(57)【要約】点火プラグ燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、燃料噴射弁側から点火ブラグ側に向かう向きのガス流動が、点火プラグの放電ギャップ位置に生起された後に、点火プラグの放電を開始すること、を含む。
2019197861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起された後に、前記点火プラグの放電を開始すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項２】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
筒内に生成される混合気の空気過剰率が２以上になるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行うこと、
をさらに含む内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して筒内に生成されるガス流動が前記点火プラグの放電ギャップ位置に生じる位置に、前記点火プラグと前記燃料噴射弁とを設けて運転を行う、
内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して当該噴霧周囲に生起される負圧領域の大部分が前記点火プラグの放電ギャップ位置を通過した後に、前記点火プラグの放電を開始する、
内燃機関の制御方法。
【請求項６】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起されるガス流動が、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きになった後に、前記点火プラグの放電を開始する制御部を備える、
内燃機関。
【請求項７】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御する制御部を備える、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関の制御方法及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＪＰ４７８２８３６Ｂには、点火プラグの領域で局所的に濃い点火可能な燃料／空気混合気を生成するための成層噴射の形態の燃料の噴射を、点火時間の直前に行うことを含む技術が開示されている。この技術では、局所的な濃い混合気によって着火性の向上が図られる。
【発明の概要】
【０００３】  筒内直接燃料噴射式の火花点火内燃機関において行われる希薄燃焼では、点火プラグの放電チャネルの長さや混合気の温度が燃焼安定度に影響する。
【０００４】  しかしながら、燃料噴射時期と点火時期とが近過ぎると、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して生起されるガス流動が、放電チャネルの延びを阻害するように作用する虞がある。また、このようなガス流動により、高温の混合気が燃焼室の壁面から遠ざけられずに、冷却損失が大きくなる虞がある。結果、燃焼安定度が悪化する虞がある。
【０００５】  本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、希薄燃焼の燃焼安定度を向上させることを目的とする。
課題を解決するための手段
【０００６】  本発明のある態様の内燃機関の制御方法は、点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起された後に、前記点火プラグの放電を開始すること、を含む。
【０００７】  本発明の別の態様の内燃機関の制御方法は、点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御すること、を含む。
【０００８】  本発明のさらに別の態様によれば、上記内燃機関の制御方法それぞれに対応する内燃機関が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は、コントローラが行う制御の一例をフローチャートで示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、弱成層スプレーガイド燃焼の第１の説明図の第１図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、弱成層スプレーガイド燃焼の第１の説明図の第２図である。
【図４Ａ】図４Ａは、弱成層スプレーガイド燃焼の第２の説明図の第１図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、弱成層スプレーガイド燃焼の第２の説明図の第２図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、弱成層スプレーガイド燃焼の第２の説明図の第３図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例を示す図の第１図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例を示す図の第２図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】  図１は内燃機関１００の概略構成図である。内燃機関１００は、内燃機関本体１と、吸気通路３０と、排気通路４０と、コントローラ９０と、を備える。以下では、内燃機関本体１を単に本体１と称す。
【００１２】  本体１は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド２０と、を備える。シリンダブロック１０には、シリンダ１１が形成される。シリンダ１１は、ピストン２を収容する。燃焼室９は、ピストン２の冠面とシリンダ１１の壁面とシリンダヘッド２０の下面とに囲まれた空間として形成され、ペントルーフ形状を有する。燃焼室９では混合気が燃焼し、燃焼室９に接するピストン２が燃焼圧力を受けてシリンダ１１を往復動する。
【００１３】  シリンダヘッド２０は、シリンダブロック１０の上側に配置される。シリンダヘッド２０には、吸気ポート３と排気ポート４とが形成される。吸気ポート３と排気ポート４とは、燃焼室９に連通する。吸気ポート３は、吸気を供給する。排気ポート４は、燃焼室９から排気を排出する。
【００１４】  吸気バルブ５と排気バルブ６とは、シリンダヘッド２０に設けられる。吸気バルブ５は、吸気ポート３を開閉する。排気バルブ６は、排気ポート４を開閉する。吸気ポート３と排気ポート４とは、気筒毎に２つずつ設けられている。吸気バルブ５と排気バルブ６とについても同様である。
【００１５】  シリンダヘッド２０のうち吸気バルブ５と排気バルブ６の間の部分には、点火プラグ７が設けられる。点火プラグ７は、燃料噴射弁８が噴射した燃料の混合気に点火する。燃料噴射弁８は、シリンダヘッド２０に設けられる。燃料噴射弁８は、筒内つまり燃焼室９に燃料を直接噴射するように設けられる。
【００１６】  点火プラグ７と燃料噴射弁８とは、シリンダ１１の延伸方向に沿って見た場合に、２つの吸気バルブ５と２つの排気バルブ６とに囲まれた領域に設けられる。点火プラグ７と燃料噴射弁８とは、燃焼室９の上部中央に臨むように配置される。このため、点火プラグ７の放電ギャップ７ａと、燃料噴射弁８の燃料噴射部８ａとは、燃焼室９の上部中央に位置する。
【００１７】  点火プラグ７は、燃料噴射弁８よりも排気側つまり排気ポート４側に設けられる。点火プラグ７は燃焼室９の頂部よりも排気ポート４側、燃料噴射弁８は燃焼室９の頂部よりも吸気側つまり吸気ポート３側に配置することができる。
【００１８】  吸気通路３０は、内燃機関１００に導入する吸気を流通させる。吸気通路３０は、吸気マニホールドを介して吸気ポート３に吸気を導く。吸気通路３０には、スロットルバルブ３１が設けられる。スロットルバルブ３１は、内燃機関１００に導入する吸気の量を調整する。
【００１９】  排気通路４０は、排気マニホールドを介して排気ポート４から排出される排気を流通させる。排気通路４０には、触媒コンバータ４１が設けられる。触媒コンバータ４１は、排気ポート４や排気マニホールドを介して燃焼室９から排出される排気を浄化する。触媒コンバータ４１には、三元触媒コンバータを適用することができる。
【００２０】  内燃機関１００は、吸気通路３０から燃焼室９に導入される空気が、燃焼室９でタンブル流動を形成する内燃機関とすることができる。タンブル流動は、旋回流動であり、燃焼室９の上側つまりシリンダヘッド２０側では、吸気バルブ５側から排気バルブ６側に向かう方向を有し、燃焼室９の下側つまりピストン２側では、当該方向とは逆に向かう方向を有する。吸気バルブ５側から排気バルブ６側に向かう方向は換言すれば、燃料噴射弁８側から点火プラグ７側に向かう方向となっている。
【００２１】  コントローラ９０は、電子制御装置であり、コントローラ９０には、各種センサ・スイッチ類として、クランク角センサ９１や、アクセルペダルセンサ９２や、水温センサ９３や、吸気温センサ９４等からの信号が入力される。
【００２２】  クランク角センサ９１は、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成する。クランク角信号は、内燃機関１００の回転速度ＮＥを代表する信号として用いられる。アクセルペダルセンサ９２は、内燃機関１００を搭載する車両が備えるアクセルペダルの踏込量を検出する。アクセルペダルの踏込量は、内燃機関１００の負荷ＫＬを代表する信号として用いられる。水温センサ９３は、内燃機関１００の冷却水温ＴＨＷを検知する。吸気温センサ９４は、燃焼室９に供給される吸気の温度を検知する。
【００２３】  コントローラ９０は、機関運転状態に応じて本体１の運転を行うようプログラムされている。機関運転状態は、例えば回転速度ＮＥや負荷ＫＬである。コントローラ９０は、点火プラグ７の点火時期や、燃料噴射弁８の燃料噴射を制御することにより、本体１の運転を行う。
【００２４】  ところで、内燃機関１００では、希薄燃焼が行われる。希薄燃焼では、点火プラグ７の放電チャネルの長さや混合気の温度が燃焼安定度に影響する。
【００２５】  しかしながら、燃料噴射時期と点火時期とが近過ぎると、燃料噴射弁８から噴射される燃料の噴霧に起因して生起されるガス流動が、放電チャネルの延びを阻害するように作用することが懸念される。また、このようなガス流動により、高温の混合気が燃焼室９の壁面から遠ざけられずに、冷却損失が大きくなることが懸念される。結果、希薄燃焼の燃焼安定度が悪化することが懸念される。
【００２６】  このような事情に鑑み、本実施形態ではコントローラ９０が次に説明する制御を行う。
【００２７】  図２は、コントローラ９０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ９０は、本フローチャートの処理を実行するように構成されることで、制御部を有した構成とされる。ステップＳ１で、コントローラ９０は、所定の燃料噴射時期か否かを判定する。本実施形態では、所定の燃料噴射時期は、複数の燃料噴射時期を有して構成される。
【００２８】  このため、ステップＳ１では、所定の燃料噴射時期が含むいずれかの燃料噴射時期が到来した場合に肯定判定される。所定の燃料噴射時期についてはさらに後述する。ステップＳ１で肯定判定であれば、処理はステップＳ２に進む。
【００２９】  ステップＳ２で、コントローラ９０は、燃料噴射弁８の燃料噴射を制御する。ステップＳ２では、直前にステップＳ１で到来したと判定された燃料噴射時期に応じて予め設定された燃料噴射量で燃料噴射が行われる。ステップＳ２の後には、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ１で否定判定の場合も同様である。
【００３０】  ステップＳ３で、コントローラ９０は、所定の点火時期か否かを判定する。所定の点火時期については後述する。ステップＳ３で否定判定であれば、処理はステップＳ１に戻る。ステップＳ３で肯定判定であれば、処理はステップＳ４に進む。
【００３１】  ステップＳ４で、コントローラ９０は、点火プラグ７の点火制御を行う。これにより、放電ギャップ７ａの放電が開始される。ステップＳ４の後には、処理は一旦終了する。
【００３２】  上述した所定の燃料噴射時期及び所定の点火時期は、弱成層スプレーガイド燃焼を行うために設定される。弱成層スプレーガイド燃焼は、希薄燃焼の一例であり、燃焼室９の壁面に到達する前に噴射燃料の噴霧に点火し燃焼させる燃焼方式により行われる。このような燃焼方式はスプレーガイド燃焼方式と呼ばれる。
【００３３】  弱成層スプレーガイド燃焼は、点火する燃料の噴霧が弱成層混合気を形成するように行われる燃料噴射を含む。弱成層スプレーガイド燃焼では、均質リーン混合気形成のために吸気工程から圧縮行程前半に少なくとも１回の燃料噴射を行うとともに、弱成層混合気形成のために点火直前に燃料噴射を行う。要求燃料噴射量に占める割合は、吸気工程から圧縮行程前半に噴射される燃料噴射量の合計よりも、点火直前に噴射される燃料噴射量のほうが小さい。
【００３４】  例えば、弱成層スプレーガイド燃焼では、吸気工程から圧縮行程前半に要求燃料噴射量の９割程度の燃料を噴射し、残りを弱成層混合気形成のために点火直前に噴射する。このため、弱成層混合気と呼ぶ成層混合気形成のために噴射される燃料噴射量は、要求燃料噴射量のほとんどを点火直前に噴射して成層混合気を形成する場合よりも大幅に小さい。
【００３５】  さらに、燃料噴射は、筒内に生成される混合気の空気過剰率λが２以上になるように行われる。空気過剰率λは、要求燃料噴射量に応じた混合気の空気過剰率、つまり一燃焼サイクル当たりに筒内に噴射される全噴射燃料をもとに形成される筒内全体としての混合気の空気過剰率である。
【００３６】  このような弱成層スプレーガイド燃焼では、予め設定された所定の燃料噴射時期で燃料噴射が行われ、また、予め設定された所定の点火時期で点火が行われる。所定の燃料噴射時期と所定の点火時期とは、次のように設定される。
【００３７】  図３Ａ、図３Ｂは、弱成層スプレーガイド燃焼の第１の説明図である。図３Ａ、図３Ｂに示すように、所定の燃料噴射時期は、燃料噴射時期ＩＴを含む。燃料噴射時期ＩＴは、弱成層混合気形成のために行われる。燃料噴射時期ＩＴは、燃料噴射時期ＩＴで噴射した燃料の噴霧により形成される弱成層混合気が、点火プラグ７により点火されるように設定される。このことから、燃料噴射時期ＩＴは、点火プラグ７の点火時期の直前に設定される。燃料噴射時期ＩＴは、圧縮行程後半に設定される。
【００３８】  所定の点火時期は、点火時期ＩＧＴとされる。点火時期ＩＧＴは、弱成層スプレーガイド燃焼を行うための点火時期であり、燃料噴射時期ＩＴの直後に設定される。点火時期ＩＧＴは、圧縮工程後半に設定される。図３Ａ、図３Ｂについてはさらに後述する。
【００３９】  次に、以下に説明する図をさらに用いて、弱成層スプレーガイド燃焼について引き続き説明する。
【００４０】  図４Ａから図４Ｃは、弱成層スプレーガイド燃焼の第２の説明図である。図５Ａ、図５Ｂは、比較例を示す図である。比較例は、噴霧Ｆが点火プラグ７の放電ギャップ７ａに到達したときに点火を行った場合を示す。噴霧Ｆは、燃料噴射時期ＩＴで噴射した燃料の噴霧である。
【００４１】  図４Ａでは、噴霧Ｆが放電ギャップ７ａ周囲を通過している様子を示す。噴霧Ｆは、放電ギャップ７ａよりも下方つまりピストン２側の位置を通過している。噴霧Ｆの通過位置は、次のような位置となっている。
【００４２】  すなわち、図４Ｂに示すように、噴霧Ｆは混合気に形成される一方で、噴霧Ｆの周囲には、噴霧Ｆに起因して負圧領域ＶＲが生起される。負圧領域ＶＲは、噴霧Ｆとともに移動し、噴霧Ｆの通過位置は、負圧領域ＶＲが放電ギャップ７ａを通過する位置となっている。
【００４３】  これにより、噴霧Ｆに起因して、燃料噴射弁８側から点火プラグ７側に向かう向きのガス流動Ｇが放電ギャップ７ａ位置に生起される。つまり、噴霧Ｆに起因して生起される負圧領域ＶＲの負圧作用により、放電ギャップ７ａ位置にガス流動Ｇが生起される。
【００４４】  点火プラグ７と燃料噴射弁８とは、噴霧Ｆに起因して生起されるガス流動Ｇが放電ギャップ７ａ位置に生じる位置に設けられる。つまり、噴霧Ｆに起因して生起される負圧領域ＶＲを利用して、放電ギャップ７ａ位置にガス流動Ｇを生起することは、点火プラグ７及び燃料噴射弁８の配置の設定により可能になる。
【００４５】  筒内にタンブル流動を生成する場合、放電ギャップ７ａ位置において、タンブル流動の流通方向はガス流動Ｇの流通方向と同じ向き、つまり燃料噴射弁８側から点火プラグ７側へ向かう向きになる。このためこの場合に、ガス流動Ｇは、タンブル流動により阻害されない。
【００４６】  図４Ｂに示す状態では、噴霧Ｆに起因して噴霧Ｆ周囲に生起される負圧領域ＶＲの大部分が、放電ギャップ７ａ位置を通過している。放電ギャップ７ａの放電はその後、図４Ｃに示すように開始される。
【００４７】  図４Ｃに示すように、放電ギャップ７ａの放電は、噴霧Ｆに基づき形成される混合気Ｍが放電ギャップ７ａ位置に位置している間に開始される。従って、点火時期ＩＧＴは、混合気Ｍが放電ギャップ７ａ位置に位置している期間内で設定される。
【００４８】  点火プラグ７の放電を開始すると、放電ギャップ７ａ間に生じる放電チャネルＣが、ガス流動Ｇにより点火プラグ７を挟んで燃料噴射弁８の反対側へ延びる。また、これに先立って、混合気Ｍは、ガス流動Ｇにより燃焼室９の上壁面から遠ざけられる。結果、ガス流動Ｇの作用による着火性の向上及び冷却損失の低減が図られる。
【００４９】  上述した通り、放電ギャップ７ａの放電は、負圧領域ＶＲの大部分が放電ギャップ７ａ位置を通過した後に開始される。これにより、ガス流動Ｇを放電チャネルＣに効果的に作用させることが可能になる。結果、放電チャネルＣは、点火プラグ７を挟んで燃料噴射弁８の反対側へ安定的に延び、且つ放電チャネルＣの延びも長くなる。
【００５０】  その一方で、比較例の場合について説明すると次の通りである。
【００５１】  図５Ａに示すように、比較例の場合、負圧領域ＶＲが点火プラグ７及び燃料噴射弁８間に位置するときに、放電ギャップ７ａの放電が開始される。このため、放電ギャップ７ａの放電開始時には、ガス流動Ｇとは反対向きのガス流動Ｇ´、つまり点火プラグ７側から燃料噴射弁８側に向かう向きのガス流動Ｇ´が、負圧領域ＶＲにより生起される。結果、図５Ｂに示すように、放電チャネルＣ´は、点火プラグ７側から燃料噴射弁８側に向かって延びる。
【００５２】  負圧領域ＶＲは、噴霧Ｆとともに移動するので、ガス流動Ｇ´はその後、ガス流動Ｇとなる。従って、放電チャネルＣ´は、一旦点火プラグ７側から燃料噴射弁８側に向かって延びた後に、放電チャネルＣと同様、点火プラグ７を挟んで燃料噴射弁８の反対側へ延びることになる。
【００５３】  しかしながら、このような放電チャネルＣ´の延びは、ガス流動Ｇ´及びガス流動Ｇ間のガス流動方向の変化を経ることにより、安定しない結果となる。またこの場合、混合気Ｍは、ガス流動Ｇ´により燃焼室９の壁面から遠ざかることを妨げられる結果となる。
【００５４】  さらに、図５Ｂに示すように筒内にタンブル流動を生成する場合、ガス流動Ｇ´の流動方向がタンブル流動の流動方向と対向することになる。このためこの場合はさらに、タンブル流動がガス流動Ｇ´を打ち消すように作用し、このような状態で放電ギャップ７ａの放電が開始されることになる。
【００５５】  結果この場合は、ガス流動方向の変化により放電チャネルＣ´の延びが安定しないほか、ガス流動Ｇ´がガス流動Ｇになってからも、ガス流動Ｇの強さが大きい期間を十分利用して放電チャネルＣ´を延ばすことができない結果となる。
【００５６】  このような比較例に照らし、本実施形態において、放電ギャップ７ａの放電は、ガス流動Ｇとは反対向きのガス流動Ｇ´が生起されない位置に負圧領域ＶＲが移動してから、或いはガス流動Ｇが生起され始める位置に負圧領域ＶＲが移動してから開始することができる。
【００５７】  放電チャネルＣは、噴霧Ｆではなく、負圧領域ＶＲが放電ギャップ７ａ位置を完全に通過した後に点火プラグ７の放電を開始しても、安定的に延ばすことができる。但し、負圧領域ＶＲが放電ギャップ７ａ位置から離れる分、放電ギャップ７ａ位置に生起されるガス流動Ｇの強さが低下し、これに応じて放電チャネルＣの延びも短くなる。
【００５８】  このため、放電ギャップ７ａの放電は、ガス流動Ｇとは反対向きのガス流動Ｇ´が生起されない位置に負圧領域ＶＲが移動してから、或いはガス流動Ｇが生起され始める位置に負圧領域ＶＲが移動してから、負圧領域ＶＲが放電ギャップ７ａ位置を完全に通過する前に、開始されることが好ましい。このことは換言すれば、後述するように進角限界ＬＭＴ１及び遅角限界ＬＭＴ２間で点火時期ＩＧＴを設定することといえる。
【００５９】  燃料噴射弁８の燃料噴射時期及び点火プラグ７の点火時期の制御は、図４Ｃを用いて説明したように、ガス流動Ｇが放電チャネルＣ及び混合気Ｍに作用するように行われる。このような制御は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、燃料噴射弁８の燃料噴射時期を燃料噴射時期ＩＴに設定するとともに、点火プラグ７の点火時期を点火時期ＩＧＴに設定することにより行われる。
【００６０】  その一方で、弱成層スプレーガイド燃焼においては、図３Ａ、図３Ｂに示すように、ガス流動Ｇの強さ及び混合気Ｍの濃度が、次のような変化傾向を有する。すなわち、ガス流動Ｇの強さは、燃料噴射後ピーク値を形成するように上昇し下降する変化傾向を有する。混合気Ｍの濃度は、時間に応じて次第に低下する変化傾向を有する。
【００６１】  このような事情に照らし、点火時期ＩＧＴは、図３Ａに示す進角限界ＬＭＴ１、及び図３Ｂに示す遅角限界ＬＭＴ２間で設定することができる。
【００６２】  進角限界ＬＭＴ１は、ガス流動Ｇとは反対向きのガス流動Ｇ´が生起されない点火時期のうち最も早い点火時期、或いはガス流動Ｇが生起され始める点火時期である。このため、燃料噴射時期ＩＴ以降、且つ進角限界ＬＭＴ１よりも進角側の領域では、点火プラグ７側から燃料噴射弁８側に向かって延びる放電チャネルＣ´が形成されることになる。
【００６３】  遅角限界ＬＭＴ２は、負圧領域ＶＲではなく、噴霧Ｆが放電ギャップ７ａ位置を完全に通過するタイミングである。これは、噴霧Ｆが放電ギャップ７ａ位置を完全に通過した場合には、放電ギャップ７ａ位置には混合気Ｍが存在せず、点火直前の燃料噴射時期ＩＴで行う燃料噴射が意味をなさなくなるためである。このため、点火期間ＩＧＰは、遅角限界ＬＭＴ２で終了している。点火期間ＩＧＰでは、放電ギャップ７ａの放電を繰り返し行うことにより、混合気Ｍへの着火性の向上が図られる。
【００６４】  点火時期ＩＧＴを進角限界ＬＭＴ１及び遅角限界ＬＭＴ２間で設定することで、弱成層スプレーガイド燃焼において放電チャネルＣの延びによる着火性の向上を図るにあたり、ガス流動Ｇの強さ及び混合気Ｍの濃度のバランスを許容範囲内に収めることができる。
【００６５】  負圧領域ＶＲの大部分が放電ギャップ７ａ位置を通過すると、混合気Ｍの濃度がピーク値を形成する。このため、混合気Ｍの濃度がピーク値を形成するタイミングＴＰＫよりも遅角側に点火時期ＩＧＴを設定することで、負圧領域ＶＲの大部分が放電ギャップ７ａ位置を通過した後に、放電ギャップ７ａの放電を開始することができる。
【００６６】  次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。
【００６７】  本実施形態にかかる内燃機関の制御方法は、点火プラグ７と燃料噴射弁８とを備える内燃機関１００の制御方法であって、噴霧Ｆに起因して、燃料噴射弁８側から点火プラグ７側に向かう向きのガス流動Ｇが、放電ギャップ７ａの位置に生起された後に、点火プラグ７の放電を開始すること、を含む。
【００６８】  また、本実施形態にかかる内燃機関の制御方法は、点火プラグ７と燃料噴射弁８とを備える内燃機関１００の制御方法であって、放電ギャップ７ａ間に生じる放電チャネルＣが、点火プラグ７を挟んで燃料噴射弁８の反対側へ延びるように燃料噴射弁８の燃料噴射時期及び点火プラグ７の点火時期を制御すること、を含む。
【００６９】  これらの方法によれば、噴霧Ｆが作り出す負圧を点火プラグ７周囲のガスの流速に影響させることにより、燃料噴射弁８側から点火プラグ７側に向かう向きのガス流動Ｇを促進して点火を行うことが可能になる。このため、ガス流動Ｇにより点火プラグ７の放電チャネルを延ばすことで、着火性の向上を図ることができる。また、ガス流動Ｇにより高温の成層混合気を燃焼室９の壁面から遠ざけることで冷却損失の低減を図ることができる。結果、これらにより希薄燃焼の燃焼安定度を向上させることができる。
【００７０】  内燃機関１００の制御方法は、空気過剰率λが２以上になるように燃料噴射弁８からの燃料噴射を行うこと、をさらに含む。つまり、内燃機関１００の制御方法は、弱成層スプレーガイド燃焼を含め、このような燃料噴射が行われる希薄燃焼において、冷却損失の低減及び着火性の向上を図ることにより、燃焼安定度を向上させることができる。
【００７１】  内燃機関１００の制御方法では、噴霧Ｆに起因して筒内に生成されるガス流動Ｇが放電ギャップ７ａ位置に生じる位置に、点火プラグ７と燃料噴射弁８とを設けて運転を行う。このように点火プラグ７及び燃料噴射弁８の配置を設定して運転を行うことにより、噴霧Ｆが作り出す負圧を利用してガス流動Ｇを促進し点火を行うことが可能になる。
【００７２】  内燃機関１００の制御方法では、噴霧Ｆに起因して噴霧Ｆ周囲に生起される負圧領域ＶＲの大部分が放電ギャップ７ａ位置を通過した後に、点火プラグ７の放電を開始する。これにより、点火プラグ７を挟んで燃料噴射弁８の反対側へ放電チャネルＣを安定的に且つ長く延ばすことができるので、希薄燃焼の燃焼安定度を大きく高めることができる。
【００７３】  以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７４】  上述した実施形態では、所定の燃料噴射時期が、燃料噴射時期ＩＴを含む複数のタイミングを有して構成される場合について説明した。しかしながら、所定の燃料噴射時期は例えば、燃料噴射時期ＩＴのみであってもよい。また、希薄燃焼は、弱成層スプレーガイド燃焼以外の希薄燃焼であってもよい。
【００７５】  上述した実施形態では、燃焼室９の上部中央に臨むように配置された点火プラグ７及び燃料噴射弁８につき、点火プラグ７が、燃料噴射弁８よりも排気側に設けられる場合について説明した。しかしながら、点火プラグ７は例えば、燃料噴射弁８よりも吸気側に設けられてもよい。また、内燃機関１００は、実施形態で説明したタンブル流動の代わりに、当該タンブル流動とは逆方向に回転するタンブル流動を生成するよう構成されてもよい。
【００７６】  上述した実施形態では、内燃機関１００の制御方法及び制御部が、コントローラ９０により実現される場合について説明した。しかしながら、内燃機関１００の制御方法及び制御部は例えば、複数のコントローラで実現されてもよい。
【図１】
2019197861.tif 000003
【図２】
2019197861.tif 000004
【図３Ａ】
2019197861.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月29日(2018.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起された後に、前記点火プラグの放電を開始すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項２】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へのみ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
筒内に生成される混合気の空気過剰率が２以上になるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行うこと、
をさらに含む内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して筒内に生成されるガス流動が前記点火プラグの放電ギャップ位置に生じる位置に、前記点火プラグと前記燃料噴射弁とを設けて運転を行う、
内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して当該噴霧周囲に生起される負圧領域の大部分が前記点火プラグの放電ギャップ位置を通過した後に、前記点火プラグの放電を開始する、
内燃機関の制御方法。
【請求項６】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起されるガス流動が、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きになった後に、前記点火プラグの放電を開始する制御部を備える、
内燃機関。
【請求項７】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へのみ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御する制御部を備える、
内燃機関。
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月30日(2019.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない位置に前記噴霧に基づく負圧領域が移動、或いは前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が生起され始める位置に前記負圧領域が移動することにより、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起された後に、前記点火プラグの放電を開始すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項２】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない時期に前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を設定することにより、前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
筒内に生成される混合気の空気過剰率が２以上になるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行うこと、
をさらに含む内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して筒内に生成されるガス流動が前記点火プラグの放電ギャップ位置に生じる位置に、前記点火プラグと前記燃料噴射弁とを設けて運転を行う、
内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して当該噴霧周囲に生起される負圧領域の大部分が前記点火プラグの放電ギャップ位置を通過した後に、前記点火プラグの放電を開始する、
内燃機関の制御方法。
【請求項６】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない位置に前記噴霧に基づく負圧領域が移動、或いは前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動が生起され始める位置に前記負圧領域が移動することにより、前記点火プラグの放電ギャップ位置に生起されるガス流動が、前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きになった後に、前記点火プラグの放電を開始する制御部を備える、
内燃機関。
【請求項７】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない時期に前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を設定することにより、前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御する制御部を備える、
内燃機関。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月8日(2019.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない時期に前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を設定することにより、前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御すること、
を含む内燃機関の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
筒内に生成される混合気の空気過剰率が２以上になるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行うこと、
をさらに含む内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して筒内に生成されるガス流動が前記点火プラグの放電ギャップ位置に生じる位置に、前記点火プラグと前記燃料噴射弁とを設けて運転を行う、
内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧に起因して当該噴霧周囲に生起される負圧領域の大部分が前記点火プラグの放電ギャップ位置を通過した後に、前記点火プラグの放電を開始する、
内燃機関の制御方法。
【請求項５】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁側から前記点火プラグ側に向かう向きのガス流動とは反対向きのガス流動が生起されない時期に前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を設定することにより、前記点火プラグの放電ギャップ間に生じる放電チャネルが、前記点火プラグを挟んで前記燃料噴射弁の反対側へ延びるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期及び前記点火プラグの点火時期を制御する制御部を備える、
内燃機関。
【国際調査報告】
2019197861.tif 000012
2019197861.tif 000013
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