JP3142630B2 - 多点火式エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

多点火式エンジンの燃焼制御装置

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JP3142630B2
JP3142630B2 JP04107647A JP10764792A JP3142630B2 JP 3142630 B2 JP3142630 B2 JP 3142630B2 JP 04107647 A JP04107647 A JP 04107647A JP 10764792 A JP10764792 A JP 10764792A JP 3142630 B2 JP3142630 B2 JP 3142630B2
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    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多点火式エンジンの燃
焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジンにおいては、
通常の運転領域例えば低負荷領域等では燃費性能が良好
であることが要求される一方、高負荷領域等ではエンジ
ン出力が十分に高いことが要求される。そこで、近年、
それほど高出力が要求されない運転領域例えば低負荷領
域等では混合気をできるだけリーンにして燃費性能を高
める一方、高出力が要求される運転領域例えば高負荷領
域等では混合気をほぼ理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.７)に
保持するようにしたエンジン、いわゆるリーンバーンエ
ンジンが多用されている。
【０００３】しかしながら、一般に混合気をリーンにす
ると、その着火性が悪くなるといった問題がある。そこ
で、これを改善するため、１つの気筒に対して複数の点
火プラグを設け、混合気の着火性を高めるようにした多
点火式エンジンが提案されている(例えば、米国特許２,
４８１,８９０号明細書参照)。しかしながら、このよう
に１つの気筒に複数の点火プラグを設けた場合でも、燃
費性能が十分に高められる程度にまで混合気をリーン化
すると、着火性が悪化して失火が生じる場合がある。
【０００４】そこで、１つの気筒に対して第１,第２の
２つの吸気ポートを設け、第１吸気ポートを、シリンダ
略接線方向を指向するようにして燃焼室に開口させある
いは開口部付近をヘリカル状に形成するなどして、燃焼
室内にスワール(周方向の渦流)を生成させるスワールポ
ートとする一方、第２吸気ポートを普通の吸気ポートあ
るいは燃焼室内にタンブル(縦渦)を生成させるタンブル
ポートとするとともに該第２吸気ポートにこれを開閉す
る開閉弁を設けたエンジンが提案されている。かかるエ
ンジンにおいては、普通、それほど高出力が要求されな
い運転領域では、開閉弁が閉じられ、第１吸気ポートの
みから燃焼室にエアが供給され、燃焼室内に強いスワー
ルが生成され、該スワールによって混合気が成層化さ
れ、点火プラグ(中心部点火プラグ)まわりにリッチな混
合気が形成される。このため、混合気をかなりリーンに
した場合でもその着火性が良好となる。他方、高出力が
要求される運転領域では、開閉弁が開かれ、両吸気ポー
トから燃焼室に十分なエアが供給され、これによって充
填効率が高められ、エンジン出力が十分に高められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
スワールを生成するための第１吸気ポートと、充填効率
を高めるための第２吸気ポートとが設けられた従来のリ
ーンバーンエンジンにおいては、リーンバーン領域内の
燃焼安定性の高い領域またはそれ程高トルクを必要とし
ない領域（例えば、図６中の領域１)では、混合気をか
なりリーンにしても(例えば、Ａ／Ｆ＝２４)良好な着火
性及び必要トルクが得られるものの、燃焼安定性が若干
悪くなる領域(例えば、図６中の領域２)では、十分な着
火性を確保するためには空燃比をややリッチ側に移行さ
せる必要がある(例えば、Ａ／Ｆ＝２０)。また、リーン
空燃比（Ａ／Ｆ＝２４）で得られるトルクには限界があ
り、それ以上のトルクを得るには空燃比をややリッチ側
に移行させる必要がある。
【０００６】しかしながら、このように空燃比をリッチ
側に移行させると、ＮＯx発生量が増加するといった問
題がある。すなわち、一般に、ＮＯx発生量は理論空燃
比(Ａ／Ｆ＝１４.７またはλ＝１)よりややリーン側の
地点(例えば、Ａ／Ｆ＝１６)でピークとなり、これより
リーン側では混合気がリーンなほどＮＯx発生量が少な
くなり、またリッチ側では混合気がリッチなほどＮＯx
発生量が少なくなる。このため、前記のような第１,第
２吸気ポートを備えたエンジンにおいて、燃焼安定性が
若干悪くなる領域、またはある程度以上のトルクを得る
ために空燃比をややリッチ側に移行させる必要がある領
域で、空燃比をリッチ側に移行させると、ＮＯx発生量
が増加するわけである。そして、かかるＮＯx発生量が
規制値を超える場合には、通常、三元触媒等を用いた触
媒コンバータで排気ガス中のＮＯxを除去するといった
対応がなされるが、かかる三元触媒は一般に空燃比が理
論空燃比付近（Ａ／Ｆ＝１３〜１５）でないと有効に機
能しない。このため、三元触媒を用いてＮＯx排出量を
低減する場合、上記の燃焼安定性が悪くなる領域ではリ
ーンバーンを行うことができず、したがってリーンバー
ン領域が狭められ、燃費性能が十分には高められないと
いった問題がある。本発明は、上記従来の問題点を解決
するためになされたものであって、ＮＯｘ発生量を抑制
しつつリーンバーン領域を広げることができ、燃費性能
を高めることができるエンジンないしその燃焼制御装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
になされた本願第１の発明にかかる多点火式エンジンの
燃焼制御装置は、（ｉ）所定のリーンバーン運転領域で
は、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるリー
ンバーンエンジン用のものであって、（ii）エンジンの
該リーンバーン運転領域内において空燃比が比較的リー
ン側に設定される第１の運転領域では燃焼室中心側に燃
焼室周縁側よりもリッチな混合気を形成する一方、該リ
ーンバーン運転領域内において空燃比が比較的リッチ側
に設定される第２の運転領域では燃焼室周縁側に燃焼室
中心側よりもリッチな混合気を形成する混合気形成手段
と、（iii）燃焼室の中心部付近に臨んで配置される中
心部点火プラグと、（iv）燃焼室の周縁部付近に臨んで
配置される周縁部点火プラグとを備えている。
【０００８】さらに、第１の発明にかかる上記多点火式
エンジンの燃焼制御装置には、第１の運転領域では中心
部点火プラグを用いて混合気に点火する一方、第２の運
転領域では周縁部点火プラグを用いて混合気に点火する
混合気点火手段が設けられている。
【０００９】本願第２の発明にかかる多点火式エンジン
の燃焼制御装置は、第１の発明にかかる多点火式エンジ
ンの燃焼制御装置において、燃焼室内にスワールを生成
する第１吸気ポートと、燃焼室内にタンブルを生成する
第２吸気ポートと、運転状態に応じて第２吸気ポートを
開閉する開閉弁とが設けられ、かつ第１吸気ポートに、
燃料噴射方向を燃焼室中心側と燃焼室周縁側とに切り替
えることができる燃料噴射弁が設けられ、これらの第
１,第２吸気ポートと開閉弁と燃料噴射弁とが混合気形
成手段に含まれていて、混合気形成手段が、第１の運転
領域では開閉弁を閉じるとともに燃料噴射弁の燃料噴射
方向を燃焼室中心側に向け燃焼室中心側に燃焼室周縁側
よりもリッチな混合気を形成する一方、第２の運転領域
では燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃焼室周縁側に向け燃
焼室周縁側に燃焼室中心側よりもリッチな混合気を形成
するようになっていることを特徴とするものである。
【００１０】本願第３の発明にかかる多点火式エンジン
の燃焼制御装置は、第１の発明にかかる多点火式エンジ
ンの燃焼制御装置において、燃焼室内にスワールを生成
する第１吸気ポートと、燃焼室内にタンブルを生成する
第２吸気ポートと、運転状態に応じて第２吸気ポートを
開閉する開閉弁とが設けられ、かつ第１吸気ポートに、
燃料噴射方向を燃焼室中心側に向けた第１の燃料噴射弁
と、第１吸気ポート内のエア中に燃料をほぼ均一に分散
させる第２の燃料噴射弁とが設けられ、これらの第１,
第２吸気ポートと開閉弁と第１,第２の燃料噴射弁とが
混合気形成手段に含まれていて、混合気形成手段が、第
１の運転領域では開閉弁を閉じるとともに第１の燃料噴
射弁から燃料を噴射し燃焼室中心側に燃焼室周縁側より
もリッチな混合気を形成する一方、第２の運転領域では
第２の燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室周縁側に燃
焼室中心側よりもリッチな混合気を形成するようになっ
ていることを特徴とするものである。
【００１１】本願第４の発明にかかる多点火式エンジン
の燃焼制御装置は、第２または第３の発明にかかる多点
火式エンジンの燃焼制御装置において、混合気形成手段
が、混合気の空気過剰率が１以下に設定される運転領域
では、第２の運転領域と同様の燃料噴射を行なうように
なっていることを特徴とするものである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１と図２とに示すように、エンジンＣＥの気筒１(シ
リンダ)においては、基本的には、第１,第２吸気バルブ
２,３が開かれたときに、第１,第２吸気ポート４,５か
ら燃焼室６内に混合気が吸入され、この混合気がピスト
ン７で圧縮された後、中心部点火プラグ８または第１〜
第３周縁部点火プラグ９〜１１によって着火・燃焼させ
られ、第１,第２排気バルブ１２,１３が開かれたときに
燃焼ガスが第１,第２排気ポート１４,１５から排出され
るようになっている。
【００１３】第１吸気ポート４は、後で説明するように
燃焼室６内にスワール(シリンダ周方向の横渦)を生成す
るスワールポートであって、この第１吸気ポート４の下
流部と上流部とには、夫々、第１吸気ポート４内のエア
中に燃料を噴射する第１,第２燃料噴射弁１７,１８が設
けられている。ここで、第１燃料噴射弁１７は、燃料噴
射方向の中心軸線Ｌ1が燃焼室中心部付近すなわち中心
部点火プラグ８の先端部(火花放電部)付近を指向するよ
うにして、平面視で第１吸気ポート４のシリンダ外周側
(第２吸気ポート５と反対側)の部分に配置されている。
このため、第１燃料噴射弁１７から燃料が噴射されたと
きには、該燃料が燃焼室中心部付近すなわち中心部点火
プラグ８の先端部まわりに多く分布し、したがって燃焼
室中心側には燃焼室周縁側よりもリッチな混合気が形成
されることになる。他方、第２燃料噴射弁１８は、噴射
口を下流側に向けて平面視で第１吸気ポート４の幅方向
中央部に配置されている。したがって、第２燃料噴射弁
１８から噴射された燃料は第１吸気ポート４内のエア中
にほぼ均一に分散するようになっており、スワール流に
よってシリンダ外周方向へリッチな混合気層を形成す
る。
【００１４】第２吸気ポート５は、後で説明するように
燃焼室６内にタンブル(縦渦)を生成するタンブルポート
であって、この第２吸気ポート５の下流部にはこれを開
閉する開閉弁２１が設けられ、この開閉弁２１を駆動す
るためにアクチュエータ２２が設けられている。ここ
で、アクチュエータ２２はコントロールユニット２３に
よって制御されるようになっており、したがって開閉弁
２１は後で説明するようにコントロールユニット２３に
よって運転状態に応じて開閉されることになる。
【００１５】図３と図４とに示すように、シリンダヘッ
ドＨの下面の燃焼室天井面をなす部分には、第１,第２
吸気ポート４,５と第１,第２排気ポート１４,１５とが
開口している。ここで、第１,第２吸気ポート４,５の開
口部４a,５aは、夫々シリンダ１の吸気側半部(図３,図
４では左半部)に配置され、第１,第２排気ポート１４,
１５の開口部１４a,１５aは、夫々シリンダ１の排気側
半部(図３,図４では右半部)に配置されている。
【００１６】第１吸気ポート４は、平面的にみれば、基
本的にはエンジン幅方向(図３,図４では左右方向)に伸
長しているが、燃焼室６への開口部４a付近ではシリン
ダ外周側(第２吸気ポート５と反対側)に湾曲し、ほぼシ
リンダ接線方向を指向しつつ燃焼室６に開口している。
また、立面的にみれば、第１吸気ポート４は、その中心
軸線と、シリンダヘッドＨとシリンダブロックＢの合わ
せ面(普通は水平面)とがなす角度(入射角)が比較的小さ
くなるようにして、燃焼室６に開口している。このた
め、第１吸気ポート４から燃焼室６内に流入するエア
は、燃焼室６内に上側からみて反時計まわりに旋回する
周方向の横渦すなわちスワールを生成する。なお、第１
吸気ポート４をヘリカルポートとして、スワールを生成
させるようにしてもよい。
【００１７】第２吸気ポート５は、平面的にみれば、基
本的には第１吸気ポート４とほぼ並行してエンジン幅方
向に伸長しているが、燃焼室６への開口部５a付近では
若干シリンダ中心側(第１吸気ポート４側)に傾きつつ燃
焼室６に開口している。また、立面的にみれば、第２吸
気ポート５は、その中心軸線と、シリンダヘッドＨとシ
リンダブロックＢの合わせ面とがなす角度(入射角)が比
較的大きくなるようにして、燃焼室６に開口している。
このため、第２吸気ポート５から燃焼室６に流入するエ
アは、燃焼室６内に縦渦すなわちタンブルを有効に生成
する。なお、第２吸気ポート５が、シリンダ中心側に傾
いて燃焼室６に開口しているので、第１吸気ポート４に
よって生成されるスワールを打ち消す流動の生成が防止
される。
【００１８】中心部点火プラグ８は、平面的にみて燃焼
室６のほぼ中心部に配置され、その先端部(火花放電部)
は天井面近傍で燃焼室６内に露出している。第１周縁部
点火プラグ９は、平面的にみて第１吸気ポート４の開口
部４aと第１排気ポート１４の開口部１４aとの間におい
て、燃焼室６の周縁部付近に配置され、詳しくは図示し
ていないがその先端部(火花放電部)は燃焼室６の天井面
近傍で燃焼室６内に露出している。また、第２周縁部点
火プラグ１０は、平面的にみて第２吸気ポート５の開口
部５aと第２排気ポート１５の開口部１５aとの間におい
て、燃焼室６の周縁部付近に配置され、詳しくは図示し
ていないがその先端部(火花放電部)は天井面近傍で燃焼
室６内に露出している。
【００１９】第３周縁部点火プラグ１１は、概ねシリン
ダヘッドＨの第２吸気ポート５の下側に形成されたプラ
グホール２６内に配置されている。ここで、プラグホー
ル２６は、シリンダヘッドＨの側面からゆるい下向きの
傾斜で内側に向かって伸長するように形成され、このプ
ラグホール２６内に配置された第３周縁部点火プラグ１
１の先端部(火花放電部)は、第１吸気ポート４の開口部
４aと第２吸気ポート５の開口部５aの間において、天井
面近傍で燃焼室６内に露出している。前記したとおり、
第２吸気ポート５の入射角が比較的大きく設定されてい
るので、シリンダヘッドＨの第２吸気ポート５の下側に
は比較的大きいスペースが生じる。そこで、このスペー
スを有効に活用して、プラグホール２６を第２吸気ポー
ト５との干渉を生じさせることなく配設している。な
お、シリンダブロックＢの吸気側の部分には、オープン
デッキタイプのウォータジャケット２７が設けられてい
る。
【００２０】図５に示すように、中心部点火プラグ８に
所定のタイミングで高電圧をかけて火花放電を起こさせ
るために、ＤＣ／ＤＣコンバータＤ1とイグナイタＩ1と
イグニッションコイルＣ1とが設けられている。ここ
で、ＤＣ／ＤＣコンバータＤ1は、発振昇圧回路等(図示
せず)を備えていて、バッテリ電圧(１２Ｖ)を高圧の直
流電圧(例えば、３００〜５００Ｖ)に変換(昇圧)してイ
グナイタＩ1内のコンデンサ(図示せず)に供給する。そ
して、イグナイタＩ1内のコンデンサに蓄えられた電荷
は、コントロールユニット２３からイグナイタＩ1に印
加される点火タイミング信号(ＩＧＴ信号)に従って、イ
グニッションコイルＣ1の１次コイル(図示せず)に放電
され、この放電によってイグニッションコイルＣ1の２
次コイル(図示せず)に惹起される高電圧が中心部点火プ
ラグ８に印加され、中心部点火プラグ８の火花放電部に
電気火花が発生し、この電気火花で燃焼室６内の混合気
が点火されるようになっている。
【００２１】同様に、第１〜第３周縁部点火プラグ９〜
１１に対しても、夫々、ＤＣ／ＤＣコンバータＤ2〜Ｄ4
と、イグナイタＩ2〜Ｉ4と、イグニッションコイルＣ2
〜Ｃ4とが設けられている。さらに、第１〜第３周縁部
点火コイル９〜１１のＤＣ／ＤＣコンバータＤ2〜Ｄ4に
対しては、夫々、第１〜第３発振器３１〜３３が設けら
れている。ここで、第２発振器３２の発振回数は第１発
振器３１の発振回数の２倍に設定されており、したがっ
て第２周縁部点火プラグ１０の点火エネルギは、第１周
縁部点火プラグ９の点火エネルギの２倍となっている。
また、第３発振器３３の発振回数は第１発振器３１の発
振回数の３倍に設定されており、したがって第３周縁部
点火プラグ１１の点火エネルギは、第１周縁部点火プラ
グ９の点火エネルギの３倍となっている。すなわち、着
火性の低い部分に配置される点火プラグほど点火エネル
ギが大きく設定され、各周縁部点火プラグ９〜１１での
着火性が均等化されるようになっている。
【００２２】以下、適宜図１〜図５を参照しつつ、コン
トロールユニット２３による、燃料噴射弁１７,１８、
開閉弁２１(アクチュエータ２２)及び点火プラグ８〜１
１の制御方法、すなわちエンジンＣＥの燃焼制御方法を
説明する。本実施例においては、基本的には、図６中の
領域１及び領域２では、それほど高出力・高トルクが要
求されないので、空燃比を、理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.
７)すなわち空気過剰率が１の状態(λ＝１)よりはリー
ン側に保持してリーンバーンを行ない、燃費性能とエミ
ッション性能とを高めるようにしている。そして、図６
中の領域３すなわち上記領域１,２以外の領域では、燃
焼安定性が極めて低いか、あるいは高出力であることが
要求されるので、空燃比を理論空燃比付近(λ＝１もし
くはλ≦１)に保持して、燃焼安定性を高めまたはエン
ジン出力を高めるようにしている。
【００２３】具体的には、エンジンＣＥの運転状態が図
６中の領域１内にある場合には、燃焼安定性ないし走行
安定性が非常に高く、またそれ程高出力・高トルクが要
求されないので、空燃比が燃焼可能な範囲内で最大限リ
ーン側に設定される(例えば、Ａ／Ｆ＝２４)。そして、
このとき、開閉弁２１が閉じられ、第１燃料噴射弁１７
から燃料噴射が行なわれ、かつ中心部点火プラグ８によ
って燃焼室６内の混合気が点火される。この場合、スワ
ールポートである第１吸気ポート４のみから燃焼室６に
エアが供給されて燃焼室６内に強いスワールが生成され
る一方、第１燃料噴射弁１７から燃焼室中心部に向けて
燃料が噴射されるので、燃焼室６内の混合気が成層化さ
れ、燃焼室６の中心部付近すなわち中心部点火プラグ８
まわりに比較的リッチな混合気が形成される。すなわ
ち、燃焼室中心側には燃焼室周縁側よりもリッチな混合
気が形成される。このため、空燃比を最大限リーン側に
設定しているのにもかかわらず、混合気の着火性が良好
となり、失火等が生じない。したがって、燃費性能が高
められ、かつＮＯx排出量(ＮＯx発生量)が低減される。
【００２４】図７に、中心部点火プラグ８を用いて混合
気を点火する場合のＮＯx排出量の空燃比に対する特性
(曲線Ｇ1)と、周縁部点火プラグ９〜１１を用いて混合
気を点火する場合のＮＯx排出量の空燃比に対する特性
(曲線Ｇ2)とを示す。図７において、領域１における上
記運転状態におけるＮＯx排出量は、曲線Ｇ1上の点aで
示される。図７から明らかなとおり、点aでは、ＮＯx排
出量が非常に少なく、規制値よりはかなり低くなってい
る。
【００２５】エンジンＣＥの運転状態が、図６中の領域
２内にある場合には、燃焼安定性ないし走行安定性がや
や低下したり、要求されるトルクに対してトルク出力が
やや低下するので、領域１の場合よりは空燃比がややリ
ッチ側に設定される(例えば、Ａ／Ｆ＝２０)。そして、
このとき、開閉弁２１が開かれて両吸気ポート４,５か
ら燃焼室６内にエアが供給され、第２燃料噴射弁１８か
ら燃料噴射が行なわれ、かつ第１〜第３周縁部点火プラ
グ９〜１１によって燃焼室６内の混合気が点火される。
この場合、第１吸気ポート４と第２吸気ポート５の両方
から燃焼室６にエアが供給され、燃焼室６内にはスワー
ルとタンブルの相互作用によって斜めスワール、すなわ
ちスワール中心軸線がシリンダ軸線に対して傾いたスワ
ールが生成される。なお、開閉弁２１の開度が大きいと
きほど、斜めスワールのスワール中心軸線が大きく傾く
のはもちろんである。
【００２６】ここで、第２燃料噴射弁１８から第１吸気
ポート４内に噴射された燃料はエア中にほぼ均一に分散
して比較的リッチな混合気を生成する。そして、この比
較的リッチな混合気が燃焼室６内に流入するが、この混
合気は、斜めスワールの作用により燃焼室周縁部付近に
集中させられる。このため、燃焼室周縁側には燃焼室中
心側よりもリッチな混合気が形成される。そして、燃焼
室周縁側の比較的リッチな混合気が、第１〜第３周縁部
点火プラグ９〜１１によって点火されるので、混合気の
着火性が非常に良好となる。なお、この領域２では、領
域１よりは空燃比がリッチ側に設定されるので、比較的
容積の大きい燃焼室周縁側に比較的リッチな混合気を形
成するのに十分な量の燃料が供給される。
【００２７】図７から明らかなように、一般に周縁部点
火プラグを用いる場合には、中心部点火プラグを用いる
場合よりもＮＯx排出量が少なくなるが、この領域２で
は第１〜第３周縁部点火プラグ９〜１１を用いて混合気
を点火するようにしているので、ＮＯx排出量が低減さ
れる。かかる運転状態におけるＮＯx排出量は、図７中
の曲線Ｇ2上の点cで示される。図７から明らかなとお
り、点cではＮＯx排出量が規制値よりも少なくなってい
る。なお、領域２で中心部点火プラグ８を用いて混合気
を点火する場合のＮＯx排出量は、曲線Ｇ1上の点bで示
され、この場合にはＮＯx排出量が規制値を上回ること
になる。
【００２８】エンジンＣＥの運転状態が、図６中の領域
３内にある場合には、燃焼安定性ないし走行安定性が悪
いか、あるいは高出力が要求されるので、空燃比がほぼ
理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.７またはλ＝１)に設定さ
れ、リーンバーンが停止されて普通の運転が行なわれ
る。ここで、領域３中の高出力が要求される領域、例え
ば高負荷・高回転領域等では、空燃比を理論空燃比より
もリッチにしてもよい(λ＜１)。この場合、開閉弁２１
が開かれて両吸気ポート４,５から燃焼室６内にエアが
供給され、第２燃料噴射弁１８から燃料噴射が行なわ
れ、かつ第１〜第３周縁部点火プラグ９〜１１によって
燃焼室６内の混合気が点火される。この場合、両吸気ポ
ート４,５から燃焼室６内に十分なエアが供給され、充
填効率が高められ、エンジン出力が高められる。また、
第１〜第３周縁部点火プラグ９〜１１で混合気を点火す
るようにしているので、ノッキングの発生が抑制され
る。なお、ノッキングが生じにくい場合は、中心部点火
プラグ８で混合気に点火するようにしてもよく、あるい
はずべての点火プラグ８〜１１で混合気に点火するよう
にしてもよい。
【００２９】本実施例では、第１吸気ポート４に２つの
燃料噴射弁１７,１８を設けているが、このようにせ
ず、第１吸気ポート４の下流部に１つだけ燃料噴射弁を
設け、この燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃焼室中心側と
燃焼室周縁側とに切り替えられるようにしてもよい。こ
のようにした場合は、本実施例において第１燃料噴射弁
１７から燃料を噴射すべき領域では噴射方向を燃焼室中
心側に向け、本実施例において第２燃料噴射弁１８から
燃料を噴射すべき領域では燃料噴射方向を燃焼室周縁側
に向ければよい。
【００３０】また、本実施例では運転領域に応じて使用
する点火プラグを切り替えるようにしているが、どの運
転領域においてもすべての点火プラグを使用するように
してもよい。この場合、領域１での運転の場合は、燃焼
室周縁側では混合気が非常にリーンとなっているので、
周縁部点火プラグ９〜１１が火花放電を行なっても、そ
のまわりの混合気は点火されない。したがって、この場
合、第１〜第３周縁部点火プラグ９〜１１では無駄な火
花放電が行なわれることになるが、かかる火花放電によ
って、火花放電部へのカーボンの堆積が防止されるとい
った効果が得られる。同様に、領域２での運転の場合
は、中心部点火プラグ８が無駄な火花放電を行なうこと
になるが、その火花放電部へのカーボンの堆積が防止さ
れるといった効果が生じる。
【００３１】
【発明の作用・効果】本願第１の発明にかかるリーンバ
ーンエンジン用の多点火式エンジンの燃焼制御装置にお
いては、第１の運転領域では燃焼室中心側に比較的リッ
チな混合気が形成され、この混合気が中心部点火プラグ
によって点火されるので、空燃比をリーンにしても着火
性が良好となる。また、第２の運転領域では、燃焼室周
縁側に比較的リッチな混合気が形成され、この混合気が
周縁部点火プラグによって点火されるので、空燃比をリ
ーンにしても着火性が良好となる。したがって、着火性
を良好に維持しつつ、広い運転領域でリーンバーンを行
なうことができ、燃費性能が高められ、かつＮＯx発生
量が低減される。とくに、第２の運転領域では周縁部点
火プラグによって混合気が点火されるので、ＮＯx発生
量が有効に低減される。
【００３２】さらに、第１の発明にかかる上記多点火式
エンジンの燃焼制御装置においては、エンジンが、基本
的には燃焼性の低いリーンバーンエンジンであるので、
着火性の向上効果が一層大きくなる。
【００３３】本願第２の発明によれば、基本的には第１
の発明と同様の作用・効果が得られる。そして、第１の
運転領域では、スワールポートである第１吸気ポートの
みから燃焼室にエアが供給されて燃焼室内に強いスワー
ルが生成される一方、燃料噴射弁から燃焼室中心側に向
けて燃料が噴射され、燃焼室内の混合気が効果的に成層
化され、着火性が大幅に高められる。このため、空燃比
をよりリーンにすることができ、燃費性能を大幅に高め
ることができる。また、第２の運転領域では、燃料が燃
焼室周縁側に向けて噴射されるので、燃焼室周縁側に有
効にリッチな混合気層が形成され、着火性が大幅に高め
られる。このため、空燃比をリーンにすることができ、
燃費性能を高めることができる。
【００３４】本願第３の発明によれば、基本的には第１
の発明と同様の作用・効果が得られる。そして、第１の
運転領域では、スワールポートである第１吸気ポートの
みから燃焼室にエアが供給されて燃焼室内に強いスワー
ルが生成される一方、第１燃料噴射弁から燃焼室中心側
に向けて燃料が噴射され、燃焼室内の混合気が効果的に
成層化され、着火性が大幅に高められる。このため、空
燃比をよりリーンにすることができ、燃費性能を大幅に
高めることができる。また、第２の運転領域では、第２
の燃料噴射弁から噴射された燃料がエア中にほぼ均一に
分散するので、斜めスワールによって燃焼室周縁側にリ
ッチな混合気層が形成され、着火性が大幅に高められ
る。このため、空燃比をさらにリーンにすることがで
き、燃費性能を高めることができる。
【００３５】本願第４の発明によれば、基本的には第２
または第３の発明と同様の作用・効果が得られる。さら
に、空気過剰率が１以下に設定される運転領域での着火
性が高められ、ノッキングの発生が防止され、エンジン
出力が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる燃焼制御装置を備えた多点火
式エンジンの１つの気筒まわりの平面説明図である。
【図２】 図１に示すエンジンの一部断面立面説明図で
ある。
【図３】 図１に示すエンジンの気筒まわりの拡大平面
説明図である。
【図４】 図２に示すエンジンの気筒まわりの拡大立面
断面説明図である。
【図５】 点火制御機構のシステム構成図である。
【図６】 燃焼制御における各運転領域を示す図であ
る。
【図７】 ＮＯx排出量の空燃比に対する特性を示す図
である。
【符号の説明】
ＣＥ…エンジン １…気筒 ４,５…第１,第２吸気ポート ６…燃焼室 ８…中心部点火プラグ ９〜１１…第１〜第３周縁部点火プラグ １７,１８…第１,第２燃料噴射弁 ２１…開閉弁 ２３…コントロールユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｐ 15/08 ３０１ Ｆ０２Ｐ 15/08 ３０１Ｅ ３０１Ｍ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３２０Ａ ３２０Ｆ (56)参考文献 特開 平３−23314（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100369（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183925（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−59953（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171218（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180137（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−62129（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−49371（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10 F02M 69/00 F02P 15/00 - 15/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンが、所定のリーンバーン運転領
    域では、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される
    リーンバーンエンジンであって、 エンジンの該リーンバーン運転領域内において空燃比が
    比較的リーン側に設定される第１の運転領域では燃焼室
    中心側に燃焼室周縁側よりもリッチな混合気を形成する
    一方、該リーンバーン運転領域内において空燃比が比較
    的リッチ側に設定される第２の運転領域では燃焼室周縁
    側に燃焼室中心側よりもリッチな混合気を形成する混合
    気形成手段と、 燃焼室の中心部付近に臨んで配置される中心部点火プラ
    グと、 燃焼室の周縁部付近に臨んで配置される周縁部点火プラ
    グとを備えていて、 上記第１の運転領域では中心部点火プラグを用いて混合
    気に点火する一方、上記第２の運転領域では周縁部点火
    プラグを用いて混合気に点火する混合気点火手段とが設
    けられていることを特徴とする多点火式エンジンの燃焼
    制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された多点火式エンジン
    の燃焼制御装置において、 燃焼室内にスワールを生成する第１吸気ポートと、燃焼
    室内にタンブルを生成する第２吸気ポートと、運転状態
    に応じて第２吸気ポートを開閉する開閉弁とが設けら
    れ、かつ第１吸気ポートに、燃料噴射方向を燃焼室中心
    側と燃焼室周縁側とに切り替えることができる燃料噴射
    弁が設けられ、これらの第１,第２吸気ポートと開閉弁
    と燃料噴射弁とが混合気形成手段に含まれていて、 混合気形成手段が、第１の運転領域では開閉弁を閉じる
    とともに燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃焼室中心側に向
    け燃焼室中心側に燃焼室周縁側よりもリッチな混合気を
    形成する一方、第２の運転領域では燃料噴射弁の燃料噴
    射方向を燃焼室周縁側に向け燃焼室周縁側に燃焼室中心
    側よりもリッチな混合気を形成するようになっているこ
    とを特徴とする多点火式エンジンの燃焼制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載された多点火式エンジン
    の燃焼制御装置において、 燃焼室内にスワールを生成する第１吸気ポートと、燃焼
    室内にタンブルを生成する第２吸気ポートと、運転状態
    に応じて第２吸気ポートを開閉する開閉弁とが設けら
    れ、かつ第１吸気ポートに、燃料噴射方向を燃焼室中心
    側に向けた第１の燃料噴射弁と、第１吸気ポート内のエ
    ア中に燃料をほぼ均一に分散させる第２の燃料噴射弁と
    が設けられ、これらの第１,第２吸気ポートと開閉弁と
    第１,第２の燃料噴射弁とが混合気形成手段に含まれて
    いて、 混合気形成手段が、第１の運転領域では開閉弁を閉じる
    とともに第１の燃料噴射弁から燃料を噴射し燃焼室中心
    側に燃焼室周縁側よりもリッチな混合気を形成する一
    方、第２の運転領域では第２の燃料噴射弁から燃料を噴
    射して燃焼室周縁側に燃焼室中心側よりもリッチな混合
    気を形成するようになっていることを特徴とする多点火
    式エンジンの燃焼制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載された多
    点火式エンジンの燃焼制御装置において、 混合気形成手段が、混合気の空気過剰率が１以下に設定
    される運転領域では、第２の運転領域と同様の燃料噴射
    を行なうようになっていることを特徴とする多点火式エ
    ンジンの燃焼制御装置。
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