JP2007177742A - Spark-ignition direct-injection engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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ものである。 The present invention relates to a spark ignition direct injection engine having 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燃料噴射弁(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。成層燃焼のために、燃料噴射弁の噴口を直接電極に指向させた場合は、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。このため、下記特許文献1に示すように、燃焼室周縁部に配設した燃料噴射弁を、例えば8つの噴口を有するマルチホール型として、そのうちの3つの噴口を、点火プラグの電極近傍の下方に指向された下側噴口(特定噴口)、電極近傍で左方に指向された左側噴口、電極近傍で右方に指向された右側噴口として、この3つの噴口からの燃料噴霧によって電極近傍に濃混合気層を形成する成層化を得るようにしたものが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a spark ignition type direct injection engine that includes an ignition plug and a fuel injection valve (injector) that directly supplies fuel into a combustion chamber so as to improve fuel efficiency by performing stratified combustion. When the injection port of the fuel injection valve is directed directly to the electrode for stratified combustion, there is a problem that the fuel tends to adhere to the electrode as droplets and the ignitability deteriorates. For this reason, as shown in
また、特許文献1には、上記3つの噴口以外の5つの噴口を、均一燃焼のために、電極から離れた部分となるピストン頂面に指向させたものが開示されている。そして、特許文献1のものでは、燃料噴射弁の軸心にもっとも近い軸線(軸心)を有する噴口が、ピストン側が噴口のうち下側噴口の真下方向に位置される噴口となるように設定されたものが開示されている。
また、特許文献1には、さらに次のような技術内容も開示されている。すなわち、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域において、成層燃焼のために、圧縮行程途中で燃料噴射を行って電極周りにリッチな混合気を生成する一方、その他の運転領域では吸気行程中に燃料噴射を行って均一燃焼を行うことが開示されている。また、複数の噴口から噴射された燃料噴霧同士の相互干渉効果を利用して、点火プラグの電極周りに効果的にリッチとすることも提案されている。なお、特許文献2にも、特許文献1と同様なマルチホール型の燃料噴射弁を燃焼室周縁部に設けたものが開示されている。
さらに、特許文献3には、マルチホール型燃料噴射弁を、点火プラグと同様に燃焼室の略中央部に設けたものが開示されている。この特許文献3のものは、燃料噴射弁からの燃料噴霧をピストン頂面に指向させて、ピストン頂面で反射されて上昇される燃料噴霧が電極近傍を通過するようにしたものとなっている。
成層燃焼のために、燃料噴射弁の噴口を電極近傍に指向させた場合、電極近傍の下方(電極先端の延長方向)に指向される下側噴口からの燃料噴霧がもっとも重要となる。この下側噴口(特定噴口)からの燃料噴霧が、電極から上下方向(気筒軸線方向)に大きく位置ずれしてしまうことは、電極周りに適正な濃混合気層を形成する上で、また燃料噴霧が直接電極に当接しないようにする上で重要となる。 For stratified combustion, when the injection port of the fuel injection valve is directed to the vicinity of the electrode, fuel spray from the lower injection port directed downward in the vicinity of the electrode (extension direction of the electrode tip) is most important. The fuel spray from the lower injection port (specific injection port) is greatly displaced in the vertical direction (cylinder axis direction) from the electrode in order to form an appropriate rich mixture layer around the electrode and fuel. This is important in preventing the spray from directly contacting the electrode.
ところで、燃料噴射弁は製造誤差を有するものであり、例えば燃料噴射弁の軸線と各噴口の軸線との間の開き角等に若干の製造誤差例えば±3.5度程度の誤差を有するものである。また、点火プラグについては、その製造誤差によって、燃焼室内への突出量が相違するものであり、特に絶縁碍子部分を極めて精度よく仕上げるのが難しいために、燃焼室内への電極の突出量というものについてもある程度の誤差(例えば±0.7mm)は避けられないものとなる。 By the way, the fuel injection valve has a manufacturing error. For example, the fuel injection valve has a slight manufacturing error, for example, an error of about ± 3.5 degrees in the opening angle between the axis of the fuel injection valve and the axis of each nozzle. is there. In addition, for spark plugs, the amount of protrusion into the combustion chamber differs depending on the manufacturing error, and the amount of protrusion of the electrode into the combustion chamber is particularly difficult because it is difficult to finish the insulator part with high accuracy. A certain amount of error (for example, ± 0.7 mm) is unavoidable.
上述のように、点火プラグおよび燃料噴射弁の双方の製造誤差によって、各気筒間において、電極先端と特定噴口(下側噴口)との距離にかなりの相違を生じることになる。とりわけ、上記距離が近い気筒においては、特定噴口からの燃料噴霧によって電極周りがリッチになり易くて、特に成層燃焼域での高負荷域においてくすぶりを生じ易くなって、スモークやNOx発生の大きな原因となる。このスモークやNOxを低減するために、燃料噴射量を低減することも考えられるが、高負荷域であることから出力確保が強く要請されることもあって、燃料噴射量を低減することは事実上困難となる。 As described above, due to manufacturing errors of both the spark plug and the fuel injection valve, a considerable difference is caused in the distance between the electrode tip and the specific nozzle (lower nozzle) between the cylinders. In particular, in cylinders close to the above distance, the fuel spray from the specific nozzle tends to be rich around the electrode, and particularly smoldering tends to occur in the high load region in the stratified combustion region, which is a major cause of smoke and NOx generation. It becomes. In order to reduce this smoke and NOx, it is conceivable to reduce the fuel injection amount, but since it is a high load region, it is strongly required to secure the output, and it is a fact that the fuel injection amount is reduced. It becomes difficult.
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、成層燃焼域での高負荷域において、出力を確保しつつスモークおよびNOxを低減できるようにした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-described circumstances, and its object is to provide a spark ignition type direct current generator capable of reducing smoke and NOx while ensuring output in a high load region in a stratified combustion region. To provide an injection engine.
前記目的を達成するため、本発明における火花点火式直噴エンジンにあっては次のような第1の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向され、
低回転・低負荷域となる所定運転領域において、少なくとも圧縮行程後半で燃料噴射を行って成層燃焼を行うようにした火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
上記所定運転領域での高負荷域において、前記距離データ把握手段によって把握される距離が相対的に小さくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に進角させる噴射時期補正手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、電極と特定噴口からの燃料噴霧との距離が小さいということは、距離が大きい場合に比して電極周りが相対的にリッチになっていて、スモークやNOx発生の大きな原因となる。しかしながら、上記距離が小さくなっている気筒の燃料噴射時期を進角させるので、進角させない場合に比して点火時期での燃料噴霧の広がり角が大きくなっていて電極周りの空燃比がリーン化されることになり、スモークやNOxが低減されることになる。勿論、燃料噴射量そのものを低減する必要がないので、出力確保の上でも問題のないものとなる。なお、成層燃焼域での高負荷域であるので、低負荷域に比して成層ロバスト性も高い(良い−広い)ので、つまり燃焼安定性を確保できる範囲での燃料噴射時期や点火時期の変更余裕代が大きいので、燃料噴射時期を進角させても燃焼安定性確保の点で特に問題とならないものである。
To achieve the above object, the following first solution is adopted in the spark ignition direct injection engine of the present invention. That is, as described in
Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed to pass near the tip of the electrode and the extension line thereof,
In a spark ignition direct injection engine in which fuel injection is performed at least in the latter half of the compression stroke to perform stratified combustion in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data which is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
Injection timing for relatively advancing the fuel injection timing of the cylinder whose distance grasped by the distance data grasping means is relatively small in the high load region in the predetermined operation region as compared with other cylinders Correction means;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle is small, which means that the area around the electrode is relatively rich as compared with the case where the distance is large, and smoke and NOx generation is large. Cause. However, since the fuel injection timing of the cylinder having the smaller distance is advanced, the spread angle of the fuel spray at the ignition timing is larger than when the angle is not advanced, and the air-fuel ratio around the electrode becomes lean. As a result, smoke and NOx are reduced. Of course, since it is not necessary to reduce the fuel injection amount itself, there is no problem in securing the output. In addition, since it is a high load region in the stratified combustion region, the stratified robustness is high (good-wide) compared to the low load region, that is, the fuel injection timing and ignition timing within the range that can ensure combustion stability. Since the allowance for change is large, there is no particular problem in terms of ensuring combustion stability even if the fuel injection timing is advanced.
上記第1の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2〜請求項7に記載のとおりである。すなわち、
前記所定運転領域での高負荷域において、燃料噴射を圧縮行程後半の他に圧縮行程前半でも行うように設定されて、前記距離が相対的に小さくなっている気筒の圧縮行程前半での燃料噴射時期が他の気筒に比して進角される、ようにしてある(請求項2対応)。この場合、成層化にあまり大きな影響を与えない圧縮行程前半での燃料噴射時期を進角させることにより、成層化を確実に確保しつつ請求項1に対応した効果を得る上で好ましいものとなる。
A preferred mode based on the first solution is as set forth in
Fuel injection in the first half of the compression stroke of the cylinder in which the distance is relatively small in the high load range in the predetermined operation range, so that the fuel injection is performed not only in the second half of the compression stroke but also in the first half of the compression stroke. The timing is advanced relative to the other cylinders (corresponding to claim 2). In this case, by advancing the fuel injection timing in the first half of the compression stroke that does not significantly affect stratification, it is preferable to obtain the effect corresponding to claim 1 while ensuring stratification reliably. .
前記所定運転領域での高負荷域において、各気筒間において圧縮工程後半の燃料噴射時期が略同じに設定される、ようにしてある(請求項3対応)。この場合、成層化に大きな影響を与える圧縮行程後半での燃料噴射時期を各気筒間で略同じに設定して、各気筒において成層化を確実に確保する上で好ましいものとなる。 In the high load region in the predetermined operation region, the fuel injection timing in the latter half of the compression process is set to be substantially the same between the cylinders (corresponding to claim 3). In this case, the fuel injection timing in the latter half of the compression stroke, which has a great influence on stratification, is set to be substantially the same between the cylinders, which is preferable for ensuring stratification reliably in each cylinder.
前記所定運転領域での低負荷域では、各気筒間において燃料噴射時期および点火時期が略同じに設定されて、前記距離が大きくなっている気筒の空燃比がリッチ補正されると共に、該距離が小さくなっている気筒の空燃比がリーン補正される、ようにしてある(請求項4対応)。この場合、燃料噴射時期や点火時期の変更余裕代の小さくなる成層ロバスト性が悪い低負荷域において、燃料噴射量の全体的な増大を防止あるいは抑制しつつ、空燃比の補正制御によって各気筒での燃焼安定性を確保することができる。 In the low load region in the predetermined operation region, the fuel injection timing and the ignition timing are set to be substantially the same between the cylinders, and the air-fuel ratio of the cylinder having the large distance is richly corrected, and the distance is The air-fuel ratio of the smaller cylinder is lean-corrected (corresponding to claim 4). In this case, in the low load region where the stratification robustness with a small allowance for changing the fuel injection timing and the ignition timing is low, the overall increase in the fuel injection amount is prevented or suppressed, and each cylinder is controlled by the air-fuel ratio correction control. Combustion stability can be ensured.
前記噴射時期補正手段は、上記所定運転領域での高負荷域において、前記距離が相対的に大きくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に遅角させる、ようにしてある(請求項5対応)。この場合、各気筒での燃焼状態が極力均一になるように、つまり出力(燃焼トルク)、排出されるスモークやNOxが各気筒間で極力均等にする上で好ましいものとなる。また、距離が大きい気筒の電極周りは相対的にリーンになっているので、燃料噴射時期を遅角させることによりリッチ化に補正されることとなって、着火性向上ひいては燃焼安定性向上の点でも好ましいものとなる。 The injection timing correction means is configured to retard the fuel injection timing of the cylinder having the relatively large distance relative to the other cylinders in a high load range in the predetermined operation range. (Corresponding to claim 5). In this case, it is preferable to make the combustion state in each cylinder as uniform as possible, that is, to make the output (combustion torque), discharged smoke and NOx as uniform as possible among the cylinders. In addition, since the periphery of the electrode of the cylinder with a large distance is relatively lean, it is corrected to rich by delaying the fuel injection timing, thereby improving ignitability and consequently improving combustion stability. However, it is preferable.
前記距離データ把握手段が、前記電極を通して流れるイオン電流を検出する電流検出手段を備えて、検出されたイオン電流の大きさに基づいて前記距離を判別するように設定されている、ようにしてある(請求項6対応)。
前記距離データ把握手段が、前記電極の絶縁抵抗を検出する抵抗検出手段を備えて、検出された絶縁抵抗の大きさに基づいて前記距離を判別するように設定されている、ようにしてある(請求項7対応)。
請求項6、請求項7の場合に、距離を把握するための具体的な手法が提供される。
The distance data grasping means includes a current detecting means for detecting an ion current flowing through the electrode, and is configured to determine the distance based on the magnitude of the detected ion current. (Corresponding to claim 6).
The distance data grasping means includes a resistance detecting means for detecting an insulation resistance of the electrode, and is configured to determine the distance based on the detected insulation resistance ( Claim 7).
In the case of
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第2の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項8に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室周縁部に配設されて燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向され、
低回転・低負荷域となる所定運転領域において、少なくとも圧縮行程後半で燃料噴射を行って成層燃焼を行うようにした火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、図示平均有効圧力に関連した値を把握する有効圧力把握手段と、
上記所定運転領域での高負荷域において、前記有効圧力把握手段によって把握される図示平均有効圧力が相対的に小さくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に進角させる噴射時期補正手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、図示平均有効圧力が小さいほどスモークやNOxの排出量が多くなるが、この図示平均有効圧力が小さくなっている気筒の燃料噴射時期を進角させることにより、請求項1と同様の効果を得ることができる。特に、図示平均有効圧力に関連した値というように、燃焼態様を直接に把握して燃料噴射時期の補正を行うので、請求項1に対応した効果を十分に得る上で好ましいものとなる。
In order to achieve the above object, the following second solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 8 in the claims,
For each cylinder, there are provided a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes arranged at the periphery of the combustion chamber and directly injecting fuel into the combustion chamber,
In each cylinder, the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed to pass near the tip of the electrode and the extension line thereof,
In a spark ignition direct injection engine in which fuel injection is performed at least in the latter half of the compression stroke to perform stratified combustion in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region,
Effective pressure grasping means for grasping a value related to the indicated mean effective pressure for each cylinder;
The fuel injection timing of the cylinder in which the indicated mean effective pressure grasped by the effective pressure grasping means is relatively small in the high load region in the predetermined operation region is relatively advanced compared to the other cylinders. Injection timing correction means for
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, the smaller the indicated mean effective pressure, the greater the smoke and NOx emissions. By advancing the fuel injection timing of the cylinder where the indicated mean effective pressure is reduced, the
上記第2の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項9に記載のとおりである。すなわち、
前記有効圧力把握手段が、各気筒について爆発工程直後のエンジン角速度を検出する角速度検出手段を備えて、検出された角速度に基づいて図示平均有効圧力を決定するように設定されている、ようにしてある(請求項9対応)。この場合、角速度検出という従来から一般に行われている手法によって図示平均有効圧力の検出(推定)を行うことができる。
A preferred mode based on the second solution is as described in claim 9 in the claims. That is,
The effective pressure grasping means includes an angular speed detecting means for detecting an engine angular speed immediately after the explosion process for each cylinder, and is set so as to determine the indicated mean effective pressure based on the detected angular speed. Yes (corresponding to claim 9). In this case, it is possible to detect (estimate) the indicated mean effective pressure by a conventionally commonly used method of angular velocity detection.
上記第1およびが2の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項10以下に記載のとおりである。すなわち、
前記電極が燃焼室の略中央部に配設され、
前記燃料噴射弁が、燃焼室周縁部に配設されて、前記複数の噴口として、前記特定噴口の他に、ピストン頂面方向に指向される他の噴口を有し、
各気筒について、それぞれ2つの吸気弁が設けられ、
前記燃料噴射弁が前記2つの吸気弁間に位置されている、
ようにしてある(請求項10対応)。この場合、燃料噴射弁を燃焼室周縁部に設けたいわゆるサイド噴射とされる。そして、一部の噴口はピストン頂面に指向されているので、もっぱら電極回りをリッチ化する成層燃焼の他に、気筒内に極力均一に燃料分布させた均一燃焼を行う場合にも対応できる噴射態様を得ることが可能となる。また、特に自動車用として広く普及している吸気2弁式のエンジンに本発明を適用する上で好ましいものとなると共に、燃料噴射弁を、2つの吸気弁の間という大きな空間を有効に利用して配設することができる。
A preferred mode based on the first and second solutions is as described in
The electrode is disposed substantially in the center of the combustion chamber;
The fuel injection valve is disposed at a peripheral portion of the combustion chamber and has, as the plurality of injection holes, other injection holes directed in the piston top surface direction in addition to the specific injection holes,
There are two intake valves for each cylinder,
The fuel injection valve is positioned between the two intake valves;
(Corresponding to claim 10). In this case, so-called side injection is provided in which the fuel injection valve is provided at the peripheral edge of the combustion chamber. Since some of the nozzle holes are directed to the top surface of the piston, in addition to the stratified combustion that enriches the surroundings of the electrodes exclusively, the injection can also be applied to the case of performing uniform combustion with the fuel distributed evenly in the cylinder as much as possible. An aspect can be obtained. In addition, the present invention is preferable when the present invention is applied to an intake two-valve engine that is widely used especially for automobiles, and the fuel injection valve is effectively used in a large space between the two intake valves. Can be arranged.
前記電極近傍に指向される噴口として、前記特定噴口の他に、該電極の左側方に指向された左側方噴口と、該電極の右側方に指向された右側方噴口とを有し、
前記特定噴口、左側方噴口および右側方噴口の各噴口から前記電極までの距離が20mm以上に設定され、
前記特定噴口と前記左側方噴口とのなす開き角が15度〜25の度の範囲に設定されて、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該左側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定され、
前記特定噴口と前記右側方噴口とのなす開き角が15度〜25の度の範囲に設定されて、前記所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該右側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定されている、
ようにしてある(請求項11対応)。この場合、電極周りでの成層化状態が、燃料噴射弁から電極を見たとき、濃混合気が略V字状となって電極の下方および左右側方を囲んだ状態となって、成層化として極めて好ましい状態が得られる。
As the nozzle directed to the vicinity of the electrode, in addition to the specific nozzle, a left nozzle directed to the left side of the electrode, and a right nozzle directed to the right side of the electrode,
The distance from each nozzle of the specific nozzle, left side nozzle and right side nozzle is set to 20 mm or more,
The opening angle formed by the specific nozzle and the left nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region of the engine The fuel spray from the left side nozzle is set to be continuous with each other by the mutual interference effect,
The opening angle formed by the specific nozzle and the right nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray from the right nozzle are mutually in the predetermined operation region. Set to be continuous with each other due to interference effects,
(Corresponding to claim 11). In this case, the stratified state around the electrode is such that when the electrode is viewed from the fuel injection valve, the rich air-fuel mixture becomes substantially V-shaped and surrounds the lower and left and right sides of the electrode. As a result, a very preferable state can be obtained.
本発明によれば、出力を確保しつつ、スモークやNOxを低減することができる。 According to the present invention, smoke and NOx can be reduced while securing an output.
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明するが、まず全体の概要について説明し、その後、燃焼室内への電極突出量に応じた特定噴口の軸線位置の設定(燃料噴射弁の選択)の点、および成層燃焼域でのエンジン負荷に応じた詳細な燃料噴射制御の点について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an overview of the whole will be described, and then setting of the axial position of a specific nozzle according to the amount of electrode protrusion into the combustion chamber (of the fuel injection valve) Selection) and detailed fuel injection control according to the engine load in the stratified combustion region will be described.
図1は、火花点火式直噴エンジン1を示し、このエンジン1は、紙面直角方向に直列に複数の気筒2を有する直列多気筒(実施形態では4気筒)エンジンとされている(図1では1つの気筒のみが示される)。各気筒2は、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、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が区画されている。燃焼室6は、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つの傾斜面を有するいわゆるペントルーフ型燃焼室とされている。
FIG. 1 shows a spark ignition
シリンダヘッド4には、図2に示すように、2つの吸気ポート10(2つの吸気ポートを区別するときは符合10A、10Bでもって示すこととする)と、2つの排気ポート11とが形成されている(図1ではいずれも1つのみ開示)。この2つの吸気ポート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中右側面)に互いに独立して開口されている。各吸気ポート10の燃焼室6側の開口端には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される吸気弁12が配置されている(図1ではいずれも1つのみ開示)。2つの排気ポート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中左側面)に開口されている。各排気ポート11の燃焼室6側の開口端には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される排気弁13が配置されている(図1ではいずれも1つのみ開示)。
As shown in FIG. 2, the
各吸気ポート10は、吸気通路30に接続されている。この吸気通路30には、それぞれ図示を略すが、その上流側から下流側へ順次、エアクリーナ、吸入空気量センサ、スロットル弁、サージタンク等が配設されている。なお、上記スロットル弁は、実施形態では、アクセルペダルとは機械的な連係が遮断されて、アクセル開度に応じて電子的にその開度が変更制御されるようになっている。また、上記サージタンクは、各気筒毎に対して個々独立した独立分岐管によって接続されている(図2で示す吸気通路30はこの独立分岐管が示される)。
Each
各排気ポート11は、排気通路31に接続されている。この排気通路31には、それぞれ図示を略すが、その上流側から下流側へ順次、リニア酸素センサ、三元触媒、NOx吸収剤が配設されている。なお、上記リニア酸素センサは、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。また、NOx吸収剤は、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。
Each
燃焼室6の上部には、4つの吸排気ポート10,11(4つの吸排気弁12、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(図2をも参照)。この点火プラグ16の先端の電極E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る。また、燃焼室6の周縁部には、2つの吸気ポート10間で、その各吸気ポート10下方において、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6つの噴口を備えたマルチホール型の燃料噴射弁とされている。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E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。
At the upper part of the
図2において、一方の吸気ポート10Aに関連して、スワール弁40が設けられている。すなわち、2つの吸気ポート10Aと10Bとは、シリンダヘッド4内において隔壁4aによって互いに個々独立されている一方、吸気通路30の下流端部(独立分岐管の下流端部)には、隔壁4aに連なる隔壁30aが形成されて、2つの吸気ポート10Aと10Bとは、燃焼室6側から上流側に向けて所定距離だけ互いに独立した通路となるように構成されている。そして、隔壁30aには、一方の吸気ポート10Aの開度変更を行うスワール弁40が配設され、このスワール弁40の駆動が電磁式のアクチュエータ40aによって行われる。これにより、スワール弁40を全開としたときは、2つの吸気ポート10A、10Bからほど同量の吸気が導入されて、燃焼室6内でのスワールの生成は実質的に行われないことになる。スワール弁40を全閉とすることにより、他方の吸気ポート10Bからのみ燃焼室6内に吸気が供給されて、燃焼室6内には図2矢印で示すように吸気のスワールが生成されることになる。スワール弁40の開度を調整することにより、スワールの強さが変更される。
In FIG. 2, a
図3に示すように、燃料噴射弁18の基端部には、全気筒2に共通の燃料分配管19が接続されており、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、燃料分配管19と燃料タンク21とを接続する燃料通路22を有し、この燃料通路22には、その上流側から下流側に向けて順次、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が接続されている。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。なお、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。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。
As shown in FIG. 3, a
図4には、エンジン1を制御するための制御系統が示される。この図4において、50は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ(制御ユニット)である。このコントローラ50によって、点火回路17(点火時期制御用)、燃料噴射弁18(燃料噴射量および燃料噴射タイミング制御用)、燃料供給系20の高圧レギュレータ27(燃圧調整用)、スワール弁40(のアクチュエータ40a)が制御される他、前述した吸気通路30に配設された電子制御式のスロットル弁が制御される。このコントローラ50には、エンジン回転数センサS1からのエンジン回転数信号、アクセル開度センサS2からのアクセル開度信号、温度センサS3からのエンジン冷却水温度信号が、クランク角センサS4からのクランク角信号、排気通路に設けた空燃比センサ(前述したリニア酸素センサで構成される)S6、後述するイオン電流検出回路42で検出されたイオン電流の大きさが入力される。
FIG. 4 shows a control system for controlling the
次に、コントローラ50による制御の内容について説明する。
1.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60度C)以上の温間時は、図5に示す温間時のマップが選択される。温間時のマップは、エンジンの運転状態が低負荷・低回転の所定運転領域にある時、成層燃焼領域とされ、その他の運転領域では均一燃焼領域とされる。また、冷間時の燃料噴射制御マップは、図示を略すが、全ての運転領域において均一燃焼領域とされる。
Next, the contents of control by the
1. Fuel Injection Control In fuel injection control, a fuel injection control map is switched according to the engine temperature, and the control is performed according to the switched map. As the fuel injection control map, when the engine temperature is warm above a predetermined value (for example, 60 degrees C), the map during warm time shown in FIG. 5 is selected. The warm map is a stratified combustion region when the operating state of the engine is in a predetermined operating region of low load and low rotation, and a uniform combustion region in the other operating regions. In addition, the cold fuel injection control map is not shown in the figure, but is a uniform combustion region in all operation regions.
成層燃焼領域では、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、吸気行程において燃料噴射弁18から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。なお、エンジン冷間時は、前述したように、全運転領域において均一燃焼が行われる(空燃比は理論空燃比あるいはそれよりもリッチ)。
In the stratified combustion region, the fuel injection timing by the
また、上記低回転・低負荷域となる所定運転領域での高負荷域では、図7に示すように、例えば2段階での分割噴射が実行される。図7に示す分割噴射では、遅い時期に燃料噴射が行われる後段噴射の開始は、例えばBTDC30度〜40度の範囲に設定され、早い時期に燃料噴射が行われる前段噴射は、後段噴射時期よりも例えばクランク角で40度程度早い時期に噴射が開始される。上記所定運転領域での高負荷域において、要求される燃料噴射量のうち、後段噴射で噴射される燃料量はほぼ一定量とされて、燃料噴射量の変更は、前段噴射での燃料噴射量の変更によって行われる。
Further, in the high load range in the predetermined operation range that is the low rotation / low load range, as shown in FIG. 7, for example, split injection is performed in two stages. In the divided injection shown in FIG. 7, the start of the post-stage injection in which the fuel injection is performed at a later time is set in a range of, for example,
2.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、60度C)以上の温間時は、図6に示す温間時のマップが選択される。この図6のマップでは、成層燃焼領域では、エンジン回転数の増大に応じて燃圧が徐々に大きくなるように変化され(最低燃圧a1が例えば12MPaとされ、最高燃圧a2が例えば20MPaとされる)。また、均一燃焼領域では、常時、成層燃焼領域での最高燃圧a2という一定値とされて、エンジン回転数上昇に伴う燃圧上昇が抑制された状態となる。なお、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は、常時、成層燃焼領域での最高燃圧a2に相当する燃圧とされる。また、エンジン始動時の燃圧は、高圧燃料ポンプ26がカム軸によって駆動される関係で燃圧が十分に上がらないことから、例えば、0.5MPa程度になっている。
2. 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. As the fuel pressure control map, when the engine temperature is a predetermined value (for example, 60 degrees C) or more, the map for the warm time shown in FIG. 6 is selected. In the map of FIG. 6, in the stratified combustion region, the fuel pressure is gradually increased as the engine speed increases (the minimum fuel pressure a1 is set to 12 MPa, for example, and the maximum fuel pressure a2 is set to 20 MPa, for example). . Further, in the uniform combustion region, a constant value of the maximum fuel pressure a2 in the stratified combustion region is always set to a constant value, and a fuel pressure increase accompanying an increase in engine speed is suppressed. When the engine temperature is colder than a predetermined value, the fuel pressure is always set to the fuel pressure corresponding to the maximum fuel pressure a2 in the stratified combustion region. Further, the fuel pressure at the time of starting the engine is, for example, about 0.5 MPa because the fuel pressure does not sufficiently increase because the high-
3.スワール制御
エンジン低回転・低負荷域となる所定運転領域では、スワール弁40が開かれて、燃焼室6内に吸気のスワールが生成される。この場合、スワール弁40の開度は、上記所定運転領域においては、エンジン負荷の大小にかかわらず例えば常に全閉としてもよいが、低負荷域では開度が大きくされ(全開に近い)、エンジン負荷の増大に伴って徐々に開度が小さくされ、高負荷域で全閉となるように設定することもできる。
3. Swirl Control In a predetermined operation region that is an engine low speed / low load region, the
次に、図8〜図11を参照しつつ、燃料噴射弁18の各噴口について詳述する。まず、図8〜図10は、燃料噴射弁18の各噴口から噴射された燃料噴霧の状態を互いに異なる方向から見た状態を示すものである。また、図11は、マルチホール型の燃料噴射弁18の軸線を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸線に対する各噴口の軸線との三次元傾斜角を模式的に示した図である。
Next, each nozzle hole of the
図11において、LBはマルチホール型の燃料噴射弁18の軸線、L1ないしL6は第1噴口〜第6噴口の各軸線、A1〜A6は第1噴口〜第6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とされており、例えば、0.15mmに設定されている。ピストン軸線方向から見たとき、点火プラグ16の電極Eを通る気筒2の直径方向延長線上に、燃料噴射弁18の軸線LBが位置するように、燃料噴射弁18が配設されている。図11において、軸線LBを中心とする径方向の目盛りは、1目盛りが5度の開き角を示しており、また、軸線LBを中心とする周方向の目盛りは、1目盛りが15度の開き角を示している。
In FIG. 11, LB is an axis of the multi-hole type
各噴口の軸線の位置関係について説明すると、まず、点火プラグ16の電極E周りに濃混合気を成層化するための噴口が、第1噴口〜第3噴口とされている。この第1噴口は下側噴口あるいは特定噴口となるもので、その軸線L1は、軸線LBから電極E近傍で下方の所定位置に指向するよう配置されている。なお、第1噴口の軸線L1、噴霧角A1は、2つの吸気弁12の最大リフト位置の間に位置、つまり、吸気弁の可動範囲外に位置されている。また、第2噴口は、左側噴口となるもので、その軸線L2は、軸線LBから電極E近傍で側方(図中左側)の所定位置に指向するよう配置されている。さらに、第3噴口は右側噴口となるもので、その軸線L3は、軸線LBから電極E近傍で側方(図中右側)の所定位置に指向するよう配置されている。なお、第2噴口の軸線L2、噴霧角A2、第3噴口の軸線L3、噴霧角A3は、ともに吸気弁12の最大リフト位置の可動範囲内に位置されている。このように、第1噴口と第2噴口と第3噴口との各軸線は、電極Eの近傍を指向しつつ、しかも下方および左右側方から電極Eを取り囲むように設定されている。
The positional relationship of the axis of each nozzle will be described. First, the nozzles for stratifying the rich air-fuel mixture around the electrode E of the
第4噴口〜第6噴口は、それぞれピストン側噴口となるもので、電極E近傍以外となるピストン頂面に向けて燃料噴射を行うものである。第4噴口の軸線L4は、軸線LBからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置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噴口の軸線L5は、軸線LBからピストン側(図中下方側)で、ピストン下死点位置よりも上方側の所定位置(図中センター位置で、第1噴口の軸線L1の真下位置)に指向するよう配置されている。第6噴口の軸線L6は、軸線LBからピストン側(図中下方側)でピストン下死点位置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。なお、全噴口から噴射された全体の燃料噴霧は、軸線LB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。 The fourth to sixth nozzle holes serve as piston-side nozzle holes, respectively, and perform fuel injection toward the piston top surface other than the vicinity of the electrode E. The axis L4 of the fourth nozzle hole is disposed so as to be directed from the axis LB to a predetermined position (left side in the figure) above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure). The axis L5 of the fifth nozzle hole is a predetermined position above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure) from the axis LB (a center position in the figure, a position directly below the axis L1 of the first nozzle hole). It is arranged to point to. The axis L6 of the sixth nozzle hole is arranged so as to be directed from the axis LB to a predetermined position (right side in the figure) above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure). It should be noted that the entire fuel spray injected from all the injection holes is set so as to be within a conical space of 70 ° or less centering on the axis LB.
電極E周りに燃料噴霧を噴射する3つの噴口、つまり下側噴口、左側噴口、右側噴口のうち、下側噴口の燃料噴霧のペネトレーションが左側噴口と右側噴口からのペネトレーションよりも大きくなるように、下側噴口の軸長が左側噴口の軸長および右側噴口の軸長よりも長く設定されている。なお、電極E周り以外に燃料噴霧を噴射する各ピストン側噴口の軸長は、左側噴口の軸長および右側噴口の軸長と同一に設定されている。以上に加えて、全噴口のうち下側噴口の軸線L1が、燃料噴射弁18の軸線LBにもっとも近い位置となるように設定されており、しかも軸線L1の軸線LBに対する開き角も、他の噴口における軸線L2〜L6の軸線LBに対する開き角よりも小さくなるように設定されている。
Of the three nozzle holes that inject fuel spray around the electrode E, that is, the lower nozzle hole, the left nozzle hole, and the right nozzle hole, the fuel spray penetration of the lower nozzle hole is larger than the penetration from the left nozzle hole and the right nozzle hole. The axial length of the lower nozzle is set longer than the axial length of the left nozzle and the right nozzle. In addition, the axial length of each piston side nozzle hole which injects fuel spray other than around the electrode E is set to be the same as the axial length of the left nozzle hole and the axial length of the right nozzle hole. In addition to the above, the axis L1 of the lower nozzle among all the nozzles is set so as to be closest to the axis LB of the
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噴口〜第3噴口の軸線L1〜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、軸線LBよりもピストン側に第4噴口〜第6噴口の軸線L4〜L6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噴口と第4噴口〜第6噴口の各軸線L1、L4〜L6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 axis lines 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, since the axis lines L4 to L6 of the fourth nozzle hole to the sixth nozzle hole are arranged on the piston side with respect to the axis line LB, the air-fuel mixture can be present in the
ここで、点火プラグの電極E近傍に配置される第1噴口〜第3噴口の各軸線L1〜L3とは、相互干渉効果を得るために、次のような関係に設定されている。すなわち、第1噴口〜第3噴口(第4噴口〜第6噴口についても同じ)は、電極Eに対して20mm以上離間した距離とされている。また、第1噴口の軸線L1と第2噴口の軸線L2との開き角が15度〜25度の範囲(実施形態では20度)となるように設定され、かつ、第1噴口の軸線L1と第3噴口の軸線L3との開き角が15度〜25度の範囲(実施形態では20度)となるように設定されている。これにより、第1噴口からの燃料噴霧と第2噴口からの燃料噴霧とが相互干渉効果によって電極E近傍で互いに連続したものとなり、同様に、第1噴口からの燃料噴霧と第3噴口からの燃料噴霧とが相互干渉効果によって電極E近傍で互いに連続したものとなる。この相互干渉効果が得られた状態では、図11において、電極E近傍において、軸線L1からL2に向けて伸びる連続した燃料噴霧が生成され、かつ軸線L1から軸線L3に向けて伸びる連続した燃料噴霧が生成されることになる(図11において連続した燃料噴霧の形状が略V字形状となる)。下側噴口からの燃料噴霧のペネトレーションが、左側噴口および右側噴口からの燃料噴霧のペネトレーションよりも大きくなるように設定することにより、相互干渉効果によって、軸線L1が電極Eに対して下方から接近する方向へと大きく移動されてしまう事態が防止あるいは抑制されることになる。 Here, the axes L1 to L3 of the first nozzle hole to the third nozzle hole arranged in the vicinity of the electrode E of the spark plug are set in the following relationship in order to obtain a mutual interference effect. That is, the first to third nozzle holes (the same applies to the fourth to sixth nozzle holes) are separated from the electrode E by 20 mm or more. Further, the opening angle between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L2 of the second nozzle is set to be in a range of 15 degrees to 25 degrees (20 degrees in the embodiment), and the axis L1 of the first nozzle hole The opening angle with the axis L3 of the third nozzle hole is set to be in a range of 15 degrees to 25 degrees (20 degrees in the embodiment). Thereby, the fuel spray from the first nozzle and the fuel spray from the second nozzle become continuous with each other in the vicinity of the electrode E due to the mutual interference effect. Similarly, the fuel spray from the first nozzle and the fuel spray from the third nozzle The fuel spray becomes continuous in the vicinity of the electrode E due to the mutual interference effect. In a state in which this mutual interference effect is obtained, in FIG. 11, in the vicinity of the electrode E, a continuous fuel spray extending from the axis L1 to L2 is generated and a continuous fuel spray extending from the axis L1 to the axis L3. Is generated (the shape of the continuous fuel spray in FIG. 11 is substantially V-shaped). By setting the fuel spray penetration from the lower nozzle hole to be larger than the fuel spray penetration from the left and right nozzles, the axis L1 approaches the electrode E from below by the mutual interference effect. The situation of being greatly moved in the direction is prevented or suppressed.
ここで、エンジン低回転・低負荷域での高負荷域では、筒内圧力が大きくなるため、各噴口から噴射された燃料噴霧のペネトレーションが小さくなる。このペネトレーションが小さくなるということは、特に成層化に関連した第1噴口〜第3噴口から噴射された燃料噴霧が、電極Eを通りすぎて反対側のシリンダ壁に向かう割合が減少して、電極E付近に留まる割合が大きくなることを意味する。したがって、成層化を行う所定運転領域において、特に所定運転領域の高負荷域において、スワールを生成することにより、電極E周りの濃混合気層が、気筒軸線方向から見たとき、電極Eを通って燃料噴射弁の軸線と直交する方向のうち、スワールに乗る側に移動、拡散されるので、この高負荷域において電極E周りが過度にリッチになりすぎるのを防止する上で好ましいものとなる。 Here, since the in-cylinder pressure increases in the high load range in the low engine speed / low load range, the penetration of the fuel spray injected from each nozzle becomes small. This reduction in penetration means that the ratio of the fuel spray injected from the first to third nozzles particularly related to stratification passing through the electrode E toward the cylinder wall on the opposite side decreases. This means that the ratio of staying in the vicinity of E increases. Accordingly, by generating swirl in a predetermined operation region where stratification is performed, particularly in a high load region of the predetermined operation region, the rich mixture layer around the electrode E passes through the electrode E when viewed from the cylinder axial direction. In the direction perpendicular to the axis of the fuel injection valve, it moves and diffuses toward the swirl side, which is preferable in preventing the area around the electrode E from becoming excessively rich in this high load region. .
上述した電極E周りでの過度なリッチ化防止のために、前述のように、スワール生成が行われると共に、圧縮行程中での分割噴射が実行される。スワール生成により、電極Eを取り囲んでいた濃混合気層はスワールの勢いによって、全体的に電極Eからシリンダ壁面方向へと移動されて、電極E周辺のうち、濃混合気層の移動方向とは反対側には濃混合気層が位置されない状態となる。これにより、初期燃焼割合が低減されて、燃費向上となる。とりわけ、エンジン低回転・低負荷域での低負荷域から、エンジン負荷の増大に伴って徐々にスワールの強さを強くする(スワール弁の開度をエンジン負荷の増大に応じて徐々に小さくする)ことにより、燃料噴射量の増大に応じた適切な強さのスワールとして、電極E周りに生成される濃混合気層を、着火性を確保しつつ燃費向上を図ることのできる最適な状態に設定することができる。 In order to prevent excessive enrichment around the electrode E described above, swirl generation is performed as described above, and divided injection is performed during the compression stroke. Due to the swirl generation, the rich mixture layer surrounding the electrode E is moved from the electrode E to the cylinder wall surface as a whole by the force of the swirl. What is the moving direction of the rich mixture layer around the electrode E? On the opposite side, the rich mixture layer is not located. Thereby, the initial combustion rate is reduced, and fuel efficiency is improved. In particular, the swirl strength is gradually increased as the engine load increases from the low load range in the low engine speed / low load range (the swirl valve opening is gradually decreased as the engine load increases). As a swirl of appropriate strength according to the increase in the fuel injection amount, the rich air-fuel mixture layer generated around the electrode E is brought into an optimum state in which fuel efficiency can be improved while ensuring ignitability. Can be set.
以上に加えて、前述した分割噴射を行うことによって、一括噴射(例えば図7後段噴射時期で全ての燃料噴射量を実行する噴射)を行う場合に比して、電極E周りの濃混合気層生成をより一層促進することができる。すなわち、同じ量の燃料噴射を行う場合であっても、分割噴射の場合は、前段噴射された分の燃料噴霧は、電極Eへの通電(点火)実行までの期間に燃焼室6内においてかなりの割合が拡散されてしまい、電極E周りでの濃混合気層生成には殆ど寄与しないこととなる(後段噴射された燃料噴霧のみが実質的に電極E周りでの濃混合気層生成に寄与する)。エンジン低回転・低負荷域となる所定運転領域での電極E周りの混合気濃度は、該所定運転領域での低負荷域での電極E周りの混合気濃度とほぼ同程度となるように設定するのが好ましいものである。
In addition to the above, by performing the above-described divided injection, a rich air-fuel mixture layer around the electrode E compared to a case where collective injection (for example, injection in which all the fuel injection amounts are executed at the subsequent injection timing in FIG. 7) is performed. Production can be further promoted. That is, even in the case of performing the same amount of fuel injection, in the case of split injection, the amount of fuel spray for the previous stage injection is considerably increased in the
図12,図13は、燃料噴射弁18のシリンダヘッド4に対する取付例を示すものである。図中、45はシリンダヘッド4に形成された取付孔であり、図12では、取付孔45がシリンダヘッド4の外部への開口端面に開口されている様子が示される。シリンダヘッド4の外側端面には、取付孔45の周縁部において、2つの位置決め用の突起部4c、4dが形成されている。この2つの突起部4cと4dとの間の距離(相対向する面の間の距離)は、所定寸法となるように精度よく仕上げられている。
12 and 13 show an example of attachment of the
燃料噴射弁18は、前記取付孔45にがたつきなく挿入される筒部18cと、筒部18cの基端部からほぼ径方向に伸びる突起部18dとを有し、この突起部18dの先端部が、外部からの通電用のカプラが着脱自在に接続される接続端子部18eとされている。なお、実施形態では、筒部18cと突起部18dとが一体成形されているが(電気的接続部分は除く)、突起部18dを筒部18cとは別体に形成して、後に互いに周方向および筒部18cの軸線方向に移動しないように規制された状態で一体に組付するようにしてもよい。
The
燃料噴射弁18のシリンダヘッド4に対する取付けは、その筒部18cを所定深さまで取付孔45に挿入することにより行われる。このとき、燃料噴射弁18の突起部18cが、シリンダヘッド4に形成された一対の突起部4cと4dとの間に位置される(挟まれる)。燃料噴射弁18のc突起部18cの幅は、一対の突起部4cと4dとの間の寸法に対応して精度よく仕上げられて、突起部18cが、一対の突起部4cと4dとの間にがたつきなく挿入される状態とされる(この状態が図13の状態である)。そして、図13の取付状態においては、各噴口の電極Eに対する位置関係が図11の状態となるように設定されている。このように、燃料噴射弁18の突起部18cは、シリンダヘッド4に形成された一対の突起部4c、4dと共に、燃料噴射弁18を所定の取付角度(回動角度)でもってシリンダヘッド4に取付けるための位置決め(用の治具)の機能をも果たすようになっている。前述したように、下側噴口の軸線L1が燃料噴射弁18の軸線LBにもっとも近い位置にあるため、燃料噴射弁18をエンジンへの取付状態からその周方向に回動させたときに、軸線L1の電極Eに対する上下方向の距離の変動量が、他の軸線L2〜L6に比して軸線L1がもっとも小さいものとなる。すなわち、軸線L1と電極Eとの上下方向距離が極力一定値となるようにする上で好ましい設定となっている。
The
次に、燃焼室内への電極突出量に応じた特定噴口の軸線の位置設定(燃料噴射弁の選択)の点について、図14〜図21を参照しつつ説明する。まず、図14は、シリンダヘッド4に実際に点火プラグ16を取付けて、電極Eの燃焼室6(の上面)からの突出量を計測する一例を示している。なお、使用される点火プラグとしては、あらかじめの検査によって、点火プラグ16のシリンダヘッド取付孔(の内面に設けられている係止段差面)に対する着座面から中央電極を覆う絶縁碍子先端までの長さの誤差が例えば±0.7mm以下のものを用いるようにしてある。このような誤差範囲の設定によって、特に大気圧状態(吸気行程および圧縮行程前半での気筒内の圧力状態に相当)において、特定噴口からの燃料噴霧が電極Eに直接当接しない態様とされ、しかも電極Eから離れすぎない態様とされる。シリンダヘッド4は、各気筒(実施形態では4気筒)に点火プラグ16が取付けられた状態で、シリンダブロック側の合わせ面4g側を上向にした状態で、基台K上に載置される。この状態で、例えばレーザ計測器LSによって、各電極Eの先端(図14では上端)の上記合わせ面4gからの距離が計測される。この計測結果が、コントローラ50に内蔵されている記憶手段(メモリ)MRに記憶される。なお、シリンダヘッド4は、その燃焼室形状等を含めて極めて精度よく仕上げられており、シリンダヘッド4そのものの製造誤差は、点火プラグ16や燃料噴射弁18(の噴口)の製造誤差に比して、無視できるものとなっている。なお、LS1はレーザ計測器LSの発光部であり、LS2はレーザ計測器LSの受光部である。
Next, the point of axial position setting (selection of the fuel injection valve) of the specific nozzle according to the amount of electrode protrusion into the combustion chamber will be described with reference to FIGS. First, FIG. 14 shows an example in which the
図14で示す手法によって得られた計測データは、例えば図15のようにされる。レーザ計測器LSで得られるデータは、合わせ面4gと電極E先端とのなす距離であるので、この距離が小さいほど、電極E先端の燃焼室内からの突出量Yが大となる。図15では、電極E先端の燃焼室内からの突出量が大きい方から小さい方へ順に、3番(NO3)気筒、1番(NO1)気筒、2番(NO2)気筒、4番(NO4)気筒となっている。
Measurement data obtained by the method shown in FIG. 14 is, for example, as shown in FIG. Since the data obtained by the laser measuring instrument LS is the distance formed by the
図16は、燃料噴射弁18の軸線LBと特定噴口(第1噴口)の軸線L1とのなす角度θを示すものであり、あらかじめの検査によって、θの所定値からの誤差が例えば±3.5度以下とされた燃料噴射弁18を用いるようにしてある。4気筒分となる合計4本の燃料噴射弁18のθが計測されて、そのデータがICタグ等によって各燃料噴射弁18に付される。実際の計測値を、小さい方から多き方へ順に、θ1、θ2、θ3、θ4とされる。特に図16から明確なように、θが大きいほど、特定噴口の軸線L1が、電極Eに接近した状態となる。
FIG. 16 shows an angle θ formed between the axis LB of the
前述のように計測された電極Eの燃焼室内への突出量Y(計測データはY1〜Y4)と、角度θ(計測データはθ1〜θ4)とを照合して、その組み合わせが決定される。すなわち、突出量がもっとも大きいY1のデータ値を有する点火プラグ16に対しては、もっとも小さい角度θ1を有する燃料噴射弁18が対応付けられ、突出量が2番目に大きいY2のデータ値を有する点火プラグ16に対しては、2番目に小さい角度θ2を有する燃料噴射弁18が対応付けられ、突出量が3番目に大きいY3のデータ値を有する点火プラグ16に対しては、3番目に小さい角度θ3を有する燃料噴射弁18が対応付けられ、突出量がもっとも小さいY4のデータ値を有する点火プラグ16に対しては、もっとも大きい角度θ4を有する燃料噴射弁18が対応付けられる。そして、このようにして対応付けられた関係となるように、シリンダヘッド4に対して燃料噴射弁18が選択的に組付けられ。組付完了状態が図17に示される。なお、大気圧状態において、特定噴口からの燃料噴霧が電極と干渉しないようにされるが、特定噴口からの燃料噴霧の直径は電極E近傍において2mm程度である。
The amount of protrusion E of the electrode E measured into the combustion chamber Y (measured data is Y1 to Y4) and the angle θ (measured data is θ1 to θ4) measured as described above are collated to determine the combination. In other words, the
図17の組付後において、各気筒における電極Eと特定噴口の軸線L1との距離Xが、大きい方から小さい方へ順にX1〜X4で示されるが、このX1〜X4は、Y1〜Y4とθ1〜θ4とに基づいて演算により算出される(例えばX1はY1とθ1とに基づいて参照されるということ)。このように、実施形態では、もっとも大きい距離X1とされた気筒が3番気筒とされ、2番目に大きい距離X2とされた気筒が4番気筒とされ、3番目に大きい距離X3とされた気筒が2番気筒とされ、もっとも小さい距離X4とされた気筒が1番気筒とされる。そして、前記記憶手段MRには、上記距離X(X1〜X4)とこれに対応する気筒との関係が記憶されるが、少なくとも、もっとも大きい距離X1を有する気筒(3番気筒)、およびもっとも小さい距離X4を有する気筒(1番気筒)が記憶される。 After the assembly shown in FIG. 17, the distance X between the electrode E and the axis L1 of the specific nozzle in each cylinder is indicated by X1 to X4 in order from the largest to the smallest, and these X1 to X4 are Y1 to Y4. Calculation is performed based on θ1 to θ4 (for example, X1 is referred to based on Y1 and θ1). Thus, in the embodiment, the cylinder having the largest distance X1 is the third cylinder, the cylinder having the second largest distance X2 is the fourth cylinder, and the cylinder having the third largest distance X3. Is the second cylinder, and the cylinder having the smallest distance X4 is the first cylinder. The storage means MR stores the relationship between the distance X (X1 to X4) and the corresponding cylinder, but at least the cylinder having the largest distance X1 (the third cylinder) and the smallest. The cylinder having the distance X4 (first cylinder) is stored.
図18は、前述した点火プラグ16と燃料噴射弁18とを対応づけて組付ける手順をまとめて示すものである。すなわち、ステップQ1において、実機用としてそのまま使用されるべきシリンダヘッド4に点火プラグ16を取付け、次いでステップQ2において、図14に示すように各点火プラグ16における電極Eの燃焼室内からの突出量を計測して、その計測結果(Y1〜Y4)を記憶手段MRに記憶させる。ステップQ2の後は、ステップQ3において、点火プラグ16が取付けられたシリンダヘッド4をシリンダブロックに組み付け、通常のエンジンの組立が行われる(クランクシャフト等の組付けも行われる)。
FIG. 18 collectively shows a procedure for assembling the
上記ステップQ1〜Q3とは並行して、ステップQ5において、全気筒分の燃料噴射弁18について、軸線LBと特定噴口の軸線L1との角度θが計測される(θ1〜θ4の計測値を得る)。このステップQ5で得られた計測値は、各燃料噴射弁18にタグ等を利用して各燃料噴射弁18特有のデータとして付される。なお、実施形態では、計測データθ(ステップQ5での処理)は、エンジン組立工場とは別の場所、より具体的的には燃料噴射弁18を製造する工場において得るようにしてあり、エンジン組立工場には、あらかじめ計測データθが付された燃料噴射弁18が納入されるようになっている。
In parallel with the above steps Q1 to Q3, in step Q5, the angle θ between the axis LB and the axis L1 of the specific nozzle is measured for the
ステップQ4では、シリンダブロック等に組付けられると共に既に点火プラグ16が取付けられているシリンダヘッド4に対して、燃料噴射弁18が取付けられる。この燃料噴射弁18の取付の際には、電極Eの燃焼室内からの突出量Y(Y1〜Y4)に応じて、角度θ(θ1〜θ4)の大きさを対応付けて行われる。
In step Q4, the
なお、ステップQ2とステップQ3との間で、シリンダヘッド4から各点火プラグ16を全て取外して、ステップQ4において再びシリンダヘッド4に各点火プラグ16を取付けるようにしてもよい。この場合、シリンダヘッド4のシリンダブロック等への組付けを、従来同様に、点火プラグ16が取付けられていない状態で行うことができる。また、ステップQ2で得られた計測データとステップQ5の計測で得られたデータとに基づいて、点火プラグ16と燃料噴射弁18とを対応付けておき(例えば1つの点火プラグ16と1つの燃料噴射弁18とからなる1気筒分のセット体を、全気筒分となる4セットに分けておく)、ステップQ4において、1つの気筒毎にセット関係にある点火プラグ16と燃料噴射弁18とを取付けるようにすることもできる。
In addition, between each step Q2 and step Q3, all the spark plugs 16 may be removed from the
図19は、図18の変形例を示すものである。本実施形態では、図18のステップQ1に対応するステップQ11において、用いられるシリンダヘッドが、実際にエンジン組立に使用される実機用ではなくて、エンジンの組立には使用されないダミー用(計測用)とされ、このダミー用シリンダヘッドとしては計測用としての専用品を別途用意してもよいが、実施形態では実機用のものをそのまま流用するようにしてある。ステップQ12において、各点火プラグ16について燃焼室内からの突出量Y(Y1〜Y4)が計測され、その後ステップQ13において、ダミー用シリンダヘッドから各点火プラグ16が取外される。Q14においては、シリンダヘッド(実機用)がシリンダブロック等に組付けられる。このステップQ14は、図18のステップQ3に対応するが、シリンダヘッド4には点火プラグ16が取付けられていない状態である。上記ステップQ11〜Q14と並行して、ステップQ16(ステップQ5対応)において、各燃料噴射弁18の角度θ(θ1〜θ4)が計測される。そして、最後に、ステップQ15において、突出量Yと角度θとを対応づけるようにして点火プラグ16と燃料噴射弁18との組み合わせせが選択されて、この選択された組み合わせの状態でもって点火プラグ16と燃料噴射弁18とがシリンダヘッドに取付けられる。
FIG. 19 shows a modification of FIG. In the present embodiment, in step Q11 corresponding to step Q1 in FIG. 18, the cylinder head used is not for an actual machine actually used for engine assembly, but for a dummy that is not used for engine assembly (for measurement). As this dummy cylinder head, a dedicated product for measurement may be prepared separately, but in the embodiment, the actual product is used as it is. In step Q12, the projection amount Y (Y1 to Y4) of each
図20、図21は、シリンダヘッド4に点火プラグ16を実際に取付けることなく、点火プラグ16の燃焼室内からの突出量Y(に関するデータ)を得るようにしたものである。この点を詳述すると、図20において、点火プラグ16の先端部付近の構造は、電極Eのうちその中心電極E1の周囲が絶縁碍子16aによって囲まれて、中心電極E1はその先端部のみが絶縁碍子16aから若干露出しており、この露出された中心電極E1を、複数の周辺電極E2が取り囲むようになっている。点火プラグ16には、シリンダヘッド4の取付孔(の内周面)に形成された係止面に当接される着座面16bを有するが、例えばこの着座面16bを基準位置として絶縁碍子16a先端面までの長さ(距離)Zが、各点火プラグ16毎に計測される。絶縁碍子16a先端面からの中心電極E1の突出長さが一定となるように管理されているが、上記長さZにはかなりの誤差(例えば±0.7mm)を有することになり、この長さZの誤差が、電極Eの燃焼室内からの突出量Yに誤差を与える極めて大きな要因となる。したがって、上記長さZを計測することにより、電極Eの燃焼室内からの突出量Yが推定されることになる。なお、長さZが大きいほど、突出量Yが大きくなる関係にある。
20 and 21 show the amount Y of projection of the
図21において、ステップQ21において、上記長さZを、全気筒分の点火プラグ16(実施形態では4気筒なので4個の点火プラグとなる)について計測して、そのデータZ1〜Z4を得る。そして、Z1〜Z4のうち最大値をZmax、最小値をZmin、中間値(2つあり)をZxとして分類する。この後、Q22において、シリンダヘッド4をシリンダブロック等に組付ける通常のエンジン組立が行われる(図19のQ14対応)。
In FIG. 21, in step Q21, the length Z is measured for the spark plugs 16 for all cylinders (in the embodiment, there are four spark plugs because there are four cylinders), and data Z1 to Z4 are obtained. Then, among Z1 to Z4, the maximum value is classified as Zmax, the minimum value as Zmin, and the intermediate value (there are two) as Zx. Thereafter, in Q22, normal engine assembly for assembling the
一方、ステップQ21、Q22と並行して、ステップQ24において、全気筒分(実施形態では4気筒分)の各燃料噴射弁18について、その角度θ(θ1〜θ4)を計測する。そして、そして、θ1〜θ4のうち最大値をθmax、最小値をθmin、中間値(2つあり)をθxとして分類する。
On the other hand, in parallel with steps Q21 and Q22, in step Q24, the angle θ (θ1 to θ4) of each
ステップQ23では、Zmaxの点火プラグ16に対してθminの燃料噴射弁18を対応付け、Zminの点火プラグ16に対してθmaxの燃料噴射弁18を対応付け、Zxの点火プラグ16に対してθxの燃料噴射弁18を対応付ける(Zxとθxとが対応付けられる組数は2組である)。そして、この対応付けの状態でもって、点火プラグ16と燃料噴射弁18とがシリンダヘッド4に組付けられる。図21の実施形態によれば、燃料噴射弁18については勿論のこと、点火プラグ16についてもシリンダヘッド4等への組付けを行うことなく突出量Y(に関連した値)を計測して、点火プラグ16と燃料噴射弁18との対応付けをエンジン組立工程とは全く別工程でもって行うことができる。なお、ステップQ23においては、対応付けされた点火プラグ16と燃料噴射弁18との2個セット体として組付工程に供給することにより、取付作業者は、組付に際して点火プラグ16と燃料噴射弁18との対応付けを意識することなくその取付作業を行うことができる。
In step Q23, the
図22〜図24は、本発明の別の実施形態を示すもので、燃料噴射弁18Bを燃焼室略中央部に設けた場合(センター噴射の場合)を示す。すなわち、燃焼室略中央部には、点火プラグ16が気筒軸線に対してかなり傾いた状態で配設されると共に、燃料噴射弁18Bが気筒軸線にほぼ沿うようにして配設されている。燃料噴射弁18Bは、図24に示すように、周方向等間隔に複数(実施形態では6個)の噴口61a〜61fを有する。各噴口61a〜61fの軸線はそれぞれ、燃料噴射弁18Bの軸線に対して同角度を有するように設定されて、各噴口61a〜61fからの燃料噴霧はそれぞれピストン頂面に向かうように指向されている。そして、1つの特定噴口61aが、電極E近傍の下方を通った後に、ピストン頂面に向かうように設定されている。本実施形態においては、点火プラグ16の電極Eの燃焼室内への突出量が大きいほど、燃料噴射弁18Bの軸線LBと特定噴口61aの軸線L1とのなす角度θが小さい燃料噴射弁18Bが対応付けられる。
22 to 24 show another embodiment of the present invention, and show a case where the
図25、図26は、電極Eと特定噴口の軸線との距離Xを検出する別の手法を示すもので、電極(中心電極E1と周辺電極E2)を通して流れるイオン電流の大きさに応じて距離Xを判別する手法を示すものである。まず、点火プラグ16は、既知のように、その周辺電極E2がエンジン1を介してグランドされ、その中心電極E1が点火回路17に接続されている。点火回路17と点火プラグ16との間に、イオン電流を検出する電流検出回路42が設けられている。この電流検出回路42は、点火回路17から点火プラグ16へ向けての電流の流れのみを許容する逆流防止ダイオード42aを有する。また、電流検出回路42は、逆流防止ダイオード42aよりも点火プラグ16側において、互いに直列に接続された逆流防止ダイオード42b、基準電圧源42c、抵抗器42dを有して、これらの構成要素42b〜42dを介して点火プラグ16がグランドされている。さらに、電流検出回路42は、抵抗器42c間での電圧を検出する電圧計42eを有している。
25 and 26 show another method for detecting the distance X between the electrode E and the axis of the specific nozzle, and the distance depends on the magnitude of the ionic current flowing through the electrodes (center electrode E1 and peripheral electrode E2). A method for discriminating X is shown. First, as is known, the peripheral electrode E2 of the
エンジン1を運転したとき、点火直前において、電極回りに存在する燃料噴霧によって中心電極E1と周辺電極E2との間にイオン電流が流れ、このイオン電流の大きさに応じた電圧が電圧計42eによって検出される(検出電圧が大きいほどイオン電流が大)。イオン電流は、電極E回りの混合気の空燃比の変化によって図26に示すように変化する。なお、検出されるイオン電流(記憶されるイオン電流または電圧)は微妙にその大きさが変化されるが、検出値の中での最大値を検出、記憶するようにしてある。混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであることを前提とすると、検出されるイオン電流が大きいほど空燃比がリッチであり(空燃比が理論空燃比よりもリッチな場合はこの逆)、空燃比がリッチであるということは、電極Eと特定噴口の軸線との距離Xが小さいということになる。このようにして、各気筒についてそれぞれイオン電流(つまり距離X)が検出、記憶されることになる(少なくとも距離Xが最大となる気筒と最小となる気筒が記憶される)。なお、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるかリッチであるかは、例えば空燃比を現在値よりもリーン側に補正したとき(燃料噴射量を減量補正したとき)に、検出されるイオン電流値が小さくなれば現在の空燃比が理論空燃比よりもリーンであり、検出されるイオン電流値が大きくなれば現在の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるということが理解される。なお、イオン電流検出は、エンジンの定常運転状態のときに行えばよい。
When the
上述した電流検出回路42は、各気筒(各点火プラグ16)毎に個々に設けてよいが、イオン電流検出回路42を各気筒共通用として使用することもできる(イオン電流を検出するタイミングが各気筒間において相違するので共通化が可能)。また、イオン電流検出回路42が搭載された状態でエンジンを出荷することなく、例えばエンジン組立工場での最終検査段階で、イオン電流検出回路42をエンジンに組み込んで、前述したイオン電流の検出、記憶を行わせた後、イオン電流検出回路42をエンジンから除去するようにしてもよい(コストの大幅低減となる)。
The above-described
図27は、電流検出回路42に代えて、抵抗検出回路43を用いたものであり、図25と同一構成要素には同一符合を付してその重複した説明は省略する。本実施形態では、抵抗器42d等に対して直列に電流計43aを組み込んで、点火直前のタイミング(電極周りに混合気が存在する状態)で、電流計43aで電流を検出すればよい。検出される電流は、中心電極E1と周辺電極E2との間の絶縁抵抗に相当するが、この絶縁抵抗は、電極周りの混合気の空燃比がリッチであるほど小さくなる。なお、電流計43aでの検出電流が大きいほど、絶縁抵抗が小さくなって、電極Eと燃料噴霧との間の距離が小さいということになる。
27 uses a
次に、成層燃焼域での燃料噴射制御等の詳細について説明する。
(1)アイドル域
アイドル域では、成層ロバスト性が悪くて、燃焼安定性が確保できる範囲での点火時期や燃料噴射時期の変更幅が小さいものとなる。また、各気筒に着目したとき、電極周りが相対的にリッチとなる距離Xが大きい気筒については燃焼安定性が相対的に悪く、距離Xが小さい気筒については燃焼安定性が相対的に良いものとなる。よって、アイドル域では、距離Xが最大となる気筒(図17の例では3番気筒)について空燃比をリッチ化する補正を行って、燃焼安定性を確保するようにしてある。このとき、燃焼安定性に余裕のある距離Xが最小の気筒(図17の例では1番気筒)の空燃比をリーン化する補正を行うようにしてある(距離Xが中間値にある気筒については空燃比の補正なし)。アイドル域では、実際のエンジン回転数が目標アイドル回転数(例えば550rpm)となるように空燃比がフィードバック制御されるが、上記リッチ化の補正、リーン化の補正は、このフィードバック補正値を補正することによって行うようにしてある。なお、例えばエンジン回転数が所定回転数以下でかつアクセル開度が0であるときに、アイドル域であると判定するようにしてある。
Next, details such as fuel injection control in the stratified charge combustion zone will be described.
(1) Idle region In the idle region, the stratification robustness is poor, and the change range of the ignition timing and the fuel injection timing within a range in which the combustion stability can be ensured is small. Further, when focusing on each cylinder, the combustion stability is relatively poor for a cylinder with a large distance X where the periphery of the electrode is relatively rich, and the combustion stability is relatively good for a cylinder with a small distance X It becomes. Therefore, in the idle region, correction for enriching the air-fuel ratio is performed for the cylinder having the maximum distance X (the third cylinder in the example of FIG. 17) to ensure combustion stability. At this time, a correction is made so that the air-fuel ratio of the cylinder having the minimum distance X with sufficient margin for combustion stability (the first cylinder in the example of FIG. 17) is made lean (for the cylinder having the intermediate distance X). Is no correction of air-fuel ratio). In the idling range, the air-fuel ratio is feedback-controlled so that the actual engine speed becomes the target idling speed (for example, 550 rpm), but the above-mentioned rich correction and lean correction correct this feedback correction value. By doing that. For example, when the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed and the accelerator opening is 0, it is determined that the engine is in the idling range.
(2)アイドル域以外の低負荷域
成層燃焼域での低負荷域であっても、アイドル域以外の領域では、アイドル域に比して燃焼安定性の余裕がある領域となる。このような領域にあるときは、空燃比センサS6で検出される実際の空燃比が目標空燃比(目標空燃比は理論空燃比よりもリーン)となるように、空燃比フィードバック制御が行われる。このとき、距離Xが最小の気筒についてはフィードバック補正値をリーン化補正し、距離Xが最大となっている気筒についてはフィードバック補正値がリッチ化補正される。なお、実際の空燃比は、空燃比センサS6で検出される検出値数回分(少なくとも全気筒分の排気ガスを検出できる回数)の平均値とされる。
(3)高負荷域
空燃比センサS6で検出される空燃比が目標空燃比(目標空燃比は理論空燃比よりもリーン)となるように、空燃比フィードバック制御が行われる。また、距離Xが最小となっている気筒の燃料噴射時期が進角されると共に、距離Xが最大となっている気筒の燃料噴射時期が遅角される。燃料噴射は、圧縮行程後半と前半での分割噴射とされるが、圧縮行程後半での燃料噴射時期は各気筒間で略同一(実施形態では完全一致)とされて、圧縮行程前半の燃料噴射時期が上述のように距離Xに応じて変更される。なお、点火時期は各気筒間において略同一(実施形態では完全一致)とされる。なお、距離Xが中間の気筒については、燃料噴射時期の補正は行われないが、距離Xについて進角補正用のしきい値と遅角補正用のしきい値とを設定して、このしきい値を境にして、進角させるか遅角させるかを決定するようにしてもよく、また距離Xのしきい値からの偏差度合いに応じて進角量あるいは遅角量を変更するようにしてもよい。なお、圧縮行程前半での燃料噴射時期の進角補正量あるいは遅角補正量は、例えば図7の設定状態から10deg〜20deg分の補正量とすることができる。
(4)中負荷域
空燃比センサS6で検出される空燃比が目標空燃比(目標空燃比は理論空燃比よりもリーン)となるように、空燃比フィードバック制御が行われる。燃料噴射時期や点火時期は各気筒間で相違がなく、基本通りの制御(通常制御)とされる。
(2) Low load region other than the idling region Even in the low load region in the stratified combustion region, the region other than the idling region has a margin for combustion stability as compared with the idling region. When in this region, air-fuel ratio feedback control is performed so that the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor S6 becomes the target air-fuel ratio (the target air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio). At this time, the feedback correction value is lean-corrected for the cylinder with the shortest distance X, and the feedback correction value is rich-corrected for the cylinder with the maximum distance X. Note that the actual air-fuel ratio is an average value of several detection values detected by the air-fuel ratio sensor S6 (the number of times at least exhaust gas for all cylinders can be detected).
(3) High load range Air-fuel ratio feedback control is performed so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor S6 becomes the target air-fuel ratio (the target air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio). Further, the fuel injection timing of the cylinder having the minimum distance X is advanced, and the fuel injection timing of the cylinder having the maximum distance X is retarded. The fuel injection is divided injection in the latter half and the first half of the compression stroke, but the fuel injection timing in the second half of the compression stroke is substantially the same among the cylinders (in the embodiment, it is completely the same), and the fuel injection in the first half of the compression stroke is performed. The time is changed according to the distance X as described above. Note that the ignition timing is substantially the same between the cylinders (completely the same in the embodiment). Note that the fuel injection timing is not corrected for the cylinder having the intermediate distance X, but the advance angle correction threshold value and the retard angle correction threshold value are set for the distance X. It may be determined whether to advance or retard at the threshold, and the advance amount or retard amount is changed according to the degree of deviation from the threshold value of the distance X. May be. It should be noted that the advance angle correction amount or the retard angle correction amount of the fuel injection timing in the first half of the compression stroke can be, for example, a correction amount corresponding to 10 deg to 20 deg from the set state of FIG.
(4) Medium Load Range Air-fuel ratio feedback control is performed so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor S6 becomes the target air-fuel ratio (the target air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio). The fuel injection timing and the ignition timing are not different among the cylinders, and are basically controlled (normal control).
上述した成層燃焼域での低負荷域における燃料噴射制御の制御例(コントローラ50による制御例)を、図28に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でRはステップを示す。まず、R31において、エンジン回転数等がデータ入力された後、R32において、現在の運転状態が、図5に示すマップに照合して成層燃焼域域であるか否かが判別される。このR32の判別でYESのときは、R33において、図5に示す低負荷域であるか否かが判別される。このR33の判別でYESのときは、R34において、アイドル域であるか否かが判別される。 A control example (control example by the controller 50) of the fuel injection control in the low load region in the stratified combustion region described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, R represents a step. First, in R31, after data such as the engine speed is input, in R32, it is determined whether or not the current operating state is a stratified combustion region by referring to the map shown in FIG. When the determination in R32 is YES, it is determined in R33 whether or not the low load range shown in FIG. If the determination in R33 is YES, it is determined in R34 whether or not the vehicle is in the idle range.
上記R34の判別でYESのときは、R35において、実際のエンジン回転数が目標アイドル回転数となるように、空燃比がフィードバック制御される。フィードバック制御で得られるフィードバック補正値(の基本値)が△FBとされる。次いで、R36において、距離Xが最大となっている気筒(図17の例では3番気筒)についてのフィードバック補正値が、R35で得られたフィードバック補正値△FBに対してリッチ化用の補正値△f(△f>0)が加算されて、最終的なフィードバック補正値△Fとされる。上記リッチ化用の補正値△fは、ある一定値に設定することもできるが、例えば△FBの所定割合(例えば30%)の大きさの値とすることが好ましい。また、全気筒への燃料噴射量が増大するのを抑制するために、距離Xが最小となっている気筒(図17の例では1番気筒)のフィードバック補正値が、R35で得られたフィードバック補正値△FBに対してリーン化用の補正値△f(△f>0)が減算されて、最終的なフィードバック補正値△Fとされる。リッチ化用の補正量とリーン化用の補正量とがそれぞれ等しい値△fに設定される。なお、中間の距離Xとなっている気筒(図17の例では2番気筒と4番気筒)については、フィードバック補正値はR35で得られた値△FBがそのまま用いられる。このようにして、全気筒を合わせたトータル的なフィードバック補正量に変動はないものとなる。なお、リッチ化用の補正量とリーン化用の補正量とを相違させた設定とすることも可能であるが、この場合は、リッチ化用の補正量をリーン化用の補正量よりも大きい値に設定しておくのが、燃焼安定性確保の上で好ましいものとなるが、燃費の観点からは、リッチ化用の補正量よりもリーン化用の補正量を大きくするほうが好ましいものとなる。 If the determination in R34 is YES, the air-fuel ratio is feedback-controlled in R35 so that the actual engine speed becomes the target idle speed. A feedback correction value (basic value) obtained by feedback control is set to ΔFB. Next, in R36, the feedback correction value for the cylinder having the maximum distance X (the third cylinder in the example of FIG. 17) is the richening correction value with respect to the feedback correction value ΔFB obtained in R35. Δf (Δf> 0) is added to obtain a final feedback correction value ΔF. The enrichment correction value Δf can be set to a certain value, but is preferably a value having a predetermined ratio (eg, 30%) of ΔFB, for example. Further, in order to suppress an increase in the fuel injection amount to all the cylinders, the feedback correction value of the cylinder having the minimum distance X (the first cylinder in the example of FIG. 17) is the feedback obtained by R35. The lean correction value Δf (Δf> 0) is subtracted from the correction value ΔFB to obtain the final feedback correction value ΔF. The correction amount for enrichment and the correction amount for leaning are set to the same value Δf. For the cylinder having the intermediate distance X (the second cylinder and the fourth cylinder in the example of FIG. 17), the feedback correction value ΔFB obtained in R35 is used as it is. In this way, the total feedback correction amount for all cylinders is not changed. It is possible to set the rich correction amount and the lean correction amount to be different, but in this case, the rich correction amount is larger than the lean correction amount. Setting to a value is preferable in terms of ensuring combustion stability, but from the viewpoint of fuel efficiency, it is preferable to make the correction amount for leaning larger than the correction amount for enrichment. .
上記R36の後は、各気筒について、R36での補正後の燃料噴射量が圧縮行程後半に噴射されて、点火が行われる。R37後は、R38において、成層燃焼域での定常運転状態のときに、前述したように、イオン電流検出等を利用した距離Xの検出、記憶が行われる。 After R36, the fuel injection amount corrected in R36 is injected in the latter half of the compression stroke for each cylinder, and ignition is performed. After R37, in R38, the distance X is detected and stored using ion current detection or the like, as described above, in the steady operation state in the stratified combustion region.
前記R34の判別でNOのときは、R39において、実際の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御補正値△FBが決定される(R35対応)。この後、R40において、距離X最大となっている気筒のフィードバック補正値△f分だけリッチ化補正され、距離最小となっている気筒のフィードバック補正値が△f分だけリーン化補正される(R36対応)。なお、距離Xが中間の大きさとなっている気筒のフィードバック補正値の変更はない。R40の後は、R41(R37対応)を得た後、R38に移行する。 If the determination in R34 is NO, the feedback control correction value ΔFB is determined in R39 so that the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio (corresponding to R35). Thereafter, in R40, the rich correction is performed by the feedback correction value Δf of the cylinder having the maximum distance X, and the feedback correction value of the cylinder having the minimum distance is corrected by leaning by the Δf (R36). Correspondence). Note that there is no change in the feedback correction value of the cylinder having the intermediate distance X. After R40, after obtaining R41 (corresponding to R37), the process proceeds to R38.
前記R33の判別でNOのときは、R42において、図5に示す成層燃焼域内での高負荷域であるか否かが判別される。このR42の判別でYESのときは、R43において、距離Xが最小となっている気筒の燃料噴射時期が進角補正されると共に、距離Xが最大となっている気筒の燃料噴射時期が遅角補正される。なお、距離Xが中間の大きさとなっている気筒については燃料噴射時期の補正は行われない。この燃料噴射時期の変更は、圧縮行程前半での燃料噴射時期であって、圧縮行程後半での燃料噴射時期は各気筒間で同一とされる。このR43の後は、R44(R37対応)において燃料噴射が実行された後、R38に移行する。 When the determination in R33 is NO, it is determined in R42 whether or not it is a high load region in the stratified combustion region shown in FIG. When the determination of R42 is YES, in R43, the fuel injection timing of the cylinder having the minimum distance X is corrected and the fuel injection timing of the cylinder having the maximum distance X is retarded. It is corrected. It should be noted that the fuel injection timing is not corrected for the cylinder having the intermediate distance X. This change in the fuel injection timing is the fuel injection timing in the first half of the compression stroke, and the fuel injection timing in the second half of the compression stroke is the same for each cylinder. After this R43, after fuel injection is executed in R44 (corresponding to R37), the routine proceeds to R38.
前記R42の判別でNOのときは、成層燃焼域内での中負荷域となる。このときは、空燃比や燃料噴射時期が各気筒間で相違されることなく、通常の(基本の)制御が行われる。なお、前記R32の判別でNOのときは、成層燃焼域ではなくて本発明とは直接関係のない領域なので、そのままリターンされる。 When the determination of R42 is NO, it becomes a medium load region in the stratified combustion region. At this time, normal (basic) control is performed without the air-fuel ratio and the fuel injection timing being different among the cylinders. If the determination in R32 is NO, the process returns as it is because it is not a stratified combustion area and is not directly related to the present invention.
図29は、本発明のさらに別の実施形態を示すもので、例えば成層燃焼域での高負荷域において、距離Xの代わりに、各気筒間での角速度の相違(変動)を加味して、つまり各気筒での図示平均有効圧力に対応した状態を加味して、燃料噴射の制御を行うようにしたものである。すなわち、ある気筒で点火が行われると、角速度は徐々に大きくなった後、徐々に低下され、次の気筒の点火が行われると角速度が再び徐々に大きくなった後、低下されることになるが、この角速度が変動する様子を重ね合わせて示したのが図29となる。なお、図29で示す変動幅は、角速度の最大値同士の偏差としてある。角速度が大きくなる気筒においては燃焼トルクが大きいつまり図示平均有効圧力が大きいということであり、逆に角速度が小さくなる気筒では燃焼トルクが小さいつまり図示平均有効圧力が小さいということである。換言すれば、図示平均有効圧力が小さくなっている気筒ほど、電極Eと特定噴口の軸線との距離Xが小さい気筒であって、電極周りの空燃比がリッチであってくすぶりを生じやすくて、スモークやNOxが発生しやすいい気筒であると考えることができる。 FIG. 29 shows still another embodiment of the present invention. For example, in the high load region in the stratified combustion region, the difference (variation) in angular velocity between the cylinders is taken into consideration instead of the distance X. That is, the fuel injection is controlled in consideration of the state corresponding to the indicated mean effective pressure in each cylinder. That is, when ignition is performed in a certain cylinder, the angular velocity gradually increases and then gradually decreases, and when ignition of the next cylinder is performed, the angular velocity gradually increases and then decreases. However, FIG. 29 shows how the angular velocity fluctuates in an overlapping manner. Note that the fluctuation range shown in FIG. 29 is a deviation between the maximum values of the angular velocities. In the cylinder where the angular velocity is large, the combustion torque is large, that is, the indicated mean effective pressure is large. Conversely, in the cylinder where the angular velocity is small, the combustion torque is small, that is, the indicated mean effective pressure is small. In other words, the smaller the indicated mean effective pressure is, the smaller the distance X between the electrode E and the axis of the specific nozzle, and the air-fuel ratio around the electrode is rich, and smoldering is likely to occur. It can be considered that the cylinder is likely to generate smoke and NOx.
成層燃焼域での定常運転状態において、各気筒毎に、点火直後に角速度(クランク角の変化速度)を検出して、角速度(の最大値)が最小となる気筒、あるいは角速度があらかじめ設定された所定値よりも小さい気筒が、図示平均有効圧力が小さい気筒であると判定されて、記憶手段MRに記憶される。図示平均有効圧力が小さいと判定された気筒については、燃料噴射時期が進角補正される(図28のR43対応)。なお、図示平均有効圧力に関連した値の検出手法としては、従来提案されている種々の手法を適宜採択できるものであるが、角速度に基づいて行うのが、特別のセンサ等を別途設けなくてもすむので、コストや実施化等の上で好ましいものとなる。 In the steady operation state in the stratified charge combustion zone, for each cylinder, the angular speed (change speed of the crank angle) is detected immediately after ignition, and the cylinder or the angular speed at which the angular speed (the maximum value) is minimized is preset. A cylinder smaller than the predetermined value is determined to be a cylinder having a small indicated mean effective pressure, and is stored in the storage means MR. For the cylinder determined to have a low indicated mean effective pressure, the fuel injection timing is advanced (corresponding to R43 in FIG. 28). In addition, as a method for detecting the value related to the indicated mean effective pressure, various conventionally proposed methods can be adopted as appropriate, but it is not necessary to provide a special sensor or the like separately based on the angular velocity. Therefore, it is preferable in terms of cost and implementation.
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、特許請求の範囲に記載された範囲において種々の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。燃料噴射弁18(18B)の噴口の数は、5あるいは7以上であってもよい。各噴口の径および長さを互いに同一に設定してもよい。1つの気筒について、吸気ポート(切換弁)の数は1あるいは3以上であってもよい。電極E周りの濃混合気層生成を抑制するために、スワール生成と圧縮行程での分割噴射との両方を行うことなく、いずれか一方のみを行うようにしてもよく、スワールを生成しないものであってもよい。4気筒エンジンに限らず、2気筒以上の多気筒エンジンに適用できるものである。成層燃焼域での高負荷域において、燃料噴射時期の進角補正量を、距離X(あるいは図示平均有効圧力)が小さい気筒から大きい気筒へと順次小さくなるようにして、複数気筒について進角補正するようにしてもよく、これ加えて、燃料噴射時期の遅角補正量を、距離X(あるいは図示平均有効圧力)が大きいほうから小さい方へと順次小さくなるようにして複数気筒について遅角補正するようにしてもよい。距離Xの大きさに応じて、燃料噴射時期の進角あるいは遅角の補正量を変更するようにしてもよい。各噴口の設定(径や長さ)は適宜設定できるものであり、全噴口共に同じ設定とすることもできる。成層燃焼域の全域において、圧縮行程後半のみに燃料噴射を行うものであってもよい(この場合、燃料噴射時期の進角補正あるいは遅角補正は、圧縮行程後半での燃料噴射時期の補正となる)。勿論、本発明の目的として、実質的に好ましいあるいは利点として表現された発明を提供することをも暗黙的に含むものである。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made within the scope described in the scope of claims. For example, the present invention includes the following cases. The number of nozzle holes of the fuel injection valve 18 (18B) may be 5 or 7 or more. The diameter and length of each nozzle hole may be set the same. For one cylinder, the number of intake ports (switching valves) may be 1 or 3 or more. In order to suppress the formation of the rich air-fuel mixture around the electrode E, only one of the swirl generation and the split injection in the compression stroke may be performed without generating the swirl. There may be. The present invention can be applied not only to a four-cylinder engine but also to a multi-cylinder engine having two or more cylinders. In the high load range in the stratified charge combustion zone, the advance angle correction amount of the fuel injection timing is gradually decreased from the cylinder with the smaller distance X (or the indicated mean effective pressure) to the larger cylinder, and the advance angle is corrected for a plurality of cylinders. In addition to this, the retardation correction amount for the plurality of cylinders is corrected so that the retardation correction amount of the fuel injection timing is gradually decreased from the larger distance X (or the indicated mean effective pressure) to the smaller one. You may make it do. Depending on the magnitude of the distance X, the correction amount of the advance angle or delay angle of the fuel injection timing may be changed. The settings (diameter and length) of each nozzle can be set as appropriate, and all nozzles can be set to the same setting. The fuel injection may be performed only in the second half of the compression stroke in the entire stratified combustion region (in this case, the advance correction or retard correction of the fuel injection timing is the same as the correction of the fuel injection timing in the second half of the compression stroke). Become). Of course, the object of the present invention also implicitly includes providing an invention that is substantially preferred or expressed as an advantage.
1:エンジン
3:シリンダブロック
4:シリンダヘッド
5:ピストン
6:燃焼室
10(10A、10B):吸気ポート
12:吸気弁
16:点火フプラグ
16a:絶縁碍子
16b:着座面(基準位置)
17:点火回路
18:燃料噴射弁
18B:燃料噴射弁(図22〜図24)
42:イオン電流検出回路
43。絶縁抵抗検出回路
61a:特定噴口(図24)
E:点火プラグの電極
E1:中心電極
E2:周辺電極
LB:燃料噴射弁の軸線
L1:第1噴口(特定噴口)の軸線
A1:第1噴口(特定噴口)から噴射された燃料の噴霧角
LS:計測器(電極の燃焼室内からの突出量を計測)
MR:記憶手段(検出値の記憶用)
Y(Y1〜Y4):電極の燃焼室内への突出量
θ(θ1〜θ4):特定噴口の軸線と燃料噴射弁の軸線とのなす角度
X(X1〜X4):電極と特定噴口の軸線との距離
S1:エンジン回転数センサ
S6:空燃比センサ(リニア酸素センサ)
1: Engine 3: Cylinder block 4: Cylinder head 5: Piston 6: Combustion chamber 10 (10A, 10B): Intake port 12: Intake valve 16:
17: Ignition circuit 18:
42: Ion
E: Spark plug electrode E1: Center electrode E2: Peripheral electrode LB: Fuel injection valve axis L1: First injection port (specific injection port) axis A1: Spray angle of fuel injected from the first injection port (specific injection port) LS : Measuring instrument (measures the amount of electrode protrusion from the combustion chamber)
MR: Storage means (for storing detected values)
Y (Y1 to Y4): Projection amount of electrode into combustion chamber θ (θ1 to θ4): Angle X (X1 to X4) formed between the axis of the specific nozzle and the axis of the fuel injection valve: The axis of the electrode and the specific nozzle Distance S1: engine speed sensor S6: air-fuel ratio sensor (linear oxygen sensor)
Claims (11)
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向され、
低回転・低負荷域となる所定運転領域において、少なくとも圧縮行程後半で燃料噴射を行って成層燃焼を行うようにした火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
上記所定運転領域での高負荷域において、前記距離データ把握手段によって把握される距離が相対的に小さくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に進角させる噴射時期補正手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed to pass near the tip of the electrode and the extension line thereof,
In a spark ignition direct injection engine in which fuel injection is performed at least in the latter half of the compression stroke to perform stratified combustion in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data which is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
Injection timing for relatively advancing the fuel injection timing of the cylinder whose distance grasped by the distance data grasping means is relatively small in the high load region in the predetermined operation region as compared with other cylinders Correction means;
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
前記所定運転領域での高負荷域において、燃料噴射を圧縮行程後半の他に圧縮行程前半でも行うように設定されて、前記距離が相対的に小さくなっている気筒の圧縮行程前半での燃料噴射時期が他の気筒に比して進角される、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 1,
Fuel injection in the first half of the compression stroke of the cylinder in which the distance is relatively small in the high load range in the predetermined operation range, so that the fuel injection is performed not only in the second half of the compression stroke but also in the first half of the compression stroke. A spark ignition direct injection engine characterized in that the timing is advanced relative to other cylinders.
前記所定運転領域での高負荷域において、各気筒間において圧縮工程後半の燃料噴射時期が略同じに設定される、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 2,
A spark ignition direct injection engine characterized in that the fuel injection timing in the latter half of the compression process is set to be substantially the same between the cylinders in the high load range in the predetermined operation range.
前記所定運転領域での低負荷域では、各気筒間において燃料噴射時期および点火時期が略同じに設定されて、前記距離が大きくなっている気筒の空燃比がリッチ補正されると共に、該距離が小さくなっている気筒の空燃比がリーン補正される、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 1,
In the low load region in the predetermined operation region, the fuel injection timing and the ignition timing are set to be substantially the same between the cylinders, and the air-fuel ratio of the cylinder having the large distance is richly corrected, and the distance is A spark-ignition direct injection engine characterized in that the air-fuel ratio of a small cylinder is lean-corrected.
前記噴射時期補正手段は、上記所定運転領域での高負荷域において、前記距離が相対的に大きくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に遅角させる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 1,
The injection timing correction means is configured to retard the fuel injection timing of a cylinder having the relatively large distance in comparison with other cylinders in a high load range in the predetermined operation range. Features a spark ignition direct injection engine.
前記距離データ把握手段が、前記電極を通して流れるイオン電流を検出する電流検出手段を備えて、検出されたイオン電流の大きさに基づいて前記距離を判別するように設定されている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The distance data grasping means includes current detection means for detecting an ion current flowing through the electrode, and is set to determine the distance based on the magnitude of the detected ion current. A spark ignition direct injection engine.
前記距離データ把握手段が、前記電極の絶縁抵抗を検出する抵抗検出手段を備えて、検出された絶縁抵抗の大きさに基づいて前記距離を判別するように設定されている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The distance data grasping means includes a resistance detecting means for detecting an insulation resistance of the electrode, and is set so as to determine the distance based on the detected insulation resistance. Spark ignition direct injection engine.
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向され、
低回転・低負荷域となる所定運転領域において、少なくとも圧縮行程後半で燃料噴射を行って成層燃焼を行うようにした火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、図示平均有効圧力に関連した値を把握する有効圧力把握手段と、
上記所定運転領域での高負荷域において、前記有効圧力把握手段によって把握される図示平均有効圧力が相対的に小さくなっている気筒の燃料噴射時期を他の気筒に比して相対的に進角させる噴射時期補正手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 For each cylinder, there are provided a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes arranged at the periphery of the combustion chamber and directly injecting fuel into the combustion chamber,
In each cylinder, the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed to pass near the tip of the electrode and the extension line thereof,
In a spark ignition direct injection engine in which fuel injection is performed at least in the latter half of the compression stroke to perform stratified combustion in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region,
Effective pressure grasping means for grasping a value related to the indicated mean effective pressure for each cylinder;
The fuel injection timing of the cylinder in which the indicated mean effective pressure grasped by the effective pressure grasping means is relatively small in the high load region in the predetermined operation region is relatively advanced compared to the other cylinders. Injection timing correction means for
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
前記有効圧力把握手段が、各気筒について爆発工程直後のエンジン角速度を検出する角速度検出手段を備えて、検出された角速度に基づいて図示平均有効圧力を決定するように設定されている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 8,
The effective pressure grasping means includes angular speed detecting means for detecting an engine angular speed immediately after the explosion process for each cylinder, and is set to determine the indicated mean effective pressure based on the detected angular speed. A spark ignition direct injection engine.
前記電極が燃焼室の略中央部に配設され、
前記燃料噴射弁が、燃焼室周縁部に配設されて、前記複数の噴口として、前記特定噴口の他に、ピストン頂面方向に指向される他の噴口を有し、
各気筒について、それぞれ2つの吸気弁が設けられ、
前記燃料噴射弁が前記2つの吸気弁間に位置されている、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
The electrode is disposed substantially in the center of the combustion chamber;
The fuel injection valve is disposed at a peripheral portion of the combustion chamber and has, as the plurality of injection holes, other injection holes directed in the piston top surface direction in addition to the specific injection holes,
There are two intake valves for each cylinder,
The fuel injection valve is positioned between the two intake valves;
This is a spark ignition direct injection engine.
前記電極近傍に指向される噴口として、前記特定噴口の他に、該電極の左側方に指向された左側方噴口と、該電極の右側方に指向された右側方噴口とを有し、
前記特定噴口、左側方噴口および右側方噴口の各噴口から前記電極までの距離が20mm以上に設定され、
前記特定噴口と前記左側方噴口とのなす開き角が15度〜25の度の範囲に設定されて、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該左側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定され、
前記特定噴口と前記右側方噴口とのなす開き角が15度〜25の度の範囲に設定されて、前記所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該右側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定されている、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 10,
As the nozzle directed to the vicinity of the electrode, in addition to the specific nozzle, a left nozzle directed to the left side of the electrode, and a right nozzle directed to the right side of the electrode,
The distance from each nozzle of the specific nozzle, left side nozzle and right side nozzle is set to 20 mm or more,
The opening angle formed by the specific nozzle and the left nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region of the engine The fuel spray from the left side nozzle is set to be continuous with each other by the mutual interference effect,
The opening angle formed by the specific nozzle and the right nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray from the right nozzle are mutually in the predetermined operation region. Set to be continuous with each other due to interference effects,
This is a spark ignition direct injection engine.
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