JP2000297681A

JP2000297681A - 圧縮着火式内燃機関

Info

Publication number: JP2000297681A
Application number: JP11102555A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Oki; 久大木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯx および煤の発生量の少ないおだやかな
燃焼を確保する。【解決手段】圧縮着火式内燃機関において、圧縮上死
点前のほぼ５０度からほぼ２０度の間の噴射時期領域に
おいて最大噴射量の３０パーセント以下の補助燃料Ｆを
ピストン４の頂面上に形成されたキャビティ５ａ内に向
けて噴射し、このとき補助燃料Ｆの噴射時期を補助燃料
Ｆがキャビティ５ａ外に向かわないように制御する。次
いでこの補助燃料Ｆを中間的な酸化段階まで酸化された
状態に圧縮上死点後まで維持する。次いで圧縮上死点後
において主燃料を噴射することにより噴射燃料を多数の
場所で同時に着火させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室内に燃料を噴射するようにした圧
縮着火式内燃機関では通常圧縮上死点付近において燃料
が噴射される。燃料の噴射が開始されると一部の燃料は
ただちに気化して予混合気を形成し、この予混合気量が
或る程度増大するとまず初めにこの予混合気が着火せし
められる。次いで燃料粒子から蒸発した燃料が拡散しな
がら燃焼する、いわゆる拡散燃焼が行われる。

【０００３】ところが予混合気量が或る程度増大したと
きに予混合気が燃焼せしめられると多量の予混合気が一
気に燃焼せしめられるために燃焼圧が急激に上昇し、そ
の結果燃焼騒音が発生すると共に多量のＮＯx が発生す
る。更に噴射燃料が十分に分散しないうちに、即ち燃料
粒子の周りに十分な空気が存在しないうちに燃焼が開始
されるので煤が発生してしまう。この場合、燃焼圧の急
激な上昇を抑制するためには予混合気が形成される前に
又は予混合気の量が少ないときに噴射燃料を着火させる
必要がある。

【０００４】そこで従来より圧縮行程末期にパイロット
噴射を行い、次いで圧縮上死点付近で主燃料を噴射する
ようにした圧縮着火式内燃機関が公知である。この圧縮
着火式内燃機関ではパイロット噴射燃料を燃焼させるこ
とによって火種を形成し、この火種によって主燃料が噴
射されるや否や噴射燃料を着火させ、それによって燃焼
圧の急激な上昇を抑制するようにしている。

【０００５】一方、圧縮行程後半に補助燃料を噴射し、
圧縮上死点付近において主燃料を噴射するようにした圧
縮着火式内燃機関が本出願人により提案されている（特
願平１０−０３９１４６号）。この圧縮着火式内燃機関
ではパイロット噴射を行った場合と異なって主燃料が噴
射されるまでは補助燃料を燃焼させることなく燃焼しや
すい状態に維持し、主燃料が噴射された後に主燃料およ
び補助燃料を燃焼せしめるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところでパイロット噴
射を行うと上述したように燃焼圧の急激な上昇を抑制す
ることができる。しかしながらパイロット噴射を行って
も燃焼圧および温度がかなり高くなることには変りがな
く、その結果相変らず多量のＮＯx が発生する。また、
噴射燃料が十分に分散しないうちに噴射燃料が燃焼せし
められるために多量の煤が発生することになる。

【０００７】このパイロット噴射は主燃料が噴射される
や否や噴射燃料を着火することを意図しており、この場
合主燃料の噴射時期は通常、パイロット噴射を行わなか
ったとしても燃焼不良或いは失火を生ずることなく燃焼
が行われる時期に設定されている。しかしながらこのよ
うに主燃料の噴射時期が燃焼不良或いは失火を生ずるこ
となく燃焼の行われる時期に設定されている限りはパイ
ロット噴射が行われるか行われないかにかかわらずに燃
焼圧および温度がかなり高くなり、しかも噴射燃料が十
分に分散しないうちに噴射燃料が燃焼せしめられる。従
って主燃料の噴射時期が燃焼不良或いは失火を生ずるこ
となく燃焼の行われる時期に設定されている限り多量の
ＮＯx および煤が発生することになる。

【０００８】一方、本出願人により提案されている上述
の圧縮着火式内燃機関では噴射燃料の粒径を大きくする
ことによって噴射燃料からの燃料の蒸発を遅延させ、し
かも補助燃料を燃焼させることなく燃焼しやすい状態に
維持することによって主燃料の噴射開始後、時間遅れを
もって燃焼を開始させるようにしている。しかしながら
この圧縮着火式内燃機関でも噴射燃料の粒径を小さくし
た場合には圧縮上死点付近で噴射された主燃料は燃焼し
やすい状態にある補助燃料によって噴射後ただちに燃焼
せしめられ、斯くして多量のＮＯx および煤が発生する
ことになる。

【０００９】即ち、この圧縮着火式内燃機関は噴射燃料
の粒径の大きい場合に適しているが噴射燃料の粒径が小
さい場合には適していないことになる。そこで本発明で
は噴射燃料の粒径が小さい場合であっても燃焼騒音、Ｎ
Ｏx および煤の発生を大巾に抑制しうるように、圧縮行
程後半の予め定められた補助燃料噴射時期領域内におい
て補助燃料がピストン頂面上に形成されたキャビティ内
に向けて噴射され、次いで暫らくして主燃料が噴射され
る。なお、この場合噴射燃料を良好に分散させるには各
噴射燃料をできる限り水平方向に向かわせることが好ま
しく、従って本発明では補助燃料の燃料噴霧はキャビテ
ィ内周壁面の上縁部に向かうように設定されている。

【００１０】ところが例えば燃焼室内の温度が高いとき
には噴射燃料の霧化が促進されるために噴射燃料の粒径
が小さくなり、その結果補助燃料の噴霧速度は遅くな
る。これに対して燃焼室の温度が低いときには補助燃料
の噴霧速度は早くなる。また、燃焼室内の圧力が高いと
きには空気抵抗が大きくなるために補助燃料の噴霧速度
が遅くなり、これに対して燃焼室内の圧力が低いときに
は補助燃料の噴霧速度が早くなる。このように補助燃料
の噴霧速度は燃焼室内の温度や圧力のようなパラメータ
の変化によって変化することになる。

【００１１】従って上述したように補助燃料の燃料噴霧
がキャビティ内周壁面の上縁部に向かうように設定され
ていたとしても燃焼室内の温度や圧力のようなパラメー
タの変化により補助燃料の噴霧速度が速くなると補助燃
料の一部はキャビティ内に流入せず、シリンダボア内壁
面に向かうことになる。このように補助燃料の一部がシ
リンダボア内壁面に向かうとこの補助燃料はシリンダボ
ア内壁面上に付着し、その結果補助燃料によって潤滑油
が希釈されるばかりでなく、未燃ＨＣが発生するという
問題を生ずる。

【００１２】本発明の目的は補助燃料の噴霧速度が変化
した場合であってもまた噴射燃料の粒径が小さい場合で
あっても燃焼騒音、ＮＯx および煤の発生を大巾に抑制
することのできる圧縮着火式内燃機関を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に１番目の発明では、燃焼室内に燃料噴射弁を配置し、
ピストン頂面上にキャビティを形成し、圧縮行程中に燃
料噴射弁からキャビティ内に向けて補助燃料を噴射し、
次いで燃料噴射弁から主燃料を噴射するようにした圧縮
着火式内燃機関において、主燃料の噴射完了後まで補助
燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化し
た状態に維持することのできる予め定められた補助燃料
噴射時期領域内において補助燃料を噴射すると共に、補
助燃料の噴霧速度に影響を与えるパラメータに基づいて
補助燃料がキャビティ内に流入するように補助燃料噴射
時期を制御する噴射制御手段を具備し、補助燃料を噴射
しなかった場合に燃焼不良又は失火を生ずることなく主
燃料が燃焼せしめられる主燃料の噴射時期よりも遅い予
め定められた主燃料噴射時期であって補助燃料を噴射し
なかった場合には燃焼不良又は失火を生じかつ補助燃料
を噴射した場合には燃焼不良又は失火を生ずることなく
燃焼が行われる予め定められた主燃料噴射時期において
主燃料を噴射し、それにより主燃料の噴射完了後一定期
間以上を経た後に燃焼室内のほぼ全体に分布した多数の
場所において同時に燃料が着火せしめられるようにして
いる。

【００１４】２番目の発明では１番目の発明において、
パラメータが大気圧からなり、補助燃料噴射時期は大気
圧が高くなるほど早められる。３番目の発明では１番目
の発明において、パラメータが大気温からなり、補助燃
料噴射時期は大気温が高くなるほど早められる。４番目
の発明では１番目の発明において、パラメータが吸気通
路内の圧力からなり、補助燃料噴射時期は吸気通路内の
圧力が高くなるほど早められる。

【００１５】５番目の発明では１番目の発明において、
パラメータが吸入空気温からなり、補助燃料噴射時期は
吸入空気温が高くなるほど早められる。６番目の発明で
は１番目の発明において、パラメータが機関冷却水温か
らなり、補助燃料噴射時期は機関冷却水温が高くなるほ
ど早められる。７番目の発明では１番目の発明におい
て、パラメータが再循環排気ガス量からなり、補助燃料
噴射時期は再循環排気ガス量が高くなるほど早められ
る。

【００１６】８番目の発明では１番目の発明において、
補助燃料の噴射量が最大噴射量の３０パーセント以下で
ある。９番目の発明では１番目の発明において、補助燃
料噴射時期が、主燃料を噴射しなかった場合には失火を
生じかつ予め定められた主燃料噴射時期後まで補助燃料
に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状
態に維持することのできる噴射時期とされる。

【００１７】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、補助燃料噴射時期がほぼ圧縮上死点前５０°からほ
ぼ圧縮上死点前２０°の間である。１１番目の発明では
１０番目の発明において、燃料噴射弁が複数個のノズル
口を具えたホールノズルからなり、ノズル口の直径がほ
ぼ０．０４mmからほぼ０．２mmである。

【００１８】１２番目の発明では１番目の発明におい
て、補助燃料噴射時期が、主燃料を噴射しなかった場合
には燃焼不良を生じるか又は燃焼して機関を駆動しかつ
予め定められた主燃料噴射時期後まで補助燃料に含まれ
る炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態に維持
することのできる噴射時期とされる。１３番目の発明で
は１２番目の発明において、補助燃料噴射時期は、主燃
料を噴射しなかった場合には失火を生じかつ予め定めら
れた主燃料噴射時期後まで補助燃料に含まれる炭化水素
を中間的な酸化段階まで酸化した状態に維持することの
できる補助燃料噴射時期よりも遅角側とされる。

【００１９】１４番目の発明では１番目の発明におい
て、予め定められた主燃料噴射時期が圧縮上死点後であ
る。１５番目の発明では１４番目の発明において、燃料
噴射弁が複数個のノズル口を具えたホールノズルからな
り、ノズル口の直径がほぼ０．０４mmからほぼ０．２mm
のときには予め定められた主燃料噴射時期がほぼ圧縮上
死点後８°以後である。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、１は機関本
体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４は
ピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７
は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポ
ートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１
を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１
２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４
のコンプレッサ１５に連結される。一方、排気ポート１
０は排気マニホルド１６および排気管１７を介して排気
ターボチャージャ１４の排気タービン１８に連結され、
排気タービン１８の出口は酸化触媒１９を内蔵した触媒
コンバータ２０に連結される。

【００２１】排気マニホルド１６とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２２を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２３が配置される。各燃料噴射弁６は燃料
供給管２４を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレー
ル２５に連結される。このコモンレール２５内へは電気
制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２６から燃料が供給さ
れ、コモンレール２５内に供給された燃料は各燃料供給
管２４を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレー
ル２５にはコモンレール２５内の燃料圧を検出するため
の燃料圧センサ２７が取付けられ、燃料圧センサ２７の
出力信号に基づいてコモンレール２５内の燃料圧が目標
燃料圧となるように燃料ポンプ２６の吐出量が制御され
る。

【００２２】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２７の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。サージタ
ンク１２内には吸気通路内の圧力、即ち吸気圧を検出す
るための吸気圧センサ４０と、吸入空気温、即ち吸気温
を検出するための吸気温センサ４１とが配置され、これ
ら吸気圧センサ４０および吸気温センサ４１の出力信号
は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入
力される。また、機関本体１には機関冷却水温を検出す
るための水温センサ４３が取付けられ、この水温センサ
４３の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力
ポート３５に入力される。

【００２３】また、大気圧を検出するための大気圧セン
サ４４の出力信号および大気温を検出するための大気温
センサ４５の出力信号が夫々対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４
６にはアクセルペダル４６の踏込み量Ｌに比例した出力
電圧を発生する負荷センサ４７が接続され、負荷センサ
４７の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力
ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクラ
ンクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを
発生するクランク角センサ４５が接続される。一方、出
力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射
弁６、ＥＧＲ制御弁２３および燃料ポンプ２６に接続さ
れる。

【００２４】燃料噴射弁６の先端部を示す図２を参照す
ると本発明による実施例では燃料噴射弁６が複数個のノ
ズル口４９を有するホールノズルからなる。図２に示さ
れる実施例では燃料噴射弁６は同一径の６個のノズル口
４９を有し、各ノズル口４９の直径はほぼ０．０４mmか
らほぼ０．２mmの範囲に形成されている。図３は本発明
の実施例における噴射制御の代表例について示してい
る。図３に示されるように本発明による実施例では圧縮
行程中に補助燃料が噴射され、圧縮上死点ＴＤＣ後に主
燃料が噴射される。

【００２５】次に図３を参照しつつまず初めに本発明の
基本的な燃焼方法について概略的に説明し、次いで図５
から図７を参照しつつ本発明による燃焼方法について詳
細に説明する。圧縮行程の後半に燃料噴射弁６から燃焼
室５内に補助燃料が噴射されるとこの補助燃料に含まれ
る炭化水素は圧縮行程中に酸化せしめられる。次いで圧
縮行程が進むと通常は炭化水素が更に酸化せしめられ、
その結果炭化水素は完全に燃焼せしめられる。

【００２６】これに対して本発明による燃焼方法のもと
では主燃料の噴射開始後まで補助燃料に含まれる炭化水
素を中間的な酸化段階まで酸化した状態に維持すること
のできる予め定められた補助燃料噴射時期領域内におい
て補助燃料が噴射される。この場合、本発明による基本
的な燃焼方法のもとでは主燃料を噴射しなかった場合に
失火を生じる補助燃料噴射時期領域内において補助燃料
が噴射される。なお、本発明による実施例では補助燃料
の噴射時期は、上述の補助燃料噴射時期領域内におい
て、図４のＦで示す如く補助燃料がピストン４の頂面上
に形成されたキャビティ５ａの内周壁面の上縁部に向か
う時期に設定されている。

【００２７】一方、本発明による燃焼方法のもとでは補
助燃料を噴射しなかった場合に燃焼不良又は失火を生ず
ることなく主燃料が燃焼せしめられる主燃料の噴射時期
よりも遅い主燃料噴射時期であって補助燃料を噴射しな
かった場合には燃焼不良又は失火を生じかつ補助燃料を
噴射した場合には燃焼不良又は失火を生ずることなく燃
焼が行われる主燃料噴射時期において主燃料が噴射され
る。

【００２８】上述の如く補助燃料および主燃料を噴射す
ると主燃料の噴射完了後一定期間以上を経た後に燃焼室
５内のほぼ全体に分布した多数の場所において同時に燃
料が着火せしめられ、その結果ＮＯx および煤の発生量
が極めて少ないおだやかな燃焼が得られる。次にこのこ
とについて詳細に説明する。

【００２９】図１に示す圧縮着火式内燃機関において圧
縮上死点付近で燃料を噴射すると燃料噴射時に形成され
た予混合気が急激に燃焼せしめられ、その結果多量のＮ
Ｏxおよび煤が発生する。一方、図１に示す圧縮着火式
内燃機関において上述の補助燃料噴射時期に補助燃料を
噴射したとしても圧縮上死点付近において主燃料を噴射
すると主燃料がただちに燃焼せしめられるために燃焼圧
および温度が高くなり、その結果多量のＮＯx および煤
が発生する。

【００３０】一方、燃料の噴射時期を圧縮上死点から遅
らせると圧縮上死点に比べて燃料噴射時の燃焼室５内の
温度が低くなるために予混合気の量は減少する。しかし
ながら燃料噴射時期を圧縮上死点から多少遅らしたぐら
いでは依然としてかなりの量の予混合気が形成されるの
で予混合気が急激に燃焼せしめられ、斯くして多量のＮ
Ｏx および煤が発生する。一方、このとき補助燃料を噴
射しても主燃料は噴射後ただちに燃焼せしめられるので
燃焼圧および温度が高くなり、斯くして多量のＮＯx お
よび煤が発生する。

【００３１】このように燃料噴射を一回行った場合に、
即ち主燃料のみを噴射した場合に燃焼不良或いは失火を
生ずることなく燃焼が行われる場合には補助燃料を噴射
するか否かにかかわらずに多量のＮＯx および煤が発生
する。一方、燃料噴射を一回行った場合に、即ち主燃料
のみを噴射した場合に噴射時期を更に遅らせると燃料噴
射時における燃焼室５内の温度が更に低下するために噴
射燃料の一部が燃焼するが全部が燃焼しない燃焼不良を
生じるか、或いは失火を生ずる。ところがこの場合、上
述の補助燃料噴射時期に補助燃料を噴射しておくと燃焼
室５内のほぼ全体に分布した多数の場所において同時に
燃料が着火せしめられ、ＮＯx および煤の発生量が極め
て低くなる。この場合、なぜこのように多数の場所にお
いて同時に燃料が着火せしめられるかについては必ずし
も明確ではないが次のような理由に基づいているものと
考えられる。

【００３２】即ち、燃料噴射時期が圧縮上死点から遅れ
れば遅れるほど燃料噴射時における燃焼室５内の温度は
低くなり、燃焼室５内の圧力が低くなる。燃焼室５内の
圧力が低くなると空気抵抗が小さくなるために燃料粒子
は燃焼室５全体に分散し、また燃料粒子からの燃料の蒸
発が促進される。従って燃料周りには十分な酸素が存在
するようになる。一方、噴射燃料が分散する間に噴射燃
料の温度は徐々に増大する。しかしながら燃焼室５内の
温度が低いためにたとえ燃料周りに十分な酸素が存在し
ていたとしても燃焼するには至らない。従ってこのまま
何もしなければ失火してしまうことになる。

【００３３】ところがこのとき中間的な酸化段階まで酸
化された炭化水素、即ち燃えやすい炭化水素が燃焼室５
内に分散していると噴射燃料が分散してそれらの周りに
十分な酸素が存在するようになったときにこれら炭化水
素によって噴射燃料の酸化反応が促進され、斯くして燃
焼室５内の多数の場所において同時に燃焼が開始され
る。このように燃焼室５内の多数の場所において同時に
燃焼が開始されると燃焼室５内の温度は全体的に低くな
り、斯くしてＮＯx の発生量は極めて少なくなる。ま
た、燃料の周りに十分な酸素が存在するようになったと
きに燃焼が開始されるので煤の発生量も極めて少量とな
る。またこのときの燃焼はおだやかであるために燃焼騒
音がほとんど発生しなくなる。

【００３４】事実、燃焼室５内の燃焼を連続的に投影し
た写真を見ると主燃料の噴射が完了してから一定期間を
経過するまで、即ち燃料噴霧が見えなくなり燃料が燃焼
室５内に均一に分散せしめられるまで燃料は着火され
ず、その後に多数の場所において同時に燃焼が開始され
ていることがわかる。このように主燃料のみを噴出した
ときに燃焼不良又は失火を生ずる主燃料噴射時期におい
て主燃料を噴射し、このとき燃焼室５内に中間的な酸化
段階まで酸化された炭化水素が分散せしめられていると
ＮＯx および煤の発生量の極めて少ないおだやかな燃焼
を得ることができる。即ち、このようなＮＯx および煤
の発生量の少ないおだやかな燃焼を得るためには主燃料
の噴射時期を遅くすることに加え、主燃料の噴射完了後
まで、中間的な酸化段階まで酸化された炭化水素を燃焼
室５内に分散させておくことが必要となる。そこで本発
明では主燃料の噴射完了後まで補助燃料に含まれる炭化
水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態に維持するこ
とのできる予め定められた補助燃料噴射時期において補
助燃料を噴射するようにしている。

【００３５】なお、ここで補助燃料に含まれる炭化水素
を中間的な酸化段階まで酸化した状態とはアルデヒド、
ケトン、パーオキサイド等の中間生成物が生成されてい
る状態を言い、この状態から更に酸化が進むと、即ち最
終的な酸化段階まで進むと炭化水素は燃焼せしめられる
ことになる。なお、この場合一部の炭化水素が燃焼した
ときにはアルデヒド、ケトン、パーオキサイド等の中間
生成物が生成されるが全ての炭化水素が燃焼せしめられ
ればアルデヒド、ケトン、パーオキサイド等の中間生成
物は生成されない。従って補助燃料の一部が燃焼した場
合には主燃料の噴射完了後までこれら中間生成物が残存
しているので上述したＮＯx および煤の発生量の少ない
本発明による燃焼が行われるが補助燃料の全部が完全に
燃焼した場合には本発明による燃焼を行うことはできな
い。

【００３６】無論この場合、中間生成物の量が多いほど
安定した良好な燃焼が得られるので補助燃料に含まれる
全ての炭化水素がこれら中間生成物に変わることが最も
好ましい。しかしながら実際には補助燃料に含まれる全
ての炭化水素を中間生成物に変えることは困難であり、
一部の炭化水素は燃焼してしまうと考えられる。いずれ
にしてもできるだけ多くの中間生成物を生成させること
が最も重要となる。

【００３７】全ての補助燃料が完全に燃焼した場合には
主燃料を噴射しなくても機関は駆動され、このとき燃焼
のよしあしは別として失火することはない。これに対し
て補助燃料に含まれるほぼ全ての炭化水素が中間生成物
に変わったとき、或いは比較的少量の一部の炭化水素が
燃焼せしめられたときには主燃料を噴射しなければ失火
し、機関は駆動されない。従って本発明による燃焼を行
わせるには主燃料を噴射しなかった場合には失火を生じ
るように補助燃料を噴射することが最も好ましいと云う
ことができる。

【００３８】一方、比較的多量の補助燃料が燃焼せしめ
られた場合や大部分の補助燃料が燃焼せしめられた場合
でも中間生成物が生成され、この場合でも本発明による
燃焼を行うことができる。この場合には主燃料を噴射し
なくても燃焼不良或いは燃焼を生じて機関が駆動され
る。従って主燃料を噴射しなかった場合でも燃焼不良又
は燃焼を生じて機関が駆動されるように補助燃料を噴射
することもできる。

【００３９】補助燃料を吸気行程或いはそれ以前に噴射
すると補助燃料がシリンダボア内壁面に付着し、その結
果未燃ＨＣの排出量が増大したり、或いは潤滑油が希釈
される等の問題を生ずる。この意味もあって本発明では
圧縮行程後半にキャビティ５ａ内に向けて補助燃料を噴
射するようにしている。図１に示す圧縮着火式内燃機関
において圧縮行程後半に補助燃料を噴射すると補助燃料
が燃焼する場合と燃焼しない場合とがあり、補助燃料が
燃焼するか否かは燃料粒子の分散度合と燃料粒子の温度
の影響を強く受ける。即ち、燃料粒子の温度が上昇する
と燃料の蒸発が開始され、蒸発した燃料が酸化せしめら
れる。この場合、燃料粒子の密度が高いと各燃料粒子は
周囲の燃料粒子の酸化反応熱を受けて高温となる。燃料
粒子が高温になると燃料粒子内の炭化水素が水素分子や
炭素に熱分解され、水素分子が発生すると急激に燃焼が
開始される。

【００４０】圧縮行程末期になると燃焼室５内の圧力は
高くなり、燃焼室５内の吸入ガスの密度が高くなる。燃
焼室５内の吸入ガスの密度が高くなると抵抗が大きくな
るために噴射燃料は分散しずらくなり、斯くして燃料粒
子の密度が高くなる。従って圧縮行程後半の末期に補助
燃料を噴射すると燃料密度が高くなり、しかも燃焼室５
内の温度が高いために補助燃料が急速に燃焼せしめられ
る。

【００４１】一方、圧縮行程後半の初期或いはそれ以前
の圧縮行程中に補助燃料を噴射するとこのときには燃焼
室５内の吸入ガスの密度が低いために燃料粒子は燃焼室
５内に広い範囲に亘って分散する。しかしながら圧縮行
程末期に達するまでに時間があるためにこの間に燃料粒
子の温度が高くなり、斯くして補助燃料が燃焼せしめら
れることになる。ただし、このとき燃料粒子間の間隔が
広いので燃料粒子内の炭化水素が熱分解することはな
い。

【００４２】これに対して圧縮行程後半の中期において
補助燃料を噴射するとこのとき燃焼室５内の圧力は圧縮
行程後半の末期ほど高くないので燃料粒子はかなり分散
し、斯くして燃料粒子の密度はそれほど高くならない。
従ってこのときには各燃料粒子は周囲の燃料粒子の酸化
反応熱によって熱分解することはない。一方、このとき
には圧縮行程末期に達するまでの時間が短かいために燃
料粒子の温度はさほど上昇しない。従って図１に示す圧
縮着火式内燃機関においては圧縮行程後半の中期におい
て補助燃料を噴射すると燃焼を生じず、このとき補助燃
料に含まれる炭化水素は主噴射の噴射完了後まで、中間
的な酸化段階まで酸化した状態に保持されることにな
る。

【００４３】なお、圧縮行程後半の中期において補助燃
料を噴射しても全ての燃料が燃焼しないとは考えずら
く、一部の補助燃料は燃焼しているものと考えられる。
しかしながら圧縮行程後半の中期において補助燃料を噴
射した場合には主燃料を噴射しなければ失火することに
なる。また、圧縮行程後半の中期において補助燃料を噴
射した場合、補助燃料の噴射量を多くすれば燃料粒子の
密度が高くなって燃焼を生じやすくなり、補助燃料の噴
射量を少なくすれば燃料粒子の密度が低くなって燃焼が
生じにくくなる。従って主燃料を噴射しなければ失火を
生じる補助燃料の噴射時期は補助燃料の噴射量に応じて
変化することになる。

【００４４】次に図５（Ａ），（Ｂ）および図６
（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ図１に示す圧縮着火式内燃
機関において主燃料を噴射しなかった場合には失火を生
ずる補助燃料の噴射時期について説明する。図５
（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ），（Ｂ）において縦軸
はクランク角を示しており、横軸は機関回転数Ｎを示し
ている。また、図５（Ａ）は最大噴射量の５パーセント
の燃料を噴射した場合を示しており、図５（Ｂ）は最大
噴射量の１０パーセントの燃料を噴射した場合を示して
おり、図６（Ａ）は最大噴射量の２０パーセントの燃料
を噴射した場合を示しており、図６（Ｂ）は最大噴射量
の３０パーセント以上の燃料を噴射した場合を示してい
る。

【００４５】また、図５（Ａ），（Ｂ）および図６
（Ａ），（Ｂ）においてＩはこの領域の噴射時期でもっ
て補助燃料を噴射すると補助燃料が燃焼する噴射時期領
域を示しており、IIはこの領域の噴射時期でもって補助
燃料を噴射すると主燃料を噴射しない場合には失火を生
ずる噴射時期領域を示しており、III はこの領域の噴射
時期でもって補助燃料を噴射すると補助燃料が燃焼する
噴射時期領域を示している。

【００４６】また、図５（Ａ），（Ｂ）および図６
（Ａ）においてＸは補助燃料の噴射時期領域IIの遅角側
の限界値を示しており、Ｙは補助燃料の噴射時期領域II
の進角側の限界値を示している。図５（Ａ），（Ｂ）お
よび図６（Ａ）からわかるように補助燃料の噴射時期領
域IIはほぼ圧縮上死点前５０°からほぼ圧縮上死点前２
０°の間であり、補助燃料の噴射時期領域IIは機関回転
数Ｎが高くなるほど圧縮下死点側となる。

【００４７】具体的に言うと図５（Ａ），（Ｂ）および
図６（Ａ）に示されるように進角側の限界値Ｙにおける
補助燃料の噴射時期は補助燃料の噴射量にかかわらずに
機関回転数が１０００r.p.m.のときにほぼ圧縮上死点前
４０°であり、機関回転数が２０００r.p.m.のときほぼ
圧縮上死点前４５°であり、機関回転数が３０００r.p.
m.のときほぼ圧縮上死点前５０°となる。

【００４８】一方、図５（Ａ）に示されるように補助燃
料の噴射量が最大噴射量の５パーセントである場合の遅
角側の限界値Ｘにおける補助燃料の噴射時期は機関回転
数が１０００r.p.m.のときにほぼ圧縮上死点前１５°で
あり、機関回転数が２０００r.p.m.のときほぼ圧縮上死
点前２０°であり、機関回転数が３０００r.p.m.のとき
ほぼ圧縮上死点前２５°となる。

【００４９】また、図５（Ｂ）に示されるように補助燃
料の噴射量が最大噴射量の１０パーセントである場合の
遅角側の限界値Ｘにおける補助燃料の噴射時期は機関回
転数が１０００r.p.m.のときにほぼ圧縮上死点前２０°
であり、機関回転数が２０００r.p.m.のときほぼ圧縮上
死点前２５°であり、機関回転数が３０００r.p.m.のと
きほぼ圧縮上死点前３０°となる。

【００５０】また、図６（Ａ）に示されるように補助燃
料の噴射量が最大噴射量の２０パーセントである場合の
遅角側の限界値Ｘにおける補助燃料の噴射時期は機関回
転数が１０００r.p.m.のときにほぼ圧縮上死点前３０°
であり、機関回転数が２０００r.p.m.のときほぼ圧縮上
死点前３５°であり、機関回転数が３０００r.p.m.のと
きほぼ圧縮上死点前４０°となる。

【００５１】一方、図６（Ｂ）に示されるように補助燃
料の噴射量が最大噴射量の３０パーセントになると噴射
時期領域III が消滅する。即ち、同一の機関回転数Ｎで
の進角側の限界値Ｙにおける噴射時期と遅角側の限界値
Ｘにおける噴射時期との差は最大噴射量に対する補助燃
料の噴射量の割合が大きくなるほど小さくなる。この場
合、補助燃料の噴射時期領域IIは最大噴射量に対する補
助燃料の噴射量が大きくなるほど圧縮下死点側となり、
補助燃料の噴射量が最大噴射量の３０パーセントになる
と噴射時期領域IIは消滅する。従って本発明による実施
例では補助燃料の噴射量が最大噴射量の３０パーセント
以下とされる。

【００５２】本発明による実施例では例えば補助燃料の
噴射量は最大噴射量の１０パーセントとされ、このとき
補助燃料の噴射時期は、図５（Ｂ）に示す噴射時期領域
II内において、図４のＦで示す如く補助燃料がピストン
４の頂面上に形成されたキャビティ５ａの内周壁面の上
縁部に向かう時期とされる。このとき補助燃料に含まれ
る炭化水素は主燃料の噴射完了後まで、中間的な酸化段
階まで酸化された状態に保持され、主燃料を噴射しなか
った場合には失火する。一方、前述したように比較的多
量の補助燃料が燃焼せしめられた場合や大部分の補助燃
料が燃焼せしめられた場合でも中間生成物が生成され、
従ってこの場合にも本発明によるＮＯx および煤の発生
量の少ないおだやかな燃焼を得ることができる。この場
合の補助燃料の噴射時期は噴射時期領域IIの遅角側の限
界値Ｘよりもわずかばかり遅角側とされる。

【００５３】前述したように図５（Ａ），（Ｂ）および
図６（Ａ）に示す噴射時期領域IIは図１に示す圧縮着火
式内燃機関におけるものである。即ち、図１に示す圧縮
着火式内燃機関ではノズル口４９の直径がほぼ０．０４
mmからほぼ０．２mmである燃料噴射弁６が用いられてお
り、従って図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ）に示す
噴射時期領域IIはノズル口４９の直径がほぼ０．０４mm
からほぼ０．２mmのときのものである。ノズル口４９の
直径を大きくすると噴射燃料の粒径は大きくなり、従っ
て噴射燃料が温度上昇するのに時間を要するようにな
る。従ってノズル口４９の直径を大きくした場合には補
助燃料の噴射時期を早めても補助燃料は燃焼せず、従っ
てノズル口４９の直径を大きくするに従って噴射時期II
は下死点側となる。

【００５４】一方、前述したように補助燃料を噴射しな
かった場合には燃焼不良又は失火を生じかつ補助燃料を
噴射した場合には燃焼不良又は失火を生ずることなく燃
焼が行われる主燃料噴射時期において主燃料が噴射され
る。図７は図１に示す圧縮着火式内燃機関における主燃
料の噴射時期の代表例を示している。なお、図７におい
て縦軸は出力トルクを示しており、横軸は機関回転数
（r.p.m.）を示しており、各実線は等噴射時期を示して
いる。図７には代表的な４つの噴射時期、即ち圧縮上死
点後ＡＴＤＣ１０°と、圧縮上死点後ＡＴＤＣ１１°
と、圧縮上死点後ＡＴＤＣ１２°と、圧縮上死点後ＡＴ
ＤＣ１３°とが示されている。図７からわかるように主
燃料の噴射時期は機関回転数Ｎが高くなるほど早められ
る。

【００５５】上述したように図７に示される主燃料の噴
射時期は代表例であって機関が異なればそれに伴なって
噴射時期も異なるが燃料噴射弁６のノズル口４９の直径
がほぼ０．０４mmからほぼ０．２mmのときには噴射燃料
の平均粒径はほぼ５０μｍ以下となり、このとき主燃料
の噴射時期は圧縮上死点後ＡＴＤＣ８°以後となる。な
お、場合によっては主燃料の噴射時期を圧縮上死点後Ａ
ＴＤＣ３０°程度まで遅らせる場合がある。

【００５６】噴射された主燃料の粒径が大きくなると燃
料粒子の温度が上昇するのに時間を要するようになり、
斯くして燃料が蒸発するのに時間を要するようになる。
従って適切な時期に燃焼を生じさせるためには噴射され
た主燃料の粒径が大きくなるほど主燃料の噴射時期を進
角させる必要がある。燃料噴射弁６としてホールノズル
を用いた場合にはノズル口４９の直径が大きくなるほど
噴射燃料の粒径は大きくなり、従ってこの場合にはノズ
ル口４９の直径が大きくなるほど主燃料の噴射時期を進
角させる必要がある。

【００５７】図１に示す圧縮着火式内燃機関において、
全燃料噴射量Ｑはアクセルペダル４６の踏込み量Ｌと機
関回転数Ｎの関数であり、この全燃料噴射量Ｑは図８
（Ａ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記
憶されている。一方、補助燃料の噴射量Ｑ１は全燃料噴
射量Ｑと機関回転数Ｎの関数であり、この噴射量Ｑ１も
図８（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内
に記憶されている。またコモンレール２５内の目標燃料
圧、即ち目標噴射圧Ｐはアクセルペダル４６の踏込み量
Ｌと機関回転数Ｎの関数であり、この目標噴射圧Ｐは図
９に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。また、補助燃料の噴射開始時期θＳ１は全燃
料噴射量Ｑと機関回転数Ｎの関数であり、この噴射開始
時期θＳ１も図１０（Ａ）に示すようなマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されている。また、主燃料の噴射
開始時期θＳ２も全燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎの関数
であり、この噴射開始時期θＳ２も図１０（Ｂ）に示す
ようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。

【００５８】なお、図１０（Ａ）に示すマップに記憶さ
れている補助燃料の噴射開始時期θＳ１は、燃焼室５内
の温度又は圧力等が予め定められた基準値であるときに
補助燃料をキャビティ５ａの内周壁面の上縁部に向かわ
せることのできる噴射開始時期とされている。従って燃
焼室５内の温度又は圧力等が予め定められた基準値であ
るときには補助燃料の噴射開始時期θＳ１を図１０
（Ａ）に示すマップから算出された噴射開始時期とすれ
ば補助燃料はキャビティ５ａの内周壁面の上縁部に向か
うことになる。

【００５９】しかしながら冒頭で述べたように燃焼室５
内の温度又は圧力等が変化すると補助燃料の噴霧速度が
変化し、従って燃焼室５内の温度又は圧力等が予め定め
られた基準値からずれた場合には補助燃料はキャビティ
５ａの内周壁面の上縁部に向かわないことになる。この
場合、補助燃料がキャビティ５ａの内周壁面の上縁部に
向かうようにするためには噴射開始時期θＳ１を補正す
る必要がある。

【００６０】図１１は補助燃料の噴霧速度に影響を与え
る各パラメータＰＡ，ＴＡ，ＰＭ，ＴＭ，ＴＷ，ＥＧ
と、補助燃料をキャビティ５ａの内周壁面の上縁部に向
かわせるのに必要な補助燃料の噴射開始時期θＳ１の補
正値Δθ１，Δθ２，Δθ３，Δθ４，Δθ５，Δθ６
との関係を示している。なお、図１１においてＰＡ₀，
ＴＡ₀，ＰＭ₀，ＴＭ₀，ＴＷ₀，ＥＧ₀は図１０
（Ａ）に示すマップの値を求める際に基準とされた各基
準値を示している。

【００６１】一般的に云って燃焼室５内の吸入ガス温が
高くなるほど補助燃料の噴霧速度は遅くなり、燃焼室５
内の圧力が高くなるほど補助燃料の噴霧速度は遅くな
る。従って燃焼室５内の吸入ガス温又は圧力が高くなる
ほど噴射開始時期θＳ１が早くされる、即ち補正値Δθ
１〜Δθ６が増大せしめられる。図１１（Ａ）の横軸Ｐ
Ａは大気圧を示しており、大気圧ＰＡが高くなるほど噴
射開始時期θＳ１に対する補正量Δθ１が増大せしめら
れる。

【００６２】また、図１１（Ｂ）の横軸ＴＡは大気温を
示しており、大気温ＴＡが高くなるほど噴射開始時期θ
Ｓ１に対する補正量Δθ２が増大せしめられる。また、
図１１（Ｃ）の横軸ＰＭは吸気圧を示しており、吸気圧
ＰＭが高くなるほど噴射開始時期θＳ１に対する補正量
Δθ３が増大せしめられる。また、図１１（Ｄ）の横軸
ＴＭは吸気温を示しており、吸気温ＴＭが高くなるほど
噴射開始時期θＳ１に対する補正量Δθ４が増大せしめ
られる。また、図１１（Ｅ）の横軸ＴＷは機関冷却水温
を示しており、機関冷却水温ＴＷが高くなるほど噴射開
始時期θＳ１に対する補正量Δθ５が増大せしめられ
る。また、図１１（Ｆ）の横軸ＥＧはＥＧＲガス量を示
しており、ＥＧＲガス量ＥＧが高くなるほど噴射開始時
期θＳ１に対する補正量Δθ６が増大せしめられる。

【００６３】図１２は噴射制御ルーチンを示している。
図１２を参照するとまず初めにステップ１００において
図８（Ａ）に示すマップから全燃料噴射量Ｑが算出さ
れ、次いでステップ１０１において図８（Ｂ）に示すマ
ップから補助燃料の噴射量Ｑ１が算出される。次いでス
テップ１０２では噴射量Ｑ１および図９から求まる目標
噴射圧Ｐに基づいて補助燃料の噴射時間ＴＡＵ１が算出
される。

【００６４】次いでステップ１０３では大気圧ＰＡおよ
び大気温ＴＡの検出時期であるか否かが判別される。大
気圧ＰＡおよび大気温ＴＡは短時間のうちに変化するこ
とがなく、従ってこれら大気圧ＰＡおよび大気温ＴＡの
検出時間間隔は比較的長く設定されている。ステップ１
０３において大気圧ＰＡおよび大気温ＴＡの検出時期で
あると判別されたときにはステップ１０４に進んで大気
圧センサ４４により検出された大気圧ＰＡに基づいて図
１１（Ａ）に示す関係から補正値Δθ１が算出され、次
いでステップ１０５において大気温センサ４５により検
出された大気温ＴＡに基づいて図１１（Ｂ）に示す関係
から補正量Δθ２が算出される。

【００６５】次いでステップ１０６では吸気圧センサ４
０により検出された吸気圧ＰＭに基づいて図１１（Ｃ）
に示す関係から補正量Δθ３が算出され、次いでステッ
プ１０７では吸気温センサ４１により検出された吸気温
ＴＭに基づいて図１１（Ｄ）に示す関係から補正量Δθ
４が算出される。次いでステップ１０８では水温センサ
４３により検出された機関冷却水温ＴＷに基づいて図１
１（Ｅ）に示す関係から補正量Δθ５が算出され、次い
でステップ１０７では予め記憶されている機関の運転状
態に応じたＥＧＲガス量ＥＧに基づき図１１（Ｆ）に示
す関係から補正量Δθ６が算出される。次いでステップ
１１０では全体的な補正量Δθ１＝Δθ１＋Δθ２＋Δ
θ３＋Δθ４＋Δθ５＋Δθ６）が算出される。

【００６６】次いでステップ１１１では図１０（Ａ）に
示す関係から補助燃料の噴射開始時期θＳ１が算出され
る。次いでステップ１１２ではθＳ１に全体的な補正量
Δθを加算することによって補助燃料の最終的な噴射開
始時期θＳ１が算出される。次いでステップ１１３では
噴射量Ｑ１および最終的な噴射開始時期θＳ１等に基づ
いて補助燃料の噴射完了時期θＥ１が算出される。次い
でステップ１１４では全燃料噴射量Ｑから補助燃料の噴
射量Ｑ１を減算することによって主燃料の噴射量Ｑ２が
算出される。

【００６７】次いでステップ１１５では噴射量Ｑ２およ
び図９から求まる目標噴射圧Ｐに基づいて主燃料の噴射
時間ＴＡＵ２が算出される。次いでステップ１１６にお
いて図１０（Ｂ）に示すマップから主燃料の噴射開始時
期θＳ２が算出される。次いでステップ１１７では噴射
量Ｑ２および噴射開始時期θＳ２等に基づいて主燃料の
噴射完了時期θＥ２が算出される。

【００６８】次に、これまで説明した本発明による新た
な燃焼を行うのに適した機関の運転領域について説明す
る。なお、機関の運転領域について説明するに当り、理
解を容易にするためにこれまで説明した本発明による新
たな燃焼方法を以下、二回噴射による多点点火燃焼と称
し、従来より行われている燃焼を通常の燃焼と称する。
ここで、通常の燃焼とは圧縮上死点付近において一回だ
け燃料噴射を行うようにしたときの燃焼や、圧縮上死点
付近において主燃料を噴射し、この主燃料の噴射に先立
ってパイロット噴射を行ったときの燃焼を指している。
このような通常の燃焼が行われるときには本発明による
二回噴射による多点点火燃焼が行われるときの補助燃料
噴射時期と主燃料噴射時期との間で燃料が噴射される。

【００６９】本発明による二回噴射による多点点火燃焼
は燃焼温度が低いことを特徴としており、従って排気ガ
ス温は通常の燃焼を行った場合に比べて低くなる。ま
た、本発明による二回噴射による多点点火燃焼では噴射
燃料が燃焼室５内全体に分散せしめられた後に燃焼が開
始される。ところがこのように噴射燃料が燃焼室５内全
体に分散せしめられると燃焼室５内の周縁部に到達した
噴射燃料の一部は十分に燃焼せず、斯くして多量の未燃
ＨＣが発生する。

【００７０】従って本発明による実施例では、この未燃
ＨＣを酸化するために図１に示される如く機関排気通路
内に酸化触媒１９が配置されている。ところが本発明に
よる二回噴射による多点点火燃焼を行った場合には前述
したように排気ガス温が低くなり、特にアイドリング運
転時を含む機関低負荷運転時には排気ガス温が特に低く
なる。排気ガス温が低くなると酸化触媒１９の温度が低
下して酸化触媒１９の活性が低下し、斯くして未燃ＨＣ
を十分に浄化できない危険性がある。

【００７１】一方、機関負荷が全負荷近くになると燃料
噴射量が多くなるために噴射期間が長くなり、このとき
特に機関回転数が高くなると全ての主燃料を最適な期間
内に噴射するのが困難となる。そこで本発明による一実
施例では図１４に示すようにアクセルペダル４６の踏込
み量Ｌが小さくかつ機関回転数Ｎの低い運転領域Ｉ、即
ちアイドリング運転時を含む機関低負荷運転時には通常
の燃焼を行い、比較的機関回転数の高い全負荷に近い運
転領域III でも通常の燃焼を行い、これら運転領域Ｉ，
III を除く大部分の運転領域IIにおいて本発明による二
回噴射による多点点火燃焼を行うようにしている。

【００７２】運転領域Ｉにおいて通常の燃焼を行うと排
気ガス温が上昇し、斯くして機関運転中、常時酸化触媒
１９を活性化した状態に維持することができる。また、
運転領域III において通常の燃焼を行うことにより全燃
料を最適な期間内に燃焼せしめることができ、斯くして
機関高出力を得ることができる。

【００７３】

【発明の効果】ＮＯx および煤の発生量の少ないおがや
かな燃焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】燃料噴射弁の先端部の断面図である。

【図３】補助燃料および主燃料の噴射時期の代表例を示
す図である。

【図４】内燃機関の側面断面図である。

【図５】各噴射時期領域を示す図である。

【図６】各噴射時期領域を示す図である。

【図７】主燃料の噴射時期を示す図である。

【図８】全燃料噴射量Ｑ等のマップを示す図である。

【図９】目標噴射圧のマップを示す図である。

【図１０】補助燃料の噴射時期等のマップを示す図であ
る。

【図１１】補正量を示す図である。

【図１２】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図１３】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図１４】各運転領域Ｉ，II，III を示す図である。

【符号の説明】

５…燃焼室６…燃料噴射弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G301 HA02 HA11 HA13 HA24 JA21 KA07 KA08 KA09 LB06 LB11 MA11 MA19 MA23 MA27 MA29 NA06 NA08 NB02 NB06 NC02 ND01 NE11 NE12 NE17 NE23 PA07Z PA09Z PA10Z PA17Z PB08A PB08Z PD15Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室内に燃料噴射弁を配置し、ピスト
ン頂面上にキャビティを形成し、圧縮行程中に燃料噴射
弁からキャビティ内に向けて補助燃料を噴射し、次いで
燃料噴射弁から主燃料を噴射するようにした圧縮着火式
内燃機関において、主燃料の噴射完了後まで補助燃料に
含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態
に維持することのできる予め定められた補助燃料噴射時
期領域内において補助燃料を噴射すると共に、補助燃料
の噴霧速度に影響を与えるパラメータに基づいて補助燃
料がキャビティ内に流入するように補助燃料噴射時期を
制御する噴射制御手段を具備し、補助燃料を噴射しなか
った場合に燃焼不良又は失火を生ずることなく主燃料が
燃焼せしめられる主燃料の噴射時期よりも遅い予め定め
られた主燃料噴射時期であって補助燃料を噴射しなかっ
た場合には燃焼不良又は失火を生じかつ補助燃料を噴射
した場合には燃焼不良又は失火を生ずることなく燃焼が
行われる予め定められた主燃料噴射時期において主燃料
を噴射し、それにより主燃料の噴射完了後一定期間以上
を経た後に燃焼室内のほぼ全体に分布した多数の場所に
おいて同時に燃料が着火せしめられるようにした圧縮着
火式内燃機関。
【請求項２】上記パラメータが大気圧からなり、上記
補助燃料噴射時期は大気圧が高くなるほど早められる請
求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項３】上記パラメータが大気温からなり、上記
補助燃料噴射時期は大気温が高くなるほど早められる請
求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項４】上記パラメータが吸気通路内の圧力から
なり、上記補助燃料噴射時期は吸気通路内の圧力が高く
なるほど早められる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項５】上記パラメータが吸入空気温からなり、
上記補助燃料噴射時期は吸入空気温が高くなるほど早め
られる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項６】上記パラメータが機関冷却水温からな
り、上記補助燃料噴射時期は機関冷却水温が高くなるほ
ど早められる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項７】上記パラメータが再循環排気ガス量から
なり、上記補助燃料噴射時期は再循環排気ガス量が高く
なるほど早められる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項８】補助燃料の噴射量が最大噴射量の３０パ
ーセント以下である請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項９】上記補助燃料噴射時期が、主燃料を噴射
しなかった場合には失火を生じかつ上記予め定められた
主燃料噴射時期後まで補助燃料に含まれる炭化水素を中
間的な酸化段階まで酸化した状態に維持することのでき
る噴射時期とされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項１０】上記補助燃料噴射時期がほぼ圧縮上死
点前５０°からほぼ圧縮上死点前２０°の間である請求
項９に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１１】燃料噴射弁が複数個のノズル口を具え
たホールノズルからなり、ノズル口の直径がほぼ０．０
４mmからほぼ０．２mmである請求項１０に記載の圧縮着
火式内燃機関。
【請求項１２】上記補助燃料噴射時期が、主燃料を噴
射しなかった場合には燃焼不良を生じるか又は燃焼して
機関を駆動しかつ上記予め定められた主燃料噴射時期後
まで補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階ま
で酸化した状態に維持することのできる噴射時期とされ
る請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１３】上記補助燃料噴射時期は、主燃料を噴
射しなかった場合には失火を生じかつ上記予め定められ
た主燃料噴射時期後まで補助燃料に含まれる炭化水素を
中間的な酸化段階まで酸化した状態に維持することので
きる補助燃料噴射時期よりも遅角側とされる請求項１２
に記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項１４】上記予め定められた主燃料噴射時期が
圧縮上死点後である請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項１５】燃料噴射弁が複数個のノズル口を具え
たホールノズルからなり、該ノズル口の直径がほぼ０．
０４mmからほぼ０．２mmのときには上記予め定められた
主燃料噴射時期がほぼ圧縮上死点後８°以後である請求
項１４に記載の圧縮着火式内燃機関。