JP2008255950A - Cylinder-injection type spark-ignition internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylinder-injection type spark-ignition internal combustion engine in which a spray pattern is suitably changed according to the change of the rotational speed of the engine. <P>SOLUTION: This cylinder-injection type spark-ignition internal combustion engine 1 in which a fuel is jetted directly into a cylinder 4 comprises: a first fuel injection valve 21 for so spraying the fuel that the penetration force is high and the degree of atomization is high; and a second fuel injection valve 23 for so spraying the fuel that the penetration force is low and the degree of atomization is high. The first fuel injection valve and the second injection valve are so arranged that their fuel sprays are close and generally parallel to each other. The internal combustion engine further comprises a control means 10 for controlling the fuel injection. After the first fuel injection valve 21 performs the fuel injection when the internal combustion engine is in the low speed operating range, the second second fuel injection valve 23 performs the fuel injection for increasing the performance of the internal combustion engine. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は筒内に燃料を直接噴射するタイプの火花点火内燃機関に関し、より詳細には内燃機関の運転状態に応じて燃料噴霧を適したものに変更可能な筒内噴射式の火花点火内燃機関に関する。   The present invention relates to a spark ignition internal combustion engine of a type in which fuel is directly injected into a cylinder, and more particularly, to a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine capable of changing the fuel spray to a suitable one according to the operating state of the internal combustion engine. About.

筒内へ燃料を直接に噴射し点火することで出力を得るようにしている筒内噴射型(直噴型)の火花点火内燃機関が広く知られている。そして、このタイプの内燃機関に関しては、筒内にタンブル流などの渦気流を形成して燃焼や排気エミッションの改善を図る技術が従来から種々提案されている。筒内に適度なタンブル流を形成させると、点火時期において混合気の均質性を向上させることができ、燃焼速度が向上するので良好な燃焼を実現できる。また、これにより排気エミッションの改善を図ることもできるので内燃機関の性能を向上させることができる。   2. Description of the Related Art An in-cylinder injection type (direct injection type) spark ignition internal combustion engine that obtains an output by directly injecting and igniting fuel into a cylinder is widely known. With regard to this type of internal combustion engine, various techniques have been proposed for improving combustion and exhaust emission by forming a vortex flow such as a tumble flow in a cylinder. When an appropriate tumble flow is formed in the cylinder, the homogeneity of the air-fuel mixture can be improved at the ignition timing, and the combustion speed is improved, so that good combustion can be realized. In addition, since the exhaust emission can be improved, the performance of the internal combustion engine can be improved.

そこで、例えば特許文献1で開示する内燃機関のように、吸気通路内に吸気制御弁を配備し、これを開閉制御することにより吸気流を調整して筒内に形成するタンブル流を強化する技術などがある。従来において、このように吸気制御弁を配備する技術が多く検討されていた。   Therefore, for example, as in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, an intake control valve is provided in the intake passage, and the tumble flow formed in the cylinder is reinforced by adjusting the intake flow by opening and closing the control valve. and so on. Conventionally, many techniques for providing an intake control valve in this way have been studied.

特開2005−180247号公報JP 2005-180247 A

ところが、特許文献1の内燃機関は吸気通路内にタンブル流を強化するための吸気制御弁を配備して開閉を制御することが必要となるので構成が複雑化してしまう。これについて、筒内に燃料を直接に噴射する直噴タイプの内燃機関の場合、燃料噴射弁からの噴射する燃料で筒内に気流を形成したり、筒内に形成されているタンブル流を強化することができる。このような手法を採用すればより簡易にタンブル流を形成し或いは強化できる。ここで、噴射する燃料で強いタンブル流を得るには、燃料噴射弁からの燃料噴射噴射の形態は貫徹力(Penetration:ペネトレイション)の強い燃料噴霧が望ましい、ことになる。   However, the configuration of the internal combustion engine of Patent Document 1 is complicated because it is necessary to provide an intake control valve for reinforcing the tumble flow in the intake passage to control opening and closing. In this regard, in the case of a direct injection type internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder, an air flow is formed in the cylinder with the fuel injected from the fuel injection valve, or the tumble flow formed in the cylinder is reinforced. can do. By adopting such a method, a tumble flow can be formed or strengthened more easily. Here, in order to obtain a strong tumble flow with the fuel to be injected, the fuel injection injection form from the fuel injection valve is preferably a fuel spray with a strong penetration force (Penetration).

しかしながら、内燃機関は負荷によって回転数が変化するので、筒内に形成されている気流の状態も変化している。内燃機関が低回転運転領域のときに、貫徹力が強く粒径の大きい燃料噴霧を実行すると混合気の均質性が悪化して、内燃機関の性能を低下してしまう場合がある。上記では縦方向の渦気流であるタンブル流について説明しているが、筒内に横方向の渦気流であるスワール流の場合も同様である。   However, since the rotational speed of the internal combustion engine changes depending on the load, the state of the airflow formed in the cylinder also changes. When the internal combustion engine is in a low-rotation operation region and fuel spray having a strong penetration force and a large particle size is executed, the homogeneity of the air-fuel mixture may deteriorate and the performance of the internal combustion engine may deteriorate. Although the tumble flow that is the vertical vortex is described above, the same applies to the case of the swirl that is the horizontal vortex in the cylinder.

そこで、本発明の目的は、内燃機関の回転数の変化に対応して、噴霧形態を適したものに変更可能とした筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a direct injection spark ignition internal combustion engine that can change the spray form to a suitable one in response to a change in the rotational speed of the internal combustion engine.

上記目的は、燃料を筒内へ直接に噴射する筒内噴射式の火花点火内燃機関であって、貫徹力が強く微粒化度の低い燃料噴霧を行う第1の燃料噴射弁と、貫徹力が弱く微粒化度の高い燃料噴霧を行う第2の燃料噴射弁とを備え、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁とは、燃料噴霧が互いに近接かつ略並列となるように配設されていることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関によって達成できる。   The above object is an in-cylinder spark-ignition internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, and includes a first fuel injection valve that performs fuel spray with a high penetration force and a low atomization degree, A second fuel injection valve that performs weak and high atomization fuel spraying, and the first fuel injection valve and the second fuel injection valve are arranged so that the fuel sprays are close to each other and substantially parallel to each other. This can be achieved by a direct injection spark ignition internal combustion engine characterized in that it is arranged.

本発明によると、燃料噴霧の形態が異なる第1の燃料噴射弁と第2の燃料噴射弁とを備え、燃料噴霧が互いに近接かつ略並列となるように配設されているので、内燃機関の状態に応じて適した燃料噴射弁を選択して最適な燃料噴霧を形成できる。よって、内燃機関の回転数の変化に対応し、そのときに適した噴霧形態を形成して内燃機関の性能向上を図ることができる。   According to the present invention, the first fuel injection valve and the second fuel injection valve having different fuel spray modes are provided, and the fuel sprays are arranged so as to be close to each other and substantially in parallel. An optimal fuel spray can be formed by selecting a suitable fuel injection valve according to the state. Therefore, it is possible to improve the performance of the internal combustion engine by responding to a change in the rotational speed of the internal combustion engine and forming a spray form suitable at that time.

また、前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁は、吸気バルブを開いたときに筒内に形成される渦気流に沿った方向に、燃料噴射の方向が設定されているようにしてもよい。これにより、吸気バルブを開いたときに形成される渦気流を強化することで、内燃機関の性能向上を図ることができる。渦気流には、タンブル流とスワール流とを含めることができる。そして、前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記吸気バルブが開いているとき又は吸気行程の下死点近傍で、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射を実行するようにしてもよい。   In addition, the first fuel injection valve and the second fuel injection valve are configured such that the direction of fuel injection is set in a direction along the vortex airflow formed in the cylinder when the intake valve is opened. It may be. Thereby, the performance improvement of an internal combustion engine can be aimed at by strengthening the eddy current formed when an intake valve is opened. The vortex airflow can include a tumble flow and a swirl flow. And control means for controlling fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve, the control means being in the vicinity of the bottom dead center when the intake valve is open or in the intake stroke. The fuel injection of the first fuel injection valve may be executed.

また、前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、内燃機関が低回転の運転領域にあるとき、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射を実行した後に、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を実行するようにしてもよい。この場合、内燃機関が低回転運転のときに最適な燃料噴霧を形成して、内燃機関の性能向上を図ることができる。   In addition, a control unit that controls fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is provided, and the control unit is configured to control the first fuel when the internal combustion engine is in a low-rotation operation region. After the fuel injection of the injection valve is executed, the fuel injection of the second fuel injection valve may be executed. In this case, it is possible to improve the performance of the internal combustion engine by forming an optimal fuel spray when the internal combustion engine is operating at a low speed.

また、前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、内燃機関が高回転の運転領域にあるときには、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射だけを実行するようにしてもよい。この場合、内燃機関が高回転運転のときに最適な燃料噴霧を形成して性能向上を図ることができる。   In addition, a control unit that controls fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is provided, and the control unit is configured to control the second fuel when the internal combustion engine is in a high speed operation region. You may make it perform only the fuel injection of an injection valve. In this case, when the internal combustion engine is operating at a high speed, an optimal fuel spray can be formed to improve performance.

また、前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、触媒昇温のため点火時期遅角をするときに、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射だけを実行するようにしてもよい。この場合、内燃機関の始動時などに排気浄化触媒装置の暖機も迅速に行えるより優れた内燃機関として提供できる。   In addition, a control unit that controls fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is provided, and the control unit is configured to delay the ignition timing in order to raise the catalyst temperature. Only the fuel injection of the fuel injection valve may be executed. In this case, it is possible to provide a better internal combustion engine that can quickly warm up the exhaust purification catalyst device when the internal combustion engine is started.

本発明によれば、内燃機関の回転数の変化に対応して、噴霧形態を適したものに変更可能とした筒内噴射式火花点火内燃機関を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that can change the spray form to a suitable one in response to a change in the rotational speed of the internal combustion engine.

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

図1は、実施例に係る筒内噴射式の火花点火内燃機関(以下、単にエンジンと称する)の構成を示している図である。エンジン1は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)10によって全体的が制御されている。そして、このECU10は、エンジン1の回転数を確認して好ましい燃料噴霧に変更する制御手段としても機能する。このECU10については後に詳述する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-cylinder spark ignition internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) according to an embodiment. The engine 1 is entirely controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 10. And this ECU10 functions also as a control means which confirms the rotation speed of the engine 1 and changes it into a preferable fuel spray. The ECU 10 will be described in detail later.

エンジン1は、一般的な内燃機関と同様にシリンダ2内にピストン3が上下動するように配備されている。ピストン3の上面とシリンダ2の内壁によって囲まれた空間が筒内(燃焼室)4となる。この筒内4へ吸気ARを流入させる吸気通路5及び筒内4で発生した排気ガスEGを排出する排気通路6が配備されている。排気通路6の途中には排気ガスEGを浄化する排気浄化触媒装置30が配備してある。   The engine 1 is arranged so that a piston 3 moves up and down in a cylinder 2 in the same manner as a general internal combustion engine. A space surrounded by the upper surface of the piston 3 and the inner wall of the cylinder 2 is an in-cylinder (combustion chamber) 4. An intake passage 5 for allowing the intake AR to flow into the cylinder 4 and an exhaust passage 6 for discharging the exhaust gas EG generated in the cylinder 4 are provided. An exhaust purification catalyst device 30 that purifies the exhaust gas EG is disposed in the middle of the exhaust passage 6.

吸気通路5には筒内4へ流入する吸気ARを調整する吸気バルブ7が配備されている。吸気バルブ7の上部には、この吸気バルブ7のリフト量を設定するカムシャフト8が配備されている。そして、カムシャフト8の回転を検出するカム角センサ9が設けられている。カム角センサ9の出力は、ECU10へ供給されている。同様に、排気通路6には筒内4で発生した排気ガスEGの排出タイミングを調整する排気バルブ12が配備されている。この排気バルブ12についても、吸気バルブ7と同様の構造が設けてある。すなわち、排気バルブ12のリフト量を設定するカムシャフト13が配備されている。そして、カムシャフト13の回転を検出するカム角センサ14が設けられている。カム角センサ14の出力もECU10へ供給されている。   An intake valve 7 for adjusting the intake air AR flowing into the cylinder 4 is provided in the intake passage 5. A camshaft 8 for setting the lift amount of the intake valve 7 is disposed on the upper portion of the intake valve 7. A cam angle sensor 9 that detects the rotation of the camshaft 8 is provided. The output of the cam angle sensor 9 is supplied to the ECU 10. Similarly, an exhaust valve 12 for adjusting the discharge timing of the exhaust gas EG generated in the cylinder 4 is provided in the exhaust passage 6. The exhaust valve 12 is also provided with the same structure as the intake valve 7. That is, a camshaft 13 that sets the lift amount of the exhaust valve 12 is provided. A cam angle sensor 14 that detects the rotation of the camshaft 13 is provided. The output of the cam angle sensor 14 is also supplied to the ECU 10.

更に、ピストン3の上下動に伴って回転するクランクシャフト15の位置を検出するクランクセンサ16が配備されている。このクランクセンサ16の出力も、ECU10へ供給されている。よって、ECU10は、エンジン1が低回転、或いは高回転の運転領域にあるかを確認できる。   Furthermore, a crank sensor 16 is provided for detecting the position of the crankshaft 15 that rotates as the piston 3 moves up and down. The output of the crank sensor 16 is also supplied to the ECU 10. Therefore, the ECU 10 can confirm whether the engine 1 is in a low-rotation or high-rotation operation region.

そして、このエンジン1には複数(図1では2個)の燃料噴射弁(インジェクタ)21、23がシリンダの側部に並列に配備してある。これらの燃料噴射弁21、23は、先端に形成した噴孔が筒内4に臨むようにして設置してある。下側に配置した第1の燃料噴射弁21は、貫徹力が強く微粒化度の低い燃料噴霧を形成するように設計されている。これとは逆に、上側に配置した第2の燃料噴射弁23は貫徹力が弱く微粒化度の高い燃料噴霧を形成するように設計されている。   The engine 1 has a plurality (two in FIG. 1) of fuel injection valves (injectors) 21 and 23 arranged in parallel on the side of the cylinder. These fuel injection valves 21 and 23 are installed such that an injection hole formed at the tip faces the inside 4 of the cylinder. The first fuel injection valve 21 disposed on the lower side is designed to form a fuel spray having a strong penetration force and a low atomization degree. On the contrary, the second fuel injection valve 23 arranged on the upper side is designed to form a fuel spray having a low penetration force and a high atomization degree.

上記第1の燃料噴射弁21及び前記第2の燃料噴射弁23は、それぞれの燃料噴射の方向SP1、SP2が筒内に形成されるタンブル流に沿った方向に設定されていると共に、形成する燃料噴霧が互いに近接かつ略並列に設定されている。ここで、燃料噴射の方向SP1、SP2は燃料噴射弁21、23の噴孔から噴射された燃料の噴霧中心の軸線方向である。   The first fuel injection valve 21 and the second fuel injection valve 23 are formed while the respective fuel injection directions SP1 and SP2 are set in directions along the tumble flow formed in the cylinder. Fuel sprays are set close to each other and substantially in parallel. Here, the fuel injection directions SP1, SP2 are axial directions of the spray center of the fuel injected from the injection holes of the fuel injection valves 21, 23.

第1の燃料噴射弁21から噴射される燃料は、貫徹力が強いので、自らの燃料噴射によって筒内4にタンブル流TSを形成できる。ここで上記のように第1の燃料噴射弁21の燃料噴射方向SP1が、吸気バルブ7を開いたときに形成されるタンブル流の方向に沿うように設定してあるので、これを強化することもできる。ただし、第1の燃料噴射弁21から噴射される燃料は、微粒化度の低い燃料噴霧となる。この場合、噴霧された燃料の粒径が相対的に大きくなるので、蒸発速度が遅いというデメリットがある。よって、第1の燃料噴射弁21は、エンジン1が高回転で運転されているときは不向きな燃料噴射弁となる。   Since the fuel injected from the first fuel injection valve 21 has a strong penetration force, a tumble flow TS can be formed in the cylinder 4 by its own fuel injection. Here, as described above, the fuel injection direction SP1 of the first fuel injection valve 21 is set along the direction of the tumble flow formed when the intake valve 7 is opened. You can also. However, the fuel injected from the first fuel injection valve 21 is a fuel spray with a low atomization degree. In this case, since the particle size of the sprayed fuel becomes relatively large, there is a demerit that the evaporation rate is slow. Therefore, the first fuel injection valve 21 is an unsuitable fuel injection valve when the engine 1 is operated at a high speed.

一方、第2の燃料噴射弁23から噴射される燃料は、貫徹力が弱く噴射された燃料噴射は粒径が小さい霧状となる。この第2の燃料噴射弁23による燃料噴射では、筒内4に気流を形成できず、筒内に形成したタンブル流を強化することも困難である。よって、第2の燃料噴射弁23は、エンジン1が低回転で運転されて気流が弱いときには不向きな燃料噴射弁となる。しかし、第2の燃料噴射弁23から噴射される燃料は、微粒化度が高く、燃料の粒径が相対的に小さいので、蒸発速度が速いというメリットがある。エンジン1が高回転で運転されているときには、吸気流によって、筒内4に強いタンブル流が形成されるので第2の燃料噴射弁23は高回転運転領域の使用に適した燃料噴射弁となる。   On the other hand, the fuel injected from the second fuel injection valve 23 has a low penetrating force, and the injected fuel is in the form of a mist having a small particle size. In the fuel injection by the second fuel injection valve 23, an air flow cannot be formed in the cylinder 4, and it is difficult to strengthen the tumble flow formed in the cylinder. Therefore, the second fuel injection valve 23 is an unsuitable fuel injection valve when the engine 1 is operated at a low speed and the airflow is weak. However, the fuel injected from the second fuel injection valve 23 has a merit that the atomization rate is high and the particle size of the fuel is relatively small, so that the evaporation rate is fast. When the engine 1 is operated at a high rotation speed, a strong tumble flow is formed in the cylinder 4 by the intake air flow, so that the second fuel injection valve 23 is a fuel injection valve suitable for use in the high rotation operation region. .

上記のように、エンジン1は異なる燃料噴霧を形成する燃料噴射弁21、23が配設されている。本実施例では、エンジン1の運転状態、より詳細にはエンジン1の回転数に応じて燃料噴射弁21、23を選択的に駆動させて、そのときに適した燃料噴霧を筒内に形成する。このための制御はECU10によって実行される。   As described above, the engine 1 is provided with the fuel injection valves 21 and 23 that form different fuel sprays. In this embodiment, the fuel injection valves 21 and 23 are selectively driven in accordance with the operating state of the engine 1, more specifically, the rotational speed of the engine 1, and a suitable fuel spray is formed in the cylinder at that time. . Control for this is executed by the ECU 10.

上記で説明した各部はECU10によって制御されている。ECU10は、図示しないCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力回路などを有して構成されている。ROMはCPUが実行する種々の処理が記述されたプログラムやこのプログラムで使用する一連のデータなどを格納している。本実施例ではエンジン1の制御用プログラムのほか、クランクセンサ16の出力からエンジン1の運転領域を確認して、これに基づいて燃料噴射させる燃料噴射弁を選択的に駆動させるプログラムなどが格納してある。   Each part demonstrated above is controlled by ECU10. The ECU 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output circuit, and the like (not shown). The ROM stores a program in which various processes executed by the CPU are described, a series of data used in the program, and the like. In this embodiment, in addition to the control program for the engine 1, a program for checking the operation region of the engine 1 from the output of the crank sensor 16 and selectively driving the fuel injection valve for fuel injection based on this is stored. It is.

図2は、上記ECU10が実行する燃料噴射制御の様子を示した図である。図2(A)は第1の燃料噴射弁21から燃料噴射を行って燃料噴霧FE−1を形成した場合、図2(B)は第2の燃料噴射弁23から燃料噴射を行って燃料噴霧FE−2を形成した場合を示している。   FIG. 2 is a diagram showing a state of fuel injection control executed by the ECU 10. 2A shows a case where fuel is injected from the first fuel injection valve 21 to form the fuel spray FE-1, and FIG. 2B shows a case where fuel is injected from the second fuel injection valve 23 and fuel is sprayed. The case where FE-2 is formed is shown.

ECU10は燃料噴射の制御を次のように実行する。ECU10はクランクセンサ16の出力からエンジン1の回転数を確認する。そして、例えばECU10は、クランクセンサ16の出力が予め定めて所定回転数(閾値)より大きな値であるときにエンジン1が高回転の運転領域にあると判断し、これとは逆にクランクセンサ16の出力が予め定めて所定回転数より小さな値であるときにエンジン1が低回転の運転領域にあると判断する。   The ECU 10 executes fuel injection control as follows. The ECU 10 confirms the rotational speed of the engine 1 from the output of the crank sensor 16. For example, the ECU 10 determines that the engine 1 is in the high-speed operation region when the output of the crank sensor 16 is a predetermined value greater than a predetermined number of revolutions (threshold value), and conversely, the crank sensor 16 Is determined in advance to be a value smaller than the predetermined rotation speed, it is determined that the engine 1 is in the low rotation operating region.

そして、ECU10は、エンジン1が低回転の運転領域にあると判断した場合、図2(A)、(B)で示す順序での燃料噴射を実行する。エンジン1が低回転運転領域である場合には筒内4に形成される気流が弱いが、貫徹力が強い第1の燃料噴射弁21から燃料噴射を行うことによりタンブル流TSを形成する。   When the ECU 10 determines that the engine 1 is in the low rotation operation region, the ECU 10 performs fuel injection in the order shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). When the engine 1 is in the low speed operation region, the air flow formed in the cylinder 4 is weak, but the tumble flow TS is formed by performing fuel injection from the first fuel injection valve 21 having a strong penetration force.

なお、本実施例では好ましい構造として、燃料噴射弁21の燃料噴射の方向が、吸気バルブ7が開いて筒内4へ流入する吸気流ASにより形成されているタンブル流TSと沿った方向に設定してある。よって、吸気流ASによりタンブル流TSが形成されている場合、第1の燃料噴射弁21の燃料噴射によりタンブル流TSを強化できる。また、ECU10が吸気行程の下死点近傍で第1の燃料噴射弁21からの燃料噴射を実行するように設定して、タンブル流TSを確実に強化するようにしてもよい。   In this embodiment, as a preferred structure, the fuel injection direction of the fuel injection valve 21 is set to a direction along the tumble flow TS formed by the intake flow AS that flows into the cylinder 4 when the intake valve 7 is opened. It is. Therefore, when the tumble flow TS is formed by the intake flow AS, the tumble flow TS can be strengthened by the fuel injection of the first fuel injection valve 21. Alternatively, the ECU 10 may be set to execute fuel injection from the first fuel injection valve 21 in the vicinity of the bottom dead center of the intake stroke so that the tumble flow TS is surely strengthened.

上記のように、ECU10は、エンジン1が低回転運転領域である場合には先ず第1の燃料噴射弁21を駆動して筒内4にタンブル流TSが形成する。その後に、ECU10は貫徹力が弱い第2の燃料噴射弁23から燃料噴射を行う。第2の燃料噴射弁23の燃料噴霧は霧状で貫徹力が弱いものであるが、既に形成されているタンブル流TSに乗って流れる状態となるので筒内4での燃料の拡散がスムーズに実行される。そして、燃料噴霧粒径が小さいので素早く蒸発して均質な混合気を形成できる。よって、点火プラグ25で着火すれば、混合気を効率良く燃焼させることができるのでエンジン1の性能を向上できる。   As described above, when the engine 1 is in the low rotation operation region, the ECU 10 first drives the first fuel injection valve 21 to form the tumble flow TS in the cylinder 4. Thereafter, the ECU 10 performs fuel injection from the second fuel injection valve 23 having a low penetration force. The fuel spray of the second fuel injection valve 23 is mist-like and weak in penetrating force. However, since the fuel spray rides on the already formed tumble flow TS, the fuel diffuses smoothly in the cylinder 4. Executed. And since a fuel spray particle size is small, it can evaporate quickly and can form a homogeneous air-fuel mixture. Therefore, if the ignition plug 25 is ignited, the air-fuel mixture can be burned efficiently, so that the performance of the engine 1 can be improved.

なお、図3は吸気バルブ7のリフト量を基準として燃料噴射弁を切換えるデータテーブルの一例である。ECU10は、図2で示す燃料噴霧を実行するときにこのデータテーブル使用する。このデータでは吸気バルブ7の最大リフト量の前後で、第1の燃料噴射弁21と第2の燃料噴射弁23とが切換えられる。ECU10はROMにこのデータを格納しており、適宜に読み出してそのときに適した燃料噴射弁を選択して燃料噴射を実行する。   FIG. 3 is an example of a data table for switching the fuel injection valve based on the lift amount of the intake valve 7. The ECU 10 uses this data table when executing the fuel spray shown in FIG. In this data, the first fuel injection valve 21 and the second fuel injection valve 23 are switched before and after the maximum lift amount of the intake valve 7. The ECU 10 stores this data in the ROM, reads it appropriately, selects a fuel injection valve suitable at that time, and executes fuel injection.

以上で説明したように、本実施例のエンジン1は貫徹力が強く微粒化度の低い燃料噴霧を行う第1の燃料噴射弁21と、貫徹力が弱く微粒化度の高い燃料噴霧を行う第2の燃料噴射弁23とを備えている。よって、エンジン1の状態に応じて燃料噴射弁を選択的に採用することで、そのときに適した燃料噴霧を形成できる。さらには、第1の燃料噴射弁21と第2の燃料噴射弁23とが、燃料噴射の方向が筒内に形成されるタンブル流に沿った方向に設定されていると共に、形成する燃料噴霧が互いに近接かつ略並列に設定されている。よって、エンジン1が低回転運転領域のときには、第1の燃料噴射弁21の燃料噴射で筒内にタンブル流を形成し、その後に第2の燃料噴射弁23から燃料噴射すると筒内に均質な混合気を形成して点火することができる。このように第1の燃料噴射弁21からの第1の噴霧を先行することで、点火までの時間を確保して混合気の均質化も向上する。よって、筒内にタンブル流を形成し難い低回転時に混合気の均質性を確保してエンジン1の性能向上を図ることができる。   As described above, the engine 1 of the present embodiment has the first fuel injection valve 21 that performs fuel spray with a strong penetration force and a low atomization degree, and the first fuel injection valve 21 that performs a fuel atomization with a low penetration force and a high atomization degree. 2 fuel injection valves 23. Therefore, by selectively adopting the fuel injection valve according to the state of the engine 1, it is possible to form a fuel spray that is suitable at that time. Further, the first fuel injection valve 21 and the second fuel injection valve 23 are set such that the direction of fuel injection is along the tumble flow formed in the cylinder, and the fuel spray to be formed is They are set close to each other and substantially in parallel. Therefore, when the engine 1 is in the low speed operation region, a tumble flow is formed in the cylinder by the fuel injection of the first fuel injection valve 21, and then the fuel is injected from the second fuel injection valve 23 to be homogeneous in the cylinder. A mixture can be formed and ignited. By preceding the first spray from the first fuel injection valve 21 in this way, the time until ignition is secured and the homogenization of the air-fuel mixture is also improved. Therefore, the homogeneity of the air-fuel mixture can be ensured at the time of low rotation where it is difficult to form a tumble flow in the cylinder, and the performance of the engine 1 can be improved.

ECU10による燃料噴射制御は、エンジン1が低回転の運転領域であるときに限らない。ECU10はエンジン1が高回転の運転領域のときは、異なる燃料噴射制御を実行する。図4は、エンジン1が高回転の運転領域のときに、ECU10が実行する燃料噴射について示した図である。   The fuel injection control by the ECU 10 is not limited to when the engine 1 is in the low rotation operation region. The ECU 10 executes different fuel injection control when the engine 1 is in the high speed operation region. FIG. 4 is a diagram illustrating fuel injection performed by the ECU 10 when the engine 1 is in a high-speed operation region.

ECU10は、クランクセンサ16の出力からエンジン1が高回転の運転領域であることを確認した場合、図4で示すように、第2の燃料噴射弁23からのみ燃料噴射をして、貫徹力が弱く微粒化度の高い燃料噴霧を形成する。   When the ECU 10 confirms from the output of the crank sensor 16 that the engine 1 is in the high speed operation region, the fuel injection is performed only from the second fuel injection valve 23 as shown in FIG. Forms a weak and highly atomized fuel spray.

エンジン1が高回転の運転領域にあるときは、吸気バルブ7を開いたときに流入する吸気流によって筒内4に継続してタンブル流TSが形成される。よって、エンジン1が高回転の運転領域にあるときは、前述した低回転運転のように第1の燃料噴射弁21で燃料噴射を実行して補助的な気流を形成する必要がない。よって、ECU10は第2の燃料噴射弁23からのみ燃料噴射を実行する。エンジン1が高回転運転領域のとき、第2の燃料噴射弁23だけから燃料を噴射すると、形成された燃料噴霧は微粒化度が高いので燃料が早期に蒸発して均質な混合気を形成できる。よって、エンジン1の向上を図ることができる。   When the engine 1 is in the high speed operation region, a tumble flow TS is continuously formed in the cylinder 4 by the intake flow that flows when the intake valve 7 is opened. Therefore, when the engine 1 is in the high-rotation operation region, it is not necessary to execute fuel injection by the first fuel injection valve 21 and form an auxiliary airflow unlike the low-speed operation described above. Therefore, the ECU 10 performs fuel injection only from the second fuel injection valve 23. When the engine 1 is in the high speed operation region, if fuel is injected only from the second fuel injection valve 23, the formed fuel spray has a high atomization degree, so that the fuel evaporates early and a homogeneous mixture can be formed. . Therefore, the engine 1 can be improved.

図5は、エンジン1の点火時期を大幅に遅角したときに、ECU10が実行する燃料噴射制御の例を示した図である。点火時期を大幅遅角したときに、貫徹力が弱く微粒化度の大きい燃料噴霧を形成する第2の燃料噴射弁23から燃料噴射すると、ピストン3による上昇流により微粒化度の高い燃料噴霧を点火プラグ25の近傍に滞留させる状態を形成できる。よって、エンジンの始動時などに、この操作を実行して混合気に点火することで高温の排気ガスEGを流して下流の排気浄化触媒装置30の暖機を図ることができる。このように実施例のエンジン1は、タンブル流の強化だけでなく、必要に応じて浄化触媒装置30の暖機も行えるより改善したエンジンとして提供できる。   FIG. 5 is a diagram showing an example of fuel injection control executed by the ECU 10 when the ignition timing of the engine 1 is significantly retarded. When the fuel is injected from the second fuel injection valve 23 that forms a fuel spray having a low penetration force and a high atomization degree when the ignition timing is greatly retarded, the fuel atomization having a high atomization degree is caused by the upward flow by the piston 3. A state of staying in the vicinity of the spark plug 25 can be formed. Therefore, when the engine is started, etc., this operation is executed to ignite the air-fuel mixture, so that the exhaust gas EG having a high temperature can flow and the downstream exhaust purification catalyst device 30 can be warmed up. Thus, the engine 1 of the embodiment can be provided as an improved engine that can not only strengthen the tumble flow but also warm up the purification catalyst device 30 as necessary.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施例では2個の燃料噴射弁を上下方向に並列配置して筒内にタンブル流(縦の渦気流)を形成する場合を説明しているが、これに限らない。燃料噴射弁をシリンダ周方向に並列配置して筒内にスワール流(横の渦気流)を形成するようにしてもよい。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, in the above-described embodiment, a case where two fuel injection valves are arranged in parallel in the vertical direction to form a tumble flow (vertical vortex flow) in the cylinder has been described, but the present invention is not limited to this. The fuel injection valves may be arranged in parallel in the cylinder circumferential direction to form a swirl flow (lateral vortex flow) in the cylinder.

実施例に係る筒内噴射式のエンジンの構成を示している図である。It is a figure which shows the structure of the cylinder injection type engine which concerns on an Example. エンジンのECUが実行する燃料噴射制御の様子を示した図であり、(A)は第1の燃料噴射弁から燃料噴射を行って燃料噴霧を形成した場合、(B)は第2の燃料噴射弁から燃料噴射を行って燃料噴霧を形成した場合を示している図である。It is the figure which showed the mode of the fuel-injection control which ECU of an engine performs, (A) is a fuel injection from a 1st fuel-injection valve, (B) is a 2nd fuel-injection It is a figure showing the case where fuel injection is performed from a valve and fuel spray is formed. ECUが図2で示す燃料噴霧を実行するときに使用するデータテーブルの一例を示している図である。It is a figure which shows an example of the data table used when ECU performs the fuel spray shown in FIG. エンジンが高回転の運転領域であることを確認した場合に、ECUが燃料噴射を行って燃料噴霧を形成した場合を示している図である。It is a figure which shows the case where ECU confirms that an engine is a driving | running | working area | region of high rotation, and fuel injection is formed by ECU. エンジンの点火時期を大幅に遅角したときに、ECUが実行する燃料噴射制御の例を示している図である。It is a figure which shows the example of the fuel-injection control which ECU performs when retarding the ignition timing of an engine significantly.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン(筒内噴射式の火花点火内燃機関)
4 筒内
5 吸気通路
7 吸気バルブ
10 ECU(制御手段)
15 クランクシャフト
16 クランクセンサ
21 第1の燃料噴射弁
23 第2の燃料噴射弁
30 排気浄化触媒装置
FE−1、FE−2 燃料噴霧
AR 吸気
TS タンブル流(渦気流)
SP1、SP2 燃料噴射の方向
1. Engine (in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine)
4 In-cylinder 5 Intake passage 7 Intake valve 10 ECU (control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Crankshaft 16 Crank sensor 21 1st fuel injection valve 23 2nd fuel injection valve 30 Exhaust purification catalyst apparatus FE-1, FE-2 Fuel spray AR Intake TS Tumble flow (vortex air flow)
SP1, SP2 Fuel injection direction

Claims (6)

燃料を筒内へ直接に噴射する筒内噴射式の火花点火内燃機関であって、
貫徹力が強く微粒化度の低い燃料噴霧を行う第1の燃料噴射弁と、貫徹力が弱く微粒化度の高い燃料噴霧を行う第2の燃料噴射弁とを備え、
前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁とは、燃料噴霧が互いに近接かつ略並列となるように配設されている、ことを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
An in-cylinder spark ignition internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder,
A first fuel injection valve that performs fuel spray with a strong penetration force and a low atomization degree, and a second fuel injection valve that performs a fuel spray with a low penetration force and a high atomization degree,
The in-cylinder spark-ignition internal combustion engine, wherein the first fuel injection valve and the second fuel injection valve are arranged so that fuel sprays are close to each other and substantially in parallel.
前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁は、吸気バルブを開いたときに筒内に形成される渦気流に沿った方向に、燃料噴射の方向が設定されている、ことを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。 The first fuel injection valve and the second fuel injection valve are configured such that the direction of fuel injection is set in a direction along the vortex airflow formed in the cylinder when the intake valve is opened. The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1, 前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気バルブが開いているとき又は吸気行程の下死点近傍で、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射を実行する、ことを特徴とする請求項2に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
Control means for controlling fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve;
3. The in-cylinder engine according to claim 2, wherein the control unit executes fuel injection of the first fuel injection valve when the intake valve is open or in the vicinity of a bottom dead center of an intake stroke. 4. Injection spark ignition internal combustion engine.
前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、内燃機関が低回転の運転領域にあるとき、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射を実行した後に、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を実行する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
Control means for controlling fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve;
The control means performs fuel injection of the second fuel injection valve after performing fuel injection of the first fuel injection valve when the internal combustion engine is in a low-rotation operation region. The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、内燃機関が高回転の運転領域にあるときには、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射だけを実行する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
Control means for controlling fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve;
3. The in-cylinder injection spark according to claim 1, wherein the control means executes only fuel injection of the second fuel injection valve when the internal combustion engine is in a high speed operation region. 4. Ignition internal combustion engine.
前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、触媒昇温のため点火時期遅角をするときに、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射だけを実行する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
Control means for controlling fuel injection of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve;
3. The in-cylinder injection according to claim 1, wherein the control unit executes only fuel injection of the second fuel injection valve when retarding the ignition timing to raise the catalyst temperature. 4. Type spark ignition internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019187028A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 本田技研工業株式会社 Control system for internal combustion engine and control method for internal combustion engine

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