【手続補正書】
【提出日】平成15年9月8日(2003.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、図１を用いて、本実施形態による筒内噴射エンジンの制御系について説明する。
筒内噴射エンジン制御装置（コントロールユニット）７には、回転センサ９や、水温センサ１０や、図示しない空気流量センサ等の各種センサ類の出力信号が入力される。コントロールユニット７は、これらの入力信号に基づいて、エンジンが暖機状態にあり、かつエンジン回転数とエンジン負荷の状態を判断して、安定した成層燃焼運転が可能か否かを判定する。そして、成層運転が可能な場合には、燃料噴射プログラム，回転変動検出プログラム，バルブ可変制御プログラム等の各種プログラムを実行し、強貫通力燃料噴射弁１７や、吸気バルブ可変駆動部４や、排気バルブ可変駆動部５等の各種アクチュエータに駆動信号を出力する。ここで、吸気バルブおよび排気バルブの可変駆動部４，５は、エンジン回転数とエンジン負荷の状態から、コントロールユニット７内の内部ＥＧＲ制御マップに基ずき判断し、内部ＥＧＲの度合いを、吸排気弁のバルブオーバーラップを可変することで最適になるよう制御される。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図３に示すように、成層運転が可能であり、エンジン回転数が低回転で、かつエンジン負荷が軽い運転状態にある場合には、コントロールユニット７は、吸気バルブおよび排気バルブの可変駆動部４，５を制御して、排気弁１６の弁開時期を、排気弁１６ａの弁開時期を遅角し、同時に、排気弁１６ａの斜方向にある吸気弁１５ａの弁開時期を遅角することで、吸排気弁１対において、ハッチングで示すバルブオーバラップＶＯＬが拡大される。これにより、排気ポート側の高温の既燃焼ガスが吸気行程中に気筒内に導入されることで、内部ＥＧＲが行われる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
さらに、本実施形態において特徴的なことは、図３に示すように、吸気弁１５の開時期に対して、吸気弁１５ａの開時期を遅角させることによって、吸気弁１５，１５ａの左右バルブの開弁時期に位相差を設けていることである。この吸気弁１５，１５ａの開弁時期の位相差によって、燃焼室内には、図２及び図４に示すように、弱スワール流ＦwSが形成される。低回転時には、気筒内の空気流動が弱まるため、相対的にスワール成分が強まる。また、図４に示すように、タンブルガイド溝１１ａの排気側ピストン冠面には、スワールガイド部１１ｂが形成されている。スワールガイド１１ｂと、シリンダ壁との間の距離はほぼ一定間隔であるので、スワールガイド１１ｂとシリンダ壁の間に、スワール流ＦwSの通路が形成される。したがって、図４に示すように、吸気行程中に排気弁１６，１６ａ側から導かれる既燃焼ガスの大部分は、図２に示すように、排気側シリンダ壁２ａに沿うような流動（ＥＧＲガスの流れ）ＦEGRを生成することで、ＥＧＲガス領域ＲEGRを形成して、その拡散を押さえることができる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、強貫通力噴射弁１７より噴射される燃料噴霧は、点火プラグ１８を指向するように、強貫通力噴射弁１７の軸中心線よりも点火プラグ方向とし、図４に示す角度θｉの範囲で適宜設定できるようになっている。これにより、燃焼室上部の混合気分布をより濃くできるため、燃焼安定性のロバスト性が向上する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ここで、図５〜図７を用いて、本実施形態による筒内噴射エンジンに用いる強貫通力噴射弁１７の第１の例である初期噴霧付きの噴射弁の構成について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる初期噴霧付きの強貫通力噴射弁の構成の説明図であり、図５（Ａ）は、その正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の要部拡大断面図である。図６は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる初期噴霧付きの強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図であり、図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ここで、図８〜図１１を用いて、本実施形態による筒内噴射エンジンに用いる強貫通力噴射弁の第２の例である偏向噴霧の噴射弁の構成について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図であり、図９は、図８のＡ−Ａ断面図である。図１０は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の強貫通力噴射弁の要部構成を示す断面図であり、図１１は、図１０の要部拡大断面図である。なお、図５〜図７と同一符号は、同一部分を示している。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
ここで、旋回溝２７で与えられた旋回力は、噴射口の距離Ｌｎ１とＬｎ２では、Ｌｎ２のほうが短いため、旋回エネルギーが保存されやすいものである。従って、ノズル端面３２のＬｎ２側から噴射された燃料は雰囲気とのせん断力により微粒化されつつ、Ｌｎ２側に偏向した噴霧形状を形成する。偏向方向Ｄefは、プラグ方向ＩＰとなっている。前述した偏向噴霧の燃料噴霧形状においては、Ｌｐ１／Ｌｐ２の比率が大きい程、噴霧貫通力が上がるため噴霧到達距離が長くなる。Ｌｐ１／Ｌｐ２の比率は、約１．２程度に設定される。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
次に、図１２を用いて、本実施形態による筒内噴射エンジンに用いる強貫通力噴射弁の第３の例である偏向噴霧の噴射弁の構成について説明する。
図１２は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の他の例の強貫通力噴射弁の要部構成を示す断面図である。なお、図１０と同一符号は、同一部分を示している。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
次に、図１３〜図１５を用いて、本実施形態による筒内噴射エンジンに用いる強貫通力噴射弁の第４の例であるスプレイリード式の噴射弁の構成について説明する。
図１３は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いるスプレイリード式の強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図であり、図１４は、図１３のＡ−Ａ断面図である。図１５は、本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いるスプレイリード式の強貫通力噴射弁の構成の説明図であり、図１５（Ａ）は、その正面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の要部拡大断面図であり、図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）の底面図である。なお、図５〜図７と同一符号は、同一部分を示している。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
本実施形態では、筒内噴射エンジンは、図１９に示すように、２個の吸気弁１５，１５ａと、１個の排気弁１６で構成される３弁式の気筒である。３弁式の場合は、点火プラグ１８の位置が気筒中心より、やや離れるため、リード噴霧１９を点火プラグ側に指向させた偏向噴霧を用いている。燃料噴射弁としては、図８に示した偏向噴霧の強貫通力噴射弁１７Ａや、図１３に示したスプレイリード式の強貫通力噴射弁１７Ｃを用いることができる。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
ここで、低回転時に内部ＥＧＲを行う際には、図２０に示すように、吸気弁１５の開弁時期に対して、吸気弁１５ａの開弁時期を遅角させ、左右の吸気弁の開弁時期に位相差を付け、さらに、排気バルブ１６では、排気バルブ可変駆動部により、通常の排気バルブ１６の開弁時期に対して、閉弁時期を符号１６ｂのように遅角することによって、バルブオーバーラップを拡大して、内部ＥＧＲを増やしている。また、左右の吸気弁の開弁時期に位相差を付けることによって、燃焼室内に弱スワール流を形成する。さらに、図１９に示すように、低回転時においては、噴射弁１７Ａから噴射される燃料噴霧は、第１噴射２１と第２噴射２２の近接２回噴射としている。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
吸気弁１５，１５ａ及び排気弁１６，１６ａは、通常図示のタイミングで開閉するように、コントロールユニット７によって制御されている。内部ＥＧＲを行う場合には、コントロールユニット７は、第１段階では、排気弁の弁閉時期の遅角は行わず、片側の吸気弁１５の弁開時期のみ、進角し、１５’のタイミングとなるように進角する。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
この段階において、内部ＥＧＲによる燃焼安定度への影響を判定し、さらにＥＧＲガスの導入量が増えても、燃焼安定性が維持できると、コントロールユニット７が判断すると、第２段階として、１６ａのバルブタイミングで示したように、片側の排気弁１６ａを吸気弁１５，１５ａが開弁している間は開弁状態に維持して、内部ＥＧＲを増大する。ここで、第２段階に移行する前の燃焼安定性の判定方法としては、リングギアの回転変動や角速度変化を回転センサ９で検知し、コントロールユニット７内の回転変動検知プログラムにより予め設定された制御マップを参照して判定する。先の判定結果が移行可能となった場合のみ第２段階を許可することにより、燃焼安定性を損なうことがないものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、これによって、既燃焼ガスと新気の混合を押えて燃焼安定性を保ちつつ、噴射初期の燃料噴霧の気化を促進してＨＣ排出率を低減し、更には排気還流の効果によりＮＯｘ低減を可能とする。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
吸気弁１５，１５ａ及び排気弁１６，１６ａは、通常図示のタイミングで開閉するように、コントロールユニット７によって制御されている。内部ＥＧＲを行う場合には、コントロールユニット７は、第１段階では、排気弁の弁閉時期の遅角は行わず、片側の吸気弁１５の弁開時期のみ、１５’のタイミングとなるよう進角する。このとき、左右の吸気弁１５，１５ａの閉弁時期は、同時としている点が、図２２と異なっている。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
この段階において、内部ＥＧＲによる燃焼安定度への影響を判定し、さらにＥＧＲガスの導入量が増えても、燃焼安定性が維持できると、コントロールユニット７が判断すると、第２段階として、１６ａのバルブタイミングで示したように、片側の排気弁１６ａを吸気弁１５，１５ａが開弁している間は開弁状態に維持して、内部ＥＧＲを増大する。ここで、第２段階に移行する前の燃焼安定性の判定方法としては、リングギアの回転変動や角速度変化を回転センサ９で検知し、コントロールユニット７内の回転変動検知プログラムにより予め設定された制御マップを参照して判定する。先の判定結果が移行可能となった場合のみ第２段階を許可することにより、燃焼安定性を損なうことがないものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、これによって、既燃焼ガスと新気の混合を押えて燃焼安定性を保ちつつ、噴射初期の燃料噴霧の気化を促進してＨＣ排出率を低減し、更には排気還流の効果によりＮＯｘ低減を可能とする。


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの吸気管中心での縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの気筒の上面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置によって制御される吸排気弁のバルブタイミングの説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの吸気行程における空気流動の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる初期噴霧付きの強貫通力噴射弁の構成の説明図であり、図５（Ａ）は、その正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる初期噴霧付きの強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の強貫通力噴射弁の要部構成を示す断面図である。
【図１１】図１０の要部拡大断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いる偏向噴霧の他の例の強貫通力噴射弁の要部構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いるスプレイリード式の強貫通力噴射弁の燃料噴霧形状の説明図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンに用いるスプレイリード式の強貫通力噴射弁の構成の説明図であり、図１５（Ａ）は、その正面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の要部拡大断面図であり、図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）の底面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置による近接２回噴射制御における成層燃焼運転時の圧縮行程中の燃料噴射の状態説明図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置による近接２回噴射制御における成層燃焼運転時の圧縮上死点前の燃料噴射の状態説明図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態による筒内噴射エンジンの気筒の上面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態による筒内噴射エンジンの気筒の上面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置によって制御される吸排気弁のバルブタイミングの説明図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置によって制御される吸排気弁のバルブタイミングの説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置によって制御される吸排気弁のバルブタイミングの説明図である。
【図２３】本発明の第６の実施形態による筒内噴射エンジンの制御装置によって制御される吸排気弁のバルブタイミングの説明図である。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2002242716.tif 000001
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2002242716.tif 000002
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2002242716.tif 000003
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2002242716.tif 000004