JP2005098120A - Spark-ignition direct-injection engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve homogenization by restraining a collision of fuel with intake valves in homogeneous combustion, while maintaining ignitability in stratified combustion. <P>SOLUTION: The injection direction of the fuel injected from a fuel injection valve 18, is pointed to the electrode vicinity of a spark plug 16. The fuel injection valve 18 is provided with an electrode lower side nozzle port having the axis pointing to a space outside of a movable range of both intake valves 12, and in close vicinity to an under surface of an electrode of the spark plug 16, when looking at the tip side in the fuel injection direction from at least the fuel injection valve side, and an electrode under side nozzle port having the axis pointing a space in the movable range of both intake valves 12, and in close vicinity to the side of the electrode of the spark plug 16, when looking at the tip side in the fuel injection direction from the fuel injection valve side. The electrode lower side nozzle port is set so as to be positioned above a shade part upper surface of the intake valves 12 in the middle of an intake stroke of increasing a lift quantity of the intake valves 12. A fuel injection timing control means for setting the fuel injection timing, is constituted so that the fuel injection timing in the homogeneous combustion is set in the middle of the intake stroke. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、火花点火式直噴エンジンに関し、特に、複数の噴口を有する燃料噴射弁を備えた火花点火式直噴エンジンに関する。   The present invention relates to a spark ignition direct injection engine, and more particularly to a spark ignition direct injection engine provided with a fuel injection valve having a plurality of injection holes.

従来、点火プラグを備えるとともに、燃料を燃焼室内に直接供給するインジェクタを備え、成層燃焼を行うことによって燃費改善を図るようにして火花点火式直噴エンジンが知られている。
この種のエンジンでは、燃料の拡散を抑えつつも気化、霧化を促進し、かつ点火プラグの電極近傍に着火可能な適度の空燃比の混合気が偏在する状態を確保することが要求される。
このような技術としては、例えば、下記特許文献1に開示されるように、燃料を直接点火プラグの電極に噴射するとともに、噴霧の下方又は側方近傍に気流を生成して、噴霧の広がりを抑える技術が知られている。
特開2001−248443号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a spark ignition direct injection engine is known that includes an ignition plug and an injector that directly supplies fuel into a combustion chamber so as to improve fuel efficiency by performing stratified combustion.
In this type of engine, it is required to promote vaporization and atomization while suppressing fuel diffusion, and to ensure that an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio that can be ignited in the vicinity of the electrode of the spark plug is unevenly distributed. .
As such a technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, fuel is directly injected into the electrode of the spark plug, and an air flow is generated below or near the side of the spray, thereby spreading the spray. Technology to suppress is known.
JP 2001-248443 A

ところが、上記特許文献1では、直接電極に向けて燃料を噴射するため、電極に燃料が液滴となって付着し易く、着火性が悪化するという問題がある。   However, in the above-mentioned Patent Document 1, since the fuel is directly injected toward the electrode, there is a problem that the fuel is likely to adhere to the electrode as droplets and the ignitability is deteriorated.

ところで、インジェクタには、下記特許文献2に開示されるように、複数の噴口を有するインジェクタ(以下、マルチホール型インジェクタと称す)が知られている。
特開2002−130082号公報
By the way, as disclosed in Patent Document 2 below, an injector having a plurality of injection holes (hereinafter referred to as a multi-hole type injector) is known.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130082

そこで、本発明者等によれば、このマルチホール型インジェクタを利用することによって、点火プラグの電極に対する燃料の付着を抑制しつつ、電極付近に着火可能な適度の空燃比の混合気を集めることが可能になることを見出した。
つまり、直接電極に燃料を噴射するのではなく、電極を挟んでその周辺に燃料が偏在するように、複数の噴口を位置させることによって、燃料を複数の噴口から噴射されることによってその燃料の微粒化が図られ、しかも、各噴口から噴射された噴霧の分布中心が点火プラグの電極を避けた位置にあるため、燃料が液滴化して電極へ付着する量を減少することができるものである。
Therefore, according to the present inventors, by using this multi-hole type injector, it is possible to collect an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio that can be ignited in the vicinity of the electrode while suppressing the adhesion of fuel to the electrode of the spark plug. Found that it would be possible.
In other words, instead of directly injecting fuel into the electrode, the fuel is injected from the plurality of nozzles by positioning the plurality of nozzles so that the fuel is unevenly distributed around the electrode. Since the atomization is achieved and the distribution center of the spray sprayed from each nozzle is located at a position avoiding the electrode of the spark plug, the amount of fuel dropletized and adhering to the electrode can be reduced. is there.

ところで、火花点火式直噴エンジンにおいては、上述した成層燃焼に加え、均一燃焼を行うよう構成されており、この均一燃焼時においては、成層燃焼時のように点火プラグの電極近傍に混合気を集めるのではなく燃焼室内全体に混合気を分散し、混合気の均一化を図る必要がある。
ところが、上述したマルチホール型インジョクタを使用した場合、成層燃焼時、点火プラグの電極近傍に燃料噴霧が指向するように噴口が配置されるため、均一燃焼時は燃料噴霧が吸気バルブの傘部に衝突し、燃料が燃焼室内上方側に反射することによって、燃料噴射弁配置側とは反対側の燃焼室内に燃料を十分に分布させることができない虞がある。
By the way, the spark ignition direct injection engine is configured to perform uniform combustion in addition to the above-described stratified combustion. During this uniform combustion, an air-fuel mixture is introduced near the electrode of the spark plug as in stratified combustion. Instead of collecting, it is necessary to disperse the air-fuel mixture throughout the combustion chamber to make the air-fuel mixture uniform.
However, when the multi-hole type injector described above is used, the injection nozzle is arranged so that the fuel spray is directed near the electrode of the spark plug during stratified combustion, so that the fuel spray is placed on the umbrella portion of the intake valve during uniform combustion. There is a possibility that the fuel cannot be sufficiently distributed in the combustion chamber on the side opposite to the fuel injection valve arrangement side due to collision and reflection of the fuel upward in the combustion chamber.

本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、成層燃焼時の着火性を維持しつつ、均一燃焼時の吸気バルブへの燃料の衝突を抑制して混合気の均一化を向上可能な火花点火式直噴エンジンを提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and its object is to maintain the ignitability during stratified combustion while suppressing the collision of fuel with the intake valve during uniform combustion. It is an object of the present invention to provide a spark ignition direct injection engine capable of improving the uniformity of the engine.

前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第1の構成において、燃焼室内に配設される点火プラグと、先端部が二つの吸気バルブの間における上記燃焼室内の周縁に臨むように配設される燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射方向を上記点火プラグの電極近傍に指向させた火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁には、少なくとも当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記両吸気バルブの可動範囲外で、かつ上記点火プラグの電極の下面に近接する空間に指向する電極下方側噴口と、当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記両吸気バルブの可動範囲内で、上記点火プラグの電極の側方に近接する空間に指向する電極側方側噴口とが備えられるとともに、
上記電極側方側噴口の軸心は、上記吸気バルブのリフト量が大きい吸気行程中期において、上記吸気バルブの傘部上面より上方に位置するよう設定され、かつ
上記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射時期をエンジンの運転状態に応じて設定する燃料噴射時期制御手段を備え、
該燃料噴射時期制御手段は、均一燃焼時燃料噴射時期を吸気行程中期に設定するよう構成してある。
本発明の第1の構成によれば、電極下方側噴口は吸気バルブの可動範囲外に配置されるとともに、電極側方側噴口の軸心は吸気行程中期において吸気バルブ傘部の上面より上方に位置するように設定され、燃料噴射時期が吸気行程中期に設定されるため、均一燃焼時、電極下方側噴口から噴射される燃料は吸気バルブに衝突することが抑制されるとともに、電極側方側噴口から噴射される燃料も、その軸心が吸気バルブ傘部の上面より上方に位置する吸気行程中期において噴射されるため、吸気バルブに衝突することが抑制される。
更には、吸気流速が速い吸気行程中期に燃料が噴射されるため、燃料と空気とのミキシングが効果的に行われ、混合気の更なる均一化を図ることができる。
従って、均一燃焼時における混合気の均一化を向上することができる。
また、成層燃焼時は、電極下方側噴口と、電極側方側噴口とによって、微粒化された燃料が点火プラグの電極近傍に集められるため、着火性を向上することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following solution as a solution. That is, in the first configuration of the present invention, an ignition plug disposed in the combustion chamber, and a fuel injection valve disposed such that the tip portion faces the periphery of the combustion chamber between the two intake valves. A spark ignition direct injection engine in which the fuel injection direction injected from the fuel injection valve is directed to the vicinity of the electrode of the spark plug;
The fuel injection valve is oriented at least in a space in which the axial center is outside the movable range of the two intake valves and close to the lower surface of the electrode of the spark plug when viewed from the fuel injection valve side toward the front end side of the fuel injection direction. When viewed from the fuel injection valve side and the front end side of the fuel injection direction from the fuel injection valve side, the axis is directed to a space close to the side of the electrode of the spark plug within the movable range of the two intake valves. And an electrode side nozzle hole,
The axis of the electrode side nozzle hole is set so as to be positioned above the upper surface of the umbrella portion of the intake valve in the middle of the intake stroke in which the lift amount of the intake valve is large, and the fuel injected from the fuel injection valve Fuel injection timing control means for setting the injection timing according to the operating state of the engine,
The fuel injection timing control means is configured to set the fuel injection timing at the time of uniform combustion to the middle stage of the intake stroke.
According to the first configuration of the present invention, the electrode lower side nozzle hole is disposed outside the movable range of the intake valve, and the axis of the electrode side nozzle hole is above the upper surface of the intake valve umbrella portion in the middle of the intake stroke. Since the fuel injection timing is set to the middle stage of the intake stroke, the fuel injected from the lower electrode nozzle is prevented from colliding with the intake valve during uniform combustion, and the side of the electrode The fuel injected from the nozzle is also injected in the middle of the intake stroke, the axial center of which is located above the upper surface of the intake valve umbrella, so that collision with the intake valve is suppressed.
Furthermore, since the fuel is injected in the middle of the intake stroke where the intake flow velocity is fast, the fuel and air are effectively mixed, and the mixture can be made more uniform.
Accordingly, it is possible to improve the homogenization of the air-fuel mixture during the uniform combustion.
Further, at the time of stratified combustion, the atomized fuel is collected in the vicinity of the electrode of the spark plug by the electrode lower side nozzle hole and the electrode side side nozzle hole, so that the ignitability can be improved.

本発明の第2の構成において、上記電極側方側噴口は、上記点火プラグの電極両側の空間にそれぞれ位置するよう二つ設けられ、上記電極下方側噴口及び二つの電極側方側噴口は、燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見て上記点火プラグの電極を中心に略三角形状に配置れるよう構成してある。
本発明の第2の構成によれば、点火プラグの電極が三つの噴口から噴射される燃料噴霧によって囲まれるため、成層燃焼時、点火プラグの電極近傍に微粒化された混合気を十分に集めることができ、着火性を向上することができる。
In the second configuration of the present invention, two electrode side nozzle holes are provided so as to be located in spaces on both sides of the electrode of the spark plug, respectively, and the electrode lower nozzle hole and the two electrode side nozzle holes are It is configured to be arranged in a substantially triangular shape centering on the electrode of the spark plug as viewed from the front end side in the fuel injection direction centering on the axis of the fuel injection valve.
According to the second configuration of the present invention, since the electrode of the spark plug is surrounded by the fuel spray injected from the three nozzles, the atomized mixture is sufficiently collected near the electrode of the spark plug during stratified combustion. And ignitability can be improved.

本発明の第3の構成において、上記電極側方側噴口から噴射される燃料噴霧の外周縁が、上記吸気バルブ側の燃焼室天井壁と略平行に設定されるよう構成してある。
ここで、電極側方側噴口から噴射された燃料の吸気バルブとの衝突を抑制するためには、電極側方側噴口は吸気バルブの傘部の上面より可能な限り上方側に離間して位置させることが望ましいものの、過剰に上方側に指向させると燃焼室の天井壁に燃料噴霧が衝突する虞がある。
本発明の第3の構成によれば、電極側方側噴口から噴射される燃料噴霧が、上記吸気バルブ側の燃焼室天井壁と略平行に設定されるため、電極側方側噴口から噴射された燃料噴霧が燃焼室の天井壁側に衝突することを抑制することができる。
In the third configuration of the present invention, the outer peripheral edge of the fuel spray injected from the electrode side injection port is set substantially parallel to the combustion chamber ceiling wall on the intake valve side.
Here, in order to suppress the collision of the fuel injected from the electrode side injection port with the intake valve, the electrode side injection port is positioned as far as possible above the upper surface of the umbrella portion of the intake valve. Although it is desirable to cause the fuel spray to collide with the ceiling wall of the combustion chamber, the fuel spray may collide with the ceiling wall of the combustion chamber.
According to the third configuration of the present invention, since the fuel spray injected from the electrode side injection port is set substantially parallel to the combustion chamber ceiling wall on the intake valve side, the fuel spray is injected from the electrode side injection port. It is possible to prevent the fuel spray from colliding with the ceiling wall side of the combustion chamber.

本発明の第4の構成において、上記上記電極下方側噴口と電極側方側噴口との軸心間の開き角が、15〜25°の範囲内に設定されるよう構成してある。
本発明者等の鋭意研究の結果、各噴口の軸心間の開き角が、15〜25°の範囲であれば、相互干渉効果が過剰に大きくなることを抑制しつつ、適切な相互干渉効果が得られることを確認した。
つまり、開き角が小さ過ぎると、各燃料噴霧間の空気ボリュームが少なく、相互干渉効果がより大きく作用することによって噴霧貫徹力が過剰に大きくなり、噴射された燃料噴霧が点火プラグの電極近傍を通過し、点火プラグの電極近傍に集めることができないという問題が生じる。
逆に、開き角が大きすぎると、各燃料噴霧が離れ過ぎ、相互干渉効果を得ることができないという問題が生じる。
そして、本発明者等によれば、これらの問題が生じない開き角が、15°〜25°であることを、解析、実験で確認した。
本発明の第4の構成によれば、両噴口の軸心間の開き角が、15〜25°の間に設定されるため、相互干渉効果が過剰に大きくなることを抑制しつつ、適切な相互干渉効果が得られるため、着火性を向上することができる。
In the fourth configuration of the present invention, an opening angle between the axial centers of the electrode lower side nozzle hole and the electrode side side nozzle hole is set in a range of 15 to 25 °.
As a result of diligent research by the present inventors, if the opening angle between the axial centers of each nozzle hole is in the range of 15 to 25 °, the appropriate mutual interference effect is suppressed while suppressing the mutual interference effect from becoming excessively large. It was confirmed that
In other words, if the opening angle is too small, the air volume between the fuel sprays is small, the mutual interference effect acts more and the spray penetration force becomes excessively large, and the injected fuel spray moves near the electrode of the spark plug. The problem arises that it passes through and cannot be collected near the electrode of the spark plug.
On the other hand, if the opening angle is too large, there is a problem that the fuel sprays are too far apart to obtain a mutual interference effect.
And according to the present inventors, it was confirmed by analysis and experiment that the opening angle at which these problems do not occur is 15 ° to 25 °.
According to the 4th structure of this invention, since the opening angle between the axial centers of both nozzle holes is set between 15-25 degrees, it is suitable, suppressing that a mutual interference effect becomes large too much. Since a mutual interference effect is obtained, the ignitability can be improved.

本発明の第5の構成において、上記電極側方側噴口の軸心は、上記燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、吸気行程上死点におけるピストン位置でのピストン上縁部より上方に位置されるよう構成してある。
本発明の第5の構成によれば、吸気行程噴射時、電極側方側噴口の軸線がピストン上縁部より上方に位置されるため、電極側方側噴口から噴射された燃料噴霧がピストン上部に衝突することを抑制することができる。
In the fifth configuration of the present invention, the axial center of the electrode side nozzle hole is seen from the upper edge of the piston at the piston position at the top dead center of the intake stroke when viewed from the fuel injection valve side toward the front end side in the fuel injection direction. It is configured to be positioned above.
According to the fifth configuration of the present invention, during the intake stroke injection, the axis of the electrode side nozzle hole is positioned above the upper edge of the piston, so that the fuel spray injected from the electrode side nozzle is the upper part of the piston. It is possible to suppress the collision.

本発明によれば、成層燃焼時の着火性を維持しつつ、均一燃焼時の吸気バルブへの燃料の衝突を抑制して混合気の均一化を向上することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the collision of the fuel to the intake valve at the time of uniform combustion can be suppressed, and the uniformity of air-fuel mixture can be improved, maintaining the ignitability at the time of stratified combustion.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジン1の全体構成図を示す。
このエンジン1は、複数の気筒、例えば、4つの気筒2、2、2、2(図1では1つのみ開示)が直列に設けら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とを有しており、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る。この各ピストン5とシリンダヘッド4との間の気筒2内には燃焼室6がそれぞれ区画それており、その燃焼室6は、図2に拡大して示すように、気筒2の天井部における略中央部からシリンダヘッド4の下端面付近まで延びる2つの傾斜面を形成することにより、互いに差し掛けられた屋根のような形状をなすいわゆるペントルーフ型燃焼室とされている。一方、ピストン5よりも下方のシリンダブロック3内にはクランク軸7が回転自在に支持されており、このクランク軸7とピストン5とはコネクティングロッド8を介して連結されている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spark ignition direct injection engine 1 according to an embodiment of the present invention.
The engine 1 is arranged on a cylinder block 3 in which a plurality of cylinders, for example, four cylinders 2, 2, 2, 2 (only one is disclosed in FIG. 1) are provided in series, and the cylinder block 3. A cylinder head 4 is provided, and a piston 5 is fitted in each cylinder 2 so as to reciprocate in the vertical direction. Combustion chambers 6 are divided in the cylinders 2 between the pistons 5 and the cylinder heads 4, and the combustion chambers 6 are substantially arranged at the ceiling of the cylinders 2 as shown in an enlarged view in FIG. 2. By forming two inclined surfaces extending from the central portion to the vicinity of the lower end surface of the cylinder head 4, a so-called pent roof type combustion chamber having a roof-like shape is formed. On the other hand, a crankshaft 7 is rotatably supported in the cylinder block 3 below the piston 5, and the crankshaft 7 and the piston 5 are connected via a connecting rod 8.

シリンダヘッド4には、図1、図2に示すように、吸気ポート10及び排気ポート11がそれぞれ2つずつ(図1、図2では、いずれも1つのみ開示)形成されている。この2つの吸気ポート10、10は、その各一端が各気筒2天井部における傾斜面の一方から燃焼室6に開口され、その各他端側が燃焼室6から斜め上方に延びて、エンジン1の一側面(図1、図2中右側面)に互いに独立して開口されており、その各吸気ポート10、10の一端開口には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される吸気弁12、12が配置されている。(図1、図2では、いずれも1つのみ開示)2つの排気ポート11、11には、その各一端が各気筒2の天井部における傾斜面の他方から燃焼室6に開口され、その各他端側は、途中で1つに合流した後略水平に延びてエンジン1の他端面(図1、図2中左側面)に開口されており、その各排気ポート11、11の一端開口には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される排気弁13、13が配置されている。(図1、図2では、いずれも1つのみ開示)   As shown in FIGS. 1 and 2, the cylinder head 4 is formed with two intake ports 10 and two exhaust ports 11 (only one is disclosed in FIGS. 1 and 2). One end of each of the two intake ports 10 and 10 is opened to the combustion chamber 6 from one of the inclined surfaces in the ceiling portion of each cylinder 2, and the other end side of the two intake ports 10 and 10 extends obliquely upward from the combustion chamber 6. Inlet valves 12 and 12 that are opened and closed at a predetermined timing are respectively opened at one side surface (the right side surface in FIGS. 1 and 2) independently of each other, and at one end openings of the intake ports 10 and 10, respectively. Is arranged. (In FIG. 1 and FIG. 2, only one is disclosed.) Each of the two exhaust ports 11 and 11 has one end opened to the combustion chamber 6 from the other inclined surface in the ceiling portion of each cylinder 2, The other end side merges into one in the middle and then extends substantially horizontally and opens to the other end surface of the engine 1 (the left side surface in FIGS. 1 and 2). Exhaust valves 13 and 13 that are opened and closed at predetermined timings are arranged. (In FIG. 1 and FIG. 2, only one is disclosed)

エンジン1の一側面には、図1に示すように、各気筒2の吸気ポート10、10にそれぞれ連通する吸気通路30が接続されている。この吸気通路30は、エンジン1の燃焼室6に対してエアクリーナ(不図示)で濾過された吸気を供給するためのものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸入空気量を検出するためのホットワイヤ式エアフローセンサ31と、吸気通路26を絞る電気式スロットル弁32と、サージタンク33とがそれぞれ配設されている。電気式スロットル弁32は、アクセルペダル(不図示)に対し機械的に連結されておらず、図示しない電気式駆動モータにより駆動されて開閉されるようになっている。   As shown in FIG. 1, an intake passage 30 that communicates with the intake ports 10 and 10 of each cylinder 2 is connected to one side of the engine 1. The intake passage 30 is for supplying intake air filtered by an air cleaner (not shown) to the combustion chamber 6 of the engine 1 and is sucked into the engine 1 in order from the upstream side to the downstream side. A hot wire type air flow sensor 31 for detecting the amount of intake air to be detected, an electric throttle valve 32 for restricting the intake passage 26, and a surge tank 33 are provided. The electric throttle valve 32 is not mechanically connected to an accelerator pedal (not shown), and is opened and closed by being driven by an electric drive motor (not shown).

また、サージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、各気筒2毎に分岐する独立通路とされていて、その各独立通路の下流端部がさらに2つに分岐してそれぞれ吸気ポート10、10に連通されている。   Further, the intake passage 30 on the downstream side of the surge tank 33 is an independent passage branched for each cylinder 2, and the downstream end portion of each independent passage is further branched into two to each of the intake ports 10, 10 is communicated.

また、燃焼室6の上部には、4つの吸排気弁12、12、13、13に囲まれた燃焼室6の略中心に、点火プラグ16が配設されている。この点火プラグ16の先端の電極は、燃焼室6の天井部から所定距離だけ突出した位置にあり、その点火プラグ16の基端部には点火回路17が接続されており、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。   In addition, an ignition plug 16 is disposed at the upper portion of the combustion chamber 6 substantially at the center of the combustion chamber 6 surrounded by the four intake and exhaust valves 12, 12, 13, and 13. The electrode at the tip of the spark plug 16 is located at a position protruding a predetermined distance from the ceiling of the combustion chamber 6, and an ignition circuit 17 is connected to the base end of the spark plug 16 for each cylinder 2. The ignition plug 16 is energized at a predetermined timing.

また、燃焼室6の周縁部には、2つの吸気ポート10、10間で、その各吸気ポート10、10下方に燃料噴射弁18が配設されている。この燃料噴射弁18は、複数の噴口、具体的には八つの噴口を備えたマルチホール型の燃料噴射弁であって、各噴口は、当該各噴口から噴射される燃料噴霧が後述するよう点火プラグ16の電極近傍及びピストン5上方側に指向するよう、その燃料噴射弁18の燃料噴射方向が設定されている。   In addition, a fuel injection valve 18 is disposed on the periphery of the combustion chamber 6 between the two intake ports 10 and 10 and below the intake ports 10 and 10. The fuel injection valve 18 is a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes, specifically, eight injection holes. Each injection hole is ignited so that fuel spray injected from each injection hole will be described later. The fuel injection direction of the fuel injection valve 18 is set so as to be directed near the electrode of the plug 16 and above the piston 5.

燃料噴射弁18の基端部には、全気筒2、2、2、2に共通の燃料分配管19が接続されており、その燃料分配管19は、燃料供給系20から供給される高圧の燃料を各気筒2に分配供給するようになっている。この燃料供給系20は、例えば、図3に示すように構成され、燃料分配管19と燃料タンク21とを連通する燃料通路22の上流側から下流側に向かって、低圧燃料ポンプ23、低圧レギュレータ24、燃料フィルタ25、高圧燃料ポンプ26及び燃圧を調節可能とされる高圧レギュレータ27が順に配設されており、高圧燃料ポンプ26及び高圧レギュレータ27は、リターン通路29により燃料タンク21側に接続されている。尚、符合28は、燃料タンク21側に戻す燃料の圧力状態を整える低圧レギュレータである。
また、高圧燃料ポンプ26は、カム軸(不図示)の端部側に配設され、カム軸の回転に応じて駆動されるよう構成されている。
A fuel distribution pipe 19 common to all the cylinders 2, 2, 2, 2 is connected to the base end portion of the fuel injection valve 18, and the fuel distribution pipe 19 has a high pressure supplied from the fuel supply system 20. Fuel is distributed and supplied to each cylinder 2. The fuel supply system 20 is configured, for example, as shown in FIG. 3, and the low-pressure fuel pump 23, the low-pressure regulator are arranged from the upstream side to the downstream side of the fuel passage 22 that communicates the fuel distribution pipe 19 and the fuel tank 21. 24, a fuel filter 25, a high-pressure fuel pump 26, and a high-pressure regulator 27 capable of adjusting the fuel pressure are sequentially arranged. The high-pressure fuel pump 26 and the high-pressure regulator 27 are connected to the fuel tank 21 side by a return passage 29. ing. Reference numeral 28 denotes a low pressure regulator that adjusts the pressure state of the fuel returned to the fuel tank 21 side.
The high-pressure fuel pump 26 is disposed on the end side of a cam shaft (not shown) and is configured to be driven according to the rotation of the cam shaft.

これにより、低圧燃料ポンプ23により燃料タンク21から吸い上げられた燃料は、低圧レギュレータ24により調圧された後、燃料フィルタ25を介して高圧燃料ポンプ26に圧送される。そして、高圧燃料ポンプ26によって昇圧した燃料の一部を高圧レギュレータ27により流量調節しながらリターン通路29によって燃料タンク21側に戻すことで、燃料分配管19へ供給する燃料の圧力状態を適正値、例えば、12MPa〜20MPaに調整する。   Thus, the fuel sucked up from the fuel tank 21 by the low-pressure fuel pump 23 is regulated by the low-pressure regulator 24 and then pumped to the high-pressure fuel pump 26 via the fuel filter 25. A part of the fuel boosted by the high-pressure fuel pump 26 is returned to the fuel tank 21 side by the return passage 29 while adjusting the flow rate by the high-pressure regulator 27, so that the pressure state of the fuel supplied to the fuel distribution pipe 19 is an appropriate value, For example, the pressure is adjusted to 12 MPa to 20 MPa.

一方、エンジンの他側面には、図1に示すように、燃焼室6から既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路36が接続されている。この排気通路36の上流端部は、各気筒2毎に分岐して排気ポート11に連通する排気マニホールド37であり、この排気マニホールド37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38が配設されている。このリニアO2センサ38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範囲において酸素濃度に対してリニアな出力が得られるようになっている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, an exhaust passage 36 for discharging burned gas (exhaust gas) from the combustion chamber 6 is connected to the other side of the engine. An upstream end portion of the exhaust passage 36 is an exhaust manifold 37 that branches into each cylinder 2 and communicates with the exhaust port 11. A linear O 2 sensor that detects an oxygen concentration in the exhaust is provided at a collection portion of the exhaust manifold 37. 38 is disposed. The linear O2 sensor 38 is used to detect the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas, and can output linearly with respect to the oxygen concentration within a predetermined range including the theoretical air-fuel ratio. .

また、排気マニホールド37の集合部には、排気管39の上流端が接続されており、その排気管39には、上流側から下流側に向けて順に、三元触媒54、NOx吸収剤40が接続されている。そのNOx吸収剤40は、排気中の酸素濃度の高い雰囲気でNOxを吸収する一方、酸素濃度の低下に伴い吸収したNOxを放出し、その放出NOxを排気中のHC、CO等により還元浄化するNOx吸収還元タイプのものとされている。   Further, the upstream end of the exhaust pipe 39 is connected to the collecting portion of the exhaust manifold 37, and the three-way catalyst 54 and the NOx absorbent 40 are sequentially connected to the exhaust pipe 39 from the upstream side to the downstream side. It is connected. The NOx absorbent 40 absorbs NOx in an atmosphere with a high oxygen concentration in the exhaust, while releasing NOx absorbed as the oxygen concentration decreases, and reduces and purifies the released NOx by HC, CO, etc. in the exhaust. NOx absorption reduction type.

図1中、50は、エンジンコントロールユニットであって、点火回路17、燃料噴射弁18、燃料供給系20の高圧レギュレータ27、電気式スロットル弁32、吸気流動制御弁(不図示)、EGR弁(不図示)等は、このエンジンコントロールユニット(以下、ECUという)50によって制御される。このため、ECU50には、少なくとも、クランク軸7の回転角度(エンジン回転数)を検出するクランク角センサ9、エアフローセンサ31、リニアO2センサ38等からの各出力信号が入力され、加えて、アクセルペダルの開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ51からの出力信号が入力されるようになっている。   In FIG. 1, reference numeral 50 denotes an engine control unit, which is an ignition circuit 17, a fuel injection valve 18, a high pressure regulator 27 for a fuel supply system 20, an electric throttle valve 32, an intake flow control valve (not shown), an EGR valve ( The engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 50 is controlled. For this reason, at least the output signals from the crank angle sensor 9, the airflow sensor 31, the linear O2 sensor 38, etc., which detect the rotation angle (engine speed) of the crankshaft 7, are input to the ECU 50, in addition to the accelerator. An output signal from an accelerator opening sensor 51 that detects the opening of the pedal (accelerator operation amount) is input.

ECU50は、各センサから入力される信号に基づいて、燃料噴射弁18による燃料噴射時期、高圧レギュレータ27による燃圧制御、及び燃料噴射弁18、点火回路17、高圧レギュレータ27による燃焼状態制御を行うよう構成されている。
(燃料噴射制御)
燃料噴射制御は、エンジン温度に応じて燃料噴射制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。
燃料噴射制御マップは、エンジン温度が所定値(例えば、80度)以上の温間時は図4(a)に示す温間時のマップに、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は図4(b)に示す冷間時のマップに切換えられる。
温間時のマップは、図4(a)ように、エンジンの運転状態が低負荷低回転領域にある時、成層燃焼領域とされ、その領域では、燃料噴射弁18による燃料噴射時期を圧縮行程の所定時期、例えば、一括噴射の場合、圧縮上死点前(BTDC)0°〜60°の範囲に燃料を噴射させて、点火プラグ16の近傍に混合気が層状に偏在する状態で燃焼させる成層燃焼が行われる。この成層燃焼領域では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御される。また、成層燃焼領域以外の領域は、均一燃焼領域とされており、燃料噴射弁18により気筒2の吸気行程中期、例えば、吸気上死点後100°〜120°付近の吸気弁12が最大リフトするクランク角を中心に、吸気弁が最大リフト量の3/4以上リフトする略最大リフトのクランク角範囲内、例えば、吸気上死点後60°〜150°のクランク角範囲内に燃料を噴射させて吸気と十分に混合し、燃焼室6内に均一な混合気を形成した上で燃焼させる均一燃焼が行われる。この均一燃焼領域では、大部分の運転領域で混合気の空燃比が略理論空燃比(A/F≒14.7)になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御されるが、全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比(A/F=13程度)に制御して、高負荷に対応した大出力が得られるようになっている。
また、冷間時のマップは、図4(b)に示すように、全運転領域において均一燃焼が行われる。
The ECU 50 performs fuel injection timing by the fuel injection valve 18, fuel pressure control by the high pressure regulator 27, and combustion state control by the fuel injection valve 18, the ignition circuit 17, and the high pressure regulator 27 based on signals input from the sensors. It is configured.
(Fuel injection control)
In the fuel injection control, the fuel injection control map is switched according to the engine temperature, and the control is performed according to the switched map.
The fuel injection control map is a warm time map shown in FIG. 4A when the engine temperature is a predetermined value (for example, 80 degrees) or more, and is shown when the engine temperature is lower than the predetermined value. The map is switched to the cold map shown in 4 (b).
As shown in FIG. 4A, the warm-time map is a stratified combustion region when the engine operating state is in the low load low rotation region, and in this region, the fuel injection timing by the fuel injection valve 18 is compressed. In the case of batch injection, for example, in the case of batch injection, fuel is injected in the range of 0 ° to 60 ° before compression top dead center (BTDC), and the mixture is burned in a state where the air-fuel mixture is unevenly distributed in the vicinity of the spark plug 16. Stratified combustion is performed. In this stratified combustion region, the fuel injection amount and the throttle opening are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the region other than the stratified combustion region is a uniform combustion region, and the intake valve 12 in the middle of the intake stroke of the cylinder 2 by the fuel injection valve 18, for example, around 100 ° to 120 ° after the intake top dead center, is lifted to the maximum. Fuel is injected into the crank angle range of approximately the maximum lift at which the intake valve lifts 3/4 or more of the maximum lift amount, for example, within the crank angle range of 60 ° to 150 ° after the intake top dead center. Thus, the fuel is sufficiently mixed with the intake air to form a uniform air-fuel mixture in the combustion chamber 6, and the uniform combustion is performed. In this uniform combustion region, the fuel injection amount and the throttle opening are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio (A / F≈14.7) in most operation regions. In the load operation state, the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = about 13), and a large output corresponding to a high load can be obtained.
In the cold map, as shown in FIG. 4B, uniform combustion is performed in the entire operation region.

(燃圧制御)
燃圧制御は、エンジン温度に応じて燃圧制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。
燃圧制御マップは、エンジン温度が所定値(例えば、80度)以上の温間時は図5(a)に示す温間時のマップに、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は図5(b)に示す冷間時のマップに切換えられる。
温間時のマップは、図5(a)に示すように、成層燃焼領域では、エンジン回転数の上昇につれて燃圧が12MPaから20MPaの間で変更される一方、少なくとも高回転側の均一燃焼領域では、一律20MPaに設定される。
また、冷間時のマップは、図5(b)に示すように、均一燃焼が行われる全運転領域において一律20MPaに設定される。
ただし、上述したとおり、高圧燃料ポンプ26はカム軸の回転に応じて駆動されるようになっており、始動時はカム軸の回転が低くく燃圧が十分に上がらないことから、始動時の燃圧は、例えば、0.5MPa程度になっている。
(Fuel pressure control)
In the fuel pressure control, the fuel pressure control map is switched according to the engine temperature, and the control is performed according to the switched map.
The fuel pressure control map is a warm time map shown in FIG. 5A when the engine temperature is a predetermined value (for example, 80 degrees) or more, and FIG. 5 when the engine temperature is lower than the predetermined value. The map is switched to the cold map shown in (b).
As shown in FIG. 5A, the warm-time map shows that in the stratified combustion region, the fuel pressure is changed between 12 MPa and 20 MPa as the engine speed increases, but at least in the uniform combustion region on the high rotation side. , Uniformly set to 20 MPa.
Moreover, the map at the time of cold is uniformly set to 20 MPa in the entire operation region where uniform combustion is performed as shown in FIG.
However, as described above, the high-pressure fuel pump 26 is driven according to the rotation of the camshaft, and since the rotation of the camshaft is low and the fuel pressure does not rise sufficiently at the start, the fuel pressure at the start Is, for example, about 0.5 MPa.

次に、本発明のポイントとなるマルチホール型の燃料噴射弁18の八つの噴口について、図2、図6乃至図9に基づき説明する。
図6はマルチホール型の燃料噴射弁18の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸心に対する各噴口の軸心との三次元傾斜角を模式的に示した図、図7はピストンが下死点位置おけるシリンダヘッドの縦断面図、図8は図7のA−A矢視図、図9はマルチホール型の燃料噴射弁18の各噴口から燃料が噴射されている状態を示す斜視図である。
Next, the eight injection holes of the multi-hole type fuel injection valve 18 which are the points of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 6 to 9.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a three-dimensional inclination angle with respect to the axis of each nozzle hole with respect to the axis when the front end side of the fuel injection direction is viewed around the axis of the multi-hole type fuel injection valve 18. 7 is a longitudinal sectional view of the cylinder head in which the piston is at the bottom dead center position, FIG. 8 is a view taken along the line AA in FIG. 7, and FIG. 9 is a view in which fuel is injected from each injection hole of the multi-hole type fuel injection valve 18. It is a perspective view which shows a state.

図6において、Lはマルチホール型の燃料噴射弁18の軸心、Vは吸気弁12の最大リフト位置(例えば、最大リフト量が9mmの場合の位置を示す)、P1はピストン上死点位置、P2はピストン下死点位置、L1乃至L8は第1噴口乃至第8噴口の各軸心(噴口は図示省略)、A1乃至A8は第1噴口乃至第8噴口から噴射された燃料の噴霧角、Eは点火プラグの電極を示している。
全噴口の噴口径は同一径とされており、例えば、0.15mmに設定されている。
尚、L1が請求項における電極下方側噴口の軸心、L2、L3が請求項における電極側方側噴口の軸心に該当する。
そして、各噴口の軸心L1乃至L8は、軸心L、吸気弁の最大リフト位置V、ピストン上死点位置P1、ピストン下死点位置P2、点火プラグの電極Eに対して次のような傾斜角関係とされている。
In FIG. 6, L is the axis of the multi-hole fuel injection valve 18, V is the maximum lift position of the intake valve 12 (for example, the position when the maximum lift is 9 mm), and P1 is the piston top dead center position. , P2 is the piston bottom dead center position, L1 to L8 are the axial centers of the first to eighth nozzles (the nozzles are not shown), and A1 to A8 are the spray angles of the fuel injected from the first to eighth nozzles. , E indicate the electrodes of the spark plug.
The nozzle diameters of all the nozzle holes are the same, for example, set to 0.15 mm.
Note that L1 corresponds to the axis of the electrode lower side nozzle hole in the claims, and L2 and L3 correspond to the axis of the electrode side nozzle hole in the claims.
The axis L1 to L8 of each nozzle hole is as follows with respect to the axis L, the maximum lift position V of the intake valve, the piston top dead center position P1, the piston bottom dead center position P2, and the electrode E of the spark plug. The inclination angle is related.

まず、第1噴口の軸心L1は、軸心Lから点火プラグの電極E下方の所定位置に指向するよう配置されている。尚、第1噴口の軸心L1、噴霧角A1は、二つの吸気弁12の最大リフト位置V、Vの間に位置、つまり、吸気弁12の可動範囲外に位置されている。
また、第1噴口から噴射される燃料の噴霧角A1は、図8に示すように、吸気弁12、12の間に位置するよう配置されている。
第2噴口の軸心L2は、軸心Lから点火プラグの電極E側方(図中左側)の所定位置に指向するよう配置されている。
第3噴口の軸心L3は、軸心Lから点火プラグの電極E側方(図中右側)の所定位置に指向するよう配置されている。
尚、第2噴口の軸心L2、噴霧角A2、第3噴口の軸心L3、噴霧角A3は、ともに吸気弁12の最大リフト位置V、Vの可動範囲内に位置されている。
また、第2噴口の噴霧角A2、第3噴口の噴霧角A3は、図8に示すように、吸気バルブのリフト量が大きくなる吸気行程中期において吸気弁12、12の上方側に位置されるとともに、その外周縁が、図7に示すように、燃焼室6の吸気側天井壁6aに略平行になるよう設定されている。
また、第1噴口乃至第3噴口の各軸心L1乃至L3、各噴霧角A1乃至A3は、図7に示すように、ピストンが上死点位置(図8中二点鎖線で示す)であってもピストン上縁部より上方に位置するよう設定されている。
First, the axis L1 of the first nozzle hole is arranged so as to be directed from the axis L to a predetermined position below the electrode E of the spark plug. Note that the axis L1 and the spray angle A1 of the first nozzle are located between the maximum lift positions V of the two intake valves 12, that is, outside the movable range of the intake valve 12.
Further, the spray angle A1 of the fuel injected from the first nozzle is arranged so as to be positioned between the intake valves 12 and 12, as shown in FIG.
The axis L2 of the second nozzle hole is arranged so as to be directed from the axis L to a predetermined position on the side of the electrode E of the spark plug (left side in the figure).
The axial center L3 of the third nozzle hole is arranged so as to be directed from the axial center L to a predetermined position on the side of the electrode E of the spark plug (right side in the figure).
The axis L2 of the second nozzle hole, the spray angle A2, the axis L3 of the third nozzle hole, and the spray angle A3 are all located within the movable range of the maximum lift positions V, V of the intake valve 12.
Further, as shown in FIG. 8, the spray angle A2 of the second nozzle hole and the spray angle A3 of the third nozzle hole are positioned above the intake valves 12 and 12 in the middle of the intake stroke when the lift amount of the intake valve becomes large. In addition, as shown in FIG. 7, the outer peripheral edge is set to be substantially parallel to the intake side ceiling wall 6 a of the combustion chamber 6.
In addition, the shaft centers L1 to L3 and the spray angles A1 to A3 of the first nozzle hole to the third nozzle hole are the top dead center positions (indicated by two-dot chain lines in FIG. 8), as shown in FIG. However, it is set to be positioned above the upper edge of the piston.

第4噴口の軸心L4は、軸心Lからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置P2よりも上方側の所定位置(図中左側)に指向するよう配置されている。
第5噴口の軸心L5は、軸心Lからピストン側(図中下方側)で、ピストン下死点位置P2よりも上方側の所定位置(図中センター位置)に指向するよう配置されている。
第6噴口の軸心L6は、軸心Lからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置P2よりも上方側の所定位置(図中右側)に指向するよう配置されている。
第7噴口の軸心L7は、軸心Lからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置P2よりも下方側の所定位置(図中左側)に指向するよう配置されている。
第8噴口の軸心L8は、軸心Lからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置P2よりも下方側の所定位置(図中右側)に指向するよう配置されている。
尚、第3噴口乃至第8噴口の軸心L3乃至L8、噴霧角A3乃至A8は、それぞれ吸気弁12の最大リフト位置V、Vの可動範囲外に位置されている。
また、各噴口から噴射された全体の燃料噴霧は、軸心Lを中心とする70°以下の円錐空間内に収まるように設定されている。
そして、以上のように各噴口、噴霧角が設定された燃料噴射弁18から噴射された燃料の噴霧は、例えば、図9に示すような状態となる。
The axial center L4 of the fourth nozzle hole is arranged so as to be directed from the axial center L to a predetermined position (left side in the figure) above the piston bottom dead center position P2 on the piston side (lower side in the figure).
The axis L5 of the fifth nozzle hole is arranged on the piston side (lower side in the figure) from the axis L so as to be directed to a predetermined position (center position in the figure) above the piston bottom dead center position P2. .
The axis L6 of the sixth nozzle hole is arranged so as to be directed from the axis L to a predetermined position (right side in the figure) above the piston bottom dead center position P2 on the piston side (lower side in the figure).
The shaft center L7 of the seventh nozzle hole is arranged so as to be directed from the shaft center L to a predetermined position (left side in the figure) below the piston bottom dead center position P2 on the piston side (lower side in the figure).
The axial center L8 of the eighth nozzle hole is disposed so as to be directed from the axial center L to a predetermined position (right side in the figure) below the piston bottom dead center position P2 on the piston side (lower side in the figure).
The axis L3 to L8 and the spray angles A3 to A8 of the third to eighth nozzles are located outside the movable range of the maximum lift positions V and V of the intake valve 12, respectively.
Further, the entire fuel spray injected from each nozzle is set so as to be within a conical space of 70 ° or less with the axis L as the center.
Then, as described above, the spray of fuel injected from the fuel injection valve 18 in which each nozzle hole and spray angle are set is in a state as shown in FIG. 9, for example.

以上説明したように、点火プラグの電極Eの下方及び両側方に、第1乃至第3噴口の軸心L1乃至L3が配置されているため、成層燃焼時、点火プラグの電極E近傍に微粒化された混合気を集めることができ、着火性を向上することができる。
また、第2噴口の噴霧角A2、第3噴口の噴霧角A3は、吸気バルブのリフト量が大きくなる吸気行程中期において吸気弁12、12の上方側に位置されるため、第2、第3噴口から噴射された燃料噴霧の吸気弁12、12への衝突を抑制することができる。
また、第2噴口の噴霧角A2、第3噴口の噴霧角A3の外周縁が、燃焼室6の吸気側天井壁6aに略平行になるよう設定されているため、第2、第3噴口から噴射された燃料噴霧の天井壁6aへの衝突を抑制することができる。
また、第1噴口乃至第3噴口の各軸心L1乃至L3、各噴霧角A1乃至A3は、ピストンが上死点位置であってもピストン上縁部より上方に位置するよう設定されているため、第1乃至第3噴口から噴射された燃料噴霧のピストン5への衝突を抑制することができる。
また、軸心Lよりもピストン側に第4乃至第8噴口の軸心L4乃至L8が配置されているため、燃焼室6全体に混合気を存在させることができ、均一燃焼時における混合気の均質化を向上することができる。
また、第1、第4乃至第8噴口の各軸心L1、L4乃至L8は、吸気弁12の可動範囲外に配置されるため、多噴口としながらも大半の噴口を吸気弁12の可動範囲外に配置でき、各噴口から噴射される燃料噴霧が吸気弁12に衝突することを抑制することができる。
As described above, since the axial centers L1 to L3 of the first to third nozzle holes are disposed below and on both sides of the electrode E of the spark plug, atomization occurs near the electrode E of the spark plug during stratified combustion. The collected air-fuel mixture can be collected, and the ignitability can be improved.
Further, the spray angle A2 of the second nozzle hole and the spray angle A3 of the third nozzle hole are positioned above the intake valves 12 and 12 in the middle of the intake stroke when the lift amount of the intake valve becomes large. The collision of the fuel spray injected from the injection port with the intake valves 12, 12 can be suppressed.
In addition, since the outer peripheral edges of the spray angle A2 of the second nozzle hole and the spray angle A3 of the third nozzle hole are set to be substantially parallel to the intake side ceiling wall 6a of the combustion chamber 6, the second and third nozzle holes Collision of the injected fuel spray on the ceiling wall 6a can be suppressed.
Further, the axial centers L1 to L3 and the spray angles A1 to A3 of the first to third nozzle holes are set so as to be positioned above the upper edge of the piston even when the piston is at the top dead center position. The collision of the fuel spray injected from the first to third nozzle holes with the piston 5 can be suppressed.
Further, since the shaft centers L4 to L8 of the fourth to eighth nozzle holes are arranged on the piston side with respect to the shaft center L, the air-fuel mixture can exist in the entire combustion chamber 6, and the air-fuel mixture at the time of uniform combustion can be made. Homogenization can be improved.
Further, since the axial centers L1, L4 to L8 of the first, fourth to eighth nozzles are arranged outside the movable range of the intake valve 12, most of the nozzle holes are movable within the movable range of the intake valve 12 while being multi-holes. It can arrange | position outside and it can suppress that the fuel spray injected from each nozzle hole collides with the intake valve 12. FIG.

ここで、点火プラグの電極E近傍に配置される第1噴口L1乃至第3噴口L3との関係については、つぎのような要求がある。
つまり、成層燃焼が行われる温間時は、微粒化された混合気を点火プラグの電極E近傍に集めるため、相互干渉効果を生じさせる必要がある一方、冷間始動時は、相互干渉効果が生じると、逆に点火プラグの電極へ濃い混合気が付着して始動性が悪化するため、相互干渉効果が生じさせないようにしたいという要求がある。
そこで、点火プラグの電極E周辺にその軸心が指向する第1乃至第3噴口の軸心L1乃至L3は、その各噴口から噴射される燃料の噴霧角αと、各噴口の開き角θとが以下に示す関係になるよう設定されている。
尚、開き角θは15°〜25°の間の角度、例えば、20°に予め設定されており、噴霧角αが燃圧、筒内圧の違いによって変化し、噴霧角αと開き角θとの関係が変化するようになっている。
まず、成層燃焼が行われる温間時、例えば、燃圧が12MPaで、筒内圧が1MPaの時は、図10(a)に示すように、第1噴口、第2噴口(第3噴口)から噴射される燃料の噴霧角α1は共に広がり、第1噴口と第2噴口(第3噴口)との開き角θ1よりもその角度が大きくなっている。
従って、各噴霧角α1は互いに接近し、第1噴口と第2噴口、および第1噴口と第3噴口から噴射された燃料噴霧間に相互干渉効果が生じる状態とされている。
尚、温間時噴霧角α1が拡大するのは、燃圧、筒内圧ともに高く、燃料と筒内空気との摩擦が大きいため、燃料が気化し、気化した燃料が外方に広がるためである。
また、均一燃焼が行われる冷間始動時、例えば、燃圧が0.5MPaで、筒内圧が0.1MPaの時は、図10(b)に示すように、第1噴口、第2噴口(第3噴口)から噴射される燃料の噴霧角α2は共に小さくなり、第1噴口と第2噴口(第3噴口)との開き角θ1よりもその角度が小さくなっている。
従って、各噴霧角α2は互いに離れて位置し、上述の相互干渉効果が生じない状態とされている。
尚、冷間始動時噴霧角α2が小さくなるのは、燃圧、筒内圧ともに低く、燃料と筒内空気との摩擦が小さいため、燃料の気化が悪く、燃料の外方への広がりが小さいためである。
Here, regarding the relationship with the first nozzle hole L1 to the third nozzle hole L3 disposed in the vicinity of the electrode E of the spark plug, there are the following requirements.
In other words, when the stratified charge combustion is warm, the atomized air-fuel mixture is collected in the vicinity of the electrode E of the spark plug, so that it is necessary to generate a mutual interference effect. When this occurs, a rich air-fuel mixture adheres to the electrode of the spark plug and the startability deteriorates, so there is a demand for preventing the mutual interference effect from occurring.
Therefore, the axial centers L1 to L3 of the first to third nozzle holes whose axial centers are directed around the electrode E of the spark plug are the spray angle α of the fuel injected from each nozzle hole, and the opening angle θ of each nozzle hole. Is set to have the following relationship.
The opening angle θ is set in advance to an angle between 15 ° and 25 °, for example, 20 °. The spray angle α varies depending on the difference in fuel pressure and in-cylinder pressure, and the spray angle α is different from the opening angle θ. Relationships are changing.
First, when the stratified charge combustion is warm, for example, when the fuel pressure is 12 MPa and the in-cylinder pressure is 1 MPa, as shown in FIG. 10A, injection is performed from the first injection port and the second injection port (third injection port). The fuel spray angle α1 is widened and is larger than the opening angle θ1 between the first nozzle hole and the second nozzle hole (third nozzle hole).
Accordingly, the spray angles α1 are close to each other, and a mutual interference effect is generated between the fuel sprays injected from the first nozzle hole and the second nozzle hole and from the first nozzle hole and the third nozzle hole.
The reason why the warm spray angle α1 is increased is that both the fuel pressure and the in-cylinder pressure are high and the friction between the fuel and the in-cylinder air is large, so that the fuel is vaporized and the vaporized fuel spreads outward.
Further, at the time of cold start in which uniform combustion is performed, for example, when the fuel pressure is 0.5 MPa and the in-cylinder pressure is 0.1 MPa, as shown in FIG. The spray angle α2 of the fuel injected from the three nozzle holes is small, and the angle is smaller than the opening angle θ1 between the first nozzle hole and the second nozzle hole (third nozzle hole).
Accordingly, the spray angles α2 are positioned away from each other, and the above-described mutual interference effect is not generated.
The reason why the spray angle α2 during the cold start is small is that both the fuel pressure and the in-cylinder pressure are low, the friction between the fuel and the in-cylinder air is small, the fuel is poorly vaporized, and the outward spread of the fuel is small. It is.

また、第1噴口の軸心L1と、その第1噴口の軸心L1下方側に配置される第5噴口の軸心L5との関係については、つぎのような要求がある。
つまり、成層燃焼時の着火性を確保するためには、第1噴口の軸心L1は、点火プラグの電極E近傍に指向させる必要があるが、第1噴口に対して第5噴口が接近し過ぎると、第1噴口と第5噴口との間において相互干渉効果が生じ、第1噴口から噴射される燃料噴霧が第5噴口側に引き寄せられ、点火プラグの電極E近傍に混合気を集めることができなくなる虞がある。
そこで、第1噴口の軸心L1と、第5噴口の軸心L5とは、その各噴口から噴射される燃料の噴霧角αと、各噴口の開き角θとが以下に示すような関係に設定されている。
尚、開き角θは、例えば、略35°に予め設定されており、噴霧角αが燃圧、筒内圧の違いによって変化し、噴霧角αと開き角θとの関係が変化するようになっている。
まず、成層燃焼が行われる温間時、例えば、燃圧が12MPaで、筒内圧が1MPaの時は、図11(a)に示すように、第1噴口、第5噴口から噴射される燃料の噴霧角α3は共に広がるものの、第1噴口と第5噴口との開き角θ2よりもその角度は小さくなっている。
従って、各噴霧角α3は互いに離れて位置し、相互干渉効果が生じない状態とされている。
また、均一燃焼が行われる冷間始動時、例えば、燃圧が0.5MPaで、筒内圧が0.1MPaの時は、図11(b)に示すように、第1噴口、第5噴口から噴射される燃料噴霧の噴霧角α4は温間時に対して更に小さくなり、冷間時においても温間時と同様、噴霧角α4は第1噴口と第5噴口との開き角θ2よりも小さくなっている。
従って、各噴霧角α4が互いに離れて位置し、相互干渉効果が生じない状態とされている。
以上のように、第1噴口と第5噴口とは、成層燃焼が行われる温間時、均一燃焼が行われる冷間始動時ともに、相互干渉効果が生じないよう、各噴口から噴射される燃料の噴霧角と、各噴口間の開き角との関係が設定されている。
Moreover, there exists the following request | requirement about the relationship between the axial center L1 of a 1st nozzle hole, and the axial center L5 of the 5th nozzle hole arrange | positioned below the axial center L1 of the 1st nozzle hole.
That is, in order to ensure the ignitability during stratified combustion, the axis L1 of the first nozzle hole needs to be directed to the vicinity of the electrode E of the spark plug, but the fifth nozzle approaches the first nozzle hole. If it passes, a mutual interference effect will arise between the 1st nozzle hole and the 5th nozzle hole, the fuel spray injected from the 1st nozzle hole will be drawn to the 5th nozzle side, and air-fuel mixture will be collected in the vicinity of electrode E of a spark plug There is a risk that it will not be possible.
Therefore, the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L5 of the fifth nozzle hole have a relationship such that the spray angle α of the fuel injected from each nozzle hole and the opening angle θ of each nozzle hole are as shown below. Is set.
The opening angle θ is preset to, for example, approximately 35 °, and the spray angle α changes depending on the difference in fuel pressure and in-cylinder pressure, and the relationship between the spray angle α and the opening angle θ changes. Yes.
First, when the stratified charge combustion is warm, for example, when the fuel pressure is 12 MPa and the in-cylinder pressure is 1 MPa, as shown in FIG. 11A, the fuel spray injected from the first and fifth nozzles Although the angle α3 widens, the angle is smaller than the opening angle θ2 between the first nozzle hole and the fifth nozzle hole.
Accordingly, the spray angles α3 are located away from each other and do not cause a mutual interference effect.
Further, at the time of cold start in which uniform combustion is performed, for example, when the fuel pressure is 0.5 MPa and the in-cylinder pressure is 0.1 MPa, as shown in FIG. 11 (b), injection is performed from the first injection port and the fifth injection port. The spray angle α4 of the fuel spray is further reduced with respect to the warm time, and the cold spray angle α4 is smaller than the opening angle θ2 between the first and fifth nozzles in the cold state as in the warm time. Yes.
Accordingly, the spray angles α4 are located away from each other and no mutual interference effect occurs.
As described above, the first nozzle hole and the fifth nozzle hole are fuels injected from the respective nozzle holes so that the mutual interference effect does not occur both in the warm time in which stratified combustion is performed and in the cold start in which uniform combustion is performed. The relationship between the spray angle and the opening angle between the nozzle holes is set.

ここで、開き角θ1が15°〜25°の間に設定される理由は、次のとおりである。
つまり、開き角θが小さ過ぎると、各燃料噴霧間の空気ボリュームが少なく、相互干渉効果がより大きく作用することによって噴霧貫徹力Lが過剰に大きくなり、噴射された燃料噴霧が点火プラグ16の電極E近傍を通過し、点火プラグ16の電極E近傍に集めることができないという問題が生じる。
逆に、開き角θが大きすぎると、各燃料噴霧が離れ過ぎ、相互干渉効果を得ることができないという問題が生じる。
そして、これらの問題が生じない開き角θが、燃料噴射弁18の噴口径を0.15mm、燃圧を20MPaとした場合、15°〜25°であることを、解析、実験により確認した。
Here, the reason why the opening angle θ1 is set between 15 ° and 25 ° is as follows.
That is, if the opening angle θ is too small, the air volume between the fuel sprays is small, the mutual interference effect acts more, and the spray penetration force L becomes excessively large. There arises a problem that it passes through the vicinity of the electrode E and cannot be collected in the vicinity of the electrode E of the spark plug 16.
On the other hand, if the opening angle θ is too large, there is a problem that the fuel sprays are too far apart to obtain a mutual interference effect.
Then, it was confirmed by analysis and experiment that the opening angle θ at which these problems do not occur is 15 ° to 25 ° when the nozzle diameter of the fuel injection valve 18 is 0.15 mm and the fuel pressure is 20 MPa.

また、第1噴口乃至第3噴口から点火プラグ16の電極Eまでの距離は、20mm以上に設定されている。
以下、図12に基づき理由を説明する。
まず、噴口から噴射された燃料噴霧は、中心付近に存在し、微粒化していない液状の燃料が分布する中心噴霧領域aと、その中心噴霧領域aの外方に存在し、微粒化された燃料が分布する周辺噴霧領域bとに分けることができる。
そして、通常、噴口から噴射された燃料噴霧は、噴口から徐々に円錐状に広がっていくものの、周辺噴霧領域bは、噴口から20mmより短いと微粒化が進んでおらず、存在しない状態にある。
一方、点火プラグ16は、各噴霧領域の内、中心噴霧領域a内に配置すると点火プラグ16の電極Eが濡れて着火しないことから、中心噴霧領域a外方の周辺噴霧領域b内に配置する必要がある。
以上より、点火プラグ16は噴口から20mm以上離れた周辺噴霧領域bに配置する必要がある。
The distance from the first through third nozzle holes to the electrode E of the spark plug 16 is set to 20 mm or more.
Hereinafter, the reason will be described with reference to FIG.
First, the fuel spray injected from the nozzle is present in the vicinity of the center, a central spray region a in which liquid fuel that is not atomized is distributed, and the atomized fuel that exists outside the center spray region a. Can be divided into the peripheral spray region b in which is distributed.
Normally, the fuel spray injected from the nozzle hole gradually spreads conically from the nozzle hole, but if the peripheral spray region b is shorter than 20 mm from the nozzle hole, atomization has not progressed and is not present. .
On the other hand, the spark plug 16 is disposed in the peripheral spray region b outside the central spray region a because the electrode E of the spark plug 16 is wet and does not ignite when disposed in the central spray region a in each spray region. There is a need.
From the above, it is necessary to arrange the spark plug 16 in the peripheral spray region b that is 20 mm or more away from the nozzle hole.

ここで、以上のように説明してきた噴霧角α、噴霧貫徹力Lの定義について、図11に基づき説明しておく。
噴霧角αとは、燃料噴射弁18からの幾何学的な燃料噴射エリアであって、その幾何学的な燃料噴射エリアとは、仮に燃焼室6内に吸気流動がないとした場合における燃料噴霧の液滴エリアのことである。
以下、具体例について説明する。
図13(a)に示すように、燃料噴射弁18の噴口部A点から20mm下流の位置において、噴霧中心線が通る仮想平面と燃料噴霧の輪郭が交差する二点B、Cを決定し、∠BACをもって噴霧角αを定義する(α=∠BAC)。
また、図13(b)に示すように、燃料噴射弁18の軸心方向に対し、噴霧の最先端部との距離を噴霧貫徹力Lとして定義する。
尚、噴霧角α及び噴霧貫徹力Lの実際の計測方法としては、例えばレーザーシート法を用いればよい。
すなわち、まず、燃料噴射弁18により噴射される流体として燃料性状相当のドライソルベルトなる試料を用い、この試料の圧力を常温下において実際に使用される燃料圧力の範囲内の所定値(例えば、12MPa)に設定する。また、雰囲気圧力としては、噴霧の撮影が可能なレーザー通過窓と計測用窓とを備えた圧力容器を例えば、0.5MPaに加圧する。そして、常温下において、1パルス当たりの燃料噴射量が9mm/strokeになるように、燃料噴射弁18に所定パルス幅の駆動パルス信号を入力して燃料を噴射させる。この際、燃料噴霧に対してその噴霧中心線を通るように厚さ5mmのレーザーシート光を照射しておいて、このレーザーシート光面に対して直交する方向から高速度カメラにて噴霧画像を撮影する。そして、上述の駆動パルス信号の入力時期から1.56ミリ秒後の撮影画面に基づいて、上述の定義に従って噴霧角θ及び噴霧貫徹力Lを決定する。
尚、撮影画像における噴霧の輪郭というのは、液滴状の試料粒子のエリアの輪郭であり、試料粒子のエリアはレーザーシート光によって明るくなるため、撮影画像において輝度の変化している部分から噴霧の輪郭を割り出すようにしている。
Here, the definitions of the spray angle α and the spray penetration force L described above will be described with reference to FIG.
The spray angle α is a geometric fuel injection area from the fuel injection valve 18, and the geometric fuel injection area is a fuel spray when there is no intake flow in the combustion chamber 6. This is the droplet area.
Hereinafter, specific examples will be described.
As shown in FIG. 13 (a), at a position 20 mm downstream from the nozzle part A point of the fuel injection valve 18, two points B and C where the imaginary plane through which the spray center line passes and the outline of the fuel spray intersect are determined. The spray angle α is defined by ∠BAC (α = ∠BAC).
Further, as shown in FIG. 13 (b), the distance from the most advanced portion of the spray is defined as the spray penetration force L with respect to the axial direction of the fuel injection valve 18.
As an actual measurement method of the spray angle α and the spray penetration force L, for example, a laser sheet method may be used.
That is, first, a sample of dry sol belt corresponding to fuel properties is used as the fluid injected by the fuel injection valve 18, and the pressure of this sample is set to a predetermined value within the range of fuel pressure actually used at room temperature (for example, 12 MPa). Moreover, as an atmospheric pressure, the pressure vessel provided with the laser passage window which can image | photograph spraying, and the window for a measurement is pressurized to 0.5 Mpa, for example. Then, a drive pulse signal having a predetermined pulse width is input to the fuel injection valve 18 so that the fuel injection amount per pulse is 9 mm 3 / stroke at room temperature, and fuel is injected. At this time, a laser sheet light having a thickness of 5 mm is irradiated to the fuel spray so as to pass through the spray center line, and a spray image is taken with a high-speed camera from a direction orthogonal to the laser sheet light surface. Take a picture. Then, the spray angle θ and the spray penetration force L are determined according to the above-mentioned definition based on the imaging screen 1.56 milliseconds after the input timing of the above-described drive pulse signal.
Note that the spray contour in the photographed image is the contour of the droplet-shaped sample particle area, and the sample particle area is brightened by the laser sheet light. I try to figure out the outline.

従って、本実施形態によれば、温間時は、燃圧、筒内圧ともに高く噴霧角αが広がり易い状態下で、燃料噴射弁18の第1噴口の軸心L1と第2噴口の軸心L2との開き角θ、及び第1噴口の軸心L1と第3噴口の軸心L3との開き角θが、それぞれ、その両噴口から噴射される燃料の噴霧角α以下とされるため、第1噴口と第2噴口とからそれぞれ噴射された燃料の噴霧角αの間の空間における空気ボリューム、第1噴口と第3噴口とからそれぞれ噴射された燃料の噴霧角αの間の空間における空気ボリュームが減少し、上述した各燃料噴霧の相互干渉効果が得られるため、着火性を向上することができる。
また、冷間時は、燃料の圧力、筒内圧ともに低くく噴霧角αが広がり難い状態下で、上記開き角が上記噴霧角αよりも大きくされるため、第1噴口と第2噴口から噴射された噴霧角αの間の空間における空気ボリューム、第1噴口と第3噴口から噴射された噴霧角αの間の空間における空気ボリュームが増加し、上述した相互干渉効果を抑制できるため、微粒化した混合気が電極Eに多量に付着して着火性が悪化することを抑制できる。
また、第2噴口の軸心L2、噴霧角A2、第3噴口の軸心L3、噴霧角A3は、吸気バルブのリフト量が大きくなる吸気行程中期において吸気弁12、12の上方側に位置されるため、吸気行程中期に第2、第3噴口から噴射された燃料噴霧の吸気弁12、12への衝突を抑制することができる。
また、第2噴口の噴霧角A2、第3噴口の噴霧角A3の外周縁が、燃焼室6の吸気側天井壁6aに略平行になるよう設定されるため、第2、第3噴口から噴射された燃料噴霧の天井壁6aへの衝突を抑制することができる。
また、第1噴口乃至第3噴口の各軸心L1乃至L3、各噴霧角A1乃至A3は、ピストン5が上死点位置であってもピストン上縁部より上方に位置するよう設定されているため、第1乃至第3噴口から噴射された燃料噴霧のピストン5への衝突を抑制することができる。
また、第1噴口の軸心L1と第2噴口の軸心L2との開き角θ、及び第1噴口の軸心L1と第3噴口の軸心L3との開き角θが、15〜25°の間に設定されるため、相互干渉効果が過剰に大きくなることを抑制しつつ、適切な相互干渉効果が得られるため、着火性を向上することができる。
また、第1乃至第3噴口から点火プラグ16の電極Eまでの距離が20mm以上に設定されるため、相互干渉効果を確実に得ることができ、着火性を向上することができるとともに、微粒化した燃料が分布する周辺噴霧領域b内に点火プラグ16の電極Eを配置することができ、微粒化していない燃料が電極Eに付着するのを抑制することができる。
また、成層燃焼時、第1噴口の軸心L1と第5噴口の軸心L5との間の開き角θが、その両噴口から噴射される燃料の噴霧角αよりも大きくされるため、両噴口から噴射された噴霧角αの間の空間における空気ボリュームが拡大し、上述した各燃料噴霧の相互干渉を抑制できるため、第1噴口から噴射される燃料噴霧が第5噴口側に引き寄せられる現象を抑制でき、点火プラグ16の電極E近傍付近に混合気を集めることができる。
また、均一燃焼時、ピストン側に配置される第4乃至第8噴口から燃料が噴射されるため、燃焼室全体に混合気を分散させることができ、燃焼室6内における混合気の均一化を図ることができる。
また、均一燃焼時、吸気流速が早い吸気行程中期に燃料が噴射されるたため、燃料と空気とのミキシングが効果的に行われ、混合気の均一化を向上することができる。
Therefore, according to the present embodiment, when warm, both the fuel pressure and the in-cylinder pressure are high and the spray angle α is likely to spread, and the axis L1 of the first injection port and the axis L2 of the second injection port of the fuel injection valve 18 are maintained. And the opening angle θ between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L3 of the third nozzle hole are set to be equal to or less than the spray angle α of the fuel injected from both the nozzle holes, respectively. The air volume in the space between the spray angles α of fuel injected from the first nozzle hole and the second nozzle hole, and the air volume in the space between the spray angles α of fuel injected from the first nozzle and the third nozzle, respectively. And the mutual interference effect of each fuel spray described above can be obtained, so that the ignitability can be improved.
Further, when cold, both the fuel pressure and the in-cylinder pressure are low, and the spray angle α is difficult to spread, and the opening angle is made larger than the spray angle α. Therefore, the fuel is injected from the first and second nozzles. Since the air volume in the space between the sprayed angles α and the air volume in the space between the spray angles α ejected from the first and third nozzles can be increased and the above-described mutual interference effect can be suppressed, atomization can be achieved. It can suppress that the air-fuel | gaseous mixture which adhered to the electrode E in large quantities, and ignitability deteriorates.
Further, the axis L2 of the second nozzle hole, the spray angle A2, the axis L3 of the third nozzle hole, and the spray angle A3 are positioned above the intake valves 12 and 12 in the middle of the intake stroke when the lift amount of the intake valve increases. Therefore, it is possible to suppress the collision of the fuel spray injected from the second and third nozzles with the intake valves 12 and 12 in the middle of the intake stroke.
Further, since the outer peripheral edges of the spray angle A2 of the second nozzle hole and the spray angle A3 of the third nozzle hole are set so as to be substantially parallel to the intake side ceiling wall 6a of the combustion chamber 6, injection is performed from the second and third nozzle holes. The collision of the fuel spray applied to the ceiling wall 6a can be suppressed.
Further, the axial centers L1 to L3 and the spray angles A1 to A3 of the first to third nozzle holes are set so as to be positioned above the upper edge of the piston even when the piston 5 is at the top dead center position. Therefore, the collision of the fuel spray injected from the first to third nozzle holes with the piston 5 can be suppressed.
Further, the opening angle θ between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L2 of the second nozzle hole, and the opening angle θ between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L3 of the third nozzle hole are 15 to 25 °. Therefore, the appropriate mutual interference effect can be obtained while suppressing the mutual interference effect from becoming excessively large, so that the ignitability can be improved.
In addition, since the distance from the first to third nozzle holes to the electrode E of the spark plug 16 is set to 20 mm or more, a mutual interference effect can be reliably obtained, ignitability can be improved, and atomization can be achieved. The electrode E of the spark plug 16 can be disposed in the peripheral spray region b where the dispersed fuel is distributed, and the fuel that has not been atomized can be prevented from adhering to the electrode E.
Further, at the time of stratified combustion, the opening angle θ between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L5 of the fifth nozzle hole is made larger than the spray angle α of the fuel injected from both the nozzle holes. Since the air volume in the space between the spray angles α injected from the nozzle holes is expanded and the mutual interference of the fuel sprays described above can be suppressed, the fuel spray injected from the first nozzle holes is attracted to the fifth nozzle side. The air-fuel mixture can be collected near the electrode E of the spark plug 16.
Further, since fuel is injected from the fourth to eighth nozzles arranged on the piston side during uniform combustion, the air-fuel mixture can be dispersed throughout the combustion chamber, and the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 can be made uniform. Can be planned.
In addition, during uniform combustion, fuel is injected in the middle of the intake stroke where the intake air flow rate is fast, so that mixing of the fuel and air is effectively performed, and the mixture can be made more uniform.

尚、本実施形態では、八つの噴口を備えたマルチホール型の燃料噴射弁18の例を示したが、その他の噴口数を備えたマルチホール型の燃料噴射弁に適用するようにしてもよい。   In this embodiment, an example of the multi-hole type fuel injection valve 18 having eight injection holes is shown. However, the present invention may be applied to a multi-hole type fuel injection valve having other numbers of injection holes. .

本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジンの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a spark ignition direct injection engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るシリンダヘッド縦断面図。The cylinder head longitudinal cross-sectional view which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料供給系概略図。1 is a schematic diagram of a fuel supply system according to an embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施形態に係る温間時の燃料噴射制御マップを示す図、冷間時の燃料噴射制御マップを示す図。(A) is a figure which shows the fuel-injection control map at the time of warm which concerns on embodiment of this invention, and is a figure which shows the fuel-injection control map at the time of cold. (a)は本発明の実施形態に係る温間時の燃圧制御マップを示す図、(b)は冷間時の燃圧制御マップを示す図。(A) is a figure which shows the fuel pressure control map at the time of warm which concerns on embodiment of this invention, (b) is a figure which shows the fuel pressure control map at the time of cold. 本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸心に対する各噴口との三次元傾斜角を模式的に示す図。The figure which shows typically the three-dimensional inclination | tilt angle with each nozzle hole with respect to an axial center when the fuel injection direction front end side is seen centering on the axial center of the fuel injection valve which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るピストン下死点位置おけるシリンダヘッドの縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the cylinder head in the piston bottom dead center position which concerns on embodiment of this invention. 図8のA−A矢視図。FIG. 9 is an AA arrow view of FIG. 8. 本発明の実施形態に係る燃料噴射弁からの燃料噴射状態を示す斜視図。The perspective view which shows the fuel-injection state from the fuel injection valve which concerns on embodiment of this invention. (a)は本発明の実施形態に係る温間時の燃料の噴霧角と第1噴口と第2、第3噴口との開き角との関係を示す図、(b)は冷間始動時の燃料の噴霧角と第1噴口と第2、第3噴口との開き角との関係を示す図。(A) is a figure which shows the relationship between the spray angle of the fuel at the time of the warm time which concerns on embodiment of this invention, and the opening angle of a 1st nozzle hole, and a 2nd, 3rd nozzle hole, (b) is the time of a cold start The figure which shows the relationship between the spray angle of a fuel, and the opening angle of a 1st nozzle hole, and a 2nd, 3rd nozzle hole. (a)は本発明の実施形態に係る温間時の燃料の噴霧角と第1噴口と第5噴口との開き角との関係を示す図、(b)は冷間始動時の燃料の噴霧角と第1噴口と第5噴口との開き角との関係を示す図。(A) is a figure which shows the relationship between the spray angle of the fuel at the time of warm which concerns on embodiment of this invention, and the opening angle of a 1st nozzle hole, and a 5th nozzle hole, (b) is the fuel atomization at the time of cold start The figure which shows the relationship between an angle | corner and the opening angle of a 1st nozzle hole and a 5th nozzle hole. 本発明の実施形態に係る燃料噴霧の噴霧状態を示す図。The figure which shows the spraying state of the fuel spray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る噴霧角、噴霧貫徹力の定義を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the definition of the spray angle which concerns on embodiment of this invention, and the spray penetration force.

符号の説明Explanation of symbols

1:エンジン
6:燃焼室
6a:天井壁
12、12:吸気弁
16:点火フプラグ
18:燃料噴射弁
23:低圧燃料ポンプ(燃圧調整手段)
24:低圧レギュレータ(燃圧調整手段)
26:高圧燃料ポンプ(燃圧調整手段)
27:高圧レギュレータ(燃圧調整手段)
50:エンジンコントロールユニット(燃料噴射時期制御手段)
V:吸気弁の最大リフト位置(吸気弁の可動範囲)
L:軸心
L1:第1噴口の軸線(電極下方側噴口の軸心)
L2:第2噴口の軸線(電極側方側噴口の軸心)
L3:第3噴口の軸線(電極側方側噴口の軸心)
α1、α2、α3、α4:噴霧角
θ1、θ2:開き角
1: engine 6: combustion chamber 6a: ceiling wall 12, 12: intake valve 16: ignition plug 18: fuel injection valve 23: low pressure fuel pump (fuel pressure adjusting means)
24: Low pressure regulator (fuel pressure adjustment means)
26: High-pressure fuel pump (fuel pressure adjusting means)
27: High pressure regulator (fuel pressure adjustment means)
50: Engine control unit (fuel injection timing control means)
V: Maximum lift position of intake valve (movable range of intake valve)
L: Axis center L1: Axis line of first nozzle hole (axis center of electrode lower nozzle hole)
L2: Axis of second nozzle hole (axis of electrode side nozzle hole)
L3: Axis of third nozzle hole (axis of electrode side nozzle hole)
α1, α2, α3, α4: Spray angle θ1, θ2: Opening angle

Claims (5)

燃焼室内に配設される点火プラグと、先端部が二つの吸気バルブの間における上記燃焼室内の周縁に臨むように配設される燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射方向が上記点火プラグの電極近傍に指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁には、少なくとも当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記両吸気バルブの可動範囲外で、かつ上記点火プラグの電極の下面に近接する空間に指向する電極下方側噴口と、当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記両吸気バルブの可動範囲内で、上記点火プラグの電極の側方に近接する空間に指向する電極側方側噴口とが備えられるとともに、
上記電極側方側噴口の軸心は、上記吸気バルブのリフト量が大きい吸気行程中期において、上記吸気バルブの傘部上面より上方に位置するよう設定され、かつ
上記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射時期をエンジンの運転状態に応じて設定する燃料噴射時期制御手段を備え、
該燃料噴射時期制御手段は、均一燃焼時の燃料噴射時期を吸気行程中期に設定するよう構成されていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
A fuel to be injected from the fuel injection valve, comprising: a spark plug disposed in the combustion chamber; and a fuel injection valve disposed such that a tip portion thereof faces the periphery of the combustion chamber between the two intake valves. In the spark ignition direct injection engine in which the injection direction is directed to the vicinity of the electrode of the spark plug,
The fuel injection valve is oriented at least in a space in which the axial center is outside the movable range of the two intake valves and close to the lower surface of the electrode of the spark plug when viewed from the fuel injection valve side toward the front end side of the fuel injection direction. When viewed from the fuel injection valve side and the front end side of the fuel injection direction from the fuel injection valve side, the axis is directed to a space close to the side of the electrode of the spark plug within the movable range of the two intake valves. And an electrode side nozzle hole,
The axis of the electrode side nozzle hole is set so as to be positioned above the upper surface of the umbrella portion of the intake valve in the middle of the intake stroke in which the lift amount of the intake valve is large, and the fuel injected from the fuel injection valve Fuel injection timing control means for setting the injection timing according to the operating state of the engine,
The spark ignition direct injection engine characterized in that the fuel injection timing control means is configured to set the fuel injection timing at the time of uniform combustion in the middle of the intake stroke.
上記電極側方側噴口は、上記点火プラグの電極両側の空間にそれぞれ位置するよう二つ設けられており、
上記電極下方側噴口及び二つの電極側方側噴口は、燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見て上記点火プラグの電極を中心に略三角形状に配置されてい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。
Two electrode side nozzle holes are provided so as to be located in spaces on both sides of the electrode of the spark plug,
The electrode lower side nozzle hole and the two electrode side side nozzle holes are arranged in a substantially triangular shape centering on the electrode of the spark plug when viewed from the front end side in the fuel injection direction centering on the axis of the fuel injection valve. 2. The spark ignition direct injection engine according to claim 1, wherein
上記電極側方側噴口から噴射される燃料噴霧の外周縁が、上記吸気バルブ側の燃焼室天井壁と略平行に設定されてい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。   3. The spark ignition direct type according to claim 1, wherein an outer peripheral edge of the fuel spray injected from the electrode side nozzle hole is set substantially parallel to a combustion chamber ceiling wall on the intake valve side. Jet engine. 上記電極下方側噴口と電極側方側噴口との軸心間の開き角が、15〜25°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の火花点火式直噴エンジン。   The opening angle between the axial centers of the electrode lower side nozzle hole and the electrode side side nozzle hole is set within a range of 15 to 25 °. Spark ignition direct injection engine. 上記電極側方側噴口の軸心は、上記燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、吸気行程上死点におけるピストン位置でのピストン上縁部より上方に位置されるていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。   The axial center of the electrode side nozzle hole is located above the upper edge of the piston at the piston position at the top dead center of the intake stroke when viewed from the fuel injection valve side toward the front end side in the fuel injection direction. Features a spark ignition direct injection engine.
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