JPS6052304B2 - 筒内燃料噴射式内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼室に直接的に燃料を噴射するとともに、点
火栓でこの噴射燃料を点火するようにした筒内噴射式内
燃機関の改良に関する。

機関圧縮行程において燃焼室に燃料噴射弁からの燃料を
直接的に噴射供給し、いわゆる層状給気を行い、最も混
合気の濃い付近に点火栓で点火して層状燃焼を可能とす
るのが、筒内噴射式内燃機関であつて、これによれば、
予混合式機関のように吸気絞弁を設ける必要がないため
、熱効率がアップし燃費が非常に改善されるという特徴
がある。

（「ＳＡＥＴｅｃｈｎｉｃａ１ＰａｐｅｒＳｅｒｉｅｓ
７８０６９９」及び雑誌「ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ」１９７８年８月号Ｖ０１．８６Ｎ０
．８Ｐ６８〜Ｐ７５）ところで、一般に機関にとつて強
度のノッキング現象は、機関耐久性を損つたりする問題
を生じるが、軽微なノッキング領域では燃費効率がきわ
めて良好になることが知られている。上記した筒内燃料
噴射式機関では、燃料の噴射時期と点火時期とが燃焼に
重要な影響を及ぼし、ノッキングについてもこれらの要
素を変化させると大幅に変動する傾向にある。

そこで本発明は、これらの現象にもとづき、機関ノッキ
ング状態を検出しながら燃料の噴射時期と点火時期とを
制御し、常に最良の燃費特性を得られるようにした筒内
噴射式内燃機関を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図において、１は機関本体で、２は燃焼室に直接的
に燃料を噴射する燃料噴射弁、３は燃料ど空気の混合層
に点火する点火栓を示し、これら”は後述の制御装置５
からの信号によりそれぞれ燃料の噴射時期と点火時期が
可変的に制御される。

４は機関ノッキングセンサであり、例えば機関本体１の
振動を感知してノッキング状態を検出する。

゛６は機関回転数センサであつてクランク回転角（例え
ば１゜間隔）して検出する。

７は機関負荷センサであり、例えば燃料噴射量を増減す
るための信号を出力するアクセルペダル（図示せず、た
だしこのアクセルペダルは吸気絞弁がないので、単に制
御装置５に信号を入力させるたけの機能をもつ）と連動
し、負荷状態を検出する。

これら各センサ４，６，７からの信号は、直接または間
接的に制御装置５の演算回路８へと送られる。

すなわち、ノッキングセンサ４の出力は判別回路９にお
いて、ノッキングにもとづく機関振動の大きさを基準値
と比較して判定され、ノッキングの大きさを表わす判別
信号が演算回路８へと入力する。

また、回転数センサ６からの出力は信号処理回路１１に
おいて、クランク回転角度に同期したパルス信号に波形
整形された上で、上記と同じく演算回路８へ入力される
。

演算回路８では、予め機関負荷、回転数に対応して決め
られた最適の燃料噴射時期（ただし後述のように噴射弁
２に対する燃料供給圧をコントロールすることで噴射時
期は決まる）と点火時期を記憶している記憶回路１２の
値を、そのときどき一の運転状態（負荷及び回転数）に
より選び出し、これを・ノッキング状態にもとづいて補
正した上で駆動回路１３へと出力する。

つまり、演算回路８はノッキングセンサ４からの信号を
フィードバック信号として、燃料噴射時！期や点火時期
の修正を行い、常に燃費が最良となるように軽微なノッ
キング状態を維持するように制御を行うのである。

ただし、第３図に示すように、機関低中負荷域では最良
燃費域（Ａ点）がノッキング限界Ｃから５外れた軽微な
ノッキング域のため問題はないが、高負荷域ではこのＡ
点は、機関耐久性などにとつて好ましくないノッキング
限界Ｄに突入してしまうので、この負荷領域では燃料噴
射時期（とくに噴射終了時期）と点火時期を遅らせ、ノ
ッキング４限界から外れた領域で最善の燃費効率が得ら
れるように設定する。

勿論、このような制御にもかかわらず実際のノッキング
状態が許容限定を越えるようなことがあれば、ただちに
フィードバック制御にもとづき補正がなされる。

上記燃料噴射信号は燃料圧力を制御する電磁弁１５に供
給され、該電磁弁１５は燃料ポンプ１６からの吐出燃料
を燃料タンク１７へと戻す回路に挿入され、その開弁時
に燃圧を低下させる。

つまり、燃料噴射弁２は圧力型の自動弁であつて、供給
燃圧が所定の開弁圧以上に保たれている間だけ開き、燃
料を燃焼室へと噴射供給するたｌめ、その途中において
電磁弁１５が燃料タンク１７への戻り通路を開いてしま
えば、燃圧が低下して燃料噴射は行われない。この電磁
弁１５は各気筒の燃料噴射弁２にそれぞれ対応して設け
られるもので、したがつて駆動回路１３からは各気筒毎
に位相のずれた噴射信号が送り込まれる。

具体的な構造は第２図に示すが、１８は燃料供給通路、
１９は燃料リターン通路、２０はリターン通路１９へと
燃料を逃がす弁口２１を開閉する針弁、２２は針弁２０
と一体動する可動鉄心、２３はリターンスプリング２４
（この場合、開弁方向に付勢）に対抗して閉弁させる電
磁コイルで、これらから電磁弁１５が構成されている。

駆動回路１３からパルス信号が供給されると、そのオン
（ハイレベル）の間だけ電磁弁１５が閉じ、燃料供給通
路１８の圧力を高め、燃料噴射弁２から燃料が噴射され
ることになる。以上のような構成において、機関回転数
センサ６と負荷センサ７からの信号にもとづき、予め記
憶回路１２に記憶されたものから最良の燃費、出力が得
られる噴射時期及び点火時期が選び出され、演算回路８
から駆動回路１３へと出力される。

これにもとづいて主として圧縮行程で燃料が噴射される
とともに圧縮上死点付近で点火栓３による点火が行われ
る。

吸気系に絞弁を設けなくても、噴射弁２から噴射する燃
料重量をコントロールすることにより機関出力は増減す
る。

これは、圧縮行程で噴射した燃料が空気とともに層状に
滞溜し、圧縮上死点では点火栓３の付近を中心として濃
混合気層が形成され、良好な着火と火炎の伝播が得られ
るからである。

一方、ノッキングセンサ４により機関ノツキング状態が
検出され、これが演算回路８へとフィードバックされて
いるため、上記した燃料噴射時期と点火時期は、強いノ
ッキングを起こさない範囲で最良燃費点が得られるまで
進められる。

そして、ノッキングが発生すれば、これにもとづいて燃
料の噴射時期と点火時期が、ノッキングの大きさに応じ
て遅らせられるのであり、このようにしてただちにノッ
キングを回避する。

なお、この直後から、噴射時期と点火時期は再びノッキ
ングを生じる直前まで進められ、再度ノッキングが生じ
た時点でまた遅らせる、というような制御動作が繰り返
えされるのである。

第３図からも明らかなように、点火時期あるいは燃料噴
射時期のみを遅らせても、ノッキングは回避されるが、
等燃費曲線（図中Ｂｌ，Ｂｌ！，Ｂ３・・りとの関係上
、いずれか一方のみの遅角動作は燃費的に不利であつて
、両者を同時に遅らせることにより、燃費の損失を最小
限にくい止めながらノッキングを回避することができる
のである。

以上説明したように本発明によれば、ノッキング状態を
検出しながら常に最良の燃費が得られるように燃料噴射
時期と点火時期をフィードバック制御するので、筒内燃
料噴射機関のすぐれた特徴である燃費効率をなお一層向
上させることができる。とくにこのようなフィードバッ
ク制御を行えば、機関ごとの性能上のバラツキや燃料成
分、オクタン価のバラツキがあつても、常に個々に最適
な状態に制御できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略構成図、第２図は電
磁弁の断面図、第３図は点火時期と噴射時期をパラメー
タとしての等燃費特性曲線図である。 ２・・・・・・燃料噴射弁、３・・・・・・点火栓、４
・・・・・・ノッキングセンサ、５・・・・・・制御装
置、６・・・・・・回転数センサ、７・・・・・・負荷
センサ、８・・・・・・演算回路、１５・・・・電磁弁
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室に直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と
   、層状混合気を着火燃焼させる点火栓とを有する筒内燃
   料噴射式内燃機関において、機関ノッキング状態を検出
   するセンサと、回転数並びに負荷を検出するセンサと、
   運転状態に応じて選び出した最適な燃料噴射時期と、点
   火時期とを、ノッキング状態にもとづいて補正し、該補
   正信号により燃料噴射弁と点火栓の作動を制御する制御
   装置とを備えたことを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機
   関。