JP3417158B2 - In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

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JP3417158B2
JP3417158B2 JP22167595A JP22167595A JP3417158B2 JP 3417158 B2 JP3417158 B2 JP 3417158B2 JP 22167595 A JP22167595 A JP 22167595A JP 22167595 A JP22167595 A JP 22167595A JP 3417158 B2 JP3417158 B2 JP 3417158B2
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fuel
engine
injection valve
fuel injection
cylinder
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茂樹 宮下
裕昭 仁平
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Toyota Motor Corp
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】機関運転状態に応じた必要燃料量を確実
に気筒内へ供給するために、燃料を直接的に気筒内へ噴
射する筒内噴射式火花点火内燃機関が提案されている。
このような内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するもの
に比較して、噴射された燃料がシリンダボアに付着しや
すくなる。シリンダボアに燃料が付着しても、機関温度
が十分に高くなっていれば、この付着燃料は、シリンダ
ボアの熱を利用して点火までに気化し、特に問題を生じ
ることはないが、機関冷間時には、点火時点においても
その一部が依然として液状のまま付着しており、この付
着燃料が燃焼することなく排出され、排気エミッション
を悪化させる。
2. Description of the Related Art An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine has been proposed in which fuel is directly injected into a cylinder in order to reliably supply a required amount of fuel to the cylinder in accordance with an engine operating state.
In such an internal combustion engine, the injected fuel is more likely to adhere to the cylinder bore, as compared with an engine in which fuel is injected into the intake passage. Even if fuel adheres to the cylinder bore, if the engine temperature is sufficiently high, this adhered fuel will vaporize by ignition using the heat of the cylinder bore and will not cause any particular problems. At times, even at the time of ignition, a part of the fuel is still adhered in a liquid state, and the adhered fuel is discharged without burning, which deteriorates exhaust emission.

【0003】この問題を解決するために、特開昭61−
250354号公報には、気筒内へ直接的に燃料噴射す
るための第1噴射弁に加えて、吸気通路に燃料を噴射す
る第2噴射弁を有し、機関冷間時には、第2噴射弁によ
り燃料を噴射することにより、燃料を混合気として気筒
内へ供給し、この時のシリンダボアへの燃料付着量を低
減するものが開示されている。
To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 61-
Japanese Patent No. 250354 has a second injection valve for injecting fuel into an intake passage in addition to a first injection valve for directly injecting fuel into a cylinder. It is disclosed that by injecting fuel, the fuel is supplied as a mixture into the cylinder to reduce the amount of fuel adhering to the cylinder bore at this time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によ
り、確かに機関冷間時におけるシリンダボアへの燃料付
着量は低減されるが、第2噴射弁から噴射された燃料の
一部が吸気通路に付着するために、この時において、必
要燃料量を確実に気筒内へ供給できない可能性がある。
Although the amount of fuel adhering to the cylinder bore is certainly reduced when the engine is cold by the above-mentioned conventional technique, a part of the fuel injected from the second injection valve enters the intake passage. Because of the adhesion, there is a possibility that the required amount of fuel cannot be reliably supplied into the cylinder at this time.

【0005】従って、本発明の目的は、機関冷間時にお
いて必要燃料量をほぼ確実に気筒内へ供給可能にすると
共に、シリンダボアへの燃料付着量を低減可能な筒内噴
射式火花点火内燃機関を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine capable of almost certainly supplying the required fuel amount into the cylinder when the engine is cold and reducing the amount of fuel adhering to the cylinder bore. Is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
による筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内へ直接的
に燃料を噴射するための燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁
により噴射される燃料の圧力を可変とする燃料圧力可変
手段とを具備し、機関冷間時であるか機関温間時である
かを判断し、機関冷間時と判断された時には機関温間時
であると判断される時に比較して前記燃料圧力可変手段
によって燃料圧力を低下させることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a direct injection type spark ignition internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder, and the fuel injection valve. A fuel pressure varying means for varying the pressure of the injected fuel is provided to determine whether the engine is cold or the engine is warm. When it is determined that the engine is cold, the engine is warm. It is characterized in that the fuel pressure is reduced by the fuel pressure varying means as compared with when it is determined that

【0007】また、請求項2に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、気筒内へ直接的に高圧で燃
料を噴射するための第1燃料噴射弁と、気筒内へ直接的
に低圧で燃料を噴射するための第2燃料噴射弁とを具備
し、機関冷間時であるか機関温間時であるかを判断し、
機関温間時と判断された時には前記第1燃料噴射弁によ
り燃料を噴射し、機関冷間時と判断された時には前記第
1燃料噴射弁により燃料を噴射せずに前記第2燃料噴射
弁により燃料を噴射することを特徴とする。
Further, in the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention as defined in claim 2, the first fuel injection valve for directly injecting fuel at a high pressure into the cylinder, and directly into the cylinder. And a second fuel injection valve for injecting fuel at a low pressure to determine whether the engine is cold or the engine is warm,
When it is determined that the engine is warm, fuel is injected by the first fuel injection valve, and when it is determined that the engine is cold, fuel is not injected by the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is used. It is characterized by injecting fuel.

【0008】また、請求項3に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁と、前記ピストン頂面に略
垂直な側壁を有するように形成された凹部とを具備し、
機関冷間時であるか機関温間時であるかを判断し、機関
冷間時と判断された時には、前記燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料が前記凹部内の前記側壁近傍に衝突する時期に
前記燃料噴射弁によって燃料が噴射されることを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine in which a fuel injection valve for injecting fuel toward a piston top surface and a side wall substantially perpendicular to the piston top surface. And a recess formed to have
When it is determined that the engine is cold or the engine is warm, and when it is determined that the engine is cold, the fuel injected from the fuel injection valve collides with the side wall in the recess near the sidewall. Fuel is injected by the fuel injection valve.

【0009】また、請求項4に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁を具備し、機関冷間時であ
るか機関温間時であるかを判断し、機関冷間時と判断さ
れた時には、前記燃料噴射弁から噴射された燃料がピス
トン頂面中心部近傍にだけ衝突する時期に前記燃料噴射
弁によって燃料が噴射されることを特徴とする。
Further, the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention according to claim 4 is provided with a fuel injection valve for injecting fuel toward the top surface of the piston, and is the engine cold? When it is determined that the engine is warm, and when it is determined that the engine is cold, the fuel injected by the fuel injection valve causes the fuel injected from the fuel injection valve to collide only near the center of the piston top surface. It is characterized by being injected.

【0010】また、請求項5に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための第1燃料噴射弁と、シリンダヘッド方
向に燃料を噴射するための第2燃料噴射弁とを具備し、
機関冷間時であるか機関温間時であるかを判断し、機関
温間時と判断された時には前記第1燃料噴射弁により燃
料を噴射し、機関冷間時と判断された時には前記第1燃
料噴射により燃料を噴射せずに前記第2燃料噴射弁によ
り燃料を噴射することを特徴とする。
Further, in the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention as defined in claim 5, the first fuel injection valve for injecting fuel toward the top surface of the piston and the fuel injection in the cylinder head direction are provided. And a second fuel injection valve for
It is determined whether the engine is cold or the engine is warm. When it is determined that the engine is warm, fuel is injected by the first fuel injection valve, and when it is determined that the engine is cold, the first fuel injection valve is used. It is characterized in that the fuel is injected by the second fuel injection valve without injecting the fuel by one fuel injection.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による筒内噴射式
火花点火内燃機関の第1実施形態を示す概略縦断面図で
ある。同図において、1は点火プラグ、2は吸気弁3を
介して気筒内へ通じる吸気通路、4は排気弁5を介して
気筒内へ通じる排気通路である。このような吸気通路2
及び排気通路4は、それぞれ二つ形成されており、二つ
の吸気通路の一方は図示したストレートポートであり、
他方は気筒内にスワールを形成するためのヘリカルポー
ト(図示せず)である。
1 is a schematic vertical sectional view showing a first embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. In the figure, 1 is an ignition plug, 2 is an intake passage communicating with the inside of a cylinder via an intake valve 3, and 4 is an exhaust passage communicating with the inside of a cylinder via an exhaust valve 5. Such an intake passage 2
And two exhaust passages 4 are each formed, and one of the two intake passages is the illustrated straight port,
The other is a helical port (not shown) for forming a swirl in the cylinder.

【0013】ストレートポートには、そこを通過させる
吸気量を変化させるためのスワールコントールバルブ
(図示せず)(以下SCV)が配置されており、必要吸
気量が比較的少ない機関低負荷時には、SCVを閉じる
ことで吸気はヘリカルポートだけを通り気筒内へ供給さ
れ、気筒内に強いスワールが形成される。また、必要吸
気量が比較的多い機関高負荷時には、SCVを開くこと
で吸気を両ポートを通して供給し、その結果、気筒内に
はスワールは形成されない。6はピストン、7はピスト
ン6頂面へ向けて燃料を円錐状に微流化して噴射する燃
料噴射弁である。燃料噴射弁7は、このように気筒内へ
直接的に燃料を噴射するものであり、機関運転状態に応
じた必要燃料量を確実に気筒内へ供給することを可能に
するものである。
The straight port is provided with a swirl control valve (not shown) (hereinafter referred to as SCV) for changing the amount of intake air passing therethrough. The intake air is supplied only through the helical port to the inside of the cylinder by closing, and a strong swirl is formed in the cylinder. Further, at the time of a high engine load in which the required intake amount is relatively large, the SCV is opened to supply intake air through both ports, and as a result, no swirl is formed in the cylinder. Reference numeral 6 is a piston, and reference numeral 7 is a fuel injection valve for injecting fuel into the top surface of the piston 6 by making the fuel flow in a conical shape. The fuel injection valve 7 injects fuel directly into the cylinder in this way, and makes it possible to reliably supply the required fuel amount according to the engine operating state into the cylinder.

【0014】図2は、各燃料噴射弁へ燃料を供給するた
めの燃料供給系を示す概略図である。機関本体10に配
置された各燃料噴射弁7は、共通のデリバリパイプ11
に接続されている。12は、このデリバリパイプ11へ
燃料を圧送するための機関本体10によって駆動される
一般的な燃料ポンプである。燃料ポンプ12には二つの
シリンダ12a,12bが設けられ、それぞれ、デリバ
リパイプ11に接続された高圧管13へ、その方向への
燃料流れだけを許容する各逆止弁12c,12dを介し
て接続されている。14は燃料ポンプ12と燃料タンク
15とを接続する燃料通路であり、各シリンダ方向への
燃料流れを提供するフィードポンプ14aが配置されて
いる。また、燃料通路14のフィードポンプ14aより
下流側には燃料通路14内が所定圧力以上となった時に
余分な燃料を戻し通路14bを介して燃料タンク15へ
戻すための圧力調節器14cが配置されている。燃料ポ
ンプ12の各シリンダ12a,12bは、このような燃
料通路14に、各電磁弁12e,12fを介して接続さ
れている。16は、デリバリパイプ11内の燃料圧力を
検出するための圧力センサである。20は、デリバリパ
イプ11内の燃料圧力制御と共に燃料噴射弁7の燃料噴
射量制御を担当する制御装置であり、前述した圧力セン
サに加えて、機関運転状態を検出するための各センサ、
例えば、機関回転数を検出するための回転センサ21、
吸入空気量を検出するためのエアフローメータ22、及
び機関温度として機関冷却水温を検出するための冷却水
温センサ23等が接続されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a fuel supply system for supplying fuel to each fuel injection valve. Each fuel injection valve 7 arranged in the engine body 10 has a common delivery pipe 11
It is connected to the. Reference numeral 12 is a general fuel pump driven by the engine body 10 for pumping fuel to the delivery pipe 11. The fuel pump 12 is provided with two cylinders 12a and 12b, which are respectively connected to the high-pressure pipe 13 connected to the delivery pipe 11 via respective check valves 12c and 12d which allow only the fuel flow in that direction. Has been done. Reference numeral 14 denotes a fuel passage connecting the fuel pump 12 and the fuel tank 15, and a feed pump 14a for providing a fuel flow in each cylinder direction is arranged. Further, a pressure regulator 14c for returning excess fuel to the fuel tank 15 through the return passage 14b when the pressure inside the fuel passage 14 becomes equal to or higher than a predetermined pressure is arranged downstream of the feed pump 14a in the fuel passage 14. ing. Each cylinder 12a, 12b of the fuel pump 12 is connected to such a fuel passage 14 via each solenoid valve 12e, 12f. Reference numeral 16 is a pressure sensor for detecting the fuel pressure in the delivery pipe 11. Reference numeral 20 denotes a control device that controls the fuel pressure in the delivery pipe 11 as well as the fuel injection amount control of the fuel injection valve 7. In addition to the above-described pressure sensor, each sensor for detecting the engine operating state,
For example, a rotation sensor 21 for detecting the engine speed,
An air flow meter 22 for detecting the intake air amount, a cooling water temperature sensor 23 for detecting the engine cooling water temperature as the engine temperature, etc. are connected.

【0015】本実施形態における筒内噴射式火花点火内
燃機関は、各機関運転状態において均一混合気燃焼を実
行するものであり、各機関運転状態における燃料噴射開
始時期は、点火時点において気筒内に良好な均一混合気
が形成されることを意図して、燃料噴射終了から点火ま
で時間を長くするために、吸気行程前半に設定されてい
る。制御装置20は、通常、各センサから検出される値
に基づき把握される機関運転状態に応じて必要燃料量を
決定し、この必要燃料量が噴射されるように、所定燃料
圧力を考慮して燃料噴射弁7の開弁期間を決定するよう
になっている。
The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine in this embodiment executes a homogeneous mixture combustion in each engine operating state, and the fuel injection start timing in each engine operating state is in the cylinder at the time of ignition. It is set in the first half of the intake stroke in order to lengthen the time from the end of fuel injection to ignition with the intention of forming a good homogeneous mixture. The control device 20 usually determines the required fuel amount according to the engine operating state grasped based on the value detected from each sensor, and considers the predetermined fuel pressure so that the required fuel amount is injected. The valve opening period of the fuel injection valve 7 is determined.

【0016】燃料ポンプ12は、二つのシリンダによっ
て交互に燃料をデリバリパイプ11へ圧送するものであ
り、制御装置20は、通常、圧力センサ16により検出
されるデリバリパイプ11内の燃料圧力が、前述した所
定燃料圧力となるように、各シリンダの圧送量を決定
し、各シリンダ12a,12bの吐出行程において閉弁
されている電磁弁12e,12fを、この圧送量が圧送
された時に開弁し、シリンダ内の余剰の燃料を燃料タン
ク15へ戻すようになっている。このようにして、デリ
バリパイプ11内は、通常、所定燃料圧力に維持されて
いる。この所定燃料圧力は、燃料噴射弁7の開弁期間を
短くするために、比較的高い圧力が選択されている。
The fuel pump 12 alternately feeds fuel to the delivery pipe 11 by two cylinders, and the control device 20 normally controls the fuel pressure in the delivery pipe 11 detected by the pressure sensor 16 as described above. The pressure feed amount of each cylinder is determined so that the predetermined fuel pressure is obtained, and the solenoid valves 12e and 12f that are closed in the discharge stroke of the cylinders 12a and 12b are opened when this pressure feed amount is fed. The excess fuel in the cylinder is returned to the fuel tank 15. In this way, the inside of the delivery pipe 11 is normally maintained at a predetermined fuel pressure. A relatively high pressure is selected as the predetermined fuel pressure in order to shorten the valve opening period of the fuel injection valve 7.

【0017】このように燃料噴射弁7から高圧で噴射さ
れた燃料は、推進力が強く、ピストン6頂面に衝突して
跳ね返る。機関温間時には、ピストン6、シリンダボ
ア、及びシリンダヘッドは十分に高温となっており、こ
のように跳ね返る燃料がそれらに付着しても点火時点ま
でに十分に気化可能であり、点火時点において良好な均
一混合気が形成される。
The fuel injected at high pressure from the fuel injection valve 7 has a strong propulsive force and collides with the top surface of the piston 6 to bounce off. When the engine is warm, the piston 6, the cylinder bore, and the cylinder head are sufficiently high in temperature, and even if the rebounding fuel adheres to them, they can be sufficiently vaporized by the time of ignition, and at the time of ignition, they are A homogeneous mixture is formed.

【0018】制御装置20は、このような通常の燃料圧
力制御及び燃料噴射量制御に加えて、冷却水温センサ2
3により検出される機関温度としての冷却水温が所定値
以下の時、すなわち、機関冷間時は、図3に示すよう
に、冷却水温THWが低いほど、デリバリパイプ11内
の燃料圧力が低くなるように、図3で示す現在の冷却水
温THWに対応する燃料圧力に基づき燃料ポンプ12の
電磁弁12e,12fを開閉制御する。また、この時の
燃料噴射弁7の開弁期間は、燃料圧力が低下されている
ことを考慮して現在の機関運転状態における必要燃料量
が噴射されるように決定される。
In addition to such normal fuel pressure control and fuel injection amount control, the control device 20 has a cooling water temperature sensor 2
When the cooling water temperature as the engine temperature detected by 3 is equal to or less than a predetermined value, that is, when the engine is cold, as shown in FIG. 3, the lower the cooling water temperature THW, the lower the fuel pressure in the delivery pipe 11. As described above, the electromagnetic valves 12e and 12f of the fuel pump 12 are controlled to open and close based on the fuel pressure corresponding to the current cooling water temperature THW shown in FIG. Further, the valve opening period of the fuel injection valve 7 at this time is determined so that the required fuel amount in the current engine operating state is injected in consideration of the decrease in fuel pressure.

【0019】このようにして、機関冷間時には燃料圧力
が低下され、それにより、噴射された燃料の推進力は弱
められる。特に、冷却水温がかなり低い時には、かなり
燃料圧力が低下されるために、噴射された燃料は、図1
に示すように、ピストン6頂面に衝突することなく気筒
内に浮遊し、それにより、燃料がピストン6頂面に衝突
して跳ね返る現象は発生せず、低温度のピストン6、シ
リンダボア、及びシリンダヘッドに燃料が付着して、点
火時点までに気化できずに、排気エミッションを悪化す
ることは防止される。この時、燃料噴射開始時期は、燃
料噴射量との兼ね合いがあるが、可能であれば、吸気行
程においてピストン6と燃料噴射弁7との距離が長くな
る吸気行程後半とすることが好ましい。前述したよう
に、良好な均一混合気を形成するためには、燃料噴射期
間を短くして燃料噴射終了から点火までの時間を長くす
ることが有利であり、そのために、冷却水温が高まるに
つれて徐々に燃料圧力は上昇されるようになっている。
それにより、冷却水温が高まるにつれて、噴射された燃
料がピストン6へ徐々に大きな推進力を有して衝突する
ようになるが、この時には、ピストン6、シリンダボ
ア、シリンダヘッドの温度も徐々に高まっており、この
衝突により跳ね返り、これらに付着する燃料は点火まで
にはほぼ完全に気化され、排気エミッションを悪化させ
ることはない。
In this way, the fuel pressure is reduced when the engine is cold, and the propulsive force of the injected fuel is weakened. In particular, when the cooling water temperature is considerably low, the fuel pressure is considerably lowered, so that the injected fuel is
As shown in FIG. 5, the phenomenon of floating in the cylinder without colliding with the top surface of the piston 6 and thereby causing the fuel to collide with the top surface of the piston 6 and bounce off does not occur, and the low temperature piston 6, the cylinder bore, and the cylinder It is prevented that fuel adheres to the head and cannot be vaporized by the time of ignition and thus deteriorates exhaust emission. At this time, the fuel injection start timing has a balance with the fuel injection amount, but if possible, it is preferable to be in the latter half of the intake stroke where the distance between the piston 6 and the fuel injection valve 7 becomes longer in the intake stroke. As described above, in order to form a good uniform air-fuel mixture, it is advantageous to shorten the fuel injection period and lengthen the time from the end of fuel injection to ignition, and therefore, gradually increase as the cooling water temperature increases. The fuel pressure is set to rise.
As a result, as the cooling water temperature rises, the injected fuel collides with the piston 6 with gradually increasing propulsive force. At this time, the temperatures of the piston 6, the cylinder bore, and the cylinder head also gradually increase. However, the fuel that rebounds due to this collision and adheres to these is almost completely vaporized by ignition, and does not deteriorate exhaust emission.

【0020】また、図3には、ヘリカルポートだけによ
って必要吸気量を通過させることができる機関低負荷時
におけるSCVの開閉を示すマップも記載されている。
スワールは、その乱れによって、良好な均一混合気を形
成できるだけでなく、燃焼速度を早めることができるた
めに、できるだけ気筒内に形成することが好ましい。し
かしながら、本実施形態において、冷却水温が低く燃料
圧力を比較的大きく低下させている時には、噴射された
燃料は気筒内を浮遊しており、この時に気筒内にスワー
ルを形成すると、この浮遊燃料がスワールによってシリ
ンダボア等に付着しやすくなり、従って、この時には、
SCVを開きスワールを形成しないようになっている。
Further, FIG. 3 also shows a map showing opening / closing of the SCV at the time of low engine load in which the required intake air amount can be passed only by the helical port.
The swirl is preferably formed in the cylinder as much as possible because the turbulence can not only form a good uniform air-fuel mixture but also accelerate the combustion speed. However, in the present embodiment, when the cooling water temperature is low and the fuel pressure is relatively greatly reduced, the injected fuel is floating in the cylinder, and if a swirl is formed in the cylinder at this time, this floating fuel is generated. The swirl makes it easier to adhere to the cylinder bore, etc., so at this time,
The SCV is opened so that no swirl is formed.

【0021】図4は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第2実施形態を示す概略縦断面図である。第
1実施形態との違いのみを以下に説明する。本実施形態
において、各気筒毎に、ピストン6頂面に向けて燃料を
円錐状に高圧で噴射する第1燃料噴射弁7aと、同様に
低圧で噴射する第2燃料噴射弁7bとが配置されてい
る。図5に示すように、各気筒毎の第1及び第2燃料噴
射弁7a,7bは、それぞれ、高圧及び低圧の第1及び
第2デリバリパイプ11a,11bに接続され、これら
の第1及び第2デリバリパイプ11a,11bには、そ
れぞれ前述同様な燃料ポンプ(図示せず)が接続されて
いて各デリバリパイプ内を意図する高圧及び低圧の所定
燃料圧力に維持するようになっている。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a second embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from the first embodiment will be described below. In the present embodiment, for each cylinder, a first fuel injection valve 7a that injects fuel conically at high pressure toward the top surface of the piston 6 and a second fuel injection valve 7b that similarly injects fuel at low pressure are arranged. ing. As shown in FIG. 5, the first and second fuel injection valves 7a and 7b for each cylinder are connected to the high pressure and low pressure first and second delivery pipes 11a and 11b, respectively. A fuel pump (not shown) similar to the one described above is connected to each of the two delivery pipes 11a and 11b so as to maintain the predetermined high and low predetermined fuel pressures in the respective delivery pipes.

【0022】本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関
は、冷却水温センサにより検出される機関温度としての
冷却水温THWと、エアフローメータにより検出される
吸気量Qとに基づき、図6に示すマップから第1及び第
2燃料噴射弁7a,7bのいずれを使用するかを決定す
るようになっている。図6に示すマップにおいて、冷却
水温THWがかなり低い時には、吸気量Qにかかわらず
第2燃料噴射弁7bが使用されるようになっており、冷
却水温THWが高い時には、吸気量Qがかなり小さい時
を除き第1燃料噴射弁7aが使用されるようになってお
り、これらの間の冷却水温では、それが低くなるに伴い
第1燃料噴射弁7aが使用される吸気量Qが大きくなっ
ている。
The direct injection spark ignition internal combustion engine of this embodiment is shown in FIG. 6 based on the cooling water temperature THW as the engine temperature detected by the cooling water temperature sensor and the intake air amount Q detected by the air flow meter. The map is used to determine which of the first and second fuel injection valves 7a, 7b is to be used. In the map shown in FIG. 6, when the cooling water temperature THW is considerably low, the second fuel injection valve 7b is used regardless of the intake air amount Q, and when the cooling water temperature THW is high, the intake air amount Q is considerably small. The first fuel injection valve 7a is used except when the cooling water temperature between them becomes lower, and the intake air amount Q used by the first fuel injection valve 7a becomes larger as the cooling water temperature becomes lower. There is.

【0023】このようにして第1及び第2燃料噴射弁7
a,7bが使い分けされ、冷却水温THWがかなり低い
機関冷間時には第2燃料噴射弁7bが使用され低圧で燃
料が噴射されるために、噴射された燃料の推進力は弱め
られ、第1実施形態の機関冷間時同様に、噴射された燃
料は、ピストン6頂面に衝突することなく気筒内に浮遊
し、それにより、燃料がピストン6頂面に衝突して跳ね
返る現象は発生せず、低温度のピストン6、シリンダボ
ア、及びシリンダヘッドに燃料が付着して、点火時点ま
でに気化できずに、排気エミッションを悪化することは
防止される。また、冷却水温THWが高まるにつれて気
筒内温度は高くなり、また、冷却水温THWは低くても
吸気量Qが大きい時には、それに伴い燃料噴射量が多く
燃焼温度が高いために、前回の燃焼において気筒内温度
が高くなっており、この時には、第1燃料噴射弁7aが
使用され、噴射された燃料がピストン6へ大きな推進力
を有して衝突するが、この時には、ピストン6、シリン
ダボア、シリンダヘッドの温度も十分に高まっており、
この衝突により跳ね返り、これらに付着する燃料は点火
までにはほぼ完全に気化され、排気エミッションを悪化
させることはない。
In this way, the first and second fuel injection valves 7
When the engine is cold when the cooling water temperature THW is considerably low, the second fuel injection valve 7b is used to inject fuel at a low pressure, so that the propulsive force of the injected fuel is weakened. In the same manner as when the engine is cold, the injected fuel floats in the cylinder without colliding with the top surface of the piston 6, so that the fuel does not collide with the top surface of the piston 6 and bounce off. It is prevented that fuel adheres to the low-temperature piston 6, the cylinder bore, and the cylinder head, cannot be vaporized by the time of ignition, and deteriorates exhaust emission. Further, as the cooling water temperature THW increases, the in-cylinder temperature rises, and when the cooling water temperature THW is low and the intake air amount Q is large, the fuel injection amount is high and the combustion temperature is high accordingly. The internal temperature is high. At this time, the first fuel injection valve 7a is used, and the injected fuel collides with the piston 6 with a large propulsive force. At this time, the piston 6, the cylinder bore, the cylinder head The temperature of is also sufficiently high,
The fuel that rebounds due to this collision and adheres to these is almost completely vaporized by ignition, and does not deteriorate exhaust emission.

【0024】第1燃料噴射弁7aにより高圧で燃料が噴
射される時には、機関運転状態に応じて決定される燃料
噴射期間、すなわち開弁期間が全体的に短くなり、それ
により、噴射終了から点火までの時間を長くすることが
でき、これは均一混合気形成に有利である。本実施形態
においては、低圧で燃料を噴射する第2燃料噴射弁7b
が別に設けられているために、その噴口の形状及び大き
さを機関冷間時の燃料噴射に合わせて自由に設計するこ
とができ、例えば、噴口の数を多くして、又は噴口の大
きさを大きくして、低圧でも多量の燃料を噴射可能にす
れば、第1燃料噴射弁7aによって高圧で燃料を噴射す
る時と同様に燃料噴射期間を短くして、噴射終了から点
火までの時間を長くすることも可能である。また、本実
施形態において、第2燃料噴射弁7bの使用時には、噴
射された燃料が気筒内に浮遊するために、第1実施形態
と同様にSCVを開きスワールを形成しないようにする
ことが好ましい。
When fuel is injected at a high pressure by the first fuel injection valve 7a, the fuel injection period, which is determined according to the engine operating state, that is, the valve opening period is shortened as a whole, whereby ignition is performed from the end of injection. Can be extended, which is advantageous for forming a homogeneous mixture. In the present embodiment, the second fuel injection valve 7b that injects fuel at low pressure
Since the nozzles are separately provided, the shape and size of the nozzles can be freely designed according to the fuel injection when the engine is cold. For example, by increasing the number of nozzles or the size of the nozzles. If a large amount of fuel can be injected even at a low pressure by increasing the fuel injection period, the fuel injection period is shortened as in the case of injecting fuel at a high pressure by the first fuel injection valve 7a, and the time from the end of injection to the ignition is reduced. It can be made longer. In addition, in the present embodiment, when the second fuel injection valve 7b is used, the injected fuel floats in the cylinder, so that it is preferable to open the SCV and not to form a swirl as in the first embodiment. .

【0025】図7(A)は、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関の第3実施形態を示す概略縦断面図であ
る。第1実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態における燃料噴射弁7’は、常に、ピス
トン6’頂面へ向けて燃料を円錐状に微流化して高圧で
噴射する燃料噴射弁である。ピストン6’の頂面には、
燃料噴射弁7’が位置する側に偏心する凹部8が形成さ
れている。この凹部8は、底面8aと略垂直な側壁8b
とからなり、底面8aは、燃料噴射弁7’から最も近い
縁部においてピストン6’頂面と同じ高さであり、最も
遠い縁部へ向けて徐々に低くなっている。凹部8の全体
的な形状は、ピストン6’の平面図である図7(B)に
示すように、燃料のピストン6’への衝突形状に合わせ
て略楕円形とされている。また、ピストン6’頂面に
は、凹部8の燃料噴射弁7’から遠い側において側壁に
垂直方向に連続する隆起部6a’が形成されている。
FIG. 7A is a schematic vertical sectional view showing a third embodiment of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from the first embodiment will be described below. The fuel injection valve 7'in the present embodiment is a fuel injection valve that constantly atomizes the fuel into a conical shape toward the top surface of the piston 6'and injects it at a high pressure. On the top of the piston 6 ',
An eccentric recess 8 is formed on the side where the fuel injection valve 7'is located. The recess 8 has a side wall 8b that is substantially perpendicular to the bottom surface 8a.
The bottom surface 8a is at the same height as the top surface of the piston 6'at the edge closest to the fuel injection valve 7 ', and gradually lowers toward the farthest edge. As shown in FIG. 7B which is a plan view of the piston 6 ′, the overall shape of the recess 8 is substantially elliptical so as to match the shape of the fuel colliding with the piston 6 ′. Further, on the top surface of the piston 6 ', a bulge 6a' which is continuous with the side wall in the vertical direction is formed on the side of the recess 8 far from the fuel injection valve 7 '.

【0026】本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関
は、冷却水温センサの出力に基づき機関温間時であると
判断された時には、点火時点で気筒内に良好な均一混合
気を形成するための一般的な燃料噴射時期制御が実行さ
れるが、機関冷間時であると判断された時には、図7
(A)に示すように、ピストン6’頂面に形成された凹
部6a’内の略垂直なその側壁近傍に燃料が衝突するよ
うに燃料噴射時期が選択される。このような時期は、吸
気行程と圧縮行程とがあるが、均一混合気燃焼には、燃
料噴射終了から点火までの時間を長くした方が有利であ
り、吸気行程の方が好ましい。
The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of this embodiment forms a good homogeneous mixture in the cylinder at the time of ignition when it is determined that the engine is warm based on the output of the cooling water temperature sensor. The general fuel injection timing control for executing the engine is executed, but when it is determined that the engine is cold, the routine shown in FIG.
As shown in (A), the fuel injection timing is selected so that the fuel collides with the substantially vertical side wall of the recess 6a 'formed in the top surface of the piston 6'. Although there are an intake stroke and a compression stroke at such a timing, it is advantageous to lengthen the time from the end of fuel injection to ignition for homogeneous mixture combustion, and the intake stroke is preferable.

【0027】このようにして噴射された燃料は、凹部8
の底面8aに衝突して燃料噴射弁7’から最も遠い縁部
近傍に衝突するものがシリンダボア方向へ跳ね返り、ま
た、その他がシリンダヘッド方向へ跳ね返る。シリンダ
ボア方向へ跳ね返る燃料は凹部8の側壁8b及びピスト
ン6’頂面の隆起部に衝突してシリンダボア方向へ進行
することは防止される。このように、噴射された燃料
は、ピストン6’の頂面に形成された凹部8及びシリン
ダヘッドには付着するが、シリンダボアへは付着するこ
とはない。ピストン6’は熱容量が小さく、シリンダヘ
ッドは燃焼熱の対流によって、これらは、熱容量が非常
に大きく対流にも関係のないシリンダボアに比較して機
関冷間時においても比較的高温に維持されるために、こ
れらに付着する液状燃料は、点火時点においてほぼ完全
に気化され、あまり未燃燃料として排出されることはな
い。
The fuel injected in this way is recessed 8
Those that collide with the bottom surface 8a of the above and collide with the vicinity of the edge farthest from the fuel injection valve 7 ′ bounce in the cylinder bore direction, and the others bounce in the cylinder head direction. The fuel bounced in the cylinder bore direction is prevented from colliding with the side wall 8b of the recess 8 and the ridge on the top surface of the piston 6'and propagating in the cylinder bore direction. In this way, the injected fuel adheres to the recess 8 and the cylinder head formed on the top surface of the piston 6 ', but does not adhere to the cylinder bore. Since the piston 6'has a small heat capacity and the cylinder head is convected by the combustion heat, these are kept at a relatively high temperature even when the engine is cold compared to the cylinder bore, which has a very large heat capacity and is not related to convection. In addition, the liquid fuel adhering to these is almost completely vaporized at the time of ignition, and is not discharged so much as unburned fuel.

【0028】図8は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第4実施形態を示す概略縦断面図である。第
3実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実
施形態におけるピストン6は、特に凹部等が形成されて
いない通常のものである。機関温間時の燃料噴射時期
は、前述同様、一般的なものであるが、機関冷間時の燃
料噴射時期は、図8に示すように、噴射された燃料がピ
ストン6頂面の中心部近傍にだけ衝突する時期に燃料噴
射が実行されるようになっている。このような時期は、
吸気行程と圧縮行程とがあるが、均一混合気燃焼には、
燃料噴射終了から点火までの時間を長くした方が有利で
あり、吸気行程の方が好ましい。
FIG. 8 is a schematic vertical sectional view showing a fourth embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from the third embodiment will be described below. The piston 6 in this embodiment is a normal piston in which no recesses are formed. The fuel injection timing when the engine is warm is the same as that described above, but the fuel injection timing when the engine is cold is such that the injected fuel is the central portion of the top surface of the piston 6 as shown in FIG. Fuel injection is executed at the time of collision only in the vicinity. At such times,
There is an intake stroke and a compression stroke, but for homogeneous mixture combustion,
It is advantageous to increase the time from the end of fuel injection to ignition, and the intake stroke is preferable.

【0029】このようにして噴射された燃料は、ピスト
ン6の頂面に衝突してシリンダヘッド及びシリンダボア
方向に跳ね返るが、衝突位置がピストン中心部近傍であ
るために、比較的温度の高い中心部から受熱し、気化が
促進されると共に、シリンダボア方向へ跳ね返る燃料の
シリンダボアまでの飛行距離(図8においてLで示す)
が比較的長くなり、衝突に際して燃料の推進力もかなり
低下されており、この燃料の多くはシリンダボアに到達
することなく、気筒内に浮遊する。こうして、シリンダ
ボアへの燃料付着を低減することができる。
The fuel thus injected collides with the top surface of the piston 6 and bounces back in the direction of the cylinder head and the cylinder bore. However, since the collision position is near the center of the piston, the center portion having a comparatively high temperature. Flight distance from fuel to the cylinder bore (shown by L in FIG. 8)
Is relatively long, and the propulsive force of the fuel is considerably reduced at the time of collision, and most of this fuel floats in the cylinder without reaching the cylinder bore. In this way, fuel adhesion to the cylinder bore can be reduced.

【0030】図9は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第5実施形態を示す概略縦断面図である。第
4実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実
施形態における燃料噴射弁7”は、ピストン6頂面へ向
けて燃料を円錐状に微流化して高圧で噴射する燃料噴射
弁であるが、吸気弁3の開弁時に燃料噴射を実行する
と、噴射された燃料は、図9に示すように、吸気弁3の
傘裏部に衝突するように配置されている。
FIG. 9 is a schematic vertical sectional view showing a fifth embodiment of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from the fourth embodiment will be described below. The fuel injection valve 7 ″ according to the present embodiment is a fuel injection valve that atomizes the fuel in a conical shape toward the top surface of the piston 6 and injects the fuel at a high pressure. However, when the fuel injection is performed when the intake valve 3 is opened, The injected fuel is arranged so as to collide with the umbrella back portion of the intake valve 3, as shown in FIG.

【0031】本実施形態における燃料噴射時期は、機関
温間時においては通常のものであるが、機関冷間時にお
いては吸気弁3の開弁時に燃料噴射が実行されるように
設定されている。このようにして噴射された燃料は、吸
気弁3の傘裏部に衝突して吸気通路2方向へ跳ね返り、
ピストン6頂面を介してシリンダボア方向へ進行するこ
とはなく、それにより、この時のシリンダボアへの燃料
付着を防止することができる。吸気通路2方向へ跳ね返
る燃料は、この時に気筒内へ供給される吸気と混合し
て、吸気通路2内にあまり付着することなく気筒内へ供
給されるために、必要燃料量をほぼ確実に気筒内へ供給
することができる。
The fuel injection timing in this embodiment is a normal time when the engine is warm, but is set so that the fuel injection is executed when the intake valve 3 is opened when the engine is cold. . The fuel thus injected collides with the backside of the umbrella of the intake valve 3 and bounces toward the intake passage 2,
It does not proceed in the direction of the cylinder bore through the top surface of the piston 6, so that fuel adhesion to the cylinder bore at this time can be prevented. The fuel bounced in the direction of the intake passage 2 is mixed with the intake air supplied into the cylinder at this time and is supplied into the cylinder without adhering to the intake passage 2 so that the required fuel amount can be almost certainly obtained. Can be supplied in.

【0032】図10は、本発明による筒内噴射式火花点
火内燃機関の第6実施形態を示す概略縦断面図である。
第2実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本
実施形態における筒内噴射式火花点火内燃機関は、第2
実施形態と同様に、各気筒毎に第1及び第2燃料噴射弁
7a’,7b’を有しており、第1燃料噴射弁7a’
は、第2実施形態における第1燃料噴射弁7aと同様な
ものである。一方、第2燃料噴射弁7b’は、排気弁5
の燃焼室側表面に向けて燃料を円錐状に微流化して高圧
で噴射する燃料噴射弁である。
FIG. 10 is a schematic vertical sectional view showing a sixth embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.
Only the differences from the second embodiment will be described below. The in-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine in the present embodiment is the second
Similar to the embodiment, each cylinder has first and second fuel injection valves 7a ′ and 7b ′, and the first fuel injection valve 7a ′ is provided.
Is similar to the first fuel injection valve 7a in the second embodiment. On the other hand, the second fuel injection valve 7b 'is connected to the exhaust valve 5
Is a fuel injection valve that injects fuel at a high pressure by making a conical minute flow of fuel toward the surface on the combustion chamber side.

【0033】本実施形態において、機関温間時には第1
燃料噴射弁7a’を使用して通常の燃料噴射量及び燃料
噴射時期制御が行われるが、機関冷間時には第2燃料噴
射弁7b’を使用して燃料噴射量及び燃料噴射時期制御
が行われるようになっている。従って、機関冷間時にお
いて噴射された燃料は、排気弁5の燃焼室側表面に衝突
してピストン6頂面方向に跳ね返り、排気弁5及びピス
トン6頂面には付着することがあるが、シリンダボアに
はあまり付着することはない。排気弁5に付着する燃料
は、排気弁5が、熱容量が小さく、排気ガスに最も長時
間晒され、機関冷間時においてもかなり高温度であるた
めに、点火までにほぼ完全に気化し、またピストン6頂
面に付着する燃料も、ピストン6が比較的高温であるた
めに、点火までにほぼ完全に気化し、良好な均一混合気
を形成することができる。本実施形態において、第2燃
料噴射弁7b’は、前述したように、機関冷間時におい
てもかなり高温度となる排気弁に向けて燃料を噴射する
ものが好ましいが、もちろん、吸気弁を含めシリンダヘ
ッド方向に燃料を噴射するものであれば、シリンダボア
方向への跳ね返りを防止することができ、シリンダボア
への燃料付着量をかなり低減することができる。
In this embodiment, when the engine is warm, the first
Normal fuel injection amount and fuel injection timing control are performed using the fuel injection valve 7a ', but fuel injection amount and fuel injection timing control are performed using the second fuel injection valve 7b' when the engine is cold. It is like this. Therefore, the fuel injected during engine cold may collide with the combustion chamber side surface of the exhaust valve 5 and bounce back toward the top surface of the piston 6 and adhere to the exhaust valve 5 and the top surface of the piston 6. It does not adhere much to the cylinder bore. Since the exhaust valve 5 has a small heat capacity, is exposed to the exhaust gas for the longest time, and has a considerably high temperature even when the engine is cold, the fuel adhering to the exhaust valve 5 is almost completely vaporized by ignition, Also, the fuel adhering to the top surface of the piston 6 is almost completely vaporized by ignition because the piston 6 has a relatively high temperature, and a good homogeneous air-fuel mixture can be formed. In the present embodiment, it is preferable that the second fuel injection valve 7b ′ injects the fuel toward the exhaust valve that becomes a considerably high temperature even when the engine is cold as described above, but of course, including the intake valve. If the fuel is injected in the cylinder head direction, rebound in the cylinder bore direction can be prevented, and the amount of fuel adhering to the cylinder bore can be considerably reduced.

【0034】全ての実施形態において、機関温間時にお
ける燃焼は、説明したような均一混合気燃焼でも圧縮行
程で燃料を噴射して点火プラグ回りだけに着火性の良好
な混合気を形成する成層燃焼でも良く、また、特定機関
運転状態、例えば、機関低負荷時にだけ成層燃焼をさせ
るものでも良い。 一方、機関冷間時における燃焼も、
吸気行程に燃料噴射時期が限定される第5実施形態を除
き、均一混合気燃焼でも成層燃焼でも可能である。ま
た、全ての実施形態において、燃料噴射弁は、燃料を円
錐状に噴射するものでなく柱状に噴射するものでも良
い。
In all the embodiments, the combustion during engine warming is a stratification in which fuel is injected in the compression stroke to form a mixture having good ignitability only around the spark plug even in the case of homogeneous mixture combustion as described above. Combustion may be used, or stratified charge combustion may be performed only in a specific engine operating state, for example, when the engine load is low. On the other hand, when the engine is cold,
Except for the fifth embodiment in which the fuel injection timing is limited to the intake stroke, either homogeneous mixture combustion or stratified charge combustion is possible. Further, in all the embodiments, the fuel injection valve may be one that injects fuel in a column shape instead of injecting the fuel in a conical shape.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1に記載の本発明による筒内噴射
式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時であるか機関
温間時であるかを判断し、機関冷間時と判断された時に
は機関温間時であると判断される時に比較して燃料圧力
可変手段が燃料圧力を低下させるようになっている。そ
れにより、機関冷間時において、燃料噴射弁から気筒内
へ直接的に噴射された燃料は、その推進力が弱められる
ために、ピストン頂面からの跳ね返りによるシリンダボ
アへの燃料付着が起き難くなる。こうして、必要量の燃
料は確実に気筒内へ供給可能であると共に、低温のシリ
ンダボアから未燃燃料として排出される付着燃料量をか
なり低減することができ、また、シリンダボア壁面のオ
イル希釈も低減される。
According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention as defined in claim 1, it is judged whether the engine is cold or the engine is warm, and it is judged that the engine is cold. The fuel pressure varying means lowers the fuel pressure when it is judged that the engine is warm. As a result, when the engine is cold, the fuel directly injected from the fuel injection valve into the cylinder has its propulsive force weakened, so that it is difficult for fuel to adhere to the cylinder bore due to rebound from the piston top surface. . Thus, the required amount of fuel can be reliably supplied into the cylinder, the amount of adhered fuel discharged as unburned fuel from the low temperature cylinder bore can be significantly reduced, and the oil dilution on the wall surface of the cylinder bore can be reduced. It

【0036】また、請求項2に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時であるか
機関温間時であるかを判断し、機関温間時と判断された
時には第1燃料噴射弁により気筒内へ直接的に高圧で燃
料を噴射し、機関冷間時と判断された時には第1燃料噴
射弁により燃料を噴射せずに第2燃料噴射弁により気筒
内へ直接的に低圧で燃料を噴射するようになっている。
それにより、機関冷間時において、燃料噴射弁から気筒
内へ直接的に噴射された燃料は、その推進力が弱められ
るために、ピストン頂面からの跳ね返りによるシリンダ
ボアへの燃料付着が起き難くなる。こうして、請求項1
に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関と同様な効果が得
られることに加えて、機関温間時に使用される第1燃料
噴射弁を別に有するために、第2燃料噴射弁の噴孔の大
きさ及び形状を自由に設定することができ、第2燃料噴
射弁による燃料噴射時間を短縮することも可能である。
According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention as defined in claim 2, it is judged whether the engine is cold or the engine is warm, and it is judged that the engine is warm. When the engine is cold, the fuel is directly injected into the cylinder at a high pressure by the first fuel injection valve. When it is determined that the engine is cold, the fuel is not injected by the first fuel injection valve and the fuel is injected by the second fuel injection valve. Fuel is directly injected into the interior at low pressure.
As a result, when the engine is cold, the fuel directly injected from the fuel injection valve into the cylinder has its propulsive force weakened, so that it is difficult for fuel to adhere to the cylinder bore due to rebound from the piston top surface. . Thus, claim 1
In addition to obtaining the same effects as the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine described in (1), since the first fuel injection valve used during engine warm is separately provided, the injection hole of the second fuel injection valve The size and shape can be freely set, and the fuel injection time by the second fuel injection valve can be shortened.

【0037】また、請求項3に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、ピストン頂面へ向け
て燃料を噴射するための燃料噴射弁と、ピストン頂面に
略垂直な側壁を有するように形成された凹部とを具備
し、機関冷間時であるか機関温間時であるかを判断し、
機関冷間時と判断された時には、燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料が凹部内の側壁近傍に衝突する時期に燃料噴射
弁によって燃料が噴射されるようになっている。それに
より、機関冷間時において、燃料噴射弁から気筒内へ直
接的に噴射された燃料は、ピストン頂面の凹部からシリ
ンダボア方向に跳ね返る時に、凹部の側壁に衝突してシ
リンダボア方向に進行することが防止され、シリンダボ
アへの燃料付着が起き難くなる。こうして、請求項1に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関と同様な効果が燃料
圧力可変手段を必要とすることなく得られる。
According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention as defined in claim 3, a fuel injection valve for injecting fuel toward the piston top surface and a fuel injection valve substantially perpendicular to the piston top surface. And a recess formed to have a side wall, to determine whether the engine is cold or warm,
When it is determined that the engine is cold, the fuel is injected by the fuel injection valve at the time when the fuel injected from the fuel injection valve collides with the vicinity of the side wall in the recess. As a result, when the engine is cold, the fuel directly injected from the fuel injection valve into the cylinder collides with the side wall of the concave portion and travels in the cylinder bore direction when bouncing back from the concave portion of the piston top surface in the cylinder bore direction. Is prevented, and it becomes difficult for fuel to adhere to the cylinder bore. Thus, the same effect as that of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the first aspect can be obtained without the need for the fuel pressure varying means.

【0038】また、請求項4に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、ピストン頂面へ向け
て燃料を噴射するための燃料噴射弁を具備し、機関冷間
時であるか機関温間時であるかを判断し、機関冷間時と
判断された時には、燃料噴射弁から噴射された燃料がピ
ストン頂面中心部近傍にだけ衝突する時期に燃料噴射弁
によって燃料が噴射されるようになっている。それによ
り、機関冷間時において、燃料噴射弁から気筒内へ直接
的に噴射された燃料は、ピストン頂面からシリンダボア
方向に跳ね返る時に、シリンダボアまでの飛行距離が比
較的長くなってシリンダボアに到達し難くなり、シリン
ダボアへの燃料付着が起き難くなる。こうして、請求項
3に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関と同様な効果が
ピストン頂面の凹部を必要とすることなく得られる。
According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention as defined in claim 4, a fuel injection valve for injecting fuel toward the top surface of the piston is provided, and when the engine is cold. If it is determined that the engine is cold, and if it is determined that the engine is cold, the fuel injected by the fuel injection valve causes fuel to be injected when the fuel injected from the fuel injection valve collides only near the center of the piston top surface. It is supposed to be jetted. As a result, when the engine is cold, the fuel directly injected from the fuel injection valve into the cylinder reaches the cylinder bore with a relatively long flight distance to the cylinder bore when bouncing back from the piston top surface in the cylinder bore direction. It becomes difficult, and it becomes difficult for fuel to adhere to the cylinder bore. In this way, the same effect as that of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the third aspect can be obtained without the need for the concave portion on the top surface of the piston.

【0039】また、請求項5に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、ピストン頂面へ向け
て燃料を噴射するための第1燃料噴射弁と、シリンダヘ
ッド方向に燃料を噴射するための第2燃料噴射弁とを具
備し、機関冷間時であるか機関温間時であるかを判断
し、機関温間時と判断された時には第1燃料噴射弁によ
り燃料を噴射し、機関冷間時と判断された時には第1燃
料噴射により燃料を噴射せずに第2燃料噴射弁により燃
料を噴射するようになっている。それにより、機関冷間
時において、第2燃料噴射弁から噴射された燃料は、燃
焼室回りで最も高温度となるシリンダヘッド又は吸排気
弁の燃焼室側表面に衝突するために、シリンダボア方向
には跳ね返り難く、シリンダボアへの燃料付着が起き難
くなる。こうして、請求項2に記載の筒内噴射式火花点
火内燃機関と同様な効果が得られる。
According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention as defined in claim 5, the first fuel injection valve for injecting fuel toward the top surface of the piston and the fuel in the cylinder head direction are used. And a second fuel injection valve for injecting fuel to determine whether the engine is cold or warm, and when it is determined that the engine is warm, the first fuel injection valve When it is determined that the fuel is being injected and the engine is cold, the fuel is not injected by the first fuel injection but the fuel is injected by the second fuel injection valve. As a result, when the engine is cold, the fuel injected from the second fuel injection valve collides with the combustion chamber side surface of the cylinder head or intake / exhaust valve, which has the highest temperature around the combustion chamber. Is less likely to bounce off, and fuel is less likely to adhere to the cylinder bore. Thus, the same effect as that of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the second aspect can be obtained.

【0040】[0040]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
1実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a first embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【図2】第1実施形態の燃料供給系を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a fuel supply system of the first embodiment.

【図3】第1実施形態における冷却水温と燃料圧力の関
係を示すマップである。
FIG. 3 is a map showing a relationship between cooling water temperature and fuel pressure in the first embodiment.

【図4】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
2実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a second embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【図5】第2実施形態の燃料供給系を示す平面図であ
る。
FIG. 5 is a plan view showing a fuel supply system of a second embodiment.

【図6】第2実施形態における二つの燃料噴射弁のいず
れかを使用するかを示すマップである。
FIG. 6 is a map showing which of the two fuel injection valves is used in the second embodiment.

【図7】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
3実施形態を示す図であり、(A)は概略縦断面図、
(B)はピストン頂面の概略平面図である。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention, in which (A) is a schematic vertical sectional view,
(B) is a schematic plan view of the piston top surface.

【図8】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
4実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 8 is a schematic vertical sectional view showing a fourth embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【図9】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
5実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 9 is a schematic vertical sectional view showing a fifth embodiment of the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【図10】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の
第6実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 10 is a schematic vertical sectional view showing a sixth embodiment of a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…点火プラグ 2…吸気通路 3…吸気弁 4…排気通路 5…排気弁 6,6’…ピストン 7,7’,7”…燃料噴射弁 7a,7a’…第1燃料噴射弁 7b,7b’…第2燃料噴射弁 8…凹部 1 ... Spark plug 2 ... Intake passage 3 ... Intake valve 4 ... Exhaust passage 5 ... Exhaust valve 6,6 '... Piston 7,7 ', 7 "... Fuel injection valve 7a, 7a '... First fuel injection valve 7b, 7b '... Second fuel injection valve 8 ... Recess

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 69/04 F02M 69/04 P Z (56)参考文献 特開 平2−125911(JP,A) 特開 平4−66720(JP,A) 特開 平4−183948(JP,A) 特開 平5−79386(JP,A) 特開 平5−86948(JP,A) 特開 平6−101480(JP,A) 特開 平6−101481(JP,A) 特開 平6−101554(JP,A) 特開 平6−207542(JP,A) 特開 平6−249108(JP,A) 特開 平7−63412(JP,A) 特開 昭50−132325(JP,A) 特開 昭59−43933(JP,A) 特開 昭61−250354(JP,A) 実開 昭59−65945(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 F02M 39/00 - 71/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02M 69/04 F02M 69/04 P Z (56) References JP-A-2-125911 (JP, A) JP-A-4-66720 (JP, A) JP 4-183948 (JP, A) JP 5-79386 (JP, A) JP 5-86948 (JP, A) JP 6-101480 (JP, A) Kaihei 6-101481 (JP, A) JP 6-101554 (JP, A) JP 6-207542 (JP, A) JP 6-249108 (JP, A) JP 7-63412 ( JP, A) JP 50-132325 (JP, A) JP 59-43933 (JP, A) JP 61-250354 (JP, A) Actual development Sho 59-65945 (JP, U) (58) ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-45/00 F02M 39/00-71/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 気筒内へ直接的に燃料を噴射するための
燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料の
圧力を可変とする燃料圧力可変手段とを具備し、機関冷
間時であるか機関温間時であるかを判断し、機関冷間時
と判断された時には機関温間時であると判断される時に
比較して前記燃料圧力可変手段によって燃料圧力を低下
させることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
1. A fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder, and a fuel pressure varying means for varying the pressure of fuel injected by the fuel injection valve. Whether the engine is warm or not, and when it is determined that the engine is cold, the fuel pressure varying means reduces the fuel pressure compared to when it is determined that the engine is warm. In-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine.
【請求項2】 気筒内へ直接的に高圧で燃料を噴射する
ための第1燃料噴射弁と、気筒内へ直接的に低圧で燃料
を噴射するための第2燃料噴射弁とを具備し、機関冷間
時であるか機関温間時であるかを判断し、機関温間時と
判断された時には前記第1燃料噴射弁により燃料を噴射
し、機関冷間時と判断された時には前記第1燃料噴射弁
により燃料を噴射せずに前記第2燃料噴射弁により燃料
を噴射することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機
関。
2. A first fuel injection valve for injecting fuel directly into a cylinder at a high pressure, and a second fuel injection valve for directly injecting fuel at a low pressure into the cylinder, It is determined whether the engine is cold or the engine is warm. When it is determined that the engine is warm, fuel is injected by the first fuel injection valve, and when it is determined that the engine is cold, the first fuel injection valve is used. 1. A cylinder injection type spark ignition internal combustion engine characterized in that fuel is injected by the second fuel injection valve without injecting fuel by the first fuel injection valve.
【請求項3】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
めの燃料噴射弁と、前記ピストン頂面に略垂直な側壁を
有するように形成された凹部とを具備し、機関冷間時で
あるか機関温間時であるかを判断し、機関冷間時と判断
された時には、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前
記凹部内の前記側壁近傍に衝突する時期に前記燃料噴射
弁によって燃料が噴射されることを特徴とする筒内噴射
式火花点火内燃機関。
3. A fuel injection valve for injecting fuel toward a piston top surface, and a recess formed to have a side wall substantially vertical to the piston top surface are provided, and the engine is cold. When it is determined that the engine is cold, and when it is determined that the engine is cold, the fuel injected by the fuel injection valve is injected at the time when the fuel injected from the fuel injection valve collides with the side wall in the recess. An in-cylinder spark ignition internal combustion engine characterized by being injected with.
【請求項4】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
めの燃料噴射弁を具備し、機関冷間時であるか機関温間
時であるかを判断し、機関冷間時と判断された時には、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料がピストン頂面中心
部近傍にだけ衝突する時期に前記燃料噴射弁によって燃
料が噴射されることを特徴とする筒内噴射式火花点火内
燃機関。
4. A fuel injection valve for injecting fuel toward the piston top surface is provided, and it is determined whether the engine is cold or the engine is warm, and it is determined that the engine is cold. Sometimes
An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, characterized in that fuel is injected by the fuel injection valve at a time when the fuel injected from the fuel injection valve collides only near the center of the top surface of the piston.
【請求項5】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
めの第1燃料噴射弁と、シリンダヘッド方向に燃料を噴
射するための第2燃料噴射弁とを具備し、機関冷間時で
あるか機関温間時であるかを判断し、機関温間時と判断
された時には前記第1燃料噴射弁により燃料を噴射し、
機関冷間時と判断された時に前記第1燃料噴射により燃
料を噴射せずに前記第2燃料噴射弁により燃料を噴射す
ることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
5. The engine is equipped with a first fuel injection valve for injecting fuel toward the top surface of the piston and a second fuel injection valve for injecting fuel in the cylinder head direction, and the engine is cold. Whether the engine is warm or not, and when it is determined that the engine is warm, the first fuel injection valve is used to inject fuel,
An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, characterized in that when it is judged that the engine is cold, the fuel is not injected by the first fuel injection but the fuel is injected by the second fuel injection valve.
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