JP2008121529A - Internal combustion engine system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine system capable of restraining the generation of a deposit with a structure for efficiently cooling an injector adopted in a cylinder direct injection type internal combustion engine. <P>SOLUTION: This internal combustion engine system 1 is applied with an exhaust gas recirculating device 50 to the cylinder direct injection type internal combustion engine 10. The exhaust gas recirculating device 50 has a cooling system including an exclusive cooler 53 and an exclusive radiator 55 independent of a cooling system 35 of the internal combustion engine 10. A feedback passage 56RE of a refrigerant coming out of the exclusive cooler is connected to the exclusive radiator 55 after passing through the vicinity of the injector 41 injecting fuel into a cylinder. Even if an EGR device is in a turned-on state or in a turned-off state, the generation of the deposit can be restrained by effectively cooling the injector. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、筒内直噴式の内燃機関を採用している内燃機関システムに関する。より詳細には、排気ガスの一部を吸気側に戻して再循環させる技術(Exhaust Gas Recirculation 技術)を採用している内燃機関システムに関する。なお、以下においては、排気ガス再循環させることをEGR処理、また、排気ガス再循環装置をEGR装置と称して説明で用いる。   The present invention relates to an internal combustion engine system that employs an in-cylinder direct injection internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine system that employs a technology (Exhaust Gas Recirculation technology) that recirculates a part of exhaust gas to the intake side. In the following description, the exhaust gas recirculation is referred to as an EGR process, and the exhaust gas recirculation device is referred to as an EGR device in the description.

燃料を気筒内に直接に噴射する筒内直噴式の内燃機関は、従来から検討され、また実用化されている。筒内直噴式内燃機関は、吸気管などに燃料を噴射して混合気を気筒内に導く一般的な内燃機関と比較して、燃費の改善や出力の向上などを図ることができる。ところが、筒内直噴式の内燃機関の場合には、燃料を噴射するインジェクタの噴射孔が気筒内(燃焼室)に臨むように配置されるため高温に晒されることになる。燃料の出口である噴射孔が高温に晒されると、燃料の一部が固化した堆積物(デポジット)が発生し易くなる、その結果、燃料噴射量の低下や噴霧形状の変化などが問題となる場合があるので、筒内直噴式内燃機関ではデポジットの発生を抑制することに配慮することが必要である。   An in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder has been studied and put into practical use. An in-cylinder direct injection internal combustion engine can improve fuel efficiency and output as compared with a general internal combustion engine that injects fuel into an intake pipe or the like and guides an air-fuel mixture into the cylinder. However, in the case of an in-cylinder direct injection internal combustion engine, the injection hole of the injector that injects the fuel is disposed so as to face the inside of the cylinder (combustion chamber), and therefore, it is exposed to a high temperature. When the injection hole, which is the fuel outlet, is exposed to a high temperature, a deposit (deposit) in which a part of the fuel is solidified is likely to be generated. As a result, a decrease in the fuel injection amount or a change in the spray shape becomes a problem. In some cases, it is necessary to consider the suppression of deposits in an in-cylinder direct injection internal combustion engine.

そこで、例えば特許文献1は冷却水の通路を取りまわして噴射孔を冷却できる冷却機構を設けた燃料噴射弁の構造について提案している。このように噴射孔を強制的に冷却できればデポジットの発生を抑制して、噴射量や噴霧形状が変化するのを予防できる。さらに、この特許文献1では内燃機関(エンジン)の冷却経路を分流してインジェクタの冷却に利用することを奨励しており、分流した経路をインジェクタの外周に追加的に設けることで構造の簡素化を図っている。   Thus, for example, Patent Document 1 proposes a structure of a fuel injection valve provided with a cooling mechanism that can cool the injection hole by surrounding the cooling water passage. If the injection holes can be forcibly cooled in this manner, the generation of deposits can be suppressed and changes in the injection amount and spray shape can be prevented. Further, in Patent Document 1, it is encouraged to divert the cooling path of the internal combustion engine (engine) and use it for cooling the injector, and the structure can be simplified by additionally providing the diverted path on the outer periphery of the injector. I am trying.

特開2004−28020号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-28020

しかしながら、エンジン用の冷却水は、エンジンの運転状況によっては高温となる。エンジン冷却水が高温となった場合には、特許文献1で提案する構造ではインジェクタを期待の通りに冷却できなくなってしまう。その結果、インジェクタに前述したデポジットが発生して、燃料噴射量の低下や噴霧形状の変化が問題となってしまう。なお、インジェクタを冷却するために独自の冷却構造を設けることも考えられる。しかし、インジェクタ冷却だけのために冷却構造を設けたのでは内燃機関システムのコストが上昇してしまう。   However, the cooling water for the engine becomes high temperature depending on the operating condition of the engine. When the engine coolant becomes high temperature, the structure proposed in Patent Document 1 cannot cool the injector as expected. As a result, the above-described deposit is generated in the injector, causing a problem of a decrease in fuel injection amount and a change in spray shape. It is also conceivable to provide a unique cooling structure for cooling the injector. However, if the cooling structure is provided only for the injector cooling, the cost of the internal combustion engine system increases.

そこで、本発明の目的は、筒内直噴式内燃機関で採用したインジェクタを効率良く冷却する構造を備えてデポジットの発生を抑制できる内燃機関システムを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine system that has a structure for efficiently cooling an injector employed in a direct injection type internal combustion engine and can suppress the generation of deposits.

上記目的は、筒内直噴式内燃機関に排気ガス再循環装置が適用されている内燃機関システムであって、前記排気ガス再循環装置が前記内燃機関の冷却系統とは独立した専用クーラ及び専用ラジエータを含む冷却系統を備えており、前記専用クーラを出た冷媒の帰還通路が、筒内に燃料を噴射するインジェクタの近傍を通過した後で前記専用ラジエータに接続されている、ことを特徴とする内燃機関システムによって達成できる。   An object of the present invention is an internal combustion engine system in which an exhaust gas recirculation device is applied to a direct injection type internal combustion engine, wherein the exhaust gas recirculation device is independent of a cooling system of the internal combustion engine and a dedicated radiator. The refrigerant return path of the refrigerant exiting the dedicated cooler is connected to the dedicated radiator after passing through the vicinity of the injector that injects fuel into the cylinder. This can be achieved by an internal combustion engine system.

本発明によると、排気ガス再循環装置(EGR装置)に配備されている専用クーラを冷却した後の冷媒がインジェクタ近傍を通過してから専用ラジエータに戻るように帰還の冷却水通路を取り回す変更を加えてインジェクタを効率良く冷却する。既存の構造に簡単な変更を加えるだけであるから、構造コストを抑制して本発明を実現できる。特に、このようにEGR装置が内燃機関の冷却系とは独立している冷却系統を備える場合に、EGR専用クーラを出た帰還の冷却水通路をインジェクタの近傍に取り回して冷却する構造を採用すると、EGR装置がON及びOFFいずれのときにもインジェクタを効果的に冷却してデポジット発生を抑制できる。   According to the present invention, the cooling water passage for return is changed so that the refrigerant after cooling the dedicated cooler provided in the exhaust gas recirculation device (EGR device) passes through the vicinity of the injector and then returns to the dedicated radiator. To cool the injector efficiently. Since only a simple change is made to the existing structure, the present invention can be realized while suppressing the structure cost. In particular, when the EGR device is provided with a cooling system that is independent of the cooling system of the internal combustion engine in this way, a structure is adopted in which a cooling water passage returning from the EGR dedicated cooler is routed around the injector and cooled. When the EGR device is on or off, the injector can be effectively cooled to prevent deposits.

そして、前記内燃機関が予め定めた所定の運転領域となったときに、吸気行程の下死点近傍で前記インジェクタから燃料を噴射してタンブル流を強化する燃料噴射制御手段を更に備える内燃機関システムとしてもよい。この場合には、タンブル流を強化することにより筒内温度が上昇してもインジェクタのデポジット発生を抑制できる。   An internal combustion engine system further comprising fuel injection control means for injecting fuel from the injector near the bottom dead center of the intake stroke when the internal combustion engine reaches a predetermined predetermined operating range, thereby enhancing the tumble flow It is good. In this case, by strengthening the tumble flow, it is possible to suppress the deposit of the injector even if the in-cylinder temperature rises.

本発明によれば、筒内直噴式内燃機関で採用したインジェクタを効率良く冷却する構造を備えてデポジットの発生を抑制できる内燃機関システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure which cools the injector employ | adopted with the direct injection type internal combustion engine efficiently can be provided, and the internal combustion engine system which can suppress generation | occurrence | production of a deposit can be provided.

以下、本発明に係る好ましい形態を図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、実施例に係る内燃機関システムの構成を模式的に示した図である。内燃機関システム1は、筒内直噴式内燃機関(以下、単にエンジン10と称する)を中心して構成されている。内燃機関システム1は、エンジン10に吸気を供給する吸気系20、エンジン10内で発生した排気ガスを排出する排気系30、及びエンジン10に燃料を供給する燃料系40などを含んで構成されている。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment. The internal combustion engine system 1 is configured around a direct injection type internal combustion engine (hereinafter simply referred to as the engine 10). The internal combustion engine system 1 includes an intake system 20 that supplies intake air to the engine 10, an exhaust system 30 that discharges exhaust gas generated in the engine 10, a fuel system 40 that supplies fuel to the engine 10, and the like. Yes.

吸気系20はエンジン10の吸気側に配置したインテークマニホールド21に吸気(空気)ARを供給する吸気管22を含み、この吸気管22には上流側から吸気ARを濾過するためのエアクリーナ23、吸気量を計測するエアフロメータ24、吸気の流量を調節するスロットル弁25、吸気を一時的に貯蔵するサージタンク26などが配置されている。   The intake system 20 includes an intake pipe 22 for supplying intake (air) AR to an intake manifold 21 disposed on the intake side of the engine 10. The intake pipe 22 includes an air cleaner 23 for filtering the intake AR from the upstream side, An air flow meter 24 for measuring the amount, a throttle valve 25 for adjusting the flow rate of intake air, a surge tank 26 for temporarily storing intake air, and the like are arranged.

排気系30は、エンジン10の排気側に配置したエキゾーストマニホールド31で集合された排気ガスEGを送り出す排気管32を含み、この排気管32の下流には三元触媒33、図示しない消音器などが適宜に配設されている。エキゾーストマニホールド31は、各気筒からの排気を合流させるための構成であり、各気筒に対応させて分岐させた排気通路を下流側で一つの排気管32に集合させている。三元触媒33は排気を浄化するための浄化装置である。三元触媒33は炭化水素HC及び一酸化炭素COの酸化と窒素酸化物NOxの還元を行う。なお、排気系30には、三元触媒33の上流に排気ガスEG中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのA/Fセンサ34A、また三元触媒33の下流に排気ガスEG中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するため酸素センサ34Bが夫々配設されている。   The exhaust system 30 includes an exhaust pipe 32 that sends out exhaust gas EG collected by an exhaust manifold 31 disposed on the exhaust side of the engine 10, and a three-way catalyst 33, a silencer (not shown), etc. are provided downstream of the exhaust pipe 32. Arranged appropriately. The exhaust manifold 31 is configured to merge exhaust from each cylinder, and an exhaust passage branched in correspondence with each cylinder is gathered in one exhaust pipe 32 on the downstream side. The three-way catalyst 33 is a purification device for purifying exhaust gas. The three-way catalyst 33 performs oxidation of hydrocarbons HC and carbon monoxide CO and reduction of nitrogen oxides NOx. The exhaust system 30 includes an A / F sensor 34A for linearly detecting the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas EG upstream of the three-way catalyst 33, and an exhaust gas EG downstream of the three-way catalyst 33. An oxygen sensor 34B is provided for detecting whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the oxygen concentration therein.

エンジン10は、例えば図示のように気筒11を6個備え、各気筒(燃料室)内に燃料を直に噴射する直噴式の内燃機関である。燃料系40は各気筒11へ燃料FEを供給して噴射させるための構成であり、各気筒に配備したインジェクタ(燃料噴射弁)41及び、燃料噴射ポンプ42や燃料タンク43などにより構成されている。   The engine 10 is, for example, a direct injection internal combustion engine that includes six cylinders 11 as shown in the figure and injects fuel directly into each cylinder (fuel chamber). The fuel system 40 is configured to supply and inject fuel FE to each cylinder 11, and includes an injector (fuel injection valve) 41 provided in each cylinder, a fuel injection pump 42, a fuel tank 43, and the like. .

エンジン10は、一般的な内燃機関と同様に冷却構造を備えている。具体的には、シリンダブロック12に形成したウォータージャケット(図示せず)へ供給する冷却水(冷媒)を冷すためのラジエータ35、冷却水を圧送するラジエータポンプ36及びこれらを接続する配管37などを含んで冷却構造が形成されている。   The engine 10 has a cooling structure as in a general internal combustion engine. Specifically, a radiator 35 for cooling cooling water (refrigerant) supplied to a water jacket (not shown) formed in the cylinder block 12, a radiator pump 36 for pumping the cooling water, a pipe 37 connecting these, and the like A cooling structure is formed.

そして、この内燃機関システム1には、排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置50(以下、EGR装置50と称する)が採用されている。EGR装置50は、排気ガスの一部を吸気側に還流する装置である。EGR装置50は、燃費向上及びNOxやHCの低減による排気改善、また筒内温度が過度に上昇するのを抑えることにより冷却損失を抑制する、などを意図して採用されている。EGR装置50は、一部の排気ガスを吸気バルブの上流に戻すEGR通路51、このEGR通路51を必要に応じて開閉するEGRバルブ52及びEGRガス(還流される排気ガス)を冷却するEGRクーラ53を含んで構成されている。   The internal combustion engine system 1 employs an exhaust gas recirculation device 50 (hereinafter referred to as an EGR device 50) that recirculates exhaust gas. The EGR device 50 is a device that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side. The EGR device 50 is employed with the intention of improving fuel efficiency, improving exhaust by reducing NOx and HC, and suppressing cooling loss by suppressing an excessive increase in the in-cylinder temperature. The EGR device 50 includes an EGR passage 51 that returns a part of the exhaust gas to the upstream side of the intake valve, an EGR valve 52 that opens and closes the EGR passage 51 as necessary, and an EGR cooler that cools EGR gas (exhaust gas to be recirculated). 53 is included.

ここで、本内燃機関システム1に適用されている特徴的な構造について説明する。一般に、EGRクーラはラジエータで冷却した冷却水などの冷媒を通すことによりEGRガスを冷却するものである。ここで従来にあっては、エンジン側のラジエータの冷却水をEGRクーラにも流して兼用するようにした構成が一般的であった。これに対して、本内燃機関システム1ではEGR専用のラジエータ55が配設されている。このラジエータ55には、EGRクーラ53へ冷却水を流すための冷却水通路56が接続され、この冷却水通路56には冷却水ポンプ57が配備されている。以上のように、先ず、本実施例の内燃機関システム1では、エンジン10の冷却系統とは独立してEGR装置50が冷却系統を備えている。よって、エンジン10の運転状態(温度変化)の影響を受けることなくEGRガスを必要に応じて冷却できる。よって、EGR装置50を起動させたときには、EGRガスを十分に冷却して、吸気側に還流できる。これによりインジェクタ41に発生するデポジット抑制の効果も期待できる。   Here, a characteristic structure applied to the internal combustion engine system 1 will be described. In general, an EGR cooler cools EGR gas by passing a coolant such as cooling water cooled by a radiator. Heretofore, a configuration in which the cooling water of the radiator on the engine side is also passed through the EGR cooler and commonly used is conventionally used. On the other hand, in the internal combustion engine system 1, a radiator 55 dedicated for EGR is provided. A cooling water passage 56 for flowing cooling water to the EGR cooler 53 is connected to the radiator 55, and a cooling water pump 57 is provided in the cooling water passage 56. As described above, first, in the internal combustion engine system 1 of the present embodiment, the EGR device 50 includes a cooling system independently of the cooling system of the engine 10. Therefore, the EGR gas can be cooled as needed without being affected by the operating state (temperature change) of the engine 10. Therefore, when the EGR device 50 is started, the EGR gas can be sufficiently cooled and recirculated to the intake side. Thereby, the effect of suppressing deposits generated in the injector 41 can also be expected.

そして、特にこの内燃機関システム1ではEGRクーラ53を出た冷媒水をラジエータ55へ戻す帰還の冷却水通路56REが、従来にはない新規な経路に設定されている。すなわち、EGRクーラ53を出た帰還の冷却水通路56REは、エンジン10の各気筒に配備されているインジェクタ41の近傍を通過してからラジエータ55へ戻るように設定してある。なお、図1では、冷却水通路56REが各インジェクタ41の上方に配管されたように単純化して図示してあるが、冷却水通路56REは各インジェクタ41の外周を回るように取り回した経路を設定してもよい。   In particular, in this internal combustion engine system 1, a cooling water passage 56RE for returning the refrigerant water that has exited the EGR cooler 53 to the radiator 55 is set as a new path that has not existed before. That is, the return cooling water passage 56RE exiting the EGR cooler 53 is set so as to return to the radiator 55 after passing through the vicinity of the injector 41 provided in each cylinder of the engine 10. In FIG. 1, the cooling water passages 56RE are illustrated in a simplified manner as being piped above the injectors 41. However, the cooling water passages 56RE are set to route around the outer circumferences of the injectors 41. May be.

上記のように帰還の冷却水通路56REを設定すると、EGRバルブ52を閉じてEGR処理をOFF(排気ガスの再循環をオフ)としたときには、EGRクーラ53の出口の冷媒温度が入口側温度とほぼ同じとなる。この場合にはインジェクタ41を十分に冷却できる。よって、インジェクタ41に堆積するデポジットを抑制できる。   When the return cooling water passage 56RE is set as described above, when the EGR valve 52 is closed and the EGR processing is turned off (exhaust gas recirculation is turned off), the refrigerant temperature at the outlet of the EGR cooler 53 becomes equal to the inlet side temperature. It will be almost the same. In this case, the injector 41 can be sufficiently cooled. Therefore, the deposit deposited on the injector 41 can be suppressed.

また、上記の場合とは逆に、EGRバルブ52を開いてEGR処理をON(排気ガスの再循環をオン)としているときには、EGRガスを冷却するのでEGRクーラ出口の冷媒温度は上昇する。この場合にはインジェクタ41側へ回る帰還の冷却水は、EGRがOFFの場合と比較して温度が上昇することになる。しかし、EGR処理がオンされていることによりエンジン10の筒内の燃焼温度が低下するので、インジェクタ41の受熱が減少する。しかも、EGR処理がオンされたときには筒内のNOxやHCが低減される。よって、EGR処理オンの場合も結果としてインジェクタ41のデポジット発生を抑制できる。   Contrary to the above case, when the EGR valve 52 is opened and the EGR process is turned on (exhaust gas recirculation is turned on), the EGR gas is cooled, so that the refrigerant temperature at the outlet of the EGR cooler rises. In this case, the temperature of the cooling water returned to the injector 41 rises as compared with the case where EGR is OFF. However, since the combustion temperature in the cylinder of the engine 10 is lowered by the EGR process being turned on, the heat reception of the injector 41 is reduced. Moreover, when the EGR process is turned on, NOx and HC in the cylinder are reduced. Therefore, even when the EGR process is on, depositing of the injector 41 can be suppressed as a result.

上記のように、EGR装置50がエンジンの冷却系統とは独立している冷却系統を備える場合に、EGRクーラ53を出た帰還の冷却水通路をインジェクタ41の近傍に取り回して冷却する構造を採用するだけで、EGR処理がON及びOFFいずれの状況でもデポジット発生を抑制できる。そして、インジェクタ41を冷却するために近傍を通過させる冷却水通路は、EGRを冷却した後の冷却水をラジエータへ戻す冷却水通路を取り回す変更を加えるだけである。すなわち、既存の構造に簡単な変更を加えるだけである。よって、EGR装置用に独自の冷却系統を備えていた内燃機関システムの場合、コスト上昇をさせることなく本発明を実現できることになる。   As described above, when the EGR device 50 is provided with a cooling system that is independent of the engine cooling system, a cooling system is adopted in which the cooling water passage returning from the EGR cooler 53 is routed around the injector 41 for cooling. It is possible to suppress the occurrence of deposit even when the EGR process is ON or OFF. And the cooling water passage which makes the vicinity pass in order to cool the injector 41 only adds the change which manages the cooling water passage which returns the cooling water after cooling EGR to a radiator. That is, only simple changes are made to the existing structure. Therefore, in the case of the internal combustion engine system provided with the unique cooling system for the EGR device, the present invention can be realized without increasing the cost.

(具体例)
更に、以下においては図2、図3を参照して、上記で説明した実施例1の内燃機関システム1を好適に適用できる内燃機関システム2について説明する。このシステム2に含まれているエンジンもインジェクタの先端(噴射孔)が筒内に挿し込まれた直噴型である。そして、内燃機関システム2は、所定の運転領域となったときにインジェクタから噴射した燃料でタンブル形成を強化するように構成してあるエンジンを含むものである。
(Concrete example)
Further, an internal combustion engine system 2 to which the internal combustion engine system 1 of the first embodiment described above can be suitably applied will be described below with reference to FIGS. The engine included in the system 2 is also a direct injection type in which the tip (injection hole) of the injector is inserted into the cylinder. The internal combustion engine system 2 includes an engine configured to reinforce the tumble formation with the fuel injected from the injector when a predetermined operating range is reached.

タンブル流を強化すると均質燃焼速度が速くなり燃焼温度が上昇するので、インジェクタの噴射孔にデポジットが堆積し易くなることが一般に知られている。また、燃焼温度が上昇すると冷却損失が増大して、燃費が悪化することなども確認されている。このような問題に対しては、(1)インジェクタの温度を下げる構造を採用すること、また、(2)EGR装置を採用して筒内温度を下げること、などが考えられる。ただし、上記(1)、(2)を個々に実現しようとすると、部品点数が増加すると共に構造が複雑化して、コストが上昇する。   It is generally known that when the tumble flow is strengthened, the homogeneous combustion speed increases and the combustion temperature rises, so that deposits easily accumulate in the injection holes of the injector. It has also been confirmed that when the combustion temperature rises, the cooling loss increases and the fuel efficiency deteriorates. For such problems, (1) adopting a structure for lowering the temperature of the injector, (2) adopting an EGR device to lower the in-cylinder temperature, and the like can be considered. However, if the above (1) and (2) are individually realized, the number of parts increases, the structure becomes complicated, and the cost increases.

ところが、ここで指摘したような課題は、前述した実施例1の構造を適用することで解消できる。すなわち、タンブルを強化させる構造を採用する内燃機関システムに、実施例1の構造を採用すればインジェクタのデポジット発生を抑制できる。このような観点に基づくのが以下で説明する具体例の内燃機関システム2である。   However, the problem pointed out here can be solved by applying the structure of the first embodiment described above. That is, if the structure of the first embodiment is employed in an internal combustion engine system that employs a structure that enhances tumble, the occurrence of injector deposits can be suppressed. A specific example of the internal combustion engine system 2 described below is based on such a viewpoint.

図2は具体例の内燃機関システム2について示した図であり、特にこの図は配備してある冷却系統を確認できるように模式的に示している。図2で示す内燃機関システム2の場合も、図1で示した内燃機関システム1の場合と同様に周辺構造を備えるものであるが、ここでの図示は省略している。また、先の図1で示した部位と対応する部分には同じ符号を用いることで、重複する説明を省略する。第1の冷却系統として、エンジン60を冷却するためのラジエータ35が配置されている。ラジエータ35は、シリンダブロック61、シリンダヘッド62に形成したウォータジャケット17と配管37を介して接続されている。   FIG. 2 is a diagram showing an internal combustion engine system 2 of a specific example, and in particular, this diagram is schematically shown so that a deployed cooling system can be confirmed. The internal combustion engine system 2 shown in FIG. 2 also has a peripheral structure as in the case of the internal combustion engine system 1 shown in FIG. 1, but is not shown here. Further, the same reference numerals are used for the portions corresponding to the parts shown in FIG. A radiator 35 for cooling the engine 60 is disposed as the first cooling system. The radiator 35 is connected to a water jacket 17 formed on the cylinder block 61 and the cylinder head 62 via a pipe 37.

また、EGR装置50にはEGRクーラ53を冷却するEGR専用のラジエータ55が配備され、エンジン60の冷却系統とは独立した冷却系統が配設してある。EGRクーラ53を出た帰還の冷却水通路56REはシリンダヘッド62に形成したインジェクタ16の近傍を通過する冷却水通路18を介してからラジエータ55に戻るように配管してある。ここまでの構造は実施例1とほぼ同様である。エンジン60は燃料を噴射してタンブル流を強化する構造を備えている。さらに、図3を参照して、この点について説明する。   Further, the EGR device 50 is provided with an EGR radiator 55 for cooling the EGR cooler 53, and a cooling system independent of the cooling system of the engine 60 is provided. The return cooling water passage 56RE exiting the EGR cooler 53 is piped so as to return to the radiator 55 after passing through the cooling water passage 18 passing through the vicinity of the injector 16 formed in the cylinder head 62. The structure so far is almost the same as that of the first embodiment. The engine 60 has a structure for injecting fuel to enhance the tumble flow. Further, this point will be described with reference to FIG.

図3は、エンジン60の気筒周辺の構成を拡大して示した模式図である。エンジン60は、シリンダブロック61と、シリンダヘッド62と、ピストン63と、点火プラグ64と、吸気弁65と、排気弁66とを有している。この例で示すエンジン60は直列4気筒の筒内噴射式の火花点火内燃機関である。但し、エンジン60は筒内直噴式であれば、他に適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよい。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an enlarged configuration around the cylinder of the engine 60. The engine 60 includes a cylinder block 61, a cylinder head 62, a piston 63, a spark plug 64, an intake valve 65, and an exhaust valve 66. The engine 60 shown in this example is an in-line 4-cylinder in-cylinder spark ignition internal combustion engine. However, as long as the engine 60 is an in-cylinder direct injection type, the engine 60 may have other appropriate cylinder arrangement structure and number of cylinders.

図3ではエンジン60に関し、各気筒の代表としてシリンダ61aについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック61には、略円筒状のシリンダ61aが形成されている。シリンダ61a内には、ピストン63が収容されている。ピストン63の頂面にはタンブル流Tを案内するためのキャビティ63aが形成されている。シリンダブロック61の上面にはシリンダヘッド62が固定されている。燃焼室67は、シリンダブロック61、シリンダヘッド62及びピストン63に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド62には燃焼室67に吸気を導くための吸気ポート62aのほか、燃焼したガスを燃焼室67から排気するための排気ポート62bが形成され、さらにこれら吸排気ポート62a及び62bを開閉するための吸排気弁65及び66が配設されている。なお、エンジン60は1気筒あたりに適宜の数量の吸気弁65及び排気弁66を備えた吸排気弁構造であってよい。   In FIG. 3, the main part of the engine 61 is shown with respect to the cylinder 61a as a representative of each cylinder, but the other cylinders have the same structure. The cylinder block 61 is formed with a substantially cylindrical cylinder 61a. A piston 63 is accommodated in the cylinder 61a. A cavity 63 a for guiding the tumble flow T is formed on the top surface of the piston 63. A cylinder head 62 is fixed to the upper surface of the cylinder block 61. The combustion chamber 67 is formed as a space surrounded by the cylinder block 61, the cylinder head 62 and the piston 63. In addition to an intake port 62a for introducing intake air to the combustion chamber 67, the cylinder head 62 is formed with an exhaust port 62b for exhausting the combusted gas from the combustion chamber 67. Further, the intake and exhaust ports 62a and 62b are opened and closed. Intake / exhaust valves 65 and 66 are provided. The engine 60 may have an intake / exhaust valve structure provided with an appropriate number of intake valves 65 and exhaust valves 66 per cylinder.

点火プラグ64は、燃焼室67の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド62に配設されている。インジェクタ16も燃焼室67の上方で点火プラグ64と隣り合う位置から燃焼室67内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド62に配設されている。インジェクタ16の噴射孔16HLは、噴射された燃料FEがタンブル流Tの生成を補強する向き設定してある。なお、インジェクタ16は1気筒あたりに複数備えられていてもよい。   The spark plug 64 is disposed in the cylinder head 62 with an electrode protruding substantially in the center above the combustion chamber 67. The injector 16 is also disposed in the cylinder head 62 with the fuel injection hole protruding into the combustion chamber 67 from a position adjacent to the spark plug 64 above the combustion chamber 67. The injection hole 16HL of the injector 16 is set so that the injected fuel FE reinforces the generation of the tumble flow T. A plurality of injectors 16 may be provided per cylinder.

吸気ポート62aには、燃焼室67内にタンブル流Tを生成するための気流制御弁68が配設されている。気流制御弁68は、後述するECU69の制御のもと吸気ポート62a内で吸気を偏流させて燃焼室67内にタンブル流Tを生成させることができる。但し、燃焼室67内にタンブル流Tを生成するためのタンブル流を生成させるための手段は気流制御弁68に限るものではない。例えばタンブル流Tを筒内に生成できるように形成された吸気ポート62aの形状そのものなどでもよい。特に、この内燃機関システム2ではECU69が燃料噴射制御手段として機能して、予め定めた所定の運転領域となったときに吸気行程の下死点近傍でインジェクタ16から燃料を噴射させてタンブル流Tを適度に強化する。   An airflow control valve 68 for generating a tumble flow T in the combustion chamber 67 is disposed in the intake port 62a. The air flow control valve 68 can generate a tumble flow T in the combustion chamber 67 by causing the intake air to drift in the intake port 62 a under the control of the ECU 69 described later. However, the means for generating the tumble flow for generating the tumble flow T in the combustion chamber 67 is not limited to the airflow control valve 68. For example, the shape of the intake port 62a formed so that the tumble flow T can be generated in the cylinder may be used. In particular, in this internal combustion engine system 2, the ECU 69 functions as a fuel injection control means, and when the predetermined operating range is reached, fuel is injected from the injector 16 in the vicinity of the bottom dead center of the intake stroke, and the tumble flow T To moderately strengthen.

ECU69は、図示しないCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、入出力回路などを有して構成されている。ECU69は主としてエンジン60を制御するための構成である。本具体例では給排気弁65、66、インジェクタ16や燃料噴射ポンプのほか、点火プラグ64や、気流制御弁68なども制御している。ECU69にはこれらインジェクタ16などのほか、各種の制御対象が駆動回路(図示省略)を介して接続されている。また、ECU69にはクランク角センサや水温センサアクセルセンサなどの各種のセンサが接続され、エンジン60の状態を確認できるようになっている。   The ECU 69 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output circuit, and the like (not shown). The ECU 69 is mainly configured to control the engine 60. In this specific example, in addition to the supply / exhaust valves 65 and 66, the injector 16 and the fuel injection pump, the spark plug 64 and the airflow control valve 68 are also controlled. In addition to the injector 16 and the like, various control objects are connected to the ECU 69 via a drive circuit (not shown). Various sensors such as a crank angle sensor and a water temperature sensor accelerator sensor are connected to the ECU 69 so that the state of the engine 60 can be confirmed.

ROMはCPUが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本具体例ではエンジン60制御用プログラムのほか、インジェクタ16を制御するための燃料噴射弁制御用プログラムなども格納している。よって、上述したようにECU69は燃料噴射制御手段として機能して、エンジン60が予め定めた所定の運転領域となったときに吸気行程の下死点近傍でインジェクタ16から燃料を噴射させる。噴射された燃料はタンブル流Tを適度に強化し、強化されたタンブル流Tは点火時期まで維持される。その結果、点火時期に混合気の乱れが増大し、燃焼速度が適度に向上するため良好な均質燃焼が得られる。   The ROM is configured to store a program in which various processes executed by the CPU are described. In this example, in addition to the engine 60 control program, a fuel injection valve control program for controlling the injector 16 and the like are also provided. Storing. Therefore, as described above, the ECU 69 functions as a fuel injection control unit, and injects fuel from the injector 16 in the vicinity of the bottom dead center of the intake stroke when the engine 60 enters a predetermined operating region. The injected fuel moderately strengthens the tumble flow T, and the strengthened tumble flow T is maintained until the ignition timing. As a result, the turbulence of the air-fuel mixture increases at the ignition timing, and the combustion speed is improved moderately, so that good homogeneous combustion can be obtained.

ここで上記のようにタンブル流が強化されるとインジェクタ16にデポジットが堆積し易くなる。しかし、内燃機関システム2は図2で示すようにEGR装置50を備えると共に、EGRクーラ53から出た帰還の冷却水通路がシリンダヘッド62内に設けたインジェクタ回りを通過する冷却水通路18を通過してから、EGR専用のラジエータ55に戻るように設定してある。よって、実施例1で説明したのと同様にインジェクタ16を効果的に冷却できるのでデポジットを抑制できる。   Here, when the tumble flow is strengthened as described above, deposits are easily deposited on the injector 16. However, the internal combustion engine system 2 includes the EGR device 50 as shown in FIG. 2, and the return cooling water passage from the EGR cooler 53 passes through the cooling water passage 18 passing around the injector provided in the cylinder head 62. After that, it is set so as to return to the radiator 55 dedicated to EGR. Therefore, the injector 16 can be effectively cooled in the same manner as described in the first embodiment, so that the deposit can be suppressed.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

実施例に係る内燃機関システムの構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the internal combustion engine system which concerns on an Example. 具体例の内燃機関システムについて示した図である。It is the figure shown about the internal combustion engine system of the specific example. 具体例でのエンジンの気筒周辺の構成を拡大して示した模式図である。It is the schematic diagram which expanded and showed the structure around the cylinder of the engine in a specific example.

符号の説明Explanation of symbols

1、2 内燃機関システム
10、60 エンジン(筒内直噴式内燃機関)
16、41 インジェクタ
20 燃料噴射系
30 排気系
40 燃料系
50 EGR装置(排気ガス再循環装置)
53 EGRクーラ(専用クーラ)
55 EGR専用のラジエータ(専用ラジエータ)
69 ECU(燃料噴射制御手段)
56RE 冷媒の帰還通路
1, 2 Internal combustion engine system 10, 60 Engine (Cylinder direct injection internal combustion engine)
16, 41 Injector 20 Fuel injection system 30 Exhaust system 40 Fuel system 50 EGR device (exhaust gas recirculation device)
53 EGR cooler (dedicated cooler)
55 EGR dedicated radiator (dedicated radiator)
69 ECU (fuel injection control means)
56RE Refrigerant Return Path

Claims (2)

筒内直噴式内燃機関に排気ガス再循環装置が適用されている内燃機関システムであって、
前記排気ガス再循環装置が前記内燃機関の冷却系統とは独立した専用クーラ及び専用ラジエータを含む冷却系統を備えており、
前記専用クーラを出た冷媒の帰還通路が、筒内に燃料を噴射するインジェクタの近傍を通過した後で前記専用ラジエータに接続されている、ことを特徴とする内燃機関システム。
An internal combustion engine system in which an exhaust gas recirculation device is applied to an in-cylinder direct injection internal combustion engine,
The exhaust gas recirculation device comprises a cooling system including a dedicated cooler and a dedicated radiator independent of the cooling system of the internal combustion engine;
The internal combustion engine system, wherein a return path of the refrigerant that has exited the dedicated cooler is connected to the dedicated radiator after passing through the vicinity of an injector that injects fuel into the cylinder.
前記内燃機関が予め定めた所定の運転領域となったときに、吸気行程の下死点近傍で前記インジェクタから燃料を噴射してタンブル流を強化する燃料噴射制御手段を更に備える、ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関システム。 Fuel injection control means for intensifying tumble flow by injecting fuel from the injector near the bottom dead center of the intake stroke when the internal combustion engine reaches a predetermined predetermined operating range, The internal combustion engine system according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018048562A (en) * 2016-09-20 2018-03-29 三菱自動車工業株式会社 Cooling device for direct-injection engine

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