JPH07189767A - 火花点火内燃機関の制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】部分負荷では層状燃焼によりポンプ損失をなく
して、燃費を高め、最大出力時は、予混合燃焼により出
力を大きくする。 【構成】部分負荷時は燃料噴射弁１３の近傍に点火源１
４を設け、燃料を噴射した後に混合気に点火し、生じた
火炎を燃料の噴霧でシリンダ内に拡散し、層状燃焼させ
る。一方、負荷が大きくなり、層状燃焼ですす等が発生
する場合は、燃料噴射を複数回にし、前半の噴射でシリ
ンダ内に予混合気を作り、この予混合気を後半の噴射で
作った火炎を気筒内に噴射し、予混合気を短時間で燃焼
する。 【効果】本発明により、燃焼時間が短縮し、ノックが防
止でき、エンジンの圧縮比が高められ、熱効率が上昇
し、燃費が高くなる。層状吸気により未燃炭化水素の発
生が防止できる。筒内燃料噴射により、燃料の応答性が
高まり運転性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火花点火内燃機関にお
いて、特に気筒内に直接燃料を噴射する火花点火内燃機
関の制御装置及び制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料消費率を向上するには、
圧縮比を高めて熱効率を上げ、燃料の濃度が低い希薄混
合気を瞬時に燃焼させる必要がある。また、決められた
シリンダ容積において、最大の出力を発生するには、シ
リンダに流入した空気を最大限に利用し、より多くの燃
料を効率良く燃焼する必要が有る。前者がディーゼルエ
ンジンであり、後者がガソリンエンジンの燃焼方法であ
る。本発明は火花点火内燃機関であるガソリンエンジン
に関するものである。

【０００３】図２にエンジンの燃焼状態を示す。図２
（ａ）はガソリンエンジンの場合である。シリンダ内に
均一な混合気を形成し、点火プラグ１４で点火し、火炎
が周りに伝パン（予混合燃焼）する。空燃比が大きくな
ると火炎の伝パンが遅くなり燃焼が不安定になりやす
い。そのため、絞り弁で吸入空気量を絞り、トルクの小
さいときの空燃比が大きくなるのを防止している。一
方、空燃比が小さくなってもシリンダ内全体が均一な空
燃比のため、多くの空気が利用でき、すす等の発生が少
ない。図２（ｂ）は、ディーゼルエンジンの場合であ
る。シリンダ内に高温の圧縮空気を作り、その中に燃料
を燃料噴射弁１３で噴射する。燃料は、高温の空気内を
飛翔しながらそれぞれの燃料液滴が蒸発しシリンダの一
部分で燃焼する（層状燃焼）。このため、燃料液滴の周
りより燃焼するため、燃料量が少なくても（空燃比が大
きても）燃焼できる。しかし、燃料量が多く（空燃比が
小さく）なると、液滴周りの空気が燃焼で消費されるた
め、空気不足になりすす等が発生しやすく、高出力時の
空気の利用率が問題となる。

【０００４】図３にエンジンの空燃比とエンジンの発生
するトルクとの関係を示す。図３において実線で示した
ガソリンエンジンの特性は、排気対策にも依るが、大部
分のトルク（運転範囲）は、空燃比(Ａ／Ｆ）１４.７
（理論空燃比）で運転される。つまり、トルクを制御す
る場合、空気量に合わせて燃料量を制御し、空燃比を一
定に保っている。また、より多くのトルクを必要とする
場合は、空燃比を小さくしてトルクを増加する。通常の
運転条件では、最小空燃比がＡ／Ｆ１３である。それに
対して、破線で示したディーゼルエンジンの場合は、燃
料量の少ない（トルクが小さい）場合は、空燃比が大き
く、空燃比がトルクの増加とともに小さくなる。空燃比
が小さくなり、Ａ／Ｆ１４.７ 近くなると図２（ｂ）で
示したように、層状燃焼のため空気不足になりやすく、
すす等が発生する。このため、ガソリンエンジンの方が
トルクが大きい。

【０００５】図４に燃料量と空気量との関係を示す。実
線のガソリンエンジンの場合は、燃料と空気が共に多く
なり、図３の空燃比が小さくなる点で、空気の増加が小
さくなる。空気量は、シリンダの往復運動で決まる。そ
のためガソリンエンジンは、絞り弁で吸気管圧力を増減
し、シリンダに入る質量空気量を変化させる。このた
め、絞り弁開度が小さい（吸気管圧力が小さい）部分負
荷では、ポンピング損失（絞り損失）が発生し、燃費が
減少する。これに対しディーゼルエンジンは、空気量は
ほぼ一定で（絞り損失が無い）、燃料のみが増加する。
このため部分負荷の燃費が増加する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ディー
ゼルエンジンは層状燃焼であるため、部分負荷の燃費は
増加するが、最大出力が小さい。これに対し、ガソリン
エンジンは、予混合燃焼のため、最大出力は大きいが、
部分負荷では、ポンプ損失により燃費が減少する。

【０００７】本発明の課題は、部分負荷では層状燃焼に
よりポンプ損失をなくして、燃費を高め、最大出力時
は、予混合燃焼により出力を大きくできる装置及び方法
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題を解
決するために、本発明においては、部分負荷時は燃料噴
射弁の近傍に点火源を設け、燃料を噴射した後に混合気
に点火し、生じた火炎を燃料の噴霧でシリンダ内に拡散
し、層状燃焼させる。一方、負荷が大きくなり、層状燃
焼ですす等が発生する場合は、燃料噴射を複数回にし、
前半の噴射でシリンダ内に予混合気を作り、この予混合
気を後半の噴射で作った火炎を気筒内に噴射し、予混合
気を短時間で燃焼する。

【０００９】

【作用】部分負荷のように燃料の噴射量が少ないとき
は、噴射始めと点火時期を比較的近くできるため、燃料
はシリンダ内にあまり分散せず、比較的狭い範囲で燃焼
する（層状燃焼）。負荷の増加に合わせて噴射始めを速
くすることにより混合気の形成される範囲（予混合気）
が大きくでき予混合燃焼が発生し、発生トルクが増加で
きる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明の第一実施例である制御システ
ムの構成を示す。燃料タンク１より燃料ポンプ２に燃料
を送り、加圧する。加圧された燃料は、圧力センサ３で
燃料圧を検出し、制御回路５に圧力信号を送る。制御回
路５は、あらかじめ決められた目標と比較し、設定値以
上であれば燃料ポンプ２のスピル弁４を開き燃料圧を目
標圧力に制御する。加圧された燃料は、燃料噴射弁１３
に送られる。制御回路５には、アクセルペダル１９より
運転者の意図する信号（トルク信号）が送られる。これ
を受けて制御回路５は、エンジン回転数センサ１０の信
号を加味して一回あたりの噴射量を計算し、燃料噴射弁
１３の噴射弁駆動部２０に送る。これにより燃料噴射弁
１３が開き、燃料が燃焼室７に噴射される。この時の燃
料の噴射時期と噴射量（噴射時間）は、制御回路５で最
適値に選定される。燃焼室７に噴射された燃料は、最適
な点火時期に制御回路５より点火回路２２に信号が送ら
れ、点火回路２２で高電圧が発生し、これが点火プラグ
１４に送られて、火花点火により点火される。燃焼室７
の圧力が上がり、ピストン９に作用し、クランク軸１６
に回転力を与え、変速機１５よりデフレンシャルギア１
７を介して、タイヤ１８ａ，１８ｂを駆動して走行す
る。エンジン６の発生トルクは、燃焼室７の燃焼圧力を
圧力センサ８で検出し、制御回路５に送り、運転者の意
図であるアクセルペダル１９の信号と比較される。この
比較結果は、次の気筒の燃料噴射に反映される。エンジ
ン６の空気量は、空気量検出器で計測され、絞り弁で流
量が制御される。また、空気は、吸気管２７に配置され
たスワール制御弁２８で気筒内に適度な乱れが生成でき
るように制御される。吸気弁１２の弁リフトを弁リフト
制御装置１１で制御する。燃焼ガスは、排気弁２１より
排気される。

【００１１】図５に燃焼室の縦断面図により、本発明の
第一実施例を説明する。エンジンヘッド２５に形成され
た副燃焼室２３に燃料噴射弁１３，点火プラグ１４を設
置する。この時の燃料噴射弁１３と点火プラグ１４の位
置関係は燃料噴射弁１３の噴霧の下流側に点火プラグ１
４が設置されるのが良い。これは、点火プラグ１４で形
成した火炎核を噴霧で燃焼室７やピストン９に設置した
キャビティ２４に分散しやすい。しかし、点火プラグ１
４が噴霧に近過ぎると点火プラグ１４が噴霧で濡れて点
火不良を引き起こす場合もあり位置関係が重要である。
また、副燃焼室２３の出口部２６を絞ることにより、火
炎核の噴出速度を調整できる。この場合でも、絞り過ぎ
ると圧力損失を生じ熱効率が低下する。

【００１２】図６に空燃比Ａ／Ｆと排気（ＨＣ，ＮＯ
ｘ）の関係を示す。燃料の噴射時期がクランク角９０°
の場合はＮＯｘのピーク値がＡ／Ｆ１６近くである。こ
のようなＮＯｘの排出量の変化は、均一混合気の場合に
見られる傾向である。噴射時期がクランク角９０°と吸
気行程の中盤までは噴射された噴霧がピストンの動きや
吸気による気筒内の空気の流れにより気筒内全体に分散
するためである。噴射時期が大きくなるにつれてＮＯｘ
のピーク値の発生空燃比が大きくなる。それと同時にＮ
Ｏｘの発生がなだらかになって来る。また、ＨＣの排出
量も変化する。噴射時期９０°と噴射時期１８０°を比
較するとＡ／Ｆ１５近くのＨＣは、噴射時期９０°が３
８００ppmＣ，噴射時期１８０°が６５００ppmＣであ
る。このように同じ空燃比でＨＣが異なるのは、燃焼し
ているところの空燃比が異なるためである。つまり、噴
射時期１８０°の方が実際に燃焼している場所の空燃比
が小さいためである。このため、空燃比が大きくなった
場合噴射時期が９０°の場合が小さい空燃比で燃焼不良
（失火）を起こしている。このように噴射時期を大きく
すると安定して（ＨＣが増加しない）燃焼する空燃比が
大きくなるのは、噴射時期が大きくなると点火時期に近
くなり、燃料が分散しにくくなり層状混合気となるため
である。このように噴射時期を選定することにより、均
一混合気と層状混合気が自由に形成できる。そこで、エ
ンジントルクが小さいときは、噴射時期を大きくして点
火時期に近かづける。トルクが大きくなるに従って噴射
時期を小さくし均一混合気に近かづける。

【００１３】図７に第二実施例を燃焼室の縦断面図で示
す。本実施例は、燃料噴射弁１３を燃焼室７に突出し燃
料を気筒内に広く分散するように噴射口が穿孔されてい
る。このような場合は、ピストンが低くなる下死点近く
で燃料を噴射すると気筒壁面に燃料が直接あたり、壁面
流が作られる。このような状態では、良好な燃焼は期待
できない。そのため、このように噴霧が広い噴射弁場合
はキャビティ２４が上死点近くに有り、燃料がこのキャ
ビティ２４内に吹き込めるようなタイミングで吹く必要
が有る。その一例として燃料の噴射を図８に示すように
複数回に分けて噴射することができる。クランク角０度
近くで前噴射を行い均一混合気を作る。点火時期近くで
噴射する後噴射で火種を作り前噴射で形成した均一混合
気を急速に燃焼させる。噴射量の調整は後噴射でも、前
噴射でもできるので、最適状態で噴射できる。このよう
に、前，後二回に分ける場合は、図５に示した噴射角度
が小さい噴射弁であっても有効である。

【００１４】図９に前噴射，後噴射する場合の燃料噴射
時間の計算のフローチャートを示す。ステップ１０１で
アクセル開度α、エンジン回転数Ｎｅを読み込む。この
時空気量を測定している場合は、空気量Ｑａを追加して
もよい。ステップ１０２で燃料量Ｑｆを計算する。ステ
ップ１０３でＱｆ＞Ｑｆ１の判定をする。ＮＯの場合
は、ステップ１０９に進み、無効噴射量Ｑｘを加えて噴
射時間Ｔｐ２を算出する。ステップ１１０でＴｐ２を後
噴射の時期に噴射して完了する。ステップ１０３がＹes
の場合は、ステップ１０４に進み、最小噴射量Ｑｆ０を
減算して、Ｑｆ２を算出する。ステップ１０５でＱｆ２
に無効噴射量Ｑｘを加えて噴射時間Ｔｐ１を算出する。
Ｔｐ１を前噴射の時期で噴射する。ステップ１０７でＱ
ｆ０にＱｘを加えてＴｐ２を算出し、Ｔｐ２を後噴射の
時期に噴射する。このように、前，後噴射ともそれぞれ
無効噴射量Ｑｘを追加する必要が有る。

【００１５】図１０に燃料圧力の制御装置を示す。燃料
タンク１より燃料ポンプ２燃料が送られる。燃料ポンプ
２は、モータ３０で駆動され、加圧した燃料を高圧配管
３４に送る。高圧配管３４には噴射弁１３ａ〜１３ｄ，
アキュームレータ３３，燃料圧力センサ３，リリーフ弁
３２が配設されている。リリーフ弁３３は、ガスがダン
パとして封入されており燃料圧力が高くなるとアキュー
ムレータ内に燃料が流入する。圧力が下がると燃料を高
圧配管３４に送り出す。リリーフ弁３２は、燃料が高く
なり過ぎた場合に燃料を流失させて、圧力上昇を防止す
る。燃料圧力センサ３は、圧力に比例した信号を制御回
路５に送り燃料ポンプ２の電磁スピル装置４に送り燃料
ポンプ２の吐出量を制御し、燃料圧力を制御する。ま
た、モータ３０のコントローラ３１に信号をおくり、燃
料ポンプ３０の回転数を制御して、燃料圧力を制御す
る。本実施例は、電磁スピル装置４とコントローラ３１
の両方設置したがどちらか一つでも燃料圧力は、制御で
きる。しかし、燃料ポンプ２をエンジンにて駆動する場
合はモータ３０は無いので電磁スピル装置４だけとな
る。

【００１６】図１１にＥＧＲの制御系統図を示す。空気
は、空気流量計３５，絞り弁３７，吸気管２７よりエン
ジン６に入り、排気となり排気管４１に排出される。排
気管４１には、触媒３９が有る。ここでＥＧＲが必要に
なると、制御装置５よりEGR弁３８に信号を送りＥＧＲ
弁を開く。また絞り弁アクチェータ３６に信号を送り、
絞り弁３７を閉し吸気管２７の圧力を大気圧より低くす
る。すると、吸気管圧力に比例して排気が排気管４１か
ら吸気管２７にＥＧＲ弁３８を介して流れる。この時の
排気の流量は、吸気管圧力に比例するので、この吸気管
圧力を吸気管圧力センサ４０で検出し、制御回路に５に
送り、絞り弁アクチェータ３６で絞り弁３７の開度を調
節する。絞り弁３７の開度を制御すれば吸気管２７の圧
力が制御でき、ＥＧＲ量がフィードバック制御により正
確に制御できる。

【００１７】図１２に本発明の第三実施例を示す。空気
は絞り弁２１３によって調整され、吸気管２１４を介し
て、エンジンに吸入される。吸気弁２０８のリフトは形
状の異なるカム２０３を切り替えることによって変化さ
せることができる。カムの切り替えはロッカーアーム２
１０を油圧制御弁２０２で切り替えることによって行
う。油圧制御弁２０２は例えば電磁ソレノイドで行う。
絞り弁はモータ２１２によって開度を制御する。エンジ
ンには気筒内圧力を検出するセンサ２２０を取り付け
る。また、気筒内に燃料を直接噴射する噴射弁２０４を
取り付ける。排気管には排気の空燃比を検出するセンサ
２０５を取り付ける。排気管には触媒を取り付ける。触
媒は酸素過多の条件でもＮＯｘを除去できるものが望ま
しい。また、理論空燃比条件では、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ
を同時に除去できる三元触媒に機能が必要である。ま
た、排気の１部は排気管流量を制御する弁２１５，２１
８によって、制御される。これによって、燃焼温度を低
下させ、ＮＯｘを低減する。これら、各制御弁は制御装
置２０１で制御される。燃費を低減するためには、吸気
管内の圧力を大気圧に近付け、ポンピング損失を小さく
することが望ましい。そのため、絞り弁２１２はなるべ
く全開状態とする。しかし、配管２１６から排気還流を
行う場合では、吸気管内の圧力を排気管内の圧力より小
さくする必要があるので、絞り弁を閉じる。

【００１８】図１３に本発明の第三実施例の動作を示
す。運転条件に応じて図１３のように吸気弁カムのリフ
トを変化させる。空気量が多く必要なときには吸気弁の
リフトをＡのようにする。空気量が少ないときには吸気
弁のリフトをリフトＢ，リフトＣのように変化させる。
リフトを変化させることによって、排気弁とのオーバラ
ップも変化させる。高出力運転時には、排気弁と吸気弁
のオーバラップ期間を大きくする。このようにして、吸
気弁のリフトによって、空気量を変化させることができ
る。

【００１９】図１４にロッカーアーム２２１，２２３，
２２４とカム２２５,２２６,２２７の構成の１例を示
す。ロッカーアーム２２３とカム２２５で駆動し、吸気
弁を往復運動させる。ロッカーアーム２２６とカム２２
４は固定されておらず、自由な状態になっている。カム
を切り替えるときには、ロッカーアーム２２４とカム２
２６で駆動し、吸気弁を往復運動させる。ロッカーアー
ム２２３とカム２２５は固定されておらず、自由な状態
になっている。このようにすることによって、カムを切
り替えることができる。この例では、カムのリフトを変
化させるようにしたが、カムの形状を変えて、開弁及び
閉弁の時期を同時に制御しても良い。

【００２０】図１５にアクセル開度とエンジン回転数に
対するカムの選択のマップを示す。この例ではカムの切
り替えを３段階に選んだ。エンジン回転数が低く、アク
セル開度が小さいときにはリフトの小さいカムＡを選
ぶ。エンジン回転数及びアクセル開度が大きくなるのに
従って、リフトの大きいカムに切り替える。

【００２１】図１６にエンジントルクとエンジン回転数
に対するカムの選択のマップを示す。この例ではカムの
切り替えを３段階に選んだ。エンジントルクはアクセル
開度に対してあらかじめ決めた目標トルクとする。エン
ジン回転数が低く、エンジンが小さいときにはリフトの
小さいカムＡを選ぶ。エンジン回転数及びエンジントル
クが大きくなるのに従って、リフトの大きいカムに切り
替える。

【００２２】図１７に空燃比Ａ／Ｆの切り替え時の吸入
空気量の制御方法を示す。絞り弁全開やリフトの大きい
カムを選定すると、空燃比を小さくすると燃料量が多く
なり、軸トルクが大きくなる。空燃比が１６付近はＮＯ
ｘの排出量が多くなりやすいので、空燃比を１８から１
５にスキップさせる。このとき、空気量をそのままにし
て、空燃比を１５に切り替えると燃料量が多くなり、Ｃ
のように軸トルクが増大し、違和感を感じる。そこで、
空燃比を切り替えるときには、空気量を少なくして、燃
料量の増大を防止し、軸トルクがＡからＢのように変化
させ、ショックを少なくする。空気量の調整は絞り弁ま
たはカムの切り替えで行う。絞り弁で行うと吸気管内の
圧力が小さくなり、ポンピング損失が大きくなるので、
できる限り、カムの切り替えで行うのが良い。また、軸
トルクが小さくなり、例えば空燃比を７０以上にして
も、目標の軸トルクにならない場合もカムまたは絞り弁
で空気量を調整する。

【００２３】図１８に燃料量と軸トルクの関係を示す。
燃料量を多くすると軸トルクを大きくできるので、燃料
量によって軸トルクを制御できる。

【００２４】図１９に本発明の第四実施例を示す。アク
セル開度α及びエンジン回転数Ｎなどエンジン状態を検
出するエンジン状態検出部３０１、それから燃料噴射量
Ｑｆを計算する燃料噴射量計算部３０２によって燃料噴
射量Ｑｆを求める。充填効率マップ３０３に基づいて３
０４でエンジンの空気量を計算し、各カムの空気量を求
めて空燃比を計算する。３０５で空燃比が可燃範囲であ
るかを判定し、３０６でカムの選定、及び、３０７で絞
り弁開度の決定を行う。空気量が多過ぎる場合には、混
合気が希薄状態になってしまうのでリフトの少ないカム
に切り替える。筒内噴射では気筒内の混合気を直接制御
するので、希薄混合気の限界を従来の吸気ポート噴射シ
ステムに比べて、大きくできるので、燃料量で制御でき
る軸トルクの範囲が広い。そのため、空気量を従来のよ
うに微細に制御しなくても燃料量で軸トルクを制御でき
る。

【００２５】図２０に本発明の第五実施例を示す。３１
１でアクセル開度を検出し、３１２で目標トルクを決定
する。目標トルクから燃料量計算手段３１３で燃料量を
決定する。軸トルクに対して空燃比をあらかじめ決めて
おくと、空気量Ｑａを求めることができる。３１６で空
燃比を判定し、空燃比が１８以上である場合には、３１
８で絞り弁を全開として、トルク検出手段３１９でエン
ジンのトルクを検出し、目標トルクになるように燃料噴
射量を制御する。一方、空燃比が１８以下の場合には３
２１で目標の空燃比になるように空気量を制御する。空
気量はたとえば絞り弁開度またはカムのリフトで行う。
ここで、３２２の空気量センサで空気量を検出し、目標
の空気量になるように空気量を制御してもよい。

【００２６】図２１に目標空燃比のマップを示す。軸ト
ルクの増大とともに空燃比を小さくするが、Ｂ点では空
燃比１６をスキップするように空燃比をＣ点に切り替え
る。さらにトルクを大きくするときには空燃比を小さく
して、Ｄ点に向かうようにする。空燃比をさらに小さく
すると混合気が濃い状態になりすぎる。そのため、この
領域では空気量を検出し、空燃比制御をおこなうのが望
ましい。

【００２７】図２２にエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑ
ａに対する絞り弁開度θｔｈの関係を示す。絞り弁で空
気量を制御する場合には、吸入空気量に対するマップか
ら絞り弁開度を求める。さらに精密な制御を行うときに
は空気量を検出し、フィードバックをかける。

【００２８】図２３，図２４に本発明の第六実施例を示
す。空燃比が１８以上の場合、混合気が希薄すぎて運転
性，排気浄化性が低下する場合があるので、燃焼変動を
検出し、空気量を少なくするように、絞り弁開度または
カムリフトを設定する。

【００２９】図２５に本発明の第七実施例を示す。エン
ジンのシリンダガスケット２３１に電極２３４を埋め込
み電極２３２から高電圧を加える。ガスケットにはネジ
止め用の穴２３３が開いている。

【００３０】図２６に図２５の縦断面図を示す。電極２
３８と２３９の間に高電圧が点火コイルより加えられ、
火花放電する。これによって気筒壁面近く及び多点から
混合気に点火が行われるので、燃焼速度がおおきくな
る。また、壁面近くから燃焼させるので、壁面近くのい
わゆるクエンチ領域が少なくなり、未燃焼炭化水素が少
なくなり、かつノッキングが発生しにくくなる。ガスケ
ット上下面には絶縁層２３５及び２３７を設ける。電極
２３９がアースである場合には絶縁層２３７はなくても
良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、燃焼時間が短縮し、ノッ
クが防止でき、エンジンの圧縮比が高められ、熱効率が
上昇し、燃費が高くなる。層状吸気により未燃炭化水素
の発生が防止できる。筒内直接燃料噴射により、燃料の
応答性が高まり運転性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示し、本制御システムの
構成を示す概念図。

【図２】エンジンの燃焼室内の燃焼状態を示す概念図。

【図３】空燃比と発生トルクとの相関図。

【図４】燃料量と空気量との相関図。

【図５】燃焼室の縦断面図。

【図６】空燃比Ａ／Ｆと排気中のＨＣ，ＮＯｘの相関
図。

【図７】本発明の第二実施例を示し、図５と同様燃焼室
の縦断面図。

【図８】燃料噴射時期を表すチャート図。

【図９】燃料噴射時間の計算のフローチャート図。

【図１０】燃料圧力の制御装置のブロック図。

【図１１】ＥＧＲの制御系統を表す概念図。

【図１２】本発明の第三実施例を示し、本制御システム
の構成を示す概念図。

【図１３】吸気弁の動作を示すタイムチャート図。

【図１４】ロッカーアームの構成を示す斜視図。

【図１５】エンジン回転数とアクセル開度とカムの選択
のマップ図。

【図１６】エンジン回転数とエンジントルクとカムの選
択のマップ図。

【図１７】空燃比Ａ／Ｆと軸トルクとの相関図。

【図１８】燃料量と軸トルクとの相関図。

【図１９】本発明の第四実施例を示す、本制御システム
のブロック図。

【図２０】本発明の第五実施例を示す、本制御システム
のブロック図。

【図２１】目標空燃比のエンジントルクに対するマップ
図。

【図２２】エンジン回転数と吸入空気量に対する絞り弁
開度の相関図。

【図２３】本発明の第六実施例を示す、本制御システム
のブロック図。

【図２４】図２３と同様、本制御システムのブロック
図。

【図２５】本発明の第七実施例を示し、エンジンのシリ
ンダガスケットの構成を示す上面図。

【図２６】図２５の縦断面図。

【符号の説明】

１…燃料タンク、２…燃料ポンプ、３…燃料圧力セン
サ、４…電磁スピル装置、５…制御回路、６…エンジ
ン、７…燃焼室、８…燃焼圧力センサ、９…ピストン、
１２…吸気弁、１３…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、
１９…アクセルペダル、２１…排気弁、２４…キャビテ
ィ、２８…スワールコントロール弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 白石 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を火花点火機関の燃焼室に直接噴射す
   る燃料噴射手段と、 前記燃焼室内の混合気に点火する点火手段と、 前記火花点火機関の出力トルクを検出するトルク検出手
   段と、 前記燃焼室への吸入空気を導入する弁手段と、 前記燃料噴射手段から噴射される燃料の燃料量と噴射時
   期とを制御する燃料制御手段と、 前記点火手段の点火時期を制御する点火時期制御手段
   と、 前記燃焼室への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手
   段とからなる火花点火内燃機関の制御装置において、 前記トルク検出手段が検出した出力トルクの値があらか
   じめ定められた値に近づくように、前記燃料制御手段は
   燃料量を変化させ、前記吸入空気量制御手段は吸入空気
   量を変化させて、空燃比を変化させるとともに、 前記燃料噴射手段の近傍に前記点火手段を設け、 部分負荷時は燃料を噴射した後に混合気に点火し、生じ
   た火炎を燃料の噴霧でシリンダ内に拡散して燃焼させ、 負荷が大きくなり層状燃焼ですす等が発生する場合は、
   燃料噴射を複数回に分け、前半の噴射でシリンダ内に予
   混合気を作り、この予混合気を後半の噴射で作った火炎
   を気筒内に噴射して予混合気を燃焼させることを特徴と
   する火花点火内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量を一定として、前記燃料制御手段
   は燃料量を変化させ、空燃比を変化させることを特徴と
   する火花点火内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量をステップ状に変化させて、前記
   燃料制御手段は燃料量を変化させ、空燃比を変化させる
   ことを特徴とする火花点火内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】請求項１の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量を定められた関数に従って変化さ
   せて、前記燃料制御手段は燃料量を変化させ、空燃比を
   変化させることを特徴とする火花点火内燃機関の制御装
   置。
5. 【請求項５】燃料噴射手段は燃料を火花点火機関の燃焼
   室に直接噴射し、 点火手段は前記燃焼室内の混合気に点火し、 トルク検出手段は前記火花点火機関の出力トルクを検出
   し、 弁手段は前記燃焼室へ吸入空気を導入し、 燃料制御手段は前記燃料噴射手段から噴射される燃料の
   燃料量と噴射時期とを制御し、 点火時期制御手段は前記点火手段の点火時期を制御し、 吸入空気量制御手段は前記燃焼室への吸入空気量を制御
   する火花点火内燃機関の制御方法において、 前記トルク検出手段が検出した出力トルクの値があらか
   じめ定められた値に近づくように、前記燃料制御手段は
   燃料量を変化させ、前記吸入空気量制御手段は吸入空気
   量を変化させ、空燃比を変化させるとともに、 前記燃料噴射手段の近傍に前記点火手段を設け、 部分負荷時は燃料を噴射した後に混合気に点火し、生じ
   た火炎を燃料の噴霧でシリンダ内に拡散して燃焼させ、 負荷が大きくなり層状燃焼ですす等が発生する場合は、
   燃料噴射を複数回に分け、前半の噴射でシリンダ内に予
   混合気を作り、この予混合気を後半の噴射で作った火炎
   を気筒内に噴射して予混合気を燃焼させることを特徴と
   する火花点火内燃機関の制御方法。
6. 【請求項６】請求項５の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量を一定として、前記燃料制御手段
   は燃料量を変化させ、空燃比を変化させることを特徴と
   する火花点火内燃機関の制御方法。
7. 【請求項７】請求項５の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量をステップ状に変化させて、前記
   燃料制御手段は燃料量を変化させ、空燃比を変化させる
   ことを特徴とする火花点火内燃機関の制御方法。
8. 【請求項８】請求項５の記載において、前記吸入空気量
   制御手段は吸入空気量を定められた関数に従って変化さ
   せて、前記燃料制御手段は燃料量を変化させ、空燃比を
   変化させることを特徴とする火花点火内燃機関の制御方
   法。