(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、
吸気通路を開閉する吸気バルブと、
排気通路を開閉する排気バルブと、
吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を有するエンジンの制御装置において、
エンジンの運転状態として、少なくともエンジンの温度に相関する温度を検出するエンジン運転状態検出手段と、
検出された温度が所定温度以下である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定するエンジン運転状態判定手段と、
燃料噴射時期を任意に設定できる燃料噴射時期制御手段と、を備え、
検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した場合には、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、
かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁開始時期とし、
エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射時期に切り換えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、
吸気通路を開閉する吸気バルブと、
排気通路を開閉する排気バルブと、
吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を有するエンジンの制御装置において、
エンジンの運転状態として、少なくともエンジンの温度に相関する温度を検出するエンジン運転状態検出手段と、
検出された温度が所定温度以下である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定するエンジン運転状態判定手段と、
燃料噴射時期を任意に設定できる燃料噴射時期制御手段と、を備え、
検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した場合には、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、
かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁に伴なって燃料噴射場が負圧化したタイミングに合わせて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定し、
エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射時期に切り換えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
エンジン運転状態検出手段は、エンジンの温度に相関する温度の他にエンジンの負荷状態を検出し、
エンジン運転状態判定手段は、検出された温度が所定温度以下であり、かつ、エンジンの負荷状態が低負荷である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
エンジンの負荷状態として、吸気通路内の圧力を検出し、
吸気通路内圧力が所定圧力以下である場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあると判定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
エンジンの負荷状態として、燃料噴射弁からの燃料噴射量を検出し、
燃料噴射量が所定噴射量以下である場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあると判定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を任意に設定できる可変バルブタイミング装置を有し、
エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合に、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方を、エンジンの運転状態に応じた通常の開閉時期に切り換えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、
エンジン運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にある場合に、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に応じて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が高いほど、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの制御装置に係わり、特に燃料の気化を促進させることを目的にした、吸排気バルブの開閉時期及び燃料噴射時期の制御する、エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷機時のエンジン始動において、エンジンが暖機運転状態にある場合、燃料噴射弁から吸気通路内に噴射された燃料は、低温であることから気化され難く、吸機通路壁面に液状のまま付着してしまう。
【０００３】
このため、燃焼室内に燃料が安定して供給されず、燃焼が不安定となり、排気エミッション中のＨＣの排出が悪化し、また、吸気通路に付着した液状燃料分を補う為、その分、燃料噴射量を増量する必要があり、燃料消費量が増大するという問題があり、多孔プレートを有する燃料噴射弁や吸入空気の一部と一緒に燃料を噴射させる燃料噴射弁等の特殊な燃料噴射弁により、燃料の気化を促進させる手段が考えられていた。
【０００４】
これに対して、特開平６−３２３１６８号公報に示されている技術では、排気バルブの開閉時期を任意に制御可能な可変バルブタイミング装置を用いて、エンジン冷機時に、吸気バルブの開弁時期を遅らすことにより、燃焼室と吸気通路とに差圧を発生させて、燃料の吸入流速を高速にすることで、燃料の気化を向上させ、特殊な燃料噴射弁を必要としない装置の提案がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３２３１６８号公報に開示された技術では、エンジンを始動する際のクランキングにおいては上記効果をえることができるが、その後、吸気通路内に負圧が発達しきった場合には、吸気バルブの開弁時期を遅らせても、燃焼室と吸気通路とに差圧が発生せず、燃料の吸気流速を高速にすることができないので、燃料の気化を促進させる効果が持続しない問題がある。
【０００６】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特殊な燃料噴射弁を必要とせずに、エンジンの暖機時における噴射燃料の気化を促進を持続させることで、排気エミッション中のＨＣの排出が悪化するのを防止し、かつ、燃料消費量を押さえることが可能なエンジンの制御を提供する。
【０００７】
【発明が解決するための手段】
かかる課題に着目してなされたもので、請求項１に記載の発明は、燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、吸気通路を開閉する吸気バルブと、排気通路を開閉する排気バルブと、吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を有するエンジンの制御装置において、エンジンの運転状態として、少なくともエンジンの温度に相関する温度を検出するエンジン運転状態検出手段と、検出された温度が所定温度以下である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定するエンジン運転状態判定手段と、燃料噴射時期を任意に設定できる燃料噴射時期制御手段と、を備え、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した場合には、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁開始時期とし、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射時期に切り換えることを特徴とするエンジンの制御装置である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、吸気通路を開閉する吸気バルブと、排気通路を開閉する排気バルブと、吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を有するエンジンの制御装置において、エンジンの運転状態として、少なくともエンジンの温度に相関する温度を検出するエンジン運転状態検出手段と、検出された温度が所定温度以下である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定するエンジン運転状態判定手段と、燃料噴射時期を任意に設定できる燃料噴射時期制御手段と、を備え、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した場合には、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁に伴なって燃料噴射場が負圧化したタイミングに合わせて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定し、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射時期に切り換えることを特徴とするエンジンの制御装置である。
【０００９】
それぞれ、かかる構成によれば、排気バルブが排気上死点前に閉止するため、一部燃焼ガスが燃焼室内に残され圧縮されることになる。排気バルブ閉止時から排気上死点までのクランク角度は排気上死点から吸気バルブ開成時までのクランク角度が大きく設定されていることから、排気上死点後、吸気バルブが開成されると圧縮された燃焼ガスが吸気バルブを介して吸気通路内に瞬間的かつ一時的に吹き返され急激に圧力は上昇するが、すぐにピストンが下がり吸気行程へ移行することから、燃料噴射場に急激に負圧が成長する。この負圧の成長は減圧沸騰開始圧力を越えることから、燃料噴射場は充分に燃料が気化できる場となる。この負圧の極小時期の近傍に合わせて燃料噴射を吸気行程で行うことによって、燃料の気化が促進されることになる。また燃焼ガスが一時的に吸気通路内に排出されることから、燃料噴射場の温度が上昇することになり、更に、燃料の気化が促進されることになる。
【００１０】
以上のように噴射燃料の気化が促進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出力の低下を防止することができる。また、噴射された燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるため、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【００１３】
また、燃料の気化が効果的に行われるエンジンの運転状態を選択することができ、かつ、燃料の気化が必要なエンジンの運転状態を選択することができる。
【００１５】
さらに、エンジン暖機時等、燃料が気化し難い状態であることを判定し、燃料の気化を促進させることができる。一方、エンジン暖機後、燃料の気化が必要無い場合には、燃料噴射時期制御手段により、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合は、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射時期に切り替えることで、例えば、出力要求がある場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出力向上を目的に制御することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、エンジン運転状態検出手段は、少なくとも、エンジンの温度に相関する温度と、エンジンの負荷状態と、を検出し、エンジン運転状態判定手段は、検出された温度が所定温度以下であり、かつ、エンジンの負荷状態が低負荷である場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、エンジン暖機時等、燃料が気化し難い状態であることを判定し、更に、エンジン負荷が低い場合に気化の促進を行うことから、例えば、出力要求がある場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出力向上を目的に制御することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、エンジンの負荷状態として、吸気通路内の圧力を検出し、吸気通路内圧力が所定圧力以下である場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあると判定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、吸気通路内の圧力を検出することで、エンジンの負荷状態を正確に判定することができ、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を制御することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、エンジンの負荷状態として、燃料噴射弁からの燃料噴射量を検出し、燃料噴射量が所定噴射量以下である場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあると判定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、吸気通路内の圧力を検出する手段を持たない場合にも、エンジンの負荷状態を判定することができ、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を制御することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を任意に設定できる可変バルブタイミング装置を有し、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合に、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方を、エンジンの運転状態に応じた通常の開閉時期に切り換えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、可変バルブタイミング装置により、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合は、エンジンの運転状態に応じた通常のバルブ開閉時期に切り替えることで、例えば、出力要求がある場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出力向上を目的に制御することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、エンジン運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にある場合に、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料の噴射場が負圧化したタイミングに合わせて燃料を噴射するように燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置である。
【００２７】
かかる構成によれば、エンジン回転数に応じて変化する吸気通路内の負圧の発生時期に合せて、燃料噴射を行うことによって、より噴射燃料の気化が促進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出力の低下を防止することができる。また、噴射された燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるため、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が高いほど、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置である。
【００２９】
かかる構成によれば、エンジン回転数増加に伴い、進角する吸気通路内の負圧発生時期に合せて、燃料噴射を行うことによって、より噴射燃料の気化が促進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出力の低下を防止することができる。また、噴射された燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるため、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。図１は自動車に搭載される多気筒ガソリンエンジンの構成図を示したものである。エンジン１０のシリンダブロック１１には気筒数に応じた数のシリンダ１２が並設され、各シリンダ１２内にはピストン１３が往復動可能に収容されている。ピストン１３はコネクティングロット１４によりクランクシャフト１５に連結され、ピストン１３の往復動がコネクティングロット１４によって回転動に変換され、クランクシャフト１５が回転駆動される。
【００３１】
シリンダブロック１１には冷却水の温度を検出する水温センサ４６と、エンジン１０の回転数をクランクシャフト１５で検出するクランク角センサ４８が配設されている。
【００３２】
ピストン１３の上方にはシリンダブロック１１とシリンダヘッド１９との間で画成された燃焼室１８が形成され、各燃焼室１８の中心付近に点火プラグ４３が配置されている。燃焼室１８は吸気通路２０と排気通路３０とが連通し、吸気通路２０と排気通路３０とはシリンダ１２の中心に対して対称の位置にある。
【００３３】
吸気通路２０は吸気バルブ１６により燃焼室１８との連通が開閉され、排気通路３０は排気バルブ１７により燃焼室１８との連通が開閉される。また、吸気バルブ１６と排気バルブ１７はクランクシャフト１５に連動して往復駆動される。一方、吸気バルブ１６と排気バルブ１７との往復駆動のタイミング（以後、往復駆動のタイミングを開閉時期と記述する）は可変バルブタイミング装置４１により任意に設定され、可変バルブタイミング装置４１は電子制御装置４０により電気的に制御されている。
【００３４】
吸気通路２０にはその内部に燃料を噴射する燃料噴射弁４４が配設され、かつ、噴射された燃料が燃焼室１８に指向するように設定されている。燃料噴射弁４４からの燃料噴射時期は電子制御装置４０により任意に設定される。吸気通路２０は各シリンダ毎にコレクタ２８から分配されており、コレクタ２８の上流に側には流入する空気量を制御するスロットルバルブ２９が配設されている。また、コレクタ２８には吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２６が配設され、更に、スロットルバルブ２９の上流側にはコレクタ２８に流入する空気の量を検出するエアフロメータ２２が配設されている。
【００３５】
吸気通路２０内に空気と燃料噴射弁４４から噴射される燃料とからなる混合気が、吸気バルブ１６開成時に燃焼室１８内へ導入され、点火プラグ４３により着火膨張することによりピストン１３が押し下げられて駆動力を得る。膨張後の燃焼ガスは排気バルブ１７の開成時に排気通路３０へ排出される。
【００３６】
図２は本発明の実施形態におけるエンジンの制御フローを示したものである。以下、図２のエンジン制御フローに従い説明する。
【００３７】
ステップ１では、イグニッション信号のオンオフ判定を行い、エンジンが運転している状態にあるかを判定する。オンの場合はステップ２へ移行し、 オフの場合は終了する。
【００３８】
ステップ２では、エンジン１０の冷却水の温度を検出し所定値以下であるか判定を行い、エンジン１０が所定の運転状態にあるかを判定する。エンジン１０の冷却水の温度が所定値以下の場合は、エンジン１０が所定の運転状態にあると判定し、ステップ３へ移行し、エンジン１０の冷却水の温度が所定値より高い場合は、エンジン１０が所定の運転状態にないと判定し、ステップ７へ移行する。
【００３９】
ステップ３では、更に、エンジン１０の燃料噴射場２７の負圧の発生状況を検出し、エンジン１０が所定の運転状態にあるかを判定する。本案実施形態においては、コレクタ２８に配設される吸気圧センサ２６の出力により、燃料噴射場２７の圧力を直接検出し、燃料噴射場２７の圧力が所定値以下の場合は、エンジン１０が所定の運転状態にあると判定し、ステップ４へ移行し、燃料噴射場２７の圧力が所定値より大きい場合は、エンジン１０が所定の運転状態にないと判定し、ステップ８へ移行する。吸気圧センサ２６を持たない車両の場合には、基本噴射パスルを検知することにより、燃料噴射場２７の負圧の発生状況を推定してもよい。
【００４０】
ステップ４では、燃料の気化促進が必要なエンジン１０の所定の運転状態であることから、電子制御装置４０が吸気バルブ１６と排気バルブ１７の開閉時期を以下のように可変バルブタイミング装置４１を制御する。すなわち、図３中の実線で示す通り、排気バルブ１７の閉弁時期を排気上死点前とし、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とする。つまり、バルブオーバーラップ期間が無いようにし、かつ、排気バルブ１７閉止時から排気上死点までのクランク角度より排気上死点から吸気バルブ１６開成時までのクランク角度を大きく設定する。
【００４１】
ステップ５では、燃料噴射時期を決定することを目的にエンジン１０の回転数を検出する。クランク角センサ４８の出力により電子制御装置４０でエンジン回転数を算出し、ステップ６へ移行する。
【００４２】
ステップ６では、 燃料の気化促進が必要なエンジン１０の所定の運転状態であることから、ステップ５で算出したエンジン回転数を基に、吸気行程で燃料噴射を行う。エンジン回転数と燃料噴射時期の関係は以下の通りである。すなわち、エンジン回転数が増加すると、燃料噴射場２７の負圧が最も成長するクランク角度が進角側に移動する特性があるため、図６に示すテーブルを参照して、エンジン回転数が上昇するほど、排気上死点後に設定される燃料噴射の時期を進角させる制御を行う。
【００４３】
ステップ７では、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合であるため、エンジンの運転条件に応じて予め電子制御装置４０に設定されている通常の開閉時期で可変バルブタイミング装置４１により吸気バルブ１６と排気バルブ１７との開閉時期が任意に設定される。具体的には、図３中の破線で示す通り、排気バルブ１７は膨張下死点前に開弁し、排気上死点後に閉弁する。一方、吸気バルブ１６は排気上死点前に開弁し、吸気下死点後に閉弁する。つまり、バルブオーバーラップ期間を有するような吸気バルブ１６と排気バルブ１７との開閉時期を基本とし、エンジンの運転条件に応じて開弁時期が任意に設定される。例えば、燃料噴射量とエンジン回転数に応じて、吸気バルブ１６と排気バルブ１７との開閉時期が制御され終了する。
【００４４】
ステップ８では、エンジンの運転条件に応じて予め電子制御装置４０に設定されている燃料噴射を排気行程で行う。例えば、燃料噴射量とエンジン回転数に応じて、燃料噴射を排気行程で行う制御が行われ終了する。
【００４５】
発明の実施の形態において、有用な作用を図４及び図５を用いて説明する。図４は燃料噴射場の圧力と、クランク角度との関係を示したグラフである。図４中の実線Ｂはエンジン１０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無い場合の関係を示している。図４中の実線Ａはエンジン１０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点後に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点前に開成する、バルブオーバーラップ期間が有る場合の関係を示している。図４中の実線Ｃはエンジン１０が高負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無い場合の関係を示している。図４中の破線は燃料が減圧沸騰できる限界の圧力を減圧沸騰開始圧力を示しており、破線より下の場合には燃料は減圧沸騰により気化が促進されるが、破線より上の場合は燃料は減圧沸騰することができず気化が促進されないことを示している。
【００４６】
図５は排気上死点を基準にした燃料噴射終了時期とＨＣ排出濃度の関係を示したグラフである。図５中の実線Ａはエンジン１０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点後に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点前に開成する、バルブオーバーラップ期間が有る場合の関係を示している。図５中の実線Ｂはエンジン１０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無い場合の関係を示している。図５中の実線Ｃはエンジン１０が高負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無い場合の関係を示している。
【００４７】
ここで、図４中の実線Ｂによれば、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止するため、一部燃焼ガスが燃焼室１８内に残され圧縮されることになる。排気バルブ１７閉止時から排気上死点までのクランク角度は排気上死点から吸気バルブ１６開成時までのクランク角度が大きく設定されていることから、排気上死点後、吸気バルブ１６が開成されると圧縮された燃焼ガスが吸気バルブ１６を介して吸気通路内に瞬間的かつ一時的に吹き返され急激に圧力は上昇するが、すぐにピストン１３が下がり吸気行程へ移行することから、燃料噴射場２７に急激に負圧が成長する。この負圧の成長は減圧沸騰開始圧力を越えることから、燃料噴射場２７は充分に燃料が気化できる場となる。この負圧の極小時期にあわせて燃料噴射を吸気行程で行うことによって、燃料の気化が促進されることになる。極小時期は吸気バルブ１６が開成する時期に略一致することから吸気バルブ１６が開成する時期に燃料噴射を行えばよい。また、燃焼ガスが一時的に吸気通路内に排出されることから、燃料噴射場の温度が上昇することになり、更に、燃料の気化が促進されることになる。
【００４８】
以上、燃料の気化が促進されることにより、エンジン１０における燃焼が安定し、エンジン出力の低下を防止することができる。従って、図５中の実線Ｂに示すように、排出される燃焼ガスのＨＣの濃度を低下させることができる。また、噴射された燃料が液状で吸気通路２０内に付着することが無くなるため、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができる。更に、多孔プレートを有する燃料噴射弁や吸入空気の一部と一緒に燃料を噴射させる燃料噴射弁等の特殊な燃料噴射弁を使用することにより燃料の気化を促進する必要がない。
【００４９】
更に、燃料噴射を吸気行程で行う場合には、図６に示すように、エンジン回転数に応じて変化する燃料噴射場２７の負圧が最も成長した時期に合せて燃料を噴射時期を進角させることにより、より燃料の気化が促進されることになり、上記効果を一層高めることができる。
【００５０】
一方、図４中の実線Ａは、排気バルブ１７が排気上死点後に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点前に開成した場合を示すが、吸気通路２０内の圧力変化が図４中のＡと比較して小さく、また、その圧力が燃料が減圧沸騰できる圧力とならないことから、燃料の気化が促進されない。またこの場合、図５中の実線Ａに示すように、図５中の実線Ｂに対して、燃料の気化が促進されないことから、噴射された燃料が液状のまま吸気通路２０に付着するため、燃焼が不安定となり、燃焼ガス中のＨＣ濃度が悪化する。また液状のまま燃料が吸気通路２０内に付着することにより、液状で付着した燃料分を補うために燃料の噴射量を増量する必要があり、燃料消費量の悪化を招いている。排気バルブ１７閉止時から排気上死点までのクランク角度は排気上死点から吸気バルブ１６開成時までのクランク角度が大きく設定し、燃料噴射を吸気行程で行うことにより、噴射燃料の気化が促進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出力の低下を防止することができる。また、噴射された燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるため、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【００５１】
また、図４中の実線Ｃは、排気バルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成した場合であって、エンジン１０が高負荷状態にある場合を示す。吸気通路２０内の圧力変動は図５中の実線Ｂと同程度に発生しているが、エンジン１０が高負荷状態であるため、燃料が減圧沸騰する圧力まで下がるないことから、燃料の気化が促進されない。従って、図５中の実線Ｃに示すように、吸気行程に燃料を噴射したのでは、燃料の気化が促進されず、噴射された燃料が液状のまま吸気通路２０に付着するため、燃焼が不安定となり、燃焼ガス中のＨＣ濃度が悪化する。また液状のまま燃料が吸気通路２０内に付着することにより、液状で付着した燃料分を補うために燃料の噴射量を増量する必要があり、燃料消費量の悪化を招くことになる為、本発明の通り、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合は、燃料噴射を排気行程で行い、例えば、燃料噴射量とエンジン回転数に応じて燃料噴射時期を任意に設定できることから、燃料の気化の促進を損なうことはなく、燃料の気化が持続し燃焼が安定し、排気エミッション中のＨＣの排出が悪化するのを防止し、かつ、燃料消費量を押さえることができる。また、エンジン１０の運転条件に応じて可変バルブタイミング装置４１により吸気バルブ１６と排気バルブ１７の開閉時期を任意に設定できる。例えば、燃料噴射量とエンジン回転数に応じて吸気バルブ１６と排気バルブ１７と開閉時期を任意に設定できることから、燃料消費量の低減、エンジン出力の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明のエンジン構成図
【図２】発明の吸気バルブ及び排気バルブのリフト量と、クランク角度と、の関係を示すグラフ。
【図３】発明の実施の形態におけるフローチャート
【図４】吸気通路内の圧力と、クランク角度と、の関係を示すグラフ。
【図５】燃焼ガス中のＨＣの濃度と、クランク角度と、との関係を示すグラフ。
【図６】エンジン回転数と、排気上死点を基準として吸気通路内の負圧の極大値の発生するクランク角度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０、エンジン
１１、シリンダブロック
１２、シリンダ
１３、ピストン
１４、コネクティングロット
１５、クランクシャフト
１６、吸気バルブ
１７、排気バルブ
１８、燃焼室
１９、シリンダヘッド
２０、吸気通路
２２、エアフロメータ
２６、吸気圧センサ
２７、燃料噴射場
２８、コレクタ
２９、スロットルバルブ
３０、排気通路
４０、電子制御装置
４１、可変バルブタイミング装置
４３、点火プラグ
４４、燃料噴射弁
４６、水温センサ
４８、クランク角センサ
【図１】
0004038979.tif 000002
【図２】
0004038979.tif 000003
【図３】
0004038979.tif 000004
【図４】
0004038979.tif 000005
【図５】
0004038979.tif 000006
【図６】
0004038979.tif 000007