JP2020133593A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2020133593A
JP2020133593A JP2019032266A JP2019032266A JP2020133593A JP 2020133593 A JP2020133593 A JP 2020133593A JP 2019032266 A JP2019032266 A JP 2019032266A JP 2019032266 A JP2019032266 A JP 2019032266A JP 2020133593 A JP2020133593 A JP 2020133593A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake
cylinder
injector
fuel
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019032266A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
克昌 倉地
Katsumasa Kurachi
克昌 倉地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2019032266A priority Critical patent/JP2020133593A/en
Publication of JP2020133593A publication Critical patent/JP2020133593A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

To enhance vaporization of a fuel injected from an injector in a port injection type internal combustion engine.SOLUTION: An internal combustion is constituted so that an injector 112 for injecting a fuel in a direction A not directed to an intake port is disposed on an intake passage 3 connected to the intake port of a cylinder 1, and the fuel is injected from the injector 112 at a timing when an intake valve 13 of the cylinder 1 is opened and intake air once sucked to the cylinder 1 flows back near the injector 112 in the intake passage 3 after an intake bottom dead center of the cylinder 1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車両等に搭載されるポート噴射式の内燃機関に関する。 The present invention relates to a port injection type internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

気筒の吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変バルブタイミング(Variable Valve Timing)機構が付帯した車両用内燃機関が公知である(例えば、下記特許文献を参照)。 An internal combustion engine for a vehicle equipped with a variable valve timing mechanism capable of variably controlling the opening / closing timing of an intake valve of a cylinder is known (see, for example, the following patent documents).

VVT機構の用途の一つとして、ミラーサイクル(アトキンソンサイクル)の実現が挙げられる。即ち、吸気バルブを排気上死点よりも遅いタイミングで開き、及び/または、吸気下死点よりも遅いタイミングで閉じるようにバルブタイミングを設定することで、実効的に圧縮行程のストローク長を膨張行程のストローク長よりも短縮する。実圧縮比よりも実膨張比を大きくとるミラーサイクルは、排熱量を減少させて熱効率を高めることができる点で有利である。 One of the uses of the VVT mechanism is the realization of the Miller cycle (Atkinson cycle). That is, by setting the valve timing so that the intake valve opens at a timing later than the exhaust top dead center and / or closes at a timing later than the intake bottom dead center, the stroke length of the compression stroke is effectively expanded. Shorter than the stroke length of the stroke. The Miller cycle, in which the actual expansion ratio is larger than the actual compression ratio, is advantageous in that the amount of exhaust heat can be reduced and the thermal efficiency can be increased.

特開2014−125881号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-125881

気筒の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関にあっては、インジェクタから噴射した液状燃料が吸気ポートの内壁面や吸気バルブの弁体の傘部に付着するポートウェットが発生する。そして、そのポートウェットの燃料が、気化せず液相のままで気筒の燃焼室内に流下することが起こり得る。 In a port-injection type internal combustion engine that injects fuel toward the intake port of the cylinder, port wetness occurs in which the liquid fuel injected from the injector adheres to the inner wall surface of the intake port and the umbrella part of the valve body of the intake valve. To do. Then, the fuel of the port wet may flow down into the combustion chamber of the cylinder in the liquid phase without vaporizing.

燃焼室内で液相を保っている燃料はプール燃焼を生じさせ、または蒸し焼きのような様相を呈し、粒子状物質(Particulate Matter)を生成したり、局所的に空燃比をリッチ化させたりして、エミッションの悪化を招く。 Fuels that maintain a liquid phase in the combustion chamber cause pool combustion or have a steam-burning appearance, producing particulate matter (Particulate Matter) or locally enriching the air-fuel ratio. , Causes deterioration of emissions.

本発明は、ポート噴射式の内燃機関において、インジェクタから噴射する燃料の気化を促進することを所期の目的とする。 An object of the present invention is to promote vaporization of fuel injected from an injector in a port injection type internal combustion engine.

上述した課題を解決するべく、本発明では、気筒の吸気ポートに連なる吸気通路上に、吸気ポートを指向しない方向に燃料を噴射するインジェクタを付設し、気筒の吸気下死点後、当該気筒の吸気バルブが開いており一旦気筒に吸引された吸気が吸気通路における前記インジェクタの近傍を逆流するタイミングで、同インジェクタから燃料を噴射する内燃機関を構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an injector for injecting fuel in a direction not directed to the intake port is provided on the intake passage connected to the intake port of the cylinder, and after the intake bottom dead point of the cylinder, the cylinder An internal combustion engine is configured to inject fuel from the injector at the timing when the intake valve is open and the intake air once sucked into the cylinder flows back in the vicinity of the injector in the intake passage.

本発明によれば、ポート噴射式の内燃機関において、インジェクタから噴射する燃料の気化を促進することができる。 According to the present invention, in a port injection type internal combustion engine, it is possible to promote vaporization of fuel injected from an injector.

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the internal combustion engine and the control device in one Embodiment of this invention. 同実施形態の内燃機関の吸気通路、インジェクタ、吸気ポート及び燃焼室を示す側断面図。A side sectional view showing an intake passage, an injector, an intake port and a combustion chamber of the internal combustion engine of the same embodiment. 同実施形態の内燃機関の吸気通路、インジェクタ、吸気ポート及び燃焼室を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the intake passage, the injector, the intake port and the combustion chamber of the internal combustion engine of the same embodiment. 同実施形態の制御装置が制御する吸気バルブタイミング及び燃料噴射タイミングを示す図。The figure which shows the intake valve timing and fuel injection timing controlled by the control device of the same embodiment. 同実施形態の制御装置が制御する吸気バルブタイミングと燃料噴射量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the intake valve timing controlled by the control device of the same embodiment, and a fuel injection amount.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。4ストロークエンジンでは、気筒1の吸気行程−圧縮行程−膨脹行程−排気行程の一連を一サイクルとする。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle according to the present embodiment. The internal combustion engine of the present embodiment is a spark-ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (for example, three cylinders, one of which is illustrated in FIG. 1). In a 4-stroke engine, a series of intake stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke of cylinder 1 is set as one cycle.

本実施形態の内燃機関はいわゆるポート噴射式のものであり、各気筒1の吸気バルブ13よりも上流、各気筒1に連なる吸気ポートの近傍に、当該気筒1に燃料を供給するためのインジェクタ111、112を設けている。本実施形態では、同一気筒1に対して、複数のインジェクタ111、112から燃料を噴射する。図2に示すように、そのうちの一方のインジェクタ111は、既存のポート噴射式内燃機関におけるそれと同じく、対象の気筒1の吸気ポートを指向している。換言すれば、インジェクタ111は、吸気ポートに向けて燃料を噴射、即ち吸気通路3を気筒1に向かって流通する吸気の流れに沿う方向に燃料を噴射する。 The internal combustion engine of the present embodiment is a so-called port injection type, and is an injector 111 for supplying fuel to the cylinder 1 in the vicinity of the intake port connected to each cylinder 1 upstream of the intake valve 13 of each cylinder 1. , 112 are provided. In the present embodiment, fuel is injected from a plurality of injectors 111 and 112 into the same cylinder 1. As shown in FIG. 2, one of the injectors 111 points to the intake port of the target cylinder 1 as in the existing port injection type internal combustion engine. In other words, the injector 111 injects fuel toward the intake port, that is, injects fuel in a direction along the flow of intake air flowing through the intake passage 3 toward the cylinder 1.

これに対し、インジェクタ112は、既存のポート噴射式内燃機関におけるそれとは異なり、対象の気筒1の吸気ポートを指向していない。インジェクタ112が燃料を噴射する方向のベクトル(指向性の主軸)Aは、インジェクタ111が燃料を噴射する方向のベクトルと逆であり、気筒1の吸気ポートに重ならない。つまるところ、インジェクタ112は気筒1の吸気ポートに向けて燃料を噴射しない。インジェクタ112が燃料を噴射する方向のベクトルAは、吸気通路3を気筒1に向かって流通する吸気の流れと相反する方向の成分αを含む。 On the other hand, the injector 112 does not direct the intake port of the target cylinder 1 unlike that in the existing port injection type internal combustion engine. The vector (directivity spindle) A in the direction in which the injector 112 injects fuel is opposite to the vector in the direction in which the injector 111 injects fuel, and does not overlap the intake port of the cylinder 1. After all, the injector 112 does not inject fuel into the intake port of cylinder 1. The vector A in the direction in which the injector 112 injects fuel contains a component α in a direction opposite to the flow of intake air flowing through the intake passage 3 toward the cylinder 1.

なお、図3に示すように、各気筒1にそれぞれ複数の吸気ポートを形成し、インジェクタ111を配設する吸気ポートと、インジェクタ112を配設する吸気ポートとを異ならせてもよい。無論、一つの吸気ポートに対して両インジェクタ111、112を配設しても構わない。 As shown in FIG. 3, a plurality of intake ports may be formed in each cylinder 1, and the intake port in which the injector 111 is arranged may be different from the intake port in which the injector 112 is arranged. Of course, both injectors 111 and 112 may be arranged for one intake port.

また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。 Further, a spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives an induction voltage generated by the ignition coil to cause a spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally built in the coil case together with the igniter which is a semiconductor switching element.

吸気を気筒1に供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。 The intake passage 3 for supplying intake air to the cylinder 1 takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream on the intake passage 3.

排気を気筒1から排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust gas from the cylinder 1 guides the exhaust gas generated by burning the fuel in the cylinder 1 to the outside from the exhaust port of each cylinder 1. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4.

排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。 The exhaust gas recirculation device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR, and is an external EGR that communicates the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3. The elements are a passage 21, an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and an EGR valve 23 that opens and closes the EGR passage 21 and controls the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage 21. The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined position downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined position downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, particularly a surge tank 33.

本実施形態の内燃機関には、各気筒1の吸気バルブ13の開閉タイミングを変化させることのできるVVT機構5が付随する。VVT機構5は、例えば、各気筒1の吸気バルブ13を駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を作動液圧(潤滑油圧)や電動機によって変化させ、以て吸気バルブ13の開閉タイミングを進角/遅角するものである。カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、トルクを伝達するための巻掛伝動装置(図示せず)が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット(または、プーリ)と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット(または、プーリ)と、これらスプロケット(または、プーリ)に巻き掛けるタイミングチェーン(または、タイミングベルト)とを要素とする。VVT機構5は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブ13の開閉タイミングを変更する。 The internal combustion engine of the present embodiment is accompanied by a VVT mechanism 5 capable of changing the opening / closing timing of the intake valve 13 of each cylinder 1. For example, the VVT mechanism 5 changes the rotation phase of the camshaft that drives the intake valve 13 of each cylinder 1 with respect to the crankshaft by the hydraulic pressure (lubricating hydraulic pressure) or the electric motor, thereby advancing the opening / closing timing of the intake valve 13. / It is a retardation. The camshaft receives engine torque from the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, and rotates in accordance with the crankshaft. A winding transmission device (not shown) for transmitting torque is interposed between the crankshaft and the camshaft. The winding transmission device includes a crank sprocket (or pulley) provided on the crankshaft side, a cam sprocket (or pulley) provided on the camshaft side, and a timing chain (or pulley) to be wound around these sprockets (or pulleys). , Timing belt) and. The VVT mechanism 5 changes the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by rotating the camshaft relative to the camsprocket, thereby changing the opening / closing timing of the intake valve 13.

本実施形態の内燃機関は、必要に応じ、吸気バルブ13の閉弁タイミングを吸気下死点よりも大きく(例えば、55°CA(クランク角度)以上)遅らせてミラーサイクル運転を実施することができる。ミラーサイクル運転を行うときの吸気バルブ13の開弁タイミングは、排気上死点近傍ないし排気上死点から若干(例えば、5°CA程度)遅れたタイミングまで遅角する。 The internal combustion engine of the present embodiment can perform the Miller cycle operation by delaying the closing timing of the intake valve 13 by more than the intake bottom dead center (for example, 55 ° CA (crank angle) or more), if necessary. .. The valve opening timing of the intake valve 13 during the Miller cycle operation is retarded to a timing near the exhaust top dead center or slightly delayed from the exhaust top dead center (for example, about 5 ° CA).

なお、VVT機構5の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角/遅角させるもの以外にも、吸気バルブ13を開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブ13を電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。 The specific mode of the VVT mechanism 5 is arbitrary and is not uniquely limited. In addition to the one that advances / retards the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, the one that prepares a plurality of cams that open and drive the intake valve 13 and use those cams appropriately, and the lever ratio of the rocker arm is the electric motor. It is known that the intake valve 13 is an electromagnetic solenoid valve and the like, and the intake valve 13 is used as an electromagnetic solenoid valve, and it is permitted to select and adopt from these various mechanisms.

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECUまたはコントローラが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。 The ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device for an internal combustion engine of the present embodiment, is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. The ECU 0 may be a plurality of ECUs or controllers connected to each other so as to be communicable with each other via a telecommunication line such as CAN (Control Area Network).

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷率)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ(ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等)から出力されるブレーキ信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号h等が入力される。 The input interface of ECU0 includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine rotation speed, and an accelerator pedal. Accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (so to speak, the required engine load factor), output from the water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine The cooling water temperature signal d, the intake air temperature / intake pressure signal e output from the temperature / pressure sensor that detects the intake air temperature and the intake pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33), and the brake pedal are depressed. The brake signal f output from a sensor (brake switch, master cylinder pressure sensor, etc.) that detects the amount of depression of the brake pedal, and the cam angle signal g output from the cam angle sensor at multiple cam angles of the intake camshaft. , The atmospheric pressure signal h or the like output from the atmospheric pressure sensor that detects the atmospheric pressure is input.

ECU0の出力インタフェースからは、火花点火装置のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ111に対して燃料噴射(開弁)信号j1、インジェクタ112に対して燃料噴射(開弁)信号j2、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構5に対して吸気バルブタイミングの制御信号m等を出力する。 From the output interface of ECU0, the ignition signal i for the igniter of the spark ignition device, the fuel injection (valve opening) signal j1 for the injector 111, the fuel injection (valve opening) signal j2 for the injector 112, and the throttle valve 32. The opening operation signal k is output to the EGR valve 23, the opening operation signal l is output to the EGR valve 23, the intake valve timing control signal m is output to the VVT mechanism 5, and the like.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、現在の内燃機関の運転領域[エンジン回転数,アクセル開度(または、サージタンク33内吸気圧、気筒1に吸入される空気(新気)量)]を知得する。そして、吸入空気量に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(または、EGRガス量)、吸気バルブ13の目標開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates an operation parameter, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, h necessary for the operation control of the internal combustion engine via the input interface, and obtains the current operating range of the internal combustion engine [engine rotation speed, accelerator]. The opening degree (or the intake pressure in the surge tank 33, the amount of air (fresh air) sucked into the cylinder 1)] is known. Then, the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (or EGR gas amount), intake valve 13 corresponding to the intake air amount. Determine various operating parameters such as the target opening / closing timing of. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l, and m corresponding to the operation parameters via the output interface.

ECU0は、比較的低回転及び/または低負荷の運転領域にて、VVT機構5を介して気筒1の吸気バルブ13の開閉タイミングを大きく遅角させ、内燃機関をミラーサイクル運転する。図4は、そのときの気筒1の吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉タイミングを示している。図中、破線の矢印Eが排気バルブ14の開弁している期間を表し、実線の矢印Iが吸気バルブ13の開弁している期間を表す。ミラーサイクル運転中の吸気バルブ13は、気筒1の排気上死点近傍ないし排気上死点から若干遅れたタイミングで開き、吸気下死点から大きく遅れたタイミングで閉じる。 The ECU 0 significantly delays the opening / closing timing of the intake valve 13 of the cylinder 1 via the VVT mechanism 5 in a relatively low rotation and / or low load operating region, and operates the internal combustion engine in the Miller cycle. FIG. 4 shows the opening / closing timing of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 of the cylinder 1 at that time. In the figure, the dashed arrow E represents the period during which the exhaust valve 14 is open, and the solid arrow I represents the period during which the intake valve 13 is open. The intake valve 13 during the Miller cycle operation opens near the exhaust top dead center of the cylinder 1 or at a timing slightly delayed from the exhaust top dead center, and closes at a timing significantly delayed from the intake bottom dead center.

しかして、運転者の操作するアクセル開度により示される要求エンジントルクを達成するために必要な要求燃料噴射量のうちの一部を、本来的な燃料噴射タイミングt0、即ち気筒1の吸気バルブ13が開弁する直前、開弁と同時、または開弁した直後のタイミングに、一方のインジェクタ111から噴射する。さらに、要求燃料噴射量のうちの残りを、同気筒1の圧縮行程における吸気下死点後吸気バルブ13が閉弁するまでの期間T1中のタイミングt2、他方のインジェクタ112から噴射する。 Therefore, a part of the required fuel injection amount required to achieve the required engine torque indicated by the accelerator opening operated by the driver is set to the original fuel injection timing t0, that is, the intake valve 13 of the cylinder 1. Is injected from one of the injectors 111 immediately before the valve is opened, at the same time as the valve is opened, or immediately after the valve is opened. Further, the rest of the required fuel injection amount is injected from the timing t2 during the period T1 until the intake valve 13 closes after the intake bottom dead center in the compression stroke of the cylinder 1, and from the other injector 112.

図5に、ECU0がVVT機構5を介して具現する吸気バルブ13の開閉タイミングと、二基のインジェクタ111、112のそれぞれから噴射する燃料噴射量との関係を示す。図中、横軸は、吸気行程のために開いた吸気バルブ13を閉じるタイミングのクランク角度であり、右方にゆくほど吸気バルブ13の閉弁タイミングが遅角していることを意味する。吸気バルブタイミングは、そのときの内燃機関の運転領域等に依存する。縦軸は、各インジェクタ111、112から噴射する燃料の量の供給燃料噴射量に占める割合のパーセンテージである。破線がインジェクタ112による燃料噴射の割合を表し、実線がインジェクタ111による燃料噴射の割合を表している。 FIG. 5 shows the relationship between the opening / closing timing of the intake valve 13 embodied by the ECU 0 via the VVT mechanism 5 and the fuel injection amount injected from each of the two injectors 111 and 112. In the figure, the horizontal axis is the crank angle at the timing of closing the intake valve 13 opened for the intake stroke, and means that the valve closing timing of the intake valve 13 is retarded toward the right. The intake valve timing depends on the operating area of the internal combustion engine at that time. The vertical axis is the percentage of the amount of fuel injected from each injector 111, 112 to the supplied fuel injection amount. The broken line represents the ratio of fuel injection by the injector 112, and the solid line represents the ratio of fuel injection by the injector 111.

比較的低回転または低負荷の運転領域にあって、ECU0は、気筒1の吸気行程における吸気バルブ13の開弁と同期した本来のタイミングt0でインジェクタ111を開弁し、気筒1に供給するべき燃料の一部を噴射する。なおかつ、気筒1の圧縮行程における吸気下死点後吸気バルブ13の閉弁前の期間T1内のタイミングt1でインジェクタ112を開弁して、気筒1に供給するべき燃料の残部を噴射する。 In a relatively low speed or low load operating region, the ECU 0 should open the injector 111 at the original timing t0 synchronized with the opening of the intake valve 13 in the intake stroke of the cylinder 1 and supply the injector 111 to the cylinder 1. Inject a part of the fuel. In addition, the injector 112 is opened at the timing t1 within the period T1 before the intake valve 13 is closed after the intake bottom dead center in the compression stroke of the cylinder 1, and the remaining portion of the fuel to be supplied to the cylinder 1 is injected.

吸気下死点後吸気バルブ13の閉弁までの期間T1中は、気筒1内を吸気下死点から圧縮上死点に向かって運動するピストンが、一旦は気筒1に吸引した吸気の一部を吸気ポート及び吸気通路3側に押し戻す。インジェクタ112は、気筒1から押し出され吸気通路3を逆流する吸気が当該インジェクタ112の近傍を流れるタイミングt1に合わせて、その逆流の流れに沿う方向に燃料を噴射する。逆流する吸気は、気筒1の燃焼室の天井部やシリンダボアから受熱して昇温している。従って、インジェクタ112から噴出する液状燃料は、逆流する吸気の熱により効率よく気化される。 During the period T1 from the intake bottom dead center to the closing of the intake valve 13, the piston that moves in the cylinder 1 from the intake bottom dead center to the compression top dead center is a part of the intake air once sucked into the cylinder 1. Is pushed back to the intake port and the intake passage 3 side. The injector 112 injects fuel in a direction along the backflow flow at the timing t1 when the intake air that is pushed out from the cylinder 1 and flows back through the intake passage 3 flows in the vicinity of the injector 112. The backflow intake air receives heat from the ceiling of the combustion chamber of the cylinder 1 and the cylinder bore to raise the temperature. Therefore, the liquid fuel ejected from the injector 112 is efficiently vaporized by the heat of the backflow intake air.

圧縮行程における吸気下死点後のタイミングt1でインジェクタ112が噴射する燃料は、当該気筒1の同一サイクル中に当該気筒1に吸引されることはなく、気筒1から吸気通路3に押し出される吸気とよく混じり合うとともに、吸気バルブ13の閉弁後も吸気ポート付近に滞留し続ける。この燃料が当該気筒1に吸引されるのは、同気筒1が次サイクルの吸気行程を迎えて吸気バルブ13が再び開弁した後である。つまり、吸気下死点後のタイミングt1で噴射した燃料には、同一サイクルの圧縮行程、膨脹行程及び排気行程の間、十分に気化するための時間的猶予が与えられる。 The fuel injected by the injector 112 at the timing t1 after the intake bottom dead center in the compression stroke is not sucked into the cylinder 1 during the same cycle of the cylinder 1 and is pushed out from the cylinder 1 to the intake passage 3. It mixes well and continues to stay near the intake port even after the intake valve 13 is closed. This fuel is sucked into the cylinder 1 after the cylinder 1 reaches the intake stroke of the next cycle and the intake valve 13 is opened again. That is, the fuel injected at the timing t1 after the intake bottom dead center is given a time grace for sufficient vaporization during the compression stroke, expansion stroke, and exhaust stroke of the same cycle.

圧縮行程における吸気下死点後のタイミングt1でインジェクタ112から噴射した燃料は、次サイクルの吸気行程に対応する本来のタイミングt0インジェクタ111から噴射した燃料とともに、次サイクルの吸気行程にて気筒1に吸引される。そして、それらの燃料の合算が、要求されたエンジントルクを出力するために必要な要求燃料噴射量に合致する。 The fuel injected from the injector 112 at the timing t1 after the intake bottom dead center in the compression stroke is sent to the cylinder 1 in the intake stroke of the next cycle together with the fuel injected from the original timing t0 injector 111 corresponding to the intake stroke of the next cycle. Be sucked. Then, the sum of those fuels matches the required fuel injection amount required to output the required engine torque.

ECU0は、エンジン回転数が上昇するほど、またはエンジン負荷率が増大するほど、VVT機構5を介して吸気バルブ13の開閉タイミングを進角させる。その帰結として、吸気バルブ13が気筒1の排気上死点前のタイミングで開くようになり、吸気バルブ13及び排気バルブ14が同時に開くバルブオーバラップの期間が拡大する。並びに、吸気下死点後に吸気バルブ13が開いている期間T1の長さが短縮する。 The ECU 0 advances the opening / closing timing of the intake valve 13 via the VVT mechanism 5 as the engine speed increases or the engine load factor increases. As a result, the intake valve 13 opens at the timing before the exhaust top dead center of the cylinder 1, and the period of valve overlap in which the intake valve 13 and the exhaust valve 14 open at the same time is extended. In addition, the length of the intake valve 13 is shortened during the period T1 after the intake bottom dead center.

そして、インジェクタ111が噴射する燃料の量と、インジェクタ112が噴射する燃料の量との比は、吸気バルブ13の開閉タイミングに応じて変動する。傾向として、吸気バルブ13の閉弁タイミングが遅角するほど、即ち吸気下死点後の開弁期間T1が長くなるほど、インジェクタ112が噴射する燃料の量が増加し、インジェクタ111が噴射する燃料の量が減少する。吸気バルブタイミングが最遅角位置をとるときには、要求燃料噴射量の全量をタイミングt1にてインジェクタ112から噴射し、タイミングt0にてインジェクタ111から燃料を噴射しない。吸気バルブタイミングが最遅角位置から所定クランク角度以上進角しているときには、要求燃料噴射量の全量をタイミングt0にてインジェクタ111から噴射し、タイミングt1にてインジェクタ112から燃料を噴射しない。 The ratio of the amount of fuel injected by the injector 111 to the amount of fuel injected by the injector 112 varies depending on the opening / closing timing of the intake valve 13. As a tendency, as the valve closing timing of the intake valve 13 is retarded, that is, as the valve opening period T1 after the intake bottom dead center becomes longer, the amount of fuel injected by the injector 112 increases, and the fuel injected by the injector 111 increases. The amount decreases. When the intake valve timing takes the latest retard position, the entire required fuel injection amount is injected from the injector 112 at timing t1, and fuel is not injected from the injector 111 at timing t0. When the intake valve timing is advanced by a predetermined crank angle or more from the latest retarded angle position, the entire required fuel injection amount is injected from the injector 111 at timing t0, and fuel is not injected from the injector 112 at timing t1.

本実施形態では、気筒1の吸気ポートに連なる吸気通路3上に、吸気ポートを指向しない方向Aに燃料を噴射するインジェクタ112を付設し、気筒1の吸気下死点後、当該気筒1の吸気バルブ13が開いており一旦気筒1に吸引された吸気が吸気通路3における前記インジェクタ112の近傍を逆流するタイミングt1にのみ、同インジェクタ112を開弁して当該インジェクタ112から燃料を噴射する内燃機関を構成した。 In the present embodiment, an injector 112 that injects fuel in a direction A that does not direct the intake port is provided on the intake passage 3 connected to the intake port of the cylinder 1, and after the intake bottom dead point of the cylinder 1, the intake of the cylinder 1 is taken. An internal combustion engine that opens the injector 112 and injects fuel from the injector 112 only at the timing t1 when the valve 13 is open and the intake air once sucked into the cylinder 1 flows back in the vicinity of the injector 112 in the intake passage 3. Was configured.

本実施形態によれば、一旦気筒1に吸引されたものの圧縮行程の初期に気筒1から押し出される一部の吸気が持つ排熱を有効利用して、インジェクタ112から噴射した燃料の気化を促進することが可能となる。そして、ポートウェット量を低減し、液相燃料の液滴が気筒1の燃焼室内に侵入することを効果的に抑制できる。従って、燃焼室内でプール燃焼が生起されず、PMの生成量を削減できる。加えて、燃焼室内で局所的に空燃比がリッチ化することも避けられる。ひいては、PMやHC、CO等の有害物質の排出量を低減してエミッションを良化することが可能となる。噴射した燃料の気化の促進は、混合気の燃焼効率の向上にも資する。 According to the present embodiment, the exhaust heat of a part of the intake air that is once sucked into the cylinder 1 but is pushed out from the cylinder 1 at the initial stage of the compression stroke is effectively utilized to promote the vaporization of the fuel injected from the injector 112. It becomes possible. Then, the port wet amount can be reduced, and the liquid drop fuel droplets can be effectively suppressed from entering the combustion chamber of the cylinder 1. Therefore, pool combustion does not occur in the combustion chamber, and the amount of PM produced can be reduced. In addition, it is possible to avoid locally enriching the air-fuel ratio in the combustion chamber. As a result, it is possible to reduce emissions of harmful substances such as PM, HC, and CO to improve emissions. Promoting the vaporization of the injected fuel also contributes to improving the combustion efficiency of the air-fuel mixture.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。 The present invention can be used for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
111、112…インジェクタ
13…吸気バルブ
3…吸気通路
5…可変バルブタイミング(VVT)機構
b…クランク角信号
c…アクセル開度信号
g…カム角信号
j1、j2…燃料噴射信号
m…吸気バルブタイミングの制御信号
t0…本来的な燃料噴射タイミング
t1…追加的な燃料噴射タイミング
0 ... Control unit (ECU)
1 ... Cylinder 111, 112 ... Injector 13 ... Intake valve 3 ... Intake passage 5 ... Variable valve timing (VVT) mechanism b ... Crank angle signal c ... Accelerator opening signal g ... Cam angle signal j1, j2 ... Fuel injection signal m ... Intake valve timing control signal t0 ... Original fuel injection timing t1 ... Additional fuel injection timing

Claims (1)

気筒の吸気ポートに連なる吸気通路上に、吸気ポートを指向しない方向に燃料を噴射するインジェクタを付設し、
気筒の吸気下死点後、当該気筒の吸気バルブが開いており一旦気筒に吸引された吸気が吸気通路における前記インジェクタの近傍を逆流するタイミングで、同インジェクタから燃料を噴射する内燃機関。
An injector that injects fuel in a direction that does not direct the intake port is attached on the intake passage that connects to the intake port of the cylinder.
An internal combustion engine that injects fuel from the injector at the timing when the intake valve of the cylinder is open after the intake bottom dead center of the cylinder and the intake air once sucked into the cylinder flows back in the vicinity of the injector in the intake passage.
JP2019032266A 2019-02-26 2019-02-26 Internal combustion engine Pending JP2020133593A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019032266A JP2020133593A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019032266A JP2020133593A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020133593A true JP2020133593A (en) 2020-08-31

Family

ID=72278118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019032266A Pending JP2020133593A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020133593A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023095404A1 (en) * 2021-11-25 2023-06-01 日立Astemo株式会社 Fuel injection control device and fuel injection control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023095404A1 (en) * 2021-11-25 2023-06-01 日立Astemo株式会社 Fuel injection control device and fuel injection control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2690290C2 (en) Method (versions) and engine cold starting control system
US9534542B2 (en) Systems and methods for EGR control
US6761147B2 (en) Control apparatus and method for internal combustion engine
US7204226B2 (en) Multi-cylinder internal combustion engine and method for the individual shutdown and restart of its cylinders
US7461628B2 (en) Multiple combustion mode engine using direct alcohol injection
US8272207B2 (en) Late post injection of fuel for particulate filter heating
US9234478B2 (en) Diesel engine for automobile, control device and control method
US8949002B2 (en) System and method for injecting fuel
US7063068B2 (en) Variable valve timing controller for an engine
JP2012255366A (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2016128666A (en) Controller for engine
US11181017B2 (en) System and method for maintaining a temperature of an emission device
US20190093571A1 (en) Engine control device
JP2020133593A (en) Internal combustion engine
JP2009243360A (en) Engine combustion control device
JP2016217286A (en) Control device of engine system
JP2020133591A (en) Control device of internal combustion engine
US20170298841A1 (en) Diesel engine and method for operating a diesel engine
JP2017115579A (en) Control device of internal combustion engine
JP6656754B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPH10141115A (en) Control device of in-cylinder injection internal combustion engine
JP2020139410A (en) Internal combustion engine control device
JPH07310603A (en) Exhaust gas reflux device for engine
JP4045743B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP7391484B2 (en) Internal combustion engine control system