JP2013036348A - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance without directly installing, in a cylinder, a fuel injection device for directly injecting fuel to the inside (in the cylinder) of the cylinder.SOLUTION: Fuel is independently injected from a first injector 10 and a second injector 25 for injecting fuel so that fuel will reach a suction opening during a suction stroke, promotion of vaporization of fuel and maintenance of stratification of fuel are both arbitrarily regulated compatibly, a state of fuel reaching to the suction opening at timing of opening of a suction valve 7 in the suction stroke is accurately controlled, and the performance when fuel is directly injected to the inside of a combustion chamber 6 is maintained in a range of a wide operation condition from cold time to high load operation time at medium and high speed after warming-up.

Description

本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部(筒内)に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関に関する。   In the present invention, by accurately setting the state of fuel injection into the intake passage, performance is improved without directly providing a fuel injection device in the cylinder (inside the cylinder) directly in the cylinder. The present invention relates to an internal combustion engine.

内燃機関(エンジン)として、シリンダの内部(筒内)に備えられ筒内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射インジェクタとを備えたエンジンが知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art As an internal combustion engine (engine), an engine is known that includes a direct injection injector that is provided inside a cylinder (in a cylinder) and injects fuel directly into the cylinder, and a port injection injector that injects fuel into an intake passage. (For example, refer to Patent Document 1).

直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、直噴インジェクタから筒内に高圧の燃料を直接噴射することで、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用し、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制することができる。更に、吸気の冷却により空気密度を高くできるので、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、ポート噴射インジェクタから吸気通路に燃料を噴射することで、滞留時間が確保され混合気の均質化を促進することができる。   In an engine equipped with a direct-injector and a port-injector, high-pressure fuel is directly injected from the direct-injector into the cylinder, so that the latent heat of vaporization of the fuel is used for cooling the intake air and the temperature of the mixture is lowered. The occurrence of knocking can be suppressed. Furthermore, since the air density can be increased by cooling the intake air, the amount of intake air at the full load can be increased to improve the performance. In addition, by injecting fuel from the port injector into the intake passage, the residence time is secured and the homogenization of the air-fuel mixture can be promoted.

しかし、直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、筒内に装着された直噴インジェクタの先端が、高温・高圧の燃焼ガスに曝されてしまう。このため、混合気の均質化を促進するためにポート噴射インジェクタから燃料を噴射する場合であっても、直噴インジェクタの先端を燃料噴射の冷却作用によって冷却するために、直噴インジェクタから燃料の噴射を継続する必要があり、ポート噴射インジェクタだけから燃料噴射を行うことができないのが現状であった。また、直噴インジェクタから噴射した燃料の一部は十分に気化する前に燃焼したり、燃焼室壁に衝突し、液膜となった状態で燃焼するため、粒子状物質の排出が多いという問題があった。さらに、直噴インジェクタからは高圧で燃料を噴射する必要があるため、高圧ポンプの動力損失が性能に影響を及ぼす虞があった。   However, in an engine provided with a direct injection injector and a port injection injector, the tip of the direct injection injector mounted in the cylinder is exposed to high-temperature and high-pressure combustion gas. For this reason, even when fuel is injected from the port injector to promote homogenization of the air-fuel mixture, in order to cool the tip of the direct injection by the cooling action of the fuel injection, the fuel from the direct injection injector The current situation is that it is necessary to continue the injection, and fuel injection cannot be performed only from the port injector. In addition, part of the fuel injected from the direct injection injector burns before it is sufficiently vaporized, or collides with the combustion chamber wall and burns in a liquid film, resulting in a large amount of particulate matter discharge. was there. Further, since it is necessary to inject fuel at a high pressure from the direct injection injector, there is a possibility that the power loss of the high-pressure pump may affect the performance.

また、直噴を行うには耐温・耐圧性を有するインジェクタや高圧燃料ポンプ、専用インジェクタドライバなどが必要となり、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。   In addition, in order to perform direct injection, a temperature-resistant and pressure-resistant injector, a high-pressure fuel pump, a dedicated injector driver, and the like are required, which causes a problem that the cost of the fuel injection system increases.

また、直噴インジェクタは耐温性・耐圧性の確保が必要になり、更に、先端が燃焼ガスに曝されるため、燃焼生成物や燃料の炭化により、運転条件によってはデポジットが堆積しやすく、デポジット対策が必要になっていた。このため、直噴インジェクタを備えた内燃機関では、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。   In addition, direct injection injectors need to ensure temperature resistance and pressure resistance, and further, because the tip is exposed to combustion gas, carbonization of combustion products and fuels tends to cause deposits to accumulate depending on operating conditions, Deposit measures were required. For this reason, the internal combustion engine provided with the direct injection injector has a problem that the cost of the fuel injection system increases.

特開2009−228447号公報JP 2009-228447 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることができる内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and does not include a direct injection injector that directly injects fuel into the cylinder, and the fuel reaches the intake opening when the intake valve opens during the intake stroke. By accurately controlling the state of the engine, the performance when fuel is directly injected into the cylinder is maintained in a wide range of operating conditions from cold to warm and medium to high speed high load operation. An object is to provide an internal combustion engine capable of obtaining high performance.

上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の内燃機関は、吸気通路と筒内とを連通する吸気開口と、燃料を吸気通路内に噴射する第1インジェクタと、吸気通路での噴射燃料の滞留時間が前記第1インジェクタのものより長くなるように該第1インジェクタによる燃料噴射とは独立して燃料を吸気通路内に噴射する第2インジェクタと、少なくとも吸気行程で前記第1インジェクタから燃料を噴射させて噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するようにすると共に、噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するように前記第2インジェクタから燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes an intake opening that communicates an intake passage and a cylinder, a first injector that injects fuel into the intake passage, and injection in the intake passage. A second injector for injecting fuel into the intake passage independently of fuel injection by the first injector so that the residence time of the fuel is longer than that of the first injector; and at least in the intake stroke from the first injector The fuel is injected so that the injected fuel reaches the intake opening during the intake stroke, and the fuel is injected from the second injector so that the injected fuel reaches the intake opening during the intake stroke. And a fuel injection control means.

請求項1に係る本発明では、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第1インジェクタ、及び、噴射燃料の滞留時間が第1インジェクタよりも長くなる第2インジェクタから燃料を独立して噴射することで、燃料の気化の促進と燃料の成層化の維持を任意に調整して両立することができ、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御して、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。   In the present invention according to claim 1, from the first injector in which the fuel is injected so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke, and the second injector in which the residence time of the injected fuel is longer than that of the first injector By independently injecting the fuel, fuel vaporization and maintaining fuel stratification can be adjusted at will, and fuel can reach the intake opening when the intake valve opens during the intake stroke. Maintaining the performance when fuel is injected directly into the cylinder in a wide range of operating conditions from cold to warm and medium / high speed high load operation by controlling the state of the engine accurately and high It becomes possible to obtain performance.

第1インジェクタは、少なくとも吸気行程で燃料が噴射され、始動時等の冷態状態では、成層燃焼のための燃料を供給することが好ましい。また、中・高速の高負荷状態では、可能な限り必要とされる燃料量のうち、全量または大部分を供給することが好ましい。第2インジェクタは、排気行程で燃料が噴射されることが好ましく、始動時等の冷態状態では、燃料の気化を促進し、中・高速の高負荷状態では、第1インジェクタから供給しきれなかった燃料を供給することが好ましい。   The first injector is preferably supplied with fuel for stratified combustion at least in the intake stroke and in a cold state such as at the start. Further, in the middle / high speed, high load state, it is preferable to supply all or most of the required fuel amount. The second injector preferably injects fuel during the exhaust stroke, promotes vaporization of the fuel in a cold state such as at the time of start-up, and cannot be supplied from the first injector in a medium or high speed, high load state. It is preferable to supply fresh fuel.

そして、請求項2に係る本発明の内燃機関は、請求項1に記載の内燃機関において、機関の運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段の判断に応じて前記第1インジェクタからの燃料の噴射、及び、前記第2インジェクタからの燃料の噴射を制御することを特徴とする。   An internal combustion engine according to a second aspect of the present invention is the internal combustion engine according to the first aspect, further comprising operating state determining means for determining an operating state of the engine, wherein the fuel injection control means is the operating state determining means. In accordance with this determination, fuel injection from the first injector and fuel injection from the second injector are controlled.

請求項2に係る本発明では、運転状態判断手段で判断された機関の運転状態に応じて、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第2インジェクタから燃料を噴射すると共に、第1インジェクタから燃料を噴射することができる。   In the present invention according to claim 2, the fuel is injected from the second injector in which the fuel is injected so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke according to the operating state of the engine determined by the operating state determining means. In addition, fuel can be injected from the first injector.

また、請求項3に係る本発明の内燃機関は、請求項1又は2に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、吸気行程よりも前の行程で前記第2インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。   The internal combustion engine of the present invention according to claim 3 is the internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the fuel injection control means injects fuel from the second injector in a stroke before an intake stroke. It is characterized by that.

請求項2に係る本発明では、吸気行程よりも前の行程である排気行程で第2インジェクタから燃料を噴射させることができる。燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料を噴射することができれば、吸気ポートの状況により、排気行程より前の行程で第2インジェクタから燃料を噴射させることもできる。   In the present invention according to claim 2, fuel can be injected from the second injector in an exhaust stroke that is a stroke before the intake stroke. If the fuel can be injected so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke, the fuel can be injected from the second injector in a stroke before the exhaust stroke depending on the state of the intake port.

また、請求項4に係る本発明の内燃機関は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記機関の吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期が変更され、前記排気バルブが閉じる前に前記吸気バルブが開く状態のバルブオーバーラップ期間を形成するバルブ開閉時期変更手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記バルブ開閉時期変更手段により形成された前記バルブオーバーラップ期間の後に、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタからの燃料が前記吸気開口に到達するように、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。   An internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention is the internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve of the engine are changed, A valve opening / closing timing changing unit that forms a valve overlap period in which the intake valve is opened before the valve is closed, and the fuel injection control unit is configured to output the valve overlap period formed by the valve opening / closing timing changing unit. Thereafter, fuel is injected from the first injector and the second injector so that the fuel from the first injector and the second injector reaches the intake opening.

請求項4に係る本発明では、バルブオーバーラップ期間の後に、即ち、排気バルブが閉じた後に、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタからの燃料が吸気開口に到達するように燃料を噴射させるので、排気通路への燃料の吹き抜けをなくすことができる。   In the present invention according to claim 4, since the fuel is injected so that the fuel from the first injector and the second injector reaches the intake opening after the valve overlap period, that is, after the exhaust valve is closed. The fuel can be prevented from being blown into the exhaust passage.

また、請求項5に係る本発明の内燃機関は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により前記機関が始動・暖気運転状態、もしくは、中高速・高負荷運転状態であると判断された際に、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。   The internal combustion engine of the present invention according to claim 5 is the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel injection control means is started by the operating state determination means. The fuel is injected from the first injector and the second injector when it is determined that the engine is in a warm-up operation state or a medium-high speed / high-load operation state.

請求項5に係る本発明では、冷態時等で燃料が十分に気化できない虞があると判断された場合、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第2インジェクタから燃料を噴射すると共に、第1インジェクタから燃料を噴射することで、第2インジェクタから噴射された燃料が吸気開口に到達するまでに燃料の気化が促進されてシリンダの内部に送られ、第1インジェクタから噴射された燃料の成層燃焼が確保される。これにより、燃焼の安定性を維持した状態で、未燃HCやPM(粒子状物質)の増大を抑制することができ、また、エンジンオイルの希薄化の発生を抑制することができる。   In the present invention according to claim 5, when it is determined that there is a possibility that the fuel cannot be sufficiently vaporized in a cold state or the like, the second injector in which the fuel is injected so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke Injecting the fuel from the first injector and injecting the fuel from the first injector promotes the vaporization of the fuel until the fuel injected from the second injector reaches the intake opening, and is sent to the inside of the cylinder. Stratified combustion of the fuel injected from the injector is ensured. Thereby, increase of unburned HC and PM (particulate matter) can be suppressed while maintaining the stability of combustion, and occurrence of dilution of engine oil can be suppressed.

また、例えば、第2インジェクタから噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第1インジェクタから燃料を噴射することで、直噴と同様に濃淡のある混合気を形成することが可能となる。その結果、濃い部分では不完全燃焼により一酸化炭素が多く発生する一方で、淡い部分では酸素が余るため、排気管に排出された一酸化炭素と酸素が排気浄化触媒で酸化反応を起こし発熱するため、触媒の早期昇温効果が得られる。   Further, for example, by injecting fuel from the first injector after the fuel injected from the second injector reaches the intake opening, it is possible to form a mixture having a light and shade as in the case of direct injection. As a result, carbon monoxide is largely generated due to incomplete combustion in the dark portion, but oxygen remains in the light portion, so that the carbon monoxide and oxygen discharged to the exhaust pipe cause an oxidation reaction in the exhaust purification catalyst and generate heat. For this reason, an early temperature rise effect of the catalyst can be obtained.

また、請求項5に係る本発明では、中・高速の高負荷運転時であると判断された場合、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第2インジェクタから燃料を噴射すると共に、第1インジェクタから燃料を噴射することで、多くの燃料を必要とする運転状態に対応する燃料を一回の行程で噴射することができる。これにより、次行程への燃料の持ち越しが生じる虞がなくなり、燃料の吹き抜けを抑えて未燃HCの増大をなくすと共に、燃料の気化を促進してPM(粒子状物質)の増大を抑制することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when it is determined that the vehicle is operating at a medium or high speed and high load, the fuel is injected from the second injector into which fuel is injected so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke. In addition to injecting fuel from the first injector, it is possible to inject fuel corresponding to an operation state that requires a large amount of fuel in a single stroke. This eliminates the possibility of fuel carryover to the next stroke, suppresses fuel blow-through and eliminates unburned HC, and promotes fuel vaporization to suppress PM (particulate matter) increase. Can do.

また、請求項6に係る本発明の内燃機関は、請求項5に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第1インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第2インジェクタの燃料噴射量を多くし、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第1インジェクタの燃料噴射量を多くするように、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。   The internal combustion engine of the present invention according to claim 6 is the internal combustion engine according to claim 5, wherein the fuel injection control means determines that the engine is in a start / warm operation state by the operation state determination means. In this case, the fuel injection amount of the second injector is increased compared to the fuel injection amount of the first injector, and if it is determined that the engine is in a medium / high speed / high load operation state, the second injector Fuel is injected from the first injector and the second injector so that the fuel injection amount of the first injector is larger than the fuel injection amount.

請求項6に係る本発明では、始動時等の冷態状態では、第2インジェクタの燃料噴射量を多くして気化が促進された燃料が多く供給され、中・高速の高負荷状態では、第1インジェクタの燃料噴射量を多くして大量の燃料がシリンダ内に供給される。   In the present invention according to claim 6, in a cold state such as at the time of start-up, a large amount of fuel whose vaporization is promoted by increasing the fuel injection amount of the second injector is supplied. A large amount of fuel is supplied into the cylinder by increasing the fuel injection amount of one injector.

また、請求項7に係る本発明の内燃機関は、請求項5又は6に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタから噴射された燃料が前記吸気開口に到達した後に前記第1インジェクタから燃料を噴射するように噴射時期が設定され、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期と、前記第1インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されていることを特徴とする。   The internal combustion engine of the present invention according to claim 7 is the internal combustion engine according to claim 5 or 6, wherein the fuel injection control means is in the start / warm operation state by the operation state determination means. Is determined, the injection timing is set so that the fuel injected from the second injector reaches the intake opening and then the fuel is injected from the first injector, and the engine is in the middle high speed / high load operation state. Is determined so that the time when the fuel injected by the second injector reaches the intake opening and the time when the fuel injected by the first injector reaches the intake opening are substantially the same. An injection timing is set.

請求項7にかかる本発明では、始動・暖気運転状態の時には、第2インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達し、その後に第1インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達するので、第2インジェクタで噴射されて気化が促進された燃料を第1インジェクタで噴射された燃料でシリンダ内に押し込むことができ、第1インジェクタで噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて燃焼を安定させることができると共に、濃淡の混合気を形成し燃焼後に一酸化炭素と酸素を触媒へ供給することで、早期昇温効果が得られる。   In the present invention according to claim 7, in the start-up / warm-up operation state, the fuel injected by the second injector reaches the intake opening, and then the fuel injected by the first injector reaches the intake opening. The fuel injected by the second injector and accelerated in vaporization can be pushed into the cylinder by the fuel injected by the first injector, and the fuel injected by the first injector is collected around the spark plug to stabilize the combustion. In addition, an early temperature rise effect can be obtained by forming a mixture of light and light and supplying carbon monoxide and oxygen to the catalyst after combustion.

また、中・高速の高負荷状態の時には、第2インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達する時期と、第1インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達する時期が略同時になるので、排気通路への燃料の吹き抜けを最小限に抑制することができる。   Also, when the medium / high speed high load state, the time when the fuel injected by the second injector reaches the intake opening and the time when the fuel injected by the first injector reaches the intake opening are substantially the same. It is possible to minimize the blow-through of fuel into the exhaust passage.

また、請求項8に係る本発明の内燃機関は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記第2インジェクタは、前記第1インジェクタの上流側の吸気通路に配されていることを特徴とする。   An internal combustion engine according to an eighth aspect of the present invention is the internal combustion engine according to any one of the first to seventh aspects, wherein the second injector is provided in an intake passage upstream of the first injector. It is arranged.

請求項8に係る本発明では、第1インジェクタの上流側の吸気通路に第2インジェクタを配したので、第2インジェクタから噴射された燃料の吸気通路での滞留時間が確保され、燃料の気化を十分に促進することができる。   In the present invention according to claim 8, since the second injector is arranged in the intake passage upstream of the first injector, the residence time of the fuel injected from the second injector in the intake passage is secured, and the fuel is vaporized. It can be promoted sufficiently.

第1インジェクタと第2インジェクタを流れ方向で吸気通路の同じ位置に配置し、第2インジェクタの噴射口を吸気通路の上流側に向けることも可能である。この場合、第2インジェクタから吸気通路の上流側に燃料が噴射され、吸気流により吸気開口側に送られることで、燃料の吸気通路での滞留時間が確保される。   It is also possible to arrange the first injector and the second injector at the same position in the intake passage in the flow direction and direct the injection port of the second injector toward the upstream side of the intake passage. In this case, the fuel is injected from the second injector to the upstream side of the intake passage and is sent to the intake opening side by the intake air flow, so that the residence time of the fuel in the intake passage is secured.

本発明の内燃機関は、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。   The internal combustion engine of the present invention accurately controls the state of fuel arrival at the intake opening when the intake valve opens during the intake stroke without providing the cylinder with a direct injection injector that directly injects fuel into the cylinder. As a result, it is possible to maintain the performance when fuel is directly injected into the cylinder and obtain high performance in a wide range of operating conditions from cold to warm and medium / high speed high load operation. It becomes possible.

本本発明の一実施形態例に係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 an embodiment of the present invention. 図1中の要部構成図である。It is a principal part block diagram in FIG. 燃料噴射制御の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of fuel injection control. 燃料噴射の制御フローチャートである。It is a control flowchart of fuel injection. 燃料噴射時期を説明する行程説明図である。It is stroke explanatory drawing explaining a fuel-injection time. 燃料噴射時期を説明する行程説明図である。It is stroke explanatory drawing explaining a fuel-injection time.

図1、図2に基づいて本発明の内燃機関を説明する。   The internal combustion engine of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には本発明の一実施例に係る内燃機関の全体の概略構成、図2(a)には吸気ポート周りの側面状態の構成、図2(b)には吸気ポート周りの平面状態の構成を示してある。   FIG. 1 shows an overall schematic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) shows a configuration of a side surface around an intake port, and FIG. 2 (b) shows a plan view around an intake port. The configuration is shown.

図1に示すように、内燃機関(エンジン)であるエンジン本体(以下、エンジンと称する)1のシリンダヘッド2には気筒毎に点火プラグ3が取り付けられ、点火プラグ3には高電圧を出力する点火コイル4が接続されている。シリンダヘッド2には気筒毎に吸気ポート5(吸気通路)が形成され、各吸気ポート5の燃焼室6側の吸気開口には吸気バルブ7がそれぞれ設けられている。吸気バルブ7は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト(図示省略)のカムに倣って開閉作動され、各吸気ポート5と燃焼室6との連通・遮断を行なうようになっている。   As shown in FIG. 1, a spark plug 3 is attached to a cylinder head 2 of an engine body (hereinafter referred to as an engine) 1 that is an internal combustion engine (engine) for each cylinder, and a high voltage is output to the spark plug 3. An ignition coil 4 is connected. In the cylinder head 2, an intake port 5 (intake passage) is formed for each cylinder, and an intake valve 7 is provided in each intake port 5 at an intake opening on the combustion chamber 6 side. The intake valve 7 is opened and closed in accordance with a cam of a camshaft (not shown) that rotates in accordance with the engine rotation, so that the intake ports 5 and the combustion chambers 6 are communicated and blocked.

各吸気ポート5には吸気マニホールド9の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート5に吸気マニホールド9が連通している。吸気マニホールド9(またはシリンダヘッド2)には電磁式の第1燃料噴射弁(第1インジェクタ)10が取り付けられ、燃料タンクから燃料パイプを介して第1インジェクタ10に燃料が供給される。   One end of an intake manifold 9 is connected to each intake port 5, and the intake manifold 9 communicates with each intake port 5. An electromagnetic first fuel injection valve (first injector) 10 is attached to the intake manifold 9 (or cylinder head 2), and fuel is supplied from the fuel tank to the first injector 10 via a fuel pipe.

吸気マニホールド9(またはシリンダヘッド2)の第1インジェクタ10の上流側には電磁式の第2燃料噴射弁(第2インジェクタ)25が取り付けられ、燃料タンクから燃料パイプを介して第2インジェクタ25に燃料が供給される。第1インジェクタ10及び第2インジェクタ25は、吸気ポート5内に独立して個別に燃料を噴射する。   An electromagnetic second fuel injection valve (second injector) 25 is attached to the upstream side of the first injector 10 of the intake manifold 9 (or the cylinder head 2), and is connected from the fuel tank to the second injector 25 via a fuel pipe. Fuel is supplied. The first injector 10 and the second injector 25 independently inject fuel into the intake port 5.

シリンダヘッド2には気筒毎に排気ポート11が形成され、各排気ポート11の燃焼室6側には排気バルブ12がそれぞれ設けられている。排気バルブ12は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト(図示省略)のカムに倣って開閉作動され、各排気ポート11と燃焼室6との連通・遮断を行うようになっている。そして、各排気ポート11には排気マニホールド13の一端がそれぞれ接続され、各排気ポート11に排気マニホールド13が連通している。   An exhaust port 11 is formed for each cylinder in the cylinder head 2, and an exhaust valve 12 is provided on the combustion chamber 6 side of each exhaust port 11. The exhaust valve 12 is opened and closed in accordance with a cam of a camshaft (not shown) that rotates in accordance with the engine rotation, so that the exhaust ports 11 and the combustion chamber 6 are communicated / blocked. One end of an exhaust manifold 13 is connected to each exhaust port 11, and the exhaust manifold 13 communicates with each exhaust port 11.

尚、このようなエンジンは公知のものであるため、構成の詳細については省略してある。   In addition, since such an engine is a well-known thing, it abbreviate | omitted about the detail of the structure.

第1インジェクタ10、第2インジェクタ25の上流側における吸気マニホールド9には吸気管14が接続され、吸気管14には電磁式のスロットルバルブ15が取り付けられ、スロットルバルブ15の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ16が設けられている。アクセルペダル61の踏み込み状態がアクセルポジションセンサ62で検出され、アクセルポジションセンサ62の検出情報に基づいてスロットルバルブ15が動作される。また、アクセルポジションセンサ62によりアクセルペダル61の踏み込みの解除(減速・下り坂走行)が検出される。   An intake pipe 14 is connected to the intake manifold 9 on the upstream side of the first injector 10 and the second injector 25, and an electromagnetic throttle valve 15 is attached to the intake pipe 14 to detect the valve opening degree of the throttle valve 15. A throttle position sensor 16 is provided. The depression state of the accelerator pedal 61 is detected by the accelerator position sensor 62, and the throttle valve 15 is operated based on the detection information of the accelerator position sensor 62. Further, the accelerator position sensor 62 detects the release of the accelerator pedal 61 (deceleration / downhill traveling).

スロットルバルブ15の上流側には吸入空気量を計測するエアフローセンサ17が設けられている。エアフローセンサ17としては、カルマン渦流式やホットフィルム式のエアフローセンサが使用される。また、吸気マニホールド9とスロットルバルブ15との間における吸気管14にはサージタンク18が設けられている。   An air flow sensor 17 that measures the amount of intake air is provided upstream of the throttle valve 15. As the air flow sensor 17, a Karman vortex type or hot film type air flow sensor is used. A surge tank 18 is provided in the intake pipe 14 between the intake manifold 9 and the throttle valve 15.

排気マニホールド13の他端には排気管20が接続され、排気マニホールド13には排気ガス循環ポート(EGRポート)21が分岐している。EGRポート21にはEGR管22の一端が接続され、EGR管22の他端はサージタンク18の上流部の吸気管14に接続されている。サージタンク18に近接するEGR管22にはEGRバルブ23が設けられ、EGRバルブ23が開かれることにより排気ガスの一部がEGR管22を介してサージタンク18の上流部の吸気管14に導入される。   An exhaust pipe 20 is connected to the other end of the exhaust manifold 13, and an exhaust gas circulation port (EGR port) 21 is branched to the exhaust manifold 13. One end of an EGR pipe 22 is connected to the EGR port 21, and the other end of the EGR pipe 22 is connected to the intake pipe 14 upstream of the surge tank 18. An EGR valve 23 is provided in the EGR pipe 22 close to the surge tank 18, and a part of the exhaust gas is introduced into the intake pipe 14 upstream of the surge tank 18 through the EGR pipe 22 by opening the EGR valve 23. Is done.

EGR装置は、排気ガスの一部をエンジン1の吸気系(サージタンク18)に還流させ、エンジン1の燃焼室6内の燃焼温度を低下させ、窒素酸化物(NOx)の排出量を低減させるための装置であり、EGRバルブ23が開閉動作されることにより開度に応じて所定のEGR率で排気ガスの一部がEGRガスとして吸気系に還流される。   The EGR device recirculates a part of the exhaust gas to the intake system (surge tank 18) of the engine 1, lowers the combustion temperature in the combustion chamber 6 of the engine 1, and reduces the emission amount of nitrogen oxides (NOx). When the EGR valve 23 is opened and closed, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system as EGR gas at a predetermined EGR rate according to the opening degree.

EGR装置により排気ガスをエンジン1の吸気系に還流させることにより、スロットルバルブ15で規制される空気量を減らすことができ、即ち、スロットルバルブ15を開いても大量の空気が流入することがなく、スロットルバルブ15の絞り損失を減少させることができる。また、低速、低回転領域であっても、燃焼室に流入する吸気に乱れを生じさせることができる。   By returning the exhaust gas to the intake system of the engine 1 by the EGR device, the amount of air regulated by the throttle valve 15 can be reduced, that is, a large amount of air does not flow even when the throttle valve 15 is opened. The throttle loss of the throttle valve 15 can be reduced. Further, even in the low speed and low rotation range, the intake air flowing into the combustion chamber can be disturbed.

サージタンク18の上流部の吸気管14には過給機51が備えられ、過給機51はエンジン1の排気ガスが、排気マニホールド13に設けられた排気タービン51aを回転させ、排気タービン51aに直結した吸気コンプレッサ51bの作動により、吸気が加圧されて体積密度が高められ、加圧されて体積密度が高められた吸気が燃焼室6に送られる(過給される)。   The intake pipe 14 upstream of the surge tank 18 is provided with a supercharger 51. The supercharger 51 causes the exhaust gas of the engine 1 to rotate an exhaust turbine 51a provided in the exhaust manifold 13 to the exhaust turbine 51a. By the operation of the directly connected intake compressor 51b, the intake air is pressurized and the volume density is increased, and the intake air whose pressure is increased and the volume density is increased is sent to the combustion chamber 6 (supercharged).

排気マニホールド13に接続された排気管20には、排気浄化触媒(例えば、三元触媒)55が介装され、排気浄化触媒55により排気ガスが浄化される。例えば、排気浄化触媒55では、排気空燃比が理論空燃比(ストイキ)近傍の時に排気ガス中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)等が浄化される。また、排気空燃比が酸化雰囲気(リーン空燃比)になった際に、HCやCOが酸化・浄化されると共に、排気空燃比が還元雰囲気(リッチ空燃比)となるまで酸素(O)がストレージされ、リッチ空燃比となった際に、NOxが還元・浄化されると共に、ストレージされたOが放出され、HCやCOが酸化・浄化される。 An exhaust purification catalyst (for example, a three-way catalyst) 55 is interposed in the exhaust pipe 20 connected to the exhaust manifold 13, and exhaust gas is purified by the exhaust purification catalyst 55. For example, the exhaust purification catalyst 55 purifies hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), etc. in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). Further, when the exhaust air / fuel ratio becomes an oxidizing atmosphere (lean air / fuel ratio), HC and CO are oxidized and purified, and oxygen (O 2 ) is added until the exhaust air / fuel ratio becomes a reducing atmosphere (rich air / fuel ratio). When the air-fuel ratio is stored and becomes a rich air-fuel ratio, NOx is reduced and purified, and the stored O 2 is released, and HC and CO are oxidized and purified.

エンジン1には、吸気バルブ7及び排気バルブ12のリフト量及びリフト時期(バルブ動作状態)を任意に変更する可変動弁機構63が設けられ、可変動弁機構63によりカムの位相が変更される等して、吸気バルブ7及び排気バルブ12の動作状態が任意に設定される。また、エンジン1には、クランク角を検出してエンジン回転速度(Ne)を求めるクランク角センサ32、冷却水温を検出する水温センサ33が備えられている。   The engine 1 is provided with a variable valve mechanism 63 that arbitrarily changes the lift amount and lift timing (valve operating state) of the intake valve 7 and the exhaust valve 12, and the cam phase is changed by the variable valve mechanism 63. For example, the operation states of the intake valve 7 and the exhaust valve 12 are arbitrarily set. Further, the engine 1 is provided with a crank angle sensor 32 that detects a crank angle and obtains an engine rotation speed (Ne), and a water temperature sensor 33 that detects a cooling water temperature.

ECU(電子コントロールユニット)31は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えている。このECU31により、エンジン1の総合的な制御が行われる。   The ECU (electronic control unit) 31 includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like. The ECU 31 performs comprehensive control of the engine 1.

ECU31の入力側には、上述したスロットルポジションセンサ16、エアフローセンサ17、クランク角センサ32、水温センサ33、アクセルポジションセンサ62等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、ECU31には、可変動弁機構63の情報が入力され、吸気バルブ7及び排気バルブ12のリフト量及びリフト時期の情報が送られる。   Various sensors such as the throttle position sensor 16, the air flow sensor 17, the crank angle sensor 32, the water temperature sensor 33, and the accelerator position sensor 62 described above are connected to the input side of the ECU 31, and detection information from these sensors is input. The Further, information on the variable valve mechanism 63 is input to the ECU 31, and information on the lift amount and lift timing of the intake valve 7 and the exhaust valve 12 is sent.

一方、ECU31の出力側には、上述の点火コイル4、スロットルバルブ15、第1インジェクタ10、第2インジェクタ25の駆動装置、EGRバルブ23、可変動弁機構63等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきECU31で演算された燃料噴射量、燃料噴射期間、燃料噴射時期、点火時期、EGRバルブ23の操作時期・操作量、吸気バルブ7及び排気バルブ12の動作状態(バルブ動作状態)等がそれぞれ出力される。   On the other hand, the output side of the ECU 31 is connected with various output devices such as the ignition coil 4, the throttle valve 15, the first injector 10, the drive device of the second injector 25, the EGR valve 23, and the variable valve mechanism 63. Yes. These various output devices include a fuel injection amount calculated by the ECU 31 based on detection information from various sensors, a fuel injection period, a fuel injection timing, an ignition timing, an operation timing / operation amount of the EGR valve 23, an intake valve 7 and The operating state (valve operating state) of the exhaust valve 12 and the like are output.

各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比に設定され、目標空燃比に応じた量の燃料が適正なタイミングでインジェクタ10から噴射され、また、スロットルバルブ15が適正な開度に調整され、点火プラグ3により適正なタイミングで火花点火が実施される。   Based on detection information from various sensors, the air-fuel ratio is set to an appropriate target air-fuel ratio, an amount of fuel corresponding to the target air-fuel ratio is injected from the injector 10 at an appropriate timing, and the throttle valve 15 is opened appropriately. The spark ignition is performed at an appropriate timing by the spark plug 3.

本実施例のエンジン1は、吸気通路に第1インジェクタ10を備えると共に、第1インジェクタ10の上流側、即ち、第1インジェクタ10よりも燃料の噴射経路が長くなるように第2インジェクタ25を備え、第1インジェクタ10及び第2インジェクタ25から燃料を噴射させるようになっている(燃料噴射制御手段)。つまり、少なくとも吸気行程で第1インジェクタ10から燃料を噴射し、吸気行程の前である排気行程で第2インジェクタ25から燃料を噴射し、吸気バルブ7が開弁している時期に、噴射した燃料が吸気バルブ7の近傍(吸気開口)に到達するように制御される。   The engine 1 of the present embodiment includes a first injector 10 in the intake passage, and a second injector 25 on the upstream side of the first injector 10, that is, so that the fuel injection path is longer than the first injector 10. The fuel is injected from the first injector 10 and the second injector 25 (fuel injection control means). That is, the fuel injected from the first injector 10 at least in the intake stroke, injected from the second injector 25 in the exhaust stroke before the intake stroke, and injected at the timing when the intake valve 7 is opened. Is controlled to reach the vicinity of the intake valve 7 (intake opening).

つまり、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように、制御性良く燃料が噴射される第1インジェクタ10、及び、吸気通路での滞留時間が確保され、燃料の気化を十分に促進することができるように燃料が噴射される第2インジェクタ25から、燃料を独立して噴射することができる。   That is, the first injector 10 in which the fuel is injected with good controllability and the residence time in the intake passage are secured so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke, and vaporization of the fuel is sufficiently promoted. The fuel can be injected independently from the second injector 25 into which the fuel is injected.

これにより、燃料の気化の促進と燃料の成層化の維持を任意に調整して両立することができ、吸気行程中に吸気バルブ7が開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御して、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、燃焼室6の内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。   As a result, it is possible to arbitrarily adjust both the promotion of fuel vaporization and the maintenance of fuel stratification, and accurately control the state of fuel arrival at the intake opening when the intake valve 7 opens during the intake stroke. And maintaining the performance when fuel is injected directly into the combustion chamber 6 in a wide range of operating conditions from cold to warm and medium to high speed high load operation, to obtain high performance Is possible.

吸気バルブ7が開弁している時期に、噴射した燃料が吸気バルブ7の近傍(吸気開口)に到達するように、第1インジェクタ10及び第2インジェクタ25から燃料を噴射することにより、吸気ポート5や吸気バルブ7の傘部等への燃料の付着を抑制して燃料を供給することができ、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用できる。   By injecting fuel from the first injector 10 and the second injector 25 so that the injected fuel reaches the vicinity (intake opening) of the intake valve 7 when the intake valve 7 is open, the intake port The fuel can be supplied while suppressing the adhesion of the fuel to the umbrella part of the intake valve 7 or the intake valve 7, and the vaporization latent heat of the fuel can be used for cooling the intake air.

このため、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制すると共に、空気密度を高めて全負荷時の吸入空気量を増大させ、ポート噴射であっても、吸気冷却の効果を最大限に引き出すことができる。   For this reason, the temperature of the air-fuel mixture is lowered to suppress the occurrence of knocking, and the air density is increased to increase the amount of intake air at full load, thereby maximizing the effect of intake air cooling even for port injection. be able to.

そして、本実施例のエンジン1は、運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、運転状態判断手段の判断に応じて(エンジン1の運転状態に応じて)第1インジェクタ10からの燃料の噴射、及び、第2インジェクタ25からの燃料の噴射が制御される。   The engine 1 according to this embodiment includes an operation state determination unit that determines an operation state, and injects fuel from the first injector 10 according to the determination of the operation state determination unit (according to the operation state of the engine 1). And the injection of the fuel from the 2nd injector 25 is controlled.

図3から図6に基づいて燃料噴射の具体的な制御を説明する。   Specific control of fuel injection will be described with reference to FIGS.

図3には燃料噴射制御の制御ブロックの概略構成、図4には燃料噴射の制御フローチャート、図5には始動・暖気運転時の燃料噴射時期の行程説明、図6には高負荷運転時の燃料噴射時期の行程説明を示してある。   3 is a schematic configuration of a control block for fuel injection control, FIG. 4 is a control flowchart for fuel injection, FIG. 5 is a description of the stroke of fuel injection timing during start-up / warm-up operation, and FIG. The stroke explanation of the fuel injection timing is shown.

図3に示すように、ECU31には、クランク角センサ32の検出情報によるエンジン回転速度(Ne)、エアフローセンサ17の検出情報、アクセルポジションセンサ62の検出情報、スロットルポジションセンサ16の検出情報、可変動弁機構63の情報による位相リフト情報(バルブ位相、バルブリフト)、車速情報が入力される。   As shown in FIG. 3, the ECU 31 has an engine speed (Ne) based on detection information from the crank angle sensor 32, detection information from the airflow sensor 17, detection information from the accelerator position sensor 62, detection information from the throttle position sensor 16, Phase lift information (valve phase, valve lift) and vehicle speed information based on information from the variable valve mechanism 63 are input.

ECU31には、エンジン1の運転状態を判断する運転状態判断手段71が備えられ、運転状態判断手段71では各種の入力情報に応じて、例えば、始動(クランキング)状態であるか、暖気運転状態であるか、中・高速の高負荷運転状態であるかが判断される。運転状態判断手段71で判断された運転状態の情報は噴射状態設定手段72に送られる。噴射状態設定手段72では、運転状態に応じて第1インジェクタ10及び第2インジェクタ25の燃料噴射量、燃料噴射時期が設定される。噴射状態設定手段72で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期は、第1インジェクタ噴射手段73及び第2インジェクタ噴射手段74に送られる。   The ECU 31 is provided with an operation state determination unit 71 that determines the operation state of the engine 1. The operation state determination unit 71 is, for example, in a start (cranking) state or a warm-up operation state according to various input information. Or whether the vehicle is in a medium / high speed, high-load operation state. Information on the operation state determined by the operation state determination means 71 is sent to the injection state setting means 72. In the injection state setting means 72, the fuel injection amount and fuel injection timing of the first injector 10 and the second injector 25 are set according to the operating state. The fuel injection amount and fuel injection timing set by the injection state setting means 72 are sent to the first injector injection means 73 and the second injector injection means 74.

第1インジェクタ噴射手段73からは、噴射状態設定手段72で設定された燃料噴射量が、少なくとも吸気行程で噴射されるように、第1インジェクタ10に燃料噴射の指示が出力される。第2インジェクタ噴射手段74からは、噴射状態設定手段72で設定された燃料噴射量が、吸気行程の前である排気行程で噴射されるように、第2インジェクタ25に燃料噴射の指示が出力される。   The first injector injection means 73 outputs a fuel injection instruction to the first injector 10 so that the fuel injection amount set by the injection state setting means 72 is injected at least in the intake stroke. The second injector injection means 74 outputs a fuel injection instruction to the second injector 25 so that the fuel injection amount set by the injection state setting means 72 is injected in the exhaust stroke before the intake stroke. The

具体的な処理の状況を説明する。   A specific processing situation will be described.

図4に示すように、処理がスタートすると、ステップS1で運転状態が読込まれ、ステップS2で燃料噴射量、燃料噴射時期が決定される。ステップS3で始動運転であるか(クランキング中であるか)否かが判断され、始動運転ではないと判断された場合、ステップS4で暖気運転であるか否かが判断される。   As shown in FIG. 4, when the process starts, the operating state is read in step S1, and the fuel injection amount and fuel injection timing are determined in step S2. In step S3, it is determined whether the engine is in the starting operation (cranking is in progress). If it is determined that the engine is not in the starting operation, it is determined in step S4 whether the operation is a warm-up operation.

ステップS3で始動運転であると判断された場合、もしくは、ステップS4で暖気運転であると判断された場合、即ち、エンジン1が始動・暖気運転状態であると判断された場合、ステップS5で始動・暖機運転の燃料噴射が実行される。   If it is determined in step S3 that the engine is in the starting operation, or if it is determined in step S4 that it is in the warming-up operation, that is, if it is determined that the engine 1 is in the starting / warming-up operation state, the engine is started in step S5. -Fuel injection for warm-up operation is executed.

ステップS4で暖気運転ではないと判断された場合、ステップS6で中(高)速・高負荷運転(中高速・高負荷運転)であるか否かが判断される。ステップS6で中(高)速・高負荷運転であると判断された場合、ステップS7で高負荷運転の燃料噴射が実行される。   If it is determined in step S4 that it is not a warm-up operation, it is determined in step S6 whether the vehicle is in a medium (high) speed / high load operation (medium / high speed / high load operation). If it is determined in step S6 that the operation is medium (high) speed / high load operation, fuel injection for high load operation is executed in step S7.

ステップS6で中(高)速・高負荷運転ではないと判断された場合、ステップS8で通常運転の燃料噴射が実行される。通常運転の燃料噴射は、第1インジェクタ10から、少なくとも吸気行程を含む時期に所定量の燃料が噴射される。   If it is determined in step S6 that the operation is not middle (high) speed / high load operation, normal operation fuel injection is executed in step S8. In normal operation fuel injection, a predetermined amount of fuel is injected from the first injector 10 at a time including at least the intake stroke.

図5に基づいて、始動・暖機運転の燃料噴射について説明する。   Based on FIG. 5, fuel injection for start-up / warm-up operation will be described.

始動・暖気運転では、冷態時等で燃料が十分に気化できないことが考えられるため、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように(図5中実線で示してある)、排気行程で燃料が噴射される第2インジェクタ25から燃料を噴射すると共に(図5中点線で示してある)、吸気行程で第1インジェクタ10から燃料を噴射する(図5中点線で示してある)。   In start-up / warm-up operation, it is considered that the fuel cannot be sufficiently vaporized in the cold state or the like, so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke (shown by the solid line in FIG. 5). Fuel is injected from the second injector 25 into which fuel is injected (shown by the dotted line in FIG. 5), and fuel is injected from the first injector 10 in the intake stroke (shown by the dotted line in FIG. 5).

燃料の噴射量(図5中左右方向の幅)は、第1インジェクタ10から噴射される燃料量よりも第2インジェクタ25から噴射される燃料量が多く設定されている。そして、第2インジェクタ25から噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第1インジェクタ10から燃料を噴射するように噴射時期が設定されている(図5中点線で示してある)。   The fuel injection amount (width in the left-right direction in FIG. 5) is set such that the amount of fuel injected from the second injector 25 is larger than the amount of fuel injected from the first injector 10. The injection timing is set so that the fuel injected from the second injector 25 reaches the intake opening and then injected from the first injector 10 (shown by the dotted line in FIG. 5).

これにより、燃料の吸気開口への到達時期は、第2インジェクタ25から噴射された燃料が、全て吸気開口に到達した後に、第1インジェクタ10から噴射された燃料が吸気開口に到達するように設定される。そして、第2インジェクタ25から噴射される燃料は、バルブオーバーラップ期間の後に吸気開口に到達するように設定されている。   Thereby, the arrival time of the fuel at the intake opening is set so that the fuel injected from the second injector 25 reaches the intake opening after all of the fuel injected from the second injector 25 reaches the intake opening. Is done. The fuel injected from the second injector 25 is set to reach the intake opening after the valve overlap period.

始動・暖気運転における燃料噴射では、第2インジェクタ25から噴射された燃料が吸気開口に到達するまでに燃料の気化が促進されて燃焼室6の内部に送られ、第1インジェクタ10から噴射された燃料の成層燃焼が確保される。これにより、燃焼の安定性を維持した状態で、未燃HCやPM(粒子状物質)の増大を抑制することができ、また、エンジンオイルの希薄化の発生を抑制することができる。   In the fuel injection in the start-up / warm-up operation, the fuel injected from the second injector 25 is promoted to be vaporized by the time it reaches the intake opening, sent to the inside of the combustion chamber 6, and injected from the first injector 10. The stratified combustion of fuel is ensured. Thereby, increase of unburned HC and PM (particulate matter) can be suppressed while maintaining the stability of combustion, and occurrence of dilution of engine oil can be suppressed.

また、第2インジェクタ25から噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第1インジェクタ10から燃料を噴射することで、十分に気化した燃料を、第1インジェクタ10から噴射される燃料で燃焼室6内に押し込むことができ、第1インジェクタ10で噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて燃焼を安定させることができ、点火時期の遅角時に燃焼を安定させることができると共に、濃淡の混合気を形成し燃焼後に一酸化炭素と酸素を触媒へ供給することで、早期昇温効果が得られる。   In addition, the fuel injected from the first injector 10 after the fuel injected from the second injector 25 has reached the intake opening allows the sufficiently vaporized fuel to be converted into the combustion chamber 6 with the fuel injected from the first injector 10. The fuel injected by the first injector 10 can be collected around the spark plug to stabilize the combustion, and the combustion can be stabilized when the ignition timing is retarded. By forming carbon dioxide and supplying carbon monoxide and oxygen to the catalyst after combustion, an early temperature rise effect can be obtained.

図6に基づいて、中(高)速・高負荷運転の燃料噴射について説明する。   Based on FIG. 6, fuel injection for medium (high) speed / high load operation will be described.

中(高)速・高負荷運転では、多くの燃料を必要とする運転状態に対応する燃料を一回の行程で噴射するため、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように排気行程で第2インジェクタ25から燃料を噴射すると共に(図6中実線で示してある)、排気行程から吸気行程にかけて第1インジェクタ10から燃料を噴射する(図6中実線で示してある)。   In medium (high) speed / high load operation, fuel corresponding to operating conditions that require a lot of fuel is injected in a single stroke, so that the fuel reaches the intake opening during the intake stroke. Fuel is injected from the second injector 25 (shown by a solid line in FIG. 6), and fuel is injected from the first injector 10 from the exhaust stroke to the intake stroke (shown by a solid line in FIG. 6).

燃料の噴射量(図6中左右方向の幅)は、第2インジェクタ25から噴射される燃料量よりも第1インジェクタ10から噴射される燃料量が多く設定されている。そして、第2インジェクタ25で噴射された燃料が吸気開口に到達する時期と、第1インジェクタ10で噴射された燃料が吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されている(図6中点線で示してある)。そして、第1インジェクタ10から噴射される燃料、及び、第2インジェクタ25から噴射される燃料は、バルブオーバーラップ期間の後に吸気開口に到達するように設定されている(図6中点線で示してある)。   The fuel injection amount (width in the left-right direction in FIG. 6) is set such that the amount of fuel injected from the first injector 10 is larger than the amount of fuel injected from the second injector 25. The injection timing is set so that the timing at which the fuel injected by the second injector 25 reaches the intake opening and the timing at which the fuel injected by the first injector 10 reaches the intake opening are substantially the same ( (Indicated by a dotted line in FIG. 6). The fuel injected from the first injector 10 and the fuel injected from the second injector 25 are set to reach the intake opening after the valve overlap period (shown by the dotted line in FIG. 6). is there).

これにより、一回の行程で(吸気行程中に)多くの燃料を噴射することができ、次行程への燃料の持ち越しが生じる虞がなくなり、排気通路への燃料の吹き抜けを最小限に抑制して燃料の吹き抜けを抑え、未燃HCの増大をなくし、PM(粒子状物質)の増大を抑制することができる。   As a result, a large amount of fuel can be injected in a single stroke (during the intake stroke), there is no risk of carry over of fuel to the next stroke, and fuel blowout into the exhaust passage is minimized. Thus, it is possible to suppress the blow-through of the fuel, eliminate the increase in unburned HC, and suppress the increase in PM (particulate matter).

上述した実施例では、第2インジェクタ25から燃料を噴射させる時期を吸気行程よりも前の行程である排気行程に設定したが、吸気経路の状況により、排気行程よりも前の行程である膨張行程で燃料を噴射させるようにすることも可能である。   In the embodiment described above, the timing for injecting fuel from the second injector 25 is set to the exhaust stroke that is the stroke before the intake stroke, but the expansion stroke that is the stroke before the exhaust stroke is determined depending on the state of the intake path. It is also possible to inject fuel.

また、第1インジェクタ10の上流に第2インジェクタ25を配置した例を挙げて説明したが、第1インジェクタ10と第2インジェクタ25を流れ方向で吸気通路の同じ位置に配置し、第2インジェクタ25の噴射口を吸気通路の上流側に向けることも可能である。この場合、第2インジェクタ25から吸気通路の上流側に燃料が噴射され、吸気流により吸気開口側に送られることで、燃料の吸気通路での滞留時間が確保される。   In addition, the example in which the second injector 25 is arranged upstream of the first injector 10 has been described, but the first injector 10 and the second injector 25 are arranged at the same position in the intake passage in the flow direction, and the second injector 25 is arranged. It is also possible to direct the injection port to the upstream side of the intake passage. In this case, the fuel is injected from the second injector 25 to the upstream side of the intake passage and is sent to the intake opening side by the intake air flow, so that the residence time of the fuel in the intake passage is secured.

従って、上述したエンジン1は、燃焼室6の内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブ7が開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、燃焼室6の内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。   Therefore, the engine 1 described above does not have a direct injection injector that directly injects fuel into the combustion chamber 6 inside the cylinder, and the fuel reaches the intake opening when the intake valve 7 opens during the intake stroke. By accurately controlling this, the performance when fuel is directly injected into the combustion chamber 6 is maintained in a wide range of operating conditions from the cold state to the middle / high speed high load operation after warming, High performance can be obtained.

本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部(筒内)に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関の産業分野で利用することができる。   In the present invention, by accurately setting the state of fuel injection into the intake passage, performance is improved without directly providing a fuel injection device in the cylinder (inside the cylinder) directly in the cylinder. It can be used in the industrial field of internal combustion engines.

1 エンジン本体(エンジン)
2 シリンダヘッド
3 点火プラグ
4 点火コイル
5 吸気ポート
6 燃焼室
7 吸気バルブ
9 吸気マニホールド
10 第1燃料噴射弁(第1インジェクタ)
11 排気ポート
12 排気バルブ
13 排気マニホールド
14 吸気管
15 スロットルバルブ
16 スロットルポジションセンサ
17 エアフローセンサ
18 サージタンク
20 排気管
21 排気ガス循環ポート(EGRポート)
22 EGR管
25 第2燃料噴射弁(第2インジェクタ)
31 ECU
32 クランク角センサ
33 水温センサ
51 過給機
55 排気浄化触媒
61 アクセルペダル
62 アクセルポジションセンサ
63 可変動弁機構
71 運転状態判断手段
72 噴射状態設定手段
73 第1インジェクタ噴射手段
74 第2インジェクタ噴射手段
1 Engine body (Engine)
2 Cylinder Head 3 Spark Plug 4 Ignition Coil 5 Intake Port 6 Combustion Chamber 7 Intake Valve 9 Intake Manifold 10 First Fuel Injection Valve (First Injector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Exhaust port 12 Exhaust valve 13 Exhaust manifold 14 Intake pipe 15 Throttle valve 16 Throttle position sensor 17 Air flow sensor 18 Surge tank 20 Exhaust pipe 21 Exhaust gas circulation port (EGR port)
22 EGR pipe 25 Second fuel injection valve (second injector)
31 ECU
32 Crank angle sensor 33 Water temperature sensor 51 Supercharger 55 Exhaust purification catalyst 61 Accelerator pedal 62 Accelerator position sensor 63 Variable valve mechanism 71 Operating state determination means 72 Injection state setting means 73 First injector injection means 74 Second injector injection means

Claims (8)

吸気通路と筒内とを連通する吸気開口と、
燃料を吸気通路内に噴射する第1インジェクタと、
吸気通路での噴射燃料の滞留時間が前記第1インジェクタのものより長くなるように該第1インジェクタによる燃料噴射とは独立して燃料を吸気通路内に噴射する第2インジェクタと、
少なくとも吸気行程で前記第1インジェクタから燃料を噴射させて噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するようにすると共に、噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するように前記第2インジェクタから燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関。
An intake opening communicating the intake passage and the cylinder;
A first injector for injecting fuel into the intake passage;
A second injector for injecting fuel into the intake passage independently of fuel injection by the first injector so that the residence time of the injected fuel in the intake passage is longer than that of the first injector;
At least in the intake stroke, fuel is injected from the first injector so that the injected fuel reaches the intake opening during the intake stroke, and the injected fuel reaches the intake opening during the intake stroke. An internal combustion engine comprising: fuel injection control means for injecting fuel from the second injector.
請求項1に記載の内燃機関において、
機関の運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段の判断に応じて前記第1インジェクタからの燃料の噴射、及び、前記第2インジェクタからの燃料の噴射を制御する
ことを特徴とする内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 1,
Provided with an operating state determining means for determining the operating state of the engine;
The fuel injection control means includes
An internal combustion engine that controls injection of fuel from the first injector and injection of fuel from the second injector according to the determination of the operating state determination means.
請求項1又は2に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
吸気行程よりも前の行程で前記第2インジェクタ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 1 or 2,
The fuel injection control means includes
An internal combustion engine, wherein fuel is injected from the second injector in a stroke before an intake stroke.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記機関の吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期が変更され、前記排気バルブが閉じる前に前記吸気バルブが開く状態のバルブオーバーラップ期間を形成するバルブ開閉時期変更手段を備え、
前記燃料噴射制御手段は、
前記バルブ開閉時期変更手段により形成された前記バルブオーバーラップ期間の後に、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタからの燃料が前記吸気開口に到達するように、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタ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 any one of claims 1 to 3,
Valve opening / closing timing changing means for forming a valve overlap period in which the intake valve is opened before the exhaust valve is closed, and the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve of the engine is changed;
The fuel injection control means includes
From the first injector and the second injector, the fuel from the first injector and the second injector reaches the intake opening after the valve overlap period formed by the valve opening / closing timing changing means. An internal combustion engine characterized by injecting fuel.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により前記機関が始動・暖気運転状態、もしくは、中高速・高負荷運転状態であると判断された際に、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタ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 any one of claims 1 to 4,
The fuel injection control means includes
Fuel is injected from the first injector and the second injector when the operation state determination means determines that the engine is in a start / warm-up operation state or a medium / high speed / high load operation state. An internal combustion engine.
請求項5に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第1インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第2インジェクタの燃料噴射量を多くし、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第1インジェクタの燃料噴射量を多くするように、前記第1インジェクタ及び前記第2インジェクタ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 5,
The fuel injection control means includes
When the operation state determination means determines that the engine is in a start / warm operation state, the fuel injection amount of the second injector is increased compared to the fuel injection amount of the first injector, and the engine When it is determined that the high-speed / high-load operation state is established, the fuel from the first injector and the second injector is increased so that the fuel injection amount of the first injector is larger than the fuel injection amount of the second injector. An internal combustion engine characterized by injecting fuel.
請求項5又は6に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタから噴射された燃料が前記吸気開口に到達した後に前記第1インジェクタから燃料を噴射するように噴射時期が設定され、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第2インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期と、前記第1インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されている
ことを特徴とする内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 5 or 6,
The fuel injection control means includes
When the operation state determination means determines that the engine is in a start / warm-up operation state, the fuel injected from the second injector is injected from the first injector after reaching the intake opening. And when it is determined that the engine is in a medium / high speed / high load operation state, the time when the fuel injected by the second injector reaches the intake opening, and the injection by the first injector An internal combustion engine characterized in that the injection timing is set so that the timing at which the injected fuel reaches the intake opening is substantially the same.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記第2インジェクタは、前記第1インジェクタの上流側の吸気通路に配されている
ことを特徴とする内燃機関。


The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
The internal combustion engine, wherein the second injector is disposed in an intake passage upstream of the first injector.


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