(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン頂面に形成された凹状の燃焼室と、燃焼室に挿入される点火プラグと、筒内に燃料を噴射する高圧燃料噴射弁と、エンジンにより直接駆動される機械駆動式高圧ポンプと、上記燃料噴射弁に上記高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段と、排気弁側に設けられた可変動弁機構と、を備え、
エンジン油水温に応じて、始動時のクランキング中、少なくとも各気筒の初回燃料噴射サイクルは上記可変動弁機構を用いて排気弁を小作動リフト化するとともに、点火を中止する４サイクルの直接筒内噴射式火花点火機関に於て、
機関運転条件のうち、少なくとも油水温が所定値以下の低温でのクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で可変動弁機構により小作動リフト化し、且つ初回噴射サイクル後の点火時は点火させないとともに、この制御を、筒内圧力上昇を検知して中止する手段を備えたことを特徴とする直接筒内噴射式火花点火機関。
【請求項２】
ピストン頂面に形成された凹状の燃焼室と、燃焼室に挿入される点火プラグと、筒内に燃料を噴射する高圧燃料噴射弁と、エンジンにより直接駆動される機械駆動式高圧ポンプと、上記燃料噴射弁に上記高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段と、排気弁側に設けられた可変動弁機構と、を備え、
エンジン油水温に応じて、始動時のクランキング中、少なくとも各気筒の初回燃料噴射サイクルは上記可変動弁機構を用いて排気弁を完全停止するとともに、点火を中止する４サイクルの直接筒内噴射式火花点火機関に於て、
機関運転条件のうち、少なくとも油水温が所定値以下の低温でのクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で可変動弁機構により完全停止し、且つ初回噴射サイクル後の点火時は点火させないとともに、この制御を、筒内圧力上昇を検知して中止する手段を備えたことを特徴とする直接筒内噴射式火花点火機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接筒内噴射式火花点火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直接筒内噴射式火花点火機関としては、例えば図１１〜１９に示すようなものがある。
【０００３】
ここに示した従来技術は、ピストン２頂面に形成された凹状の燃焼室３と、燃焼室３に挿入される点火プラグ７と、高圧燃料噴射弁６を設置し、この燃料噴射弁にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段をもち、燃料を少なくとも特定機関運転状態の時に噴射し、燃料の成層化をし、超希薄空燃比で運転し燃費の向上を図るものである（例えば特開平３−２７１５６４号公報及び本願出願人と同一の出願である特願平７−２３１５６５号参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の直接筒内噴射式火花点火機関にあっては、極低温時の始動条件では、筒内温度も低くガソリンが殆ど気化しない。また、筒内温度が上昇するのも、ピストンが圧縮上死点近傍に達した時のみなので、点火のための気化燃料の混合気を生成するには、圧縮上死点近傍の点火前までに気化できる十分な燃料が必要となる。そこで極低温始動を成立させるためには、始動時必要燃料量を多くするか、または、気化促進のために燃料の微粒化が必要となり、このための方策としては、始動時から燃圧を上げることや、始動時燃料噴射量を多くすることが取られてきているが、従来の直接筒内噴射式火花点火機関では、エンジン駆動燃料ポンプは極低温等の始動時においては燃圧の上昇が遅く、この結果燃圧が低い場合は、微粒化度も低く、燃料噴射率も低いため始動時燃料噴射量を多くするにもかなり長い噴射期間が必要となる（図１６参照）。
また、直接筒内噴射式火花点火機関の場合、噴射期間の最大としては、排気への燃料排出回避と筒内圧力が燃圧以下の期間に制限されるため（図１８，１９参照）噴射率を上げることで対応しなければならないが、これもアイドル域等の低噴射量要求条件との両立を考えるとコストが高くなる。
さらに、エンジン駆動燃料ポンプからモーター駆動燃料ポンプにすることで始動初期からの燃圧の上昇が可能になるがコストが高くなるという多くの問題があった。
【０００５】
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、極低温の始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは、可変動弁機構を用いて排気弁を小作動リフトまたは完全停止とし、且つ点火を中止することで、上記問題点を解決することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、ピストン頂面に形成された凹状の燃焼室と、燃焼室に挿入される点火プラグと、高圧燃料噴射弁を設置し、この燃料噴射弁にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段をもつ直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温に応じて始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは可変動弁機構を用いて排気弁を小作動リフト化する手段、且つ点火を中止する手段を設ける構成とする。
【０００７】
また、本発明は、ピストン頂面に形成された凹状の燃焼室と、燃焼室に挿入される点火プラグと、高圧燃料噴射弁を設置し、この燃料噴射弁にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段と、を有する直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温に応じて始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは可変動弁機構を用いて排気弁を完全停止する手段と、点火を中止する手段を設ける構成とする。
【０００８】
また、本発明は、機関運転条件のうち、少なくとも油水温が所定値以下の低温でのクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で可変動弁機構により小作動リフト、または完全停止し、且つ初回噴射サイクル後の点火時は点火させない構成とする。
【０００９】
また、本発明は、機関運転条件のうち、少なくとも油水温が所定値以下の低温でのクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で可変動弁機構により小作動リフト、または完全停止し、且つ初回噴射サイクル後の点火時は点火させない制御を、筒内圧力上昇を検知して中止する手段を備えた構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下の記載においては、従来技術で示した部品や部材等と同一の部品や部材等については、同一の参照番号を付して説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。
第１の実施の形態の構成を説明すると、ピストン２の頂面に形成された凹状の燃焼室３と、燃焼室３に挿入される点火プラグ７と、高圧燃料噴射弁６を設置し、この燃料噴射弁６にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプ９からの高圧燃料を供給する手段をもつ直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温により始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは、可変動弁機構３０を用いて排気弁４を小作動リフト化する排気弁制御手段２５、且つ点火を中止する点火制御手段２４を設けた。なお、本発明に用いる可変動弁機構３０の一例を図１０に示す。
【００１２】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
機関運転条件において、少なくとも油水温が所定値以下の極低温で、始動時のクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で、可変動弁機構により小作動リフトにし、且つ、初回噴射サイクル後の点火時は点火させないことで、筒内温度の上昇促進と筒内へ噴射された燃料の排気への排出を防止し、且つ、該サイクルは点火しないので初回噴射サイクルでの燃料を次サイクルへ持ち越すことができ、低燃圧時においても燃料噴射率を増大させることなく始動時燃料量を増大できると共に気化燃料量も増大させることができるので、極低温始動のために特別な燃料ポンプや噴射弁を用いる必要がなく、コストも高くならない。
【００１３】
（第２の実施の形態）
次に、図６及び図７を参照して第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、ピストン２の頂面に形成された凹状の燃焼室３と、燃焼室３に挿入される点火プラグ７と、高圧燃料噴射弁６を設置し、この燃料噴射弁６にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプ９からの高圧燃料を供給する手段をもつ直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温により始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは、可変動弁機構３０（図１０参照）を用いて排気弁４を完全停止する排気弁制御手段２５、且つ点火を中止する点火制御手段２４を設けた。これによっても前述の第１の実施の形態と同様に筒内温度の上昇促進と筒内へ噴射された燃料の排気への排出を防止し、且つ、該サイクルは点火しないので初回噴射サイクルでの燃料を次サイクルへ持ち越すことができ、低燃圧時においても燃料噴射率を増大させることなく始動時燃料量を増大できると共に気化燃料量も増大させることができるので、極低温始動のために特別な燃料ポンプや噴射弁を用いる必要がなく、コストも高くならない。
【００１４】
（第３の実施の形態）
次に、図８及び図９を参照して第３の実施の形態を説明する。
第３の実施の形態は、ピストン２の頂面に形成された凹状の燃焼室３と、燃焼室３に挿入される点火プラグ７と、高圧燃料噴射弁６を設置し、この燃料噴射弁６にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプ９からの高圧燃料を供給する手段をもつ直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温により始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは、可変動弁機構３０（図１０参照）を用いて排気弁４を小作動リフト化または完全停止する排気弁制御手段２５、且つ点火を中止する点火制御手段２４を設けた前述の第１、第２の実施の形態に於て、圧力上昇を検知して、標準作動角２６に戻す筒内圧検知装置２９を備えてある。これによって、初爆があるまでは前述の筒内温度の上昇促進と筒内へ噴射された燃料の排気への排出を防止し、且つ、該サイクルは点火しないので初回噴射サイクルでの燃料を次サイクルへ持ち越すことを行うため、始動不良をさらに確実に防止できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、その構成を、ピストン頂面に形成された凹状の燃焼室と、燃焼室に挿入される点火プラグと、高圧燃料噴射弁を設置し、この燃料噴射弁にエンジンにより直接駆動される高圧ポンプからの高圧燃料を供給する手段をもつ直接筒内噴射式火花点火機関に於て、エンジン油水温に応じて始動時のクランキング中、少なくとも初回燃料噴射サイクルは可変動弁機構を用いて排気弁を小作動リフト化、または完全停止する手段、且つ点火を中止する手段を設けるとしたため、機関運転条件において、少なくとも油水温が所定値以下の極低温で、始動時のクランキング中では、少なくとも各気筒の初回噴射サイクル後の排気行程で、可変動弁機構により小作動リフトにし、且つ、初回噴射サイクル後の点火時は点火させないことで、筒内温度の上昇促進と筒内へ噴射された燃料の排気への排出を防止し、且つ、該サイクルは点火しないので初回噴射サイクルでの燃料を次サイクルへ持ち越すことができ、低燃圧時においても燃料噴射率を増大させることなく始動時燃料量を増大できると共に気化燃料量も増大させることができるので、極低温始動のために特別な燃料ポンプや噴射弁を用いる必要がなく、コストも高くならない。
【００１６】
各実施の形態は、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。
【００１７】
可変動弁機構を備えているので、高負荷域の出力特性に関して低速、中速、高速で適した作動角を選ぶことにより、筒内直噴エンジンの出力向上特性に加えて、さらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の作用を示す図である。
【図４】本発明の作用を示す図である。
【図５】本発明の作用を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図１０】本発明の可変動弁機構を示す図である。
【図１１】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１２】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１３】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１４】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１５】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１６】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１７】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１８】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【図１９】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す図である。
【符号の説明】
１    吸気ポート
２    ピストン
３    燃焼室
４    排気バルブ
５    吸気バルブ
６    高圧燃料噴射弁
７    点火プラグ
８    高圧ポンプ駆動装置
９    高圧ポンプ
１０    高圧プレッシャレギュレータ
１１    低圧プレッシャレギュレータ
１２    低圧ポンプ
１３    低圧ポンプ駆動装置
１４    燃料タンク
１５    コモンレール
１６    高圧配管
１７    低圧配管
１８    エンジン制御ユニット
１９    気筒判別センサー
２０    クランク角センサー
２１    スタータスイッチ
２２    水温センサー
２３    燃圧センサー
２４    点火制御手段
２５    排気弁制御手段
２６    標準リフト
２７    低作動リフト
２８    完全弁停止
２９    筒内圧検知装置
３０    可変動弁機構
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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