KR19990071403A

KR19990071403A - 압축착화식 내연기관

Info

Publication number: KR19990071403A
Application number: KR1019980040930A
Authority: KR
Inventors: 히로미찌 야나기하라
Original assignee: 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 1999-09-27
Also published as: CN1098419C; KR100281212B1; CN1226630A

Abstract

(과제) 전 (全) 운전영역에 걸쳐 NOx 및 매연의 발생을 억제한다.

(해결수단) 기관의 운전영역을 저부하측의 제 1 운전영역 (F) 과 고부하측의 제 2 운전영역 (G) 으로 분할한다. 기관의 운전상태가 제 1 운전영역 (F) 에 있을 때에는 압축상사점전 50°이전에 1 회만 연료분사 (I) 를 행한다. 기관의 운전상태가 제 2 운전영역 (G) 에 있을 때에는 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 최대분사량의 30 퍼센트 이하의 제 1 회째 연료분사 (I₁) 를 행함과 동시에 거의 압축상사점에서 제 2 회째 연료분사 (I₂) 를 행한다.

Description

압축착화식 내연기관

본 발명은 압축착화식 내연기관에 관한 것이다.

압축착화식 내연기관에 있어서는 연소실내로 분사된 연료의 분산정도가 연소에 큰 영향을 미친다. 즉, 연소실 전체로 연료가 분산되면 단위용적당 발열량이 낮아지기 때문에 연소온도가 낮아지며, 그래서 NOx 가 발생하지 않는 원활한 연소가 행해진다. 또한, 연료입자의 주위에는 충분한 공기가 존재하기 때문에 매연도 발생하지 않게 된다. 따라서, 연소실내 전체로 분사연료를 분산시키기 위하여 압축상사점전 60°보다 앞선 압축행정중에 연료를 분사하도록 한 압축착화식 내연기관이 공지되어 있다 (일본 공개특허공보 평7-317588 호 참조).

즉, 연소실내의 압력이 높아지면 공기저항이 커지기 때문에 분사연료가 연소실내 전체로 퍼지기 어려워지며, 따라서 이 압축착화식 내연기관에서는 연소실내의 압력이 낮은 압축상사점전 60°이전에 연료를 분사하도록 하고 있다.

그런데, 이와 같이 연소실내 전체로 분사연료를 분산시키도록 한 경우, 연료분사량이 적은 때에는 NOx 및 HC 가 발생하지 않는 원활한 연소가 행해진다. 그러나, 연료분사량이 많아지면 비록 연소실내 전체로 분사연료를 분산시키도록 하여도 연료가 조기에 착화되기 시작하며, 일단 연료가 조기에 착화되면 연소실내의 온도가 상승하기 때문에 연료는 더욱 조기에 착화된다. 그 결과, 연소가 점차 격해져서 노킹이 발생할 뿐만 아니라 다량의 NOx 및 매연이 발생하게 된다.

이와 같이 상술한 압축착화식 내연기관에서는, 연료분사량이 많아지면 착화시기를 원활한 연소가 얻어지는 착화시기로 제어할 수 없게 된다. 이 경우, 만약 착화시기를 원활한 연소가 얻어지는 착화시기로 제어할 수 있으면, NOx 및 매연의 발생량이 적은 원활한 연소를 얻을 수 있다.

본 발명의 목적은 착화시기를 원활한 연소가 얻어지는 착화시기로 제어할 수 있는 압축착화식 내연기관을 제공하는 데 있다.

도 1 은 내연기관의 전체도이다.

도 2 는 공연비 센서의 출력을 나타내는 도면이다.

도 3 은 각분사시기영역을 나타내는 도면이다.

도 4 는 각분사시기영역을 나타내는 도면이다.

도 5 는 연소실내의 압력변화를 나타내는 도면이다.

도 6 은 기관의 압축비 범위를 나타내는 도면이다.

도 7 은 기관의 운전영역을 나타내는 도면이다.

도 8 은 분사시기를 나타내는 도면이다.

도 9 는 전연료분사량 (Q) 등의 맵 (map) 을 나타내는 도면이다.

도 10 은 분사제어를 행하기 위한 플로우차트이다.

도 11 은 분사시기 등을 나타내는 도면이다.

도 12 는 EGR 제어밸브의 기본열림정도 (Gθ2) 의 맵을 나타내는 도면이다.

도 13 은 목표공기과잉율 등의 맵을 나타내는 도면이다.

도 14 는 분사제어를 행하기 위한 플로우차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

5 : 연소실 6 : 연료분사밸브 23 : EGR 제어밸브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 발명에서는 연소실내로 연료를 분사하도록 한 압축착화식 내연기관에 있어서, 기관의 운전영역을 저부하측의 제 1 운전영역과 고부하측의 제 2 운전영역으로 분할하고, 기관의 운전상태가 제 1 운전영역에 있을 때에는 압축상사점전 50°이전에 적어도 1 회만 연료분사를 행하여 분사연료를 연소시키고, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에는 분사하여도 연소를 일으키지 않는 양의 제 1 회째 연료를 압축행정 후반의 미리 정해진 분사시기영역에서 분사하고, 상기 미리 정해진 분사시기영역보다 늦은 시기에 제 2 회째 연료를 분사하여 제 1 회째 연료 및 제 2 회째 연료를 연소시키도록 하고 있다.

제 2 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 분사하여도 연소를 일으키지 않는 제 1 회째 연료량이 최대분사량의 30 퍼센트 이하이다.

제 3 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 미리 정해진 분사시기영역이 거의 압축상사점전 90°에서 거의 압축상사점전 20°이다.

제 4 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 미리 정해진 분사시기영역은 기관회전수가 높아질수록 압축하사점쪽으로 된다.

제 5 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 최대분사량에 대한 제 1 회째 연료분사량의 비율이 작아질수록 동일한 기관회전수에 대한 미리 정해진 분사시기영역의 폭이 커진다.

제 6 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 기관회전수가 높아짐에 따라 제 1 회째 연료분사시기가 빨라진다.

제 7 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 거의 압축상사점 또는 압축상사점후에 제 2 회째 연료분사가 행해진다.

제 8 발명에서는 제 1 발명에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 공연비를 거의 이론공연비로 제어하는 공연비 제어수단을 구비하고 있다.

제 9 발명에서는 제 8 발명에 있어서, 공연비 제어수단은 재순환 배기가스량을 제어함으로써 공연비를 거의 이론공연비로 제어하도록 하고 있다.

제 10 발명에서는 제 8 발명에 있어서, 기관배기통로내에 삼원촉매를 배치하고 있다.

발명의 실시형태

도 1 을 참조하면, 부호 (1) 는 기관본체, 부호 (2) 는 실린더블록, 부호 (3) 은 실린더헤드, 부호 (4) 는 피스톤, 부호 (5) 는 연소실, 부호 (6) 은 전기제어식 연료분사밸브, 부호 (7) 는 흡기밸브, 부호 (8) 는 흡기포트, 부호 (9) 는 배기밸브, 부호 (10) 는 배기포트를 각각 나타낸다. 흡기포트 (8) 는 대응하는 흡기다기관 (11) 을 거쳐 서지탱크 (a surge tank;12) 에 연결되고, 서지탱크 (12) 는 흡기덕트 (13) 를 거쳐 배기 터보과급기 (14) 의 콤프레서 (15) 에 연결된다. 한편, 배기포트 (10) 는 배기 매니폴드 (16) 및 배기관 (17) 을 거쳐 배기 터보과급기 (14) 의 배기터빈 (18) 에 연결되고, 배기터빈 (18) 의 출구는 삼원촉매 (19) 를 내장한 촉매컨버터 (20) 에 연결된다. 또한, 배기 매니폴드 (16) 내에는 공연비 센서 (21) 가 배치된다.

배기 매니폴드 (17) 와 서지탱크 (12) 는 배기가스 재순환 (이하, EGR 이라 함) 통로 (22) 를 거쳐 서로 연결되고, EGR 통로 (22) 내에는 전기제어식 EGR 제어밸브 (23) 가 배치된다. 각 연료분사밸브 (6) 는 연료공급관 (24) 을 거쳐 연료리저버 (a fuel reservoir), 소위 코먼레일 (25) 에 연결된다. 이 코먼레일 (25) 내로는 전기제어식 토출량가변의 연료펌프 (26) 로부터 연료가 공급되며, 코먼레일 (25) 내로 공급된 연료는 각 연료공급관 (24) 을 거쳐 연료분사밸브 (6) 로 공급된다. 코먼레일 (25) 에는 코먼레일 (25) 내의 연료압을 검출하기 위한 연료압 센서 (27) 가 부착되며, 연료압 센서 (27) 의 출력신호에 의거하여 코먼레일 (25) 내의 연료압이 목표연료압으로 되도록 연료펌프 (26) 의 토출량이 제어된다.

전자제어유닛 (30) 은 디지털컴퓨터로 이루어지며, 쌍방향성 버스 (31) 에 의해 서로 접속된 ROM (리드 온리 메모리) (32), RAM (랜덤 액세스 메모리) (33), CPU (마이크로 프로세서) (34), 입력포트 (35) 및 출력포트 (36) 를 구비한다. 공연비 센서 (21) 의 출력신호는 대응하는 AD 변환기 (37) 를 거쳐 입력포트 (35) 로 입력된다. 또한, 연료압 센서 (27) 의 출력신호도 대응하는 AD 변환기 (37) 를 거쳐 입력포트 (35) 로 입력된다. 액셀페달 (40) 에는 액셀페달 (40) 의 답입량 (L) 에 비례한 출력전압을 발생하는 부하센서 (41) 가 접속되고, 부하센서 (41) 의 출력전압은 대응하는 AD 변환기 (37) 를 거쳐 입력포트 (35) 로 입력된다. 그리고, 입력포트 (35) 에는 크랭크샤프트가, 예를 들면 30°회전할 때마다 출력펄스를 발생하는 크랭크각 센서 (42) 가 접속된다. 한편, 출력포트 (36) 는 대응하는 구동회로 (38) 를 거쳐 연료분사밸브 (6), EGR 제어밸브 (23) 및 연료펌프 (26) 에 접속된다.

도 2 는 공연비 센서 (21) 의 출력전류 (I) 를 나타낸다. 도 2 에 나타낸 바와 같이 공연비 센서 (21) 는 공기과잉율 (λ), 즉 공연비에 대응한 출력전류 (I) 를 발생시키며, 따라서 공연비 센서 (21) 의 출력전류 (I) 로부터 공연비를 구할 수 있다. 이 출력전류 (I) 는 전압으로 변환되어 대응하는 AD 변환기 (37) 로 입력된다.

도 1 에 나타내는 실시예에서는 분사연료를 가능한 한 균일하게 연소실 (5) 내로 분산시키기 위하여, 연료분사밸브 (6) 는 다수의 노즐구를 갖는 홀 노즐로 이루어진다. 이와 같은 연료분사밸브 (6) 를 사용하여 분사연료를 연소실 (5) 내로 분산시키면, 분사량 및 분사시간에 따라 분사연료가 연소되는 경우와 분사연료가 연소되지 않는 경우가 있음이 판명되었다. 따라서, 우선 먼저 이 점에 대하여 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 를 참조하면서 설명한다.

도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 있어서, 세로축은 크랭크각을 나타내고 가로축은 기관회전수 (N) 를 나타낸다. 또한, 도 3(A) 는 최대분사량의 5 퍼센트의 연료를 분사한 경우를 나타내고, 도 3(B) 는 최대분사량의 10 퍼센트의 연료를 분사한 경우를 나타내고, 도 4(A) 는 최대분사량의 20 퍼센트의 연료를 분사한 경우를 나타내고, 도 4(B) 는 최대분사량의 30 퍼센트 이상의 연료를 분사한 경우를 나타낸다.

또한, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 있어서 부호 (Ⅰ) 는 이 영역의 분사시기로 연료분사가 행해지면 종래부터 행해지고 있던 통상의 연소가 행해지는 분사시기영역을 나타내고, 부호 (Ⅱ) 는 이 영역의 분사시기로 연료분사가 행해지면 연소가 일어나지 않는 분사시기영역을 나타내고, 부호 (Ⅲ) 는 이 영역의 분사시기로 연료분사가 실행되면 NOx 및 매연이 거의 발생하지 않는 분사시기영역을 나타낸다.

분사연료가 연소되는지의 여부는 연료입자의 밀도와 연료입자의 온도에 의존한다. 간단히 말하면, 연료입자의 밀도가 비교적 작은 때에는, 연료입자의 온도가 높아지면 연소가 행해지고, 연료입자의 온도가 낮으면 연소가 행해지지 않는다. 이에 비하여 연료입자의 밀도가 높아지면 연료입자의 온도에 관계없이 연소가 행해진다.

이와 같이 연료입자의 밀도가 높아지면 연료입자의 온도에 관계없이 연소가 행해지는데, 이 때에는 연소가 폭발적으로 되어, 다량의 NOx 가 발생함과 동시에 매연이 발생한다. 즉, 분사연료가 화학반응을 일으키는 것은 연소실 (5) 내에 온도가 700。K 이상일 때이다. 대략 BTDC 30°전에서는 연소실 (5) 내의 온도는 700。K 이하로 되며, 따라서 대략 BTDC 30°전에 연료분사가 행해지면 분사연료는 화학반응을 일으키지 않고 연소실 (5) 내로 분산된다. 이어서, 피스톤 (4) 이 상승하여 연소실 (5) 내의 온도가 일정온도 이상으로 되면 연료입자 주위의 증발연료가 산소와 결합한다. 좀 더 자세하게 말하자면, 직쇄 탄화수소의 말단탄소를 산소라디칼이 공격하여 직쇄 탄화수소의 말단에 알데히드기가 형성되며, 이어서 이 알데히드기가 수산기로 된다.

한편, 이때 연료입자가 모여 있으면, 즉 연료입자의 밀도가 높으면 연료입자는 주위 연료입자의 증발연료의 산화반응열을 받아 고온으로 된다. 그 결과, 연료입자내의 탄화수소가 수소분자 (H₂) 나 탄소 (C) 로 열분해된다. 이 열분해에 의해 발생한 수소분자 (H₂) 는 폭발적으로 연소하여 고온을 발생시키고, 그래서 NOx 가 발생하게 된다. 한편, 열분해에 의해 탄소 (C) 가 발생하면 이들 탄소끼리가 결합하고, 그 일부가 매연으로서 배출된다. 이와 같이 연료입자의 밀도가 높으면 비록 연료입자가 화학반응을 일으키지 않고 연소실 (5) 내로 분산되어도 연료입자내의 탄화수소의 열분해작용에 기인하여 NOx 나 매연이 발생하게 된다.

한편, 대략 BTDC 30°이후에 연료분사가 행해지면 분사연료는 바로 화학반응을 일으켜 연료입자내의 탄화수소가 열분해된다. 그 결과, NOx 및 매연이 발생하게 된다. 즉, 연료입자의 밀도가 높을 때, 다시말하면, 연료분사량이 많을 때에는 언제 분사하여도 NOx 및 매연이 발생하게 된다.

이에 비하여 연료입자의 밀도가 낮을 때에는 전혀 상황이 달라진다. 이어서, 연료입자의 밀도가 낮을 때, 즉 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이하로서 연료입자가 분산되어 있을 때의 연소에 대하여, 즉 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 의 분사시기영역 (Ⅲ) 에 있어서 연료분사가 행해진 경우에 대하여 설명한다.

도 5 의 곡선은 피스톤 (4) 의 압축작용만에 의한 연소실 (5) 내 압력 (P) 의 변화를 나타낸다. 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 연소실 (5) 내의 압력 (P) 은 대략 압축상사점전 BTDC 60°를 넘으면 급속하게 상승한다. 이것은 흡기밸브 (7) 의 밸브열림시기와는 관계가 없으며, 어떠한 왕복운동식 내연기관이라도 연소실 (5) 내의 압력 (P) 은 도 5 에 나타나는 바와 같이 변화한다. 연소실 (5) 의 압력 (P) 이 높아지면 공기저항이 커지기 때문에 분사연료는 광범위하게 분산되지 않으며, 분사연료를 광범위하게 분산시키기 위해서는 연소실 (5) 내의 압력 (P) 이 낮은 때에 연료분사를 행할 필요가 있다.

도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이, 분사시기영역 (Ⅲ) 은 대략 BTDC 50°전이며, 따라서 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사가 행해지면 연료입자는 광범위하게 분산하게 된다. 또한, 이 때의 연료분사량은 최대분사량의 30 퍼센트 이하이며, 따라서 연소실 (5) 내에 있어서의 연료입자의 밀도는 상당히 작아진다.

이와 같이 연료입자의 밀도가 작으면 연료입자간의 간격이 넓어진다. 따라서, 연료입자 주위의 증발연료가 산소와 결합하였을 때에 각 연료입자는 주위 연료입자의 증발연료의 산화반응열을 그다지 받지 않으며, 그래서 각 연료입자는 열분해되지 않는다. 그 결과, 수소분자 (H₂) 나 탄소 (C) 는 거의 발생하지 않는다. 이어서, 압축행정이 진행되어 연료입자의 온도가 높아지면 각 연료입자의 증발연료가 거의 동시에 연소를 개시한다.

이와 같이 각 연료입자의 증발연료가 거의 동시에 연소를 개시하면 국소적으로 고온으로 되는 경우가 없으며, 또한 연료입자가 분산되어 있기 때문에 단위용적당 발열량은 낮아진다. 그 결과, 연소온도가 전체적으로 낮아지며, 따라서 NOx 가 발생하지 않는 원활한 연소가 행해진다. 또한, 연료입자의 주위에는 충분한 공기가 존재하기 때문에 매연도 발생하지 않게 된다.

상술한 바와 같이 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 는 각각 연료분사량이 최대분사량의 5 퍼센트, 10 퍼센트 및, 20 퍼센트일 때를 나타내며, 이 때 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사를 행하면 NOx 및 매연이 발생하지 않는 원활한 연소가 얻어진다. 또한, 도 4(B) 는 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이상일 때를 나타내고 있는데, 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사하였을 때에 NOx 및 매연이 발생하지 않는 원활한 연소가 얻어지는 것은 연료분사량이 최대분사량의 거의 50 퍼센트까지이다. 연료분사량이 최대분사량의 거의 50 퍼센트를 넘으면, 연료입자가 분산되어 있어도 연료입자의 밀도가 높아지기 때문에 NOx 및 매연이 발생한다.

따라서, 연료분사량이 최대분사량의 거의 50 퍼센트 이하인 경우에는, 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사를 행하면 NOx 및 매연이 발생하지 않는 원활한 연소가 얻어지게 된다.

도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이, 분사시기영역 (Ⅲ) 중 가장 늦은 분사시기, 즉 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에서는 분사시기영역 (Ⅲ) 과 분사시기영역 (Ⅱ) 의 경계 (Y), 도 4(B) 에서는 분사시기영역 (Ⅲ) 과 분사시기영역 (Ⅰ) 의 경계 (XY) 는 분사량에 관계없이 거의 동일한 시기이다. 즉, 경계 (Y,XY) 는 기관회전수 (N) 가 600 r.p.m 인 때에는 BTDC 50°부근이고, 기관회전수 (N) 가 높아짐에 따라 압축하사점쪽으로 되어 기관회전수 (N) 가 4000 r.p.m 인 때에는 BTDC 90°정도로 된다. 즉, 분사연료가 분사하는 데에는 시간을 요하며, 따라서 분사연료를 분산시키기 위해서는, 즉 연료입자의 밀도를 작게 하기 위해서는 기관회전수 (N) 가 높아짐에 따라 분사시기를 빠르게 하지 않으면 안된다. 또한, 기관회전수 (N) 가 높아질수록 연료입자의 가열시간이 짧아지며, 따라서 연료입자가 착화되는 데 필요한 충분한 열을 연료입자에 부여하기 위해서는 기관회전수 (N) 가 높아짐에 따라 분사시기를 빠르게 하여야만 한다. 따라서, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 나타나는 바와 같이, 경계 (Y,XY) 는 기관회전수 (N) 가 높아짐에 따라 압축하사점쪽으로 된다.

그리고, 경계 (Y,XY) 는 실제로는 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A), 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이 명료하게 나타나지 않으며, 따라서 경계 (Y,XY) 는 분사시기영역 (Ⅲ) 중 가장 늦은 분사시기의 대략 시기를 나타낸다.

이어서, 분사시기영역 (Ⅱ) 에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 최대분사량의 거의 30 퍼센트 이하의 연료를 분사하면 연소가 행해지지 않는다.

즉, 상술한 바와 같이 대략 BTDC 30°전에서는 연소실 (5) 내의 온도는 700。K 이하로 되어 있으며, 따라서 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 연료분사를 행하면 분사연료는 화학반응을 일으키지 않는다. 또한, 분사시기영역 (Ⅱ) 에서는 분사시기영역 (Ⅲ) 에 비하여 연소실 (5) 내의 압력 (P) 이 높아지기 때문에, 분사시기영역 (Ⅲ) 에 비하면 연료입자의 분산정도는 저하된다. 그러나, 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이하이기 때문에, 연료입자의 분산정도가 다소 저하되어도 연료입자의 밀도는 비교적 작다. 이와 같이 연료입자의 밀도가 작으면 연료입자간의 간격이 넓어지며, 그래서 상술한 바와 같이 각 연료입자는 주위 연료입자의 증발연료의 산화반응열을 그다지 받지 않기 때문에 열분해를 일으키지 않는다. 따라서, 폭발적인 연소가 발생하는 경우가 없다.

한편, 상술한 바와 같이 연료입자의 증발연료의 산화반응이 행해지면 직쇄 탄화수소의 말단에 수산기가 생성된다. 이어서, 피스톤 (4) 이 상승하면 수산기를 갖는 직쇄 탄화수소, 즉 산소를 함유한 타기 쉬운 탄화수소의 양이 증대한다. 그러나, 분사시기영역 (Ⅱ) 은 분사시기영역 (Ⅲ) 에 비하여 분사시기가 늦으며, 따라서 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 분사된 연료입자의 온도는 착화에 이를만큼 높아지지 않는다. 따라서, 산소를 함유한 타기 쉬운 탄화수소의 양이 증대하여도 연소는 개시되지 않는다.

이어서, 이 상태에서, 즉 연소하지 않고 산소를 함유한 타기 쉬운 탄화수소의 양이 증대한 상태에서 압축상사점으로 된다. 이어서, 이대로 아무것도 하지 않으면 연료는 착화되지 않고 실화된다.

도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 바와 같이, 분사시기영역 (Ⅱ) 중 가장 늦은 분사시기, 즉 분사시기영역 (Ⅱ) 과 분사시기영역 (Ⅰ) 의 경계 (X) 는 경계 (Y) 와 거의 평행을 이룬다. 즉, 분사시기영역 (Ⅱ) 의 폭, 다시말하면 경계 (X) 와 경계 (Y) 의 폭은 기관회전수 (N) 에 관계없이 거의 일정하게 된다. 또한 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 바와 같이, 경계 (X) 와 경계 (Y) 의 폭은 최대분사량에 대한 분사량의 비율이 증대됨에 따라 좁아지고, 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이 분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이상으로 되면 분사시기영역 (Ⅱ) 은 소멸된다.

즉, 분사량이 최대분사량의 5 퍼센트인 때에는 도 3(A) 에 나타나는 바와 같이, 기관회전수 (N) 가 600 r.p.m 인 때의 경계 (X) 는 대략 BTDC 20°이며, 경계 (X) 와 경계 (Y) 의 폭은 대략 30 크랭크각도로 부터 대략 40 크랭크각도이고, 분사량이 최대분사량의 10 퍼센트인 때에는 도 3(B) 에 나타낸 바와 같이, 기관회전수 (N) 가 600 r.p.m 일 때의 경계 (X) 는 대략 BTDC 30°이며, 경계 (X) 와 경계 (Y) 의 폭은 거의 20 크랭크각도로 부터 거의 30 크랭크각도이고, 분사량이 최대분사량의 20 퍼센트인 때에는 도 4(A) 에 나타낸 바와 같이 기관회전수 (N) 가 600 r.p.m 인 때의 경계는 대략 BTDC 40 도이며, 경계 (X) 와 경계 (Y) 의 폭은 대략 10 크랭크각도로 부터 대략 15 크랭크각도이고, 분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이상인 때에는 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이 분사시기영역 (Ⅱ) 은 소멸된다.

연료분사량이 증대되면 연료입자의 밀도가 커지게 되고, 따라서 연료분사량이 증대되었을 때에는 연료입자의 분산정도가 커지지 않으면 연소가 일어난다. 연료입자의 분산정도는 분사시기가 빨라질수록 커지게 되며, 따라서 분사시기영역 (Ⅱ) 의 폭은 분사량이 증대될수록 작아지게 된다.

또한, 분사시기영역 (Ⅱ) 은 기관회전수 (N) 가 높아질수록 저부하측으로 된다. 즉, 상술한 바와 같이 분사연료가 분산하는 데에는 시간을 요하고, 기관회전수 (N) 가 높아질수록 분사시기를 빠르게 하지 않으면 연료입자의 분산정도가 작아지게 된다. 따라서, 분사시기영역 (Ⅱ) 은 기관회전수 (N) 가 높아질수록 저부하측으로 된다.

그리고, 경계 (X) 는 경계 (Y,XY) 와 비교하여 비교적 명료하게 나타난다.

한편, 분사시기영역 (Ⅰ) 에서 연료분사가 행해지면 종래부터 행해지고 있는 통상의 연소가 행해진다. 즉, 분사시기영역 (Ⅰ) 에서는 연소실 (5) 내의 압력 (P) (도 5) 이 높으며, 따라서 분사연료가 충분히 분산되지 않기 때문에 연료입자의 밀도가 높아진다. 그 결과, 연료입자가 열분해되어 폭발적연소를 일으켜 다량의 NOx 및 매연이 발생한다.

상술한 바와 같이 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트이하이면 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 연료분사를 행하면 연소가 일어나지 않는다. 이에 비하여, 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이상으로 되면 어느 연료분사영역에서도 분사연료는 연소되며, 이 경우 도 4(B) 에 나타낸 바와 같이 분사시기영역이 Ⅰ 과 Ⅲ 만으로 이루어진다.

이와 같이 분사연료를 분산시키도록 하면 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이하일 때에는, 분사시기영역이 폭발적 연소가 행해지는 분사시기영역 (Ⅰ) 과, NOx 및 매연이 발생하지 않는 원활한 연소가 행해지는 분사시기영역 (Ⅲ) 과, 분사시기영역 (Ⅰ) 과 분사시기영역 (Ⅲ) 사이의 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 으로 나누어진다. 한편, 연료분사량이 최대분사량의 30 퍼센트 이상이며 거의 50 퍼센트 이하인 때에는 분사시기영역이 분사시기영역 (Ⅰ) 과 분사시기영역 (Ⅲ) 으로 나누어지고, 연료분사량이 대략 50 퍼센트 이상일 때에는 전(全) 분사시기영역에서 종래부터 행해지고 있는 통상의 연소가 행해진다.

그리고, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 분사시기영역 (Ⅱ) 은 압축비 및 EGR 율 (=EGR 가스량/(흡입공기량＋EGR 가스량)) 의 영향도 받는다. 즉, 기관의 압축비가 높아지면, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 분사시기영역 (Ⅱ) 에서는 연소실 (5) 내의 압력이 높아지기 때문에 연료입자가 분산되기 어려워지며, 또한 연소실 (5) 내의 가스온도도 높아진다. 따라서, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 연료분사를 행하면 연료입자가 열분해를 일으키며, 그래서 착화된다. 따라서, 기관의 압축비가 높아지면 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 은 소멸한다.

한편, EGR 율을 크게 해가면 연료입자 주위의 산소 밀도가 작아지며, 그 결과 연료입자의 증발연료의 산화반응열이 낮아지기 때문에 연료입자의 분산정도가 다소 작아져도 연료입자가 열분해되지 않게 된다. 따라서, EGR 율이 높은 경우에는 다소 기관의 압축비를 높게 하여도 연소를 일으키지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재한다.

도 6 에 있어서의 실선 (E) 은 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타낸 바와 같은 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재하는 기관압축비의 상한치를 나타내고 있다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, EGR 율이 영인 때에 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재하는 기관압축비의 상한치 (E) 는 거의 16.0 이고, 이 때 기관압축비가 대략 16.0 보다도 커지면 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재하지 않게 된다.

한편, 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재하는 기관압축비의 상한치 (E) 는 EGR 율이 높아질수록 커진다. 또한, 압축착화를 일으키기 위해서는 기관의 압축비는 대략 12.0 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, 연소가 일어나지 않는 분사시기영역 (Ⅱ) 이 존재하는 기관압축비의 범위는 도 6 에 있어서 해칭으로 나타내는 범위로 된다.

상술한 바와 같이 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 최대분사량의 30 퍼센트 이하의 연료를 분사하면 압축상사점 부근에서는 연소실 (5) 내에 산소를 함유한 타기 쉬운 탄화수소가 상당히 생성된다. 이 때, 연소는 일어나지 않으며, 따라서 이 때 다시 연료분사를 행하면 연료입자는 연소하지 않고 연소실 (5) 내로 분산된다. 연료입자가 분산되어, 온도상승하면 어느 한 개소에서 연료입자가 열분해한다. 연료입자가 열분해하면 생성된 수소분자 (H₂) 가 연소하며, 그 결과 연소실 (5) 내 전체의 압력이 상승하기 때문에 연소실 (5) 내 전체의 온도가 상승한다.

연소실 (5) 내 전체의 온도가 상승하면 연소실 (5) 내 전체로 분산되어 있는 산소를 함유한 타기 쉬운 탄화수소가 동시에 연소를 개시하고, 그럼으로써 제 2 회째에 분산된 연료입자가 연소된다. 이와 같이 연소실 (5) 내 전체에서 동시에 연소가 개시되면 국소적으로 연소온도가 높아지는 경우가 없어서, 연소실 (5) 내의 연소온도는 전체적으로 낮아지기 때문에 NOx 의 발생이 억제된다. 또한, 제 2 회째에 분사된 연료는 분산된 후에 연소되기 때문에 연료입자의 주위에는 충분한 양의 공기가 존재하며, 그래서 매연의 발생도 억제되게된다.

이와 같이 최대분사량의 30 퍼센트 이하의 제 1 회째 연료를 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 분사하고, 그 후 거의 압축상사점 또는 압축상사점후에 제 2 회째 연료를 분사하면 NOx 및 매연의 발생량이 적은 원활한 연소를 얻을 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사를 실행하면 NOx 및 매연이 거의 발생하지 않으므로, 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사를 한 경우가, 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 분사하고, 이어서 대략 압축상사점 또는 압축상사점후에 연료분사를 행하도록 한 경우에 비하여 NOx 및 매연의 발생량이 적어지게 된다. 따라서, 가능한 한 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사하는 것이 바람직하다. 그러나, 상술한 바와 같이 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 연료분사를 행하였을 때에 NOx 및 매연이 거의 발생하지 않게 되는 것은 연료분사량이 최대분사량의 거의 50 퍼센트 이하인 때이다.

따라서, 본 발명에서는 도 7 에 나타낸 바와 같이 기관의 운전영역을 저부하측의 제 1 운전영역 (F) 와 고부하측의 제 2 운전영역 (G) 로 분할하고, 기관의 운전상태가 운전영역 (F) 인 때에는 분사시기영역 (Ⅲ) 에서 적어도 1 회 연료를 분사하도록 하고, 기관의 운전상태가 운전영역 (G) 인 때에는 최대분사량의 30 퍼센트 이하인 제 1 회째 연료를 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 분사하고, 그 후 대략 압축상사점 또는 압축상사점후에 제 2 회째 연료를 분사하도록 하고 있다.

그리고, 종래부터 압축착화식 내연기관에서는 주분사에 앞서 소량의 연료를 분사하는, 소위 파일럿분사를 행하도록 하고 있다. 이 파일럿분사는 통상, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 4(A) 에 나타나는 분사시기영역 (Ⅰ) 에서 행해지며, 따라서 파일럿분사된 연료는 스스로 착화된다. 이에 비하여 본 발명에서는 분사시기영역 (Ⅱ) 에서 분사된 연료는 스스로 착화되지 않는다. 따라서, 분사시기영역 (Ⅱ) 에 있어서의 분사작용과 종래의 파일럿분사작용은 명료하게 구별할 수 있다. 그리고, 도 7 에 있어서 세로축 (Q) 은 전연료분사량을 나타내고, 가로축 (N) 은 기관회전수를 나타낸다.

도 8(A) 는 특정의 기관회전수 (N), 예를 들면 1500 r.p.m 인 때의 운전영역 (F) 에 있어서의 연료분사 (I) 와 운전영역 (G) 에 있어서의 제 1 회째 연료분사 (I₁) 및 제 2 회째 연료분사 (I₂) 의 분사시기를 나타내고, 도 8(B) 는 운전영역 (G) 에 있어서의 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사시기를 나타낸다. 그리고, 도 8(A) 의 가로축 (Q) 은 전연료분사량을 나타내고, 도 8(B) 의 가로축 (N) 은 기관회전수를 나타낸다.

또한, 도 8(A), 8(B) 에 있어서 운전영역 (F) 에서의 θS 및 θE 는 각각 연료분사 (I) 의 분사개시시기 및 분사완료시기를 나타내고, 운전영역 (G) 에 있어서의 θS1 및 θE1 은 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사개시시기 및 분사완료시기를 각각 나타내고, 운전영역 (G) 에 있어서의 θS2 및 θE2 는 제 2 회째의 연료분사 (I₂) 의 분사개시시기 및 분사완료시기를 각각 나타낸다. 또한, 도 8(A), 도 8(B) 는 코먼레일 (25) 내의 연료압이 어느 일정압으로 유지되어 있는 경우를 나타내며, 따라서 도 8(A), 도 8(B) 에 있어서 연료분사량은 분사기간에 비례하고 있다.

도 8(A) 에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 실시예에서는 연료분사 (I) 의 분사완료시기 (θE) 가 대략 압축상사점전 BTDC 70°에 고정되어 있으며, 따라서 이 실시예에서는 BTDC 70°부근에서 1 회 연료분사가 행해진다. 물론, 이 경우 연료분사 (I) 를 2 회로 나누어 실행할 수도 있다.

한편, 도 8(B) 에 나타낸 바와 같이 운전영역 (G) 에 있어서의 제 1 회째 연료분사 (I₁) 는 분사시기영역 (Ⅱ) 내에서 비교적 경계 (X) 에 가까운 시기에 행해지며, 따라서 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 시기는 기관회전수 (N) 가 높아질수록 빨라진다.그리고, 도 8(A), 도 8(B) 에 나타낸 실시예에서는 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사량이 최대분사량의 10 퍼센트로 되어 있다. 또한, 도 8(A), 도 8(B) 에 나타내는 실시예에서는 제 2 회째 연료분사 (I₂) 의 분사개시시기 (θS2) 가 압축상사점 (TDC) 에 고정되어 있다.

도 8(A) 에 있어서 전연료분사량 (Q) 은 액셀페달 (40) 의 가동량 (L) 과 기관회전수 (N) 의 함수이며, 이 전연료분사량 (Q) 은 도 9(A) 에 나타낸 바와 같은 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 기억되어 있다. 한편, 운전영역 (G) 에 있어서의 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사량 (Q1) 은 전연료분사량 (Q) 와 기관회전수 (N) 의 함수이며, 이 분사량 (Q1) 도 도 9(B) 에 나타낸 바와 같은 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 기억되어 있다. 또한, 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사개시시기 (θS1) 도 전연료분사량 (Q) 과 기관회전수 (N) 의 함수이며, 이 분사개시시기 (θS1) 도 도 9(C) 에 나타내는 바와 같은 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 기억되어 있다.

도 10 은 분사제어루틴을 나타낸다. 도 10 을 참조하면, 우선 처음에 스텝 50 에서 도 9(A) 에 나타낸 맵으로 부터 전연료분사량 (Q) 이 산출되고, 이어서 스텝 51 에서 기관의 운전상태가 도 7 의 운전영역 (F) 에 있는지의 여부가 판별된다. 기관의 운전상태가 운전영역 (F) 일 때에는 스텝 52 로 진행하여 전연료분사량 (Q) 등에 의거하여 연료분사 (I) 의 분사개시시기 (θS) 가 산출된다. 이에 비하여 기관의 운전상태가 운전영역 (F) 이 아닐 때, 즉 도 7 의 운전영역 (G) 일 때에는 스텝 53 으로 진행하여, 도 9(B) 에 나타내는 맵으로 부터 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사량 (Q1) 이 산출된다. 이어서, 스텝 54 에서 도 9(C) 에 나타낸 맵으로 부터 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사개시시기 (θS1) 가 산출된다. 이어서, 스텝 55 에서는 분사량 (Q1) 및 분사개시시기 (θS1) 등에 의거하여 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사완료시기 (θE1) 가 산출된다. 이어서, 스텝 56 에서는 전연료분사량 (Q) 및 분사량 (Q1) 등에 의거하여 제 2 회째 연료분사 (I₂) 의 분사완료시기 (θE2) 가 산출된다.

도 11 내지 도 14 에 다른 실시예를 나타낸다.

상술한 바와 같이 운전영역 (F) 에서는 NOx 및 매연이 거의 발생하지 않는다. 한편, 운전영역 (G) 에서는 NOx 및 매연의 발생량은 적지만, 약간의 NOx 및 매연이 발생한다. 이 실시예에서는 운전영역 (G) 에 있어서 NOx 및 매연, 즉 HC 가 대기로 방출되는 것을 저지하기 위하여 도 11 에서 λ2 로 나타낸 바와 같이 공기과잉율 (λ) 이 1.0 으로 제어된다. 즉, 공연비가 이론공연비로 제어된다. 공연비가 이론공연비로 제어되면 NOx 및 HC 는 삼원촉매 (19) 에서 양호하게 정화되며, 그래서 NOx 및 HC 가 대기로 방출되는 것을 저지할 수 있다.

한편, 이 실시예에서는 EGR 가스량을 제어함으로써 공연비가 이론공연비로 제어된다. 공연비를 이론공연비로 하는 데 필요한 EGR 제어밸브 (23) 의 기본열림정도 (Gθ2) 는 전연료분사량 (Q) 과 기관회전수 (N) 의 함수로 되며, 이 기본열림정도 (Gθ2) 는 도 12 에 나타나는 바와 같은 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 기억되어 있다.

통상의 압축착화식 내연기관에 있어서 EGR 가스량을 제어함으로써 공연비를 이론공연비로 유지하는 것은 불가능하다. 그러나, 본 발명에 있어서의 운전영역 (G) 에서는 상술한 바와 같이 거의 압축상사점 부근에서 제 1 회째 연료분사 (I₁) 에 의해 산소를 함유한 탄화수소가 생성되고 있다. 따라서, EGR 가스량을 제어함으로써 공연비를 이론공연비로 유지하여도 탄화수소 자신이 산소를 함유하고 있기 때문에, 제 2 회째 연료분사 (I₂) 가 개시되었을 때에 연료가 양호하게 착화되어 연소된다.

또한, 이 실시예에서는 운전영역 (F) 에서는 도 11 에 있어서 λ1 으로 나타낸 바와 같이 공기과잉율 (λ) 은 1.0 보다도 큰 값으로 유지되며, 또한 공기과잉율 (λ) 은 전연료분사량 (Q) 이 증대됨에 따라 저하된다. 운전영역 (F) 에 있어서의 목표공기과잉율 (λ1) 은 실제로는 연료분사량 (Q) 과 기관회전수 (N) 의 함수이며, 이 목표공기과잉율 (λ1) 은 도 13(A) 에 나타낸 바와 같은 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 기억되어 있다. 또한, 공기과잉율 (λ) 을 이 목표공기과잉율 (λ1) 로 되는데 필요한 EGR 제어밸브 (23) 의 기본열림정도 (Gθ1) 는 연료분사량 (Q) 및 기관회전수 (N) 의 함수이며, 이 기본열림정도 (Gθ1) 도 도 13(B) 에 나타낸 바와 같은 맵의 형태로 ROM (32) 내에 기억되어 있다.

도 14 에 분사제어루틴을 나타낸다. 도 14 를 참조하면 우선 처음에 스텝 60 에서 도 9(A) 에 나타낸 맵으로 부터 전연료분사량 (Q) 이 산출된다. 이어서, 스텝 61 에서는 기관의 운전상태가 도 7 에 나타낸 운전영역 (F) 에 있는지의 여부가 판별된다. 기관의 운전상태가 운전영역 (F) 에 있을 때에는 스텝 62 로 진행한다.

스텝 62 에서는 전연료분사량 (Q) 등에 의거하여 분사개시시기 (θS) 가 산출된다. 이어서, 스텝 63 에서는 도 13(A) 에 나타낸 맵으로 부터 목표공기과잉율 (λ1) 이 산출되고, 이어서 스텝 64 에서는 도 13(B) 에 나타낸 맵으로 부터 EGR 제어밸브 (23) 의 기본열림정도 (Gθ1) 가 산출된다. 이어서, 스텝 65 에서는 공연비 센서 (21) 에 의해 검출된 공기과잉율 (λ) 이 목표공기과잉율 (λ1) 보다도 큰지의 여부가 판별된다. λ＞λ1 인 때에는 스텝 66 으로 진행하여 보정치 (Δθ1) 에 일정치 (α) 가 가산되고, 이어서 스텝 68 로 진행한다. 이에 비하여 λ≤λ1 인 때에는 스텝 67 로 진행하여 보정치 (Δθ1) 에서 일정치 (α) 가 감산되고, 이어서 스텝 68 로 진행한다. 스텝 68 에서는 기본열림정도 (Gθ1) 에 보정치 (Δθ1) 를 가산함으로써 최종적인 EGR 제어밸브 (23) 의 열림정도 (Gθ) 가 산출된다.

한편, 스텝 61 에서 기관의 운전상태가 운전영역 (F) 이 아니라고 판단되었을 때, 즉 기관의 운전상태가 운전영역 (G) 일 때에는 스텝 69 로 진행하여 도 9(B) 에 나타낸 맵에서 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사량 (Q₁) 이 산출된다. 이어서, 스텝 70 에서 도 9(C) 에 나타낸 맵으로 부터 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사개시시기 (θS1) 가 산출된다. 이어서, 스텝 71 에서는 분사량 (Q1) 및 분사개시시기 (θS1) 등에 의거하여 제 1 회째 연료분사 (I₁) 의 분사완료시기 (θE1) 가 산출된다. 이어서, 스텝 72 에서는 전연료분사량 (Q) 및 분사량 (Q1) 등에 의거하여 제 2 회째 연료분사 (I₂) 의 분사완료시기 (θE2) 가 산출된다.

이어서, 스텝 73 에서는 도 12 에 나타낸 맵으로 부터 EGR 제어밸브 (23) 의 기본열림정도 (Gθ2) 가 산출된다. 이어서, 스텝 74 에서는 공연비 센서 (21) 에 의해 검출된 공기과잉율 (λ) 이 1.0 보다도 큰지의 여부가 판별된다. λ＞1.0 인 때에는 스텝 75 로 진행하여 보정치 (Δθ2) 에 일정치 (β) 가 가산되고, 이어서 스텝 77 로 진행한다. 이에 비하여 λ≤1.0 인 때에는 스텝 76 으로 진행하여 보정치 (Δθ2) 에서 일정치 (β) 가 감산되고, 이어서 스텝 77 로 진행한다. 스텝 77 에서는 기본열림정도 (Gθ2) 에 보정치 (Δθ2) 를 가산함으로써 최종적인 EGR 제어밸브 (23) 의 열림정도 (Gθ) 가 산출된다.

전운전영역에 걸쳐 NOx 및 매연의 발생을 억제할 수 있다.

Claims

연소실내로 연료를 분사하도록 한 압축착화식 내연기관에 있어서, 기관의 운전영역을 저부하측의 제 1 운전영역과 고부하측의 제 2 운전영역으로 분할하고, 기관의 운전상태가 제 1 운전영역에 있을 때에는 압축상사점전 50°이전에 적어도 1 회만 연료분사를 행하여 분사연료를 연소시키고, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에는 분사하여도 연소를 일으키지 않는 양의 제 1 회째 연료를 압축행정 후반의 미리 정해진 분사시기영역에서 분사하고, 상기 미리 정해진 분사시기영역보다도 늦은 시기에 제 2 회째 연료를 분사하여 제 1 회째 연료 및 제 2 회째 연료를 연소시키도록 한 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 분사하여도 연소를 일으키지 않는 제 1 회째 연료량이 최대분사량의 30 퍼센트 이하인 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 상기 미리 정해진 분사시기영역이 대략 압축상사점전 90°에서 대략 압축상사점전 20°인 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 상기 미리 정해진 분사시기영역은 기관회전수가 높아질수록 압축하사점측으로 되는 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 최대분사량에 대한 제 1 회째 연료분사량의 비율이 작아질수록 동일한 기관회전수에 대한 상기 미리 정해진 분사시기영역의 폭이 커지는 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 기관회전수가 높아짐에 따라 제 1 회째 연료분사시기가 빨라지는 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 거의 압축상사점 또는 압축상사점후에 제 2 회째 연료분사가 실행되는 압축착화식 내연기관.
제 1 항에 있어서, 기관의 운전상태가 제 2 운전영역에 있을 때에 공연비를 거의 이론공연비로 제어하는 공연비 제어수단을 구비한 압축착화식 내연기관.
제 8 항에 있어서, 상기 공연비 제어수단은 재순환 배기가스량을 제어함으로써 공연비를 거의 이론공연비로 제어하는 압축착화식 내연기관.
제 8 항에 있어서, 기관배기통로내에 삼원촉매를 배치한 압축착화식 내연기관.