JP2020020322A - Internal combustion engine, and control device of internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine, and control device of internal combustion engine Download PDF

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Abstract

To provide an internal combustion engine and a control device of an internal combustion engine, which can improve both miscibility of intake air and fuel and the combustion stability even when a fuel injection quantity is small.SOLUTION: A spark ignition internal combustion engine, in which fuel is directly injected into a cylinder, includes; an ignition plug that is provided at the top of the cylinder and has an ignition part; a first fuel injection valve that is provided at a peripheral part of the cylinder and injects at least partial fuel of a fuel injection quantity to be injected in one combustion cycle; and a second fuel injection valve that is provided at the top of the cylinder and injects a small quantity of fuel, which is deducted by the amount of the fuel injected from the first fuel injection valve from the fuel injection quantity to be injected in one combustion cycle, toward the ignition part after the ignition from the first fuel injection valve. The first fuel injection valve can normally atomize fuel of a fuel injection quantity for one combustion cycle, which is set to be capable of generating the maximum output of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve can normally atomize fuel of a smaller quantity than the minimum fuel injection quantity that can be normally atomized in the first fuel injection valve.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関及び内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder and a control device for the internal combustion engine.

従来燃料が混合された混合気に点火プラグにより点火して燃焼させるガソリンエンジン等の火花点火式の内燃機関が知られている。火花点火式の内燃機関としてシリンダ内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a spark ignition type internal combustion engine such as a gasoline engine that ignites an air-fuel mixture by a spark plug and burns the mixture is known. As a spark ignition type internal combustion engine, there is an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder.

このような内燃機関では混合気に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態で内燃機関の制御が行われる場合がある。例えば特許文献1には内燃機関の排気通路に備えられた触媒を昇温させる場合に内燃機関の空燃比をリーン状態にするとともに点火時期を遅らせる技術が開示されている。   In such an internal combustion engine, control of the internal combustion engine may be performed in a predetermined operating state in which the proportion of fuel in the air-fuel mixture is small. For example, Patent Literature 1 discloses a technique in which when raising the temperature of a catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is made lean and the ignition timing is delayed.

また直接噴射式の内燃機関において燃焼効率を向上させるために一つのシリンダに二つの燃料噴射弁を備える技術が提案されている。例えば特許文献2〜3には一方の燃料噴射弁をシリンダの頂部に設け他方の燃料噴射弁をシリンダの周部に設けた内燃機関が開示されている。   Further, in order to improve combustion efficiency in a direct injection type internal combustion engine, a technique has been proposed in which one cylinder is provided with two fuel injection valves. For example, Patent Documents 2 and 3 disclose an internal combustion engine in which one fuel injection valve is provided at the top of a cylinder and the other fuel injection valve is provided at the periphery of the cylinder.

特開2015−187439号公報JP 2015-187439 A 特開2007−327464号公報JP 2007-32764 A 独国特許出願公開第102008044243号明細書DE 102 08 044 243 A1

しかしながら特許文献1に記載されたように空燃比をリーン状態にした場合には燃焼安定性が低下しやすくなる。これに対して点火プラグの点火部付近に燃料を直接噴射することにより燃焼安定性が向上することが知られている。これは点火部付近に燃料を直接噴射することにより火炎核の初期成長を補助する乱流が生成されることに起因する。   However, when the air-fuel ratio is set to a lean state as described in Patent Literature 1, combustion stability tends to decrease. On the other hand, it is known that combustion stability is improved by directly injecting fuel near the ignition portion of the ignition plug. This is due to the fact that turbulence is generated by directly injecting fuel near the ignition part, which assists the initial growth of the flame kernel.

特許文献2〜3に開示された内燃機関はシリンダの頂部に設けられた一方の燃料噴射弁から噴射される一部の燃料が点火プラグの点火部に向けられている。特許文献2には二つの燃料噴射弁からの燃料噴射量の比率は開示されていない。また特許文献3には頂部に設けられた燃料噴射弁と周部に設けられた燃料噴射弁とによる燃料噴射量の比率を1:2にすることが開示されている。   In the internal combustion engines disclosed in Patent Literatures 2 and 3, a part of fuel injected from one fuel injection valve provided at the top of the cylinder is directed to an ignition portion of a spark plug. Patent Document 2 does not disclose the ratio of the amount of fuel injected from two fuel injection valves. Patent Document 3 discloses that a ratio of a fuel injection amount between a fuel injection valve provided at a top portion and a fuel injection valve provided at a peripheral portion is set to 1: 2.

しかしながら二つの燃料噴射弁を用いて燃料を噴射する場合には吸気と燃料との混合が不十分となり、粒子状物質や窒素酸化物の排出量が増えるおそれがある。   However, when fuel is injected using two fuel injection valves, mixing of the intake air and the fuel becomes insufficient, and there is a possibility that the emission of particulate matter and nitrogen oxides increases.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料噴射量が少ない場合であっても吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上可能な内燃機関及び内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an internal combustion engine and a control apparatus for an internal combustion engine that can improve both the mixing performance and combustion stability of intake air and fuel even when the fuel injection amount is small. To provide.

本発明のある観点によれば、シリンダ内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関において、シリンダの頂部に備えられ、点火部を有する点火プラグと、シリンダの周部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少なくとも一部の燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、シリンダの頂部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの第1の燃料噴射弁から噴射される燃料を除く少量の燃料を、第1の燃料噴射弁からの噴射後に点火部に向けて噴射する第2の燃料噴射弁と、を備え、第1の燃料噴射弁は、内燃機関の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量の燃料を正常噴霧可能であり、第2の燃料噴射弁は、第1の燃料噴射弁における正常噴霧可能な最小燃料噴射量よりも少量の燃料を正常噴霧可能であることを特徴とする内燃機関が提供される。   According to one aspect of the present invention, in a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder, a spark plug provided at the top of the cylinder and having an ignition portion, and a spark plug provided at a peripheral portion of the cylinder and provided with one combustion A first fuel injection valve for injecting at least a portion of the fuel injection amount injected during the cycle; and a first fuel injection valve provided at the top of the cylinder for injecting fuel during one combustion cycle. A second fuel injection valve for injecting a small amount of fuel excluding fuel injected from the first fuel injection valve toward the ignition unit after injection from the first fuel injection valve; The valve is capable of normally spraying the fuel of the fuel injection amount of one combustion cycle set to be capable of generating the maximum output of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve is capable of normally spraying the first fuel injection valve. Smaller than the minimum fuel injection amount Internal combustion engine, wherein the charge is possible normal spraying is provided.

また本発明の別の観点によれば、上記の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、第1の燃料噴射弁の駆動を制御する第1の燃料噴射弁制御部と、第2の燃料噴射弁の駆動を制御する第2の燃料噴射弁制御部を備え、第2の燃料噴射弁制御部は、シリンダ内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態において、第2の燃料噴射弁から点火部に向けて燃料噴射量のうちの少量の燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine for controlling the internal combustion engine, wherein the first fuel injection valve control unit controls the driving of the first fuel injection valve; A second fuel injection valve control unit that controls the driving of the fuel injection valve, wherein the second fuel injection valve control unit operates in a predetermined operating state in which the proportion of fuel in the air-fuel mixture formed in the cylinder is small. The present invention provides a control device for an internal combustion engine, characterized in that a small amount of fuel in a fuel injection amount is injected from a second fuel injection valve toward an ignition section.

以上説明したように本発明によれば燃料噴射量が少ない場合であっても吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上させることができる。   As described above, according to the present invention, even when the fuel injection amount is small, it is possible to improve both the mixability of the intake air and the fuel and the combustion stability.

本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 同実施形態に係る内燃機関を上方から見た模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the internal combustion engine according to the embodiment as viewed from above. 第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁の噴射性能を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining injection performance of a first fuel injection valve and a second fuel injection valve. シリンダの側方から見た噴霧の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the spray seen from the side of the cylinder. 図4のシリンダを矢印Xの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing a spray state when the cylinder in FIG. 4 is viewed in a direction of an arrow X. 図4のシリンダを矢印Yの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing a spray state when the cylinder in FIG. 4 is viewed in the direction of arrow Y. 図4のシリンダを矢印Zの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a spray state when the cylinder of FIG. 4 is viewed in the direction of arrow Z. 同実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a control device for the internal combustion engine according to the embodiment. 同実施形態に係る内燃機関の制御装置により実行される燃料噴射制御のフローチャートである。4 is a flowchart of fuel injection control executed by the control device for the internal combustion engine according to the embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

<1.内燃機関の構成例>
図1〜図2を参照して本実施形態に係る内燃機関1の構成例を説明する。図1は本実施形態の内燃機関1における一つのシリンダ11の断面を示す。図2は図1の内燃機関1を上方から見た模式図である。
<1. Configuration example of internal combustion engine>
A configuration example of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross section of one cylinder 11 in the internal combustion engine 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic view of the internal combustion engine 1 of FIG. 1 as viewed from above.

内燃機関1はシリンダ11内に燃料を直接噴射する火花点火式のガソリンエンジンの一例である。内燃機関1はいわゆる4ストロークの火花点火式ガソリンエンジンであり、例えば自動車に搭載されて自動車の動力源として機能する。   The internal combustion engine 1 is an example of a spark ignition type gasoline engine that directly injects fuel into a cylinder 11. The internal combustion engine 1 is a so-called 4-stroke spark ignition gasoline engine, and is mounted on, for example, an automobile and functions as a power source of the automobile.

内燃機関1は、シリンダ11、吸気バルブ21、排気バルブ31、吸気カムシャフト23、排気カムシャフト33、ピストン13、コンロッド15、点火プラグ41、第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43を備える。   The internal combustion engine 1 includes a cylinder 11, an intake valve 21, an exhaust valve 31, an intake camshaft 23, an exhaust camshaft 33, a piston 13, a connecting rod 15, a spark plug 41, a first fuel injection valve 45, and a second fuel injection valve. 43 is provided.

ピストン13はシリンダ11に摺動自在に収容される。シリンダ11内をピストン13により区画された空間が燃焼室5として機能する。燃焼室5の形状はいわゆるペントルーフ型である。   The piston 13 is slidably housed in the cylinder 11. The space defined by the piston 13 in the cylinder 11 functions as the combustion chamber 5. The shape of the combustion chamber 5 is a so-called pent roof type.

コンロッド15の一端部はピンを介してピストン13に支持される。コンロッド15の他端部は図示しないクランクシャフトに回転自在に支持される。ピストン13はコンロッド15を介してクランクシャフトに連結される。   One end of the connecting rod 15 is supported by the piston 13 via a pin. The other end of the connecting rod 15 is rotatably supported by a crankshaft (not shown). The piston 13 is connected to a crankshaft via a connecting rod 15.

吸気ポート19及び排気ポート17はそれぞれシリンダ11に接続される。吸気ポート19は管状であり吸気通路7から二つに分岐して燃焼室5に接続される(図2参照)。排気ポート17は管状であり燃焼室5に接続された二つの排気ポート17が合流して一つの排気通路9となる(図2参照)。   The intake port 19 and the exhaust port 17 are connected to the cylinder 11, respectively. The intake port 19 is tubular and branches into two from the intake passage 7 and is connected to the combustion chamber 5 (see FIG. 2). The exhaust port 17 is tubular, and the two exhaust ports 17 connected to the combustion chamber 5 join to form one exhaust passage 9 (see FIG. 2).

シリンダ11には二つの吸気バルブ21と二つの排気バルブ31が設置される。吸気カムシャフト23は二つの吸気バルブ21が並ぶ方向にクランクシャフトと略平行に延びる。排気カムシャフト33は二つの排気バルブ31が並ぶ方向にクランクシャフトと略平行に延びる。   The cylinder 11 is provided with two intake valves 21 and two exhaust valves 31. The intake camshaft 23 extends substantially parallel to the crankshaft in a direction in which the two intake valves 21 are arranged. The exhaust camshaft 33 extends substantially parallel to the crankshaft in a direction in which the two exhaust valves 31 are arranged.

それぞれの吸気バルブ21の一端は燃焼室5の内部であって吸気ポート19(の分岐)が燃焼室5へ開口する部位またはその近傍に位置する。それぞれの吸気バルブ21の他端には吸気カム25が当接する。   One end of each intake valve 21 is located inside the combustion chamber 5 and at or near a portion where the intake port 19 (branch) opens to the combustion chamber 5. An intake cam 25 contacts the other end of each intake valve 21.

吸気カム25は吸気カムシャフト23により回転駆動される。吸気カム25が回転することで吸気バルブ21が往復移動する。これにより吸気バルブ21は吸気ポート19(の分岐)と燃焼室5との間を開閉する。   The intake cam 25 is driven to rotate by the intake camshaft 23. The rotation of the intake cam 25 causes the intake valve 21 to reciprocate. Thereby, the intake valve 21 opens and closes between (the branch of) the intake port 19 and the combustion chamber 5.

同様に排気カム35が排気カムシャフト33により回転駆動されることで排気バルブ31が往復移動する。これにより排気バルブ31は排気ポート17(の分岐)と燃焼室5との間を開閉する。   Similarly, when the exhaust cam 35 is rotationally driven by the exhaust cam shaft 33, the exhaust valve 31 reciprocates. Thereby, the exhaust valve 31 opens and closes between (the branch of) the exhaust port 17 and the combustion chamber 5.

点火プラグ41はシリンダ11の頂部11aに設けられる。点火プラグ41の先端に設けられた点火部41aはシリンダ11の軸心に近接する位置であって吸気ポート19と排気ポート17に囲まれた位置で燃焼室5の内部に突出する。   The ignition plug 41 is provided on the top 11 a of the cylinder 11. The ignition portion 41 a provided at the tip of the ignition plug 41 projects into the combustion chamber 5 at a position close to the axis of the cylinder 11 and surrounded by the intake port 19 and the exhaust port 17.

第1の燃料噴射弁45はシリンダ11の周部11bに設けられる。シリンダ11の周部11bとはシリンダ11に開口する吸気ポート19及び排気ポート17よりも概ね外側に位置する領域を指す。シリンダ11の周部11bはシリンダ11の軸方向に位置する面及びシリンダ11の周面をともに含む。第1の燃料噴射弁45の先端は吸気ポート19よりも外周側の位置で燃焼室5の内部に突出し燃焼室5内に燃料を噴射する。   The first fuel injection valve 45 is provided on the peripheral portion 11b of the cylinder 11. The peripheral portion 11b of the cylinder 11 refers to a region that is located substantially outside the intake port 19 and the exhaust port 17 that open to the cylinder 11. The peripheral portion 11b of the cylinder 11 includes both a surface located in the axial direction of the cylinder 11 and a peripheral surface of the cylinder 11. The tip of the first fuel injection valve 45 projects into the combustion chamber 5 at a position on the outer peripheral side of the intake port 19 and injects fuel into the combustion chamber 5.

第2の燃料噴射弁43はシリンダ11の頂部11aに設けられる。シリンダ11の頂部11aとはシリンダ11に開口する吸気ポート19及び排気ポート17により概ね囲まれるシリンダ11の軸心を含む領域を指す。第2の燃料噴射弁43の先端は燃焼室5の内部に突出し点火プラグ41の点火部41aに向けて燃料を噴射する。   The second fuel injection valve 43 is provided at the top 11 a of the cylinder 11. The top 11 a of the cylinder 11 refers to a region including the axis of the cylinder 11, which is generally surrounded by the intake port 19 and the exhaust port 17 opening to the cylinder 11. The tip of the second fuel injection valve 43 projects into the combustion chamber 5 and injects fuel toward the ignition portion 41 a of the ignition plug 41.

内燃機関1の吸気行程では吸気バルブ21が開くとともに燃焼室5の体積が増加することで空気が吸気ポート19を介して燃焼室5に流入する。空気の流入に合わせて第1の燃料噴射弁45から、あるいは第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43から燃料が噴射されて混合気が形成される。   During the intake stroke of the internal combustion engine 1, the intake valve 21 opens and the volume of the combustion chamber 5 increases, so that air flows into the combustion chamber 5 via the intake port 19. Fuel is injected from the first fuel injection valve 45 or from the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43 in accordance with the inflow of air to form an air-fuel mixture.

吸気行程後の圧縮行程で燃焼室5の混合気が圧縮される。点火プラグ41が所定のタイミングで火花を発生すると混合気が点火されて燃焼する。これにより燃焼室5の体積が増加する(燃焼行程)。   In the compression stroke after the intake stroke, the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 is compressed. When the spark plug 41 generates a spark at a predetermined timing, the air-fuel mixture is ignited and burns. This increases the volume of the combustion chamber 5 (combustion stroke).

その後に排気バルブ31が開くとともに燃焼室5の体積が減少することで燃焼後の混合気が排気ポート17を介して燃焼室5から流出する(排気行程)。これらの吸気行程から排気行程を一燃焼サイクルとして燃焼によりピストン13が往復運動を行う。往復運動はコンロッド15を介してクランクシャフトの回転運動に変換される。   Thereafter, the exhaust valve 31 is opened and the volume of the combustion chamber 5 is reduced, so that the air-fuel mixture after combustion flows out of the combustion chamber 5 through the exhaust port 17 (exhaust stroke). The piston 13 reciprocates by combustion with the intake stroke to the exhaust stroke as one combustion cycle. The reciprocating motion is converted into rotational motion of the crankshaft via the connecting rod 15.

<2.第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁の機能>
次に内燃機関1に備えられた第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43の機能について詳細に説明する。
<2. Function of First Fuel Injection Valve and Second Fuel Injection Valve>
Next, the functions of the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43 provided in the internal combustion engine 1 will be described in detail.

第1の燃料噴射弁45はシリンダ11の周部11bに備えられる。本実施形態に係る内燃機関1において第1の燃料噴射弁45は二つの吸気ポート19の開口の間のシリンダ11の周部11bに備えられる(図2を参照)。第1の燃料噴射弁45は一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの第2の燃料噴射弁43から噴射される燃料を除く燃料を噴射する。   The first fuel injection valve 45 is provided on a peripheral portion 11 b of the cylinder 11. In the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, the first fuel injection valve 45 is provided on the peripheral portion 11b of the cylinder 11 between the openings of the two intake ports 19 (see FIG. 2). The first fuel injection valve 45 injects fuel excluding the fuel injected from the second fuel injection valve 43 out of the fuel injection amount injected during one combustion cycle.

第1の燃料噴射弁45は内燃機関1に出力させる要求トルクに応じて設定される燃料噴射量の大部分を吸気行程において噴射して燃焼室5内に混合気を形成する機能を有する。第1の燃料噴射弁45の先端は吸気ポート19の開口の近傍で燃焼室5の内部に突出し吸気ポート19を介して導入される空気流に向けて燃料を噴射する。   The first fuel injection valve 45 has a function of injecting most of the fuel injection amount set according to the required torque to be output to the internal combustion engine 1 during the intake stroke to form a mixture in the combustion chamber 5. The front end of the first fuel injection valve 45 projects into the combustion chamber 5 near the opening of the intake port 19 and injects fuel toward the airflow introduced through the intake port 19.

第1の燃料噴射弁45は例えば5個以上の比較的多くの噴射孔を有する。これにより第1の燃料噴射弁45から噴射される燃料を燃焼室5全体に向けて広範に噴射させることができる。   The first fuel injection valve 45 has, for example, five or more relatively many injection holes. Thus, the fuel injected from the first fuel injection valve 45 can be widely injected toward the entire combustion chamber 5.

第2の燃料噴射弁43はシリンダ11の頂部11aに備えられる。第2の燃料噴射弁43は一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少量の燃料を点火プラグ41の点火部41aに向けて噴射する。   The second fuel injection valve 43 is provided on the top 11 a of the cylinder 11. The second fuel injection valve 43 injects a small amount of fuel out of the fuel injection amount injected during one combustion cycle toward the ignition portion 41a of the ignition plug 41.

第2の燃料噴射弁43は点火プラグ41による混合気への点火動作時に点火部41aに向けて少量の燃料を噴射して、形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与する機能を有する。これにより火炎が燃焼室5内の混合気全体に効率的に伝播し燃焼安定性が向上する。   The second fuel injection valve 43 has a function of injecting a small amount of fuel toward the ignition portion 41a at the time of the ignition operation of the air-fuel mixture by the ignition plug 41, and imparting turbulent flow generation kinetic energy to the formed flame kernel. . Thereby, the flame is efficiently propagated to the entire air-fuel mixture in the combustion chamber 5, and the combustion stability is improved.

第2の燃料噴射弁43は例えば1〜3個の噴射孔を有する。少ない数の噴射孔から燃料を噴射することにより点火プラグ41の点火部41aに向けて少量の燃料を噴射する精度を高めることができる。   The second fuel injection valve 43 has, for example, one to three injection holes. By injecting fuel from a small number of injection holes, the accuracy of injecting a small amount of fuel toward the ignition portion 41a of the ignition plug 41 can be improved.

第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43はいずれも例えば電磁式アクチュエータ又は電歪式アクチュエータを備える制御弁である。第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43は制御装置(ECU:Electronic Control Unit)により制御される。   Each of the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43 is a control valve including, for example, an electromagnetic actuator or an electrostrictive actuator. The first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43 are controlled by a control device (ECU: Electronic Control Unit).

制御弁のアクチュエータへの電力供給を開始してから開弁するまでの応答性、アクチュエータへの電力供給を停止してから閉弁するまでの応答性、噴射孔の総断面積及び燃料通路面積等によって制御弁の噴射性能が異なる。   Responsiveness of the control valve from the start of power supply to the actuator until the valve is opened, responsiveness from the stop of power supply to the actuator until the valve is closed, the total cross-sectional area of the injection hole and the fuel passage area, etc. The injection performance of the control valve differs depending on the type.

制御弁の噴射性能が異なる場合には一燃焼サイクルにおいて正常噴霧可能な最大燃料噴射量は異なる。また制御弁の噴射性能によって最大燃料噴射量だけでなく正常噴霧可能な最小燃料噴射量も異なる。   When the injection performance of the control valve is different, the maximum fuel injection amount that allows normal spraying in one combustion cycle is different. Further, depending on the injection performance of the control valve, not only the maximum fuel injection amount but also the minimum fuel injection amount for normal spraying differs.

なお正常噴霧可能な状態とは噴射された燃料が液滴化することなく霧化される状態をいう。   The normal sprayable state refers to a state in which the injected fuel is atomized without forming droplets.

図3は第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43の噴射性能を説明するための説明図である。図3中の左には内燃機関1の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量Q_flが示されている。第1の燃料噴射弁45は少なくとも一燃焼サイクル中に燃料噴射量Q_flの燃料を噴射可能に構成される。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the injection performance of the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43. 3 shows the fuel injection amount Q_fl of one combustion cycle set to be able to generate the maximum output of the internal combustion engine 1. The first fuel injection valve 45 is configured to inject the fuel of the fuel injection amount Q_fl during at least one combustion cycle.

図3中の中央には正常噴霧可能な第1の燃料噴射弁45の最小燃料噴射量Q_minが示されている。内燃機関1の最大出力を生成可能な燃料噴射量Q_flを噴射可能に構成された第1の燃料噴射弁45は最小燃料噴射量Q_min未満の燃料を正常噴霧することができない。   In the center of FIG. 3, the minimum fuel injection amount Q_min of the first fuel injection valve 45 that allows normal spraying is shown. The first fuel injection valve 45 configured to inject the fuel injection amount Q_fl capable of generating the maximum output of the internal combustion engine 1 cannot normally spray the fuel less than the minimum fuel injection amount Q_min.

図3中の右には点火プラグ41の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与するために必要な燃焼補助噴射量Q_comが示されている。第2の燃料噴射弁43は燃焼補助噴射量Q_comの燃料を噴射可能に構成される。   The right side in FIG. 3 shows a combustion auxiliary injection amount Q_com required to impart turbulent flow kinetic energy to the flame kernel formed by the ignition operation of the ignition plug 41. The second fuel injection valve 43 is configured to be capable of injecting the fuel of the combustion auxiliary injection amount Q_com.

本実施形態に係る内燃機関1では第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43からそれぞれ噴射される燃料と空気との混合が不十分になることを抑制するために吸気行程においては第1の燃料噴射弁45が目標燃料噴射量のうちの大部分の燃料を噴射する。   In the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, in order to suppress the mixing of the fuel and air respectively injected from the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43 from becoming insufficient, in the intake stroke, The first fuel injection valve 45 injects most of the target fuel injection amount.

また燃焼室5内に混合気が形成された後の点火動作時においては第2の燃料噴射弁43が混合気への燃焼を補助するために極少量の燃料を噴射する。このため第2の燃料噴射弁43は第1の燃料噴射弁45により正常噴霧可能な最小燃料噴射量Q_minよりも少ない燃焼補助噴射量Q_comの燃料を噴射可能な性能を有する。   In addition, at the time of the ignition operation after the mixture is formed in the combustion chamber 5, the second fuel injection valve 43 injects a very small amount of fuel to assist combustion into the mixture. Therefore, the second fuel injection valve 43 has a performance capable of injecting the fuel having the combustion auxiliary injection amount Q_com smaller than the minimum fuel injection amount Q_min that can be normally sprayed by the first fuel injection valve 45.

例えば一燃焼サイクルにおける第2の燃料噴射弁43からの燃料噴射量は第1の燃料噴射弁45からの燃料噴射量の5〜15%の範囲内であってもよい。   For example, the fuel injection amount from the second fuel injection valve 43 in one combustion cycle may be in the range of 5 to 15% of the fuel injection amount from the first fuel injection valve 45.

図4〜図7は第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43による噴霧の状態を示している。図4は吸気カムシャフトの軸方向に沿ってシリンダ11の側方から見た噴霧の状態を示す模式図である。図5は図4のシリンダ11を矢印Xの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。図6は図4のシリンダ11を矢印Yの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。図7は図4のシリンダ11を矢印Zの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。   4 to 7 show states of spraying by the first fuel injection valve 45 and the second fuel injection valve 43. FIG. 4 is a schematic diagram showing a spray state as viewed from the side of the cylinder 11 along the axial direction of the intake camshaft. FIG. 5 is a schematic diagram showing a spray state when the cylinder 11 of FIG. 4 is viewed in the direction of arrow X. FIG. 6 is a schematic diagram showing a spray state when the cylinder 11 of FIG. 4 is viewed in the direction of arrow Y. FIG. 7 is a schematic diagram showing a spray state when the cylinder 11 of FIG. 4 is viewed in the direction of arrow Z.

図4〜図7において第1の燃料噴射弁45からの噴霧がドットハッチングで示され第2の燃料噴射弁43からの噴霧がクロスハッチングで示されている。なお図4〜図7は第1の燃料噴射弁45が6つの噴射孔を有し第2の燃料噴射弁43が二つの噴射孔を有する例を示している。   4 to 7, the spray from the first fuel injection valve 45 is shown by dot hatching, and the spray from the second fuel injection valve 43 is shown by cross hatching. 4 to 7 show an example in which the first fuel injection valve 45 has six injection holes and the second fuel injection valve 43 has two injection holes.

シリンダ11の周部11bに備えられた第1の燃料噴射弁45は燃焼室5全体に向けられた6つの噴射孔を介して広範囲に燃料を噴射する。噴射される燃料は吸気ポート19を介して導入される空気と混合されて燃焼室5内に混合気が形成される。   The first fuel injection valve 45 provided on the peripheral portion 11b of the cylinder 11 injects fuel over a wide range through six injection holes directed to the entire combustion chamber 5. The injected fuel is mixed with air introduced through the intake port 19 to form an air-fuel mixture in the combustion chamber 5.

したがって吸気行程において内燃機関1の要求出力に応じて設定される目標噴射量のうちの大部分の燃料は第1の燃料噴射弁45から広範囲に噴射される。これにより燃焼室5内に均一に混合分散された混合気を形成することができる。   Therefore, most of the target injection amount set in accordance with the required output of the internal combustion engine 1 during the intake stroke is injected from the first fuel injection valve 45 over a wide range. As a result, an air-fuel mixture uniformly mixed and dispersed in the combustion chamber 5 can be formed.

またシリンダ11の頂部11aに備えられた第2の燃料噴射弁43は点火プラグ41の点火部41aに向けられた二つの噴射孔を介して極少量の燃料を噴射する。   The second fuel injection valve 43 provided at the top 11a of the cylinder 11 injects a very small amount of fuel through two injection holes directed to the ignition portion 41a of the ignition plug 41.

したがって燃焼室5内に形成された混合気に点火プラグ41により点火する際には第2の燃料噴射弁43から少量の燃料が噴射されて火炎核に乱流生成運動エネルギが付与される。これにより火炎が燃焼室5全体に効率的に伝播して燃焼安定性を向上させることができる。   Therefore, when the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 5 is ignited by the ignition plug 41, a small amount of fuel is injected from the second fuel injection valve 43 to impart turbulent flow kinetic energy to the flame kernel. Thereby, the flame can be efficiently propagated to the entire combustion chamber 5 to improve the combustion stability.

第2の燃料噴射弁43から噴射される燃料は燃焼を補助するための極少量の燃料であることから第1の燃料噴射弁45から噴射される燃料と空気との均一混合分散を妨げるおそれが低減される。   Since the fuel injected from the second fuel injection valve 43 is a very small amount of fuel for assisting combustion, there is a possibility that the fuel injected from the first fuel injection valve 45 and the air are prevented from being uniformly mixed and dispersed. Reduced.

<3.制御装置の構成例>
図8を参照して本実施形態に係る内燃機関1を制御する制御装置100の構成例を説明する。なお以下の制御装置100の構成例は第2の燃料噴射弁43による少量の燃料噴射をシリンダ11内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない運転モード(以下、「リーン燃焼モード」ともいう。)において実行する例である。
<3. Configuration example of control device>
A configuration example of a control device 100 that controls the internal combustion engine 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. An example of the configuration of the control device 100 described below is an operation mode in which a small amount of fuel is injected into the air-fuel mixture formed in the cylinder 11 by a small amount of fuel injection by the second fuel injection valve 43 (hereinafter, referred to as a “lean combustion mode”). ).

図8は制御装置100の構成例を機能的に示したブロック図である。制御装置100は運転モード設定部101、目標噴射量算出部103、第1の燃料噴射弁制御部107、第2の燃料噴射弁制御部105及び点火プラグ制御部109を備える。   FIG. 8 is a block diagram functionally showing a configuration example of the control device 100. The control device 100 includes an operation mode setting unit 101, a target injection amount calculation unit 103, a first fuel injection valve control unit 107, a second fuel injection valve control unit 105, and a spark plug control unit 109.

制御装置100の一部又は全部は例えばマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されてもよい。この場合制御装置100を構成する上記の各部の一部又は全部はマイクロコンピュータ等によるプログラムの実行により実現される機能であってよい。   A part or all of the control device 100 may be configured by, for example, a microcomputer or a microprocessor unit. In this case, some or all of the above-described units constituting the control device 100 may be functions realized by executing a program by a microcomputer or the like.

また制御装置100の一部又は全部はファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、CPU(Central Processing Unit)等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。   Further, a part or the whole of the control device 100 may be configured by an updatable device such as firmware, or may be a program module or the like executed by a command from a CPU (Central Processing Unit) or the like.

制御装置100はRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の図示しない記憶素子あるいは記憶装置を備える。さらに制御装置100は点火プラグ41、第1の燃料噴射弁45及び第2の燃料噴射弁43を駆動するための図示しない駆動回路を備える。   The control device 100 includes a storage element or a storage device (not shown) such as a random access memory (RAM) or a read only memory (ROM). The control device 100 further includes a drive circuit (not shown) for driving the ignition plug 41, the first fuel injection valve 45, and the second fuel injection valve 43.

(運転モード設定部)
運転モード設定部101は内燃機関1の運転モードを設定する。運転モード設定部101は内燃機関1の運転モードをリーン燃焼モードに設定可能になっている。リーン燃焼モードにおいて内燃機関1のシリンダ11に供給される混合気のラムダ値は2.0〜3.0の範囲内であってもよい。
(Operation mode setting section)
The operation mode setting unit 101 sets an operation mode of the internal combustion engine 1. The operation mode setting unit 101 can set the operation mode of the internal combustion engine 1 to the lean combustion mode. The lambda value of the air-fuel mixture supplied to the cylinder 11 of the internal combustion engine 1 in the lean combustion mode may be in the range of 2.0 to 3.0.

リーン燃焼モードは例えば内燃機関1の排気通路9に備えられた三元触媒等の触媒を昇温して活性化させる場合に設定される。この場合運転モード設定部101は触媒温度の情報を取得して運転モードをリーン燃焼モードに設定するか否かを判定してもよい。   The lean combustion mode is set when, for example, a catalyst such as a three-way catalyst provided in the exhaust passage 9 of the internal combustion engine 1 is heated and activated. In this case, the operation mode setting unit 101 may determine whether to set the operation mode to the lean combustion mode by acquiring the catalyst temperature information.

ただしリーン燃焼モードは触媒の活性化を目的とする場合に限られず、これ以外の目的で設定されてもよい。   However, the lean combustion mode is not limited to the case of activating the catalyst, and may be set for other purposes.

(目標噴射量算出部)
目標噴射量算出部103は内燃機関1の要求出力に応じて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。目標燃料噴射量Q_tgtの算出方法は特に限定されない。例えば目標噴射量算出部103はあらかじめ格納された噴射量マップを参照して内燃機関1の要求出力及び内燃機関1の回転数に基づいて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。
(Target injection amount calculation unit)
The target injection amount calculation unit 103 calculates a target fuel injection amount Q_tgt according to the required output of the internal combustion engine 1. The method for calculating the target fuel injection amount Q_tgt is not particularly limited. For example, the target injection amount calculation unit 103 calculates a target fuel injection amount Q_tgt based on the required output of the internal combustion engine 1 and the rotation speed of the internal combustion engine 1 with reference to an injection amount map stored in advance.

(第1の燃料噴射弁制御部)
第1の燃料噴射弁制御部107は第1の燃料噴射弁45の駆動を制御する。第1の燃料噴射弁制御部107は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合に目標燃料噴射量Q_tgtから燃焼補助噴射量Q_comを除いた量の燃料を主として吸気行程において第1の燃料噴射弁45から噴射させる。
(First fuel injection valve control unit)
The first fuel injector control unit 107 controls the driving of the first fuel injector 45. When the operation mode is set to the lean combustion mode, the first fuel injection valve control unit 107 mainly performs the first fuel injection in the intake stroke mainly on the amount of fuel obtained by subtracting the combustion auxiliary injection amount Q_com from the target fuel injection amount Q_tgt. Inject from valve 45.

第1の燃料噴射弁制御部107は運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を主として吸気行程において第1の燃料噴射弁45から噴射させる。   When the operation mode is not set to the lean combustion mode, the first fuel injection valve control unit 107 injects the fuel having the target fuel injection amount Q_tgt from the first fuel injection valve 45 mainly in the intake stroke.

(第2の燃料噴射弁制御部)
第2の燃料噴射弁制御部105は第2の燃料噴射弁43の駆動を制御する。第2の燃料噴射弁制御部105は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合に第2の燃料噴射弁43を駆動し、点火プラグ41の点火動作に合わせて燃焼補助噴射量Q_comの燃料を点火部41aに向けて噴射させる。
(Second fuel injection valve control unit)
The second fuel injector control unit 105 controls the driving of the second fuel injector 43. The second fuel injection valve control unit 105 drives the second fuel injection valve 43 when the operation mode is set to the lean combustion mode, and adjusts the fuel amount of the combustion auxiliary injection amount Q_com according to the ignition operation of the ignition plug 41. To the ignition part 41a.

燃焼補助噴射量Q_comはあらかじめ設定された固定値であってもよく目標燃料噴射量Q_tgtに応じた可変値であってもよい。   The combustion auxiliary injection amount Q_com may be a fixed value set in advance or a variable value according to the target fuel injection amount Q_tgt.

第2の燃料噴射弁制御部105は運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には第2の燃料噴射弁43の駆動を中止し第2の燃料噴射弁43による燃料噴射を行わないようにしてもよい。   When the operation mode is not set to the lean combustion mode, the second fuel injector control unit 105 stops driving the second fuel injector 43 and does not perform the fuel injection by the second fuel injector 43. It may be.

本実施形態に係る制御装置100においては混合気中の燃料の割合が少なく燃焼安定性が低下しやすいリーン燃焼モードにおいて燃焼を補助するための少量の燃料を点火プラグ41の点火部41aに向けて噴射するように構成されている。   In the control device 100 according to the present embodiment, a small amount of fuel for assisting the combustion in the lean combustion mode in which the ratio of the fuel in the air-fuel mixture is small and the combustion stability tends to decrease is directed to the ignition portion 41a of the ignition plug 41. It is configured to inject.

(点火プラグ制御部)
点火プラグ制御部109は点火プラグ41の駆動を制御する。点火プラグ制御部109は運転状態に応じて適宜設定される点火時期にしたがって点火プラグ41を駆動して燃焼室5内に形成された混合気に点火する。
(Spark plug control unit)
The spark plug control unit 109 controls the driving of the spark plug 41. The spark plug control unit 109 drives the spark plug 41 according to the ignition timing appropriately set according to the operation state, and ignites the mixture formed in the combustion chamber 5.

<4.内燃機関の動作例>
図9を参照して制御装置100による制御処理の一例を説明する。図9は制御装置100により実行される燃料噴射制御のフローチャートを示している。
<4. Operation example of internal combustion engine>
An example of a control process performed by the control device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a flowchart of the fuel injection control executed by the control device 100.

制御装置100の目標噴射量算出部103は目標燃料噴射量Q_tgtを算出する(ステップS11)。例えば目標噴射量算出部103はアクセルペダルの踏み込み量等の要求加速度及び内燃機関1の回転数の情報に基づいて内燃機関1の要求出力を算出し、噴射量マップを参照して内燃機関1の要求出力及び回転数の情報に基づいて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。   The target injection amount calculation unit 103 of the control device 100 calculates a target fuel injection amount Q_tgt (Step S11). For example, the target injection amount calculation unit 103 calculates the required output of the internal combustion engine 1 based on the required acceleration such as the amount of depression of the accelerator pedal and the information on the rotation speed of the internal combustion engine 1, and refers to the injection amount map. The target fuel injection amount Q_tgt is calculated based on the information on the required output and the number of revolutions.

次いで制御装置100の第1の燃料噴射弁制御部107及び第2の燃料噴射弁制御部105は内燃機関1の運転モードがリーン燃焼モードに設定されているか否かを判別する(ステップS13)。   Next, the first fuel injection valve control unit 107 and the second fuel injection valve control unit 105 of the control device 100 determine whether or not the operation mode of the internal combustion engine 1 is set to the lean combustion mode (step S13).

運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合(S13/No)、制御装置100の第1の燃料噴射弁制御部107は各シリンダ11の吸気行程において第1の燃料噴射弁45を駆動して目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を燃焼室5内に噴射させる(ステップS21)。   When the operation mode is not set to the lean combustion mode (S13 / No), the first fuel injection valve control unit 107 of the control device 100 drives the first fuel injection valve 45 in the intake stroke of each cylinder 11 to drive the first fuel injection valve 45. The fuel of the target fuel injection amount Q_tgt is injected into the combustion chamber 5 (step S21).

これにより吸気行程において燃焼室5に導入される空気に燃料が分散混合され燃焼室5内に混合気が形成される。   As a result, the fuel is dispersed and mixed with the air introduced into the combustion chamber 5 during the intake stroke, and a mixture is formed in the combustion chamber 5.

次いで制御装置100の点火プラグ制御部109は運転状態に応じて適宜設定された点火時期に点火プラグ41を駆動して燃焼室5内に形成された混合気に点火する(ステップS23)。   Next, the ignition plug control unit 109 of the control device 100 drives the ignition plug 41 at an ignition timing appropriately set according to the operation state to ignite the mixture formed in the combustion chamber 5 (step S23).

これにより火炎が燃焼室5内に伝播して燃焼室5内の混合気が燃焼する。混合気中の燃料の割合が少なくない場合には燃焼室5内に火炎が伝播しやすく燃焼安定性が保たれやすい。   Thereby, the flame propagates into the combustion chamber 5 and the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 burns. When the proportion of fuel in the air-fuel mixture is not small, the flame easily propagates into the combustion chamber 5 and combustion stability is easily maintained.

一方上述のステップS13において運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合(S13/Yes)、第1の燃料噴射弁制御部107は各シリンダ11の吸気行程において第1の燃料噴射弁45を駆動して目標燃料噴射量Q_tgtから燃焼補助噴射量Q_comを除いた燃料を燃焼室5内に噴射させる(ステップS15)。   On the other hand, when the operation mode is set to the lean combustion mode in step S13 (S13 / Yes), the first fuel injection valve control unit 107 drives the first fuel injection valve 45 in the intake stroke of each cylinder 11. Then, the fuel other than the combustion auxiliary injection amount Q_com from the target fuel injection amount Q_tgt is injected into the combustion chamber 5 (step S15).

次いで制御装置100の第2の燃料噴射弁制御部105は運転状態に応じて適宜設定された点火時期に合わせてあるいはその直前に第2の燃料噴射弁43を駆動して燃焼補助噴射量Q_comの燃料を点火プラグ41の点火部41aに向けて噴射させる(ステップS17)。   Next, the second fuel injection valve control unit 105 of the control device 100 drives the second fuel injection valve 43 in accordance with or immediately before the ignition timing appropriately set in accordance with the operation state, and calculates the combustion auxiliary injection amount Q_com. The fuel is injected toward the ignition portion 41a of the ignition plug 41 (step S17).

次いで点火プラグ制御部109は点火時期に合わせて点火プラグ41を駆動して燃焼室5内に形成された混合気に点火する(ステップS19)。このとき点火部41aに向けて第2の燃料噴射弁43から燃料が噴射されているため形成される火炎核に乱流生成運動エネルギが付与される。   Next, the ignition plug control unit 109 drives the ignition plug 41 in accordance with the ignition timing to ignite the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 5 (step S19). At this time, turbulent flow generation kinetic energy is applied to the flame kernel formed because fuel is being injected from the second fuel injection valve 43 toward the ignition portion 41a.

これにより混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても火炎が燃焼室5全体に渡って効率的に伝播して燃焼安定性が向上する。   Thus, even when the proportion of fuel in the air-fuel mixture is small, the flame efficiently propagates over the entire combustion chamber 5 and the combustion stability is improved.

以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関1はシリンダ11の周部11bに備えられて内燃機関1の最大出力を生成可能に設定される燃料噴射量Q_flの燃料を正常噴霧可能な第1の燃料噴射弁45を備える。また内燃機関1はシリンダ11の頂部11aに備えられて第1の燃料噴射弁45の正常噴霧可能な最小燃料噴射量Q_minよりも少量の燃料を正常噴霧可能な第2の燃料噴射弁43を備える。   As described above, the internal combustion engine 1 according to the present embodiment is provided in the peripheral portion 11b of the cylinder 11 and is capable of normally spraying the fuel having the fuel injection amount Q_fl set to be able to generate the maximum output of the internal combustion engine 1. One fuel injection valve 45 is provided. Further, the internal combustion engine 1 includes a second fuel injection valve 43 provided at the top 11a of the cylinder 11 and capable of normal spraying of a smaller amount of fuel than the minimum fuel injection amount Q_min of the first fuel injection valve 45 capable of normal spraying. .

このため第2の燃料噴射弁43から極少量の燃料を点火プラグ41の点火部41aに向けて噴射させることができる。したがって混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても点火プラグ41の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与することができ燃焼安定性を向上させることができる。   Therefore, a very small amount of fuel can be injected from the second fuel injection valve 43 toward the ignition portion 41a of the ignition plug 41. Therefore, even when the proportion of fuel in the air-fuel mixture is small, turbulence generating kinetic energy can be imparted to the flame kernel formed by the ignition operation of the ignition plug 41, and the combustion stability can be improved.

また本実施形態に係る内燃機関1では吸気行程に噴射されて混合気を形成する燃料は一つの第1の燃料噴射弁45から噴射されるために空気と燃料との混合が不十分となるおそれを低減することができる。   Further, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, since the fuel that is injected during the intake stroke to form the air-fuel mixture is injected from one first fuel injection valve 45, the mixing of the air and the fuel may be insufficient. Can be reduced.

また本実施形態に係る内燃機関1の制御装置100は内燃機関1の運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には第1の燃料噴射弁45から目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を噴射させる。一方制御装置100は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合には目標燃料噴射量Q_tgtのうちの極少量の燃料を第2の燃料噴射弁43から点火プラグ41の点火部41aに向けて噴射させる。   Further, the control device 100 for the internal combustion engine 1 according to the present embodiment causes the first fuel injection valve 45 to inject the fuel of the target fuel injection amount Q_tgt when the operation mode of the internal combustion engine 1 is not set to the lean combustion mode. . On the other hand, when the operation mode is set to the lean combustion mode, control device 100 directs a very small amount of fuel of target fuel injection amount Q_tgt from second fuel injection valve 43 to ignition portion 41a of ignition plug 41. Inject.

したがって混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても点火プラグ41の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与することができ燃焼安定性を向上させることができる。その結果粒子状物質や窒素酸化物の排出量を抑制することができる。   Therefore, even when the proportion of fuel in the air-fuel mixture is small, turbulence generating kinetic energy can be imparted to the flame kernel formed by the ignition operation of the ignition plug 41, and the combustion stability can be improved. As a result, the emission amount of particulate matter and nitrogen oxides can be suppressed.

また本実施形態に係る内燃機関1の制御装置100は運転モードがリーン燃焼モードであるか否かにかかわらず混合気を形成するための燃料を吸気行程において一つの第1の燃料噴射弁45から噴射させる。したがって空気と燃料との混合が不十分となるおそれを低減することができる。   Further, the control device 100 for the internal combustion engine 1 according to the present embodiment supplies fuel for forming an air-fuel mixture from one first fuel injection valve 45 during the intake stroke regardless of whether the operation mode is the lean combustion mode. Inject. Therefore, the possibility that mixing of air and fuel becomes insufficient can be reduced.

このように本実施形態に係る内燃機関1及び内燃機関1の制御装置100は吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上させることができる。その結果粒子状物質や窒素酸化物の排出量を抑制することができる。   As described above, the internal combustion engine 1 and the control device 100 of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment can improve both the mixability of intake air and fuel and the combustion stability. As a result, the emission amount of particulate matter and nitrogen oxides can be suppressed.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention pertains can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1・・・内燃機関、11・・・シリンダ、11a・・・頂部、11b・・・周部、41・・・点火プラグ、41a・・・点火部、43・・・第2の燃料噴射弁、45・・・第1の燃料噴射弁、100・・・制御装置、101・・・運転モード設定部、103・・・目標噴射量算出部、105・・・第2の燃料噴射弁制御部、107・・・第1の燃料噴射弁制御部、109・・・点火プラグ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 11 ... Cylinder, 11a ... Top part, 11b ... Peripheral part, 41 ... Spark plug, 41a ... Ignition part, 43 ... Second fuel injection valve 45, a first fuel injection valve, 100, a control device, 101, an operation mode setting unit, 103, a target injection amount calculation unit, 105, a second fuel injection valve control unit , 107... First fuel injection valve controller, 109... Spark plug controller

Claims (6)

シリンダ(11)内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関(1)において、
前記シリンダ(11)の頂部(11a)に備えられ、点火部(41a)を有する点火プラグ(41)と、
前記シリンダ(11)の周部(11b)に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少なくとも一部の燃料を噴射する第1の燃料噴射弁(45)と、
前記シリンダ(11)の頂部(11a)に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの前記第1の燃料噴射弁(45)から噴射される燃料を除く少量の燃料を、前記第1の燃料噴射弁(45)からの噴射後に前記点火部(41a)に向けて噴射する第2の燃料噴射弁(43)と、を備え、
前記第1の燃料噴射弁(45)は、前記内燃機関(1)の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量の燃料を正常噴霧可能であり、
前記第2の燃料噴射弁(43)は、前記第1の燃料噴射弁(45)における正常噴霧可能な最小燃料噴射量よりも少量の燃料を正常噴霧可能である
ことを特徴とする内燃機関。
In a spark ignition type internal combustion engine (1) in which fuel is directly injected into a cylinder (11),
An ignition plug (41) provided at the top (11a) of the cylinder (11) and having an ignition section (41a);
A first fuel injection valve (45) provided in a peripheral portion (11b) of the cylinder (11), for injecting at least a part of fuel in a fuel injection amount injected during one combustion cycle;
A small amount of fuel provided at the top (11a) of the cylinder (11) and excluding fuel injected from the first fuel injection valve (45) out of the fuel injection amount injected during one combustion cycle, A second fuel injection valve (43) that injects toward the ignition section (41a) after injection from the first fuel injection valve (45),
The first fuel injection valve (45) is capable of normally spraying fuel having a fuel injection amount of one combustion cycle set to be capable of generating the maximum output of the internal combustion engine (1),
The internal combustion engine, wherein the second fuel injection valve (43) can normally spray a smaller amount of fuel than a minimum fuel injection amount that can be normally sprayed by the first fuel injection valve (45).
前記第2の燃料噴射弁(43)からの燃料噴射量が、前記第1の燃料噴射弁(45)からの燃料噴射量の5〜15%の範囲内である
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The fuel injection amount from the second fuel injection valve (43) is in the range of 5 to 15% of the fuel injection amount from the first fuel injection valve (45). An internal combustion engine according to claim 1.
前記第2の燃料噴射弁(43)は、前記点火部(41a)に向けられた1〜3個の噴射孔を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second fuel injection valve (43) includes one to three injection holes directed to the ignition part (41a).
前記第2の燃料噴射弁(43)は、前記少量の燃料噴射により前記点火プラグ(41)による点火動作によって形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関。
The second fuel injection valve (43) imparts turbulent flow generation kinetic energy to a flame kernel formed by an ignition operation of the ignition plug (41) by the small amount of fuel injection. An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関(1)を制御する内燃機関の制御装置(100)であって、
前記第1の燃料噴射弁(45)の駆動を制御する第1の燃料噴射弁制御部(107)と、
前記第2の燃料噴射弁(43)の駆動を制御する第2の燃料噴射弁制御部(105)を備え、
前記第2の燃料噴射弁制御部(105)は、
前記シリンダ(11)内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態において、前記第2の燃料噴射弁(43)から前記点火部(41a)に向けて前記燃料噴射量のうちの少量の燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine control device (100) for controlling an internal combustion engine (1) according to any one of the preceding claims,
A first fuel injection valve control unit (107) for controlling driving of the first fuel injection valve (45);
A second fuel injection valve control unit (105) for controlling the driving of the second fuel injection valve (43);
The second fuel injection valve control unit (105) includes:
In a predetermined operating state in which the proportion of fuel in the air-fuel mixture formed in the cylinder (11) is small, the fuel injection amount from the second fuel injection valve (43) toward the ignition portion (41a) is increased. A control device for an internal combustion engine, which injects a small amount of fuel.
前記所定の運転状態は、
混合気のラムダ値が2〜3の範囲内である運転状態、又は、前記内燃機関(1)の排気通路(9)に備えられた触媒を昇温させる運転状態の少なくとも一方である
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
The predetermined operating state is:
It is at least one of an operation state in which the lambda value of the air-fuel mixture is in the range of 2-3, or an operation state in which the temperature of the catalyst provided in the exhaust passage (9) of the internal combustion engine (1) is increased. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein
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