JP2005171866A - Fuel injection control device - Google Patents

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Yoshihiro Okada
吉弘 岡田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02Arrangements having two or more sparking plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device capable of purifying exhaust gas further by suppressing generation of PM and un-burnt gas. <P>SOLUTION: This device is provided with a first ignition plug 21 having an ignition gap 20 arranged at a center part of the combustion chamber 14, a second ignition plug 23 having an ignition gap 22 arranged with shifting to an exhaust port 17 side, a fuel injection valve 24 directly injecting fuel into the combustion chamber 14 from an opposite side of the second ignition plug 23 with putting the first ignition plug 21 in a middle, a piston 11 have a hollow 27 for increasing fuel injection route from the fuel injection valve 24 to the ignition gap 22 side of the second ignition plug 23 formed thereon, and a control device controlling ignition of the first and the second ignition plug 21, 23 and injection timing of fuel from the fuel injection valve 24 according to a first operation mode igniting only the first ignition plug 21, a second operation mode igniting the first and the second ignition plug 21, 23 and a third operation mode igniting only the second ignition plug 23. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両の運転モードに応じた最適な燃焼を実現し得る火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for a spark ignition internal combustion engine capable of realizing optimum combustion according to an operation mode of a vehicle.

内燃機関の燃費を改善する手法の一つとして、空燃比をストイキオメトリから外れたリーン傾向に設定して希薄混合気を燃焼させる技術が知られている。この希薄燃焼技術において、点火プラグの点火ギャップの周囲に介在する混合気の燃料密度を他の部分よりも高めた状態で点火プラグを点火させ、混合気を燃焼させるようにした成層燃焼方式は、希薄混合気を燃焼させる場合の失火の危険性を回避することが可能であり、エンジン負荷が比較的小さな運転領域のみならず、エンジン負荷がより大きな運転領域においても採用することが可能である。この成層燃焼技術で重要となるのは、周囲よりも高濃度の燃料を含む混合気を点火プラグの点火ギャップの周囲に形成することと、全体として見た場合にリーン状態となる混合気を途中で失火させることなく、確実に燃焼を継続させることである。   As one of methods for improving the fuel consumption of an internal combustion engine, a technique for burning a lean air-fuel mixture by setting the air-fuel ratio to a lean tendency deviating from stoichiometry is known. In this lean combustion technology, the stratified combustion system in which the fuel plug is ignited in a state where the fuel density of the air-fuel mixture interposed around the ignition gap of the spark plug is higher than that of the other part and the air-fuel mixture is burned, It is possible to avoid the risk of misfire in the case of burning a lean air-fuel mixture, and it is possible to adopt not only in an operation region where the engine load is relatively small but also in an operation region where the engine load is larger. What is important in this stratified combustion technology is that an air-fuel mixture containing fuel at a concentration higher than that of the surroundings is formed around the ignition gap of the spark plug, and the air-fuel mixture that becomes lean when viewed as a whole is halfway. This is to ensure that combustion continues without misfire.

特許文献1に記載された技術は、吸気行程時に吸気ポート内に燃料を噴射して燃焼室内に均質な混合気を形成するために用いられるポート燃料噴射弁と、点火プラグの点火ギャップの周囲に相対的に高密度な燃料を含む混合気を形成するように、圧縮行程終了間際に燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁とを具え、この筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を点火プラグの点火ギャップに導くための窪みをピストンの頂面に形成したものである。   The technology described in Patent Document 1 is provided with a port fuel injection valve used for injecting fuel into an intake port during an intake stroke to form a homogeneous mixture in a combustion chamber, and around an ignition gap of an ignition plug. A cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber just before the end of the compression stroke so as to form an air-fuel mixture containing relatively high density fuel, and the fuel injected from the cylinder fuel injection valve Is formed on the top surface of the piston.

特許文献2に記載された技術は、吸気行程時に燃焼室内に燃料を直接噴射して燃焼室内に均質な混合気を形成するための筒内燃料噴射弁と、点火プラグの点火ギャップ周囲に相対的に高密度な燃料を含む混合気を形成するように、圧縮行程終了間際に燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁とを具え、この筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を点火プラグの点火ギャップに導くための窪みをピストンの頂面に形成したものである。   The technique described in Patent Document 2 is based on the fact that a cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber during the intake stroke to form a homogeneous mixture in the combustion chamber, and the ignition plug relative to the periphery of the ignition gap. And an in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber just before the end of the compression stroke so as to form an air-fuel mixture containing high-density fuel in the cylinder, and ignites the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve A recess for guiding the ignition gap of the plug is formed on the top surface of the piston.

アウディ社のA3(モデルFSI2.0)には、点火プラグの点火ギャップの周囲に相対的に高密度な燃料を含む混合気が形成されるように、圧縮行程終了間際に点火プラグの点火ギャップに向けて燃料を直接噴射する低貫徹力タイプの筒内燃料噴射弁が組み込まれている。   Audi A3 (model FSI 2.0) has a spark plug ignition gap just before the end of the compression stroke so that a mixture containing relatively high density fuel is formed around the spark plug ignition gap. A low penetrating type in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel toward the vehicle is incorporated.

特開2002−364409号公報JP 2002-364409 A 特開2001−214744号公報JP 2001-214744 A

特許文献1に開示された技術において、吸気行程にてポート燃料噴射弁から吸気ポート内に燃料を噴射したり、特許文献2に開示された技術において、吸気行程にて筒内燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射して均質な混合気を燃焼室内に形成する場合、火炎伝播の対称性から燃焼室の径方向中央部から混合気を点火させれば良い。   In the technique disclosed in Patent Document 1, fuel is injected into the intake port from the port fuel injection valve in the intake stroke, or in the technique disclosed in Patent Document 2, combustion is performed from the in-cylinder fuel injection valve in the intake stroke. When fuel is injected into the chamber to form a homogeneous mixture in the combustion chamber, the mixture may be ignited from the radial center of the combustion chamber due to the symmetry of flame propagation.

これに対し、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射して混合気の成層燃焼を行う場合、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を燃焼室内の空気と共に点火プラグの点火ギャップへと巻き上げるための窪みをピストンの頂面に形成する必要がある。しかも、このような窪みを形成したとしても、筒内燃料噴射弁からピストンの窪みを介して点火プラグの点火ギャップへと至る燃料の噴射経路長が充分ではなく、特にエンジン回転速度が比較的大きな領域では燃料を完全に気化させることが困難である。この結果、成層燃焼時に燃焼室内に噴射された燃料の気化が不十分となり、未燃ガスや微小粒子(PM)が排出されてしまう可能性があった。   On the other hand, when performing stratified combustion of the air-fuel mixture by directly injecting fuel from the in-cylinder fuel injection valve into the combustion chamber during the compression stroke, the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is ignited with the air in the combustion chamber. It is necessary to form a recess in the top surface of the piston for winding up to the ignition gap. Moreover, even if such a depression is formed, the length of the fuel injection path from the in-cylinder fuel injection valve to the ignition gap of the ignition plug through the depression of the piston is not sufficient, and in particular, the engine speed is relatively large. In the region, it is difficult to vaporize the fuel completely. As a result, the fuel injected into the combustion chamber during stratified combustion becomes insufficiently vaporized, and unburned gas and fine particles (PM) may be discharged.

アウディ社のA3においては、筒内燃料噴射弁から点火プラグの点火ギャップに向けて燃料が直接噴射されるため、気化の不十分な燃料がピストンの頂面に付着しにくく、未燃ガスやPMの排出を抑制することができ、しかも燃焼のサイクル間変動も小さいという利点を有する。しかしながら、このA3に組み込まれた低貫徹力タイプの筒内燃料噴射弁は、燃焼室全体に均一な混合気を形成させるような機能を持っていないため、燃焼室全体に均一な混合気を形成させることができず、特にエンジン負荷の高い運転領域で問題となる場合があった。   In the Audi A3, fuel is directly injected from the in-cylinder fuel injection valve toward the ignition gap of the spark plug, so that insufficiently vaporized fuel is unlikely to adhere to the top surface of the piston. Emission can be suppressed, and the fluctuation between combustion cycles is small. However, the low penetration type in-cylinder fuel injection valve incorporated in the A3 does not have a function of forming a uniform air-fuel mixture in the entire combustion chamber, so a uniform air-fuel mixture is formed in the entire combustion chamber. In some cases, particularly in an operating region where the engine load is high.

本発明の第1の形態は、内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配される第1点火プラグと、この第1点火プラグの点火ギャップに対し前記燃焼室に開口する排気ポート側に偏って点火ギャップが配される第2点火プラグと、前記第1点火プラグを挟んで前記第2点火プラグの反対側から前記燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、この筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を前記第2点火プラグの点火ギャップ側へと導く窪みが前記燃焼室に臨む頂面に形成されたピストンと、車両の運転モードに応じて前記第1,第2点火プラグの点火および前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御装置とを具えた燃料噴射制御装置であって、前記運転モードは、前記第1点火プラグのみを点火させる第1の運転モードと、前記第1および第2点火プラグを点火させる第2の運転モードと、前記第2点火プラグのみを点火させる第3の運転モードとを有することを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a first spark plug in which an ignition gap is arranged at a radial center portion of a combustion chamber of an internal combustion engine, and an exhaust port that opens to the combustion chamber with respect to the ignition gap of the first spark plug. A second spark plug having an ignition gap biased to the side, an in-cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber from the opposite side of the second spark plug across the first spark plug, A depression formed on the top surface of the cylinder facing the combustion chamber, and a depression for guiding the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve to the ignition gap side of the second spark plug, and the first and the second in accordance with the operation mode of the vehicle A fuel injection control device comprising a control device for controlling the ignition timing of the second spark plug and the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve, wherein the operation mode ignites only the first spark plug. First driving mode When a second operation mode of igniting the first and second spark plugs, is characterized in that a third operating mode of igniting only said second spark plug.

本発明において、第1の運転モードでは燃焼室内に均一な混合気が形成されるように筒内燃料噴射弁から燃料を噴射し、これを第1点火プラグにより燃焼させる。従って、エンジン負荷の比較的高い領域およびエンジン回転速度の比較的大きな領域で有効である。一方、第3運転モードでは第2点火プラグの点火ギャップ近傍に周囲よりも燃料濃度の高い混合気が形成されるように筒内燃料噴射弁から燃料を噴射し、これを第2点火プラグにより成層燃焼させる。従って、エンジン負荷の比較的小さな領域およびエンジン回転速度の比較的遅い領域で有効である。この場合、筒内燃料噴射弁から窪みを通って第2点火プラグの点火ギャップに至る燃料の噴射経路は、第2点火プラグの点火ギャップが燃焼室に開口する排気ポート側に偏って配されているため、従来のものよりも噴射経路が長くなり、燃料の気化がより促進されることとなる。また、第2の運転モードでは第1および第2点火プラグが用いられ、エンジン負荷やエンジン回転速度が第1運転モードおよび第3運転モードの中間となるような領域で有効である。   In the present invention, in the first operation mode, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve so that a uniform air-fuel mixture is formed in the combustion chamber, and this is burned by the first spark plug. Therefore, it is effective in a region where the engine load is relatively high and a region where the engine speed is relatively large. On the other hand, in the third operation mode, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve so that an air-fuel mixture having a higher fuel concentration than the surroundings is formed near the ignition gap of the second spark plug, and this is stratified by the second spark plug. Burn. Therefore, it is effective in a region where the engine load is relatively small and a region where the engine speed is relatively slow. In this case, the fuel injection path from the in-cylinder fuel injection valve to the ignition gap of the second spark plug through the recess is arranged so as to be biased toward the exhaust port side where the ignition gap of the second spark plug opens into the combustion chamber. Therefore, the injection path is longer than that of the conventional one, and fuel vaporization is further promoted. In the second operation mode, the first and second spark plugs are used, which is effective in a region where the engine load and the engine speed are intermediate between the first operation mode and the third operation mode.

本発明の第1の形態による燃料噴射制御装置において、第2の運転モードにおける筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が吸気行程および圧縮行程に設定されていることが好ましい。   In the fuel injection control device according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode is set to the intake stroke and the compression stroke.

燃焼室に連通する吸気通路内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁をさらに具え、筒内およびポート燃料噴射弁の少なくとも一方を第1の運転モードにて用い、少なくとも筒内燃料噴射弁を第2の運転モードにて用いることができる。この場合、第2の運転モードにて筒内燃料噴射弁と共にポート燃料噴射弁を用いるならば、筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を圧縮行程に設定することが好ましい。   A port fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage communicating with the combustion chamber is further provided. At least one of the in-cylinder and the port fuel injection valve is used in the first operation mode, and at least the in-cylinder fuel injection valve is used as the second fuel injection valve. The operation mode can be used. In this case, if the port fuel injection valve is used together with the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode, it is preferable to set the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve to the compression stroke.

第1の運転モードにおける筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が吸気行程に設定されていることが好ましい。   It is preferable that the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the first operation mode is set to the intake stroke.

第3の運転モードにおける筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が圧縮行程に設定されていることが好ましい。   It is preferable that the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the third operation mode is set to the compression stroke.

本発明の第2の形態は、内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配される第1点火プラグと、この第1点火プラグの点火ギャップに対し前記燃焼室に開口する吸気ポート側に偏って点火ギャップが配される第2点火プラグと、この第2点火プラグを挟んで前記第1点火プラグの反対側から当該第2点火プラグの点火ギャップに向けて前記燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、前記燃焼室に連通する吸気通路内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、車両の運転モードに応じて前記第1,第2点火プラグの点火および前記筒内,ポート燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御装置とを具えた燃料噴射制御装置であって、前記運転モードは、前記第1点火プラグおよび前記ポート燃料噴射弁を使用する第1の運転モードと、前記第1,第2点火プラグおよび前記筒内,ポート燃料噴射弁を使用する第2の運転モードと、前記第2点火プラグおよび前記筒内燃料噴射弁を使用する第3の運転モードとを有することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a first spark plug in which an ignition gap is disposed at a radial center portion of a combustion chamber of an internal combustion engine, and an intake port that opens into the combustion chamber with respect to the ignition gap of the first spark plug. A second spark plug having an ignition gap biased to the side, and fuel in the combustion chamber from the opposite side of the first spark plug across the second spark plug toward the ignition gap of the second spark plug In-cylinder fuel injection valve for direct injection, port fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage communicating with the combustion chamber, ignition of the first and second spark plugs and the cylinder according to the operation mode of the vehicle A fuel injection control device including a control device for controlling the timing of fuel injection from the port fuel injection valve, wherein the operation mode is a first using the first spark plug and the port fuel injection valve. Driving A second operation mode using the first and second spark plugs and the in-cylinder, port fuel injection valve, and a third operation using the second ignition plug and the in-cylinder fuel injection valve. And a mode.

本発明において、第1の運転モードでは第1点火プラグとポート燃料噴射弁とが用いられ、燃焼室内に均一な混合気を形成してこれを第1点火プラグにより燃焼させるので、エンジン負荷の高い領域およびエンジン回転速度の大きな領域で有効である。一方、第3運転モードでは、第2点火プラグと筒内燃料噴射弁とが用いられ、第2点火プラグの点火ギャップ周辺に筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を空気と共に供給して成層燃焼させるので、エンジン負荷の小さな領域およびエンジン回転速度の遅い領域で有効である。また、第2の運転モードでは、第1および第2点火プラグと筒内およびポート燃料噴射弁とが用いられ、第1運転モードおよび第3運転モードの中間の運転状態で有効である。   In the present invention, in the first operation mode, the first spark plug and the port fuel injection valve are used, and a uniform air-fuel mixture is formed in the combustion chamber and burned by the first spark plug, so that the engine load is high. This is effective in areas where engine speed is high. On the other hand, in the third operation mode, the second spark plug and the in-cylinder fuel injection valve are used, and the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is supplied together with air around the ignition gap of the second ignition plug to perform stratified combustion. Therefore, it is effective in an area where the engine load is small and an engine speed is low. In the second operation mode, the first and second spark plugs and the in-cylinder and port fuel injection valves are used, and are effective in an intermediate operation state between the first operation mode and the third operation mode.

本発明の第2の形態による燃料噴射制御装置において、第2および第3の運転モードにおける筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が圧縮行程に設定されていることが好ましい。   In the fuel injection control device according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the second and third operation modes is set to the compression stroke.

筒内燃料噴射弁は、燃料を噴射してから所定時間経過後の燃料の噴射到達距離が短い低貫徹力タイプの燃料噴射弁であることが好ましい。   The in-cylinder fuel injection valve is preferably a low-penetration type fuel injection valve that has a short injection distance after a predetermined time has elapsed since the fuel was injected.

本発明の第1および第2の形態による燃料噴射制御装置において、第1および第2点火プラグは、これらの本体を一体化したものであってよい。   In the fuel injection control apparatus according to the first and second embodiments of the present invention, the first and second spark plugs may be integrated with these main bodies.

本発明の第1の形態の燃料噴射制御装置によると、内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配された第1点火プラグと、この第1点火プラグの点火ギャップに対し燃焼室に開口する排気ポート側に偏って点火ギャップが配された第2点火プラグと、第1点火プラグを挟んで第2点火プラグの反対側から燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、この筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を第2点火プラグの点火ギャップ側へと導く窪みが燃焼室に臨む頂面に形成されたピストンとを具え、第3の運転モードにて第2点火プラグと筒内燃料噴射弁とを使用するようにしたので、成層燃焼を行う際に筒内燃料噴射弁からピストンの窪みを介して第2点火プラグに至る噴射経路が従来のものよりも長くなり、筒内燃料噴射弁から噴射する燃料の気化を促進させることができる。この結果、未燃ガスやPMの発生を抑えて排気ガスをより清浄化させることが可能である。   According to the fuel injection control device of the first aspect of the present invention, the first spark plug in which the ignition gap is arranged at the radial center of the combustion chamber of the internal combustion engine, and the combustion chamber with respect to the ignition gap of the first spark plug A second spark plug that is biased toward the exhaust port that opens to the exhaust port, and an in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber from the opposite side of the second spark plug across the first spark plug; And a piston having a recess formed on the top surface facing the combustion chamber for guiding the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve to the ignition gap side of the second spark plug. Since the spark plug and the in-cylinder fuel injection valve are used, the injection path from the in-cylinder fuel injection valve to the second spark plug through the depression of the piston is longer than the conventional one when performing stratified combustion. Is injected from the cylinder fuel injection valve. The vaporization of the fuel can be promoted. As a result, it is possible to further purify the exhaust gas while suppressing the generation of unburned gas and PM.

第2の運転モードにおける筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を吸気行程および圧縮行程に設定した場合、第1の運転モードと第3の運転モードとの中間の特性を持った燃焼を実現することができ、第1の運転モードと第3の運転モードとの間で運転モードを切り換える際に第2の運転モードを介在させることにより、急激なトルク変動を抑えることができる。   When the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode is set to the intake stroke and the compression stroke, combustion having characteristics intermediate between the first operation mode and the third operation mode is realized. When the operation mode is switched between the first operation mode and the third operation mode, a sudden torque fluctuation can be suppressed by interposing the second operation mode.

第2の運転モードにて筒内燃料噴射弁と共にポート燃料噴射弁を用い、筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を圧縮行程に設定した場合には、第1の運転モードと第3の運転モードとの中間の特性を持った燃焼を実現することができ、第1の運転モードと第3の運転モードとの間で運転モードを切り換える際に第2の運転モードを介在させることにより、急激なトルク変動を抑えることが可能である。   When the port fuel injection valve is used together with the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode and the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve is set to the compression stroke, the first operation mode and the third operation mode Combustion having characteristics intermediate to the operation mode can be realized, and by interposing the second operation mode when switching the operation mode between the first operation mode and the third operation mode, It is possible to suppress sudden torque fluctuations.

第1の運転モードにおいて、吸気行程にて筒内燃料噴射弁から燃料を噴射した場合、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を吸気ポートから燃焼室内に流入する吸気によって燃焼室内でより均一に混合させることができる。   In the first operation mode, when fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the intake stroke, the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is made more uniform in the combustion chamber by the intake air flowing into the combustion chamber from the intake port. Can be mixed.

第2の運転モードにて筒内燃料噴射弁のみを用いた場合、吸気行程および圧縮行程にて筒内燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、第1の運転モードと第3の運転モードとの中間の特性を持った燃焼を実現することができ、第1の運転モードと第3の運転モードとの間で運転モードを切り換える際に第2の運転モードを介在させることにより、急激なトルク変動を抑えることが可能である。   When only the in-cylinder fuel injection valve is used in the second operation mode, by injecting fuel from the in-cylinder fuel injection valve in the intake stroke and the compression stroke, the first operation mode, the third operation mode, Combustion having an intermediate characteristic between the first operation mode and the third operation mode can be realized by interposing the second operation mode when the operation mode is switched between the first operation mode and the third operation mode. It is possible to suppress fluctuations.

第3の運転モードにおいて、圧縮行程にて筒内燃料噴射弁から燃料を噴射した場合、成層燃焼を行う際に筒内燃料噴射弁からピストンの窪みを介して第2点火プラグに至る長い噴射経路が画成され、筒内燃料噴射弁から噴射する燃料の気化を促進させることができる。この結果、未燃ガスやPMの発生を抑えて排気ガスをより清浄化させることが可能である。   In the third operation mode, when fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, a long injection path from the in-cylinder fuel injection valve to the second spark plug through the depression of the piston when performing stratified combustion Is defined, and the vaporization of the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve can be promoted. As a result, it is possible to further purify the exhaust gas while suppressing the generation of unburned gas and PM.

本発明の第2の形態の燃料噴射制御装置によると、内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配された第1点火プラグと、この第1点火プラグの点火ギャップに対し燃焼室に開口する吸気ポート側に偏って点火ギャップが配された第2点火プラグと、この第2点火プラグを挟んで第1点火プラグの反対側から第2点火プラグの点火ギャップに向けて燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、燃焼室に連通する吸気通路内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁を具え、第1の運転モードにて第1点火プラグおよびポート燃料噴射弁を使用するようにしたので、燃焼室内に均一な混合気を形成することができ、これを第1点火プラグによって確実に燃焼させることができる。また、第3の運転モードにて第2点火プラグと筒内燃料噴射弁とを使用するようにしたので、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料が第2点火プラグの点火ギャップの近傍にその周囲よりも比較的燃料の密度の高い混合気を形成し、第2点火プラグの点火によって成層燃焼を実現することができる。しかも、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンの頂面などに付着しにくくなり、未燃ガスやPMの発生を抑えて排気ガスをより清浄化させることができる。   According to the fuel injection control device of the second aspect of the present invention, the first spark plug in which the ignition gap is arranged at the radial center of the combustion chamber of the internal combustion engine, and the combustion chamber with respect to the ignition gap of the first spark plug And a second spark plug that is biased toward the intake port that opens toward the intake port, and the opposite side of the first spark plug across the second spark plug toward the ignition gap of the second spark plug. An in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel and a port fuel injection valve that injects fuel into an intake passage communicating with the combustion chamber. The first spark plug and the port fuel injection valve are used in the first operation mode. As a result, a uniform air-fuel mixture can be formed in the combustion chamber, and this can be reliably burned by the first spark plug. Further, since the second spark plug and the in-cylinder fuel injection valve are used in the third operation mode, the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is in the vicinity of the ignition gap of the second spark plug. An air-fuel mixture having a higher fuel density than the surroundings is formed, and stratified combustion can be realized by ignition of the second spark plug. In addition, the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is less likely to adhere to the top surface of the piston, and the exhaust gas can be further purified by suppressing the generation of unburned gas and PM.

第2および第3の運転モードにおいて、圧縮行程にて筒内燃料噴射弁から燃料を噴射した場合、第2点火プラグの点火ギャップの近傍にその周囲よりも比較的燃料の密度の高い混合気が形成され、これを第2点火プラグによって成層燃焼させることができる。しかも、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンの頂面などに付着しにくくなり、未燃ガスやPMの発生を抑えて排気ガスをより清浄化させることができる。   In the second and third operation modes, when fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, an air-fuel mixture having a relatively higher fuel density than the surrounding area is present in the vicinity of the ignition gap of the second spark plug. Formed and can be stratified by the second spark plug. In addition, the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is less likely to adhere to the top surface of the piston, and the exhaust gas can be further purified by suppressing the generation of unburned gas and PM.

筒内燃料噴射弁が燃料を噴射してから所定時間経過後の燃料の噴射到達距離が短い低貫徹力の噴射弁の場合、ピストンの頂面に窪みなどを形成することなく、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を確実に第2点火プラグの点火ギャップ周辺に介在させて成層燃焼を実現することができる。   In the case of a low penetrating injection valve that has a short injection distance after a predetermined time has elapsed since the in-cylinder fuel injection valve injected fuel, in-cylinder fuel injection without forming a depression or the like on the top surface of the piston It is possible to realize stratified combustion by reliably interposing the fuel injected from the valve around the ignition gap of the second spark plug.

第1および第2点火プラグの本体を一体化した場合、点火プラグを設置するための占有空間をより狭くすることができる。   When the main bodies of the first and second spark plugs are integrated, the occupied space for installing the spark plug can be further narrowed.

本発明による燃料噴射制御装置を火花点火内燃機関に応用した実施形態について、図1〜図7を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。   Embodiments in which the fuel injection control device according to the present invention is applied to a spark ignition internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. However, the present invention is not limited to such embodiments, and All changes and modifications encompassed within the scope of the inventive concept described in the scope are possible, and of course can be applied to any other technique belonging to the spirit of the invention.

本発明の第1の形態に対応した燃料噴射制御装置の一実施形態に係る概略構成を図1に示し、そのII−II矢視断面構造を図2に示し、その制御ブロックを図3に示す。すなわち、ピストン11が摺動自在に嵌め込まれるシリンダ12を形成したシリンダブロック13には、ピストン11との間に燃焼室14を画成するシリンダヘッド15が取り付けられている。   FIG. 1 shows a schematic configuration according to an embodiment of a fuel injection control device corresponding to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a sectional view taken along the line II-II, and FIG. 3 shows a control block thereof. . That is, a cylinder head 15 that defines a combustion chamber 14 is attached to a cylinder block 13 that forms a cylinder 12 into which the piston 11 is slidably fitted.

このシリンダヘッド15には、一対の吸気ポート16と一対の排気ポート17とが燃焼室14に臨むように形成され、これら吸気ポート16の開口端および排気ポート17の開口端を開閉する吸気弁18および排気弁19がピストン11の往復運動、つまり図示しないクランク軸の回転運動に連動して所定のタイミングにて往復動することにより、燃焼室14に対する吸気ポート16および排気ポート17の連通状態が切り換えられるようになっている。   In the cylinder head 15, a pair of intake ports 16 and a pair of exhaust ports 17 are formed so as to face the combustion chamber 14, and an intake valve 18 that opens and closes the open end of the intake port 16 and the open end of the exhaust port 17. The exhaust valve 19 reciprocates at a predetermined timing in conjunction with the reciprocating motion of the piston 11, that is, the rotational motion of a crankshaft (not shown), so that the communication state of the intake port 16 and the exhaust port 17 with respect to the combustion chamber 14 is switched. It is supposed to be.

また、このシリンダヘッド15には、点火ギャップ20が燃焼室14の径方向中央部に臨むように配された第1点火プラグ21と、この第1点火プラグ(以下、中央側プラグと呼称する)21の点火ギャップ20よりも排気ポート17側に点火ギャップ22が位置するように配された第2点火プラグ(以下、排気側プラグと呼称する)23とが取り付けられている。これら2つの点火プラグ21,23の点火ギャップ20,22には、ピストン11の往復運動、つまり図示しないクランク軸の回転運動に連動して所定のタイミングにて高電圧が印加され、燃料の点火動作をそれぞれ独立に行うようになっている。   The cylinder head 15 has a first spark plug 21 disposed so that the ignition gap 20 faces the radial center of the combustion chamber 14, and the first spark plug (hereinafter referred to as a center side plug). A second spark plug (hereinafter referred to as an exhaust side plug) 23 is attached so that the ignition gap 22 is positioned closer to the exhaust port 17 than the ignition gap 20 of the engine 21. A high voltage is applied to the ignition gaps 20 and 22 of the two spark plugs 21 and 23 at a predetermined timing in conjunction with the reciprocating motion of the piston 11, that is, the rotational motion of a crankshaft (not shown). Are to be performed independently.

さらにこのシリンダヘッド15には、中央側および排気側プラグ21,23の点火ギャップ20,22と一直線状をなすように、中央側プラグ21を挟んで排気側プラグ23の反対側の燃焼室14の外周縁部から燃焼室14内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁24が設けられている。この筒内燃料噴射弁(以下、筒内噴射弁と略称する)24は、ピストン11の往復運動に連動して所定のタイミングにて燃料を燃焼室14内に直接噴射することができる。また、吸気ポート16内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁25もシリンダヘッド15に取り付けられているが、このポート燃料噴射弁(以下、ポート噴射弁と略称する)25は吸気行程にて燃料を吸気ポート16内に噴射するように設定されているため、このポート噴射弁25から噴射された燃料は、吸気ポート16を介して吸気と共に燃焼室14に吸い込まれるようになっている。   Further, the cylinder head 15 has a combustion chamber 14 on the opposite side of the exhaust side plug 23 with the center side plug 21 sandwiched between the center side and the ignition gaps 20 and 22 of the exhaust side plugs 21 and 23. An in-cylinder fuel injection valve 24 for directly injecting fuel into the combustion chamber 14 from the outer peripheral edge is provided. This in-cylinder fuel injection valve (hereinafter abbreviated as “in-cylinder injection valve”) 24 can directly inject fuel into the combustion chamber 14 at a predetermined timing in conjunction with the reciprocating motion of the piston 11. A port fuel injection valve 25 for injecting fuel into the intake port 16 is also attached to the cylinder head 15. This port fuel injection valve (hereinafter abbreviated as a port injection valve) 25 receives fuel during the intake stroke. Since it is set to inject into the intake port 16, the fuel injected from the port injection valve 25 is sucked into the combustion chamber 14 together with the intake air through the intake port 16.

シリンダ12内を往復動するピストン11の頂面26には、筒内噴射弁24と排気側プラグ23の点火ギャップ22とを結ぶ方向に沿って延在する窪み27が形成されている。この窪み27は、ピストン11の圧縮行程終了間際に筒内噴射弁24からピストン11の頂面26に向けて燃料が噴射された場合、燃焼室14にシリンダ12の軸線を含む平面に沿った燃料の旋回流、つまり図1中、上下方向の燃料の旋回流を形成し、排気側プラグ23の点火ギャップ22近傍に燃料の比較的高密度な領域を形成するための燃料の噴射流路となる。つまり、ピストン11の圧縮行程終了間際に筒内噴射弁24から窪み27に向けて燃料が噴射されると、筒内噴射弁24と対向する窪み27の縦壁28によって燃料が排気側プラグ23の点火ギャップ22近傍に導かれ、周囲に対して燃料密度が比較的高い領域が形成され、筒内噴射弁24から点火ギャップ22に至る燃料経路の長大化による気化の促進と相俟って、成層燃焼時における燃料の着火性を高めることができる。   The top surface 26 of the piston 11 that reciprocates in the cylinder 12 is formed with a recess 27 extending along the direction connecting the in-cylinder injection valve 24 and the ignition gap 22 of the exhaust side plug 23. When the fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 toward the top surface 26 of the piston 11 just before the end of the compression stroke of the piston 11, the recess 27 is a fuel along a plane including the axis of the cylinder 12 in the combustion chamber 14. 1, that is, a swirling flow of fuel in the vertical direction in FIG. 1, and becomes a fuel injection flow path for forming a relatively high density region of fuel in the vicinity of the ignition gap 22 of the exhaust side plug 23. . That is, when fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 toward the recess 27 just before the end of the compression stroke of the piston 11, the fuel is discharged from the exhaust plug 23 by the vertical wall 28 of the recess 27 facing the in-cylinder injection valve 24. A region that is led to the vicinity of the ignition gap 22 and has a relatively high fuel density with respect to the surroundings is formed, and in combination with the promotion of vaporization due to the lengthening of the fuel path from the in-cylinder injection valve 24 to the ignition gap 22, The ignitability of the fuel at the time of combustion can be improved.

本実施形態における筒内噴射弁24およびポート噴射弁25からの燃料の噴射タイミングは、2種類設定されている。すなわち、その一方は運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量が比較的少ない低負荷運転時に対応するものであり、ピストン11の圧縮行程終了間際に燃料がリーン傾向となるように噴射して排気側プラグ23の点火ギャップ22の周囲に比較的燃料密度の高い領域を形成し、成層燃焼を実現する。また、他方はアクセルペダルの踏み込み量が比較的大きな高負荷運転時に対応するものであり、ピストン11の吸気行程時に燃焼室14内に燃料がストイキオメトリとなるように噴射して燃焼室14全域に燃料を均一に分散させ、いわゆる均質燃焼を実現する。   Two types of fuel injection timings from the in-cylinder injection valve 24 and the port injection valve 25 in the present embodiment are set. That is, one of them corresponds to a low load operation in which the amount of depression of an accelerator pedal (not shown) operated by the driver is relatively small, and the fuel is injected so that the fuel tends to lean just before the end of the compression stroke of the piston 11. Thus, a region having a relatively high fuel density is formed around the ignition gap 22 of the exhaust plug 23 to realize stratified combustion. The other is for high load operation where the amount of depression of the accelerator pedal is relatively large. During the intake stroke of the piston 11, the fuel is injected into the combustion chamber 14 so as to be stoichiometric, and the entire combustion chamber 14 is In this way, the fuel is uniformly dispersed to achieve so-called homogeneous combustion.

本実施形態にて筒内噴射弁24を使用する場合、圧縮行程の終了間際にて筒内噴射弁24から燃料が噴射され、ポート噴射弁25は、吸入行程時に吸気ポート16内に燃料を噴射するが、これら筒内,ポート噴射弁24,25からの燃料の噴射量やその噴射タイミングおよび中央側,排気側プラグ21,23の点火時期などは、運転者によって踏み込まれる図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ29からの検出信号と、車両の走行速度を検出する車速センサ30からの検出信号と、クランク軸の回転位相を検出するクランク角センサ31からの検出信号とに基づき、制御装置32によってあらかじめ設定された条件にて制御されるようになっている。   When the in-cylinder injection valve 24 is used in the present embodiment, fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 at the end of the compression stroke, and the port injection valve 25 injects fuel into the intake port 16 during the intake stroke. However, the amount of fuel injected from the cylinder and the port injection valves 24 and 25, the injection timing thereof, the ignition timing of the center side and the exhaust side plugs 21 and 23, etc. are depressed by an accelerator pedal (not shown) which is depressed by the driver. Based on the detection signal from the accelerator opening sensor 29 that detects the amount, the detection signal from the vehicle speed sensor 30 that detects the traveling speed of the vehicle, and the detection signal from the crank angle sensor 31 that detects the rotation phase of the crankshaft. The controller 32 is controlled under conditions set in advance.

具体的には、エンジン負荷が低い領域と、エンジン負荷が高い領域と、エンジン負荷がこれらの中間の領域とに対応した3つの運転モードを具えている。第1運転モードはエンジンの高負荷領域に対応し、ピストン11の吸気行程にてポート噴射弁25から燃料を噴射し、吸気ポート16内を流れる吸気と共に燃焼室14内にて均一な混合気を形成し、上述した均質燃焼を実現する。また、第3運転モードはエンジンの低負荷領域に対応するものであり、ピストン11の圧縮行程終了間際に筒内噴射弁24から燃料を噴射して中央側プラグ21の点火ギャップ20の周囲に比較的燃料密度の高い領域を形成し、全体として燃料がリーン傾向となるような成層燃焼を実現する。第2運転モードは、第1運転モードと第3運転モードとの中間領域に対応している。これら3つの運転モードと使用燃料噴射弁と使用点火プラグとその燃焼特性との関係を以下の表1に示す。   Specifically, there are three operation modes corresponding to a region where the engine load is low, a region where the engine load is high, and a region where the engine load is intermediate between these regions. The first operation mode corresponds to the high load region of the engine, fuel is injected from the port injection valve 25 in the intake stroke of the piston 11, and a uniform air-fuel mixture is generated in the combustion chamber 14 together with the intake air flowing in the intake port 16. To achieve the homogeneous combustion described above. The third operation mode corresponds to a low load region of the engine, and fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 just before the end of the compression stroke of the piston 11 and compared with the periphery of the ignition gap 20 of the central plug 21. A region with a high fuel density is formed, and stratified combustion is realized so that the fuel tends to be lean as a whole. The second operation mode corresponds to an intermediate region between the first operation mode and the third operation mode. Table 1 below shows the relationship among these three operation modes, the used fuel injection valve, the used ignition plug, and its combustion characteristics.

Figure 2005171866
Figure 2005171866

ここで、半成層燃焼とは均質燃焼と成層燃焼との中間の状態を言い、第1運転モードと第3運転モードとの間での運転モードの切り換えの際のエンジンの出力変化を滑らかにするための過渡的運転モードと言うことができる。このため、エンジンの出力特性や車両の特性によっては第2運転モードを省略して第1運転モードと第3運転モードとの2つの運転モードだけに設定することも可能である。   Here, semi-stratified combustion refers to an intermediate state between homogeneous combustion and stratified combustion, and smoothes the output change of the engine when the operation mode is switched between the first operation mode and the third operation mode. It can be said that it is a transient operation mode. Therefore, depending on the output characteristics of the engine and the characteristics of the vehicle, it is possible to omit the second operation mode and set only two operation modes, the first operation mode and the third operation mode.

上述した第1運転モードにてポート噴射弁25と共に筒内噴射弁24を併用し、吸気行程時に筒内噴射弁24を作動させて燃焼室14内に燃料を噴射するようにしてもよい。あるいは、ポート噴射弁25を省略して筒内噴射弁24のみを用いることも可能である。この場合、第1運転モードでは吸気行程にて筒内噴射弁24から燃料を噴射し、第2運転モードでは吸気行程と圧縮行程の両方にて筒内噴射弁24から燃料を噴射し、第3運転モードでは圧縮行程にて筒内噴射弁24から燃料を噴射させればよい。このように筒内噴射弁24のみを用いて燃焼室14内に燃料を供給した場合には、ポート噴射弁25を省略することができるので、コストの削減などが可能となる。何れの場合においても、圧縮行程にて筒内噴射弁24から燃料を噴射する場合、圧縮行程終了間際に燃料の噴射が行われることが成層燃焼を実現する上で有効である。   The in-cylinder injection valve 24 may be used together with the port injection valve 25 in the first operation mode described above, and the in-cylinder injection valve 24 may be operated during the intake stroke to inject fuel into the combustion chamber 14. Alternatively, it is possible to omit the port injection valve 25 and use only the in-cylinder injection valve 24. In this case, in the first operation mode, fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 in the intake stroke, and in the second operation mode, fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 in both the intake stroke and the compression stroke. In the operation mode, the fuel may be injected from the in-cylinder injection valve 24 in the compression stroke. In this way, when the fuel is supplied into the combustion chamber 14 using only the in-cylinder injection valve 24, the port injection valve 25 can be omitted, so that the cost can be reduced. In any case, when fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 in the compression stroke, it is effective in realizing stratified combustion that the fuel is injected just before the end of the compression stroke.

上述した中央側プラグ21と排気側プラグ23とを一体化させた多電極タイプの点火プラグを採用することも可能であり、先の実施形態における図1と同様な概略構成を図4に示すが、同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、2つの点火ギャップ20,22を有する多電極タイプの点火プラグ33がシリンダヘッド15に取り付けられており、この場合、一方の点火ギャップ20が燃焼室14の径方向中央部に位置し、他方の点火ギャップ22が排気ポート17側に位置するように、シリンダヘッド15に対する点火プラグ33の固定状態が設定されている。これら2つの点火ギャップ20,22に対する点火時期は上述した実施形態と同じで良いが、両方共同時に点火することも可能である。   It is also possible to employ a multi-electrode type ignition plug in which the above-described center side plug 21 and exhaust side plug 23 are integrated, and FIG. 4 shows a schematic configuration similar to FIG. 1 in the previous embodiment. The same reference numerals are used for elements having the same function, and redundant description is omitted. That is, a multi-electrode type ignition plug 33 having two ignition gaps 20 and 22 is attached to the cylinder head 15, and in this case, one ignition gap 20 is located in the radial center of the combustion chamber 14, and the other The ignition plug 33 is fixed to the cylinder head 15 so that the ignition gap 22 is positioned on the exhaust port 17 side. The ignition timing for these two ignition gaps 20 and 22 may be the same as in the above-described embodiment, but both can be ignited at the same time.

上述した2つの実施形態では、ピストン11の頂面26に窪み27を形成し、筒内噴射弁24から噴射された燃料をこの窪み27に沿って流動させ、排気側プラグ23の点火ギャップ22に導いて燃料の噴射経路を長くすることにより、その気化を促進させようにしたが、ピストン11に窪み27を形成することによって、この窪み27内に燃料の一部が気化せずに付着し、排気ガス中の未燃ガスやPMの含有割合を少なくするため、筒内噴射弁24から点火プラグの点火ギャップに向けて直接燃料を噴射させるようにしてもよい。   In the two embodiments described above, the depression 27 is formed in the top surface 26 of the piston 11, and the fuel injected from the in-cylinder injection valve 24 is caused to flow along the depression 27, so that the ignition gap 22 of the exhaust side plug 23 is formed. By guiding and elongating the fuel injection path, the vaporization is promoted. However, by forming the recess 27 in the piston 11, a part of the fuel adheres to the recess 27 without being evaporated, In order to reduce the content ratio of unburned gas and PM in the exhaust gas, the fuel may be directly injected from the in-cylinder injection valve 24 toward the ignition gap of the ignition plug.

このような本発明の第2の形態による燃料噴射制御装置の一実施形態の概略構成を図5に示し、そのVI−VI矢視断面形状を図6に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、シリンダヘッド15には、点火ギャップ20が燃焼室14の径方向中央部に臨むように配された中央側プラグ21と、この中央側プラグ21の点火ギャップ20よりも吸気ポート16側に点火ギャップ34が位置するように配された吸気側プラグ35とが取り付けられている。これら2つの点火プラグ21,34の点火ギャップ20,33には、ピストン11の往復運動、つまり図示しないクランク軸の回転運動に連動して所定のタイミングにて高電圧が印加され、燃料の点火動作をそれぞれ独立に行うようになっている。   FIG. 5 shows a schematic configuration of one embodiment of the fuel injection control apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a sectional view taken along the line VI-VI. These elements are given the same reference numerals, and redundant explanations are omitted. That is, the cylinder head 15 is ignited on the side of the intake port 16 with respect to the center side plug 21 disposed so that the ignition gap 20 faces the radial center of the combustion chamber 14 and the ignition gap 20 of the center side plug 21. An intake side plug 35 is attached so that the gap 34 is positioned. A high voltage is applied to the ignition gaps 20 and 33 of the two spark plugs 21 and 34 at a predetermined timing in conjunction with the reciprocating motion of the piston 11, that is, the rotational motion of a crankshaft (not shown). Are to be performed independently.

また、このシリンダヘッド15には、中央側および吸気側プラグ21,34の点火ギャップ20,33と一直線状をなすように、吸気側プラグ35を挟んで中央側プラグ21の反対側の燃焼室14の外周縁部から燃焼室14内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁24が設けられている。この筒内噴射弁24は、燃料を噴射してから所定時間経過後の燃料の噴射到達距離が短い、いわゆる低貫徹力タイプのものであり、噴射初期における飛翔エネルギーが所定時間後に急激に減少する傾向を有し、その噴射特性の一例を図7の対数グラフに示す。この図7は、燃料噴射時点からの経過時間と燃料の飛翔距離との関係を表しており、噴射直後の等速直線運動する燃料がエネルギーを失って燃焼室14内の吸気と共に流体的速度で運動することを示している。本実施形態においては、グラフの変曲点Pに対応した燃料飛翔距離がボア径の40%程度、またはそれ以下となるように、筒内噴射弁24の噴射特性を調整している。このような筒内噴射弁24を使用し、第2および第3運転モードの際に圧縮行程終了直前で燃料を吸気側プラグ35の点火ギャップ34に向けて直接噴射することにより、筒内噴射弁24から噴射された燃料を吸気側プラグ35の点火ギャップ34近傍に直接介在させることが可能となり、成層燃焼を実現することができる。   In addition, the cylinder head 15 has a combustion chamber 14 on the opposite side of the central plug 21 with the intake side plug 35 interposed therebetween so as to be aligned with the ignition gaps 20 and 33 of the central side and the intake side plugs 21 and 34. An in-cylinder injection valve 24 that directly injects fuel into the combustion chamber 14 from the outer peripheral edge of the cylinder is provided. This in-cylinder injection valve 24 is of a so-called low penetration force type in which the fuel injection reach distance is short after a predetermined time has elapsed since the fuel was injected, and the flying energy at the initial stage of injection suddenly decreases after a predetermined time. An example of the injection characteristic is shown in the logarithmic graph of FIG. FIG. 7 shows the relationship between the elapsed time from the time of fuel injection and the flight distance of the fuel. The fuel that moves linearly at a constant speed immediately after injection loses energy and is fluidized along with the intake air in the combustion chamber 14. Indicates to exercise. In the present embodiment, the injection characteristic of the in-cylinder injection valve 24 is adjusted so that the fuel flight distance corresponding to the inflection point P of the graph is about 40% or less of the bore diameter. By using such an in-cylinder injection valve 24 and directly injecting fuel toward the ignition gap 34 of the intake side plug 35 immediately before the end of the compression stroke in the second and third operation modes, the in-cylinder injection valve The fuel injected from 24 can be directly interposed in the vicinity of the ignition gap 34 of the intake side plug 35, and stratified combustion can be realized.

このように、低貫徹力タイプの筒内噴射弁24を使用することにより、ピストン11の頂面26に先の2つの実施形態のような窪み27を形成する必要がなくなり、頂面26を平滑化させることができ、筒内噴射弁24から噴射された燃料がピストン11の頂面26に付着しにくくなり、未燃ガスやPMの発生を抑えて排気ガスをより清浄化させることが可能である。   Thus, by using the low penetration force type in-cylinder injection valve 24, it is not necessary to form the depression 27 as in the previous two embodiments on the top surface 26 of the piston 11, and the top surface 26 is smoothed. The fuel injected from the in-cylinder injection valve 24 is less likely to adhere to the top surface 26 of the piston 11, and the exhaust gas can be further purified by suppressing the generation of unburned gas and PM. is there.

本実施形態における3つの運転モードと使用燃料噴射弁と使用点火プラグとその燃焼特性との関係を以下の表2に示す。   Table 2 below shows the relationship among the three operation modes, the used fuel injection valve, the used spark plug, and the combustion characteristics thereof in the present embodiment.

Figure 2005171866
Figure 2005171866

本実施形態における第1運転モードは、先の実施形態と同じようにエンジンの高負荷領域に対応し、ピストン11の吸気行程にてポート噴射弁25から燃料を噴射し、吸気ポート16内を流れる吸気と共に燃焼室14内にて均一な混合気を形成し、上述した均質燃焼を実現する。一方、第3運転モードはエンジンの低負荷領域に対応するものであり、ピストン11の圧縮行程終了間際に筒内噴射弁24から燃料を噴射して吸気側プラグ35の点火ギャップ34の周囲に比較的燃料密度の高い領域を形成し、全体として燃料がリーン傾向となるような成層燃焼を実現する。第2運転モードは、第1運転モードと第3運転モードとの中間領域に対応している。   The first operation mode in the present embodiment corresponds to the high load region of the engine as in the previous embodiment, and fuel is injected from the port injection valve 25 in the intake stroke of the piston 11 and flows in the intake port 16. A uniform air-fuel mixture is formed in the combustion chamber 14 together with the intake air to realize the above-described homogeneous combustion. On the other hand, the third operation mode corresponds to a low load region of the engine, and fuel is injected from the in-cylinder injection valve 24 just before the end of the compression stroke of the piston 11 and compared with the periphery of the ignition gap 34 of the intake side plug 35. A region with a high fuel density is formed, and stratified combustion is realized so that the fuel tends to be lean as a whole. The second operation mode corresponds to an intermediate region between the first operation mode and the third operation mode.

本発明による燃料噴射制御装置を火花点火内燃機関に応用した一実施形態の概略構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the schematic structure of one Embodiment which applied the fuel-injection control apparatus by this invention to the spark ignition internal combustion engine. 図1中のII−II矢視断面図である。It is II-II arrow sectional drawing in FIG. 図1に示した実施形態における制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram in the embodiment shown in FIG. 1. 本発明による燃料噴射制御装置に一体型の点火プラグを組み込んだ他の実施形態の概略構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of other embodiment which integrated the integral spark plug in the fuel-injection control apparatus by this invention. 本発明による燃料噴射制御装置を火花点火内燃機関に応用した別な実施形態の概略構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the schematic structure of another embodiment which applied the fuel-injection control apparatus by this invention to the spark ignition internal combustion engine. 図5中のVI−VI矢視断面図である。It is VI-VI arrow sectional drawing in FIG. 図5に示した筒内噴射弁の燃料噴射特性を表すグラフである。It is a graph showing the fuel-injection characteristic of the cylinder injection valve shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 ピストン
12 シリンダ
13 シリンダブロック
14 燃焼室
15 シリンダヘッド
16 吸気ポート
17 排気ポート
18 吸気弁
19 排気弁
20 点火ギャップ
21 第1点火プラグ(中央側プラグ)
22 点火ギャップ
23 第2点火プラグ(排気側プラグ)
24 筒内燃料噴射弁(筒内噴射弁)
25 ポート燃料噴射弁(ポート噴射弁)
26 頂面
27 窪み
28 縦壁
29 アクセル開度センサ
30 車速センサ
31 クランク角センサ
32 制御装置
33 点火プラグ
34 点火ギャップ
35 吸気側プラグ
11 Piston 12 Cylinder 13 Cylinder Block 14 Combustion Chamber 15 Cylinder Head 16 Intake Port 17 Exhaust Port 18 Intake Valve 19 Exhaust Valve 20 Ignition Gap 21 First Spark Plug (Center Side Plug)
22 Ignition gap 23 Second spark plug (exhaust side plug)
24 In-cylinder fuel injection valve (in-cylinder injection valve)
25 port fuel injection valve (port injection valve)
26 Top surface 27 Dimple 28 Vertical wall 29 Accelerator opening sensor 30 Vehicle speed sensor 31 Crank angle sensor 32 Controller 33 Spark plug 34 Spark gap 35 Intake side plug

Claims (10)

内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配される第1点火プラグと、
この第1点火プラグの点火ギャップに対し前記燃焼室に開口する排気ポート側に偏って点火ギャップが配される第2点火プラグと、
前記第1点火プラグを挟んで前記第2点火プラグの反対側から前記燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、
この筒内燃料噴射弁から噴射された燃料を前記第2点火プラグの点火ギャップ側へと導く窪みが前記燃焼室に臨む頂面に形成されたピストンと、
車両の運転モードに応じて前記第1,第2点火プラグの点火および前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御装置と
を具えた燃料噴射制御装置であって、前記運転モードは、前記第1点火プラグのみを点火させる第1の運転モードと、前記第1および第2点火プラグを点火させる第2の運転モードと、前記第2点火プラグのみを点火させる第3の運転モードとを有することを特徴とする燃料噴射制御装置。
A first spark plug in which an ignition gap is arranged in a radially central portion of the combustion chamber of the internal combustion engine;
A second spark plug in which an ignition gap is arranged with a bias toward the exhaust port opening to the combustion chamber with respect to the ignition gap of the first spark plug;
An in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber from the opposite side of the second spark plug across the first spark plug;
A piston having a recess formed on the top surface facing the combustion chamber, the recess for guiding the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve to the ignition gap side of the second spark plug;
A fuel injection control device comprising: a control device that controls ignition timing of the first and second spark plugs and fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in accordance with an operation mode of a vehicle, Includes a first operation mode for igniting only the first spark plug, a second operation mode for igniting the first and second spark plugs, and a third operation mode for igniting only the second spark plug. And a fuel injection control device.
前記第2の運転モードにおける前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が吸気行程および圧縮行程に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。   2. The fuel injection control device according to claim 1, wherein the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode is set to an intake stroke and a compression stroke. 3. 前記燃焼室に連通する吸気通路内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁をさらに具え、
前記筒内およびポート燃料噴射弁の少なくとも一方が前記第1の運転モードにて用いられ、
少なくとも前記筒内燃料噴射弁が前記第2の運転モードにて用いられることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
A port fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage communicating with the combustion chamber;
At least one of the in-cylinder and port fuel injection valves is used in the first operation mode;
The fuel injection control device according to claim 1, wherein at least the in-cylinder fuel injection valve is used in the second operation mode.
前記第2の運転モードにて前記筒内燃料噴射弁と共にポート燃料噴射弁が用いられる場合、前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が圧縮行程に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料噴射制御装置。   The fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve is set to a compression stroke when a port fuel injection valve is used together with the in-cylinder fuel injection valve in the second operation mode. Item 4. The fuel injection control device according to Item 3. 前記第1の運転モードにおける前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が吸気行程に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の燃料噴射制御装置。   The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 4, wherein a fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the first operation mode is set to an intake stroke. 前記第3の運転モードにおける前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が圧縮行程に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の燃料噴射制御装置。   The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the third operation mode is set to a compression stroke. 内燃機関の燃焼室の径方向中央部に点火ギャップが配される第1点火プラグと、
この第1点火プラグに対し前記燃焼室に開口する吸気ポート側に偏って点火ギャップが配される第2点火プラグと、
この第2点火プラグを挟んで前記第1点火プラグの反対側から当該第2点火プラグの点火ギャップに向けて前記燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁と、
前記燃焼室に連通する吸気通路内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、
車両の運転モードに応じて前記第1,第2点火プラグの点火および前記筒内,ポート燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を制御する制御装置と
を具えた燃料噴射制御装置であって、前記運転モードは、前記第1点火プラグおよび前記ポート燃料噴射弁を使用する第1の運転モードと、前記第1,第2点火プラグおよび前記筒内,ポート燃料噴射弁を使用する第2の運転モードと、前記第2点火プラグおよび前記筒内燃料噴射弁を使用する第3の運転モードとを有することを特徴とする燃料噴射制御装置。
A first spark plug in which an ignition gap is arranged in a radially central portion of the combustion chamber of the internal combustion engine;
A second spark plug in which an ignition gap is arranged with a bias toward the intake port opening to the combustion chamber with respect to the first spark plug;
An in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber from the opposite side of the first spark plug to the ignition gap of the second spark plug across the second spark plug;
A port fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage communicating with the combustion chamber;
A fuel injection control device comprising: a control device for controlling ignition timing of the first and second spark plugs and fuel injection timing from the in-cylinder and port fuel injection valves in accordance with a driving mode of the vehicle, The operation mode includes a first operation mode using the first spark plug and the port fuel injection valve, and a second operation mode using the first and second ignition plugs and the in-cylinder and port fuel injection valve. And a third operation mode using the second spark plug and the in-cylinder fuel injection valve.
前記第2および第3の運転モードにおける前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射時期が圧縮行程に設定されていることを特徴とする請求項7に記載の燃料噴射制御装置。   The fuel injection control device according to claim 7, wherein the fuel injection timing from the in-cylinder fuel injection valve in the second and third operation modes is set to a compression stroke. 前記筒内燃料噴射弁は、燃料を噴射してから所定時間経過後の燃料の噴射到達距離が短い低貫徹力タイプの燃料噴射弁であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の燃料噴射制御装置。   9. The in-cylinder fuel injection valve is a low penetrating force type fuel injection valve having a short fuel injection arrival distance after a predetermined time has elapsed since the fuel was injected. Fuel injection control device. 前記第1および第2点火プラグは、これらの本体を一体化したものであることを特徴とする請求項1から請求項9の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the first and second spark plugs are obtained by integrating these main bodies.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007092693A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Mazda Motor Corp Spark ignition type direct injection engine
JP2009243366A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp Spark-assist diesel engine
JP2010156290A (en) * 2008-12-27 2010-07-15 Mazda Motor Corp Engine ignition control method and device
CN108468588A (en) * 2018-05-29 2018-08-31 重庆隆鑫发动机有限公司 Heavy End Aviation Fuel engine cylinder head assembly and aero-engine
CN110382835A (en) * 2017-03-17 2019-10-25 马自达汽车株式会社 Diesel engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007092693A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Mazda Motor Corp Spark ignition type direct injection engine
JP4501832B2 (en) * 2005-09-29 2010-07-14 マツダ株式会社 Spark ignition direct injection engine
JP2009243366A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp Spark-assist diesel engine
JP2010156290A (en) * 2008-12-27 2010-07-15 Mazda Motor Corp Engine ignition control method and device
CN110382835A (en) * 2017-03-17 2019-10-25 马自达汽车株式会社 Diesel engine
CN108468588A (en) * 2018-05-29 2018-08-31 重庆隆鑫发动机有限公司 Heavy End Aviation Fuel engine cylinder head assembly and aero-engine

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