KR940011340B1 - 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관 - Google Patents

연료분사시기제어식 층형상연소내연기관 Download PDF

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미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

연료분사시기제어식 층형상연소내연기관
제1도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 1개의 기통의 연소실주위의 구성을 표시한 모식적 평면도.
제2도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 체적효율의 완전개방운전영역을 표시한 그래프.
제3도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 연료분사시기제어중의 분사종료시기설정에 관한 제어의 흐름을 표시한 순서도.
제4도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 연료분사시기제어의 흐름을 표시한 순서도.
제5도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 스모크발생특성의 일례를 표시한 그래프.
제6도는 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관의 스모크발생특성의 다른 예를 표시한 그래프.
제7도는 종래의 층형상연소내연기관의 1개의 기통의 연소실주위를 표시한 모식적 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
22 : 실린더블록 24 : 실린더보어
26 : 피스톤 28 : 실린더헤드
30 : 연소실 34 : 차양
40,42 : 흡기포트 56,58 : 흡기밸브
60 : 배기밸브 62 : 배기포트
66 : 인젝터 70 : 점화플러그
72 : 인젝터드라이버(인젝터구동수단) 74 : 연료분사시기설정수단
76 : 판단수단 80 : 전자제어유닛(ECU)
본 발명은, 흡기포트로부터 혼합기 및 공기를 연소실내에서 총형상의 텀블흐름이 되도록 유입시켜서 혼합기의 연소를 행하는 총형상연소내연기관에 관한 것으로서, 특히 연료분사종료시기를 기관의 운전상태가 완전개방운전근처인지 아닌지에 따라서 다른 설정을 행하는 연료분사시기제어식 총형상연소내연기관에 관한 것이다.
내연기관의 연소를 개선하는 수단으로서 흡기행정에서 예를 들면, 제7도에 표시한 바와 같은 기통내의 세로방향의 선회흐름, 소위 텀블흐름(tumble swirl) Fa, Fm을 발생시키는 것이 유효하다.
예를 들면, 제7도는 이러한 텀블흐름 Fa, Fm을 발생시키도록한 내연기관의 1개의 기통의 구조를 표시하고, 도면에 있어서, 부호(22)는 실린더블록, (24)는 실린더보어, (26)은 피스톤, (28)은 실린더헤드, (30)은 연소실이다. 그리고, (34)는 연소실(30)의 상벽부에 형성된 차양이고, (40), (42)는 각 기통에 2개씩 배설된 흡기통로의 흡기포트이며, 각 흡기포트(40)(42)에는 각각 흡기밸브(도시생략)가 설치되어 있다.
또(66)은 인젝터로서, 한쪽의 흡기포트(42)에만 배설되고, (70)은 점화플러그이며, 이 인젝터(66)를 장치한 흡기포트(42)의 근처에 배설되어 있다. 이에 의해 흡기포트(42)로부터의 공기흐름에는 인젝터(66)로부터의 분사연료가 가해져 혼합기가 되어서 연소실(30)내에 진입한다.
그리고, 차양(34)은, 각 흡기포트(40),(42)로부터의 공기, 혼합기를 각 흡기포트(40)(42)의 연장축선상의 실린더보어(24)의 내벽면을 따라서 아래쪽으로 안내할 수 있는 사면을 구비하고 있다.
이에 의해, 각 흡기포트(40),(42)로부터의 공기, 혼합기의 흐름은 이 차양(34)의 안내에도 도움받아서 연소실(30)내에서 각각 화살표 Fa, Fm으로 표시한 총형상의 텀블흐름을 형성한다.
이 결과, 혼합기가 완전연소하기 쉬워지고, 예를 들면 상기한 공기 및 혼합기의 전체의 공연비가 이론공연비보다 커도, 즉 전체로서의 혼합기가 희박해도, 혼합기의 연소가 가능해지고, 엔진의 연비를 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 배기중에 함유되는 CO나 NOX등의 유해배출물의 저감이나 엔진의 노킹방지를 행할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 총형상연소내연기관에서는 고부하시등의 공연비가 농후가 되었을때에 배기중에 검은 연기(스모크)가 발생하게 된다는 불편이 있다. 이러한 불편은 흡기 2밸브식 내연기관의 한쪽의 흡기포트로부터만 연료를 분사할때에 특히 발생하기 쉽다.
이와 같은 스모크의 발생을 억제하는 수단으로서 인젝터로부터의 분사연료가 흡기포트의 내벽에 부착하지 않도록 인젝터에 있어서의 연료의 분무퍼짐각을 제한하는 것을 생각할 수 있으나, 스모크의 발생은 연소실내에서의 연료의 연소상태에 따라 발생하는 것으로서 연료분사시기에 따라서 스모크의 발생을 억제하는 것도 생각할 수 있다.
본 발명은, 상기한 과제에 비추어 창안된 것으로서, 총형상연소내연기관의 고부하시에 있어서의 스모크의 발생을 연료분사제어기의 제어를 통해서 억제할 수 있도록한 연소분사시기제어식 총형상연소내연기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 연소분사시기제어식 총형상연소내연기관은, 각 기통에 2개의 흡기포트를 구비하는 동시에, 이들 흡기포트중의 한쪽의 흡기포트에 흡기행정에 대응해서 밸브개방제어되는 인젝터를 구비하고, 상기한 흡기포트로부터 혼합기 및 공기를 연소실내에서 총형상의 텀블흐름이 되도록 유입시켜 혼합기의 연소를 행하는 총형상연소내연기관에 있어서, 연료분사종료시기를 설정하는 동시에 이 연료분사종료시기와 필요연료량에 의거해서 연소분사개시시기를 설정하는 연료분사시기설정수단과, 이 연료분사시기설정수단에 의해서 설정된 연료분사시기에 따라서 상기 인젝터를 구동하는 인젝터구동수단과, 상기 기관의 운전시의 운전상태가 완전개방운전근처에 있는지 아닌지를 판단하는 판단수단을 구비하고, 상기 연료분사시기설정수단은, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없다고 판단되었을때에 상기 연료분사종료시기를 설정하는 부분부하시설정수단과, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 있다고 판단되었을때에 상기 연료부사종료시기를 설명하는 완전개방시설정수단을 적어도 구비하고, 상기 완전개방시설정수단은, 완전부하시에 발생하기 쉬운 검은 연기의 발생을 억제할 수 있도록 상기의 연료분사종료시기를 흡기행정개시후의 소정시기로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 연료분사시기설정수단을 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 있다고 판단되었을때의 연료분사종료시기로서, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내에의 소정의 일시기를 설정하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또, 연료분사시기설정수단을, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없다고 판단되면, 부분부하운전상태에 있어서의 상기 연료분사종료시기로서 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기를 설정하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 부분부하시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 상기 완전개방시설수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기보다도 크랭크각의 전진쪽에 설정되는 것이 바람직하고, 특히 이 조건에서 또 분사시기설정수단에 있어서의 상기 완전개방시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기이며, 상기 부분부하시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기이도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 연료분사시기제어식 총형상연소내연기관에서는, 연료분사시기설정수단이, 연료분사종료시기를 설정하는 동시에 이 연료분사종료시기와 필요연료량에 의거해서 연료분사개시시기를 설정하고, 인젝터구동수단이 이와 같이 설정된 연료분사시기에 따라서 인젝터를 구동해서 인젝터에 의해 연료분사를 통해서, 각 흡기포트로부터 이 혼합기 및 공기를 연소실내에서 총형상의 텀블흐름이 되도록 유입시켜서 혼합기의 연소를 행하는 총형상 연소가 행해진다. 이때, 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없다고 판단되면, 부분부하시설정수단이 연료분사종료시기를 설정하고, 완전개방운전근처에 있다고 판단되면 완전개방시설정수단이 연료분사종료시기를 설정한다. 그리고 이 완전개방시설정수단은, 검은 연기발생을 억제하도록 상기의 연료분사종료시기를 흡기행정개시후의 소정시기로 설정해서 인젝터가 이 설정된 연료분사종료시기에 따라서 구동되므로, 기관의 완전개방운전근처에 있을때의 배기중의 검은 연기발생이 억제된다.
상기 연료분사시기설정수단의 완전개방시설정수단에 의해, 상기한 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 있을때의 연료분사종료시기로서 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후의 범위내의 일시점을 설정함으로써 상기한 검은 연기발생의 억제를 확실히 행할 수 있다.
상기 연료분사시기설정수단의 부분부하시설정수단에 의해, 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없는 부분부하운전상태에 있어서의 연료분사종료시기로서, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 일시점을 설정함으로써, 부분부하운전시의 연소를 양호하게 행할 수 있다.
또 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 부분부하시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기를 상기 완전개방시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기보다 크랭크각의 전진쪽으로 하므로써, 부분부하운전시의 배출가스중의 NOX를 보다 저감할 수 있다.
이하, 도면에 의해, 본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 총형상연소내연기관에 대해서 설명하면, 제1도는 그 1개의 기통의 연소실주위의 구성을 표시한 모식적 평면도, 제2도는 그 체적효율의 완전개방운전영역을 표시한 그래프, 제3도는 그 연료분사시기제어중의 분사종료시기설정에 관한 흐름을 표시한 순서도, 제4도는 그 연료분사시기제어의 흐름을 표시한 순서도, 제5도, 제6도는 모두 그 스모크발생특성의 예를 표시한 그래프이다.
이 총형상연소내연기관은 예를 들면 자동차등에 장비되고, 그 각기통의 전체구조는, 예를 들면 제7도에 표시한 종래예와 대략 마찬가지로 구성되어 있으며, 제1도에 표시하지 않은 부분에 대해서는 이 제7도를 참조하면서 설명한다.
즉, 제1도 및 제7도에 표시한 바와 같이, 내연기관의 각 기통에는, 실린더블록(22)에 형성된 실린더보어(24)와 피스톤(28)과 실린더헤드(28)에 의해서 규정되어 연소실(30)이 형성되고, 이 연소실(30)내에 각 흡기통로의 흡기포트(40),(42)가 인도되고, 각각 흡기밸브(56),(58)가 설치되어 있다. 또 부호(60)은 배기밸브, (82)는 배기포트이다.
또한, 차양(34)(제7도참조)은, 각 흡기포트(40),(42)로부터의 공기, 혼합기를, 각 흡기포트(40)(42)의 연장축선상의 실린더보어(24)의 내벽면을 따라서 아래쪽으로 안내할 수 있는 사면으로 구성된다.
또, 제1도에 표시한 바와 같이, 인젝터(66)는, 한쪽의 흡기포트(42)에만 설치되고, 점화플러그(70)는 이 인젝터(66)를 장비한 흡기포트(42)의 근처에 배설되어 있다. 이에 의해 흡기포트(42)로부터의 공기흐름에는 인젝터(66)로부터의 분사연료가 가해져 혼합기가 되어서 연소실(30)내에 진입하도록 되어있다.
인젝터(66)는 인젝터드라이버(인젝터 구동수단)(72)에 의해서 구동되나 인젝터드라이버(72)는 연료분사시기설정수단(74)에 의해 설정되는 연료분사시기에 의거해서 인젝터(66)를 구동하도록 되어있다.
연료분사시기설정수단(74)은, 예를 들면 점화타이밍등의 엔젠의 여러가지의 제어를 행하는 전자제어유닛(ECU)(80)등의 내부에 설치되고 연료분사종료시기를 설정하는 동시에 이 연료분사종료시기와 필요연료량에 의거해서 연료분사개시시기를 설정하도록 되어있다.
또한 필요연료량은 각 연소사이클에서 인젝터(66)로부터 분사되어야할 연료량으로서, 이 연료량은 인젝터(66)의 구동시간(밸브개방시간)에 따라서 조정할 수 있다. 그리고 인젝터(66)의 밸브개방시간은, 엔진회전수 Ne 및 흡기량에 따라서 구해진다. 이때문에 도시하지 않은 엔진회전수센서 및 흡기량센서(에어플로센서)로부터의 각 검출정보가 ECU(80)내에 보내지도록 되어있다.
여기서는, 연료분사시기설정수단(74)에서는, 엔진회전수 Ne 및 흡기량에 따라서, 인젝터(66)의 기본구동시간을 구하고, 이 기본구동시간에 냉각수온에 의거해서 엔진의 냉각상태시의 중량보정(수온중량보정)이나 시동 및 시동후의 중량보정이나 아이들후의 중량보정등의 보정을 실시해서, 인젝터(66)의 구동시간을 구한다. 그리고, 이 인젝터(66)의 구동시간을 크랭크각도로 환산하도록 되어있다.
또, 연료분사시기설정수단(74)에서는, 미리 설정되고, ECU(80)의 ROM내에 기억된 연료분사종료시기를 판독해서 연료분사종료시기를 설정하는 동시에, 이 연료분사종료시기와 크랭크각도로 환산된 인젝터구동시간으로부터 역산해서 연료분사개시시기를 설정하도록 되어있다. 즉 연료분사종료시기보다도 인젝터구동시간만큼 이전의 시점을 연료분사개시시기로 설정하도록 되어있다.
연료분사종료시기는 통상의 즉 부분부하시(부분부하운전시)의 연료분사종료시기와, 완전개방운전시(완전개방운전근처에서의 운전시)의 연료분사종료시기가 각각 설정되어있다.
그리고, 부분부하시의 연료분사종료시기는, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전(60°BTDC)부터 크랭크각 100°정도후(100°ATDC)까지의 범위내의 일시점, 예를 들면 연소가 완전히 행해지는 시점으로 설정된다.
또, 완전개방운전시의 연료분사종료시기는, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후(60°ATDC)부터 크랭크각 120°정도후(120°ATDC)까지의 범위내의 일시점, 구체적으로는 배기중의 검은 연기발생을 억제하는 시점으로 설정된다.
여기서는, 부분부하시의 연료분사종료시기는, 피스톤상사점후 40°(40°ATDC) 정도로 설정되고, 완전개방운전시의 연료분사종료시기는 피스톤상사점 후 12°(12°ATDC)정도로 설정되어 있다.
또한, 부분부하시의 연료분사종료시기는, 희박연소만을 생각한 경우에는, 상기한 피스톤상사점후 40°보다도 더욱 지연시킨 쪽이 바람직함에도 불구하고, 부분부하시의 연료분사종료시기를 이 값으로 설정한 이유는, 이와 같이 빠르게 하므로써 연소시의 압력, 온도의 상승을 저감해서 NOX의 발생을 대폭으로 저감할 수 있기 때문이다. 또한 이 부분부하시의 연료분사종료시기로 설정된 피스톤상사점후 40°는 충분히 희박연소효과, 즉 저연비효과에 도움이 되는 것이다.
또, 이 부분부하시의 연료분사종료시기에 관해서 설명하면, 만약 이 내연기관에 배출가스중의 NOX를 충분히 저감하는 촉매등의 정화장치가 설치되어 있는 경우에는, 당해 연료분사종료시기는 피스톤상사점후 40°보다도 더욱 지연시킴으로써, 희박연소 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 이에 관련해서 부분부하시의 연료분사종료시기와 완전개방운전시의 연료분사종료시기의 관계에 대해서 언급하면, 배출가스중의 NOX의 저감을 고려한다면, 부분부하시에는 완전개방운전시보다도 연료분사종료시기가 빠른 편이 바람직하다는 것이 실험에 의해 확인되고 있다. 그러나, 어떻든간에 부분부하시의 연료분사종료시기는 희박연소효과를 고려하고, 또 필요하다면 NOX의 저감을 고려해서 결정되고, 또 완전개방운전시의 연료분사종료시기는 검은 연기의 저감을 고려해서 결정된다.
또, 기관의 운전상태가 완전개방운전시인지 부분부하시인지의 판단은, ECU(80)내에 설치된 판단수단(76)에 의해서 행해지고, 판단수단(76)에서는 체적효율에 의거해서, 예를 들면 제2도에 표시한 바와 같이, 완전개방시체적효율(WOT)근처의 소정의 체적효율 ηv(ηv는 일정치)이상의 영역을 완전개방운전영역(WOT영역)으로 해서, 체적효율이 이 영역내에 있으면 완전개방운전시라고 판단하고, 체적효율이 이 영역에 달하고 있지 않으면 부분부하시라고 판단하도록 되어 있다. 또한 체적효율은 흡기량등으로부터 구해진다.
본 발명의 일실시예로서의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관은, 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 각 흡기포트(40)(42)로부터의 공기, 혼합기의 흐름은 연소실(30)내에서 화살표 Fa,Fm으로 표시한 바와 같은(제7도참조)층 형상의 텀블흐름을 형성해서 혼합기가 완전연소하기 쉬워지고, 예를 들면 공기 및 혼합기의 전체의 공연비가 이론공연비보다도 커도(즉 전체로서의 혼합기가 희박해도), 혼합기의 연소가 가능해지고, 엔진의 연비를 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 배기중에 함유되는 CO나 NOX등의 유해배출물의 저감이나. 엔진의 노킹방지를 행할 수 있다.
특히, 연료분사시기설정수단(74)에서는, 기관이 완전개방운전근처에 없는 부분부하시에는, 연소가 완전히 행해지는 기관의 효율향상을 겨냥한 시점을 연료분사종료시기(부분부하분사종료시기)로 설정하므로, 상기한 작용 및 효과를 확실히 얻을 수 있다.
한편, 연료분사시기설정수단(74)에서는 고부하시등의 공연비가 농후가 되었을때에는, 배기중에 검은 연기(스모크)가 발생하기 어렵도록 연료분사종료시기의 설정을 행하고, 이에 따라서 연료분사가 행해지므로, 배기중에 검은 연기가 발생하기 어렵게 된다.
즉, 연료분사시기설정수단(74)에서는, 예를 들면 제3도에 표시한 바와 같이 해서, 판단수단(76)에 의해서 체적효율에 의거해서 기관이 WOT영역(완전개방운전시)에 있는지 아닌지를 판단해서(스텝 a1), WOT 영역에 있으면, 연료분사종료시기로서 WOT 분사종료시기(예를 들면 120° ATDC)를 설정하고(스텝 a2) WOT영역에 없으면, 연료분사종료시기로서 부분부하분사종료시기(예를 들면 40°ATDC)를 설정한다(스텝 a3).
그리고, 연료분사시기제어는, 예를 들면 제4도에 표시한 바와 같이 행해지고, 먼저 엔진회전수 Ne를 판독하고(스텝 b1), 흡기량을 판독하고(스텝 b2), 인젝터(66)의 기본구동시간을 구한다(스텝 b3).
이어서, 보정데이터를 맵(MAP)으로부터 판독하고(스텝 b4), 이 보정데이터로부터 기본구동시간에 수온중량보정이나 시동 및 시동후의 중량보정이나 아이들후의 중량보정등의 보정을 실시해서 인젝터(66)의 구동시간(스텝 b5)을 구한다.
또, 이 인젝터(66)의 구동시간을 크랭크각도로 환산한다(스텝 b6). 한편, 상기와 같이 설정된 연료분사종료시기 판독하고(스텝 7), 이 연료분사종료시기로부터 크랭크각도로 환산된 인젝터(66)의 구동시간을 역산해서 연료분사개시시기를 구한다(스텝 b8).
이와 같이해서 설정된 연료분사개시시기 및 연료분사종료시기에 따라서 인젝터(66)를 구동해서 연료분사를 실행한다.
이 결과, 고부하시등의 공연비가 농후가 되었을때에 있어서의 스모크의 발생이 억제되고, 배기가스의 정화에 도움이 된다.
또한, 공연비가 농후가 되었을때에 있어서의 연료분사종료시기, 즉 WOT분사종료시기는 내연기관의 특성에 따라서 다르고, 그 특성에 따른 것으로 설정한다.
예를 들면 제5도, 제6도는 모두 어떤 내연기관의 스모크발생특성을 표시한 것으로서, 이 제5도, 제6도에 있어서, 0은 엔진회전수 1000rpm에 있어서의 데이터를 표시하고, △는 엔진회전수 2000rpm에 있어서의 데이터를 표시하고, X는 엔진회전수 3000rpm에 있어서의 데이터를 표시하고 있으며, 실선은 ○의 데이터로부터 얻어지는 특성곡선을 표시하고, 파선은 △의 데이터로부터 얻어지는 특성곡선을 표시하고, 일점쇄선은 X의 데이터로부터 얻어지는 특성곡선을 표시하고 있다. 또 제5도에서는 위쪽의 데이터(○,△,×)는 공연비(A/F)가 11일 경우의 것이고, 아래쪽의 데이터(○,△,×)는 공연비(A/F)가 12.5일 경우의 것이며, 제6도의 데이터(○,△,×)는 공연비(A/F)가 11일 경우의 것이다.
이 실시예의 내연기관은 제5도에 표시한 바와 같은 특성을 가지고, 연료분사종료 시기가 120°ATDC부근에서 스모크가 적어지고 있는 것을 알 수 있고, 공연비가 농후가 되었을때의 연로분사종료시기를 120°ATDC 부근으로 설정함으로써, 배기가스중의 스모크를 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다.
또, 제6도에 표시한 바와 같은 특성을 가진 내연기관에서는, 연료분사종료시기가 60°ATDC부근에서 스모크가 적어지고, 공연비가 농후가 되었을때의 연료분사종료시기를 이와 같은 시기(60°ATDC부근)로 설정함으로써, 배기가스중의 스모크를 줄일 수 있다.
또한, 이와 같은 연료분사종료시기의 제어에 덧붙여서, 인젝터로부터의 분사연료가 흡기포트의 내벽에 부착하지 않도록 인젝터에 있어서의 연료의 분부퍼짐각을 제한함으로써 스모크의 발생을 억제하는 수단을 병설하는 것도 물론 생각할 수 있고, 이 경우, 보다 한층 스모크억제효과를 기대할 수 있다.
또한, 상기한 실시예에서는, 기관의 체적효율이 WOT영역에 있을때에 스모크의 발생을 억제하기 위한 연료분사종료시기를 설정하고 있으나, 이것은, 체적효율이 WOT영역에 있을때에는, 혼합기의 공연비도 연료농후가 되고, 스모크의 발생이 증대하기 쉽다는 관점에서 행하는 것이다.
이 스모크억제의 연료분사종료시기의 설정을, 공기과잉률에 의거해서 행해도 된다. 예를 들면 공기과잉률이 1.0이하를 농후상태로 하고, 이 경우에 스모크억제의 연료분사종료시기로 설정한다.
또, 상기한 WOT영역은 이 공기과잉률이 1.0이하의 상태에 대응한 것으로서, WOT 영역의 하한을 규정하는 체적효율 ηv는 WOT의 체적효율의 대략 80% 정도의 값으로 설정된다.
또, 체적효율이 WOT영역에 있고 또한 공기과잉률이 1.0이하일때에 스모크억제의 연료분사종료시기로 설정하도록 해도 된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관에 의하면, 각 기통에 2개의 흡기포트를 구비하는 동시에, 이들 흡기포트중의 한쪽의 흡기포트에 흡기행정에 대응해서 밸브개방제어되는 인젝터를 구비하고, 상기한 흡기포트로부터 혼합기 및 공기를 연소실내에서 층형상의 텀블흐름이 되도록 유입시켜 혼합기의 연소를 행하는 층형상연소기관에 있어서, 연소분사종료시기를 설정하는 동시에 이 연료분사종료시기와 필요연료량에 의거해서 연료분사개시시기를 설정하는 연료분사시기설정수단과, 이 연료분사시기설정수단에 의해서 설정된 연료분사시기에 따라서 상기 인젝터를 구동하는 인젝터구동수단과, 상기 기관의 운전상태가 완전개방 운전근처에 있는지 아닌지를 판단하는 판단수단을 구비하고, 상기 연료분사시기설정수단은, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없다고 판단되었을때에 상기 연료분사종료시기를 설정하는 부분부하시설정수단과, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 있다고 판단되었을때에 상기 연료분사종료시기를 설정하는 완전개방시설정수단을 적어도 구비하고, 상기 완전개방시설정수단은, 완전부하시에 발생하기 쉬운 검은 연기의 발생을 억제할 수 있도록 상기의 연료분사종료시기를 흡기행정개시후의 소정시기로 설정하도록 구성됨으로써, 층형상연소내연기관의 고부하시에 있어서의 스모크의 발생을 억제할 수 있게 되고 배기가스를 정확히 할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 상기 연료분사시기설정수단을, 상기 판단수단에 의해 기관의 체적효율이 완전 개방 운전 근처에 있다고 판단되었을때의 연료분사종료시기로서, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤 상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기를 설정하도록 구성함으로써, 스모크의 발생억제에 의한 배기가스정화효과를 보다 확실히 얻을 수 있다.
또, 상기 연료분사시기설정수단을, 상기 판단수단에 의해 기관의 체적효율이 완전개방운전근처에 없다고 판단되면, 부분부하운전상태에 있어서의 상기 연료분사종료시기로서 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기를 설정하도록 구성함으로써, 부분부하운전시의 연소가 양호하게 행해지고, 기관의 성능이 향상한다.
또한, 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 부분부하시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기를 상기 완전개방시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기보다도 크랭크각의 전진쪽에 설정되도록 구성함으로써, 특히 이 조건에서도 상기 완전개방시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기가 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기이며, 상기 부분부하시설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기이도록 설정함으로써, 완전개방운전상태에 있어서는, 스모크발생억제에 의한 배출가스정화효과를 얻을 수 있고, 또 부분부하운전시에 있어서는 NOX의 발생을 대폭으로 저감하면서 양호한 희박연소가 행해진다.

Claims (5)

  1. 각 기통에 2개의 흡기포트를 구비하는 동시에, 이들 흐기포트중의 한쪽의 흡기포트에 흡기행정에 대응해서 밸브개방제어되는 인젝터를 구비하고, 상기한 흡기포트로부터 혼합기 및 공기를 연소실내에서 층형상의 텀블흐름이 되도록 유입시켜서 혼합기의 연소를 행하는 층형상연소기관에 있어서 연료분사종료시기를 설정하는 동시에 이 연료분사종료시기와 필요연료량에 의거해서 연료분사개시시기를 설정하는 연료분사시기설정수단과, 이 연료분사시기설정수단에 의해서 설정된 연료분사시기에 따라서 상기 인젝터를 구동하는 인젝터구동수단과, 상기 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 있는지 아닌지를 판단하는 판단수단을 구비하고, 상기 연료분사시기설정수단은, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전근처에 없다고 판단되었을때에 상기 연료분사종료시기를 설정하는 부분부하시 설정수단과, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전개방운전 근처에 있다고 판단되었을때에 상기 연료분사종료시기를 설정하는 완전개방시 설정수단을 적어도 구비하고, 상기 완전개방시 설정수단은, 완전개방운전시에 발생하기 쉬운 검은 연기의 발생을 억제할 수 있도록 상기의 연료분사종료시기를 흡기행정개시후의 소정시기로 설정하는 것을 특징으로 하는 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 완전 개방시 설정수단은, 상기 판단 수단에 의해 기관의 운전상태가 완전 개방 운전 근처에 있다고 판단되었을때의 연료분사종료시기로서, 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기를 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사시기제어식 층형상 연소 내연기관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 부분부하시 설정수단은, 상기 판단수단에 의해 기관의 운전상태가 완전 개방운전근처에 없다고 판단되면, 부분부하 운전 상태에 있어서의 상기 연료분사종료시기로서 흡기행정개시에 있어서의 피스톤 상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기를 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연료분사시기설정수단에 있어서의 상기 부분부하시 설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 상기 완전 개방시 설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기보다도 크랭크각의 전진쪽에 설정되는 것을 특징으로 하는 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연료분사시기 설정수단에 있어서의 상기 완전개방시 설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도후부터 크랭크각 120°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기이며, 상기 부분부하시 설정수단에 의해 설정되는 연료분사종료시기는 흡기행정개시에 있어서의 피스톤상사점을 기준으로 크랭크각 60°정도전부터 크랭크각 100°정도후까지의 범위내의 소정의 일시기인 것을 특징으로 하는 연료분사시기제어식 층형상연소내연기관.
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