(57)【要約】【課題】過給機の有無に関係なく、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替え時において生じる吸入混合気量の過不足を解消できる予混合圧縮着火機関及びその吸気制御方法を提供する。【解決手段】燃焼室３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれに接続された吸気ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを含む吸気通路１０には、空気と燃料とを混合して混合気を生成するミキサ１１と、スロットルバルブ１２と、スロットルバルブ１２をバイパスするバイパス通路１６と、インテークマニホールド１４とが設けられ、バイパス通路１６の第１端部１８は、ミキサ１１とスロットルバルブ１２との間で吸気通路１０に接続され、バイパス通路１６の４つの第２端部１９ａ〜１９ｄのそれぞれは、吸気ポート４ａ〜４ｄに接続されている。バイパス通路１６には、電磁開閉弁１７が設けられている。【選択図】図２
2007278198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な予混合圧縮着火機関において、
燃焼室に連通する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路における空気又は混合気の流量を制御する流量調整手段と、
前記流量調整手段の上流で前記吸気通路に接続される第１端部、及び前記流量調整手段の下流で前記吸気通路に接続される第２端部を有し、前記流量調整手段をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を連通又は遮断するバイパス制御手段と、
火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替え時に、前記バイパス通路を連通又は遮断させるために、前記バイパス制御手段を駆動する制御装置と
を備えることを特徴とする予混合圧縮着火機関。
【請求項２】
前記吸気通路は、前記燃焼室に連通する吸気ポートを備え、
前記第２端部が、前記吸気ポートに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項３】
前記吸気通路は、前記流量調整手段の下流に、サージタンクとインテークマニホールドとを備え、
前記第２端部が、前記サージタンクの下流側に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項４】
前記バイパス制御手段が電磁開閉弁であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項５】
前記バイパス制御手段が、前記バイパス経路において、前記第１端部よりも前記第２端部に近い位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項６】
吸気通路に設けられたスロットルバルブと、前記スロットルバルブをバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた開閉弁とを備え、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な予混合圧縮着火機関の吸気制御方法において、
火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時には、前記スロットルバルブの開度を全開にすると共に前記開閉弁を開くことを特徴とする予混合圧縮着火機関の吸気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、予混合圧縮着火機関及び予混合圧縮着火機関の吸気制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率かつ低ＮＯｘ排出の予混合圧縮自着火（ＨＣＣＩ）機関が注目されている。予混合圧縮自着火（ＨＣＣＩ）燃焼は、火花点火（ＳＩ）燃焼と比較し、希薄な混合気での運転が可能であるため、熱効率の向上と、最高燃焼温度の抑制に有利である。一方で、着火時期の制御が難しく、内部ＥＧＲを利用した着火時期制御等提案されているが、安定した燃焼が行なえる運転領域は、未だ、限られている。そこで、運転領域に応じ、ＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼とを切り替えて運転する機関が提案されている。この様な機関の一例が、特許文献１に記載されている。ＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼では、燃焼室内にて必要とする混合気の量、ＥＧＲガス量等、諸条件が異なる。例えば、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り替えを行う場合、混合気及びＥＧＲガスよりなる燃焼室内ガス（以降、筒内ガスと称する）について、筒内ガス量を増加させる必要がある。一方で、ＨＣＣＩ燃焼を安定して行なえる運転領域は、中回転中負荷から低回転低負荷側にある。よって、燃焼の切換えを行なうタイミングでは、吸気通路中のスロットルバルブは閉まり側にあり、スロットル弁下流より燃焼室手前の吸気ポートまでは負圧となっている。このため、燃焼の切換時にスロットル弁の全開制御を行なっても、燃焼室に十分な混合気が供給されず、トルクが落ち込む形でトルク段差が発生する。
この問題を解決するために、特許文献１では、過給機を備えた予混合圧縮着火機関において、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り替え時に、過給機により燃焼室内の圧力及び温度を上昇させ、ＨＣＣＩ燃焼を行うための条件が整った後にＨＣＣＩ燃焼に切り替えることを提案している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１における予混合圧縮着火機関では過給機が必須要件となっているため、過給機のない予混合圧縮着火機関には適用できず、ＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼との切り替え時において生じる吸入混合気量の過不足については解決できないといった問題点があった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、過給機の有無に関係なく、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替え時において生じる吸入混合気量の過不足を解消できる予混合圧縮着火機関及びその吸気制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な予混合圧縮着火機関において、燃焼室に連通する吸気通路と、吸気通路に設けられ、吸気通路における空気又は混合気の流量を制御する流量調整手段と、流量調整手段の上流で吸気通路に接続される第１端部、及び流量調整手段の下流で吸気通路に接続される第２端部を有し、流量調整手段をバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を連通又は遮断するバイパス制御手段と、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替え時に、バイパス通路を連通又は遮断させるために、バイパス制御手段を駆動する制御装置とを備えることを特徴とする。バイパス通路を介して、吸気通路の流量調整手段よりも下流側へ空気または混合気を供給することにより、火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時において、燃焼室へ吸入される混合気が一時的に不足することが防止される。
吸気通路は、燃焼室に連通する吸気ポートを備え、第２端部が、吸気ポートに接続されていてもよい。
吸気通路は、流量調整手段の下流に、サージタンクとインテークマニホールドとを備え、第２端部が、サージタンクの下流側に接続されていてもよい。
バイパス制御手段が電磁開閉弁であってもよい。
バイパス制御手段が、前記バイパス経路において、前記第１端部よりも前記第２端部に近い位置に設けられていてもよい。
【０００７】
吸気通路に設けられたスロットルバルブと、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられた開閉弁とを備え、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な予混合圧縮着火機関の吸気制御方法において、火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時には、スロットルバルブの開度を全開にすると共に開閉弁を開くことを特徴とする。火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時には、燃焼室へ吸入される混合気が負圧になるのを回避して吸入混合気量の減少が防止される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、燃焼室に連通する吸気通路と、吸気通路における空気又は混合気の流量を制御する流量調整手段と、流量調整手段をバイパスするバイパス通路と、バイパス通路を連通又は遮断するバイパス制御手段と、バイパス制御手段を駆動する制御装置とを備えることにより、火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時には、燃焼室へ吸入される混合気の不足が防止され、予混合圧縮着火燃焼から火花点火燃焼への切り替え時には、燃焼室へ吸入される混合気量の過量が防止されるので、過給機の有無に関係なく、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替え時において生じる吸入混合気量の過不足を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関として、ガスヒートポンプ（以下、ＧＨＰと称す）用の直列４気筒ガスエンジンを例に説明する。図１に示されるように、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関は、４つのシリンダ１（図１には１つだけが記載されている）と、シリンダ１の内部で上下に移動可能なピストン２と、シリンダ１の内部においてピストン２の上方に、シリンダ１、ピストン２、及びシリンダヘッド１ａにより区画形成される燃焼室３と、シリンダヘッド１ａ内に形成され燃焼室３に接続される吸気ポート４及び排気ポート５と、吸気ポート４及び排気ポート５のそれぞれと燃焼室３とを連通または遮断する吸気弁６及び排気弁７と、シリンダヘッド１ａの上部から燃焼室３内へ貫通するように配置された点火プラグ２１とを備えている。吸気弁６及び排気弁７を駆動する図示しない各カムシャフトには、各カムによる吸気弁６及び排気弁７の作動期間とリフト量の両方を制御可能な公知の可変バルブ制御機構８，９が設けられている。吸気ポート４を含む吸気通路１０は、燃焼室３に連通している。吸気通路１０には、その上流側に、吸気通路１０を流通する空気と燃料通路１５を流通する燃料の天然ガスとを混合して混合気を生成するミキサ１１と、吸気通路１０を流通する混合気の流量調整手段であるスロットルバルブ１２が配置されている。なお、ミキサ１１に連通する燃料通路１５には燃料流量制御弁２２が設けられており、気体燃料である都市ガスの流量を制御し、スロットルバルブ１２と共に、混合気の空燃比を制御する。スロットルバルブ１２の下流側には、サージタンク１３を含むインテークマニホールド１４が配置されており、混合気はサージタンク１３に一旦流入した後、各分岐管１４ａ〜１４ｄ（図２参照）を介し、吸気ポート４に供給される。また、吸気通路１０には、スロットルバルブ１２をバイパスするバイパス通路１６が設けられ、バイパス通路１６には、バイパス制御手段である高速応答型の電磁開閉弁１７が設けられている。さらに、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関は制御装置であるＥＣＵ２０を備え、可変バルブ制御機構８，９と、スロットルバルブ１２と、電磁開閉弁１７と、点火プラグ２１と、燃料流量制御弁２２とがＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００１０】
図２には、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関の吸気側の構成が詳細に示されている。燃焼室３は、４つのシリンダそれぞれの内部の燃焼室３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから構成され、吸気ポート４は、燃焼室３ａ〜３ｄのそれぞれに接続される吸気ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから構成されている。また、インテークマニホールド１４は、サージタンク１３と、一端がサージタンク１３に接続されると共に他端が吸気ポート４ａ〜４ｄのそれぞれに接続される分岐管１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとから構成されている。バイパス通路１６の一端である第１端部１８は、ミキサ１１とスロットルバルブ１２との間で吸気通路１０に接続されている。バイパス通路１６の他端は４つに分岐して第２端部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄから構成され、第２端部１９ａ〜１９ｄのそれぞれは、吸気ポート４ａ〜４ｄに接続されている。電磁開閉弁１７は、バイパス通路１６において、第１端部１８よりも第２端部１９ａ〜１９ｄに近い位置に設けられている。
【００１１】
次に、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関の動作について説明する。
この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関が始動すると、図２に示されるように、吸気通路１０を流通する空気と燃料通路１５を流通する天然ガスとがミキサ１１において混合されて混合気となり、スロットルバルブ１２で流量を調整された後、吸気通路１０を流通してインテークマニホールド１４のサージタンク１３に流入する。サージタンク１３に流入した混合気は、各分岐管１４ａ〜１４ｄへ分配され、吸気弁６が開いたときに、各吸気ポート４ａ〜４ｄを介して各燃焼室３ａ〜３ｄに吸入される。
図１に示されるように、燃焼室３内の混合気は、ピストン２によって圧縮され、適当なタイミングで点火プラグ２１により着火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気弁７が開いたときに、排気ポート５へ排出される。
【００１２】
通常、予混合圧縮着火機関の始動時は、このような火花点火（ＳＩ）燃焼を行う。本実施形態の予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）燃焼では、着火時期制御を、後述する内部ＥＧＲも利用し、燃焼室３内のガス温を制御することにより行なう。このため、暖機が完了し、エンジン温度が安定するまでは、着火制御がエンジン温度の影響を大きく受けるため、ＨＣＣＩ燃焼が実質的に困難な運転条件下にある。また、図３に示されるようなＳＩ燃焼領域と予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）燃焼との関係を表すマップがＥＣＵ２０に組み込まれている。予混合圧縮着火機関の始動時は、通常、ＨＣＣＩ燃焼領域の条件とはなっていない、つまり、エンジン回転数やエンジントルクで表される運転状態がＨＣＣＩ燃焼に適していないため、ＥＣＵ２０がＳＩ燃焼領域にあると判定して点火プラグ２１を作動させる。その後、ＥＣＵ２０がエンジン回転数や目標トルク等の信号を受信し、ＨＣＣＩ燃焼領域にあると判定した場合には、ＥＣＵ２０は点火プラグ２１の作動を停止してＨＣＣＩ燃焼運転を行う。なお、図３に示す本実施形態のマップでは、制御の都合上、ＨＣＣＩ燃焼領域とＳＩ燃焼領域の間に、遷移領域を設定している。遷移領域は、ＨＣＣＩ燃焼が可能な領域（ＨＣＣＩ燃焼可能領域）の内側にて、ＨＣＣＩ燃焼領域の外縁を囲むように設定される。遷移領域を設定する理由については後述する。また、ＨＣＣＩ燃焼可能領域は、ＨＣＣＩ燃焼を行なっても、過早着火やノッキングなどの不具合を生じず、適切な燃焼及び制御が可能な運転領域が設定される。このため、燃料の種類、可変バルブ制御機構の特性等、予混合圧縮着火機関の前提となる条件毎に異なったものとなる。図３に示したものは、あくまで、本実施形態における一例である。
【００１３】
次に、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼へ切り替える手順を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
予混合圧縮着火機関がＳＩ燃焼を行っている場合、ＥＣＵ２０は、定期的に、予混合圧縮着火機関の運転領域と運転条件とに基づき、ＨＣＣＩ燃焼が可能かどうか判定を行い、ＨＣＣＩ燃焼が可能の場合には、ＨＣＣＩ燃焼への切替えを行なう。この処理が開始されると、まず、予混合圧縮着火機関の暖機が終了し、ＨＣＣＩ燃焼が可能な状態となっているかどうか判定を行う（ステップＳ１）。具体的には、図示しない検出手段により、予混合圧縮着火機関の水温及び油温を検出し、水温または油温のどちらかが、予め設定された閾値を下回る場合には、ＨＣＣＩ燃焼に不適として、この処理を終了させる。一方、予混合圧縮着火機関の水温及び油温の両方が閾値を上回る場合には、ＨＣＣＩ燃焼が可能な状態として、運転領域の判定を行なう。具体的には、運転状態が、図３に示されるマップに基づいてＨＣＣＩ燃焼領域にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。ＨＣＣＩ燃焼領域でないと判定された場合には、この回の処理を終了させる。一方、ＨＣＣＩ燃焼領域であると判定された場合には、ＥＣＵ２０は電磁開閉弁１７を開いてバイパス通路１６を連通する（ステップＳ３）。ここで、電磁開閉弁１７は高速応答性の電磁弁であるので、ＥＣＵ２０から信号を受け取ると瞬時に開く。これと同時に、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ１２の開度を全開にする（ステップＳ４）。ただし、スロットルバルブ１２の開閉動作は、構造上、電磁開閉弁１７の開閉動作に比べて遅いので、電磁開閉弁１７が開いた後、徐々にスロットルバルブ１２の開度が増加するように見える。さらに、電磁開閉弁１７を開くのと同時に、ＥＣＵ２０は、燃料流量制御弁２２の開度を低下するように制御して、混合気の空燃比をリーン側に変更する（ステップＳ５）。これは、ＨＣＣＩ燃焼はＳＩ燃焼と比較して熱効率が良いので、トルク段差が生じないようにするためである。このように、混合気の量及び空燃比に関わる制御を行った後、ＥＣＵ２０は、可変バルブ制御機構８，９を制御して、排気弁７の閉時期を上死点よりも早くすると共に吸気弁６の開時期を上死点よりも遅くすることにより、いわゆる負のオーバーラップの制御を行う（ステップＳ６）。すなわち、排気弁７を排気工程の途中で閉じることにより排気ガスの一部を燃焼室３に残留させる（内部ＥＧＲ）。以上で、切り替えの手順を終了する。尚、電磁開閉弁１７の開閉動作、スロットルバルブ１２の開閉動作、及び内部ＥＧＲの実施または停止の時間経過を、図５に示した。
【００１４】
内部ＥＧＲにより、燃焼室内に吸入された混合気が、燃焼室内に残留する高温の排気ガスと混合されるため、燃焼室内のガス温が上昇する。このため、圧縮上死点付近での燃焼室３内の温度も高くなるので、圧縮自己着火が安定的に起こるようになる。
また、従来は、ＨＣＣＩ燃焼への切替え直後は、燃焼室３へ吸入される混合気が不足するおそれがあった。内部ＥＧＲのために負のオーバーラップを行なうことで、吸気行程において混合気を燃焼室に吸入可能な期間は変化し、実質的に可変バルブ制御機構で、燃焼室内に入る混合気量も制御することになる。ただし、ＨＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼と比較し筒内ガス量を増やす必要があるため、スロットルバルブ１２を全開とすることで、混合気が過度に不足することを補うこととしている。しかし、ＨＣＣＩ燃焼領域が低回転低負荷から中回転中負荷の領域にあり、燃焼の切替え前に、スロットルバルブ１２の開度が低いため、スロットルバルブ１２の下流側は大気圧以下（負圧）になっている。さらに、スロットルバルブ１２の開閉動作が、アクチュエータの特性に起因して遅いことにも影響し、一時的に、吸気ポート４内の大気圧以下（負圧）の状態が十分に解消されず、燃焼室３へ吸入される混合気量が不足するおそれがある。しかしながら、スロットルバルブ１２で減圧される前の混合気がバイパス通路１６を流通して吸気ポート４内に流入するので、吸気ポート４内の負圧が速やかに解消され、燃焼室３へ吸入される混合気量の不足が防止される。これにより、トルクの低下が防止される。
【００１５】
このような手順でＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼に切り替わり、ＨＣＣＩ燃焼が継続されて安定したら、ＥＣＵ２０は必要に応じて電磁開閉弁１７を閉じる。その後は、運転条件がＨＣＣＩ燃焼領域にある場合にはＨＣＣＩ燃焼を継続する。ＨＣＣＩ燃焼領域内にて、運転状態が変動した場合は、可変バルブ制御機構８，９を制御し内部ＥＧＲ量を変更するか、あるいは燃料流量制御弁２２の開度を調整することにより、ＨＣＣＩ燃焼を安定的に継続することができる。運転状態がＳＩ燃焼領域に移行する場合には、ＥＣＵ２０は、圧縮上死点またはその前後の適当なタイミングで点火プラグを作動させるＳＩ燃焼に切り替える。より具体的には、運転状態が、ＨＣＣＩ燃焼領域内にて、遷移領域の内側より、遷移領域に移行した時点でＳＩ燃焼への切り替えを行なう。これは、運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域の外側に移行した後に切り替えを行なうこととすると、制御が手遅れとなり、エンスト等不具合を生じるおそれがあるからである。この様な不具合を回避するために、ＨＣＣＩ燃焼可能領域の内側にて、ＨＣＣＩ燃焼領域の外側に遷移領域を設定する。よって、遷移領域は、予混合圧縮着火機関の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域からＳＩ燃焼領域へ移行する際に、遷移領域にあることが検出されずに移行することのないように、その幅が設定される。
【００１６】
次に、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り替える手順を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
予混合圧縮着火機関がＳＩ燃焼を行っている場合、ＥＣＵ２０は、定期的に、運転領域と運転条件に基づきＳＩ燃焼に移行すべきかどうか判定を行い、運転状態が遷移領域に移行し、ＳＩ燃焼に移行する可能性が高い場合には、ＳＩ燃焼への切替えを行なう。この処理が開始されると、運転条件が図３に示されるマップに基づいて遷移領域か否かを判定する（ステップＳ１１）。遷移領域でないと判定された場合には、ＨＣＣＩ燃焼を継続することとし、この処理を終了させる。一方、遷移領域にあると判定された場合には、ＥＣＵ２０は、スロットルバルブ１２の開度を低下してＳＩ燃焼に適切な開度にする（ステップＳ１２）。また、燃料流量制御弁２２の開度を増加するように制御し、空燃比をＳＩ燃焼に適するようにリッチ側に変更する（ステップＳ１３）。スロットルバルブ１２の開度の低下及び空燃比の変更が終了したら、ＥＣＵ２０は電磁開閉弁１７を閉じてバイパス通路１６を遮断する（ステップＳ１４）。尚、この時点で電磁開閉弁１７が閉じた状態にある時は、閉じた状態を継続する。続いて、ＥＣＵ２０は可変リフト機構８，９を制御して、負のオーバーラップを解除する。すなわち、内部ＥＧＲを停止し、バルブの開閉タイミング及びリフト量をＳＩ燃焼用の状態に変更する（ステップＳ１５）。以上で、切り替えの手順を終了する。尚、電磁開閉弁１７の開閉動作、スロットルバルブ１２の開閉動作、及び内部ＥＧＲの実施または停止の時間経過を、図７に示した。
【００１７】
スロットルバルブ１２の開度が全開のままＳＩ燃焼へ切り替えると、吸気ポート４内と燃焼室３内との差圧が大きいために、一時的にＳＩ燃焼に必要な混合気量以上の混合気が燃焼室３内へ吸入されて、トルクが上昇するようにトルク段差が生じるおそれがある。しかしながら、スロットルバルブ１２を適当な開度に低下させた後に電磁開閉弁１７を閉じて、ＳＩ燃焼時に混合気量を制御する状態にしてから、内部ＥＧＲを停止してＳＩ燃焼に切り替えることにより、一時的に燃焼室３内へ吸入される混合気量の過量が防止され、トルクの上昇が防止される。
【００１８】
このように、混合気の流量を制御するスロットルバルブ１２をバイパスするバイパス通路１６と、バイパス通路１６に設けられた電磁開閉弁１７とを設け、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼に切り替えるときに、ＥＣＵ２０がスロットルバルブ１２の開度を全開にすると共に電磁開閉弁１７を開くことにより、スロットルバルブ１２によって減圧される前の混合気がバイパス通路１６を流通して吸気ポート４へ供給されるようになるので、一時的に吸気ポート４内の負圧の解消が遅れ、吸入混合気量の不足が生じることを防止することができる。また、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替えるときに、ＥＣＵ２０がスロットルバルブ１２を適当な開度に低下させた後に電磁開閉弁１７を閉じて、ＳＩ燃焼時に混合気量を制御する状態にしてから、内部ＥＧＲを停止してＳＩ燃焼に切り替えることにより、一時的に発生し得る吸入混合気量の過量を防止することができる。すなわち、ＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼との切り替え時において生じる吸入混合気量の過不足を解消することができる。
【００１９】
この実施の形態では、スロットルバルブ１２の上流に、空気と燃料とを混合して混合気を生成するミキサ１１を設け、バイパス通路１６に混合気を流通させるようにしたが、これに限定するものではない。スロットルバルブ１２の下流に燃料噴射ノズルを設けてもよい。この場合、スロットルバルブ１２は吸気通路１０を流通する空気の流量を調整することになると共に、バイパス通路１６を介して、スロットルバルブ１２によって減圧される前の空気が吸気ポート４内に供給されることになる。燃料噴射ノズルより噴射される燃料の供給量は、吸気通路１０に配置される図示しないエアフローメーター等の空気量検出手段により検出された供給空気量に基づき、所定の空燃比となるように制御される。燃料供給量を、吸気通路１０及びバイパス通路１６の両方を流通する供給空気量にあわせて制御することにより、このような形態であっても、実施の形態と同じ効果を得ることができる。
【００２０】
この実施の形態では、電磁開閉弁１７を、バイパス通路１６において、第１端部１８よりも第２端部１９ａ〜１９ｄに近い位置に設けたが、できる限り燃焼室３ａ〜３ｄに近い位置に設けることが好ましい。バイパス通路１６内は、電磁開閉弁１７の上流側直近まで、スロットルバルブ１２によって減圧されていない混合気が到達しているので、電磁開閉弁１７ができる限り燃焼室３ａ〜３ｄに近い位置に設けられていれば、電磁開閉弁１７が開いた後できるだけ早く、燃焼室３ａ〜３ｄ近傍にスロットルバルブ１２によって減圧されていない混合気を供給することができる。これにより、この実施の形態における効果をさらに高めることができる。
【００２１】
この実施の形態では、バイパス通路１６の第２端部１９ａ〜１９ｄを吸気ポート４ａ〜４ｄに接続したが、これに限定するものではない。サージタンク１３の下流側であればどこに接続してもよい。
また、この実施の形態では、燃料に都市ガスを使用したがこれに限定するものではない。天然ガス等、ガス燃料であればどのような燃料を用いてもよい。
さらに、この実施の形態では、予混合圧縮着火機関としてＧＨＰ用エンジンを例にして説明したが、これに限定するものではない。軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。また、直列４気筒エンジンであることに限定するものでもなく、あらゆる形態のエンジンであってもよい。
【００２２】
この実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼時にスロットルバルブを全開とし、内部ＥＧＲを実施するものとしたが、必ずしもこれに限定するものではない。ＨＣＣＩ燃焼では、自着火のために、圧縮行程の上死点付近又は着火直前付近にて、ＳＩ燃焼よりも燃焼室内部を高温高圧にする必要がある。この実施の形態では、その手段として、スロットルバルブの全開制御と、内部ＥＧＲを行なっているに過ぎない。例えば、前述のＨＣＣＩ燃焼に必要な着火の条件が得られるならば、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切替え時におけるスロットルバルブの制御するにあたり、必ずしも一律に全開とする必要は無い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火機関の構成を表す図である。
【図２】この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関の吸気側の構成を詳細に示す平面図である。
【図３】予混合圧縮着火燃焼領域と火花点火燃焼領域との関係を表すマップである。
【図４】この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ切り替える手順を説明するフローチャートである。
【図５】この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、火花点火燃焼から予混合圧縮着火燃焼への切り替え時における、電磁界閉弁の開閉動作、スロットルバルブの開閉動作、及び内部ＥＧＲの実施または停止の時間経過を示す図である。
【図６】この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、予混合圧縮着燃焼から火火花点火燃焼へ切り替える手順を説明するフローチャートである。
【図７】この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関において、予混合圧縮着火燃焼から火花点火燃焼への切り替え時における、電磁界閉弁の開閉動作、スロットルバルブの開閉動作、及び内部ＥＧＲの実施または停止の時間経過を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  燃焼室、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  吸気ポート、１０  吸気通路、１２  スロットルバルブ（流量調整手段）、１３  サージタンク、１４  インテークマニホールド、１６  バイパス通路、１７  電磁開閉弁（バイパス制御手段，開閉弁）、１８  （バイパス通路の）第１端部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ  （バイパス通路の）第２端部、２０  ＥＣＵ（制御装置）。
【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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