JP2008128084A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2008128084A JP2006313618A JP2006313618A JP2008128084A JP 2008128084 A JP2008128084 A JP 2008128084A JP 2006313618 A JP2006313618 A JP 2006313618A JP 2006313618 A JP2006313618 A JP 2006313618A JP 2008128084 A JP2008128084 A JP 2008128084A
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▼廣▼滿 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine in which stable stratified combustion can be achieved. <P>SOLUTION: This internal combustion engine has an operation control means 36 controlling an operation state of the internal combustion engine, by arranging a sub-intake passage 32 and an EGR passage 33 with every cylinder, connecting respective downstream end openings 32a and 33a of the sub-intake passage 32 and the EGR passage 33 toward one side part and the other side part in the crankshaft direction of a combustion chamber 8 of the respective cylinders, communicating mutual upstream end openings 32b of the respective sub-intake passages 32 via a sub-intake collecting pipe 47, connecting an upstream end opening 33b of the EGR passage 33 to an exhaust passage 15 via an EGR collecting pipe 34, and interposing a first EGR control valve 35 on the upstream side of the EGR collecting pipe 34. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の気筒と、該各気筒の燃焼室に連通する吸気通路と、該各吸気通路が接続されたサージタンクと、上記各吸気通路に配設された気筒毎のスロットル弁とを備えた内燃機関に関する。   The present invention includes a plurality of cylinders, an intake passage communicating with the combustion chamber of each cylinder, a surge tank connected to each intake passage, and a throttle valve for each cylinder disposed in each intake passage. The present invention relates to an internal combustion engine provided.

この種の内燃機関では、燃費の向上及び排気ガスの清浄化を図る観点から、排気通路を流れる排気ガスの一部(以下、EGRガスと称す)を吸気系に還流させて再燃焼させるようにしたEGR装置を備える場合がある。   In this type of internal combustion engine, from the viewpoint of improving fuel efficiency and purifying exhaust gas, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage (hereinafter referred to as EGR gas) is recirculated to the intake system to be reburned. The EGR device may be provided.

このようなEGR装置を備えた内燃機関として、例えば、特許文献1には、吸気通路を上側通路と下側通路とに画成し、上側通路にスロットル弁を通った空気流を燃焼室に順タンブルをなすよう流入させ、下側通路に排気通路から還流させたEGRガス流を燃焼室に逆タンブルをなすよう流入させ、上記空気流に燃料を噴射することにより、成層燃焼を行うようにした構造が提案されている。
特開2004−332591号公報
As an internal combustion engine equipped with such an EGR device, for example, in Patent Document 1, an intake passage is defined as an upper passage and a lower passage, and an air flow passing through a throttle valve in the upper passage is directed to a combustion chamber. The EGR gas flow recirculated from the exhaust passage into the lower passage is caused to flow into the combustion chamber in a reverse tumble manner, and fuel is injected into the air flow to perform stratified combustion. A structure has been proposed.
JP 2004-332591 A

ところで、上記従来の内燃機関のように、順タンブルの空気流と逆タンブルのEGRガス流とを燃焼室内に流入させる場合には、上記空気流とEGRガス流とが燃焼室内でぶつかり合うことから、安定した成層燃焼が得られにくいという懸念があり、ポンピングロスの低減,燃費の向上を図るうえで改善する余地がある。   By the way, when the forward tumble air flow and the reverse tumble EGR gas flow are caused to flow into the combustion chamber as in the conventional internal combustion engine, the air flow and the EGR gas flow collide with each other in the combustion chamber. There is concern that stable stratified combustion is difficult to obtain, and there is room for improvement in reducing pumping loss and improving fuel efficiency.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、安定した成層燃焼が得られる内燃機関を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object thereof is to provide an internal combustion engine capable of obtaining stable stratified combustion.

請求項1の発明は、複数の気筒と、該各気筒に接続された吸気通路と、該各吸気通路が接続されたサージタンクと、上記各吸気通路に配設された気筒毎のスロットル弁とを備えた内燃機関であって、上記気筒毎に副吸気通路とEGR通路を設け、該副吸気通路とEGR通路のそれぞれの下流端開口を上記各気筒の燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に向けて接続し、上記各副吸気通路の上流端開口同士を副吸気集合管を介して連通させ、上記EGR通路の上流端開口をEGR集合管を介して排気通路に接続するとともに該EGR集合管の上流側に第1EGR制御弁を介在させ、該内燃機関の運転状態を制御する運転制御手段を備えたたことを特徴としている。   The invention of claim 1 includes a plurality of cylinders, an intake passage connected to each cylinder, a surge tank connected to each intake passage, and a throttle valve for each cylinder disposed in each intake passage. An auxiliary intake passage and an EGR passage are provided for each of the cylinders, and downstream end openings of the auxiliary intake passage and the EGR passage are arranged at one side in the crankshaft direction of the combustion chamber of each cylinder, Connected toward the other side, the upstream end openings of each of the auxiliary intake passages communicate with each other via the auxiliary intake collecting pipe, and the upstream end opening of the EGR passage is connected to the exhaust passage through the EGR collecting pipe. An operation control means for controlling the operation state of the internal combustion engine is provided by interposing a first EGR control valve upstream of the EGR collecting pipe.

請求項2の発明は、請求項1において、上記吸気通路は、上記副吸気通路からの副吸気流及びEGR通路からのEGR流と同一方向の回転を該吸気通路からの吸気流に生じさせるよう形成されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the intake passage causes the intake flow from the intake passage to rotate in the same direction as the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage and the EGR flow from the EGR passage. It is characterized by being formed.

請求項3の発明は、請求項1において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管に負圧制御弁を接続し、上記運転制御手段は、低・中負荷運転域では、EGR成層燃焼となるよう上記負圧制御弁を及び上記第1EGR制御弁を所定開度に制御することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, a negative pressure control valve is connected to an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, and the operation control means is configured to perform EGR stratified combustion in a low / medium load operation region. The negative pressure control valve and the first EGR control valve are controlled to have a predetermined opening degree.

ここで請求項3において、負圧制御弁及び第1EGR制御弁を所定開度となるように制御するとは、具体的には例えば、上記負圧制御弁及び第1EGR制御弁の開度を、小開度(例えば全開の約15%)から中開度(例えば全開の約50%)の範囲内において制御する場合が含まれる。   Here, in claim 3, to control the negative pressure control valve and the first EGR control valve to have a predetermined opening degree, specifically, for example, the opening degree of the negative pressure control valve and the first EGR control valve is reduced. The case where the control is performed within the range of the opening degree (for example, about 15% of full opening) to the middle opening degree (for example, about 50% of full opening) is included.

請求項4の発明は、請求項1において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、上記運転制御手段は、中負荷運転域では、EGR成層燃焼となるよう上記第1,第2EGR制御弁を開くことを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, a venturi portion is interposed in an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and the exhaust introduction passage is provided. And the operation control means opens the first and second EGR control valves so that EGR stratified combustion is performed in the medium load operation region.

ここで請求項4において、上記第1,第2EGR制御弁を開くとは、具体的には例えば、第1EGR制御弁の開度を中開度に制御し、また第2EGR制御弁の開度を小開度から中開度の範囲内において制御する場合が含まれる。   Here, in claim 4, the opening of the first and second EGR control valves specifically refers to, for example, controlling the opening degree of the first EGR control valve to an intermediate opening degree and setting the opening degree of the second EGR control valve to The case where the control is performed within the range from the small opening to the medium opening is included.

請求項5の発明は、請求項4において、上記運転制御手段は、低・中負荷運転域では、上記EGR通路内のEGR流のCO2 濃度が上記吸気通路内の吸気流のCO2 濃度より高くなるように上記第1,第2EGR制御弁の開度を制御することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the operation control means is configured such that the CO 2 concentration of the EGR flow in the EGR passage is higher than the CO 2 concentration of the intake flow in the intake passage in the low / medium load operation region. The opening degree of the first and second EGR control valves is controlled to be higher.

請求項6の発明は、請求項4において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1EGR制御弁を閉じるとともに、上記第2EGR制御弁を開くことを特徴としている。   The invention of claim 6 is characterized in that, in claim 4, the operation control means closes the first EGR control valve and opens the second EGR control valve in a high load operation region.

ここで請求項6において、上記第1EGR制御弁を閉じるとともに、上記第2EGR制御弁を開くとは、具体的には例えば、上記第1EGR制御弁の開度を全閉から小開度の範囲内で制御し、上記第2EGR制御弁の開度を大開度(例えば全開の約80%)から全開の範囲内で制御する場合が含まれる。   Here, in claim 6, when the first EGR control valve is closed and the second EGR control valve is opened, specifically, for example, the opening degree of the first EGR control valve is within a range from a fully closed to a small opening degree. In which the opening degree of the second EGR control valve is controlled within a range from a large opening degree (for example, about 80% of full opening) to a full opening.

請求項7の発明は、請求項1において、該内燃機関の暖機運転の進行状態を検知する暖機状態検知手段を設け、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管を接続し、該空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、上記運転制御手段は、暖機運転が完了するまでは、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、成層リーン燃焼が得られるように制御し、暖機運転の完了後は、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御することを特徴としている。   A seventh aspect of the present invention provides the warm-up state detection means for detecting the progress state of the warm-up operation of the internal combustion engine according to the first aspect, and connects an air introduction pipe for introducing air into the surge tank. A venturi portion is interposed in the introduction pipe, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and a second EGR control valve is interposed in the exhaust introduction passage, and the operation control means completes the warm-up operation. Until the opening of the first EGR control valve and the second EGR control valve is controlled so that stratified lean combustion is obtained, and after the warm-up operation is completed, the opening of the first EGR control valve and the second EGR control valve Is controlled so as to obtain EGR stratified theoretical air-fuel ratio combustion.

ここで請求項7において、暖機運転が完了するまでは、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、成層リーン燃焼が得られるように制御しとは、具体的には例えば、空燃比が15.0以上の成層燃焼となるように、第1EGR制御弁の開度を全閉から小開度の範囲内で制御し、第2EGR制御弁の開度を全閉とする場合が含まれる。   Here, in claim 7, until the warm-up operation is completed, the opening degree of the first EGR control valve and the second EGR control valve is controlled so as to obtain stratified lean combustion. Specifically, for example, There is a case where the opening degree of the first EGR control valve is controlled within the range from fully closed to a small opening degree and the opening degree of the second EGR control valve is fully closed so that stratified combustion with an air-fuel ratio of 15.0 or more is achieved. included.

また、暖機運転の完了後は、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御するとは、具体的には例えば、エンジン回転速度,スロットル弁開度及び空気流量等に基づいて予め設定されている開度、例えば、第1,第2EGR制御弁開度を全閉とし、燃料噴射期間を、排気管に設けた酸素センサの信号に基づいて、空燃比が14.6となるようにフィードバック制御する場合が含まれる。   In addition, after the warm-up operation is completed, the opening degree of the first EGR control valve and the second EGR control valve is controlled so that EGR stratified theoretical air-fuel ratio combustion can be obtained. A predetermined opening based on the throttle valve opening and the air flow rate, for example, the first and second EGR control valve openings are fully closed, and the fuel injection period is set to the signal of the oxygen sensor provided in the exhaust pipe. Based on this, a case where feedback control is performed so that the air-fuel ratio becomes 14.6 is included.

請求項8の発明は、請求項1において、各気筒あたり1つの吸気弁と、該吸気弁の燃焼室開口に連通する1つの吸気通路と、該吸気通路に配設された2つの燃料噴射弁とを備えていることを特徴としている。   According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect, one intake valve per cylinder, one intake passage communicating with the combustion chamber opening of the intake valve, and two fuel injection valves disposed in the intake passage It is characterized by having.

請求項9の発明は、請求項8において、上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は、低負荷運転域において上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射する低負荷用燃料噴射弁であり、他方の燃料噴射弁は、中・高負荷運転域において上記吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射する中高負荷用燃料噴射弁であることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the one of the two fuel injection valves has a low load that injects fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage in the low load operation region. The other fuel injection valve is a medium / high load fuel injection valve that injects fuel toward the intake air flow from the intake passage in the middle / high load operation region.

請求項10の発明は、請求項9において、気筒軸方向上方から見たとき、上記中高負荷用燃料噴射弁は、吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射するよう該吸気通路の略中心線上にかつ該中心線と略平行に配置され、上記低負荷用燃料噴射弁は、上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射するよう上記中心線に対して斜めに配置されていることを特徴としている。   According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, when viewed from above in the cylinder axial direction, the medium and high load fuel injection valve is substantially at the center of the intake passage so as to inject fuel toward the intake flow from the intake passage. The fuel injection valve for low load is disposed obliquely with respect to the center line so as to inject fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage. It is characterized by being.

請求項11の発明は、請求項8において、上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は、低・中・高負荷運転域において上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射する低中高負荷用燃料噴射弁であり、他方の燃料噴射弁は、中・高負荷運転域において上記吸気通路からの吸気流に向けて燃焼を噴射する中高負荷用燃料噴射弁であることを特徴としている。   An eleventh aspect of the present invention is that, in the eighth aspect, one of the two fuel injection valves is configured such that one of the two fuel injection valves directs fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage in the low / medium / high load operation region. It is a fuel injection valve for low, medium and high loads that injects, and the other fuel injection valve is a fuel injection valve for medium and high loads that injects combustion toward the intake air flow from the intake passage in the medium / high load operation region. It is a feature.

請求項12の発明は、請求項9又は11において、上記運転制御手段は、低負荷運転域では、上記第1EGR制御弁を開くとともに、上記低負荷用燃料噴射弁又は低中高負荷用燃料噴射弁から燃料を上記副吸気通路からの副吸気流に向けて噴射させることを特徴としている。   A twelfth aspect of the present invention is that, in the ninth or eleventh aspect, the operation control means opens the first EGR control valve in the low load operation region, and the low load fuel injection valve or the low, medium and high load fuel injection valve. The fuel is injected toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage.

ここで請求項12において、低負荷運転域では、上記第1EGR制御弁を開くとは、具体的には例えば、上記第1EGR制御弁の開度を、小開度(例えば全開の約15%)から中開度(例えば全開の約50%)の範囲内で制御する場合が含まれる。   Here, in claim 12, in the low load operation region, to open the first EGR control valve, specifically, for example, the opening degree of the first EGR control valve is set to a small opening degree (for example, about 15% of full opening). To a middle opening (for example, about 50% of full opening).

請求項13の発明は、請求項9又は11において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管を接続し、該空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、上記運転制御手段は、中高負荷運転域では、上記第2EGR制御弁を開くとともに、上記中高負荷用燃料噴射弁から燃料を上記吸気通路からの吸気流に向けて噴射させることを特徴としている。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the ninth or eleventh aspect, an air introduction pipe for introducing air into the surge tank is connected, a venturi section is interposed in the air introduction pipe, and the venturi section is connected to the exhaust by an exhaust introduction passage. The second EGR control valve is interposed in the exhaust introduction passage, and the operation control means opens the second EGR control valve in the medium and high load operation region and supplies fuel from the medium and high load fuel injection valve. It is characterized by being injected toward the intake air flow from the intake passage.

ここで請求項13において、中高負荷運転域では、上記第2EGR制御弁を開くとは、具体的には例えば、上記第2EGR制御弁の開度を、小開度から全開の範囲内で制御する場合が含まれる。   In the thirteenth aspect of the present invention, in the middle and high load operation region, the opening of the second EGR control valve specifically refers to, for example, controlling the opening of the second EGR control valve within a range from a small opening to a full opening. Includes cases.

請求項14の発明は、請求項11において、上記運転制御手段は、低中速・高負荷運転域では、オーバーラップ終了から吸気弁閉までの吸気弁開期間内に上記低中高負荷用燃料噴射弁と中高負荷用燃料噴射弁の両方から燃料を噴射させることを特徴としている。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, in the low, medium speed and high load operation region, the operation control means performs the low, medium and high load fuel injection within an intake valve opening period from the end of overlap to the intake valve closing. The fuel is injected from both the valve and the fuel injection valve for medium and high loads.

請求項15の発明は、請求項8において、2つの点火プラグを備え、一方の点火プラグは、上記副吸気通路からの副吸気流に略対応する位置に配置され、他方の点火プラグは、上記EGR通路からのEGR流に略対応する位置に配置されていることを特徴としている。   The invention of a fifteenth aspect includes the two spark plugs according to the eighth aspect, wherein one of the spark plugs is disposed at a position substantially corresponding to the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage, and the other ignition plug is It is characterized by being arranged at a position substantially corresponding to the EGR flow from the EGR passage.

請求項16の発明は、請求項1において、燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に位置するよう並列配置された各気筒あたり少なくとも2つの吸気弁と、該各吸気弁の燃焼室開口に連通する1つの吸気通路と、該吸気通路に配設された2つの燃料噴射弁とを備え、上記EGR通路の下流端開口を上記他側部の吸気弁開口に向けて配置するとともに、上記副吸気通路の下流端開口を上記一側部の吸気弁開口に向けて配置し、上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は上記吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射するように配置され、他方の燃料噴射弁は上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射するように配置されていることを特徴としている。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the first aspect, at least two intake valves per cylinder arranged in parallel so as to be positioned on one side and the other side in the crankshaft direction of the combustion chamber, and the combustion chamber of each intake valve An intake passage communicating with the opening, and two fuel injection valves disposed in the intake passage, the downstream end opening of the EGR passage is disposed toward the intake valve opening of the other side, The downstream end opening of the auxiliary intake passage is disposed toward the intake valve opening on one side, and one of the two fuel injection valves injects fuel toward the intake flow from the intake passage. The other fuel injection valve is arranged to inject fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage.

請求項17の発明は、請求項16において、上記運転制御手段は、低負荷運転域では、上記他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴としている。   The invention of claim 17 is characterized in that, in claim 16, the operation control means injects fuel from the other fuel injection valve in the low load operation region.

請求項18の発明は、請求項16において、上記運転制御手段は、中・高負荷運転域では、上記一方及び他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴としている。   An eighteenth aspect of the invention is characterized in that, in the sixteenth aspect, the operation control means injects fuel from the one and the other fuel injection valves in the middle / high load operation region.

請求項19の発明は、請求項16において、上記運転制御手段は、低中速・高負荷運転域では、オーバーラップ終了から吸気弁閉までの吸気弁開期間内に上記一方及び他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴としている。   According to a nineteenth aspect of the present invention, in the sixteenth aspect, in the low-medium-speed / high-load operation region, the operation control means is configured to inject the one and other fuel injections during the intake valve opening period from the end of overlap to the intake valve closing. It is characterized by injecting fuel from a valve.

請求項20の発明は、請求項16において、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、上記副吸気通路からの副吸気流に略対応する位置に配置された第2点火プラグとを備えたことを特徴としている。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the sixteenth aspect, the first spark plug disposed substantially at the center of the combustion chamber, and the second spark plug disposed at a position substantially corresponding to the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage. It is characterized by having.

請求項21の発明は、請求項16において、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に配置された第2,第3点火プラグとを備えたことを特徴としている。   A twenty-first aspect of the present invention is that, in the sixteenth aspect, the first ignition plug disposed substantially at the center of the combustion chamber, and the second and third ignition disposed on one side and the other side of the combustion chamber in the crankshaft direction. It is characterized by having a plug.

請求項22の発明は、請求項21において、上記運転制御手段は、上記第1EGR制御弁が開いている運転域では、上記第1〜第3点火プラグを全て点火させることを特徴としている。   According to a twenty-second aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the operation control means ignites all the first to third spark plugs in an operation region where the first EGR control valve is open.

請求項23の発明は、請求項21において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、上記運転制御手段は、上記第1,第2EGR制御弁が開いている運転域では、上記第1〜第3点火プラグを全て点火させることを特徴としている。   According to a twenty-third aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, a venturi portion is interposed in an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and the exhaust introduction passage The second EGR control valve is interposed, and the operation control means ignites all of the first to third spark plugs in an operation region where the first and second EGR control valves are open.

請求項24の発明は、請求項21において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1点火プラグの点火時期を上記第2,第3点火プラグの点火時期より遅延させることを特徴としている。   According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the operation control means delays the ignition timing of the first spark plug from the ignition timing of the second and third spark plugs in a high load operation region. It is said.

請求項25の発明は、請求項21において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1点火プラグによる点火を停止し、上記第2,第3点火プラグのみを点火させることを特徴としている。   According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the operation control means stops ignition by the first spark plug and ignites only the second and third spark plugs in a high load operation region. It is said.

ここで本発明における運転域は、図5に示すように、エンジン回転速度を便宜的に低速,中速,高速の3段階に区分けし、エンジン負荷を便宜的に低負荷,中負荷,高負荷に区分けすることにより定義されている。例えば、低・中負荷運転域とは、図5におけるA1〜A3・B1〜B3を指し、また高負荷運転域とは、C1〜C3を指し、さらに低中速・高負荷運転域とは、C1,C2を指す。   Here, as shown in FIG. 5, the operating range in the present invention is divided into three stages of low, medium and high speeds for the sake of convenience, and the engine load is conveniently reduced to low, medium and high loads. It is defined by dividing into For example, the low / medium load operation range refers to A1 to A3 / B1 to B3 in FIG. 5, the high load operation range refers to C1 to C3, and the low / medium speed / high load operation range refers to Refers to C1 and C2.

請求項1の発明に係る内燃機関によれば、各気筒ごとに設けた副吸気通路及びEGR通路の各下流端開口を燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に向けて接続したので、上記副吸気通路からの副吸気流とEGR通路からのEGR流とが、クランク軸方向に横並びとなって、かつ同じ方向の流れとなって燃焼室内に流入することとなる。これにより副吸気流とEGR流との独立した層状の順タンブル(縦渦)流を形成することができ、EGR流量を大きくしても安定した成層燃焼を得ることができる。その結果、低・中負荷運転域でのEGR率を高めることが可能となり、ポンピングロスを低減できるとともに、燃費及び排気ガス浄化を向上できる。   According to the internal combustion engine of the first aspect of the invention, the downstream intake openings of the auxiliary intake passage and the EGR passage provided for each cylinder are connected to one side and the other side in the crankshaft direction of the combustion chamber. The auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage and the EGR flow from the EGR passage are arranged side by side in the crankshaft direction and flow into the combustion chamber in the same direction. As a result, an independent laminar forward tumble (longitudinal vortex) flow of the auxiliary intake air flow and the EGR flow can be formed, and stable stratified combustion can be obtained even if the EGR flow rate is increased. As a result, it is possible to increase the EGR rate in the low / medium load operation region, to reduce the pumping loss, and to improve fuel consumption and exhaust gas purification.

請求項2の発明では、副吸気通路からの副吸気流及びEGR通路からのEGR流と同一方向の回転を吸気通路からの吸気流に生じさせるようにしたので、副吸気流,EGR流及び吸気流がそれぞれ横並びに独立した層状の順タンブル流となって燃焼室に流することとなり、従来の順タンブルと逆タンブルとのぶつかり合いによるミキシングを防止でき、EGR流量を大きくしても安定した成層燃焼をより確実に得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, rotation in the same direction as the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage and the EGR flow from the EGR passage is caused to occur in the intake flow from the intake passage. The flow flows into the combustion chamber as a laminar and independent stratified forward tumble flow, preventing mixing due to collision between the conventional forward and reverse tumbles, and stable stratification even when the EGR flow rate is increased. Combustion can be obtained more reliably.

請求項3の発明では、サージタンクに接続された空気導入管に負圧制御弁を配設し、低・中負荷運転域では、負圧制御弁及び第1EGR制御弁を小開度から中開度の範囲内で制御したので、低・中負荷運転域でのEGR率を高めながら、副吸気通路からの副吸気流による燃焼を確保することができ、安定した成層燃焼を行うことができる。即ち、スロットル弁を開くことで吸気量が大きくなると、空気導入管の負圧が小さくなり、これに伴ってEGRガス量も小さくなり、EGR率が低下する懸念がある。請求項3の発明では、上記負圧制御弁を吸気量に影響を与えない範囲で小さくすることにより、空気導入管の負圧が大きくなり、その結果、EGR率を向上できる。また上記負圧制御弁は、スロットル弁が故障した場合のフェルセーフ弁として機能する。   In the invention of claim 3, a negative pressure control valve is disposed in the air inlet pipe connected to the surge tank, and the negative pressure control valve and the first EGR control valve are opened from a small opening degree in a low / medium load operation range. Since the control is performed within the range of degrees, combustion by the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage can be secured while increasing the EGR rate in the low / medium load operation region, and stable stratified combustion can be performed. That is, when the intake air amount increases by opening the throttle valve, the negative pressure of the air introduction pipe decreases, and accordingly, the EGR gas amount also decreases, and there is a concern that the EGR rate decreases. In the invention of claim 3, by reducing the negative pressure control valve in a range that does not affect the intake air amount, the negative pressure of the air introduction pipe increases, and as a result, the EGR rate can be improved. The negative pressure control valve functions as a fell-safe valve when the throttle valve fails.

請求項4の発明では、空気導入管に介在させたベンチュリ部を排気導入通路により排気通路に接続し、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介設し、中負荷運転域では、第1,第2EGR制御弁の両方を開くようにしたので、ポンピングロスを抑制して燃費を向上できる。この場合、中負荷運転域では、低負荷運転域より新気量が増えるので、吸気通路及びEGR通路から大量のEGRガスが燃焼室に流入しても安定した成層燃焼を行うことができる。   In the invention of claim 4, the venturi portion interposed in the air introduction pipe is connected to the exhaust passage by the exhaust introduction passage, and the second EGR control valve is provided in the exhaust introduction passage. Since both the second EGR control valves are opened, the pumping loss can be suppressed and the fuel consumption can be improved. In this case, since the amount of fresh air is increased in the medium load operation region than in the low load operation region, stable stratified combustion can be performed even if a large amount of EGR gas flows into the combustion chamber from the intake passage and the EGR passage.

請求項5の発明では、低・中運転域では、EGR流のCO2 濃度を吸気流のCO2 濃度より高くなるように第1,第2EGR制御弁の開度を制御するようにしたので、EGRガス量が多い状態でも成層燃焼を確実に行うことができる。 In the invention of claim 5, in the low and medium operation range, first the CO 2 concentration of the EGR flow to be higher than the CO 2 concentration of the intake air flow. Thus to control the opening of the 2EGR control valve, Stratified combustion can be reliably performed even in a state where the amount of EGR gas is large.

請求項6の発明では、高負荷運転域では、第1EGR制御弁を閉じ、第2EGR制御弁を開くようにしたので、スロットル全開状態からスロットルを急閉させたときの負荷状態過渡時の制御性を確保でき、スロットル急閉時に過剰EGR率になるのを防止できる。即ち、第1EGR制御弁が開いている状態で、スロットル弁を全開状態から急閉させると、EGR通路から大量のEGRガスが燃焼室に流れることとなる。その結果、過剰EGR率となり、場合によっては失火するおそれがある。請求項6の発明では、このような過剰EGR率による失火を防止できる。   In the sixth aspect of the invention, in the high load operation region, the first EGR control valve is closed and the second EGR control valve is opened. Therefore, the controllability at the time of load state transition when the throttle is suddenly closed from the fully opened state. And an excessive EGR rate when the throttle is suddenly closed can be prevented. That is, if the throttle valve is suddenly closed from the fully open state while the first EGR control valve is open, a large amount of EGR gas flows from the EGR passage to the combustion chamber. As a result, there is an excess EGR rate and there is a risk of misfire in some cases. In the invention of claim 6, such misfire due to the excessive EGR rate can be prevented.

請求項7の発明では、暖気運転が完了するまでは、EGR成層リーン燃焼が得られるように制御したので、低温始動時,冷間時に触媒が作動していない不活性状態であっても排気ガス性状を改善できる。一方、暖気運転の完了後は、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御したので、触媒が活性化して排気ガス浄化機能を発揮することとなる。   In the invention of claim 7, until the warm-up operation is completed, control is performed so as to obtain EGR stratified lean combustion. Therefore, even in an inactive state where the catalyst is not operating at the time of cold start and cold, the exhaust gas Can improve properties. On the other hand, after completion of the warm-up operation, control is performed so that EGR stratified theoretical air-fuel ratio combustion is obtained, so that the catalyst is activated and exhibits an exhaust gas purification function.

請求項8の発明では、1つの吸気通路に1つの吸気弁と2つの燃料噴射弁を配置したので、低・中・高負荷運転域に応じて燃料噴射弁を切り替えることにより、燃焼効率を高めることが可能となる。例えば、低負荷運転域では、一方の燃料噴射弁からの燃料を酸素量の多い副吸気流に向けて噴射させることにより、成層EGRの燃焼効率を高めることができる。これにより、CO,HCの発生を抑制しつつ、成層燃焼を確実に行うことができる。   In the invention of claim 8, since one intake valve and two fuel injection valves are arranged in one intake passage, the combustion efficiency is increased by switching the fuel injection valves in accordance with the low, middle and high load operating ranges. It becomes possible. For example, in the low load operation region, the combustion efficiency of the stratified EGR can be increased by injecting the fuel from one fuel injection valve toward the auxiliary intake flow having a large amount of oxygen. As a result, stratified combustion can be reliably performed while suppressing the generation of CO and HC.

請求項9の発明では、低負荷運転域では、一方の燃料噴射弁から燃料を副吸気流に向けて噴射し、中・高負荷運転域では、他方の燃料噴射弁から燃料を吸気流に向けて噴射するようにしたので、低・中・高負荷の全運転域において成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   According to the ninth aspect of the present invention, fuel is injected from one fuel injection valve toward the sub-intake flow in the low load operation region, and fuel is directed from the other fuel injection valve toward the intake flow in the middle / high load operation region. Therefore, the combustion efficiency of the stratified EGR can be increased in all operating regions of low, medium and high loads.

請求項10の発明では、中高負荷用燃料噴射弁を、吸気通路の略中心線上でかつ該中心線と略平行に配置し、低負荷用燃料噴射弁を、上記中心線に対して斜めに配置したので、低負荷用燃料噴射弁からの燃料を副吸気流に向けて確実に噴射することができる。   In the invention of claim 10, the fuel injection valve for medium and high loads is disposed substantially on the center line of the intake passage and substantially parallel to the center line, and the fuel injection valve for low loads is disposed obliquely with respect to the center line. Therefore, the fuel from the low load fuel injection valve can be reliably injected toward the auxiliary intake air flow.

請求項11の発明では、一方の燃料噴射弁は、低・中・高負荷運転域において副吸気通路からの副吸気流に向けて噴射し、他方の燃料噴射弁は、中・高負荷運転域において吸気通路からの吸気流に向けて噴射するようにしたので、低・中・高負荷の全運転域において成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the invention of claim 11, one fuel injection valve injects the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage in the low / medium / high load operation region, and the other fuel injection valve in the medium / high load operation region. Since the fuel is injected toward the intake air flow from the intake passage at, the combustion efficiency of the stratified EGR can be enhanced in all the low, medium and high load operating regions.

請求項12の発明では、低負荷運転域では、第1EGR制御弁を開くとともに、低負荷用燃料噴射弁又は低中高負荷用燃料噴射弁から燃料を副吸気流に向けて噴射するようにしたので、多量のEGRガスが燃焼室に流入しても、CO,HCの発生を抑制しつつ、安定した成層燃焼を行うことができる。   In the twelfth aspect of the invention, the first EGR control valve is opened and the fuel is injected from the low-load fuel injection valve or the low-medium / high-load fuel injection valve toward the sub-intake flow in the low-load operation region. Even when a large amount of EGR gas flows into the combustion chamber, stable stratified combustion can be performed while suppressing the generation of CO and HC.

請求項13の発明では、中・高負荷運転域では、第2EGR制御弁を開くとともに、中高負荷用燃料噴射弁からの燃料を吸気通路からの吸気流に向けて噴射するようにしたので、中・高負荷運転域における成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the invention of claim 13, in the middle / high load operation region, the second EGR control valve is opened and the fuel from the medium / high load fuel injection valve is injected toward the intake air flow from the intake passage. -The combustion efficiency of stratified EGR in a high-load operation range can be increased.

請求項14の発明では、低中速・高負荷運転域では、オーバーラップ終了から吸気弁開期間内に両方の燃料噴射弁から燃料を噴射するようにしたので、吸気弁が開いてる短時間に必要な燃料量を噴射することができる。即ち、上記運転域において吸・排気弁が開くオーバラップ期間中に燃料を噴射すると、混合気が排気側に吹き抜けるおそれがある。このため排気弁が閉じ、吸気弁が開いてる短時間に両方の燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、燃料が吸気流に乗せられて燃焼室に流入することとなる。これにより、吸気通路の壁面に付着する燃料量が減少し、燃焼室内での混合気の温度を下げることができ、耐ノッキング性を向上できる。   In the invention of claim 14, in the low / medium speed / high load operation region, the fuel is injected from both fuel injection valves within the intake valve opening period from the end of the overlap. The required amount of fuel can be injected. That is, if fuel is injected during the overlap period in which the intake / exhaust valve opens in the above operating range, the air-fuel mixture may blow through to the exhaust side. For this reason, by injecting fuel from both fuel injection valves in a short time when the exhaust valve is closed and the intake valve is open, the fuel is carried on the intake flow and flows into the combustion chamber. Thereby, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake passage is reduced, the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be lowered, and the knocking resistance can be improved.

請求項15の発明では、一方の点火プラグを副吸気通路の副吸気流に略対応するよう配置し、他方の点火プラグをEGR流に略対応するよう配置したので、低負荷運転時には、他方の点火プラグにより副吸気流に確実に着火させることができる。また、中負荷運転時には、両方の点火プラグにより2つのタンブル混合気に確実に着火させることができる。さらにまた、高負荷運転時には、両方の点火プラグにより吸気通路の高EGRタンブルに確実に着火させることができるとともに、燃焼速度を高めることができる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, one spark plug is arranged so as to substantially correspond to the auxiliary intake flow in the auxiliary intake passage, and the other ignition plug is arranged so as to substantially correspond to the EGR flow. It is possible to reliably ignite the auxiliary intake flow by the spark plug. Further, during medium load operation, the two tumble mixtures can be reliably ignited by both spark plugs. Furthermore, during high-load operation, both spark plugs can reliably ignite the high EGR tumble in the intake passage and increase the combustion speed.

請求項16の発明では、1つの吸気通路に2つの吸気弁及び2つの燃料噴射弁を配置し、EGR通路の下流端開口を他側の吸気弁開口に向けて配置し、副吸気通路の下流端開口を一側の吸気弁開口に向けて配置し、一方の燃料噴射弁を吸気通路からの吸気流に向けて配置し、他方の燃料噴射弁を副吸気通路からの副吸気流に向けて配置したので、副吸気流とEGR流とがそれぞれ一側,他側の吸気弁開口から燃焼室内に流入することとなり、独立した横並びの順タンブル流を形成することができ、安定した成層燃焼をより一層確実に行うことができる。   In the invention of claim 16, two intake valves and two fuel injection valves are arranged in one intake passage, the downstream end opening of the EGR passage is arranged toward the other intake valve opening, and downstream of the auxiliary intake passage. The end opening is arranged toward the intake valve opening on one side, one fuel injection valve is arranged toward the intake flow from the intake passage, and the other fuel injection valve is directed to the sub intake flow from the sub intake passage. As a result, the auxiliary intake air flow and the EGR flow flow into the combustion chamber from the intake valve openings on the one side and the other side, respectively, and an independent side-by-side forward tumble flow can be formed, thereby achieving stable stratified combustion. This can be done even more reliably.

請求項17の発明では、低負荷運転域では、他方の燃料噴射弁から燃料を副吸気流に向けて噴射するようにしたので、燃料を酸素量の多い副吸気流に噴射させることができ、成層燃焼を確実に行うことができる。   In the invention of claim 17, since the fuel is injected from the other fuel injection valve toward the auxiliary intake flow in the low load operation region, the fuel can be injected into the auxiliary intake flow with a large amount of oxygen, Stratified combustion can be performed reliably.

請求項18の発明では、中・高負荷運転域では、両方の燃料噴射弁から燃料を噴射するようにしたので、中・高負荷運転域における成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the eighteenth aspect of the present invention, fuel is injected from both fuel injection valves in the middle / high load operation region, so that the combustion efficiency of the stratified EGR in the middle / high load operation region can be increased.

請求項19の発明では、低中速運転・高負荷運転時では、オーパーラップ終了から吸気弁開期間内に両方の燃料噴射弁から燃料を噴射するようにしたので、吸気弁の開期間中という短時間で、必要な燃料量を噴射することができる。   According to the nineteenth aspect of the present invention, during low-medium speed operation and high-load operation, fuel is injected from both fuel injection valves within the intake valve opening period from the end of the overlap, so that the intake valve is in the open period. The required amount of fuel can be injected in a short time.

請求項20の発明では、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、副吸気通路の副吸気流に略対応するよう配置された第2点火プラグとを備えたので、低負荷運転時には、第2点火プラグにより副吸気流に確実に着火させることができる。また、中負荷運転時には、第1,第2点火プラグにより2つのタンブル混合気に確実に着火させることができ、高負荷運転時には、第1,第2点火プラグにより吸気通路の高EGRタンブルに確実に着火させることができるとともに、燃焼速度を高めることができる。   According to the twentieth aspect of the present invention, since the first spark plug disposed substantially in the center of the combustion chamber and the second spark plug disposed so as to substantially correspond to the auxiliary intake flow in the auxiliary intake passage are provided, the low load operation is performed. Sometimes, the second intake plug can reliably ignite the auxiliary intake air flow. Also, during medium load operation, the two tumble mixtures can be reliably ignited by the first and second spark plugs, and during high load operation, the high EGR tumble of the intake passage can be ensured by the first and second spark plugs. Can be ignited and the combustion rate can be increased.

請求項21の発明では、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、クランク軸方向一側部,他側部に配置された第2,第3点火プラグとを備えたので、高負荷運転時における高EGRタンブルに確実に着火させることができるとともに、燃焼速度を高めることができる。またシリンダボア径が大きい場合の火炎伝播距離を短縮できる。   In the invention of claim 21, since the first spark plug disposed substantially in the center of the combustion chamber and the second and third spark plugs disposed on one side and the other side in the crankshaft direction are provided. High EGR tumble during load operation can be reliably ignited and the combustion speed can be increased. Further, the flame propagation distance when the cylinder bore diameter is large can be shortened.

請求項22,23の発明では、第1EGR制御弁又は第1,第2EGR制御弁を開いているときには、第1〜第3点火プラグの全てを点火させたので、EGR燃焼による燃費をより一層高めることができる。ここで、EGR制御を行わない運転とは、内燃機関の出力性能を優先する観点から全負荷,フルスロットル状態で行う運転をいう。   In the inventions of claims 22 and 23, when the first EGR control valve or the first and second EGR control valves are open, all of the first to third spark plugs are ignited, so that the fuel consumption by EGR combustion is further improved. be able to. Here, the operation without EGR control refers to an operation performed at full load and full throttle from the viewpoint of giving priority to the output performance of the internal combustion engine.

請求項24の発明では、高負荷運転域では、第1点火プラグの点火時期を、第2,第3点火プラグの点火時期より遅延させたので、点火からピストンの上死点直後までの燃焼速度を遅くすることができ、高負荷運転域での耐ノッキング性を向上できる。   In the invention of claim 24, in the high load operation region, the ignition timing of the first spark plug is delayed from the ignition timing of the second and third spark plugs, so the combustion speed from ignition to immediately after the top dead center of the piston The knocking resistance in the high load operation region can be improved.

請求項24の発明では、高負荷運転域では、第2,第3点火プラグのみ点火させるようにしたので、上記同様にピストンの上死点前における燃焼速度を遅くすることができる。   In the invention of claim 24, since only the second and third spark plugs are ignited in the high load operation region, the combustion speed before the top dead center of the piston can be slowed similarly to the above.

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

図1ないし図4は、本発明の第1実施形態による内燃機関を説明するための図であり、図1は内燃機関の概略構成図、図2,図3は内燃機関の断面図、図4は内燃機関の吸気通路の平面図である。   1 to 4 are views for explaining an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the internal combustion engine, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the internal combustion engine, and FIG. FIG. 3 is a plan view of an intake passage of the internal combustion engine.

図において、1は4サイクル並列4気筒内燃機関を示しており、該内燃機関1は、各気筒共通のクランク軸2が収容されたクランクケース3に、4つのシリンダボア(気筒)4aがクランク軸2方向に並列に形成されたシリンダブロック4を結合し、該シリンダブロック4にシリンダヘッド5を結合し、該シリンダヘッド5にヘッドカバー23を装着した概略構造を有している。   In the figure, reference numeral 1 denotes a 4-cycle parallel 4-cylinder internal combustion engine. The internal combustion engine 1 includes a crankcase 3 in which a crankshaft 2 common to each cylinder is accommodated, four cylinder bores (cylinders) 4 a and a crankshaft 2. A cylinder block 4 formed in parallel in the direction is coupled, a cylinder head 5 is coupled to the cylinder block 4, and a head cover 23 is attached to the cylinder head 5.

上記シリンダブロック4の各シリンダボア4a内には、ピストン6が摺動自在に挿入配置され、各ピストン6はコンロッド7を介して上記クランク軸2に連結されている。   Pistons 6 are slidably inserted into the cylinder bores 4 a of the cylinder block 4, and the pistons 6 are connected to the crankshaft 2 via connecting rods 7.

上記シリンダヘッド5の下合面の各シリンダボア4aに対向する部分には、それぞれ燃焼凹部5aが形成され、該燃焼凹部5a,シリンダボア4a及びピストン6の頂面6aで囲まれた空間が燃焼室8となっている。   Combustion recesses 5a are respectively formed in portions of the lower joint surface of the cylinder head 5 facing the cylinder bores 4a, and a space surrounded by the combustion recesses 5a, the cylinder bores 4a, and the top surface 6a of the piston 6 is formed in the combustion chamber 8. It has become.

上記シリンダヘッド5の各燃焼凹部5aのクランク軸2を挟んだクランク軸直角方向一側には1つの吸気弁開口5bが、他側には1つの排気開口5cが形成されている。   One intake valve opening 5b is formed on one side of the combustion recess 5a of the cylinder head 5 with respect to the crankshaft perpendicular direction across the crankshaft 2, and one exhaust opening 5c is formed on the other side.

上記吸気弁開口5b及び排気弁開口5cには、該開口5b,5cを開閉する吸気弁9,排気弁10が配置され、該吸気弁9,排気弁10はそれぞれ吸気カム軸11,排気カム軸12により開閉駆動される。   The intake valve opening 5b and the exhaust valve opening 5c are provided with an intake valve 9 and an exhaust valve 10 for opening and closing the openings 5b and 5c. The intake valve 9 and the exhaust valve 10 are respectively an intake cam shaft 11 and an exhaust cam shaft. 12 is opened and closed.

上記シリンダヘッド5には、2本の点火プラグ13,14が燃焼凹部5a内に臨むよう挿着されている。上記各点火プラグ13,14は、燃焼室8の中心を通るクランク軸2と平行な線上でかつ燃焼凹部5aの両側部に位置するよう配置されている。   Two spark plugs 13 and 14 are inserted into the cylinder head 5 so as to face the combustion recess 5a. Each of the spark plugs 13 and 14 is disposed on a line parallel to the crankshaft 2 passing through the center of the combustion chamber 8 and on both sides of the combustion recess 5a.

上記各排気弁開口5cは、排気ポート5dによりシリンダヘッド5の一方の側壁に導出されている。該各排気ポート5dには排気管15が接続されている。該各排気管15の下流端は1本の排気合流管16に合流され、該排気合流管16の下流端部にはマフラ(不図示)が接続されている。また上記排気合流管16の中途部には、排気ガスの浄化を行う触媒17が介設されている。   Each exhaust valve opening 5c is led to one side wall of the cylinder head 5 by an exhaust port 5d. An exhaust pipe 15 is connected to each exhaust port 5d. The downstream end of each exhaust pipe 15 is joined to one exhaust joint pipe 16, and a muffler (not shown) is connected to the downstream end of the exhaust joint pipe 16. A catalyst 17 for purifying exhaust gas is interposed in the middle of the exhaust merging pipe 16.

上記各吸気弁開口5bは、吸気ポート5eによりシリンダヘッド5の他方の側壁に導出されている。該各吸気ポート5eには吸気管18が接続され、該各吸気管18の上流端部は全気筒共通のサージタンク19に接続されている。   Each intake valve opening 5b is led out to the other side wall of the cylinder head 5 by an intake port 5e. An intake pipe 18 is connected to each intake port 5e, and an upstream end portion of each intake pipe 18 is connected to a surge tank 19 common to all cylinders.

上記各吸気管18には、各気筒毎のスロットル弁31が配置されている。この各スロットル弁31は、各吸気管18内に配置された弁板31bを、各吸気管18を貫通するよう配置された共通の弁軸31aに固定したバタフライ弁型の構造を有している。   Each intake pipe 18 is provided with a throttle valve 31 for each cylinder. Each throttle valve 31 has a butterfly valve type structure in which a valve plate 31b disposed in each intake pipe 18 is fixed to a common valve shaft 31a disposed so as to penetrate each intake pipe 18. .

上記サージタンク19の側壁19aには、空気を該サージタンク内に導入する空気導入管20が接続されている。なお、上記空気導入管20の上流側には空気を濾過するエアクリーナ21が接続されている。   An air introduction pipe 20 for introducing air into the surge tank is connected to the side wall 19 a of the surge tank 19. An air cleaner 21 that filters air is connected to the upstream side of the air introduction pipe 20.

上記シリンダヘッド5の各吸気ポート5eには、それぞれ第1,第2燃料噴射弁25,26がクランク軸方向一側部,他側部に位置するよう装着されている。この第1,第2燃料噴射弁25,26は、噴射口25a,26aが吸気弁9の弁裏中心部に指向するように配置されている。   First and second fuel injection valves 25 and 26 are attached to the intake ports 5e of the cylinder head 5 so as to be positioned at one side and the other side in the crankshaft direction, respectively. The first and second fuel injection valves 25, 26 are arranged such that the injection ports 25 a, 26 a are directed toward the center of the valve back of the intake valve 9.

上記内燃機関1は、各排気ポート5dから各排気枝管15を通って排気合流管16を流れる排気ガスを吸気系に還流させて再燃焼させるようにしたEGR装置30を備えている。   The internal combustion engine 1 includes an EGR device 30 that recirculates exhaust gas flowing from the exhaust ports 5d through the exhaust branch pipes 15 through the exhaust merging pipes 16 to the intake system for recombustion.

このEGR装置30は、各気筒毎に配設された副吸気通路32及びEGR通路33と、該各副吸気通路32の上流端開口32bに接続された副吸気集合管47と、上記各EGR通路33の上流端開口33bに接続されたEGR集合管34と、該EGR集合管34により集合された集合通路39の中途部に介設された低・中負荷用第1EGR制御弁35と、該内燃機関1の運転状態を各運転域(図5参照)に応じて制御するECU(運転制御手段)36とを備えている。   The EGR device 30 includes an auxiliary intake passage 32 and an EGR passage 33 provided for each cylinder, an auxiliary intake manifold 47 connected to the upstream end opening 32b of each auxiliary intake passage 32, and the EGR passages. 33, an EGR collecting pipe 34 connected to the upstream end opening 33b, a low / medium load first EGR control valve 35 interposed in the middle of the collecting passage 39 assembled by the EGR collecting pipe 34, the internal combustion engine An ECU (operation control means) 36 that controls the operation state of the engine 1 in accordance with each operation region (see FIG. 5) is provided.

上記副吸気通路32及びEGR通路33は、各吸気管18と略平行に延びるよう配置され、詳細には以下の構造を有している。   The auxiliary intake passage 32 and the EGR passage 33 are arranged so as to extend substantially in parallel with the intake pipes 18 and have the following structure in detail.

上記シリンダヘッド5の各吸気ポート5eの底壁部には、EGR流入口5f,及び副吸気流入口5f′が形成されている。該各流入口5f,5f′は、平面視で、各気筒の燃焼室8のクランク軸方向左側(一側部),右側(他側部)に向くように並列配置され(図4参照)、クランク軸方向視で、上記吸気ポート5eの吸気弁開口5bの略中心を指向するように形成されている(図3参照)。   An EGR inlet 5f and a sub-intake inlet 5f 'are formed on the bottom wall of each intake port 5e of the cylinder head 5. The inflow ports 5f and 5f ′ are arranged in parallel so as to face the left side (one side part) and the right side (other side part) of the combustion chamber 8 of each cylinder in a plan view (see FIG. 4). When viewed from the crankshaft direction, it is formed so as to be directed substantially to the center of the intake valve opening 5b of the intake port 5e (see FIG. 3).

上記EGR流入口5fには、上記EGR通路33の下流端開口33aが接続され、上記副吸気流入口5f′には、上記副吸気通路32の流端開口32aが接続されている。   A downstream end opening 33a of the EGR passage 33 is connected to the EGR inlet 5f, and a flow end opening 32a of the auxiliary intake passage 32 is connected to the auxiliary intake inlet 5f ′.

図3に示すように、上記副吸気通路32からの副吸気流aは、副吸気流入口5f′から吸気弁開口5bを通って燃焼室8内にてシリンダボア4aの排気側壁に沿って下降し、ピストン頂面6aで反転して吸気側壁に沿って上昇する順方向タンブル(縦渦)a′を生成する。同様に、上記EGR通路33からのEGR流bは、上記EGR流入口5fから吸気弁開口5bを通って燃焼室8内にて上記副吸気流aと同一方向の順タンブル(縦渦)b′を生成する。さらに上記吸気管18からの吸気流cは、吸気ポート5eから吸気弁開口5bを通って燃焼室8内にて上記副吸気流a及びEGR流bと同一方向の順タンブル(縦渦)c′を生成する。これら3つの順タンブルa′,b′,c′は、クランク軸方向に横並びの流れとなっている。   As shown in FIG. 3, the auxiliary intake flow a from the auxiliary intake passage 32 descends along the exhaust side wall of the cylinder bore 4a in the combustion chamber 8 from the auxiliary intake inlet 5f 'through the intake valve opening 5b. Then, a forward tumble (vertical vortex) a ′ that reverses at the piston top surface 6a and rises along the intake side wall is generated. Similarly, the EGR flow b from the EGR passage 33 is forward tumble (longitudinal vortex) b ′ in the same direction as the auxiliary intake flow a in the combustion chamber 8 from the EGR inlet 5f through the intake valve opening 5b. Is generated. Further, the intake flow c from the intake pipe 18 passes through the intake valve opening 5b from the intake port 5e, and in the combustion chamber 8, a forward tumble (vertical vortex) c 'in the same direction as the auxiliary intake flow a and the EGR flow b. Is generated. These three forward tumbles a ′, b ′ and c ′ are arranged side by side in the crankshaft direction.

上記副吸気集合管47は、クランク軸2と略平行に配置され、長手方向に所定間隔をあけて形成された枝管47aを有しており、該各枝管47aに上記各副吸気通路32の上流端開口32bが接続されている。   The auxiliary intake manifold 47 has branch pipes 47a that are arranged substantially parallel to the crankshaft 2 and are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction. The auxiliary intake passages 32 are provided in the branch pipes 47a. The upstream end opening 32b is connected.

上記副吸気集合管47には、上記各副吸気通路32の集合通路であるブローバイガス還元ホース29が接続されている。このブローバイガス還元ホース29は、クランクケース3内に連通するよう接続され、該クランクケース3内に燃焼室8から侵入した混合気,燃焼ガス等のブローバイガスを燃焼室8に還元させるものであり、該ブローバイガス還元ホース27の中途部にはPCV弁28が介設されている。   Connected to the auxiliary intake manifold 47 is a blow-by gas reduction hose 29 that is an aggregate passage of the auxiliary intake passages 32. The blow-by gas reduction hose 29 is connected so as to communicate with the crankcase 3, and reduces blow-by gas such as air-fuel mixture and combustion gas that has entered the crankcase 3 from the combustion chamber 8 to the combustion chamber 8. A PCV valve 28 is interposed in the middle of the blow-by gas reduction hose 27.

ピストン6の下降によりクランクケース3内の圧力が高くなるとともに、吸気ポート5eが負圧になると、PCV弁28が開き、クランクケース3内のブローバイガスが、ブローバイ還元ホース29を介して副吸気集合管47から各副吸気通路32を通り、副吸気流aとなって燃焼室8に流入する。これによりブローバイガスの外方排出が防止される。   When the pressure in the crankcase 3 increases due to the lowering of the piston 6 and the intake port 5 e becomes negative, the PCV valve 28 opens, and the blow-by gas in the crankcase 3 collects the auxiliary intake air via the blow-by reduction hose 29. The pipe 47 passes through the auxiliary intake passages 32 to become the auxiliary intake flow a and flows into the combustion chamber 8. Thereby, outward discharge of blow-by gas is prevented.

上記EGR集合管34は、クランク軸2と略平行に配置され、長手方向に所定間隔をあけて形成された枝管34aを有しており、該各枝管34aに上記各EGR通路33の上流端開口33bが連通接続されている。   The EGR collecting pipe 34 is arranged substantially parallel to the crankshaft 2 and has branch pipes 34a formed at predetermined intervals in the longitudinal direction. The branch pipes 34a are provided upstream of the EGR passages 33. The end opening 33b is connected in communication.

上記EGR集合管34の長手方向中央部には、EGR還元管(集合通路)39の下流端開口が連通接続され、該EGR還元管39の上流端開口は上記排気合流管16の触媒17より上流側に連通接続されている。なお、EGR還元管39の上流端開口を、排気合流管16の触媒17より下流側に接続してもよい。また上記EGR還元管39には、EGRガスを冷却するEGRクーラ40が介設されている。   A downstream end opening of an EGR reduction pipe (collection passage) 39 is connected to the central portion in the longitudinal direction of the EGR collection pipe 34, and the upstream end opening of the EGR reduction pipe 39 is upstream of the catalyst 17 of the exhaust gas merging pipe 16. Connected to the side. Note that the upstream end opening of the EGR reduction pipe 39 may be connected to the downstream side of the catalyst 17 of the exhaust merging pipe 16. The EGR reduction pipe 39 is provided with an EGR cooler 40 for cooling the EGR gas.

上記EGR還元管39のEGR集合管34上流側近傍に、該EGR還元管39を開閉する上記第1EGR制御弁35が介設されている。この第1EGR制御弁35は、ステップモータ式のものであり、上記ECU36により開閉制御される。   The first EGR control valve 35 for opening and closing the EGR reduction pipe 39 is interposed in the vicinity of the EGR collection pipe 34 upstream of the EGR reduction pipe 39. The first EGR control valve 35 is a step motor type and is controlled to be opened and closed by the ECU 36.

上記空気導入管20には、負圧制御弁22が配設されている。この負圧制御弁22は、空気導入管20により軸支された弁軸22aに弁板22bを固定したバタフライ弁型のものである。この弁軸22aの外端部には、該負圧制御弁22を開閉駆動するモータ38が接続されており、該モータ38は上記ECU36により制御される。   A negative pressure control valve 22 is disposed in the air introduction pipe 20. The negative pressure control valve 22 is a butterfly valve type in which a valve plate 22 b is fixed to a valve shaft 22 a that is pivotally supported by an air introduction pipe 20. A motor 38 that opens and closes the negative pressure control valve 22 is connected to the outer end of the valve shaft 22a. The motor 38 is controlled by the ECU 36.

上記空気導入管20の、上記負圧制御弁22とサージタンク19との間には、該空気導入管20の通路面積を絞って負圧を発生させるベンチュリ部41が設けられている。該ベンチュリ部41には、リード弁44,第2EGR制御弁43が接続され、該第2EGR制御弁43には排気導入管42の下流端開口42aが接続されている。該排気導入管42の上流端開口42bは、上記EGR還元管39の第1EGR制御弁35とEGRクーラ40との間に連通接続されている。   Between the negative pressure control valve 22 and the surge tank 19 of the air introduction pipe 20, a venturi portion 41 is provided that generates a negative pressure by reducing the passage area of the air introduction pipe 20. A reed valve 44 and a second EGR control valve 43 are connected to the venturi section 41, and a downstream end opening 42 a of the exhaust introduction pipe 42 is connected to the second EGR control valve 43. An upstream end opening 42 b of the exhaust introduction pipe 42 is connected in communication between the first EGR control valve 35 and the EGR cooler 40 of the EGR reduction pipe 39.

上記第2EGR制御弁43は、ステップモータ式のものであり、上記ECU36により開閉制御される。上記リード弁44は、排気ガスが第2EGR制御弁43側から空気導入管20内に流れるのを許容し、空気が該空気導入管20側からEGR制御弁43側に流れるのを阻止する。   The second EGR control valve 43 is a step motor type and is controlled to be opened and closed by the ECU 36. The reed valve 44 allows the exhaust gas to flow from the second EGR control valve 43 side into the air introduction pipe 20 and prevents air from flowing from the air introduction pipe 20 side to the EGR control valve 43 side.

なお、上記第1EGR制御弁35及び第2EGR制御弁43は、図2に示すように、その軸線を気筒軸方向(上下方向)に向けて配置されているが、図1ではその構造を表現し易くするために、軸線を実際と異なる水平方向に向けて図示されている。   The first EGR control valve 35 and the second EGR control valve 43 are arranged with their axes directed in the cylinder axial direction (vertical direction) as shown in FIG. 2, but FIG. For ease of illustration, the axis is shown in a different horizontal direction.

上記第1燃料噴射弁25は、低負荷運転域において上記副吸気通路32からの副吸気流aに向けて燃料を噴射する低負荷用燃料噴射弁であり、上記第2燃料噴射弁26は、中・高負荷運転域において上記吸気管18からの吸気流cに向けて燃料を噴射する中高負荷用燃料噴射弁である。   The first fuel injection valve 25 is a low-load fuel injection valve that injects fuel toward the sub-intake flow a from the sub-intake passage 32 in the low-load operation region, and the second fuel injection valve 26 is This is a medium / high load fuel injection valve that injects fuel toward the intake air flow c from the intake pipe 18 in a medium / high load operation region.

気筒軸線方向上方から見たとき、上記第2燃料噴射弁26は、上記吸気管18からの吸気流cに向けて燃料を噴射するよう該吸気管18の中心線A上にかつ該中心線Aと略平行に配置されている。上記第1燃料噴射弁25は、上記副吸気通路32からの副吸気流aに向けて燃料を噴射するよう上記中心線Aに対して斜め内側に傾斜させて配置されている(図4参照)。   When viewed from above in the cylinder axial direction, the second fuel injection valve 26 is on the center line A of the intake pipe 18 and the center line A so as to inject fuel toward the intake flow c from the intake pipe 18. Are arranged substantially in parallel. The first fuel injection valve 25 is disposed so as to be inclined obliquely inward with respect to the center line A so as to inject fuel toward the auxiliary intake air flow a from the auxiliary intake passage 32 (see FIG. 4). .

上記2つの点火プラグ13,14のうち、右側の点火プラグ13は、上記副吸気通路32からの副吸気流aに略対応する位置に配置され、左側の点火プラグ14は、上記EGR通路33からのEGR流bに略対応する位置に配置されている。また各点火プラグ13,14は、吸気管18からの吸気流cのクランク軸方向右側部分,左側部分に略対応する位置に配置されている。   Of the two spark plugs 13, 14, the right spark plug 13 is disposed at a position substantially corresponding to the auxiliary intake air flow a from the auxiliary intake passage 32, and the left ignition plug 14 extends from the EGR passage 33. Are arranged at positions substantially corresponding to the EGR flow b. The spark plugs 13 and 14 are disposed at positions substantially corresponding to the right and left portions in the crankshaft direction of the intake air flow c from the intake pipe 18.

上記ECU36は、エンジン回転数,スロットル開度,エンジン温度,排気ガスの酸素濃度・・等の各種のパラメータに基づいて、内燃機関1の運転状態が、図5に示す運転域A1〜A3,B1〜B3,C1〜C3の何れに該当するかを判定し、該運転域に応じて第1,第2燃料噴射弁25,26の燃料噴射量,噴射時期、各点火プラグ13,14の点火時期を制御するとともに、負圧制御弁22及び第1,第2EGR制御弁35,43を開閉制御する。   Based on various parameters such as engine speed, throttle opening, engine temperature, oxygen concentration of exhaust gas, etc., the ECU 36 determines whether the operating state of the internal combustion engine 1 is in the operating ranges A1 to A3, B1 shown in FIG. To B3, C1 to C3, the fuel injection amounts and injection timings of the first and second fuel injection valves 25 and 26, and the ignition timings of the spark plugs 13 and 14 according to the operating range And the open / close control of the negative pressure control valve 22 and the first and second EGR control valves 35 and 43.

上記ECU36は、低負荷運転域では、上記第2EGR制御弁43を閉じるとともに、第1EGR制御弁35を開き、第1燃料噴射弁25から燃料を噴射させる。   The ECU 36 closes the second EGR control valve 43 and opens the first EGR control valve 35 to inject fuel from the first fuel injection valve 25 in the low load operation region.

これにより、EGRガスがEGR通路33を通っで燃焼室8内に流入するとともに、ブローバイガスが副吸気通路32を通って燃焼室8内に流入し、第1燃料噴射弁25が燃料を副吸気通路32からの副吸気流aに向って噴射し、該噴射された燃料と副吸気流aとの混合気流に上記右側の点火プラグ13により点火される。   As a result, EGR gas flows into the combustion chamber 8 through the EGR passage 33, blow-by gas flows into the combustion chamber 8 through the auxiliary intake passage 32, and the first fuel injection valve 25 takes the auxiliary intake air into the combustion chamber 8. The fuel is injected toward the sub intake air flow a from the passage 32, and a mixed air flow of the injected fuel and the sub intake air flow a is ignited by the right spark plug 13.

上記ECU36は、中負荷運転域では、上記第1EGR制御35の開度を中開度に制御し、,第2EGR制御弁43の開度を小開度から中開度の範囲内において制御するとともに、第2燃料噴射弁26から燃料を噴射させる。   The ECU 36 controls the opening degree of the first EGR control 35 to an intermediate opening degree and controls the opening degree of the second EGR control valve 43 within a range from a small opening degree to an intermediate opening degree in an intermediate load operation range. Then, fuel is injected from the second fuel injection valve 26.

これにより、EGRガスがEGR通路33を通って燃焼室8に流入するとともに、排気導入管42を通ったEGRガスが空気と共にサージタンク19,各吸気管18から燃焼室8に流入し、吸気管18からの吸気流cに向って第2燃料噴射弁26から燃料が噴射され、燃焼室8に流入した吸気流cに両方の点火プラグ13,14により点火される。   As a result, EGR gas flows into the combustion chamber 8 through the EGR passage 33, and EGR gas that has passed through the exhaust introduction pipe 42 flows into the combustion chamber 8 from the surge tank 19 and each intake pipe 18 together with the air. Fuel is injected from the second fuel injection valve 26 toward the intake flow c from 18, and the intake flow c flowing into the combustion chamber 8 is ignited by both spark plugs 13 and 14.

上記ECU36は、高負荷運転域では、第1EGR制御弁35の開度を全閉から小開度の範囲内で制御するとともに、第2EGR制御弁43を大開度から全開の範囲内で制御するとともに、第2燃料噴射弁26から燃料を噴射させる。   The ECU 36 controls the opening degree of the first EGR control valve 35 within the range from fully closed to small opening degree, and controls the second EGR control valve 43 within the range from large opening degree to fully opened, in the high load operation range. Then, fuel is injected from the second fuel injection valve 26.

これにより、排気導入管42を通ったEGRガスが空気と共にサージタンク19,各吸気管18から燃焼室8に流入し、吸気管18からの吸気流cに向って第2燃料噴射弁26から燃料が噴射され、燃焼室8に流入した吸気流cに両方の点火プラグ13,14により点火される。   As a result, the EGR gas that has passed through the exhaust introduction pipe 42 flows into the combustion chamber 8 from the surge tank 19 and each intake pipe 18 together with air, and the fuel from the second fuel injection valve 26 toward the intake flow c from the intake pipe 18. Is injected and the intake flow c flowing into the combustion chamber 8 is ignited by both spark plugs 13 and 14.

上記ECU36は、低・中負荷運転域では、吸気量に応じて負圧制御弁22を所定開度となるよう閉めるとともに、第1EGR制御弁35を開ける。例えば、負圧制御弁22,第1EGR制御弁35の開度を小開度から中開度の範囲内において制御する。   In the low / medium load operation range, the ECU 36 closes the negative pressure control valve 22 to a predetermined opening according to the intake air amount and opens the first EGR control valve 35. For example, the opening degree of the negative pressure control valve 22 and the first EGR control valve 35 is controlled within a range from a small opening degree to a middle opening degree.

また、上記ECU36は、低・中負荷運転域では、EGR通路33内のEGR流のCO2 濃度が、吸気管18内の吸気流のCO2 濃度より高くなるように上記第1,第2EGR制御弁35,43を開閉制御する。 The ECU 36 controls the first and second EGR controls so that the CO 2 concentration of the EGR flow in the EGR passage 33 is higher than the CO 2 concentration of the intake flow in the intake pipe 18 in the low / medium load operation range. The valves 35 and 43 are controlled to open and close.

さらにまた上記ECU36は、内燃機関1の暖機運転の進行状態を検知する温度センサ(暖機状態検知手段)からの検知に基づいて、暖機運転が完了するまでは、上記第1EGR制御弁35及び第2EGR制御弁43の開度を、EGR成層リーン燃焼が得られるように制御し、暖機運転の完了後は、第1EGR制御弁35及び第2EGR制御弁43の開度を、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御する。   Furthermore, the ECU 36 detects the first EGR control valve 35 until the warm-up operation is completed based on detection from a temperature sensor (warm-up state detection means) that detects the progress state of the warm-up operation of the internal combustion engine 1. And the opening degree of the second EGR control valve 43 is controlled so that EGR stratified lean combustion is obtained, and after the warm-up operation is completed, the opening degree of the first EGR control valve 35 and the second EGR control valve 43 is changed to the EGR stratification theory. Control is performed to obtain air-fuel ratio combustion.

上記ECU36は、低中速・高負荷運転域では、吸気弁9,排気弁10が共に開くオーバラップ期間終了後から吸気弁9が閉じるまでの吸気弁開期間内に、第1,第2燃料噴射弁25,26の両方から燃料を噴射させる。   In the low / medium speed / high load operation region, the ECU 36 performs the first and second fuels within the intake valve opening period after the overlap period in which both the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are opened until the intake valve 9 is closed. Fuel is injected from both injection valves 25 and 26.

このように第1実施形態によれば、各気筒ごとに設けた副吸気通路32及びEGR通路33の各下流端開口32a,33aを燃焼室8のクランク軸方向右側部,左側部に向けて並列配置したので、副吸気通路32からの副吸気流aとEGR通路33からのEGR流bとが、クランク軸方向一側,他側に横並びに同じ方向に向って燃焼室8内に流入することとなる。これにより副吸気流aとEGR流bとの独立した層状の順タンブル流a′,b′を形成することができ、安定した成層燃焼を得ることができる。その結果、低・中負荷運転域における成層燃焼によるEGR率を高めることが可能となり、ポンピングロスを低減できるとともに、燃費及び排気ガス性状を改善できる。   As described above, according to the first embodiment, the downstream end openings 32a and 33a of the auxiliary intake passage 32 and the EGR passage 33 provided for each cylinder are parallel to the right side and the left side in the crankshaft direction of the combustion chamber 8. Since it is disposed, the auxiliary intake air flow a from the auxiliary intake air passage 32 and the EGR flow b from the EGR passage 33 flow into the combustion chamber 8 side by side in the same direction in the crankshaft direction. It becomes. As a result, independent stratified forward tumble flows a ′ and b ′ of the auxiliary intake air flow a and the EGR flow b can be formed, and stable stratified combustion can be obtained. As a result, it is possible to increase the EGR rate due to stratified combustion in the low / medium load operation region, to reduce the pumping loss, and to improve the fuel consumption and exhaust gas properties.

本実施形態では、上記副吸気通路32からの副吸気流a及びEGR通路33からのEGR流bと同一方向の回転を吸気管18からの吸気流cに生じさせるようにしたので、副吸気流a,EGR流b及び吸気流cがそれぞれ独立した層状の順タンブルa′,b′,c′をなすよう燃焼室8内に流入することとなる。その結果、従来の順タンブルと逆タンブルとのぶつかり合いによるミキシングを防止でき、安定した成層燃焼をより確実に得ることができる。   In the present embodiment, rotation in the same direction as the auxiliary intake flow a from the auxiliary intake passage 32 and the EGR flow b from the EGR passage 33 is caused to occur in the intake flow c from the intake pipe 18. The a, EGR flow b, and the intake flow c flow into the combustion chamber 8 so as to form independent layered forward tumbles a ′, b ′, c ′. As a result, it is possible to prevent the mixing due to the collision between the conventional forward tumble and the reverse tumble, and to obtain stable stratified combustion more reliably.

本実施形態では、低負荷運転域では、第2EGR制御弁43を閉じるとともに、第1EGR制御弁35を開くようにしたので、低負荷運転域でのEGR率を高めながら、副吸気通路32からの副吸気流aによる燃焼を確実に行うことができる。   In the present embodiment, in the low load operation region, the second EGR control valve 43 is closed and the first EGR control valve 35 is opened. Therefore, while increasing the EGR rate in the low load operation region, Combustion by the auxiliary intake air flow a can be performed reliably.

本実施形態では、サージタンク19に接続された空気導入管20にベンチュリ部41を設け、該ベンチュリ部41に排気導入管42を連通させ、該排気導入管42に第2EGR制御弁43を介設し、中負荷運転域では、第1,第2EGR制御弁35,43の両方を開くようにしたので、吸気管18及びEGR通路33から多量のEGRガスを燃焼室8に流入させることができ、ポンピングロスを抑制して燃費を改善できる。   In this embodiment, a venturi portion 41 is provided in the air introduction pipe 20 connected to the surge tank 19, an exhaust introduction pipe 42 is communicated with the venturi section 41, and a second EGR control valve 43 is provided in the exhaust introduction pipe 42. In the middle load operation range, since both the first and second EGR control valves 35 and 43 are opened, a large amount of EGR gas can flow into the combustion chamber 8 from the intake pipe 18 and the EGR passage 33. Pumping loss can be suppressed to improve fuel efficiency.

本実施形態では、空気導入管20に負圧制御弁22を配設し、低・中負荷運転域では、負圧制御弁22を吸気量に影響を与えない開度に閉めるとともに、第1EGR制御弁を開くようにしたので、低・中負荷運転域でのEGR率を高めながら、副吸気通路32からの副吸気流bによる燃焼を確保することができ、安定した成層燃焼を行うことができる。即ち、スロットル弁31を開くことで吸気量が大きくなると、空気導入管20の負圧が小さくなり、これに伴ってEGRガス量も小さくなり、EGR率が低下する懸念がある。上記負圧制御弁22を吸気量に影響を与えない程度の開度とすることにより、空気導入管20の負圧が大きくなり、タンブル強度を大きくできる。   In the present embodiment, the negative pressure control valve 22 is disposed in the air introduction pipe 20, and in the low / medium load operation region, the negative pressure control valve 22 is closed to an opening that does not affect the intake air amount, and the first EGR control is performed. Since the valve is opened, combustion by the auxiliary intake air flow b from the auxiliary intake passage 32 can be secured while increasing the EGR rate in the low / medium load operation region, and stable stratified combustion can be performed. . That is, if the intake air amount increases by opening the throttle valve 31, the negative pressure of the air introduction pipe 20 decreases, and accordingly, the EGR gas amount also decreases, and there is a concern that the EGR rate decreases. By setting the opening of the negative pressure control valve 22 so as not to affect the intake air amount, the negative pressure of the air introduction pipe 20 is increased, and the tumble strength can be increased.

またスロットル弁31が故障し、戻り不良になった場合には、スロットル操作量に応じて負圧制御弁22の開度を駆動制御することにより,該負圧制御弁22がフェルセーフ弁として機能する。   Further, when the throttle valve 31 breaks down and becomes defective in return, the negative pressure control valve 22 functions as a fell-safe valve by controlling the opening of the negative pressure control valve 22 according to the throttle operation amount. To do.

本実施形態では、低・中運転域では、EGR通路33内のEGR流のCO2 濃度が、吸気管18内の吸気流のCO2 濃度より高くなるように第1,第2EGR制御弁35,43の開度を制御するようにしたので、EGRガス量が多い状態であっても成層燃焼を確実に行うことができる。 In the present embodiment, in the low / medium operation range, the first and second EGR control valves 35, the CO 2 concentration of the EGR flow in the EGR passage 33 are higher than the CO 2 concentration of the intake flow in the intake pipe 18. Since the opening degree 43 is controlled, stratified combustion can be reliably performed even in a state where the amount of EGR gas is large.

本実施形態では、高負荷運転域では、第1EGR制御弁35を閉じ、第2EGR制御弁43を開くようにしたので、スロットル弁22を全開状態から急閉させたときの負荷状態過渡時の制御性を確保でき、スロットル急閉時に過剰EGR率になるのを防止できる。即ち、第1EGR制御弁35が開いている状態で、スロットル弁22を全開状態から急閉させると、EGR通路33から大量のEGRガスが燃焼室8に流入することとなる。その結果、過剰EGR率となり、場合によっては失火するおそれがある。   In the present embodiment, since the first EGR control valve 35 is closed and the second EGR control valve 43 is opened in the high load operation region, the control at the time of load state transition when the throttle valve 22 is suddenly closed from the fully open state is performed. Therefore, an excessive EGR rate can be prevented when the throttle is suddenly closed. That is, when the throttle valve 22 is suddenly closed from the fully opened state while the first EGR control valve 35 is open, a large amount of EGR gas flows into the combustion chamber 8 from the EGR passage 33. As a result, there is an excess EGR rate and there is a risk of misfire in some cases.

本実施形態では、暖気運転が完了するまでは、EGR成層リーン燃焼が得られるように制御したので、低温始動時,冷間時に触媒17が作動していない不活性状態であってもエミッションを下げることができる。一方、暖気運転の完了後は、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御したので、触媒17が活性化して排気ガス浄化機能を発揮することとなる。   In the present embodiment, control is performed so that EGR stratified lean combustion is obtained until the warm-up operation is completed. Therefore, the emission is reduced even in an inactive state where the catalyst 17 is not operating during cold start and cold. be able to. On the other hand, after completion of the warm-up operation, control is performed so that EGR stratified stoichiometric combustion is obtained, so that the catalyst 17 is activated and exhibits an exhaust gas purification function.

本実施形態では、1つの吸気ポート5eに1つの吸気弁9と2つの第1,第2燃料噴射弁25,26を配置したので、低・中・高負荷運転域に応じて上記燃料噴射弁25,26を切り替えることにより、燃焼効率を高めることが可能となる。即ち、低負荷運転域では、第1燃料噴射弁25からの燃料を酸素量の多い副吸気流aに向けて噴射供給することにより、成層EGRの燃焼効率を高めることができる。これにより、CO,HCの発生を抑制しつつ、成層燃焼を確実に行うことができる。   In the present embodiment, since one intake valve 9 and two first and second fuel injection valves 25 and 26 are arranged in one intake port 5e, the fuel injection valve according to the low / medium / high load operating range. By switching between 25 and 26, the combustion efficiency can be increased. That is, in the low load operation region, the combustion efficiency of the stratified EGR can be increased by injecting and supplying the fuel from the first fuel injection valve 25 toward the auxiliary intake air flow a having a large amount of oxygen. As a result, stratified combustion can be reliably performed while suppressing the generation of CO and HC.

本実施形態では、低負荷運転域では、第1燃料噴射弁25から燃料を副吸気流aに向けて噴射し、中・高負荷運転域では、第2燃料料噴射弁26から燃料を吸気流cに向けて噴射供給するようにしたので、低・中・高負荷の全運転域において燃焼効率を高めることができる。   In the present embodiment, fuel is injected from the first fuel injection valve 25 toward the sub intake air flow a in the low load operation region, and fuel is injected from the second fuel charge injection valve 26 in the middle / high load operation region. Since the injection is supplied toward c, the combustion efficiency can be improved in the entire operation range of low, medium and high loads.

本実施形態では、上記第2燃料噴射弁26を、吸気管18の中心線A上でかつ該中心線Aと略平行に配置し、上記第1燃料噴射弁25を、上記中心線Aに対して斜めに配置したので、低負荷運転時における第1燃料噴射弁25からの燃料を副吸気流aに向けて確実に噴射供給することができ、かつ中・高負荷運転時における第2燃料噴射弁26からの燃料を吸気流cに向けて確実に噴射供給することができる。   In the present embodiment, the second fuel injection valve 26 is disposed on the center line A of the intake pipe 18 and substantially parallel to the center line A, and the first fuel injection valve 25 is disposed with respect to the center line A. Therefore, the fuel from the first fuel injection valve 25 at the time of low load operation can be reliably injected and supplied toward the auxiliary intake air flow a, and the second fuel injection at the time of medium / high load operation The fuel from the valve 26 can be reliably injected and supplied toward the intake air flow c.

本実施形態では、高負荷運転域では、第2EGR制御弁43を開くとともに、第2燃料噴射弁26からの燃料を吸気流cに向けて噴射するようにしたので、中・高負荷運転域における成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the present embodiment, in the high load operation region, the second EGR control valve 43 is opened and the fuel from the second fuel injection valve 26 is injected toward the intake flow c. The combustion efficiency of the stratified EGR can be increased.

本実施形態では、低・中速運転,高負荷運転域では、オーバーラップ終了時から吸気弁9が閉じるまでの吸気弁開期間内に第1,第2燃料噴射弁25,26の両方から燃料を噴射するようにしたので、吸気弁9が開いてる短時間に必要な燃料量を噴射することができる。即ち、上記運転域において吸・排気弁9,10が共に開くオーバラップ期間中に燃料を噴射すると、混合気が排気ポート側に吹き抜けるおそれがある。このためオーバラップ終了後の吸気弁9が開いてる短時間に両方の燃料噴射弁25,26から燃料を噴射することにより、燃料が吸気流cに乗せられて燃焼室8にスムーズに流入することとなる。これにより、吸気ポート5eの壁面に付着する燃料量が減少し、燃焼室8内での混合気の温度を下げることができ、耐ノッキング性を向上できる。   In the present embodiment, in the low / medium speed operation and high load operation regions, the fuel from both the first and second fuel injection valves 25 and 26 is within the intake valve opening period from the end of overlap until the intake valve 9 is closed. Therefore, the required amount of fuel can be injected in a short time when the intake valve 9 is open. That is, if fuel is injected during the overlap period in which both the intake and exhaust valves 9 and 10 are open in the above operating range, the air-fuel mixture may blow through to the exhaust port side. For this reason, by injecting fuel from both the fuel injection valves 25 and 26 in a short time when the intake valve 9 is opened after the overlap is completed, the fuel is carried on the intake flow c and smoothly flows into the combustion chamber 8. It becomes. Thereby, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port 5e is reduced, the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber 8 can be lowered, and the knocking resistance can be improved.

本実施形態では、一方の点火プラグ13を副吸気通路32からの副吸気流aに略対応するよう配置し、他方の点火プラグ14をEGR通路33からのEGR流bに略対応するよう配置したので、低負荷運転時には、一方の点火プラグ13により副吸気流aに確実に着火させることができ、また中負荷運転時には、両方の点火プラグ13,14により2つのタンブル混合気に確実に着火させることができ、さらに高負荷運転時には、両方の点火プラグ13,14により高EGRタンブルに確実に着火させることができるとともに、燃焼中期以降の燃焼速度を高めることができる。   In the present embodiment, one spark plug 13 is arranged so as to substantially correspond to the auxiliary intake flow a from the auxiliary intake passage 32, and the other ignition plug 14 is arranged to substantially correspond to the EGR flow b from the EGR passage 33. Therefore, the auxiliary intake air flow a can be reliably ignited by one spark plug 13 during low load operation, and the two tumble mixtures can be reliably ignited by both spark plugs 13 and 14 during medium load operation. In addition, during high load operation, both spark plugs 13 and 14 can reliably ignite high EGR tumble and increase the combustion speed after the middle combustion stage.

なお、上記実施形態では、第2燃料噴射弁26を吸気管18の中心線A上にかつ該中心線Aと平行に配置し、第1燃料噴射弁25を中心線Aに対して斜めに配置した場合を説明したが、本発明は、図6示すように、第1,第2燃料噴射弁25,26を、吸気管18の中心線Aを挟んだクランク軸方向一側,他側にかつ該中心線Aと略平行に配置してもよい。   In the above embodiment, the second fuel injection valve 26 is disposed on the center line A of the intake pipe 18 and parallel to the center line A, and the first fuel injection valve 25 is disposed obliquely with respect to the center line A. In the present invention, as shown in FIG. 6, the first and second fuel injection valves 25 and 26 are arranged on one side and the other side in the crankshaft direction with the center line A of the intake pipe 18 in between. You may arrange | position substantially parallel to this centerline A. FIG.

このように燃料噴射弁を配置した場合には、第1燃料噴射弁25を中・高負荷運転域用噴射弁とし、第2燃料噴射弁26を低・中・高負荷転域用噴射弁とすることにより、全運転域において成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   When the fuel injection valves are arranged in this manner, the first fuel injection valve 25 is used as an intermediate / high load operation region injection valve, and the second fuel injection valve 26 is used as a low / medium / high load transfer region injection valve. By doing so, the combustion efficiency of the stratified EGR can be increased in the entire operation region.

上記実施形態では、各副吸気通路32に接続された副吸気集合管47に、ブローバイガスを還元するブローバイガス還元ホース29を接続した場合を説明したが、本発明における副吸気通路への接続通路は、これに限られるものではない。例えば、燃料タンク内で発生する燃料蒸発ガスをパージするキャニスタパージホースを開閉弁を介在させて接続してもよい。またブレーキ踏力を軽減するブレーキブースタを接続してもよい。   In the above embodiment, the case where the blow-by gas reduction hose 29 for reducing blow-by gas is connected to the auxiliary intake manifold 47 connected to each auxiliary intake passage 32 has been described. However, the connection passage to the auxiliary intake passage in the present invention Is not limited to this. For example, a canister purge hose for purging fuel evaporative gas generated in the fuel tank may be connected via an on-off valve. In addition, a brake booster that reduces the brake pedal force may be connected.

また、本発明では、第1燃料噴射弁25を、低・中・高負荷運転域において副吸気流aに向けて噴射させ、第2燃料噴射弁26を、中・高負荷運転域において吸気流cに向けて噴射させるようにしてもよい。このようにした場合には、全運転域において成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the present invention, the first fuel injection valve 25 is injected toward the auxiliary intake air flow a in the low / medium / high load operation region, and the second fuel injection valve 26 is injected into the intake air flow in the medium / high load operation region. You may make it inject toward c. In this case, the combustion efficiency of the stratified EGR can be increased in the entire operation region.

さらにまた、本発明では、低負荷運転のときに、第1EGR制御弁35を開くとともに、第1,第2燃料噴射弁25,26の両方から燃料を副吸気流aに向けて噴射するようにしてもよい。このように場合には、多量のEGRガスが燃焼室8に流入しても、CO,HCの発生を抑制しつつ、安定した成層燃焼を行うことができる。   Furthermore, in the present invention, during the low load operation, the first EGR control valve 35 is opened and fuel is injected from both the first and second fuel injection valves 25 and 26 toward the sub intake air flow a. May be. In this case, even when a large amount of EGR gas flows into the combustion chamber 8, stable stratified combustion can be performed while suppressing generation of CO and HC.

図7は、本発明の第2実施形態による内燃機関を説明するための図である。図中、図1,図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。   FIG. 7 is a view for explaining an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same or corresponding parts.

本第2実施形態の内燃機関1は、各気筒あたり2つのクランク軸方向に並列配置された一側(図面下側),他側(図面上側)の吸気弁9,9′及び排気弁10,10′と、1つの吸気ポートから各吸気弁9,9′の燃焼室8に分岐して連通する分岐吸気ポート5e,5eと、該吸気ポート5eに配設された2つの第1,第2燃料噴射弁25,26とを備えている。   The internal combustion engine 1 of the second embodiment includes two intake valves 9 and 9 'and an exhaust valve 10 on one side (lower side in the drawing) and the other side (upper side in the drawing) arranged in parallel in two crankshaft directions for each cylinder. 10 ', branched intake ports 5e, 5e branched from one intake port to the combustion chamber 8 of each intake valve 9, 9' and communicated, and two first and second intake ports disposed in the intake port 5e. Fuel injection valves 25 and 26 are provided.

そして本実施形態では、副吸気通路32の下流端開口32aは、一側の吸気弁9の吸気弁開口5bに向けて配置されており、EGR通路33の下流端開口33aは、他側の吸気弁9′の吸気弁開口5b′に向けて配置されている。   In the present embodiment, the downstream end opening 32a of the auxiliary intake passage 32 is disposed toward the intake valve opening 5b of the intake valve 9 on one side, and the downstream end opening 33a of the EGR passage 33 is formed on the intake air on the other side. The valve 9 'is disposed toward the intake valve opening 5b'.

上記第1燃料噴射弁25は、吸気管8からの吸気流に向って燃料を噴射するように配置されており、第2燃料噴射弁26は、副吸気通路32からの副吸気流に向って燃料を噴射するように配置されている。   The first fuel injection valve 25 is arranged to inject fuel toward the intake air flow from the intake pipe 8, and the second fuel injection valve 26 is directed to the auxiliary intake air flow from the auxiliary intake passage 32. It is arranged to inject fuel.

また上記内燃機関1は、燃焼室8の略中央に配置された第1点火プラグ50と、該燃焼室8の中心を通るクランク軸2と平行な線上でかつ燃焼室側部に配置された一側,他側の第2,第3点火プラグ51,52とを備えている。   The internal combustion engine 1 includes a first spark plug 50 disposed substantially at the center of the combustion chamber 8 and a line disposed on the side of the combustion chamber on a line parallel to the crankshaft 2 passing through the center of the combustion chamber 8. Side and other side second and third spark plugs 51 and 52 are provided.

そして、ECU36は、低負荷運転域では、第2燃料噴射弁26から副吸気流aに向けて燃料を噴射させ、中・高負荷運転域では、両方の第1,第2燃料噴射弁25,26から燃料を吸気流cに向けて噴射させる。   The ECU 36 injects fuel from the second fuel injection valve 26 toward the auxiliary intake air flow a in the low load operation region, and both the first and second fuel injection valves 25, 25 in the middle and high load operation regions. The fuel is injected from 26 toward the intake air flow c.

上記ECU36は、低中速・高負荷運転域では、オーバラップ期間終了後から吸気弁9,9′が閉じるまでの吸気弁開期間内に、第1,第2燃料噴射弁25,26の両方から燃料を噴射させる。   In the low / medium speed / high load operation range, the ECU 36 has both the first and second fuel injection valves 25 and 26 within the intake valve opening period after the overlap period ends until the intake valves 9 and 9 'are closed. The fuel is injected from.

上記ECU36は、第1EGR制御弁35が開いている運転域、又は第1,第2EGR制御弁35,43が両方とも開いている運転域では、第1〜第3点火プラグ50〜52を全て点火させる。   The ECU 36 ignites all of the first to third spark plugs 50 to 52 in the operating range in which the first EGR control valve 35 is open, or in the operating range in which both the first and second EGR control valves 35 and 43 are open. Let

また高負荷運転域では、上記第1点火プラグ50の点火時期を、第2,第3点火プラグ51,52の点火時期より遅延させるか、又は第1点火プラグ50による点火を停止し、第2,第3点火プラグ51,52のみ点火させる。   In the high load operation region, the ignition timing of the first spark plug 50 is delayed from the ignition timing of the second and third spark plugs 51 and 52, or the ignition by the first spark plug 50 is stopped and the second Only the third spark plugs 51 and 52 are ignited.

本第2実施形態では、1つの吸気ポートから分岐した分岐吸気ポート5e,5eに2つの吸気弁9,9′及び2つの第1,第2燃料噴射弁25,26を配置し、EGR通路33の下流端開口33aを他側の吸気弁開口5b′に向けて配置し、副吸気通路32の下流端開口32aを一側の吸気弁開口5bに向けて配置し、第1燃料噴射弁25を吸気管18からの吸気流cに向けて配置し、第2燃料噴射弁26を副吸気通路32からの副吸気流aに向けて配置したので、副吸気流aとEGR流bとがそれぞれ一側,他側の吸気弁開口5b,5b′から燃焼室8内に流入することから、独立した横並びの順タンブル流を形成することができ、安定した成層燃焼をより一層確実に行うことができる。   In the second embodiment, two intake valves 9, 9 'and two first and second fuel injection valves 25, 26 are arranged in branch intake ports 5e, 5e branched from one intake port, and an EGR passage 33 is provided. The downstream end opening 33a is disposed toward the other intake valve opening 5b ', the downstream end opening 32a of the auxiliary intake passage 32 is disposed toward the one intake valve opening 5b, and the first fuel injection valve 25 is disposed. Since the second fuel injection valve 26 is arranged toward the auxiliary intake flow a from the auxiliary intake passage 32, the auxiliary intake flow a and the EGR flow b are equal to each other. Since it flows into the combustion chamber 8 from the intake valve openings 5b, 5b 'on the side and the other side, independent side-by-side forward tumble flows can be formed, and stable stratified combustion can be performed more reliably. .

本実施形態では、低負荷運転域では、第2燃料噴射弁26から燃料を副吸気流aに向けて噴射するようにしたので、燃料を酸素量の多い副吸気流aに噴射させることができ、成層燃焼を確実に行うことができる。   In the present embodiment, since the fuel is injected from the second fuel injection valve 26 toward the auxiliary intake flow a in the low load operation region, the fuel can be injected into the auxiliary intake flow a having a large amount of oxygen. Thus, stratified combustion can be performed reliably.

本実施形態では、中・高負荷運転域では、第1,第2燃料噴射弁25,26の両方のから燃料を噴射するようにしたので、中・高負荷運転域における成層EGRの燃焼効率を高めることができる。   In the present embodiment, since the fuel is injected from both the first and second fuel injection valves 25 and 26 in the middle / high load operation region, the combustion efficiency of the stratified EGR in the middle / high load operation region is increased. Can be increased.

本実施形態では、低中速運転・高負荷運転時では、オーパーラップ期間終了後から吸気弁9,9′閉までの吸気弁開期間内に両方の燃料噴射弁25,26から燃料を噴射するようにしたので、吸気弁9,9′の開期間中の短時間に必要な燃料量を噴射することができる。   In the present embodiment, during low and medium speed operation and high load operation, fuel is injected from both fuel injection valves 25 and 26 within the intake valve opening period from the end of the overlap period until the intake valves 9 and 9 'are closed. As a result, the required amount of fuel can be injected in a short time during the opening period of the intake valves 9, 9 '.

本実施形態では、燃焼室8の略中央に配置された第1点火プラグ50と、クランク軸線上でかつ燃焼室8の周縁部に配置された第2,第3点火プラグ51,52とを備えたので、高負荷運転時における高EGRタンブルに確実に着火させることができるとともに、燃焼速度を高めることができる。またシリンダボア径が大きい場合の火炎伝播距離を短縮できる。   In the present embodiment, a first spark plug 50 disposed substantially at the center of the combustion chamber 8, and second and third spark plugs 51 and 52 disposed on the crankshaft axis and at the peripheral edge of the combustion chamber 8 are provided. Therefore, high EGR tumble during high load operation can be reliably ignited and the combustion speed can be increased. Further, the flame propagation distance when the cylinder bore diameter is large can be shortened.

本実施形態では、第1,第2EGR制御弁35,43を開いているときには、第1〜第3点火プラグ50〜52の全てを点火させたので、成層燃焼による燃費をより一層高めることができる。ここで、EGR制御を行わない運転とは、内燃機関の出力性能を優先する観点から全負荷,フルスロットル状態で行う運転をいう。   In the present embodiment, when the first and second EGR control valves 35 and 43 are open, all of the first to third spark plugs 50 to 52 are ignited, so that the fuel consumption due to stratified combustion can be further improved. . Here, the operation without EGR control refers to an operation performed at full load and full throttle from the viewpoint of giving priority to the output performance of the internal combustion engine.

本実施形態では、高負荷運転域では、第1点火プラグ50の点火時期を、第2,第3点火プラグ51,52の点火時期より遅延させるか、又は第2,第3点火プラグ51,52のみ点火させるようにしたので、燃焼初期における燃焼速度を遅くすることができ、高負荷運転域での耐ノッキング性を向上できる。   In the present embodiment, in the high load operation region, the ignition timing of the first spark plug 50 is delayed from the ignition timing of the second and third spark plugs 51 and 52 or the second and third spark plugs 51 and 52. Since only the ignition is performed, the combustion speed in the initial stage of combustion can be slowed down, and the knocking resistance in the high load operation region can be improved.

なお、上記第2実施形態では、第1〜第3点火プラグ50〜52を設けた場合を説明したが、本発明は、燃焼室の略中央部に配置された第1点火プラグと、副吸気通路からの副吸気流に略対応する位置に配置された第2点火プラグとを備えてもよい。この場合には、低負荷運転時には、第2点火プラグにより副吸気流に確実に点火することができ、また中負荷運転時には、第1,第2点火プラグにより2つのタンブル混合気に確実に点火することができ、さらに高負荷運転時には、第1,第2点火プラグにより吸気通路の高EGRタンブルに確実に点火することができるとともに、燃焼初期における燃焼速度を高めることができる。   In the second embodiment, the case where the first to third spark plugs 50 to 52 are provided has been described. However, the present invention relates to the first spark plug disposed in the substantially central portion of the combustion chamber, and the auxiliary intake air. You may provide the 2nd spark plug arrange | positioned in the position substantially corresponding to the sub intake air flow from a channel | path. In this case, the secondary intake plug can reliably ignite the secondary intake air flow during low load operation, and the two tumble mixtures can be reliably ignited by the first and second spark plugs during medium load operation. Further, during high load operation, the first and second spark plugs can reliably ignite the high EGR tumble in the intake passage, and the combustion speed at the initial stage of combustion can be increased.

本発明の第1実施形態による内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 上記内燃機関の断面図である。It is sectional drawing of the said internal combustion engine. 上記内燃機関の断面図である。It is sectional drawing of the said internal combustion engine. 上記内燃機関の吸気通路の平面図である。It is a top view of the intake passage of the internal combustion engine. 上記実施形態の変形例による吸気通路の平面図である。It is a top view of the intake passage by the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the said embodiment. 本発明の第2実施形態による内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine by 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 クランク軸
4a シリンダボア(気筒)
5b,5b′ 吸気弁開口
5e 吸気ポート(吸気通路)
8 燃焼室
9,9 ′ 吸気弁
13,14,50〜52 点火プラグ
17 触媒
18 吸気管(吸気通路)
19 サージタンク
20 空気導入管
22 負圧制御弁
25,26 燃料噴射弁
31 スロットル弁
32 副吸気通路
32a 下流端開口
32b 上流端開口
33 EGR通路
33a 下流端開口
33b 上流端開口
34 EGR集合管
35 第1EGR制御弁
36 ECU(運転制御手段,暖機状態検知手段)
41 ベンチュリ部
42 排気導入管(排気導入通路)
43 第2EGR制御弁
47 副吸気集合管
A 吸気通路中心線
a 副吸気流
b EGR流
c 吸気流
a′,b′,c′順タンブル流
1 Internal combustion engine 2 Crankshaft 4a Cylinder bore (cylinder)
5b, 5b 'intake valve opening 5e intake port (intake passage)
8 Combustion chamber 9, 9 'Intake valve 13, 14, 50-52 Spark plug 17 Catalyst 18 Intake pipe (intake passage)
19 Surge tank 20 Air introduction pipe 22 Negative pressure control valve 25, 26 Fuel injection valve 31 Throttle valve 32 Sub intake passage 32a Downstream end opening 32b Upstream end opening 33 EGR passage 33a Downstream end opening 33b Upstream end opening 34 EGR collecting pipe 35 First 1 EGR control valve 36 ECU (operation control means, warm-up state detection means)
41 Venturi section 42 Exhaust introduction pipe (exhaust introduction passage)
43 Second EGR control valve 47 Auxiliary intake manifold A A Intake passage center line a Auxiliary intake flow b EGR flow c Intake flow a ', b', c 'forward tumble flow

Claims (25)

複数の気筒と、該各気筒に接続された吸気通路と、該各吸気通路が接続されたサージタンクと、上記各吸気通路に配設された気筒毎のスロットル弁とを備えた内燃機関であって、
上記気筒毎に副吸気通路とEGR通路を設け、
該副吸気通路とEGR通路のそれぞれの下流端開口を上記各気筒の燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に向けて接続し、
上記各副吸気通路の上流端開口同士を連通させ、
上記EGR通路の上流端開口を集合させた集合通路により排気通路に接続し、該集合通路の途中に第1EGR制御弁を介在させ、
該内燃機関の運転状態を制御する運転制御手段を備えたたことを特徴とする内燃機関。
An internal combustion engine comprising a plurality of cylinders, an intake passage connected to each cylinder, a surge tank connected to each intake passage, and a throttle valve for each cylinder disposed in each intake passage. And
An auxiliary intake passage and an EGR passage are provided for each cylinder,
The respective downstream end openings of the auxiliary intake passage and the EGR passage are connected to one side and the other side in the crankshaft direction of the combustion chamber of each cylinder,
The upstream end openings of each auxiliary intake passage are communicated with each other,
The upstream end opening of the EGR passage is connected to the exhaust passage by a collection passage, and a first EGR control valve is interposed in the middle of the collection passage,
An internal combustion engine comprising operation control means for controlling an operation state of the internal combustion engine.
請求項1において、上記吸気通路は、上記副吸気通路からの副吸気流及びEGR通路からのEGR流と同一方向の回転を該吸気通路からの吸気流に生じさせるよう形成されていることを特徴とする内燃機関。 2. The intake passage according to claim 1, wherein the intake passage is formed to cause rotation in the same direction as the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage and the EGR flow from the EGR passage in the intake flow from the intake passage. An internal combustion engine. 請求項1において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管に負圧制御弁を接続し、上記運転制御手段は、低・中負荷運転域では、EGR成層燃焼となるよう上記負圧制御弁及び上記第1EGR制御弁を所定開度に制御することを特徴とする内燃機関。 2. The negative pressure control valve according to claim 1, wherein a negative pressure control valve is connected to an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, and the operation control means is configured to perform EGR stratified combustion in a low / medium load operation region. And an internal combustion engine that controls the first EGR control valve to a predetermined opening degree. 請求項1において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、
上記運転制御手段は、中負荷運転域では、EGR成層燃焼となるよう上記第1,第2EGR制御弁を開く(全開又は大開度とする)ことを特徴とする内燃機関。
2. The venturi portion according to claim 1, wherein a venturi portion is interposed in an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and a second EGR control valve is interposed in the exhaust introduction passage. Let
The internal combustion engine characterized in that the operation control means opens the first and second EGR control valves so that EGR stratified combustion is performed in a medium load operation region (full open or large opening).
請求項4において、上記運転制御手段は、低・中負荷運転域では、上記EGR通路内のEGR流のCO2 濃度が上記吸気通路内の吸気流のCO2 濃度より高くなるように上記第1,第2EGR制御弁の開度を制御することを特徴とする内燃機関。 5. The operation control means according to claim 4, wherein, in the low / medium load operation region, the first control unit is configured such that the CO 2 concentration of the EGR flow in the EGR passage is higher than the CO 2 concentration of the intake flow in the intake passage. An internal combustion engine that controls the opening degree of the second EGR control valve. 請求項4において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1EGR制御弁を閉じる(全閉又は小開度すとる)とともに、上記第2EGR制御弁を開く(全開又は大開度とする)ことを特徴とする内燃機関。 In the fourth aspect of the present invention, the operation control means closes the first EGR control valve (fully closes or opens a small opening) and opens the second EGR control valve (full open or large opening) in a high load operation region. An internal combustion engine characterized by that. 請求項1において、該内燃機関の暖機運転の進行状態を検知する暖機状態検知手段を設け、
上記サージタンクに空気を導入する空気導入管を接続し、該空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、
上記運転制御手段は、暖機運転が完了するまでは、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、成層リーン燃焼が得られるように制御し、暖機運転の完了後は、上記第1EGR制御弁及び第2EGR制御弁の開度を、EGR成層理論空燃比燃焼が得られるように制御することを特徴とする内燃機関。
In Claim 1, provided with a warm-up state detection means for detecting the progress state of the warm-up operation of the internal combustion engine,
An air introduction pipe for introducing air into the surge tank is connected, a venturi portion is interposed in the air introduction pipe, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and a second EGR control is provided in the exhaust introduction passage. Through the valve,
The operation control means controls the opening degrees of the first EGR control valve and the second EGR control valve so that stratified lean combustion is obtained until the warm-up operation is completed. An internal combustion engine that controls the opening degree of the first EGR control valve and the second EGR control valve so as to obtain EGR stratified stoichiometric combustion.
請求項1において、各気筒あたり1つの吸気弁と、該吸気弁の燃焼室開口に連通する1つの吸気通路と、該吸気通路に配設された2つの燃料噴射弁とを備えていることを特徴とする内燃機関。 In Claim 1, it is provided with one intake valve for each cylinder, one intake passage connected to the combustion chamber opening of the intake valve, and two fuel injection valves arranged in the intake passage. A characteristic internal combustion engine. 請求項8において、上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は、低負荷運転域において上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射する低負荷用燃料噴射弁であり、他方の燃料噴射弁は、中・高負荷運転域において上記吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射する中高負荷用燃料噴射弁であることを特徴とする内燃機関。 The fuel injection valve according to claim 8, wherein one of the two fuel injection valves is a low-load fuel injection valve that injects fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage in a low-load operation region. The other fuel injection valve is a medium / high load fuel injection valve that injects fuel toward the intake air flow from the intake passage in a middle / high load operation region. 請求項9において、気筒軸方向上方から見たとき、上記中高負荷用燃料噴射弁は、吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射するよう該吸気通路の略中心線上にかつ該中心線と略平行に配置され、上記低負荷用燃料噴射弁は、上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射するよう上記中心線に対して斜めに配置されていることを特徴とする内燃機関。 The fuel injection valve for medium and high loads according to claim 9, wherein when viewed from above in the cylinder axial direction, the fuel injection valve for medium and high loads is on a substantially center line of the intake passage so as to inject fuel toward the intake air flow from the intake passage. The internal combustion engine characterized in that the low-load fuel injection valve is disposed substantially in parallel, and is disposed obliquely with respect to the center line so as to inject fuel toward the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage. organ. 請求項8において、上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は、低・中・高負荷運転域において上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射する低中高負荷用燃料噴射弁であり、他方の燃料噴射弁は、中・高負荷運転域において上記吸気通路からの吸気流に向けて燃焼を噴射する中高負荷用燃料噴射弁であることを特徴とする内燃機関。 9. The low-medium / high-load fuel according to claim 8, wherein one of the two fuel injection valves injects fuel toward the sub-intake flow from the sub-intake passage in the low / medium / high load operation region. An internal combustion engine that is an injection valve, and the other fuel injection valve is a medium-high load fuel injection valve that injects combustion toward the intake air flow from the intake passage in a medium-high load operation region. 請求項9又は11において、上記運転制御手段は、低負荷運転域では、上記第1EGR制御弁を開く(全開又は大開度とする)とともに、上記低負荷用燃料噴射弁又は低中高負荷用燃料噴射弁から燃料を上記副吸気通路からの副吸気流に向けて噴射させることを特徴とする内燃機関。 12. The operation control means according to claim 9, wherein the operation control means opens the first EGR control valve in the low load operation region (fully opened or has a large opening), and the low load fuel injection valve or the low, medium and high load fuel injection. An internal combustion engine in which fuel is injected from a valve toward a sub-intake flow from the sub-intake passage. 請求項9又は11において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管を接続し、該空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、
上記運転制御手段は、中高負荷運転域では、上記第2EGR制御弁を開く(全開又は大開度とする)とともに、上記中高負荷用燃料噴射弁から燃料を上記吸気通路からの吸気流に向けて噴射させることを特徴とする内燃機関。
In Claim 9 or 11, an air introduction pipe for introducing air to the surge tank is connected, a venturi is interposed in the air introduction pipe, the venturi is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and A second EGR control valve is interposed in the exhaust introduction passage,
The operation control means opens the second EGR control valve (fully opened or has a large opening) in the medium and high load operation region, and injects fuel from the medium and high load fuel injection valve toward the intake flow from the intake passage. An internal combustion engine characterized in that
請求項11において、上記運転制御手段は、低中速・高負荷運転域では、オーバーラップ終了から吸気弁閉までの吸気弁開期間内に上記低中高負荷用燃料噴射弁と中高負荷用燃料噴射弁の両方から燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関。 12. The low / medium / high load operation region according to claim 11, wherein the low / medium / high load operation region includes the low / medium / high load fuel injection valve and the medium / high load fuel injection during the intake valve opening period from the end of overlap to the intake valve closing. An internal combustion engine in which fuel is injected from both valves. 請求項8において、2つの点火プラグを備え、一方の点火プラグは、上記副吸気通路からの副吸気流に略対応する位置に配置され、他方の点火プラグは、上記EGR通路からのEGR流に略対応する位置に配置されていることを特徴とする内燃機関。 In claim 8, two spark plugs are provided, one of the spark plugs is disposed at a position substantially corresponding to the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage, and the other spark plug is connected to the EGR flow from the EGR passage. An internal combustion engine characterized by being disposed at a substantially corresponding position. 請求項1において、燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に位置するよう並列配置された各気筒あたり少なくとも2つの吸気弁と、該各吸気弁の燃焼室開口に連通する1つの吸気通路と、該吸気通路に配設された2つの燃料噴射弁とを備え、
上記EGR通路の下流端開口を上記他側部の吸気弁開口に向けて配置するとともに、上記副吸気通路の下流端開口を上記一側部の吸気弁開口に向けて配置し、
上記2つの燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁は上記吸気通路からの吸気流に向けて燃料を噴射するように配置され、他方の燃料噴射弁は上記副吸気通路からの副吸気流に向けて燃料を噴射するように配置されていることを特徴とする内燃機関。
2. The intake air according to claim 1, wherein at least two intake valves are arranged in parallel so as to be located on one side and the other side in the crankshaft direction of the combustion chamber, and one intake air communicates with the combustion chamber opening of each intake valve. A passage and two fuel injection valves disposed in the intake passage,
The downstream end opening of the EGR passage is disposed toward the intake valve opening on the other side portion, and the downstream end opening of the auxiliary intake passage is disposed toward the intake valve opening on the one side portion,
Of the two fuel injection valves, one fuel injection valve is arranged to inject fuel toward the intake flow from the intake passage, and the other fuel injection valve is directed to the sub intake flow from the sub intake passage. And an internal combustion engine arranged to inject fuel.
請求項16において、上記運転制御手段は、低負荷運転域では、上記他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 16, wherein the operation control means injects fuel from the other fuel injection valve in a low load operation region. 請求項16において、上記運転制御手段は、中・高負荷運転域では、上記一方及び他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関。 17. The internal combustion engine according to claim 16, wherein the operation control means injects fuel from the one and the other fuel injection valves in a middle / high load operation region. 請求項16において、上記運転制御手段は、低中速・高負荷運転域では、オーバーラップ終了から吸気弁閉までの吸気弁開期間内に上記一方及び他方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関。 17. The operation control means according to claim 16, wherein the operation control means injects fuel from the one and the other fuel injection valves within an intake valve opening period from the end of overlap to the intake valve closing in a low / medium speed / high load operation region. An internal combustion engine characterized by the above. 請求項16において、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、上記副吸気通路からの副吸気流に略対応する位置に配置された第2点火プラグとを備えたことを特徴とする内燃機関。 17. The method according to claim 16, further comprising: a first spark plug disposed substantially at the center of the combustion chamber; and a second spark plug disposed at a position substantially corresponding to the auxiliary intake flow from the auxiliary intake passage. An internal combustion engine. 請求項16において、燃焼室の略中央に配置された第1点火プラグと、燃焼室のクランク軸方向一側部,他側部に配置された第2,第3点火プラグとを備えたことを特徴とする内燃機関。 In Claim 16, the 1st spark plug arrange | positioned in the approximate center of a combustion chamber, and the 2nd, 3rd spark plug arrange | positioned at the crank-axis direction one side part and the other side part of a combustion chamber were provided. A characteristic internal combustion engine. 請求項21において、上記運転制御手段は、上記第1EGR制御弁が開いている運転域では、上記第1〜第3点火プラグを全て点火させることを特徴とする内燃機関。 23. The internal combustion engine according to claim 21, wherein the operation control means ignites all of the first to third spark plugs in an operation region where the first EGR control valve is open. 請求項21において、上記サージタンクに空気を導入する空気導入管にベンチュリ部を介在させ、該ベンチュリ部を排気導入通路により上記排気通路に接続するとともに、該排気導入通路に第2EGR制御弁を介在させ、上記運転制御手段は、上記第1,第2EGR制御弁が開いている運転域では、上記第1〜第3点火プラグを全て点火させることを特徴とする内燃機関。 23. A venturi portion is interposed in an air introduction pipe for introducing air into the surge tank, the venturi portion is connected to the exhaust passage by an exhaust introduction passage, and a second EGR control valve is interposed in the exhaust introduction passage. The operation control means ignites all of the first to third spark plugs in an operation region where the first and second EGR control valves are open. 請求項21において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1点火プラグの点火時期を上記第2,第3点火プラグの点火時期より遅延させることを特徴とする内燃機関。 22. The internal combustion engine according to claim 21, wherein the operation control means delays the ignition timing of the first spark plug from the ignition timing of the second and third spark plugs in a high load operation range. 請求項21において、上記運転制御手段は、高負荷運転域では、上記第1点火プラグによる点火を停止し、上記第2,第3点火プラグのみを点火させることを特徴とする内燃機関。 23. The internal combustion engine according to claim 21, wherein the operation control means stops ignition by the first spark plug and ignites only the second and third spark plugs in a high load operation range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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