(57)【要約】【課題】圧縮自己着火式内燃機関において、活性化された燃料ガス中に筒内ガス流動性の高い状態で燃料を噴射して良好に自己着火燃焼させる。【解決手段】筒内噴射式内燃機関は、電子制御ユニットの制御下でそれぞれ作動する燃料噴射弁および弁開閉時期可変機構を備え、排気弁を排気上死点後の第１所定時期に閉じ、吸気弁を第１所定時期近傍の第２所定時期に開き、排気弁の開弁期間内かつ排気上死点以降の第３所定時期に燃料噴射弁から燃料を噴射する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接に噴射する燃料噴射弁と、
排気上死点後の第１所定時期に閉弁するように構成された排気弁と、
前記第１所定時期近傍の第２所定時期に開弁するように構成された吸気弁と、
前記排気弁の開弁期間内かつ排気上死点以降の第３所定時期に燃料噴射が行われるように前記燃料噴射弁を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項２】
前記第２所定時期と圧縮行程終了時期との間に追加燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関の吸気系からの吸入空気量と排気系から筒内に還流する既燃ガス還流量を同時に調整する吸気絞り弁装置を備え、前記制御手段は、前記吸入空気量と既燃ガス還流量を同時に制御して圧縮着火時期を調整することを特徴とする請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関の排気系から吸気系に排気ガスを還流するＥＧＲ装置を備え、前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置からの排気ガス還流量を制御して圧縮着火時期を調整することを特徴とする請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項５】
前記吸気弁が吸気下死点近傍で閉弁するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火燃焼運転または圧縮自己着火燃焼運転を選択的実施可能な圧縮自己着火式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンにおいて例えば圧縮比を十分高めることにより燃料を圧縮自己着火燃焼させることが知られており、この自己着火燃焼によればリーン空燃比での燃焼が安定化し、ＮＯｘ排出量が低減する。そこで、特開２０００−３２０３３３号公報に記載された自己着火式ガソリン機関は、部分負荷運転域で自己着火燃焼運転を行うものになっており、自己着火燃焼運転では、排気上死点付近で吸気弁と排気弁の双方を閉じて密閉期間を形成し、この密閉期間中に燃料を噴射するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載のガソリン機関では、密閉期間中の排気上死点前に噴射した燃料を燃焼室内で活性化させ自己着火燃焼させるが、排気上死点付近の密閉期間では吸排気弁の双方が閉じられるので筒内流動は十分でなく、このため燃焼室内の既燃ガスと燃料との混合に時間がかかり、燃料の気化や既燃ガスとの反応が遅れて自己着火燃焼が良好に行われないおそれがある。また、筒内流動が十分でなく燃料がピストン頂面などに液膜状に付着して良好な自己着火燃焼を阻害するおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、高温の既燃ガスを含む筒内ガス中に、筒内ガス流動性の高い状態で燃料を噴射して燃料の筒内壁面への付着を抑制し、混合を促進して効率良く自己着火燃焼させるようにした圧縮自己着火式内燃機関を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接に噴射する燃料噴射弁と、排気上死点後の第１所定時期に閉弁する排気弁と、第１所定時期近傍の第２所定時期に開弁する吸気弁と、排気弁の開弁期間内かつ排気上死点以降の第３所定時期に燃料噴射が行われるように燃料噴射弁を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、ピストンの上動により燃焼室から一旦排出された高温の既燃ガスは、排気上死点後も排気弁が開いているのでピストンが下降するにつれて燃焼室内へ吸い戻され、この既燃ガスの逆流によって燃焼室内に強い流れが生じてガス流動性が高まった状態で、燃料が燃焼室内へ噴射される。この様に、ピストン下降により燃焼室空間が拡大すると共に筒内ガス流動性が高まっているので、燃焼室内へ噴射された燃料がピストン頂面に付着するおそれが低減するため、筒内空間の燃料が高温の既燃ガスと吸入空気を含む筒内ガス中の酸素と反応し、燃焼室内へ噴射された燃料の低温酸化および熱分解が速やかに進行し、この過程で燃料から炭化水素ラジカル、アルデヒド、水素などの、自己着火を促進する活性物質が生成され、これにより着火成が高められて良好な圧縮自己着火燃焼が行われてＮＯｘやスートの排出量が低減する。
【０００７】
加えて、従来の筒内噴射式内燃機関での希薄成層火花点火燃焼によるものと同等以上の燃費改善が図られる。また、従来の筒内噴射式内燃機関では希薄燃焼運転時の排ガス浄化にリーンＮＯｘ触媒が通常用いられるが、本発明によれば高価なリーンＮＯｘ触媒を用いずに排ガス浄化を行うことができ、コスト低減に寄与する。
【０００８】
請求項１の発明において、弁開閉時期がそれぞれ固定の吸排気弁を用いつつ内燃機関を常に圧縮自己着火燃焼運転させることもでき、この様な内燃機関は発電用エンジンや電気自動車用エンジンに好適する。また、運転環境が種々に変化する車両に搭載される内燃機関に本発明を適用する場合には、車両運転環境に応じて機関出力を可変するべく、例えば、内燃機関を部分負荷域で圧縮自己着火燃焼運転させる一方、高負荷域で火花着火燃焼運転させるようにしても良い。この場合、内燃機関は、吸気弁及び排気弁の開閉時期を変化可能な弁開閉時期可変機構を備えるのが好ましく、制御手段は、少なくとも部分負荷運転域において、排気弁が排気上死点後の第１所定時期に閉弁し且つ吸気弁が第１所定時期近傍の第２所定時期に開弁するように弁開閉時期可変機構を制御して、吸排気弁の開閉時期を圧縮自己着火燃焼運転に適したものにする。
【０００９】
請求項２の発明では、前記第２所定時期と圧縮行程終了時期との間に追加燃料が噴射される。
請求項２の発明によれば、第２所定時期（吸気弁開弁時期）に吸気弁が開弁してから圧縮行程が終了するまでの間に追加燃料噴射が行われるので、吸気弁の開弁前に燃焼室内に先に噴射しておいた燃料の低温酸化および熱分解が適度に進行した上記活性物質を含む混合気中に追加燃料が噴射され、これにより良好な圧縮自己着火燃焼が行われる。更に、請求項１の燃料噴射量と追加噴射量との比率を変更することで、上記活性物質と未反応燃料との混合比率を変更でき、着火時期を制御できる。
【００１０】
請求項３の発明では内燃機関はその吸気系から空気を吸入する吸気絞り弁装置を備え、制御手段は、吸気絞り弁装置からの吸入空気量と排気系からの既燃ガス還流量を同時に制御して圧縮着火時期を調整することを特徴とする。
請求稿３の発明によれば、内燃機関に通常装備される吸気絞り弁装置を利用した既燃ガス還流量制御により圧縮着火時期がより適正化されて良好な圧縮着火燃焼が行われる。
【００１１】
請求項４の発明では、内燃機関はその排気系から吸気系に排気ガスを還流するＥＧＲ装置を備え、制御手段は、ＥＧＲ装置からの排気ガス還流量を制御して圧縮着火時期を調整することを特徴とする。
請求項４の発明によれば、内燃機関に通常装備されるＥＧＲ装置を利用した排気ガス還流量制御により圧縮着火時期がより適正化されて良好な圧縮自己着火燃焼が行われる。
【００１２】
請求項５の発明では、吸気弁が吸気下死点近傍で閉弁するように構成されることを特徴とする。吸排気弁の開閉時期を可変する弁開閉時期切換機構を備える内燃機関の場合、吸気弁の閉弁時期が吸気下死点近傍となるように弁開閉時期切換機構が制御手段により制御される。
請求項５の発明によれば、圧縮比が高くなって燃料の圧縮自己着火性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による圧縮自己着火式内燃機関について説明する。
本実施形態の内燃機関は、車両に搭載される筒内噴射エンジンとして構成されており、図１に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２にはシリンダ３毎に点火プラグ４と燃焼室５内に直接開口する燃料噴射弁６とが設けられ、点火プラグ４及び燃料噴射弁６を点火コイル４Ａ及びドライバ６Ａによりそれぞれ駆動するようになっている。また、燃料噴射弁６は、図示しない燃料供給系から供給された高圧燃料を燃焼室５内に直接に噴射するようになっている。
【００１４】
シリンダ３内にはクランクシャフト７に連結されたピストン８が配され、ピストン８の頂面にはキャビティ９が形成されている。但し、キャビティ９を形成することは必須ではない。そして、シリンダヘッド２には吸気弁１０を介して燃焼室５と連通可能な吸気ポート１１と、排気弁１２を介して燃焼室５と連通可能な排気ポート１３とが形成されている。
【００１５】
また、カムシャフト１８，１９と吸気弁１０，排気弁１２との間には可変動弁機構４１が弁開閉時期可変機構として装備されており、可変動弁機構４１の作動モードは火花点火燃焼運転に対応した第１モードと圧縮着火燃焼運転に対応した第２モードとの間で切り換え可能になっている。可変動弁機構４１は公知のように種々に構成され、従ってその構成説明を省略するが、例えば、吸排気弁１０，１２のカムプロフィール（図示略）を火花点火燃焼に適したものと圧縮着火燃焼に適したものとの間で切り換え可能なように構成される。
【００１６】
エンジン１の吸気系は、エアクリーナ２１，吸気管２２，スロットルボディ２３，サージタンク２４，吸気マニホールド２５から構成され、吸気マニホールド２５の下流端部に吸気ポート１１が設けられ、スロットルボディ２３には燃焼室５内へ流入する空気量を調整する電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）３０が備えられている。排気系は、排気ポート１３を有すると共にＯ２センサ４０が付設された排気マニホールド２６と、排ガス浄化用の三元触媒２９が介装された排気管２７とから構成されている。
【００１７】
図１中、参照符号１６，１７及び２０は、ウォータジャケット１５に設けられた水温センサ、クランクシャフト７に設けられたクランク角センサ、およびカムシャフト１８，１９に付設された気筒識別センサをそれぞれ示す。また、参照符号３７，３８、３９及び４２は、エアフローセンサ３７、スロットル開度センサとして機能するスロットルポジションセンサ、ＥＴＶ３０の全閉状態を検出するアイドルスイッチ、およびアクセル開度センサをそれぞれ表す。
【００１８】
エンジン１は、排ガス還流装置（ＥＧＲ装置）５１を備えている。ＥＧＲ装置５１は、エンジン１の排気系から吸気系に延びるＥＧＲ通路５２とこれに介装されたＥＧＲバルブ５３とからなり、ＥＧＲバルブ５３は、バルブ本体５３ａとバルブ本体５３ａ内の通路を開閉する弁体５３ｂと弁体５３ｂを通路閉鎖位置と通路解放位置との間で駆動する電磁コイル５３ｃとを有している。
【００１９】
更に、エンジン１は、点火プラグ４，燃料噴射弁６，ＥＴＶ３０，可変動弁機構４１，ＥＧＲバルブ５３などのエンジン制御要素の作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を制御手段として備えている。ＥＣＵ６０は、入出力装置，制御プログラムや制御マップ等を記憶した記憶装置，中央処理装置，タイマやカウンタ等を有し、センサ類からの検出情報に基づいて上述の制御を行なうようになっている。
【００２０】
本実施形態のエンジン１では、図２に示すように、高負荷・高回転域（以下、高負荷域という）で火花点火燃焼運転が行われる一方、低負荷・低回転域（以下、部分負荷域という）では圧縮着火燃焼運転が行われる。このため例えば、クランク角センサ１７の出力信号からエンジン回転数Ｎｅが算出されると共にエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度センサ４２で検出されたアクセル開度とから目標Ｐｅ（エンジン負荷を表す平均有効圧Ｐｅの目標値）が算出され、エンジン回転数Ｎｅと目標Ｐｅとに基づいてエンジン運転域が判定される。
【００２１】
そして、高負荷域では、従来の筒内噴射エンジンの場合と同様の吸排気弁開閉時期制御、燃料噴射制御および点火制御が行われる。すなわち、高負荷域では、吸気行程を中心とした燃料噴射によって混合気を均一混合させて均一燃焼を行う。詳しくは、Ｏ２センサ４０の検出情報に基づいて空燃比を理論空燃比近傍にフィードバック制御するストイキ運転モードや、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチ運転モードでエンジン１が運転される。
【００２２】
一方、部分負荷域での圧縮自己着火燃焼運転では、主にＮＯｘ排出量の低減を企図して、吸排気弁開閉時期および燃料噴射が図３に示すように制御され、また、ＥＧＲバルブ５３の開度やＥＴＶ３０開度が制御される。
すなわち、ＥＣＵ６０により可変動弁機構４１の作動モードが圧縮着火燃焼運転に適した第２モードに切り換えられ、これにより例えば吸排気弁１０，１２のカムプロフィール（図示略）が圧縮着火燃焼に適したものに切り替わって、吸排気弁１０，１２の開閉時期が図３に示すように設定される。具体的には、排気弁１２は膨張行程後半部の所定時期に開弁する一方、排気上死点後の所定時期（第１所定時期）に閉弁し、また、吸気弁１０は第１所定時期近傍たとえば第１所定時期に等しい所定時期（第２所定時期）に開弁する一方、吸気下死点後（好ましくは吸気下死点近傍）の所定時期に閉弁する。また、ＥＣＵ６０によりドライバ６Ａを介して燃料噴射弁６が制御されて図３に記号▲２▼および▲４▼で例示した時期に開弁され、これにより第１及び第２段階の燃料噴射が順次実施される。また、ＥＧＲバルブ５３の開弁デューティ比が制御されて外部ＥＧＲ量が調整され、ＥＴＶ３０の開度が制御されて混合気の空燃比と還流ＥＧＲ量が調整される。
【００２３】
上記の燃料噴射時期制御などは圧縮自己着火燃焼運転における燃料の着火性を所要のものにすることを企図したものであり、燃料の着火性がガス温度と混合気の組成（空燃比やＥＧＲ率）や均質性と燃料性状とに支配されることを勘案して、主に、高温の既燃ガス（筒内残留ガスと排気系から直接吸い戻されたガス）により筒内ガス温度を上昇させると共に燃料の分解過程で生じる活性物質を増大させることにより燃料の着火性を高めるようにしている。
【００２４】
以下、図４を参照して、圧縮自己着火燃焼について更に説明する。
圧縮自己着火燃焼運転では排気閉弁時期が上死点後の第１所定時期に設定されると共に吸気開弁時期が上死点後かつ排気閉弁時期に等しい（またはその前後）の第２所定時期に設定されているので、ピストン上死点後も排気弁１２は開いており、排気上死点前のピストン上動により燃焼室５から排気ポート１３へ一旦排出された既燃ガスは、図４（ａ）に示すようにピストン８が下動するにつれて排気ポート１３から燃焼室５へ吸い戻され、その際に燃焼室内に強い流れが生じる。
【００２５】
図３に記号▲２▼で示すように、燃料噴射時期は排気弁１２の開弁期間内かつ排気上死点以降の所定時期（第３所定時期）に設定されており、燃料噴射時期▲２▼が到来すると第１段階の燃料噴射が行われる。この際、既燃ガスの逆流により燃焼室５内に強い流れ（排気流）が生じていると共にピストン８の下降により燃焼室空間が拡大しているので、燃焼室内へ噴射された燃料がピストン頂面に付着するおそれは少なく、更に、噴射された燃料が排気ポート１３へ吹き抜けるおそれも少ない。また、燃焼室５内の強い排気流により筒内のガス流動性が高められているので、噴射燃料と既燃ガスとの混合が促進され、高温の既燃ガス内で噴射燃料の低温酸化や熱分解が進行し、この反応過程で燃料は炭素ラジカルやアルデヒド、水素などの、自己着火を促進する活性物質に分解されていく。
【００２６】
次に、第１及び第２所定時期が到来すると、排気弁１２が閉弁して燃焼室内に高温の既燃ガス（内部ＥＧＲ）が閉じ込められ、また、吸気弁１０が開弁して吸気ポート１１から燃焼室５へ吸気が供給されて燃焼室内に吸気流が生じる。このとき、排気弁の開弁とピストン下降とにより生起した排気流は排気弁閉弁後もピストン下降により保存され、この保存排気流に上記の吸気流が付加される。吸気流と排気流は、ピストン８の頂面にキャビティ９が形成されていることと相まって燃焼室５内に強いタンブル流を生起させ、このタンブル流の攪拌作用により燃焼室内では既燃ガスと燃料（活性物質）との予混合気と吸入空気との混合が促進されて両者の予混合気が生成される。この予混合気は、第１段階の燃料噴射により供給された燃料の一部から既に生成された炭素ラジカルやアルデヒド、水素などの活性物質を含む。そして、予混合気の燃料が分解されると、活性物質が更に生成されることになる。
【００２７】
本実施形態では第１段階の燃料噴射を図３に記号▲２▼で示した時期に１回実施して高温の既燃ガス（内部ＥＧＲ＋排気系からの吸い戻しガス）中に噴射した燃料から活性物質を生成させているが、第１段階の燃料噴射の実施時期や実施回数を可変制御することにより、活性物質の生成量を調整することができる。図３に示すように、第１段階の燃料噴射は排気上死点から吸気下死点の間で実施可能である。
【００２８】
そして、吸気弁開弁期間において図３に記号▲４▼で示す第２回目の燃料噴射時期が到来すると、第２段階の燃料噴射が実施される（図４（ｄ）参照）。この結果、噴射燃料は吸気と既燃ガスと燃料（活性物質）との予混合気中に供給されるが、これは、着火性が燃料と異なる添加剤を添加した燃料（すなわち圧縮着火に好適する着火性を有した燃料）を供給したことに相当する。
【００２９】
ここで、第１段階の燃料の噴射量に対する第２段階の燃料の噴射量の割合を変えることによりガソリンと活性物質との混合割合（着火性）を可変調整することができる。また、本実施形態では第２段階の燃料噴射を図３に記号▲４▼で示す時期に１回実施するようにしたが、第２段階の燃料噴射の実施時期および実施回数を調整することにより混合気の均質性（筒内各部での燃料活性度すなわち着火性や燃焼速度）を可変調整することができる。図３に示すように、第２段階の燃料噴射は、吸気弁の開弁期間の始まりから圧縮上死点までの間に実施可能である。圧縮行程では吸排気弁の双方が閉じて筒内ガス流動性が低下するので、圧縮行程中に第２段階の燃料噴射を行うことにより、混合気の不均質化が促進される。
【００３０】
第２段階の燃料噴射（図４（ｄ））の実施後に圧縮行程が開始されると、図４（ｅ）に示すようにピストン８が上動するにつれて燃焼室内の吸気、既燃ガス、燃料および活性物質の混合気が圧縮され、その後、図４（ｆ）に示すように混合気が圧縮自己着火して予混合圧縮着火燃焼が行われる。
本実施形態では、圧縮自己着火燃焼運転中、ＥＴＶ３０の開度を調整して吸気ポート１１から吸入する空気と排気ポート１３から直接還流する既燃ガスを同時に供給し、また、ＥＧＲバルブ５３を開弁して比較的低温の排気ガスの一部（外部ＥＧＲ）を燃焼室５内に吸入空気と共に供給して筒内温度と筒内空燃比、および筒内ＥＧＲ量を調整しているが、これは、混合気の着火性を調整することを企図している。
【００３１】
ＥＴＶ３０の開度を絞ると上記吸入空気量は減少すると同時に排気ポート１３からの既燃ガス還流量は増加し、筒内温度は上昇して空燃比はリッチ化するので着火時期は早められる。一方、ＥＴＶ３０の開度を増すと上記吸入空気量は増大すると同時に上記既燃ガス還流量は減少し、筒内温度は低下して空燃比はリーン化するので着火時期は遅延する。ＥＴＶ３０の調整に加えてＥＧＲバルブ５３を開弁すると、比較的低温の排気ガスが導入されるので同一空燃比条件の下で着火時期が好適となる様に筒内温度を調整することができる。
【００３２】
この様に、吸気絞り弁開度、またはＥＧＲ開度を制御することにより、固定された弁開閉時期でも広い機関負荷・速度範囲で圧縮着火時期を好適に制御することができる。なお、吸気閉弁時期を図５（ｂ）に示すように、図３及び図５（ａ）に示す場合よりも吸気下死点近傍に設定して高圧縮比化することにより、着火を促進することができる。
【００３３】
上記の圧縮自己着火燃焼運転を実施することにより、ＮＯｘやスートの排出量が低減し、リーンＮＯｘ触媒を用いることなく排ガスを浄化することができ、また、従来の希薄成層火花点火燃焼によるものと同等以上の燃費改善を図ることができる。
図６は、リーンＮＯｘ触媒を搭載せずに三元触媒のみを搭載した図１に示す筒内噴射式内燃機関について本発明者らが実施した実験結果を示し、この実験では、化学量論予混合火花点火燃焼運転、希薄成層火花燃焼運転および希薄予混合圧縮着火燃焼運転の各々において機関トルクを低トルク域から中トルク域まで変化させつつ排気中のＮＯｘ重量および燃料消費率を測定した。図６中、△マークは化学量論予混合火花点火燃焼運転についての測定結果を表し、□マークは希薄成層火花点火燃焼運転に係る測定結果を表し、また、○マークは本発明による希薄予混合圧縮着火燃焼運転に係る測定結果を表す。図６の測定結果は、希薄予混合圧縮着火燃焼運転によりＮＯｘ排出量の低減および燃費改善が図られることを示している。
【００３４】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終了するが、本発明は上記実施形態に限定されず種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態は、車両の駆動源を構成する内燃機関に本発明を適用した場合について説明したものであって、部分負荷域で圧縮着火燃焼運転を行う一方で高負荷域で火花点火燃焼運転を行うべく、例えば吸排気弁のカムプロフィールを切換える可変動弁機構からなる弁開閉時期可変機構を用いて吸排気弁の開閉時期を部分負荷域と高負荷域との間で切り換えるようにしたが、例えば一定の機関負荷で運転される発電用エンジンに本発明を適用する場合には吸排気弁の開閉時期を圧縮着火燃焼運転に適したものに固定しても良く、この場合、弁開閉時期可変装置は不要である。また、吸排気弁の開閉時期を可変する場合に用いられる弁開閉時期可変機構は種々に構成可能であり、実施形態で用いた可変動弁機構に代えて例えば電磁式の吸排気弁を使用可能である。また、上記実施形態では燃焼室内の混合気の組成を可変制御するべく内燃機関にＥＴＶ（電子制御式スロットル弁）及びＥＧＲ装置を装備したが、両者は必須要素ではない。また、上記実施形態では、圧縮着火燃焼運転に際して第１及び第２段階の燃料噴射の各々を所定時期に１回づつ実施するようにしたが、燃料噴射の実施時期および実施回数はこれに限定されない。また、燃料噴射を２段階にわけて実施することも必須ではなく、例えば第２段階の燃料噴射を省略することもできる。その他、本発明はその発明概念内において種々に変形可能である。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接に噴射する燃料噴射弁と、排気上死点後の第１所定時期に閉弁する排気弁と、第１所定時期近傍の第２所定時期に開弁する吸気弁と、排気弁の開弁期間内かつ排気上死点以降の第３所定時期に燃料噴射が行われるように燃料噴射弁を制御する制御手段とを備えるので、開弁状態の排気弁を介して既燃ガスをピストンの下降につれて燃焼室内に逆流させて筒内ガス流動性を高めた状態で燃焼室内への燃料を噴射して高温の既燃ガス中で燃料から活性物質を生成させ、これにより良好な圧縮自己着火燃焼を行ってＮＯｘやスートの排出量を低減することができる。しかも、ＮＯｘの低減にリーンＮＯｘ触媒を用いる必要がなく、その分、コストを低減できる。また、本発明によれば燃費改善を図ることができる。
【００３６】
請求項２の発明では、吸気弁が開弁してから圧縮行程が終了するまでの間に燃料噴射を行うので、吸気弁の開弁前に噴射しておいた燃料の低温酸化および熱分解が進行した状態で追加燃料を噴射して良好な圧縮自己着火燃焼を行うことができる。
請求項３の発明では、制御手段は、圧縮着火時期を調整すべく吸気絞り弁装置によって吸入空気量と既燃ガス還流量を同時に制御するので、内燃機関に通常装備される吸気絞り弁装置を利用した既燃ガス還流量制御により圧縮着火時期をより適正化して良好な圧縮着火燃焼を行える。
【００３７】
請求項４の発明では、制御手段は、圧縮着火時期を調整すべくＥＧＲ装置によって排気ガス還流量を制御するので、内燃機関に通常装備されるＥＧＲ装置を利用した排気ガス還流量制御により圧縮着火時期をより適正化して良好な圧縮自己着火燃焼を行える。
請求項５の発明では、吸気弁が吸気下死点近傍で閉弁するように構成されるので、圧縮比を高めて燃料の圧縮自己着火性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した内燃機関の火花点火燃焼域と圧縮着火燃焼域を示す図である。
【図３】図１に示した内燃機関における吸排気弁の開閉弁時期および燃料噴射時期を示す図である。
【図４】圧縮着火燃焼過程を示す図であり、図４（ａ）〜図４（ｆ）は既燃ガスの吸い戻し、第１段階の燃料噴射、吸気供給、第２段階の燃料噴射、混合気圧縮および圧縮着火燃焼をそれぞれ示す。
【図５】吸排気弁の開弁期間および排気吸い戻し期間を示す図であり、図５（ａ）は実施形態の場合を示し、図５（ｂ）は高圧縮比化する場合を示す。
【図６】化学量論予混合火花点火燃焼運転、希薄成層火花燃焼運転および希薄予混合圧縮着火燃焼運転のそれぞれにおける機関トルクと排気中ＮＯｘ重量との関係および機関トルクと燃料消費率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　エンジン（内燃機関）
５　燃焼室
６　燃料噴射弁
８　ピストン
１０　吸気弁
１２　排気弁
１７　クランク角センサ
３０　電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）
４１　可変動弁機構（弁開閉時期可変機構）
４２　アクセル開度センサ
５１　ＥＧＲ装置
６０　電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
2004027959.tif 000003
【図２】
2004027959.tif 000004
【図３】
2004027959.tif 000005
【図４】
2004027959.tif 000006
【図５】
2004027959.tif 000007
【図６】
2004027959.tif 000008