KR20040074592A - 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치 - Google Patents

다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20040074592A
KR20040074592A KR10-2003-7014146A KR20037014146A KR20040074592A KR 20040074592 A KR20040074592 A KR 20040074592A KR 20037014146 A KR20037014146 A KR 20037014146A KR 20040074592 A KR20040074592 A KR 20040074592A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
combustion
subsequent
fuel
region
Prior art date
Application number
KR10-2003-7014146A
Other languages
English (en)
Inventor
미츠오 히토미
도시아키 니시모토
요시유키 신야
고우지 스미다
다카요시 하야시
노리유키 이와타
고우지 아사노미
다케토시 야마우치
게이지 아라키
Original Assignee
마츠다 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2002024548A external-priority patent/JP3711939B2/ja
Priority claimed from JP2002029836A external-priority patent/JP3711941B2/ja
Priority claimed from JP2002185242A external-priority patent/JP3972744B2/ja
Priority claimed from JP2002228790A external-priority patent/JP3951852B2/ja
Priority claimed from JP2002234589A external-priority patent/JP3951855B2/ja
Priority claimed from JP2002235206A external-priority patent/JP3951856B2/ja
Priority claimed from JP2002278022A external-priority patent/JP3885697B2/ja
Priority claimed from JP2002281293A external-priority patent/JP3894083B2/ja
Priority claimed from JP2002287886A external-priority patent/JP3885702B2/ja
Priority claimed from JP2002292875A external-priority patent/JP3963144B2/ja
Priority claimed from JP2002294835A external-priority patent/JP3894089B2/ja
Priority claimed from JP2002338214A external-priority patent/JP3900072B2/ja
Application filed by 마츠다 가부시키가이샤 filed Critical 마츠다 가부시키가이샤
Publication of KR20040074592A publication Critical patent/KR20040074592A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N3/00—Devices for supplying lubricant by manual action
    • F16N3/10—Devices for supplying lubricant by manual action delivering grease
    • F16N3/12—Grease guns
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • 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
    • F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the 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
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F02B47/10—Circulation of exhaust gas in closed or semi-closed circuits, e.g. with simultaneous addition of oxygen
    • 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
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/20—Multi-cylinder engines with cylinders all in one line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/06—Cutting-out cylinders
    • 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
    • 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
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0057—Specific combustion modes
    • 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
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • 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
    • 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
    • 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
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/37—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with temporary storage of recirculated exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/06—Timing or lift different for valves of same cylinder
    • 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
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • 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
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-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
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1816—Number of cylinders four
    • 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
    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
    • 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
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F02D13/0265—Negative valve overlap for temporarily storing residual gas in the cylinder
    • 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
    • F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

희박 연소에 의해 열 효율을 개선시키고 그리고 일부 기통에서 압축 점화를 효율적으로 수행하여 연비 개선 효과를 향상시키기 위해서, 저 부하 저 회전 속도에서 배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 기통 쌍 중에서 배기 행정측의 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 배기 가스가 기통간 가스 통로(22)를 통해서 흡기 행정측의 후속 기통(2B, 2C) 내에 직접 도입되고 그리고 후속 기통(2B, 2C)으로부터 배기되는 가스만이 3원 촉매(24)를 구비하는 배기 통로(20)로 이송되도록, 다기통 불꽃 점화 엔진이 구성된다. 선행 기통(2A, 2D)에서는, 공연비가 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 희박 공연비인 상태에서 연소가 실행되고 그리고 후속 기통(2B, 2C)에서는, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입되는 희박 공연비의 연소 가스에 연료가 공급되고 또 압축 점화에 의해서 연소가 실행되도록, 각 기통의 연소를 제어하는 연소 제어기가 제공된다.

Description

다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치{SPARK IGNITION ENGINE CONTROL DEVICE}
기통 내의 혼합물의 공연비가 이론 공연비(stoichiometric air-fuel ratio)보다 큰 희박 공연비 상태에서 연소를 실행함으로써 연비를 개선하기 위한 기술이 이미 공지되어 있다. 예컨대, 일본 공개 특허 공보 제 1998-274085 호에 도시되어 있는 바와 같이, 연소실 내에 연료를 직접 분사하는 분사 밸브가 설치되고 그리고 저속 저부하 영역 등에서 성층 연소를 실행함으로써 초 희박 성층 연소(stratified charge combustion)가 실행되는 기술이 공지되어 있다. 구체적으로는, 그러한 성층 연소는, 예컨대 연소실에 전체적으로 이론 공연비보다 더 희박한 상태를 형성하도록 흡입 공기의 비율 및 연료 분사의 비율을 제어하면서 압축 행정중에 연료를 분사함으로써 점화 시기에 점화 플러그 주변의 혼합물의 연비를 변경하고, 그리고 이 상태에서 점화 플러그에 의한 강제 점화에 의해 연소를 실행하는데 있다.
상술한 바와 같이 성층 연소를 실행함으로써 초 희박 연소가 수행되면, 열효율이 개선되고 공기 흡입량이 커져서, 흡기 부압이 감소되고 그것에 의해 연비가 대폭 개선된다. 또한, 그러한 초 희박 성층 연소 상태에서는, 과잉 상태로 존재하는 공기의 일부가 EGR로 치환되어도, 완전히 만족스러운 연소가 달성되므로, 비교적 다량의 EGR을 이용할 수도 있고 이것은 NOx등을 저하시키는데 유리하다. 따라서, 이러한 다량의 EGR을 도입하여도, 펌핑 손실의 저감의 효과가 여전히 달성되고 그리고, 공기 흡입량 및 EGR 양이 층상화(layering) 없이 제어되는 정상 연소에 비해서 열효율도 증가하며, 그것에 의해 이러한 연비 향상의 효과가 달성된다.
그러나, 성층 연소가 실행될 때, 공연비가 희박하게 되어 어느 정도까지는 개선된 연비가 달성되더라도, 혼합물이 어느 정도 이상으로 희박하게 되면, 연소 속도가 너무 저하되고, 그 결과 말기 부근에서 발생하는 연소는 일에 기여하지 않으므로, 연비가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 성층 연소의 희박 정도를 증가시킴으로써 연비 개선을 달성할 수 있는 정도에는 한계가 있다.
연비를 개선하기 위한 다른 기술로서 압축 점화가 연구되었다. 이러한 압축 점화는 디젤 엔진의 경우와 같은 방법으로, 압축 행정의 후기에서 연소실 내의 고온 및 고압에서의 연료의 자동 점화이다. 초 희박 공연비의 상태 또는 다량의 EGR의 도입 상태에서도, 그러한 압축 점화가 수행되면, 전체의 연소실에 걸쳐 연소가 동시에 발생한다. 그것에 의해, 일에 기여하지 않는 지연 연소가 회피되고, 연비를 개선하는데 유리하다.
그러나, 통상의 불꽃 점화 엔진(가솔린 엔진)에서는, 연소를 위해 강제 점화가 필요하고, 압축 상사점 부근의 연소실 내의 온도 및 압력은 압축 점화를 생성하는데 충분한 정도까지 상승하지 않으므로, 연소실 내의 온도 또는 압력이 압축 점화를 달성하기 위해 필요한 상당한 정도까지 상승해야 하는 경우 특수한 방책을 강구해야만 한다. 그러나, 종래의 불꽃 점화 엔진에서는, 연비 개선이 필요한 저부하 영역에서 압축 점화를 발생시킴과 동시에 고 부하 영역에서 노킹을 방지하는 정도까지 연소실의 온도 또는 압력을 생성하기가 곤란하므로, 그러한 기술은 실행되지 않았다.
상술한 문제점을 고려하여, 본 발명은 희박 연소에 의해 연비 개선의 이점이 생성되고 또한 기통의 일부에서 압축 점화를 효율적으로 수행함으로써 연비 개선의 이점이 증가되는 불꽃 점화 엔진용 제어 장치를 제공한다.
발명의 요약
본 발명에 따르면, 소정의 위상차를 두고 흡기, 압축 팽창 및 배기 행정을 수행하도록 기통이 배열되는 다기통 불꽃 점화 엔진에 있어서, 저부하 저 회전 속도 영역에서, 가스 유로가 2기통 접속 상태로 구성되는 바, 배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통 내의 배기 행정측의 기통인 선행 기통(또는 선두 기통)으로부터 배출된 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통해 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 직접 도입되도록 배열되고 그리고 후속 기통으로부터 배출된 가스는 배기 통로로 이송되도록 배열되며, 상기 2기통 접속 상태가 형성되는 운전 영역중 적어도 일부에서, 이 선행 기통에서 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 공급되면서 이론 공연비보다 상술한 양만큼 더 큰 희박 공연비의 상태로 상기 선행 기통에서 강제 점화에 의해 연소가 실행되고, 후속 기통에서 압축 점화에 의해 연소가 실행된다.
그러한 구조를 이용하는 경우, 적어도 저부하 저 회전 속도 영역에서, 선행 기통에서 희박 연소에 의해 열 효율이 상승하고 그리고 펌핑 손실이 제거되어, 상당한 연비 개선 효과를 달성하는 것이 가능하다. 또한, 후속 기통의 경우에는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 연료를 공급함으로써 연소가 실행되어, 이러한 연소 가스가 고온 상태이기 때문에, 연소실 내의 온도는 압축 행정의 최종 기간에서 압축 점화가 달성될 수 있는 정도까지 상승하고, 그에 따라서 압축 점화가 수행된다. 따라서, 연소 가스를 도입함으로써, 후속 기통에는 다량의 EGR이 도입되는 것과 같은 상태가 형성되지만, 그러한 상태에서도 압축 점화에 의해 연소가 신속하게 수행되기 때문에, 연소는 일에 효과적으로 기여하고 그리고 이것과 펌핑 손실의 감소에 의해 연비가 상당히 개선된다.
본 발명에 따른 장치에서는, 바람직하게는 상기 2기통 접속 상태일 때 후속 기통의 공연비가 이론 공연비 또는 그 이하로 설정되고 그리고 이러한 후속 기통과 접속된 배기 통로에 3원 촉매 또는 산화 촉매가 제공된다.
이런 방법으로, 선행 기통에서 희박 공연비 상태로 연소가 실행되더라도, 이론 공연비 이하의 가스가 배기 통로 내에 도입되기 때문에, 희박한 NOx가스가 불필요하고 그리고 공연비의 일시적 풍부화에 의해, 그러한 연비 개선 효과 또는 유황 피독의 절충과 같은 문제가 제거된다.
또한, 선행 기통에 대해서 기통 내에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브가 설치되면, 그리고 상기 2기통 접속 상태에서, 상기 연료 분사 밸브로부터 압축 행정에서 연료가 분사되고 그리고 선행 기통 내에 희박 공연비를 유지하면서 강제 점화에 의해 성층 연소가 수행될 때, 선행 기통에서는 성층 연소에 의해 희박 공연비 상태의 연소가 가능하게 되어, 연비 개선 효과가 향상된다.
2기통 접속 상태에서 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 이상이면, 선행 기통에서는 희박 연소에 의해 충분한 연비 개선 효과가 달성될 수 있고, 다량의 과잉 공기를 함유하는 연소 가스가 선행 기통으로부터 후속 기통에 이송되어, 후속 기통의 연소에 유리하다.
또한, 상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통의 연비가 이론 공연비 보다 더 큰 희박 공연비인 것이 바람직하다.
이런 방법으로, 희박 공연비를 유지하면서 선행 기통에서 압축 점화에 의해 연소가 신속하게 실행되므로, 생성된 소정 양의 NOx가 제거되고 연비 개선 효과가 향상된다.
바람직하게는, 상기 2기통 접속 상태에서는, 흡기 행정에서 후속 기통에 연료를 분사함으로써 균일한 연소가 실행된다. 이렇게 하면, 후속 기통에서 희박 공연비의 연소 가스 및 연료가 균일하게 혼합되므로, 압축 자동 점화에 의해 연소가만족할만하게 수행될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 고부하 고회전 속도의 운전 영역에서, 각 기통의 흡기구 및 배기구가 독립되도록 신선한 공기 및 가스의 유로를 변환시켜, 흡기 통로로부터 각 기통의 흡기구 내에 신선한 공기가 도입되고 또 각 기통의 배기구로부터 배기된 배기 가스가 상기 배기 통로에 이송되도록 하는 유로 변환 수단이 설치되며, 각 기통의 공연비를 이론 공연비 이하로 하고 그리고 상기 고부하 고회전 속도 운전 영역에서 각 기통에서 강제 점화에 의해 연소를 실행하도록 연소 제어기가 배열된다.
이런 방법으로 후속 기통의 열 부하가 과도하게 높아지는 것을 방지하고 고 부하 고 회전 속도 운전 영역에서 출력 성능을 확보하는 것이 가능하다.
이렇게 하면, 바람직하게는 상기 선행 기통에는, 상기 흡기 통로와 연통하는 흡기 통로와, 상기 배기 통로와 연통하는 제 1 배기구와, 기통간 가스 통로와 연통하는 제 2 배기구가 설치되고, 그리고 상기 후속 기통에는, 상기 흡기 통로와 연통하는 제 1 흡기구와 상기 기통간 가스 통로와 연통하는 제 2 흡기구와, 상기 배기 통로와 연통하는 배기구가 설치되며, 상기 유로 전환 수단으로는, 상기 선행 기통의 제 1 및 제 2 배기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 배기 밸브와 후속 기통의 제 1 및 제 2 흡기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 흡기 밸브의 작동 상태 및 정지 상태를 각각 전환하는 밸브 정지 기구가 설치되고, 또한 저 부하 저 회전 속도에서, 상기 제 1 배기 밸브 및 상기 제 1 흡기 밸브를 정지 상태로 하고 그리고 상기 제 2 배기 밸브 및 상기 제 2 흡기 밸브를 작동 상태로 하며, 고 부하 고 회전 속도에서는, 상기 제 1 배기 밸브 및 상기 제 1 흡기 밸브를 작동 상태로 하고 상기 제 2 배기 밸브 및 상기 제 2 흡기 밸브를 정지 상태로 하는 밸브 정지 기구 제어기가 설치된다.
이런 방법으로, 밸브 정지 기구의 제어에 의해서, 저 부하 저속 회전 영역에 또는 고 부하 고 회전 영역에서의 운전 상태에 따라 유로의 전환을 용이하게 실행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에서는, 상기 2 기통 접속 상태에서 연소가 실행되는 연소 모드가 특수 운전 모드가 되도록 제어를 수행하는 연소 상태 제어기를 설치하는 것이 효과적이고, 그리고 특수 운전 모드에 있는 운전 영역의 적어도 일부에서, 선행 기통 및 후속 기통 양자에 대한 연료 공급 속도는, 선행 기통의 연료 공급 속도가 큰 반면에 후속 기통의 연소 중에 공연비가 실질적으로 이론 공연비가 되도록 제어되어, 선행 기통에서 연소가 실행될 때의 공연비를 이론 공연비의 적어도 2배의 값으로 하고, 선행 기통에서는 강제 점화에 의해 연소를 실행하고 또 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 연소를 실행한다.
이렇게 하면, 선행 기통으로부터 배기 통로로 배기되는 가스가 이론 공연비이기 때문에, 단순히 3원 촉매에 의해서 그리고 선행 기통에 대한 연료 공급 속도를 크게 하여 선행 기통의 공연비를 이론 공연비의 적어도 2배 미만의 값으로 함으로써 배기 가스의 세정을 충분히 만족스럽게 달성할 수 있고, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 도입되는 가스의 온도가 증가하여, 후속 기통의 자동 점화 가능성이 향상되고 그리고 이 가스 중에서 EGR에 대응하는 연소 가스 성분의 양이 증가하므로, 노킹 억제 효과가 향상된다.
바람직하게는, 상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도 영역에서, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비는 이론 공연비의 실질적으로 2배 또는 그 이상의 값이 된다.
이와 같이 하면, 후속 기통이 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역의 중간 속도 영역에서 연비 개선 효과가 향상된다.
이런 방법으로, 상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도 영역의 저속측의 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하의 값이 되면, 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역의 중간 영역의 저속측의 운전 영역에서의 자동 점화 가능성이 향상된다.
또한, 상기 특수 운전 영역에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도 영역의 고속측의 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하로 되면, 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도 영역의 고속측의 운전 영역에서 노킹의 발생이 억제된다.
또한, 바람직하게는, 상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 부하 영역에서는, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비가 이론 공연비의 실질적으로 2배 또는 그 이상의 값이 된다.
이런 방법으로, 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게되는 운전 영역의 중간 영역에서의 연비 개선 효과가 향상된다.
또한, 바람직하게는, 상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도/중간 부하 영역에서는, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비는 이론 공연비의 실질적으로 2배 또는 그 이상의 값이 된다.
이런 방법으로, 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 중간 속도/중간 부하 영역에서의 연비 개선 효과가 향상된다.
또한, 상기 특수 운전 모드에서는, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 실행할 때의 공연비는 부하가 낮아짐에 따라 적절하게 적어질 수도 있다.
이런 방법으로, 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 부하가 낮아짐에 따라 압축 자동 점화가 더 곤란하게 되는 경향이 상쇄된다.
또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태가 존재하는 경우, 노킹이 발생할 가능성이 없는 운전 상태가 존재하는 경우에 비해서, 연소 제어 수단으로 하여금 후속 기통에 대한 연료 분사 시기를 지연시키게 하는 연료 분사 제어기를 제공하는 것도 효과적이다.
후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서 이것을 실행하면, 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기가 상대적으로 지연되어, 혼합물의 활동을 억제함으로써 혼합물의 자동 점화 가능성에 기인하는 노킹의 발생이 너무 높아지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서는, 후속 기통에 대한 연료의 분사 시기가 상대적으로 촉진되므로, 혼합물의 활동에 의한 후속 기통의 불발의 발생이 효과적으로 방지되고 그리고 압축 자동 점화 가능성을 유지하는 것에 의해서 열효율의 개선을 달성할 수 있다.
또한, 상기 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서는, 노킹의 가능성이 증가하기 때문에 압축 행정이 지연된 쪽에서 후속 기통에 대한 연료 분사 시기가 더 설정된다.
이렇게 하면, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기를 상대적으로 지연시켜 압축 행정의 후반부에서 설정되도록 함으로써, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서 후속 기통의 연소실의 고온 때문에 노킹이 발생하기 쉬운 운전 영역에서의 노킹의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태에서, 후속 기통 내로의 연료 분사가 분할된 형태로 수행되고 그리고 이러한 분할 분사에서 연료의 후기 분사 시기는 압축의 후반부에서 설정되는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서,혼합물의 활동이 적당한 정도로 억제되어, 노킹의 발생을 효과적으로 방지하는 동시에 불발의 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 이러한 노킹 발생 가능성 또는 노킹의 세기가 탐지되고, 이러한 노킹 발생 가능성 또는 노킹의 세기가 증가함에 따라 상기 분할 연료 분사의 후기 분사 시기는 압축 상사점에 더 근접하게 접근하도록 지연되는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 혼합물이 활동이 적당한 정도로 억제되어, 노킹의 발생을 효과적으로 방지함과 아울러 불발의 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태에서는, 후속 기통 내로의 연료 분사가 분할된 형태로 수행되고 그리고 이러한 분할 분사에서 연료의 후기 분사 속도는 전기 분사 속도보다 큰 값으로 설정된다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 불발의 발생을 방지하면서 노킹의 발생이 효과적으로 방지된다.
바람직하게는, 이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 노킹의 발생 가능성이 탐지되고, 후속 기통에서 분사된 연료의 총 분사 속도에 대한 후기 분사 시기 속도의 비는 그러한 노킹의 발생 가능성이 높아짐에 따라 증가하도록 변화된다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서,혼합물의 활동을 더 억제함으로써 노킹의 발생이 보다 효과적으로 방지된다.
또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 엔진이 고부하측의 운전 영역에 있을 때, 노킹이 발생하기 쉬운 상태가 확인되는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역에서, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기가 적절하게 제어된다.
또한, 저 옥탄가의 연료를 이용하는 경우에는, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 이것이 노킹이 발생하기 쉬운 상태로서 확인되는 것이 적합하다.
이런 방법으로, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기가 적절하게 제어된다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 압축 행정의 후반부에서 강력한 난류를 유지함으로써 가연성을 개선하는 효과와, 압축 상사점 중앙에 보다 근접하도록 후속 기통에 대한 연료 분사 시기를 지연시킴으로써 노킹을 억제하는 효과를 조합할 수 있다.
또한, 평면도에서 기통간 가스 통로의 선단부를 후속 기통의 기통 접선 방향으로 지향시키고 그리고 후속 기통의 흡기 행정에서 연소 가스를 상기 기통간 가스 통로로부터 후속 기통 내에 도입함으로써, 연소실에 와류가 발생하는 것이 적합하다.
이런 방법으로, 압축 행정의 후반부에서 강력한 난류가 유지되도록 와류를형성하고 그리고 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서 후속 기통의 흡기 행정에서 기통간 가스 통로가 전도 상태로 되어 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스를 후속 기통 내에 도입함으로써, 후속 기통의 완전히 만족스러운 가연 상태가 유지된다.
또한, 특수 운전 모드로 된 운전 영역의 적어도 일부에서, 본 발명에 따른 장치의 연소 제어 수단이 제어를 실행하고, 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 실행되며, 그리고 이러한 압축 자동 점화가 실행되는 영역의 고 부하 영역에서, 선행 기통의 공연비가 이것의 저부하측의 영역에 비해서 비교적 풍부하게 되고, 그리고 후속 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되어, 상기 선행 기통으로부터 공급되는 연소 가스 외에 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되는 것이 효과적이다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역의 고부하측의 영역에서, 선행 기통의 공연비가 비교적 풍부하게 되고 그리고 후속 기통 내에 도입된 연소 가스 중의 산소 농도가 그에 따라 감소하는 경우, 신선한 공기 도입 흡기 밸브를 개방시킴으로써 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되며, 그에 따라 후속 기통 내의 신선한 공기의 결핍을 제거함으로써 후속 기통의 압축 자동 점화가 적절하게 수행되고, 후속 기통 내에 도입된 연소 가스 성분의 양을 증가시키는 것에 의해 노킹의 발생이 효과적으로 방지되며, 그에 의해 엔진의 출력이 보증된다.
바람직하게는, 상기 특수 운전 영역에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 저부하측의 영역에서, 신선한 공기 도입 흡기 밸브는 폐쇄상태로 유지되고, 그리고 상기 압축 자동 점화 영역의 고부하측의 영역에서는, 후속 기통의 흡기 상사점 중앙 부근에서 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되고, 그리고 후속 기통의 흡기 행정의 과정 중에는 폐쇄된다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역의 저부하 영역에서, 이 후속 기통 내에 도입된 연소 가스 중의 산소 농도는, 선행 기통의 공연비를 비교적 희박하게 함으로써 높은 값으로 유지되고, 후속 기통의 공연비는 신선한 공기 도입 흡기 밸브를 폐쇄 상태로 유지함으로써 희박하게 되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 압축 자동 점화 영역의 고부하측의 영역에서 후속 기통의 상사점 중앙의 흡기 부근에서 신선한 공기 도입 흡기 밸브를 개방함으로써, 후속 기통 내로 신선한 공기가 도입되고, 그리고 후속 기통의 흡기 행정 중에 이것을 폐쇄하여 신선한 공기의 도입을 차단함으로써, 선행 기통으로부터 후속 기통 내로 이송되는 연소 가스의 원활한 도입이 달성된다.
바람직하게는, 상기 특수 운전 모드에서 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 고부하측의 영역에서, 후속 기통의 연소 가스 도입 밸브는 흡기 행정의 과정 중에 개방되고, 그리고 이 연소 가스 도입 밸브의 개방 기간 전에는 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방된다.
이렇게 하면, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 고부하측의 영역에서, 후속 기통 내에 신선한 공기가 효과적으로 도입된 다음, 후속 기통의 흡기 행정의 과정 중에 연소 가스 도입 밸브가 폐쇄되어, 선행 기통으로부터 공급된 연소 가스가 후속 기통에 도입되는 것을 보증한다.
바람직하게는, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 고부하측의 영역에서는, 그의 저 부하측의 영역에 비해서, 산행 기통의 공연비의 풍부화에 반응하여, 후속 기통 내에 도입된 총 가스량에 대한 신선한 공기 흡기량의 비를 증가시키도록 제어를 실행한다.
또한, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역의 고부하측의 영역에서는, 저 부하측의 영역에 비해서 선행 기통의 공연비의 풍부화에 반응하여 후속 기통 내에 도입된 총 가스량에 대한 신선한 공기의 도입량의 비가 상승하도록 제어된다.
이런 방법으로, 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 운전 영역의 고부하측의 영역에서, 선행 기통의 공연비가 상대적으로 풍부하고 또 후속 기통 내에 도입된 가스 중의 산소 농도가 그에 따라 감소하면, 후속 기통 내에 도입된 총 가스량에 대한 신선한 공기 도입량의 비가 상승하며, 그에 따라 후속 기통의 신선한 공기의 결핍이 효과적으로 제거되고 그리고 후속 기통의 압축 자동 점화가 적절하게 수행되며, 후속 기통내의 온도 상승을 억제함으로써 노킹의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 적어도 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 후속 기통의 공연비는, 후속 기통으로부터 배기된 배기 가스 중의 산소 농도가 이론 공연비의 연소 상태에 대응하는 값이 되도록 제어된다.
이런 방법으로, 적어도 후속 기통이 압축 자동 점화를 실행하게 되는 영역에서, 선행 기통에서 희박 공연비 상태로 연소가 실행되더라도, 이론 공연비 상태로연소된 후속 기통의 연소 가스만이 배기 통로에 공급된다.
또한, 본 발명에 따른 장치에서는, 2기통, 즉 선행 기통 및 후속 기통 내에 분사된 연료의 총 분사량이 엔진 부하의 증가에 반응하여 증가하도록 제어 수단이 제어를 실행하고, 상기 후속 기통에서 상기 특수 운전 모드가 발생하는 운전 영역의 적어도 일부에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되도록 제어가 실행되며, 상기 선행 기통에서는, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역의 중간/저 부하 영역에서 분사 연료가 성층 연소 상태로 되면서 성층 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되고, 그리고 이러한 성층 희박 연소가 수행되는 운전 영역의 고부하측에서는, 분사된 연료가 균일하게 확산되는 상태에서 균일한 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되면 효과적이다.
이런 방법으로, 엔진의 고부하 영역에 따라 선행 기통의 연소 상태를 전환하도록 제어가 실행되므로, 노킹을 효과적으로 방지하면서도 연비 개선을 적절하게 달성할 수도 있다. 예컨대, 선행 기통에서 연소 자동 점화가 실행되는 운전 영역에서는, 총 연료 분사량이 비교적 낮은 중간/저 부하 영역에서, 성층 희박 연소로 연소 안정성을 유지하면서 연비를 더욱 개선할 수 있다. 반대로, 이러한 중간/저 부하 영역의 고부하측에서는 총 연료 분사량이 증가함에 따라 공연비를 비교적 작게 하고 또 균일한 희박 연소를 수행함으로써, 동일한 공연비 상태의 균일한 희박 상태의 경우에서보다 낮은 연소 온도를 달성할 수 있고, 그리고 후속 기통 내에 도입된 연소 가스의 온도의 상승을 억제하거나 또는 이것을 저하시켜 후속 기통에서 노킹의 발생을 방지할 수 있고, 후속 기통의 압축 자동 점화를 실행 가능한 영역을확장시킬 수 있다. 그 결과, 연비 개선 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 선행 기통에서 균일한 희박 상태에서 연소가 실행되는 고부하측의 운전 영역에서, 상기 선행 기통의 공연비는 이론 공연비의 실질적으로 2배의 값 또는 그보다 작은 값이 된다.
이렇게 하면, 선행 기통에서 균일한 희박 상태의 공연비가 규정된 것보다 높게 되면 불발이 발생할 우려가 있을 수도 있지만, 공연비를 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 값으로 함으로써, 연소가 안정되고, 그리고 후속 기통 내에 도입된 연소 가스의 온도 상승이 억제된다.
또한, 바람직하게는, 상기 선행 기통에서 성층 희박 연소가 수행되는 중간/저 부하 영역의 저부하 운전 영역에서, 상기 선행 기통의 공연비는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 값으로 된다.
이렇게 하면, 연료 분사량이 적은 중간/저 부하 영역에서는, 후속 기통 내에 도입된 연소 가스의 온도가 성층 희박 연소에 의해 상승되므로, 저부하측에서 후속 기통의 압축 자동 점화를 실행 가능한 영역을 확장할 수 있다.
또한, 상기 선행 기통에서 성층 희박 연소가 실행되는 중간/저 부하 운전 영역의 저 부하 운전 영역에서, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 곤란한 경우, 상기 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 값이 되고 선행 기통의 연소 모드가 성층 연소 희박 상태에서 상기 균일한 희박 상태로 전환되며 그리고 상기 후속 기통의 점화 모드가 압축 자동 점화에서 강제 점화로 전환되도록 제어를 실행하는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 엔진이 충분히 워밍업 되지 않은 경우에, 후속 기통의 압축 자동 점화가 곤한하고, 선행 기통의 공연비가 감소되어, 후속 기통 내에 도입되는연소 가스의 온도가 상승하고, 또한 균일한 희박 연소를 사용하여, 이러한 공연비 상태와 공존하는 연비에 대한 악영향을 억제할 수 있고, 그리고 후속 기통의 강제 점화로부터 압축 자동 점화로의 전환을 조기에 실행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에서는, 흡기 및 배기 유로가 전한 가능하도록 배열되는 바, 이들 유로가, 각 기통에서 연소가 독립적으로 수행되는 독립 상태에 각 기통이 있는 정상 운전 모드와, 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 특수 운전 모드 사이에서 전환 가능하도록 배열되는 것이 효과적이며, 상기 장치는, 상기 정상 운전 모드에 있을 때 각 기통에 연료를 독립적으로 공급하는 제 1 연료 분사 수단과; 상기 특수 운전 모드에서 상기 선행 기통의 연소의 종료 후에 후속 기통 내에 도입되기 전에 상기 연소 가스에 대해서 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 공급하는 것을 가능하게 하는 제 2 연료 분사 수단과; 연소 제어기로서, 상기 정상 운전 모드에서는, 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로써 각 기통의 공연비를 이론 공연비가 되게 한 상태로 연소를 실행하고, 그리고 특수 운전 모드에서는, 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로써 공연비가 이론 공연비보다 규정된 양만큼 더 크게 된 상태로 강제 점화에 의해서 선행 기통의 연소를 실행하고, 그리고 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해 상기 후속 기통의 연료를 상기 연소 가스에 공급하여 이론 공연비의 상태로 가스를 도입함으로써 연소를 실행하도록 연소를 제어하는 연소 제어기를 포함한다.
이런 방법으로, 선행 기통에서는, 희박 연소에 의해 열효율이 상승되고 열손실이 제거되며, 후속 기통에서는, 선행 기통으로부터의 연소 가스에 연료를 공급함으로써 압축 자동 점화가 수행되고, 이런 방법으로, 연소가 신속하게 제어되어, 연소가 일에 충분히 기여하고, 즉 효과적인 연소 및 펌핑 손실의 제거가 달성되고, 그 결과 연비가 상당히 향상된다. 또한, 선행 기통 내의 연소의 종료 후에, 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 후속 기통에 대해서 그에 공급되고 혼합물이 고온 연소 가스와 완전히 혼합되는 상태로 후속 기통 내에 도입되며, 그 결과 후속 기통의 자동 점화의 가능성이 향상된다.
이 경우에, 바람직하게는, 상기 제 1 분사 수단은 상기 선행 기통에 대해서 연소실 내에 연료를 직접 분사하도록 배열되며, 이 기통의 배기 행정 중에 상기 연소 가스에 대해서 후속 기통에 대한 연료 공급이 선행 기통의 제 1 연료 분사 수단에 의해서 수행되도록 상기 제 연료 제어기를 구성함으로써, 상기 특수 운전 모드에서, 상기 선행 기통의 제 1 연료 분사 수단은 상기 제 2 연료 분사 수단의 역할도 한다.
이와 같이, 초기 단계에서 연소 가스에 대해 연료가 공급되기 때문에, 연소 가스 및 혼합물은 보다 효과적으로 혼합된 상태로 후속 기통 내에 도입되어, 선행 기통의 자동 점화 가능성이 효과적으로 향상된다. 또한, 선행 기통의 제 1 연료 분사 수단에 의해 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 공급함으로써, 예컨대 각 기통 내에 기통 내 분사용 분사기(연료 분사 수단)를 구비한 직접 분사형 엔진으로 수정함이 없이 이러한 기본 구조를 이용할 수 있어서, 일반적인 목적으로 구성되는방법으로 본 발명을 응용하는 것이 가능하다.
이렇게 하면, 상기 제 1 연료 분사 수단은, 상기 후속 기통에 대해서 흡기 통로 내에 연료가 분사되도록 배열될 수도 있다. 즉, 선행 기통에 대해서, 제 1 연료 분사 수단이 기통 내에 분사 가능하도록 배열될 수도 있기 때문에, 후속 기통에 대해서는, 연료 분사 수단이 흡기 통로 내에 연료를 분사하도록 배열될 수도 있다.
또한, 상기 제 2 연료 분사 수단은 상기 기통간 가스 채널을 따른 몇몇 지점에 제공되고, 그것에 의해 후속 기통 내에 도입하기 전의 선행 기통으로부터의 배기 후에 상기 연소 가스에 대해서 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 공급하는 것이 적합하다.
이와 같이, 특수 운전 모드에서 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 기통간 가스 통로를 통해 흐르는 연소 가스에 공급함으로써 양호한 활성화가 달성된다.
또한, 상기 연료 제어기는, 특수 운전 모드에서는, 제 1 분사 모드와 제 2 분사 모드 사이에서 연료 분사 모드를 전환하는 것이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 제 1 분사 모드에서는, 상기 선행 기통으로부터 후속 기통 내로의 연소 가스의 도입 후에 후속 기통의 제 1 연료 분사 수단에 의해서 상기 연소 가스에 대해 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 공급함으로써 압축 점화에 의해 연소가 수행되고, 그리고 상기 제 2 분사 모드에서는, 상기 선행 기통의 연소의 종료 후의 후속 기통 내로의 도입 전에 상기 연소 가스에 대해서 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 공급함으로써 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되며; 또한 상기 연료 제어기는, 운전 상태에 관한 정보로부터 후속 기통의 자동 점화 가능성의 정도를 결정하고 그리고 이 결정 결과에 따라 연료 분사 모드를 전환하는 것이 가능하도록 구성된다.
이와 같이, 운전 상태에 따라 연료 분사를 전환함으로써 특수 운전 모드에서 후속 기통의 자동 점화 가능성이 향상된다.
이렇게 하면, 상기 연소 제어기는 후속 기통의 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 운전 상태에서 상기 분사 모드를 제 2 분사 모드로 하도록 구성될 수도 있다.
이와 같이, 후속 기통의 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 운전 상태에 있을 때, 연소 가스 및 혼합물의 혼합 효과에 의해 후속 기통의 자동 점화 가능성을 높임으로써 후속 기통의 연소 안정성이 개선된다.
또한, 워밍업 운전 후에 기통의 온도가 일정 온도 이하인 경우 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 운전 상태로 하기로 결정하도록 연료 분사 수단을 구성하는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 기통의 온도가 일정 온도 이하이고 또 워밍 업 운전 후에 기통의 온도가 낮을 때 자동 점화 가능성이 낮은 운전 상태에 있는 것을 확인함과 동시에 연료 분사 모드를 제 2 분사 모드로 함으로써 후속 기통의 자동 점화 가능성이 높아진다.
또한, 매우 낮은 부하 영역에 있을 때 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 운전 상태로 하기로 결정하도록 상기 연소 제어기를 구성하는 것이 적합하다.
이렇게 하면, 매우 낮은 부하 영역에서 연료 분사량이 낮을 때 자동 점화가능성이 낮은 운전 상태에 있는 것을 확인함과 동시에 연료 분사 모드를 제 2 연료 분사 모드로 함으로서, 후속 기통의 자동 점화 가능성이 높아진다.
또한, 본 발명에 따른 장치에 있어서, 2기통 접속 상태에 있을 때, 2기통 접속 상태인 상기 운전 영역의 저 부하측의 적어도 규정된 영역에서, 신선한 공기를 상기 선행 기통 내에 도입하는 선행 기통 흡기 밸브와, 연소 가스를 상기 기통간 가스 채널로부터 상기 후속 기통 내에 도입하는 연소 가스 도입 밸브를 제공하는 것이 효과적이고, 상기 후속 기통의 흡기 행정 하사점 중심과 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간 사이의 간격은, 상기 선행 기통의 흡기 행정 하사점 중심과 상기 선행 기통 흡기 밸브의 폐쇄 기간 사이의 간격보다 짧게 설정된다.
이렇게 하면, 2기통 접속 상태에 있는 운전 영역의 저부하측의 적어도 규정된 영역에서, 후속 기통의 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간은 선행 기통의 신선한 공기 흡기의 경우에서보다 조기에 폐쇄되므로, 후속 기통의 효과적인 압축비가 증가하여, 기통의 온도 상승에 의해 자동 점화가 용이하게 된다. 따라서, 기통 온도의 상승의 곤란함 때문에 자동 점화 가능성이 낮은 저부하 영역에서도, 자동 점화 가능성이 향상되고 그리고 압축 자동 점화에 의한 연소가 저 부하 영역으로 더욱 확장될 수 있으므로, 연비 개선 및 배기 가스 정화를 더욱 촉진할 수 있다.
바람직하게는, 이 경우에는, 상기 후속 기통의 배기 가스를 배기하는 후속 기통 배기 밸브가 설치되고, 그리고 2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역의 저부하측의 적어도 규정된 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는 상기 후속 기통의 흡기 행정 상사점으로 설정되는 한편, 상기 후속 기통 배기 밸브는 상기 후속 기통의 배기 행정의 상사점까지 개방된다.
이렇게 하면, 후속 기통 배기 밸브 및 연소 가스 도입 밸브의 밸브 개방의 중복이 단축되어, 결과적으로 후속 기통 내에 도입되는 연소 가스가 후속 기통의 배기 밸브를 통해 배기 통로로 직접 배기되는 이른바 "송풍(blow through)"이 증가되어, 자동 점화 가능성을 증가시키고 연비 개선 및 배기 가스 정화를 더욱 촉진시킨다.
바람직하게는, 2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역의 고부하측의 규정된 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간은 저부하측의 규정된 영역에 있는 시기로부터 지연된 쪽에 설정된다.
이렇게 하면, 반대로 불필요하게 높은 기통 온도에 의한 노킹과 같은 비정상 연소의 발생 위험이 있는 경우, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간을 지연시켜 후속 기통의 유효 압축비를 감소시킴으로써 기통의 온도를 저하시킬 수도 있고, 그것에 의해 비정상 연소를 방지할 수 있고, 그리고 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행될 수 있는 운전 영역이 확장된다.
바람직하게는, 2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역의 고부하 고 회전 속도측의 규정된 영역에서도, 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간이 저부하 저 회전 속도측의 규정된 영역에 있는 시기로부터 지연된 측에 설정된다.
일허게 하면, 회전 속도를 고려하여 제어를 수행할 수도 있고, 그것에 의해 압축 자동 점화 가능성의 보다 정학하고 적절한 제어를 달성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 그리고 상기 2기통 접속 상태에 있는 운전 영역에서 상기 2기통 가스 통로에 상기 선행 기통의 배기 가스를 배기하는 배기 가스 배기 밸브가 설치되고, 상기 연소 가스 밸기 밸브의 폐쇄 기간은 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간의 앞쪽에 설정되며, 상기 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기 및 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기를 고정된 규정 값으로 유지하면서, 상기 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기 및 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기를 엔진 부하에 따라 전후로 변경함과 동시에 이러한 시간차를 고정된 값으로 유지한다.
이와 같이, 비교적 저 부하상태에 있을 때, 후속 기통의 유효 압축비는 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간을 앞당김으로써 증가되며, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간이 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간보다 앞쪽에 있기 때문에, 선행 기통에 남은 연소 가스의 양이 증가되어, 기통의 온도가 증가하고, 결과적으로 후속 기통의 온도는 연소 가스의 온도 상승에 의해 상승하고, 그것에 의해 저 부하측에서 압축 자동 점화 영역이 확장될 수 있다.
대조적으로, 비교적 고 부하 상태에서, 개방 시기의 전체가 지연되고, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄가 지연되며, 그것에 의해 선행 기통의 내부 EGR을 감소시킴으로써 후속 기통의 유효 압축비를 감소시키고 연소 가스 온도를 저하시킨다. 따라서, 후속 기통의 비정상 연소가 방지되어, 고부하측의 압축 자동 점화 영역을 확장시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 연비의 개선 및 배기 가스 정화가 더욱 촉진될 수 있다.
연소 가스 배기 밸브의 개방 시기 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기가 고정된 규정 값으로 유지되면서, 이들 밸브 개방 시기의 시간차가 일정하게 유지되도록 배열되기 때문에, 각 기통의 개폐 시기가 각 밸브의 개폐와 관련이 있는 캠의 형상에 의해서만 설정되는 구성의 엔진에 있어서는, 캠의 변환 등이 불필요하고 그리고 각 밸브와 관련된 캠으로서 항상 동일한 캠을 사용할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 크랭크축 및 이들 밸브의 개폐와 관련이 있는 캠과 일체로 회전하는 캠축의 위상을 변화시킴으로써 밸브 개방 시기를 변하시킬 수 있으므로, 각 캠이 독립적으로 제어되는 경우에 비해서 당해 엔진의 구조가 단순화될 수 있고, 따라서 크기, 중량 및 비용을 감소시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 장치에서는, 신선한 공기를 상기 선행 기통 내에 도입하는 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하는 연소 가스 도입 밸브가 제공되는 상기 2기통 접속 상태에 있을 때, 상기 2기통 접속 상태에 있는 운전 영역의 저부하측의 적어도 규정된 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방시기는 상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기보다 짧게 되도록 설정된다.
이와 같이, 비교적 저 부하의 운전 상태에서는, 후속 기통의 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기가 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기보다 단축될 수 있으므로, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간이 비교적 빨라질 수 있고, 그것에 의해 후속 기통의 유효 압축비를 증가시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 기통의 온도 상승의 곤란성 때문에 압축 점화 가능성이 낮은 저 부하 영역에서도, 후속 기통의 유효 압축비를 증가시킴으로써 자동 점화 가능성을 향상시킬 수 있고, 그것에 의해 연비를더욱 개선하고 배기 가스 정화를 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에서는, 상기 2기통 접속 상태에서 그리고 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하측의 규정된 영역에서, 상기 선행 기통의 내부 EGR의 양을 증가시키면서 상기 선행 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소를 수행하고 부하가 증가함에 따라 내부 EGR 비가 감소하도록 장치를 구성하는 것이 효과적이다.
이와 같이, 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하의 규정된 영역에서, 고온 연소 가스가 선행 기통에 남아 있는 상태에서, 이것은 후속 흡기 행정 및 압축 행정으로 넘어가므로, 기통 온도가 상승하여 압축 자동 점화를 용이하게 함으로써 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 이와 같이 후속 기통의 경우와 동일한 방법으로 고 열효율 및 NOx억제 효과를 달성할 수 있고, 추가의 연비 개선 및 배기 가스 정화 효과의 이점을 제공한다.
선행 기통의 내부 EGR의 양의 증가에 의한 신선한 공기량의 감소에 부가하여, 분사량은 희박 공연비에 의한 연소 때문에 비교적 낮아지지만, 선행 기통에서 내부 EGR이 증가하는 영역이 비교적 저 부하측의 규정된 영역이 되므로, 비교적 적은 연료 분사량으로도 필요한 출력을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 이렇게 하면, 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 배기 행정에서 상기 선행 기통에 설치된 상기 기통간 가스 통로로 연소 가스를 배기하는연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간은 상기 선행 기통의 배기 행정의 상사점보다 빠르게 설정된다.
이와 같이, 다량의 연소 가스가 기통에 남아 있는 상태에서, 이것은 후속 흡기 행정 및 압축 행정으로 넘어갈 수 있다.
이렇게 하면, 바람직하게는, 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 연소 제어기가 상기 선행 기통 내로의 연료 분사 시기를 상기 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간보다 느리게 배기 행정의 상사점 부근에서 설정한다.
이렇게 하면, 다량의 연소 가스가 남아 있는 선행 기통 내에 연료가 분사되기 때문에, 이러한 연소 가스의 고온에 의해 연료의 활성화를 달성할 수 있고, 또한 배기 행정의 상사점 부근에서 연료 분사를 조기에 수행할 수 있기 때문에 활성화가 촉진되며, 그것에 의해 압축 자동 점화 가능성을 향상시킬 수 있다. 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 후에 연료 분사가 수행되기 때문에, 분사된 연료가 직접 배기될 가능성은 없다는 점에 유의해야 한다.
바람직하게는, 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 연소 제어기는 상기 후속 기통의 공연비가 실질적으로 희박 공연비가 되도록 제어를 실행한다.
이렇게 하면, 선행 기통 뿐만 아니라 후속 기통에서도 희박 공연비로 연소를 수행하므로, 열 효율을 더욱 상승시킬 수 있고 또 NO의 발생을 억제할 수 있으며,또한 압축 자동 점화에 의해 NOx의 발생이 더욱 억제되어, 배기가스 정화 성능을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
바람직하게는, 이렇게 하면, 상기 배기 통로에 설치된 배기 가스 정화용 촉매는 3원 촉매만으로 또는 3원 촉매 및 산화 촉매만으로 구성된다.
이와 같이, 선행 기통 및 후속 기통의 양측에서의 희박 공연비의 효과에 의해 그리고 압축 자동 점화에 의해, NOx의 발생이 충분히 만족스러운 정도로 억제되므로, 3원 촉매만으로 또는 3원 촉매 및 산화 촉매만으로 충분히 만족스러운 배기 가스 정화 기능을 달성할 수 있으므로, 희박 NOx촉매는 불필요하다.
또한, 상기 2기통 접속 상태일 때 흡기 행정에서 기통간 가스 통로로부터 연소 가스를 도입하는 연소 가스 도입 밸브가 상기 후속 기통에 설치되고 그리고 상기 2기통 접속 상태일 때 흡기 행정에서 신선한 공기를 도입하는 후속 기통 흡기 밸브가 상기 후속 기통에 설치되며, 그리고 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기가 이 후속 기통의 흡기 행정의 상사점의 지연측에 설정되고, 그리고 후속 기통 흡기 밸브는 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기보다 조기에 개방되도록 배열된다.
이와 같이, 연소 가스와는 별도로, 후속 기통 흡기 밸브로부터 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되기 때문에, 선행 기통내의 내부 EGR의 양의 증가에 기인하여, 후속 기통 내에 도입되는 연소 가스 중에 적은 산소가 존재하는 경우에도, 후속 기통에서 생성되는 출력이 증가될 수 있다. 또한, 선행 기통의 내부 EGR 양의 증가의 한계가 증가하기 때문에, 선행 기통의 압축 자동 점화를 실현 가능한 영역이 확장된다.
연소 가스 도입 밸브는 후속 기통 흡기 밸브보다 늦게 개방되기 때문에, 후속 기통 흡기 밸브를 통한 연소 가스의 직접 배기가 방지된다는 점에 유의해야 한다.
바람직하게는, 이렇게 하면, 상기 선행 기통은 장기 행정 방식이고, 그리고 상기 2기통 접속 상태일 때 그리고 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 흡기 행정에 신선한 공기를 도입하는 선행 기통 흡기 밸브를 포함하며, 상기 연소 가스 도입 밸브는 상기 선행 기통의 배기 행정의 상사점의 지연된 쪽에 설정되고 그리고 상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기는 이 선행 기통의 흡기 행정의 상사점보다 조기에 설정된다.
이렇게 하면, 연소 가스 배기 밸브 및 선행 기통의 선행 기통 흡기 밸브의 개방 중복 시기를 증가시킴으로써 신선한 공기와 연소 가스의 혼합 유량이 증가하여, 내부 EGR의 양을 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 개방 중복 시기가 증가하더라도, 장기 행정 방식의 기통을 이용하여 피스톤이 상사점의 부근에 있는 기간을 단축시킴으로써 그의 간섭을 방지할 수 있다.
또한, 상기 선행 기통에 대해서 흡기를 과급하는 과급기를 설치하고 그리고적어도 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 과급기를 사용하여 과급을 수행하는 것이 효과적이다.
이와 같이, 선행 기통 내의 신선한 공기의 도입 양이 증가하고, 그리고 부수적으로 내부 EGR의 양도 증가할 수 있고, 과급에 의해서 흡기 온도가 더욱 상승하며, 그것에 의해 선행 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역을 확장하는 것이 가능하므로 연비를 더욱 개선하는 것이 가능하게 된다.
바람직하게는, 상기 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 상기 운전 영역의 비교적 고 부하측의 규정된 영역에서, 상기 연소 제어기는 상기 선행 기통에서 강제 점화에 의한 연소를 수행하고, 그리고 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되는 운전 영역에 있을 때에는, 상기 선행 기통의 공연비가 실질적으로 크도록 설정을 수행한다.
이와 같이, 비교적 고 부하 영역에서, 선행 기통내의 내부 EGR 비를 감소시키는 것에 의해 신선한 공기의 도입 양을 증가시킬 수 있으므로, 기통의 온도가 하강하더라도, 강제 점화에 의해 연소가 실행되어, 안정된 연소를 달성할 수 있다.
또한, 선행 기통의 연소가 압축 자동 점화에 의해 수행되는 경우에는, 공연비가 희박 공연비더라도, 이것을 비교적 풍부한 쪽에 유지할 필요가 있지만, 강제 점화로의 전환 후에는 이것이 특별히 필요하지 않으므로, 대응하는 양호한 열효율을 갖는 압축 자동 점화를 이용하여 연소를 수행하도록 선행 기통에서는 큰 공연비를 설정하고 후속 기통은 비교적 풍부한 쪽에 설정함으로써, 연비를 더욱 개선시킬수 있다.
본 발명은 불꽃 점화 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연비를 개선하고 배기가스를 감소시키기 위해 다기통 엔진의 기통 내의 연소 상태를 제어하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 포함하는 전체의 엔진의 개략적 평면도,
도 2는 주 엔진 유닛 등의 개략적 단면도,
도 3은 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 4는 운전 상태에 따라 제어하기 위한 운전 영역 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 5는 각 기통의 배기 행정, 흡기 행정, 연료 분사 시기 및 점화 시기 등을 도시하는 도면,
도 6은 저 부하 저 회전 속도 운정 중에 실질적으로 신선한 공기 및 가스를 도입하기 위한 유로를 도시하는 개략도,
도 7은 고 부하 고/저 회전 속도측의 운전 영역에서 실질적으로 신선한 공기 및 가스용의 유로를 도시하는 개략도,
도 8은 배기 통로에 설치된 촉매 등이 도 1에 도시된 것으로부터 변화된 변형된 예를 도시하는 전체 엔진의 개략적 평면도,
도 9는 다른 실시예에 따른 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 10은 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역 설정에 관한 제2 예를 도시하는 다이어그램,
도 11은 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역 설정에 관한 제 3 예를 도시하는 다이어그램,
도 12는 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역 설정에 관한 제 4 예를 도시하는 다이어그램,
도 13은 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역 설정에 간한 제 5 예를 도시하는 다이어그램,
도 14는 다른 실시예에 따른 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역의 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 15는 선행 기통과 후속 기통의 연소 주기를 도시하는 다이어그램,
도 16은 선행 기통과 후속 기통의 연소 주기의 다른 예를 도시하는 다이어그램,
도 17은 와류 생성 수단의 특정 구조를 도시하는 다이어그램,
도 18은 다른 실시예에 따른 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역의 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 19는 선행 기통 및 후속 기통의 연소 주기 및 밸브 개방 시기를 도시하는 다이어그램,
도 20은 또 다른 실시예를 도시하는 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 21은 도 20에 도시된 실시예에 따른 장치에 의해 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역의 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 22는 개개의 기통의 연료 분사 시기 및 점화 시기 뿐만 아니라 흡기 행정 및 배기 행정의 시기를 도시하는 다이어그램,
도 23은 선행 기통은 균일한 희박 연소를 실행하게 되는 반면 후속 기통은 강제 점화를 실행하게 되는 특수 운전 모드의 경우에서 각 기통의 흡기 행정, 배기 행정, 연료 분사 주기 및 점화 주기 등을 도시하는 도면,
도 24는 선행 기통이 균일한 희박 연소를 실행하게 되는 반면 후속 기통은 압축 자동 점화를 실행하게 되는 특수 운전 모드의 경우에서 각 기통의 배기 행정, 흡기 행정, 연료 분사 주기 및 점화 주기 등을 도시하는 도면,
도 25는 선행 기통에서 분사와 연비간의 관계를 도시하는 도면,
도 26은 다른 실시예를 도시하는 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 27은 각 기통의 배기 행정, 흡기 행정, 연료 분사 주기 및 점화 주기 등을 도시하는 도면,
도 28은 엔진의 변형예를 도시하는 개략적 평면도,
도 29는 도 28에 도시된 변형예의 경우에 각 기통의 배기 행정, 흡기 행정, 연료 분사 주기 및 점화 주기 등을 도시하는 도면,
도 30은 다른 실시예에 따른 전체의 엔진의 개략적 평면도,
도 31은 동일한 실시예의 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 32는 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역의 설정의 일례를 도시하는 다이어그램,
도 33은 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 33a는 비교적 저 부하 저 회전 속도 영역의 경우를 도시하고, 도 33b는 비교적 고 부하 고 회전 속도 영역의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 34는 정상 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램,
도 35는 다른 실시예에 이용되는 캠 전환 기구를 도시하는 부분 사시도,
도 36a 내지 36c는 3 종류의 캠 전환 기구를 설명하는 플런저 작용 다이어그램,
도 37a 및 37b는 2 종류의 캠 전환 기구를 설명하는 플런저 작용 다이어그램,
도 38은 캠 전환 기구를 이용하는 실시예에서 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 39는 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 39a는 비교적 저 부하 저 회전 속도 영역의 경우를 도시하고, 도 39b는 비교적 고 부하 고 회전 속도 영역의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 40은 다른 실시예에 따른 전체의 엔진의 개략적 평면도,
도 41은 본 실시예에 따른 주 엔진 유닛 등의 개략적 단면도,
도 42는 본 실시예에 따라 이용되는 캠 전환 기구를 도시하는 부분 사시도,
도 43a 내지 43c는 캠 전환 기구의 플런저 작용 다이어그램,
도 44는 제어 시스템의 블록 다이어그램,
도 45는 운전 상태에 따라 제어를 실행하기 위한 운전 영역의 설정의 일례를도시하는 다이어그램,
도 46은 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 46a는 비교적 저 부하의 경우를 도시하고, 도 46b는 중간 부하의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 47은 비교적 고 부하의 경우를 도시하는 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램,
도 48은 정상 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램,
도 49는 도 40 내지 도 44에 도시된 바와 같은 장치를 사용하는 흡기/배기 밸브 등의 제어의 제 2 예에 따른 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 49a는 비교적 저 부하의 경우를 도시하고, 도 49b는 비교적 고 부하의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 50은 도 40 내지 도 44에 도시된 바와 같은 장치를 사용하는 흡기/배기 등의 제어의 제 3 예에 따른 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 50a는 비교적 저 부하의 경우를 도시하고, 도 50b는 비교적 고 부하의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 51은 도 40 내지 도 44에 도시된 바와 같은 장치를 사용하는 흡기/배기 등의 제어의 제 4 예에 따른 특수 운전 모드에서 흡기/배기 밸브의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램으로서, 도 51a는 비교적 저 부하의 경우를 도시하고, 도 51b는 비교적 고 부하의 경우를 유사한 방식으로 도시함,
도 52는 다른 실시예를 도시하는 전체 엔진의 개략적 평면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 구성을 개략적으로 도시하고, 도 2는 주 엔진 본체(1)의 하나의 기통과, 이 기통의 각각에 설치된 흡기 및 배기 밸브 등의 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 이들 도면에서, 주 엔진 본체(1)는 다수의 기통을 포함하며, 도시된 실시예에는, 4개의 기통(2A 내지 2D)이 있다. 각 기통(2A 내지 2D)에는 피스톤(3)이 삽입되고, 이 피스톤(3) 위에 연소실(4)이 형성되어 있다.
각 기통(2)의 연소실(4)의 상부에는 점화 플러그(7)가 설치되고, 이 점화 플러그(7)의 선단이 연소실(4)의 내부에 면하고 있다. 전자 제어에 의해 점화 시기를 제어하는 것이 가능한 점화 회로(8)가 이 점화 플러그(7)에 접속된다.
연소실(4)의 측면에는, 연료를 연소실(4) 내에 직접 분사하는 연료 분사 밸브(9)가 설치된다. 이 연료 분사 밸브(9)는 도시되지 않은 니들 밸브 및 솔레노이드를 내장하고 있고, 그리고 후술하는 펄스 신호의 입력에 의해, 이 펄스 입력의 시기에 펄스 폭에 대응하는 시간동안 밸브를 개방하여 밸브 개방 시기에 따른 양의 연료를 분사하도록 구성되어 있다. 연료 공급 시스템은, 도시되지 않은 연료 펌프에 의해서 연료 공급 통로 등을 통해 이 연료 분사 밸브(9)에 연료가 공급되도록 그리고 압축 행정에서 연소실 내부의 압력보다 높은 연료 압력이 가해지도록 구성되어 있다.
또한, 흡기구(11, 11a, 11b) 및 배기구(12, 12a, 12b)를 각 기통(2A-2D)의 연소실(4)에 대해 개방함으로써, 흡기 통로(15) 및 배기 통로(20) 등이 이들 흡기구 및 배기구에 접속되며, 이들 흡/배기구는 흡기 밸브(31, 31a, 31b) 및 배기 밸브(32, 32a, 32b)에 의해 개폐되도록 배열되어 있다.
각 기통(2A-2D)은 소정의 위상차(phase delay)를 두고 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정의 연속 사이클을 수행하도록 배열되어 있다. 4기통 엔진의 경우에, 기통들이 기통의 배치 방향으로 일단부로부터 제 1 기통(2A), 제 2 기통(2B), 제 3 기통(2C), 제 4 기통(2D)이라 칭하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 상술한 사이클은 제 1 기통(2A), 제 3 기통(2C), 제 4 기통(2D) 및 제 2 기통(2B)의 순서로 180°의 크랭크 각 위상차를 두고 실행되도록 배치된다. 도 5에서, "EX"는 배기 행정을 나타내고, "IN"은 흡기 행정을 나타내며, "F"는 연료 분사를 나타내고, "S"는 강제 점화를 나타내며, 도면 중의 별표는 압축 점화가 수행되는 것을 표시한다.
배기 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통에는, 배기 행정 및 흡기 행정이 중복될 때 배기 행정에 있는 기통(본 명세서에서는 선행 기통이라 칭함)으로부터 흡기 행정측의 기통(본 명세서에서는 후속 기통이라 칭함)까지 연소 가스가 직접 공급될 수 있도록 하는 기통간 가스 통로(22)기 설치되어 있다. 본 실시예의 4기통 엔진에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 기통(2A)의 배기 행정(EX)과 제 2 기통(2B)의 흡기 행정(IN)이 중복되고, 제 4 기통(2D)의 배기 행정(EX)이 제 3 기통(2C)의 흡기 행정(IN)과 중복되므로, 제 1 기통(2A)과 제 2 기통(2B) 및 제 4 기통(2D)과 제 3 기통(2C)이 각각 쌍을 구성하며, 제 1 기통(2A) 및 제 4 기통(2D)은 선행 기통이 되는 한편, 제 2 기통(2B) 및 제 3 기통(2C)은 후속 기통이 된다.
구체적으로는, 각 기통의 흡기구 및 배기구와, 거기에 접속된 흡기 통로, 배기 통로 및 기통간 가스 통로는 다음과 같이 구성된다.
선행 기통, 즉 제 1 기통(2A) 및 제 4 기통(2D)에는, 신선한 공기를 도입하기 위한 흡기구(11)와, 연소 가스(배기 가스)를 배기 통로(20)로 이송하기 위한 제 1 배기구(12a)와, 연소 가스를 후속 기통으로 배출하기 위한 제 2 배기구(12b)가 각각 설치된다. 또한, 후속 기통인 제 2 기통(2B) 및 제 3 기통(2C)에는, 신선한 공기를 도입하기 위한 제 1 흡기구(11a)와, 선행 기통으로부터 연소 가스를 도입하기 위한 제 2 흡기구(11b)와, 연소 가스를 배기 통로(20)로 배출하기 위한 배기구(12)가 각각 설치된다.
도 1에 도시된 예에서는, 제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)에는 흡기구(11)가, 그리고 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)에는 제 1 흡기구(11a)가 기통당 2개씩 각 연소실의 좌측 절반부에 병렬로 각각 설치되고, 또한, 제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)에는 제 1 배기구(12a) 및 제 2 배기구(12b)가, 그리고 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)에는 제 2 흡기구(11b) 및 배기구(12)가 각 연소실(4)의 우측 절반부에서 병렬로 설치된다.
흡기 통로(15)내의 각 기통의 분지 흡기 통로(16)의 하류 단부가 제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)의 흡기구(11)와 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)의 제 1 흡기구(11a)에 접속된다. 각각의 분지 흡기 통로(16)의 하류 단부 근방에는, 공통 샤프트에 의해 상호 연동하는 다수의 연동 스로틀 밸브(17)가 설치되어 있고, 이들 다수의 연동스로틀 밸브(17)는 제어 신호에 응답하여 액츄에이터(18)에 의해 구동되어, 공기 흡입량을 조절한다. 흡기 통로(15)의 합류부 상류의 공통 공기 흡입 통로에는, 공기 흡입 유량을 검출하기 위한 기류 센서(19)가 설치된다.
배기 통로(20)내의 각 기통의 분지 배기 통로(21)의 상류 단부는 제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)의 제 1 배기구(12a) 또는 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)의 배기구(12)에 접속된다. 또한, 제 1 기통(2A) 제 2 기통(2B) 사이에 그리고 제 3 기통(2C)과 제 3 기통(2D) 사이에 기통간 가스 채널(22)이 설치된다. 기통간 가스 채널(22)의 상류 단부는 선행 기통인 제 1 기통 및 제 4 기통(2A, 2D)의 제 2 배기구(12b)에 접속되고, 기통간 가스 채널(22)의 하류 단부는 후속 기통인 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)의 제 2 흡기구(11b)에 접속된다.
상술한 기통간 가스 채널(22)은 상호 인접한 기통 사이를 접속하는 비교적 짧은 통로이므로, 선행 기통으로부터 배기된 가스가 이들 통로(22)를 통과하는 동안의 방열량은 비교적 낮은 레벨로 유지된다.
배기 통로(20)의 분지 배기 통로(21)의 하류의 합류부에는, 배기 가스 중의 산소 농도를 검출함으로써 공연비를 검출하는 O2센서(23)가 설치된다. 또한, 이 O2센서(23)의 하류의 배기 통로(21)에는 배기 가스 정화 촉매가 설치되고, 이 실시예에서는 희박 NOx촉매(24A) 및 3원 촉매(2B)가 설치된다. 희박 NOx촉매(24)는 희박 공연비에서도 NOx정화 능력을 지니며, 예컨대 산소 과잉 분위기에서 NOx의를흡착하고 그리고 산소 농도 저하 분위기에서 NOx의 이탈 및 환원을 수행하는 흡장형(occlusion-type) 희박 NOx촉매를 포함한다. 또한, 일반적으로 공지되어 있는 바와 같이, 3원 촉매(24B)는, 배기 가스의 공연비가 이론 공연비(즉, 공기 과잉률 λ=1)의 부근에 있을 때 HC, CO 및 NOx에 대하여 높은 세정 성능을 나타내는 촉매이다.
기통의 흡기/배기구를 개폐하는 흡기/배기 밸브 및 이들의 밸브 작동 기구는 다음과 같다.
제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)의 흡기구(11), 제 1 배기구(12a) 및 제 2 배기구(12b)는 흡기 밸브(31), 제 1 배기 밸브(32a) 및 제 2 배기 밸브(32b)를 각각 구비하고, 제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)의 제 1 흡기구(11a), 제 2 흡기구(11b) 및 배기구(12)는 제 1 흡기 밸브(31a), 제 2 흡기 밸브(31b) 및 배기 밸브(32)를 각각 구비한다. 또한, 각 기통(2A-2D)의 흡기 및 배기 행정이 상술한 소정의 위상차를 두고 수행되도록, 이들 흡기 및 배기 밸브가 각 캠축(33, 34) 등을 포함하는 밸브 작동 기구에 의해서 소정의 타이밍으로 개폐하도록 구동된다.
또한, 이들 흡기 및 배기 밸브 중에서, 제 1 배기 밸브(32a), 제 2 배기 밸브(32b), 제 1 흡기 밸브(31a) 및 제 2 흡기 밸브(31b)는 밸브를 작동 상태와 정지 상태 사이에서 전환시키는 밸브 정지 기구(35)를 각각 구비한다. 이들 밸브 정지 기구(25)는 이미 공지되어 있기 때문에 상세히 도시하지는 않지만, 예컨대, 캠축(33, 34)의 캠과 밸브 축 사이에 개재된 태핏에 대해서 작동유를 공급/배출하는 것이 가능한 유압실이 설치되고, 이 유압실에 작동유가 공급되는 상태에서, 캠의 작동이 밸브에 전달되어 밸브가 개폐 동작을 받게 되는 한편, 유압실로부터 작동유가 배출될 때에는, 캠의 작동이 밸브에 더 이상 전달되지 않아 결과적으로 밸브가 정지하도록 되어 있다.
제 1 배기 밸브(32a)의 밸브 정지 기구(35) 및 제 1 흡기 밸브(31a)의 밸브 정지 기구(35)에 대한 작동유 공급/배출용의 통로(36)에는, 제 1 제어 밸브(37)가 설치되고, 제 2 배기 밸브(32b)의 밸브 정지 기구(35) 및 제 2 흡기 밸브(31b)의 밸브 정지 기구(35)에 대한 유압 오일의 공급 및 배출용의 통로(38)에는, 제 2 제어 밸브(39)가 설치된다(도 3 참조).
도 3은 구동/제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 이 도면에서, 엔진 제어용 마이크로컴퓨터 등을 포함하는 엔진 제어용 ECU(제어 유닛)(40)에는 기류 센서(19) 및 O2센서(23)로부터의 신호가 입력되고, 또한 운전 상태를 판별하기 위해 가속기의 개방도(가속기 페달의 가압량)을 검출하는 가속기 페달 가압 센서(48) 등으로부터의 신호가 입력된다. 또한, 이 ECU(40)로부터 연료 분사 밸브(9)와, 다수의 연동 스로틀 밸브(17)의 엑츄에이터(18)와 상술한 제 1 및 제 2 제어 밸브(39)에 제어 신호가 출력된다.
ECU(40)는 운전 상태 판별기(41), 밸브 정지 기구 제어기(42), 흡입 공기량 제어기(43) 및 연료 분사 제어기(44)를 포함한다.
운전 상태 판별기(41)는 엔진 속도 센서(45) 및 가속도 페달 가압 센서(46)등으로부터의 신호에 의해 엔진의 운전 상태(엔진 회전 속도 및 부하)를 조사함으로써, 운전 상태가 도 4에 도시된 저부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A) 또는 고부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B) 중 어느 영역에 있는지를 판별한다. 그 다음, 이러한 판별 결과에 기초하여, 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에서는, 배기 행정에서 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스가 흡기 행정에 있는 후속 기통에 직접 이송되면서 연소가 수행되는 특수 운전 모드가 선택되지만, 고 부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B)에서는, 기통이 각각 독립적으로 작동하면서 연소가 수행되는 정상 운전 모드가 선택된다.
밸브 정지 기구 제어기(42)는 엔진 운전 상태가 저부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)(즉, 특수 운전 모드가 선택되는 경우) 또는 고부하 고속측의 운전 영역(B)(즉, 정상 운전 모드가 선택되는 경우) 중 어느 영역에 있는지에 따라 상술한 제어 밸브(37, 39)의 각각을 제어함으로써 각 밸브 정지 기구(35)를 다음과 같이 제어한다.
운전 영역(A): 제 1 배기 밸브(32a) 및 제 1 흡기 밸브(31a)가 정지한 상태
제 2 배기 밸브(32b) 및 제 2 흡기 밸브(31b)가 작동하는 상태.
운전 영역(B): 제 1 배기 밸브(32a) 및 제 1 흡기 밸브(32a)가 작동하는 상태,
제 2 배기 밸브(32b) 및 제 2 흡기 밸브(31b)가 정지한 상태.
하기에 상세히 설명하는 바와 같이 가스 유로를 전환하는 유로 전환기는 밸브 정지 기구 제어기(42) 및 그것에 의해 제어되는 각 밸브 정지 기구(35)로 구성된다.
흡입 공기량 제어기(43)는 엑츄에이터(18)를 제어함으로써 각 스로틀 밸브(17)의 개방도(스로틀 개방도)를 제어하고, 예컨대 운전 상태에 따라 맵(map) 등으로부터 목표 흡입 공기량을 구하고, 그리고 이러한 목표 흡입 공기량에 따라 스로틀 개방도를 제어한다. 이 경우, 저부하, 저 회전 속도 운전 영역(A)에서는, 후술하는 바와 같이 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에서 분지 흡기 통로(16)로부터의 흡입 공기의 도입이 차단된 상태에서, 선행 기통으로부터 도입된 가스중의 과잉 공기와 새로 공급되는 연료간의 비가 희박 공연비로 되면서 연소가 수행되고, 2개의 선행 기통 및 후속 기통의 필요한 토크에 따라 연료의 연소에 필요한 양의 공기(즉, 2 기통에 대한 연료의 양에 대해서 이론 공연비의 양의 공기)보다 소정량만큼 더 많은 공기가 선행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 공급되도록 스로틀의 개방도가 조절된다.
연소 제어기(44)는 연료 분사 제어기(45) 및 점화 제어기(46)를 제어하고, 연료 분사 제어기(45)는 엔진의 운전 상태에 따라 각 기통(2A-2D)에 설치된 연료 분사 밸브(9)로부터의 연료 분사량 및 분사 타이밍을 제어하며, 분사 제어기(46)는 운전 상태에 따라 점화 시기 및 점화 정지의 제어와 같은 제어를 수행한다. 따라서, 특히 운전 상태가 도 4에 도시된 운전 영역(A)에 있는 경우와 운전 상태가 운전 영역(B)에 있는 경우에 연소의 제어(연료 분사의 제어 및 점화의 제어)가 변경된다.
구체적으로는, 운전 상태가 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는경우, 공연비가 이론 공연비보다 큰 희박 공연비, 바람직하게는 이론 공연비의 2배 이상이 되도록 연료 분사량이 제어되고, 그리고 압축 단계에서는, 연료 분사에 의해 혼합물의 성층이 발생하도록 분사 타이밍이 설정되고, 또한 압축 상사점의 부근에서 강제 점화가 실행되도록 점화 타이밍이 설정된다. 대조적으로, 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]의 경우에는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 대해서 연료가 공급되고, 또한 연료 공급 후에, 연료 분사량이 제어되며, 흡기 단계에서 분사 타이밍은 이론 공연비보다 희박한 공연비를 생성하도록 연료가 분사되게 분사 타이밍이 설정되고 그리고 압축 점화가 수행되도록 강제 점화가 정지된다.
또한, 운전 상태가 고 부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B)에 있을 때는, 기통(2A-2D)의 공연비가 이론 공연비 또는 그 이하가 되도록 연료 분사량이 제어되며, 예컨대 이 운전 영역(B)의 대부분에서, 공연비는 이론 공연비로 될 수도 있고, 그리고 완전 개방 부하 운전 영역 및 그 부근에서는, 이론 공연비보다 풍부하게 될 수도 있다. 이 경우에, 흡기 단계에서 기통(2A-2D)에 연료를 분사하여 균일한 혼합물이 생성되도록 그리고 기통(2A-2D)에서 강제 점화가 수행되도록 분사 타이밍이 설정된다.
이하, 상술한 바와 같이 이 실시예에 따른 장치의 동작을 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명할 것이다.
저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에서, 장치를, 상술한 바와 같이 제 1 배기 밸브(32a) 및 제 1 흡기 밸브(31a)가 정지 상태에 있고 또 제 2 배기밸브(32b) 및 제 2 흡기 밸브(31b)가 작동 상태에 있는 특수 운전 모드로 함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 실질적으로 신선한 공기 및 가스의 유로가 형성된다. 따라서, 선행 기통(제 1 및 제 4 기통)(2A, 2D)으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(제 2 및 제 3 기통)(2B, 2C) 내에 직접 도입되고 그리고 이들 후속 기통(2B, 2C)으로부터 배기된 가스만이 배기 통로(20)로 이송되는 2기통 접속 상태가 형성된다.
이러한 구성에서, 각 흡기 행정에서 흡기 통로(15)로부터 선행 기통(2A, 2D)에 신선한 공기가 도입되고(도 6의 화살표), 선행 기통(2A, 2D)에서 선형 O2센서(25)에 의해 검출된 공연비가 이론 공연비의 거의 2배의 초 희박 공연비가 되도록 연료 분사량의 피드백 제어를 수행하면서 압축 행정에서 연료가 분사되고, 규정된 점화 시기에 점화를 수행함으로써 이러한 초 희박 공연비로 성층 연소가 실행된다(도 5 참조).
그 후에, 선행 기통(2A, 2D)의 흡기 행정 및 후속 기통(2B, 2C)의 배기 행정이 중복되는 기간에, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 연소 가스가 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C)으로 이송된다(도 5의 백색 화살표 및 도 6의 화살표 b). 그 다음, 후속 기통(2B, 2C)에서, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 연료가 공급되고, 또 이론 공연비보다 희박한 공연비를 생성하도록 연료 분사량을 제어하면서 흡기 단계에서 연료가 분사되고, 그 다음 압축 행정의 상사점 부근에서 연소실의 압력 및 온도의 상승에 의해 압축 연소가 수행된다.
이 경우에, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 고온 연소 가스가 기통간 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C) 내에 즉시 도입되기 때문에, 후속 기통(2B, 2C)에서는 흡기 행정에서 연소실 내의 온도가 높아져, 이 상태로부터 압축 행정에서 압력 및 온도의 추가의 상승에 의해 압축 행정의 최종 기간의 상사점 부근에서 혼합물의 자동 점화를 가능하게 하는 정도까지 연소실 내의 온도가 상승한다. 게다가, 상술한 연소 가스는 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기되어 후속 기통(2B,2C) 내에 도입될 때까지의 기간 동안 충분히 혼합되고 균일하게 분포되며, 또한 흡기 행정에서 주입된 연료가 압축 행정의 최종 기간동안 전체의 연소실에서 균일하게 확산되기 때문에, 이상 동시 압축 점화 조건을 만족하는 균일한 혼합 분포 상태가 달성된다.
따라서, 후속 기통(2B, 2C)에는, EGR 가스에 대응하는 다량의 연소 가스 성분이 함유되고, 공연비가 희박한 상태에서도, 동시 압축 점화에 의해 연소가 신속하게 수행되며, 그것에 의해 열효율이 향상된다.
즉, 선행 기통(2A, 2D)에서는, 초 희박 공연비에 의한 성층 연소에 의해 열효율이 향상되고 펌핑 손실이 저하되지만, 후속 기통(2B, 2C)에서는, 공연비를 희박하게 유지하면서 균일한 혼합 상태로 압축 점화를 수행함으로써 열효율이 향상되고, 또한 선행 기통(2A, 2D)과 동일한 방법으로 펌핑 손실 저하의 이점이 달성된다. 이러한 작용에 의해, 연비가 상당히 개선된다.
게다가, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 연소 가스의 열을 이용함으로써후속 기통(2B, 2C)의 압축 점화가 달성되기 때문에, 특수한 가열 수단을 제공하거나 또는 엔진의 압축비를 상당히 높일 필요가 없고, 넓은 운전 영역에 걸쳐 압축 점화를 효율적으로 수행할 수 있다.
후속 기통(2B, 2C)에서의 연소 후에, 배기 통로(20)에 가스가 배기되며, 배기 통로(20)에 설치된 희박 NOx촉매(24A) 등에 의해 배기 가스의 정화가 수행된다.
또한, 선행 기통(2A, 2D)내의 NOx의 발생량은, 그 내부의 공연비를 이론 공연비의 거의 2배 이상으로 함으로써 비교적 낮은 레벨로 억제되고, 그리고 후속 기통(2B, 2C) 내의 NOx발생량은, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 연소 가스를 도입하여 다량의 ERG가 수행되는 것과 동일한 상태를 형성함으로써 비교적 만족스럽게 억제된다. 이것도 배기가스를 감소시키는데 유리하다.
대조적으로, 고 부하 또는 고 회전 속도측의 운전 영역(B)에서, 장치는 상술한 바와 같이 정상 운전 모드에 있고, 여기서 제 1 배기 밸브(32a) 및 제 2 배기 밸브(31a)가 작동 상태로 되는 반면 제 2 배기 밸브(32b) 및 제 2 흡기 밸브(31b)는 정지 상태로 되고, 그것에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 실질적으로 신선한 공기 및 가스용의 유로를 형성하며, 기통(2A 내지 2D)의 흡기구(31, 31a) 및 배기구(12a, 12)가 실질적으로 독립되며, 그에 따라 흡기 통로(15)로부터 기통(2A 내지 2D)의 흡기구(31, 31a) 내에 신선한 공기가 도입되고 또 기통(2A 내지 2D)의 배기구(31, 31a)로부터 배기 통로(20)에 연소 가스가 배기된다. 이 경우에, 공연비가 이론 공연비가 되거나 또는 이보다 풍부하도록 흡입 공기량 및 연료 분사량을제어함으로써 출력 성능이 확보된다.
상기 실시예에서, 저 회전 속도 저 부하 운전 영역(A)에서, 후속 기통(2B, 2C)의 공연비가 이론 공연비보다 희박하도록 공연비가 제어되지만, 후속 기통(2B, 2C)의 공연비가 이론 공연비 또는 그 이하가 되도록 제어하는 것도 가능하다. 이 경우에, 도 8에 도시된 바와 같이, 배기 통로(20)에 3원 촉매(24B) 만을 설치하거나, 또는 산화 촉매를 설치할 수도 있다. 또한, 배기 통로(20)의 통합부에 설치된 O2센서(23)는 이론 공연비 부근에서 출력이 급변하는 λO2센서이며, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사량은 이러한 O2센서(23)의 출력에 따라 피드백 제어되는 것이 바람직하다. 게다가, 산소 농도에 반응하여 출력이 선형으로 변하하는 선형 O2센서(25)가 기통간 가스 통로(22)에 설치되고, 그리고 공연비가 상술한 희박한 공연비로 되는 선행 기통(2A, 2D)에 대한 연료 분사량은 그의 출력에 따라 피드백 제어된다.
이와 같이, 이론 공연비의 가스만이 후속 기통(2B, 2C)으로부터 배기 통로(20)에 배기되기 때문에, 희박한 NOx촉매를 제공할 필요가 없고, 단순히 3원 촉매(24B)(또는 산화 촉매)에 의해서 충분히 만족스러운 배기가스 정화 성능을 확보할 수 있다.
또한, 희박 NOx촉매를 제공할 필요가 없기 때문에, 희박 NOx촉매의 NOx발생량이 증가할 때 NOx를 이탈 또는 환원시키기 위해 공연비의 일시적인 풍부화를 행할 필요가 없으므로, 연비 개선의 절충안이 회피된다. 게다가, 희박 NOx촉매의 황산 피독의 문제가 발생하지 않는다.
또한, 상기 실시예에서는, 각종 기통의 연료 분사 밸브가 연소실 내에 연료가 직접 분사되는 직접 분사식이지만, 후속 기통에 대해서는, 저 부하 저 회전 속도의 운전 영역(A)에서도 흡기 행정에서 연료를 분사하는 것이 가능흐므로, 후속 기통에 설치된 연료 분사 밸브는 흡기구를 통해 흡기 통로 내에 연료를 분사하는 방식일 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 운전 상태가 저 부하 저회전 속도측의 운전 영역(A)인지 또는 운전 상태가 고 부하 고 회전 속도측의 운전 영역(A)인지에 따라 유로 전환기에 의해 전환될 신선한 공기 및 가스의 유로가 배치되지만, 2기통이 전체의 운전 영역에 걸쳐 접속된 상술한 상태가 되도록 신선한 공기 및 가스의 유로를 배치하는 것도 가능하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어를 위한 운전 영역의 설정을 도시하고 있다. 이 실시예에서, 2기통 접속 상태로 되었던 운전 영역은 다수의 영역으로 분할되고, 그리고 선행 기통의 공연비(선행 기통의 경우에는 공기 분사량의 비, 그리고 후속 기통의 경우에는 연료 분사량의 비)는 이들 영역에 따라 변화된다.
이 실시예에서도, 전체의 엔진은 도 1 또는 도 8에서와 같이 구성된다. 또한, 제어 및 구동 시스템은 도 3에서와 같이 구성되고, 그리고 ECU(40)에 포함된 운전 상태 판별기(41)는 운전 영역이 어느 운전 상태에 있는지, 도 10에 도시된 바와 같이 즉 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는지 또는 고 부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B)에 있는지를 판별한다. 그러나, 또한, 특수 운전 모드가 선택되는 운전 영역(A)일 때에는, 운전 상태가 이 영역(A) 중 저속 영역(A1), 중속 영역(A2) 또는 고속 영역(A3) 중 어느 영역에 있는지를 판별한다.
또한, 특수 운전 모드에서 실행되는 제어로서, 운전 상태가 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있을 때, ECU(40)에 포함된 연소 상태 제어기(44)가 공연비가 이론 공연비보다 큰 희박 공연비가 되도록 선행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대해서 연료 분사량을 제어하고 또한 압축 행정에서는, 연료 분사에 의해 혼합물의 성층이 수행되도록 분사 시기를 설정하고 그리고 압축 상점 중심의 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기를 설정한다. 한편, 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대해서는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 대해서 연료가 공급되고 그리고 공연비가 실질적으로 이론 공연비가 되도록 연료 분사량이 제어되며, 또한 흡기 행정에서 연료가 분사되고 또 압축 자동 점화를 수행하기 위해 강제 점화가 정지하도록 분사 시기가 설정된다.
게다가, 이러한 운전 영역(A)에서는, 공연비가 선행 기통으로의 공기 도입량에 대한 이론 공연비가 되는 양으로 기통 쌍의 양자에 대한 연료 분사량의 합을 조정하면서 후속 기통에서 압축 자동 점화가 만족스럽게 수행되도록 운전 상태에 따라서 선행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대한 연료 분사량과 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대한 연료 분사량의 비가 변경된다.
구체적으로는, 이 운전 영역(A)의 중속 영역(A2)에는, 선행 기통에 대한 연료 분사량 및 후속 기통에 대한 연료 분사량을 실질적으로 동일하게 함으로써, 또는 후속 기통에 대한 연료 분사량을 약간 크게 함으로써, 선행 기통 내에서 연소 도중의 공연비를 이론 공연비의 2배[A/F≒30일 때, 공기 과잉률(λ)로 환산하여 표현하면 λ=약 2] 또는 이론 공연비의 2배 이상(공기 과잉률 λ는 λ>2)의 정도로 하도록 배치된다. 또한, 이 운전 영역(A)의 저속 영역(A1)에는, 선행 기통에 대한 연료 분사량을 후속 기통에 대한 연료 분사량보다 크게 함으로써, 선행 기통에서의 연소 도중의 공연비(공기 과잉률 λ는 1<λ<2, 예컨대 A/F≒25)를 이론 공연비의 2배 미만으로 하도록 배치된다. 또한, 이 운전 영역(A)의 고속 영역(A3)에서는, 선행 기통에 대한 연료 분사량을 후속 기통에 대한 연료 분사량보다 크게 함으로써, 선행 기통에서 연소 도중의 공연비를 이론 공연비의 2배 미만으로 하도록 배치된다(공기 과잉률 λ는 1<λ<2, 예컨대 A/F≒25).
그 다음, 본 실시예에 따른 장치의 작동에 대해서 설명한다.
본 실시예에 따른 장치에서도, 저 부하 저 회전 속도 운전 영역(A)에서, 이 장치는 2기통 접속 상태에서 연소가 실행되는 특수 운전 모드로 되고, 그리고 고 부하 또는 고 회전 속도 운전 영역에서, 이 장치는 각 기통의 흡기구 및 배기구가 독립된 상태로 연소가 수행되는 정상 운전 모드로 된다. 따라서, 특수 운전 모드에서는, 선행 기통 내의 연소는 초 희박 공연비로 수행되는 반면, 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행된다.
특히, 특수 운전 모드에서는, 산행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대한 연료 분사량과 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대한 연료 분사량의 비를운전 상태에 따라 상술한 바와 같이 조정함으로써, 넓은 운전 영역에 걸쳐 압축 자동 점화를 효과적으로 수행할 수 있다.
즉, 특수 운전 모드가 수행되는 운전 영역(A)의 저속 영역(A1)에서는, 기본적으로 중속 및 고속 영역(A2, A3)의 경우보다 연소실 내의 온도가 낮은 상태를 달성하므로, 압축 자동 점화를 수행하기가 곤란하지만, 저속 영역(A1)에서는, 후속 기통에서의 연소 도중에 공연비를 실질적으로 이론 공연비로 조정하면서 선행 기통에 대한 연료 분사량을 후속 기통에 대한 연료 분사량보다 많게 함으로써, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비보다 낮은 값이 되도록 제어를 실행하고, 따라서 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배가 되는 경우(즉, 선행 기통 및 후속 기통의 분사량이 동일한 경우)에 비해서, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 공급되는 가스의 온도가 상승한다. 그 결과, 저속 영역(A1)에서도 압축 자동 점화가 효율적으로 수행된다.
또한, 특수 운전 모드에 있는 운전 영역(A)의 고속 영역(A3)에서는, 연소 온도의 과도한 상승이 노킹을 발생시키는 경향이 있지만, 이 영역에서도, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 제어되도록 선행 기통에 대한 연료 분사량이 후속 기통에 대한 연료 분사량보다 크게 된다. 이와 같이, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배로 되는 경우(즉, 선행 기통 및 후속 기통의 연료 분사량이 동일한 경우)에 배해서 후속 기통 내에 도입된 가스의 온도가 상승하지만, 후속 기통 내에 도입되는 가스 중의 EGR에 대응하는 연소 가스 성분의 양은 증가하고 그리고 후속 기통에 대한 연료 분사량은 적게 된다. 그 결과, 후속 기통에서의 연소에 의해 생성되는 에너지가 작게 되어, 노킹이 억제된다.
따라서, 선행 기통에 대한 연료 분사량을 후속 기통에 대한 분사량보다 많게 함으로써, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 미만의 값이 되도록 제어되면, 이것은 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배가 되는 경우에 비해서 압축 자동 점화 및 노킹 방지의 면에서는 유리하지만, 한편 선행 기통에서의 성층 희박 연소에 의한 연비 향상의 면에서 그리고 선행 기통과 후속 기통 사이의 토크 균형의 면에서는 다소 불리하다. 따라서, 후속 기통의 압축 자동 점화가 특수 운전 모드에 의해서 용이하게 수행되고 또 노킹이 발생하지 않을 중속 영역(A2)에서는, 선행 기통의 공연비의 값을 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상의 값으로 하도록 연료 분사량이 제어되어, 연비 개선 및 토크 균형의 면에서 유리하게 된다.
도 9에 도시된 예에서, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)이 저속 영역(A1),중속 영역(A2) 및 고속 영역(A3)으로 분할되고 이들 영역(A1, A2, A3)에서 선행 기통의 공연비(즉, 선행 기통에 대한 연료 분사량과 후속 기통에 대한 연료 분사량의 비)가 변경되지만, 도 10에 도시된 바와 같이, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)을 저 부하 영역(A11), 중간 부하 영역(A12) 및 고 부하 영역(A13)로 분할하는 것도 가능하는 점에 유의해야 한다. 이 경우에, 상술한 중간 부하 영역(A12)에서는, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상의 값이 되는 한편, 저 부하 영역(A11) 및 고 부하 영역(A13)에서는, 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 미만의 값이 되도록 연료 분사량의 제어가 실행된다(예컨대 A/F≒25).
변형예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의중간 부하 영역(A20)에서, 선행 기통의 공연비는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상인 값으로 제어될 수도 있고, 다른 운전 영역에서는 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 보다 작은 값으로 제어될 수도 있다.
이러한 예에서도, 연소실 내의 온도가 비교적 낮은 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 저 부하 영역 등에서, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 도입되는 가스의 온도 상승에 의해 압축 자동 점화가 가능하게 되고, 그리고 노킹이 발생할 가능성이 있는 고 부하 영역 등에서 후속 기통의 에너지 발생의 감소에 의해 노킹이 억제되며, 또한 중간 부하 영역(A12) 또는 중속 중간 부하 영역(A20)에서 연비 개선 및 토크 균형면에서 유리한 상태가 확립된다.
상기 도 9, 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에서는, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 다수의 운전 영역에서, 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상의 값과 그 이하의 값 사이에서 선행 기통의 공연비를 전환하도록 배치되지만, 공연비를 이론 공연비보다 크게 유지하면서 운전 상태에 따라 선행 기통의 공연비를 점차 변화시키도록 배열될 수도 있다.
이 경우에, 운전 영역(A)의 적어도 저 부하 영역에서, 선행 기통에서의 연소 두종의 공연비는 부하가 저하됨에 따라 적어진다. 변형예로, 운전 영역(A) 중 적어도 저속 영역에서는, 선행 기통에서의 연소 도중의 공연비는 속도가 저하됨에 따라 적어진다.
예컨대, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 고속 고 부하측의 노킹의 가능성이, 도 12에 도시된 바와 같이 기통간 가스 통로(22)에 냉각 수단을 설치하는 것에 의해 감소되는 경우, 선행 기통의 공연비는 이론 공연비의 거의 2배의 값 또는 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 고속 고부하 측보다 큰 값으로 될 수도 있고, 또한 선행 기통의 공연비는 엔진의 회전 속도 또는 부하가 저하됨에 따라 충부한 측으로 변화되도록 배치될 수도 있다.
이와 같이, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)에서, 엔진 회전 속도(또는 부하)가 저하됨에 따라 후속 기통의 연소실 내의 온도가 저하되는 경향을 상쇄하기 위해서, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 이송되는 가스의 온도를 상승시켜 압축 자동 점화가 가능한 상태를 확보할 수도 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 중속 중간 부하 영역(A20)에서 선행 기통의 공연비를 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상의 값으로 하고 그리고 이 영역이 저속 저 부하측을 향하는 방향(화살표 a 방향)으로부터 고속 고 부하측을 향하는 방향(화살표 b 방향)으로 벗어남에 따라 선행 기통에서의 연소 도중에 이론 공연비를 점차 감소시키도록 제어를 실행할 수도 있다.
이와 같이, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 저속 저 부하측에서는, 압축 자동 점화가 가능한 상태를 확보하는 점에서 우수한 효과가 달성되고 또 고속 고부하측에서는 노킹을 억제하는 점에서 우수한 효과가 달성된다.
또한, 상술한 바와 같이, 특수 운전 상태에 따른 제어 이외에, 엔진의 온도 상태에 따라 선행 기통의 공연비를 변경하도록 배치될 수도 있다. 예컨대, 엔진 시동 후에도 엔진의 온도가 낮은 경우(엔진 냉각수의 온도가 소정의 온도 이하인경우)에는, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 전체 영역에서 선행 기통의 공연비를 이론 공연비의 2배 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 엔진의 온도가 비교적 낮은 경우에도, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 도입되는 가스의 온도를 상승시킴으로써, 압축 자동 연소가 가능한 상태를 확보하는 것이 가능하다.
또한, 상기 예에서는, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 전체 영역에 걸쳐 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소를 수행하도록 배치되지만, 예컨대 연소실 내의 온도 및 압력이 압축 자동 점화가 가능한 상태를 달성하기가 곤란한 극 저속 저 부하 영역에서 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 일부에서 소정의 점화 기간에 점화 플러그(7)를 사용하여 점화를 수행함으로써, 후속 기통내에서 강제 점화에 의해 점화를 수행하도록 배치하는 것도 가능하다. 변형예로, 엔진의 온도가 낮은 경우 후속 기통에서 강제 점화에 의해 연소를 수행하도록 배치하는 것도 가능하다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전 상태에 따라 흡기/배기 및 연소의 제어를 도시하고 있다.
이 실시예에서도, 엔진의 전체는 도 1 또는 도 8에 도시된 것과 같이 구성되어 있다. 또한, 제어/구동 시스템은 도 3에서와 같이 구성되고 그리고 ECU(40)에 포함된 운전 상태 판별기(41)는 운전 상태가 도 14에 도시된 바와 같은 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는지 또는 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(B)에 있는지를 판별한다. 그러나, 그 밖에, 운전 상태가 특수 운전 모드가 선택된 부분 부하 영역(A)에 있는 경우, 이 영역(A)의 고 부하측 영역(A102)에 있는지 또는 그 외의 영역, 즉 이러한 부분 부하 영역(A)의 저 부하측 영역(A101)에 있는지를 판별하는 기능이 제공된다.
또한, 운전 상태가 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는 경우, ECU(40)에 포함된 연소 상태 제어기(44)는, 예컨대 공연비를 이론 공연비보다 큰 희박 공연비로 하도록 특수 운전 모드에서 제어를 실행함으로써 선행 기통{제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대한 연료 분사량을 제어하고, 연료 분사에 의해서 혼합물의 성층(layering)이 생성되도록 압축 행정에서 분사 시기를 설정하고, 그리고 압축 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기를 설정한다. 한편, 후속 기통{제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대해서는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 연료를 공급하고, 그리고 공연비가 실질적으로 이론 공연비가 되도록 연료 분사량을 제어하며, 흡기 행정에서 연료가 분사되도록 점화 시기를 설정하고, 그리고 압축 자동 점화가 수행되도록 강제 점화를 정지시킨다
또한, 도 15에 실선으로 도시한 바와 같이, 상술한 특수 운전 모드의 제어가 실행되는 운전 영역(A)의 저 부하측 영역(A101)에서는, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정에서 연료가 분사되도록 분사 시기가 설정되고, 그리고 운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A2)에서는, 상술한 저 부하측 영역(A1)에 비해서 연료의 분사 시기를 상대적으로 지연시킴으로써, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기가 후속 기통(2B, 2C)의 압축 행정의 후반부에, 즉 도 15에 점선으로 도시된 바와 같이, 압축 상사점(PTDC)에 가까운 시기에 설정된다. 도 5에서, 기호(T31, T32b, T31b 및 T32)로 표시된 시기는 흡기 밸브(31), 제 2 배기 밸브(32b_, 제 2 흡기 밸브(31b)및 배기 밸브(32)의 밸브 개방 시기를 각각 나타낸다.
그 다음, 본 실시예의 작동에 대해서 설명할 것이다.
이 실시예의 장치에서도, 저 부하 저 회전 속도 운전 영역(A)에서, 장치는 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 특수 운전 모드로 되고, 고부하측 또는 고 회전 속도측의 운전 상태에서, 이 장치는 각 기통의 흡기구 및 배기구가 독립된 상태에서 연소가 실행되는 정상 운전 모드로 된다. 또한, 특수 운전 모드에 있을 때, 초 희박 공연비로 선행 기통에서 연소가 수행되는 반면, 후속 기통의 연소는 압축 자동 점화에 의해서 수행된다.
또한, 상술한 바와 같이 특수 운전 모드에 따라 제어가 수행되는 운전 영역(A)에서는, 상술한 바와 같이 운전 상태에 따라 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기를 조정함으로써, 노킹의 발생 없이 넓은 운전 영역에 걸쳐 압축 자동 점화를 효율적으로 수행할 수 있는 것을 확보하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 상술한 바와 같이 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 저속측 영역(A101)에서는, 상술한 바와 같이 흡기 행정 도중의 어느 시점에 연료의 분사 시그를 설정함으로써, 고 부하측 영역(A102)의 경우보다 압축 자동 점화를 달성하기가 더 곤란하도록 제어되지만, 이 연료 및 공기[선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스]는 완전히 혼합되므로, 가연성이 촉진되고, 그 결과 저속 영역(A101)에서도 압축 자동 점화를 효율적으로 실행할 수 있다.
또한, 상술한 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A102)에서는, 저 부하측 영역(A101)보다 연소실의 온도가 더 높기 때문에 압축 자동 점화가 용이하게 발생하지만, 다른 한편으로는, 후속 기통(2B, 2C)의 노킹이 발생하는 경향이 있으므로, 상술한 바와 같이 압축 상사점(PTDC)에 가까운 기간에서 연료 분사 시기를 지연시킴으로써, 연료 분사 후에 혼합물이 완전히 활성화될 때까지 압축 자동 점화가 수행되지 않으며, 그에 따라 연소실의 내부를 통한 화염의 전파 이전에 혼합물의 자동 점화가 발생하는 노킹의 발생이 방지된다.
따라서, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에서는, 노킹이 용이하게 발생하는 운전 상태, 즉 상술한 바와 같이 고 부하측 운전 영역(A102)의 운전 상태를 얻는 것으로 판단되면, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기를 상대적으로 지연시킴으로써 혼합물의 활성화를 억제하도록 배치되므로, 혼합물의 점화가 너무 용이하기 때문에 발생하는 노킹을 효과적으로 방지할 수 있다. 게다가, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서, 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태, 즉 상술한 바와 같이 저 부하측 운전 영역(A101)의 운전 상태가 확립된 것으로 판단되면, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기를 비교적 앞당김으로써 혼합물의 활성화가 촉진되므로, 후속 기통(2B, 2C)에서의 불발이 효과적으로 방지되고 또 압축 자동 점화에 의한 연소를 비교적 확실하게 수행할 수 있다.
특히, 상기 실시예에 도시된 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태가 확립는 경우, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기가 압축 행정의 후반부에 설정되면, 혼합물의 활성화가 효과적으로 억제되어, 상술한 바와 같은 노킹의 발생을 확실하게 억제하는 것이 가능하다.
노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태, 즉 도 16에 도시된 바와 같이 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A) 중 고 부하측 운전 영역(A102)의 운전 상태가 확립된 것으로 판단되면, 연료를 후속 기통(2B, 2C) 내로 분할된 형태로 분사하도록 그리고 압축 행정의 후반부의 이러한 분할 분사 시기에서 연료의 후기 분사 시기(S2)를 설정하도록 배치될 수도 있다. 그러한 배치를 이용함으로써, 상술한 분할 분사 시기의 전기 분사 기간(F1), 즉 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정의 과정 중에 분사되었던 전기 분사 기간에 대응하는 연료를 충분히 혼합하여 가연성을 유지하면서 후기 분사 기간(F2)에 분사되는 후기의 분사에 대응하는 연료와 공기의 혼합을 적당한 정도로 억제함으로써, 노킹의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 달성된다.
또한, 압축 자동 점화가 수행되는 후속 기통(2B, 2C)의 운전 영역(A)에서, 엔진 부하 등에 따라 노킹의 발생 가능성이 판별되고 그리고 그러한 노킹의 발생 가능성이 높아짐에 따라 상술한 연료의 분할 분사 시기의 후기 분사 기간(F2)이 압축 상사점에 더 가깝게 접근하게끔 지연되도록 배치될 수도 있다. 이와 같이, 후기 분사 기간(F2)이 노킹의 발생 가능성에 따라 변화되도록 배치되면, 연소실의 온도가 상승하는 경향이 있는 엔진의 고 부하측의 노킹의 발생을 효율적으로 방지하는 동시에 연소실 내의 온도가 저하하는 경향이 있는 엔진의 저 부하측의 불발을 효율적으로 방지하는 것이 가능하다.
게다가, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에서, 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태가 확립되면, 연료가 후속 기통(2B, 2C) 내에분할된 형태로 분사되고, 이러한 분할 분사에서 연료의 후기 분사 기간의 분사량은 전기 분사 기간에서의 분사량보다 많은 값으로 설정된다. 이러한 배치의 이점은, 후속 기통에서 압축 자동 점화가 수행되는 영역에서, 예컨대 후속 기통(2B, 2C)의 연소실 내의 고온 때문에 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태인 것으로 판단되면, 후속 기통(2B, 2C)의 분할 분사의 후기 기간에서의 연료의 분사량을 그의 전기 기간에서의 연료의 분사량보다 큰 값으로 설정함으로써, 노킹의 가능성이 높은 운전 영역(A2)에서의 혼합물의 활성화를 효율적으로 억제하여, 노킹의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있는 것이다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에서, 바람직하게는 노킹의 발생 가능성이 확인되고, 그러한 노킹의 발생 가능성이 높아짐에 따라 후속 기통 내에 분사된 연료의 총 분사량에 대한 후기 분사 기간의 분사량의 비가 변화된다. 그러한 구조에 의하면, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서, 후기 분사 기간의 연료 분사량이 노킹의 발생 가능성에 따라 변화되도록 배치되면, 연소실의 온도가 높아지는 경향이 있는 엔진의 고 부하측에서는 노킹의 발생이 효과적으로 방지되는 동시에, 연소실의 온도가 낮아지는 경향이 있는 엔진의 저 부하측에서는 불발의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 이점을 얻는다.
또한, 상기 실시예에서, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에는, 엔진이 고 부하 운전 영역(A2)에 있으면, 엔진이 노킹이 발생하기 쉬운 상태에 있다고 판단하여 엔진 부하에 따라 후속 기통(2B, 2C)의 연소실의 온도가 높아지는 경향이 있는지를 용이하고 적절하게 판별할 수 있는 구성으로 되어 있다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에서는, 바람직하게는 노킹의 발생 가능성이 확인되고, 후속 기통 내에 분사된 연료의 총 분사량에 대한 후기 분사 기간의 분사량의 비는 그러한 노킹의 가능성이 높아짐에 따라 증가하도록 변화한다. 그러한 구조에 의하면, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서, 노킹의 발생 가능성에 따라 후기 분사 기간의 연료 량이 변화되도록 배치되면, 연소실의 온도가 상승하는 경향이 있는 엔진의 고 부하측에서는 노킹의 발생이 효과적으로 방지될 수 있는 동시에, 연소실의 온도가 하강하는 경향이 있는 엔진의 저 부하측에서는 불발의 가능성을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 달성된다.
또한, 상기 실시예에서, 후속 기통(2B,2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에는, 엔진이 고 부하 운전 영역(A2)에 있는 경우, 엔진이 노킹이 발생하기 쉬운 상태에 있다고 판단하여, 후기 기통(2B, 2C)의 연소실의 온도가 엔진 부하에 따라 상승하는 경향이 있는지를 용이하고 적절하게 확인할 수 있는 구성으로 되어 있다. 따라서, 엔진의 부하로부터, 엔진이 후기 기통(2B, 2C)에서 노킹 발생하기 쉬운 운전 상태에 있는지를 정확하게 확인할 수 있고, 그리고 이러한 판단 결과에 따라 후기 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기를 적절하게 제어할 수 있다.
사용되는 연료의 옥탄가를 확인하는 판단 수단을 설치하여, 이러한 판단 수단에 의한 판단 결과에 따라, 엔진이 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서 노킹이 발생하기 쉬운 상태에 있는지를 확인할 수 있다. 즉, 사용된 연료의 옥탄가가 낮을 때 노킹이 더 발생하기 쉽기 때문에, 이러한 판단 수단이 저 옥탄가의 연료를 사용한 것을 확인하면, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서 노킹 발생하기 쉬운 운전 상태에 엔진이 있다고 결론을 내릴 수도 있고, 그 다음 이러한 판단 결과에 따라 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사 시기를 적절하게 제어할수도 있다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역(A)에서, 엔진이 노킹이 발생하기 쉬운 상태에 있으면, 압축 행정의 후반부에서 고 강도의 난류가 유지되도록 와류를 발생시키는 와류 발생 수단이 설치되는 구조를 이용하는 것이 바람직하다. 그러한 구조에 의하면, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역에서, 엔진이 노킹이 발생하기 쉬운 운전 상태에 있으면, 연료 분사 시기의 지연에 의해 발생되는 가연성의 저하를, 이러한 와류 발생 수단에 의해 발생되는 와류에 의해 개선할 수 있다. 따라서, 압축 행정의 후반부에서 이러한 와류에 의해 고강도의 난류를 유지함으로써 생성되는 가연성의 개선의 이점 뿐만 아니라, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기가 압축 상사점에 보다 근접하도록 지연되는 것에 의한 노킹 억제의 이점이 동시에 달성될 수 있다.
예컨대, 도 17에 도시된 바와 같이, 기통간 가스 통로(22)의 선단부, 즉 후속 기통(2B, 2C)의 제 2 흡기구(11b)에 연결된 기통간 가스 통로(22)의 하류측은, 평면도에서 후속 기통(2B, 2C)의 기통 접선 방향을 향하도록 배치된다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정에서, 선행 기통(2A, 2D)의 제 2 배기구(12b)의 개방에 의해 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스가 기통간 가스 통로(22) 내에 도입되고, 후속 기통(2B, 2C)의 제 2 흡기구(11b)의 개방에 의해 상술한 기통간 가스 통로(22)로부터 그의 접선 방향을 따라(도 17의 화살표 b 방향) 후속 기통(2B, 2C)의 연소실 내에 연소 가스가 도입되어, 압축 행정의 후반부에서 후속 기통(2B, 2C)의 연소실에서 와류가 발생하는 것이 가능하고 그리고 이러한 와류의 난류의 강도를 유지할 수 있다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)의 가연성을 효과적으로 개선시킬 수 있다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에에서의 운전 상태에 따른 흡기, 배기 및 연소 제어를 도시하고 있다.
이 실시예에서도, 엔진의 전체는 도 1 또는 도 8에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 또한, 제어/구동 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 구성되고, 여기서 ECU(40)에 포함된 운전 상태 판별 수단(41)은 운전 상태가 도 18에 도시된 바와 같은 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)(특수 운전 모드가 선택된 운전 영역)에 있는지 또는 고 부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B)(정상 운전 모드가 선택된 운전 영역)에 있는지를 판별한다. 그러나, 그 밖에, 운전 상태가 특수 운전 모드가 선택된 부분 부하 영역(A)에 엔진이 있는 경우, 이 영역(A) 중에서, 고 부하측 영역(A202)에 있는지 또는 그의 저 부하측 영역(A201)에 있는지를 판별하도록 배치된다.
또한, 운전 상태가 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는 경우, ECU(40)에 포함된 연소 상태 제어기(44)는, 특수 운전 모드에서의 제어로서, 선행기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대해서는, 공연비를 이론 공연비보다 큰 희박 공연비로 하도록 연료 분사량을 제어하고, 또한 압축 행정에서는, 연료 분사에 의해서 혼합물의 성층(layering)이 생성되도록 분사 시기를 설정하고, 그리고 압축 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기를 설정한다. 한편, 후속 기통{제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대해서는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 연료를 공급하고, 그리고 실질적으로 이론 공연비가 생성되고 흡기 행정에서 연료가 분사되도록 연료 분사량을 제어하며, 그리고 압축 자동 점화가 수행되도록 강제 점화를 정지시킨다.
게다가, 상기 운전 영역(A)에서, 선행 기통 및 후속 기통을 포함하는 기통 쌍에 대한 연료 분사량의 합은 선행 기통 내로의 신선한 공기 도입량에 대한 이론 공연비를 생성하도록 하는 양으로 조정되고, 그리고 선행 기통(제 1 및 제 4 기통)(2A, 2D)에 대한 연료 분사량과 후속 기통(제 2 및 제 3 기통)(2B, 2C)에 대한 연료 분사량의 비는, 선행 기통에서의 노킹의 발생을 방지하면서, 도 20에 도시된 실시예에 따른 장치에 의해 운전 상태에 따라 압축 자동 점화가 완전히 만족스러울 정도로 수행되도록 운전 상태에 따라 제어된다.
구체적으로는, 운전 영역(A)의 저 부하측 영역(A201)에서, 선행 기통(2A, 2D)에 대한 연료 분사량 및 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사량을 거의 동일하게 하거나 또는 후속 기통(2B, 2C)의 연료 분사량을 약간 많게 함으로써, 선행 기통에서의 연소 도중의 공연비가 이론 공연비의 약 2배(A/F≒30, 즉 공기 과잉률λ로 환산하여 표현하면 λ는 약 2)로 되거나 또는 이론 공연비의 2배 이상이 된다(공기 과잉률 λ는 λ>2). 그 결과, 총 연료 분사량이 엔진의 저 부하에 의해 비교적 낮은 값으로 설정되는 것에 기인하여 후속 기통(2B, 2C)의 불발이 발생하기 쉬운 경향이 있는 상술한 저 부하측의 영역(A201)에서, 후속 기통(2B, 2C)에 대한 총 연료 분사량이 너무 낮은 값으로 설정되는 것이 방지되고 상술한 불발의 발생이 방지된다.
이와 관련하여, 상술한 운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서, 선행 기통에서의 연소 중의 공연비가 이론 공연비의 2배 미만이 되도록(공기 과잉률 λ는 1<λ<2), 예컨대 선행 기통(2A, 2D)에 대한 연료 분사량을 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사량보다 많게 함으로써 A/F≒25가 되도록 제어가 실행되고, 그것에 의해서 선행 기통(2A, 2D)의 공연비는 저 부하측의 영역(A1)에서 비교적 풍부하게 된다. 그 결과, 총 연료 분사량이 고 엔진 부하에 의해 비교적 높은 레벨로 설정되는 것에 기인하여 후속 기통(2B, 2C)의 온도가 너무 높게 되고 그리고 이에 따라 후속 기통(2B, 2C)에서 노킹이 발생하기 쉬운 상술한 고 부하측의 영역(A202)에서는, 후속 기통(2B, 2C)으로의 다량의 연소 가스 도입에 의한 EGR 효과에 의해 상술한 노킹의 발생이 방지된다.
또한, 상술한 운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A2)에서, 선행 기통(2A, 2D)에 대한 연료 분사량이 후속 기통(2B, 2C)에 대한 연료 분사량 보다 많게 설정되면, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 연소 가스 중의 산소 농도의 저하에 의해 후속 기통(2B, 2C) 내에 분사되는 연료를 연소시키기가 불가능하게 되기 때문에, 상술한 특수 운전 모드의 제어가 불가능하게 될 수도 있는 위험이 있다. 따라서, 상술한운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A2)에서, 후속 기통(2B, 2C) 내에 신선한공기를 도입하기 위한 신선한 공기 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]를 일시적으로 개방함으로써, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입되는 연소 가스 이외에 후속 기통(2B, 2C) 내에 신선한 공기를 도입하도록 얀소가 실행된다.
즉, 상술한 운전 영역(A)의 고 부하측 영역(A2)에서는, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 상사점의 부근에서 제 1 흡기 밸브(31a)의 개방 후에, 이러한 제 1 흡기 밸브(31a)는 후속 기통(2B, 2C)의 후속 흡기 행정 도중에 폐쇄 상태로 된다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]는 제 1 흡기 밸브(31a)가 폐쇄 상태로 되기 직전까지 폐쇄 상태로 유지되고, 그 후 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 연소 가스만이 연소 가스 도입 밸브의 개방에 의해 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된다.
그 다음, 본 실시예에 따른 장치의 작동에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 장치에서, 저 부하 저 회전 속도의 운전 영역(A)에서는, 2기통 접속 상태에서 연소를 실행함으로써 특수 운전 모드가 생성되고, 그리고 고 부하측 또는 고 회전 속도측의 운전 영역에서는, 각 기통의 흡기 및 배기 밸브가 독립된 상태로 연소를 수행함으로써 정상 운전 모드가 생성된다. 따라서, 특수 운전 모드에서, 선행 기통에서는 초 희박 공연비로 연소가 실행되는 반면, 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 연소가 실행된다.
특히, 상술한 바와 같이, 특수 운전 모드에서 선행 기통(제 1 및 제 4 기통)(2A, 2D)에 대한 연료 분사량과 후속 기통(제 2 및 제 3 기통)(2B, 2C)에 대한 연료 분사량의 비를 운전 상태에 따라 조정함으로써 넓은 운전 영역에 걸쳐 압축 자동 점화를 적절하게 수행할 수 있다.
즉, 특수 운전 모드로 된 운전 영역(A)의 고 부하측의 영역(A202)에서는, 선행 기통(2A, 2D)에 대한 연료 분사량을 저 부하측의 영역(A201)의 경우에서 보다 더 많게 설정함으로써, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 비교적 풍부하게 되도록, 즉 이론 공연비의 2배 미만의 값이 되도록 제어를 실행한다. 이와 같이, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 이론 공연비의 2배가 되는 경우(즉, 선행 기통 및 후속 기통의 연료 분사량이 동일한 경우)에 비해서 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 가스의 온도가 상승하더라도, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 가스의 EGR에 대응하는 연소 가스 성분의 양의 증가에 의한 EGR 효과에 의해서 노킹이 억제된다.
따라서, 상술한 고 부하측 영역(A202)에서 선행 기통(2A, 2D)의 공연비를 이론 고영??비의 2배 이하의 값으로 설정함으로써 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 연소 가스 중의 신선한 공기의 양이 감소되더라도, 이 경우에 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 연소 가스 외에, 신선한 공기가 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 구조를 채택한 것 때문에, 고 부하측 영역(A2)에서 후속 기통(2B, 2C) 내의 신선한 공기의 결핍이 제거되어 압축 자동 점화를 적절하게 실행할 수 있다.
구체적으로는, 도 19에 도시된 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 상사점(ITDC) 부근에서 후속 기통(2B, 2C)의 배기 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]를 폐쇄 상태로 유지하면서 신선한 공기 도입 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)를 개방 상태로 하여, 흡기 통로(15) 및 분지 통로(16)를 통해 도입된 신선한 공기가 후속 기통(2B, 2C)에 공급되는 구조를 이용함으로써, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화를 수행하는데 필요한 신선한 공기의 양이 확보된다. 그 다음, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정 중에 제 1 흡기 밸브(31a)를 폐쇄 상태로 하고 또 후속 기통(2B, 2C)의 제 2 흡기 밸브(31b)를 그 전에 개방 상태로 함으로써, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 연소 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입될 수 있다.
상술한 바와 같이, 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 상사점(ITDC) 부근에서 신선한 공기 도입 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]를 개방 상태로 함으로써, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 추출된 연소 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되기 전에 비교적 저온의 신선한 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내에 효율적으로 도입될 수 있다. 게다가, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(부분 부하 영역)(A)의 저 부하측 영역(A201)에서 신선한 공기 도입 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]가 개방 상태로 유지되도록 배열하여 선행 기통(2A, 2D)의 공연비를 비교적 희박하게 함으로써, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 연소 가스 중의 산소 농도가 충분히 높은 레벨로 유지되는 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(A)의 저 부하 영역(A201)에서 후속 기통(2B, 2C) 내로의 신선한 공기의 도입에 의해 후속 기통(2B, 2C)의 공연비가 희박하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정 중에 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서 개방되었던 상술한 신선한 공기 도입 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]를 폐쇄 상태로 함으로써, 후속 기통(2B, 2C) 내에 신선한 공기를 효율적으로 도입한 후에 이 신선한 공기의 도입을 중단함으로써 선행 기통(2A, 2D)으로부터 추출된 연소 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내로 원활하게 도입될 수 있다.
게다가, 상기 실시예에 도시된 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서, 예컨대 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 상사점(ITDC) 부근에서, 흡기 행정 중에 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]를 개방하도록 그리고 이 연소 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]의 밸브 개방 시기 이전에 신선한 공기 도입 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]를 개방하도록 배치되면, 상술한 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서, 후속 기통(2B, 2C) 내에 신선한 공기가 효율적으로 도입되고 그리고 상술한 신선한 공기 도입 흡기 밸브[제 1 흡기 밸브(31a)]를 폐쇄 상태로 함으로써 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 연소 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내에 효율적으로 도입될 수 있다.
구체적으로는, 도 19에 점선으로 도시한 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 상사점(ITDC) 부근에서 연소 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]를 개방 상태로 하는 것이 가능하지만, 이렇게 하면, 흡기 통로(15)로부터 공급된 신선한 공기 및 기통간 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C) 내에 공급된 연소 가스가 동시에 도입되기 때문에 신선한 공기의 도입량이 감소한다. 따라서, 상술한 바와 같이 연소 가스 도입 밸브[제 2 흡기 밸브(31b)]를 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정 중의시점까지 폐쇄 상태로 유지함으로써, 신선한 공기가 후속 기통(2B, 2C) 내에 효율적으로 도입되도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 연소 가스 도입 밸브가 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정 중의 시점까지 폐쇄 상태로 유지되도록 배치되면, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR의 양의 증가에 기인하는 선행 기통(2A, 2D)의 내부 온도의 상승에 의해 압축 자동 점화를 달성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A202)에서, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비의 풍부화에 따라 후속 기통(2B, 2C) 내로의 총 가스 도입량에 대한 신선한 공기의 도입량의 비를, 저 부하측 영역(A201)에 비해서 그 이상만큼 상승시키도록 제어가 실행되는 경우, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화 영역(A)의 고 부하측 영역(A201)에서 비교적 풍부하게 설정된 선행 기통(2A, 2D)의 공연비에 응답하여 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스 중의 산소 농도가 감소하면, 후속 기통(2B, 2C)내로의 총 가스 도입량에 대한 신선한 공기 도입량의 비의 이러한 상승에 의해 후속 기통(2B, 2C) 내의 신선한 공기의 결핍을 효과적으로 제거하여, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화를 적절하게 수행함으로써 후속 기통(2B, 2C)내의 온도 상승을 억제하는 것에 의해, 엔진의 출력을 충분히 만족스러운 정도로 유지할 수 있고 또 노킹의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 후속 기통(2B, 2C)의 적어도 압축 자동 점화 영역(A)에서 후속 기통(2B, 2C)으로부터 배기된 배기 가스 중의 산소 농도가 이론 공연비의 연소 상태에 대응하는 값이 되도록 후속 기통(2B, 2C)의 공연비가 제어되면, 선행 기통(2A, 2D)의 연소가 희박 공연비로 수행되는 동안 이론 공연비로 연소된 후속기통(2B, 2C)의 연소 가스만이 배기 통로(20)로 배출된다. 따라서, 종래의 린 번 엔진에서와 같이 희박한 NOx촉매를 제공할 필요가 없으므로, 3원 촉매(24)만으로 배기 가스 정화 성능을 충분히 만족스럽게 확보할 수 있다. 따라서, 희박 MOX 촉매를 제공할 필요가 없기 때문에, 희박 NOx촉매에 의해 흡장된 NOx의 양이 증가할 때 NOx의 방출 및 환원을 위해 공연비를 일시적으로 풍부하게 할 필요가 없으며, 따라서 연비 개선의 저하가 회피된다. 게다가, 희박 NOx촉매의 황산 피독의 문제점이 발생하지 않는다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동/제어 시스템을 도시하고 있다. 이 실시예에서, ECU(50)는 그의 기능 요소로서, 운전 상태 판별기(51), 온도 상태 판별기(52), 모드 설정 수단(53), 밸브 정지 기구 제어기(52), 흡입 공기량 제어기(55) 및 연료 분사 제어기(56)를 포함한다.
운전 상태 판별기(51)는 운전 상태가 도 21에 도시된 바와 같은 저부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A) 또는 고부하 고 회전 속도측의 운전 영역(B) 중 어느 영역에 있는지를 판별하고, 또한 운전 상태가 특수 운전 모드 영역(A)에 있는 경우, 이 영역(A) 중에서 저 부하측 운전 영역(A301), 중간 부하측 운전 영역(A302) 또는 고 부하측 운전 영역(A303) 중 어느 영역에 있는지를 판별한다.
온도 상태 판별 수단(52)은, 수온 센서(39)로부터의 신호에 의해서 엔진의 온도 상태를 판별하고, 그리고 이러한 엔진의 온도, 특히 후속 기통(2B, 2C)의 온도에 기초하여 후속 기통내의 압축 자동 점화가 곤란한지를 판별한다. 구체적으로는, 온도 상태 판별기(52)는 수온(엔진 온도)이 소정의 값 이하의 온도인지 소정의 값 이상의 온도인지를 판별한다. 이 온도 상태 판별기(52)는 수온 센서(49)로부터의 신호에 의해 엔진의 온도 상태를 판별하는데 한정되지 않고, 이와는 별도로, 엔진의 온도 상태를 직접 또는 간접적으로 판별하거나 또는 예컨대, 배기 가스 온도 센서의 설치에 의해서 기통으로부터 배기된 배기 가스에 의해 엔진의 온도 상태를 판별할 수 있다.
운전 상태 판별기(51)에 의한 판별에 기초하여, 상술한 특수 운전 모드 영역(A)에서, 모드 선택 수단(53)은 배기 행정인 선행 기통으로부터 흡기 행정인 후속 기통 내로 직접 배기된 연소 가스를 도입함으로써 연소가 실행되는 특수 운전 모드를 선택하고, 그리고 상술한 정상 운전 모드 영역(B)에서는, 각 기통에서 연소가 독립적으로 수행되는 정상 운전 모드를 선택한다.
또한, 모드 설정 수단(53)은 후속 기통(2B, 2C)에 대해서 연소 상태를 압축 자동 점화 모드와 강제 점화 모드 사이에서 전환하도록 설정하고 그리고 선행 기통(2A, 2D)에 대해서는 연소 모드를 성층 연소 모드와 균일 희박 연소 모드 사이에서 전환하도록 설정한다.
구체적으로, 모드 설정 수단(53)이 특수 운전 모드를 선택하고, 운전 상태 판별기(51)가, 운전 상태가 저 부하측 운전 영역(A301)에 있다고 판별하는 경우, 저온에서는, 온도 상태 판별기(52)에 의한 엔진 온도 상태의 판별에 따라, 후속 기통(2A, 2B)의 압축 자동 점화가 곤란한 것으로 보이기 때문에, 이들 후속 기통(2A, 2B)의 연소가 강제 점화에 의해서 실행되는 강제 점화 모드가 선택된다. 또한, 고온에서는, 후속 기통의 압축 강제 점화가 가능할 것으로 보이기 때문에, 후속 기통의 점화가 압축 자동 점화에 의해 수행되는 압축 자동 점화 모드가 선택된다. 즉, 예컨대 엔진이 충분히 워밍업 되지 않아서 결과적으로 후속 기통(2A, 2B)의 연소실의 온도가 낮은 경우, 그러한 상황에서도 후속 기통(2A, 2B)에서 압축 자동 점화에 의한 연소가 지속되면, 불발 등에 의해 안정된 연소를 보장할 수 없는 위험이 존재한다. 따라서, 그러한 경우에는, 상술한 바와 같이 강제 점화를 선택하여 안정된 연소가 달성될 수 있도록 한다.
게다가, 모드 설정 수단(53)이 운전 상태 판별기(51)에 의해서, 엔진의 운전 상태가 특수 모드 영역(A)의 중간 또는 저 부하측 영역(A301 또는 A302)에 있는지를 판별하는 경우, 모드 설정 수단은 선행 기통(2A, 2D)의 연소가 성층 희박 상태로 되는 성층 희박 연소 모드를 선택하고, 이러한 성층 희박 연소 모드가 선택되는 운전 상태에 비해서 엔진의 부하가 고 부하측에 있는 운전 영역(A303)에서는, 선행 기통(2A,2D)의 연소가 균일한 희박 연소 상태에 있는 균일 희박 연소 모드를 선택한다. 또한, 상술한 성층 희박 연소 모드가 이용되는 중간 또는 저 부하측 운전 영역(A301 또는 A302)에서도, 강제 점화 모드가 선택되면, 균일 희박 연소 모드로 전환된다. 이러한 "성층 희박 연소"는 분사된 연료가 성층 형태로 된 희박 혼합에 의해 연소가 실행되는 연소 모드를 의미하고, 그리고 "균일 희박 연소"는 분사된 연료가 균일하게 확산된 희박 혼합에 의해서 연소가 실행되는 연소 모드를 의미한다. 따라서, 엔진의 부하 영역에 따라 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드의 전환이 성층 희박 연소와 균일 희박 연소 사이에서 실행되는 제어, 즉 각 연소 모드의 하기의 특성에 기초하여 성층 희박 연소 모드와 균일 희박 연소 모드 사이의 전환이 실행된다.
도 22는 성층 희박 연소와 균일 희박 연소에서 동일한 부하 상태에서의 연소 가스 온도와 공연비 간의 관계를 도시하고 있다. 도 22로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일한 공연비의 연소 가스의 온도에 관해서, 성층 희박 연소의 온도는 균일 희박 연소의 온도보다 높다. 따라서, 후속 기통(2A, 2B) 내에 고온 연소 가스가 도입되면, 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드는 적합한 성층 희박 연소이며, 반대로 후속 기통(2A, 2B)의 온도를 상승시키는 것이 소망되지 않는 경우에는, 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드가 적절하게는 균일한 희박 연소가 되어야 한다. 또한, 동일한 공연비에 대해서 연소 가스의 온도가 상이한 반면, 균일 희박 연소가 성층 희박 연소에 비해서 우수한 열효율을 가지며 그에 따라 우수한 연비 특성을 나타내며, 한편 균일 희박 연소로는, 공연비가 커짐에 따라, 즉 초 희박 상태에 접근함에 따라 점화가 어려워지기 때문에, 공연비를 증가시킬 수 있는 정도에는 한계가 있다. 따라서, 연비를 개선하기 위해서, 균일 희박 연소가 실행 가능한 공연비의 범위에서는 연비 특성이 우수한 균일 희박 연소가 적합하지만, 이 범위 외에서는, 초 희박 공연비를 설정할 수 있는 성층 희박 연소가 적합하다. 또한, 성층 희박 연소 및 균일 희박 연소의 양쪽 경우에, 공연비가 적어짐에 따라 연소 가스의 온도가 상승한다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)에서 고온을 달성하기 위해서는, 어느 연소 모드에서든지 적은 공연비를 설정하는 것이 적합하다. 엔진의 부하 영역과 적합한 연소 모드간의 관계에 대해서는 후술한다.
밸브 정지 기구 제어기(54)는 및 흡입 공기량 제어기(55)는 도 3에 도시된 밸브 정기 기구 제어기(42) 및 흡입 공기량 제어기(43)와 동일한 기능을 한다.
연소 제어기(56)는 연료 분사 제어기(57) 및 점화 제어기(58)를 포함한다.
이 연소 제어기(56)에서, 연소 상태의 제어(연료 제어 및 점화 제어)는 모드 설정 수단(53)에 의해 설정된 모드에 따라 변경되고, 또한 선행 기통(2A, 2D)과 후속 기통(2B, 2C)의 연소 모드의 적절한 전환을 수행한다.
구체적으로는, 모드 설정 수단(53)에 의해 성층 희박 연소 모드가 선택되면, 선행 기통(2A, 2D)에 대한 공연비가 이론 공연비보다 큰 희박 공연비가 되고 또 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 이상의 희박 공연비가 되도록 연료 분사량이 설정되고(A/F≒30), 압축 행정에서 연료의 분사에 의해 혼합물의 성층이 형성되도록 분사 시기가 설정되며, 그리고 압축 행정 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기가 설정된다.
다른 한편, 후속 기통(2B, 2C)에 관해서는, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 대해 연료가 공급되고, 그리고 후속 기통(2B, 2C)에서의 연소 중에 실질적으로 이론 공연비가 형성되도록 연료 분사량이 제어된다. 따라서, 이러한 특수 운전 모드에서는, 후속 기통(2B, 2C)의 온도가 비교적 높을 때, 압축 자동 점화 모드가 선택되고, 그리고 흡기 행정에서 연료 분사에 의해 균일한 혼합물이 생성되도록 분사 시기가 설정되며, 압축 자동 점화가 수행될 수 있도록 강제 점화가 정지한다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)의 온도가 비교적 낮아서, 강제 점화가 선택될 때는, 압축 행정에서 연료가 분사되도록 분사 시기가 선택되고, 또한 압축 상사점 부근의 소정의 시기에 강제 점하가 수행되도록 점화 시기가 선택된다. 또한, 상술한 바와 같이, 강제 점화 모드가 선택되면, 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드는 성층 희박 연소 모드로부터 균일 희박 연소 모드로 전환되고, 그리고 선행 기통(2A, 2D)에 대해서 이론 공연비보다 큰 희박 공연비, 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 희박 공연비를 생성하도록 연료 분사량이 제어되며, 흡기 단계에서의 연료의 분사에 의한 균일한 확산에 의해 균일한 혼합물이 생성되도록 분사 시기가 설정되고, 압축 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기가 설정된다.
특수 운전 모드에서, 엔진 부하의 증가에 따라, 선행 기통(2A, 2D) 및 후속 기통(2B, 2C)에 대한 총 연료 분사량의 증가에 반응하여 성층 희박 연소 모드로부터 균일 희박 연소 모드로(A2에서 A3로) 전환되는 경우, 선행 기통(2A, 2D)에 대해서, 상술한 바와 같은 성층 희박 연소의 경우(성층 희박 연소 모드)에서보다 작은 값의 공연비를 생성하도록 연료 분사량이 제어되고, 흡기 행정에서 연료의 분사에 의한 균일한 확산에 의해 균일한 혼합물이 생성되도록 분사 시기가 설정되며, 압축 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기가 설정된다. 반대로, 후속 기통(2B, 2C)에 대해서는, 상술한 압축 자동 점화 모드가 선택되고, 그리고 상술한 것과 같은 방법으로, 흡기 단계에서 연료의 분사에 의해 균일한 혼합물이 생성되도록 분사 시기가 설정되고 또 압축 자동 점화가 실행될 수 있도록 강제 점화가 정지된다.
구체적으로는, 상술한 바와 같이, 선행 기통(2A, 2D)에 대해서 균일한 희박연소 모드로의 전환이 발생하면, 상술한 성층 희박 연소(성층 희박 연소 모드), 즉 성층 희박 상태의 연소에 비해서 풍부한 균일 희박 상태에서의 공연비보다 적은 공연비로 연소가 실행된다. 상술한 바와 같이, 이 공연비는 이론 공연비보다 큰 희박 공연비, 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 값이고, 이것은 공기 과잉률 λ로 표현하면 적어도 1, 바람직하게는 2 미만으로 설정된다.
정상 운전 모드가 설정될 때의 제어는 상술한 다른 실시예에서와 동일하다.
그 다음, 본 실시예에 따른 장치의 작동에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 장치에서도, 저 부하 및 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에서, 장치는 2 기통이 접속된 상태로 연소가 수행되는 특수 운전 모드가 되고, 고 부하 또는 고 회전 속도의 운전 영역에서, 장치는 전체의 기통의 흡기구 및 배기구가 독립된 상태로 연소가 수행되는 정상 운전 모드가 된다.
이러한 특수 운전 모드 영역의 중간/저 부하측 운전 영역(A301, A302)에서, 모드 설정 수단(53)은 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드가 성층 희박 상태에 있는 연소 모드(성층 희박 연소 모드)를 선택하고, 이 성층 희박 상태에서는, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 이론 공연비보다 큰 희박 공연비, 바람직하게는 이론 공연비의 2배 이상의 공연비가 되도록 연료 분사량이 제어되면서 압축 행정에서 연료가 분사되고 그리고 성층 희박 연소가 수행되도록 소정의 점화 시기에 점화가 수행된다.
즉, 엔진의 중간/저 부하측 운전 영역(A1, A2)에서는, 선행 기통(2A, 2D)에서 성층 희박 연소를 수행함으로써, 토크가 필요하지 않은 이러한 중간/저 부하측운전 영역(A1,A2)의 초 희박 상태에서 연소가 수행될 수 있어서, 연비 성능을 개선하는 것이 가능하다. 게다가, 성층 희박 상태에서 연소가 수행될 때, 연소 가스가 균일한 희박 상태에서 연소가 수행되는 경우에서 보다 고온으로 설정되기 때문에, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화를 원활하고도 안정된 형태로 달성할 수 있다.
또한, 선행 기통(2A, 2D)의 흡기 행정 및 후속 기통(2B, 2C)의 배기 행정이 중복되는 기간에, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 연소 가스가 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 동안 이 연소 가스에 연료를 공급함으로써 이론 공연비를 제공하도록 연료 분사량을 제어하면서 제어가 수행된다.
이 경우에는, 일반적으로 압축 자동 점화 모드가 선택되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡기 행정에서 후속 기통(2B, 2C) 내에 연료가 분사되며, 연소실의 내부는 압축 행정의 상사점 부근에서 적절한 고온, 고압 상태를 취하며, 그것에 의해 압축 자동 점화가 충분히 만족스러운 형태로 수행된다. 그것에 의해 얻는 작용 효과는 다른 실시예의 설명에서 이미 설명한 것과 같다.
그러나, 상술한 바와 같이, 수온 센서(49)가 적어도 엔진의 저 부하 운전 영역(A301)에서 엔진의 온도, 특히 후속 기통(2B, 2C)의 엔진 온도를 계속 검출하고, 그리고 이러한 수온 센서(49)에 의한 검출 결과가 후속 기통(2B, 2C)에서 안정된 압축 자동 점화가 달성될 수 있는 소정 온도보다 낮으면, 온도 상태 판별기(52)는 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화가 곤란하다는 결론을 내리고, 따라서 모드 설정 수단(53)이 도 23에 도시된 바와 같이 압축 자동 점화 모드로부터 강제 점화 모드로의 전환을 실행하고, 압축 행정에서 후속 기통(2B, 2C) 내에 연료가 분사되고그리고 소정의 점화 시기에 강제 점화를 실행함으로써 연소가 수행된다.
이 시점에서, 모드 설정 수단(53)은 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드를 성층 희박 연소 모드로부터 균일 연소 모드로 전환시킨다. 즉, 특수 운전 모드 영역(A)의 저 부하 운전 영역(A301)에서도, 온도 상태 판별기(52)가 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 곤란하다는 결론을 내리면, 모드 설정 수단(53)이 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드를 성층 희박 연소로부터 균일 희박 연소로 전환시키고, 그리고 선행 기통(2A, 2D)의 공연비는 성층 희박 연소 도중의 공연비보다 낮은 공연비 값으로 설정된다. 즉, 성층 희박 상태에 비해서 풍부화를 수행하면서 이론 공연비보다 큰 희박 공연비, 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 공연비가 선행 기통(2A, 2D)에서 생성되도록 연료 분사량이 제어되고 또 흡기 행정에서 연료가 분사된다. 따라서, 흡기 행정에서 연료가 분사될 때, 그것은 기상 흐름에 의해 연소실 내에 균일하게 확산되고, 그 결과 연료가 균일하게 분포된다. 그것에 의해서, 소정의 점화 시기에서 점화가 수행되고 또 균일한 희박 상태에서 연소가 수행된다(도 23 참조).
즉, 엔진의 저 부하측 운전 영역(A301)에서, 후속 기통(2B, 2C)의 엔진 온도가 소정의 온도보다 낮으면, 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점하가 안정된 형태로 수행될 수 없으므로, 후속 기통(2B, 2C)에서 강제 점화에 의해 연소가 수행되고 그리고 압축 자동 점화가 후속 기통(2B, 2C)에서 초기 단계에서 달성될 수 있도록 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 풍부한 상태로 후속 기통(2B, 2C) 내에 고온 연소 가스가 도입된다.
이와 같이, 선행 기통의 공연비를 풍부하게 함으로써, 연소 가스의 온도가 상승할 수 있으므로, 후속 기통의 온도가 상승할 수 있고 또 초기 단계에서 후속 기통의 압축 자동 점화가 달성될 수 있다 선행 기통의 공연비를 저하시킴으로써 연비가 악영향을 받게 될 수도 있지만, 실제로 연소 모드를 성층 희박 연소로부터 연비 성능이 양호한 균일 희박 연소로 전환하는 것에 의해 연비의 저하가 억제된다.
그러나, 도 22에 도시된 바와 같이, 공연비가 낮은 경우에도, 성층 희박 연소가 균일 희박 연소에서보다 후속 기통(2B, 2C) 내에 고온의 연소 가스를 도입하는 것을 가능하게 하여, 성층 희박 상태의 연소의 경우에 초기 단계에서 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화를 달성하는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우에는, HC 배기량의 증가에 의한 연비 성능의 저하에 관한 염려가 있을 수도 있으므로, 이 실시예에서와 같이, 연비 성능의 개선과 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화의 조기 달성의 균형을 목표로 하여, 선행 기통(2A, 2D)내에 균일 희박 상태에서 연소를 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 엔진의 저 부하 운전 영역(A301)에서는, 엔진 부하의 저하에 따라 선행 기통(2A, 2D)에서의 연소 도중에 공연비가 작게 되도록 제어를 실행한다. 즉, 엔진의 부하가 저하됨에 따라 후속 기통(2B, 2C)의 온도가 감소한다는 사실을 고려하여, 그러한 경우에 연료 분사량을 증가시킴으로써 더욱 풍부하게 하도록 제어를 수행한다. 이것은 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 온도를 상승시켜, 연비의 저하를 초래함이 없이 후속 기통(2B, 2C) 내에서 원활하고 안정된 형태로 압축 자동 점화를 수행할 수 있도록 한다.
그 다음, 엔진의 부하가 점차 증가하면, 엔진의 중간 부하 운전 영역(A302)에서, 초 희박 상태에서 공연비가 고정되어 선행 기통(2A, 2D)에서 연소가 수행되고, 그리고 엔진의 부하가 더 증가하면, 엔진의 고 부하측 운전 영역(A303)에서, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 점차 감소하고 균일 희박 상태에서 연소가 수행된다.
구체적으로, 특수 운전 모드 영역(A)의 고 부하측 운전 영역(A303)에서, 모드 설정 수단(53)은 선행 기통(2A, 2D)의 연소 모드로서 균일 희박 연소(균일 희박 연소 모드)를 선택하고, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 성층 희박 연소 모드에서 보다 적은 값이 되더라도, 즉 성층 희박 상태에서보다 풍부하게 되더라도, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 이론 공연비보다 크고 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이하의 큰 희박 공연비가 되도록 연료 분사량이 제어되고 흡기 행정에서 연료 분사가 수행된다. 따라서, 흡기 행정에서 연료가 분사될 때, 기상 흐름에 의한 연소실 내의 균일한 확산에 의해 연료의 분포가 균일하게 된다. 따라서, 소정의 점화 시기에 점화가 수행되고 그리고 균일 희박 상태에서 연소가 수행된다(도 24 참조).
구체적으로는, 엔진의 부하가 높아짐에 따라, 일반적으로는 더 많은 토크가 필요하고 또 연료 분사량이 증가한다. 이러한 연료 분사량이 증가함에 따라, 공연비는 자연히 감소한다. 즉, 균일 희박 상태에서의 연소가 가능하게 되는 범위까지 풍부해진다. 그러한 균일 희박 상태에서 점화가 가능하게 되는 범위까지 공연비가감소하면, 연소 가스의 온도는 성층 희박 연소의 경우에서보다 저하하므로, 균일 희박 연소로 전환되어, 우수한 연비 성능을 제공한다.
따라서, 토크가 필요한 고 부하측 운전 영역(A303)에서, 대체로 엔진의 온도가 높아져 노킹의 위험이 증가하므로, 그러한 경우에는 성층 희박 상태의 연소의 경우에서보다 연소 가스 온도가 낮은 균일 희박 상태로 전환되어, 노킹의 발생이 효과적으로 억제될 수 있다. 또한, 균일 희박 상태의 연소에서, 동일한 부하 및 동일한 공연비에 대한 연비 성능은 성층 희박 상태의 연소의 경우에서보다 더 양호하므로, 토크가 요구되는 것에 기인하여 연료 분사가 증가하는 고 부하측 운전 영역(A303)에서 균일 희박 상태의 연소를 이용함으로써, 상당한 연비 성능의 향상을 달성할 수 있다.
또한, 고 부하측 운전 영역(A303)에서, 엔진 부하가 높아짐에 따라 선행 기통(2A, 2D)에서 연소 도중의 공연비가 적어지며, 따라서 이러한 연료 분사량의 증가에 따라 EGR도 증가하기 때문에, 노킹을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동/제어 시스템을 도시하고 있다. 이 실시예에서, ECU(60)는 운전 상태 판별기(61), 온도 상태 판별기(62), 모드 설정 수단(63), 밸브 정지 기구 제어기(64), 흡입 공기량 제어기(65), 연료 제어기(66) 및 점화 제어기(67)를 포함한다.
운전 상태 판별기(61)는 도 4에 도시된 바와 같은 제어용의 맵을 포함하고, 이것은 운전 상태가 영역 A 또는 B 중 어느 영역에 있는지를 판별하는 도 3의 운전 상태 판별기(41)와 유사하다. 온도 상태 판별기(62)는 수온(엔진 온도)이 소정의값 이하의 저온인지 또는 소정의 값 이상의 고온인지를 판별한다.
운전 상태 판별기(61)에 의한 판별에 따라, 모드 설정 수단(63)이 영역(A)에서 특수 운전 모드를 선택하고 그리고 영역(B)에서는 정상 운전 모드를 선택한다.
밸브 정지 기구 제어기(64) 및 흡기 공기량 제어기(65)는 도 2의 밸브 정지 기구 제어기(42) 및 흡입 공기량 제어기(43)와 동일한 기능을 한다.
또한, 연료 제어기(66) 및 점화 제어기(67)는 모드 설정 수단(63)에 의해 설정된 모드에 따라 연소 상태의 제어(연료의 제어 및 점화 시기의 제어)를 수행한다.
즉, 특수 운전 모드가 선택되면, 이론 공연비보다 큰 바람직하는 이론 공연비의 거의 2배 또는 그 이상의 희박 공연비를 생성하도록 선행 기통에 대한 연료 분사량이 제어되고, 그리고 압축 행정에서 연료 분사에 의해 성층 연소를 달성하도록 분사 시기가 설정되며, 또한 압축 상사점 부근에서 강제 점화가 수행되도록 점화 시기가 설정된다. 다른 한편, 연료 분사량, 연료 분사 시기 및 이러한 연료를 분사하는 연료 분사 밸브(9)는, 희박 공연비의 연소 가스에 연료를 공급함으로써 이론 공연비를 생성하기 위해 연료 분사량을 제어하도록, 그리고 후속 기통(2B, 2C)에 대해 선행 기통(2A, 2D)에 의해 이러한 연료를 공급하도록, 즉 선행 기통(2A, 2D)의 연료 분사 밸브(9)에 의해 선행 기통(2A, 2D)의 배기 행정 도중에 후속 기통에 적당한 양의 연료를 연소실(4) 내에 직접 분사하도록 설정되며, 또한 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 점화를 수행하도록 강제 점화가 정지된다.
이와 같이, 이 실시예에서, 후술하는 기통(2A 내지 2D)의 연료 분사 밸브(9)는 본 발명에 따라 제 2 연료 제어 수단으로서 기능하도록 배치되고, 본 발명에 따른 연료 제어기는 연료 제어기(46) 및 점화 제어기(47) 등으로 구성된다.
정상 운전 모드가 설정될 때의 제어는 상술한 다른 실시예에서와 동일하다.
그 다음, 본 실시예에 따른 장치의 작동을 도 27을 참조하여 설명한다.
.저 부하 저 회전 속도 운전 영역(A)에서, 특수 운전 모드가 설정되고 2기통 접속되는(도 6 참조) 상태가 확립된다.
이 상태에서, 각 흡기 행정에서 흡기 통로(15)로부터 선행 기통(2A, 2D)에 신선한 공기가 도입되고, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 이런 공연비보다 큰 희박 공연비가 되도록 연료 분사량을 제어하면서 압축 행정에서 연료가 분사되고, 그리고 소정의 점화 시기에 점화를 실행함으로써 희박 공연비로 성층 연소가 수행된다.
그 후에, 후속 기통의 연료는 선행 기통(2A,2D)의 배기 행정과 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정이 중복되는 기간 동안 선행 기통(2A, 2D)의 연소실 내에 직접 분사되고, 희박 공연비의 연소 가스가 이론 공연비(도 27의 F2)를 생성하도록 연료 분사량이 제어되며, 연료를 함유하는 연소 가스가 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기되는 동시에 기통간 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된다. 그 다음, 압축 상사점 부근의 연소실 내의 압력 및 온도의 상승에 의해 후속 기통(2B, 2C)에서 압축 자동 점화가 수행된다. 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 고온 연소 가스가 짧은 기통간 가스 통로(22)를 통해 후속 기통(2B, 2C) 내에 즉시 도입되기 때문에, 흡기 행정에서 후속 기통(2B, 2C)의 연소실 내의 온도가 높아지고, 그리고 압축 행정에서 이 상태로부터 압력 및 온도가 더 상승함으로써, 압축 행정의 후기의 상사점 부근에서 완전히 만족스러운 혼합물의 자동 점화를 가능하게 하는 정도까지 연소실 내의 온도가 상승한다.
이와 같이, 선행 기통(2A, 2D)의 초 희박 연소 및 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화에 의한 연소에 의해서, 다른 실시예의 경우와 동일하게 상술한 작동 및 이점이 달성된다.
특히, 이 실시예에 의하면, 후속 기통에 적당한 양의 연료의 분사가 선행 기통(2A, 2D)에서 실행되기 때문에, 혼합 가스 및 고온 연소 가스가 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기되는 연소 가스와 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스 사이에서 완전히 혼합되므로, 균일하게 분포되고, 따라서 균일한 혼합물 분포 상태 및 이상적인 압축 자동 점화 상태를 만족시키는 혼합물 온도를 얻는다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)의 자동 점화 성능이 향상되고 우수한 연소가 달성된다.
상기 실시예에서는, 후속 기통에 적당한 양의 연료가 기통의 연료 분사 밸브(9)를 사용하여 특수 운전 모드에서 선행 기통(2A, 2D) 내에 분사되도록 하였지만, 예컨대 도 28에 도시된 바와 같이 특수용 연료 분사 밸브(9a)(제 2 연료 분사 수단)을 기통간 가스 통로(22)를 따라 어떤 지점에 설치하는 것도 가능하고, 그리고 선행 기통(2A, 2D)으로부터의 배기 후 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입하기 전에 후속 기통에 적당한 양의 연료를 연소 가스에 공급하는 것도 가능하다. 후속 기통에 적당한 양의 연료를 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입하기 전에 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스에 공급함으로써 혼합물과 고온 연소 가스간의 효과를 혼합하는 것이가능하고, 그리고 그 결과 자동 점화 성능이 개선되고, 따라서 후속 기통에 적당한 양의 연료의 분사 타이밍은, 후속 기통에 적당한 양의 연료가 그러한 타이밍으로 연소 가스에 공급될 수 있는 배치로 되어 있는 한, 문제가 되지 않는다는 것이 요점이다.
그러나, 상술한 실시예에서와 같이, 직접 분사 엔진의 경우에는, 선행 기통(2A, 2D)의 연료 분사 밸브(9)를 사용하여 이들 기통의 배기 행정 중에 연료를 분사하는 것이 가능하므로, 이 경우에는, 도 28에 도시된 바와 같이 후속 기통에 연료를 공급하기 위한 특수 연료 분사 밸브를 설치할 필요가 없고, 따라서 직접 분사 엔진의 기본 구성을 수정함이 없이 이용하는 수월한 구성을 달성할 수 있다는 이점이 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 후속 기통에 적당한 양의 연료를 공급하기 위한 특수 연료 분사 밸브(9a)가 설치되는 구성에서는, 예컨대 각 기통에 연료 분사 밸브(9)를 설치하는 대신에, 이 도면에 점선으로 도시된 바와 같이 분지 흡기 통로(16)에 연료 분사 밸브(9b)를 설치하고 그리고 정상 작동 모드의 경우에는 기통(2A 내지 2D)에 연료를 분사하고 또 포트 분사에 의한 특수 작동 모드의 경우에는 선행 기통(2A, 2D)에 연료를 분사하는 것이 가능하다.
또한, 선행 기통의 연소 가스에 대해 후속 기통에 적당한 양의 연료가 공급되면, 기통간 분사가 가능한 연료 분사 밸브가 적어도 선행 기통에 대해 설치되는 구조를 이용할 수도 있고, 따라서 예컨대 후속 기통에 대해 흡기 통로에 연료 분사 밸브를 설치함으로써 포트 분사에 의해 연료 분사가 달성될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 이러한 특수 운전 모드에서 모든 경우에 후속 기통에 적당한 양의 연료를 선행 기통(2A, 2D) 내에 공급하도록 되었지만, 후속 기통(2B, 2C)의 자동 점화 가능성의 정도를 판별하는 것이 가능하고, 그리고 이러한 자동 점화 가능성이 높은 운전 상태의 경우에는, 도 29에 도시된 바와 같이 후속 기통(2B, 2C) 내에 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스를 도입한 후 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정에서 연료를 공급함으로써 압축 점화를 실시하는 것이 가능하거나(제 1 분사 모드라 칭함), 또는 자동 점화 가능성이 낮은 운전 상태의 경우에는, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이 후속 기통(2B, 2C)에 적당한 양의 연료를 선행 기통(2A, 2D) 내에 공급하는 것이 가능하다(제 2 분사 모드라 칭함). 예컨대, 온도 상태 판별기(42)에 의해 판별되는 엔진의 온도가 일정 온도 이하인 운전 상태에서는, 제 2 운전 모드를 실행하여 후속 기통(2B, 2C)의 자동 점화 가능성을 높임으로써 연소를 만족스럽게 수행하는 것이 바람직하다.
자동 점화 가능성의 정도의 판별은, 예컨대 운전 상태에 관한 정보에 따라 수행될 수도 있고, 상술한 엔진 온도에 따라 결정되는 것과는 별도로, 엔진 회전 속도 또는 엔진 부하 등에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 특히 운전 영역(A)의 극 저 부하 영역에서, 연료 분사량은 낮아질 것이며, 자동 점화 가능성은 감소될 것으로 가정할 수도 있다. 따라서, 그러한 상황에서도 제 2 점화 모드를 실행하도록 함으로써, 후속 기통(2B, 2C)의 압축 자동 점화에 의해 연소를 충분히 만족스러운 형태로 달성할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 저속 및 저 부하의 영역(A)을 특수 운전 모드 영역으로 명시하고 이러한 특수 운전 모드에서 모든 경우에 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의한 연소를 실행하도록 하였지만, 이 영역(A)의 일부에서 강제 점화에 의한 연소를 실행할 수 있다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 30에 도시된 전체의 구성에서, 주 엔진 본체(1), 흡기/배기구 및 그와 접속된 흡기/배기 통로, 기통간 가스 통로 및 흡기/배기구를 개폐하는 흡기/배기 밸브 등은 도 1 또는 도 8에 도시된 것과 실제로 동일하다. 게다가, 이 실시예에서는, 밸브의 개폐 시기가, 흡기/배기 밸브용 밸브 작동 기구에 설치된 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)에 의해 상태에 따라 변경되고 그리고 이들은 밸브 정지 기구(35)에 의해 폐쇄되도록 되어 있다.
캠 위상 변경 기구(33a, 34a)는 캠 축(33, 34)의 회전 위상을 크랭크축의 회전 위상에 대해 변경하는 종래의 기구이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 캠 위상 변경 기구(33a)는 캠축(33)에 설치되고, 캠 위상 변경 기구(34a)는 캠축(34)에 설치되며, 이들은 독립적으로 제어된다(도 31 참조). 따라서, 캠축(33)에 의해 개폐되는 선행 기통 흡기 밸브(31) 및 후속 기통 흡기 밸브(제 1 흡기 밸브)(31a)의 개폐 시기는 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해 전체적으로 미리 또는 지연되어 변경된다. 같은 방법으로, 캠축(34)의 회전에 의해 개폐되는 연소 가스 도입 밸브(제 2 흡기 밸브)(31b)와, 후속 기통 배기 밸브(32)와, 선행 기통 배기 밸브(제 1 배기 밸브)(32a)와, 연소 가스 배기 밸브(제 2 배기 밸브)(32b)는 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해 전체적으로 미리 또는 지연되어 변경된다.
도 31의 ECU(40)는 운전 상태 판별기(71), 밸브 정지 기구 제어기(72), 흡기 공기량 제어기(73), 연료 제어기(74) 및 캠 위상 제어기(77)를 포함한다.
운전 상태 판별 수단(71)은 운전 상태가 도 32에 도시된 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)(엔진의 부하가 T1 이하이고 엔진의 회전 속도가 r1 이하임)에 있는지 또는 고 부하 고 회전 속도 영역(엔진의 부하가 T1 이상이고, 엔진의 회전 속도가 r1 이상임)에 있는지를 판별하고, 또한 운전 상태가 운전 영역(A)에 있는 경우, 비교적 저 부하 저 회전 속도 영역(A401)에 있는지 또는 비교적 고 부하 고 회전 속도 영역(A402)에 있는지를 판별한다. 따라서, 상술한 상태(예컨대, 엔진이 충분히 워밍업된 상태)에서, 운전 영역(A)에서 기통이 2기통 접속 상태로 되는 특수 운전 모드에서 운전이 수행되고, 그리고 운전 영역(B)에서는 기통이 독립 상태로 되는 정상 운전 모드에서 운전이 수행된다.
밸브 정지 기구 제어기(72) 및 흡기 공기량 제어기(73)는 도 3의 밸브 정지기구 제어기(42) 및 흡기 공기량 제어기(43)와 동일한 기능을 한다. 또한, 연소 제어기(74)는 연료 분사 제어기(75) 및 점화 제어기(76)를 포함하며, 또한 도 3의 연소 제어기(44)와 실질적으로 동일한 방법으로 운전 영역(A, B)에 따라 연료 분사 및 점화 제어를 수행한다.
캠 위상 제어기(77)는 운전 상태 판별기(71)에 의한 판별 결과에 따라 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어한다. 제어의 세부 사항은 후술하지만, 예컨대 특수 운전 모드에서, 캠 위상 변경 기구(34a)는 비교적 저 부하 저 회전 속도 영역[도 32의 영역(A401)]에서 캠(27)의 위상을 전진시키는 방향으로 제어되며, 그에 따라 캠축(34)의 회전에 의해 작동하는 연소 가스 배기 밸브(32b), 연소 가스 도입 밸브(31b) 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개폐 시기가 모두 초기 단계에서 발생하도록 설정된다. 이와 반대로, 비교적 고 부하 고 회전 속도 영역[도 32의 영역 A402]에서, 캠 위상 변경 기구(34a)는 캠(27)의 위상을 지연시키는 방향으로 제어되며, 그에 따라 캠축(34)의 회전에 의해 작동하는 연소 가스 배기 밸브(32b), 연소 가스도입 밸브(31b) 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개폐 시기가 모두 지연되도록 설정된다. 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)는 작동하는 동안 밸브에 작용하며, 그에 따라 밸브 정지 기구(35)에 의해 정지 상태로 된 밸브는 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)의 제어 운전에 관계 없이 정지 상태로 유지된다.
그 다음, 본 실시예의 작동을 도 33 및 도 34를 참조하여 설명한다.
이 실시예의 장치에서도, 저 부하 저 회전 속도 운전 영역(A)에서, 이 장치는 2기통 접속 상태에서 연소가 실행되는 특수 운전 모드로 되고, 그리고 고 부하 고 회전 속도 운전 영역(B)에서, 이 자치는 각 기통의 흡기구 및 배기구가 독립된 상태로 연소가 실행되는 정상 운전 모드로 된다. 특수 운전 모드에서는, 초 희박 공연비로 선행 기통에서 연소가 수행되고, 후속 기통의 연소는 압축 자동 점화에 의해 수행된다.
그러나, 특수 운전 모드에서도, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 낮아서 압축 점화가 곤란한 상태에 있으면, 후속 기통(2B, 2C)의 점화가 점화 플러그(7)에 의한 강제 점화로 전환된다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 너무 높아, 노킹과 같은 비정상 연소가 발생하는 상태가 초래되는 반대의 상황에서는, 특수 운전 모드에서 정상 운전 모드로의 전환이 실행된다. 양자의 경우에, 압축 점화를 이용하는 특수 운전 모드에 비해서 연비 개선 효과의 이점이 저하된다. 따라서, 그러한 이점을 보다 크게 하기 위해서는, 특수 운전 모드에서 압축 점화에 적합한 운전 영역을 확장하는 것이 바람직하다.
배기 밸브의 개폐 시기는 특수 운전 모드에서 압축 점화에 적합한 운전 영역을 확장시키도록 다음과 같이 설정된다.
도 33은 흡기/배기 밸브의 개폐 시기 등을 상세히 도시하며, 또한 특수 운전 모드에서 선행 기통의 흡기 밸브(31)와 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브(32b)의 개폐 시기 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 연소 가스 도입 밸브(31) 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램이다. 도 33a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 상태의 비교적 저 부하, 저 회전 속도 영역[도 32의 영역(A401)]의 경우이고, 고 33b는 마찬가지로 비교적 저 부하, 저 회전 속도 영역[도 32의 영역(A402)]의 경우이다. 이들 도면에서, 수평 축은 크랭크 축의 각도를 나타내며, T는 상사점(TDC)인 한편, B는 하사점(BDC)이다. T와 B 사이의 간격은 180°CA이다. 또한, 상측부는 선행 기통(2A, 2D)을 나타내는 반면, 하측부는 그에 대응하는 후속 기통(2B, 2C)을 나타낸다. 또한, 밴드 형상부는 밸브의 개방 시기를 나타낸다. 상측부로부터 하측부까지의 흰색 화살표는 선행 기통(2A, 2D)으로부터의 연소 가스가 후속 기통(2B,2C) 내로 이송되고, 선행 기통(2A, 2D)의 배기 행정과 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정이 중복되는 상태를 나타낸다.
도 33a는, 그 상측부에서, 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브(32b)가개방되는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(80)와, 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(81)(음영으로 도시됨)를 도시하고 있다. 그의 하측부에서는, 후속 기통(2B, 2C)의 후속 기통 배기 밸브(32)가 개방되는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(82)와, 연소 가스 도입 밸브(31b)가 개방되는연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)를 도시하고 있다. 선행 기통의 흡기 밸브(31)의 개방 시기(81)는 TDC 전의 약 10°CA로부터 EDC 후의 약 55°까지 설정된다(총 약 245°CA). 이것은 종래 기술의 엔진에서 전형적인 설정값이다. 이와 반대로, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)은 TDC 전의 약 45°CA로부터 실질적으로 BDC까지 설정된다(총 약 225°CA). 또한, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(82)는 BDC 전의 약 80°CA로부터 TDC 후의 약 25°CA까지 설정된다(총 약 235°CA).
즉, 선행 기통의 흡기 행정의 하사점(96)과 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(97) 사이의 간격(약 0°CA)은 선행 기통의 흡기 행정의 하사점(92)과 선행 기통의 흡기 밸브의 폐쇄 기간(93) 사이의 간격(약 55°CA)보다 짧게 설정된다. 또한, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(81) 및 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(82)보다 짧다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)에서, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)는 짧게 설정되고, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간(97)은 조기에 설정되며, BDC에 근접한 시기에, BDC를 지나는 피스톤의 상승 중에 연소 가스 도입 밸브(31b)가 개방되는 기간은 연장되지 않거나 짧다. 따라서, 유효 압축비가 증가하여, 기하학적 압축비에 접근한다. 이러한 유효압축비의 증가에 의해, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 상승하기 쉬워, 압축 점화 가능성이 증가한다. 이 시점에서 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 것은, 다중 연동 스로틀 밸브(17)에 의해 감압되는 신선한 공기가 아니라, 선행 기통으로부터 배기되어 연소실(4)내로 용이하게 흐르는 연소 가스이므로, 연소 가스 도입 밸브(31b)가 초기 단계에서 폐쇄되더라도 이들이 만족스럽게 채워진다는 점에 유의하여야 한다.
또한, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(80)은 BDC 전의 약 80°CA로부터 TDC 전의 약 25°CA까지 설정된다(총 약 235°CA). 따라서, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간은 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간(97)[선행 기통(2A, 2D)의 TDC에 대응함]에 비해서 약 25°CA 만큼 미리 설정된다. 이것은 종래 기술의 엔진의 전형적인 설정치(TDC후의 약 50°CA)보다 빠르다. 연소 가스 배기 밸브를 초기 단계에서 폐쇄함으로써, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR의 양이 증가하며, 그것에 의해 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도가 증가한다.
상술한 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비를 증가시켜 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도를 상승시킴으로써 그리고 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도를 상승시킴으로써 압축 점화 가능성이 향상된다. 이와 같이, 압축 점화에 의한 연소를 수행할 수 있는 운전 영역은 저 부하 영역으로 더 확장될 수 있다.
도 33b의 상측부는 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브(32b)가 개방되는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(100)과, 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(101)(음영으로 표시함)을 도시하고 있다. 그 하측부는 후속 기통(2B, 2C)의 후속 기통 배기 밸브(32)가 개방되는 후속 기통 배기 밸브의 개방 시기(102)과, 연소 가스 도입 밸브(31b)가 개방되는 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(103)을 도시하고 있다. 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(101)은 도 33a의 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기(81)과 동일한 방법으로 설정된다. 이와 반대로, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(100)과, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(102)과, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(103)(각각 흰색 밴드 선으로 도시함)에 대해서, 이들은 각 기간의 길이가 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(80), 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(82) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)과 동일하도록 설정되는 한편, 각 밸브의 개폐 시기는 전체적으로 약 45°CA 만큼 지연되도록 설정된다. 이것은, 상술한 바와 같이 캠 위상 제어기(49)에 의해서 캠축(34)의 위상을 약 45°CA 만큼 지연시키는 것에 의해서 달성된다(도 31 참조).
도 33b의 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간(114)은 도 33a의 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 기간(97)으로부터 약 45°CA 만큼 지연된다. 그 결과, 후속 기통(2B, 2C) 내의 피스톤(3)이 선행 기통의 흡기 행정의 하사점(113)을 통과한 후 상승하는 동안에도, 연소 가스 도입 밸브(31b)는 약 45°CA에 대해 개방된다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비는 도 33a의 경우로부터 감소하고, 또 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 하강한다.
또한, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간(112)은 도 33a의 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 기간(90)으로부터 약 45°CA 만큼 지연되며, 선행 기통의 배기 행정의 상사점(11) 후에 약 20°CA로 설정된다. 따라서, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR은 도 33a의 경우로부터 감소하고 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 연소 가스의 온도는 하강한다.
상술한 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C) 의 유효 압축비의 저하 및 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입된 연소 가스 온도의 감소에 기인하여, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 감소하여, 노킹과 같은 비정상 연소의 발생이 방지된다. 이와 같이, 압축 점화에 의해 연소가 수행될 수 있는 운전 영역은 고 부하 영역으로 더 연장된다.
따라서, 특수 운전 모드에서, 흡기/배기 밸브의 개폐 시기는 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 비교적 낮은 운전 영역에서 기통의 온도를 상승시키는 방향으로, 또한 이 기통 온도가 비교적 높은 운전 영역에서 기통의 온도를 저하시키는 방향으로 설정된다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)에서 대략 압축 점화에 의해 연소가 수행될 수 있는 운전 영역이 연장될 수 있어, 연비 개선 및 배기가스 정화의 효과를 더욱 촉진하는 것이 가능하다.
도 34는 정상 운전 모드에서 선행 기통의 흡기 밸브(31)와 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브(32b)의 개폐 시기와, 또한 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 도입 밸브(31b)와 후속 기통(2B, 2C)의 배기 밸브(32)의 개폐 시기를 설명하는 다이어그램이다. T와 B 사이의 간격은 108°CA이다. 또한, 상측부는 선행 기통(2A, 2D)을 나타내는 반면, 하측부는 후속 기통(2B, 2C)을 나타낸다. 정상 운전모드에서, 기통은 독립적으로 작동하므로, 선행 기통(2A, 2D) 및 후속 기통(2B, 2C)의 경우의 양쪽에서 신선한 공기가 도입될 때 강제 점화에 의해서 연소가 실행된다. 도 34의 상측부는 선행 기통(2A 2D)의 선행 기통 배기 밸브(32a)가 개방되는 선행 기통 배기 밸브의 개방 시기(120)과 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기(121)을 도시하고 있다. 그의 하측부는 후속 기통(2B, 2C)의 배기 밸브(32)가 개방되는 후속 기통(2B, 2C)의 배기 밸브의 개방 시기(122)과, 후속 기통의 흡기 밸브(31a)가 개방되는 후속 기통 흡기 밸브의 개방 시기(123)을 도시하고 있다.
선행 기통(2A, 2D)의 배기 및 후속 기통(2B, 2C)에 의한 흡기는 특수 운전 모드에서와는 다른 밸브에 의해 수행되므로, 이러한 개폐는 상이한 캠에 의해서 수행된다. 따라서, 선행 기통의 배기 밸브의 개방 시기(120) 및 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(123)은 도 33a의 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(80) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(83)과는 독립적으로 설정될 수 있다. 도 34에서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(121) 및 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(123)(음영으로 도시함)은 TDC 전의 약 10°CA로부터 BDC 후의 약 55°CA까지 설정된다(총 약 245°CA). 또한, 선행 기통의 배기 밸브의 개방 시기(120)과, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(122)은 BDC 전의 약 30°CA로부터 TDC 후의 약 25°CA까지 설정된다(총 약 235°CA). 이들 개방 시기는 종래 기술의 엔진의 전형적인 설정치에 대응한다.
선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(121) 및 후속 기통의 흡기 밸브의 개방시기(123)은 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해 전후로 변경될 수 있고, 그리고 선행 기통의 배기 밸브의 개방 시기(120) 및 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(122)은 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해 전후로 변경될 수 있다. 따라서, 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어함으로써, 선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 모두 개방되는 기간[선행 기통의 배기 밸브의 개방기간(120)과 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(121)이 중복되는 기간: "밸브 중복"]이 변경될 수 있다. 캠 위상 제어기(49)는 부하가 증가함에 따라 밸브의 중복이 증가하도록 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어하며, 그에 따라 부하에 따라 최적의 연소 효율이 달성된다. 후속 기통(2B, 2C)에 대해서도 동일한 제어가 실행된다.
이와 같이, 정상 운전 모드에서, 부하에 따라 최적의 흡기/배기 시기로 제어를 실행함으로써 또한 이론 공연비 또는 그 이상의 풍부한 공연비를 생성하도록 흡입 공기량 및 연소 분사량을 제어함으로써 출력 성능이 확보될 수 있다.
도 33a 및 33b에 도시된 패턴은 밸브 개방 시기의 각 밸브 개방 시기의 제한이 아니며, 이들은 청구범위 내에서 적절하게 변경될 수도 있다는데 유의해야 한다. 예컨대, 도 33a의 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(97)는 후소 기통의 흡기 행정의 하사점(96)보다 다소 늦게 설정될 수도 있다. 또한, 도 33a, 33b 및 도 34의 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(81, 101, 121)은 부하에 따라 상이하게 설정될 수도 있거나[이 경우,이것은 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해 수행됨], 또는 본 실시예에서와 동일하게 설정될 수도 있다[이 경우, 캠 위상 변경 기구(33a)를 설치할 필요가 없다]. 다른 특정한 설정 기구도 요구되는 엔진 성능에 따라 적절한 값으로 설정될 수도 있다.
또한, 특수 운전 모드의 운전 영역(A)은 두 영역(A401, A402) 대신에 셋 이상의 영역으로 분할될 수도 있고, 각 영역에 따라 적절한 밸브 개폐 시기가 설정된다. 게다가, 분할된 영역을 사용하는 단계적 형태 이외에 연속 변형을 생성하도록 할 수 있다.
그 다음, 본 실시예의 변형예를 도 35 내지 도 38을 참조하여 설명한다. 이들 도면에서, 제 1 실시예의 경우에서와 동일한 부분은 동일한 참조 부호를 부여하며 그의 반복 설명은 생략한다.
도 35는 이점 쇄선으로 표시된 연소 가스 도입 밸브(31b) 등에 사용되는 이 실시예에 따른 캠 전환 기구(150)의 부분 사시도이다. 캠축(151)은 세 종류의 캠,즉 독립 상승 특성을 갖는 제 1 캠(152), 제 2 캠(154), 및 제 3 캠(156)과 일체로 회전하도록 배치된다. 이들 캠과 연소 가스 도입 밸브(31b) 사이에는, 로커 샤프트(locker shaft)상에 지지된 로커 아암 세트(rocker arm set)(160)가 설치된다. 이 로커 아암 세트(160)는 세 종류의 로커 아암 조립체, 즉 제 1 로커 아암(162), 제 2 로커 아암(1624) 및 제 3 로커 아암(166)의 조립체이다. 제 1 로커 아암(162)의 선단에는, 밸브 접촉부(163) 및 그의 위치를 축향으로 미세 조정하기 위한 조정 스크류(161)가 설치되고, 이 밸브 접촉부(163)는 적절한 위치에서 예컨대, 배기 가스 도입 밸브(31b)의 밸브 축의 상단부에 접촉한다. 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)에는, 이들 로커 아암을 제 1 캠(154) 및 제 3 캠(156)에 대해 가압하는 스프링(도시 안됨)이 설치된다. 따라서, 로커 아암세트(160)의 로커 아암들이 독립적으로 이동하면, 도시된 바와 같이, 로커 아암의 상측면은 제 1 캠(152)의 외주에 접촉하고, 그것에 의해 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)은 캠 접촉부의 형상(각 캠의 회전 반경)에 따라 로커 축(170)을 중심으로 수직방향으로 동요한다.
로커 아암 세트(160)의 내부에는, 후술하는 5개의 플런저가 2열로 설치된다[도 36 참조. 플런저 구멍 중 하나인 제 4 플런저 구멍(204)이 도 35에 도시됨]. 이들 플런저의 운동에 의해, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164) 또는 제 3 로커 아암(166)과 일체로 될 수 있다. 즉, 그들과 함께 운동하도록 결합할 수 있다. 로커 축(170) 내의 플런저의 유압 작동용 오일을 안내하는 작동유 공급용 제 1 통로(172) 및 작동유 공급용 제 2 통로(174)가 설치된다.
제 1 캠(152)은 밸브 정지용 캠이고, 캠축(151)과 동심인 원형의 외주 형상을 갖는다. 따라서, 제 2 로커 아암(162)이 제 1 캠(152)의 외주면과 계속 접촉할 때[제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)은 분리됨), 캠축(151)이 회전하더라도 동요가 발생하지 않는다. 다시 말해서, 연소 가스 도입 밸브(31b) 등이 폐쇄 상태에서 정지한다.
제 2 캠(154)은 저 부하(또는 저속)용 캠이고, 제 1 캠(152)과 동일한 외주 형상을 갖는 부분 및 그로부터 돌출하는 외주 형상을 갖는 부분을 포함한다. 따라서. 제 2 로커 아암(164)의 상측면이 제 2 캠(154)의 외주면과 계속 접촉하면[후술하는 제 3 로커 아암(166)은 분리됨], 캠축(151)이 회전함에 따라 소정의 크랭크 각으로 소정량 만큼 하향 동요가 발생한다. 따라서, 제 2 로커 아암(162) 및 제 2로커 아암(164)이 함께 운동하도록 결합하는 경우, 제 1 로커 아암(162)의 작동은 제 2 캠(154)에 의한 제 2 로커 아암(162)의 동요와 동일하다. 다시 말해서, 연소 가스 도입 밸브(31b)는 소정 시기에 소정량 만큼 개방된다.
제 3 캠(156)은 고 부하(또는 고속)용 캠이며, 제 2 캠(154)과 동일한 외주 형상을 갖는 부분 및 그로부터 돌출하는 외주 형상을 갖는 부분을 포함한다. 따라서, 제 3 로커 아암(166)의 상측면이 제 2 캠(156)의 외주면과 계속 접촉할 때, 캠축(151)이 회전함에 따라 소정의 크랭크 각으로 소정량 만큼 동요가 하향으로 동요가 발생한다. 따라서, 제 1 로커 아암(162) 및 제 3 로커 아암(166)이 함께 운동하도록 결합하면, 제 1 로커 아암(162)의 작동은 제 3 캠(156)에 의한 제 3 로커 아암(166)의 동요와 동일하다. 다시 말해서, 연소 가스 도입 밸브(31b)는 소정의 시기에 소정량 만큼 개방된다[밸브 개방 시기는 제 2 로커 아암(164)만이 제 1 로커 아암(162)과 결합하는 밸브 개방 시기를 포함한다].
도 36은 로커 아암 세트(160)의 내부에 설치된 5개의 플런저의 작동을 도시하는 다이어그램이다. 도 36a는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)으로부터 분리되는 상태를 도시하고, 도 36b는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164)에만 결합하는 상태를 도시하며, 도 36c는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)과 결합하는 상태를 도시하고 있다.
제 1 로커 아암(162)의 내부에 제 1 플런저 구멍(201) 및 제 2 플런저 구멍(204)이 제공된다. 제 1 플런저 구멍(201)은 제 2 로커 아암(164)을 향해 개방된 원형 단면의 오목 요부이다. 제 1 플런저 구멍(201)의 바닥에는, 작동유의 공급 배출용의 제 1 통로(172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173)가 제공된다. 이 제 1 플런저 구멍(201)에는 원통 형상의 제 1 플런저(181)가 끼워진다. 제 1 플런저(181)는 그의 외주면에서 제 1 유압 유체 입구(173)에 의해 이송되는 작동유를 밀봉하면서 제 1 플런저 구멍(201) 내에서 원활하게 활주한다. 제 1 플런저(181)의 총 길이는 제 1 플런저(201)의 깊이보다 짧다.
제 4 플런저 구멍(204)은 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)과 연통하는 관통 구멍이다. 이 관통 구멍(204) 내에는 원통형의 제 4 플런저(184)가 끼워진다. 제 4 플런저의 총 길이는 제 4 플런저 구멍(204)의 깊이[제 1 로커 아암(162)의 판 두께]와 동일하다.
제 2 로커 아암(164)의 내부에는 제 2 플런저 구멍(202) 및 제 5 플런저 구멍(205)이 제공된다. 제 2 플런저 구멍(202)은 제 1 로커 아암(162)을 향해 개방된 원형 단면의 오목 요부이고, 제 1 플런저 구멍(201)과 동일한 직경으로 되어 있다. 제 2 플런저 구멍(202)의 바닥에는, 오일의 누출을 허용하면서 내부의 기상 압력을 대기압으로 유지하기 위해 공기 배출 구멍(206)이 설치된다. 제 2 플런저 구멍(20) 내에는, 바닥을 갖는 원통 형상이고 또 제 1 플런저(181)와 동일한 외경을 갖는 제 2 플런저(182)가 끼워진다. 제 2 플런저(182)는 제 2 플런저 구멍(202) 내에서 원활하게 활주한다. 제 2 플런저(182)의 총 길이는 제 2 플런저 구멍(202)의 깊이와 동일하다. 제 1 플런저(181)에 접하는 제 2 플런저(182)의 단부는 구형으로 형성된다. 제 2 플런저(182)의 내측의 요부에 제 2 플런저스프링(187)이 설치되므로, 제 2 플런저(182)는 제 1 플런저(181)를 향해 계속 가압된다.
제 5 플런저 구멍(205)은 제 1 로커 아암(162)을 향해 개방하는 원형 단면의 오목 요부이고, 그리고 제 4 플런저(204)와 동일한 직경을 갖는다. 제 5 플런저 구멍(205)의 바닥에는, 오일 누출물의 배출을 허용하면서 내부의 기상 압력을 대기압으로 유지하기 위해 공기 배출 구멍(205)이 제공된다. 제 5 플런저 구멍(205) 내에는, 바닥을 갖는 원통 형상으로 되어 있고 또 제 4 플런저(184)와 동일한 외경을 갖는 제 5 플런저(185)가 끼워진다. 제 5 플런저(185)는 제 5 플런저 구멍(205)내에서 원활하게 활주한다. 제 5 플런저(185)의 총 길이는 제 5 플런저 구멍(205)의 깊이보다 짧다. 제 4 플런저(184)에 접하는 제 5 플런저(185)의 단부는 원형으로 형성된다. 제 5 플런저(185)의 내측의 요부에 제 5 플런저 스프링(189)이 설치되어, 제 5 플런저(185)가 제 4 플런저(184)를 향해 계속 가압되도록 한다.
제 3 로커 아암(166) 내에 제 3 플런저 구멍(203)이 제공된다. 제 3 플런저 구멍(203)은 제 1 로커 아암(162)을 향해 개방하는 원형 단면의 오목 요부이고, 그리고 제 1 플런저 구멍(204)과 동일한 직경을 갖는다. 제 3 플런저 구멍(203)의 바닥에는, 작동유의 공급 및 배출을 위해 제 2 통로(174)로부터 이어지는 제 2 유압 유체 입구(175)가 제공된다. 제 3 플런저(183)는 그의 외주면에서 제 2 유압 유체 입구(175)에 의해 이송되는 작동유를 밀봉하면서 제 3 플런저(203) 내에서 원활하게 활주한다. 제 3 플런저(203)의 총 길이는 제 3 플런저 구멍(203)의 깊이와동일하다. 제 4 플런저(184)에 접하는 제 3 플런저(183)의 단부는 원형으로 형성된다.
도 36a는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)으로부터 분리되고 작동유 공급/배출용의 제 1 통로(172)에 유압 유체 압력이 공급되지만(이하, "유압 온"이라 칭함), 작동유 공급/배출용의 제 2 통로(174)에는 유압 유체 압력이 공급되지 않는(이하, "유압 오프"라 칭함) 상태를 도시하고 있다. 유압 유체의 공급/방출용 제 1 통로(172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173)의 유압을 온으로 함으로써, 제 1 플런저(181)가 우측(도면에서 화살표 방향)으로 가압된다. 이러한 가압력은 제 2 플런저 스프링(187)의 가압력보다 크므로, 제 1 플런저(181)는 제 2 플런저(182)와 일체로 우측으로 이동한다. 제 2 플런저(182)의 총 길이가 제 2 플런저 구멍(202)의 깊이와 동일하기 때문에, 제 1 플런저(181)와 제 2 플런저(182)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162)과 제 2 로커 아암(164)의 정합면상에 있다.
다른 한편, 작동유 공급/배출용 제 2 통로(74)로부터 이어지는 제 2 유압 유체 입구(175)의 유압이 오프되며, 그에 따라 제 3 플런저(183), 제 4 플런저(184) 및 제 5 플런저(185)는 제 5 플런저 스프링(189)의 가압력에 의해 일체로 우측(도면의 화살표 방향)으로 이동한다. 제 3 플런저(183)의 총 길이가 제 3 플런저 구멍(203)의 깊이와 동일하기 때문에, 제 3 플런저(183)와 제 4 플런저(184)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162)과 제 3 로커 아암(163)의 정합면상에 있다. 게다가, 제 4 플런저(184)의 총 길이가 제 4 플런저 구멍(204)의 깊이와 동일하기 때문에, 제4 플런저(184)와 제 5 플런저(185)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162)과 제 2 로커 아암(164)의 정합면상에 있다.
따라서, 플런저의 점촉점이 로커 아암의 정합면상에 있기 때문에, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)으로부터 분리된 상태에 있다. 따라서, 제 1 로커 아암(162)은 그의 상측면에 접하는 제 1 캠(152)에 따라 작동하고, 즉 로커 축(170)을 중심으로 하는 동요가 정지하며, 그 결과, 연소 가스 도입 밸브(31a)가 폐쇄 상태에서 정지한다.
도 36b는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164)에만 결합하고, 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172) 및 작동유 공급/배출용 제 2 플런저(174)의 양자는 유압 오프 상태에 있는 것을 도시하고 있다. 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173)가 유압 오프 상태에 있기 때문에, 제 1 플런저(181) 및 제 2 플런저(182)는 제 2 플런저 스프링(187)의 가압력에 의해 좌측(도면의 화살표 방향)으로 이동한다. 제 1 플런저(181)의 총 길이가 제 1 플런저 구멍(201)의 깊이보다 짧기 때문에, 제 2 플런저(182)의 일부가 제 1 플런저 구멍(201)에 진입한다.
게다가, 작동유 공급/배출용 제2 통로(174)로부터 이어지는 제 2 유압 유체 입구(175)가 유압 오프 상태로 되기 때문에, 도 36a에서와 동일한 방법으로, 제 3 플런저(183) 및 제 4 플런저(184)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162)과 제 3 로커 아암(166)의 정합면에 있는 한편, 제 4 플런저(184)와 제 5 플런저(185)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162)과 제 2 로커 아암(164)의 정합면에 있다.
이와 같이, 제 1 플런저 구멍(201) 내로의 제 2 플런저(182)의 일부의 진입에 의해서, 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164)과 결합한다. 또한, 제 3 플런저(183)와 제 4 플런저(184)의 접촉점이 제 1 로커 아암(162)과 제 3 로커 아암(166)의 정합면에 있기 때문에, 제 1 로커 아암(162)과 제 3 로커 아암(164)은 분리 상태로 된다. 따라서, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164)의 상측면에 접하는 제 2 캠(154)의 제어 상태에서 작동한다. 즉, 캠축(151)이 회전함에 따라 소정의 크랭크 각으로 소정량 만큼 하향으로 동요가 발생하여, 연소 가스 도입 밸브(31b)를 개폐한다.
도 36c는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)과 결합하고, 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172) 및 작동유 공급/배출용 제 2 플런저(174)의 양자는 유압 온 상태에 있는 것을 도시하고 있다. 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173)의 유압이 오프 상태에 있기 때문에, 도 36b에서와 동일한 방법으로, 제 2 플런저(182)의 일부가 제 1 플런저 구멍(201)에 진입한다.
게다가, 작동유 공급/배출용 제2 통로(174)로부터 이어지는 제 2 유압 유체 입구(175)의 유압이 온으로 되기 때문에, 제 3 플런저(183)는 우측(도면의 화살표 방향)으로 가압된다. 그것의 가압력은 제 5 플런저 스프링(189)의 가압력보다 크므로, 제 3 플런저(183)는 제 4 플런저(184) 및 제 5 플런저(185)와 일체로 우측으로 이동한다. 제 5 플런저(185)의 총 길이는 제 5 플런저 구멍(205)의 깊이보다 짧기 때문에, 제 4 플런저(184)의 일부가 제 5 플런저 구멍(205)내에 진입하고, 또한 제 3 플런저(183)의 일부가 제 4 플런저 구멍(204) 내에 진입한다.
따라서, 제 2 플런저(182)의 일부가 제 1 플런저 구멍(201)에 진입하고 또 제 3 플런저(103)의 일부가 제 4 플런저 구멍(204) 내에 진입하기 때문에, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)과 결합한다. 그 결과, 제 1 로커 아암(162)은 최대 회전 반경이고 또 제 3 로커 아암(166)의 상측면에 접촉하는 제 3 캠(156)의 제어 상태에서 작동한다. 즉, 캠축(151)이 회전함에 따라 소정의 크랭크 각으로 소정량 만큼 하향으로 동요가 발생하여, 그것에 의해 연소 가스 도입 밸브(31b)를 개폐한다. 이러한 밸브 개방 시기는 도 36b의 경우 보다 길다.
상기 캠 전환 기구(150)는 연소 가스 도입 밸브(31b) 및 연소 가스 배기 밸브(32b)용으로 제공되었지만, 선행 기통의 흡기 밸브(31a) 및 후속 기통의 배기 밸브(32a)에 대해 유사한 캠 전환 기구(150a)(도 35에 괄호 안에 도시됨)가 제공된다. 그러나, 캠 전환 기구(150a)의 경우에, 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)은 동일한 형상이다. 이들 캠에 접하는 로커 아암 세트(160a)는 도 35에 도시된 바와 같은 제 1 로커 아암(162a), 제, 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)을 포함한다. 캠 전환 기구(150a)는, 제 1 로커 아암(162a)을 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)으로부터 분리하고 선행 기통의 흡기 밸브(31a) 및 후속 기통의 배기 밸브(32a)를 폐쇄 상태로 함으로써 정지 상태가 확립되는 상태와, 제 1 로커 아암(162a)이 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)과 결합하는 상태 사이에서 전환되어, 후속 기통의 흡기 밸브(31a)와 선행 기통의 배기 밸브(32a)가제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)의 회전에 의해서 개폐된다.
도 37은 로커 아암 세트(160a) 내에 설치된 3개의 플런저의 작동을 도시하는 다이어그램이다. 도 37a는 제 1 로커 아암(162a)이 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)으로부터 분리되는 상태를 도시하고 있고, 도 37b는 제 1 로커 아암(162a)이 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)과 결합하는 상태를 도시하고 있다.
로커 아암 세트(160a)의 플런저의 구성은 로커 아암 세트(160)의 제 3 플런저(183), 제 4 플런저(184) 및 제 5 플런저(185)로 표현된 구성에 의해 제공되므며, 그의 상세한 구성은 로커 아암 세트(60)의 설명에서 중복되어, 생략한다. 그러나, 로커 아암 세트(160)와 다른 점은, 제 1 유압 유체 입구(173a)가 제 3 플런저(183)의 좌측 단부에서 작동유의 공급/배출용 제 1 통로(172)로부터 이어져 있는 것이다. 또한, 작용유 공급/배출용 제 2 통로(174)는 구조적으로 생략할 수 있는 경우 생략될 수도 있다.
도 37a는 제 1 로커 아암(162)이 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)으로부터 분리되고 또 작동유 공급/배출용의 제 1 통로(172)가 유압 오프 상태에 있는 상태를 도시하고 있다. 작동유 공급/배출용 제 1 통로9172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173a)는 유압 오프 상태에 있기 때문에, 제 3 플런저(183), 제 4 플런저(184) 및 제 5 플런저(185)는 제 3 스프링(189)의 가압력에 의해 좌측(도면에서 화살표 방향)으로 일체로 이동한다. 따라서, 제 3 플런저(183) 및 제 4 플런저(184)의 접촉점은 제 3 로커 아암(162a)과 제 3 로커아암(166a)의 정합면에 있고, 또 제 4 플런저(184)와 제 5 플런저(185)의 접촉점은 제 1 로커 아암(162a)과 제 2 로커 아암(174a)의 정합면에 있다.
따라서, 플런저의 접촉점이 로커 아암의 정합면에 있기 때문에, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)으로부터 분리된다. 따라서, 제 1 로커 아암(162)은 그의 상측면에 접하는 제 1 캠(152)의 제어하에서 작동하고, 즉 로커 축(170)을 중심으로 하는 동요가 정지하여, 연소 가스 도입 밸브와 후속 기통 흡기 밸브(31a) 및 선행 기통 배기 밸브(32a)가 폐쇄 상태에서 정지한다.
도 37b는 제 1 로커 아암(162a)이 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)과 결합하고, 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)가 유압 온 상태에 있는 것을 도시하고 있다. 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)로부터 이어지는 제 1 유압 유체 입구(173a)가 유압 온 상태에 있기 때문에, 제 3 플런저(183)가 우측(도면의 화살표 방향)으로 가압된다. 그것의 가압력은 제 5 플런저 스프링(189)의 가압력보다 크기 때문에, 제 3 플런저(183)는 제 4 플런저(184) 및 제 5 플런저(185)와 일체로 우측으로 이동한다. 따라서, 제 4 플런저(184)의 일부가 제 5 플런저 구멍(205)에 진입하고 또 제 3 플런저(183)의 일부가 제 4 플런저 구멍(204)에 진입한다.
따라서, 제 4 플런저(184)의 일부가 제 5 플런저 구멍(205)의 입구에 진입하고, 또 제 3 플런저(183)의 일부가 제 4 플런저 구멍(204)에 진입하기 때문에, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164) 및 제 3 로커 아암(166)과 결합한다. 따라서, 제 1 로커 아암(162)은 제 2 로커 아암(164a) 및 제 3 로커 아암(166a)의 상부면에 접촉하는 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)(동일 형상임)의 제어하에서 작동한다. 구체적으로는, 캠축(151)의 회전에 의해 소정의 크랭크 각으로 소정 양만큼 하향으로 동요가 발생하여, 연소 가스 도입 밸브(31b)를 개폐시킨다.
도 38은 도 35 내지 도 37에 도시된 캠 전환 기구가 이용될 때의 구동 및 제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 제 1 제어 밸브(176) 및 제 2 제어 밸브(177)는, 작동유 공급/배출용의 제 1 통로(172) 및 작동유 공급/배출용의 제 2 통로(173)에 이송되는 제 1 유압 유체 및 제 2 유압 유체의 제어(유압 온/오프)를 위한 제어 밸브이다. 연소 가스 도입 밸브(31a) 및 연소 가스 배기 밸브(32b)에 캠 전환 기구(150)가 설치되고, 후속 기통의 흡기 밸브(31a) 및 선행 기통의 배기 밸브(32a)에 캠 전환 기구(150a)가 설치된다.
ECU(70a)는, 밸브 정지 기구 제어기(72) 및 캠 위상 제어기(79) 대신에, 캠 전환 제어기(190)를 포함하고 있는 점에서, 도 31에 도시된 ECU(70)과는 상이하다.
캠 전환 제어기(190)는, 특수 운전 모드 또는 정상 운전 모드에 따라 또는 운전 상태에 따라 제 1 제어 밸브(178) 및 제 2 제어 밸브(177)를 제어함으로써, 캠 전환 기구(150) 및 캠 전환 기구(158)를 다음과 같이 제어한다.
특수 운전 모드에서, 저 부하 저속 영역은 다음과 같다.
·제 1 유압 오프 및 제 2 유압 오프
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 정지 상태(도 37a)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스 도입 밸브(31b)는 제 2 캠(154)(저속 캠)의 제어 하에서 작동 상태로 됨(도 36b)
특수 운전 모드에서, 고 부하 고속 영역은 다음과 같다.
·제 1 유압 오프 및 제 2 유압 온
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 정지 상태(도 37a)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스 도입 밸브(32b)는 제 3 캠(156)(고속 캠)의 제어 하에서 작동 상태로 됨(도 36c)
정상 운전 모드는 다음과 같다
·제 1 유압 온 및 제 2 유압 오프
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)의 제어 하에 작동 상태로 됨(도 37b)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스도입 밸브(31b)는 정지 상태로 됨(도 36a)
그 다음, 도 35 내지 도 38의 작동을 설명하지만, 도 31 및 도 33에 도시된 실시예을 참조하여 이미 설명한 부분의 설명은 생략한다.
도 39는 본 실시예의 흡기/배기 행정과 관련된 부분을 상세히 도시하는 다이어그램이다. 도 39a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 상태의 비교적 저 부하 저 회전 속도 영역[도 32의 영역(A401)]의 경우이고, 도 39b는 이 모드의 비교적 고 부하 고 회전 속도 영역[도 32의 영역(A302)]의 경우이다. 다른 표시는 도 33과동일하다.
도 39a의 상측부는 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브가 개방되는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(20)(음영으로 도시됨)과, 후속 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 후속 기통 흡기 밸브의 개방 시기(231)을 도시하고 있다. 하측부는 후속 기통(2B, 2C)의 배기 밸브(32)가 개방되는 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개방 시기(232)과, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)(음영으로 도시됨)을 도시하고 있다. 또한, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(230) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)의 바로 아래에는, 후술하는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(250) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(253)(특수 운전 모드의 비교적 고 부하 고 회전 속도의 경우임)이 참고의 목적으로 이점 쇄선으로 도시되어 있다. 이들 개방 시기의 전환은 캠 전환 기구(150, 150a) 및 캠 변환 제어기(190)에 의해서 수행된다. 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(231)은 TDC 전의 약 10°CA로부터 BDC 후의 약 55°CA까지 설정된다(총 약 245°CA). 이것은 종래 기술의 엔진의 전형적인 설정치이다. 대조적으로, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)은 실질적으로 TDC 및 BDC로부터 설정된다(총 약 180°CA). 또한, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(232)은 BDC 전의 약 10°CA로부터 TDC 후의 약 10°CA까지 설정된다(총 약 235°CA).
즉, 선행 기통의 흡기 행정의 하사점(247)과 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(248) 사이의 간격(약 0°CA)은, 후속 기통의 흡기 행정 하사점(242)과 선행 기통의 흡기 밸브의 폐쇄 시기(243) 사이의 간격(약 55°CA)보다 짧게 설정된다. 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)은 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(231) 및 선행 기통의 배기 밸브의 개방 기가(232)보다 짧다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)에서, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)은 짧게 설정되고 또 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(248)는 조기에 설정되기 때문에, BDC에 가까운 시기에, BDC후의 피스톤(3)의 상승 중에도, 연소 가스 도입 밸브(31b)가 개방되는 기간은 없다. 따라서, 유효 압축비가 증가하여 기하학적 압축비에 가깝게 된다. 이러한 유효 압축비의 증가에 의해서, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 상승하기 쉬워, 압축 연소 성능이 향상된다.
또한, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(230)은 BDC 전의 약 45°CA로부터 TDC 전의 약 20°CA까지 설정된다(총 약 205°CA). 따라서, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(241)는 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(248)[선행 기통(2A, 2D)의 TDC에 대응함]로부터 약 20°CA만큼 미리 설정된다. 이것은 종래의 엔진에서 전형적인 설정치(TDC 후의 약 50°CA)보다 빠르다. 연소 가스 배기 밸브(32b)를 조기에 폐쇄함으로써, 선행 기통의 내부 EGR이 증가하여, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도가 상승한다.
후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(232)이 BDC 전의 약 45°cA로부터 TDC 후의 약 10°CA 까지 설정되기 때문에(총 약 235°CA), 후속 기통의 배기 밸브(32)는 후속 기통의 배기 행정의 상사점(244)에서 개방된다. 한편, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(246)는 실질적으로 후속 기통의 흡기 행정의 상사점(245)에 설정된다. 즉, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(246)는 후속 기통의 흡기 행정의 상사점(245)에서 설정되는 한편, 후속 기통의 배기 밸브(32)는 후속 기통의 배기 행정의 상사점(244)까지 개방된다. 따라서, 후속기통의 배기 행정의 상사점(244) 부근에서의 밸브 중복이 단축되기 때문에, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스가 후속 기통의 배기 밸브(32)를 통해 배기 통로(20)로 직접 배기되는 이른바 "송풍"을 방지할 수 있고, 그리고 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비를 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 증가하고 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비를 증가시킴으로써 그리고 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도를 상승시킴으로써 압축 점화 성능이 개선된다. 이와 같이, 업축 점화에 의한 연소를 실행할 수 있는 운전 영역이 저 부하 영역으로 더 확장된다.
도 39b는 비교적 고 부하 및 고 회전 속도 영역(도 32의 A402 영역)의 경우의 다이어그램이다. 그 상측부는 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스 배기 밸브(32b)가 개방되는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(250)(교차형 음영으로 도시함)과, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(231)[도 39a와 공통임]을 도시하고 있다, 그의 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(232)[도 39a와 공통임]과, 연소 가스 도입 밸브(31b)가 개방되는 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(253)(교차 음영으로 도시함)을 도시하고 있다. 또한, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(250)과 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(253)의 바로 밑에는, 도 39a의 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(230)과 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)이 참고로 이점 쇄선으로 도시되어 있다.
연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(253)은 TDC 전의 약 10°CA로부터 BDC 후의 약 55°CA까지 설정된다. 즉, 밸브 개방 시기는 저속 저 회전 속도 영역에서는 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(233)보다 10°CA 빨리 발생하고, 밸브 폐쇄는 55°늦게 발생한다. 따라서, 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비는 도 39a의 경우에 비해서 감소되고 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 저하된다.
또한, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(250)은 BDC 전의 약 45°CA로부터 TDC 후의 약 100°까지 설정된다. 즉, 그것은 도 39a의 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(230)보다 약 30°CA 길다. 따라서, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR은 도 39a에 비해서 감소되므로, 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도가 저하된다.
상술한 바와 같이, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도는 저하하고, 그리고 후속 기통(2B, 2C)의 유효 압축비를 감소시킴으로써 또 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스의 온도를 저하시킴으로써 노킹과 같은 비정상 연소가 방지된다. 이와 같이, 압축 점화에 의한 연소를 수행할 수 있는 운전 영역은 고 부하 영역으로 더 확장된다.
도 39a 및 도 39b에 도시된 패턴은 개방 시기 및 폐쇄 기간의 한정이 아니며, 이들을 청구범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예컨대, 도 39a의 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(248)는 후속 기통의 흡기 행정의 하사점(247)보다 다소 느리게 설정될 수도 있다. 한편, 요구되는 엔진 성능에따라 다른 특정 설정치를 적절한 값으로 설정할 수도 있다. 이들 실시예에서는, 흡기/배기 밸브의 배치 위치 및 그들 각각의 기능에 따라, 3방향 캠 전환 배치와, 2방향 캠 전환 배치 및 캠 전환이 없는 배치가 조합되는 구조가 이용되었지만, 그의 조합은 이들에 한정도지 않는다. 예컨대, 3방향 캠 및 로커 아암 세트(160)을 전체의 밸브에 적용함으로써 3방향 캠 전환을 이용할 수 있다. 또한, 제 2 실시예에서 고정된 것으로 간주되었던 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(231)과 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(232)은 캠 전환에 의해 변경될 수 있다.
도 40 내지 도 44는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 40에 도시된 엔진의 전체의 구성에서, 주 엔진 본체, 흡기구/배기구, 이에 연결된 흡기/배기 통로, 및 기통간 가스 통로 및 흡기구/배기구를 개폐하는 흡기/배기 밸브는 도 30에 도시된 실시예의 경우와 동일하게 구성되어 있다. 또한, 캠축(33, 34)에 설치된 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)는 도 30에 도시된 실시예와 동일하게 구성되어 있다. 흡기 통로(15)의 합류부의 상류에는, 흡기류의 양을 검출하는 기류 센서(19)와, 배기 가스의 에너지를 이용하여 과급을 실행하는 터보 과급기(27)의 압축기(27b)와, 인터쿨러(28)가 설치되어 있다. 또한, 배기 통로(10)에는, O2센서(23), 터보 과급기(27)의 터빈(27a) 및 3원 촉매(24)가 설치되어 있다.
또한, 도 42에 도시된 바와 같이, 연소 가스 도입 밸브(31b) 등에 간해서는, 캠 전한에 의해 로커 아암 세트(160)의 로킹 상태를 변화시키는 캠 전환 기구(150)가 설치되고, 이들 기구에 의해서, 이점 쇄선으로 도시된 연소 가스 도입 밸브의 개폐 시기를 변경시키거나 또는 이들을 폐쇄 상태로 정지시키는 것이 가능하게 된다.
연소 가스 도입 밸브(31b)의 상부에 ??축(34)이 배치된다. 캠(2)은 이들 캠축(34)과 일체로 회전하도록 배치된다. 캠(27)은 독립된 상승 특성을 갖는 3개의 캠, 즉 제 1 캠(152), 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)을 포함한다. 로커 축(170)에 의해 지지된 로커 아암 세트(160)가 이들 캠과 연소 가스 도입 밸브(31b) 사이에 설치된다. 이들 로커 아암 세트(160)는 상술한 도 36에 도시된 것과 동일한 구조로 되어 있다.
연소 가스 도입 밸브(31b) 및 연소 가스 배기 밸브(32b)에 캠 전환 기구(150)가 제공되지만, 후속 기통의 흡기 밸브(31a) 및 선행 기통의 배기 밸브(32a)에도 유사한 캠 전한 기구(150a) 및 로커 아암 세트(160a)(도 42에 괄호 안에 도시함)가 제공된다. 그러나, 캠 전환 기구(150a)의 경우에, 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)은 동일한 형상이다. 이들 캠에 접하는 로커 아암 세트(160a)는 상술한 도 35 및 도 37에 도시된 바와 같은 구조로 되어 있다.
또한, 선행 기통의 흡기 밸브(31)에도 유사한 캠 전환 기구(150b)가 도시된다(도 42에 괄호 안에 도시함). 캠 전환 기구(150b)에서, 제 1 캠(152)은 정지 캠이 아니라 돌출부를 갖는 저 부하용의 캠이다. 또한, 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)은 동일한 형상이며 고 부하용 캠이다. 이들 캠에 접하는 로커 아암 세트(160b)는 도 42에 괄호 안에 도시된 제 1 로커 아암(162b), 제 2 로커아암(164b) 및 제 3 로커 아암(166b)을 포함한다. 캠 전환 기구(150b)는, 제 2 로커 아암(164b) 및 제 3 로커 아암(166b)으로부터 제 1 로커 아암(162b)의 분리에 의해 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 비교적 짧은 기간동안 개방되는 상태와, 제 1 로커 아암(162b)가 제 2 로커 아암(164b) 또는 제 3 로커 아암(166b)과 결합하여 제 2 캠(154) 또는 제 3 캠(156)의 회전에 의해 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 비교적 긴 기간동안 개방되는 상태 사이에서 변환한다.
도 43은 로커 아암 카세트(160b)의 내부에 제공된 3개의 플런저의 작동을 도시하는 다이어그램이다. 도 43a는 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b) 및 제 3 로커 아암(166b)으로부터 분리되는 상태를 도시하고, 도 43b는 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b)에만 결합하는 상태를 도시하며, 도 43c는 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b) 및 제 3 로커 아암(166b)과 결합하는 상태를 도시하고 있다.
로커 아암 세트(160)의 플런저 구성에서, 로커 아암 세트(160b)의 플런저 구성은 제 1 플런저(181) 및 제 2 플런저(182)의 총 길이 및 제 2 플런저 스프링(187)의 사양에 대해 변경되므로, 이들을 각각 제 1 플런저(181b), 제 2 플런저(182b) 및 제 2 플런저 스프링(187b)이라 칭할 것이다. 이러한 구성에 기인하여, 온 오프되는 작동유의 공급/배출용 제 1 통로(172) 및 작동유 공급/배출용의 제 2 통로(174)의 유압의 조합에 의해서 캠 전환 기구(150b)에 의해 형성되는 캠 전환 상태는 캠 전환 기구(150)의 상태와는 상이하다.
도 43a는, 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b) 및 제 3 로커아암(166b)으로부터 분리되고, 또 작동유 공급/배출용의 제 1 통로(172) 및 작동유 공급/배출용의 제 2 통로(174)의 양자가 유압 오프 상태에 있는 상태를 도시하고 있다. 도 43b는 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b)에만 결합되고 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)는 유압 온 상태에 있는 반면 작동유 공급/배출용 제 2 통로(174)는 유압 오프 상태에 있는 상태를 도시하고 있다. 도 43c는 제 1 로커 아암(162b)이 제 2 로커 아암(164b) 및 제 3 로커 아암(166b)과 결합하고 그리고 작동유 공급/배출용 제 1 통로(172)는 오프 상태에 있는 한편 작동유 공급/배출용 제 2 통로(174)는 온 상태에 있는 상태를 도시하고 있다.
도 44는 본 실시예의 구동 및 제어 시스템의 구성을 도시하며, 이 도면에서, ECU(70)는 운전 상태 판별기(71), 캠 전환 제어기(190), 흡입 공기량 제어기(73), 연소 제어기(74) 및 캠 위상 제어기(77)를 포함한다.
엔진 속도 센서(77) 및 가속기 페달 가압 센서(78) 등으로부터의 신호를 이용하여 엔진 운전 상태(엔진 회전 속도 및 엔진 부하)를 검사함으로써, 운전 상태가 도 45에 도시된 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)(엔진의 부하가 T1 이하이고 엔진의 회전 속도가 r1 이하임)에 있는지 또는 고 부하 고 회전 속도 영역(B)(엔진의 부하가 T1 이상이고, 엔진의 회전 속도가 r1 이상임)에 있는지를 판별한다. 운전 영역(A)에서, 운전 영역(A501)은 비교적 저 부하, 저 회전 속도의 영역이도, 운전 영역(A502)은 비교적 고 부하 고 회전 속도의 영역이며, 운전 영역(A503)은 그 중간 영역이다. 상술한 상태(예컨대, 엔진이 충분히 워밍업된 상태)에서, 운전 영역(A)에서 기통이 2기통 접속 상태로 되는 특수 운전 모드에서 운전이 수행되고, 그리고 운전 영역(B)에서는 기통이 독립 상태로 되는 정상 운전 모드에서 운전이 수행된다.
캠 전환 제어기(190)는, 앤잔이 특수 운전 모드에 있는지 또는 정상 운전 모드에 있는지에 따라 또는 운전 영역에 따라 제 1 제어 밸브(176) 및 제 2 제어 밸브(177)를 제어함으로써, 캠 전환 기구(150) 및 캠 전환 기구(150a)를 다음과 같이 제어한다.
특수 운전 모드에서, 저/중간 영역(A501, A502 영역)은 다음과 같다.
·제 1 유압 오프 및 제 2 유압 오프
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 제 1 캠(152)의 제어하에서 정지 상태로 됨(도 37a)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스 도입 밸브(31b)는 제 2 캠(154)(저 부하 캠)의 제어 하에서 작동 상태로 됨(도 36b)
·선행 기통의 흡기 밸브(31)는 제 1 캠(152)(저 부하 캠)의 제어하에서 작동 상태로 됨(도 43a)
특수 운전 모드에서, 고 부하 영역(A503)은 다음과 같다.
·제 1 유압 오프 및 제 2 유압 온
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 제 1 캠(152)의 제어하에서 정지 상태로 됨(도 37a)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스 도입 밸브(32b)는 제 3 캠(156)(고 부하 캠)의 제어 하에서 작동 상태로 됨(도 36c)
·선행 기통의 흡기 밸브(31)는 제 2 캠(154)(고 부하 캠)의 제어하에서 작동 상태로 됨(도 43b)
정상 운전 모드(B 영역)는 다음과 같다
·제 1 유압 온 및 제 2 유압 오프
·선행 기통의 배기 밸브(32a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)는 제 2 캠(154) 및 제 3 캠(156)의 제어 하에 작동 상태로 됨(도 37b)
·연소 가스 배기 밸브(32b) 및 연소 가스도입 밸브(31b)는 제 1 캠(152)의 제어하에 정지 상태로 됨(도 36a)
·선행 기통의 흡기 밸브(31)는 제 3 캠(156b)(고 부하 캠)의 제어하에 작동 상태로 됨(도 43c)
공기 흡입량 제어기(73)는 도 38의 공기 흡입량 제어기와 동일한 방식으로 공기 흡입량을 제어한다.
연소 제어기(74)는 연료 분사 제어기(75) 및 점화 제어기(76)를 포함한다. 특수 운전 모드(도 45의 A501 및 A502 영역)의 저/중간 부하 영역에서, 선행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대해서, 공연비가 이론 공연비보다 큰, 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 이상인 희박 공연비가 되도록 연료 분사량을 제어하고, 그리고 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대해서는, 선행 기통으로부터 도입되는 희박 공연비의 연소 가스에 대해 연료를 공급하고, 그리고 공연비가 실질적으로 이론 공연비 또는 그보다 희박한 공연비가 되도록 연료 분사량을 제어한다. 이러한 연료 분사는 흡기 행정에서 수행되므로, 선행 기통(2A, 2D) 및 후속기통(2B, 2C)의 양측에서 압축 자동 점화에 의한 연소가 수행된다.
또한, 특수 운전 모드(도 4의 A503 영역)에서는, 공연비가 이론 공연비보다 큰, 바람직하게는 이론 공연비의 거의 2배 이상의 공연비가 되도록 선행 기통[제 1 및 제 4 기통(2A, 2D)]에 대한 연료 분사량이 제어되고, 그리고 압축 상사점 부근에서 강제 점화를 실행하도록 점화 시기가 설정된다. 후속 기통[제 2 및 제 3 기통(2B, 2C)]에 대해서는, 선행 기통으로부터 도입되는 희박 공연비의 연소 가스에 연료가 공급되며, 공연비가 실질적으로 이론 공연비가 되도록 흡기 행정에 연료가 분사되는 분사 타이밍이 설정된다. 운전 상태에 따라 압축 자동 점화 또는 강제 점화에 의해서 연소가 실행된다.
정상 운전 모드의 경우의 제어는 상술한 다른 실시예의 경우와 동일하다.
또한, 캠 위상 제어기(77)는 캠 위상 제어기(77)는 운전 상태 판별기(71)의 결과에 따라 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어한다. 제어 작용의 세부 사항은 후술하지만, 예컨대 특수 운전 모드에서, 저 부하 영역(도 45의 A501 영역)에서, 캠 위상 변경 기구(33a)는 캠(26)의 위상을 지연시키도록 제어되며, 캠 위상 변경 기구(34a)는 캠(27)의 위상을 전진시키도록 제어된다. 따라서, 캠축(33)의 회전에 의해 작동하는 선행 기통의 흡기 밸브(31a) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)의 개폐 시기가 전체적으로 지연도고, 그리거 캠축(34)의 회전에 의해 작동하는 연소 가스 배기 밸브(32b), 연소 가스 도입 밸브(31b) 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개폐 시기가 전체적으로 당겨진다. 대조적으로, 중간/고 부하 운전 영역(도 45의 A502, A503 영역) 또는 정상 운전 모드 영역(도 45의 B 영역)에서, 캠(26, 27)의 위상은반대방향으로 각각 제어되며, 그 결과 선행 기통의 흡기 밸브(31) 및 후속 기통의 흡기 밸브(31a)의 개폐 시기가 전체적으로 앞당겨지고, 그리고 연소 가스 배기 밸브(32b), 연소 가스 도입 밸브(31b) 및 후속 기통의 배기 밸브(32)의 개폐 시기가 전체적으로 지연된다. 캠 위상 제어 기구(33a, 34a)는 그의 작동 중에 밸브에 대해 작동하기 때문에, 정지 상태에 있는 밸브는 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)에 관계 없이 이러한 정지 상태로 유지된다.
그 다음, 본 발명의 실시예에 따른 장치의 작동에 대해서 도 46 내지 도 48을 참조하여 설명한다.
본 실시예에 따른 장치에서, 저 부하, 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에서, 장치는 2 기통 접속 상태로 연소가 수행되는 특수 운전 모드가 되고, 그리고 고 부하 또는 고 회전 속도의 운전 영역에서, 장치는 각 기통의 흡기구 및 배기구가 독립된 상태로 연소가 수행되는 정상 운전 모드가 된다. 또한, 특수 운전 모드에서, 선행 기통에서는 초 희박 공연비로 연소가 수행되고, 그리고 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행된다.
즉, 압축 자동 점화가 수행되는 특수 운전 모드의 운전 영역에서도, 기통의 온도가 낮아 압축 자동 점화가 어려운 상태에서는, 전체의 기통이 강제 점화로 전환된다. 또한, 그와 반대로, 후속 기통(2B, 2C)의 기통 온도가 너무 높아져서, 노킹과 같은 비정상 연소가 발생하기 쉬운 상태가 초래되면, 장치가 특수 운전 모드로부터 정상 운전 모드로 전환된다. 양자의 경우에, 압축 점화를 이용하는 특수 운전 모드에 비해서 연비 개선 효과의 이점이 저하된다. 따라서, 그러한 이점을보다 크게 하기 위해서는, 특수 압축 점화에 적합한 운전 모드의 운전 영역을 확장하는 것이 바람직하고, 또한 압축 자동 점화에 적합한 선행 기통(2A, 2D)의 운전 영역을 확장하는 것이 바람직하다.
흡기/배기 밸브의 개폐 시기는, 특히 선행 기통(2A, 2D)에서의 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 실행하기에 적합한 운전 영역을 확장시키도록 다음과 같이 설정된다.
도 46은, 특수 운전 모드에서 선행 기통의 흡기 밸브(31) 및 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 배기 밸브(32b)의 개폐 시기와, 또한 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 도입 밸브(31b)와 후속 기통(2B, 2C)의 배기 밸브(32)의 개폐 시기를 도시하며, 흡기/배기 행정부를 상세히 도시하는 다이어그램이다. 도 46a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하 영역(도 45의 A501 영역)의 경우이고, 도 46b는 중간 부하 영역(도 45의 A502 영역)의 경우이다. 이들 도면에서, 수평 축은 크랭크 각을 도시하고, T는 상사점(TDC)을 도시하며, B는 하사점(BDC)을 도시한다. DNB 사이의 간격은 180°CA이다. 또한, 상측부는 선행 기통(2A, 2D)을 도시하고, 하측부는 이들에 대응하는 후속 기통(2B, 2C)을 도시한다. 또한, 밴드 선으로 표시한 부분은 각 밸브의 개방 시기를 도시한다. 상측부로부터 하측부까지의 흰색 화살표는 선행 기통(2A, 2D)의 배기 행정과 후속 기통(2B, 2C)의 흡기 행정이 중복되고 그리고 선행 기통(2A, 2D)의 연소 가스가 후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 상태를 도시한다.
도 46a의 상측부는 선행 기통(2a, 2D)의 연소 가스 배기 배브(32b)가 개방되는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(300)와, 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(310)(음영으로 도시함)를 도시한다. 이들 개방 시기의 양자는 저 부하 캠에 의해서 생성된다. 각 밴드 선의 하부에는, 고 부하 캠에 의해 생성되는 개방 시기[연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(380) 및 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(390)]가 참고로 도시되어 있다. 하측부는 후속 기통(2B, 2C)의 후속 기통 배기 밸브가 개방되는 후속 기통 배기 밸브의 개방 시기(320)와, 연소 가스 도입 밸브(32b)가 개방되는 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(330)를 도시한다. 선행 기통의 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(300)는 BDC전의 약 35°CA 내지 TDC 전의 약 40°CA로 설정된다(총 약 175°CA). 특히, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(302)는 TDC 보다 빠르게 설정된다. 이것은 종래의 엔진에 대한 일반적인 설정치(BDC전의 약 30°CA 내지 TDC 후의 약 25°CA)보다 짧고 이른 설정치이다. 또한, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(310)는 TDc 후의 약 50°CA로부터 BDC후의 약 45°CA까지 설정된다(총 약 175°CA). 이것은 종래의 엔진의 일반적인 설정치(TDC 전의 약 10°CA 내지 BDC 후의 약 55°CA)보다 짧고 이른 설정치이다. 이러한 설정에 의해서, 흡기/배기 밸브의 전체가 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(302)로부터 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(312) 까지 폐쇄되는 상태[이하, "마이너스 오버랩(minus overlap)"이라 칭함]가 확립된다. 도 46a에서, TDC의 양측에서 선행 기통의 마이너스 오버랩은 약 90°CA이다. 또한, 선행 기통(2A, 2D)에서, 선행 기통의 연료 분사 시기(305)는 TDC의 부근에 설정되므로, 압축 자동 점화에 의한 연소가 수행된다.
후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(320) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(330)는 전형적인 설정치이지만, 그들의 전체는 조기에 발생하도록 설정된다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)의 연료 분사량은 실제의 공연비보다 희박하게 설정된다.
상술한 설정 때문에, 선행 기통(2A, 2D)에서 마이너스 오버랩이 크므로, 상당한 양의 EGR이 존재한다. 다량의 내부 EGR이 존재하면, 선행 기통에 다량의 연소 가스가 존재하는 상태에서 후속 흡기 행정 및 압축 행정으로의 전환이 발생하므로, 기통의 온도가 상승하고 압축 자동 점화가 용이하게 된다. 선행 기통(2A, 2D)의 연소는 압축 자동 점화에 의해서 발생하므로, 고도의 열효율 및 NOx의 발생 억제에 의해서 연비 개선 효과 및 배기 가스 세정 효과가 제공된다.
한편, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR의 양이 이와 같이 증가하면, 후속 기통(2B, 2C) 내의 신선한 공기의 양은 불충분하게 되기 쉽다. 그러나, 이 실시예에서는, 선행 기통(2A, 2D)에 상당량의 내부 EGR이 존재하는 경우에도, 터보 과급기(50)를 사용하여 과급을 수행하는 것에 의해 신선한 공기(특히, 산소)의 절대 량을 증가시킴으로서, 후속 기통(2B, 2C) 내에 충분한 산소를 도입하는 것이 가능하게 된다. 또한, 흡기의 온도가 과급에 의해 상승하므로, 선행 기통(2A, 2D)의 압축 자동 점화의 가능성이 증가한다. 따라서, 과급을 수행함으로써, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR의 증가에 기인하는 후속 기통(2B, 2C) 내의 신선한 공기의 부족이 완화되고, 선행 기통(2A, 2D) 내의 압축 자동 점화 가능성이 향상되어, 선행 기통에서 압축 자동 점화를 실행할 수 있는 운전 영역이 확장된다.
또한, 선행 기통(2A,2D)의 연료 분사 시기(305)는 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(302)보다 느리게 설정되기 때문에, 이들 기통의 TDC의 부근에서, 상당량의 연소 가스가 여전히 존재하는 선행 기통(2A, 2D) 내에 연료가 분사된다. 따라서, 고온에 의한 분사 연료의 활성화가 달성되고, 그리고 연료가 조기에 분사되기 때문에, TDC의 부근에서 활성화가 충분히 만족스러운 정도로 촉진되며, 압축 자동 점화 가능성이 향상된다. 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(302) 후에 연료의 점화를 수행함으로써 연소 가스 배기 밸브(32b)로부터의 분사 연료의 직접 배기가 방지된다는데 유의해야 한다.
게다가, 후속 기통(2B, 2C)의 공연비도 실질적으로 이론 공연비보다 희박하게 설정되기 때문에, 실질적으로 이론 공연비가 설정된 경우에 비해서 열 효율이 더 높으므로, 연비의 개선이 더욱 향상된다. 또한, 희박 공연비 및 압축 자동 점화에 의해서 선행 기통(2A, 2D) 및 후속 기통(2B, 2C)의 양측에서 NOx의 발생이 매우 큰 정도로 억제되기 때문에, 배기 통로(20a)에 3원 촉매(24)[필요한 경우, 산소 촉매와 조합할 수도 있음]를 설치하는 것만으로도 배기 가스 정화 성능이 충족된다. 다시 말해서, NOx의 환원 처리를 위한 비교적 고가의 희박 NOx촉매가 불필요하므로, 비용을 절감하는 것이 가능하다.
도 46b는 중간 부하 영역(도 45의 A502 영역)의 경우이며, 그의 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(340) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(350)(음영으로 도시함)를 도시하며, 그의 하측부는 선행 기통의 배기 밸브의 개방시기(360) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(370)를 도시한다. 전체적으로, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(340)와, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(360)와, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(370)는, 도 46a의 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(300)와, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(320)와, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(330)에 비해서 30°CA 만큼 지연된다. 이것은, 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해서 캠축(34)의 면을 30°CA 만큼 지연시키는 것에 의해서 달성된다. 대조적으로, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(350)는 도 46a의 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(310)에 대해서 25°CA 만큼 미리 달성된다. 이것은, 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해서 캠축(33)의 위상을 25°CA 만큼 앞당기는 것에 의해서 달성된다. 따라서, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(342)는 TDC 전의 약 10°CA이고, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(352)는 TDC 후의 약 25°CA이다. 이러한 마이너스 오버랩은 도 46a의 상태보다 55°CA 짧은 약 35°CA이다.
이와 같이, [운전 영역(A1)으로부터 (A2) 까지] 부하가 증가함에 따라 마이너스 오버랩이 단축되므로, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR이 감소한다. 따라서, 부하의 증가에 따라 신선한 공기의 비가 증가하므로, 요구되는 출력에 기인하여 증가하는 연료 분사량에 대해서 연소를 수행하기 위한 충분한 신선한 공기가 보증된다.
도 47은 특수 운전 모드가 수행되는 운전 상태의 비교적 고 부하 영역(도 45의 A503 영역)의 경우이다. 기호는 도 46의 경우(하기의 유사한 도면에서도)와 동일하다. 그의 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(380) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 폐쇄 기간(390)(음영으로 도시됨)을 도시한다. 이들 양자는 고 부하 캠에 의해 생성되는 개방 시기이고 그리고 캠 전환 기구(150)에 의해서 도 46의 상태로부터 변환된다. 저 부하 캠에 의해 생성되는 개방 시기[연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(340) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(350)]은 각각의 선 아래에 참고로 도시되어 있다. 또한, 캠 위상 변경 기구(33a)는 도 46b와 동일한 방법으로 설정되고, 캠 위상 변경 기구(34a)는 캠축(34)의 위상을 도 46a의 상태로부터 5°CA 만큼 더 지연시켜 설정된다. 그 결과, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(380)는 BDC전의 약 30°내지 TDC 후의 약 25°CA(총 약 235°CA)로 설정되고, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(390)는 TDC 전의 약 10°CA 내지 BDC 후의 약 55°CA(총 약 245°CA)로 설정된다. 따라서, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(382)는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(392)로부터 약 35°CA 만큼 지연되어 설정된다. 이러한 간격 도중에, 양측 밸브가 개방된다(이하, "중복"이라 칭함). 이러한 설정은 종래의 엔진 흡기/배기 밸브의 전형적인 설정치와 일치한다. 또한, 선행 기통(2A, 2D)에서는, 강제 점화에 의해서 연소가 수행되어, 공연비를 영역(A1, A2)의 경우보다 희박하게 한다. 압축 행정의 후기에서 연료 분사가 변환된다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)에서, 공연비가 실질적으로 이론 공연비인 상태에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행된다.
그러한 설정 때문에, 선행 기통(2A, 2D)에서의 흡기와 연소 가스의 배기가 밸브 개방 시기에 충분히 만족스럽게 수행된다. 특히, 일반적으로, 중복이 설정되기 때문에, 내부 EGR 양이 적으므로, 신선한 공기가 충분히 흡입되어, 필요한 출력을 달성할 수 있다. 내부 EGR의 양의 감소에 따라 압축 자동 점화 가능성이 감소하지만, 강제 점화에 의한 연소로 변환함으로써 안정된 연소가 달성된다. 따라서, 선행 기통(2A, 2D)의 공연비가 풍부하게 설정되고 그리고 압축 자동 점화에 의해 연소를 실행하며 열효율이 그에 따라 향상되는 후속 기통(2B, 2C)은 다소 풍부하게 설정되기 때문에, 연비에 관한 추가의 개선이 달성된다. 또한, 후속 기통의 연소는 실질적으로 이론 공연비로 수행되도록 되어 있기 때문에, 배기 통로(20a)에 배치된 3원 촉매(24)를 설치하는 것만으로도 충분히 만족스러운 배기 가스 성능을 달성할 수 있다.
도 46은 정상 운전 모드에서의 선행 기통의 흡기 밸브(31) 및 선행 기통(2A, 2D)의 배기 가스 배기 밸브(32b)의 개폐 시기와, 연소 가스 도입 밸브(31b) 및 후속 기통(2B, 2C)의 후속 기통 배기 밸브(32)의 개폐 시기를 도시하는 다이어그램이다. 정상 운전 모드에서, 기통은 독립적으로 작동하기 때문에, 선행 기통(2A, 2D) 및 후속 기통(2B, 2C)의 양자에 신선한 공기를 도입함으로써 강제 점화에 의해서 연소가 수행된다. 상측부는 선행 기통(2A, 2D)의 선행 기통 배기 밸브(32a)가 개방되는 개방 시기(420)와, 선행 기통의 흡기 밸브(31)가 개방되는 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(390)(음영으로 도시함)를 도시하고 있다. 하측부는 후속 기통(2B, 2C)의 후속 기통 배기 밸브(32)가 개방되는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(440)와 후속 기통의 흡기 밸브(31a)가 개방되는 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(450)를 도시하고 있다.
선행 기통(2A, 2A)의 배기 및 후속 기통(2B, 2C)의 흡기는 특수 운전 모드에서와는 상이한 밸브에 의해서 수행되므로, 그들의 개폐는 상이한 캠에 의해서 수행된다. 따라서, 선행 기통의 배기 밸브의 개방 시기(420)와 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(450)는 연소 가스 배기 밸브 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기와는 독립적으로 설정된다. 도 48에서, 사용되는 밸브는 상이하지만, 각 시기의 설정치는 도 47b의 경우와 동일하다. 또한, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(390)와 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(450)는 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해서 전후로 변경될 수 있고, 그리고 선행 기통의 배기 밸브의 개방 시기(440)와 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(440)는 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해서 전후로 변경될 수 있다. 따라서, 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어함으로써 선행 기통과의 중복을 변경할 수 있다. 캠 위상 제어기(49)는, 부하가 증가할 때 밸브의 중복 정도를 크게 하도록 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)를 제어함으로써 부하에 따라 최적의 열효율을 달성하도록 배치된다. 후속 기통(2B, 2C)에 대해서 동일한 제어가 수행된다.
따라서, 정상 운전 모드에서, 부하에 따라 최적의 흡기/배기 시기를 달성하도록 제어를 실행함으로써 그리고 이론 공연비 또는 이보다 풍부한 비를 제공하도록 공기 흡입량 및 연료 분사량을 제어함으로써, 출력 성능이 확보된다.
그 다음, 본 실시예에 따른 장치를 사용하는 흡기/배기 등의 제어의 제 2 예를 도 49를 참조하여 설명한다. 이 실시예에서, 기본 구성 및 기본 제어 형태는 제 1 실시예의 경우와 동일하지만, 캠축(33, 34)의 위상은, 저 부하 캠과 고 부하 캠 사이에서 변환됨이 없이 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)에 의해 변경된다.
도 49a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하 영역(도 45의 A501 영역)의 경우를 도시하는 것이다. 그의 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(460) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(470)를 도시하고, 그의 하측부는 후속 기통 배기 밸브의 개방 시기(480) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(490)를 도시한다. 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(460)는 BDC전의 약 5°CA 내지 TDC 후의 약 50°CA(총 약 235°CA)로 설정된다. 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기(470)는 TDC 전의 약 65°CA 내지 BDC후(총 약 245°CA)로 설정된다. 따라서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(472)로부터 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(462)까지 115°CA의 큰 중복이 설정된다.
그러한 큰 중복이 설정되면, 이러한 중복 기간 중에 연소 가스 배기 밸브(32b)로부터 후속 기통의 흡기 밸브(31)를 향해서 연소 가스의 역류가 발생하고 내부 EGR이 증가한다. 따라서, 제 1실시예에 개시한 것과 같은 연비 개선 효과가 달성되고 배기가스 정화가 촉진된다. 중복 기간은 밸브와 피스톤(3)의 상면의 간섭의 발생을 초래하는 경향이 있지만, 이 실시예에서는 긴 행정 형태(행정>기통 구멍 직경)를 이용하기 때문에, 피스톤(3)이 상사점의 부근에 있는 기간이 단축되어, 그러한 간섭이 방지된다.
엔진 부하가 더 증가하여, 도 45의 영역(A502)에 진입하면, 캠 위상 변경 기구(33a, 34a)에 의해 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(460)는 앞선 쪽으로 변환되고, 그리고 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(470)는 지연된 쪽으로 변환된다. 즉, 중복 기간이 단축되고 내부 EGR의 양이 감소한다. 따라서, 신선한 공기의 비가 증가하므로, 필요한 출력을 얻을 수 있다.
도 49b는 고 부하의 경우, 도 45의 영역(A503)을 도시하고 있다. 그 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(500) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(510)(음영으로 도시함)를 도시하며, 그 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(520) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(530)를 도시한다. 이들은, 캠축(33)의 위상을 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해서 지연된 방향으로 55°CA 만큼 이동시키고 그리고 캠축(34)의 위상을 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해서 앞선 방향으로 30°CA 만큼 이동시키는 것에 의해서 달성된다. 따라서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(512)는 BDC전의 약 10°CA이고, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(502)는 BDC 후의 약 20°CA이며, 중복은 약 30°CA로 설정된다(종래의 엔진의 전형적인 설정치와 일치함). 따라서, 내부 EGR의 양이 감소하고 신선한 공기의 비가 증가하므로, 요구되는 출력을 얻을 수 있다.
그 다음, 본 실시예에 따른 장치를 이용하는 흡기/배기 등의 제어의 제 3 예를 도 50을 참조하여 설명한다. 이 예의 기본 구성 및 기본 제어 형태는 제 2 실시예의 경우와 동일하며, 캠축(33, 34)의 위상은 고 부하 캠과 저 부하 캠 사이에서 변환함이 없이 캠 위상 변경 기구(33a, 34a) 사이에서 변환된다.
도 50a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하 영역[도 8의 영역(A1)]의 경우를 도시한 것이다. 그의 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(540) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(550)(음영으로 도시함)를 도시하며, 그의 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(560) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(570)를 도시한다. 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(540)는 BDC전의 약 95°CA로부터 TDC 후의 약 40°CA(총 약 235°CA)로 설정된다. 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(550)는 TDC 전의 약 10°CA 내지 BDC 후의 약 55°CA(총 약 245°CA)로 설정된다. 또한, 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(560)는 BDC전의 약 100°CA 내지 TDC 전의 약 45°CA(총 약 235°CA)로 설정된다. 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(570)는 TDC전의 약 75°CA로부터 BDC 전의 약 60°CA(총 약 195°CA)로 설정된다.
선행 기통(2A, 2D)만을 고려하면, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(542)로부터 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(552)의 30°CA의 마이너스 오버랩이 설정된다. 그러나, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(572)가 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(542)보다 조기에 설정되기 때문에, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(572) 후에 연소 가스가 선행 기통(2A, 2D)으로부터 후속 기통(2B, 2C) 내에 진입할 수 없다. 따라서, 연소 가스 배기 밸브(32b)가 개방되더라도, 폐쇄된 것과 같은 상태가 확립된다. 즉, 실제로, 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기(572)로부터 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(552) 까지의 50°CA는 마이너스 오버랩과 일치한다. 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR은 이러한 큰 마이너스 오버랩에 의해 증가하므로, 제 1 실시예에서 개시한 바와 같은 연비 개선 효과가 달성되고 배기가스 세정이 촉진된다.
도 45의 영역(A502)의 상태에 진입하도록 엔진 부하가 더 증가하면, 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(540)는 캠 위상 변경 기구(34a)의 의해 지연된 쪽으로변경된다. 즉, 마이너스 오버랩이 단축되고 내부 EGR양이 감소한다. 따라서, 신선한 공기의 비가 증가하므로, 필요한 출력을 얻을 수 있다.
도 50b는 도 45의 영역(A503)에 진입하도록 부하가 높게 되는 경우를 도시한 것이다. 그 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(580) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(590)(음영으로 도시함)를 도시하는 한편, 그의 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(600) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(610)를 도시한다. 이들은, 캠축(34)을 캠 위상 변경 기구(34a)에 의해서 도 50a의 상태에 대해 60°CA만큼 지연된 쪽으로 이동시키는 것에 의해서 달성된다. 따라서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(592)는 BDC전의 약 10°CA가 되고, 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(582)는 BDC 후의 약 20°CA가 되므로, 30°CA의 중복이 설정된다[종래의 엔진의 전형적인 설정값과 일치함]. 따라서, 내부 EGR의 양이 감소하고 신선한 공기의 비가 증가하므로, 필요한 출력을 얻을 수 있다.
그 다음, 본 실시예의 장치를 이용하는 흡기/배기 등의 제어를 도 51을 참조하여 제 4 실시예에 대해서 설명한다. 이 실시예의 기본 구성 및 기본 제어 형태는 제 1 실시예와 동일하지만, 상태에 따라서, 제 1 예에서 특수 운전 모드에서 정지한 후속 기통의 흡기 밸브(31a)가 부분적으로 작동한다. 이것을 생성하는 기구는 후속 기통의 흡기 밸브(31a)에 설치된 캠 전환 기구(150a)의 제 1 캠(152a)의 외주 형상의 부분 돌출부이다.
도 51a는 특수 운전 모드가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하 영역(도 45의 영역 A501)의 경우이다. 그의 상측부는 연소 가스 배기 밸브의 개방시기(620) 및 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(630)(음영으로 도시함)을 도시하며, 그의 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(644), 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(650)(음영으로 도시함) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(660)을 도시한다. 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(650)의 바로 하부에, 정상 운전 모드(캠이 전환되는 상태)에서의 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(690)이 참고로 도시되어 있다. 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기(620)은 BDC 전의 약 35°CA 내지 TDC 후의 약 35°CA(총 약 235°CA)로 설정된다. 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(630)은 TDC 전의 약 55°CA 내지 BDC 후의 약 10°CA(총 약 245°CA)로 설정된다. 따라서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(632)로부터 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기(622)까지 75°CA의 큰 중복이 설정된다.
이와 같이, 큰 오버랩이 설정되면, 이러한 중복 기간 중에 연소 가스가 연소 가스 배기 밸브(32b)로부터 선행 기통의 흡기 밸브(31)까지 역류하여, 내부 EGR을 증가시킨다. 따라서, 제 1 실시예에서 개시된 바와 같은 연비 개선 효과가 달성되고 그리고 배기 가스 정화가 촉진된다. 중복 기간의 증가에 의해 밸브와 피스톤(3)의 상면의 간섭이 발생하는 경향이 있지만, 이 실시예에서는, 긴 행정 형태(행정>기통 구멍 직경)를 이용하기 때문에, 피스톤(3)이 상사점 부근에 있는 기간이 단축되어, 그러한 간섭을 방지한다는 점에 유의해야 한다.
또한, 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(650)을 제공함으로써 선행 기통(2A, 2D)으로부터 도입되는 연소 가스와는 별도로, 후속 기통(2B, 2C) 내에 신선한 공기가 도입되게 된다. 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(650)은 TDC 전의약 65°CA 내지 TDC 후의 약 70°CA(총 약 135°CA)로 설정된다. 또한, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(660)은 BDC전의 약 120°CA 내지 BDC 후의 약 40°CA(총 약 160°CA)로 설정된다. 따라서, 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(652)로부터 후속 기통(2B, 2C)의 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄시기(644)까지의 기간 중에 신선한 공기 또는 연소 가스의 흡입이 수행된다.
후속 기통(2B, 2C) 내에 도입되는 연소 가스 중의 산소가 선행 기통(2A, 2D) 내의 내부 EGR의 증가에 의해 감소되는 경우에도, 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(650)의 제공에 의해, 후속 기통(2B, 2C) 내에 별도로 도입되는 신선한 공기에 의해 산소가 보충되어, 후속 기통(2B, 2C)의 생성 출력이 향상된다. 또한, 이러한 효과 때문에, 선행 기통(2A, 2D)의 내부 EGR의 양의 증가의 한계가 향상되므로, 선행 기통(2A, 2D)에서 압축 자동 점화가 달성될 수 있는 영역이 더욱 확장된다.
또한, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(662)은 후속 기통(2B, 2C)의 TDC로부터 지연된 측에 설정되고 그리고 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(652)는 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(662)보다 빠르게 그리고 후속 기통(2B, 2C)의 TDC보다 빠르게 설정되기 때문에, 도입된 연소 가스가 후속 기통의 흡기 밸브를 통해 직접배기되는 것이 방지된다.
도 51b는 부하가 더 높고 도 45의 영역(A502)에 진입하는 경우를 도시한 것이다. 그의 상측부는 연소가스 배기 밸브의 개방 시기(620) 및 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(670)(음영으로 도시함)를 도시하고, 그의 하측부는 후속 기통의 배기 밸브의 개방 시기(640), 후속 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(680)(음영으로도시함) 및 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(660)를 도시하고 있다. 이들은, 캠축(33)의 위상을 캠 위상 변경 기구(33a)에 의해서 지연 방향으로 도 51a의 상태에 대해 35°CA 만큼 이동시킴으로써 달성된다. 따라서, 선행 기통의 흡기 밸브의 개방 시기(672)는 BDC 전의 약 20°CA로 되고, 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기(622)는 BDC 후의 약 20°CA가 되어, 중복을 약 40°CA 감소시킨다. 따라서, 내부 EGR의 양이 감소되고 신선한 공기의 비가 증가하여, 고 부하에서 필요한 출력을 얻을 수 있다. 부하가 더욱 증가하여, 도 45의 영역(A503)에 진입하는 경우, 캠 축(33)의 위상은 10°CA 만큼 더 지연되고 그리고 강제 점화에 의한 연소로 전환된다.
특수 운전 모드의 운전 영역(A)을 3개의 영역(A501 내지 A503)으로 분할하는 대신에, 이들 개폐 시기를 그 이상으로 분할하고 또 이들 각 영역에 적당하게 설정할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 변환은 분할에 의해 단계적 형태로 설정되기 보다는 연속적으로 수행될 수 있다. 정상 운전 모드의 운전 영역(B)을 제공하는 대신에, 전체의 영역을 운전 영역(A)으로 취급할 수 있다.
본 발명의 각종 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고 다양한 방법으로 수정될 수 있다. 다른 실시예들을 하기에 설명한다.
(a) 상술한 밸브 정지 기구 대신에, 유로 전환 수단을 도 52와 같이 구성할 수 있다.
구체적으로는, 이 도면에서, 주 엔진 본체의 기통(2A, 2D)에는, 흡기구(1001) 및 배기구(1002), 이들 흡/배기구에 설치되고 밸브 작동 기구(도시안됨)의 제어하에서 개폐되는 것에 의해 연속적으로 작동하는 흡기 밸브(1003) 및 배기 밸브(1004)가 각각 설치된다. 분지 흡기 통로(16A 내지 16D)는 기통(2A 내지 2D)의 흡기구(1001)에 접속되고, 분지 배기 통로(21A 내지 21D)는 기통(2A 내지 2D)의 배기구(1002)에 접속되며, 선행 기통(제 1 및 제 4기통)(2A, 2D)에 대한 분지 배기 통로(21A 내지 21D)의 합류부와 후속 기통(제 2 및 제 3 기통)(2B, 2C)에 대한 분지 배기 통로(21B, 21C)의 합류부 사이에 기통간 가스 통로(1005)가 연결되며, 이러한 기통간 가스 통로(1005)에 제 1 개폐 밸브(1006)가 설치된다.
또한, 선행 기통(2A, 2D)에 대해서, 분지 흡기 통로(16A, 16D)의 합류뷰는 항상 흡기 통로의 상류부와 결합되고, 후속 기통(2B, 2C)에 대해서, 분지 흡기 통로(16B, 16C)의 합류뷰와 흡기 통로의 상류부 사이의 결합부에는, 이 결합부를 개폐하는 제 2 개폐 밸브(1007)가 설치된다. 또한, 후속 기통(2B, 2C)에 대해서, 분지 흡기 통로(21B, 21C)의 합류부는 항상 배기 통로의 하류부와 결합되고, 선행 기통(2A, 2D)에 대해서, 분지 배기 통로(21A, 21D)의 합류부와 배기 통로의 하류부 사이의 결합부에는, 이 결합부를 개폐하는 제 3 개폐 밸브(1008)가 설치된다.
상술한 개폐 밸브(1006, 1007, 108)는, 운전 상태가 저 부하 저 회전 속도측의 운전 영역(A)에 있는지 또는 고 부하 또는 고 회전 속도측의 운전 영역(B)에 있는지에 따라, 제어기(도시 안됨)에 의해서 다음과 같이 제어된다.
운전 영역(A) : 제 1 개폐 밸브(1006)는 개방 상태
제 2 및 제 3 개폐 밸브(1007, 1008)는 폐쇄 상태
운전 영역(B) : 제 1 개폐 밸브(1006)는 폐쇄 상태
제 2 및 제 3 개폐 밸브는 개방 상태.
이와 같이, 유로 전환 수단은 개폐 밸브(1006, 1007, 1008) 및 이들을 제어하는 제어기에 의해서 구성된다.
흡기 통로의 합류부의 상류측에는 스로틀 밸브(1009)가 설치된다.
이 실시예에서도, 운전 영역(A)에서, 장치는, 배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통 사이에서, 선행 기통(2A, 2D)으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로(1005)를 통해서 후속 기통(2B, 2C) 내에 직접 도입되고, 그리고 이들 후속 기통(2B, 2C)으로부터 배기된 가스가 배기 통로(20)로 이송되도록 2기통 접속 상태로 된다. 그리고, 운전 영역(B)에서, 기통(2A 내지 2D)의 흡기구(1001) 및 배기구(1002)는 독립되므로, 흡기 통로로부터 각 기통의 흡기구(1001) 내에 신선한 공기가 도입되고 또 각 기통의 배기구(1002)로부터 배기된 배기 가스가 상술한 배기 통로(20)로 이송된다. 연료 분사 밸브(9)로부터의 연료 분사의 제어 및 점화의 제어 등은 기본 실시예에서와 동일하다.
(2) 본 발명에 따른 장치는 4기통 엔진 이외의 다 기통 엔진에도 적용될 수 있다. 따라서, 예컨대 6기통 엔진의 경우, 하나의 기통의 배기 행정은 다른 기통의 흡기 행정과 완전히 중복될 수 없지만, 그러한 경우, 하나의 기통의 흡기 행정이 다른 기통의 배기 행정보다 앞서고 또 2개의 기통의 2 행정이 부분적으로 중복되는 한 쌍의 선행 기통/후속 기통을 구성하도록 할 수 있다.
(3) 상기 실시예에 도시된 바와 같은 구성 이외에, EGR이 선행 기통에 대해서만 수행되도록 할 수 있다. 이러한 경우, NOx가 효과적으로 감소될 수 있다. 선행 기통에서 NOx의 도입이 억제되고 또 후속 기통에서는 선행 기통으로부터 도입된 연소 가스가 EGR과 동일한 방법으로 NOx의 생성을 억제하기 때문에, NOx가 효과적으로 감소될 수 있다.
"희박 공연비"라는 용어를 사용하였는데, "희박"이라는 용어는 엷은 것을 의미하지만, 공연비의 실제의 값은 크다는 점에 유의해야 한다.
본 발명에 따른 제어 장치에 의하면, 배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통의 선행 기통의 배기 행정으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통해 후속 기통의 흡기 행정에 직접 도입되고, 그리고 이러한 후속 기통으로부터 배기된 배기 가스는 배기 통로로 이송되며, 희박 공연비의 상태에서 선행 기통에서 강제 점화에 의해 연소가 수행되도록 되는 한편, 후속 기통에서는, 선행 기통으로부터 도입된 희박 공연비의 연소 가스에 연료가 공급되고 압축 점화에 의해 연소가 수행되도록 되어 있으므로, 희박 연소에 의한 열효율의 개선에 의해 그리고 선행 기통의 펌핑 손실의 감소에 의해 연비가 개선될 수 있는 동시에, 후속 기통에서는, 압축 점화에 의해 연소를 신속하게 수행함으로써 연소가 일에 효율적으로 기여하고, 이것과 펌핑 손실의 감소에 의해 연비가 상당히 개선될 수 있다.
특히, 선행 기통으로부터 후속 기통 내에 도입되는 고온의 연소가스의 열을이용함으로써, 별도의 가열 수단 또는 고압 압축 등을 필요로 함이 없이 압축 점화를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 후속 기통 내에 도입되는 연소 가스 및 연료는 균일하게 분포되기 때문에, 동시 압축 점화를 만족할만하게 수행할 수 있어, 연소를 고속으로 수행하는 것이 가능하고 그것에 의해 열효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (77)

  1. 소정의 위상차를 두고 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정으로 이루어진 사이클을 수행하도록 배열된 기통을 구비한 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치에 있어서,
    배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통에서 배기 행정측의 기통인 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통해서 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 직접 도입되고, 그리고 이 후속 기통으로부터 배기된 가스가 배기 통로로 이송되도록, 적어도 저 부하, 저 회전 속도 영역에서 가스 유로가 2기통 접속 상태로 구성되고,
    상기 제어 장치는, 상기 2기통 접속 상태가 형성되는 운전 영역의 적어도 일부에서, 상기 선행 기통에서는, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비의 상태에서 강제 점화에 의해 연소가 수행되는 한편, 상기 후속 기통에서는 상기 선행 기통의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 공급됨과 동시에, 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되도록, 각 기통의 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통의 공연비는 이론 공연비 또는 그 이하로 되며, 상기 후속 기통에 접속된 배기 통로에 3원 촉매 또는 산화 촉매가 제공되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브가 제공되며, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때, 압축 행정에서 상기 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되고, 그리고 선행 기통에서 희박 공연비를 유지하면서 강제 점화에 의해 성층 연소가 수행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 2배 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통의 공연비가 이론 공연비보다 큰 공연비인 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 행정에서 상기 후속 기통에 연료를 분사함으로써 상기 2기통 접속 상태에서 균일한 연소가 수행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각 기통의 흡기구 및 배기구가 서로 독립되어, 흡기 통로로부터 각 기통의 흡기구 내에 신선한 공기가 도입되고 그리고 각 기통의 배기구로부터 배기된 배기 가스가 상기 배기 통로에 이송되도록, 부하 고 회전 속도 운전 영역에서 신선한 공기 및 가스의 유로를 전환하는 유로 전환 수단을 포함하며,
    상기 연소 제어기는, 상기 고 부하 고 회전 속도 운전 영역에서 각 기통의 공연비를 이론 공연비 또는 그 이하로 설정하고 그리고 각 기통에서 강제 점화에 의해 연소를 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선행 기통에는, 상기 흡기 통로와 연통하는 흡기구와, 상기 배기구와 연통하는 제 1 배기구와, 기통간 가스 통로와 연통하는 제 2 배기구가 제공되고, 상기 후속 기통에는, 상기 흡기 통로와 연통하는 제 1 흡기구와, 상기 기통간 가스통로와 연통하는 제 2 흡기구와, 상기 배기 통로와 연통하는 배기구가 제공되며,
    상기 유로 전환 수단으로는, 상기 선행 기통의 제 1 및 제 2 배기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 배기구와, 상기 후속 기통의 제 1 및 제 2 흡기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 흡기구의 작동 상태 및 정지 상태를 각각 전환하는 밸브 정지 기구와, 밸브 정지 기구 제어기가 제공되며, 상기 밸브 정지 기구 제어기는, 저 부하 저 회전 속도 영역에서는, 상기 제 1 배기 밸브 및 상기 제 1 흡기 밸브를 정지 상태로 하고 또 상기 제 2 배기 밸브 및 상기 제 2 흡기 밸브를 작동 상태로 하며, 또한 고 부하 고 회전 속도 운전 영역에서는, 상기 제 1 배기 밸브 및 상기 제 1 흡기 밸브를 작동 상태로 하고 또 상기 제 2 배기 밸브 상기 제 2 흡기 밸브를 정지 상태로 하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 상기 2기통 접속 상태에서 연소를 수행하는 제어 모드를 특수 운전 모드로 실행하고, 상기 연소 제어기는, 상기 특수 운전 모드에 대응하는 영역의 운전 영역의 적어도 일부에서, 선행 기통의 연료 공급량이 많은 한편, 상기 후속 기통에서의 연소 도중의 공연비가 실질적으로 이론 공연비가 되도록 상기 선행 기통 및 후속 기통의 양자에 대한 연료 공급량을 제어하여, 상기 선행 기통에서 연소가 수행될 때의 공연비를 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 하고 그리고 상기 선행 기통에서는 강제 점화에 의해 연소를 실행하고 상기 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 연소를 실행하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 점화 상태를 수행하게 되는 운전 영역 중 중간 속도 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배의 값 또는 상기 이론 공연비 이하의 값으로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 상기 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역 중 중간 속도 영역보다 저속측의 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역 중 중간 속도 영역보다 고속측의 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역 중 중간 속도 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배 또는 이론 공연비 이상의 값으로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역 중 중간 속도/중간 부하 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배 또는 이론 공연비 이상의 값으로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 특수 운전 모드에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비는 부하가 감소함에 따라 적게 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    엔진의 온도가 낮을 때, 후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 전체의 운전 영역에서, 선행 기통에서 연소를 수행할 때의 공연비가 이론 공연비의 2배 이하로 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 제어 모드에서 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 특수 운전 모드로서 실행하고, 상기 연소 제어기는 연료 분사 제어기를 포함하며, 상기 연료 분사 제어기는, 후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 없는 운전 상태에 비해서 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서 후속 기통에 대한 연료 분사 시기를 상대적으로 지연시키는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서, 후속 기통에 대한 연료 분사 시기는 노킹의 가능성이 증가함에 따라 압축 행정의 지연된 쪽에 더 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태로 후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 후속 기통 내로의 연료 분사 시기는 분할된 형태로 수행되고, 그리고 상기 분할 분사에서 연료의 후기 분사 시기는 압축의 후반부에 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹의 발생 가능성 또는 노킹의 강도가 판별되고, 그리고 상기 노킹의 발생 가능성 또는 노킹의 강도가 증가함에 따라 상기 분할 연료 분사에서의 후기 분사 시기가 압축 상사점에 보다 근접하도록 지연되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  21. 제 3 항에 있어서,
    노킹이 발생 가능성이 있는 운전 상태로 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 후속 기통 내로의 연료의 분사가 분할된 형태로 수행되고 그리고 상기 분할 분사에서의 연료의 후기 분사량은 전기 분사량 보다 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹의 가능성이 판별되고, 후속 기통에 분사된 연료의 총 분사량에 대한 후기 분사 시기의 분사량의 비는 그러한 노킹의 발생 가능성이 높아짐에 따라 크게 변화되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  23. 제 17 항에 있어서,
    후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 영역에서, 엔진이 고 부하측의 운전 영역에 있을 때, 노킹이 발생하기 쉬운 상태가 판별되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  24. 제 17 항에 있어서,
    저 옥탄가의 연료가 사용되는 경우, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 영역은 노킹이 발생하기 쉬운 상태로서 확인되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  25. 제 17 항에 있어서,
    노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서, 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 영역에서 압축 행정의 후반기에 강력한 강도의 난류를 유지하도록 와류를 발생시키는 와류 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    기통간 가스 통로의 선단부를 평면에서 후속 기통의 기통 접선 방향으로 향하게 하고 그리고 상기 후속 기통의 흡기 행정에서 상기 기통간 가스 통로로부터 후속 기통 내에 연소 가스를 도입함으로써, 연소실에 와류가 발생되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 상기 2 기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 특수 운전 모드로서 수행하고, 그리고 상기 연소 제어기는,
    상기 특수 운전 모드가 관련된 운전 영역의 적어도 일부에서, 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고,
    저 부하측의 영역에 비해서 상기 압축 자동 점화가 수행되는 영역의 고 부하 영역에서 선행 기통의 공연비가 비교적 낮게 되고, 그리고
    후속 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되어 상기 선행 기통으로부터 이송되는 연소 가스 이외에 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되도록 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 저 부하측의 영역에서, 신선한 공기 도입 흡기 밸브는 폐쇄 상태로 유지되고, 상기 압축 자동 점화 영역의 고 부하측의 영역에서, 신선한 공기 도입 흡기 밸브는 후속 기통의 흡기 상사점의 부근에서는 개방되고 그리고 후속 기통의 흡기 행정 도중에는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    후속 기통이 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역의 고 부하측의 영역에서, 흡기 행정 도중에 후속 기통의 연소 가스 도입 밸브가 개방되고 그리고 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기 전에 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역의 고 부하측의 영역에서, 저 부하측의 영역에 비해서 선행 기통의 공연비의 풍부화에 반응하여, 후속 기통 내에 도입되는 총 가스량에 대한 신선한 공기 흡입량의 비를 증가시키도록 제어가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  31. 제 27 항에 있어서,
    적어도 후속 기통이 압축 자동 점화를 수행하게 되는 영역에서, 후속 기통으로부터 배기된 연소 가스중의 산소 농도가 이론 공연비의 연소 상태에 대응하는 값이 되도록 후속 기통의 공연비가 제어되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  32. 제 1 항에 있어서,
    특수 운전 모드에서 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어 모드를 형성하도록 제어가 실행되고,
    상기 연소 제어기는, 상기 선행 기통 및 후속 기통으로 이루어진 2 기통 내에 분사되는 연료의 총 분사량이 엔진의 부하의 증가에 따라 증가하도록 제어하고,그리고
    상기 후속 기통에서는, 상기 특수 운전 모드가 관련된 운전 영역의 적어도 일부에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 실행되고, 그리고 상기 선행 기통에서는, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역 중 중간/저 부하 영역에서 분사 연료가 성층 상태로 되면서 성층 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되고, 그리고 상기 성층 희박 연소가 실행되는 운전 영역의 고 부하측에서는, 분사된 연료가 균일하게 확산되는 상태로 균일한 희박 연소가 실행되도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 선행 기통에서 균일한 희박 상태에서 연소가 실행되는 고 부하측의 운전 영역에서, 상기 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배의 값 또는 상기 이론 공연비 이하의 값이 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 선행 기통에서 성층 희박 연소가 수행되는 중간/저 부하 운전 영역 중 저 부하 영역에서, 상기 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배의 값 또는 상기 이론 공연비 이하의 값이 되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 선행 기통에서 성층 희박 연소가 수행되는 중간/저 부하 운전 영역 중 저 부하 영역에서, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 곤란한 경우, 상기 선행 기통의 공연비가 이론 공연비의 거의 2배의 값 또는 상기 이론 공연비 이하의 값이 되고, 상기 선행 기통의 연소 모드가 성층 희박 연소 상태로부터 상기 균일 희박 상태로 변환되고, 그리고 상기 후속 기통의 점화 모드가 압축 자동 점화로부터 강제 점화로 변환되도록 제어가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡기 및 배기 유로가 변환 가능하게 배열되며, 이들 유로는, 각 기통이 연소가 각각 독립적으로 수행되는 독립 상태로 되는 정상 운전 모드와 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 특수 운전 모드 사이에서 변환 가능하고, 상기 제어 장치는,
    상기 정상 운전 모드에서 각 기통에 독립적으로 연료를 공급하는 제 1 연료 분사 수단과,
    상기 특수 운전 모드에 있을 때 상기 선행 기통 내의 연소의 완료 후 후속 기통 내에 도입하기 전에 후속 기통의 양에 대응하는 양의 연료를 상기 연소 가스에 공급하도록 하는 제 2 연료 분사 수단을 포함하며,
    상기 연소 제어기는, 상기 정상 운전 모드에 있을 때에는, 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로서 각 기통 내의 공연비를 이론 공연비와 동일하게 하여 연소를 수행하고, 그리고 특수 운전 있을 때에 있을 때, 상기 연소 제어기는 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로써, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비 상태로 강제 점화에 의해서 선행 기통 내의 연소를 수행하고,
    상기 연소 제어기는, 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해서 상기 연소 가스에 연료를 공급함으로써 이론 공연비의 상태에서 가스를 도입하여 압축 자동 자동화에 의해서 후속 기통 내의 연소를 수행하도록 각 기통 내의 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 연소 수단은 상기 선행 기통에 대해 연소실 내에 연료를 분사하도록 배치되고,
    상기 선행 기통의 제 1 연료 분사 수단은, 상기 특수 운전 모드에 있을 때, 상기 기통의 배기 행정 도중에 선행 기통의 제 1 연료 분사 수단에 의해서 상기 후속 기통의 연료를 상기 연소 가스에 공급하도록 상기 연료 제어기를 구성함으로써, 상기 제 2 연료 분사 수단의 역할도 하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 연료 분사 수단은 상기 후속 기통에 대해서 흡기 통로 내에 연료 분사가 도입되도록 배열되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 연료 분사 수단은 상기 기통간 가스 통로를 따라 일부 지점에 설치되고, 그것에 의해 후속 기통 내에 도입하기 전에 선행 기통으로부터 배기된 후 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 상기 연소 가스에 공급되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 연료 제어기는, 상기 특수 운전 모드에 있을 때, 상기 선행 기통으로부터 후속 기통 내로의 연소 가스의 도입 후에 후속 기통의 제 1 연료 분사 수단에 의해서 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 상기 연소 가스에 공급함으로써 압축 점화에 의해서 연소가 수행되는 제 1 분사 모드와, 상기 선행 기통의 연소의 완료 후에 후속 기통 내에 도입하기 전에 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해서 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 연소 가스에 공급함으로써 압축 자동 점화에 의해서 연소가수행되는 제 2 분사 모드 사이에서 변환 가능하고, 그리고 운전 상태에 관한 정보로부터 후속 기통의 자동 점화 가능성의 정도를 판별하고 그리고 그 판별 결과에 따라 상기 분사 모드를 변환하는 것이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는, 후속 기통의 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 운전 상태에 있을 때 상기 분사 모드를 제 2 분사 모드로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 연료 분사 수단은, 워밍업 운전 후에 기통의 온도가 소정 온도 이하인 경우 운전 상태가 자동 점화의 가능성의 정도가 낮은 상태에 있는 것으로 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는, 운전 상태가 매우 낮은 부하 영역에 있을 때 자동 점화 가능성의 정도가 낮은 상태에 있는 것으로 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  44. 제 1 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하기 위한 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하기 위한 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정의 영역에서, 상기 후속 기통의 흡기 행정의 하사점과 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격은, 상기 선행 기통의 흡기 행정 하사점과 상기 선행 기통 흡기 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 후속 기통의 배기 가스를 배기하는 후속 기통 배기 밸브가 제공되고,
    2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기가 상기 선행 기통의 흡기 행정 상사점으로 설정되는 한편, 상기 후속 기통 배기 밸브는 상기 후속 기통의 배기 행정의 하사점까지 개방되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  46. 제 44 항에 있어서,
    2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역의 고 부하측의 소정 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기는 저 부하측의 소정 영역에 있을 때의 시기로부터 지연된 쪽에 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  47. 제 44 항에 있어서,
    2기통 접속 상태에 있는 상기 운전 영역 중 고 부하, 고 회전 속도측의 소정 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기는 저 부하, 저 회전 속도측의 소정의 영역에 있는 시기로부터 지연된 쪽에 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  48. 제 44 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 선행 기통의 연소 가스를 상기 기통간 가스 통로에 배기하는 연소 가스 배기 밸브가 제공되고,
    상기 2기통 접속 상태에 있는 운전 영역에서, 상기 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기는 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기의 앞쪽에 설정되며,
    상기 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기 및 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기를 고정된 소정의 값으로 유지하는 동안, 상기 연소 가스 배기 밸브의 개방 시기 및 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는 이들 시기의 차이를 고정 상태로 유지하면서 엔진 부하에 따라 전후로 변경되도록 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  49. 제 1 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 기통간 가스 통로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하는 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    상기 2기통 접속 상태에 있는 운전 영역의 저 부하측의 적어도 소정 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는 상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  50. 제 1 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하측의 소정 영역에서 상기 선행 기통의 내부 EGR의 양을 증가시카면서 상기 선행 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 상기 내부 EGR 비는 부하의 증가에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 선행 기통에 설치되어 배기 행정에서 상기 기통간 가스 통로에 연소 가스를 배기하는 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기는 상기 선행 기통의 배기 행정의 상사점보다 빠르게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 연소 제어기는, 상기 선행 기통 내로의 연료 분사 시기를 상기 연소 가스 배기 밸브의 폐쇄 시기보다 느리게 그리고 배기 행정의 상사점 부근에 설정하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  53. 제 51 항에 있어서,
    상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 연소 제어기는, 상기 후속 기통의 공연비가 실질적으로 희박 공연비가 되도록 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  54. 제 53 항에 있어서,
    배기 가스를 정화하기 위해 상기 배기 통로에 설치되는 촉매는 3원 촉매만으로 또는 3원 촉매 및 산화 촉매만으로 구성되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  55. 제 50 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에 있을 때 흡기 행정에서 상기 기통간 가스 통로로부터 연소 가스를 도입하기 위해 상기 후속 기통에 설치된 연소 가스 도입 밸브와, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 흡기 행정에서 신선한 공기를 도입하기 위해 상기 후속 기통에 설치된 후속 기통 흡기 밸브를 포함하고,
    상기 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는, 상기 후속 기통의 흡기 행정의 상사점의 지연된 쪽에 설정되고,
    상기 후속 기통 흡기 밸브는 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기보다 빠르게 개방되도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 선행 기통은 긴 행정 방식이고, 그리고 상기 2기통 접속 상태에 있을때 흡기 행정에서 신선한 공기를 도입하는 선행 기통 흡기 밸브를 포함하며,
    상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서,
    상기 연소 가스 배기 밸브 및 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기는 상기 선행 기통의 배기 행정의 상사점의 지연된 쪽에 설정되고,
    상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기는 선행 기통의 흡기 행정의 상사점보다 빠르게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  57. 제 50 항에 있어서,
    상기 선행 기통에 흡기를 과급하는 과급기를 포함하며,
    상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 일부 또는 전체에서, 상기 과급기를 사용하여 과급이 수행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  58. 제 50 항에 있어서,
    상기 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 상기 운전 영역 중 비교적 고 부하측의 소정 영역에서, 상기 연소 제어기는 상기 선행 기통에서 상제 점화에 의해 연소를 실행하고, 그리고 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의양측에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역에 있을 때보다 상기 선행 기통의 공연비를 실질적으로 크게 설정하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  59. 소정의 위상차를 두고 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정으로 이루어진 사이클을 수행하도록 배열된 기통을 구비한 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치에 있어서,
    배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통에서 배기 행정측의 기통인 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통해서 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 직접 도입되고, 그리고 이 후속 기통으로부터 배기된 가스가 배기 통로로 이송되도록, 적어도 저 부하, 저 회전 속도 영역에서 가스 유로가 2기통 접속 상태로 구성되고, 후속 기통에 연결된 배기 통로에 3원 촉매가 설치되며,
    상기 제어 장치는, 상기 2기통 접속 상태가 형성되는 운전 영역의 적어도 일부에서, 선행 기통에서는, 선행 기통에서 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 공급되면서, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비의 상태에서 강제 점화에 의해 연소가 수행되고, 그리고 상기 선행 기통 및 상기 후속 기통의 양측의 총 공연비가 크게 되도록 각 기통내의 연료 분사량의 양이 제어되면서, 적어도 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  60. 소정의 위상차를 두고 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정으로 이루어진 사이클을 수행하도록 배열된 기통을 구비하며, 각 기통이 점화 플러그를 구비하는 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치에 있어서,
    배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통에서 배기 행정측의 기통인 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스가 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 직접 도입되도록 2기통 접속 상태인 선행 기통과 후속 기통 사이에 기통간 가스 통로가 베공되고,
    상기 선행 기통은, 상기 흡기 통로와 연통하는 흡기구와, 상기 배기 통로와 연통하는 제 1 배기구와, 상기 기통간 가스 통로와 연통하는 제 2 배기구를 구비하며, 상기 후속 기통은, 상기 흡기 통로와 연통하는 제 1 흡기구와, 상기 기통간 가스 통로와 연통하는 제 2 흡기구와, 상기 배기 통로와 연통하는 배기구를 구비하고,
    상기 선행 기통의 제 1 및 제 2 배기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 배기 밸브와, 상기 후속 기통의 제 1 및 제 2 흡기구를 개폐하는 제 1 및 제 2 흡기 밸브가 제공되고, 상기 제 1 및 제 2 배기 밸브 및 상기 제 1 및 제 2 흡기 밸브는 작동 상태와 정지 상태에서 선택적으로 작동하며,
    상기 재어 장치는 각 기통의 연료 공급 및 분사를 제어하는 연소 제어 수단을 포함하며,
    상기 연소 제어 수단은, 배기 행정측의 기통인 선행 기통으로부터 배기되는 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통하여 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 도입되는 2기통 접속 상태가 확립되도록, 저 부하, 저 회전 속도 영역에서, 상기 제 1 배기 밸브 및 상기 제 1 흡기 밸브가 정지 상태로 설정되고 그리고 상기 제 2 배기 밸브 및 상기 제 2 흡기 밸브는 작동 상태로 설정되는 방식으로, 각 기통 내의 연료 공급 및 분사를 제어하고,
    배기 통로에 3원 촉매가 제공되어, 상기 2기통 접속 상태에서 상기 후속 기통의 배기부로부터 배기된 배기 가스를 3원 촉매에 통과하고,
    상기 2기통 접속 상태가 확립될 때, 선행 기통의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 공급되면서 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비로 상기 선행 기통에서 연소가 수행되고 그리고 상기 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해 이론 공연비에서 연소가 수행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 실행되는 제어 모드를 특수 운전 모드로서 실행하고, 그리고 상기 연소 제어기는, 상기 특수 운전 모드에 대응하는 영역의 운전 영역 중 적어도 일부에서, 상기 선행 기통 내의 연소 중의 공연비를 실질적으로 이론 공연비로 하면서 선행 기통 내의 연료 공급량이 크게 되도록 선행 기통 및 후속 기통의 양자에 대해서 연료 공급량을 제어하여, 선행 기통에서 연소가 실행될 때의 공연비를 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 하고, 선행 기통에서는 강제 점화에 의해 연소를 수행하고 또 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해서 연소를 수행하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  62. 제 60 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 특수 운전 모드로서의 제어 모드에서 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 실행하며, 상기 연소 제어기는, 후속 기통에 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 적은 운전 상태에 비해서 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서 후속 기통으로의 연료 분사 시기를 상대적으로 지연시키는 연료 분사 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  63. 제 60 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 특수 운전 모드로서의 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 실행하고, 상기 연소 제어기는,
    상기 특수 운전 모드가 관련되는 운전 영역의 적어도 일부에서, 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되도록 제어를 실행하며,
    상기 선행 기통의 공연비는 저 부하측의 영역에 비해서 압축 자동 점화가 수행되는 영역의 고 부하 영역에서 상대적으로 낮게 되고,
    후속 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되어 상기 선행 기통으로부터 이송되는 연소 가스 외에 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  64. 제 60 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 특수 운전 모드로 하도록 제어가 실행되고, 상기 연소 제어기는, 상기 선행 기통 및 후속 기통으로 이루어진 2 기통 내에 분사되는 연료의 총 분사량이 엔진 부하의 증가에 따라 증가하도록 제어하며,
    상기 후속 기통에서는, 상기 특수 운전 모드가 관련된 운전 상태의 적어도 일부에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 그리고 상기 선행 기통에서는, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역의 중간/저 부하 영역에서 분사 연료가 성층 상태로 되어 성층 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되고, 그리고 성층 희박 연소가 수행되는 운전 영역의 고 부하측에서, 분사 연료가 균일하게 확산된 상태로 균일 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  65. 제 60 항에 있어서,
    상기 흡기 및 배기의 유로는 변환 가능하도록 배열되고, 이들 유로는, 각 기통이 연소가 각각 독립적으로 수행되는 독립 상태로 되는 정상 운전 모드와 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 특수 운전 모드 사이에서 변환 가능하고, 상기 제어 장치는,
    상기 정상 운전 모드에서 각 기통에 독립적으로 연료를 공급하는 제 1 연료 분사 수단과,
    상기 특수 운전 모드에 있을 때 상기 선행 기통 내의 연소의 완료 후 후속 기통 내에 도입하기 전에 후속 기통에 대응하는 양의 연료를 상기 연소 가스에 공급하는 것이 가능하게 되는 제 2 연료 분사 수단을 포함하며,
    상기 연소 제어기는, 상기 정상 운전 모드에 있을 때에는, 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로서 각 기통 내의 공연비를 이론 공연비와 동일하게 하여 연소를 수행하고, 그리고 특수 운전 있을 때에 있을 때에는, 상기 연소 제어기는 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로써, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비 상태에서 강제 점화에 의해서 선행 기통 내의 연소를 수행하고,
    상기 연소 제어기는, 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해서 상기 연소 가스에 연료를 공급함으로써 이론 공연비의 상태에서 가스를 도입하여 압축 자동 자동화에 의해서 후속 기통 내의 연소를 수행하도록 각 기통 내의 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  66. 제 60 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하기 위한 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하기 위한 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    2기통 접속 상태인 상기 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정의 영역에서, 상기 후속 기통의 흡기 행정의 하사점과 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격은, 상기 선행 기통의 흡기 행정 하사점과 상기 선행 기통 흡기 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  67. 제 60 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하는 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    2기통 접속 상태인 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정의 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는 상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기 보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  68. 제 60 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하측의 소정 영역에서 상기 선행 기통의 내부 EGR의 양을 증가시키면서 상기 선행 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 상기 내부 EGR 비는 부하의 증가에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  69. 소정의 위상차를 두고 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정으로 이루어진 사이클을 수행하도록 배열된 기통을 구비한 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치에 있어서,
    배기 행정 및 흡기 행정이 중복되는 한 쌍의 기통에서 배기 행정측의 기통인 선행 기통으로부터 배기된 연소 가스가 기통간 가스 통로를 통해서 흡기 행정측의 기통인 후속 기통 내에 직접 도입되고, 그리고 이 후속 기통으로부터 배기된 가스가 배기 통로로 이송되도록, 적어도 저 부하, 저 회전 속도 영역에서 2기통 접속 상태에서 가스 유로가 형성되고,
    상기 제어 장치는, 상기 2기통 접속 상태가 확립되는 운전 영역의 적어도 일부에서, 선행 기통에서는, 선행 기통에서 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 후속 기통에 대응하는 양의 연료가 공급되면서, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비의 상태에서 강제 점화에 의해 연소가 수행되고, 그리고 후속 기통에서는 압축자동 점화에 의해 연소가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 실행되는 제어 모드를 특수 운전 모드로서 실행하고, 그리고 상기 연소 제어기는, 상기 특수 운전 모드에 대응하는 영역의 운전 영역 중 적어도 일부에서, 상기 선행 기통 내의 연소 중의 공연비를 실질적으로 이론 공연비로 하면서 선행 기통 내의 연료 공급량이 크게 되도록 선행 기통 및 후속 기통의 양자에 대해서 연료 공급량을 제어하여, 선행 기통에서 연소가 실행될 때의 공연비를 이론 공연비의 2배 이하의 값으로 하고, 선행 기통에서는 강제 점화에 의해 연소를 수행하고 또 후속 기통에서는 압축 자동 점화에 의해서 연소를 수행하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  71. 제 69 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 특수 운전 모드로서의 제어 모드에서 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 실행하며, 상기 연소 제어기는, 후속 기통에 상기 특수 운전 모드에서 압축 자동 점화를 수행하게 되는 운전 영역에서, 노킹이 발생할 가능성이 적은 운전 상태에 비해서 노킹이 발생할 가능성이 있는 운전 상태에서 후속 기통으로의 연료 분사 시기를 상대적으로 지연시키는 연료 분사 제어기를포함하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  72. 제 69 항에 있어서,
    상기 연소 제어기는 특수 운전 모드로서의 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 실행하고, 상기 연소 제어기는,
    상기 특수 운전 모드가 관련되는 운전 영역의 적어도 일부에서, 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되도록 제어를 실행하며,
    상기 선행 기통의 공연비는 저 부하측의 영역에 비해서 압축 자동 점화가 수행되는 영역의 고 부하 영역에서 상대적으로 낮게 되고,
    후속 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 신선한 공기 도입 흡기 밸브가 개방되어 상기 선행 기통으로부터 이송되는 연소 가스 외에 후속 기통 내에 신선한 공기가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  73. 제 69 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 제어를 특수 운전 모드로 하도록 제어가 실행되고,
    상기 연소 제어기는, 상기 선행 기통 및 후속 기통으로 구성되는 2 기통 내에 분사되는 연료의 총 분사량이 엔진 부하의 증가에 따라 증가하도록 제어하며,
    상기 후속 기통에서는, 상기 특수 운전 모드가 관련된 운전 상태의 적어도 일부에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 그리고 상기 선행 기통에서는, 상기 후속 기통의 압축 자동 점화가 수행되는 운전 영역의 중간/저 부하 영역에서 분사 연료가 성층 상태로 되어 성층 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되고, 그리고 성층 희박 연소가 수행되는 운전 영역의 고 부하측에서, 분사 연료가 균일하게 확산된 상태로 균일 희박 연소가 수행되도록 제어가 실행되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  74. 제 69 항에 있어서,
    상기 흡기 및 배기 유로가 변환 가능하도록 배열되며, 이들 유로는, 각 기통이 연소가 각각 독립적으로 수행되는 독립 상태로 되는 정상 운전 모드와 상기 2기통 접속 상태에서 연소가 수행되는 특수 운전 모드 사이에서 변환 가능하고, 상기 제어 장치는,
    상기 정상 운전 모드에서 각 기통에 독립적으로 연료를 공급하는 제 1 연료 분사 수단과,
    상기 특수 운전 모드에 있을 때 상기 선행 기통 내의 연소의 완료 후 후속 기통 내에 도입하기 전에 후속 기통의 양에 대응하는 양의 연료를 상기 연소 가스에 공급하도록 되어 있는 제 2 연료 분사 수단을 포함하며,
    상기 연소 제어기는, 상기 정상 운전 모드에 있을 때에는, 상기 제 1 연료분사 수단에 의해 연료를 공급함으로서 각 기통 내의 공연비를 이론 공연비와 동일하게 하여 연소를 수행하고, 그리고 특수 운전 모드에 있을 때, 상기 연소 제어기는 상기 제 1 연료 분사 수단에 의해 연료를 공급함으로써, 이론 공연비보다 소정량 만큼 더 큰 공연비 상태로 강제 점화에 의해서 선행 기통 내의 연소를 수행하고,
    상기 연소 제어기는, 상기 제 2 연료 분사 수단에 의해서 상기 연소 가스에 연료를 공급함으로써 이론 공연비의 상태에서 가스를 도입하여 압축 자동 자동화에 의해서 후속 기통 내의 연소를 수행하도록 각 기통 내의 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  75. 제 69 항에 있어서,
    상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하기 위한 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하기 위한 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    2기통 접속 상태인 상기 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정의 영역에서, 상기 후속 기통의 흡기 행정의 하사점과 상기 연소 가스 도입 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격은, 상기 선행 기통의 흡기 행정 하사점과 상기 선행 기통 흡기 밸브의 폐쇄 시기 사이의 간격보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  76. 제 69 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에 있을 때 상기 선행 기통 내에 신선한 공기를 도입하는 선행 기통 흡기 밸브와, 상기 기통간 가스 통로로부터 상기 후속 기통 내에 연소 가스를 도입하는 연소 가스 도입 밸브가 제공되며,
    2기통 접속 상태인 운전 영역 중 저 부하측의 적어도 소정의 영역에서, 상기 연소 가스 도입 밸브의 개방 시기는 상기 선행 기통 흡기 밸브의 개방 시기 보다 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
  77. 제 69 항에 있어서,
    상기 2기통 접속 상태에서 후속 기통에서 압축 자동 점화에 의해서 연소가 수행되는 운전 영역의 비교적 저 부하측의 소정 영역에서 상기 선행 기통의 내부 EGR의 양을 증가시키면서 상기 선행 기통에서 압축 자동 점화에 의해 연소가 수행되고, 상기 내부 EGR 비는 부하의 증가에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는
    다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치.
KR10-2003-7014146A 2002-01-31 2003-01-31 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치 KR20040074592A (ko)

Applications Claiming Priority (25)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002024548A JP3711939B2 (ja) 2002-01-31 2002-01-31 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00024548 2002-01-31
JPJP-P-2002-00029836 2002-02-06
JP2002029836A JP3711941B2 (ja) 2002-02-06 2002-02-06 火花点火式エンジンの制御装置
JP2002185242A JP3972744B2 (ja) 2002-06-25 2002-06-25 火花点火式４サイクルエンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00185242 2002-06-25
JP2002228790A JP3951852B2 (ja) 2002-08-06 2002-08-06 エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00228790 2002-08-06
JP2002234589A JP3951855B2 (ja) 2002-08-12 2002-08-12 火花点火式エンジンの制御装置
JP2002235206A JP3951856B2 (ja) 2002-08-12 2002-08-12 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00234589 2002-08-12
JPJP-P-2002-00235206 2002-08-12
JPJP-P-2002-00278022 2002-09-24
JP2002278022A JP3885697B2 (ja) 2002-09-24 2002-09-24 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00281293 2002-09-26
JP2002281293A JP3894083B2 (ja) 2002-09-26 2002-09-26 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00287886 2002-09-30
JP2002287886A JP3885702B2 (ja) 2002-09-30 2002-09-30 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00292875 2002-10-04
JP2002292875A JP3963144B2 (ja) 2002-10-04 2002-10-04 火花点火式エンジンの制御装置
JP2002294835A JP3894089B2 (ja) 2002-10-08 2002-10-08 火花点火式エンジンの制御装置
JPJP-P-2002-00294835 2002-10-08
JPJP-P-2002-00338214 2002-11-21
JP2002338214A JP3900072B2 (ja) 2002-11-21 2002-11-21 火花点火式エンジンの制御装置
PCT/JP2003/000962 WO2003064838A1 (en) 2002-01-31 2003-01-31 Spark ignition engine control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040074592A true KR20040074592A (ko) 2004-08-25

Family

ID=27671400

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7014146A KR20040074592A (ko) 2002-01-31 2003-01-31 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치
KR10-2003-7014141A KR20040074591A (ko) 2002-01-31 2003-01-31 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7014141A KR20040074591A (ko) 2002-01-31 2003-01-31 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7219634B2 (ko)
EP (2) EP1366279B1 (ko)
KR (2) KR20040074592A (ko)
CN (2) CN100363609C (ko)
WO (2) WO2003064838A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008134170A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
KR101394047B1 (ko) * 2012-12-06 2014-05-12 현대자동차 주식회사 가변 사이클 엔진

Families Citing this family (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE523733C2 (sv) * 2001-11-30 2004-05-11 Scania Cv Ab Förfarande för bränsleinsprutning i en förbränningsmotor samt förbränningsmotor
JP3956783B2 (ja) 2002-07-02 2007-08-08 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP3885206B2 (ja) * 2002-11-11 2007-02-21 胡 龍潭 八行程内燃機関
JP4259255B2 (ja) 2003-09-30 2009-04-30 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
FR2887583A1 (fr) * 2005-06-27 2006-12-29 Renault Sas Moteur a combustion interne avec stratification des gaz d'admission
DE102005043130A1 (de) * 2005-09-10 2007-03-15 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine
JP4412290B2 (ja) * 2006-01-27 2010-02-10 トヨタ自動車株式会社 ガス燃料内燃機関
US7484498B2 (en) * 2006-03-31 2009-02-03 Mazda Motor Corporation Spark-ignition gasoline engine
JP2008169818A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Yamaha Motor Co Ltd ４サイクル内燃機関及び車両
EP1953375A1 (en) * 2007-01-30 2008-08-06 Mazda Motor Corporation Method and computer program product of operating an internal combustion engine as well as engine operating system
JP4544271B2 (ja) * 2007-06-13 2010-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2009069425A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Honda Motor Co., Ltd. Ｅｇｒ装置、バルブ切換装置及びカム切換装置
WO2009130777A1 (ja) 2008-04-24 2009-10-29 トヨタ自動車株式会社 多種燃料内燃機関
DE102008041037A1 (de) * 2008-08-06 2010-02-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung einer Steuerung für einen Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine
US20100212300A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Caterpillar Inc. Exhaust Purification With On-Board Ammonia Production
JP5243312B2 (ja) * 2009-03-10 2013-07-24 本田技研工業株式会社 筒内噴射式２気筒内燃機関
US9222449B2 (en) * 2009-08-07 2015-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark ignition type internal combustion engine
US8646421B2 (en) * 2009-10-23 2014-02-11 GM Global Technology Operations LLC Engine with internal exhaust gas recirculation and method thereof
DE102009060211A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 MAHLE International GmbH, 70376 Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
US8100117B2 (en) * 2010-08-16 2012-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling engine exhaust
DE102011011457A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Daimler Ag Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung
US9567938B2 (en) * 2011-10-11 2017-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
CN102606337A (zh) * 2012-04-05 2012-07-25 济南汉菱电气有限公司 燃气、空气分路、分时、缸内直喷进气气体发动机
EP2657490B1 (de) 2012-04-23 2019-04-03 Ford Global Technologies, LLC Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern
US20130311066A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Leonardo da Mata Guimaraes Method and system for engine control
AU2013263355B2 (en) * 2012-05-18 2017-02-02 Raymond F. Lippitt Internal combustion engines
US8443769B1 (en) 2012-05-18 2013-05-21 Raymond F. Lippitt Internal combustion engines
JP5891942B2 (ja) * 2012-05-18 2016-03-23 マツダ株式会社 多気筒エンジンの排気還流装置
DE102012210303B4 (de) * 2012-06-19 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
CN104884764B (zh) * 2012-06-28 2017-12-15 康明斯有限公司 用于控制专用egr发动机的技术
JP6115032B2 (ja) * 2012-06-29 2017-04-19 マツダ株式会社 直噴エンジンの燃料噴射弁
US10550777B2 (en) * 2012-07-13 2020-02-04 Transportation Ip Holdings, Llc Method and system for matching air flow in an exhaust gas recirculation system
US9145822B2 (en) * 2012-07-16 2015-09-29 Ford Global Technologies, Llc Method and device for controlling a four-stroke internal combustion engine
CN104364506B (zh) * 2012-08-29 2017-03-01 马自达汽车株式会社 火花点火直喷式发动机
US9303559B2 (en) 2012-10-16 2016-04-05 Raymond F. Lippitt Internal combustion engines
US9945332B2 (en) * 2012-10-30 2018-04-17 Borgwarner Inc. Controlling exhaust gas flow to the EGR system through a scavenger valve
US9279393B2 (en) * 2013-01-17 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Devices and methods for exhaust gas recirculation operation of an engine
US8899193B2 (en) 2013-03-15 2014-12-02 Lippitt Engine, Llc In-line six internal combustion engine
JP5987763B2 (ja) * 2013-04-15 2016-09-07 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP5987764B2 (ja) * 2013-04-15 2016-09-07 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
FR3007457B1 (fr) * 2013-06-24 2015-06-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Moteur a combustion de vehicule automobile a recirculation d'echappement amelioree
FR3009030B1 (fr) * 2013-07-26 2018-12-07 Valeo Systemes Thermiques Dispositif d'introduction, dans un cylindre de moteur a combustion interne, de gaz d'admission et/ou de gaz d'echappement recircules.
US20150105998A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Hyundai Motor Company Controlling method for flame jet ignition engine
WO2015069536A1 (en) 2013-11-05 2015-05-14 Lippitt Raymond F Engine with central gear train
US9217365B2 (en) 2013-11-15 2015-12-22 Raymond F. Lippitt Inverted V-8 internal combustion engine and method of operating the same modes
US9664044B2 (en) 2013-11-15 2017-05-30 Raymond F. Lippitt Inverted V-8 I-C engine and method of operating same in a vehicle
CN103603729A (zh) * 2013-12-08 2014-02-26 吉林大学 一种变排量发动机
CN104791143B (zh) * 2014-01-20 2018-01-16 长城汽车股份有限公司 发动机及具有该发动机的车辆
JP5943013B2 (ja) * 2014-02-04 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置
SE1550267A1 (sv) * 2014-03-07 2015-09-08 Scania Cv Ab A method for controlling an internal combustion engine, an internal combustion engine controlled by such a method and avehicle comprising such an internal combustion engine.
EP3114340B1 (en) * 2014-03-07 2022-07-06 Scania CV AB Method for controlling an internal combustion engine
SE538790C2 (sv) * 2014-03-07 2016-11-29 Scania Cv Ab Förbränningsmotor, fordon som innefattar en sådan förbränningsmotor och förfarande för att styra en sådan förbränningsmotor
US9534517B2 (en) * 2014-08-12 2017-01-03 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a modified cylinder firing interval in a dedicated EGR engine
JP5911547B1 (ja) * 2014-10-20 2016-04-27 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
US20190226419A1 (en) * 2014-10-23 2019-07-25 Xiangjin Zhou Hybrid combustion mode of internal combustion engine and controller thereof, internal combustion engine, and automobile
US9932922B2 (en) * 2014-10-30 2018-04-03 Ford Global Technologies, Llc Post-catalyst cylinder imbalance monitor
US10465620B2 (en) * 2014-11-24 2019-11-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for LP-EGR delivery in a variable displacement engine
CN107208500A (zh) * 2015-01-28 2017-09-26 伊顿公司 具有另外的分立气门动作的轴向凸轮移位气门组件
US9689326B2 (en) * 2015-06-04 2017-06-27 Hyundai America Technical Center, Inc. Exhaust gas recirculation system with paired cylinders
JP6315410B2 (ja) * 2015-09-02 2018-04-25 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6350970B2 (ja) * 2015-09-02 2018-07-04 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6476102B2 (ja) 2015-09-30 2019-02-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
US20170175614A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Cummins Inc. Gasoline compression ignition (gci) engine with dedicated-egr cylinders
CN107664071B (zh) * 2016-07-27 2020-06-19 北京汽车动力总成有限公司 一种废气再循环控制系统及汽车
WO2018096586A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
WO2018096590A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
JP6565875B2 (ja) * 2016-11-24 2019-08-28 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
WO2018096652A1 (ja) * 2016-11-25 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
US10107220B2 (en) * 2016-12-16 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10760504B2 (en) * 2016-12-20 2020-09-01 Volvo Truck Corporation Method for controlling an internal combustion engine
DE102017205034B4 (de) * 2017-03-24 2021-12-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
US10487720B2 (en) * 2017-05-19 2019-11-26 Mazda Motor Corporation Control system of compression-ignition engine
JP6558405B2 (ja) * 2017-08-24 2019-08-14 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
US10895208B2 (en) * 2017-08-24 2021-01-19 Mazda Motor Corporation Control system for compression-ignition engine
CN107542573A (zh) * 2017-10-16 2018-01-05 东科克诺尔商用车制动技术有限公司 内燃机集成压缩空气供给结构
JP6848812B2 (ja) * 2017-10-25 2021-03-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6555322B2 (ja) * 2017-11-10 2019-08-07 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
US20200072098A1 (en) * 2018-09-04 2020-03-05 GM Global Technology Operations LLC Sliding camshaft assembly
CN111765008B (zh) * 2020-06-18 2021-10-15 东风汽车集团有限公司 内部egr的控制方法，系统及车辆
WO2022069016A1 (en) * 2020-09-29 2022-04-07 Wärtsilä Finland Oy Method of operating a four stroke internal combustion piston engine
JP7468307B2 (ja) * 2020-11-13 2024-04-16 マツダ株式会社 エンジンシステム
US11739708B2 (en) * 2021-10-20 2023-08-29 Ford Global Technologies, Llc Methods for transient fuel control compensation

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159700A (en) * 1976-10-18 1979-07-03 Mccrum William H Internal combustion compound engines
DE2740045A1 (de) * 1977-09-06 1979-03-15 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur teillast-steuerung von brennkraftmaschinen
JPS5846667B2 (ja) * 1977-12-02 1983-10-18 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の排気ガス再循環装置
JPS5949742A (ja) 1982-09-17 1984-03-22 工業技術院長 呼気力検出装置
JPH0658094B2 (ja) 1989-10-31 1994-08-03 いすゞ自動車株式会社 アルコールエンジンの再燃焼制御装置
JPH06257477A (ja) 1993-03-04 1994-09-13 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JPH07269381A (ja) 1994-03-30 1995-10-17 Komatsu Ltd 可変圧縮比エンジン
JP3189734B2 (ja) 1996-12-19 2001-07-16 三菱自動車工業株式会社 火花点火式筒内噴射型内燃機関
JP3460503B2 (ja) * 1997-03-31 2003-10-27 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置
JP3325232B2 (ja) * 1997-09-29 2002-09-17 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジン
FR2777948B1 (fr) 1998-04-27 2000-11-17 Inst Francais Du Petrole Procede de combustion par auto-allumage controle et moteur 4 temps associe avec volume de stockage de gaz residuels et soupape dediee
JP4122630B2 (ja) 1999-05-12 2008-07-23 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式ガソリン機関
JP4253426B2 (ja) 1999-09-14 2009-04-15 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式ガソリン機関
JP3791256B2 (ja) 1999-09-17 2006-06-28 日産自動車株式会社 圧縮自己着火ガソリン内燃機関
JP3788146B2 (ja) 1999-12-02 2006-06-21 日産自動車株式会社 過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置
JP3815163B2 (ja) 2000-01-25 2006-08-30 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式内燃機関
DE10009180C2 (de) * 2000-02-26 2002-04-25 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Erzeugung eines homogenen Gemischs für selbstzündende Brennkraftmaschinen und zur Steuerung des Verbrennungsprozesses
JP4062870B2 (ja) 2000-10-19 2008-03-19 日産自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
JP3945152B2 (ja) 2000-11-21 2007-07-18 日産自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
JP2002285844A (ja) 2001-03-23 2002-10-03 Nissan Motor Co Ltd 圧縮自己着火式内燃機関
JP3963144B2 (ja) * 2002-10-04 2007-08-22 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP3894089B2 (ja) * 2002-10-08 2007-03-14 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP3711941B2 (ja) 2002-02-06 2005-11-02 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
US7182050B2 (en) * 2002-01-31 2007-02-27 Mazda Motor Corporation Control device for spark-ignition engine
JP3956783B2 (ja) * 2002-07-02 2007-08-08 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008134170A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
US7540270B2 (en) 2007-04-24 2009-06-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
CN101688471B (zh) * 2007-04-24 2011-08-31 通用汽车环球科技运作公司 用于控制内燃机的燃烧模式过渡的方法和设备
KR101394047B1 (ko) * 2012-12-06 2014-05-12 현대자동차 주식회사 가변 사이클 엔진

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003064838A1 (en) 2003-08-07
CN1620548A (zh) 2005-05-25
EP1362176B1 (en) 2005-03-30
CN100363609C (zh) 2008-01-23
EP1366279B1 (en) 2006-10-18
CN100368671C (zh) 2008-02-13
CN1620547A (zh) 2005-05-25
US7219634B2 (en) 2007-05-22
KR20040074591A (ko) 2004-08-25
WO2003064837A1 (en) 2003-08-07
EP1362176A1 (en) 2003-11-19
EP1366279A1 (en) 2003-12-03
US20050022755A1 (en) 2005-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20040074592A (ko) 다기통 불꽃 점화 엔진용 제어 장치
US8838364B2 (en) Control device of spark-ignition gasoline engine
US8655572B2 (en) Control device of spark-ignition gasoline engine
US7182050B2 (en) Control device for spark-ignition engine
US9470174B2 (en) Control system and control method of spark ignition gasoline engine
EP1520969B1 (en) Control device for spark-ignition engine
US10337427B2 (en) Control device of compression self-ignition engine
JP3925379B2 (ja) 過給機付火花点火式エンジンの制御装置
JP2015124738A (ja) 直噴エンジンの制御装置
JP6225699B2 (ja) 直噴エンジンの制御装置
JP6244881B2 (ja) 直噴エンジンの制御装置
JP3885702B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP6244882B2 (ja) 直噴エンジンの制御装置
JP3922153B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4123102B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4052215B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4107180B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4158670B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP3885697B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4052214B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP2005054677A (ja) 火花点火式エンジン
JP2004076613A (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP2004116403A (ja) 火花点火式エンジンの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid