JPH10274069A

JPH10274069A - 機械式過給機付筒内噴射式エンジン

Info

Publication number: JPH10274069A
Application number: JP9077136A
Authority: JP
Inventors: Junzo Sasaki; 潤三佐々木; Kouji Shishime; 宏二志々目; Keiji Araki; 啓二荒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】アイドリング時のような極低負荷低回転時に
おいて過給機を駆動させて掃気を行い、燃費を改善する
ことができる機械式過給機付エンジンを提供する。【解決手段】燃焼室に直接燃料を噴射するインジェク
タを備えるとともに、吸気通路に設けられた機械式過給
機２０と、この過給機をバイパスするバイパス通路２４
と、このバイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁２
５と、アクセル操作に応じて吸気通路の吸気流通面積を
調節する吸気流通調節手段とを備えた機械式過給機付筒
内噴射式エンジンにおいて、エンジン極低負荷の低回転
時に、排気弁と吸気弁のオーバーラップ期間を所定の値
に保持し、保持されたオーバーラップ期間について吸気
通路の圧力が排気通路の圧力よりも高くなるように機械
式過給機２０を駆動するとともに、インジェクタにより
圧縮行程で燃料を噴射させて成層燃焼を行わせるように
構成してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を直接燃焼室
内に噴射するインジェクタを備えた筒内噴射式エンジン
に関し、より詳しくはその筒内噴射式エンジンに機械式
過給機、いわゆるスーパーチャージャーを接続した構成
の機械式過給機付筒内噴射式エンジンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば特開平5-256145号公報
に示されるように、機械式過給機によって吸気を過給す
ることにより、吸気の充填量を増大し、エンジンのトル
クを高めるようにした機械式過給機付エンジンは一般に
知られている。この機械式過給機付エンジンにおいて
は、通常、吸気通路のスロットル弁の下流に機械式過給
機が配置されるとともに、その機械式過給機をバイパス
する過給機バイパス通路と、この過給機バイパス通路を
開閉するバイパス通路開閉弁とが設けられている。そし
て、低負荷回転時には上記バイパス通路開閉弁が開かれ
ることにより、過給機下流から送り込まれる過剰空気の
一部が過給機上流側へリサーキュレートされる。一方、
高負荷回転時には上記バイパス通路開閉弁が閉じられる
ことによりリサーキュレートが停止されてエンジン本体
への過給が行なわれる。

【０００３】上記バイパス通路開閉弁は、吸気負圧等に
応じて作動する圧力応動式のアクチュエータにより駆動
されるようになっているものが多く、また、吸気通路に
おける機械式過給機上流側に設けられているスロットル
弁は、アクセルペダルと機械的に連動しているものが一
般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の機械式過給機
付エンジンによると、過給によりエンジントルクを高め
ることができる。また、大排気量の無過給エンジンと比
べると、小排気量化した機械式過給機付エンジンは、過
給により出力性能が確保されつつエンジンの抵抗による
駆動ロスが低減されるため、燃費改善効果も期待できる
という利点がある。

【０００５】しかしながら、アイドリング時などのよう
な極低負荷時には、電磁クラッチによるオフ制御やバイ
パス通路開閉弁の調整によって過給を抑制しているた
め、エンジン極低負荷時においては機械式過給機を備え
ていないエンジンと性能的にかわるところはない。

【０００６】そもそも機械式過給機を備えていない従来
の無過給エンジンでは、アイドル時においても理論空燃
比で運転されており、燃費を改善するためにアイドリン
グ回転数を下げると、排気系の残留ガスが燃焼室内に逆
流して燃焼が不安定になるという問題が発生する。従っ
て、アイドリング時における燃費の改善は望めない。

【０００７】ところで、筒内噴射式エンジンでは、圧縮
行程でインジェクタから燃料を噴射することで成層燃焼
を行うようにすれば、空燃比４０程度というような超希
薄混合比で運転されるにもかかわらず点火プラグ付近に
適度の空燃比の混合気が偏在することによって燃焼が安
定しているため、アイドル回転数を例えば７５０rpmか
ら６００rpm に低下させることができる。従って上記の
無過給エンジンに比べると燃費が改善される。

【０００８】その筒内噴射式エンジンにさらに機械式過
給機を接続した構成のエンジンでアイドリングを行う場
合、従来は電磁クラッチがＯＦＦされていたため機械式
過給機は働かず、筒内噴射式エンジンにおける燃費を向
上させる試みはなされていない。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、機械式過給
機を備えた筒内噴射式エンジンにおいて、高負荷高回転
時には過給機を駆動させてエンジンの出力性能向上を確
保するとともに、アイドリング時には過給機を駆動し
て、掃気作用を利用してアイドリング安定性を高めるこ
とで燃費を改善することができる機械式過給機付筒内噴
射式エンジンを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、燃
焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備えるととも
に、吸気通路に設けられた機械式過給機と、この過給機
をバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路を開
閉するバイパス通路開閉弁と、アクセル操作に応じて吸
気通路の吸気流通面積を調節する吸気流通調節手段とを
備えた機械式過給機付筒内噴射エンジンにおいて、エン
ジン極低負荷の低回転時に、排気弁と吸気弁のオーバー
ラップ期間を所定の値に保持し、保持されたオーバーラ
ップ期間について吸気通路の圧力が排気通路の圧力より
も高くなるように機械式過給機を駆動するとともに、前
記インジェクション圧縮行程で燃料を噴射することによ
り成層燃焼を行わせるように構成してなることを特徴と
する機械式過給機付筒内噴射式エンジンである。

【００１１】なお、上記所定の値とは、１mmリフト位置
をもって定義した吸気弁開時期から排気弁閉時期までの
クランク角で表したときに−１０°以上であることが好
ましい。

【００１２】また、請求項３の本発明では、エンジン極
低負荷の低回転時に非過給状態であれば、吸気通路の圧
力が略大気圧となるように吸気流通面積を調節すること
が好ましく、さらにまた、エンジン極低負荷の低回転時
には、バイパス通路開閉弁を部分的に開くようにするこ
とが好ましい。ただし、極低負荷域を除く低負荷域にお
いては機械式過給機を停止させるものとする。

【００１３】請求項６の本発明において吸気流通調節手
段は、前記極低負荷の低回転時には吸気流通面積を、吸
気圧力が所定値に達するところの面積とするとともに、
負荷上昇につれて吸気流通面積を拡大するように構成す
ることが好ましい。また、オーバーラップ期間を固定と
した場合には、極低負荷域では掃気が行われることで燃
焼安定性が高められ、低負荷域ではＥＧＲが行われるこ
とＮＯｘが低減される。

【００１４】請求項８の本発明において、極低負荷の低
回転域において有効圧縮比を幾何学的圧縮比より小さく
するように吸気閉弁のタイミングを遅くか、または早く
調整するバルブタイミング調整手段を備えることができ
る。このバルブタイミング手段は、極低負荷の低回転域
で吸気閉弁のタイミングを下死点よりも所定量遅くし、
中速域では吸気閉弁のタイミングを下死点に近づけるよ
うに早く設定し、高速域では吸気閉弁のタイミングを遅
く設定することが好ましい。

【００１５】なお、エンジン極低負荷の低回転とは、ア
クセル操作のないアイドリング状態であって、この状態
での空燃比が理論空燃比より大となるように設定されて
いるものである（請求項１０）。

【００１６】請求項１の本発明に従えば、アイドリング
時の極低負荷低回転時に、掃気が確実に行われることに
よって残留ガスが減少し、リーン状態での燃焼安定性が
向上する。そして、成層燃焼と掃気による燃焼安定性向
上とによりアイドリング時にも大幅なリーン化が可能と
なり、アイドル回転数を低くし得る。なお、極低負荷低
回転時に機械式過給機を駆動することによって若干の機
械抵抗が発生するが、回転数が下げられることで過給機
の機械抵抗が小さくなるとともに、燃焼が安定すること
により熱効率が向上して過給機抵抗によるロス分を上回
る。

【００１７】請求項３の本発明に従えば、掃気を行うに
足りるだけ機械式過給機を用いて過給を行うようにして
おり、機械抵抗とポンピングロスが低減される。請求項
６の本発明に従えば、大気圧に近い吸気圧力で機械抵抗
及びポンピングロスを低減させつつ、低負荷域ではＥＧ
Ｒを働かせてＮＯｘ低減を実現できる。請求項８の本発
明に従えば、燃焼室に送り込まれる空気が過剰になるこ
とが防止され、一定の空燃比にて成層燃焼を行うことが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の一実施形態による機械式
過給機付エンジンを概略的に示したものである。この図
において、１は複数のシリンダ２を備えたエンジン本体
であり、各シリンダ２には、そのシリンダボアに挿入さ
れたピストン３の上方に燃焼室４が形成されており、こ
の燃焼室４には吸気ポート５および排気ポート６が開口
している。上記吸気ポート５および排気ポート６は、吸
気弁７および排気弁８によりそれぞれ開閉されるように
なっている。また、燃焼室４の中央部には点火プラグ９
が配置されている。さらに、インジェクタ１０が燃焼室
４に臨むように設けられ、このインジェクタ１０から燃
焼室４内に直接、燃料が噴射されるようになっている。

【００１９】上記エンジン本体１に対し、吸気通路１１
および排気通路１２が配設され、吸気通路１１の下流端
側が吸気ポート５に連通するとともに、排気通路１２の
上流端側が排気ポート６に連通している。上記吸気通路
１１は、上流側の共通吸気通路１３と、その下流に設け
られたサージタンク１４と、このサージタンク１４から
気筒別に分岐した独立吸気通路１５とを有している。上
記共通吸気通路１３には、エアクリーナ１６、吸入空気
量を検出するエアフローメータ１７、アクセルペダルの
踏込みに応じて作動するスロットル弁１８が設けられる
とともに、吸気流通調節手段としてのスロットル弁１８
の下流にリショルム型の機械式過給機２０が設けられ、
さらに機械式過給機２０の下流にインタークーラ２１が
設けられている。

【００２０】上記スロットル弁１８は、スロットル弁駆
動用モータ１９により駆動されて開度が変化するように
なっており、このスロットル弁１８およびスロットル弁
駆動用モータ１９により、吸気通路１１の吸気流通面積
が調節されるようになっている。

【００２１】また、上記機械式過給機２０は、エンジン
出力軸によりベルト伝動機構２２を介して駆動されるよ
うになっている。ベルト伝動機構２２のプーリと機械式
過給機２０との間には、機械式過給機２０への駆動力の
伝達を断続する電磁クラッチ２３が設けられている。

【００２２】さらに吸気通路１１には、機械式過給機２
０をバイパスする過給機バイパス通路２４が設けられて
いる。この過給機バイパス通路２４は、一端がスロット
ル弁１８と機械式過給機２０との間の共通吸気通路１３
に接続されるとともに、他端がインタークーラ２１下流
の吸気通路１１に接続されており、この過給機バイパス
通路２４の途中にバイパス通路開閉弁（ＡＢＶ）２５が
設けられている。このバイパス通路開閉弁２５は開閉弁
駆動用モータ２６により駆動されるようになっている。
上記スロットル弁駆動用モータ１９および開閉弁駆動用
モータ２６はステップモータからなり、これらのモータ
１９，２６と上記電磁クラッチ２３が制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）４０により制御される。また、インジェクタ１０
からの燃料噴射時期及び噴射量も制御ユニット４０によ
り運転状態に応じて制御される。

【００２３】制御ユニット４０には、アクセル操作量
（アクセルペダル踏込量）を検出するアクセルセンサ２
７およびエンジン回転数を検出する回転数センサ２８か
らの各検出信号が入力されるようになっている。また、
排気通路１２には排気ガス浄化用の三元触媒装置３０が
配設されている。また、排気通路１２から分岐して共通
吸気通路１３にＥＧＲ弁３１が接続されている。このよ
うにして機械式過給機付筒内噴射式エンジンが構成され
る。

【００２４】図２は、図１中に示した制御ユニット４０
の構成を示す機能ブロック図である。同図において制御
ユニット４０は、アクセル操作量に対するバイパス通路
開閉弁２５の開度を設定するＡＢＶ開度設定部４０ａ
と、アクセル操作量に対するスロットル弁１８の開度を
設定するスロットル開度設定部４０ｂと、エンジン回転
数とスロットル開度に基づいて決められている電磁クラ
ッチのＯＮ／ＯＦＦを設定する電磁クラッチ動作設定部
４０ｃと、ＥＧＲ弁３１の開閉動作を設定するＥＧＲ弁
設定部４０ｄと、燃料噴射設定部４０ｅと、これら各設
定部から出力される指示に従って、ＡＢＶ２５，スロッ
トル弁１８，電磁クラッチ２３，ＥＧＲ弁３１，インジ
ェクタ１０を制御する制御部４０ｆを有している。

【００２５】上記ＡＢＶ開度は、アクセル操作量が小さ
い低負荷域（アイドリングを除く）においてバイパス通
路開閉弁２５が全開とされ、アクセル操作量がある程度
以上になるとアクセル操作量が大きくなるにつれてバイ
パス通路開閉弁２５の開度が次第に小さくなり、アクセ
ル全開付近でバイパス通路開閉弁２５が全閉となるよう
になっている。また、極低負荷時すなわちアイドリング
時には部分的に開動作している。一方、スロットル開度
は、アイドリング時でも吸気圧力が所定上限値に達する
程度のところまで開かれ、且つアクセル操作量が大きく
なるにつれてスロットル開度が大きくなる。なお、イン
ジェクタ１０からの燃料噴射は、アイドリングを含む低
負荷域では成層燃焼を行うべく圧縮行程で噴射され、高
負荷域では均一燃焼を行うべく吸気行程で噴射されるよ
うになっている。

【００２６】図３は横軸にクランク角をとって吸気弁お
よび排気弁のバルブリフト特性を示しており、この図の
ように排気弁は膨張行程終期の下死点ＢＤＣ付近で開弁
して上死点ＴＤＣ後に閉弁し、吸気弁は上死点ＴＤＣ前
に開いて吸気行程終期の下死点ＢＤＣ後に閉弁するよう
に設定されていて、上死点ＴＤＣ付近で排気弁と吸気弁
との開弁オーバラップ期間（Ｏ／Ｌ）が存在するが、本
実施形態ではアイドリング時においてこの開弁オーバラ
ップ期間が一般のエンジンと比べて大きく設定されてい
る。具体的に説明すると、吸気弁開弁時期から排気弁閉
弁時期までの期間である開弁オーバラップ期間は、１mm
リフト位置で定義した吸気弁開時期から排気弁閉時期ま
でのクランク角（ＣＡ）で表わすと−１０°ＣＡ以上と
なるように設定されている。

【００２７】次に、上記構成を有する機械式過給機付筒
内噴射式エンジンの動作について説明する。アクセルセ
ンサ２７及び回転数センサ２８によって極低負荷低回転
時としてのアイドリング状態が検出されると、制御部４
０ｆは、過給機バイパス通路２４に設けられたバイパス
通路開閉弁２５を部分開とする。すなわち、排気圧力に
打ち勝つだけの掃気に必要な最小圧力を確保し、必要以
上に過給を行わせないためである。そして電磁クラッチ
２３を接続させて過給機２０を駆動させる。このとき、
過給機２０は駆動しているが、エンジン回転数が低いた
め、過給機２０から吐出される空気の圧縮率は低く、ま
た、吐出空気の一部は過給機バイパス通路２４を通って
過給機２０上流へリサーキュレートされため、吸気ポー
トの圧力は大気圧よりわずかに高い値に保たれる。ま
た、吸気側が略大気圧にされることによって、過給機２
０の機械抵抗が小さく且つポンピングロスが小さい状態
で成層燃焼が行われる。

【００２８】また、吸気ポートの圧力が排気ポートの圧
力より高い状態にあり、開弁オーバラップ期間は−１０
°ＣＡ以上となるように設定されているから、オーバー
ラップ期間中に、過給機２０から吐出される空気が燃焼
室４内に送り込まれることで燃焼室４内の高温の残留ガ
スが確実に掃気される。それにより、燃焼安定性が向上
するため、空燃比がリーンな状態でアイドル回転数を下
げることができる。

【００２９】なお、アイドリング域において、回転数及
び駆動抵抗を低下させることができれば燃費率を向上さ
せることができる。その燃費率を決定する第一の要因は
エンジン回転数である。通常、無過給エンジンにおける
アイドリング回転数は７００rpm 前後であるが、回転数
をそれ以下に低下させることができない要因として燃焼
安定性が挙げられる。すなわち、スロットルを全閉にし
た状態では吸気側の負圧が非常に高くなり、排気ガスが
筒内に逆流して残留ガスが増加するために燃焼性が悪化
するからである。

【００３０】これに対して上記インジェクタ１０からの
圧縮行程噴射で成層燃焼を行わせつつ、スロットル弁を
開いてスロットル弁１８下流側の圧力を大気圧に近づけ
れば、内部ＥＧＲが解消されて燃費率が向上する。さら
に、スロットル弁を開くことに加えて過給を行えば、残
留排ガスを確実に掃気できるため、燃焼安定性が向上す
ることになり、成層燃焼によるリーン化と掃気による燃
焼安定性の向上とによる相乗効果により、失火やエンス
トを防止しつつアイドル回転数を低下させることが可能
になる。

【００３１】次に、燃費を改善させることのできる第二
の要因である駆動抵抗について説明する。図４は、エン
ジン回転数Ｎに対する機械抵抗Ｐｆの関係を示したもの
である。機械抵抗Ｐｆはエンジンの回転数Ｎが低下する
につれて減少する。エンジン回転数Ｎが６００rpm 付近
で機械抵抗Ｐｆが若干上向いているのはジャーナル抵抗
があるためである。すなわち、低回転では駆動系を循環
する油圧が低下することによってジャーナル部分の抵抗
が増加し、それにより機械抵抗Ｐｆが若干増加するので
ある。なお、同図においてＰ₁ はＮＡエンジンにおける
スロットル全閉時の機械抵抗特性を示す、Ｐ₂ は同じく
スロットル全開時の機械抵抗特性を示し、Ｐ₃ は機械式
過給機付エンジンにおけるスロットル全開時の機械抵抗
特性を示しており、Ｐlossはポンピングロスを示してい
る。このように、スロットルを全開にして略大気圧とす
れば、負荷である機械抵抗Ｐｆを下げることができる。

【００３２】なお、上述したように、エンジン回転数Ｎ
が７００から６００rpm に低下した場合、機械抵抗Ｐｆ
が若干増加することになるが、機械抵抗Ｐｆが仮に１０
％増加したとしても、回転数Ｎを２０％下げることがで
きれば、１回転当たりの燃料流量が少なくなることにな
り、結果として燃費を向上させることができる。

【００３３】次に、図５を用いてその燃費率について説
明する。無過給エンジンでは空燃比Ａ／Ｆ＝１４. ７で
運転されるが、それ以上に空気量を増加させてリーンな
状態にすると、燃焼安定性が悪化して失火限界に近づく
ことになるため、アイドル運転においてもＡ／Ｆ＝１７
が燃費低減の限度である。同図に示す符号Ｄ₁ は、筒内
噴射式エンジンにおける通常の燃費率を示しＡ／Ｆ＝４
０程度で燃費率が最小となる。Ｄ₂ はスロットル全開時
の燃費率を示し、スロットル全開でさらに過給を行え
ば、Ａ／Ｆ＝１００程度までリーン化が可能であり燃費
率を大幅に減少させることができることを示している。
このような傾向においてアイドル運転では、燃料流量を
減少させることが要求されるが、上記リーン化によって
燃料流量も当然に減少することになる。

【００３４】また、図６は電磁クラッチの制御動作を説
明するためのマップであり、低回転、低負荷時において
従来は電磁クラッチをＯＦＦさせていたが、本発明で
は、アイドリング回転数、例えば７００rpm 以下で電磁
クラッチをＯＮ動作させるともに、ＡＢＶ２５を部分開
としている。ただし、低負荷域においては電磁クラッチ
をＯＦＦしている。

【００３５】また、上記した実施形態ではモータ１９に
よりスロットル弁１８を操作し、開口面積を大きく設定
したが、吸気流通調節手段はこれに限らず、図１中、二
点鎖線で示した他の実施形態のように、スロットル弁１
８をバイパスするスロットル弁バイパス通路３２と、こ
のバイパス通路３２を開閉する制御弁３３とを設け、こ
の制御弁３３をステップモータ等のアクチュエータで駆
動するようにして吸気開口を確保し、吸気ポートの圧力
を大気圧以上とすることもできる。

【００３６】本発明においては、図７に示すように、吸
気開口面積を負荷の状態に応じて調整するようになって
いる。すなわち、低負荷回転域においては吸気開口面積
を吸気圧力が上昇しない所定値（大気圧以下）を満足す
る面積とし、負荷増大に伴って徐々に開口面積を増加さ
せるように構成すると、大気圧に近い吸気圧力とするこ
とにより機械損失Ｐｆ及びポンピングロスを低減させつ
つ、低負荷域におけるＥＧＲが可能になる。このように
構成によれば、アイドリング時においては掃気を行うこ
とによって燃費を改善することができ、低負荷回転時に
はＥＧＲを行うことによってＮＯｘ低減が可能になる。
なお、この場合、内部ＥＧＲを利用することができる
が、ステップモータで開度を調整することのできる外部
ＥＧＲ３１を利用して排ガスを強制的に循環させれば、
負圧の程度に影響されずＥＧＲを働かすことができ、Ｎ
Ｏｘ低減効果をさらに高めることも可能になる。

【００３７】なお、上記実施形態の構造に加え、図１中
に二点鎖線で示すように、吸気弁７に対する動弁機構に
少なくとも吸気閉弁時期を可変とするバルブタイミング
可変手段４１を設け、アイドリング時において過給機２
０による空気過剰率が増加した場合、吸気を遅閉じとし
てシリンダ内の吸気の一部を吸気ポート側に戻すか、ま
たは早閉じとすることにより、リーン限界を超えないよ
うに吸気制御すればよく、それによって一定空燃比を確
保することができる。この場合、図８に示すように、中
速域では吸気閉を下死点に近づけて充填効率を高めるべ
く低速域と比べて吸気閉を早くし、高速域では中速域と
比べて吸気閉を遅くすることが好ましい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の機械式過給機付エ
ンジンによれば、アイドリング時のような極低負荷時に
おいて、オーバーラップ期間を大きくした状態で敢えて
過給機を駆動させ、掃気によって残留ガスを減少させて
いるため、燃焼安定性を向上させることができ、それに
より成層燃焼にて極低負荷時のエンジン回転数を下げる
ことができ、燃費を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による機械式過給機付エンジ
ンの概略断面図である。

【図２】図１に示すＥＣＵの構成を示す機能ブロック図
である。

【図３】排気弁および吸気弁の開閉タイミングを示す説
明図である。

【図４】エンジン回転数と機械抵抗との関係を説明する
グラフである。

【図５】空燃比と燃費率との関係を説明するグラフであ
る。

【図６】電磁クラッチの動作を説明するマップである。

【図７】アクセル開度と吸気負圧との関係を示すグラフ
である。

【図８】バルブタイミング制御を示す説明図である。

【符号の説明】

１エンジン本体５吸気ポート６排気ポート１１吸気通路１２排気通路１８スロットル弁２０機械式過給機２４過給機バイパス通路２５バイパス通路開閉弁３２バイパス通路３３制御弁４０制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｂ 33/00 Ｆ０２Ｂ 33/00 ＥＦ０２Ｄ 9/02 Ｆ０２Ｄ 9/02 ＣＲ３０５３０５Ｇ 23/00 23/00 Ｐ 41/04 ３０１ 41/04 ３０１Ｅ 41/34 41/34 Ｆ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ３０１Ｒ３０１Ｋ３０１Ｎ３０１ＺＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室に直接燃料を噴射するインジェク
タを備えるとともに、吸気通路に設けられた機械式過給
機と、この過給機をバイパスするバイパス通路と、この
バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁と、アクセ
ル操作に応じて吸気通路の吸気流通面積を調節する吸気
流通調節手段とを備えた機械式過給機付筒内噴射式エン
ジンにおいて、エンジン極低負荷の低回転時に、排気弁と吸気弁のオー
バーラップ期間を所定の値に保持し、前記保持されたオ
ーバーラップ期間について吸気通路の圧力が排気通路の
圧力よりも高くなるように前記機械式過給機を駆動する
とともに、前記インジェクタにより圧縮行程で燃料を噴
射させて成層燃焼を行わせるように構成してなることを
特徴とする機械式過給機付筒内噴射式エンジン。
【請求項２】前記所定の値とは、１mmリフト位置をも
って定義した吸気弁開時期から排気弁閉時期までのクラ
ンク角で表したときに−１０°以上である請求項１記載
の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。
【請求項３】エンジン極低負荷の低回転時に、非過給
状態であれば前記吸気通路の圧力が略大気圧となる程度
に前記吸気流通面積を調節する請求項１または２に記載
の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。
【請求項４】前記エンジン極低負荷の低回転時に、バ
イパス通路開閉弁を部分的に開くようにした請求項１〜
３のいずれかに記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジ
ン。
【請求項５】極低負荷域を除く低負荷域において前記
機械式過給機による過給を停止させる請求項１〜４のい
ずれかに記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。
【請求項６】前記吸気流通調節手段は、前記極低負荷
の低回転時には前記吸気流通面積を、吸気圧力が所定値
に達するところの面積とするとともに、負荷上昇につれ
て前記吸気流通面積を拡大するものである請求項１〜４
のいずれかに記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジ
ン。
【請求項７】前記オーバーラップ期間を固定とするこ
とにより、前記極低負荷域では掃気を行い、前記低負荷
域ではＥＧＲを行う請求項６記載の機械式過給機付筒内
噴射式エンジン。
【請求項８】前記極低負荷の低回転域において、膨張
比に対する有効圧縮比を小さくすべく有効圧縮比を幾何
学的圧縮比より小さくするように吸気閉弁のタイミング
を遅くか、または早く調整するバルブタイミング調整手
段を備えてなる請求項１〜４のいずれかに記載の機械式
過給機付筒内噴射式エンジン。
【請求項９】前記バルブタイミング調整手段は、極低
負荷の低回転域で吸気閉弁のタイミングを下死点よりも
所定量遅くし、中速域では吸気閉弁のタイミングを下死
点に近づけるように早く設定し、高速域では吸気閉弁の
タイミングを遅く設定する請求項８記載の機械式過給機
付筒内噴射式エンジン。
【請求項１０】エンジン極低負荷の低回転は、アクセ
ル操作のないアイドリング状態であって、この状態での
空燃比が理論空燃比より大となるように設定されている
請求項１記載の機械式過給機付筒内噴射式エンジン。