JPH04183945A - 筒内直接噴射式火花点火機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は筒内直接噴射式火花点火機関に関する。

〔従来の技術〕

気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料噴
射量が少ない比較的低負荷の運転時には要求燃料噴射量
の少くとも一部を気筒圧縮行程中に噴射して点火栓近傍
に混合気を成層させることにより希薄混合気燃焼を行な
うようにした筒内直接噴射式火花点火機関が公知である
。

この種の内燃機関の例としては本願出願人により特開平
２−１６９８３４号公報に提案されたものがある。

同公報に提案された筒内直接噴射式火花点火機関では、
要求燃料噴射量が所定の第１の噴射量より少い場合には
要求燃料噴射量の全量を気筒圧縮行程中に噴射し、要求
燃料噴射量が」二記第１の噴射量より大きく、かつ所定
の第２の噴射量より小さい場合には要求燃料噴射量の一
部を圧縮行程中に噴射するようにして残りの燃料は前も
って吸気行程中に噴射するようにしている。

このように燃料を分割噴射することにより、吸気行程中
に噴射された燃料は筒内全体に火炎伝播可能な均一希薄
混合気を形成し、圧縮行程中に噴射された燃料は点火栓
近傍に成層され、着火可能な比較的濃い混合気を形成す
るため、混合気の着火と火炎の伝播が良好になり、燃焼
状態が向上する。また、要求燃料噴射量が比較的多いと
きに燃料の全量を圧縮行程中に噴射した場合に点火栓付
近に局部的に過濃混合気が形成されることにより生じる
スモーク発生や出力低下の問題が解決される。

要求燃料量が更に増大して前記第２の噴射歯辺」−にな
り吸気行程噴射のみによっても点火栓により着火可能な
濃度の均一混合気を筒内金体に形成できるようになると
、圧縮行程噴射は停止し要求燃料噴射量の全量が吸気行
程中に噴射されるようにする。（或いは、この場合も燃
料噴射量の一部を圧縮行程中に噴射するようにしても良
い。）上記のように分割燃料噴射を行なうことにより燃
料噴射量の少い低負荷領域では安定した着火を得るとと
もに、燃料噴射量の多い領域では空気利用率を向上して
良好な燃焼を得ることが可能となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記特開平２−１６９８３４号公報の筒内噴射式火花点
火機関は、全般的に希薄混合気による燃焼を可能とする
ものであるが、燃料噴射量の少ない低負荷運転時には燃
焼が不安定になる場合がある。すなわち低負荷運転時に
は主として成層混合気燃焼が行なわれているため、混合
気成層領域周囲のガス温度が燃焼によっても充分に上昇
せず燃焼室壁温が比較的低くなる傾向にある。このため
吸入空気が燃焼室内で充分に昇温されず着火前の混合気
温度が低くなってしまう。混合気温度の低下は燃料の気
化を遅らせ、混合気燃焼速度の低下を招いて気筒内の燃
焼ガス温度を低下させるため、成層混合気の燃焼中は燃
焼室壁温度は上昇せず、燃焼速度低下による燃焼の不安
定化が生じ、機関振動の増大や出力低下、排気ガス性状
の悪化等を生じる場合がある。

上記問題を解決するため、低負荷時に成る程度吸入空気
量を絞り、燃焼ガス量を減らして筒内温度を上昇させる
ことも考えられるが、吸気絞りによるポンピングロスが
増大し、機関出力の低下や燃費増大を生じるため好まし
くない。

本発明は、上記に鑑み筒内直接噴射式火花点火機関の低
負荷時の燃焼を改善することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば機関の筒内に燃料を直接噴射可能な燃料
噴射弁を備え、機関負荷が所定値以下の場合に機関運転
状態に応じた要求燃料噴射量の少なくとも一部を気筒内
に噴射して点火栓の近傍に混合気を形成する筒内直接噴
射式火花点火機関において、 吸気弁と排気弁の少くとも一方に可変バルブタイミング
装置を設け、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時よ
りも吸排気弁のオーバラップを増大させるようにしたこ
とを特徴とする筒内直接噴射式火花点火機関が提供され
る。

５作　用〕 機関低負荷時には吸排気弁のオーバラップが増大するこ
七により燃焼室内に残留する高温の既燃ガス量が増大す
る。この残留既燃ガスは吸入行程時に新気と混合するた
め気筒内ガス温度が上昇し、着火前の混合気温度を高く
保つことができるため燃料の気化が促進され燃焼速度も
向上し、成層燃焼時にも燃焼が安定化する。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用した４気筒ガソリンエンジンの一
実施例の構成を示す。図において１はエンジン本体、２
は吸気管、３はエアクリーナ、４はサージタンクを示す
。本実施例においては吸気管にスロットルバルブは設け
られておらず吸入空気量の制御は行なっていない。また
、図示していないが本実施例のエンジンは吸排気弁をそ
れぞれ独立したカム軸で駆動するダブルオーバヘッドカ
ムシャフト（ＤＯＨＣ）形式であり、吸気弁を駆動する
カム軸には後述する可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ
）　３０が設けられ、吸気弁の開閉タイミングを変更で
きるようになっている。

更に、本実施例のエンジンには各気筒内に直接燃料を噴
射する燃料噴射弁５が設けられている。

燃料噴射弁５は各気筒の１行程中に燃料の分割噴射を行
なうためピエソ圧電素子を用いた作動速度の高いものが
使用されている。６は各枝管１４を通じて燃料噴射弁５
に高圧燃料を供給する高圧リザーバタンク、７は高圧導
管８を介して高圧燃料をリザーバタンク６に圧送するた
めの、吐出圧制御可能な高圧燃料ポンプ、９は燃料タン
ク、１０は導管１１を介して燃料タンク９から高圧燃料
ポンプ７に燃料を供給する低圧燃料ポンプを夫々示す。

低圧燃料ポンプ１０の吐出側は、各燃料噴射弁５のピエ
ソ圧電素子を冷却するための圧電素子冷却用導入管１２
に接続される。圧電素子冷却用燃料油戻管１３は燃料タ
ンク９に連結され、この導管１３を介して圧電素子冷却
用導入管１２を流れる燃料を燃料タンク９に回収する。

電子制御ユニット（ＥＣ１ｌ）２０はディジクルコンピ
ュータからなり、エンジン１の各種制御を行なっている
。

これらの制御のため、［ＥＣｌＩ２０にはクランク角セ
ンサ２２から機関回転数Ｎｅに比例した出力パルスが、
またアクセル開度センサ２４からアクセルペダル（図示
せず）の操作量（アクセル開度）θ９に応じた出力信号
が人力されている。

またＥＣ［Ｉ２０は図示しない点火回路を介して各気筒
に設けられた点火栓１６に接続され各気筒の点火時期を
制御している他、図示しない駆動回路を介して各燃料噴
射弁５に接続され、燃料噴射時期、と燃料噴射量とを制
御している。また、同様にＶＶＴ３０　も図示しない駆
動回路を介して［ＥＣｌＩ２０に接続されており、ＥＣ
Ｕ２０からの信号に応じて吸気弁の開閉タイミングが変
更されるようになっている。

前述のように本実施例のエンジンはスロットル弁による
吸入空気量制御を行なっておらず、エンジンの負荷は燃
料噴射量をアクセル角度θ４とエンジン回転数Ｎｅとに
応じて変えることにより制御されている。従って燃焼室
内には常に大量の吸入空気が供給されるため、空燃比は
通常のエンジンよりリーン側になっており、特に低負荷
時には噴射した燃料を気筒内に均一に拡散させてしまう
と点火栓による着火ができなくなる。そこで本実施例で
はエンジン低負荷時では、燃料噴射時期を遅らせて、気
筒圧縮行程後期に燃料噴射を行なうようにしている。第
２図は圧縮行程後期に燃料噴射を行なった場合の噴射燃
料の拡散パターンを示すエンジンの縦断面図である。

図において６０はシリンダブロック、６１はシリンダヘ
ット、６２はピストン、６３はピストン６２の頂面に形
成された略円筒状凹部、６４はピストン６２頂面とシリ
ンダヘッド６１内壁面間に形成されたシリンダ室を夫々
示す。点火栓１６はシリンダ室６４に臨んでシリンダヘ
ット６１のほぼ中央部に取り付けられる。ンリンタヘン
ド６１内には吸気ポートおよび排気ポー）・が形成され
、これら吸気ポートおよび排気ポートのシリンダ室６４
内への開口部には夫々吸気弁および排気弁が配置されて
いるが、図は圧縮行程後期の状態であり、吸排気弁とも
に閉弁しているため図面には示していない。燃料噴射弁
５はスワール型の燃料噴射弁であり、広がり角が大きく
貫徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射する。燃料噴射弁５は
、斜め下方を指向して、シリンダ室６４の頂部に配置さ
れ、点火栓６５近傍に向かって燃料噴射するように配置
される。また、燃料噴射弁５の燃料噴射方向および燃料
噴射時期は、噴射燃料かピストン６２頂部に形成された
凹部６３を指向するように決められる。図示したように
圧縮行程後期に噴射された燃料は、シリンダ室６４内圧
力が」１昇しており貫徹力が弱く、シリンダ室６４内で
の空気の流動も低下した状態であるためシリンダ室６４
内に拡散せず、点火栓１６近傍の領域Ｋに集中して成層
化する。この領域に内の燃料分布も不均一てあり、リッ
チな混合気層がら空気層まで変化しているため、この領
域に内には最も着火しやすい混合気層が存在する。従っ
て燃料噴射量が少ない場合でも点火栓１６による着火が
可能となる。

次に第３図（ａ）から（ｄ）は中負荷より高い負荷領域
における燃料噴射を示している。中負荷以上の負荷では
燃料は吸入行程初期（第３図（ａ））と圧縮行程後期（
第３図（Ｃ））との２回に分けて分割噴射が行なわれる
。これは、中負荷以上の領域では燃料噴射量も増大する
ため、全燃料量を圧縮行程後期に噴射すると点火栓１６
近傍に形成される混合気領域が全体的に過濃となり、こ
の領域で燃料空気量が不足して不完全燃焼を生じるため
、排気スモークの発生や出力不足を生じることがあるか
らである。

第３図（ａ）は吸気行程初期における第１回の燃料噴射
を示す。この状態では吸気弁６６が開弁しており吸気ポ
ートからシリンダ室６４内に新気が流入している。従っ
て燃料噴射弁５から噴射された燃料は吸気ポートから流
入する新気流により生じる乱れＲによって拡散され、吸
気行程から圧縮行程に至る間にシリンダ室６４内に均一
な混合気Ｐが形成される（第３図（ｂ））。この混合気
Ｐの空燃比はかなりリーンになっており点火栓１６によ
り直接着火することは困難であるが一旦着火した場合に
は着火火炎が伝播できる程度以上の空燃比とされている
。次いで吸気弁６Ｇが閉弁した後、圧縮行程後期（第３
図（Ｃ））では第２回目の燃料噴射が行なわれる。この
圧縮行程後期に噴射された燃料は第２図の場合と同様に
点火栓１６近傍に着火可能な濃度の混合気を含む混合気
領域Ｋを形成する。

従って点火栓１６により着火が行なわれると混合気領域
Ｋを中心に燃焼が進行し、その周辺から順次混合気Ｐに
火炎が伝播し燃焼が進行する。中負荷程度の領域におい
ては燃料噴射量があまり多くないため、吸気行程時に全
燃料を噴射させてシリンダ室６４内に均一に拡散させる
と、点火栓１６による着火が困難となるが、上記のよう
に吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料を噴射し、着火
火炎伝播が可能な程度以上の濃度の混合気と、点火栓１
６による点火が可能な濃度の成層混合気とを形成するこ
とにより、全体としてリーンな混合気を着火、燃焼させ
ることができる。また、本実施例では、負荷が増大して
燃料噴射量が増大し、シリンダ室６４内に点火栓１６に
よる着火が可能な濃度の均一な混合気を形成できる量に
達したときには、圧縮行程中の噴射は停止し、吸気行程
初期に全量の燃料を噴射するようにされている。

第４図は吸入行程時の燃料噴射量ＱＳ　吉圧縮行程時の
燃料噴射量Ｑ。との関係を示す図で、横軸は合計噴射量
Ｑ、　−Ｑ、十Ｑ。を縦軸は合計噴射量ＱＴの圧縮行程
噴射量Ｑ。と吸入行程噴射量Ｑ。

とへの配分を示している。図かられかるように合計噴射
量Ｑ、がＱ１以下の場合（区間Ｉ）はＱ。

はぜ口とされ、全量が圧縮行程中に噴射される。

またＯｏがＱ１以以上２以下である場合（区間■）には
Ｑ。は点火栓近傍に着火可能な成層混合気を形成するの
に充分なＱＣＩまで減少され、それ以外の量は吸気行程
中に噴射される。また、○、がＱ２以上になった場合（
区間■）には圧縮行程噴射量Ｑｃはゼロとされ、全燃料
が吸気行程中に噴射される。Ｑ２はシリンダ室６４内に
点火栓１６による着火が可能な均一混合気を形成するの
に充分な燃料噴射量である。

本実施例では合計燃料噴射量がＱ２以下、特にＱｌ　よ
り少ない領域ではシリンダ室内の燃焼は成層温合気燃焼
が中心となっている。このため前述のようにシリンダ壁
温が上昇せず混合気温度も低くなることから着火後の燃
焼が不安定になりやすい。本実施例では負荷（合計燃料
噴射量）に応じて吸気バルブの開閉タイミングを変える
ことによりシリング室内に残留する既燃ガス量を増大さ
せてこの問題を解決している。

第５図（ａ）、　　（ｂ）は吸排気弁のハルブクイミン
グを示した図であり、図のＴＤＣ，ＢＤＣはそれぞれピ
ストンの上死点と下死点を示し、Ｅ、Ｏ，ＥＣは排気弁
の開弁時期と閉弁時期を、Ｉ［］、　ＩＣは吸気弁の開
弁時期と閉弁時期とを示している。図中斜線で示した部
分は吸、排気弁の両方が開弁じている時期（バルブオー
バラップ）を示している。排気弁は膨張行程においてピ
ストンがＢＤＣに到達する前に開弁じ、シリンダ内の高
圧高温の既燃ガスを排気系に排出して、ピストンが排気
行程のＴＤＣに達した後に閉弁する。一方、吸気弁は膨
張行程でピストンがＴＤＣに達する前に開弁じ、排気弁
閉弁後の吸気行程で新気をシリンダ内に吸入し、ピスト
ンが吸気行程のＢＤＣを過ぎて圧縮行程に入ったときに
閉弁するようにされており、吸気弁閉弁後は吸排気弁両
方が閉じた状態で圧縮、点火を行ない、膨張行程のＢＤ
Ｃ前になると排気弁が開弁じて上記行程を繰り返してい
る。排気行程始めの排気弁開弁時（ＥＯ）にはシリンダ
内は高圧の既燃ガスが充満しており、排気行程が進むに
つれてシリンダ室内から排気ポートへと流出する。排気
行程におけるピストンの上昇動作はこの排気を促進する
。

しかし、排気行程終期になると、吸気弁が開弁じてバル
ブオーバラップが生じるため、高圧既燃ガスの一部は排
気ポートだけでなく低圧の吸気ポートに逆流することに
なる。この逆流既燃ガスは排気弁が閉弁（ＥＣ）して吸
気行程に入ると吸気ポートから再度シリンダ室内に流入
してシリンダ室内で新気と混合する。従って吸気ポート
に逆流する既燃ガス量、すなわち次の行程でシリンダ内
に残留することになる既燃ガス量はノ＼ルブオーノ＼ラ
ップ期間が長い程、また吸気弁が早い時期（シリンダ内
圧力が高い時期）に開弁する程多くなることがわかる。

本実施例においては負荷が高い場合、すなわち気筒的燃
焼が均一混合気燃焼主体となっている場合には第５図（
ａ）に示すように比較的バルブオーバラップが少くなる
ように吸気弁開弁時期を設定し、低、中負荷時の成層混
合気燃焼が行なわれるときには、第５図（ｂ）に示すよ
うに吸気弁の開弁タイミングを早めてバルブオーバラッ
プを増大するようにしている。

中低負荷時にバルブオーバラップを増大させることによ
りシリンダ内の高温残留既燃ガス量が増大するため新気
吸入後の混合気温度が上昇する。

これにより燃料の気化が促進され燃焼速度も増大するた
め、成層混合気燃焼の場合の前述の燃焼不安定化の問題
が解消される。なお、通常のスロットル弁を有するエン
ジンでは、低負荷時には吸入空気Ｎが絞られるためバル
ブオーバラップを増大すると残留既燃ガス量の増大によ
り相対的に新気量が低下して燃焼不安定を生じるが、本
実施例のく１５） ように吸入空気量制御を行なわないエンジンでは、もと
もと空気過剰率が非常に大きくなっているた必、残留既
燃ガス量を増大してシリンダ室内の着火前ガス温度を上
げた方が燃焼状態が向上する。

次に第６図に本実施例に使用する可変ハルツタイミング
装置３０を示す。本実施例では可変バルブタイミング装
置３０として、特開昭５８−１３５３１０号公報に記載
したものを用いているが別の形式の可変バルブタイミン
ク゛装置も使用可能である。

以下第６図から第８図を用いて特開昭５８−１．３５３
１０号公報の可変バルブクイミンク装置について説明す
る。第６図は可変バルブタイミング装置の構造を示す断
面で、本実施例においては吸気弁に本可変バルブタイミ
ング装置を用いている。図において２０１はカム軸駆動
用のタイミングギヤで、図示しないベルトによりクラン
ク軸から回転駆動されている。又２０２はカム軸で、吸
気弁を駆動しており、タイミングギヤ２０１とカム軸２
０２とはそれぞれアウタスリーブ２０３とインナスリー
フ２０４とに固定されている。アウタスリーブ２０３と
２０４とは互いに相対回転可能に取付けられていて、そ
れぞれのスリーブの外周には第７図に示すように軸対称
の位置に１対のスリット２０５．２０５Ｂと２０６．２
０６Ｂとが穿設されている。アウタスリーブ上のスリッ
ト２０５とインナスリーブ上のスリット２０６とは第８
図に示すようにカム軸２０２の軸線方向に対して互いに
反対方向に傾斜して穿設され、スリット２０５と２０６
との交叉部分には互いに独立して回転できるローラベア
リング２０７と２０８とがそれぞれスリブｈ　２０５と
２０６の内壁の一方に接触するように設けられている。

ここで第８図に示したものと軸対称の位置にあるスリブ
）　２０５Ｂと２０６Ｂの内壁にも同様にローラベアリ
ング２０７Ｂと２０８Ｂとが接しているが、接触してい
る内ｖ２ｏ５．２０６は第８図とは反対になっている。

従ってローラベアリング２０７、２０８及び２０７Ｂ、
　　２０８Ｂを同時にカム軸の軸線方向に前後移動させ
ることによりバックラッシュを生じずにアウタスリーブ
２０３とインナスリーブ２０４とを相対的に回転させる
ことができる。前述のようにアウタスリーブ２０３はタ
イミングギャ２０１に、又インナスリーブ２０４はカム
軸２０２にそれぞれ一体に固定されているた必上記アウ
クスリーブ２０３とインナスリーブ２０４　との相対回
転によりタイミングギヤ２０１とカム軸２０２との位相
が変化することになりバルブ開閉タイミングのクランク
軸に対する位相角を変えることができる。

次に上記ローラベアリング２０７（Ｂ）と２０８　（Ｂ
　）とをカム軸の軸線方向に沿って移動させる機構につ
いて説明する。第６図と第７図とに示すように、ローラ
ベアリング２０７（Ｂｌ　２０ｇ（Ｂ）は、スライダ２
０９の直径部員通孔２１０に挿通支持されたベアリング
軸２１１に回転自在に支持されており、スライダ２０９
は軸方向には移動可能だが回転方向には固定された非回
転の駆動スリーブ２１２にベアリング２１３を介して回
転自在に支持されている。ベアリング２１３はそのアウ
クレースとインナレースがそれぞれスライダ２０９と駆
動スリーブ２１２とに固定されている。このため駆動ス
リーブ２１２が非回転のまま軸方向に移動するとスライ
ダ２０９、ベアリング軸２１１はアウタスリーブ２０３
、インナスリーブ２０４と共にスライダ２０９の周囲に
回転自在に保持されたまま軸方向に移動することができ
る。

また、上記駆動スリーブ内面には螺条が設けられており
、ハウジング２１４に固定されたステップモータ２１５
の出力軸２１６の螺条と螺合している。駆動スリーブ２
１２はハウジングに設けた軸方向スプライン２１７によ
り回転に対して固定されているためステップモータによ
り出力軸２１６を回転させると駆動スリーブ２１２は軸
方向に移動する。すなわちステップモータ２１５を回転
させることによりスライダ２０９とｏ−ラヘ７１Ｊ　ン
ク’２０７（Ｂ）、　　２０８（Ｂ）がステップモータ
２１５の回転に応じた距離だけ軸方向に移動し、アウタ
スリーブ２０３とインナスリーブ２０４を相対回転させ
カム軸２０２のクランク軸に対する位相を変更すること
ができる。なお、上述の説明から明らかなように本実施
例では吸気弁の開弁時期と閉弁時期とは同時に同じ位相
だけ変化し、開弁期間は一定に保たれる。

本実施例では第９図に示すように機関が比較的低負荷ぐ
低トルク）で運転される領域、すなわち圧縮行程で燃料
噴射が行なわれる領域で吸気弁開閉時期の進角を行なう
ようにしてオーハラツブを増大させ、成層混合気燃焼時
の燃焼状態向上を図っている。

次に第１０図のフローチャートを用いて本実施例の［Ｅ
ＣＵ２０による制御動作を説明する。

第１０図は燃料噴射制御ルーチンを示し、本ルーチンは
一定クランク角毎の割り込みによって実行される。

図において、まずステップ１００において機関回転数Ｎ
ｅおよびアクセル開度θヶが読み込まれる。

ステップ１０２ではマツプ１　（第１１図）から、Ｎｅ
およびθヶに基ついて要求燃料噴射量ＱＴが算出される
。第１１図を参照するとＱ、はθいが増大するにつれて
増大し、Ｎｅが４０００ｒｐｍ付近で最大値を有する。

ステップ１０４では、要求燃料噴射量Ｑ’ｒがＱｌ（第
４図参照）以下か否か判定される。肯定判定された場合
、ステップ１０６以下で要求燃料噴射量ＱＴの全量が圧
縮行程において噴射される。すなわち、ステップ１０６
で圧縮行程燃料噴射量Ｑｃが要求燃料噴射量Ｑ’ｒに設
定され、ステップ１０８で吸気行程燃料噴射量Ｑ、は０
とされる。ステップ１１０で圧縮行程燃料噴射期間Ｔ。

がマツプ２　（第１２図）からＱ。に基づいて算出され
る。第１２図を参照するとＴ。はＱｃが増大するにつれ
て直線的に増大する。ステップ１１２では吸気行程燃料
噴射期間Ｔ、がＯとされる。ステップ１１４ではマツプ
３　（第１３図）から圧縮行程燃料噴射量Ｑ。および機
関回転数Ｎｅに基づいて圧縮行程燃料噴射開始時期Ｔ。

１が算出されステップ１１５でフラグθＡＤＶに１をセ
ットして本ルーチンを終了する。第１３図を参照すると
、Ｔｅｌは圧縮上死点からの噴射進角で示されている。

Ｔｃ１は、ＮｅおよびＱ。が増大するにつれ早必られる
。θＡＤＶは後述するように吸気弁開閉タイミングを表
わすフラグでありθＡＤＶ−１のとき吸気弁開閉タイミ
ングは所定量進角される。

ステップ１０４で否定判定された場合は次にステップ１
１６で要求燃料噴射量０工がの、（第４図参照）以下か
否かが判定される。肯定判定された場合ステップ１１８
以下で要求燃料噴射ｉｔ　Ｑ　Ｔは圧縮行程と吸気行程
とに分割噴射される。ステップ１１８では圧縮行程燃料
噴射量Ｑ。にＱ。１（第４図参照）が入れられる。ステ
ップ１２０では吸気行程燃料噴射量Ｑ、にＱ□−Ｑ。１
が入れられる。すなわち吸気行程燃料噴射量０．と圧縮
行程燃料噴射量Ｑ。

との和が要求噴射量Ｑ、になるようにされる。ステップ
１２２と１２４ではマツプ２　（第１２図）からＱ。。

Ｑ、に基づいて圧縮行程燃料噴射期間Ｔ。と吸気行程燃
料噴射期間Ｔ、とがそれぞれ算出される。

次にステップ１２６ではマツプ４　（第１４図）から要
求噴射量Ｑ、および機関回転数Ｎｅに基づいて圧縮行程
燃料噴射開始時期Ｔ。ｌが算出される。第１４図を参照
すると、ＴＣＩは圧縮上死点からの噴射進角で示されて
おり、ＴＣＩはＮｅおよび０．が増大するにつれて早必
られる。ステップ１２８ではマツプ５　（第１５図）か
ら吸気行程燃料噴射量ＱＳおよび機関回転数Ｎｅに基づ
いて吸気行程燃料噴射開始時期ＴＳＩが算出される。第
１５図を参照すると、ＴＳＩは圧縮上死点からの噴射進
角で示されており、ＴＳＩはＮｅが増大するにつれて早
められるが、Ｑ５によっては変化せしめられない。これ
は、吸気行程噴射では燃料が拡散して混合気を形成する
のに十分な時間があるため、Ｑ、の多少に応じて変化さ
せる必要がないからである。以上のステップ終了後ステ
ップ１２９でフラグθＡＤＶに１をセットしてルーチン
を終了する。

ステップ１１６で否定判定された場合はステップ１３０
以下で要求燃料噴射量Ｑ１の全量が吸気行程中に噴射さ
れる。すなわち、ステップ１３０では吸気行程燃料噴射
量ＱＳ　は要求燃料噴射量ＱＴに設定され、ステップ１
３２で圧縮行程燃料噴射量Ｑ。

は０とされる。またステップ１３４で圧縮行程燃料噴射
期間Ｔ。もＯとされ、ステップ１３６でマツプ２　（第
１２図）からＱ３に基づいて吸気行程燃料噴射期間ＴＳ
が算出される。次にステップ１３８では０、とＮｅとに
基づいてマツプ５　（第１５図）から吸気行程燃料噴射
開始時期ＴＳ＋が算出され、ステップ１３９でフラグθ
Ａ［］Ｖを０にリセットしてルーチンを終了する。

以上のステップ終了後図示しない他のルーチンによって
燃料噴射が実行される。また同様に図示しない他のルー
チンによって要求燃料噴射量Ｑ７と機関回転数Ｎｅとに
基づいて点火時期が設定される。

次に第１６図は吸気弁の開閉タイミング（オーバラップ
）制御を示すルーチンである。本ルーチンは一定クラン
ク角毎の割込によって実行される。

図においてステップ１５０ではθ２、ＩＩＶが０か否か
の判定が行なわれ、θア。ヮが０であった場合は吸気弁
開閉タイミンク′の進角設定は行なわず吸気弁開弁時期
θ１は所定のクランク角θ８にセットされる（ステップ
１５２）。θ４は各排気弁のハルフォーハラツブ量が比
較的小さくなる角度（第５図（ａ）参照）であり、θ工
が０２に設定されるとシリンダ室内の残留既燃ガス量は
減少する。また、ステップ１５０でθＡＤＶが１であっ
た場合は吸気弁開閉タイミングは進角設定され吸気弁開
弁時期は所定のクランク角θ５にセットされる（ステッ
プ１５４）。

これにより吸気弁開弁時期は所定量早められ、吸排気弁
のオーバラップが増大するため、（第５図（ｂ）参照）
シリンダ室内の残留既燃ガス量が増大して成層混合気の
燃焼を安定させる。

上記によりθ１の設定が完了するとステップ１５６でθ
１の値を可変バルブタイミング装置の駆動回路に出力し
、可変バルブタイミング装置３０のステップモータ２１
５を駆動し吸気弁開弁時期が変更される。

なお、本実施例では、吸気弁開閉タイミンクは、通常値
θ８と進角値θ８との２通りに固定されているが、圧縮
行程燃料噴射量又は吸気行程燃料噴射量に応じて吸気弁
開閉タイミングを連続的に変化させても良い。

〔発明の効果〕

本発明による筒内直接噴射式火花点火機関は機関低負荷
時において高負荷時より吸排気弁のオーバラップを増大
させるようにしたことにより、成層温合気燃焼を安定化
させ、低負荷運転時における出力向上と排気ガス性状の
改善を可能とする優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した機関の一実施例を示す全体構
成図、第２図は圧縮行程燃料噴射時のシリンダ室内の混
合気状態を示す図、第３図は分割噴射時のシリンダ室内
の混合気状態を示す図、第４図は圧縮行程噴射と吸気行
程噴射の燃料噴射量を示す図、第５図はバルブオーバラ
ップを示す図、第６図から第８図は可変バルブタイミン
グ装置の構造を示す図、第９図は燃料噴射のパターンと
バルブオーバラップ設定との関係を示す図、第１０図は
燃料噴射制御動作を示すフローチャート、第月図から第
１５図は第１０図の制御パラメータ設定に用いるマツプ
、第１６図はバルブオーバランプ制御動作を示すフロー
チャートである。 １・・・エンジン本体、　　２・・・吸気管、３・・・
エアクリーナ、　　４・・・サージタンク、５・・・燃
料噴射弁、　　　６・・・高圧リザーバ、７・・・高圧
ポンプ、　　　９・・・燃料タンク、１０・・・低圧ポ
ンプ、　　１６・・・点火栓、２０・・・電子制御ユニ
ット、 ３０・・・可変ハルブクイミング装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、機関の筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁を備
   え、機関負荷が所定値以下の場合に機関運転状態に応じ
   た要求燃料噴射量の少なくとも一部を気筒内に噴射して
   点火栓の近傍に混合気を形成する筒内直接噴射式火花点
   火機関において、吸気弁と排気弁の少くとも一方に可変
   バルブタイミング装置を設け、機関低負荷運転時には機
   関高負荷運転よりも吸排気弁のオーバラップを増大させ
   るようにしたことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火
   機関。