JP2019218881A - Premixed compression ignition type engine - Google Patents

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Abstract

To provide a premixed compression ignition type engine which has a metal discharge electrode part facing a combustion chamber on the ceiling surface of the combustion chamber at its position near a fuel injection port of a fuel injection valve, for improving its thermal efficiency by reducing unburned fuel loss and cooling loss in an operation region where a load is equal to or higher than predetermined one.SOLUTION: In the operation region where the load is equal to or higher than the predetermined one, fuel injection is performed separately in an intake stroke and in a compression stroke. In the compression stroke, the fuel injection is performed over at a plurality of times in a specific period for the compression stroke (from when a quater of the compression stroke passes to when three-quater thereof passes).SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、予混合圧縮着火式エンジンに関する技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a homogeneous charge compression ignition engine.

従来より、燃焼室内で燃料と空気との混合気を自着火させる(HCCI燃焼させる)予混合圧縮着火式エンジンが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献1では、エンジンの燃焼室の壁面に遮熱層(断熱層)を設けることによって、該壁面からの燃焼熱の放出を抑制して、冷却損失を低減することで、エンジンの熱効率を向上させるようにしている。   BACKGROUND ART Conventionally, there has been known a premixed compression ignition type engine in which a mixture of fuel and air is self-ignited (HCCI combustion) in a combustion chamber (for example, see Patent Document 1). Further, in Patent Document 1, by providing a heat shield layer (heat insulating layer) on the wall surface of the combustion chamber of the engine, the release of combustion heat from the wall surface is suppressed, and the cooling loss is reduced. To improve.

特開2015−081527号公報JP-A-2005-081527

ところで、予混合圧縮着火式エンジンにおいては、燃料と空気との混合を良好に行わせるために、吸気行程で燃焼室内に燃料が噴射されることがある。しかし、吸気行程で燃焼室内に燃料が噴射されると、その噴射された燃料が、吸気ポートから燃焼室内に流入する吸気流(ここでは、タンブル流)に流されて、シリンダ壁面に付着し易くなる。シリンダ壁面に付着した燃料の一部は、圧縮行程でピストンリングによって掻き上げられるが、特に高負荷の運転領域のように、燃料の噴射量が多くなる運転領域では、多量の燃料がシリンダ壁面とピストンの周側面(ピストンリングよりも冠面側の部分)との間に残ったままとなり、この残った燃料は燃焼せず、その分だけ未燃損失が増大することになる。   Meanwhile, in a homogeneous charge compression ignition engine, fuel may be injected into the combustion chamber during the intake stroke in order to mix the fuel and air well. However, when fuel is injected into the combustion chamber during the intake stroke, the injected fuel flows into the intake flow (here, a tumble flow) flowing into the combustion chamber from the intake port, and easily adheres to the cylinder wall surface. Become. Part of the fuel adhering to the cylinder wall is lifted up by the piston ring during the compression stroke.However, in an operation region where the amount of injected fuel is large, such as a high-load operation region, a large amount of fuel is accumulated on the cylinder wall. The remaining fuel remains between the peripheral side surface of the piston (the part closer to the crown than the piston ring), and the remaining fuel does not burn, and the unburned loss increases accordingly.

そこで、このような未燃損失が大きくなるような所定負荷以上の運転領域においては、該未燃損失を低減するために、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行うことが考えられる。そして、圧縮行程で噴射された燃料を良好に燃焼させて燃え残りを少なくするためには、圧縮行程の3/4を経過した時期(クランク角度で圧縮上死点前45°)以降に燃料を噴射することが好ましい。   Therefore, in an operating region of a predetermined load or more where such unburned loss becomes large, in order to reduce the unburned loss, it is conceivable to separately perform the fuel injection into the intake stroke and the compression stroke. Then, in order to satisfactorily burn the fuel injected in the compression stroke and reduce the unburned fuel, the fuel must be injected after the time when 3/4 of the compression stroke has elapsed (45 ° before the compression top dead center in crank angle). Injecting is preferred.

ここで、燃焼室の天井壁には、金属製の放電電極部が燃焼室の天井面から該燃焼室に臨むように、放電プラグが設けられる場合がある。この放電プラグは、放電電極部での放電により、放電電極部に非平衡プラズマ(低温プラズマとも呼ばれる)を生成するものであってもよく、熱平衡プラズマ(高温プラズマとも呼ばれる)を生成するものであってもよい。放電電極部の周辺に、空気又は空燃比のかなり大きい燃料リーンな混合気(基本的に空気)が存在しているときに、放電電極部での放電により非平衡プラズマが生成されたときには、空気から、混合気の自着火及び燃焼を促進する物質(例えばオゾン、OH等)が生成される。一方、放電電極部の周辺に、燃料又は比較的燃料リッチな混合気が存在しているときに、放電電極部での放電により非平衡プラズマが生成されたときには、燃料から、混合気の自着火及び燃焼を抑制する物質(例えばホルムアルデヒド、二酸化窒素等)が生成される。このように、放電電極部の周辺の空燃比に応じて、非平衡プラズマを生成することにより、混合気の燃焼を制御できるようになる。また、熱平衡プラズマは、混合気の自着火をアシストする点火源とすることができ、低負荷の運転領域のように、混合気の自着火が不安定となる運転領域で、熱平衡プラズマを生成することで、混合気の自着火をアシストすることができるようになる。   Here, a discharge plug may be provided on the ceiling wall of the combustion chamber such that the metal discharge electrode portion faces the combustion chamber from the ceiling surface of the combustion chamber. This discharge plug may generate non-equilibrium plasma (also called low-temperature plasma) or generate thermal equilibrium plasma (also called high-temperature plasma) at the discharge electrode portion by discharging at the discharge electrode portion. You may. When there is air or a fuel-lean mixture (essentially air) with a considerably large air-fuel ratio around the discharge electrode, when the non-equilibrium plasma is generated by the discharge at the discharge electrode, the air Thus, substances (for example, ozone, OH, etc.) that promote self-ignition and combustion of the air-fuel mixture are generated. On the other hand, when a non-equilibrium plasma is generated by the discharge at the discharge electrode when a fuel or a relatively fuel-rich mixture exists around the discharge electrode, the fuel automatically ignites the mixture. And substances that suppress combustion (eg, formaldehyde, nitrogen dioxide, etc.). As described above, by generating the non-equilibrium plasma in accordance with the air-fuel ratio around the discharge electrode portion, the combustion of the air-fuel mixture can be controlled. In addition, the thermal equilibrium plasma can be used as an ignition source to assist the self-ignition of the air-fuel mixture, and generates the thermal equilibrium plasma in an operating region where the self-ignition of the air-fuel mixture becomes unstable, such as a low-load operation region. Thereby, the self-ignition of the air-fuel mixture can be assisted.

上記のような放電プラグの放電電極部が燃料噴射弁の燃料噴射口の近傍に設けられている場合、圧縮行程の3/4を経過した時期以降に燃料を噴射すると、混合気が自着火する時点(圧縮上死点付近)において放電電極部の直ぐ近くに比較的燃料リッチな混合気が存在することになり、放電電極部は熱伝達率が高い金属製であるので、混合気の燃焼熱が、特に放電電極部を介して燃焼室の外部に逃げ易く、この結果、冷却損失が増大することになる。   When the discharge electrode portion of the discharge plug as described above is provided near the fuel injection port of the fuel injection valve, if fuel is injected after a time that has passed 3/4 of the compression stroke, the mixture will self-ignite. At a point in time (near the compression top dead center), there is a relatively fuel-rich mixture immediately adjacent to the discharge electrode, and the discharge electrode is made of a metal having a high heat transfer coefficient. However, it is particularly easy to escape to the outside of the combustion chamber via the discharge electrode portion, and as a result, the cooling loss increases.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予混合圧縮着火式エンジンが、燃焼室の天井面における燃料噴射弁の燃料噴射口の近傍から該燃焼室に臨む金属製の放電電極部を備えている場合に、所定負荷以上の運転領域において、未燃損失及び冷却損失を低減して、予混合圧縮着火式エンジンの熱効率を向上させようとすることにある。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a premixed compression ignition type engine in which a fuel injection valve is disposed near a fuel injection valve of a fuel injection valve on a ceiling surface of the combustion chamber. In the case of having a metal discharge electrode portion facing the above, it is intended to improve the thermal efficiency of the homogeneous charge compression ignition type engine by reducing the unburned loss and the cooling loss in an operation region of a predetermined load or more. is there.

上記の目的を達成するために、本発明では、燃焼室が形成された気筒を有するエンジン本体を備え、該燃焼室内で燃料と空気との混合気を自着火させる予混合圧縮着火式エンジンを対象として、燃料噴射口が上記燃焼室の天井面の略中央から該燃焼室に臨み、該燃料噴射口から燃料をピストンの冠面に向かって噴射する燃料噴射弁と、上記燃焼室の天井面における上記燃料噴射口の近傍から該燃焼室に臨む金属製の放電電極部と、上記燃料噴射弁の作動を制御する燃料噴射弁制御手段とを備え、上記燃料噴射弁制御手段は、上記エンジン本体の運転状態が所定負荷以上の運転領域にあるときにおいて、上記燃料噴射弁に対して、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行わせるとともに、圧縮行程においては、圧縮行程の特定期間に、複数回に分けて燃料噴射を行わせるように構成されており、上記特定期間は、圧縮行程の1/4を経過した時期から3/4を経過した時期までの間である、という構成とした。   In order to achieve the above object, the present invention is directed to a premixed compression ignition engine that includes an engine body having a cylinder in which a combustion chamber is formed and that self-ignites a mixture of fuel and air in the combustion chamber. As a fuel injection valve, the fuel injection port faces the combustion chamber from substantially the center of the ceiling surface of the combustion chamber, and injects fuel from the fuel injection port toward the crown of the piston. A metal discharge electrode portion facing the combustion chamber from the vicinity of the fuel injection port, and fuel injection valve control means for controlling the operation of the fuel injection valve; When the operating state is in the operating region of a predetermined load or more, the fuel injection valve is caused to perform fuel injection separately into an intake stroke and a compression stroke, and in the compression stroke, during a specific period of the compression stroke, Multiple Divided is configured to carry out fuel injection in said specific period is a period from the time after the elapse of 1/4 of the compression stroke up to the time that has elapsed 3/4, has a structure that.

上記の構成により、所定負荷以上の運転領域において、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行うので、吸気行程で噴射されかつ吸気流(タンブル流)に流されてシリンダ壁面に付着する燃料の量が少なくなって、シリンダ壁面とピストンの周側面との間に残って燃焼しない燃料の量が少なくなり、この結果、未燃損失を低減することができる。   According to the above configuration, in the operation region where the load is equal to or more than the predetermined load, the fuel injection is performed separately in the intake stroke and the compression stroke, so that the fuel injected in the intake stroke and flown into the intake flow (tumble flow) and adheres to the cylinder wall surface And the amount of fuel remaining between the cylinder wall surface and the peripheral side surface of the piston and not combusted is reduced, and as a result, unburned loss can be reduced.

また、圧縮行程において圧縮行程の3/4を経過した時期までに燃料が噴射されることで、混合気が自着火する時点において、燃料噴射弁の燃料噴射口及び放電電極部の周囲には、比較的燃料リッチな混合気が存在しなくなる。   In addition, since the fuel is injected by the time when 3/4 of the compression stroke has elapsed in the compression stroke, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, around the fuel injection port of the fuel injection valve and the discharge electrode portion, There is no longer a relatively fuel-rich mixture.

さらに、圧縮行程において圧縮行程の1/4を経過した時期以降に燃料が噴射されることで、該時期以降では燃焼室内の圧力が高くなるので、燃料が遠くに飛び難くなる。また、特定期間では、ピストンの上昇速度が速くなるので、ピストンの上昇によりピストンの上側に発生する上昇流によっても、燃料が遠くに飛び難くなる。   Further, since the fuel is injected after the time when 1/4 of the compression stroke has elapsed in the compression stroke, the pressure in the combustion chamber increases after the time, so that it becomes difficult for the fuel to fly far. Further, during the specific period, the ascending speed of the piston increases, so that it is difficult for the fuel to fly far away due to the ascending flow generated above the piston due to the ascent of the piston.

しかも、特定期間に燃料が分割噴射されることで、燃料がより一層遠くに飛びに難くなる。特定期間の最初に噴射された燃料は、シリンダ壁面に到達する可能性はあるが、たとえシリンダ壁面に到達したとしても、分割噴射されていることで、燃料噴霧としてシリンダ壁面の近傍で浮遊した状態にあり、シリンダ壁面に多量に付着することはない。この結果、圧縮行程の燃料噴射においても、シリンダ壁面に付着する燃料の量を少なくすることができて、未燃損失を低減することができる。そして、シリンダ壁面の近傍で浮遊している燃料噴霧は、上記上昇流によって上昇し、燃焼室の天井壁面に到達した後は、燃焼室の中央に向かう。これにより、混合気が自着火する時点において、シリンダ壁面の近傍にも、比較的燃料リッチな混合気が存在しなくなる。   In addition, since the fuel is dividedly injected during the specific period, it is difficult for the fuel to fly farther. The fuel injected at the beginning of the specified period may reach the cylinder wall surface, but even if it reaches the cylinder wall surface, the fuel is sprayed in the vicinity of the cylinder wall surface as a fuel spray due to split injection. And does not adhere to the cylinder wall in a large amount. As a result, even during fuel injection during the compression stroke, the amount of fuel adhering to the cylinder wall surface can be reduced, and unburned loss can be reduced. Then, the fuel spray floating near the cylinder wall surface rises by the upward flow, reaches the ceiling wall surface of the combustion chamber, and then heads toward the center of the combustion chamber. Thus, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, there is no relatively fuel-rich air-fuel mixture near the cylinder wall.

したがって、放電電極部の周囲の近傍に比較的燃料リッチな混合気が存在しないので、放電電極部からの燃焼熱の放出を抑制して、冷却損失を低減することができる。さらに、燃焼し難いシリンダ壁面の近傍にも、比較的燃料リッチな混合気が存在しないので、未燃損失をより一層低減することができるとともに、シリンダ壁面からの燃焼熱の放出を抑制することができる。   Therefore, since there is no relatively fuel-rich mixture near the periphery of the discharge electrode portion, the emission of combustion heat from the discharge electrode portion can be suppressed, and the cooling loss can be reduced. Furthermore, since there is no relatively rich fuel-fuel mixture near the cylinder wall surface where combustion is difficult, unburned loss can be further reduced, and emission of combustion heat from the cylinder wall surface can be suppressed. it can.

よって、所定負荷以上の運転領域において、未燃損失及び冷却損失を低減して、予混合圧縮着火式エンジンの熱効率を向上させることができる。   Therefore, in the operating range of a predetermined load or more, the unburned loss and the cooling loss can be reduced, and the thermal efficiency of the homogeneous charge compression ignition engine can be improved.

上記予混合圧縮着火式エンジンにおいて、上記燃焼室の天井面に、遮熱層が設けられている、ことが好ましい。   In the homogeneous charge compression ignition engine, it is preferable that a heat shield layer is provided on a ceiling surface of the combustion chamber.

このことで、燃焼室の天井面からの燃焼熱の放出を良好に抑制することができる。このように天井面に遮熱層が設けられても、天井面における放電電極部が燃焼室に臨む部分には、遮熱層を設けることができず、圧縮行程の3/4を経過した時期以降に燃料を噴射したのでは、放電電極部からの放熱が避けられないが、上記のように、圧縮行程の特定期間に燃料が噴射されることで、放電電極部の周辺に比較的燃料リッチな混合気が存在しなくなり、放電電極部からの燃焼熱の放出を抑制することができる。   Thus, emission of combustion heat from the ceiling surface of the combustion chamber can be favorably suppressed. Even when the heat shield layer is provided on the ceiling surface, the heat shield layer cannot be provided on the portion of the ceiling surface where the discharge electrode portion faces the combustion chamber, and when the heat treatment layer has passed 3/4 of the compression stroke, When fuel is subsequently injected, heat radiation from the discharge electrode is inevitable. However, as described above, fuel is injected during a specific period of the compression stroke, so that the fuel is relatively rich around the discharge electrode. The mixture no longer exists, and the release of combustion heat from the discharge electrode can be suppressed.

上記予混合圧縮着火式エンジンにおいて、上記エンジン本体の幾何学的圧縮比が、16以上30以下である、ことが好ましい。   In the homogeneous charge compression ignition engine, it is preferable that a geometric compression ratio of the engine body is 16 or more and 30 or less.

このような高圧縮比の場合、圧縮行程の特定期間に噴射された燃料はより一層飛びに難くなり、ピストンの冠面に付着し難くなる。よって、冷却損失をより一層低減することができる。   In the case of such a high compression ratio, the fuel injected during a specific period of the compression stroke becomes more difficult to fly, and hardly adheres to the crown surface of the piston. Therefore, the cooling loss can be further reduced.

上記のような高圧縮比の場合、上記燃料噴射弁の燃料噴射口から噴射される燃料の燃圧が、15MPa以上60MPa以下に設定されている、ことが好ましい。   In the case of the high compression ratio as described above, it is preferable that the fuel pressure of the fuel injected from the fuel injection port of the fuel injection valve is set to 15 MPa or more and 60 MPa or less.

このことにより、所定負荷以上の運転領域において、圧縮行程における高圧の燃焼室内に、燃料を遠くに飛ばないようにしながら適切に噴射することができる。   As a result, in the operating range of the predetermined load or more, the fuel can be appropriately injected into the high-pressure combustion chamber in the compression stroke while preventing the fuel from flying far.

上記予混合圧縮着火式エンジンにおいて、上記燃料噴射弁は、上記燃料噴射口から燃料を上記ピストンの冠面に向かって略円錐状に拡がるように噴射するよう構成されている、ことが好ましい。   In the above-described homogeneous charge compression ignition engine, it is preferable that the fuel injection valve is configured to inject fuel from the fuel injection port so as to spread in a substantially conical shape toward a crown surface of the piston.

このことで、燃料噴射弁より噴射される燃料噴霧のペネトレーションを低くすることができるともに、燃料をシリンダ壁面に出来る限り付着しないようにすることができる。   Thus, the penetration of the fuel spray injected from the fuel injection valve can be reduced, and the fuel can be prevented from adhering to the cylinder wall surface as much as possible.

以上説明したように、本発明の予混合圧縮着火式エンジンによると、燃料噴射口がエンジン本体の燃焼室の天井面の略中央から該燃焼室に臨み、該燃料噴射口から燃料をピストンの冠面に向かって噴射する燃料噴射弁と、上記燃焼室の天井面における上記燃料噴射口の近傍から該燃焼室に臨む金属製の放電電極部と、燃料噴射弁制御手段とを備え、上記燃料噴射弁制御手段は、上記エンジン本体の運転状態が所定負荷以上の運転領域にあるときにおいて、上記燃料噴射弁に対して、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行わせるとともに、圧縮行程においては、圧縮行程の特定期間(圧縮行程の1/4を経過した時期から3/4を経過した時期までの間)に、複数回に分けて燃料噴射を行わせるようにしたことにより、所定負荷以上の運転領域において、未燃損失及び冷却損失を低減して、予混合圧縮着火式エンジンの熱効率を向上させることができる。   As described above, according to the homogeneous charge compression ignition engine of the present invention, the fuel injection port faces the combustion chamber from substantially the center of the ceiling surface of the combustion chamber of the engine body, and the fuel is injected from the fuel injection port to the crown of the piston. A fuel injection valve for injecting the fuel into the combustion chamber, a metal discharge electrode section facing the combustion chamber from the vicinity of the fuel injection port on the ceiling surface of the combustion chamber, and fuel injection valve control means. The valve control means causes the fuel injection valve to perform the fuel injection separately into an intake stroke and a compression stroke when the operation state of the engine body is in an operation range of a predetermined load or more, and during the compression stroke. Is that the fuel injection is performed in a plurality of times during a specific period of the compression stroke (from the time when 1/4 of the compression stroke has elapsed to the time when 3/4 has passed), so that the predetermined load is increased. More luck In the region, it is possible to reduce the unburned fuel loss and cooling loss and improve the thermal efficiency of the HCCI engine.

本発明の実施形態に係る予混合圧縮着火式エンジンの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a premixed compression ignition engine according to an embodiment of the present invention. 上記エンジンの要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the said engine. 外開弁式の燃料噴射弁における燃料噴射口の周辺を示す断面図であって、(a)は、外開弁によって燃料噴射口が閉じられている状態を示し、(b)は、燃料噴射口が開放されて燃料を噴射している状態を示す。It is sectional drawing which shows the periphery of the fuel injection opening in the fuel injection valve of an external opening type | formula, (a) shows the state in which the fuel injection opening is closed by the external opening valve, (b) shows fuel injection. This shows a state where the mouth is opened and fuel is being injected. 多噴孔型の燃料噴射弁における噴口の周辺を示す断面図であって、(a)は、芯弁によって噴口が閉じられている状態を示し、(b)は、噴口が開放されて燃料を噴射している状態を示す。It is sectional drawing which shows the periphery of the injection hole in the fuel injection valve of a multi injection hole type | mold, (a) shows the state by which the injection hole is closed by the core valve, (b) shows the state in which the injection hole was opened and fuel was supplied. Shows the state of injection. 上記エンジンの燃焼室の天井面及びピストンの冠面に設けられた遮熱層を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the heat shielding layer provided in the ceiling surface of the combustion chamber of the said engine, and the crown surface of a piston. 上記エンジンの制御系を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a control system of the engine. 上記放電プラグの放電電極部に印加するパルス電圧のパルス幅とピーク値とに応じて、放電電極部での放電により生成されるプラズマの種類を示す図である。It is a figure which shows the kind of plasma produced | generated by the discharge in a discharge electrode part according to the pulse width and the peak value of the pulse voltage applied to the discharge electrode part of the said discharge plug. 非平衡プラズマを生成する際のパルス電圧の波形の一例を示すグラフである。5 is a graph illustrating an example of a pulse voltage waveform when generating non-equilibrium plasma. エンジン本体の運転状態に応じた、燃料噴射弁の燃料噴射形態のマップの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a map of a fuel injection mode of a fuel injection valve according to an operation state of an engine body. 第1所定負荷以上の運転領域(燃料噴射形態のマップの運転領域A)における燃料噴射のタイミングを示すタイムチャートである。5 is a time chart showing the timing of fuel injection in an operation region (operation region A in a fuel injection mode map) in which the load is equal to or more than a first predetermined load. 第1所定負荷以上の運転領域において、混合気が自着火する時点における燃焼室内の燃料分布を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a fuel distribution in a combustion chamber at a time when a fuel-air mixture self-ignites in an operation region of a first predetermined load or more. 外開弁式の燃料噴射弁により燃料を一括噴射したときの燃料噴霧の様子を示す図である。It is a figure which shows a mode of the fuel spray when collectively injecting fuel by the fuel injection valve of an external valve opening type. 圧縮行程で燃料を一括噴射した場合及び分割噴射した場合の燃料の噴射開始時期(分割噴射の場合は、1回目の噴射開始時期)と、排気ガス中のCO濃度及びTHC濃度との関係を調べた結果を示すグラフである。Examine the relationship between the fuel injection start timing (in the case of split injection, the first injection start timing) and the CO concentration and the THC concentration in the exhaust gas when the fuel is injected all at once or in the divided injection during the compression stroke. 9 is a graph showing the results. 第1所定負荷よりも低負荷側の運転領域(燃料噴射形態のマップの運転領域B)における燃料噴射のタイミングを示すタイムチャートである。5 is a time chart showing the timing of fuel injection in an operation region on a lower load side than a first predetermined load (operation region B in a fuel injection map). 第1所定負荷よりも低負荷側の運転領域において、混合気が自着火する時点における燃焼室内の燃料分布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fuel distribution in a combustion chamber at a time when an air-fuel mixture self-ignites in an operation region on a lower load side than a first predetermined load.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る予混合圧縮着火式エンジン1(以下、エンジン1という)を示す。本実施形態では、エンジン1は、燃焼室6が形成された4つの気筒2(シリンダ)を有するエンジン本体1aを備えていて、各気筒2における燃焼室6内で燃料と空気との混合気を自着火させるエンジンである。   FIG. 1 shows a homogeneous charge compression ignition type engine 1 (hereinafter, referred to as engine 1) according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the engine 1 includes an engine main body 1a having four cylinders 2 (cylinders) each having a combustion chamber 6 formed therein. It is a self-igniting engine.

エンジン1は、エンジン本体1aの4つの気筒2が図1の紙面に垂直な方向に直列に配置された直列4気筒エンジンである。エンジン1は、車両に搭載されて、該車両の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン1は、少なくともガソリンを含有する燃料の供給を受けて駆動される。燃料は、ガソリンに加えて、例えばバイオエタノール等が含有されていてもよい。   The engine 1 is an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 2 of an engine body 1a are arranged in series in a direction perpendicular to the plane of FIG. The engine 1 is mounted on a vehicle and used as a drive source for the vehicle. In the present embodiment, the engine 1 is driven by receiving a supply of fuel containing at least gasoline. The fuel may contain, for example, bioethanol in addition to gasoline.

エンジン本体1aは、4つの気筒2が設けられたシリンダブロック3と、このシリンダブロック3上に配設されたシリンダヘッド4とを有している。各気筒2内には、シリンダヘッド4との間に燃焼室6を区画するピストン5が往復動(上下動)可能にそれぞれ嵌挿されている。各気筒2のピストン5は、コンロッド8を介して、気筒列方向に延びる不図示のクランクシャフトと連結されている。   The engine body 1a has a cylinder block 3 provided with four cylinders 2 and a cylinder head 4 arranged on the cylinder block 3. In each cylinder 2, a piston 5 that partitions a combustion chamber 6 between the cylinder 2 and the cylinder head 4 is reciprocally movable (up and down). The piston 5 of each cylinder 2 is connected via a connecting rod 8 to a crankshaft (not shown) extending in the cylinder row direction.

燃焼室6は、いわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド4の下面で構成される、燃焼室6の天井面が、吸気側及び排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。   The combustion chamber 6 is of a so-called pent roof type, and the ceiling surface of the combustion chamber 6 formed by the lower surface of the cylinder head 4 has a triangular roof shape having two inclined surfaces on the intake side and the exhaust side.

ピストン5の冠面5aには、該冠面5aの中心部をシリンダヘッド4とは反対側(下側)に凹ませたキャビティ5bが形成されている。ピストン5の側周面における冠面5aの近傍には、複数(本実施形態では、3つ)のピストンリング5c(図2参照)が嵌められている。   A cavity 5b is formed in the crown surface 5a of the piston 5 by recessing the center of the crown surface 5a on the opposite side (lower side) to the cylinder head 4. A plurality of (three in this embodiment) piston rings 5c (see FIG. 2) are fitted near the crown surface 5a on the side peripheral surface of the piston 5.

本実施形態では、エンジン本体1aの幾何学的圧縮比、つまり、ピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積に対して、ピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積の比が、16以上30以下(より好ましくは、20以上25以下)に設定されている。   In the present embodiment, the geometric compression ratio of the engine main body 1a, that is, the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center, and the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the bottom dead center. The volume ratio is set to 16 or more and 30 or less (more preferably, 20 or more and 25 or less).

シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を気筒2(燃焼室6)内に導入するための吸気ポート9と、気筒2内で生成された排気ガスを排気通路30に導出するための排気ポート10とが形成されている。本実施形態では、吸気ポート9及び排気ポート10は、各気筒2毎にそれぞれ2つずつ形成されている。本実施形態では、吸気ポート9の形状により、燃焼室6内には、吸気ポート9から燃焼室6に吸入された空気のタンブル流T(図2参照)が生成されるようになっている。   The cylinder head 4 has an intake port 9 for introducing air supplied from an intake passage 20 into the cylinder 2 (combustion chamber 6), and an exhaust gas generated in the cylinder 2 to an exhaust passage 30. Exhaust port 10 is formed. In the present embodiment, two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are formed for each cylinder 2. In the present embodiment, a tumble flow T (see FIG. 2) of the air drawn into the combustion chamber 6 from the intake port 9 is generated in the combustion chamber 6 due to the shape of the intake port 9.

また、シリンダヘッド4には、各吸気ポート9の燃焼室6側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁11と、各排気ポート10の燃焼室6側の開口をそれぞれ開閉する排気弁12とが設けられている。   The cylinder head 4 is provided with an intake valve 11 that opens and closes an opening of each intake port 9 on the combustion chamber 6 side, and an exhaust valve 12 that opens and closes an opening of each exhaust port 10 on the combustion chamber 6 side. ing.

吸気弁11は、吸気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。吸気動弁機構は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とされている。本実施形態では、この可変動弁機構は、吸気電動S−VT(Sequential-Valve Timing)17を有している。吸気電動S−VT17は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁11の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。尚、吸気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   The intake valve 11 opens and closes at a predetermined timing by an intake valve operating mechanism. The intake valve operating mechanism is a variable valve operating mechanism that changes valve timing and / or valve lift. In the present embodiment, the variable valve mechanism has an intake electric S-VT (Sequential-Valve Timing) 17. The intake electric S-VT 17 is configured to continuously change the rotation phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. Thereby, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 11 change continuously. The intake valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

排気弁12は、排気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。排気動弁機構も、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とされている。本実施形態では、この可変動弁機構は、排気電動S−VT18を有している。排気電動S−VT18は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁12の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。尚、排気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   The exhaust valve 12 opens and closes at a predetermined timing by an exhaust valve mechanism. The exhaust valve operating mechanism is also a variable valve operating mechanism that changes valve timing and / or valve lift. In the present embodiment, the variable valve mechanism has an exhaust electric S-VT 18. The exhaust electric S-VT 18 is configured to continuously change the rotation phase of the exhaust camshaft within a predetermined angle range. Thereby, the valve opening timing and the valve closing timing of the exhaust valve 12 change continuously. The exhaust valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

さらに、図2にも示すように、シリンダヘッド4には、各気筒2毎に、燃料をピストン5の冠面5aに向かって噴射する燃料噴射弁14が設けられている。燃料噴射弁14は、各気筒2の燃焼室6の天井壁の略中央に取り付けられている。燃料噴射弁14は、その先端部に、燃料を噴射する燃料噴射口(後述の燃料噴射口61又は噴孔66)を有し、該燃料噴射口が燃焼室6の天井面の略中央から燃焼室6に臨んでいる。燃料噴射弁14の燃料噴射口から噴射される燃料の燃圧は、15MPa以上60MPa以下に設定される。   Further, as shown in FIG. 2, the cylinder head 4 is provided with a fuel injection valve 14 for injecting fuel toward the crown 5 a of the piston 5 for each cylinder 2. The fuel injection valve 14 is attached substantially at the center of the ceiling wall of the combustion chamber 6 of each cylinder 2. The fuel injection valve 14 has a fuel injection port (a fuel injection port 61 or an injection port 66 described later) for injecting fuel at a tip end thereof, and the fuel injection port is used to burn from substantially the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6. I'm facing room 6. The fuel pressure of the fuel injected from the fuel injection port of the fuel injection valve 14 is set to 15 MPa or more and 60 MPa or less.

燃料噴射弁14は、外開弁式であってもよく、多噴孔型であってもよい。燃料噴射弁14が外開弁式である場合、図3に示すように、燃料噴射弁14は、燃料噴射口61を開閉する外開弁62を有している。燃料噴射口61は、先端側ほど径が大きくなるテーパ状に形成されている。外開弁62の先端側は、燃料噴射口61の外側に突出しており、その突出した部分が、燃料噴射口61を塞ぐように燃料噴射口61に当接(着座)する。そして、外開弁62が、燃料噴射口61を閉じた状態(図3(a)参照)から燃料噴射口61の外側(燃焼室6側)にリフトされたとき、燃料噴射口61が開放され、この開放された燃料噴射口61から、燃料がピストン5の冠面5aに向かって略円錐状(詳しくはホローコーン状)に拡がるように噴射される(図3(b)参照)。この円錐のテーパ角は、例えば90°〜100°である(内側の中空部のテーパ角は70°程度である)。   The fuel injection valve 14 may be an external valve type or a multi-injection type. When the fuel injection valve 14 is of an external valve type, as shown in FIG. 3, the fuel injection valve 14 has an external valve 62 that opens and closes a fuel injection port 61. The fuel injection port 61 is formed in a tapered shape whose diameter increases toward the tip end. The distal end side of the outer valve 62 protrudes outside the fuel injection port 61, and the protruding portion contacts (seizes) the fuel injection port 61 so as to close the fuel injection port 61. When the outer valve 62 is lifted from the state in which the fuel injection port 61 is closed (see FIG. 3A) to the outside of the fuel injection port 61 (toward the combustion chamber 6), the fuel injection port 61 is opened. The fuel is injected from the opened fuel injection port 61 so as to spread in a substantially conical shape (specifically, a hollow cone shape) toward the crown surface 5a of the piston 5 (see FIG. 3B). The taper angle of this cone is, for example, 90 ° to 100 ° (the taper angle of the inner hollow portion is about 70 °).

一方、燃料噴射弁14が多噴孔型である場合、燃料噴射弁14は、図4に示すように、燃料噴射弁14の先端部を構成する有底筒状の噴孔形成部材65の底部に形成された複数(例えば、10〜20個)の噴孔66(燃料噴射口)と、噴孔形成部材65の内側に入り込み、噴孔形成部材65の底部における複数の噴孔66よりも径方向外側部分に当接(着座)して該複数の噴孔66を同時に塞ぐ芯弁67とを有している。複数の噴孔66は、燃料噴射弁14の中心軸から放射状に拡がるように燃料噴射弁14の先端に向かって延びている。芯弁67が、複数の噴孔66を閉じた状態(図4(a)参照)から燃焼室6とは反対側にリフトされたとき、複数の噴孔66全てが開放され、これら開放された複数の噴孔66から、燃料がピストン5の冠面5aに向かって、該複数の噴孔全体で略円錐状に拡がるように噴射される(図4(b)参照)。この円錐のテーパ角も、例えば90°〜100°である(内側の中空部のテーパ角は70°程度である)。   On the other hand, when the fuel injection valve 14 is of a multi-injection type, the fuel injection valve 14 is, as shown in FIG. (For example, 10 to 20) injection holes 66 (fuel injection holes) formed inside the nozzle hole forming member 65 and having a diameter smaller than the plurality of injection holes 66 at the bottom of the injection hole forming member 65. A core valve 67 that abuts (sits) on the outer side in the direction to close the plurality of injection holes 66 at the same time. The plurality of injection holes 66 extend toward the tip of the fuel injection valve 14 so as to radially expand from the central axis of the fuel injection valve 14. When the core valve 67 is lifted from the state in which the plurality of injection holes 66 are closed (see FIG. 4A) to the side opposite to the combustion chamber 6, all of the plurality of injection holes 66 are opened, and these opened. Fuel is injected from the plurality of injection holes 66 toward the crown surface 5a of the piston 5 so as to spread in a substantially conical shape over the plurality of injection holes (see FIG. 4B). The taper angle of this cone is also, for example, 90 ° to 100 ° (the taper angle of the inner hollow portion is about 70 °).

また、シリンダヘッド4には、各気筒2毎に、燃焼室6の天井壁に取り付けられた放電プラグ13が設けられている。本実施形態では、放電プラグ13は、燃焼室6の天井壁の燃料噴射弁14の近傍における2つの排気ポート10の間の部分に設けられているが、燃焼室6の天井壁の燃料噴射弁14の近傍における2つの吸気ポート9の間の部分に設けられていてもよい。放電プラグ13は、金属製の放電電極部13aを有している。この放電電極部13aは、燃焼室6の天井面における上記燃料噴射口の近傍(天井面の中央近傍)における2つの排気ポート10の開口の間から燃焼室6に臨んでいる。   The cylinder head 4 is provided with a discharge plug 13 attached to the ceiling wall of the combustion chamber 6 for each cylinder 2. In the present embodiment, the discharge plug 13 is provided in a portion between the two exhaust ports 10 near the fuel injection valve 14 on the ceiling wall of the combustion chamber 6. It may be provided in a portion between the two intake ports 9 in the vicinity of 14. The discharge plug 13 has a metal discharge electrode portion 13a. The discharge electrode portion 13a faces the combustion chamber 6 from between the openings of the two exhaust ports 10 near the fuel injection port on the ceiling surface of the combustion chamber 6 (near the center of the ceiling surface).

放電電極部13aは、放電プラグ13の中心軸方向に互いに対向する金属製の中心電極13b及び接地電極13cで構成されている。中心電極13bは、中心電極13b及び接地電極13c間(つまり放電電極部13a)にプラズマを生成するための所定の電圧を印加する電圧印加回路91(図6参照)に接続されており、該電圧印加回路91により中心電極13b及び接地電極13c間に上記所定の電圧が印加されると、中心電極13bと接地電極13cとの間で放電して、該放電のエネルギーにより、放電電極部13aにプラズマ(本実施形態では、非平衡プラズマ)が生成されるようになっている。   The discharge electrode portion 13a includes a metal center electrode 13b and a ground electrode 13c that face each other in the center axis direction of the discharge plug 13. The center electrode 13b is connected to a voltage application circuit 91 (see FIG. 6) for applying a predetermined voltage for generating plasma between the center electrode 13b and the ground electrode 13c (that is, the discharge electrode portion 13a). When the predetermined voltage is applied between the center electrode 13b and the ground electrode 13c by the application circuit 91, a discharge occurs between the center electrode 13b and the ground electrode 13c, and plasma is applied to the discharge electrode portion 13a by the energy of the discharge. (In the present embodiment, non-equilibrium plasma) is generated.

吸気ポート9には、吸気通路20が連通接続されている。この吸気通路20の上流側端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ21が配設されており、このエアクリーナ21で濾過した吸入空気が吸気通路20及び吸気ポート9を介して各気筒2の燃焼室6に供給される。   An intake passage 20 is connected to the intake port 9. An air cleaner 21 for filtering intake air is disposed at an upstream end of the intake passage 20. The intake air filtered by the air cleaner 21 is supplied to the combustion of each cylinder 2 through the intake passage 20 and the intake port 9. It is supplied to the chamber 6.

吸気通路20におけるエアクリーナ21の下流側近傍には、吸気通路20に吸入された吸入空気量を検出するエアフローセンサSN2が配設されている。また、吸気通路20における下流端の近傍には、サージタンク25が配設されている。このサージタンク25よりも下流側の吸気通路20は、各気筒2毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒2の吸気ポート9にそれぞれ接続されている。   An air flow sensor SN2 that detects the amount of intake air sucked into the intake passage 20 is provided near the downstream side of the air cleaner 21 in the intake passage 20. In addition, a surge tank 25 is disposed near the downstream end of the intake passage 20. The intake passage 20 downstream of the surge tank 25 is an independent passage branched for each cylinder 2, and the downstream end of each independent passage is connected to the intake port 9 of each cylinder 2.

さらに、吸気通路20におけるエアフローセンサSN2とサージタンク25との間には、吸気通路20を開閉するためのスロットル弁22が配設されている。本実施形態では、スロットル弁22は、エンジン1の運転中、基本的に全開又はこれに近い開度に維持され、エンジン1を停止させるとき等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路20を遮断する。   Further, a throttle valve 22 for opening and closing the intake passage 20 is provided between the air flow sensor SN2 and the surge tank 25 in the intake passage 20. In the present embodiment, during operation of the engine 1, the throttle valve 22 is basically maintained at a full opening or an opening close thereto, and is closed only under limited operating conditions such as when the engine 1 is stopped. To shut off the intake passage 20.

排気ポート10には、各気筒2の燃焼室6からの排気ガスを排出する排気通路30が連通接続されている。この排気通路30の上流側の部分は、各気筒2毎に分岐して排気ポート10に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。   An exhaust passage 30 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 6 of each cylinder 2 is connected to the exhaust port 10. The upstream portion of the exhaust passage 30 is constituted by an exhaust manifold that has an independent passage branched for each cylinder 2 and connected to the exhaust port 10 and a collecting portion where the independent passages gather.

排気通路30(排気マニホールドよりも下流側の部分)には、排気を浄化する排気浄化装置31が設けられている。本実施形態では、排気浄化装置31は、3元触媒を含む。   An exhaust gas purification device 31 that purifies exhaust gas is provided in the exhaust gas passage 30 (portion downstream of the exhaust manifold). In the present embodiment, the exhaust gas purification device 31 includes a three-way catalyst.

エンジン1は、排気ガスの一部を排気通路30から吸気通路20にEGRガスとして還流するためのEGR通路41を備える。このEGR通路41は、排気通路30における排気浄化装置31よりも上流側でかつ上記排気マニホールドよりも下流側の部分と、吸気通路20におけるサージタンク25の部分とを連通するように、該両部分に接続されている。   The engine 1 includes an EGR passage 41 for returning a part of the exhaust gas from the exhaust passage 30 to the intake passage 20 as EGR gas. The EGR passage 41 is connected to a portion of the exhaust passage 30 upstream of the exhaust gas purification device 31 and downstream of the exhaust manifold, and a portion of the surge tank 25 in the intake passage 20 so as to communicate with the two portions. It is connected to the.

EGR通路41には、該EGR通路41を開閉するEGR弁42と、該EGR通路41を通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラ43とが設けられている。EGRガスは、EGRクーラ43によって冷却された後に吸気通路20に還流される。   The EGR passage 41 is provided with an EGR valve 42 for opening and closing the EGR passage 41 and an EGR cooler 43 for cooling EGR gas passing through the EGR passage 41. The EGR gas is returned to the intake passage 20 after being cooled by the EGR cooler 43.

尚、本実施形態では、エンジン1は、過給機を備えていないが、過給機を備えていてもよい。   In the present embodiment, the engine 1 does not include a supercharger, but may include a supercharger.

燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aには、遮熱層7が設けられている。遮熱層7は、シリンダヘッド4及びピストン5の母材(本実施形態では、共にアルミニウム合金)よりも熱伝導率が低い低熱伝導性の層とされている。本実施形態では、遮熱層7は、図5に示すように、シリコン樹脂等のバインダ材7aと、その中に分散された多数の中空粒子7bとを含む。中空粒子7bとしては、例えば、ガラスバルーン、シラスバルーン、シリカバルーン等が採用される。遮熱層7は、燃焼室6内の燃焼ガスの熱が、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aを通じて放出されることを抑制する。遮熱層7の厚みは、75μm以上100μm以下であることが好ましい。   A heat shield layer 7 is provided on the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the crown surface 5 a of the piston 5. The heat shield layer 7 is a low heat conductive layer having a lower thermal conductivity than the base material of the cylinder head 4 and the piston 5 (both are aluminum alloys in the present embodiment). In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the heat shield layer 7 includes a binder material 7a such as a silicone resin and a number of hollow particles 7b dispersed therein. As the hollow particles 7b, for example, a glass balloon, a shirasu balloon, a silica balloon, or the like is employed. The heat shield layer 7 suppresses the heat of the combustion gas in the combustion chamber 6 from being released through the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the crown surface 5 a of the piston 5. It is preferable that the thickness of the heat shield layer 7 is 75 μm or more and 100 μm or less.

また、遮熱層7は、シリンダヘッド4及びピストン5の母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、遮熱層7の熱容量を小さくして、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aの温度が、燃焼室6内のガス温度の変動に追従して変化することが好ましい。こうすることで、燃焼ガスの温度と燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aの温度との差が小さくなり、この結果、燃焼ガスの熱が、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aを通じて母材に伝わり難くなる。   Further, it is preferable that the heat shield layer 7 has a smaller specific heat of volume than the base materials of the cylinder head 4 and the piston 5. That is, it is preferable that the heat capacity of the heat shield layer 7 is reduced and the temperature of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the temperature of the crown surface 5 a of the piston 5 change following the fluctuation of the gas temperature in the combustion chamber 6. By doing so, the difference between the temperature of the combustion gas and the temperature of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the temperature of the crown surface 5a of the piston 5 is reduced, and as a result, the heat of the combustion gas is reduced to the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the piston 5 Through the crown surface 5a.

遮熱層7は、バインダ材7aと中空粒子7bとを含有する遮熱材料を、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5a上に塗布した後、加熱処理によってバインダ材7aを硬化させることにより形成することができる。   The heat shielding layer 7 applies a heat shielding material containing a binder material 7a and hollow particles 7b to the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the crown surface 5a of the piston 5, and then hardens the binder material 7a by a heat treatment. Can be formed.

尚、遮熱層7は必ずしも必要なものではなく、なくてもよい。また、ピストン5の冠面5a及び燃焼室6の天井面のうち、燃焼室6の天井面のみに遮熱層7を設けるようにしてもよい。ピストン5の冠面5aの温度が比較的高いので、ピストン5の冠面5aからの燃焼熱の放出量が、燃焼室6の天井面からの燃焼熱の放出量よりも少ないからである。   The heat shield layer 7 is not always necessary and may not be provided. Further, of the crown surface 5 a of the piston 5 and the ceiling surface of the combustion chamber 6, the heat shield layer 7 may be provided only on the ceiling surface of the combustion chamber 6. Because the temperature of the crown 5a of the piston 5 is relatively high, the amount of combustion heat released from the crown 5a of the piston 5 is smaller than the amount of combustion heat released from the ceiling of the combustion chamber 6.

図6に示すように、エンジン1は、ECU(Engine ControlUnit)100によって制御される。ECU100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーである。ECU100は、CPU101、メモリ102、入出力バス103等を備えている。CPU101は、コンピュータプログラム(OS等の基本制御プログラム、及び、OS上で起動されて特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)を実行する中央演算処理装置である。メモリ102は、RAM及びROMにより構成されている。ROMには、種々のコンピュータプログラム(特にエンジン1を制御するための制御プログラム)や、該コンピュータプログラムの実行時に用いられる後述のマップを含むデータ等が格納されている。RAMは、CPU101が一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられるメモリである。入出力バス103は、ECU100に対して電気信号の入出力をするものである。   As shown in FIG. 6, the engine 1 is controlled by an ECU (Engine Control Unit) 100. The ECU 100 is a controller based on a known microcomputer. The ECU 100 includes a CPU 101, a memory 102, an input / output bus 103, and the like. The CPU 101 is a central processing unit that executes a computer program (including a basic control program such as an OS and an application program activated on the OS to realize a specific function). The memory 102 includes a RAM and a ROM. The ROM stores various computer programs (particularly, control programs for controlling the engine 1), data including a map described later used when the computer programs are executed, and the like. The RAM is a memory provided with a processing area used when the CPU 101 performs a series of processes. The input / output bus 103 inputs and outputs electric signals to and from the ECU 100.

ECU100には、クランク角センサSN1、エアフローセンサSN2、アクセル開度センサSN3等の各種のセンサが電気的に接続されている。クランク角センサSN1は、シリンダブロック3に設けられていて、クランクシャフトの回転角を検出する。アクセル開度センサSN3は、車両のアクセルペダル機構に取り付けられていて、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出する。これらセンサSN1〜SN3等は、検知信号をECU100に出力する。   Various sensors such as a crank angle sensor SN1, an air flow sensor SN2, and an accelerator opening sensor SN3 are electrically connected to the ECU 100. The crank angle sensor SN1 is provided in the cylinder block 3 and detects the rotation angle of the crank shaft. The accelerator opening sensor SN3 is attached to the accelerator pedal mechanism of the vehicle, and detects an accelerator opening corresponding to the operation amount of the accelerator pedal. These sensors SN1 to SN3 output detection signals to the ECU 100.

ECU100は、センサSN1〜SN3等からの入力信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断するとともに、電圧印加回路91、燃料噴射弁14、吸気電動S−VT17、排気電動S−VT18、スロットル弁22、EGR弁42等といった、エンジン1の各デバイスに対して制御信号を出力して、各デバイスを制御する。ECU100は、燃料噴射弁14の作動を制御する燃料噴射弁制御手段を構成することになる。   The ECU 100 determines the operating state of the engine 1 based on the input signals from the sensors SN1 to SN3 and the like, and further includes a voltage application circuit 91, a fuel injection valve 14, an intake electric S-VT17, an exhaust electric S-VT18, and a throttle valve. 22, a control signal is output to each device of the engine 1, such as the EGR valve 42, to control each device. The ECU 100 constitutes fuel injection valve control means for controlling the operation of the fuel injection valve 14.

本実施形態では、エンジン本体1aの燃焼サイクルにおいて、放電プラグ13の放電電極部13aでの放電により非平衡プラズマ(低温プラズマとも呼ばれる)を生成することによって、燃焼室6内での燃焼を制御するようにしている。尚、非平衡プラズマとは、燃焼室6内のガス温度の上昇を伴わず、燃焼室6内の電子と、燃焼室6内のガスのイオンや分子とが熱平衡状態にないプラズマのことをいう。   In the present embodiment, in the combustion cycle of the engine body 1a, non-equilibrium plasma (also called low-temperature plasma) is generated by discharge at the discharge electrode portion 13a of the discharge plug 13 to control combustion in the combustion chamber 6. Like that. The non-equilibrium plasma refers to plasma in which electrons in the combustion chamber 6 and ions and molecules of the gas in the combustion chamber 6 are not in a thermal equilibrium state without increasing the gas temperature in the combustion chamber 6. .

非平衡プラズマは、放電プラグ13の放電電極部13a(中心電極13b及び接地電極13c間)に印加するパルス電圧のパルス幅及びピーク値を適切な値に設定することによって生成することができる。図7は、パルス電圧のパルス幅とピーク値とに応じて、放電電極部13aでの放電により生成されるプラズマの種類を示す。図7の横軸はパルス電圧のパルス幅であり、対数スケールで示している。一方、図7の縦軸はパルス電圧のピーク値であり、対数スケールで示している。図7に示すように、パルス幅を短くすると(具体的には、0.01μsec以上かつ1μsec未満にすると)、非平衡プラズマが生成されることが分かる。これは、パルス幅の短いパルス電圧では、電子のみが反応して、イオンや分子はほとんど反応しないためである。一方、パルス幅を長くすると(1μsec以上にすると)、熱平衡プラズマ(高温プラズマとも呼ばれる)が生成されることが分かる。非平衡プラズマは、混合気を着火する点火源とはならないが、熱平衡プラズマは、混合気を着火する点火源となる。   The non-equilibrium plasma can be generated by setting the pulse width and the peak value of the pulse voltage applied to the discharge electrode portion 13a (between the center electrode 13b and the ground electrode 13c) of the discharge plug 13 to appropriate values. FIG. 7 shows the types of plasma generated by the discharge at the discharge electrode unit 13a according to the pulse width and peak value of the pulse voltage. The horizontal axis in FIG. 7 is the pulse width of the pulse voltage, which is shown on a logarithmic scale. On the other hand, the vertical axis in FIG. 7 is the peak value of the pulse voltage, which is shown on a logarithmic scale. As shown in FIG. 7, when the pulse width is shortened (specifically, when the pulse width is 0.01 μsec or more and less than 1 μsec), it is found that non-equilibrium plasma is generated. This is because with a pulse voltage having a short pulse width, only electrons react and ions and molecules hardly react. On the other hand, it is understood that when the pulse width is increased (when the pulse width is set to 1 μsec or more), thermal equilibrium plasma (also called high-temperature plasma) is generated. Non-equilibrium plasma is not an ignition source for igniting the mixture, while thermal equilibrium plasma is an ignition source for igniting the mixture.

本実施形態では、図8に示すように、電圧印加回路91により放電プラグ13の放電電極部13aに印加する上記所定の電圧は、ピーク値が10kVでかつパルス幅が0.1μsecのパルス電圧であり、このパルス電圧により、非平衡プラズマを生成する。ECU100は、非平衡プラズマを生成する際には、電圧印加回路91を作動させて、該電圧印加回路91により、上記パルス電圧を100kHzの周波数でもって放電電極部13aに繰り返し印加させるようにする。図8では、パルス電圧は三角波であるが、方形波であってもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the predetermined voltage applied to the discharge electrode portion 13a of the discharge plug 13 by the voltage application circuit 91 is a pulse voltage having a peak value of 10 kV and a pulse width of 0.1 μsec. Yes, the pulse voltage generates a non-equilibrium plasma. When generating the non-equilibrium plasma, the ECU 100 operates the voltage application circuit 91 to cause the voltage application circuit 91 to repeatedly apply the pulse voltage to the discharge electrode section 13a at a frequency of 100 kHz. In FIG. 8, the pulse voltage is a triangular wave, but may be a square wave.

尚、非平衡プラズマを生成する際の放電電極部13aに印加するパルス電圧のピーク値は、10kVに固定する必要はなく、例えば燃焼室6内の圧力(圧力センサにより検出する)等に基づいて、1kV〜30kVの範囲で変更してもよい。詳しくは、燃焼室6内の圧力が高いほど、パルス電圧のピーク値を高く設定してもよい。   Note that the peak value of the pulse voltage applied to the discharge electrode portion 13a when generating the non-equilibrium plasma does not need to be fixed to 10 kV, and is based on, for example, the pressure in the combustion chamber 6 (detected by the pressure sensor). , May be changed in the range of 1 kV to 30 kV. Specifically, the higher the pressure in the combustion chamber 6, the higher the peak value of the pulse voltage may be set.

放電電極部13aに非平衡プラズマが生成されたとき、放電電極部13aの周辺の空燃比に応じて、燃焼室6内において生成される物質が異なる。すなわち、放電電極部13aの周辺に、空気、又は、第1所定空燃比以上の燃料リーンな混合気(基本的に空気)が存在している場合に、放電電極部13aに非平衡プラズマが生成されると、その空気又は燃料リーンな混合気に非平衡プラズマが照射されて、空気から、オゾン(O)やOH等のような、燃焼室6内での混合気の自着火及び燃焼を促進させる物質である活性種が生成される。一方、放電電極部13aの周辺に、上記第1所定空燃比よりも小さい第2所定空燃比未満の燃料リッチな混合気に、燃料、又は、上記第1所定空燃比よりも小さい第2所定空燃比未満の燃料リッチな混合気が存在している場合に、放電電極部13aに非平衡プラズマが生成されると、その燃料又は燃料リッチな混合気に非平衡プラズマが照射されて、燃料を基にして、ホルムアルデヒド(CHO)や二酸化窒素(NO)等のような、燃焼室6内での混合気の自着火及び燃焼を抑制させる物質である抑制種が生成される。 When non-equilibrium plasma is generated in the discharge electrode section 13a, a substance generated in the combustion chamber 6 differs depending on an air-fuel ratio around the discharge electrode section 13a. That is, when air or a fuel-lean mixture (basically air) having a first predetermined air-fuel ratio or more exists around the discharge electrode portion 13a, non-equilibrium plasma is generated in the discharge electrode portion 13a. Then, the non-equilibrium plasma is radiated to the air or the fuel-lean mixture to cause self-ignition and combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 such as ozone (O 3 ) and OH. An active species is generated that is a promoting substance. On the other hand, in the vicinity of the discharge electrode portion 13a, the fuel or the second predetermined air that is smaller than the first predetermined air-fuel ratio is added to the fuel-rich mixture that is smaller than the first predetermined air-fuel ratio and smaller than the second predetermined air-fuel ratio. If a non-equilibrium plasma is generated in the discharge electrode portion 13a when a fuel-rich mixture having a fuel ratio less than the fuel ratio is present, the fuel or the fuel-rich mixture is irradiated with the non-equilibrium plasma, and the Then, a suppression species such as formaldehyde (CH 2 O) or nitrogen dioxide (NO 2 ), which is a substance that suppresses the self-ignition and combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6, is generated.

したがって、基本的に、放電電極部13aの近傍に位置する燃料噴射弁14より燃料を噴射しているときに、放電電極部13aに非平衡プラズマが生成されたときには、抑制種が生成される一方、吸気行程で吸気を行っていて燃料を噴射してないときに、非平衡プラズマが生成されたときには、活性種が生成されることになる。このようにして燃焼室6に活性種及び/又は抑制種を生成することによって、混合気の燃焼を早めたり遅らせたりすることで燃焼を制御する。   Therefore, basically, when non-equilibrium plasma is generated in the discharge electrode portion 13a while fuel is being injected from the fuel injection valve 14 located near the discharge electrode portion 13a, the suppression species is generated. When the non-equilibrium plasma is generated when the fuel is not being injected and the intake is being performed in the intake stroke, active species are generated. By generating active species and / or suppressing species in the combustion chamber 6 in this way, the combustion is controlled by speeding up or delaying the combustion of the air-fuel mixture.

本実施形態では、エンジン本体1aの全運転領域において、圧縮着火燃焼(CI燃焼)が実施される。具体的には、エンジン本体1aの運転時における圧縮上死点よりも前に燃料噴射弁14から燃焼室6内に燃料が噴射され、この燃料と空気との混合気を圧縮することで昇温し、圧縮上死点付近で混合気を自着火させる。   In the present embodiment, compression ignition combustion (CI combustion) is performed in the entire operation region of the engine body 1a. Specifically, fuel is injected into the combustion chamber 6 from the fuel injection valve 14 before the compression top dead center during the operation of the engine body 1a, and a temperature rise is caused by compressing a mixture of the fuel and air. Then, the mixture is self-ignited near the compression top dead center.

尚、後述の運転領域Bでは、放電プラグ13により混合気の自着火をアシストするようにしてもよい。この場合、放電プラグ13の放電電極部13aに、1μsec以上のパルス幅の電圧(ピーク電圧:1kV〜30kV)を印加して熱平衡プラズマを生成し、この熱平衡プラズマにより混合気の自着火をアシストする。   In the operation region B described later, the discharge plug 13 may assist the self-ignition of the air-fuel mixture. In this case, a voltage (peak voltage: 1 kV to 30 kV) having a pulse width of 1 μsec or more is applied to the discharge electrode portion 13 a of the discharge plug 13 to generate a thermal equilibrium plasma, and the self-ignition of the air-fuel mixture is assisted by the thermal equilibrium plasma. .

図9は、エンジン本体1aの運転状態に応じた、燃料噴射弁14の燃料噴射形態のマップの一例である。このマップは、ECU100のメモリ102に記憶されている。このマップにおいて、エンジン本体1aの回転数及び負荷に応じて、第1所定負荷L1以上の運転領域Aと、該第1所定負荷L1よりも低負荷側の運転領域Bとが設定されている。運転領域Bは、後に詳細に説明するように、3つの運転領域B1,B2,B3に分けられている。   FIG. 9 is an example of a map of the fuel injection mode of the fuel injection valve 14 according to the operation state of the engine body 1a. This map is stored in the memory 102 of the ECU 100. In this map, an operation region A having a first predetermined load L1 or more and an operation region B having a load lower than the first predetermined load L1 are set according to the rotation speed and the load of the engine body 1a. The operating region B is divided into three operating regions B1, B2, and B3, as described in detail later.

尚、図9にRLで示すラインは、ロードロードラインであり、ここでは、ロードロードラインRLよりも負荷が小さい領域では、燃料噴射形態が設定されていない。   The line indicated by RL in FIG. 9 is a load load line, and here, the fuel injection mode is not set in a region where the load is smaller than the load load line RL.

第1所定負荷L1は、エンジン本体1aの回転数に応じて変化し、回転数が第1所定回転数N1以下では、回転数が高くなるほど高くなり、回転数が第1所定回転数N1よりも高くかつ第2所定回転数N2(第1所定回転数N1よりも高い回転数)以下では、一定値となる。また、第1所定負荷L1は、回転数が第2所定回転数N2よりも高いときには、ロードロードラインRLの負荷となる。   The first predetermined load L1 changes according to the rotation speed of the engine body 1a. When the rotation speed is equal to or lower than the first predetermined rotation speed N1, the higher the rotation speed is, the higher the rotation speed is, and the rotation speed is higher than the first predetermined rotation speed N1. At a high value and equal to or lower than the second predetermined rotation speed N2 (a rotation speed higher than the first predetermined rotation speed N1), the rotation speed becomes a constant value. Further, the first predetermined load L1 becomes a load on the load load line RL when the rotation speed is higher than the second predetermined rotation speed N2.

運転領域Aでは、図10に示すように、ECU100は、燃料噴射弁14に対して、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行わせるとともに、圧縮行程においては、圧縮行程の特定期間に、複数回(本実施形態では、3回)に分けて燃料噴射を行わせる。尚、図10の横軸のクランク角度は、圧縮上死点を0°として、圧縮上死点前を負の値としている。   In the operation region A, as shown in FIG. 10, the ECU 100 causes the fuel injection valve 14 to perform the fuel injection separately into the intake stroke and the compression stroke, and during the compression stroke, during a specific period of the compression stroke. The fuel injection is performed a plurality of times (in this embodiment, three times). Note that the crank angle on the horizontal axis in FIG. 10 is such that the compression top dead center is 0 ° and the value before the compression top dead center is a negative value.

上記特定期間は、圧縮行程の1/4を経過した時期から3/4を経過した時期までの間である。燃料の噴射は、吸気弁11の全閉タイミングとの関係で、上記特定期間の中でも遅角側が望ましい。但し、エンジン本体1aの回転数が高くなる(例えば4000rpmを超える)と、狭い期間に分割噴射することが困難になるので、上記特定期間の間であれば、どこで噴射してもよい。尚、吸気弁11の全閉タイミングは、圧縮行程の1/4を経過した時期と略同じか、又は、該時期よりも進角側であることが好ましい。   The specific period is a period from the time when 1/4 of the compression stroke has passed to the time when 3/4 has passed. It is desirable that the fuel injection be on the retard side in the specific period in relation to the timing of fully closing the intake valve 11. However, if the rotation speed of the engine body 1a increases (for example, exceeds 4000 rpm), it becomes difficult to perform divided injection in a narrow period, and therefore, injection may be performed anywhere during the specific period. It is preferable that the fully closed timing of the intake valve 11 is substantially the same as the timing after a quarter of the compression stroke has passed, or it is more advanced than the timing.

第1所定負荷L1以上の運転領域Aにおいては、噴射すべき燃料の量が多いので、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する必要がある。しかし、吸気行程のみで燃料を噴射したのでは、吸気行程で噴射されかつ吸気流(ここでは、タンブル流T)に流されて各気筒2のシリンダ壁面に付着する燃料の量が多くなる。シリンダ壁面に付着した燃料の一部は、圧縮行程でピストンリング5cによって掻き上げられるが、シリンダ壁面に付着する燃料の量が多いために、多量の燃料がシリンダ壁面とピストン5の周側面(ピストンリング5cよりも冠面5a側の部分)との間に残ったままとなり、この残った燃料は燃焼せず、その分だけ未燃損失が増大することになる。   In the operation region A where the load is equal to or more than the first predetermined load L1, the amount of fuel to be injected is large. However, if the fuel is injected only in the intake stroke, the amount of fuel that is injected in the intake stroke and flows in the intake flow (here, the tumble flow T) and adheres to the cylinder wall surface of each cylinder 2 increases. Part of the fuel adhering to the cylinder wall surface is lifted up by the piston ring 5c during the compression stroke. However, since a large amount of fuel adheres to the cylinder wall surface, a large amount of fuel is transferred to the cylinder wall surface and the peripheral side surface of the piston 5 (piston side). (The portion closer to the crown surface 5a than the ring 5c), the remaining fuel does not burn, and the unburned loss increases accordingly.

本実施形態では、運転領域Aにおいて、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行うので、吸気行程で噴射されかつ吸気流(タンブル流T)に流されて各気筒2のシリンダ壁面に付着する燃料の量が少なくなる。これにより、未燃損失が低減される。   In the present embodiment, in the operating region A, the fuel injection is performed separately in the intake stroke and the compression stroke, so that the fuel is injected in the intake stroke and flows into the intake flow (tumble flow T) and adheres to the cylinder wall surface of each cylinder 2. The amount of fuel used is reduced. Thereby, the unburned loss is reduced.

また、圧縮行程において圧縮行程の3/4を経過した時期までに燃料が噴射されることで、混合気が自着火する時点において、図11に示すエリア51に、比較的燃料リッチな混合気が存在し、燃料噴射弁14の燃料噴射口及び放電プラグ13の放電電極部13aの周囲には、比較的燃料リッチな混合気が存在しなくなる。燃料噴射弁14の燃料噴射口及び放電電極部13aの周囲には、吸気行程で噴射された燃料と空気との混合気である比較的燃料リーンな混合気が存在する。   In addition, since the fuel is injected by the time when 3/4 of the compression stroke has elapsed in the compression stroke, a relatively rich air-fuel mixture is stored in the area 51 shown in FIG. A relatively fuel-rich mixture does not exist around the fuel injection port of the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a of the discharge plug 13. A relatively fuel-lean mixture, which is a mixture of fuel and air injected during the intake stroke, exists around the fuel injection port of the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a.

さらに、圧縮行程において圧縮行程の1/4を経過した時期以降に燃料が噴射されることで、該時期以降では燃焼室6内の圧力が高くなるので、燃料が遠くに飛び難くなる。また、上記特定期間では、ピストンの上昇速度が速くなるので、ピストン5の上昇によりピストン5の上側に発生する上昇流によっても、燃料が遠くに飛び難くなる。   Further, since the fuel is injected after the time when one-fourth of the compression stroke has elapsed in the compression stroke, the pressure in the combustion chamber 6 increases after the time, so that it becomes difficult for the fuel to fly far. Further, during the above-described specific period, the rising speed of the piston is increased, so that it is difficult for the fuel to fly far away even by the upward flow generated above the piston 5 by the rising of the piston 5.

しかも、上記特定期間に燃料が分割噴射されることで、燃料がより一層遠くに飛びに難くなる。上記特定期間の最初に噴射された燃料は、シリンダ壁面に到達する可能性はあるが、たとえシリンダ壁面に到達したとしても、分割噴射されていることで、燃料噴霧としてシリンダ壁面の近傍で浮遊した状態にあり、シリンダ壁面に多量に付着することはない。この結果、圧縮行程の燃料噴射においても、シリンダ壁面に付着する燃料の量を少なくすることができて、未燃損失を低減することができる。そして、シリンダ壁面の近傍で浮遊している燃料噴霧は、上記上昇流によって上昇し、燃焼室6の天井壁面に到達した後は、燃焼室6の中央に向かう。これにより、混合気が自着火する時点において、シリンダ壁面の近傍にも、比較的燃料リッチな混合気が存在しなくなる。シリンダ壁面の近傍には、燃料噴射弁14の燃料噴射口及び放電電極部13aの周囲と同様に、比較的燃料リーンな混合気が存在する。   In addition, since the fuel is dividedly injected during the specific period, it is difficult for the fuel to fly farther. The fuel injected at the beginning of the specific period may reach the cylinder wall surface, but even if it reaches the cylinder wall surface, the fuel is sprayed in the vicinity of the cylinder wall surface as fuel spray by being dividedly injected. It is in a state and does not adhere to the cylinder wall surface in a large amount. As a result, even during fuel injection during the compression stroke, the amount of fuel adhering to the cylinder wall surface can be reduced, and unburned loss can be reduced. Then, the fuel spray floating near the cylinder wall surface rises by the upward flow, reaches the ceiling wall surface of the combustion chamber 6, and then heads toward the center of the combustion chamber 6. Thus, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, there is no relatively fuel-rich air-fuel mixture near the cylinder wall. In the vicinity of the cylinder wall surface, a relatively fuel-lean mixture exists, as in the vicinity of the fuel injection port of the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a.

このように運転領域Aでは、混合気が自着火する時点において、燃焼室6内における、燃料噴射弁14の燃料噴射口及び放電電極部13aの周囲並びにシリンダ壁面の近傍を除く部分に、比較的燃料リッチな混合気が存在することになる。   As described above, in the operation region A, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, the portion of the combustion chamber 6 except for the vicinity of the fuel injection port of the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a and the vicinity of the vicinity of the cylinder wall surface is relatively formed. There will be a fuel-rich mixture.

運転領域Aでは、圧縮上死点付近において、比較的燃料リッチな混合気の中央部分で混合気が自着火し、燃焼がその周囲へと拡がる。ここで、圧縮行程の3/4を経過した時期以降に燃料を噴射したのでは、混合気が自着火する時点において、比較的燃料リッチな混合気が燃料噴射弁14及び放電電極部13aの直ぐ近くに存在することになり、放電電極部13aは熱伝達率が高い金属製であるので、混合気の燃焼熱が、特に放電電極部13aを介して燃焼室6の外部に逃げ易くなる。   In the operation region A, near the compression top dead center, the air-fuel mixture self-ignites at the center of the relatively fuel-rich air-fuel mixture, and the combustion spreads to the surroundings. Here, if the fuel is injected after the lapse of / of the compression stroke, a relatively rich fuel-air mixture immediately flows between the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a at the time when the air-fuel mixture self-ignites. Since the discharge electrode 13a is located close to the discharge electrode 13a and is made of a metal having a high heat transfer coefficient, the combustion heat of the air-fuel mixture can easily escape to the outside of the combustion chamber 6 through the discharge electrode 13a.

しかし、本実施形態では、混合気が自着火する時点において、燃料噴射弁14及び放電電極部13aの周囲には、比較的燃料リッチな混合気が存在しないので、放電電極部13aからの燃焼熱の放出を抑制して、冷却損失を低減することができる。   However, in the present embodiment, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, there is no relatively fuel-rich air-fuel mixture around the fuel injection valve 14 and the discharge electrode 13a, so the combustion heat from the discharge electrode 13a Can be suppressed and the cooling loss can be reduced.

また、燃焼し難いシリンダ壁面の近傍にも、比較的燃料リッチな混合気が存在しないので、未燃損失をより一層低減することができるとともに、シリンダ壁面からの燃焼熱の放出を抑制することができる。   In addition, since there is no relatively fuel-rich mixture in the vicinity of the cylinder wall surface where combustion is difficult, unburned loss can be further reduced, and emission of combustion heat from the cylinder wall surface can be suppressed. it can.

さらに、本実施形態では、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aに遮熱層7が設けられているので、冷却損失をより一層低減することができる。   Furthermore, in the present embodiment, since the heat shield layer 7 is provided on the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the crown surface 5a of the piston 5, the cooling loss can be further reduced.

圧縮行程における燃料の噴射時期としては、例えば、1回目の噴射は、クランク角度で圧縮上死点前90°で開始し、圧縮上死点前86°で終了する。2回目の噴射は、圧縮上死点前70°で開始し、圧縮上死点前63°で終了する。3回目の噴射は、圧縮上死点前49°で開始し、圧縮上死点前45°で終了する。図10に記載の圧縮行程における燃料の噴射時期は、これらの噴射時期に合わせている。また、1回目の噴射時における外開弁62又は芯弁67のリフト量は、最大リフト量の1/5であり、2回目の同リフト量は、最大リフト量の1/3であり、3回目の同リフト量は、最大リフト量の1/5である。   As the fuel injection timing in the compression stroke, for example, the first injection starts at 90 ° before the compression top dead center at the crank angle and ends at 86 ° before the compression top dead center. The second injection starts 70 ° before top dead center and ends 63 ° before top dead center. The third injection starts at 49 ° before compression top dead center and ends at 45 ° before compression top dead center. The fuel injection timing in the compression stroke shown in FIG. 10 is adjusted to these injection timings. In addition, the lift amount of the outer opening valve 62 or the core valve 67 at the time of the first injection is 1/5 of the maximum lift amount, and the second lift amount is 1/3 of the maximum lift amount. The same lift amount for the first time is 1/5 of the maximum lift amount.

このように、2回目の噴射時における噴射期間が、他の回の噴射時における噴射期間よりも長く、かつ、2回目の噴射時におけるリフト量が、他の回のリフト量よりも大きい。すなわち、2回目の噴射時における噴射量が、他の回の噴射時における噴射量よりも多くされている。これは、1回目の噴射時よりも2回目の噴射時の方が燃焼室6内の圧力が高くなっているので、より多くの燃料を噴射しても、燃料を遠くに飛ばないようすることができるからである。一方、3回目の噴射では、燃焼室6内の圧力がより高くなるものの、1回目及び2回目に噴射されて浮遊している燃料噴霧を進行方向に押す可能性が高くなるので、1回目と同程度の噴射量とされている。   As described above, the injection period at the time of the second injection is longer than the injection period at the time of the other injection, and the lift amount at the time of the second injection is larger than the lift amount at the other times. That is, the injection amount at the time of the second injection is larger than the injection amount at the time of the other injections. This is because the pressure in the combustion chamber 6 is higher during the second injection than during the first injection, so that even if more fuel is injected, the fuel will not fly far. Because it can be. On the other hand, in the third injection, although the pressure in the combustion chamber 6 becomes higher, the possibility that the first and second injections and the floating fuel spray are pushed in the advancing direction becomes higher. The injection amount is substantially the same.

ここで、燃料が分割噴射されたときに燃料が遠くに飛び難くなる理由を、図3(b)の分割噴射時と図12の一括噴射時とを比較して説明する。図3(b)は、燃料を3分割噴射したときの燃料噴霧の様子を示し、図12は、図3(b)の分割噴射時のトータル噴射量と同じ量の燃料を一括噴射したときの燃料噴霧の様子を示す。   Here, the reason why it is difficult for the fuel to fly far when the fuel is dividedly injected will be described by comparing the divided injection of FIG. 3B and the collective injection of FIG. FIG. 3B shows a state of fuel spraying when fuel is divided into three divided injections, and FIG. 12 shows a state in which the same amount of fuel as the total injection amount at the time of divided injection of FIG. The state of fuel spray is shown.

図12に示すように、一括噴射の場合には、先に噴射された燃料(燃料噴霧)は、後から噴射された燃料によって押されて遠くに飛び易くなる。また、先に噴射された燃料噴霧の先端には、燃料噴霧の進行に伴って、燃料噴霧を巻き上げる渦流が発生し、その渦流によって、燃料噴霧の一部は、巻き上げられるが、その渦流が、後から噴射された燃料を進行方向に押す働きをして、これによっても、燃料噴霧が遠くに飛び易くなる。   As shown in FIG. 12, in the case of the batch injection, the fuel (fuel spray) injected earlier is pushed by the fuel injected later, and is likely to fly far. In addition, at the tip of the previously injected fuel spray, a vortex that winds up the fuel spray is generated along with the progress of the fuel spray, and a part of the fuel spray is wound up by the vortex, but the vortex, It functions to push the fuel injected later in the direction of travel, which also makes it easier for the fuel spray to fly away.

一方、図3(b)に示すように、分割噴射の場合には、各回の噴射量が少量であることから、噴射直後に燃料噴霧が浮遊した状態になり易く、一括噴射の場合のような渦流が生じ難い。また、先の回に噴射された燃料噴霧が、その直後の回に噴射された燃料噴霧によって進行方向に押され難い。したがって、分割噴射の場合には、燃料が遠くに飛び難くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the case of the split injection, since the injection amount of each injection is small, the fuel spray is likely to be in a floating state immediately after the injection, which is similar to the case of the batch injection. Swirl is unlikely to occur. Further, the fuel spray injected earlier is less likely to be pushed in the traveling direction by the fuel spray injected immediately thereafter. Therefore, in the case of split injection, it becomes difficult for the fuel to fly far.

図13は、圧縮行程で燃料を一括噴射した場合及び分割噴射した場合の燃料の噴射開始時期(分割噴射の場合は、1回目の噴射開始時期)と、排気ガス中のCO濃度及びTHC濃度との関係を調べた結果を示す。THC濃度は、全炭化水素の濃度であって、メタン及び非メタン炭化水素の濃度である。   FIG. 13 shows the fuel injection start timing (in the case of split injection, the first injection start timing) when the fuel is injected collectively and in the split injection in the compression stroke, and the CO concentration and THC concentration in the exhaust gas. The result of examining the relationship is shown. THC concentration is the concentration of total hydrocarbons, that is, the concentration of methane and non-methane hydrocarbons.

図13では、横軸は、燃料の噴射開始時期であって、圧縮上死点を0°としたクランク角度である。ここでは、圧縮上死点前のクランク角度を正の値としている。縦軸は、排気ガス中のCO濃度又はTHC濃度である。   In FIG. 13, the horizontal axis represents the fuel injection start timing and the crank angle with the compression top dead center set to 0 °. Here, the crank angle before the compression top dead center is a positive value. The vertical axis is the CO concentration or the THC concentration in the exhaust gas.

上記関係を調べたエンジンでは、吸気弁の全閉タイミングが、圧縮上死点前135°となっている。また、一括噴射では、外開弁のリフト量が最大リフト量とされ、噴射期間はクランク角度で4°とされる。分割噴射では、トータル噴射量を一括噴射の噴射量と同じになるようにするとともに、上記特定期間内に各回の噴射が行われるように、出来る限り3回噴射する(噴射開始時期が遅角して3回では上記特定期間内に噴射できない場合には、2回噴射する)とともに、トータル噴射量を一括噴射の噴射量と同じになるようにした。分割噴射の場合は、上記特定期間内に2回噴射できなくなるまで、1回目の噴射開始時期を遅角させた。   In the engine examined for the above relationship, the fully closed timing of the intake valve is 135 ° before the compression top dead center. In the batch injection, the lift amount of the external valve is set to the maximum lift amount, and the injection period is set to 4 ° in crank angle. In the split injection, the total injection amount is set to be the same as the injection amount of the batch injection, and the injection is performed three times as much as possible so that each injection is performed within the specific period (injection start timing is delayed. If three injections are not possible within the specified period, two injections are performed), and the total injection amount is set to be the same as the injection amount of the batch injection. In the case of split injection, the first injection start timing was delayed until injection could not be performed twice within the above specified period.

図13より、一括噴射の場合には、上記特定期間に噴射すると、CO濃度及びTHC濃度が増大する(すなわち、燃料の燃え残りが多い)ことが分かる。一方、一括噴射の場合であっても、圧縮行程の3/4を経過した時期以降に燃料を噴射すれば、燃料が良好に燃焼(酸化)して燃料の燃え残りが少なくなる。しかし、圧縮行程の3/4を経過した時期以降に燃料を噴射したのでは、上記したように、混合気の燃焼熱が、特に放電電極部13aを介して燃焼室6の外部に逃げ易くなるので、燃料を上記特定期間に分割噴射する。   From FIG. 13, it can be seen that, in the case of the batch injection, if the injection is performed during the above-described specific period, the CO concentration and the THC concentration increase (that is, the unburned fuel remains much). On the other hand, even in the case of the batch injection, if the fuel is injected after the time when 3/4 of the compression stroke has elapsed, the fuel is satisfactorily burned (oxidized) and the unburned fuel is reduced. However, if the fuel is injected after the elapse of 3/4 of the compression stroke, the combustion heat of the air-fuel mixture easily escapes to the outside of the combustion chamber 6 particularly through the discharge electrode portion 13a as described above. Therefore, the fuel is dividedly injected during the specific period.

図13より、燃料を上記特定期間に分割噴射すれば、CO濃度及びTHC濃度がかなり低下する(すなわち、燃料の燃え残りが少なくなる)ことが分かる。特に吸気弁の全閉タイミング(圧縮上死点前135°)以降に燃料を噴射することで、CO濃度及びTHC濃度がより一層低下する。これは、吸気弁の全閉によって、燃焼室内の圧力が高くなって、燃料が飛び難くなるからである。   From FIG. 13, it can be seen that when the fuel is dividedly injected in the specific period, the CO concentration and the THC concentration are considerably reduced (that is, the unburned fuel remains less). In particular, by injecting the fuel after the fully closed timing of the intake valve (135 ° before the compression top dead center), the CO concentration and the THC concentration are further reduced. This is because the pressure in the combustion chamber increases due to the full closing of the intake valve, making it difficult for fuel to fly.

したがって、上記特定期間に燃料が噴射されても、分割噴射することにより、該特定期間に噴射された燃料が燃焼し易くなり、上記特定期間に噴射された燃料の燃え残りを少なくすることができる。   Therefore, even if the fuel is injected during the specific period, the fuel injected during the specific period is easily burned by performing the split injection, and the unburned fuel of the fuel injected during the specific period can be reduced. .

また、分割噴射の場合、空気過剰率が5未満となる混合気(燃焼可能な混合気)が、燃焼室全体の混合気に対してシリンダ壁面に接触する割合を調べたところ、1回目の噴射開始時期が遅角するほど、その割合が少なくなった。このことから、上記特定期間の中で出来る限り遅く噴射することで、シリンダ壁面からの燃焼熱の放出を抑制することができる。   In the case of the split injection, the ratio of the air-fuel mixture having an excess air ratio of less than 5 (combustible air-fuel mixture) to the air-fuel mixture in the entire combustion chamber and contacting the cylinder wall surface was examined. The more the starting time was delayed, the lower the proportion. Thus, by injecting as late as possible during the specific period, the release of combustion heat from the cylinder wall surface can be suppressed.

運転領域Bでは、ECU100は、混合気が自着火する時点で、燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aから離間して混合気層54(図15参照)が形成されるように、燃料噴射弁14に対して、圧縮行程を初期、中期及び後期と3等分したときの中期に燃料噴射を行わせる(図14参照)。運転領域Bでは、吸気行程での燃料噴射は行われない。   In the operating region B, the ECU 100 separates from the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the crown surface 5a of the piston 5 when the air-fuel mixture self-ignites, so that the air-fuel mixture layer 54 (see FIG. 15) is formed. The fuel injection valve 14 is caused to perform the fuel injection in the middle stage when the compression stroke is divided into three equal stages of the initial stage, the middle stage, and the latter period (see FIG. 14). In the operation region B, fuel injection is not performed in the intake stroke.

本実施形態では、運転領域Bでは、燃料噴射弁14に対して、圧縮行程の中期において燃料噴射を複数回に分けて行わせる。燃料噴射弁による圧縮行程の中期における噴射回数は、運転領域Bにおける3つの運転領域B1,B2,B3毎に設定されている。   In the present embodiment, in the operation region B, the fuel injection valve 14 is caused to perform the fuel injection in a plurality of times in the middle stage of the compression stroke. The number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve is set for each of the three operation regions B1, B2, and B3 in the operation region B.

運転領域B1は、エンジン本体1aの回転数が第1所定回転数N1以下であるとともに、エンジン本体1aの負荷が第2所定負荷L2以上かつ第1所定負荷L1未満である領域である。運転領域B1では、燃料噴射弁14による圧縮行程の中期における噴射回数は、3回に設定されている。尚、第2所定負荷L2は、回転数が高くなるほど高くなる。   The operation region B1 is a region where the rotation speed of the engine main body 1a is equal to or lower than the first predetermined rotation speed N1 and the load of the engine main body 1a is equal to or higher than the second predetermined load L2 and lower than the first predetermined load L1. In the operation region B1, the number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve 14 is set to three times. Note that the second predetermined load L2 increases as the rotation speed increases.

運転領域B2は、エンジン本体1aの回転数が第1所定回転数N1以下であるとともに、エンジン本体1aの負荷がロードロードラインRLの負荷以上かつ第2所定負荷L2未満の領域である。運転領域B2では、燃料噴射弁14による圧縮行程の中期における噴射回数は、2回に設定されている。   The operation region B2 is a region in which the rotation speed of the engine main body 1a is equal to or less than the first predetermined rotation speed N1, and the load of the engine main body 1a is equal to or more than the load of the load load line RL and less than the second predetermined load L2. In the operation region B2, the number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve 14 is set to two.

運転領域B3は、エンジン本体1aの回転数が第1所定回転数N1を超えかつ第2所定回転数N2以下であるとともに、エンジン本体1aの負荷がロードロードラインRLの負荷以上かつ第1所定負荷L1未満である領域である。運転領域B3では、燃料噴射弁14による圧縮行程の中期における噴射回数は、3回に設定されている。   The operation region B3 is such that the rotation speed of the engine main body 1a is higher than the first predetermined rotation speed N1 and equal to or lower than the second predetermined rotation speed N2, and the load of the engine main body 1a is equal to or more than the load on the load line RL and the first predetermined load. This is an area that is less than L1. In the operation region B3, the number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve 14 is set to three times.

したがって、燃料噴射弁14による圧縮行程の中期における噴射回数は、エンジン本体1aの負荷が高いときには、該負荷が低いときに比べて、多くなるように設定されていることになる。また、燃料噴射弁14による圧縮行程の中期における噴射回数は、エンジン本体1aの回転数が低いときには、該回転数が高いときに比べて、多くなるように設定されていることになる。   Therefore, the number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve 14 is set to be larger when the load on the engine body 1a is high than when the load is low. In addition, the number of injections in the middle stage of the compression stroke by the fuel injection valve 14 is set to be larger when the rotation speed of the engine body 1a is low than when the rotation speed is high.

運転領域Bにおいては、圧縮行程の中期に燃料が噴射される。これにより、図15に示すように、混合気が自着火する時点において、燃焼室6の天井面(特に放電プラグ13の放電電極部13a)から離間するように比較的燃料リッチな混合気層54が形成されるとともに、燃料噴射弁14の燃料噴射口及び放電電極部13aの周囲を含む、燃焼室6の天井面と混合気層54との間には、空気(又は、空気及びEGRガス)を含むガス層55が形成される。また、ピストン5の上昇による上昇流と分割噴射とによって、混合気層54がピストン5の冠面5aからも離間するようになる。すなわち、ピストン5の冠面5aと混合気層54との間にも、ガス層55が形成されることになる。   In the operation region B, fuel is injected in the middle stage of the compression stroke. As a result, as shown in FIG. 15, at the time when the air-fuel mixture self-ignites, a relatively fuel-rich air-fuel mixture layer 54 is separated from the ceiling surface of the combustion chamber 6 (particularly, the discharge electrode portion 13a of the discharge plug 13). Is formed, and air (or air and EGR gas) is provided between the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the air-fuel mixture layer 54, including around the fuel injection port of the fuel injection valve 14 and the discharge electrode portion 13a. Is formed. Further, the ascending flow due to the rise of the piston 5 and the split injection cause the air-fuel mixture layer 54 to separate from the crown surface 5a of the piston 5 as well. That is, the gas layer 55 is also formed between the crown surface 5a of the piston 5 and the mixture layer 54.

尚、運転領域Bにおいては、必ずしも分割噴射を行わなくてもよい。この場合でも、燃料の噴射量が少なくて済むとともに、高圧縮比であるので、圧縮行程の中期に噴射された燃料は飛びに難く、混合気層54を燃焼室6の天井面及びピストン5の冠面5aから離間させることができる。   In the operating region B, the split injection does not always have to be performed. Also in this case, the fuel injection amount is small and the high compression ratio makes it difficult for the fuel injected in the middle stage of the compression stroke to fly, so that the air-fuel mixture layer 54 is formed on the ceiling surface of the combustion chamber 6 and the piston 5. It can be separated from the crown surface 5a.

ここで、運転領域Bにおいて、エンジン本体1aの負荷が高いときの噴射回数が、負荷が低いときの噴射回数と同じであれば、負荷が高いときの各回の噴射量が、負荷が低いときの各回の噴射量に比べて多くなる。各回の噴射量が多くなると、各回で噴射される燃料が遠くに飛び易くなる。しかし、本実施形態では、負荷が高いときの噴射回数(運転領域B1の噴射回数)を、負荷が低いときの噴射回数(運転領域B2の噴射回数)に比べて多くすることで、負荷が高くても、負荷が低いときと同様に、各回で噴射される燃料を飛び難くすることができる。よって、運転領域Bにおいて、エンジン本体1aの負荷の高低に関係なく、冷却損失を低減することができる。   Here, in the operating region B, if the number of injections when the load on the engine body 1a is high is the same as the number of injections when the load is low, each injection amount when the load is high becomes less than when the load is low. It is larger than the injection amount of each time. When the injection amount in each time increases, the fuel injected in each time tends to fly far. However, in the present embodiment, by increasing the number of injections when the load is high (the number of injections in the operation region B1) compared to the number of injections when the load is low (the number of injections in the operation region B2), the load is increased. Even when the load is low, the fuel injected each time can be made less likely to fly. Therefore, in the operating region B, the cooling loss can be reduced regardless of the level of the load on the engine body 1a.

また、エンジン本体1aの回転数が低いときの噴射回数が、回転数が高いときの噴射回数と同じであれば、回転数が低いときに噴射された各回の燃料は、回転数が高いときに噴射された各回の燃料に比べて、ピストン5の上昇による上昇流の影響を受けずに、ピストン5の冠面5aに向かって飛び易くなる。しかし、本実施形態では、エンジン本体1aの回転数が低いときの噴射回数(運転領域B1の噴射回数)を、回転数が高いときの噴射回数(運転領域B3の噴射回数)に比べて多くすることで、回転数が低いときの各回の噴射量を、回転数が高いときの各回の噴射量よりも少なくして、ピストン5の上昇による上昇流が弱くても、上昇流が強いときと同様に、各回で噴射される燃料を飛び難くすることができる。よって、運転領域Bにおいて、エンジン本体1aの回転数の高低に関係なく、冷却損失を低減することができる。   In addition, if the number of injections when the engine body 1a is low in rotation speed is the same as the number of injections when the rotation speed is high, each fuel injected when the rotation speed is low becomes high when the rotation speed is high. As compared with the fuel injected each time, the fuel is more likely to fly toward the crown surface 5a of the piston 5 without being affected by the upward flow due to the rise of the piston 5. However, in the present embodiment, the number of injections when the rotation speed of the engine body 1a is low (the number of injections in the operation region B1) is made larger than the number of injections when the rotation speed is high (the number of injections in the operation region B3). In this way, the injection amount at each time when the rotation speed is low is made smaller than the injection amount at each time when the rotation speed is high, and even if the upward flow due to the rise of the piston 5 is weak, the same as when the upward flow is strong In addition, the fuel injected each time can be made harder to fly. Therefore, in the operating region B, the cooling loss can be reduced regardless of the rotational speed of the engine body 1a.

したがって、本実施形態では、エンジン本体1aの運転状態が所定負荷以上の運転領域(運転領域A)にあるときにおいて、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行うとともに、圧縮行程においては、圧縮行程の特定期間(圧縮行程の1/4を経過した時期から3/4を経過した時期までの間)に、複数回に分けて燃料噴射を行うようにしたので、運転領域Aにおいて、未燃損失及び冷却損失を低減して、エンジン1の熱効率を向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, when the operating state of the engine body 1a is in an operating region (operating region A) where the load is equal to or more than a predetermined load, the fuel injection is performed separately in the intake stroke and the compression stroke, and in the compression stroke, During the specific period of the compression stroke (from the time when 1/4 of the compression stroke has elapsed to the time when 3/4 has passed), the fuel injection is performed in a plurality of times. The fuel efficiency can be improved by reducing the fuel loss and the cooling loss.

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be substituted without departing from the scope of the claims.

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The above embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the claims, and all modifications and changes that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、燃焼室が形成された気筒を有するエンジン本体を備え、該燃焼室内で燃料と空気との混合気を自着火させる予混合圧縮着火式エンジンに有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a premixed compression ignition engine that includes an engine body having a cylinder in which a combustion chamber is formed and in which a mixture of fuel and air is self-ignited in the combustion chamber.

1 予混合圧縮着火式エンジン
1a エンジン本体
2 気筒
5 ピストン
5a 冠面
6 燃焼室
13 放電プラグ
13a 放電電極部
14 燃料噴射弁
100 ECU(燃料噴射弁制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Premixed compression ignition type engine 1a Engine main body 2 Cylinder 5 Piston 5a Crown surface 6 Combustion chamber 13 Discharge plug 13a Discharge electrode part 14 Fuel injection valve 100 ECU (fuel injection valve control means)

Claims (5)

燃焼室が形成された気筒を有するエンジン本体を備え、該燃焼室内で燃料と空気との混合気を自着火させる予混合圧縮着火式エンジンであって、
燃料噴射口が上記燃焼室の天井面の略中央から該燃焼室に臨み、該燃料噴射口から燃料をピストンの冠面に向かって噴射する燃料噴射弁と、
上記燃焼室の天井面における上記燃料噴射口の近傍から該燃焼室に臨む金属製の放電電極部と、
上記燃料噴射弁の作動を制御する燃料噴射弁制御手段とを備え、
上記燃料噴射弁制御手段は、上記エンジン本体の運転状態が所定負荷以上の運転領域にあるときにおいて、上記燃料噴射弁に対して、吸気行程と圧縮行程とに分けて燃料噴射を行わせるとともに、圧縮行程においては、圧縮行程の特定期間に、複数回に分けて燃料噴射を行わせるように構成されており、
上記特定期間は、圧縮行程の1/4を経過した時期から3/4を経過した時期までの間であることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
A premixed compression ignition engine that includes an engine body having a cylinder in which a combustion chamber is formed, and self-ignites a mixture of fuel and air in the combustion chamber,
A fuel injection valve in which a fuel injection port faces the combustion chamber from substantially the center of the ceiling surface of the combustion chamber, and injects fuel from the fuel injection port toward the crown of the piston;
A metal discharge electrode portion facing the combustion chamber from near the fuel injection port on the ceiling surface of the combustion chamber,
Fuel injection valve control means for controlling the operation of the fuel injection valve,
The fuel injection valve control means, when the operating state of the engine body is in an operating region of a predetermined load or more, causes the fuel injection valve to perform fuel injection separately into an intake stroke and a compression stroke, In the compression stroke, during a specific period of the compression stroke, the fuel injection is configured to be performed a plurality of times,
The premixed compression ignition engine according to claim 1, wherein the specific period is a period from a time when 1/4 of the compression stroke has elapsed to a time when 3/4 has passed.
請求項1記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
上記燃焼室の天井面に、遮熱層が設けられていることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 1,
A premixed compression ignition engine, wherein a heat shield layer is provided on a ceiling surface of the combustion chamber.
請求項1又は2記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
上記エンジン本体の幾何学的圧縮比が、16以上30以下であることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
The premixed compression ignition engine according to claim 1 or 2,
A premixed compression ignition engine, wherein a geometric compression ratio of the engine body is 16 or more and 30 or less.
請求項3記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁の燃料噴射口から噴射される燃料の燃圧が、15MPa以上60MPa以下に設定されていることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
The premixed compression ignition engine according to claim 3,
A premixed compression ignition engine, wherein a fuel pressure of fuel injected from a fuel injection port of the fuel injection valve is set to 15 MPa or more and 60 MPa or less.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁は、上記燃料噴射口から燃料を上記ピストンの冠面に向かって略円錐状に拡がるように噴射するよう構成されていることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
A premixed compression ignition engine according to any one of claims 1 to 4,
A premixed compression ignition engine, wherein the fuel injection valve is configured to inject fuel from the fuel injection port so as to spread substantially conically toward the crown surface of the piston.
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