KR100644964B1

KR100644964B1 - 압축 점화식 내연 기관

Info

Publication number: KR100644964B1
Application number: KR1020040088579A
Authority: KR
Inventors: 사사끼사또루; 구보시마즈까사; 나까무라가네히또; 기누가와마스미; 가리야야스히로; 구로니따도꾸지
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-11-15
Also published as: DE102004053123A1; US7069907B2; JP4251123B2; CN100350145C; CN1614211A; FR2861808A1; KR20050042728A; JP2005155603A; US20050092286A1; DE102004053123B4; FR2861808B1

Abstract

압축 점화식 엔진은 연료가 쉽게 기화될 수 있도록 연료를 미립화하고 연료를 실린더 내부의 공기를 투과하도록 만들기 위해, 연료를 대체로 일정한 분사률로 분사기(11)의 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)을 통해 분사한다. 따라서, 엔진은 연료 및 공기의 혼합이 연료가 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)으로부터 멀어지고 연료가 공기와 예혼합되는 예혼합 공간에 도달함에 따라 진행되는, 분사된 연료의 공간적인 분포를 제공한다. 엔진은 총 연료 분사량에 대한 점화 시작 이전에 분사되는 연료량의 비율이 25％ 내지 50％의 범위 내에 있도록 그리고 예혼합 공간 내에서 형성된 예혼합기가 순차적으로 연소되도록, 실린더 내부의 산소 농도 및 점화 지연을 제어한다.

내연 기관, 점화 지연, 예혼합, 배기 가스 재순환

Description

압축 점화식 내연 기관 {COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연 기관을 도시하는 개략도.

도2는 실시예에 따른 엔진의 분사기의 노즐을 도시하는 단면도.

도3은 실시예에 따른 노즐의 주요 부분을 도시하는 부분 단면도.

도4는 실시예에 따른 엔진의 특성을 도시하는 그래프.

도5a는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도5b는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도5c는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도5d는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도6은 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 시간 도표.

도7은 실시예에 따른 엔진의 특성을 도시하는 그래프.

도8a는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도8b는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도8c는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도8d는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 시간 도표.

도9는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 시간 도표.

도10a는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 개략도.

도10b는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 개략도.

도10c는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 개략도.

도10d는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사 작동을 도시하는 개략도.

도11은 실시예에 따른 엔진의 연료 분무 제어를 도시하는 개략도.

도12는 실시예에 따른 엔진의 연료 분사량 제어를 도시하는 그래프.

도13a는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 그래프.

도13b는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 그래프.

도14는 실시예에 따른 엔진의 특성을 도시하는 그래프.

도15a는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 그래프.

도15b는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 그래프.

도15c는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴을 도시하는 그래프.

도16은 실시예에 따른 엔진의 연소 제어를 수행하기 위한 작동 영역을 도시하는 그래프.

도17a는 실시예에 따른 엔진의 열발생률 패턴.

도17b는 실시예의 변형예의 엔진의 열발생률 패턴.

도17c는 실시예의 변형예의 엔진의 열발생률 패턴.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엔진 본체

2 : 흡기 시스템

3 : 배기 시스템

11 : 분사기

11a : 노즐

22 : 스로틀 밸브

23 : 인터쿨러

24, 54 : 우회 통로

25, 55 : 절환 밸브

25 : 인터쿨러 절환 밸브

51 : 배기 가스 재순환 통로

52 : 배기 가스 재순환 밸브

62 : 연료 압력 공급 장치

71 : 전자 제어 유닛

831a, 832b, 833c, 831b, 832b : 분사 구멍

83a, 83b: 분사 구멍 그룹

본 발명은 압축 점화식 내연 기관에 관한 것이다.

압축 점화식 내연 기관에서, 액적의 형태로 분사기로부터 분사된 연료는 미립화되고 기화되어, 공기와 혼합되어 가연 혼합기를 형성한다. 그 다음, 가연 혼합기가 점화된다. 따라서, 연료는 압축 점화식 내연 기관 내에서 연소된다. 분사 된 연료는 연료가 미립화되어 가연 혼합기가 형성된 후에 가연 상태에 도달한다. 그러므로, 점화 시점은 연료 분사 시점 후로 지체된다. 특히, 점화 지연은 연료 분사 시점과 점화 시점 사이에 존재한다. 통상, 연소 시에, 예혼합 연소가 먼저 일어나고, 그 다음 연료 및 공기의 혼합 속도에 의해 제한되는 속도를 갖는 확산 연소가 일어난다. 연소의 초기 단계 (또는 예혼합 연소) 시에, 연료 및 공기는 충분히 균일하게 혼합되고 연소는 신속하게 일어난다. 그러므로, 연소 과정의 열발생률 패턴은 연소의 초기 단계에서 피크를 갖고, 이 때 열발생률 비율이 크게 상승한다.

최근에, 내연 기관의 배기가스 배출 및 소음의 감소가 구동 성능의 개선에 추가하여 점점 더 강조되어 왔다. 배기 가스를 흡기 시스템 내로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환(EGR)은 배출을 감소시키기 위한 기술 중 하나로서 잘 알려져 있다. 예혼합 연소는 신속한 연소를 일으키고 실린더 내의 온도를 증가시킨다. 그러므로, EGR은 실린더 내부 온도의 과도한 증가가 방지되도록 산소 농도를 감소시키도록 수행된다. 따라서, 질소 산화물이 감소될 수 있다.

EGR이 수행되면, 질소 산화물은 감소될 수 있지만, 산소 농도의 감소를 피할 수 없다. 따라서, 매연이 확산 연소 시에 쉽게 발생될 수 있고, 이 때 연료 및 공기가 충분히 혼합되지 않는다. 그러므로, 일본 특허 공보 제2864896호(특허 문헌 1)에 개시된 기술은 매연의 발생이 억제되도록 EGR이 수행될 때, 점화 지연을 연장하도록 연료 분사 시점을 상사점(TDC) 이후로 지연시킨다. 이러한 기술은 분사된 연료 전부가 점화 이전에 예혼합 상태가 되도록 점화 지연을 비정상적으로 연장시 킨다.

일본 특허 출원 공개 제2001-165017호(특허 문헌 2)에 개시된 기술에서, 다중 분사 구멍이 형성되고, 각각의 분사 구멍의 통로 면적 감소된다. 따라서, 연료 및 공기의 혼합 상태가 효율적으로 개선될 수 있다.

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 기술에서, 점화는 분사된 연료 전부가 예혼합 상태에 도달한 후에 시작된다. 그러므로, 다량의 연료가 일시에 연소된다. 따라서, 열발생률이 일시에 상승하고, 그 다음 신속하게 감소한다. 열발생률 패턴은 전반적으로 피크형 프로파일을 제공한다. 그러므로, 소음이 증가한다. 분사의 초기 단계에서 분사된 연료는 긴 점화 지연 중에 확산된다. 따라서, 혼합기가 과도하게 희박해지고 탄화수소 또는 일산화탄소가 발생될 가능성이 있다. 분사 시점이 지연되고 점화 지연이 비정상적으로 연장되므로, 효율에 대한 영향을 피할 수 없고, 연비가 악화된다.

특허 문헌 2에 개시된 기술은 연료의 미립화를 촉진시키고, 점화 지연을 단축시킬 수 있다. 그러나, 특허 문서 2의 기술이 특허 문서 1의 기술에 적용되더라도, 열발생률 패턴의 전체적인 피크형 프로파일은 변경될 수 없다. 결과적으로, 질소 산화물 또는 매연의 감소가 소음 방지 능력 및 연비의 개선과 동시에 달성될 수 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은 질소 산화물 또는 매연과 같은 배출을 감소시키고 동시에 소음 방지 능력 및 연비를 개선할 수 있는 내연 기관을 제공하는 것이 다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 배기 가스를 흡기 시스템 내로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환 시스템을 갖는 압축 점화식 엔진은 공급 수단 및 제어 수단을 포함한다. 공급 수단은 연료가 쉽게 기화될 수 있도록 연료를 미립화하고 연료를 엔진의 실린더 내부의 공기를 투과하도록 만들기 위해, 연료를 대체로 일정한 분사률로 분사 구멍을 통해 분사한다. 따라서, 공급 수단은 연료가 분사 구멍으로부터 분사 방향을 따라 멀어지고 연료가 공기와 예혼합되는 예혼합 공간에 도달함에 따라 연료 및 공기의 혼합이 진행되는, 분사된 연료의 공간적인 분포를 제공한다. 제어 수단은 연소 제어를 수행한다. 연소 제어 시에, 제어 수단은 연료가 연소되는 연소 공간이 예혼합 공간과 일치하도록 실린더 내부의 산소 농도를 제어한다. 한편, 제어 수단은 연료가 분사될 때 점화되도록 그리고 1회 분사 중에 분사되는 연료의 총량에 대한 점화 시작 이전에 분사되는 연료량의 비율이 소정의 범위 내에 있도록, 연료의 분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간의 길이를 제어한다.

분사된 연료의 공간적인 분포에서, 연료 및 공기의 혼합은 연료가 분사 구멍으로부터 분사 방향을 따라 멀어지고 연료가 공기와 혼합되는 예혼합 공간에 도달함에 따라 진행된다. 실린더 내부의 산소 농도와 분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간(점화 지연)의 길이가 연소 공간이 예혼합 공간과 일치하도록 제어된다. 따라서, 열발생률 패턴은 피크를 갖는 않는 프로파일을 제공한다. 따라서, 소음을 감소시키고 매연의 발생을 억제하는 연소가 실현될 수 있다.

또한, 총 분사량에 대한 점화 시작 이전에 분사되는 연료량(점화전 분사량) 의 비율이 소정의 범위 내에 있다. 그러므로, 점화 지연은 총 분사량이 감소함에 따라 단축된다. 그러므로, 연료가 점화되는 시점에서의 예혼합 공간의 크기는 총 분사량이 감소함에 따라 감소한다. 한편, 단위 시간당 연소량이 감소하고 소음이 감소한다. 소량의 연료만이 총 분사량으로서 요구되면, 엔진의 소음 방지 능력이 고도로 요구된다. 소음 방지 능력의 요구에 대응하는 연소가 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 공급 수단은 인접한 분사 구멍들이 분사 구멍 그룹을 형성하도록 형성되고, 동일한 분사 구멍 그룹에 속하는 분사 구멍들의 중심선은 대체로 동일한 방향으로 향한다. 분사 구멍의 개수가 증가되므로, 각각의 분사 구멍의 통로 단면적이 감소되어 미립화가 촉진된다. 각각의 분사 구멍 그룹 내에서, 연료는 인접한 분사 구멍들을 통해 대체로 동일한 방향으로 분사된다. 그러므로, 분사 구멍 그룹은 큰 통로 단면적을 갖는 단일 분사 구멍과 유사한 연료의 높은 투과력을 발휘한다. 따라서, 미립화 능력 및 분사된 연료의 투과력의 개선이 노즐 구조만에 의해 동시에 달성될 수 있다.

일 실시예의 특징 및 장점과 관련 부품의 작동 방법 및 기능이 본 출원의 일부를 형성하는 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구 범위, 및 도면으로부터 이해될 것이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 제어 시스템을 갖는 압축 점화식 엔진이 도시되어 있다. 본 실시예는 예를 들어 자동차에 적용된다. 도1에 도시된 엔진은 4기통 엔진이다. 공기가 흡기 시스템(2)으로부터 엔진 본체(1)의 각각의 실린더 내로 공급되어, 연료의 연소에 소비된다. 각각의 실린더와 연통하는 흡기 매니폴드(21)가 흡기 시스템(2)의 하류측 단부 내에 배치된다. 공기의 흡기량은 스로틀 밸브(22)의 개도에 의해 한정된다. 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개방 시간 및 폐쇄 시간을 조절하기 위한 가변 밸브 기구(12)가 엔진 본체(1)에 장착된다.

공급 수단인 분사기(11)가 각각의 실린더에 하나씩 장착된다. 분사기(11)는 분사기(11)가 개방될 때 연료를 분사한다. 연료는 실린더들에 공통인 커먼 레일(63)로부터 분사기(11)로 공급된다. 연료 탱크(61)로부터 흡인된 저압 연료를 압력 공급하는 고압 공급 펌프를 갖는 연료 압력 공급 장치(62)가 연료를 커먼 레일(63) 내로 공급한다. 따라서, 커먼 레일(63) 내의 연료는 고압으로 유지된다. 커먼 레일(63) 내의 연료의 압력(커먼 레일 압력)은 분사기(11)의 분사 압력을 한정한다. 커먼 레일 압력은 연료 압력 공급 장치(62)를 제어함으로써 조절된다.

분사기(11)의 노즐(11a)이 도2 및 도3에 도시되어 있다. 노즐(11a)은 도2에 도시된 바와 같이 원형 바아 및 니들(82) 형상의 노즐 몸체(81)를 포함한다. 노즐 몸체(81)는 노즐 몸체(81)의 중심축을 따라 뚫린 종방향 구멍(811)을 구비하여 형성되고, 니들(82)이 종방향 구멍(811) 내부에 활주 가능하게 수용된다. 종방향 구멍(811)의 중간 부분의 내경이 확대되어 도2에 도시된 바와 같이 연료 섬프(813; fuel sump)를 제공한다. 도2의 연료 섬프(813) 위의 니들(82)의 상부는 종방향 구멍(811) 내부에서 활주 가능하게 유지된다. 고압 연료가 커먼 레일(63)로부터 고압 통로(812)를 통해 연료 섬프(813) 내로 도입되어, 종방향 구멍(811)의 하단부에 도달한다. 시트(811a)가 종방향 구멍(811)의 하단부에 형성된다. 니들(82)의 니들 선단(821)이 시트(811a) 상에 안착된다. 니들 선단(821)이 시트(811a)로부터 상승하면, 연료가 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)을 통해 분사된다. 니들(82)은 연료 섬프(813) 내에 도2에서 하방으로 향한 단차 표면(823)을 구비하여 형성된다. 고압 연료의 압력이 도2에서 상방으로 또는 니들(82)의 상승 방향으로 단차 표면(823) 상에 작용한다. 분사기(11)는 니들(82)을 하방으로 바이어스하기 위한 바이어스 수단을 포함한다. 바이어스 수단의 하향 바이어스력이 제거되면, 니들(82)이 상승한다.

복수의 분사 구멍(831a - 833b)이 노즐 몸체(81)의 선단에 형성된다. 특히, 정삼각형의 정점 상에서 서로 근접하여 배치된 세 개의 분사 구멍(831a, 832a, 833a)은 분사 구멍 그룹(83a)을 제공한다. 유사하게, 다른 세 개의 분사 구멍(831b, 832b)은 다른 분사 구멍 그룹(83b)을 제공한다 (분사 구멍 그룹(83b)의 다른 분사 구멍은 도3에 도시되지 않음). 따라서, 세 개의 분사 구멍이 하나의 분사 구멍 그룹을 제공한다. 노즐 몸체(81)는 또한 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 이외에, 다른 분사 구멍 그룹을 구비하여 형성된다. 예를 들어, 여섯 개의 분사 구멍 그룹이 노즐 몸체(81)의 원주부를 따라 등간격으로 배치된다. 각각의 분사 구멍 그룹의 분사 구멍들의 중심선은 도3에 도시된 바와 같이 서로 대체로 평행하게 형성된다. 분사 구멍(831a - 832b) 각각의 직경은 대체로 0.05 mm 내지 0.1 mm의 범위 내에서 설정된다.

연료가 노즐(11a)의 분사 구멍(831a - 832b)을 통해 분사되면, 연료는 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 각각에 대해 대체로 동일한 방향으로 분사된다. 따라서, 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 각각을 통해 분사된 연료는 분무를 형성한다. 그러므로, 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 각각은 큰 통로 단면적을 갖는 단일 분사 구멍과 유사한 연료의 높은 투과력을 발휘한다. 또한, 연료의 미립화가 촉진되고, 이는 분사 구멍(831a - 832b) 각각의 통로 단면적이 작기 때문이다.

분사된 연료를 연소시킴으로써 발생되는 배기 가스는 배기 시스템(3)을 통해 주위 공기로 배출된다. 배기 시스템(3)은 상류측 단부가 전체 실린더와 연통하는 배기 매니폴드(31)와, 배기 가스 내에 포함된 입상 물질을 수집하기 위한 트랩 필터(32)를 포함한다.

도1에 도시된 바와 같이, 엔진은 배기 매니폴드(31)로 배출된 배기 가스의 폐열을 사용하여 공기를 엔진 본체(1) 내로 강제로 도입하기 위한 과급기(4)를 포함한다.

도1에 도시된 바와 같이, 엔진은 배기 가스의 일부를 배기 시스템(3)으로부터 흡기 시스템(2)을 배기 시스템(3)과 연결시키는 EGR 통로(51)를 통해 흡기 시스템(2) 내로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환 시스템(5; EGR 시스템)을 포함한다. EGR 비율은 개도가 임의로 설정될 수 있는 EGR 밸브(52)를 사용하여 재순환되는 배기 가스(EGR 가스)의 유속을 조절함으로써 조절된다. EGR 냉각기(53)가 EGR 통로(51) 내에 배치되어, EGR 가스가 흡기 시스템(2) 내로 들어가기 전에 EGR 가스를 냉각시킨다.

EGR 가스는 우회 통로(54)를 통해 유동함으로써 EGR 냉각기(53)를 우회할 수 있다. 우회 통로(54)는 EGR 냉각기(53) 하류측의 합류점에서 EGR 통로(51) 내로 합류한다. 절환 밸브(55)가 합류점에 배치된다. 절환 밸브(55)는 EGR 가스가 EGR 냉각기(53)를 통해 흡기 시스템(2)으로 재순환되는 작동 상태와, EGR 가스가 EGR 냉각기(53)를 우회하여 우회 통로(54)를 통해 (EGR 냉각기(53)를 통하지 않고) 흡기 시스템(2)으로 재순환되는 다른 작동 상태 사이에서 절환된다.

흡기 시스템(2)은 인터쿨러(23)를 포함한다. 인터쿨러(23)는 과급기(4)의 압축기와 스로틀 밸브(22) 사이에 배치된다. 인터쿨러(23)는 과급기(4)에 의해 과급된 흡기 공기를 냉각시킨다. 흡기 공기는 우회 통로(24)를 통해 유동함으로써 인터쿨러(23)를 우회할 수 있다. 우회 통로(24)는 인터쿨러(23) 하류측의 합류점에서 흡기 통로 내로 합류한다. 인터쿨러 절환 밸브(25)가 합류점에 배치된다. 인터쿨러 절환 밸브(25)는 흡기 공기가 인터쿨러(23)를 통해 흡기 매니폴드(21) 내로 도입되는 작동 상태와, 흡기 공기가 인터쿨러(23)를 우회하여 우회 통로(24)를 통해 흡기 매니폴드(21) 내로 도입되는 다른 작동 상태 사이에서 절환된다.

전자 제어 유닛(71; ECU)이 엔진의 다양한 부분에 장착된 센서에 의해 감지되는 엔진의 작동 상태에 기초하여 연료 분사를 제어한다. 센서는 스로틀 밸브(22)의 개도(스로틀 개도)를 감지하기 위한 스로틀 위치 센서(72)와, 배기 가스의 산소 농도를 감지하기 위한 공연비 센서(73)를 포함한다. 커먼 레일 압력을 감지하기 위한 압력 센서(74)가 커먼 레일(63)에 장착된다. 엔진은 엔진 회전 속도(NE)를 감지하기 위한 회전 속도 센서(75), 가속기 위치를 감지하기 위한 가속기 위치 센서(76), 및 디젤 엔진에서 일반적으로 사용되는 다른 센서들을 포함한다.

ECU(71)는 다양한 신호 처리 회로 및 계산 회로를 포함한다. 예를 들어, ECU(71)는 마이크로 컴퓨터를 중심으로 구성된다.

ECU(71)는 감지된 스로틀 개도를 차량 운전자에 의해 요구되는 토크값으로서 사용하고, 스로틀 개도에 따라 연료 분사량의 명령값을 설정한다. ECU(71)는 분사기(11)를 제어한다. 특히, ECU(71)는 연료를 분사하기 위해 소정의 기간 동안 소정의 시점에서 분사기(11)를 개방한다. ECU(71)는 감지된 커먼 레일 압력이 목표 압력과 일치하도록 연료 압력 공급 장치(62)를 제어한다. ECU(71)는 EGR 밸브(52), 절환 밸브(55), 인터쿨러 절환 밸브(25), 가변 밸브 시점 기구(12) 등을 작동 상태에 따라 제어한다.

다음으로, 제어 수단인 ECU(71)에 의해 수행되는 연소 제어가 설명될 것이다. 제어는 (이후에서 설명되는) 소정의 작동 영역 내에서 선택적으로 수행된다.

먼저, 실린더 내부의 산소 농도가 EGR 비율(Rr)을 제어함으로써 설정된다. 분사 시점(Tinj)이 상사점(TDC)에 설정된 경우의 EGR 비율(Rr)에 대한 질소 산화물, 매연, 소음, 연비, 및 점화 지연(분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간)은 각각 도4에서 실선("a"), 점선("b"), 실선("c"), 점선("d"), 및 실선("e")에 의해 도시되어 있다. EGR 비율(Rr)이 증가하면, 산소 농도는 감소하고 점화 후의 연소 공간 내의 연소의 과도한 활성화가 방지될 수 있다. 따라서, 연소 온도의 과도한 증가가 억제될 수 있다. 그러므로, 질소 산화물은 도4의 실선("a")에 의해 도시된 바와 같이 EGR 비율(Rr)이 증가함에 따라 감소한다. 이러한 경우에, 소음 또한 실선("c")에 의해 도시된 바와 같이 감소되고, 이는 연소의 과도한 활성화가 방지되 기 때문이다. EGR 비율(Rr)이 증가하면, 산소가 연소 공간 내에서 불충분해지고, 매연이 점선("b")에 의해 도시된 바와 같이 악화(증가)된다. 그러므로, EGR 비율(Rr)은 질소 산화물, 소음, 및 매연에 따라 결정되고, 이들 사이에 균형이 존재한다. EGR 비율(Rr)은 또한 다른 인자에 따라 결정된다. EGR 비율(Rr)은 예를 들어 (도4의 지점(C1)에 의해 도시된 바와 같이) 35％로 설정된다.

둘째로, 점화 지연은 분사가 시작되는 분사 시점(Tinj) 등을 다음과 같이 제어함으로써 설정된다. 점화 지연은 점화 시점이 TDC 이후이고 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율이 소정의 범위(예를 들어, 25％ 내지 50％의 범위) 내에 있도록 설정된다. 조기 점화 분사량(Qp)과 총 분사량(Qt)은 다음과 같이 한정된다. 분사기(11)의 밸브 개방 제어 신호인 분사 펄스(PULSE)가 도6의 실선("a")에 의해 도시된 바와 같이 한번 출력되면, 일시적인 프로파일이 사다리꼴 형상인 분사 비율(Ri)이 실선("b")에 의해 도시된 바와 같이 제공된다. 제어 조건 등에 대응하는 다양한 형상의 열발생률(Rh; 열발생률 패턴)의 일시적인 프로파일이 도6의 실선("c")에 의해 도시된 바와 같이 제공된다. 조기 점화 분사량(Qp)은 분사 시점(Tinj)으로부터 점화 시점(Tign)까지의 기간 내에 분사되는 연료의 양이고, 점화 시점으로부터 열발생률(Rh)이 상승한다. 총 분사량(Qt)은 하나의 분사 펄스에 따라 분사되는 연료의 총량이다.

점화 지연은 주로 실린더 온도 및 실린더 압력에 의존한다. 실린더 온도 및 실린더 압력이 증가하면, 점화 지연은 단축된다. 그러므로, 점화 지연은 실린더 온도에 영향을 주는 분사 시점(Tinj), 실린더 내로 들어가는 가스의 온도(실린더 흡기 가스 온도), EGR 가스의 온도, 압축비, 실린더 압력을 영향을 주는 과급 압력, 및 분사 압력 중 적어도 하나를 제어함으로써 설정된다. EGR 비율이 35％인 경우의 분사 시점(Tinj)에 대한 질소 산화물, 매연, 소음, 연비, 및 점화 지연의 특성이 각각 도7에서 실선("a"), 점선("b"), 실선("c"), 점선("d"), 및 실선("e")에 의해 도시되어 있다. 통상, 도7의 실선("e")에 의해 도시된 바와 같이, 점화 지연은 분사 시점(Tinj)이 TDC 이전의 일정 각도로 설정될 때 최소화되고, 점화 지연은 분사 시점(Tinj)이 앞당겨지거나 일정 각도로부터 지연됨에 따라 증가한다. 점화 지연이 최소화되면, 점화는 TDC 근방에서 시작된다. 분사 시점(Tinj)이 TDC 이전이면, 열발생률(Rh)의 일시적인 프로파일은 도8a에 도시된 바와 같이 연소의 초기 단계에서 큰 피크를 갖는다. 도8a에 도시된 프로파일은 분사 시점(Tinj)이 도7의 값(A2)으로 설정될 때 제공된다. 분사 시점(Tinj)이 점화 지연이 최소화되는 일정 각도에 접근하면, 피크는 도8b에 도시된 바와 같이 감소되고, 최종적으로 열발생률(Rh)의 일시적인 프로파일은 도8c에 도시된 사다리꼴 형상으로 변경된다. 도8b에 도시된 프로파일은 분사 시점(Tinj)이 도7의 값(B2)으로 설정될 때 제공된다. 도8c에 도시된 프로파일은 분사 시점(Tinj)이 도7의 값(C2)으로 설정될 때 제공된다.

분사 시점(Tinj)이 점화 지연이 최소화되는 일정 각도로 설정되면, 매연은 도7의 점선("b")에 의해 도시된 바와 같이 가장 악화(증가)된다. 매연은 점화 시점(Tinj)이 앞당겨지거나 일정 각도로부터 지연됨에 따라 개선(감소)된다. 그러므로, 분사 시점(Tinj)은 점화 시점(Tign)이 TDC 이후이고 점화 지연이 소정의 범위 내에 있도록 설정된다.

EGR 가스 온도, 실린더 흡기 가스 온도, 압축비, 과급 압력, 및 분사 압력이 점화 시점(Tinj)에 추가하여, 점화 지연을 조절하기 위한 파라미터로서 채용될 수 있다. EGR 가스가 EGR 냉각기(53)를 통해 유동하는 것을 방지하기 위해 절환 밸브(55)를 우회 통로(54)측으로 전환시킴으로써, EGR 가스는 EGR 가스 온도의 감소를 실질적으로 방지하면서 실린더 내로 공급될 수 있다. 따라서, 배기 가스 온도가 냉각 기간 또는 저부하 기간 중에 낮더라도, EGR 가스 온도의 과도한 감소가 방지될 수 있다.

실린더 흡기 가스 온도는 EGR 가스와 새로운 공기의 혼합물이며 흡기 매니폴드(21)를 통해 실린더 내로 들어가는 가스의 온도이다. 점화 지연 제어는 스로틀 밸브(22)를 통과한 새로운 공기와 EGR 통로(51)를 통해 제공된 EGR 가스를 혼합함으로써 만들어진 가스의 온도에 의해 직접 영향을 받는다. 그러므로, 실린더 흡기 가스 온도는 점화 지연을 제어하기 위한 파라미터로서 제어된다. 실린더 흡기 가스 온도는 새로운 공기 온도 및 EGR 가스 온도에 기초하여 제어된다. 새로운 공기 온도 및 EGR 가스 온도는 우회 통로(24, 54)의 절환 밸브(25, 55)를 각각 절환함으로써 제어될 수 있다.

압축비는 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시점을 제어함으로써 조절된다. 압축비가 증가함에 따라, 실린더 온도가 증가한다.

실린더 압력은 과급기(4)의 과급 압력을 제어함으로써 조절된다. 과급 압력이 증가함에 따라, 실린더 압력이 증가한다. 분사 압력은 커먼 레일 압력이 목표 압력과 일치하도록 연료 압력 공급 장치(62)를 제어함으로써 조절된다.

산소 농도가 감소되면, 점화 지연이 길어진다. 분사 압력이 증가됨에 따라, 연료의 미립화가 촉진되고 예혼합기의 형성이 촉진된다. 그러므로, 점화 지연은 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율이 분사 압력을 증가시킴으로써 소정의 범위 내에 있도록 조절될 수 있다.

다음으로, 실린더 산소 농도 및 점화 지연의 상기 제어가 수행되는 경우의 분사기(11)의 연료 분사 모드가 도9 내지 도10d에 기초하여 설명될 것이다. 도9의 시점(A3)에서의 연료 분사 상태가 도10a에 도시되어 있다. 도9의 시점(B3)에서의 연료 분사 상태가 도10b에 도시되어 있다. 도9의 시점(C3)에서의 연료 분사 상태가 도10c에 도시되어 있다. 도9의 시점(D3)에서의 연료 분사 상태가 도10d에 도시되어 있다. 연료의 분무는 도10a의 영역("a")에 의해 도시된 바와 같이 분사의 초기 단계에서 액적 그룹의 형태로 존재한다. 분무가 분사 구멍으로부터 멀어짐에 따라, 미립화 및 기화가 진행되고, 연료는 공기와 더 혼합된다. 따라서, 연료와 공기가 균등화되고, 연료 및 공기의 혼합기의 형성이 촉진된다. 위에서 설명한 바와 같이, 분사기(11)의 노즐 구조는 연료의 미립화 및 투과력을 방해하지 않는다. 분사된 연료는 전반적으로 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 각각에 대해 분사 구멍(831a - 833a) 또는 분사 구멍(831b, 832b)의 중심선을 따라 이동한다. 연료의 분무가 충분한 투과력을 가지므로, 연료가 분사 구멍(831a - 832b)으로부터 멀어짐에 따라 연료 및 공기의 혼합 상태가 더 균등화되는 확실한 경향이 존재한다. 연료는 도10b, 도10c, 또는 도10d의 영역("b") 내에서 미립화되고 기화된다. 미립화가 방해 받지 않으므로, 예혼합기는 연료가 도11에 도시된 바와 같이 분사 구멍(831a -832b)과 대면한 연소실의 벽(W)에 도달하기 전에 형성될 수 있다. 예혼합기는 도10b, 도10c, 또는 도10d의 영역("c") 내에서 형성된다. 예혼합기는 도10c 또는 도10d의 영역("d") 내에서 연소된다.

연료가 분사 구멍과 대면한 연소실 벽(W)에 도달하기 전에 예혼합기를 형성하기 위해, 일정 거리(D)가 도11에 도시된 바와 같이 점화 지연 중에 형성된 분무의 선단과 연소실 벽 표면(W) 사이에 제공되어야 한다. 일정 거리(D)는 양호하게는 소정의 범위 내로 설정되어야 한다. 예를 들어, 거리(D)의 소정의 범위는 다음의 수학식 1에 의해 한정된다.

0 < D ≤ L1 × 0.2

수학식 1에서, L1은 노즐(11a)의 분사 구멍과 분무의 선단 사이의 거리를 나타내고, L2는 도11에 도시된 바와 같이 노즐(11a)의 분사 구멍과 연소실 벽(W) 사이의 거리이다. 일정 거리(D)는 거리(L2)로부터 거리(L1)를 빼서 계산된다.

연소 공간의 크기는 산소 농도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 산소 농도는 EGR 비율(Rr)을 조절함으로써 제어될 수 있다. 그러므로, 연소 공간은 연소 공간이 연료 및 공기가 충분히 혼합되지 않은 공간 내로 확장되지 않도록 예혼합 공간 내로 제한될 수 있다. 또한, 점화 지연을 제어함으로써, 연소의 진행 속도(연소 진행 속도)가 조절될 수 있다. 그러므로, 예혼합기가 새롭게 형성되는 속도(예혼합기 형성 속도)와 연소 진행 속도가 균등화될 수 있다. 따라서, 예혼합기는 도 10a 내지 도10d에 도시된 바와 같이 연료 분무의 선단으로 순차적으로 공급되고, 일정한 열발생률(Rh)이 제공될 수 있다. 따라서, 예혼합 연소가 일정한 크기의 예혼합 공간 내에서 일어난다. 따라서, 열발생률(Rh)은 일정하게 유지되고, 사다리꼴 형상의 열발생률 패턴이 도9에 도시된 바와 같이 얻어진다. 따라서, 질소 산화물, 소음, 및 매연의 감소가 동시에 달성될 수 있다. 이러한 효과는 EGR 비율(Rr)이 도4 및 도5c에 도시된 바와 같이 일정값(C1)이거나 분사 시점(Tinj)이 도7 및 도8c에 도시된 바와 같이 일정 시점(C2)일 때, 달성된다. EGR 비율(Rr)이 일정값(C1)으로부터 변경되거나 분사 시점(Tinj)이 일정 시점(C2)으로부터 변경되면, 열발생률 패턴은 사다리꼴 형상으로부터 도5a, 도5b, 도8a, 또는 도8b에 도시된 바와 같이 연소의 초기 단계에서 피크를 갖는 프로파일로, 또는 도5d 또는 도8d에 도시된 바와 같이 전반적으로 피크형 프로파일로 변경된다. 도5a에 도시된 열발생률 패턴은 EGR 비율(Rr)이 도4의 값(A1)으로 설정될 때 제공된다. 도5b에 도시된 열발생률 패턴은 EGR 비율(Rr)이 도4의 값(B1)으로 설정될 때 제공된다. 도5d에 도시된 열발생률 패턴은 EGR 비율(Rr)이 도4의 값(D1)으로 설정될 때 제공된다. 도8d에 도시된 열발생률 패턴은 분사 시점(Tinj)이 도7에 도시된 시점(D2)으로 설정될 때 제공된다.

노즐(11a)의 각각의 분사 구멍(831a - 832b)과 연소 공간 사이의 거리는 점화 지연 및 노즐(11a)에 의해 제공되는 투과력에 의존한다. 투과력은 연료의 분사 압력에 의존한다. 분사 압력은 커먼 레일 압력을 조절함으로써 변경될 수 있다. 그러므로, 커먼 레일 압력은 열발생률(Rh)이 일정하게 유지되고 예혼합기가 연소를 위해 순차적으로 공급되도록 설정된다.

인접한 분무들이 예혼합 공간을 형성하는 과정 중의 공기 유동 때문에 서로 간섭하면, 균일한 혼합기가 형성될 수 없고 연소량이 증가한다. 따라서, 사다리꼴 프로파일을 갖는 열발생률(Rh)이 얻어질 수 없고, 연소 공간은 연료가 공기와 충분히 혼합되지 않은 공간 내로 확장된다. 결과적으로, 매연이 악화(증가)된다. 그러므로, 인접한 분무들 사이의 간섭은 양호하게는 와류(swirl)를 감소시킴으로써 방지되어야 한다. 스월비는 양호하게는 0.5 내지 2.5의 범위 내로 설정되어야 한다.

본 실시예에서, 분사된 연료는 예혼합 공간 내에서만 확산 및 연소된다. 일정 분사 구멍 그룹으로부터 분사된 분무가 인접한 분사 구멍 그룹으로부터 분사된 분무와 간섭하면, 위에서 설명한 연소 모드는 확립되지 않고 연소량이 증가한다. 이러한 경우에, 매연 및 소음은 악화(증가)될 수 있다. 그러므로, 인접한 분무들 사이의 간섭을 방지하기 위해, 분사 구멍 그룹의 개수(N)로 나누어진 실린더 체적(V)에 대한 단위 시간당 하나의 분사 구멍 그룹으로부터 분사되는 연료량(q)의 비율이 인덱스(q/(V/N))로서 채용되고, 인덱스(q/(V/N))는 소정의 범위(예를 들어, 도12에 도시된 바와 같이 단위 시간이 1분일 때 5 이하의 범위) 내로 설정된다. 도13a에 도시된 바와 같이, 열발생률(Rh)의 프로파일은 분사 시점이 TDC에 설정되고 EGR 비율이 35％로 설정될 때, 인덱스(q/(V/N))가 소정의 범위 내로 설정되면 사다리꼴 형상이 된다. 따라서, 매연 및 소음이 도12에 도시된 바와 같이 감소될 수 있다. 인덱스(q/(V/N))가 5를 초과하면, 열발생률(Rh)의 패턴은 도13b에 도시 된 바와 같이 전반적으로 피크형 패턴이 된다.

특허 문헌 1에 개시된 기술에서, 연료는 분사가 종료된 후에 점화된다. 그러므로, 예혼합 공간의 크기는 매우 커진다. 결과적으로, 다량의 열이 발생되고 소음이 증가한다. 대조적으로, 본 실시예에서, 연소는 일정한 비율로 순차적으로 일어난다. 그러므로, 소음이 낮은 수준으로 제한된다. 또한, 연소되는 연료가 이미 예혼합기로 변경되어 있으므로, 매연의 발생이 억제될 수 있다.

특허 문헌 1의 기술에서, 분사의 초기 단계에서 분사된 연료는 긴 점화 지연 중에 확산되고, 혼합기는 과도하게 희박해진다. 결과적으로, 탄화수소 또는 일산화탄소가 형성될 가능성이 있다. 대조적으로, 본 실시예에서, 연소는 먼저 분사되어 예혼합된 연료의 연소로부터 순차적으로 수행된다. 그러므로, 희박한 예혼합 공간의 형성이 방지될 수 있다. 따라서, 탄화수소 또는 일산화탄소의 형성이 억제될 수 있다.

점화 지연은 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율이 도14에 도시된 소정의 범위("B") 내에 있도록 설정된다. 도14의 지점("c")은 특허 문헌 1의 기술에서의 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율(1.0)을 나타낸다. 도14에 도시된 작동 범위(B) 내에서의 니들(82)의 상승 거리(L) 및 열발생률(Rh)이 도15b에 도시되어 있다. 도15b에 도시된 기간("a")은 점화 지연을 나타낸다. 도14에 도시된 작동 범위("A") 내에서의 니들(82)의 상승 거리(L) 및 열발생률(Rh)은 도15a에 도시되어 있다. 도14에 도시된 작동 범위("C") 내에서의 니들(82)의 상승 거리(L) 및 열발생률(Rh)은 도15c에 도시되어 있다. 점화 지연이 짧 거나, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율이 작으면, 예혼합 공간이 작다. 이러한 경우에, 연료는 연료가 실린더 가스와 충분히 혼합되기 전에 점화되고, 다량의 연료가 점화 후에 분사된다. 그러므로, 실린더 온도가 증가하고, 연소 공간은 연료가 실린더 가스와 충분히 혼합되지 않은 공간 내로 확장된다. 결과적으로, 매연이 발생된다. 점화 지연이 길거나, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율이 크면, 예혼합 공간은 확대되며 다량의 열이 발생되고, 소음이 증가된다. 그러므로, 점화 지연은 균형 관계를 갖는, 매연 및 소음에 따라 결정된 소정의 범위 내로 설정된다.

점화 지연은 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율에 기초하여 한정된다. 그러므로, 작동 상태가 총 분사량(Qt)이 비교적 큰 작동 범위 내에 있으면, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율의 소정의 범위에 대응하는 점화 지연의 범위는 더 긴 점화 지연을 제공하는 범위로 이동한다. 작동 상태가 총 분사량(Qt)이 비교적 작은 다른 작동 범위 내에 있으면, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율의 소정의 범위에 대응하는 점화 지연의 범위는 더 짧은 점화 지연을 제공하는 범위로 이동한다. 이러한 현상은 점화 시작 시점에서의 예혼합 공간의 크기가 총 분사량(Qt)이 큰 작동 범위 내에서 증가하고, 점화 시작 시점에서의 예혼합 공간의 크기가 총 분사량(Qt)이 작은 작동 범위 내에서 감소하는 것을 표시한다. 특히, 열발생률(Rh)은 총 분사량(Qt)이 큰 작동 범위 내에서 높고, 열발생률(Rh)은 총 분사량(Qt)이 작은 작동 범위 내에서 낮다. 따라서, 총 분사량(Qt)이 감소함에 따라 열발생률(Rh) 및 소음이 감소하는 특성이 얻어질 수 있다. 통상, 총 분사량(Qt)이 감소함에 따라, 더 엄격한 소음 방지가 요구된다. 요구되는 수준에 응답하는 소음 감소 효과는 상기 연소 제어에 의해 달성될 수 있다.

본 실시예에서, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율은 특정 숫자에 의해 한정된 0.25 내지 0.5의 범위 내에 있다. 소정의 범위는 내연 기관의 구조 등에 따라 변경된다. 예를 들어, 미립화 능력 또는 투과력과 같은 분사기(11)의 연료 분사 특성이 개선되면, 예혼합기는 더 신속하게 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 소정의 범위는 더 작은 값에 의해 한정되는 범위로 이동한다.

다음으로, 상기 연소 제어가 수행되는 소정의 작동 영역이 도16에 기초하여 설명될 것이다. 연소 제어는 도16의 중간 부하 작동 영역("A") 내에서 수행된다. 연소 제어는 고부하 작동 영역 또는 저부하 작동 영역 내에서는 수행되지 않는다. 엔진 회전 속도(NE)가 높으면, 실린더 온도는 증가하고 점화 시점은 앞당겨진다. 따라서, 총 분사량(Qt)에 대한 조기 점화 분사량(Qp)의 비율을 소정의 범위 내로 설정하는 것이 어려워진다. 그러므로, 상기 연소 제어는 회전 속도(NE)가 소정의 상한 회전 속도를 초과하면 수행되지 않는다. 부하가 낮으면, 실린더 온도는 낮고 총 분사량(Qt)은 작다. 부하가 높으면, 다량의 새로운 공기가 요구된다. 그러므로, 그러한 경우에, EGR 비율은 낮은 값으로 설정되어, 상기 연소 제어가 수행되지 않는다. 이는 본 발명이 EGR에 의해 야기되는 문제점을 제거하는 것을 목적으로 하며 본 발명이 EGR 비율 자체가 낮을 때 적용되더라도 충분한 효과를 발휘하지 않기 때문이다. 도16에서, Tr은 엔진에 의해 출력되는 토크를 나타내고, NEi는 엔진의 공회전 속도이다.

분무의 미립화도가 시간에 따른 악화로 인해 악화되면, 연소 공간은 예혼합 공간으로부터, 실린더 온도가 높은 조건 하에서 분무의 방향을 따라 예혼합 공간의 상류측에 형성된 미립화 공간을 향해 확장된다. 이러한 경우에, 분무는 연료가 충분히 예혼합되지 않은 공간 내에서 연소되고, 매연이 더 쉽게 발생될 수 있다. 미립화도가 악화된 경우에, 후분사가 추가로 수행되어, 후분사 시에 분사된 연료가 연소실 내에서 연소됨과 동시에 매연이 연소된다. 따라서, 매연의 발생은 실린더 온도가 높은 조건 하에서도 확실히 억제될 수 있다.

도17a에 도시된 사다리꼴 열발생률 패턴에 추가하여, 도17b에 도시된 바와 같이 뒤집어진 사발 형상으로 형성된 패턴과 같은 대체로 피크를 갖지 않는 열발생률 패턴 또는 도17c에 도시된 바와 같이 연소의 초기 단계에서 작은 피크를 갖는 패턴이 본 실시예의 연소 제어를 수행함으로써 제공될 수 있다.

본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않아야 하고, 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 많은 다른 방식으로 실시될 수 있다.

본 발명에 따르면, 질소 산화물 또는 매연과 같은 배출을 감소시키고 동시에 소음 방지 능력 및 연비를 개선할 수 있는 내연 기관을 제공할 수 있다.

Claims

배기 가스를 흡기 시스템(2) 내로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환 시스템(5)을 갖는 압축 점화식 내연 기관에 있어서,

연료가 쉽게 증발될 수 있도록 연료를 미립화 하고 연료가 엔진의 실린더 내부의 분위기 속으로 침투되도록 하기 위하여 연료를 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)을 통하여 대략 일정한 분사율로 분사하는 공급 수단(11)을 포함하고, 상기 공급 수단(11)은 분사된 연료의 공간 분포를 제공하는데 상기 공간 분포에서는 연료가 상기 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)으로부터 분사 방향으로 멀어질수록 연료와 공기와의 혼합이 진행하여 연료와 공기가 예혼합하는 예혼합 공간에 연료가 도달하는 공간 분포를 이루며,

연료가 연소되는 연소 공간이 예혼합 공간과 일치하도록 실린더 내부의 산소 농도를 제어하고, 연료가 분사될 때 점화되도록 그리고 1회 분사 중에 분사되는 연료의 총량에 대한 점화 시작 이전에 분사되는 연료량의 비율이 소정의 범위 내에 있도록 연료의 분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간을 제어하기 위한 연소 제어를 수행하기 위한 제어 수단(71)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 공급 수단(11)은 인접한 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)들이 분사 구멍 그룹(83a, 83b)을 형성하도록 형성되고, 동일한 분사 구멍 그룹(83a, 83b)에 속하는 분사 구멍(831a, 832a, 833a, 831b, 832b)들의 중심선은 대체로 동일한 방향으로 향하는 내연 기관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(71)은 실린더 내부의 산소 농도를 제어하기 위해, 재순환되는 배기 가스량을 제어하는 내연 기관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(71)은 연료의 분사 시점, 재순환되는 배기 가스의 온도, 실린더 내로 들어가는 가스의 온도, 압축비, 과급 압력, 및 분사 압력 중 적어도 하나를 제어함으로써 연소 제어 시에 연료의 분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간을 제어하는 내연 기관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(71)은 엔진의 부하가 저부하 범위와 고부하 범위 사이의 일정 범위 내에 있고 엔진의 회전 속도가 소정의 회전 속도 미만일 때, 연소 제어를 수행하는 내연 기관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(71)은 1회 분사 중에 분사되는 연료의 총량에 대한 점화 시작 이전에 분사되는 연료량의 비율이 연소 제어 시에 25％ 내지 50％의 범위 내에 있도록 연료의 분사 시점으로부터 점화 시점까지의 기간을 제어하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 제어 수단(71)은 열발생률의 패턴이 피크를 갖지 않도록 연소 제어를 수행하는 내연 기관.
제2항에 있어서, 엔진은 엔진의 스월비가 0.5 내지 2.5의 범위 내로 설정되도록 형성된 내연 기관.
제2항에 있어서, 엔진은 복수의 분사 구멍 그룹(83a, 83b)을 구비하여 형성되고,

엔진은 분사 구멍 그룹(83a, 83b)의 개수로 나누어진 실린더의 체적에 대한 1분당 분사 구멍 그룹(83a, 83b) 중 하나를 통해 분사되는 연료량의 비율이 5 이하로 설정되도록 형성된 내연 기관.