JPH11236833A

JPH11236833A - 圧縮着火内燃機関

Info

Publication number: JPH11236833A
Application number: JP10041496A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nakahara; 彰治仲原; Junichi Mizuta; 準一水田; Yasuo Sato; 康夫佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】広い運転範囲で軸出力を確保しつつ排気に含
まれる有害物質を低減する。【解決手段】燃料を燃焼室３に高分散して急速燃焼さ
せる圧縮着火内燃機関において、アクセルセンサ２４、
燃焼室圧力センサ２１、クランク角度センサ２２と排気
空燃比センサ２３を設け、これらのセンサの一または複
数の出力に基づいて、吸気弁９の閉鎖時期と開放時期、
排気弁１２の閉鎖時期と排気の還流量の一または複数を
制御する装置を設けて、燃焼室３の混合気の燃焼時期と
当量比を制御すると共に、燃焼室３の圧力変化を制御す
る構成にし、排気に含まれる窒素酸化物、炭化水素と一
酸化炭酸を浄化する装置１８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼室に高
分散して急速燃焼させる圧縮着火内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮着火内燃機関において、ヘプタンや
軽油のような自己着火性の高い燃料を吸気管に噴霧して
空気と混合し、予混合した燃料を燃焼室に供給すると、
または、上記の燃料を予混合せず直接に燃焼室に噴霧し
て良好に分散すると、燃料が燃焼室に高分散して均一に
分布し、燃焼室の多点で同時に着火して燃焼が急速に行
なわれる。そして、排気に含まれる窒素酸化物ＮＯ_xな
どの有害物質が非常に少なくなる。

【０００３】燃焼室の燃焼現象を詳細に観察すると、図
１に示すように、熱発生率は、燃焼の初期に少し大きく
なり、その後、非常に大きくなる。小さな初期発熱と大
きな主発熱が現れる。

【０００４】ところが、この発熱現象を低負荷時と高負
荷時で比較すると、図１に示すように、初期発熱は、高
負荷時では熱発生率が大きくなるが、低負荷時と高負荷
時では開始時期ａが同一である。主発熱は、高負荷時で
は、熱発生率が大きくなる一方、高負荷時の開始時期ｃ
が低負荷時のそれｂより早くなると共に、高負荷時の終
了時期が低負荷時のそれより早くなって、継続期間が短
くなる。燃焼室の発熱現象は、負荷が多くなる程、発熱
量が多くなると共に、発熱時期が早くなる。

【０００５】燃焼室にこのような発熱現象が現れると、
燃焼室の温度変化は、図２に示すようになる。初期発熱
の開始温度ｔと主発熱の開始温度Ｔは、それぞれ、負荷
の多少に関係なく同一である。負荷が多くなる程、初期
発熱量が多くなるため、初期発熱後の温度上昇が速くな
って、主発熱の開始温度Ｔに達する時期が早くなる。ま
た、負荷が多くなる程、主発熱量が多くなるため、温度
上昇が速くなって、燃焼の進行が早くなる。

【０００６】また、燃焼室の圧力変化は、図３に示すよ
うになる。内燃機関を低負荷時に最適化した条件で高負
荷運転を行なうと、負荷が多くなる程、燃焼室の圧力上
昇時期が圧縮行程中の早い時期になる。圧縮行程中の早
い時期に圧力が過度に上昇すると、損失仕事が増加して
軸出力が減少する。

【０００７】そこで、自動車技術会発行の学術講演会前
刷集第９７２号の第１３７頁〜第１４０頁に開示されて
いるように、中負荷時〜高負荷時に、混合気の燃焼時期
ないし発熱時期を遅らせるため、吸気に燃料の外に、比
熱が高い二酸化炭酸ＣＯ₂を添加することが考えられ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な圧縮着火内燃機関において、負荷に応じて、燃焼室の
混合気の燃焼時期ないし発熱時期を遅らせるため、混合
気に添加する二酸化炭酸の量を制御すると、負荷が多く
なる程、二酸化炭酸の添加量が増加する。

【０００９】混合気に添加する高比熱の二酸化炭酸の量
が増加すると、主発熱の発熱量が減少して燃焼室の温度
と圧力が低下し、熱効率が低下して軸出力が低下するこ
とになる。二酸化炭酸の添加による混合気の燃焼時期な
いし発熱時期の制御は、運転可能な負荷範囲が制限され
る。

【００１０】また、上記のような圧縮着火内燃機関にお
いて、負荷に応じて、燃焼室の混合気の燃焼時期ないし
発熱時期を遅らせるため、燃焼室の幾何学的圧縮比を低
下させることが考えられる。ところが、燃焼室の幾何学
的圧縮比を低下させると、燃焼室の幾何学的膨張比も低
下することになり、熱効率が低下して軸出力が低下する
ことになる。

【００１１】結局、低負荷から高負荷までの広い運転範
囲において、所望の軸出力を確保しつつ、排気に含まれ
る有害物質を低減させることが困難である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ヘプタン、軽
油、ディエチルエーテルやディメチルエーテル、また
は、セタン価向上剤を添加したガソリンのような燃料
を、予混合や直接高分散噴霧により燃焼室に高分散し
て、急速燃焼させる圧縮着火内燃機関において、負荷状
態を検出するセンサ、燃焼室の圧力を検出するセンサ、
クランク角度を検出するセンサと、排気の空燃比を検出
するセンサを設け、これらのセンサの一または複数の出
力に基づいて、吸気弁の閉鎖時期と開放時期、排気弁の
閉鎖時期と排気の還流量の一または複数を制御する装置
を設けて、燃焼室の混合気の燃焼時期と当量比を制御す
ると共に、燃焼室の圧力変化を制御する構成にし、排気
に含まれる窒素酸化物、炭化水素と一酸化炭酸を浄化す
る装置を設けた。

【００１３】

【発明の効果】低負荷から高負荷までの広い運転範囲に
おいて、所望の軸出力を確保しつつ、排気に含まれる窒
素酸化物、炭化水素、一酸化炭酸と煙などの有害物質を
低減させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜第１例（図４〜図１６参照）＞［構成］本例の圧縮着火内燃機関は、図４に示すよう
に、シリンダブロック１とシリンダヘッド２で燃焼室３
を形成している。燃焼室３には、ピストン４を嵌合し、
ピストン４にコンロッド５でクランク軸６を連結してい
る。

【００１５】燃焼室３には、シリンダヘッド２に形成し
た吸気ポート７と排気ポート８をそれぞれ連通してい
る。吸気ポート７には、吸気弁９を設け、吸気弁９に駆
動カム１０を連結し、駆動カム１０に開閉時期調整装置
１１を連結している。排気ポート８には、排気弁１２を
設け、排気弁１２に駆動カム１３を連結し、駆動カム１
３に閉鎖時期調整装置１４を連結している。

【００１６】吸気ポート７には、吸気管１５を接続し、
吸気管１５の途中に燃料噴射弁１６を取り付けている。
排気ポート８には、排気管１７を接続し、排気管１７の
途中に、排気に含まれる窒素酸化物、炭化水素と一酸化
炭酸を浄化する三元触媒１８を取り付けている。

【００１７】排気管１７の三元触媒１８上流側位置と吸
気管１５の燃料噴射弁１６下流側位置の間には、排気還
流管１９を接続し、排気還流管１９の途中に還流量調整
装置２０を設けている。

【００１８】燃焼室３には、燃焼室圧力センサ２１を設
けている。クランク軸６には、クランク角度センサ２２
を設けている。排気管１７の三元触媒１８上流側位置に
は、排気空燃比センサ２３を設けている。軸出力を調整
するアクセル機構には、負荷状態を検出するアクセルセ
ンサ２４を設けている。

【００１９】予め記憶させたプログラムまたはマップと
入力値に基づいて演算を行ない、演算結果を出力して機
器を駆動する演算駆動装置２５を設けている。

【００２０】演算駆動装置２５は、入力端に、燃焼室圧
力センサ２１、クランク角度センサ２２、排気空燃比セ
ンサ２３とアクセルセンサ２４をそれぞれ接続し、出力
端を、燃料噴射弁１６、吸気弁開閉時期調整装置１１、
排気弁閉鎖時期調整装置１４と排気還流量調整装置２０
にそれぞれ接続している。

【００２１】［混合気の燃焼］自己着火性の高いヘプタ
ンや、セタン価が５０〜６０の自己着火性の高い市販の
軽油のような燃料は、吸気弁９の閉鎖直後に、アクセル
センサ２４の出力に応じた量が燃料噴射弁１６から吸気
管１５に噴霧されて空気と混合し、吸気管１５と吸気ポ
ート７内で加熱され、大部分が蒸気になる。

【００２２】吸気管１５と吸気ポート７内で予混合され
た燃料蒸気は、吸気弁９が開放して吸気行程になると、
燃焼室３に吸入され、燃焼室３の全体に高分散して均一
に分布し、圧縮行程になって吸気弁９が閉鎖すると、燃
焼室３で圧縮され、燃焼室３の多点で同時に着火して燃
焼が急速に行なわれる。

【００２３】燃焼室３の混合気の燃焼時期は、負荷が多
くなる程、早くなるので、負荷に応じて、燃焼時期を最
適な時期に制御する。また、負荷に応じて、三元触媒１
８を有効に作動させるため、燃焼室３の混合気の当量比
を制御する。

【００２４】燃焼室３の混合気の燃焼時期と当量比及び
軸出力を最適化するため、演算駆動装置２５は、燃焼室
圧力センサ２１、クランク角度センサ２２、排気空燃比
センサ２３とアクセルセンサ２４の一または複数の出力
に応じて、燃料噴射弁１６の噴霧量と噴霧時期、吸気弁
９の開閉時期、排気弁１２の閉鎖時期と排気の還流量の
一または複数を制御する。

【００２５】［燃焼時期の制御］アクセルセンサ２４の
出力によって低負荷であると判断すると、図５に示すよ
うに、吸気弁９の閉鎖時期を早くする。すると、燃焼室
３の混合気の圧縮が速く始まり、図６に示すように、圧
縮行程の早期に、燃焼室３の温度が初期発熱の開始温度
ｔに達して燃焼室３の混合気の燃焼が開始される。

【００２６】逆に、アクセルセンサ２４の出力によって
高負荷であると判断すると、図７に示すように、吸気弁
９の閉鎖時期を遅くする。すると、燃焼室３の混合気の
圧縮が遅く始まり、図８に示すように、圧縮行程の終期
に、燃焼室３の温度が初期発熱の開始温度ｔに達して燃
焼室３の混合気の燃焼が開始される。燃焼の開始は遅い
が、高負荷であるので、燃焼期間が短く、低負荷時にお
けるのとほぼ同時期に燃焼が終了する。

【００２７】吸気弁９の開放時期を制御しても、吸気弁
９の閉鎖時期を制御する場合と同様に燃焼時期が制御さ
れる。

【００２８】低負荷であると、図５に示すように、吸気
弁９の開放時期を早くする。すると、排気行程で、吸気
弁９の開放期間と排気弁１２の開放期間が重複する期間
が長くなり、燃焼室３の排気が吸気ポート７に逆流する
量が多くなる。この逆流した高温の排気は、吸気行程
で、燃料と空気の混合気と一緒に燃焼室３に吸入される
ので、図９に示すように、燃焼室３の温度は、圧縮行程
の初期に高くなって、圧縮行程の早期に初期発熱の開始
温度ｔに達する。

【００２９】逆に、高負荷であると、図７に示すよう
に、吸気弁９の開放時期を遅くする。すると、排気行程
で、吸気弁９の開放期間と排気弁１２の開放期間が重複
する期間が短くなり、燃焼室３の高温の排気が吸気ポー
ト７に逆流する量が少なくなる。すると、図８に示すよ
うに、燃焼室３の温度は、圧縮行程の初期に低くなっ
て、圧縮行程の終期に初期発熱の開始温度ｔに達する。

【００３０】排気管１７の高温の排気を吸気管１５に還
流する量を制御しても、圧縮行程の初期における燃焼室
３の温度を昇降することができ、吸気弁９の開放時期を
制御する場合と同様に燃焼時期が制御される。

【００３１】排気弁１２の閉鎖時期を制御しても、圧縮
行程の初期における燃焼室３の温度を昇降することがで
き、高温排気の還流量を制御する場合と同様に燃焼時期
が制御される。

【００３２】低負荷になる程、排気弁１２の閉鎖時期を
早くする。すると、排気行程で燃焼室３から排出される
排気の量が減少して燃焼室３に残留する排気の量が増加
する。燃焼室３に残留する高温排気は、燃焼室３に吸入
される燃料と空気の混合気と混合するので、燃焼室３の
温度は、圧縮行程の初期に高くなって、圧縮行程の早期
に初期発熱の開始温度ｔに達する。

【００３３】または、逆に、低負荷になる程、排気弁１
２の閉鎖時期を遅くする。すると、排気行程で燃焼室３
から排気ポート８に排出された排気が吸気行程で逆流し
て燃焼室３に再び吸入される量が増加する。燃焼室３に
再吸入された高温排気は、燃焼室３に吸入される燃料と
空気の混合気と混合するので、燃焼室３の温度は、圧縮
行程の初期に高くなって、圧縮行程の早期に初期発熱の
開始温度ｔに達する。

【００３４】［軸出力の制御］上記のように吸気弁９の
閉鎖時期と開放時期、排気の還流量と排気弁１２の閉鎖
時期の一または複数を制御して、燃焼室３の混合気の燃
焼時期を制御すると共に、軸出力を確保するため、燃焼
室３の圧力変化を最適状態に制御する。

【００３５】クランク角度センサ２２の出力と燃焼室圧
力センサ２１の出力によってクランク軸６の角度に対す
る燃焼室３の圧力変化を求め、この圧力変化に応じて、
吸気弁９の閉鎖時期と開放時期、排気弁１２の閉鎖時期
と排気の還流量の一または複数を制御して、燃焼室３の
圧力変化を最適状態にする。

【００３６】上記の燃焼時期と圧力変化の制御は、排気
弁１２の開放時期を制御せず、低負荷時から高負荷時に
渡り、膨張行程に影響を与えない。膨張比が低下せず、
熱効率の低下などの弊害が発生しない。

【００３７】［排気の浄化制御］燃料は、予混合されて
燃焼室３に高分散され、急速燃焼するので、燃料を燃焼
室に直接噴射しつつ燃焼する拡散燃焼を行なう圧縮着火
内燃機関において高負荷時に現れる煙排出の弊害がな
い。燃料を予混合して火花点火するガソリン内燃機関と
同様に、低負荷から高負荷までの全運転範囲で煙が排出
されない。

【００３８】低負荷時は、燃焼室３の混合気が希薄であ
り、かつ、混合気の全体が瞬間燃焼するので、当量比が
１近傍の混合気が火炎伝播燃焼するガソリン内燃機関と
は異なり、燃焼室３に局所的な高温部分が存在せず、窒
素酸化物ＮＯ_xの生成が抑制される。

【００３９】また、低負荷時に燃焼時期を早くするた
め、吸気弁９の開放時期を早くする制御、排気弁１２の
閉鎖時期を早くする制御、または、排気の還流量を増や
す制御を行なうと、空気より比熱の高い排気が燃焼室３
の混合気に混入する量が増加して、燃焼室３の燃焼温度
の上昇が抑制され、窒素酸化物ＮＯ_xの生成が更に抑制
される。

【００４０】炭化水素ＨＣと一酸化炭酸ＣＯは、燃焼室
３の壁面近傍の未燃混合気から発生することが考えられ
る。低負荷時には、排気は、多量の酸素が存在して酸化
雰囲気であるので、三元触媒１８が酸化触媒として作用
する。炭化水素ＨＣと一酸化炭酸ＣＯは、そのままの状
態では排出されず、三元触媒１８で酸化されて、二酸化
炭酸ＣＯ₂と水蒸気Ｈ₂Ｏになって排出される。

【００４１】高負荷時は、高い軸出力を得るため、燃焼
室３の燃焼温度を十分に上昇させて燃焼室３の圧力を十
分に上昇させる必要がある。その結果、図１０に示すよ
うに、窒素酸化物ＮＯ_xの生成が急増する。

【００４２】高負荷時に、燃焼時期を遅くするため、吸
気弁９の閉鎖時期を遅くすると、燃焼室３に吸入された
混合気が吸気ポート７に逆流する量が多くなり、燃焼時
に燃焼室３に存在する混合気の量は、図１１に示すよう
に、高負荷になる程、減少する。一方、高負荷になる
程、燃料の噴霧量は増加するので、混合気の当量比は、
図１２に示すように、増加する。

【００４３】そこで、高負荷時には、高い軸出力を得る
のに必要な燃焼室３の混合気の量を確保しつつその混合
気の当量比を１にするため、燃料噴射弁１６の噴霧量と
排気空燃比センサ２３の出力に応じて、吸気弁９の閉鎖
時期を制御する。すると、燃焼室３の混合気の当量比が
１またはその近傍になって、三元触媒１８が三元触媒と
して作用するので、窒素酸化物ＮＯ_x、炭化水素ＨＣと
一酸化炭酸ＣＯは、三元触媒１８で同時に浄化される。

【００４４】更に、燃料噴射弁１６の噴霧量と排気空燃
比センサ２３の出力に応じて、吸気弁９の開放時期、排
気弁１２の閉鎖時期または排気の還流量を制御して、燃
焼時に燃焼室３の混合気に混入している排気の量を、図
１３または図１４に示すように、高負荷になる程減少さ
せ、窒素酸化物ＮＯ_xの生成が急増する一定負荷以上で
は、図１５に示すように、燃焼室３の混合気の当量比を
１またはその近傍にする。

【００４５】または、低負荷から高負荷までの全運転範
囲で、図１６に示すように、燃焼室３の混合気の当量比
は、１またはその近傍にする。

【００４６】即ち、三元触媒１８が三元触媒として作用
する範囲を制御して、全運転領域で窒素酸化物ＮＯ_x、
炭化水素ＨＣと一酸化炭酸ＣＯを浄化する。

【００４７】＜第２例（図１７〜図２１参照）＞本例の
圧縮着火内燃機関は、第１例のそれにおいて、燃焼室に
空気ないし排気を加圧して供給する過給機と排気還流装
置を追加したものである。

【００４８】ガスタービンと遠心圧縮機を連結した過給
機３１は、図１７に示すように、そのガスタービンを排
気管１７の三元触媒１８下流側位置に、その遠心圧縮機
を吸気管１５の燃料噴射弁１６上流側位置にそれぞれ介
在している。

【００４９】吸気管１５には、吸気を冷却する冷却器３
２を過給機３１と燃料噴射弁１６の中間位置に介在して
いる。

【００５０】排気管１７の過給機３１下流側位置と吸気
管１５の過給機３１上流側位置の間には、排気還流管３
３を接続し、排気還流管３３の途中に還流量調整装置３
４を設けている。還流量調整装置３４は、演算駆動装置
２５の出力端に接続している。

【００５１】排気還流管３３の還流量調整装置３４下流
側位置には、還流排気を冷却する冷却器３５を介在して
いる。

【００５２】第１例の圧縮着火内燃機関において、負荷
が増加する程、燃焼時期を遅くするため、吸気弁９の閉
鎖時期を遅らせると、燃焼室３に吸入された混合気が吸
気ポート７に逆流する量が多くなる。負荷が増加するに
従って、燃焼時に燃焼室３に存在する混合気中の空気量
は、図１８の上部に示すように減少し、その混合気の当
量比は、図１８の下部に示すように増加して１に近付
く。

【００５３】このため、負荷が所望の最大値に達する前
に、燃焼室３の混合気の当量比が１になって、負荷を増
加することができなくなり、所望の最大負荷が得られな
い場合がある、という課題がある。

【００５４】本例においては、過給機３１で吸気を加圧
して燃焼室３に強制的に供給する。その結果、図１９に
示すように、負荷が増加するに従って燃焼室３の混合気
中の空気量が減少する割合が緩和して、その混合気の当
量比が増加する割合が緩和する。従って、負荷が所望の
最大値に達する時に燃焼室３の混合気の当量比を１にす
ることができ、所望の最大負荷を得ることができる。

【００５５】また、同一負荷即ち同一燃料量に対する燃
焼室３の混合気中の空気量が増加するため、燃焼時の単
位時間当たりの温度上昇が抑えられて、主発熱の遅れが
発生し、図２０に示すように、ピストン４が上死点(TD
C)に達する前に燃焼が終了する過早燃焼が抑制され、燃
焼時期が最適化される。

【００５６】過給機３１による加圧によって吸気の温度
が上昇するが、過給機３１によって加圧された吸気は、
燃焼室３に供給される前に冷却器３２で冷却されるの
で、過給機３１による吸気の加圧のために、燃焼室３の
混合気の温度が上昇して燃焼時期が早くなることはな
い。

【００５７】更に、過給機３１のガスタービンを通過し
た排気は、還流量調整装置３４で調整された量が冷却器
３５で冷却されて過給機３１の遠心圧縮機に還流され、
混合気と一緒に燃焼室３に強制的に供給される。

【００５８】その結果、比熱の高い排気が燃焼室３に供
給されることにより、燃焼時の単位時間当たりの温度上
昇が抑えられて、主発熱の遅れが発生する。排気還流量
を制御して、燃焼時期を最適化することができる。

【００５９】また、同時に、高負荷時に燃焼室３の混合
気の当量比を１またはその近傍に制御することができ
る。

【００６０】図２１に示すように、過給機３１による排
気還流量を増減して燃焼室３の混合気の当量比を制御す
る方法と、低負荷時に吸気弁９の開放時期を早めて燃焼
室３の混合気の当量比を制御する方法とを併用すると、
低負荷から高負荷までの全運転範囲で、燃焼室３の混合
気の当量比を、三元触媒１８が三元触媒として作用する
１またはその近傍に制御して、窒素酸化物ＮＯ_x、炭化
水素ＨＣと一酸化炭酸ＣＯを浄化することができる。

【００６１】その他の点は、第１例におけるのとほぼ同
様である。

【００６２】＜第３例（図２２参照）＞本例の圧縮着火
内燃機関は、燃料を、予混合せず、直接に燃焼室に噴霧
して高分散するものである。

【００６３】燃料噴射弁４１は、燃料噴霧の分散性能が
高く、図２２に示すように、吸気管１５に取り付けず
に、燃焼室３の天井中央位置に取り付けている。

【００６４】燃料は、燃焼開始時期の前に、燃焼室３の
広範囲に噴霧されて高分散し、微細な燃料噴霧が燃焼室
３に均一に分布する。燃料を予混合する第１例と第２例
におけるのとほぼ同等の状態になる。

【００６５】燃料噴霧の量と時期は、第１例と第２例に
おけるのと同様に、アクセルセンサ２４の出力やクラン
ク角度センサ２２の出力などに基づいて、演算駆動装置
２５で演算される。

【００６６】蒸留温度が１５０〜３５０℃位の軽油のよ
うに、蒸留温度が高くて高沸点成分を含む燃料を使用す
る場合は、第１例と第２例におけるように、燃料を吸気
管１５に噴霧して吸気管１５と吸気ポート７の熱と還流
排気の熱で加熱すると、燃料の低沸点成分は蒸発する
が、燃料の高沸点成分が蒸発せずに吸気管１５と吸気ポ
ート７に付着して残留し、燃焼室３に吸入される燃料の
量が減少して、燃料噴霧量に応じた発熱即ち軸出力が得
られない、という課題がある。

【００６７】本例においては、燃料を、吸気管１５に噴
霧せず、燃焼室３に噴霧するので、上記のような課題が
ない。

【００６８】その他の点は、第１例におけるのとほぼ同
様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮着火内燃機関における低負荷時と高負荷時
の熱発生率とクランク角度の関係を示す図。

【図２】同内燃機関における燃焼室の温度とクランク角
度の関係を示す図。

【図３】同内燃機関における燃焼室の圧力とクランク角
度の関係を示す図。

【図４】本発明の実施形態の第１例の圧縮着火内燃機関
の概略図。

【図５】同内燃機関における低負荷時の吸気弁と排気弁
の開閉状態を示す図。

【図６】同内燃機関における低負荷時の燃焼室の温度と
容積の関係を例示する図。

【図７】同内燃機関における高負荷時の吸気弁と排気弁
の開閉状態を示す図。

【図８】同内燃機関における高負荷時の燃焼室の温度と
容積の関係を例示する図。

【図９】同内燃機関における低負荷時の燃焼室の温度と
容積の関係を例示する図。

【図１０】同内燃機関における窒素酸化物の生成量と負
荷の関係を示す図。

【図１１】同内燃機関における燃焼室の混合気量と負荷
の関係を示す図。

【図１２】同内燃機関における燃焼室の混合気の当量比
と負荷の関係を例示する図。

【図１３】同内燃機関における燃焼室の混合気の成分と
負荷の関係を例示する図。

【図１４】同内燃機関における燃焼室の混合気の成分と
負荷の関係を例示する図。

【図１５】同内燃機関における燃焼室の混合気の当量比
と負荷の関係を例示する図。

【図１６】同内燃機関における燃焼室の混合気の当量比
と負荷の関係を例示する図。

【図１７】本発明の実施形態の第２例の圧縮着火内燃機
関の概略図。

【図１８】同内燃機関における燃焼室の混合気中の空気
量、その混合気の当量比と負荷の関係を例示する図。

【図１９】同内燃機関における燃焼室の混合気中の空気
量、その混合気の当量比と負荷の関係を例示する図。

【図２０】同内燃機関における燃焼室の温度とクランク
角度の関係を示す図。

【図２１】同内燃機関における燃焼室の混合気の成分、
その混合気の当量比と負荷の関係を示す図。

【図２２】本発明の実施形態の第３例の圧縮着火内燃機
関の概略図。

【符号の説明】

３燃焼室９吸気弁１１吸気弁開閉時期調整装置１２排気弁１４排気弁閉鎖時期調整装置１８三元触媒，排気を浄化する装置１９排気還流管２０還流量調整装置２１燃焼室圧力センサ２２クランク角度センサ２３排気空燃比センサ２４アクセルセンサ，負荷状態を検出するセンサ２５演算駆動装置３３排気還流管３４還流量調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/04 ３５５Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５３７０３７０３８５３８５Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ３０１Ｎ３０１Ｚ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｍ３６８３６８ＳＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ (72)発明者水田準一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者佐藤康夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を燃焼室に高分散して急速燃焼させ
る圧縮着火内燃機関において、負荷状態を検出するセンサ、燃焼室の圧力を検出するセ
ンサ、クランク角度を検出するセンサと、排気の空燃比
を検出するセンサを設け、これらのセンサの一または複数の出力に基づいて、吸気
弁の閉鎖時期と開放時期、排気弁の閉鎖時期と排気の還
流量の一または複数を制御する装置を設けて、燃焼室の
混合気の燃焼時期と当量比を制御すると共に、燃焼室の
圧力変化を制御する構成にし、排気に含まれる窒素酸化物、炭化水素と一酸化炭酸を浄
化する装置を設けたことを特徴とする圧縮着火内燃機
関。