圧縮着火ガソリンエンジン
【課題】多段噴射および多重点火を通して安定した圧縮着火および燃焼騒音の低減を可能とする圧縮着火ガソリンエンジンを提供する。
【解決手段】本発明の圧縮着火ガソリンエンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、を含み、前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、を特徴とする。
【解決手段】本発明の圧縮着火ガソリンエンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、を含み、前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火ガソリンエンジンに係り、より詳しくは、ガソリンなどの低セタン価燃料を使用する圧縮着火ガソリンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガソリンＣＡＩ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｕｔｏ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）エンジンは自発火を発生させるために、内部ＥＧＲ極大化のための２段可変バルブリフトおよびソレノイド（Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）タイプインワード（Ｉｎ−ｗａｒｄ）方式のインジェクターを適用したガソリン直接噴射エンジンを適用しており、燃料噴射は再圧縮過程中に単一噴射または再圧縮過程および吸入過程中に２回噴射をしている。
【０００３】
単一噴射に比べて２回噴射は燃費向上効果に優れており、負荷条件によって燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）が低いが、一定負荷以上であれば、燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）の差が殆どなく、４ｂａｒ／ｄｅｇ以上と非常に大きい。
燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）とは、急激な燃焼圧力増大を示し、燃焼騒音に対する１つの指標として使用される。
この値が大きくなれば、運転者が感じる騒音水準が非常に大きくなり、エンジンの耐久性にも問題を起こすようになる。
【０００４】
圧縮着火をするディーゼルエンジンの燃焼騒音水準と比較すると、ディーゼルエンジンの一般的な燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）は２〜３ｂａｒ／ｄｅｇであり、最大出力が要求される時の値は４〜５ｂａｒ／ｄｅｇである。したがって、現在のガソリンＣＡＩエンジンの燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）水準が非常に高いことが分かる。
【０００５】
ガソリンＣＡＩを実現するための燃料噴射方法として、吸気ポートに噴射するＭＰＩ方式または燃料をシリンダー内に直接噴射する直接噴射方式がある。
開発初期にはＭＰＩ方式が適用されたが、最近の開発は、多様な燃料噴射の適用が可能な直接噴射方式を適用することに向いている。
この時、使用するインジェクター構造は、ソレノイドタイプインワード方式のインジェクターであって、インジェクターピントルが燃料噴射時にインジェクター内部で上部へ動き、インジェクター外郭部にある孔を通して燃料を噴射する構造を有する。
【０００６】
このようなインジェクター構造では、装着位置も吸気ポート下に装着する構造から燃焼室中央部に装着する中央噴射（Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）構造に変わりつつある。
中央直噴方式は再圧縮過程で噴射された燃料がピストン上部に衝突するのを最少にする長所がある。
しかし、このようなソレノイド方式インジェクターは、噴射流量が小さいため（１４〜１５ｇ／ｓｅｃ）、短時間に複数回噴射しなければならない場合、多重噴射の回数に制限があり、特にコーキング（ｃｏｋｉｎｇ）関連問題が発生する可能性が非常に大きい。
【０００７】
ガソリンＣＡＩエンジンは、自発火を燃焼の基本概念としているため、燃焼室内で同時多発的に燃焼が発生するようになる。
このような場合、未燃燃料によるスート（ｓｏｏｔ）が発生し、発生したスートがインジェクター噴霧孔を塞ぐ状態が発生する。このような現象をコーキングという。
コーキング現象は、インジェクターの噴霧形状と噴霧量に変化を生じ、結局として燃焼が不安定となり、エンジンのフェイル（ｆａｉｌ）を誘発する。
このような問題点のために噴射時期の選定に制約があり燃焼が発生する圧縮過程噴射は不可であり、多重噴射も２回以上の噴射は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０８５１７５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、多段噴射および多重点火を通して安定した圧縮着火および燃焼騒音の低減を可能とする圧縮着火ガソリンエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するための本発明の実施例による圧縮着火ガソリンエンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、を含み、前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、を特徴とする。
【００１１】
前記吸気バルブは、前記燃焼室内部に配置された点火プラグによって形成されたスパークで爆発行程の点火が行われるスパーク点火モードでは、前記吸気バルブを全て同一バルブリフトだけ動かし、前記燃焼室内部で爆発行程のための自発火が進行される自発火モードでは、前記吸気バルブのうちの１つの吸気バルブは他の１つの吸気バルブよりも小さいバルブリフトだけ動くことを特徴とする。
【００１２】
前記自発火モードで、前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト開始時期は、他の１つの吸気バルブのリフト開始時期よりも遅く、閉鎖される時期は、同一であることを特徴とする。
【００１３】
前記自発火モードで、前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト最大値時期と他の１つの吸気バルブのリフト最大値時期とが相互に一致することを特徴とする。
【００１４】
前記排気バルブは、前記スパーク点火モードでのリフト量よりも前記自発火モードでのリフト量が少ないことを特徴とする。
【００１５】
前記排気バルブは、前記自発火モードでの閉鎖時期が、前記スパーク点火モードでの閉鎖時期よりも早いことを特徴とする。
【００１６】
前記自発火モードは、前記排気バルブが閉鎖された状態で設定された期間が経過した後、前記吸気バルブが開放される区間（ｕｎｄｅｒ ｌａｐ区間）であるアンダーラップ区間を有することを特徴とする。
【００１７】
前記インジェクターからの燃料噴射回数を、運転領域によって、最少１回以上、ＮＶＯ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｖａｌｖｅ ｏｖｅｒｌａｐ）、吸気、圧縮過程中に複数回にわたり噴射することを特徴とする。
【００１８】
前記点火プラグは、多重点火を利用した点火アシスト方式を適用して、初期火炎伝播を通した自発火時点を制御し、燃焼圧力上昇率を制限して燃焼騒音を低減させることを特徴とする。
【００１９】
前記インジェクターは、内部のピントルが外側方向へ動くアウトワード（Ｏｕｔ ｗａｒｄ）方式であることを特徴とする。
【００２０】
前記吸気および排気バルブは、ＣＶＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ ｔｉｍｉｎｇ）を適用してバルブタイミングを制御し、これによって内部ＥＧＲ量が調整されることを特徴とする。
【００２１】
前記ピストン形状は、中央直接噴射方式の適用によってピストン中心部に所定の勾配をもつ半円または平坦形状の溝を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による圧縮着火ガソリンエンジンによれば、多重噴射を適用して、特に圧縮過程中の燃料噴射を通して圧縮過程中の燃料空気混合気の温度および圧力を低下させることにより、過度な自発火を抑制し、これによって急激な燃焼騒音の増加を抑制して燃焼騒音を減少させることができる。
また、過度な自発火抑制による燃焼不安定は、単一点火または多重点火を適用したスパークアシスタントを通して初期火炎拡散を誘導して安定化させ、燃費および排出量（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）低減と同時に燃焼圧力上昇率を低減させて、燃焼騒音を低減させる効果を有する。
また、アウトワード方式の高流量インジェクターを使用することによって、圧縮過程中に発生するコーキング現象が防止できる。
さらに、ガソリンエンジンの点火を利用することによって、自発火燃焼を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの断面図である。
【図２】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの単一噴射による結果を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの２回噴射時の噴射時期を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの３回噴射時の噴射時期を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの４回以上５回までの噴射時期を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの多重点火を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンは、図１に示した通り、燃焼室１０、少なくとも一対の吸気ポート２０、吸気ポート２０の下流で燃焼室１０の入口に位置する吸気バルブ３０、ピストン４０、ピストン４０の上面のほぼ中央に形成されるキャビティ４２、シリンダーのほぼ中心で各シリンダー軸方向に直接燃料を噴射するインジェクター６０、点火プラグ７０、燃焼制御を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵという）、少なくとも一対の排気ポート８０、排気ポート８０の上流で燃焼室１０出口に位置する排気バルブ９０を含む。
ここで、吸気バルブ３０および排気バルブ９０はそれぞれ２つ設けられるが、便宜上、図面ではそれぞれ１つ示してある。
【００２５】
ＥＣＵは、冷却水温度センサーまたはオイル温度センサーを通して圧縮着火燃焼が可能な条件に到達したかを確認し、クランク角センサー（図示せず）が検出した機関回転信号とアクセル開度センサー（図示せず）が検出するアクセル開度信号（負荷）とに基づいて、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼のうちのいずれの燃焼方式で運転を行うかを判断する。
インジェクター６０は、燃焼室１０の天井中央に噴射口６２が突出するように形成され、このようなインジェクター６０の噴射方向に対してピストン４０の上面に湾曲するキャビティ４２が形成される。
この時、ノックセンサー（図示せず）あるいは水温センサー（図示せず）がさらに含まれても良い。
【００２６】
点火プラグ７０とインジェクター６０が燃焼室中央に位置するので、中央直接噴射エンジンでは噴射時期選定に当り、燃料を側面から噴射する方式に比べてピストンのウォールウェッティング（Ｗａｌｌ ｗｅｔｔｉｎｇ）を最少にすることができる。
インジェクター６０は、その内部でピントル（図示せず）が外側へ動くアウトウォード方式の高油量（２７〜３２ｇ／ｓｅｃ）インジェクターを適用してコーキングを防止することができる。
また、内部ＥＧＲ量を充分に確保するために、直動式またはスイングアーム（Ｓｗｉｎｇ Ａｒｍ）方式の２段可変構造を有するバルブトレインを吸気および排気バルブに適用する。
前記それぞれのバルブのリフト量とリフトタイミングを可変させるための可変機構がさらに含まれる。
【００２７】
このような可変機構は２段可変機構であり、吸気および排気バルブのリフトおよび開放区間が異なるようにように制御される。
即ち、可変機構の制御は、ＥＣＵによって制御され、このようなＥＣＵの構成要素はマイクロコンピュータのプログラムで実現されても良い。
また、本発明の実施例では、シリンダー５０で燃料と空気が混合された混合気は自発火する特徴を有しており、エンジンの回転速度が設定された数値よりも低い場合に点火プラグ７０によって点火される特徴を有している。
【００２８】
より詳細に説明すれば、ＥＣＵによって選択的にスパーク点火モードと自発火モードまたはスパークアシスタント自発火モードが実施される。
即ち、スパーク点火モードでは、スパークプラグが作動してスパークによって燃焼が行われ、自発火モードまたはスパークアシスタント自発火モードでは、シリンダー内部の圧力と温度によって混合気が自然発火して燃焼（膨張）が行われる。しかし、過度の燃焼圧力上昇のおそれがある区間では、圧縮過程中に燃料噴射して、燃焼室内の温度および圧力を低下させて自発火を抑制するとともに過度の燃焼圧力増加を低減させる。この時、過度の自発火抑制による燃焼不安定を改善するためにスパークプラグを単一または多重で作動させて燃焼を安定化させる。
【００２９】
図２に示す通り、スパーク点火モードはＳＩ（ｓｐａｒｋ ｉｇｎｉｔｉｏｎ）モードで表示され、自発火モードはＨＣＣＩ（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ）モードまたはスパークアシスタント自発火モードで表示される。
また、内部ＥＧＲ量を精密制御するために吸気および排気バルブタイミングの調整が可能なＣＶＶＴを適用してバルブタイミングを調整する。即ち、図２乃至図５に示す通り、多段噴射を通してＮＶＯ、吸気、圧縮過程時の複数回（３回以上）の燃料噴射によって過度の自発火を抑制して圧縮着火および燃焼騒音を低減させ、圧縮過程中の多重点火を適用して燃焼初期に火炎伝播による自発火を抑制させ、燃焼後期に自発火を誘導して安定した自発火燃焼を誘導させる。
【００３０】
図２は、本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの単一噴射による結果を示すグラフである。
単一噴射は、ガソリン自発火を発生させるための最も基本的な噴射条件であり、排気バルブが閉鎖された時点から吸気バルブが開放される前の区間であるアンダーラップ（ｕｎｄｅｒ−ｌａｐ）区間で再圧縮過程前後に噴射を完了する。
単一噴射の場合、噴射時期は吸気（Ｉｎｔａｋｅ）ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ６０°間で設定する。
【００３１】
図３は、２回噴射時の噴射時期を示したもので、第１噴射は吸気ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ６０°、第２噴射は圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ６０°〜ＢＴＤＣ２０°間で設定する。
第２噴射は、圧縮ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ３０°付近で燃焼騒音低減水準が最も優秀であるが、エンジン負荷によってこの値は進角または遅角となり、第１と第２の燃料量分配時、第２噴射の燃料量を増加させれば燃焼騒音低減の効果がある。
【００３２】
図４は、３回噴射時の噴射時期を示したもので、第１噴射は吸気ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ２０°、第２噴射は吸気ＴＤＣ基準ＡＴＤＣ２０°以後から第３噴射が開始される０．５ｍｓ前の間で設定し、第３噴射はＢＴＤＣ５０°〜ＢＴＤＣ２０°間で設定する。
自発火を抑制するために３回噴射時点は、圧縮ＴＤＣ近くに設定する。全体燃料噴射量中の第２噴射量が増加すれば、燃費は改善されるが、燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）は増加する。
【００３３】
図５は、４回以上５回までの噴射時期を示すグラフである。
４回噴射の場合、既存３回噴射に１回の噴射を加え、その噴射は排気バルブ閉鎖後から圧縮ＴＤＣ前まで可能である。
自発火抑制のためには圧縮ＴＤＣ近くで噴射し、自発火を促進するためには吸気ＴＤＣ近くに噴射時期を選定する。
５回噴射の場合も４回噴射と同様、既存３回噴射に２回の燃料噴射を追加して燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）を調整する。噴射は、排気バルブ閉鎖後から圧縮ＴＤＣ前まで可能である。
燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）を減少させるためには圧縮ＴＤＣ近くで噴射することが好ましい。
多重噴射の場合は、インジェクターの応答性、ＥＣＵの計算能力などを考慮して噴射時期および噴射量を決定する。
【００３４】
図２乃至図５を参照して、排気バルブ９０の動きを考察すると、自発火モードの排気バルブ９０のリフト量はスパーク点火モードのリフト量よりも少なく、自発火モードの排気バルブ９０の閉鎖時期はスパーク点火モードの時期よりも早いことが分かる。
即ち、自発火モードの排気バルブ９０は少し開放され、早く閉鎖されることを意味する。
また、自発火モードの吸気バルブ３０のリフト量はスパーク点火モードのリフト量よりも少ない。
吸気バルブ３０は第１吸気バルブおよび第２吸気バルブに分けられ、スパーク点火モードの第１吸気バルブのリフト量と第２吸気バルブのリフト量とは同一である。
【００３５】
しかし、自発火モードの第２吸気バルブのリフト量は、第１吸気バルブのリフト両よりも少ない。また、第２吸気バルブが開放される時期は第１吸気バルブが開放される時期よりも遅い。即ち、第２吸気バルブは第１吸気バルブよりも遅く開放され、少し開放される。
前述のように、第１吸気バルブと第２吸気バルブのリフト量および開放時期をそれぞれ変えて制御することによって、シリンダー内部の流動量を向上させて混合気の混合が均一となり、自発火の安定性を向上させることができる。
【００３６】
また、自発火モードの排気バルブが閉鎖された時期と第２吸気バルブが閉鎖された時期との間にアンダーラップ（ｕｎｄｅｒ ｌａｐ）区間が形成されるが、ここでアンダーラップ区間は排気バルブと吸気バルブのいずれか１つが同時に閉鎖された状態をいう。
ガソリンエンジンの自発火を発生させるために燃焼室内の温度および圧力を増大させなければならず、このために内部ＥＧＲ量を極大化することができるように排気バルブを早く閉鎖するアンダーラップ（例えば、ＮＶＯ；Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｖａｌｖｅ ｏｖｅｒｌａｐ）を一般に採択している。
【００３７】
この場合、低負荷では充分なＥＧＲ量が確保できて安定した自発火発生が可能であるが、負荷増大時に過度の内部ＥＧＲ量による自発火発生が現れて急激な燃焼圧力上昇が発生するようになり、燃焼騒音が急激に大きくなり、エンジンの耐久性にも影響を与える。
また、第１吸気バルブと第２吸気バルブのリフト量および開放／閉鎖時間をそれぞれ変えて制御することを非対称バルブリフトと称する。
本発明の実施例で、自発火モードとスパーク点火モードとを区分する場合には、エンジンの回転速度および負荷条件、冷却水温度条件が基準になり得る。
例えば、冷却水温度が一定以下では常時スパーク点火モードが行われ、冷却水温度が設定値以上になれば自発火モードが可能であるが、この時にもエンジンの回転数および負荷条件が設定値の間にあれば自発火モードが行なわれる。
【００３８】
また、図６に示したように、単一点火でない多重点火（２〜５回点火）を適用することによって安定した燃焼を可能にすることができる。
多重点火は単一点火に比べて短時間に複数回の点火をしなければならないため、それぞれの点火を発生させる周期および回数によって混合気に伝達される点火エネルギーに差がある。
即ち、単一点火の場合、ＩＧコイル（ＩＧ ｃｏｉｌ）に点火エネルギーを供給するために設定されたドウェル時間（Ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）の間に充電（ｃｈａｒｇｉｎｇ）された後、点火プラグで放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）されて点火される。この間に供給されたエネルギーを点火エネルギーという。
【００３９】
多重点火は第１点火（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）が進行する途中に点火をクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）してＩＧコイルで再充電（Ｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）し、これを再び点火プラグで放電して点火を発生させる。
点火クリッピング周期は、ＥＣＵで制御可能とし、一般のＩＧコイルでは点火回数が増加するほど、充電されるエネルギーが減少して約４回以上では殆ど点火が起きないが、点火エネルギーは単一噴射に比べて大きく増加する。
一般のＩＧコイルのこのような短所を補完するために、ＩＧコイルの応答性を改善して充電時間を減少させれば、点火回数が増加しても点火プラグを通して混合気に伝達される点火エネルギーが減少しないようにすることができる。
【００４０】
このような場合でも総点火回数は６回を超えないようにする。
その理由は、ＩＧコイルの特性上、最少充電時間が必要であり、実際の点火時期が圧縮ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ６０°〜ＢＴＤＣ２０°間に存在するため、点火時期が遅角されている場合には、ＴＤＣ後まで点火が行なわれて実質的な燃焼現象には寄与しないためである。
【００４１】
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 燃焼室
２０ 吸気ポート
３０ 吸気バルブ
４０ ピストン
４２ キャビティ
５０ シリンダー
６０ インジェクター
６２ 噴射口
７０ 点火プラグ
８０ 排気ポート
９０ 排気バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火ガソリンエンジンに係り、より詳しくは、ガソリンなどの低セタン価燃料を使用する圧縮着火ガソリンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガソリンＣＡＩ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｕｔｏ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）エンジンは自発火を発生させるために、内部ＥＧＲ極大化のための２段可変バルブリフトおよびソレノイド（Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）タイプインワード（Ｉｎ−ｗａｒｄ）方式のインジェクターを適用したガソリン直接噴射エンジンを適用しており、燃料噴射は再圧縮過程中に単一噴射または再圧縮過程および吸入過程中に２回噴射をしている。
【０００３】
単一噴射に比べて２回噴射は燃費向上効果に優れており、負荷条件によって燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）が低いが、一定負荷以上であれば、燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）の差が殆どなく、４ｂａｒ／ｄｅｇ以上と非常に大きい。
燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）とは、急激な燃焼圧力増大を示し、燃焼騒音に対する１つの指標として使用される。
この値が大きくなれば、運転者が感じる騒音水準が非常に大きくなり、エンジンの耐久性にも問題を起こすようになる。
【０００４】
圧縮着火をするディーゼルエンジンの燃焼騒音水準と比較すると、ディーゼルエンジンの一般的な燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）は２〜３ｂａｒ／ｄｅｇであり、最大出力が要求される時の値は４〜５ｂａｒ／ｄｅｇである。したがって、現在のガソリンＣＡＩエンジンの燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）水準が非常に高いことが分かる。
【０００５】
ガソリンＣＡＩを実現するための燃料噴射方法として、吸気ポートに噴射するＭＰＩ方式または燃料をシリンダー内に直接噴射する直接噴射方式がある。
開発初期にはＭＰＩ方式が適用されたが、最近の開発は、多様な燃料噴射の適用が可能な直接噴射方式を適用することに向いている。
この時、使用するインジェクター構造は、ソレノイドタイプインワード方式のインジェクターであって、インジェクターピントルが燃料噴射時にインジェクター内部で上部へ動き、インジェクター外郭部にある孔を通して燃料を噴射する構造を有する。
【０００６】
このようなインジェクター構造では、装着位置も吸気ポート下に装着する構造から燃焼室中央部に装着する中央噴射（Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）構造に変わりつつある。
中央直噴方式は再圧縮過程で噴射された燃料がピストン上部に衝突するのを最少にする長所がある。
しかし、このようなソレノイド方式インジェクターは、噴射流量が小さいため（１４〜１５ｇ／ｓｅｃ）、短時間に複数回噴射しなければならない場合、多重噴射の回数に制限があり、特にコーキング（ｃｏｋｉｎｇ）関連問題が発生する可能性が非常に大きい。
【０００７】
ガソリンＣＡＩエンジンは、自発火を燃焼の基本概念としているため、燃焼室内で同時多発的に燃焼が発生するようになる。
このような場合、未燃燃料によるスート（ｓｏｏｔ）が発生し、発生したスートがインジェクター噴霧孔を塞ぐ状態が発生する。このような現象をコーキングという。
コーキング現象は、インジェクターの噴霧形状と噴霧量に変化を生じ、結局として燃焼が不安定となり、エンジンのフェイル（ｆａｉｌ）を誘発する。
このような問題点のために噴射時期の選定に制約があり燃焼が発生する圧縮過程噴射は不可であり、多重噴射も２回以上の噴射は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０８５１７５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、多段噴射および多重点火を通して安定した圧縮着火および燃焼騒音の低減を可能とする圧縮着火ガソリンエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するための本発明の実施例による圧縮着火ガソリンエンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、を含み、前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、を特徴とする。
【００１１】
前記吸気バルブは、前記燃焼室内部に配置された点火プラグによって形成されたスパークで爆発行程の点火が行われるスパーク点火モードでは、前記吸気バルブを全て同一バルブリフトだけ動かし、前記燃焼室内部で爆発行程のための自発火が進行される自発火モードでは、前記吸気バルブのうちの１つの吸気バルブは他の１つの吸気バルブよりも小さいバルブリフトだけ動くことを特徴とする。
【００１２】
前記自発火モードで、前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト開始時期は、他の１つの吸気バルブのリフト開始時期よりも遅く、閉鎖される時期は、同一であることを特徴とする。
【００１３】
前記自発火モードで、前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト最大値時期と他の１つの吸気バルブのリフト最大値時期とが相互に一致することを特徴とする。
【００１４】
前記排気バルブは、前記スパーク点火モードでのリフト量よりも前記自発火モードでのリフト量が少ないことを特徴とする。
【００１５】
前記排気バルブは、前記自発火モードでの閉鎖時期が、前記スパーク点火モードでの閉鎖時期よりも早いことを特徴とする。
【００１６】
前記自発火モードは、前記排気バルブが閉鎖された状態で設定された期間が経過した後、前記吸気バルブが開放される区間（ｕｎｄｅｒ ｌａｐ区間）であるアンダーラップ区間を有することを特徴とする。
【００１７】
前記インジェクターからの燃料噴射回数を、運転領域によって、最少１回以上、ＮＶＯ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｖａｌｖｅ ｏｖｅｒｌａｐ）、吸気、圧縮過程中に複数回にわたり噴射することを特徴とする。
【００１８】
前記点火プラグは、多重点火を利用した点火アシスト方式を適用して、初期火炎伝播を通した自発火時点を制御し、燃焼圧力上昇率を制限して燃焼騒音を低減させることを特徴とする。
【００１９】
前記インジェクターは、内部のピントルが外側方向へ動くアウトワード（Ｏｕｔ ｗａｒｄ）方式であることを特徴とする。
【００２０】
前記吸気および排気バルブは、ＣＶＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ ｔｉｍｉｎｇ）を適用してバルブタイミングを制御し、これによって内部ＥＧＲ量が調整されることを特徴とする。
【００２１】
前記ピストン形状は、中央直接噴射方式の適用によってピストン中心部に所定の勾配をもつ半円または平坦形状の溝を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による圧縮着火ガソリンエンジンによれば、多重噴射を適用して、特に圧縮過程中の燃料噴射を通して圧縮過程中の燃料空気混合気の温度および圧力を低下させることにより、過度な自発火を抑制し、これによって急激な燃焼騒音の増加を抑制して燃焼騒音を減少させることができる。
また、過度な自発火抑制による燃焼不安定は、単一点火または多重点火を適用したスパークアシスタントを通して初期火炎拡散を誘導して安定化させ、燃費および排出量（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）低減と同時に燃焼圧力上昇率を低減させて、燃焼騒音を低減させる効果を有する。
また、アウトワード方式の高流量インジェクターを使用することによって、圧縮過程中に発生するコーキング現象が防止できる。
さらに、ガソリンエンジンの点火を利用することによって、自発火燃焼を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの断面図である。
【図２】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの単一噴射による結果を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの２回噴射時の噴射時期を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの３回噴射時の噴射時期を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの４回以上５回までの噴射時期を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの多重点火を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンは、図１に示した通り、燃焼室１０、少なくとも一対の吸気ポート２０、吸気ポート２０の下流で燃焼室１０の入口に位置する吸気バルブ３０、ピストン４０、ピストン４０の上面のほぼ中央に形成されるキャビティ４２、シリンダーのほぼ中心で各シリンダー軸方向に直接燃料を噴射するインジェクター６０、点火プラグ７０、燃焼制御を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵという）、少なくとも一対の排気ポート８０、排気ポート８０の上流で燃焼室１０出口に位置する排気バルブ９０を含む。
ここで、吸気バルブ３０および排気バルブ９０はそれぞれ２つ設けられるが、便宜上、図面ではそれぞれ１つ示してある。
【００２５】
ＥＣＵは、冷却水温度センサーまたはオイル温度センサーを通して圧縮着火燃焼が可能な条件に到達したかを確認し、クランク角センサー（図示せず）が検出した機関回転信号とアクセル開度センサー（図示せず）が検出するアクセル開度信号（負荷）とに基づいて、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼のうちのいずれの燃焼方式で運転を行うかを判断する。
インジェクター６０は、燃焼室１０の天井中央に噴射口６２が突出するように形成され、このようなインジェクター６０の噴射方向に対してピストン４０の上面に湾曲するキャビティ４２が形成される。
この時、ノックセンサー（図示せず）あるいは水温センサー（図示せず）がさらに含まれても良い。
【００２６】
点火プラグ７０とインジェクター６０が燃焼室中央に位置するので、中央直接噴射エンジンでは噴射時期選定に当り、燃料を側面から噴射する方式に比べてピストンのウォールウェッティング（Ｗａｌｌ ｗｅｔｔｉｎｇ）を最少にすることができる。
インジェクター６０は、その内部でピントル（図示せず）が外側へ動くアウトウォード方式の高油量（２７〜３２ｇ／ｓｅｃ）インジェクターを適用してコーキングを防止することができる。
また、内部ＥＧＲ量を充分に確保するために、直動式またはスイングアーム（Ｓｗｉｎｇ Ａｒｍ）方式の２段可変構造を有するバルブトレインを吸気および排気バルブに適用する。
前記それぞれのバルブのリフト量とリフトタイミングを可変させるための可変機構がさらに含まれる。
【００２７】
このような可変機構は２段可変機構であり、吸気および排気バルブのリフトおよび開放区間が異なるようにように制御される。
即ち、可変機構の制御は、ＥＣＵによって制御され、このようなＥＣＵの構成要素はマイクロコンピュータのプログラムで実現されても良い。
また、本発明の実施例では、シリンダー５０で燃料と空気が混合された混合気は自発火する特徴を有しており、エンジンの回転速度が設定された数値よりも低い場合に点火プラグ７０によって点火される特徴を有している。
【００２８】
より詳細に説明すれば、ＥＣＵによって選択的にスパーク点火モードと自発火モードまたはスパークアシスタント自発火モードが実施される。
即ち、スパーク点火モードでは、スパークプラグが作動してスパークによって燃焼が行われ、自発火モードまたはスパークアシスタント自発火モードでは、シリンダー内部の圧力と温度によって混合気が自然発火して燃焼（膨張）が行われる。しかし、過度の燃焼圧力上昇のおそれがある区間では、圧縮過程中に燃料噴射して、燃焼室内の温度および圧力を低下させて自発火を抑制するとともに過度の燃焼圧力増加を低減させる。この時、過度の自発火抑制による燃焼不安定を改善するためにスパークプラグを単一または多重で作動させて燃焼を安定化させる。
【００２９】
図２に示す通り、スパーク点火モードはＳＩ（ｓｐａｒｋ ｉｇｎｉｔｉｏｎ）モードで表示され、自発火モードはＨＣＣＩ（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ）モードまたはスパークアシスタント自発火モードで表示される。
また、内部ＥＧＲ量を精密制御するために吸気および排気バルブタイミングの調整が可能なＣＶＶＴを適用してバルブタイミングを調整する。即ち、図２乃至図５に示す通り、多段噴射を通してＮＶＯ、吸気、圧縮過程時の複数回（３回以上）の燃料噴射によって過度の自発火を抑制して圧縮着火および燃焼騒音を低減させ、圧縮過程中の多重点火を適用して燃焼初期に火炎伝播による自発火を抑制させ、燃焼後期に自発火を誘導して安定した自発火燃焼を誘導させる。
【００３０】
図２は、本発明の一実施例による圧縮着火ガソリンエンジンの単一噴射による結果を示すグラフである。
単一噴射は、ガソリン自発火を発生させるための最も基本的な噴射条件であり、排気バルブが閉鎖された時点から吸気バルブが開放される前の区間であるアンダーラップ（ｕｎｄｅｒ−ｌａｐ）区間で再圧縮過程前後に噴射を完了する。
単一噴射の場合、噴射時期は吸気（Ｉｎｔａｋｅ）ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ６０°間で設定する。
【００３１】
図３は、２回噴射時の噴射時期を示したもので、第１噴射は吸気ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ６０°、第２噴射は圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ６０°〜ＢＴＤＣ２０°間で設定する。
第２噴射は、圧縮ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ３０°付近で燃焼騒音低減水準が最も優秀であるが、エンジン負荷によってこの値は進角または遅角となり、第１と第２の燃料量分配時、第２噴射の燃料量を増加させれば燃焼騒音低減の効果がある。
【００３２】
図４は、３回噴射時の噴射時期を示したもので、第１噴射は吸気ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ７０°〜ＡＴＤＣ２０°、第２噴射は吸気ＴＤＣ基準ＡＴＤＣ２０°以後から第３噴射が開始される０．５ｍｓ前の間で設定し、第３噴射はＢＴＤＣ５０°〜ＢＴＤＣ２０°間で設定する。
自発火を抑制するために３回噴射時点は、圧縮ＴＤＣ近くに設定する。全体燃料噴射量中の第２噴射量が増加すれば、燃費は改善されるが、燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）は増加する。
【００３３】
図５は、４回以上５回までの噴射時期を示すグラフである。
４回噴射の場合、既存３回噴射に１回の噴射を加え、その噴射は排気バルブ閉鎖後から圧縮ＴＤＣ前まで可能である。
自発火抑制のためには圧縮ＴＤＣ近くで噴射し、自発火を促進するためには吸気ＴＤＣ近くに噴射時期を選定する。
５回噴射の場合も４回噴射と同様、既存３回噴射に２回の燃料噴射を追加して燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）を調整する。噴射は、排気バルブ閉鎖後から圧縮ＴＤＣ前まで可能である。
燃焼圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）を減少させるためには圧縮ＴＤＣ近くで噴射することが好ましい。
多重噴射の場合は、インジェクターの応答性、ＥＣＵの計算能力などを考慮して噴射時期および噴射量を決定する。
【００３４】
図２乃至図５を参照して、排気バルブ９０の動きを考察すると、自発火モードの排気バルブ９０のリフト量はスパーク点火モードのリフト量よりも少なく、自発火モードの排気バルブ９０の閉鎖時期はスパーク点火モードの時期よりも早いことが分かる。
即ち、自発火モードの排気バルブ９０は少し開放され、早く閉鎖されることを意味する。
また、自発火モードの吸気バルブ３０のリフト量はスパーク点火モードのリフト量よりも少ない。
吸気バルブ３０は第１吸気バルブおよび第２吸気バルブに分けられ、スパーク点火モードの第１吸気バルブのリフト量と第２吸気バルブのリフト量とは同一である。
【００３５】
しかし、自発火モードの第２吸気バルブのリフト量は、第１吸気バルブのリフト両よりも少ない。また、第２吸気バルブが開放される時期は第１吸気バルブが開放される時期よりも遅い。即ち、第２吸気バルブは第１吸気バルブよりも遅く開放され、少し開放される。
前述のように、第１吸気バルブと第２吸気バルブのリフト量および開放時期をそれぞれ変えて制御することによって、シリンダー内部の流動量を向上させて混合気の混合が均一となり、自発火の安定性を向上させることができる。
【００３６】
また、自発火モードの排気バルブが閉鎖された時期と第２吸気バルブが閉鎖された時期との間にアンダーラップ（ｕｎｄｅｒ ｌａｐ）区間が形成されるが、ここでアンダーラップ区間は排気バルブと吸気バルブのいずれか１つが同時に閉鎖された状態をいう。
ガソリンエンジンの自発火を発生させるために燃焼室内の温度および圧力を増大させなければならず、このために内部ＥＧＲ量を極大化することができるように排気バルブを早く閉鎖するアンダーラップ（例えば、ＮＶＯ；Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｖａｌｖｅ ｏｖｅｒｌａｐ）を一般に採択している。
【００３７】
この場合、低負荷では充分なＥＧＲ量が確保できて安定した自発火発生が可能であるが、負荷増大時に過度の内部ＥＧＲ量による自発火発生が現れて急激な燃焼圧力上昇が発生するようになり、燃焼騒音が急激に大きくなり、エンジンの耐久性にも影響を与える。
また、第１吸気バルブと第２吸気バルブのリフト量および開放／閉鎖時間をそれぞれ変えて制御することを非対称バルブリフトと称する。
本発明の実施例で、自発火モードとスパーク点火モードとを区分する場合には、エンジンの回転速度および負荷条件、冷却水温度条件が基準になり得る。
例えば、冷却水温度が一定以下では常時スパーク点火モードが行われ、冷却水温度が設定値以上になれば自発火モードが可能であるが、この時にもエンジンの回転数および負荷条件が設定値の間にあれば自発火モードが行なわれる。
【００３８】
また、図６に示したように、単一点火でない多重点火（２〜５回点火）を適用することによって安定した燃焼を可能にすることができる。
多重点火は単一点火に比べて短時間に複数回の点火をしなければならないため、それぞれの点火を発生させる周期および回数によって混合気に伝達される点火エネルギーに差がある。
即ち、単一点火の場合、ＩＧコイル（ＩＧ ｃｏｉｌ）に点火エネルギーを供給するために設定されたドウェル時間（Ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）の間に充電（ｃｈａｒｇｉｎｇ）された後、点火プラグで放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）されて点火される。この間に供給されたエネルギーを点火エネルギーという。
【００３９】
多重点火は第１点火（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）が進行する途中に点火をクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）してＩＧコイルで再充電（Ｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）し、これを再び点火プラグで放電して点火を発生させる。
点火クリッピング周期は、ＥＣＵで制御可能とし、一般のＩＧコイルでは点火回数が増加するほど、充電されるエネルギーが減少して約４回以上では殆ど点火が起きないが、点火エネルギーは単一噴射に比べて大きく増加する。
一般のＩＧコイルのこのような短所を補完するために、ＩＧコイルの応答性を改善して充電時間を減少させれば、点火回数が増加しても点火プラグを通して混合気に伝達される点火エネルギーが減少しないようにすることができる。
【００４０】
このような場合でも総点火回数は６回を超えないようにする。
その理由は、ＩＧコイルの特性上、最少充電時間が必要であり、実際の点火時期が圧縮ＴＤＣ基準ＢＴＤＣ６０°〜ＢＴＤＣ２０°間に存在するため、点火時期が遅角されている場合には、ＴＤＣ後まで点火が行なわれて実質的な燃焼現象には寄与しないためである。
【００４１】
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 燃焼室
２０ 吸気ポート
３０ 吸気バルブ
４０ ピストン
４２ キャビティ
５０ シリンダー
６０ インジェクター
６２ 噴射口
７０ 点火プラグ
８０ 排気ポート
９０ 排気バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、
少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、
前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、
前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、
を含み、
前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、
前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、
を特徴とする圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項２】
前記吸気バルブは、前記燃焼室内部に配置された点火プラグによって形成されたスパークで爆発行程の点火が行われるスパーク点火モードでは、前記吸気バルブを全て同一バルブリフトだけ動かし、
前記燃焼室内部で爆発行程のための自発火が進行される自発火モードでは、前記吸気バルブのうちの１つの吸気バルブは他の１つの吸気バルブよりも小さいバルブリフトだけ動くことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項３】
前記自発火モードで、
前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト開始時期は、他の１つの吸気バルブのリフト開始時期よりも遅く、閉鎖される時期は、同一であることを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項４】
前記自発火モードで、
前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト最大値時期と他の１つの吸気バルブのリフト最大値時期とが相互に一致することを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項５】
前記排気バルブは、前記スパーク点火モードでのリフト量よりも前記自発火モードでのリフト量が少ないことを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項６】
前記排気バルブは、前記自発火モードでの閉鎖時期が、前記スパーク点火モードでの閉鎖時期よりも早いことを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項７】
前記自発火モードは、前記排気バルブが閉鎖された状態で設定された期間が経過した後、前記吸気バルブが開放される区間であるアンダーラップ区間を有することを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項８】
前記インジェクターからの燃料噴射回数を、運転領域によって、最少１回以上、ＮＶＯ、吸気、圧縮過程中に複数回にわたり噴射することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項９】
前記点火プラグは、多重点火を利用した点火アシスト方式を適用して、初期火炎伝播を通した自発火時点を制御し、燃焼圧力上昇率を制限して燃焼騒音を低減させることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１０】
前記インジェクターは、内部のピントルが外側方向へ動くアウトワード方式であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１１】
前記吸気および排気バルブは、ＣＶＶＴを適用してバルブタイミングを制御し、これによって内部ＥＧＲ量が調整されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１２】
前記ピストン形状は、中央直接噴射方式の適用によってピストン中心部に所定の勾配をもつ半円または平坦形状の溝を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射するためのインジェクター、吸気および排気バルブ、およびバルブタイミングを可変させることができる可変バルブ装置を備えた圧縮着火エンジンの燃焼制御装置において、
少なくとも２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブと、
前記燃焼室中央に位置する点火プラグと、
前記燃焼室中央に向かい、前記点火プラグに近接して位置するインジェクターと、
を含み、
前記排気バルブは、ローリフト時に２つの排気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が同一である対称バルブリフトであり、
前記吸気バルブは、ローリフト時に２つの吸気バルブのそれぞれのリフトおよび開放区間が異なる非対称バルブリフトであること、
を特徴とする圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項２】
前記吸気バルブは、前記燃焼室内部に配置された点火プラグによって形成されたスパークで爆発行程の点火が行われるスパーク点火モードでは、前記吸気バルブを全て同一バルブリフトだけ動かし、
前記燃焼室内部で爆発行程のための自発火が進行される自発火モードでは、前記吸気バルブのうちの１つの吸気バルブは他の１つの吸気バルブよりも小さいバルブリフトだけ動くことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項３】
前記自発火モードで、
前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト開始時期は、他の１つの吸気バルブのリフト開始時期よりも遅く、閉鎖される時期は、同一であることを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項４】
前記自発火モードで、
前記吸気バルブのうちのいずれか１つのリフト最大値時期と他の１つの吸気バルブのリフト最大値時期とが相互に一致することを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項５】
前記排気バルブは、前記スパーク点火モードでのリフト量よりも前記自発火モードでのリフト量が少ないことを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項６】
前記排気バルブは、前記自発火モードでの閉鎖時期が、前記スパーク点火モードでの閉鎖時期よりも早いことを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項７】
前記自発火モードは、前記排気バルブが閉鎖された状態で設定された期間が経過した後、前記吸気バルブが開放される区間であるアンダーラップ区間を有することを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項８】
前記インジェクターからの燃料噴射回数を、運転領域によって、最少１回以上、ＮＶＯ、吸気、圧縮過程中に複数回にわたり噴射することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項９】
前記点火プラグは、多重点火を利用した点火アシスト方式を適用して、初期火炎伝播を通した自発火時点を制御し、燃焼圧力上昇率を制限して燃焼騒音を低減させることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１０】
前記インジェクターは、内部のピントルが外側方向へ動くアウトワード方式であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１１】
前記吸気および排気バルブは、ＣＶＶＴを適用してバルブタイミングを制御し、これによって内部ＥＧＲ量が調整されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【請求項１２】
前記ピストン形状は、中央直接噴射方式の適用によってピストン中心部に所定の勾配をもつ半円または平坦形状の溝を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火ガソリンエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０６４４４（Ｐ２０１１−１０６４４４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７９８６（Ｐ２０１０−１８７９８６）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]