(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた火花点火式内燃機関において、吸気管に設けたスロットルバルブと、スロットル開度を検出する検出手段と、スロットル開度が所定値以下であることを判断する判定手段と、エンジン回転速度を検出する検出手段と、エンジン回転速度が所定値よりも高いことを判断する判定手段と、スロットル開度が小さくかつエンジン回転速度が高いことによる、既燃ガスが吸気ポート内に逆戻りする吹き返しを生じる運転状態にあることを判断する判定手段と、吸排気弁のバルブオーバラップを可変に制御する制御手段と、スロットル開度が小さくかつエンジン回転速度が高いことによる、既燃ガスが吸気ポート内に逆戻りする吹き返しを生じる運転状態にあると判断された場合に吸気弁の作動角とリフト量を少なくして吸排気弁のバルブオーバラップをゼロ以下に制御する制御手段とを有する火花点火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内に直接燃料を噴射する火花点火式内燃機関の吸気ポート内のデポジット堆積の抑制技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内直接燃料噴射の火花点火式内燃機関としては、図８に示すものがある（特開平６ー１４６８８６号公報の第９図）。
これによれば、吸気排気オーバラップは１０度から２０度のクランク角度で設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の火花点火式内燃機関にあっては、全運転域においてバルブオーバラップがゼロ以上の値となっていたため、特に負荷の低い時には吸気管内負圧が発達するので、吸気行程と排気行程とのオーバラップ時に燃焼室や排気管中からの未燃の燃料やオイルが吸気弁側に吹き戻し、吸気ポート内がオイルやタール状の付着物で汚れ、最悪の場合デポジットの堆積が進行し、吸気バルブシートにデポジットがかみこんで圧縮圧力が低下して、始動不良となったり、エンジンの出力が低下する状態となることが懸念される。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、とくに吸気への吹き返しが問題となる低ブーストのときにバルブオーバラップを所定値以下、望ましくはゼロ以下にすることにより、上記問題点を解決することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた火花点火式内燃機関において、吸気管に設けたスロットルバルブと、スロットル開度を検出する検出手段と、スロットル開度が所定値以下であることを判断する判定手段と、エンジン回転速度を検出する検出手段と、エンジン回転速度が所定値よりも高いことを判断する判定手段と、スロットル開度が小さくかつエンジン回転速度が高いことによる、既燃ガスが吸気ポート内に逆戻りする吹き返しを生じる運転状態にあることを判断する判定手段と、吸排気弁のバルブオーバラップを可変に制御する制御手段と、スロットル開度が小さくかつエンジン回転速度が高いことによる、既燃ガスが吸気ポート内に逆戻りする吹き返しを生じる運転状態にあると判断された場合に吸気弁の作動角とリフト量を少なくして吸排気弁のバルブオーバラップをゼロ以下に制御する制御手段とを有する構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に基づいて説明する。図１〜５は、この発明の前提となる形態１を示す図である。まず構成を説明すると、図１において、吸気ポート３の下側に燃料噴射弁１が設けられ、燃焼室内に直接燃料を噴射する。吸気弁５は可変動弁機構２により、その作動角やリフト量を可変に制御される。可変動弁機構２の詳細は図２に示され、詳細は特開平６−１４６８３０号公報に詳しい。
【０００７】
制御システムは図３に示される。吸気圧センサ６がコレクタに設けられ、吸気圧力がセンシングされる。コントロールユニット１０には、吸気圧力信号を所定値と比較する吸気圧力判定手段１０ａと、該吸気圧力判定手段１０ａの結果により可変動弁機構２のオーバラップを制御する可変動弁制御手段１０ｂが設けられる。
【０００８】
次に作用を説明する。図４のフローチャートにしたがって説明する。吸気圧センサ６の出力信号がある所定圧力より下回ると判定されると、吸気排気オーバラップがゼロ以下になるよう指令信号が可変動弁制御手段１０ｂから指令がでる。
これにより、図５に示されるように吸気弁５の作動角とリフト量が少ないカムに吸気バルブが切り替えられるので、指令の次のサイクルからオーバラップがゼロ以下になる。これにより、低ブースト時には確実にオーバラップがゼロ以下になり、未燃燃料や排気中のオイル分が吸気側に戻ることがない。従って吸気ポート３の内部がオイル状物質で汚れ、その上にカーボン質等が堆積してデポジットを生成することが抑制さる。また、排気中のＮＯｘ成分が直接吸気ポート３に接しなくなるので、ＮＯｘと未燃炭化水素の反応による泥状オイルデポジットの生成も抑制される。
【０００９】
なお、通常のポート噴射の内燃機関でも同様な懸念があるが、実はポート噴射では、毎サイクルガソリン燃料でポートが洗われるため、上記オイル分や未燃燃料分のポート付着メカニズムによる吸気ポート内の汚れやデポジットの生成が問題なくなっている。
【００１０】
図６には、参考形態を示す。この参考形態は、燃料カット時にバルブオーバラップをゼロ以下にするもので、燃料カット時などのブーストの極端に発連している場合に、上記吹き返しを抑制し吸気ポートに汚れを抑制することができる。
【００１１】
図７に本発明の実施の形態１を示す。この例は、吸気圧センサ６がない場合のブーストの発達の判定方法を示している。スロットル開度が小さい時にブーストが発達するとして、バルブオーバラップをゼロ以下にする。エンジン回転数がある程度以上ある場合に限る事によりよりブーストの発達した領域を特定してバルブ可変が可能である。
【００１２】
その他、図示しないが、低負荷時にバルブオーバラップをゼロ以下にする車も考えられる。
しかしながら、例えば低負荷時に希薄燃焼する場合、必ずしもブーストは発達しないので、アクセル開度で制御できる簡便さはあるが、効果的な制御性には劣る。
【００１３】
以上説明してきたように、これらの実施の形態によれば、その構成をブーストの発達する運転域において、吸気排気バルブオーバラップをゼロ以下にする構成としたため、吸気ポート３内のオイル成分による汚れやそれに起因するデポジットの堆積が抑制できると言う効果が得られる。
また、各形態は、それぞれ上記共通の効果に加えて、さらに以下のような効果がある。図６の参考形態は、ブーストの特に発達する高回転無負荷時を燃料カットにより判定するため、新たなセンシングなしに低コストで効果的にオーバラップをゼロ以下にできる。
図７の実施の形態１は、単にスロットル開度でオーバラップ判断するので、低コストで簡単に広い運転領域で吸気ポート内の汚れを抑制できる。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても、本発明に含まれる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明によれば、スロットルバルブ開度が所定値よりも小さくなるとともにエンジン回転速度が所定値よりも高い場合、バルブオーバラップが所定値以下、望ましくはゼロ以下となり、従ってエンジン回転が高速でかつスロットルバルブが閉じているので吸気管内負圧が軽発達していることによる、排気管中の排気や燃焼室内の既燃ガスが吸気ポート内に逆戻りする吹き返しが抑制され、吸気ポート内が排気ガス中のオイルやタール状の付着物で覆われるのを抑制して、該付着部物が堆積してバルブシートに噛み込み圧縮圧力が低下して、始動不良になったり出力が低下するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる形態１の全体図である。
【図２】前提形態１の可変動弁機構を示す断面図である。
【図３】前提形態１の制御システム図である。
【図４】前提形態１の作動説明図である。
【図５】前提形態１のバルブ作動角とリフトの説明図である。
【図６】本発明の参考形態の作動説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１の作動説明図である。
【図８】従来の筒内噴射内燃機関の１例を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁
２ 可変動弁機構
３ 吸気ポート
５ 吸気弁
６ 吸気圧センサ
１０ コントロールユニット
１０ａ 吸気圧力判定手段
１０ｂ 可変動弁制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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