図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2008年8月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

内燃機関運転状態に応じて予混合圧縮着火燃焼通常燃焼とを切換え可能な予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の、比較的低負荷側の領域における燃焼の安定性を向上させる技術を提供する。

解決手段

内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属する場合には予混合圧縮着火燃焼を行い、運転状態が通常状態に属する場合には通常燃焼を行い、予混合圧縮着火燃焼を行なう場合には通常燃焼を行なう場合と比較してEGRガス量を増加させる予混合圧縮着火内燃機関に適用される。そして、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域において低負荷側の所定の低EGR領域に属する場合には、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、EGRガス量を減少させる。

概要

背景

近年、内燃機関において、吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料噴射することで、該燃料と吸気(空気)との予混合気を形成し、該予混合気を燃焼に供する予混合圧縮着火内燃機関の開発が進められている。また、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」ともいう)の量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環(以下、「EGR」ともいう)装置が知られている。

ところで、予混合圧縮着火燃焼は、燃料と吸気とが予混合され、この予混合気の温度が上昇することにより着火するものであって、高負荷、高回転の運転状態においては過早着火が生じ易いため、全ての運転状態で実施できるわけではない。一方、その着火の温度は排気再循環による排気ガス(以下、「EGRガス」ともいう)の量でコントロールできることが分かっている。従って、予混合圧縮着火燃焼においては、実施する運転状態を低負荷側の領域に制限することと、EGRガスの量を制御することによって過早着火などの不都合を抑制している。また、一般に、気筒に還流させるEGRガス量が増加するにつれて発生するNOx量は低下する。

これに関連して、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合よりも多い第1の燃焼状態と拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合よりも多い第2の燃焼状態とを切換え、第1の燃焼状態のときに排気の還流量に関するEGR値が第1の設定値以上になる一方、第2の運転状態のときには前記EGR値が前記第1の設定値よりも少ない第2の設定値以下になるようにし、第1の燃焼状態と第2の燃焼状態との間で切換える際に、気筒の圧縮上死点近傍で主燃焼が開始した後、適切な時期にさらに燃料を噴射(後噴射)して、この後噴射した燃料の燃焼によって、先の燃焼により生成した再燃焼させるようにする技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。

また、通常燃料噴射弁予混合燃料噴射弁とを備え、内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切換える内燃機関であって、機関始動時には予混合燃料噴射弁からの燃料噴射によって予混合気を形成し、この予混合気を燃焼させることで機関回転数を上昇させる技術も提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。

しかし、上記の技術において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の領域のうち特に内燃機関の負荷が低い領域においては、燃料噴射量が極少量となるため、EGRガスの量が過剰に多いと混合気が過薄となり、失火などの不都合が生じるおそれがあった。
特開2004−003415号公報
特開2005−201208号公報

概要

内燃機関の運転状態に応じて予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼とを切換え可能な予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の、比較的低負荷側の領域における燃焼の安定性を向上させる技術を提供する。内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属する場合には予混合圧縮着火燃焼を行い、運転状態が通常状態に属する場合には通常燃焼を行い、予混合圧縮着火燃焼を行なう場合には通常燃焼を行なう場合と比較してEGRガス量を増加させる予混合圧縮着火内燃機関に適用される。そして、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域において低負荷側の所定の低EGR領域に属する場合には、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、EGRガス量を減少させる。

目的

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態に応じて予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼とを切換え可能な予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の、比較的低負荷側の領域における燃焼の安定性を向上させる技術を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、前記内燃機関の排気通路吸気通路とを連通するEGR通路及び、該EGR通路を通過する排気の量を制御するEGR弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をEGRガスとして前記吸気通路に再循環させるEGR手段と、を備え、前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにし、前記予混合圧縮着火燃焼が行われる場合には、前記通常燃焼が行われる場合と比較して前記EGRガスの量を増加させる予混合圧縮着火内燃機関であって、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定のEGR低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、前記EGRガスの量を減少させることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。

請求項2

内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路及び、該EGR通路を通過する排気の量を制御するEGR弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をEGRガスとして前記吸気通路に再循環させるEGR手段と、を備え、前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにし、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域に属する場合には、前記通常燃焼領域に属する場合と比較して前記EGRガスの量を増加させるとともに、前記内燃機関の負荷に応じて前記EGRガスの量を連続的に変化させる予混合圧縮着火内燃機関であって、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼状態において低負荷側の所定の第2EGR低減領域に属する場合には、前記内燃機関の負荷が小さくなるほど前記EGRガスの量を減少させ、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において前記第2EGR低減領域より高負荷側の領域に属する場合には、前記内燃機関の負荷が小さくなるほど前記EGRガスの量を増加させることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。

請求項3

内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記内燃機関に導入される吸気の量を制御する吸気制御弁と、を備え、前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにする予混合圧縮着火内燃機関であって、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定の吸気量低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における前記吸気量低減領域より高負荷側の領域に属する場合と比較して、前記吸気制御弁によって前記吸気の量を減少させることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。

請求項4

前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記内燃機関に導入される吸気の量を制御する吸気制御弁をさらに備え、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定の第2吸気量低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における前記第2吸気量低減領域より高負荷側の領域に属する場合と比較して、前記吸気制御弁によって前記吸気の量を減少させることを特徴とする請求項1または2に記載の予混合圧縮着火内燃機関。

請求項5

前記内燃機関の運転状態が前記吸気量低減領域に属する場合には、前記吸気制御弁によって前記内燃機関の吸気圧を負圧にすることを特徴とする請求項3に記載の予混合圧縮着火内燃機関。

技術分野

0001

本発明は、予混合圧縮着火内燃機関に関する。

背景技術

0002

近年、内燃機関において、吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料噴射することで、該燃料と吸気(空気)との予混合気を形成し、該予混合気を燃焼に供する予混合圧縮着火内燃機関の開発が進められている。また、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」ともいう)の量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環(以下、「EGR」ともいう)装置が知られている。

0003

ところで、予混合圧縮着火燃焼は、燃料と吸気とが予混合され、この予混合気の温度が上昇することにより着火するものであって、高負荷、高回転の運転状態においては過早着火が生じ易いため、全ての運転状態で実施できるわけではない。一方、その着火の温度は排気再循環による排気ガス(以下、「EGRガス」ともいう)の量でコントロールできることが分かっている。従って、予混合圧縮着火燃焼においては、実施する運転状態を低負荷側の領域に制限することと、EGRガスの量を制御することによって過早着火などの不都合を抑制している。また、一般に、気筒に還流させるEGRガス量が増加するにつれて発生するNOx量は低下する。

0004

これに関連して、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合よりも多い第1の燃焼状態と拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合よりも多い第2の燃焼状態とを切換え、第1の燃焼状態のときに排気の還流量に関するEGR値が第1の設定値以上になる一方、第2の運転状態のときには前記EGR値が前記第1の設定値よりも少ない第2の設定値以下になるようにし、第1の燃焼状態と第2の燃焼状態との間で切換える際に、気筒の圧縮上死点近傍で主燃焼が開始した後、適切な時期にさらに燃料を噴射(後噴射)して、この後噴射した燃料の燃焼によって、先の燃焼により生成した再燃焼させるようにする技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。

0005

また、通常燃料噴射弁予混合燃料噴射弁とを備え、内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切換える内燃機関であって、機関始動時には予混合燃料噴射弁からの燃料噴射によって予混合気を形成し、この予混合気を燃焼させることで機関回転数を上昇させる技術も提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。

0006

しかし、上記の技術において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の領域のうち特に内燃機関の負荷が低い領域においては、燃料噴射量が極少量となるため、EGRガスの量が過剰に多いと混合気が過薄となり、失火などの不都合が生じるおそれがあった。
特開2004−003415号公報
特開2005−201208号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態に応じて予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼とを切換え可能な予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の、比較的低負荷側の領域における燃焼の安定性を向上させる技術を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には予混合圧縮着火燃焼を行い、運転状態が通常状態に属する場合には通常燃焼を行い、前記予混合圧縮着火燃焼を行なう場合には前記通常燃焼を行なう場合と比較してEGRガスの量を増加させる予混合圧縮着火内燃機関に適用される。そして、前記内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域において低負荷側の所定のEGR低減領域に属する場合には、内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、EGRガス量を減少させることを最大の特徴とする。

0009

より詳しくは、内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、
前記内燃機関の排気通路吸気通路とを連通するEGR通路及び、該EGR通路を通過する排気の量を制御するEGR弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をEGRガスとして前記吸気通路に再循環させるEGR手段と、
を備え、
前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにし、
前記予混合圧縮着火燃焼が行われる場合には、前記通常燃焼が行われる場合と比較して前記EGRガスの量を増加させる予混合圧縮着火内燃機関であって、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定のEGR低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、前記EGRガスの量を減少させることを特徴とする。

0010

上述のように、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属する場合には、吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼が行なわれる。そして、予混合圧縮着火燃焼における過早着火を抑制するために、予混合燃焼領域においては、通常燃焼が行なわれる通常燃焼領域と比較してEGRガスの量が増加される。

0011

ここで前述のように、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる予混合燃焼領域は、内燃機関の運転状態における低負荷及び低回転数の領域に限定されている。これは、高負荷、高回転数の運転状態においては過早着火が生じ易く、予混合燃焼による安定した運転の継続が困難となるからである。

0012

そして、この予混合燃焼領域における低負荷側の領域においては、EGRガスの量が多くなると、混合気が過薄となることにより燃焼が不安定となり、また、混合気の比熱比が低下するため燃焼室内の温度が上昇しづらくなるので、失火が生じるおそれがあった。

0013

そこで、本発明においては、予混合燃焼領域における低負荷側の領域である、所定のEGR低減領域においては、予混合圧縮着火燃焼を維持しつつ、予混合燃焼領域における他の領域と比較してEGRガスの量を減少させることとした。これによれば、予混合燃焼領域のなかで低負荷側の領域において、混合気が過薄となることまたは、混合気の比熱比が低下することで失火が生じることを抑制でき、予混合圧縮着火燃焼における燃焼を安定化させることができる。

0014

なお、上記において所定のEGR低減領域とは、予混合燃焼領域における低負荷側の領域であって、予混合燃焼領域における高負荷側の領域と同様にEGRガスの量を多くすると、混合気が過薄となることまたは、混合気の比熱比が低下することにより燃焼が不安定
となり、失火が生じるおそれがあると考えられる領域であり、予め実験的に求めてもよい。

0015

また、本発明においては、内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路及び、該EGR通路を通過する排気の量を制御するEGR弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をEGRガスとして前記吸気通路に再循環させるEGR手段と、
を備え、
前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにし、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域に属する場合には、前記通常燃焼領域に属する場合と比較して前記EGRガスの量を増加させるとともに、前記内燃機関の負荷に応じて前記EGRガスの量を連続的に変化させる予混合圧縮着火内燃機関であって、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼状態において低負荷側の所定の第2EGR低減領域に属する場合には、前記内燃機関の負荷が小さくなるほど前記EGRガスの量を減少させ、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において前記第2EGR低減領域より高負荷側の領域に属する場合には、前記内燃機関の負荷が小さくなるほど前記EGRガスの量を増加させるようにしてもよい。

0016

ここで、予混合圧縮着火内燃機関においては、該内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属する場合には、通常燃焼領域に属する場合と比較してEGRガスの量を増加させるとともに、EGRガスの量を内燃機関の負荷に応じて連続的に変化させるようにしてもよい。そして、本発明をこのような予混合圧縮着火内燃機関に適用してもよい。

0017

さらにその場合には、内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における低負荷側の所定の第2EGR低減領域に属する場合には、内燃機関の負荷が低くなるほどEGRガスの量を減少させるようにし、内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における前記第2EGR低減領域より高負荷側の領域に属する場合には、内燃機関の負荷が低くなるほどEGRガスの量を増加させるようにしてもよい。

0018

すなわち予混合燃焼領域においては、燃料噴射量との関係で、EGRガスの量を増加させ過ぎると、吸気における酸素濃度が減少してスモークの発生などの不都合が生じるおそれがある。そこで通常、機関負荷が大きくなるほど、EGRガスの量を少なくするように制御する場合が多い。これに対し本発明においては、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域の比較的低負荷側の所定の第2EGR低減領域に属する場合には、逆にEGRガスの量が多いと今度は前述のように失火する虞が生じるので、機関負荷が小さくなるに応じてEGRガスの量を少なくする。

0019

そうすれば、予混合燃焼領域のうちの比較的高負荷の領域においてはEGRガスの量を少なく抑えることによってスモークの発生を抑制することができ、予混合燃焼領域のうちの低負荷側の第2EGR低減領域においてはEGRガスの量を少なく抑えることによって失火を抑制することができる。さらに機関負荷とEGRガスの量との連続的な関係を維持することができるのでEGRガスの量の制御性を向上することができ、より確実に燃焼を安定化することができる。

0020

なお、上記において所定の第2EGR低減領域とは、予混合燃焼領域における低負荷側の領域であって、予混合燃焼領域における高負荷側の領域と同様にEGRガスの量を多くすると、混合気が過薄となることまたは、混合気の比熱比が低下することにより燃焼が不安定となり、失火が生じるおそれがあると考えられる領域であり、前述のEGR低減領域と同じ領域であってもよい。

0021

また、本発明においては、内燃機関における吸気行程中および/または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼と、前記予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を切換える燃焼切換え手段と、
前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記内燃機関に導入される吸気の量を制御する吸気制御弁と、
を備え、
前記内燃機関の運転状態が所定の予混合燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記予混合圧縮着火燃焼を行うようにし、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域以外の通常燃焼領域に属する場合には前記燃焼切換え手段によって前記通常燃焼を行うようにする予混合圧縮着火内燃機関であって、
前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定の吸気量低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における前記吸気量低減領域より高負荷側の領域に属する場合と比較して、前記吸気制御弁によって前記吸気の量を減少させるようにしてもよい。

0022

すなわち、予混合燃焼領域における低負荷側の領域である吸気量低減領域においては、吸気を絞って気筒内の燃料濃度を上昇させることとする。そうすれば、低負荷の領域における燃焼の安定性を向上させることができる。また、吸気を絞ったとしても着火前の筒内温度到達温度には大きな変化はないと考えられるため筒内温度は確保することができるので、この点からも燃焼の安定性を向上させることができる。なおここで、吸気の量を減少させる際には、吸気圧を低下させて負圧の状態としてもよい。すなわち、予混合燃焼領域において過給効果がない状態では、吸気圧が大気圧で有ることが多いため、吸気量低減領域においては吸気圧を負圧の状態とすることにより、より確実に気筒内の燃料濃度を上昇させることができる。

0023

なお、上記において所定の吸気量低減領域とは、予混合燃焼領域における低負荷側の領域であって、予混合燃焼領域における高負荷側の領域と同等の吸気圧とした場合には、燃料濃度が低いために燃焼が不安定となり、失火が生じるおそれがあると考えられる領域であり、予め実験的に求めてもよい。

0024

また、本発明においては、前記内燃機関の運転状態が前記EGR低減領域または前記第2EGR低減領域に属する場合における、上述のEGRガスの量の制御に加えて、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定の第2吸気量低減領域に属する場合には、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、前記吸気制御弁によって前記吸気の量を減少させるようにしてもよい。

0025

そうすれば、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定のEGR低減領域または前記第2EGR低減領域に属する場合に、上述のEGRガスの量の制御を行うことと、前記内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域において低負荷側の所定の第2吸気量低減領域に属する場合に、内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域における他の領域に属する場合と比較して、吸気制御弁によって吸気量を減少させることの両
方の効果によって、予混合燃焼領域における低負荷側の領域において燃焼の安定性をより確実に向上させることができる。

0026

また、これによれば、予混合燃焼領域における低負荷側の領域において、EGRガスの量を減少させることと、吸気量を減少させることの両方によって、燃焼安定性を向上させることとなる。従って、それぞれの制御を単独で行う場合と比較すると、EGRガスの量の減少幅を少なくすることができ、吸気量の減少幅を少なくすることができる。従って、EGRガスの量の変化幅が少ないのでEGRガスの量の制御性を向上させることができるとともに、吸気圧が大きな負圧となることを抑制できるのでポンプロスの増加を抑制することができる。

0027

なお、上記において所定の第2吸気量低減領域とは、予混合燃焼領域における低負荷側の領域であって、予混合燃焼領域における高負荷側の領域と同等の吸気圧とした場合には、燃料濃度が低いために燃焼が不安定となり、失火が生じるおそれがあると考えられる領域であり、前述の吸気量低減領域と同じ領域であってもよい。

0028

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。また、上記においてEGRガスの量を増加または減少させるとは、吸気におけるEGR率を増加または減少させることを含む。すなわち上記において、EGRガスの絶対量を増加または減少させる制御を行ってもよいし、EGRガスの量の吸気全体の量に対する比率を増加または減少させる制御を行ってもよい。

発明の効果

0029

本発明にあっては、内燃機関の運転状態に応じて予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼とを切換え可能な予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行なわれる運転状態の、比較的低負荷側の領域における燃焼の安定性を向上させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0030

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

0031

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンに適用した実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る内燃機関としてディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。

0032

図1に示すように、内燃機関1は、吸入行程圧縮行程爆発行程膨張行程)及び排気行程4サイクルを繰り返して出力を得る。内燃機関1は、その内部に気筒(燃焼室)2を形成する。気筒2で発生する燃料の爆発力は、ピストン3及びコンロッド4を介してクランクシャフト(図示略)の回転力に変換される。また、気筒2には、吸気通路5の最下流部をなす吸気ポート11と、排気通路6の最上流部をなす排気ポート8とが設けられている。吸気ポート11と気筒2との境界吸気弁12によって開閉される。また、排気ポート8と気筒2との境界は排気弁9によって開閉される。

0033

また、内燃機関1は、燃料噴射弁10を備えている。燃料噴射弁10は、高圧ポンプ(図示略)等によって加圧された燃料を、燃焼室2に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。

0034

また、排気通路6には、排気中に含まれるNOx(窒素酸化物)、HC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、微粒子(PM:Particulate Matter)等を浄化
する排気浄化装置7が設けられている。一方、吸気通路5には、吸気の量を制御可能なスロットル弁14が設けられている。このスロットル弁14は本実施例において吸気制御弁に相当する。

0035

また、内燃機関1には、吸気通路5と排気通路6とを連通するEGR(排気再循環)通路30が形成されている。このEGR通路30は、排気の一部を適宜吸気通路5に戻す機能を有する。EGR通路30には、同通路30内を流れるガス(EGRガス)の流れ方向(図1中において矢印で示す)に沿って上流から下流にかけ、EGRクーラ31、EGR弁32が、順次配設されている。

0036

EGRクーラ31は、EGR通路30の周囲を取り巻くように設けられ、EGRガスを冷却する。EGR弁32は、無段階に開閉される電子制御弁開閉弁)であり、EGRガスの流量を自在に調整することができる。ここで、EGR通路30及びEGR弁32は、本実施例においてEGR手段を構成する。

0037

内燃機関1は、運転者によるアクセルペダル(図示略)の踏込量に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ、クランクシャフト(図示略)の機関回転数に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ、及び内燃機関1内を循環する冷却水の温度(冷却水温)に応じた信号を出力する水温センサ、吸気通路5を通じて気筒2に導入される空気(新気)の流量(吸入空気量)に応じた信号を出力するエアフローメータ13等、各種センサを備える。これら各種センサの信号は、電子制御ユニット(Electronic C
ontrol Unit:ECU)20に入力される。例えば、クランクポジションセン
サはクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをECU20に出力し、ECU20はこの出力パルスに基づいてエンジン回転数演算する。アクセルポジションセンサはアクセル開度に比例した出力電圧をECU20に出力し、ECU20はアクセルポジションセンサの出力信号に基づいて機関負荷を演算する。この機関負荷は燃料噴射量に対応した値となるもので、ECU20は、これら機関負荷や機関回転数などによって内燃機関1の運転状態を検出する。

0038

ECU20は、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びバックアップRAM等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいて内燃機関1の各種構成要素を統括制御する。

0039

また、本実施例に係る内燃機関1は、ECU20からの指令によって吸気行程中または圧縮行程中に燃料噴射弁10から気筒2へ向けて燃料を噴射することで、気筒2内において燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される、いわゆる予混合圧縮着火燃焼と、予混合気を形成せずに燃焼を行う通常燃焼と、を選択的に切り替えることが可能な予混合圧縮着火内燃機関である。ここでECU20は、本実施例における燃焼切換え手段に相当する。

0040

ここで、内燃機関1において予混合圧縮着火燃焼が実施される予混合燃焼領域は、図2(a)に示すように低負荷及び低回転数の領域に限られている。これは、高負荷または高回転数の領域において予混合圧縮着火燃焼を行う場合には、気筒2内の温度も高温となるため過早着火が生じ易く、騒音が大きくなるなどの不都合が生じるおそれがあるからである。

0041

また、低負荷及び低回転数の予混合燃料領域においても、実際には過早着火を抑制するために大量にEGRガスを吸気通路5に導入することによりEGR率を高め、吸気の比熱比を低下させることによって筒内温度の上昇を抑制することとしている。

0042

しかし、図2(b)に示す、予混合燃焼領域のさらに低負荷側の領域においては、燃料噴射量が少ないために燃焼が不安定になりやすい状態となっている。このような領域においてEGRガスの量を過剰に多くすると、混合気が過薄になるとともに、混合気の比熱比が低下して筒内温度が上昇しづらくなり、燃焼が不安定になって失火のおそれが生じる。

0043

そこで、本実施例においては、内燃機関1の運転状態が予混合燃焼領域においてさらに低負荷側の領域である低EGR領域に属する場合には、予混合燃焼領域における比較的高負荷の領域と比較してEGR率を低下させることとした。

0044

図3には、本実施例における機関負荷とEGR率との関係のグラフの例を示す。図3に示すように、予混合燃焼領域においては予混合燃焼を行うとともに通常燃焼領域と比較してEGR率を高める。そして、予混合燃焼領域における低負荷側の低EGR領域においては、予混合圧縮着火燃焼を継続しつつEGR率を低下させる。

0045

ここで低EGR領域は、内燃機関1の運転状態がこの領域に属する場合に、予混合燃焼領域におけるより高負荷側の領域と同じEGR率とした場合には燃焼が不安定となり失火のおそれが生じる領域である。低EGR領域は予め実験的に求めても良い。

0046

これによれば、予混合燃焼領域において低負荷の運転状態においても、混合気の過薄化を抑制しまたは混合気の比熱比を向上させることによって、燃焼の安定性を確保することができ、失火などの不具合の発生を抑制することができる。なお、上記における低EGR領域は、本実施例においてEGR低減領域に相当する。

0047

なお、上記においては、予混合燃焼領域における低EGR領域および、予混合燃焼領域における低EGR領域より高負荷側の領域の内部において、それぞれEGR率を一定とする例について説明した。

0048

これに対し、予混合燃焼領域における低EGR領域より高負荷側の領域においては、機関負荷の減少とともにEGR率を増加させ、低EGR領域においては、機関負荷の減少とともにEGR率を減少させ、且つ低EGR領域より高負荷側の境界及び、予混合燃焼領域と通常燃焼領域との境界においてEGR率が連続的に変化するようにしてもよい。

0049

そうすれば、予混合燃焼領域における低EGR領域より高負荷側の領域においては、スモークの発生の抑制と過早着火の抑制とを両立させることができ、低EGR領域においても、失火の抑制と過早着火の抑制とを両立させることができる。さらに、EGR率が連続的に変化するのでEGR率の制御性を向上させることができる。この場合における機関負荷とEGR率との関係を示すグラフの例を図4に示す。なお、この場合の低EGR領域は、第2EGR低減領域に相当する。

0050

次に、本発明における実施例2について説明する。本実施例においては、内燃機関1の運転状態が予混合燃焼領域のうちの低負荷側の低吸気圧領域に属する場合に、スロットル弁14を絞って吸気圧を減少させる制御について説明する。

0051

前述のように、内燃機関1の運転状態が予混合燃焼領域における低負荷側の所定の低吸気圧領域に属する場合には、噴射燃料量が少ないためにまたは比熱比が低いために燃焼が不安定になり失火が発生するおそれがあった。それに対し、本実施例においては、低吸気圧領域において吸気を絞ることにより燃料濃度を増加させることとした。これによれば、噴射燃料量が少ない低吸気圧領域においても燃料濃度が過薄となることを抑制でき、燃焼の安定性を確保することができる。なお、この運転状態において吸気圧を低下させたとし
ても着火前の筒内温度には殆ど影響が及ばないので、過早着火の抑制効果を維持することができる。

0052

図5には、本実施例における機関負荷と吸気圧との関係のグラフの例を示す。図5に示すように、予混合燃焼領域の比較的高負荷の領域よりさらに高負荷側の運転状態においては、図示しない過給機の過給効果が現れるので吸気圧は機関負荷が増加するに伴って増加する。

0053

一方、予混合燃焼領域において機関負荷が中程度以下の領域においては、過給機の効果が及ばないので、吸気圧は略大気圧となる。

0054

予混合燃焼領域におけるさらに低負荷側の低吸気圧領域においては、吸気圧を負圧にするとともに、機関負荷が減少するに従って吸気負圧が大きくなるようにする。

0055

ここで、低吸気圧領域とは、この領域で吸気圧を大気圧とした場合には、燃料濃度が過剰に低くなり、失火のおそれが生じる運転状態の領域であり、本実施例において吸気圧低減領域に相当する。

0056

本実施例によれば、予混合燃焼領域における低負荷側の領域において燃焼の安定性をより確実に確保することができる。

0057

なお、上記の実施例1においては、予混合燃焼領域における低負荷側の低EGR領域においてEGR率を低下させる制御について説明した。また、実施例2においては、予混合燃焼領域における低負荷側の低吸気圧領域においては、吸気圧を低下させる制御について説明した。

0058

本発明においては、上記の2つの制御を組み合わせて両方行なってもよい。そうすれば、同じ燃焼安定性の効果を得るために、必要となるEGR率の低下幅と、吸気負圧の大きさとを減少させることができる。

0059

その結果、予混合燃焼領域において燃焼安定性を確保する際のEGR率の変化幅が過剰に大きくなることを抑制でき、EGR率を変化させる際の制御性を向上させることができる。また、予混合燃焼領域において燃焼安定性を確保する際の吸気圧の負圧が過剰に大きくなることを抑制でき、ポンプロスが増大して燃費が悪化することを抑制できる。なお、この場合の低吸気圧領域は、第2吸気圧低減領域に相当する。

図面の簡単な説明

0060

本発明の実施例における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。
本発明の実施例における通常燃焼領域と予混合燃焼領域及び失火のおそれのある領域について説明するための図である。
本発明の実施例1における機関負荷とEGR率との関係の第1の例を示すグラフである。
本発明の実施例1における機関負荷とEGR率との関係の第2の例を示すグラフである。
本発明の実施例2における機関負荷と吸気圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

0061

1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・ピストン
4・・・コンロッド
5・・・吸気通路
6・・・排気通路
7・・・排気浄化装置
8・・・排気ポート
9・・・排気弁
10・・・燃料噴射弁
11・・・吸気ポート
12・・・吸気弁
13・・・エアフローメータ
14・・・スロットル弁
20・・・ECU
30・・・EGR通路
31・・・EGRクーラ
32・・・EGR弁

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ