JP2002332849A - Controller for spark ignition type direct-injection engine - Google Patents

Controller for spark ignition type direct-injection engine

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JP2002332849A
JP2002332849A JP2001136272A JP2001136272A JP2002332849A JP 2002332849 A JP2002332849 A JP 2002332849A JP 2001136272 A JP2001136272 A JP 2001136272A JP 2001136272 A JP2001136272 A JP 2001136272A JP 2002332849 A JP2002332849 A JP 2002332849A
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tumble
fuel
control valve
tumble control
opening
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JP2001136272A
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Japanese (ja)
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Muneyuki Oota
統之 太田
Kiyotaka Mamiya
清孝 間宮
Suketoshi Seto
祐利 瀬戸
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a fuel economy improving effect by stratified charge combustion further by properly retaining an air-fuel mixture stratified state, from the low load side to the high load side within a stratified charge combustion zone. SOLUTION: In the engine is provided with a tumble generating means, comprising an intake port or the like formed so as to generate tumble flow in a combustion chamber, a fuel injection valve 18 for injecting fuel inside the combustion chamber, so that the fuel retrogrades against the tumble flow, and an injection control means 52 for controlling fuel injection timing so as to produce a combustible mixture near an ignition plug at ignition time, a tumble-regulating valve 27 and a tumble control means 45 for controlling the tumble regulator valve 27 are provided also, and the tumble-regulating valve 27 is operated at a non-fully opened state in the stratified combustion zone and an opening of the tumble regulating valve 27 in the low-load side of the stratified combustion zone is provided larger, in comparison with the high-load side of the zone.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、成層燃焼運転
時にタンブル流を利用して点火プラグ周りに可燃混合気
を成層化するようにした火花点火式直噴エンジンにおい
て、タンブルの制御を行う制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber, and stratifies a combustible air-fuel mixture around an ignition plug using a tumble flow during stratified combustion operation. The present invention relates to a control device for controlling tumble in a spark ignition type direct injection engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、火花点火式エンジンにおい
て、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を設け、低
回転低負荷側の運転領域では空燃比をリーンとするとと
もに燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射することによ
り点火プラグ周りに混合気を偏在させて成層燃焼を行わ
せ、これにより燃費改善を図るようにした火花点火式直
噴エンジンは種々知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spark ignition type engine, a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber is provided, and in an operation region on a low rotation speed and low load side, an air-fuel ratio is made lean and a compression stroke from the fuel injection valve is performed. Various types of spark-ignition direct-injection engines have been known in which a fuel-air mixture is unevenly distributed around an ignition plug to perform stratified combustion, thereby improving fuel efficiency.

【0003】例えば特開2000−204954号公報
に示されたエンジンでは、燃焼室内にタンブルが生成さ
れるようにし、このタンブルの強さを調節可能とする空
気流動調整弁(TCV:タンブル調節弁)を吸気通路に
設けるとともに、燃焼室に対してタンブル流に逆行する
ように燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を配置する
ことにより、燃料噴射弁からの燃料噴霧がタンブル流と
衝突して点火プラグ付近へ搬送されるようになってい
る。
[0003] For example, in an engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-204954, an air flow control valve (TCV: tumble control valve) that generates a tumble in a combustion chamber and adjusts the strength of the tumble. The fuel spray from the fuel injector collides with the tumble flow and ignites by arranging the fuel injection valve in the intake passage and arranging the fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber so as to reverse the tumble flow with respect to the combustion chamber. It is designed to be transported near the plug.

【0004】さらにこの公報に示されたエンジンの制御
装置では、エンジン回転数の変化に伴ってタンブル流の
強さが変化したときに燃料噴霧のエネルギーとタンブル
流のエネルギーとのバランスが崩れて燃料噴霧が点火プ
ラグ付近にうまく搬送されなくなるという問題点を解消
するため、空気流動調整弁の開度と燃料噴射弁から噴射
される燃料の燃圧とをエンジン回転数に応じて変化させ
るように制御している。
Further, in the engine control device disclosed in this publication, when the strength of the tumble flow changes with the change in the engine speed, the balance between the energy of the fuel spray and the energy of the tumble flow is lost, and In order to solve the problem that the spray is not conveyed well near the spark plug, control is performed so that the opening of the air flow control valve and the fuel pressure of the fuel injected from the fuel injection valve are changed according to the engine speed. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示された従
来の装置では、エンジン回転数の変化に伴ってタンブル
流の強さが変化する傾向に対して混合気の成層化を調整
すべく空気流動調整弁の開度と燃圧とを制御している
が、成層燃焼領域内でのエンジン負荷の変動に対する調
整の面で、次のような課題が残されていた。
In the conventional apparatus disclosed in the above-mentioned publication, air is adjusted to adjust the stratification of the air-fuel mixture in response to the tendency of the strength of the tumble flow to change with the change in the engine speed. Although the opening degree and the fuel pressure of the flow control valve are controlled, the following problems have been left in terms of adjustment for fluctuations in engine load in the stratified combustion region.

【0006】低回転低負荷側の運転領域(成層燃焼領
域)では、混合気を成層化させるべく上記燃料噴射弁か
ら圧縮行程の所定期間内に燃料が噴射されるが、この場
合に、燃料噴射量が少ないときは上記所定期間内で燃料
噴射時期が遅くされて点火時期に近づけられることによ
り燃料の分散が抑制され、燃料噴射量が増加するにつ
れ、噴射燃料の過度の集中をさけるために上記所定期間
内で燃料噴射時期が早められる。つまり、燃料噴射量が
少ない低負荷側では燃料噴射時期が遅く、成層燃焼領域
内で負荷が高くなるにつれて上記所定期間内で燃料噴射
時期が早められる。
[0006] In an operation region (stratified combustion region) on the low rotation speed and low load side, fuel is injected from the fuel injection valve within a predetermined period of the compression stroke in order to stratify the air-fuel mixture. When the amount is small, the fuel injection timing is delayed within the above-mentioned predetermined period and brought closer to the ignition timing to suppress the dispersion of the fuel, and as the fuel injection amount increases, the above-described operation is performed to avoid excessive concentration of the injected fuel. The fuel injection timing is advanced within a predetermined period. That is, the fuel injection timing is late on the low load side where the fuel injection amount is small, and the fuel injection timing is advanced within the above-mentioned predetermined period as the load increases in the stratified combustion region.

【0007】そして、圧縮行程では時期が遅くなる(上
死点に近づく)につれて筒内圧力が高くなり、燃料噴射
時期における筒内圧力が高いほど燃料噴霧の貫徹力は低
減されるので、成層燃焼領域内で負荷に応じて上記のよ
うに燃料噴射時期が変えられることに伴い、同じ燃圧で
も成層燃焼領域内の低負荷側では同領域の高負荷側と比
べて燃料噴霧の貫徹力が低くなる。
[0007] In the compression stroke, the cylinder pressure increases as the timing becomes late (approaching the top dead center), and the penetration force of the fuel spray decreases as the cylinder pressure at the fuel injection timing increases, so that stratified combustion occurs. As the fuel injection timing is changed according to the load in the region as described above, the penetration force of the fuel spray is lower on the low load side in the stratified combustion region than on the high load side in the same region even at the same fuel pressure. .

【0008】このため、例えば成層燃焼領域内の高負荷
側では燃料噴霧とタンブル流とが同程度の力でぶつかり
合って点火プラグ周りに混合気が成層化される状態が得
られるようにタンブル流の強さが調整されていても、成
層燃焼領域内の低負荷側では燃料噴霧の貫徹力が低下す
ることによりこれとタンブル流の強さとのバランスが崩
れ、燃料噴霧がタンブル流で燃焼室周辺側に押し流され
て良好な成層化状態が得られなくなり、燃費改善効果が
損なわれるといった問題がある。
For this reason, for example, on the high load side in the stratified combustion region, the fuel spray and the tumble flow collide with the same force to obtain a state in which the mixture is stratified around the ignition plug. Even when the strength of the fuel spray is adjusted, the balance between the fuel spray and the strength of the tumble flow is lost due to a decrease in the penetration force of the fuel spray on the low load side in the stratified combustion region, and the fuel spray becomes a tumble flow around the combustion chamber. There is a problem that a good stratification state cannot be obtained by being swept away to the side, and the fuel efficiency improvement effect is impaired.

【0009】本発明はこのような点に鑑み、成層燃焼領
域内の低負荷側から高負荷側にまでわたり混合気成層化
状態を良好に保つことにより、成層燃焼による燃費改善
効果をより一層高めることができる火花点火式直噴エン
ジンの制御装置を提供することを目的とする。
In view of the foregoing, the present invention further enhances the fuel efficiency improvement effect by stratified combustion by maintaining a good mixture stratification state from the low load side to the high load side in the stratified combustion region. It is an object of the present invention to provide a control device for a spark ignition type direct injection engine which can be used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、燃焼室内にタンブル流を生成するタンブル
生成手段と、タンブル流に逆行するように燃料を燃焼室
内に噴射する燃料噴射弁と、エンジンの低速、低負荷側
の所定運転領域である成層燃焼領域で点火時期に点火プ
ラグ付近に可燃混合気を生成するように点火時期に対応
づけて燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御する噴射制
御手段とを備えた火花点火式直噴エンジンにおいて、上
記タンブル流の強度を調節するタンブル調節弁と、この
タンブル調節弁を制御するタンブル制御手段とを備え、
上記タンブル調節弁は、タンブル生成手段を介して燃焼
室に吸気を導く吸気通路に設けられて、その開度が小さ
くなるほどタンブルを強めるように構成され、上記タン
ブル制御手段は、上記成層燃焼領域で上記タンブル調節
弁を非全開状態に作動するとともに、上記成層燃焼領域
の低負荷側では同領域の高負荷側と比べてタンブル調節
弁の開度を大きくするように制御することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a tumble generating means for generating a tumble flow in a combustion chamber, and a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber in a direction opposite to the tumble flow. And control the fuel injection timing from the fuel injection valve in association with the ignition timing so that a combustible mixture is generated near the ignition plug at the ignition timing in the stratified combustion region, which is a predetermined operation region on the low speed and low load side of the engine. A spark-ignition direct injection engine provided with a tumble control valve for adjusting the intensity of the tumble flow, and a tumble control means for controlling the tumble control valve,
The tumble control valve is provided in an intake passage that guides intake air to the combustion chamber via the tumble generating means, and is configured to increase the tumble as its opening degree decreases, and the tumble control means operates in the stratified combustion region. The tumble control valve is operated in a non-full open state, and the opening of the tumble control valve is controlled to be larger on the low load side of the stratified combustion region than on the high load side of the stratified combustion region.

【0011】この構成によると、成層燃焼領域では、点
火時期に対応づけて燃料噴射弁からの燃料噴射時期が制
御されつつ、タンブル流に逆行するように燃料が噴射さ
れることにより、点火時期に点火プラグ付近に可燃混合
気が生成され、成層燃焼が行われる。
According to this configuration, in the stratified combustion region, the fuel is injected in such a manner as to reverse the tumble flow while the fuel injection timing from the fuel injection valve is controlled in accordance with the ignition timing. A combustible mixture is generated near the ignition plug, and stratified combustion is performed.

【0012】特に、上記タンブル制御手段により、成層
状態が良好に得られるようにタンブル流が調整される。
すなわち、成層燃焼領域の低負荷側では、燃料噴霧の分
散を抑制するように噴射時期が遅らされ、それに伴い、
燃料噴射時期における筒内圧力が高くなることで燃料噴
霧の貫徹力が低くなるが、それに対応するようにタンブ
ル調節弁の開度が大きくされることでタンブル流が弱め
られ、このようにして成層燃焼領域内で負荷が変化して
も燃料噴霧の貫徹力とタンブル流の強さとのバランスが
適正に調整されることにより、混合気成層化状態が良好
に維持される。
In particular, the tumble flow is adjusted by the tumble control means so that a stratified state can be favorably obtained.
That is, on the low load side of the stratified combustion region, the injection timing is delayed so as to suppress the dispersion of the fuel spray, and accordingly,
The in-cylinder pressure at the time of fuel injection increases and the penetration force of fuel spray decreases, but the tumble flow is weakened by increasing the opening of the tumble control valve to correspond to this. Even if the load changes in the combustion area, the balance between the fuel spray penetration force and the strength of the tumble flow is appropriately adjusted, so that the air-fuel mixture stratification state is favorably maintained.

【0013】この発明において、上記タンブル制御手段
は、上記成層燃焼領域内のアイドル回転数より高回転側
の領域において低負荷側でタンブル調節弁の開度を大き
くするように制御することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the tumble control means performs control so as to increase the opening of the tumble control valve on a low load side in a region of the stratified combustion region where the engine speed is higher than an idle speed.

【0014】このようにすると、吸気流速が低いために
タンブル流が弱くなり易いアイドル回転数域では、タン
ブル調節弁の開度が大きくされることでタンブル流が弱
まりすぎて燃焼安定性が損なわれるといった事態が避け
られる一方、アイドル回転数より高回転側の領域では、
上記のようにタンブル調整弁の開度が低負荷側で大きく
なるように調整されることにより、燃料噴霧の貫徹力と
タンブル流の強さとのバランスが適正に調整される。
In this case, in the idle speed range where the tumble flow tends to be weakened due to the low intake flow velocity, the tumble flow is too weakened by increasing the opening of the tumble control valve, and the combustion stability is impaired. On the other hand, in the region higher than the idle speed,
As described above, by adjusting the opening of the tumble control valve to be large on the low load side, the balance between the penetration force of the fuel spray and the strength of the tumble flow is appropriately adjusted.

【0015】また、上記タンブル制御手段は、エンジン
の燃焼変動割合を検出し、その燃焼変動割合が所定の許
容限界値以下となる範囲でタンブル調節弁の開度が最大
となるように制御することが好ましい。さらに上記タン
ブル制御手段は、タンブル調節弁の開度の基本制御値
を、燃焼変動割合が上記許容限界値以下に保たれる範囲
内で、運転状態に応じた値に設定するとともに、燃焼変
動割合が上記限界点に達するまでタンブル調節弁の開度
を増加方向に補正し、かつ、この補正に基づき、その後
のタンブル調節の制御に反映させる学習値を求めるよう
にすることが好ましい。
Further, the tumble control means detects a combustion fluctuation rate of the engine and controls the opening of the tumble control valve to be maximum within a range where the combustion fluctuation rate is equal to or less than a predetermined allowable limit value. Is preferred. Further, the tumble control means sets the basic control value of the opening of the tumble control valve to a value corresponding to the operating state within a range in which the combustion fluctuation ratio is maintained at or below the allowable limit value. It is preferable to correct the opening of the tumble control valve in the increasing direction until the temperature reaches the limit point, and to determine a learning value to be reflected in the control of the subsequent tumble adjustment based on this correction.

【0016】このようにすると、成層燃焼領域内での負
荷等に応じた制御に加え、燃焼変動割合が許容限界値を
越えない範囲でタンブル流を弱めるようにタンブル調節
弁の開度の補正制御(さらには学習)が行われ、これに
より、後にも説明するように燃費改善効果が高められ
る。
With this arrangement, in addition to the control according to the load and the like in the stratified combustion region, the correction control of the opening of the tumble control valve is performed so as to weaken the tumble flow within a range where the combustion fluctuation rate does not exceed the allowable limit value. (Furthermore, learning is performed), thereby improving the fuel efficiency improving effect as described later.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明に一実施形態による火花点
火式直噴エンジンの全体的な構成を示す。この図におい
て、エンジン本体1は、複数の気筒2が配設されたシリ
ンダブロック3と、このシリンダブロック3上に配置さ
れたシリンダヘッド4とを有し、各気筒2内にはピスト
ン5が上下方向に往復動可能に嵌挿されていて、そのピ
ストン5とシリンダヘッド4との間に燃焼室6が形成さ
れている。上記ピストン5は、シリンダブロック3の下
方部に回転自在に支持されたクランク軸7に、コネクテ
ィングロッド8を介して連結されている。クランク軸7
の一端側には、クランク角(クランク軸7の回転角度)
を検出する電磁式のクランク角センサ9が配置されてい
る。
FIG. 1 shows the overall configuration of a spark ignition type direct injection engine according to an embodiment of the present invention. In this figure, an engine body 1 has a cylinder block 3 in which a plurality of cylinders 2 are arranged, and a cylinder head 4 arranged on the cylinder block 3. The combustion chamber 6 is formed between the piston 5 and the cylinder head 4. The piston 5 is connected via a connecting rod 8 to a crankshaft 7 rotatably supported below the cylinder block 3. Crankshaft 7
Is the crank angle (the rotation angle of the crankshaft 7)
Is provided with an electromagnetic crank angle sensor 9 for detecting the angle.

【0019】各気筒2の燃焼室6は、その天井部が中央
部分からシリンダヘッドの下端まで延びる2つの傾斜面
で構成された所謂ペントルーフ型となっている。この燃
焼室6の天井部を構成する2つの傾斜面には吸気ポート
10及び排気ポート11がそれぞれ2つずつ(図面では
1つずつのみを示す)開口し、各ポート10,11の開
口端に吸気弁12及び排気弁13が設けられている。こ
れら吸気弁12及び排気弁13は、シリンダヘッド4の
上部に軸支された2本のカム軸14等からなる動弁機構
により、それぞれ各気筒毎に所定のタイミングで開閉作
動されるようになっている。
The combustion chamber 6 of each cylinder 2 is of a so-called pent roof type whose ceiling is formed by two inclined surfaces extending from the central portion to the lower end of the cylinder head. Two intake ports 10 and two exhaust ports 11 are respectively opened (only one is shown in the drawing) on two inclined surfaces constituting the ceiling portion of the combustion chamber 6. An intake valve 12 and an exhaust valve 13 are provided. The intake valve 12 and the exhaust valve 13 are opened and closed at a predetermined timing for each cylinder by a valve mechanism including two camshafts 14 and the like supported on the upper part of the cylinder head 4. ing.

【0020】上記燃焼室6の中央部の上方には、上記4
つの吸排気弁に取り囲まれるように点火プラグ16が配
置されており、この点火プラグ16の先端が上記天井部
から燃焼室6内に突出している。この点火プラグ16に
は点火回路17が接続され、各気筒2毎に所定のタイミ
ングで点火プラグ16に通電するようになっている。
Above the center of the combustion chamber 6, the above-mentioned 4
An ignition plug 16 is disposed so as to be surrounded by the two intake / exhaust valves, and a tip of the ignition plug 16 projects into the combustion chamber 6 from the ceiling. An ignition circuit 17 is connected to the ignition plug 16, and the ignition plug 16 is energized at a predetermined timing for each cylinder 2.

【0021】また、燃焼室6の周縁部には、2つの吸気
ポート10に挟まれるように燃料噴射弁18が配置さ
れ、この燃料噴射弁18から燃焼室6内に直接燃料が噴
射されるようになっている。この燃料噴射弁18の基端
部には、全気筒2に共通の燃料分配管19が接続されて
いて、燃料供給系20から供給される高圧の燃料を各気
筒に分配するようになっている。なお、燃料供給系20
は、その詳細についての図示及び説明は省略するが、燃
料分配管19と燃料タンクとの間の燃料通路に、低圧燃
料ポンプ、低圧レギュレータ、燃料フィルタ、高圧燃料
ポンプ及び高圧レギュレータ等を配設している。
A fuel injection valve 18 is arranged at the periphery of the combustion chamber 6 so as to be sandwiched between the two intake ports 10, and fuel is directly injected from the fuel injection valve 18 into the combustion chamber 6. It has become. A fuel distribution pipe 19 common to all the cylinders 2 is connected to a base end of the fuel injection valve 18 so that high-pressure fuel supplied from a fuel supply system 20 is distributed to each cylinder. . The fuel supply system 20
Although a detailed illustration and description are omitted, a low-pressure fuel pump, a low-pressure regulator, a fuel filter, a high-pressure fuel pump, a high-pressure regulator, and the like are disposed in a fuel passage between the fuel distribution pipe 19 and the fuel tank. ing.

【0022】エンジン本体1の構造を、図2の拡大断面
図を参照しつつさらに詳しく説明すると、上記吸気ポー
ト10は、燃焼室6から斜め上方に向かって直線的に延
びていて、エンジン本体1の一側面(図2で右側面)に
開口しており、2つの吸気ポート(一方は図示せず)は
互いに独立して形成されている。これらの吸気ポート1
0によりタンブル生成手段が構成され、吸気ポート10
を通って燃焼室6内に流入する吸気により燃焼室6内に
タンブル流Tが生成されるようになっている。図2のよ
うに燃焼室6の右側に吸気ポート10、左側に排気ポー
ト11が位置する断面においては反時計方向(図2中の
矢印方向)にタンブル流Tが生成される。
The structure of the engine body 1 will be described in more detail with reference to an enlarged sectional view of FIG. 2. The intake port 10 extends straight from the combustion chamber 6 obliquely upward. 2, and two intake ports (one not shown) are formed independently of each other. These intake ports 1
0 constitutes a tumble generating means, and the intake port 10
The tumble flow T is generated in the combustion chamber 6 by the intake air flowing into the combustion chamber 6 through the combustion chamber 6. As shown in FIG. 2, a tumble flow T is generated in a counterclockwise direction (a direction indicated by an arrow in FIG. 2) in a cross section where the intake port 10 is located on the right side of the combustion chamber 6 and the exhaust port 11 is located on the left side.

【0023】上記燃料噴射弁18からの燃料噴射方向は
燃焼室6内のタンブル流Tに逆行するように設定されて
いる。すなわち、図2に示す断面において燃焼室6の右
側に位置する燃料噴射弁18から斜め左下方に向けて燃
料が噴射されることにより、噴射された燃料がピストン
5の冠面上でタンブル流Tと逆行する方向に向かうよう
になっている。
The direction of fuel injection from the fuel injection valve 18 is set so as to reverse the tumble flow T in the combustion chamber 6. That is, the fuel is injected obliquely downward and leftward from the fuel injection valve 18 located on the right side of the combustion chamber 6 in the cross section shown in FIG. And go in the opposite direction.

【0024】また、上記ピストン5の冠面には凹部5a
が形成されている。この凹部5aは、シリンダ軸線を挟
んで左右両方に略同等に広がり、図2に示す断面におい
て底面が滑らかに湾曲し、平面視では図3に示すよう
に、凹部5aの開口が燃料噴射弁18による燃料噴射方
向(燃料噴霧の中心線の延びる方向:図3において左右
方向)を長軸、これと直交する方向を短軸とする略楕円
形状に形成されている。この凹部5aにタンブル流Tと
燃料噴霧とが互いに逆の方向から導入されることにより
凹部5a内でタンブル流Tと燃料噴霧とが正面衝突する
ようになっている。
The crown 5 of the piston 5 has a recess 5a.
Are formed. The recess 5a extends substantially equally to both the left and right sides of the cylinder axis, and the bottom surface is smoothly curved in the cross section shown in FIG. 2, and as shown in FIG. The fuel injection direction (the direction in which the center line of the fuel spray extends: the left-right direction in FIG. 3) is a substantially elliptical shape having a major axis and a minor axis in a direction perpendicular to the major axis. The tumble flow T and the fuel spray are introduced into the recess 5a from directions opposite to each other, so that the tumble flow T and the fuel spray collide head-on in the recess 5a.

【0025】上記凹部5aを除いたピストン5冠面の外
周側部分5bは、対向する燃焼室6天井部の傾斜面に略
平行に沿うような形状とされていて、気筒2の圧縮上死
点前の所定期間、例えばBTDC40°CA〜TDCの
期間においてピストン5冠面の外周側部分5bと燃焼室
6の天井部とにより挟まれる隙間がスキッシュエリアと
なるように構成されている。なお、TDCは上死点、B
TDCは上死点前、CAはクランク角を意味する。
The outer peripheral portion 5b of the crown surface of the piston 5 excluding the concave portion 5a is shaped so as to extend substantially parallel to the inclined surface of the ceiling of the opposed combustion chamber 6, and has a compression top dead center of the cylinder 2. A gap sandwiched between the outer peripheral side portion 5b of the crown surface of the piston 5 and the ceiling of the combustion chamber 6 is configured to be a squish area in a previous predetermined period, for example, a period of BTDC 40 ° CA to TDC. TDC is top dead center, B
TDC means before top dead center, CA means crank angle.

【0026】また、図1に示すように、各気筒の吸気ポ
ート10に連通する吸気通路21がエンジン本体1の一
側面に接続される一方、各気筒の排気ポート11に連通
する排気通路22がエンジン本体1の他側面に接続され
ている。
As shown in FIG. 1, an intake passage 21 communicating with the intake port 10 of each cylinder is connected to one side of the engine body 1, while an exhaust passage 22 communicating with the exhaust port 11 of each cylinder is formed. It is connected to the other side of the engine body 1.

【0027】上記吸気通路21は、エンジン本体1の各
気筒2の燃焼室6に対し図外のエアクリーナで濾過した
吸気を供給するものであり、その上流側から順に、吸気
量を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ23
と、電動式モータ25により駆動されて開閉する電気式
スロットル弁24と、サージタンク26とが配設されて
いる。また、サージタンク26よりも下流の吸気通路2
1は、各気筒2毎に分岐する独立吸気通路とされてお
り、各独立吸気通路の下流端部はさらに2つに分岐し
て、2つの吸気ポート10にそれぞれ連通している。
The intake passage 21 supplies intake air filtered by an air cleaner (not shown) to the combustion chamber 6 of each cylinder 2 of the engine body 1. A hot wire for detecting an intake air amount is arranged in order from the upstream side. Airflow sensor 23
, An electric throttle valve 24 that is opened and closed by being driven by an electric motor 25, and a surge tank 26. In addition, the intake passage 2 downstream of the surge tank 26
Reference numeral 1 denotes an independent intake passage that branches off for each cylinder 2. The downstream end of each independent intake passage is further branched into two and communicates with two intake ports 10, respectively.

【0028】2つの吸気ポート10の各上流側には、燃
焼室6におけるタンブルの流速を調節するタンブル調節
弁27が配設され、このタンブル調節弁27が、例えば
ステッピングモータからなるアクチュエータ28によっ
て開閉作動されるようになっている。このタンブル調節
弁27は、円形のバタフライバルブの一部を切り欠き、
例えば弁軸より下側の部分を切り欠いて形成されてお
り、タンブル調節弁27が閉じられているときには吸気
が切欠き部分から下流側に流れて、燃焼室6に強いタン
ブル流が生成され、タンブル調節弁27が開かれるにつ
れ、タンブル流の強度が徐々に弱められるようになって
いる。
A tumble control valve 27 for adjusting the flow rate of tumble in the combustion chamber 6 is disposed upstream of each of the two intake ports 10. The tumble control valve 27 is opened and closed by an actuator 28 composed of, for example, a stepping motor. Activated. This tumble control valve 27 cuts out a part of a circular butterfly valve,
For example, it is formed by notching a portion below the valve shaft. When the tumble control valve 27 is closed, the intake air flows downstream from the notch portion, and a strong tumble flow is generated in the combustion chamber 6, As the tumble control valve 27 is opened, the intensity of the tumble flow is gradually reduced.

【0029】なお、吸気ポート10やタンブル調節弁2
7の形状は上述したものに限られず、例えば、吸気ポー
ト10は上流側で1つに合流する所謂コモンポートであ
ってもよい。この場合、タンブル調節弁27はコモンポ
ートの断面形状に対応する形状のものをベースとして、
その一部分を切り欠いた形状とすればよい。
The intake port 10 and the tumble control valve 2
The shape of 7 is not limited to the above, and for example, the intake port 10 may be a so-called common port that merges into one at the upstream side. In this case, the tumble control valve 27 is based on a shape corresponding to the cross-sectional shape of the common port,
A part of the shape may be cut away.

【0030】一方、上記排気通路22は、燃焼室6から
既燃ガスを排出するものであり、その上流端側には各気
筒2の排気ポート11に連通する排気マニフォールド2
2aを備えている。この排気マニフォールド22aの集
合部には排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサ
30が配設されている。このリニアO2センサ30は排
気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出するために用い
られるもので、理論空燃比を含む所定の空燃比範囲にお
いて酸素濃度に対しリニアな出力が得られるようになっ
ている。
On the other hand, the exhaust passage 22 is for discharging burned gas from the combustion chamber 6, and has an exhaust manifold 2 communicating with the exhaust port 11 of each cylinder 2 at an upstream end thereof.
2a. A linear O 2 sensor 30 for detecting the concentration of oxygen in the exhaust gas is provided at the gathering portion of the exhaust manifold 22a. The linear O 2 sensor 30 is used for detecting the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas. The linear O 2 sensor 30 is designed to obtain a linear output with respect to the oxygen concentration in a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio. Has become.

【0031】排気マニフォールド22aの集合部には排
気管22bの上流端が接続され、この排気管22bの下
流側には排気を浄化するための触媒31が設けられてい
る。また、排気管22bの上流側には、排気通路22を
流れる排気の一部を吸気通路21に還流させるEGR通
路33の上流端が接続されている。このEGR通路33
の下流端は上記スロットル弁24とサージタンク26と
の間の吸気通路21に接続され、EGR通路33の途中
には開度調節可能な電気式のEGR弁34が配設されて
いて、EGR通路33による排気の還流量を調節できる
ようになっている。
The upstream end of an exhaust pipe 22b is connected to the gathering portion of the exhaust manifold 22a, and a catalyst 31 for purifying exhaust gas is provided downstream of the exhaust pipe 22b. An upstream end of an EGR passage 33 that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 22 to the intake passage 21 is connected to an upstream side of the exhaust pipe 22b. This EGR passage 33
Is connected to the intake passage 21 between the throttle valve 24 and the surge tank 26, and an EGR valve 34 whose opening can be adjusted is disposed in the middle of the EGR passage 33. The amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas 33 can be adjusted.

【0032】上記点火回路17、燃料噴射弁18、燃料
供給系20、スロットル弁24を駆動するモータ25、
タンブル調節弁27のアクチュエータ28、電気式EG
R弁34等は、エンジンコントロールユニット40(以
下、ECUという)によって制御されるようになってい
る。一方、このECU40には、上記クランク角センサ
9、エアフローセンサ23、リニアO2センサ30等か
らの信号が入力され、さらに、アクセル開度(アクセル
ペダルの操作量)を検出するアクセル開度センサ36か
らの検出信号、エンジンの回転速度を検出する回転速度
センサ37からの検出信号等も入力されるようになって
いる。
The motor 25 for driving the ignition circuit 17, the fuel injection valve 18, the fuel supply system 20, and the throttle valve 24,
Actuator 28 for tumble control valve 27, electric EG
The R valve 34 and the like are controlled by an engine control unit 40 (hereinafter, referred to as ECU). On the other hand, this ECU 40, the crank angle sensor 9, the air flow sensor 23, a signal from the linear O 2 sensor 30 etc. are inputted, further, an accelerator opening sensor 36 for detecting an accelerator opening (the operation amount of the accelerator pedal) , A detection signal from a rotation speed sensor 37 for detecting the rotation speed of the engine, and the like.

【0033】図4は上記ECU40に機能的に含まれる
手段の構成を示している。この図において,ECU40
は目標負荷設定手段41を有し、この目標負荷設定手段
41は、アクセル開度accel及びエンジン回転数neに応
じてマップ等から、要求エンジントルクに見合う仮想充
填効率を求め、この仮想充填効率からこれに対応した目
標図示平均有効圧力を求めて、これを目標負荷とする。
FIG. 4 shows the structure of the means functionally included in the ECU 40. In this figure, the ECU 40
Has a target load setting means 41. The target load setting means 41 obtains a virtual filling efficiency corresponding to the required engine torque from a map or the like according to the accelerator opening accel and the engine speed ne. A target indicated average effective pressure corresponding to this is obtained, and this is set as a target load.

【0034】この場合に、所定の計算で仮想充填効率か
ら第1の目標図示平均有効圧力Piobjを求める一方、仮
想充填効率になまし処理を施し、このなまし処理後の仮
想充填効率から第2の目標図示平均有効圧力Piobjdを求
めるようになっている。
In this case, the first target indicated mean effective pressure Piobj is obtained from the virtual filling efficiency by a predetermined calculation, while the virtual filling efficiency is subjected to an averaging process, and the virtual filling efficiency after the averaging process is used to obtain the second target indicated average effective pressure Piobj. Of the target indicated mean effective pressure Piobjd.

【0035】ECU40はさらに運転モード設定手段4
2を有し、この運転モード設定手段42は、目標負荷
(目標図示平均有効圧力Piobj)とエンジン回転数neと
に応じて基本的な運転モードmodsを設定する。すなわ
ち、図5に示すように、目標負荷(目標図示平均有効圧
力Piobj)が設定値P2より低く、かつ、エンジン回転
数neが設定回転数より低い領域(成層燃焼領域)では成
層燃焼モードとし、この領域より高負荷側及び高回転側
の領域(均一燃焼領域)では空燃比が理論空燃比以下
(空気過剰率λがλ≦1)の均一燃焼モードとする。
The ECU 40 further includes an operation mode setting means 4
The operation mode setting means 42 sets a basic operation mode mods according to the target load (target indicated average effective pressure Piobj) and the engine speed ne. That is, as shown in FIG. 5, in a region where the target load (target indicated average effective pressure Piobj) is lower than the set value P2 and the engine speed ne is lower than the set speed (stratified combustion region), the stratified combustion mode is set. In a region on the higher load side and a higher rotation side (uniform combustion region) than this region, a uniform combustion mode in which the air-fuel ratio is equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio λ is λ ≦ 1) is set.

【0036】なお、好ましくは、均一燃焼領域のうち、
目標負荷(目標図示平均有効圧力Piobj)が設定値P3
より低い大部分の領域では空燃比を理論空燃比とし、か
つ、この領域と成層燃焼領域とではEGR弁34を制御
して必要量の排気を燃焼室6に還流する。また、必要に
応じてアクセル全開域(目標負荷が設定値P3以上の領
域)等では空燃比を理論空燃比よりもリッチ(λ<1)
に設定すればよく、このリッチ設定の領域ではEGR弁
34を閉じてもよい。
Preferably, in the uniform combustion region,
The target load (target indicated average effective pressure Piobj) is the set value P3
In most lower regions, the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, and in this region and the stratified combustion region, the EGR valve 34 is controlled to return a required amount of exhaust gas to the combustion chamber 6. If necessary, the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1), for example, when the accelerator is fully opened (the target load is equal to or greater than the set value P3).
The EGR valve 34 may be closed in the rich setting region.

【0037】さらにECU40は、スロットル弁24で
調節される吸気量、タンブル調節弁27で調節されるタ
ンブル強度、燃料噴射弁18からの燃料噴射量及び燃料
噴射時期、点火プラグ16の点火時期等の各種制御パラ
メータの値を目標負荷及びエンジン回転数ne等に応じて
決定する。この場合、吸気量等の応答速度の低い制御パ
ラメータ(低速応答系)の制御と、燃料噴射量及び噴射
時期、点火時期等の応答速度の高い制御パラメータ(高
速応答系)の制御とのタイミングを調整するため、制御
パラメータのうちで低速応答系の制御値を決定するため
の目標負荷としては第1の目標図示平均有効圧力Piobj
が用いられ、高速応答系の制御値を決定するための目標
負荷としては第2の目標図示平均有効圧力Piobjdが用い
られる。
The ECU 40 further controls the intake air amount adjusted by the throttle valve 24, the tumble intensity adjusted by the tumble control valve 27, the fuel injection amount and fuel injection timing from the fuel injection valve 18, the ignition timing of the ignition plug 16, and the like. The values of various control parameters are determined according to the target load, the engine speed ne, and the like. In this case, the timing of control of a control parameter having a low response speed (a low-speed response system) such as the intake air amount and the control of a control parameter having a high response speed (a high-speed response system) such as a fuel injection amount, an injection timing, and an ignition timing are determined. In order to adjust, the first target indicated mean effective pressure Piobj is used as a target load for determining a control value of the low-speed response system among the control parameters.
Is used, and the second target indicated mean effective pressure Piobjd is used as the target load for determining the control value of the high-speed response system.

【0038】具体的に説明すると、吸気量制御のための
手段としては目標空燃比設定手段43及びスロットル開
度演算手段44を有している。上記目標空燃比設定手段
43は、吸気量制御用の目標空燃比afwbを、上記運転モ
ード設定手段42で設定される運転モードmods別に設定
するものであり、成層燃焼モードでは第1の目標図示平
均有効圧力Piobjとエンジン回転数neとに応じ、予め作
成されているマップから目標空燃比afwbを求め、また、
均一燃焼領域では目標空燃比afwbを理論空燃比等に設定
するようになっている。
More specifically, the means for controlling the amount of intake air includes a target air-fuel ratio setting means 43 and a throttle opening degree calculating means 44. The target air-fuel ratio setting means 43 sets the target air-fuel ratio afwb for controlling the intake air amount for each operation mode mods set by the operation mode setting means 42. In the stratified combustion mode, the first target indicated average According to the effective pressure Piobj and the engine speed ne, a target air-fuel ratio afwb is obtained from a map created in advance, and
In the uniform combustion region, the target air-fuel ratio afwb is set to a stoichiometric air-fuel ratio or the like.

【0039】上記スロットル開度演算手段44は、目標
負荷に対応する仮想充填効率(理論空燃比で運転される
状態を想定した目標負荷に対応する値)と目標空燃比af
wbとから目標充填効率を求め、この目標充填効率とエン
ジン回転数neとに基づいて目標スロットル開度を演算
し、それに応じた制御信号をスロットル弁駆動用のモー
タ25に出力する。
The throttle opening calculating means 44 calculates a virtual charging efficiency (a value corresponding to a target load assuming a state of operation at a stoichiometric air-fuel ratio) corresponding to a target load and a target air-fuel ratio af.
A target charging efficiency is calculated from wb, a target throttle opening is calculated based on the target charging efficiency and the engine speed ne, and a control signal corresponding to the target throttle opening is output to the throttle valve driving motor 25.

【0040】タンブル強度を制御する手段としては、調
節弁開度演算手段45aと調節弁制御量出力手段45b
とからなるタンブル制御手段45を有している。上記調
節弁開度演算手段45aは、後に詳述するように、運転
モードmodsと目標負荷(目標図示平均有効圧力Piobj)
及びエンジン回転数neに基づいてタンブル調節弁の開度
を設定する。また、調節弁制御量出力手段45bは、調
節弁開度演算手段45aにより求められたタンブル調節
弁の開度に対応する制御量をタンブル調節弁27のアク
チュエータ28に出力する。
As means for controlling the tumble strength, there are a control valve opening calculating means 45a and a control valve control amount output means 45b.
And a tumble control means 45 comprising: As described later in detail, the control valve opening degree calculating means 45a operates the operation mode mods and the target load (the target indicated average effective pressure Piobj).
And the opening of the tumble control valve is set based on the engine speed ne. Further, the control valve control amount output means 45b outputs a control amount corresponding to the opening of the tumble control valve obtained by the control valve opening calculating means 45a to the actuator 28 of the tumble control valve 27.

【0041】燃料噴射弁18からの燃料噴射を制御する
手段としては、目標空燃比作成手段46、運転モード設
定手段47、噴射量演算手段48、噴射時期設定手段4
9及び噴射制御手段50を有する。
The means for controlling the fuel injection from the fuel injection valve 18 includes a target air-fuel ratio creating means 46, an operation mode setting means 47, an injection amount calculating means 48, and an injection timing setting means 4.
9 and an injection control means 50.

【0042】上記目標空燃比作成手段46は、燃料噴射
量等制御用の目標空燃比を求めるものであり、過渡時の
目標空燃比afw0と、定常時の目標空燃比afwbdとを求め
るとともに、これら目標空燃比afw0,afwbdのいずれか
を選択して最終的な燃料噴射量等制御用の目標空燃比af
wを決定する。
The target air-fuel ratio creating means 46 obtains a target air-fuel ratio for controlling the fuel injection amount and the like. The target air-fuel ratio afw0 in a transient state and the target air-fuel ratio afwbd in a steady state are obtained. Select one of the target air-fuel ratios afw0 and afwbd to set the final target air-fuel ratio af
Determine w.

【0043】過渡時の目標空燃比afw0は、実充填効率の
下で目標負荷に対応するトルクが得られるように、実充
填効率ceと第2の目標図示平均有効圧力Piobjdとに基づ
いて求められる。上記実充填効率ceはエアフローセンサ
23の出力から求められる。一方、定常時の目標空燃比
afwbdは、成層燃焼モードでは第2の目標図示平均有効
圧力Piobjdとエンジン回転数neとに応じ、予め作成され
ているマップから求められ、均一燃焼モードでは理論空
燃比等に設定される。
The target air-fuel ratio afw0 during the transition is determined based on the actual charging efficiency ce and the second target indicated mean effective pressure Piobjd so that a torque corresponding to the target load can be obtained under the actual charging efficiency. . The actual filling efficiency ce is obtained from the output of the air flow sensor 23. On the other hand, the steady-state target air-fuel ratio
afwbd is obtained from a map prepared in advance according to the second target indicated average effective pressure Piobjd and the engine speed ne in the stratified combustion mode, and is set to a stoichiometric air-fuel ratio or the like in the uniform combustion mode.

【0044】そして、吸気量制御用の目標空燃比afwbと
上記目標空燃比afw0との偏差が大きくなる過渡時には、
目標空燃比afw0が最終的な目標空燃比afwとされ、上記
偏差が小さい定常時には上記目標空燃比afwbdが最終的
な目標空燃比afwとされる。
At the time of transition when the deviation between the target air-fuel ratio afwb for controlling the intake air amount and the target air-fuel ratio afw0 becomes large,
The target air-fuel ratio afw0 is set as the final target air-fuel ratio afw, and the target air-fuel ratio afwbd is set as the final target air-fuel ratio afw in a steady state where the deviation is small.

【0045】運転モード設定手段47は、高速系の制御
パラメータを決定するために用いる運転モードmodfを、
燃料噴射量制御用等の目標空燃比afwに応じて設定する
もので、上記目標空燃比afwが所定値以上のときは成層
燃焼モード、所定値より小さいときは均一燃焼モードと
する。
The operation mode setting means 47 sets the operation mode modf used to determine the control parameters of the high-speed system,
The target air-fuel ratio afw for controlling the fuel injection amount is set in accordance with the target air-fuel ratio afw. When the target air-fuel ratio afw is equal to or higher than a predetermined value, the stratified combustion mode is set.

【0046】噴射量演算手段48は、エアフローセンサ
23の出力から求められた実充填効率ceと、目標空燃比
作成手段46により求められた目標空燃比afwとに基づ
いて基本噴射量を演算し、さらに各種補正値(例えばリ
ニアO2センサ30の検出値と目標空燃比との比較に基
づくフィードバック補正値等)を加味して最終噴射量を
演算し、この最終噴射量に比例した噴射パルス幅を求め
る。
The injection amount calculating means 48 calculates the basic injection amount based on the actual charging efficiency ce obtained from the output of the air flow sensor 23 and the target air-fuel ratio afw obtained by the target air-fuel ratio creating means 46. Further, the final injection amount is calculated in consideration of various correction values (for example, a feedback correction value based on a comparison between the detection value of the linear O 2 sensor 30 and the target air-fuel ratio), and an injection pulse width proportional to the final injection amount is calculated. Ask.

【0047】噴射時期設定手段49は、燃料噴射時期を
運転モード別に設定するものであり、成層燃焼モードで
は第2の目標図示平均有効圧力Piobjd及びエンジン回転
数neに応じて予め作成されているマップから圧縮行程噴
射用の噴射時期を求め、均一燃焼モードではエンジン回
転数ne等に応じて吸気行程噴射用の噴射時期を求める。
特に、成層燃焼モードの場合に、燃料噴射量が少ないと
きは燃料の分散を抑制するため燃料噴射時期を点火時期
に近づけ、燃料噴射量が多くなると噴射燃料の過度の集
中をさけるためにある程度噴射時期を早めることが要求
されるので、燃料噴射時期は圧縮行程の所定期間内で負
荷に応じて変えられて、成層燃焼領域内の低負荷側では
遅く、同領域内の高負荷側では早くなるように設定され
ている。
The injection timing setting means 49 sets the fuel injection timing for each operation mode. In the stratified charge combustion mode, a map prepared in advance in accordance with the second target indicated mean effective pressure Piobjd and the engine speed ne. , The injection timing for the compression stroke injection is determined, and in the uniform combustion mode, the injection timing for the intake stroke injection is determined according to the engine speed ne and the like.
In particular, in the stratified combustion mode, when the fuel injection amount is small, the fuel injection timing is made closer to the ignition timing to suppress the dispersion of the fuel, and when the fuel injection amount is large, the injection is somewhat performed to avoid excessive concentration of the injected fuel. Since it is required to advance the timing, the fuel injection timing is changed according to the load within a predetermined period of the compression stroke, and is delayed on the low load side in the stratified combustion region and is advanced on the high load side in the same region. It is set as follows.

【0048】上記噴射制御手段50は、上記噴射時期設
定手段49により設定された噴射時期に、上記噴射量演
算手段48により演算された噴射パルス幅に相当する時
間だけ燃料噴射弁18を作動させるように、噴射パルス
を出力する。
The injection control means 50 operates the fuel injection valve 18 for a time corresponding to the injection pulse width calculated by the injection quantity calculation means 48 at the injection timing set by the injection timing setting means 49. , An ejection pulse is output.

【0049】点火時期を制御する手段としては、基本点
火時期及び補正量を設定する設定手段51と、点火時期
演算手段52を有する。
The means for controlling the ignition timing includes a setting means 51 for setting a basic ignition timing and a correction amount, and an ignition timing calculating means 52.

【0050】上記設定手段51は、運転モード設定手段
47で設定される運転モードmodf別に基本点火時期等を
設定するもので、成層燃焼モードでは第2の目標図示平
均有効圧力Piobjdとエンジン回転数neとに応じてマップ
から基本点火時期を求め、均一燃焼モードでは実充填量
ceとエンジン回転数neとに応じてマップから基本点火時
期を求めるようにし、このほかに水温等に応じた各種補
正量を求める。点火時期演算手段52は、上記基本点火
時期と各種正量とから最終的な点火時期を求め、それに
応じて点火回路17に点火時期をコントロールする信号
を出力する。
The setting means 51 sets the basic ignition timing and the like for each operation mode modf set by the operation mode setting means 47. In the stratified combustion mode, the second target indicated mean effective pressure Piobjd and the engine speed ne are set. The basic ignition timing is determined from the map according to
The basic ignition timing is determined from a map according to ce and the engine speed ne, and various correction amounts according to the water temperature and the like are also determined. The ignition timing calculation means 52 obtains a final ignition timing from the basic ignition timing and various positive amounts, and outputs a signal for controlling the ignition timing to the ignition circuit 17 in accordance with the final ignition timing.

【0051】図6は主に上記目標負荷設定手段41、運
転モード設定手段42、目標空燃比設定手段43、スロ
ットル開度演算手段44及びタンブル制御手段45の機
能を果たす処理をフローチャートで示している。
FIG. 6 is a flowchart showing a process mainly performing the functions of the target load setting means 41, the operation mode setting means 42, the target air-fuel ratio setting means 43, the throttle opening calculating means 44, and the tumble control means 45. .

【0052】このフローチャートの処理がスタートする
と、先ずステップS1で、上記目標負荷設定手段41と
しての機能により、エンジン回転数(ne)とアクセル開
度(accel)から目標負荷(Piobj)が算出され、ステッ
プS2で、上記運転モード設定手段42としての機能に
より、上記目標負荷とエンジン回転数とから運転モード
(mods)が決定される。次いで、ステップS3で、目標
空燃比設定手段43としての機能により、上記目標負荷
とエンジン回転数と運転モードとから目標空燃比(afw
b)が算出される。さらに、ステップS4で、上記スロ
ットル開度演算手段44としての機能により、目標負
荷、目標空燃比、エンジン回転数等に基づいて目標スロ
ットル開度が算出される。
When the process of this flowchart is started, first, in step S1, the target load (Piobj) is calculated from the engine speed (ne) and the accelerator opening (accel) by the function of the target load setting means 41. In step S2, the operation mode (mods) is determined from the target load and the engine speed by the function as the operation mode setting means 42. Next, in step S3, the target air-fuel ratio (afw) is calculated from the target load, the engine speed, and the operation mode by the function of the target air-fuel ratio setting means 43.
b) is calculated. Further, in step S4, the target throttle opening is calculated based on the target load, the target air-fuel ratio, the engine speed and the like by the function as the throttle opening calculating means 44.

【0053】次にステップS5〜S10で、タンブル制
御手段45の機能を果たす処理が行われる。具体的に
は、ステップS5で目標負荷及びエンジン回転数が成層
燃焼領域にあるか否かが判定され、図5中の成層燃焼領
域にある場合は、ステップS6で目標負荷とエンジン回
転数とからタンブル調節弁27の目標開度TCVが算出
される。
Next, in steps S5 to S10, processing for performing the function of the tumble control means 45 is performed. Specifically, it is determined in step S5 whether the target load and the engine speed are in the stratified combustion region. If the target load and the engine speed are in the stratified combustion region in FIG. The target opening TCV of the tumble control valve 27 is calculated.

【0054】この場合、成層燃焼領域ではタンブルを利
用した成層化のためにタンブル調節弁27は非全開状態
とされるが、この成層燃焼領域のうち、アイドル回転数
よりも高回転側で、かつ、目標負荷が所定値P1(P1
<P2)より低い低負荷側の領域が弱タンブル領域とさ
れ(図5参照)、この弱タンブル領域では、成層燃焼領
域内の高負荷側の領域と比べてタンブル調節弁27の開
度が大きくされる。
In this case, in the stratified combustion region, the tumble control valve 27 is not fully opened for stratification using the tumble. However, in this stratified combustion region, the rotation speed is higher than the idling speed, and , The target load is a predetermined value P1 (P1
<P2) The low-load region that is lower than the low-load region is defined as a weak tumble region (see FIG. 5). In this weak tumble region, the opening of the tumble control valve 27 is larger than that in the high-load region in the stratified combustion region. Is done.

【0055】つまり、アイドル回転数よりも高回転側の
一定エンジン回転数(N1)においてタンブル調節弁2
7の目標開度TCVと目標負荷との関係は図7に実線で
示すようになり、目標負荷が所定値P1から成層燃焼領
域の上限に相当する値P2までの範囲にある成層燃焼領
域内高負荷側では目標開度TCVが全閉に近い小開度と
され、目標負荷が所定値P1よりも小さい低負荷側では
成層燃焼領域内高負荷側と比べて目標開度TCVが大き
くされ、かつ、全開には至らない範囲で目標開度TCV
が負荷の低下につれて大きくなるように設定されてい
る。
That is, at a constant engine speed (N1) higher than the idle speed, the tumble control valve 2
The relationship between the target opening TCV of FIG. 7 and the target load is shown by a solid line in FIG. 7, and the height of the stratified combustion region in which the target load is in the range from the predetermined value P1 to the value P2 corresponding to the upper limit of the stratified combustion region. On the load side, the target opening TCV is set to a small opening close to the fully closed position. On the low load side where the target load is smaller than the predetermined value P1, the target opening TCV is made larger than on the high load side in the stratified combustion region, and , Target opening TCV within the range that does not result in full opening
Is set to increase as the load decreases.

【0056】また、アイドル回転数域では、図7に破線
で示すように低負荷側でも目標開度TCVが小さい値に
保たれている。
In the idle speed range, the target opening TCV is kept at a small value even on the low load side as shown by the broken line in FIG.

【0057】このような成層燃焼領域での目標負荷及び
エンジン回転数に応じた目標開度TCVの特性は予めマ
ップとしてECU40内に記憶され、図6のステップS
6でそのときの目標負荷及びエンジン回転数に応じてこ
のマップから目標開度TCVが求められる。そして、ス
テップS7で、目標開度TCVに応じた制御量がアクチ
ュエータ28に出力されて、タンブル調節弁27が目標
開度TCVとなるように駆動される。
The characteristics of the target opening TCV according to the target load and the engine speed in the stratified combustion region are stored in the ECU 40 in advance as a map, and are stored in the ECU 40 in step S in FIG.
In step 6, the target opening TCV is obtained from this map according to the target load and the engine speed at that time. Then, in step S7, a control amount corresponding to the target opening TCV is output to the actuator 28, and the tumble control valve 27 is driven to the target opening TCV.

【0058】なお、ステップS5で成層燃焼領域でない
ことが判定されたとき、つまり均一燃焼領域にあるとき
は、ステップS8で、排気還流する領域(図5中に示す
ような目標負荷が設定値P3以上の領域)か否かが判定
され、排気還流しない領域であるときは、ステップS9
でタンブル調節弁27が全開とされる。また、ステップ
S8で排気還流する領域(目標負荷が設定値P3より低
い領域)にあると判定されたときは、ステップS10で
目標負荷及びエンジン回転数に応じて均一燃焼領域のマ
ップから目標開度TVCが求められる。そしてステップ
S7に移行する。
If it is determined in step S5 that the engine is not in the stratified combustion area, that is, if it is in the uniform combustion area, then in step S8, the exhaust gas recirculation area (the target load as shown in FIG. It is determined whether or not it is the above region), and if it is the region where the exhaust gas is not recirculated, step S9
, The tumble control valve 27 is fully opened. When it is determined in step S8 that the exhaust gas recirculates (the target load is lower than the set value P3), the target opening is determined from the map of the uniform combustion region in step S10 according to the target load and the engine speed. TVC is required. Then, control goes to a step S7.

【0059】以上のような当実施形態の装置によると、
成層燃焼領域では、圧縮行程で燃料噴射弁18から燃料
が噴射され、かつ、燃焼室6内にタンブル流Tが生成さ
れて、このタンブル流Tに逆行するように燃料が噴射さ
れることにより、燃焼室6内でタンブル流Tと燃料噴霧
とが互いに衝突し、燃料の微粒化が促進されつつ、点火
時期に点火プラグ16付近に可燃混合気が生成され、成
層燃焼が行われる。
According to the apparatus of the present embodiment as described above,
In the stratified combustion region, fuel is injected from the fuel injection valve 18 in the compression stroke, a tumble flow T is generated in the combustion chamber 6, and the fuel is injected so as to go backward to the tumble flow T. In the combustion chamber 6, the tumble flow T and the fuel spray collide with each other, and while atomization of fuel is promoted, a combustible mixture is generated near the ignition plug 16 at the ignition timing, and stratified combustion is performed.

【0060】この場合、成層燃焼領域内のアイドル回転
数より高い回転数域において、低負荷側ではタンブル調
節弁27の開度が大きくされることでタンブル流が弱め
られ(図7参照)、これにより、燃料噴霧の貫徹力とタ
ンブル流の強さとのバランスが適正に調整されて、混合
気成層化状態が良好に維持される。
In this case, the tumble flow is weakened by increasing the opening of the tumble control valve 27 on the low load side in the rotational speed range higher than the idle speed in the stratified combustion region (see FIG. 7). Thereby, the balance between the penetration force of the fuel spray and the strength of the tumble flow is appropriately adjusted, and the stratified state of the air-fuel mixture is favorably maintained.

【0061】すなわち、燃料噴射時期が噴射時期設定手
段49によって前述のように制御されることにより、成
層燃焼領域の低負荷側では燃料噴射時期が遅らされて、
燃料噴射時の筒内圧力が高くなり、燃料噴霧の貫徹力は
筒内圧力が高くなるほど低減されることから、成層領域
での負荷と燃料噴霧の貫徹力との関係としては、図8中
の上段に示すように、低負荷側で燃料噴霧の貫徹力が低
下する。
That is, by controlling the fuel injection timing by the injection timing setting means 49 as described above, the fuel injection timing is delayed on the low load side of the stratified combustion region,
Since the in-cylinder pressure during fuel injection increases and the penetration force of the fuel spray decreases as the in-cylinder pressure increases, the relationship between the load in the stratified region and the penetration force of the fuel spray is as shown in FIG. As shown in the upper part, the penetration force of the fuel spray decreases on the low load side.

【0062】また、タンブル流と燃料噴霧との衝突によ
って点火プラグ周りに可燃混合気を良好に成層化される
ためには燃料噴霧の貫徹力とタンブル流の強さとのバラ
ンスが保たれる必要がある。従って、上述のような負荷
に応じた燃料噴霧の貫徹力の変化に対応して、要求タン
ブル比は低負荷側で小さくなり(図8中の中段)、この
要求タンブル比を満足するためにはタンブル調節弁27
の開度を低負荷側で大きくすればよい(図8中の下
段)。
In order to stratify the combustible mixture around the spark plug by the collision of the tumble flow and the fuel spray, it is necessary to maintain a balance between the penetration force of the fuel spray and the strength of the tumble flow. is there. Accordingly, in response to the change in the penetration force of the fuel spray according to the load as described above, the required tumble ratio becomes smaller on the low load side (middle in FIG. 8), and in order to satisfy this required tumble ratio, Tumble control valve 27
May be increased on the low load side (lower part in FIG. 8).

【0063】このように、成層燃焼領域内の低負荷側で
は、タンブル調節弁27の開度を大きくしてタンブル流
を弱める(タンブル比を小さくする)ことで燃料噴霧の
貫徹力とのバランスを保つことができ、さらに、燃料噴
射量が少ないときにはタンブル流を弱める方が燃料の拡
散を抑制し得るという点でも成層化に有利となる。これ
らの作用により、成層化が良好に行われて、成層燃焼に
よる燃費改善効果が高められることとなる。
As described above, on the low-load side in the stratified combustion region, the opening of the tumble control valve 27 is increased to weaken the tumble flow (decrease the tumble ratio) to balance the fuel spray penetration force. In addition, when the fuel injection amount is small, weakening the tumble flow is advantageous for stratification in that diffusion of fuel can be suppressed. By these actions, stratification is favorably performed, and the effect of improving fuel economy by stratified combustion is enhanced.

【0064】なお、アイドル回転数域では、本来吸気流
量が少なくてタンブル流が弱いので、この回転数域の低
負荷側(つまりアイドル運転領域)でタンブル調節弁2
7の開度を大きくするとタンブルが殆ど生成されなくな
り、燃焼安定性が悪くなる。このため、アイドル運転領
域ではタンブル調節弁27の開度を小さくし、燃焼安定
性が確保される程度のタンブルは生成されるようにして
いる。
Since the intake flow rate is originally small and the tumble flow is weak in the idle speed range, the tumble control valve 2 is located on the low load side of the speed range (that is, the idling operation range).
If the opening degree of No. 7 is increased, almost no tumble is generated, and the combustion stability deteriorates. For this reason, in the idling operation region, the opening of the tumble control valve 27 is reduced so that tumble is generated to the extent that combustion stability is ensured.

【0065】図9及び図10はタンブル制御手段45の
別の実施形態を示しており、この実施形態のタンブル制
御手段45は、エンジンの燃焼変動を検出し、この燃焼
変動が所定の許容限界値以下となる範囲でタンブル調整
弁27の開度が最大となるように制御するものである。
なお、図9はタンブル制御手段45の構成のみを示して
いるが、エンジン全体の構成及びECUにおけるタンブ
ル制御手段45以外の構成は図1〜図4に示す実施形態
と同様である。
FIGS. 9 and 10 show another embodiment of the tumble control means 45. The tumble control means 45 of this embodiment detects a combustion fluctuation of the engine, and the combustion fluctuation is set to a predetermined allowable limit value. The control is performed so that the opening of the tumble adjustment valve 27 is maximized in the following range.
Although FIG. 9 shows only the configuration of the tumble control means 45, the configuration of the entire engine and the configuration other than the tumble control means 45 in the ECU are the same as those of the embodiment shown in FIGS.

【0066】図9において、タンブル制御手段45は、
目標図示平均有効圧力Piobj及びエンジン回転数neに応
じて基本目標開度を演算する基本目標開度設定手段45
cと、エンジンの回転変動を調べることにより燃焼変動
を検出して、その変動割合を表すラフネス指数を演算す
るラフネス指数演算手段45dと、ラフネス指数に応じ
て補正量を演算する補正量演算手段45eと、上記基本
目標開度及び補正量から最終的な目標開度を演算する調
節弁開度演算手段45fと、目標開度に対応するタンブ
ル調節弁制御量をタンブル調節弁27のアクチュエータ
28に出力する調節弁制御量出力手段45gとを含んで
いる。
In FIG. 9, the tumble control means 45
Basic target opening setting means 45 for calculating a basic target opening in accordance with the target indicated average effective pressure Piobj and the engine speed ne.
c, a roughness index calculating means 45d for detecting a combustion fluctuation by examining engine rotation fluctuation and calculating a roughness index representing the fluctuation ratio, and a correction amount calculating means 45e for calculating a correction amount according to the roughness index. A control valve opening calculating means 45f for calculating a final target opening from the basic target opening and the correction amount; and outputting a tumble control valve control amount corresponding to the target opening to the actuator 28 of the tumble control valve 27. And control valve output means 45g.

【0067】図10のフローチャートにおいて、ステッ
プS1からS5までの処理、ステップS7の処理及びス
テップS8〜S10の処理は前述の図6のフローチャー
ト中の同符号の各ステップの処理と同じである。
In the flow chart of FIG. 10, the processing of steps S1 to S5, the processing of step S7, and the processing of steps S8 to S10 are the same as the processing of each step of the same reference numerals in the flow chart of FIG.

【0068】ステップS5で成層燃焼領域にあることが
判定された場合には、ステップS60で、目標負荷とエ
ンジン回転数とからタンブル調節弁の基本目標開度TC
V1が算出される。この基本目標開度TCV1は、前述
の図6のフローチャート中のステップS6で求められる
目標開度TCVと同様であればよく、例えばアイドル回
転数よりも高回転側の一定エンジン回転数(N1)にお
いては基本目標開度と目標負荷との関係が図7に実線で
示すようになり、アイドル回転数域においては、基本目
標開度が低負荷側で図7に破線で示すようになればよ
い。そして、このような基本目標開度TCV1は予めマ
ップとして記憶され、ステップS60でこのマップから
演算される。
If it is determined in step S5 that the vehicle is in the stratified combustion region, in step S60, the basic target opening TC of the tumble control valve is calculated from the target load and the engine speed.
V1 is calculated. The basic target opening TCV1 may be the same as the target opening TCV obtained in step S6 in the flowchart of FIG. 6 described above, and, for example, at a constant engine speed (N1) on the higher rotation side than the idle rotation speed. 7, the relationship between the basic target opening and the target load is as shown by a solid line in FIG. 7, and in the idling speed range, the basic target opening may be as shown by the broken line in FIG. The basic target opening TCV1 is stored in advance as a map, and is calculated from the map in step S60.

【0069】次いで、ステップS61でタンブル調節弁
27の開度の補正量ΔTCVが予め定められた下限値と
上限値との間にあるか否かが判定される。上記下限値及
び上限値は、ラフネスの誤検出等で補正量ΔTCVが過
剰に変動してしまうことを避けるためのリミッターであ
り、補正量ΔTCVが上限値以上あるいは下限値以下と
なった場合は、ステップS62で上限値又は下限値に固
定されてから、後述のステップS68に移る。
Next, in step S61, it is determined whether the correction amount ΔTCV of the opening of the tumble control valve 27 is between a predetermined lower limit and an upper limit. The lower limit value and the upper limit value are limiters for preventing the correction amount ΔTCV from excessively fluctuating due to erroneous detection of roughness, and when the correction amount ΔTCV is equal to or more than the upper limit value or equal to or less than the lower limit value, After being fixed to the upper limit or the lower limit in step S62, the process proceeds to step S68 described later.

【0070】ステップS61の判定がYESの場合は、
ステップS63で、エンジンの回転変動から燃焼変動割
合を示すラフネス指数R1が算出され、さらにステップ
S64で、エンジン回転数とアクセル開度からラフネス
の許容限界に相当するラフネス指数閾値R1Tが求めら
れる。そして、ステップS65でラフネス指数R1とラ
フネス指数閾値R1Tとが比較され、ラフネス指数R1
が閾値R1Tより小さければ補正量ΔTCVが増加され
(ステップS66)、ラフネス指数R1が閾値R1T以
上になれば補正量ΔTCVが減少される(ステップS6
7)。
If the determination in step S61 is YES,
In step S63, a roughness index R1 indicating the combustion variation ratio is calculated from the engine rotation variation, and in step S64, a roughness index threshold R1T corresponding to an allowable limit of roughness is obtained from the engine speed and the accelerator opening. Then, in step S65, the roughness index R1 is compared with the roughness index threshold R1T, and the roughness index R1
Is smaller than the threshold value R1T, the correction amount ΔTCV is increased (step S66), and if the roughness index R1 is equal to or larger than the threshold value R1T, the correction amount ΔTCV is reduced (step S6).
7).

【0071】次にステップS68で、上記基本目標開度
TCV1に上記補正量ΔTCVが加算されることによ
り、最終的な目標開度TCVが演算される。そして、タ
ンブル調節弁27が目標開度TCVとなるように駆動さ
れる(ステップS7)。
Next, at step S68, the final target opening TCV is calculated by adding the correction amount ΔTCV to the basic target opening TCV1. Then, the tumble control valve 27 is driven to reach the target opening TCV (step S7).

【0072】このような当実施形態による場合の作用
を、図11を参照しつつ説明する。
The operation of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0073】図11は、図1に示すようなエンジンにお
いて、成層燃焼領域の低負荷域にある場合の、タンブル
調節弁27の開度(タンブル流の強さ)と燃費率及び燃
焼変動との関係を示している。この図のように、燃料噴
射量が少ない低負荷域では、タンブル調節弁開度を小さ
くしてタンブル流を強くすると、燃料噴霧がタンブル流
でシリンダ周辺部に押し流されるとともに燃料が拡散し
易くなることから、燃費率及び燃焼変動が比較的高い。
FIG. 11 shows the relationship between the opening degree of the tumble control valve 27 (the strength of the tumble flow), the fuel consumption rate, and the combustion fluctuation when the engine shown in FIG. 1 is in the low load region of the stratified combustion region. Shows the relationship. As shown in this figure, in the low-load region where the fuel injection amount is small, if the tumble control valve opening is reduced and the tumble flow is strengthened, the fuel spray is pushed to the periphery of the cylinder by the tumble flow and the fuel is easily diffused. Therefore, the fuel efficiency and the combustion fluctuation are relatively high.

【0074】タンブル調節弁開度を大きくしていく(タ
ンブル流が弱くなる)と、成層化が良くなることで燃費
率が次第に低くなり、全開に近い開度で燃費率が最小値
に達する。一方、燃焼変動は、タンブル調節弁27の中
間開度付近まではタンブル調節弁開度が大きくなるにつ
れて低減するが、それよりタンブル調節弁開度が大きく
なると噴霧の気化割合の減少及びタンブル流による燃焼
促進作用の低下等により燃焼変動が増大する傾向が生
じ、燃費率が最小値に達する前に燃焼変動が許容限界値
に達する。
When the opening of the tumble control valve is increased (the tumble flow is weakened), the stratification is improved and the fuel efficiency is gradually lowered, and the fuel efficiency reaches the minimum value at an opening close to the full opening. On the other hand, the combustion fluctuation decreases as the opening of the tumble control valve increases up to the vicinity of the intermediate opening of the tumble control valve 27, but when the opening of the tumble control valve increases, the vaporization rate of the spray decreases and the tumble flow increases. The combustion fluctuation tends to increase due to a decrease in the combustion promoting action, and the combustion fluctuation reaches an allowable limit value before the fuel efficiency reaches the minimum value.

【0075】そこで当実施形態では、ステップS63〜
S68の処理により、ラフネス指数がラフネス閾値(燃
焼変動の許容限界値に相当)となるようにタンブル調節
弁開度TCVを制御しており、この制御により、燃焼変
動が許容限界値以下となる範囲でタンブル調節弁開度が
最大となり、できる限り燃費率が最低値に近づけられる
こととなる。
Therefore, in this embodiment, steps S63 to S63 are performed.
By the process of S68, the tumble control valve opening TCV is controlled so that the roughness index becomes the roughness threshold (corresponding to the permissible limit value of the combustion fluctuation). As a result, the opening degree of the tumble control valve is maximized, and the fuel efficiency is brought as close as possible to the minimum value.

【0076】なお、本発明の制御装置は、上記各実施形
態以外にも種々変更可能である。例えば、上記の図9、
図10に示す実施形態ではラフネス指数と閾値との比較
に基づいてタンブル調節弁開度のフィードバック補正量
を求め、フィードバック制御を行っているが、さらにフ
ィードバック制御に基づいて学習を行うようにしてもよ
い。この場合、例えば、タンブル調節弁の開度の基本制
御値を、燃焼変動割合が上記許容限界値以下に保たれる
範囲内で、運転状態に応じた値に設定するとともに、燃
焼変動割合が上記許容限界値に達するまでタンブル調節
弁の開度を増加方向にフィードバック補正し、そのフィ
ードバック補正量に基づいて学習値を求める。そして、
このように学習を行った後はその学習値をタンブル調節
弁の制御に反映させ、つまり、基本制御量に学習値を加
算した上で、さらに燃焼変動割合に応じたフィードバッ
ク補正を行うようにすればよい。
The control device of the present invention can be variously modified in addition to the above embodiments. For example, in FIG.
In the embodiment shown in FIG. 10, the feedback correction amount of the tumble control valve opening is obtained based on the comparison between the roughness index and the threshold value, and the feedback control is performed. However, learning may be performed based on the feedback control. Good. In this case, for example, the basic control value of the opening degree of the tumble control valve is set to a value corresponding to the operating state within a range in which the combustion fluctuation ratio is kept below the allowable limit value, and the combustion fluctuation ratio is set to the above value. Until the allowable limit value is reached, the opening of the tumble control valve is feedback corrected in the increasing direction, and a learning value is obtained based on the feedback correction amount. And
After learning in this way, the learned value is reflected in the control of the tumble control valve, that is, after adding the learned value to the basic control amount, feedback correction according to the combustion fluctuation ratio is further performed. I just need.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、タンブ
ル生成手段と、タンブル流に逆行するように燃料を燃焼
室内に噴射する燃料噴射弁と、噴射制御手段とを備えた
エンジンにおいて、タンブル調節弁と、これを制御する
タンブル制御手段とを備え、上記成層燃焼領域でタンブ
ル調節弁を非全開状態に作動するとともに、成層燃焼領
域の低負荷側では同領域の高負荷側と比べてタンブル調
節弁の開度を大きくするようにしているため、成層燃焼
領域の低負荷側では、燃料噴射時期が遅らされることに
伴い燃料噴射時期における筒内圧力が高くなることで燃
料噴霧の貫徹力が低くなるのに対し、それに対応するよ
うにタンブル流を弱め、このようにして、成層燃焼領域
内で負荷が変化しても燃料噴霧の貫徹力とタンブル流の
強さとのバランスを適正に調整することができる。従っ
て、混合気成層化状態を良好に維持し、成層燃焼による
燃費改善効果を大幅に高めることができる。
As described above, the present invention relates to an engine provided with a tumble generating means, a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber so as to reverse a tumble flow, and an injection control means. A control valve, and a tumble control means for controlling the control valve, wherein the tumble control valve is operated in a non-full open state in the stratified combustion region, and the tumble control is performed on a low load side of the stratified combustion region as compared with a high load side of the same region. On the low load side of the stratified combustion region, the fuel injection timing is delayed and the in-cylinder pressure at the fuel injection timing increases, so that the fuel spray penetrates. The tumble flow is correspondingly weakened while the force is reduced, thus balancing the penetration of the fuel spray and the strength of the tumble flow even when the load changes in the stratified combustion region. It can be properly adjusted. Therefore, the stratified state of the air-fuel mixture can be favorably maintained, and the effect of improving fuel efficiency by stratified combustion can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の制御装置が適用される火花点火式直噴
エンジンの全体構造の一例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall structure of a spark ignition type direct injection engine to which a control device of the present invention is applied.

【図2】エンジン本体の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an engine body.

【図3】ピストンの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a piston.

【図4】本発明の第1の実施形態によるエンジンコント
ロールユニットの構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an engine control unit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】成層燃焼領域、均一燃焼領域などの運転領域を
設定した制御マップの一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a control map in which operation regions such as a stratified combustion region and a uniform combustion region are set.

【図6】本発明の第1の実施形態によるタンブル調節弁
の制御を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing control of the tumble control valve according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施形態による目標負荷とタン
ブル調節弁の目標開度との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a target load and a target opening of the tumble control valve according to the first embodiment of the present invention.

【図8】成層燃焼領域での負荷の変化に応じた噴霧の貫
徹力、要求タンブル比及びタンブル調節弁開度の変化を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in spray penetration force, required tumble ratio, and tumble control valve opening in accordance with a change in load in a stratified combustion region.

【図9】本発明の第2の実施形態によるタンブル制御手
段の構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a tumble control unit according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施形態によるタンブル調節
弁の制御を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating control of a tumble control valve according to a second embodiment of the present invention.

【図11】タンブル調節弁開度と燃費率及び燃焼変動と
の関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a tumble control valve opening degree, a fuel consumption rate, and combustion fluctuation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン本体 6 燃焼室 10 吸気ポート(タンブル生成手段) 16 点火プラグ 18 燃料噴射弁 27 タンブル調節弁 45 タンブル制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 6 Combustion chamber 10 Intake port (tumble generating means) 16 Spark plug 18 Fuel injection valve 27 Tumble control valve 45 Tumble control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 祐利 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 Fターム(参考) 3G023 AA01 AA02 AA07 AA18 AB01 AC04 AC05 AD02 AD06 AD09 AG01 3G301 HA01 HA04 HA09 HA16 HA17 JA02 JA26 KA08 LA05 LB02 LB04 LC01 LC03 LC04 LC10 MA11 MA18 MA29 NA04 NA05 NA08 NB20 ND02 ND05 NE01 NE15 PA01Z PA04Z PD02Z PD04Z PE01Z PE03Z PF03Z ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yuri Seto 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda F-term (reference) 3G023 AA01 AA02 AA07 AA18 AB01 AC04 AC05 AD02 AD06 AD09 AG01 3G301 HA01 HA04 HA09 HA16 HA17 JA02 JA26 KA08 LA05 LB02 LB04 LC01 LC03 LC04 LC10 MA11 MA18 MA29 NA04 NA05 NA08 NB20 ND02 ND05 NE01 NE15 PA01Z PA04Z PD02Z PD04Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内にタンブル流を生成するタンブ
ル生成手段と、タンブル流に逆行するように燃料を燃焼
室内に噴射する燃料噴射弁と、エンジンの低速、低負荷
側の所定運転領域である成層燃焼領域で点火時期に点火
プラグ付近に可燃混合気を生成するように点火時期に対
応づけて燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御する噴射
制御手段とを備えた火花点火式直噴エンジンにおいて、 上記タンブル流の強度を調節するタンブル調節弁と、こ
のタンブル調節弁を制御するタンブル制御手段とを備
え、 上記タンブル調節弁は、タンブル生成手段を介して燃焼
室に吸気を導く吸気通路に設けられて、その開度が小さ
くなるほどタンブルを強めるように構成され、 上記タンブル制御手段は、上記成層燃焼領域で上記タン
ブル調節弁を非全開状態に作動するとともに、上記成層
燃焼領域の低負荷側では同領域の高負荷側と比べてタン
ブル調節弁の開度を大きくするように制御することを特
徴とする火花点火式直噴エンジンの制御装置。
1. A tumble generating means for generating a tumble flow in a combustion chamber, a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber so as to run counter to the tumble flow, and a predetermined operating region on a low speed and low load side of the engine. Injection control means for controlling the fuel injection timing from the fuel injection valve in association with the ignition timing so as to generate a combustible mixture near the spark plug at the ignition timing in the stratified combustion region. A tumble control valve for adjusting the intensity of the tumble flow, and tumble control means for controlling the tumble control valve; and the tumble control valve is provided in an intake passage for guiding intake air to a combustion chamber via a tumble generation means. The tumble control means is configured to intensify the tumble as the opening degree decreases, and the tumble control means sets the tumble control valve in the non-fully opened state in the stratified combustion region. And a control device for controlling the opening of the tumble control valve to be larger on the low load side of the stratified combustion region than on the high load side of the stratified combustion region. .
【請求項2】 上記タンブル制御手段は、上記成層燃焼
領域内のアイドル回転数より高回転側の領域において低
負荷側でタンブル調節弁の開度を大きくするように制御
することを特徴とする請求項1記載の火花点火式直噴エ
ンジンの制御装置。
2. The tumble control means controls the tumble control valve to increase the opening of the tumble control valve on a low load side in a region where the engine speed is higher than an idle speed in the stratified combustion region. Item 2. A control device for a spark ignition type direct injection engine according to Item 1.
【請求項3】 上記タンブル制御手段は、エンジンの燃
焼変動割合を検出し、その燃焼変動割合が所定の許容限
界値以下となる範囲でタンブル調節弁の開度が最大とな
るように制御することを特徴とする請求項1又は2記載
の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
3. The tumble control means detects an engine combustion fluctuation ratio and controls the tumble control valve so that the opening degree of the tumble control valve is maximized in a range where the combustion fluctuation ratio is equal to or less than a predetermined allowable limit value. The control device for a spark ignition type direct injection engine according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 上記タンブル制御手段は、タンブル調節
弁の開度の基本制御値を、燃焼変動割合が上記許容限界
値以下に保たれる範囲内で、運転状態に応じた値に設定
するとともに、燃焼変動割合が上記限界点に達するまで
タンブル調節弁の開度を増加方向に補正し、かつ、この
補正に基づき、その後のタンブル調節の制御に反映させ
る学習値を求めることを特徴とする請求項3記載の火花
点火式直噴エンジンの制御装置。
4. The tumble control means sets a basic control value of an opening degree of the tumble control valve to a value according to an operation state within a range in which a combustion variation ratio is kept below the allowable limit value. And correcting the opening of the tumble control valve in the increasing direction until the combustion fluctuation rate reaches the limit point, and obtaining a learning value to be reflected in subsequent control of the tumble control based on the correction. Item 3. A control device for a spark ignition type direct injection engine according to Item 3.
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