Ｂ１が分割噴射を行なう領域とされ、それ以外の
領域Ｂ２が吸気行程噴射を行なう領域とされている。Ｐ
２，Ｎ２は分割噴射を行なう領域Ｂ１と吸気行程噴射を
行なう領域Ｂ２との境界となる負荷及びエンジン回転数
である。
【００３８】また、上記空燃比変更手段４４は、過給機
停止状態から過給機駆動状態へ切替わったときに、上記
成層燃焼状態から均一燃焼状態への燃料噴射形態の切替
わりと同時に、インジェクタ１０からの燃料噴射量を増
加させることにより空燃比を所定量だけリッチ方向に変
更するようになっている。
停止状態から過給機駆動状態へ切替わったときに、上記
成層燃焼状態から均一燃焼状態への燃料噴射形態の切替
わりと同時に、インジェクタ１０からの燃料噴射量を増
加させることにより空燃比を所定量だけリッチ方向に変
更するようになっている。
【００３９】なお、運転状態に応じた空燃比制御の好ま
しい例として、成層燃焼領域Ａでは、低負荷域でもスロ
ットル弁１８の開度を比較的大きくして吸気量を多くし
つつ空燃比を理論空燃比と比べて大幅にリーン（例えば
４０程度）とし、均一燃焼領域Ｂのうちで分割噴射が行
われる領域Ｂ１では、成層燃焼領域Ａと比べてリッチ
で、かつ理論空燃比と比べてリーンな所定空燃比（例え
ば１７〜２０程度）とし、吸気行程噴射が行われる領域
Ｂ２のうちの低負荷、低回転側領域でも理論空燃比より
はリーンな空燃比（λ＞１）とする。そして、負荷及び
回転数が高くなるにつれて空燃比をリッチ側に変化さ
せ、所定の高負荷域及び高回転域では理論空燃比または
これよりリッチな空燃比（λ≦１）とする。Ｐ３，Ｎ３
はλ＞１の領域とλ≦１の領域との境界となる負荷及び
エンジン回転数である。
しい例として、成層燃焼領域Ａでは、低負荷域でもスロ
ットル弁１８の開度を比較的大きくして吸気量を多くし
つつ空燃比を理論空燃比と比べて大幅にリーン（例えば
４０程度）とし、均一燃焼領域Ｂのうちで分割噴射が行
われる領域Ｂ１では、成層燃焼領域Ａと比べてリッチ
で、かつ理論空燃比と比べてリーンな所定空燃比（例え
ば１７〜２０程度）とし、吸気行程噴射が行われる領域
Ｂ２のうちの低負荷、低回転側領域でも理論空燃比より
はリーンな空燃比（λ＞１）とする。そして、負荷及び
回転数が高くなるにつれて空燃比をリッチ側に変化さ
せ、所定の高負荷域及び高回転域では理論空燃比または
これよりリッチな空燃比（λ≦１）とする。Ｐ３，Ｎ３
はλ＞１の領域とλ≦１の領域との境界となる負荷及び
エンジン回転数である。
【００４０】当実施形態ではこのような空燃比制御を基
本として、圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上記分
割噴射への切替わり時に、空燃比を理論空燃比よりもリ
ーンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段差をもっ
た所定空燃比まで変化させるように、燃料噴射量を制御
している。
本として、圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上記分
割噴射への切替わり時に、空燃比を理論空燃比よりもリ
ーンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段差をもっ
た所定空燃比まで変化させるように、燃料噴射量を制御
している。
【００４１】また、上記弁制御手段４５は、上記所定負
荷Ｐ１以下の低負荷領域ではバイパス開閉弁２５を全開
状態とし、所定負荷Ｐ１より高負荷側の上記分割噴射が
行われる運転領域で負荷が高くなるにつれてバイパス開
閉弁２５の開度を小さくし、均一燃焼領域のうちでも特
に高負荷側でバイパス開閉弁２５を全閉とするように、
開閉弁駆動モータ２６を介してバイパス開閉弁２５を制
御するようになっている。
荷Ｐ１以下の低負荷領域ではバイパス開閉弁２５を全開
状態とし、所定負荷Ｐ１より高負荷側の上記分割噴射が
行われる運転領域で負荷が高くなるにつれてバイパス開
閉弁２５の開度を小さくし、均一燃焼領域のうちでも特
に高負荷側でバイパス開閉弁２５を全閉とするように、
開閉弁駆動モータ２６を介してバイパス開閉弁２５を制
御するようになっている。
【００４２】以上のような当実施形態の機械式過給機付
筒内噴射式エンジンの動作を、図４を参照しつつ説明す
る。
筒内噴射式エンジンの動作を、図４を参照しつつ説明す
る。
【００４３】低負荷低回転の領域Ａでは、電磁クラッチ
２３がＯＦＦとされることにより機械式過給機２０が停
止状態とされるとともに、上記インジェクタ１０から圧
縮行程で燃料が噴射されることにより成層燃焼が行わ
れ、空燃比は例えば４０程度のリーンとなるように吸入
空気量及びインジェクタ１０からの燃料噴射量がコント
ロールされる。そして、負荷が上昇するにつれて負荷に
見合うように次第に燃料噴射量が増加するが、所定負荷
Ｐ１に達するまではスロットル弁１８の調整等で大幅な
リーン状態が保たれつつ成層燃焼が行われる。これによ
り、燃焼効率が高められるとともにポンピングロスが低
減され、燃費が改善される。
２３がＯＦＦとされることにより機械式過給機２０が停
止状態とされるとともに、上記インジェクタ１０から圧
縮行程で燃料が噴射されることにより成層燃焼が行わ
れ、空燃比は例えば４０程度のリーンとなるように吸入
空気量及びインジェクタ１０からの燃料噴射量がコント
ロールされる。そして、負荷が上昇するにつれて負荷に
見合うように次第に燃料噴射量が増加するが、所定負荷
Ｐ１に達するまではスロットル弁１８の調整等で大幅な
リーン状態が保たれつつ成層燃焼が行われる。これによ
り、燃焼効率が高められるとともにポンピングロスが低
減され、燃費が改善される。
【００４４】エンジン負荷が所定負荷Ｐ１を越えると、
電磁クラッチ２３がＯＮに切替わって機械式過給機２０
が駆動状態になるとともに、圧縮行程噴射による成層燃
焼から均一燃焼へ燃料噴射形態が切替えられ、当実施形
態では分割噴射による弱成層状態へ切替えられる。これ
と同時に、インジェクタ１０からの燃料噴射量の増量に
より空燃比が所定量の段差をもってリッチ方向に変更さ
れる。これにより、電磁クラッチ２３の切替わりや燃料
噴射形態の切替わりに起因したトルク変動が是正され
る。
電磁クラッチ２３がＯＮに切替わって機械式過給機２０
が駆動状態になるとともに、圧縮行程噴射による成層燃
焼から均一燃焼へ燃料噴射形態が切替えられ、当実施形
態では分割噴射による弱成層状態へ切替えられる。これ
と同時に、インジェクタ１０からの燃料噴射量の増量に
より空燃比が所定量の段差をもってリッチ方向に変更さ
れる。これにより、電磁クラッチ２３の切替わりや燃料
噴射形態の切替わりに起因したトルク変動が是正され
る。
【００４５】すなわち、電磁クラッチ２３がＯＦＦの過
給機停止状態から電磁クラッチ２３がＯＮの過給機駆動
状態に切替わると、機械式過給機２０の駆動による抵抗
がエンジンに作用するためにエンジンのトルクが低下す
る。また、燃料噴射形態が成層燃焼状態から均一燃焼状
態に切替わると、燃焼効率の変化等がトルク変動を招く
要因となるとともに、成層燃焼状態では空燃比を４０程
度の大幅なリーン状態とし得るのに対して均一燃焼状態
では１７〜２０程度がリーン限界となって、これらの間
で切替えを行なうと空燃比の急変によってもトルク変動
を招き、これを避けるため成層燃焼状態にある間に徐々
に吸入空気量を減少させることで１７〜２０程度まで空
燃比をリッチ化してから均一燃焼状態に移行させるよう
にすると、燃費等の面で不利となる。
給機停止状態から電磁クラッチ２３がＯＮの過給機駆動
状態に切替わると、機械式過給機２０の駆動による抵抗
がエンジンに作用するためにエンジンのトルクが低下す
る。また、燃料噴射形態が成層燃焼状態から均一燃焼状
態に切替わると、燃焼効率の変化等がトルク変動を招く
要因となるとともに、成層燃焼状態では空燃比を４０程
度の大幅なリーン状態とし得るのに対して均一燃焼状態
では１７〜２０程度がリーン限界となって、これらの間
で切替えを行なうと空燃比の急変によってもトルク変動
を招き、これを避けるため成層燃焼状態にある間に徐々
に吸入空気量を減少させることで１７〜２０程度まで空
燃比をリッチ化してから均一燃焼状態に移行させるよう
にすると、燃費等の面で不利となる。
【００４６】これに対して当実施形態では、上記過給機
停止状態から過給機駆動状態への切替わりと成層燃焼状
態から均一燃焼状態への切替わりとが同時に行われ、そ
の切替わり時に、成層燃焼時の大幅なリーン空燃比から
均一燃焼時のリーン限界を越えない空燃比（１７〜２０
程度）にまで、噴射量の増量により空燃比がリッチ方向
に急変されることにより、その空燃比のリッチ化による
トルクアップと過給機駆動状態への切替わりによるトル
クダウンとが相殺され、トルク変動が抑制される。そし
て、切替わり直前までは成層燃焼時の大幅なリーン状態
が維持されるので、徐々に空燃比をリッチ化してから均
一燃焼状態に移行するような場合と比べ、燃費も改善さ
れる。
停止状態から過給機駆動状態への切替わりと成層燃焼状
態から均一燃焼状態への切替わりとが同時に行われ、そ
の切替わり時に、成層燃焼時の大幅なリーン空燃比から
均一燃焼時のリーン限界を越えない空燃比（１７〜２０
程度）にまで、噴射量の増量により空燃比がリッチ方向
に急変されることにより、その空燃比のリッチ化による
トルクアップと過給機駆動状態への切替わりによるトル
クダウンとが相殺され、トルク変動が抑制される。そし
て、切替わり直前までは成層燃焼時の大幅なリーン状態
が維持されるので、徐々に空燃比をリッチ化してから均
一燃焼状態に移行するような場合と比べ、燃費も改善さ
れる。
【００４７】上記所定負荷Ｐ１での燃焼形態の切替わり
として、当実施形態では成層燃焼状態から分割噴射によ
る弱成層状態に切替えられる。この際、圧縮行程での噴
射による噴射量は切替わり前の成層燃焼時と同等とされ
つつ、燃料の増量分ΔＱが吸気行程での噴射を追加する
ことにより得られるようにすればよい。このようにすれ
ば、上記切替わり時の噴射形態の変更と燃料噴射量の増
量のための制御が容易になる。
として、当実施形態では成層燃焼状態から分割噴射によ
る弱成層状態に切替えられる。この際、圧縮行程での噴
射による噴射量は切替わり前の成層燃焼時と同等とされ
つつ、燃料の増量分ΔＱが吸気行程での噴射を追加する
ことにより得られるようにすればよい。このようにすれ
ば、上記切替わり時の噴射形態の変更と燃料噴射量の増
量のための制御が容易になる。
【００４８】そして、燃焼形態は負荷の上昇に応じて成
層燃焼状態から分割噴射による弱成層状態を経て吸気行
程噴射による均一燃焼状態に移行するようになっている
ので、燃焼形態が大きく急変することがなく、燃焼形態
切替わり時の燃焼性の悪化が抑制される。
層燃焼状態から分割噴射による弱成層状態を経て吸気行
程噴射による均一燃焼状態に移行するようになっている
ので、燃焼形態が大きく急変することがなく、燃焼形態
切替わり時の燃焼性の悪化が抑制される。
【００４９】上記所定負荷Ｐ１を越えて負荷が上昇する
と、弱成層状態とされる領域を含む均一燃焼領域内の低
負荷側の領域では、負荷が高くなるにつれて燃料噴射量
が増加されるとともにバイパス開閉弁２５の開度が次第
に小さくされて過給空気量が増加されることで空燃比が
リーンに保たれ、バイパス開閉弁２５が全閉となって最
大過給状態に達した後は、負荷に応じた燃料の増加によ
り空燃比が次第にリッチ方向に変化する。このように均
一燃焼領域でも、過給を利用して可能な限り高負荷側ま
でリーン状態とされることにより燃費が改善されるとと
もに、出力性能も満足される。
と、弱成層状態とされる領域を含む均一燃焼領域内の低
負荷側の領域では、負荷が高くなるにつれて燃料噴射量
が増加されるとともにバイパス開閉弁２５の開度が次第
に小さくされて過給空気量が増加されることで空燃比が
リーンに保たれ、バイパス開閉弁２５が全閉となって最
大過給状態に達した後は、負荷に応じた燃料の増加によ
り空燃比が次第にリッチ方向に変化する。このように均
一燃焼領域でも、過給を利用して可能な限り高負荷側ま
でリーン状態とされることにより燃費が改善されるとと
もに、出力性能も満足される。
【００５０】一方、高負荷側から負荷が低下していくと
き、上記所定負荷Ｐ１以下になると電磁クラッチ２３が
ＯＮからＯＦＦに切替わるとともに、分割噴射による弱
成層状態から圧縮行程噴射による成層燃焼状態に燃料噴
射形態が切替わる。この場合、過給機の抵抗は減少し、
トルクショックを与えるようなことはないので、空燃比
は二点鎖線で示すように徐々にリーン側に変更されるよ
うにしておけばよい。
き、上記所定負荷Ｐ１以下になると電磁クラッチ２３が
ＯＮからＯＦＦに切替わるとともに、分割噴射による弱
成層状態から圧縮行程噴射による成層燃焼状態に燃料噴
射形態が切替わる。この場合、過給機の抵抗は減少し、
トルクショックを与えるようなことはないので、空燃比
は二点鎖線で示すように徐々にリーン側に変更されるよ
うにしておけばよい。
【００５１】図５は、空燃比変更手段４４による制御の
別の実施形態を示している。この実施例形態でも、燃料
噴射形態の切替制御のためのマップ及び電磁クラッチ２
３の切替制御のためのマップは図３（ａ）（ｂ）のよう
に設定され、電磁クラッチ２３がＯＦＦの過給機停止状
態とされる運転領域と成層燃焼が行われる運転領域とが
一致しており、電磁クラッチ２３がＯＦＦからＯＮに切
替わるとき、これと同時に成層燃焼状態から均一燃焼状
態（分割噴射による弱成層状態）への切替えが行われ
る。この切替わり時に、燃料の増量によって空燃比が一
時的にリッチ方向に変更され、その後は、バイパス開閉
弁２５の開度が小さくされて過給量が増加されることで
均一燃焼時の適度のリーン空燃比（１７〜２０程度）と
される。
別の実施形態を示している。この実施例形態でも、燃料
噴射形態の切替制御のためのマップ及び電磁クラッチ２
３の切替制御のためのマップは図３（ａ）（ｂ）のよう
に設定され、電磁クラッチ２３がＯＦＦの過給機停止状
態とされる運転領域と成層燃焼が行われる運転領域とが
一致しており、電磁クラッチ２３がＯＦＦからＯＮに切
替わるとき、これと同時に成層燃焼状態から均一燃焼状
態（分割噴射による弱成層状態）への切替えが行われ
る。この切替わり時に、燃料の増量によって空燃比が一
時的にリッチ方向に変更され、その後は、バイパス開閉
弁２５の開度が小さくされて過給量が増加されることで
均一燃焼時の適度のリーン空燃比（１７〜２０程度）と
される。
【００５２】とくに、排気通路１２に設けられている触
媒装置３０が、理論空燃比よりもリーンな空燃比のとき
に排気ガス中のＮＯｘを吸着して理論空燃比もしくはそ
れよりリッチな空燃比となったときにＨＣ、ＣＯとの反
応でＮＯｘを還元、除去するようになっている吸着型Ｎ
Ｏｘ触媒を用いたものである場合、上記切替わり時に、
一時的に空燃比が理論空燃比もしくはそれよりリッチな
空燃比（λ≦１）まで変更される。
媒装置３０が、理論空燃比よりもリーンな空燃比のとき
に排気ガス中のＮＯｘを吸着して理論空燃比もしくはそ
れよりリッチな空燃比となったときにＨＣ、ＣＯとの反
応でＮＯｘを還元、除去するようになっている吸着型Ｎ
Ｏｘ触媒を用いたものである場合、上記切替わり時に、
一時的に空燃比が理論空燃比もしくはそれよりリッチな
空燃比（λ≦１）まで変更される。
【００５３】この実施形態の装置によるっても、電磁ク
ラッチ２３のＯＦＦからＯＮへの切替わり及び成層燃焼
状態から均一燃焼状態への切替えが行われるときに、過
給機駆動抵抗の増大によるトルク低下が燃料増量による
空燃比のリッチ化により補われる。さらに、触媒装置３
０に上記吸着型ＮＯｘ触媒が用いられている場合、リー
ン状態が長時間続くとＮＯｘ吸着量が飽和して浄化能力
が低下するが、上記切替わり時に、一時的に空燃比が一
時的にλ≦１まで変更されると、このときに上記触媒に
吸着されたＮＯｘが還元、除去されるので、触媒のＮＯ
ｘ浄化能力を回復させることができる。
ラッチ２３のＯＦＦからＯＮへの切替わり及び成層燃焼
状態から均一燃焼状態への切替えが行われるときに、過
給機駆動抵抗の増大によるトルク低下が燃料増量による
空燃比のリッチ化により補われる。さらに、触媒装置３
０に上記吸着型ＮＯｘ触媒が用いられている場合、リー
ン状態が長時間続くとＮＯｘ吸着量が飽和して浄化能力
が低下するが、上記切替わり時に、一時的に空燃比が一
時的にλ≦１まで変更されると、このときに上記触媒に
吸着されたＮＯｘが還元、除去されるので、触媒のＮＯ
ｘ浄化能力を回復させることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明は、機械式過給機付
筒内噴射式エンジンにおいて、低負荷側で過給機停止状
態、高負荷側で過給機作動状態とするように制御する一
方、運転状態に応じて成層燃焼状態と均一燃焼状態とに
切替えるようにするとともに、成層燃焼状態とする運転
領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致させ、か
つ、過給機停止状態から過給機駆動状態への切替わり時
に、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態への切替わりと
同時に燃料噴射量の増加により空燃比を所定量だけリッ
チ方向に変更するようにしているため、成層燃焼等によ
る燃費改善効果を高めるとともに成層燃焼時と均一燃焼
時とにおける燃焼性向上を図りつつ、上記切替わり時の
トルクショックを防止することができる。
筒内噴射式エンジンにおいて、低負荷側で過給機停止状
態、高負荷側で過給機作動状態とするように制御する一
方、運転状態に応じて成層燃焼状態と均一燃焼状態とに
切替えるようにするとともに、成層燃焼状態とする運転
領域と過給機停止状態とする運転領域とを一致させ、か
つ、過給機停止状態から過給機駆動状態への切替わり時
に、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態への切替わりと
同時に燃料噴射量の増加により空燃比を所定量だけリッ
チ方向に変更するようにしているため、成層燃焼等によ
る燃費改善効果を高めるとともに成層燃焼時と均一燃焼
時とにおける燃焼性向上を図りつつ、上記切替わり時の
トルクショックを防止することができる。
【００５５】とくに、均一燃焼状態とする運転領域のう
ちの低負荷側では空燃比を理論空燃比よりもリーンと
し、過給機停止状態から過給機駆動状態へ切替わったと
きに、空燃比を理論空燃比よりもリーンで、かつ、切替
わり前の空燃比に対して段差をもった所定空燃比まで変
化させるようにすると、燃費改善等の効果を高め、か
つ、効果的に上記切替わり時のトルクショックを防止す
ることができる。
ちの低負荷側では空燃比を理論空燃比よりもリーンと
し、過給機停止状態から過給機駆動状態へ切替わったと
きに、空燃比を理論空燃比よりもリーンで、かつ、切替
わり前の空燃比に対して段差をもった所定空燃比まで変
化させるようにすると、燃費改善等の効果を高め、か
つ、効果的に上記切替わり時のトルクショックを防止す
ることができる。
【００５６】また、成層燃焼状態から均一燃焼状態への
切替わり時に一時的に燃料噴射量の増量によって空燃比
をリッチ方向に変化させるようにしてもトルクショック
防止等の効果が得られる。
切替わり時に一時的に燃料噴射量の増量によって空燃比
をリッチ方向に変化させるようにしてもトルクショック
防止等の効果が得られる。
【図１】本発明の一実施形態による機械式過給機付筒内
噴射式エンジンの全体図である。
噴射式エンジンの全体図である。
【図２】制御ユニットの機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は燃料噴射形態の制御のための運転領域
のマップを示す図、（ｂ）は過給機の駆動、停止の制御
のための運転領域のマップを示す図である。
のマップを示す図、（ｂ）は過給機の駆動、停止の制御
のための運転領域のマップを示す図である。
【図４】エンジン負荷に応じた電磁クラッチ、バイパス
開閉弁、空燃比及び燃料噴射量の変化を示す図である。
開閉弁、空燃比及び燃料噴射量の変化を示す図である。
【図５】別の実施形態による空燃比変化を示す図であ
る。
る。
１ エンジン本体 ４ 燃焼室 ９ 点火プラグ １０ インジェクタ １５ 吸気通路 ２０ 機械式過給機 ２３ 電磁クラッチ ２４ 過給機バイパス通路 ２５ バイパス開閉弁 ３０ 触媒装置 ４０ 制御ユニット ４１ 噴射形態切替手段 ４２ クラッチ制御手段 ４３ 運転領域設定手段 ４４ 空燃比変更手段 ４５ 弁制御手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｆ Ｅ 39/12 39/12 Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｋ 41/04 ３３０ 41/04 ３３０Ｊ ３３０Ｂ ３３５ ３３５Ｃ 41/34 41/34 Ｅ Ｈ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｈ ３０１Ｊ
Claims (13)
- 【請求項１】 エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射す
るインジェクタと、低負荷域では燃焼室全体の空燃比を
理論空燃比よりもリーンとしつつ成層燃焼状態とし、高
負荷域では均一燃焼状態とするように上記インジェクタ
からの燃料噴射形態を切替える噴射形態切替手段とを備
えるとともに、吸気通路に機械式過給機を設けた機械式
過給機付筒内噴射式エンジンにおいて、機械式過給機を
駆動状態と停止状態とに切替えるクラッチ手段と、低負
荷側で過給機停止状態、高負荷側で過給機作動状態とす
るようにクラッチ手段を制御するクラッチ制御手段と、
上記成層燃焼状態とする運転領域と過給機停止状態とす
る運転領域とを一致させるように設定する運転領域設定
手段と、過給機停止状態から過給機駆動状態へ切替わっ
たときに、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態への燃料
噴射形態の切替わりと同時に、燃料噴射量を増加させる
ことにより空燃比を所定量だけリッチ方向に変更する空
燃比変更手段とを設けたことを特徴とする機械式過給機
付筒内噴射式エンジン。 - 【請求項２】 上記インジェクタから圧縮行程で燃料を
噴射することによって成層燃焼状態とする一方、上記イ
ンジェクタから噴射燃料の全部もしくは一部を吸気行程
で噴射することによって均一燃焼状態とするようにし、
この均一燃焼状態とする運転領域のうちの低負荷側では
空燃比を理論空燃比よりもリーンとすることを特徴とす
る請求項１記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。 - 【請求項３】 過給機停止状態から過給機駆動状態へ切
替わったときに、空燃比を理論空燃比よりもリーンで、
かつ、切替わり前の空燃比に対して段差をもった所定空
燃比まで変化させるように空燃比変更手段を構成したこ
とを特徴とする請求項２記載の機械式過給機付筒内噴射
式エンジン。 - 【請求項４】 過給機停止状態から過給機駆動状態へ切
替わったときの空燃比を１６〜２０の範囲内としたこと
を特徴とする請求項３記載の機械式過給機付筒内噴射式
エンジン。 - 【請求項５】 上記成層燃焼状態から均一燃焼状態への
切替わり時に一時的に燃料噴射量の増量によって空燃比
をリッチ方向に変化させるように空燃比変更手段を構成
したことを特徴とする請求項２記載の機械式過給機付筒
内噴射式エンジン。 - 【請求項６】 均一燃焼状態とする運転領域のうちで成
層燃焼状態とする運転領域に隣接する所定運転領域では
上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程
とに分けて行なう分割噴射とし、この所定運転領域より
も高負荷側では上記インジェクタからの燃料噴射を吸気
行程のみで行なう吸気行程噴射とするように燃料噴射形
態切替手段を構成するとともに、過給機停止状態から過
給機駆動状態へ切替わったときに、圧縮行程噴射による
成層燃焼状態から上記分割噴射への切替わりと同時に、
インジェクタからの総燃料噴射量を増加させることによ
り空燃比を所定量だけリッチ方向に変更するように空燃
比変更手段を構成したことを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。 - 【請求項７】 圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上
記分割噴射への切替わり時に、圧縮行程での噴射による
噴射量は一定に保ちつつ吸気行程での噴射を加えること
により、空燃比をリッチ方向に変更するようにしたこと
を特徴とする請求項６記載の機械式過給機付筒内噴射式
エンジン。 - 【請求項８】 圧縮行程噴射による成層燃焼状態から上
記分割噴射への切替わり時に、空燃比を理論空燃比より
もリーンで、かつ、切替わり前の空燃比に対して段差を
もった所定空燃比まで変化させ、かつ、これより高負荷
側で、空燃比を上記所定空燃比よりもリッチとするよう
に上記空燃比変更手段を構成したことを特徴とする請求
項６または７記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジ
ン。 - 【請求項９】 上記分割噴射が行われる運転領域と上記
吸気行程噴射が行われる運転領域のうちの低負荷側の領
域とにわたる範囲で、過給機からエンジンの燃焼室に吸
気が過給されるとともに空燃比が理論空燃比よりもリー
ンとなる過給リーン状態としたことを特徴とする請求項
８記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。 - 【請求項１０】 機械式過給機をバイパスする過給機バ
イパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された開
度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、少な
くとも上記分割噴射が行われる運転領域で上記バイパス
開閉弁を負荷が高くなるにつれて開度が小さくなるよう
に制御する弁制御手段を設けたことを特徴とする請求項
６〜９のいずれかに記載の機械式過給機付筒内噴射式エ
ンジン。 - 【請求項１１】 機械式過給機をバイパスする過給機バ
イパス通路と、この過給機バイパス通路に介設された開
度変更可能なバイパス開閉弁とを備えるとともに、均一
燃焼状態とされる運転領域内の所定負荷までは負荷が高
くなるにつれて上記バイパス開閉弁の開度を次第に小さ
くし、かつ、理論空燃比よりもリーンな一定空燃比を保
つように燃料噴射量を制御するとともに、所定負荷以上
では上記流量調節弁を全閉にした全過給状態で負荷が高
くなるにつれ燃料噴射量を増加させるようにしたことを
特徴とする請求項２記載の機械式過給機付筒内噴射式エ
ンジン。 - 【請求項１２】 理論空燃比よりもリーンな空燃比のと
きに排気ガス中のＮＯｘを吸着して、理論空燃比もしく
はそれよりリッチな空燃比となったときにＮＯｘを還
元、除去するようになっている触媒を排気通路に装備す
るとともに、上記成層燃焼状態から均一燃焼状態への切
替わり時に一時的に空燃比が理論空燃比もしくはそれよ
りリッチとなる程度まで燃料噴射量を増量するように空
燃比変更手段を構成したことを特徴とする請求項５記載
の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。 - 【請求項１３】 過給機駆動状態から過給機停止状態へ
の切替わり時には空燃比を徐々に変化させることを特徴
とする請求項１〜１２のいずれかに記載の機械式過給機
付筒内噴射式エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07823797A JP4035858B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 機械式過給機付筒内噴射式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07823797A JP4035858B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 機械式過給機付筒内噴射式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274070A true JPH10274070A (ja) | 1998-10-13 |
| JP4035858B2 JP4035858B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=13656437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07823797A Expired - Fee Related JP4035858B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 機械式過給機付筒内噴射式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4035858B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002340164A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-27 | Toyota Motor Corp | 過給機を有する車両の制御装置 |
| EP1384875A2 (en) | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Hitachi Ltd. | Fuel control system and method of engine |
| WO2004055345A1 (de) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum steuern eines umschaltvorganges einer brennkraftmaschine |
| JP2015081534A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関と内燃機関の制御方法 |
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| JP2020105917A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | マツダ株式会社 | 過給機付エンジンの制御装置 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP07823797A patent/JP4035858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9561802B2 (en) | 2014-06-05 | 2017-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for vehicle |
| JP2020105917A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | マツダ株式会社 | 過給機付エンジンの制御装置 |
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