×この技術を簡単クリック査定この機能をご利用いただくには、会員登録(無料)が必要です。出願した特許の牽制数、引用された数などを知る事ができます。気になる技術や特許をブックマークしておけば、いつでも後から読むことができます。後で印刷するために、公報をPDFでダウンロードできます。会員登録してastamuseを使えば、もっと簡単に便利にお使いいただけます。会員登録(無料)「astamuse」は世界中の挑戦したい社会課題に挑戦し、未来を創る人のプラットフォームです。この技術は特許登録された実績があります。※この項目の情報は公開日時点(1998年4月21日)のものです。制御する制御手段23とを設ける。従来から、点火プラグにより点火が行われる火花点火式エンジン(ガソリンエンジン)において、燃料を燃焼室に直接噴射するように先端を燃焼室に臨ませたインジェクタを設け、少なくともエンジンの低速低負荷域で圧縮行程後期に上記インジェクタから燃料を噴射させることにより、成層燃焼(混合気が点火プラグ回りに偏在する状態での燃焼)を行わせて燃費改善を図るようにした筒内噴射型エンジンは知られている。行われた場合は均一燃焼(燃焼室内に混合気を均一に分散させた状態での燃焼)となるようにし、運転状態に応じて圧縮行程噴射と吸気行程噴射とが使い分けられるようにすることも考えられている。エンジン始動時の制御としては、例えば特開昭60−56146号公報に示されるように、クランキング中には圧縮行程噴射を行い、クランキング後は吸気行程噴射を行うようにした装置が提案されている。エンジンにおいて、エンジンのクランキング中の着火、燃焼性を向上するとともに、クランキング後のエンジン回転数の立上がりおよびアイドル状態への移行をスムーズに行わせ、始動性を向上する。制御する制御手段23とを設ける。背景技術0002従来から、点火プラグにより点火が行われる火花点火式エンジン(ガソリンエンジン)において、燃料を燃焼室に直接噴射するように先端を燃焼室に臨ませたインジェクタを設け、少なくともエンジンの低速低負荷域で圧縮行程後期に上記インジェクタから燃料を噴射させることにより、成層燃焼(混合気が点火プラグ回りに偏在する状態での燃焼)を行わせて燃費改善を図るようにした筒内噴射型エンジンは知られている。行われた場合は均一燃焼(燃焼室内に混合気を均一に分散させた状態での燃焼)となるようにし、運転状態に応じて圧縮行程噴射と吸気行程噴射とが使い分けられるようにすることも考えられている。0004とくにエンジン始動時の制御としては、例えば特開昭60−56146号公報に示されるように、クランキング中には圧縮行程噴射を行い、クランキング後は吸気行程噴射を行うようにした装置が提案されている。この装置は、クランキング中は成層化によって点火プラグまわりがリッチの状態で点火を行わせようとし、またクランキング後は点火プラグまわりの混合気が過剰になることを避けてくすぶりを防止しようとするものである。発明が解決しようとする課題0005しかしながら、上記公報に示される従来装置のようにクランキング中に圧縮行程噴射を行うと、クランキング中はエンジン回転数がきわめて低く、かつ不安定に変動するため、噴射タイミングを精度良く制御することが困難であって、噴射タイミングのずれにより噴射燃料が点火時期に点火プラグまわりに達していなかったり点火プラグを通り過ぎてしまっていたりすることで着火不良を招き、始動性を悪化させるとともに、HC等の未燃ガスの排出量が増大するといった問題がある。0006一方、クランキング後にエンジン回転数が立上がってからアイドル回転数に移行するときに、上記従来装置のように吸気行程噴射を行うと、シリンダ壁面への燃料の付着が多くなるため、実質的に燃焼に寄与する燃料が少なくなってエンジン回転数の立上りにもたつきが生じる。このようなもたつきを抑制するためにクランキング後に燃料の増量を行うと、HC等の未燃ガスの排出量の増加を招くといった不都合がある。提供することを目的とする。制御する制御手段とを備えたものである。0009この構成によると、クランキング開始からエンジン回転数が立ち上がるまでの期間には、吸気行程噴射によって均一燃焼が行われることにより、エンジン回転数が極めて低くて不安定に変動する状況下でも噴射タイミングのずれによって着火性、燃焼性の悪化を招くことがなく、燃焼が良好に行われる。エンジン回転数の立ち上がり後は、圧縮行程噴射によって成層燃焼が行われることにより、シリンダ壁面への燃料付着が抑制され、有効に噴射燃料が燃焼に寄与して、エンジン回転数の立上りおよびアイドル状態への移行がスムーズに行われる。制御することによる吸気行程噴射から圧縮行程噴射への切換えを、エンジン回転数がクランキング回転数以上で、かつアイドル回転数よりも低い設定回転数を越えたときに行うようにすればよい。切換後のアイドル状態において排気通路中の触媒装置の温度が低い低温状態のときには、再び吸気行程噴射に切換えるように噴射時期調節手段を制御することが好ましい。0012このようにすると、クランキング開始からエンジン回転数の立上がりまでの期間における吸気行程噴射と、エンジン回転数の立上がりからアイドル状態への移行完了までの期間における圧縮行程噴射を経た後、上記低温状態にあれば吸気行程噴射が行われることによって排気温度が上昇し、上記触媒装置の暖機が促進される。0013上記燃料噴射弁と点火プラグとが、燃料噴射弁からの噴霧エリア内に点火プラグが介在するように配置されていると、圧縮行程噴射時に、シリンダ壁面への燃料付着が抑制されつつ成層燃焼が行われる。このような構造の筒内噴射型エンジンでは、圧縮行程噴射時には点火プラグからの噴射燃料が点火プラグ付近を通る時期と点火時期との対応させるべく燃料噴射タイミングを制御する必要があって、エンジン回転数が低くて不安定なクランキング中にこのような制御を精度良く行うことは困難であるが、本発明ではエンジン回転数の立上がりまでは吸気行程噴射が行われることで、噴射タイミングの制御が容易になる。0014また、上記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプがエンジン出力軸で駆動されるものであると、上記の燃料噴射時期装置によってクランキング後のエンジン回転数の立上りがスムーズになることから、燃料ポンプにより供給される燃料の燃圧もスムーズに上昇する。発明を実施するための最良の形態0015本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。適用される筒内噴射型エンジンの一例を示す断面図、図2は同エンジンの平面視の概略図である。これらの図において、1はシリンダブロック2上に設置されたシリンダヘッド、3はシリンダブロック2のシリンダボア4内に配置されたピストンであり、ピストン3の上面とシリンダヘッド1の下面との間に燃焼室5が形成されており、この部分におけるシリンダヘッド1の下面側には燃焼室5の天井部を構成する凹陥部が設けられている。図1図20016上記シリンダヘッド1には燃焼室5に開口する吸気ポートおよび排気ポートが形成され、当実施形態では気筒毎に2個の吸気ポート6,7と2個の排気ポート8,9とが形成されている。各吸気ポート6,7にはそれぞれ吸気弁10が装備され、各排気ポート8,9にはそれぞれ排気弁11が装備されている。0017さらに、燃焼室5内に直接燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)12と、点火プラグ13とがシリンダヘッド1に取り付けられており、上記インジェクタ12の先端部は燃焼室5の略周縁部に配置され、点火プラグ13の先端は燃焼室5の天井部の略中央に配置されている。0018上記インジェクタ12は、燃焼室5の一側方において吸気ポート6,7が配設された部分の下方でシリンダヘッド1に取り付けられ、インジェクタ12からの噴射方向は斜め下方を向いており、インジェクタ配置部分に対向する燃焼室周縁付近のピストン3上面側に向かう方向に燃料が噴射されるようになっている。上記ピストン3の上面には、その略中央部からインジェクタ12に対向する側(排気側)の燃焼室周縁部付近にまで亘って、リセス14が形成されている。点火プラグ13は、インジェクタ12からの噴霧エリア内に介在するように配置されている。0019このようにインジェクタ12及び点火プラグ13を配置にすれば、圧縮行程噴射時に、シリンダ壁面への燃料付着が抑制されつつ成層燃焼が行われ、燃焼効率向上に有利となる。0020なお、上記インジェクタ12は、少なくとも圧縮行程噴射が行われるときに噴霧角が30°以下となるような狭角インジェクタからなり、好ましくは、噴霧にスワールを生じさせるような噴射口形状となっている高圧スワールインジェクタにより構成されている。0021上記インジェクタ12には燃料ポンプ15から高圧の燃料が供給されるようになっており、この燃料ポンプ15は伝動手段を介してエンジン出力軸に連結されている。0022また、上記両吸気ポート6,7には、これらに対応する吸気通路16,17を備えた吸気マニホールド18が接続されており、吸気通路17にはスワール調節弁19が設けられている。排気ポート8,9は図外の排気マニホールドに接続され、排気マニホールドの下流の排気通路には、排気ガス浄化のための触媒装置(図示せず)が設けられている。0023図3はインジェクタ12からの燃料噴射時期等を制御する制御系統を示している。22は、吸気行程中に燃料を噴射する吸気行程噴射と、圧縮行程の後期に燃料を噴射する圧縮行程噴射とにわたって燃料噴射時期を変更し得るようになっている。上記設定回転数はクランキング回転数以上で、かつアイドル回転数よりも低い値、例えば300rpmとされる。0025さらに制御手段23は、エンジン始動時の吸気行程噴射から圧縮行程噴射への切換を行ったときからカウンタ24で設定した所定時間が経過した後のアイドル状態において排気通路中の触媒装置の温度が低い低温状態のときには、再び吸気行程噴射に切換えるようになっている。0026なお、始動、暖機後の通常運転中の制御としては、低,中速域における低,中負荷の運転領域では成層燃焼による燃費性能向上等のため圧縮行程噴射とし、高負荷域および高回転域では均一燃焼を行わせるべく吸気行程噴射とすればよい。0027上記制御ユニット21によって行われる始動時の燃料噴射時期の制御を、図4のフローチャートによって具体的に説明する。図40028このフローチャートの制御がスタートすると、先ずスタータスイッチ25がONか否かが判定され(ステップS1)、スタータスイッチ25がONのクランキング中は、立上りカウンタCの初期値が決定される(ステップS2)とともに、吸気行程噴射が行われる(ステップS3)。上記立上りカウンタCは、後に行われるエンジン回転数立上がり後の圧縮行程噴射の期間を定めるものであり、その初期値は一定値であってもよいが、エンジン水温に応じ、水温が低いほど大きな値としておいてもよい。0029ステップS1の判定がNOとなったときは、続いてエンジン回転数Neが300rpm以上か否かが判定され(ステップS4)、その判定がNOのときにはスタータスイッチONのときと同様にステップS2を経てステップS3へ移り、吸気行程噴射が行われる。0030ステップS1の判定がNOで、かつステップS4の判定がYESのとき、つまりスタータ作動後にエンジン回転数Neが300rpm以上に立上がったときには、上記立上りカウンタCが0となったか否かが判定され(ステップS5)、その判定がNOのときは、上記カウンタCがディクリメントされる(ステップS6)とともに、圧縮行程噴射が行われる(ステップS7)。上記立上りカウンタCが0となるまで、ステップS6,S7の処理が繰り返される。0031ステップS5の判定がYES(上記立上りカウンタCが0)となったとき、つまりエンジン回転数Neが300rpm以上となってからカウンタCで設定された時間が経過したときは、排気温度TEが設定値α以下か否かが判定される(ステップS8)。このステップS8の判定がYESのときは、ステップS3に移ることにより、再び吸気行程噴射に切換えられる。ステップS8の判定がNOのとき(排気温度TEが設定値αより高いとき)は、通常運転時の噴射時期制御に移行し(ステップS9)、例えばアイドル状態であれば圧縮行程噴射とされる。0032以上のような当実施形態の装置による作用を、次に説明する。0033エンジン始動時において、クランキング中は、エンジン回転数Neが250rpm程度の極低回転で、かつ不安定に変動するため、圧縮行程噴射を行うと噴射燃料が点火プラグ13付近を通る時期と点火時期とが正しく対応するように噴射タイミングを調整することが困難であって、着火性を確保することが難しい。このため、クランキング開始からエンジン回転数が立ち上がり始めるまでの期間は、吸気行程噴射とされることにより、燃料が燃焼室5内に均一に分散されて、噴射タイミングの調整が厳密に行われなくても着火性が確保される。0034エンジンが完爆状態に至ってエンジン回転数Neが立ち上がり始めることにより300rpm以上となったときは、圧縮行程噴射が行われることにより、アイドル状態への移行がスムーズに行われる。エンジン回転数Neがある程度高くなると、圧縮行程噴射でも点火プラグ13付近に噴射燃料が多く存在する時期に点火が行われるように燃料噴射タイミングを調整することが容易に可能となり、圧縮行程噴射で成層燃焼が行われることにより、シリンダ壁面への燃料付着が抑制され、有効に噴射燃料が燃焼に寄与して、燃焼効率が高められる。このため、エンジン回転数の立上りおよびアイドル状態への移行がスムーズに行われる。0035そして、少なくともエンジン回転数が立ち上がってからアイドル回転数で安定する状態に至るまでの時間(カウンタCの設定時間)は圧縮行程噴射が行われる。この場合、エンジン温度が低い程、エンジン回転数が安定するまでの時間が長くなることから、カウンタCの設定時間が長くされる。0036また、上記設定時間の経過後は、排気温度TEが高い場合、通常の制御としてアイドル状態等であれば圧縮行程噴射が持続されるが、排気温度TEが設定値α以下であって、排気通路の触媒装置が活性化していないような状況にある場合、再び吸気行程噴射に切換えられる。これにより、排気温度TEの上昇とそれによる上記触媒装置の暖機が促進される。圧縮行程噴射で成層燃焼が行われると、燃焼効率は高められるが、空気が過剰なリーン状態にあるため、排気温度TEが上昇しにくくなり、これに対し、吸気行程噴射によると、圧縮行程噴射より燃焼効率は悪いがその分だけ排気温度は上昇し易くなり、触媒装置の暖機が促進されることとなる。これを、クランキングからクランキング後にまでわたって吸気行程噴射とした場合のデータ(図6)、及びクランキング後圧縮行程噴射に切換えて設定時間後に排気温度が低いときにも圧縮行程噴射を持続するようにした場合のデータ(図7)と比較しつつ説明する。図5図6図70038クランキングからクランキング後にまでわたって吸気行程噴射とした場合、図6のように、エンジン回転数Neが立ち上がり始めてからも、シリンダ壁面への燃料付着により燃焼安定性が阻害されるため、エンジン回転数Neがスムーズにアイドル回転数に移行せずにもたつきが生じる。このエンジン回転数Neのもたつきが生じている間は、エンジン出力軸で駆動される燃料ポンプ15により与えられる燃圧Pfの上昇にももたつきが生じるため、燃料噴射量の制御の精度も良くなく、燃焼安定性がより一層阻害され易くなる。このようにシリンダ壁面への燃料付着が生じ易く、燃焼効率も良くないことから、HC排出量が増加し易い。図60039これに対し、エンジン回転数Neが立ち上がり始めた時点から圧縮行程噴射に切換えると、シリンダ壁面への燃料付着が防止されるとともに燃焼効率が高められることにより、図5及び図7に示すように、エンジン回転数Neの立ち上がり及びアイドル回転数への移行がスムーズに行われ、燃圧Pfもスムーズに適正圧力まで上昇して、燃料噴射量の制御が良好に行われる。シリンダ壁面への燃料付着が抑制され、かつ燃料が効率良く燃焼するので、HC排出量が低減される。排気温度TEが設定値α以下のときは吸気行程噴射に切換えられるため、図5中に示すように、排気温度TEが上昇して触媒装置が活性化されることとなる。図5図70041なお、上記実施形態では吸気行程噴射から圧縮行程噴射に切換える設定回転数を300rpmとしているが、上記設定回転数はエンジン回転数の立上りを確実に判定できるようにクランキング回転数以上で、かつアイドル回転数よりも低い値であればよい。上記実施形態では排気温度TEが設定値α以下か否かにより触媒装置の温度が活性化温度と比べて低いか否かを調べているが、それに代えて、例えば触媒装置の温度を直接検出するようにしてもよい。発明の効果0042以上のように本発明は、筒内噴射型エンジンにおいて、エンジン始動時にクランキング開始からエンジン回転数が立ち上がるまでの期間を吸気行程噴射とし、その後に圧縮行程噴射に切換えるようにしているため、クランキング開始からエンジン回転数が立ち上がるまでの期間には均一燃焼により着火性を確保し、エンジン回転数の立ち上がり後は成層燃焼によりシリンダ壁面への燃料付着を抑制するとともに燃焼効率を高めて、エンジン回転数の立上りおよびアイドル状態への移行をスムーズに行わせることができ、こうして始動性を大幅に向上することができる。切換後のアイドル状態において排気通路中の触媒装置の温度が低い低温状態のとき、再び吸気行程噴射に切換えるように噴射時期調節手段を制御すると、冷間始動時の触媒装置の暖機の促進も良好に行わせることができる。適用される筒内噴射型エンジンの断面図である。図2燃焼室およびその付近の概略平面図である。図3制御系統のブロック図である。図4燃料噴射時期制御のフローチャートである。図5エンジン始動からアイドル状態へ移行する間のエンジン回転数、燃圧及び排気温度の変化を、本発明の実施形態による場合について示す図である。図6エンジン始動からアイドル状態へ移行する間のエンジン回転数、燃圧及び排気温度の変化を、クランキングからクランキング後にまでわたって吸気行程噴射とした場合について示す図である。図7エンジン始動からアイドル状態へ移行する間のエンジン回転数、燃圧及び排気温度の変化を、クランキング後圧縮行程噴射に切換えて設定時間後に排気温度が低いときにも圧縮行程噴射を持続するようにした場合について示す図である。制御手段ページトップへこの技術を出願した法人この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInこの技術を発明した人物この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInページトップへ関連する挑戦したい社会課題この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedIn交通渋滞のない社会を実現する交通渋滞のない社会を実現すると、移動時のストレスがなくなり、廃棄ガス量の減少など環境問題の解決にも大きく貢献します。交通渋滞によって生じる経済的な損失は非常に大きく、2017年には国内だけで年...最終更新日:2018/06/18大気汚染のない社会を実現する大気汚染のない社会を実現することで、より健康的な生活を送ると同時に地球温暖化の要因をなくすことにつながります。フィルタの損傷に関して診断可能性が最適化された、フィルタ機能付き排ガス浄化装置に関する。2019/09/12)【課題】エンジンを早期に暖機する。