JP4258396B2 - Premixed compression ignition internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁によって、気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関に関する。   The present invention relates to a premixed compression ignition internal combustion engine that performs premixed combustion by forming a premixed gas in a cylinder by a fuel injection valve that injects fuel into an intake port.

圧縮着火内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)において、排出されるNOxの抑制と白煙の発生の抑制を目的として、予混合燃焼が行われる。この予混合燃焼では、一般に燃料を気筒内に圧縮行程上死点より早い時期に噴射することで、燃焼室内により均一な予混合気を形成させる。この均一な予混合気が燃焼すると、火炎温度が低く抑えられるためNOxの生成が抑制される。さらに、この予混合気は燃料と空気が均一に混合しているため、十分な量の酸素の存在下で燃料が燃焼することになり、従って、酸素不足下での燃焼に起因するスモークの発生も抑制される。   In a compression ignition internal combustion engine (hereinafter, simply referred to as “internal combustion engine”), premixed combustion is performed for the purpose of suppressing exhausted NOx and white smoke. In this premixed combustion, fuel is generally injected into a cylinder at a time earlier than the top dead center of the compression stroke, thereby forming a uniform premixed gas in the combustion chamber. When this uniform premixed gas burns, the flame temperature is kept low, so that the generation of NOx is suppressed. In addition, since this premixed gas has a uniform mixture of fuel and air, the fuel will burn in the presence of a sufficient amount of oxygen, and therefore smoke will be generated due to combustion in the absence of oxygen. Is also suppressed.

ここで、予混合燃焼の実現のために、気筒内に直接燃料を噴射する気筒内噴射弁からの燃料噴射時期を、内燃機関の機関負荷に応じて制御する技術が公開されている。例えば、低負荷時には、圧縮行程上死点前50度の時期で気筒内噴射弁からの燃料噴射を行い、高負荷時には、圧縮行程上死点前50度の時期に加えて圧縮行程上死点近傍の時期において燃料噴射を行うことで、予混合燃焼を可能とする(例えば、特許文献1を参照。)。   Here, in order to realize premixed combustion, a technique for controlling the fuel injection timing from an in-cylinder injection valve that injects fuel directly into a cylinder according to the engine load of the internal combustion engine is disclosed. For example, when the load is low, fuel is injected from the cylinder injection valve at a timing of 50 degrees before the compression stroke top dead center. When the load is high, the compression stroke top dead center is added in addition to the timing of 50 degrees before the compression stroke top dead center. By performing fuel injection at a nearby time, premixed combustion is enabled (see, for example, Patent Document 1).

また、気筒内に直接燃料を噴射する気筒内噴射弁に加えて、吸気ポート内に燃料噴射が可能なポート内噴射弁を備える内燃機関においては、低負荷時には、ポート内噴射弁から燃料噴射を行い、高負荷時には気筒内噴射弁とポート内噴射弁とから燃料噴射を行うことで、予混合燃焼を可能とする(例えば、特許文献2を参照。)。即ち、気筒内噴射弁からの燃料噴射によって予混合気を形成する場合と比べて、ポート内噴射弁によって吸気ポートに燃料噴射を行うことで、予混合気形成のための時間を確保して、NOx発生等を可及的に抑制することが可能となる。
特開2000−179378号公報 特開平10−252512号公報 特開昭63−41661号公報 特開平5−126012号公報 特開2000−337226号公報 特開2002−322969号公報 特開2003−262175号公報 特開2000−27735号公報
In addition, in an internal combustion engine having an in-port injection valve capable of injecting fuel into an intake port in addition to an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder, fuel injection from the in-port injection valve is performed at low load. When the load is high, fuel injection is performed from the in-cylinder injection valve and the in-port injection valve, thereby enabling premixed combustion (see, for example, Patent Document 2). That is, as compared with the case where the premixed gas is formed by the fuel injection from the cylinder injection valve, the fuel injection is performed to the intake port by the in-port injection valve, thereby securing the time for forming the premixed gas, It is possible to suppress NOx generation and the like as much as possible.
JP 2000-179378 A JP-A-10-252512 JP-A-63-41661 Japanese Patent Laid-Open No. 5-126021 JP 2000-337226 A JP 2002-322969 A JP 2003-262175 A Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27735

上述したように、気筒内に直接燃料を噴射する気筒内噴射弁に加えて、吸気ポート内に燃料噴射が可能なポート内噴射弁を備える内燃機関において、該ポート内噴射弁から吸気
行程に燃料噴射を行うことで、気筒内に予混合気を形成し予混合燃焼を行うことが可能である。
As described above, in an internal combustion engine having an in-port injection valve capable of injecting fuel into an intake port in addition to an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder, the fuel is injected from the in-port injection valve into the intake stroke. By performing injection, it is possible to form premixed gas in the cylinder and perform premixed combustion.

しかし、内燃機関の機関燃料として使用される軽油は、ガソリン等に比べて蒸発性が低いため、ポート内噴射弁から噴射された後に気筒内に導入された燃料が、予混合気を形成せずに、気筒内壁面に付着し、潤滑オイルの希釈が生ずる虞がある。   However, since light oil used as engine fuel for internal combustion engines is less evaporable than gasoline, etc., the fuel introduced into the cylinder after being injected from the in-port injection valve does not form a premixed gas. In addition, it may adhere to the inner wall surface of the cylinder and cause dilution of the lubricating oil.

本発明では、上記した問題に鑑み、気筒内に直接燃料を噴射する気筒内噴射弁に加えて、吸気ポート内に燃料噴射が可能なポート内噴射弁を備える内燃機関において予混合燃焼を行う場合、ポート内噴射弁から噴射された燃料が気筒内壁面に付着するのをより確実に抑制することを目的とする。   In the present invention, in view of the above-described problems, when premixed combustion is performed in an internal combustion engine having an in-port injection valve capable of fuel injection in an intake port in addition to an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder. An object of the present invention is to more reliably suppress the fuel injected from the in-port injection valve from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

本発明は、上記した課題を解決するために、ポート内噴射弁と気筒内噴射弁とを有し、該ポート内噴射弁からの燃料噴射によって予混合燃焼を行う場合、ポート内噴射弁から噴射された燃料によって形成された噴霧と気筒内噴射弁から噴射された燃料によって形成された噴霧とを衝突させることに着目した。前者の噴霧が後者の噴霧と衝突すると、主に予混合気となる前者の噴霧が気筒内壁面へ向かう動作が妨げられ、以て前者の噴霧を構成する燃料が気筒内壁面に付着するのを抑制することが可能となるからである。   In order to solve the above-described problems, the present invention has an in-port injection valve and an in-cylinder injection valve. When premixed combustion is performed by fuel injection from the in-port injection valve, the injection is performed from the in-port injection valve. Attention was paid to the collision between the spray formed by the injected fuel and the spray formed by the fuel injected from the in-cylinder injection valve. When the former spray collides with the latter spray, the former spray, which is mainly premixed, is prevented from moving toward the cylinder inner wall surface, so that the fuel constituting the former spray adheres to the cylinder inner wall surface. It is because it becomes possible to suppress.

そこで、本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と、前記気筒につながる吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射弁と、を備え、少なくとも前記ポート内噴射弁によって圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に燃料噴射を行うことで、前記気筒内に予混合気を形成し予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関において、前記気筒内噴射弁と前記ポート内噴射弁との相対的な配置は、前記ポート内噴射弁から噴射された燃料によって形成される噴霧が、前記気筒内噴射弁から噴射された燃料によって形成される噴霧と衝突する配置であって、吸気行程中に前記ポート内噴射弁から前記吸気ポート内へ予混合燃焼用噴射を行うとともに、該予混合燃焼用噴射に対して、該予混合燃焼用噴射により前記気筒内に生ずる燃料の噴霧に前記気筒内噴射弁からの燃料の噴霧を衝突させるための所定遅れ時間をもって前記気筒内噴射弁から前記気筒内へ気筒内予備噴射を行う。 Therefore, the present invention includes an in-cylinder injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and an in-port injection valve that injects fuel into an intake port connected to the cylinder, and at least by the in-port injection valve In a premixed compression ignition internal combustion engine in which premixed gas is formed in the cylinder and premixed combustion is performed by performing fuel injection earlier than the time near the top dead center of the compression stroke, the in-cylinder injection valve and the port The relative arrangement with the internal injection valve is an arrangement in which the spray formed by the fuel injected from the in-port injection valve collides with the spray formed by the fuel injected from the in-cylinder injection valve. , performs premixed combustion injected into said intake port from the port injection valve during the intake stroke, with respect to the premixing combustion injection, fuel produced in the cylinder by injecting premix combustion With a predetermined delay time to collision spray of fuel from the spray cylinder injection valve performs cylinder preinjection from said cylinder injection valve into the cylinder.

上記予混合圧縮着火内燃機関では、上述したようにポート内噴射弁からの燃料噴射が吸気行程中に行われることで、該噴射燃料が予混合気を形成し、以て予混合燃焼が実現される。そして、気筒内噴射弁からの燃料噴射は、ポート内噴射弁からの燃料噴射によって機関負荷に応じた燃料を十分に噴射できない場合等に行われる。特に、予混合燃焼を行う場合、予混合気が目的とする着火時期、一般には圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に着火する、いわゆる過早着火を回避するためにポート内噴射弁からの燃料噴射量が制限される場合には、残りの燃料を気筒内噴射弁から噴射する。   In the premixed compression ignition internal combustion engine, the fuel injection from the in-port injection valve is performed during the intake stroke as described above, so that the injected fuel forms a premixed gas, thereby realizing premixed combustion. The The fuel injection from the cylinder injection valve is performed when fuel corresponding to the engine load cannot be sufficiently injected by the fuel injection from the port injection valve. In particular, when premixed combustion is performed, the premixed gas is ignited at a timing earlier than the target ignition timing, generally near the top dead center of the compression stroke. When the fuel injection amount is limited, the remaining fuel is injected from the in-cylinder injection valve.

ここで、上記の気筒内噴射弁とポート内噴射弁とは、互いの噴射弁によって形成される噴霧同士が衝突し得る相対位置に配置されている。即ち、ポート内噴射弁からの噴射燃料によって形成された噴霧が気筒内に導入されると、該噴霧が、気筒内噴射弁によって気筒内に噴射された燃料によって形成された噴霧と空間的に重複すべく、気筒内噴射弁とポート内噴射弁とが設けられている。特に、各噴射弁における燃料噴孔の向きを考慮した上で、気筒内噴射弁とポート内噴射弁とが設けられる。   Here, the in-cylinder injection valve and the in-port injection valve are arranged at relative positions where the sprays formed by the respective injection valves can collide with each other. That is, when the spray formed by the fuel injected from the in-port injection valve is introduced into the cylinder, the spray overlaps with the spray formed by the fuel injected into the cylinder by the cylinder injection valve. Therefore, an in-cylinder injection valve and an in-port injection valve are provided. In particular, an in-cylinder injection valve and an in-port injection valve are provided in consideration of the direction of the fuel injection hole in each injection valve.

このように構成された予混合圧縮着火内燃機関において、吸気内噴射弁から予混合燃焼用噴射を行うことで予混合気が形成されて、以て予混合燃焼が実現される。ここで、予混合燃焼用噴射が行われたとき、該噴射から所定遅れ時間経過した後に気筒内予備噴射を気筒内噴射弁から行うことで、予混合燃焼用噴射による噴霧と気筒内予備噴射による噴霧とが気筒内において衝突する。これによって、予混合燃焼用噴射による噴霧が、吸気ポート
から気筒内へ向かう動作、更には気筒内壁面へと向かう動作が、気筒内予備噴射による噴霧によって妨げられることになる。その結果、予混合燃焼用噴射による噴霧を構成する燃料が気筒内壁面に付着するのを抑制し得る。
In the premixed compression ignition internal combustion engine configured as described above, the premixed fuel is formed by performing the premixed combustion injection from the intake valve, thereby realizing the premixed combustion. Here, when the premixed combustion injection is performed, the in-cylinder preliminary injection is performed from the in-cylinder injection valve after a predetermined delay time has elapsed from the injection, whereby the premixed combustion injection and the in-cylinder preliminary injection are performed. The spray collides with the inside of the cylinder. As a result, the spray from the premixed combustion injection is prevented from moving toward the cylinder from the intake port, and further toward the inner wall surface of the cylinder, by the spray due to the preliminary injection in the cylinder. As a result, it is possible to suppress the fuel constituting the spray by the premixed combustion injection from adhering to the cylinder inner wall surface.

従って、所定遅れ時間とは、予混合燃焼用噴射による噴霧が気筒内に導入されたとき、該噴霧が気筒内予備噴射による噴霧と衝突すべく、気筒内予備噴射の時期を調整するための時間である。そこで、燃料が吸気ポートを流れて気筒に至るまでの時間等を考慮して、この所定遅れ時間を決定するようにしてもよい。   Accordingly, the predetermined delay time is a time for adjusting the timing of the in-cylinder preliminary injection so that the spray collides with the spray by the in-cylinder preliminary injection when the spray by the premixed combustion injection is introduced into the cylinder. It is. Therefore, the predetermined delay time may be determined in consideration of the time until the fuel flows through the intake port and reaches the cylinder.

尚、気筒内予備噴射によって噴射される燃料量は、予混合燃焼用噴射による噴霧の燃料の気筒内壁面への付着を抑制し得ることを条件に、可及的に少量であることが好ましい。気筒内予備噴射によって噴射される燃料量が増加すると、予混合燃焼用噴射による噴霧の燃料の気筒内壁面への付着は抑制されるものの、逆に気筒内予備噴射による噴霧の燃料が気筒内壁面に付着する虞があるからである。   The amount of fuel injected by the in-cylinder pre-injection is preferably as small as possible on condition that the spray fuel adhering to the cylinder inner wall surface by the pre-mixed combustion injection can be suppressed. When the amount of fuel injected by in-cylinder pre-injection increases, the adhesion of fuel sprayed by premix combustion injection to the cylinder inner wall surface is suppressed, but conversely, the fuel sprayed by in-cylinder pre-injection is injected into the cylinder inner wall surface. It is because there is a possibility that it may adhere to.

ここで、前記予混合圧縮着火内燃機関において、前記ポート内噴射弁は、燃料噴孔の口径が異なる二種類の噴孔を有し、且つ前記吸気ポートに備えられる吸気弁のリフト量が所定リフト量より低いときは燃料噴孔の口径が小さい小噴孔から燃料を噴射し、該吸気弁のリフト量が所定リフト量以上のときは少なくとも燃料噴孔の口径が大きい大噴孔から燃料を噴射することで予混合燃焼用噴射を行い、前記気筒内予備噴射は、前記予混合燃料噴射における前記大噴孔からの燃料噴射に対して前記所定遅れ時間をもって行われるようにしてもよい。   Here, in the premixed compression ignition internal combustion engine, the in-port injection valve has two types of injection holes having different diameters of fuel injection holes, and a lift amount of the intake valve provided in the intake port is a predetermined lift. When the amount is lower than the amount, fuel is injected from a small nozzle hole with a small fuel nozzle diameter, and when the lift amount of the intake valve is equal to or greater than a predetermined lift amount, fuel is injected at least from a large nozzle hole with a large fuel hole diameter Thus, premixed combustion injection may be performed, and the in-cylinder preliminary injection may be performed with the predetermined delay time with respect to the fuel injection from the large injection hole in the premixed fuel injection.

このように構成されるポート内噴射弁では、先ず吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さい低リフト時は、吸気ポートにおける実質的な流路面積は比較的小さい。そこで、この場合、小噴孔から燃料を噴射する。この噴射燃料は大噴孔から噴射される燃料より微粒化されているため、燃料の蒸発性が向上されており、その結果、噴射燃料が吸気ポートに付着するのを抑制し得る。しかし、燃料噴孔の口径が小さいため燃料の噴射率が小さい。そこで、吸気弁のリフト量が所定リフト量以上である高リフト時には、吸気ポートにおける実質的な流路面積が比較的大きくなるため、大噴孔から燃料を噴射することで、燃料の蒸発性は低下するものの燃料の噴射率を向上させて、必要とされる燃料量を必要とされる時間内に噴射する。   In the in-port injection valve configured as described above, first, when the lift amount of the intake valve is low, which is smaller than the predetermined lift amount, the substantial flow path area in the intake port is relatively small. Therefore, in this case, fuel is injected from the small nozzle hole. Since the injected fuel is atomized more than the fuel injected from the large injection hole, the evaporability of the fuel is improved, and as a result, the injected fuel can be prevented from adhering to the intake port. However, since the diameter of the fuel injection hole is small, the fuel injection rate is small. Therefore, when the lift amount of the intake valve is higher than a predetermined lift amount, the substantial flow passage area in the intake port becomes relatively large. The fuel injection rate is improved, but the required amount of fuel is injected within the required time.

ここで、このポート内噴射弁を有する予混合圧縮着火内燃機関においては、予混合燃焼のために小噴孔から燃料噴射が行われているときは、噴射燃料は微粒化され比較的蒸発性のよい燃料であり、更に燃料噴射率が比較的低いため、該燃料が気筒内に導入されたとき、気筒内壁面に該噴射燃料が付着する虞は少ない。一方で、大噴孔から燃料噴射が行われているときは、燃料粒径が大きいため噴射燃料の蒸発性は低下し、更に燃料噴射率が比較的高いため、気筒内壁面に該噴射燃料が付着する虞がある。そこで、予混合燃焼用噴射においてその大噴孔からの燃料噴射を基準として、上記の所定遅れ時間をもって気筒内予備噴射を行う。これにより、予混合燃焼用噴射において大噴孔から噴射された蒸発性の比較的低い燃料による噴霧が、気筒内予備噴射による噴霧と衝突することで、燃料の気筒内壁面への付着を抑制し得る。   Here, in the premixed compression ignition internal combustion engine having the in-port injection valve, when the fuel injection is performed from the small injection hole for the premixed combustion, the injected fuel is atomized and relatively evaporated. Since the fuel is a good fuel and the fuel injection rate is relatively low, there is little possibility that the injected fuel adheres to the inner wall surface of the cylinder when the fuel is introduced into the cylinder. On the other hand, when fuel is injected from the large nozzle hole, the fuel particle size is large and the evaporability of the injected fuel is reduced. Further, since the fuel injection rate is relatively high, the injected fuel is applied to the inner wall surface of the cylinder. There is a risk of adhesion. Therefore, in the premixed combustion injection, the in-cylinder preliminary injection is performed with the predetermined delay time based on the fuel injection from the large injection hole. As a result, in the premixed combustion injection, the fuel spray injected from the large injection hole collides with the spray generated by the in-cylinder preliminary injection, thereby preventing the fuel from adhering to the cylinder inner wall surface. obtain.

ここで、上述した予混合圧縮着火内燃機関においては、機関負荷が増加するに従い、過早着火が発生しない範囲において予混合燃焼用噴射による燃料噴射量は増量される。それとともに該噴射燃料が気筒内壁面に付着する虞が高くなる。そこで、予混合燃焼用噴射による燃料噴射量が多くなるに従って、気筒内予備噴射による燃料噴射量を増量するようにしてもよい。このようにすることで、噴霧を互いにより確実に衝突させて、燃料の気筒内壁面への付着を抑制し得る。   Here, in the premixed compression ignition internal combustion engine described above, as the engine load increases, the fuel injection amount by the premixed combustion injection is increased in a range where pre-ignition does not occur. At the same time, there is a high possibility that the injected fuel adheres to the cylinder inner wall surface. Therefore, the fuel injection amount by the in-cylinder preliminary injection may be increased as the fuel injection amount by the premixed combustion injection increases. By doing in this way, spray can collide with each other more reliably and adhesion of fuel to the cylinder inner wall surface can be suppressed.

また、気筒内噴射弁において、上述の気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期において気筒内へ気筒内主噴射を行う場合、前記予混合燃焼用噴射における燃料噴射量が多くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を増量補正するようにしてもよい。上述したように、気筒内予備噴射における燃料噴射量を増量することで、予混合燃焼用噴射における燃料噴射量の増加による燃料の気筒内壁面への付着をより確実に抑制し得る。   In addition, in the in-cylinder injection valve, in addition to the above-described in-cylinder preliminary injection, when performing in-cylinder main injection into the cylinder at a timing near the compression stroke top dead center, the fuel injection amount in the premixed combustion injection is large. Accordingly, the ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection may be increased and corrected. As described above, by increasing the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection, it is possible to more reliably suppress the adhesion of fuel to the cylinder inner wall surface due to the increase in the fuel injection amount in the premixed combustion injection.

同様に、気筒内噴射弁において、上述の気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期において気筒内へ気筒内主噴射を行う場合、前記吸気ポートにおける吸気流量が多くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を増量補正するようにしてもよい。吸気ポートにおける吸気流量が多くなると、予混合燃焼用噴射によって噴射された燃料の運動量が増加して、該燃料が気筒内壁面に付着する虞が高くなる。そこで、このような場合、気筒内予備噴射における燃料噴射量を増量することで、予混合燃焼用噴射における燃料噴射量の増加による燃料の気筒内壁面への付着をより確実抑制し得る。   Similarly, in the in-cylinder injection valve, in addition to the above-described in-cylinder preliminary injection, when performing in-cylinder main injection into the cylinder at a timing near the compression stroke top dead center, as the intake flow rate in the intake port increases, The ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection may be increased and corrected. When the intake air flow rate at the intake port increases, the momentum of the fuel injected by the premixed combustion injection increases, and the risk of the fuel adhering to the cylinder inner wall surface increases. Thus, in such a case, by increasing the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection, it is possible to more reliably suppress the fuel from adhering to the cylinder inner wall surface due to the increase in the fuel injection amount in the premixed combustion injection.

尚、気筒内噴射弁は気筒内に燃料を噴射し、また気筒内予備噴射は、吸気行程において予混合燃焼用噴射から所定遅れ時間後に行われるため、上述したように気筒内予備噴射における燃料噴射量を増量するとき、その増量された量の燃料が噴射されると、気筒内壁面に燃料が付着する虞がある。そこで、前記気筒内予備噴射における燃料噴射量は、該気筒内予備噴射において噴射された燃料が前記気筒内壁面に付着しない範囲で、上記の増量補正が行われるようにするのが好ましい。   The in-cylinder injection valve injects fuel into the cylinder, and the in-cylinder preliminary injection is performed after a predetermined delay time from the premixed combustion injection in the intake stroke. When increasing the amount, if the increased amount of fuel is injected, the fuel may adhere to the inner wall surface of the cylinder. Therefore, it is preferable that the fuel injection amount in the in-cylinder pre-injection is corrected in the above-described manner so that the fuel injected in the in-cylinder preliminary injection does not adhere to the inner wall surface of the cylinder.

一方で、気筒内噴射弁において、上述の気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期において気筒内へ気筒内主噴射を行う場合、前記吸気ポートにおける吸気温度が高くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を減量補正するようにしてもよい。   On the other hand, in the in-cylinder injection valve, in addition to the above-described in-cylinder preliminary injection, when performing in-cylinder main injection into the cylinder at a timing near the compression stroke top dead center, as the intake air temperature in the intake port increases, A ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection may be corrected to decrease.

吸気ポートにおける吸気の温度が高くなると、予混合燃焼用噴射によって噴射された燃料の蒸発性が向上し、該燃料の気筒内壁面へ向かう運動量が低下する。即ち、該燃料が気筒内により広く拡散するようになる。このような場合、予混合燃焼用噴射によって噴射された燃料が気筒内壁面に付着する虞は低くなるため、気筒内予備噴射における燃料噴射量を減量することで、気筒内予備噴射による燃料の気筒内壁面への付着をより確実に抑制し得る。   When the temperature of the intake air at the intake port increases, the evaporability of the fuel injected by the premixed combustion injection is improved, and the momentum of the fuel toward the cylinder inner wall surface is reduced. That is, the fuel diffuses more widely in the cylinder. In such a case, the fuel injected by the premixed combustion injection is less likely to adhere to the inner wall surface of the cylinder. Therefore, by reducing the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection, the cylinder of fuel by the in-cylinder preliminary injection is reduced. Adhesion to the inner wall surface can be more reliably suppressed.

ここで、上述までの予混合圧縮着火内燃機関においては、気筒内予備噴射の開始時期を決定する所定遅れ時間を、前記吸気ポートを流れる吸気流量が多くなるに従い短く設定するようにしてもよい。即ち、吸気ポートを流れる吸気流量が多くなると、予混合燃焼用噴射によって噴射された燃料が噴射されてから気筒内に到達するまでの時間が短縮される。そこで、その時間の短縮に応じて所定遅れ時間を設定することで、予混合燃焼用噴射による噴霧と気筒内予備噴射による噴霧との衝突をより確実に生じさせて、以て燃料の気筒内壁面への付着を抑制し得る。   Here, in the premixed compression ignition internal combustion engine described above, the predetermined delay time for determining the start timing of the in-cylinder preliminary injection may be set shorter as the intake flow rate flowing through the intake port increases. That is, when the intake flow rate flowing through the intake port increases, the time from when the fuel injected by the premixed combustion injection is injected until it reaches the cylinder is shortened. Therefore, by setting a predetermined delay time according to the shortening of the time, the collision between the spray by the premixed combustion injection and the spray by the in-cylinder pre-injection can be generated more reliably, and thus the cylinder inner wall surface of the fuel Adhesion to can be suppressed.

本発明においては、気筒内に直接燃料を噴射する気筒内噴射弁に加えて、吸気ポート内に燃料噴射が可能なポート内噴射弁を備える内燃機関において予混合燃焼を行う場合、ポート内噴射弁から噴射された燃料が気筒内壁面に付着するのをより確実に抑制することが可能となる。   In the present invention, in the case of performing premixed combustion in an internal combustion engine having an in-port injection valve capable of fuel injection in an intake port in addition to an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder, the in-port injection valve It is possible to more reliably suppress the fuel injected from the fuel from adhering to the cylinder inner wall surface.

ここで、本発明に係る予混合圧縮着火内燃機関の形態について図面に基づいて説明する。   Here, the form of the premixed compression ignition internal combustion engine which concerns on this invention is demonstrated based on drawing.

図1は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。内燃機関1は、気筒2内に直接燃料を噴射することが可能な気筒内噴射弁3を備えている。気筒内噴射弁3からは燃料が気筒内に放射状に噴射される。そして、気筒2内において、ピストン4が往復運動を行う。また、内燃機関1には吸気通路が吸気ポート7を介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関1には排気通路が排気ポート8を介して、燃焼室に接続される。ここで、吸気ポート7と燃焼室との境界には吸気弁5が、排気ポート8と燃焼室との境界には排気弁6が設けられている。そして、吸気ポート7の上流側の吸気通路には、吸気通路を流れて吸気ポート7へ流入する吸気の流量を検出するエアフローメータ13が設けられている。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a compression ignition internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 1 and its control system to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 includes an in-cylinder injection valve 3 that can inject fuel directly into the cylinder 2. From the cylinder injection valve 3, fuel is injected radially into the cylinder. In the cylinder 2, the piston 4 reciprocates. The internal combustion engine 1 has an intake passage connected to a combustion chamber via an intake port 7. Similarly, an exhaust passage is connected to the combustion chamber through the exhaust port 8 in the internal combustion engine 1. Here, an intake valve 5 is provided at the boundary between the intake port 7 and the combustion chamber, and an exhaust valve 6 is provided at the boundary between the exhaust port 8 and the combustion chamber. An air flow meter 13 that detects the flow rate of the intake air that flows through the intake passage and flows into the intake port 7 is provided in the intake passage on the upstream side of the intake port 7.

また、吸気ポート7においては吸気ポート7内に燃料を噴射することが可能なポート内噴射弁9が設けられている。ポート内噴射弁9では、口径が同一の複数の噴孔から燃料が吸気ポート7内に噴射される。尚、気筒内噴射弁3およびポート内噴射弁9に供給される燃料は、図示されない同一の燃料タンクから供給される同一の燃料である。   In addition, the intake port 7 is provided with an in-port injection valve 9 capable of injecting fuel into the intake port 7. In the in-port injection valve 9, fuel is injected into the intake port 7 from a plurality of injection holes having the same diameter. The fuel supplied to the cylinder injection valve 3 and the port injection valve 9 is the same fuel supplied from the same fuel tank (not shown).

更に、内燃機関1には、排気ポート8から吸気ポート7につながる排気再循環通路11が設けられている。排気再循環通路11を介して、排気ポート8を流れる排気の一部がEGRガスとして、吸気ポート7へと再循環される。また、排気再循環通路11には、該通路を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラー12が設けられ、その下流側には排気再循環通路11を流れるEGRガスの流量を調整するEGR弁10が設けられている。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation passage 11 that leads from the exhaust port 8 to the intake port 7. A part of the exhaust gas flowing through the exhaust port 8 is recirculated to the intake port 7 as EGR gas through the exhaust gas recirculation passage 11. The exhaust gas recirculation passage 11 is provided with an EGR cooler 12 that cools the EGR gas flowing through the passage, and an EGR valve 10 that adjusts the flow rate of the EGR gas flowing through the exhaust gas recirculation passage 11 is provided downstream thereof. It has been.

ここで、内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)20が併設されている。このECU20は、CPUの他、後述する各種の制御ルーチン及びマップを記憶するROM、RAM等を備えており、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ここで、気筒内噴射弁3、ポート内噴射弁9およびEGR弁10は、ECU20からの制御信号によって開閉動作を行う。   Here, the internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20 for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like for storing various control routines and maps to be described later, and the operating conditions of the internal combustion engine 1 according to the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request. The unit to control. Here, the in-cylinder injection valve 3, the in-port injection valve 9, and the EGR valve 10 are opened and closed by a control signal from the ECU 20.

更に、クランクポジションセンサ15とアクセル開度センサ16がECU20と電気的に接続されている。これにより、ECU20は内燃機関1の出力軸の回転角に応じた信号を受け取って内燃機関1の機関回転速度Ne等を算出し、またはアクセル開度に応じた信号を受け取って内燃機関1に要求される機関負荷Tq等を算出する。また、吸気ポート7を流れる吸気の温度Tinを検出する吸気温度センサ14、エアフローメータ13がECU20に電気的に接続されている。   Further, the crank position sensor 15 and the accelerator opening sensor 16 are electrically connected to the ECU 20. Accordingly, the ECU 20 receives a signal corresponding to the rotation angle of the output shaft of the internal combustion engine 1 and calculates the engine rotational speed Ne or the like of the internal combustion engine 1, or receives a signal corresponding to the accelerator opening and requests the internal combustion engine 1 The engine load Tq and the like to be calculated are calculated. An intake air temperature sensor 14 for detecting the temperature Tin of the intake air flowing through the intake port 7 and an air flow meter 13 are electrically connected to the ECU 20.

次に、図2に基づいて気筒内噴射弁3とポート内噴射弁9との配置の詳細を説明する。図2は、図1に示す内燃機関1の気筒2近傍の図であって、説明の簡素化のために吸気弁5および排気弁6の記載は省略されている。ポート内噴射弁9から噴射された燃料によって噴霧9aが形成され、気筒内噴射弁3から噴射された燃料によって噴霧3aが形成される。   Next, details of the arrangement of the cylinder injection valve 3 and the port injection valve 9 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a view of the vicinity of the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1, and the illustration of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 is omitted for the sake of simplicity of explanation. A spray 9 a is formed by the fuel injected from the in-port injection valve 9, and a spray 3 a is formed by the fuel injected from the in-cylinder injection valve 3.

ここで、気筒内噴射弁3とポート内噴射弁9との相対位置関係は、所定の噴射時期において互いの噴射弁から燃料噴射を行ったとき、噴霧3aと噴霧9aとが衝突し得る位置関係となっている。即ち、気筒2内に放射状に燃料を噴射する気筒内噴射弁3からの燃料噴射方向が、ポート内噴射弁9からの燃料噴射方向と気筒2内において空間的に重複するこ
とを意味する。
Here, the relative positional relationship between the in-cylinder injection valve 3 and the in-port injection valve 9 is a positional relationship in which the spray 3a and the spray 9a can collide when fuel is injected from each other at a predetermined injection timing. It has become. In other words, the fuel injection direction from the in-cylinder injection valve 3 that injects fuel radially into the cylinder 2 spatially overlaps with the fuel injection direction from the in-port injection valve 9 in the cylinder 2.

このように構成される内燃機関1においては、内燃機関に要求される機関負荷Tqと機関回転速度Neから決定される運転状態に応じて、吸気行程においてポート内噴射弁9から燃料を噴射することで、気筒2内に予混合気を形成して予混合燃焼が行われる。吸気行程にポート内噴射弁9から噴射された燃料は吸気ポート7を経由して吸気弁5の開弁に併せて吸気とともに気筒2内に導入される。その後、気筒2内において該燃料が拡散して予混合気となる。   In the internal combustion engine 1 configured as described above, fuel is injected from the in-port injection valve 9 in the intake stroke in accordance with the operating state determined from the engine load Tq and the engine speed Ne required for the internal combustion engine. Thus, a premixed gas is formed in the cylinder 2 and premixed combustion is performed. The fuel injected from the in-port injection valve 9 in the intake stroke is introduced into the cylinder 2 together with the intake air through the intake port 7 along with the opening of the intake valve 5. Thereafter, the fuel diffuses in the cylinder 2 to become a premixed gas.

予混合気を形成する燃料をポート内噴射弁9から吸気ポート7に噴射することで、気筒2内に燃料を直接噴射して予混合気を形成する場合と比べて、気筒2の内壁面に燃料が付着して潤滑油を希釈化する虞は低くなる。しかし、圧縮着火内燃機関である内燃機関1の燃料として使用される軽油は、ガソリンと比べて蒸発性が悪い。そのため、ポート内噴射弁9から燃料を噴射して予混合気を形成する場合でも、気筒2内に導入された燃料が蒸発せずに気筒2内の内壁面に付着する虞は残る。   By injecting the fuel forming the premixed gas from the in-port injection valve 9 into the intake port 7, the fuel is directly injected into the cylinder 2 to form the premixed gas on the inner wall surface of the cylinder 2. There is a low risk that the fuel will adhere and dilute the lubricating oil. However, light oil used as a fuel for the internal combustion engine 1 which is a compression ignition internal combustion engine is less evaporable than gasoline. Therefore, even when fuel is injected from the in-port injection valve 9 to form the premixed gas, there is a possibility that the fuel introduced into the cylinder 2 does not evaporate and adheres to the inner wall surface in the cylinder 2.

そこで、ポート内噴射弁9から燃料が噴射されたとき、それによる噴霧9aが気筒2内に導入されたとき、噴霧9aと気筒内噴射弁3による噴霧3aとを衝突させることで、噴霧9aを形成する燃料が気筒2の内壁面に向かおうとする動作を妨げて、燃料が該内壁面に付着するのを抑制することが可能となる。   Therefore, when fuel is injected from the in-port injection valve 9 and when the resulting spray 9 a is introduced into the cylinder 2, the spray 9 a collides with the spray 3 a by the in-cylinder injection valve 3, thereby causing the spray 9 a to flow. It is possible to prevent the fuel to be formed from moving toward the inner wall surface of the cylinder 2 and suppress the fuel from adhering to the inner wall surface.

ここで、図3に基づいて、噴霧9aが噴霧3aと衝突するための、気筒内噴射弁3の噴射時期について説明する。図3の横軸は、内燃機関1のクランクアングルを表し、図中TDCは圧縮行程上死点を意味する。また、−360CA、−180CAは、TDCを基準として、クランクアングルで360度前、180度前のクランクアングルを意味する。そして、図3の上段は、ポート内噴射弁9による吸気ポート7内への燃料噴射(INJ1)の時期を表す図であり、図3の下段は、気筒内噴射弁3による気筒2内への燃料噴射(INJ2、INJ3)の時期を表す図である。   Here, based on FIG. 3, the injection timing of the in-cylinder injection valve 3 for the spray 9a to collide with the spray 3a will be described. The horizontal axis of FIG. 3 represents the crank angle of the internal combustion engine 1, and TDC in the figure means the top dead center of the compression stroke. Further, −360CA and −180CA mean crank angles 360 degrees and 180 degrees before the crank angle with respect to TDC. The upper part of FIG. 3 is a diagram showing the timing of fuel injection (INJ1) into the intake port 7 by the in-port injection valve 9, and the lower part of FIG. It is a figure showing the time of fuel injection (INJ2, INJ3).

ポート内噴射弁9における燃料噴射は、噴射INJ1(以下、「予混合燃焼用噴射」ともいう。)として行われる。噴射INJ1は吸気行程(−360CAから−180CAの期間)において行われ、その噴射量はQpであり、該噴射により主に予混合気が形成される。   The fuel injection in the in-port injection valve 9 is performed as injection INJ1 (hereinafter also referred to as “premixed combustion injection”). The injection INJ1 is performed in the intake stroke (a period from −360 CA to −180 CA), and the injection amount is Qp, and premixed gas is mainly formed by the injection.

また、気筒内噴射弁3における燃料噴射は、噴射INJ2(以下、「気筒内予備噴射」ともいう。)およびINJ3(以下、「気筒内主噴射」ともいう。)として行われる。噴射INJ2による噴射量はQplであり、噴射INJ3による噴射量はQmである。そして、噴射INJ2での噴射燃料によって形成される噴霧が、噴射INJ1での噴射燃料によって形成される噴霧と衝突するために、噴射INJ2は噴射INJ1が開始されてから、所定遅れ時間τdをもって行われる。この所定遅れ時間τdは、吸気弁5が開弁しているか否か、またはポート内噴射弁9から噴射された燃料が吸気とともに気筒2内に到達するまでに要する時間等に基づいて決定される。   The fuel injection in the in-cylinder injection valve 3 is performed as injections INJ2 (hereinafter also referred to as “in-cylinder preliminary injection”) and INJ3 (hereinafter also referred to as “in-cylinder main injection”). The injection amount by the injection INJ2 is Qpl, and the injection amount by the injection INJ3 is Qm. Since the spray formed by the injected fuel in the injection INJ2 collides with the spray formed by the injected fuel in the injection INJ1, the injection INJ2 is performed with a predetermined delay time τd after the injection INJ1 is started. . The predetermined delay time τd is determined based on whether or not the intake valve 5 is open, or the time required for the fuel injected from the in-port injection valve 9 to reach the cylinder 2 together with the intake air. .

このように噴射INJ1に対して所定遅れ時間τdをもって噴射INJ2を行うことで、主に予混合気を形成するポート内噴射弁9から噴射された燃料に対して、気筒内噴射弁3から噴射された燃料を衝突させることで、前者の燃料が気筒2の内壁面に付着するのを抑制することが可能となる。   Thus, by performing the injection INJ2 with the predetermined delay time τd with respect to the injection INJ1, the fuel injected from the in-port injection valve 9 that mainly forms the premixed gas is injected from the in-cylinder injection valve 3. It is possible to prevent the former fuel from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2 by causing the fuel to collide.

ここで、噴射INJ2は吸気行程において行われる噴射であり、更に噴射INJ1に対して所定遅れ時間τdをもって行われる噴射であるため、噴射INJ2の噴射量Qplが
過度に多量となると、噴射INJ2による噴射燃料が気筒2の内壁面に付着する虞がある。そこで、噴射INJ2の噴射量Qplは、噴射INJ1による噴射燃料の気筒2の内壁面への付着を抑制し得ることを条件に、可及的に少ない量とする。
Here, since the injection INJ2 is an injection performed in the intake stroke and is performed with a predetermined delay time τd with respect to the injection INJ1, if the injection amount Qpl of the injection INJ2 becomes excessively large, the injection by the injection INJ2 There is a possibility that the fuel adheres to the inner wall surface of the cylinder 2. Therefore, the injection amount Qpl of the injection INJ2 is made as small as possible on condition that the injection INJ1 can suppress the adhesion of the injected fuel to the inner wall surface of the cylinder 2.

そして、内燃機関1の機関負荷に応ずるために必要とされる燃料が噴射INJ1および噴射INJ2によって賄うことが困難である場合には、残りの燃料を噴射INJ3(噴射量Qm)において噴射する。尚、噴射INJ3は、TDC近傍の時期において行われるため、噴射INJ3による噴射燃料は気筒2の内壁面に付着せずに、予混合気とともに燃焼される。   When it is difficult to supply the fuel required to meet the engine load of the internal combustion engine 1 by the injection INJ1 and the injection INJ2, the remaining fuel is injected at the injection INJ3 (injection amount Qm). Since the injection INJ3 is performed at a time near the TDC, the fuel injected by the injection INJ3 does not adhere to the inner wall surface of the cylinder 2 and is burned together with the premixed air.

次に、図4に基づいて、内燃機関1において予混合燃焼が行われる際に繰り返し実行される燃料噴射制御について、詳細に説明する。尚、図4に示す燃料噴射制御が行われる場合の、気筒内噴射弁3とポート内噴射弁9の噴射時期については、概ね図3に示す通りである。   Next, fuel injection control that is repeatedly executed when premixed combustion is performed in the internal combustion engine 1 will be described in detail with reference to FIG. The injection timings of the in-cylinder injection valve 3 and the in-port injection valve 9 when the fuel injection control shown in FIG. 4 is performed are generally as shown in FIG.

S101では、アクセル開度センサ16からの信号に基づいて、内燃機関1に要求される機関負荷Tqを算出し、該機関負荷Tqに応じた燃料噴射量の総量Qtotalを算出する。S101の処理が終了すると、S102へ進む。   In S101, the engine load Tq required for the internal combustion engine 1 is calculated based on the signal from the accelerator opening sensor 16, and the total fuel injection amount Qtotal corresponding to the engine load Tq is calculated. When the process of S101 ends, the process proceeds to S102.

S102では、ポート内噴射弁9からの燃料噴射量である予混合燃焼用噴射量(図3に示す噴射INJ1における燃料噴射量)Qpを、算出する。予混合燃焼用噴射量Qpの算出に際しては、気筒2内に均一な予混合気を形成することや過早着火の回避を考慮して、内燃機関1の機関速度Neや機関負荷Tqに基づいて算出される。S102の処理が終了すると、S103へ進む。   In S102, the premixed combustion injection amount (fuel injection amount in the injection INJ1 shown in FIG. 3) Qp, which is the fuel injection amount from the in-port injection valve 9, is calculated. In calculating the premixed combustion injection amount Qp, it is based on the engine speed Ne and the engine load Tq of the internal combustion engine 1 in consideration of forming a uniform premixed gas in the cylinder 2 and avoiding premature ignition. Calculated. When the process of S102 ends, the process proceeds to S103.

S103では、S102で算出された予混合燃焼用噴射量Qpの燃料が気筒2の内壁面に付着するのを抑制するために必要十分な、該燃料によって形成される噴霧に衝突させる噴霧を形成するための気筒内噴射弁3からの燃料噴射量、即ち、図3に示す噴射INJ2における燃料噴射量である気筒内予備噴射量Qplを算出する。具体的には、予混合燃焼用噴射量Qpの燃料による気筒2の内壁面への付着を抑制するために、S102で算出された予混合燃焼用噴射量Qpが多くなるに従い、気筒内予備噴射量Qplの量を増量して設定する。   In S103, a spray that collides with the spray formed by the fuel, which is necessary and sufficient to suppress the fuel of the premixed combustion injection amount Qp calculated in S102 from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2, is formed. Therefore, the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 3, that is, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl which is the fuel injection amount in the injection INJ2 shown in FIG. Specifically, in order to suppress the fuel of the premixed combustion injection amount Qp from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2, the in-cylinder preliminary injection increases as the premixed combustion injection amount Qp calculated in S102 increases. The quantity Qpl is increased and set.

ここで、気筒内予備噴射は、気筒内噴射弁3によって燃料噴射が行われるため、気筒2の内壁面へ燃料が付着しやすい。そして、気筒内予備噴射量Qplの量が増量されて基準量Qplmaxを越えると、予混合燃焼用噴射による燃料と衝突することによって該燃料の気筒2の内壁面への付着を抑制するものの、気筒内予備噴射による燃料自体が気筒2の内壁面に付着する虞がある。そこで、気筒内予備噴射量Qplの値は、上限をQplmaxとして設定される。S103の処理が終了すると、S104へ進む。   Here, in the in-cylinder preliminary injection, fuel is injected by the in-cylinder injection valve 3, so that the fuel tends to adhere to the inner wall surface of the cylinder 2. When the in-cylinder preliminary injection amount Qpl is increased and exceeds the reference amount Qplmax, the fuel is prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2 by colliding with the fuel by the premixed combustion injection. There is a possibility that the fuel itself by the internal preliminary injection may adhere to the inner wall surface of the cylinder 2. Therefore, the value of the in-cylinder preliminary injection amount Qpl is set with the upper limit being Qplmax. When the process of S103 ends, the process proceeds to S104.

S104では、図3に示す噴射INJ3における燃料噴射量である気筒内主噴射量Qmを算出する。即ち、気筒内主噴射Qmは、S101で算出された総噴射量QtotalからS102で算出された予混合燃焼用噴射量QpとS103で算出された気筒内予備噴射量Qplを減じた値である。S104の処理が終了すると、S105へ進む。   In S104, an in-cylinder main injection amount Qm that is a fuel injection amount in the injection INJ3 shown in FIG. 3 is calculated. That is, the in-cylinder main injection Qm is a value obtained by subtracting the premixed combustion injection amount Qp calculated in S102 and the in-cylinder preliminary injection amount Qpl calculated in S103 from the total injection amount Qtotal calculated in S101. When the process of S104 ends, the process proceeds to S105.

S105では、S103で算出された気筒内予備噴射量QplとS104で算出された気筒内主噴射量Qmを、吸気ポート7を流れる吸気の状態に基づいて補正する。これは、吸気ポート7を流れる吸気の状態によっては、予混合燃焼用噴射による噴射燃料の気筒2の内壁面への付着の程度が異なるとともに、気筒内予備噴射による噴射燃料が気筒2の内壁面に付着する虞があるためその噴射量を可及的に適量とすることが好ましいからである
In S105, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl calculated in S103 and the in-cylinder main injection amount Qm calculated in S104 are corrected based on the state of the intake air flowing through the intake port 7. This is because, depending on the state of the intake air flowing through the intake port 7, the degree of adhesion of the injected fuel by the premixed combustion injection to the inner wall surface of the cylinder 2 is different, and the injected fuel by the in-cylinder preliminary injection is the inner wall surface of the cylinder 2. This is because it is preferable to make the injection amount as appropriate as possible.

具体的には、先ず、吸気ポート7を流れる吸気の流量に基づいて、気筒内予備噴射量Qplと気筒内主噴射量Qmとを補正する。即ち、該吸気の流量が多くなるに従いポート内噴射弁9から噴射された燃料の運動量は増加するため、該燃料が気筒2の内壁面に付着する虞は高い。そこで、以下に示す式(1)および式(2)に従って、気筒内予備噴射量Qplと気筒内主噴射量Qmとを補正する。   Specifically, first, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl and the in-cylinder main injection amount Qm are corrected based on the flow rate of the intake air flowing through the intake port 7. That is, the momentum of the fuel injected from the in-port injection valve 9 increases as the flow rate of the intake air increases, so that there is a high possibility that the fuel adheres to the inner wall surface of the cylinder 2. Therefore, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl and the in-cylinder main injection amount Qm are corrected according to the following equations (1) and (2).

気筒内予備噴射量Qpl=(S103での算出値)×(1+係数B)・・・(式1)
気筒内主噴射量Qm=Qtotal−Qp−(式1で補正後のQpl)・・・(式2)
ここで、係数Bは、エアフローメータ13からの信号に基づいて算出される吸気ポート7を流れる吸気の流量の増加に従い、その値が増加する係数である。尚、係数Bは、ECU20内に格納されている吸気の流量と係数Bとの関係を示すマップに、吸気流量をパラメータとしてアクセスすることによって求められる。
In-cylinder preliminary injection amount Qpl = (calculated value in S103) × (1 + coefficient B) (Equation 1)
In-cylinder main injection amount Qm = Qtotal−Qp− (Qpl after correction in Equation 1) (Equation 2)
Here, the coefficient B is a coefficient that increases as the flow rate of the intake air flowing through the intake port 7 calculated based on the signal from the air flow meter 13 increases. The coefficient B is obtained by accessing the map showing the relationship between the intake air flow rate stored in the ECU 20 and the coefficient B using the intake air flow rate as a parameter.

上記の式に基づいて、吸気の流量の増加に従い気筒内予備噴射量Qplを増量補正するとともに、気筒内主噴射量Qmを減量補正する。即ち、気筒内主噴射量Qmに対する気筒内予備噴射量Qplの割合を増量補正する。これにより、ポート内噴射弁9からの噴霧に衝突させるための気筒内噴射弁3からの燃料噴射量が増量されて、運動量が増加したポート内噴射弁9からの噴射燃料が気筒2の内壁面に付着するのをより確実に抑制することが可能である。   Based on the above formula, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl is increased and corrected, and the in-cylinder main injection amount Qm is decreased and corrected as the intake air flow rate increases. That is, the ratio of the in-cylinder preliminary injection amount Qpl to the in-cylinder main injection amount Qm is corrected to be increased. Thereby, the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 3 for colliding with the spray from the in-port injection valve 9 is increased, and the injected fuel from the in-port injection valve 9 whose momentum has increased is the inner wall surface of the cylinder 2. It is possible to more reliably suppress adhesion to the surface.

ここで、上述するように気筒内予備噴射Qplを増量する場合、その増量後の上限値を上述したQplmaxを超えないようにする。これにより、気筒内予備噴射による気筒2の内壁面への燃料付着を抑制することが可能となる。   Here, when increasing the in-cylinder preliminary injection Qpl as described above, the upper limit value after the increase is made not to exceed the above-described Qplmax. Thereby, it becomes possible to suppress the fuel adhesion to the inner wall surface of the cylinder 2 due to the in-cylinder preliminary injection.

次に、吸気ポート7を流れる吸気の温度に基づいて、気筒内予備噴射量Qplと気筒内主噴射量Qmとを補正する。即ち、該吸気の温度が高くなるに従いポート内噴射弁9から噴射された燃料の蒸発が促進され、その運動量は低下するため、該燃料が気筒2の内壁面に付着する虞は低くなる。例えば、排気再循環通路11を介してEGRガスが吸気ポート7に再循環されるとき、吸気温度が比較的高くなる。そこで、以下に示す式(3)および式(4)に従って、気筒内予備噴射量Qplと気筒内主噴射量Qmとを補正する。   Next, based on the temperature of the intake air flowing through the intake port 7, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl and the in-cylinder main injection amount Qm are corrected. That is, as the temperature of the intake air rises, the evaporation of the fuel injected from the in-port injection valve 9 is promoted and its momentum decreases, so that the risk of the fuel adhering to the inner wall surface of the cylinder 2 is reduced. For example, when EGR gas is recirculated to the intake port 7 via the exhaust gas recirculation passage 11, the intake air temperature becomes relatively high. Therefore, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl and the in-cylinder main injection amount Qm are corrected according to the following equations (3) and (4).

気筒内予備噴射量Qpl=(S103での算出値)×(1−係数C)・・・(式3)
気筒内主噴射量Qm=Qtotal−Qp−(式3で補正後のQpl)・・・(式4)
ここで、係数Cは、吸気温度センサ14からの信号に基づいて算出される吸気ポート7を流れる吸気の温度の上昇に従い、その値が増加する係数である。尚、係数Cは、ECU20内に格納されている吸気の温度と係数Cとの関係を示すマップに、吸気温度をパラメータとしてアクセスすることによって求められる。
In-cylinder preliminary injection amount Qpl = (calculated value in S103) × (1−coefficient C) (Equation 3)
In-cylinder main injection amount Qm = Qtotal−Qp− (Qpl after correction in Expression 3) (Expression 4)
Here, the coefficient C is a coefficient that increases as the temperature of the intake air flowing through the intake port 7 calculated based on the signal from the intake air temperature sensor 14 increases. The coefficient C is obtained by accessing a map showing the relationship between the intake air temperature and the coefficient C stored in the ECU 20 using the intake air temperature as a parameter.

上記の式に基づいて、吸気温度の上昇に従い気筒内予備噴射量Qplを減量補正するとともに、気筒内主噴射量Qmを増量補正する。即ち、気筒内主噴射量Qmに対する気筒内予備噴射量Qplの割合を減量補正する。これにより、ポート内噴射弁9からの噴霧に衝突させるための気筒内噴射弁3からの燃料噴射量が減量されて、気筒内噴射弁3から気筒内予備噴射により噴射される燃料量を適量とした上で、燃料が気筒2の内壁面に付着するのをより確実に抑制することが可能である。   Based on the above equation, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl is corrected to decrease as the intake air temperature increases, and the in-cylinder main injection amount Qm is corrected to increase. That is, the ratio of the in-cylinder preliminary injection amount Qpl to the in-cylinder main injection amount Qm is corrected to decrease. Thereby, the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 3 for colliding with the spray from the in-port injection valve 9 is reduced, and the amount of fuel injected from the in-cylinder injection valve 3 by the in-cylinder preliminary injection is set to an appropriate amount. In addition, it is possible to more reliably suppress the fuel from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2.

S105の処理が終了すると、S106へ進む。   When the process of S105 ends, the process proceeds to S106.

S106では、気筒内予備噴射を行う噴射時期を決定する所定遅れ時間τdを、吸気ポ
ート7を流れる吸気の流量に従って算出する。即ち、吸気流量が増加するほど、ポート内噴射弁9から予混合燃焼用噴射により噴射された燃料が気筒2内に到達する時間が短縮されることを考慮して、所定遅れ時間τdが決定される。具体的には、所定遅れ時間τdは、以下に示す式(5)に従って算出される。
In S106, a predetermined delay time τd for determining the injection timing for performing the in-cylinder preliminary injection is calculated according to the flow rate of the intake air flowing through the intake port 7. That is, the predetermined delay time τd is determined in consideration of the fact that as the intake flow rate increases, the time for the fuel injected from the in-port injection valve 9 by the premixed combustion injection to reach the cylinder 2 is shortened. The Specifically, the predetermined delay time τd is calculated according to the following equation (5).

所定遅れ時間τd=(ベース値)−係数D・・・(式5)
ここで、係数Dは、エアフローメータ13からの信号に基づいて算出される吸気ポート7を流れる吸気の流量の増加に従い、その値が増加する係数である。尚、係数Dは、ECU20内に格納されている吸気の温度と係数Dとの関係を示すマップに、吸気温度をパラメータとしてアクセスすることによって求められる。また、ベース値は、ECU20内に予め格納されている。
Predetermined delay time τd = (base value) −coefficient D (Expression 5)
Here, the coefficient D is a coefficient that increases as the flow rate of the intake air flowing through the intake port 7 calculated based on the signal from the air flow meter 13 increases. The coefficient D is obtained by accessing a map showing the relationship between the intake air temperature and the coefficient D stored in the ECU 20 using the intake air temperature as a parameter. The base value is stored in advance in the ECU 20.

上記の式に基づいて、吸気流量の増加に従い所定遅れ時間τdを短縮する。これにより、ポート内噴射弁9からの噴霧に衝突させるための気筒内噴射弁3からの燃料噴射時期をより適正なものとして、噴霧の衝突をより確実に生じさせることが可能となる。その結果、ポート内噴射弁9から予混合燃焼用噴射により噴射された燃料が気筒2の内壁面に付着するのをより確実に抑制することが可能となる。S106の処理が終了すると、S107へ進む。   Based on the above formula, the predetermined delay time τd is shortened as the intake flow rate increases. Thereby, the fuel injection timing from the in-cylinder injection valve 3 for making it collide with the spray from the in-port injection valve 9 can be made more appropriate, and the collision of the spray can be generated more reliably. As a result, it is possible to more reliably suppress the fuel injected from the in-port injection valve 9 by the premixed combustion injection from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2. When the process of S106 ends, the process proceeds to S107.

S107では、上述したように算出、補正された予混合燃焼用噴射量Qp、気筒内予備噴射量Qpl、気筒内主噴射量Qm、所定遅れ時間τdに従って、ECU20がポート内噴射弁9および気筒内噴射弁3に噴射指令を出して、燃料噴射が行われる。尚、ポート内噴射弁9における噴射開始時期は、図3に示すように吸気行程中である。S107の処理後、本制御が終了する。   In S107, the ECU 20 calculates the corrected premixed combustion injection amount Qp, the in-cylinder preliminary injection amount Qpl, the in-cylinder main injection amount Qm, and the predetermined delay time τd as described above, and the ECU 20 An injection command is issued to the injection valve 3 to perform fuel injection. The injection start timing in the in-port injection valve 9 is in the intake stroke as shown in FIG. After the process of S107, this control ends.

本制御によると、内燃機関1の予混合燃焼に際して、吸気行程中にポート内噴射弁3から予混合燃焼用噴射が行われることで、気筒2内に予混合気が形成される。その際に、予混合燃焼用噴射によって噴射された燃料が、気筒内予備噴射によって噴射された燃料と衝突することで、燃料の気筒2の内壁面への付着を抑制することが可能となる。   According to this control, during the premix combustion of the internal combustion engine 1, the premixed fuel is formed in the cylinder 2 by performing the premixed combustion injection from the in-port injection valve 3 during the intake stroke. At that time, the fuel injected by the premixed combustion injection collides with the fuel injected by the in-cylinder preliminary injection, so that the fuel can be prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2.

次に、本発明の第二の実施例として、図1に示す内燃機関1の有するポート内噴射弁9が、口径が異なる二種類の噴孔を有する場合の、予混合燃焼時の燃料噴射制御、特に燃料噴射時期の制御について説明する。尚、本実施例に係るポート内噴射弁を、第一の実施例におけるポート内噴射弁9と区別して、ポート内噴射弁90とする。   Next, as a second embodiment of the present invention, fuel injection control at the time of premix combustion when the in-port injection valve 9 of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 has two types of injection holes with different diameters. In particular, control of the fuel injection timing will be described. The in-port injection valve according to the present embodiment is distinguished from the in-port injection valve 9 in the first embodiment as an in-port injection valve 90.

図5に、本実施例に係るポート内噴射弁90の、噴孔周辺の詳細な構造を示す。ポート内噴射弁90の外殻95には噴孔の口径が小さい小噴孔93と噴孔の口径が大きい大噴孔94が設けられている。ここで、大噴孔94が外殻95の先端部に近い部位に設けられ、一方で、小噴孔93は大噴孔94と比べて、外殻95の先端部から遠い部位に設けられている。そして、これらの小噴孔93および大噴孔94を通して燃料が、ポート内噴射弁90から噴射される。   FIG. 5 shows a detailed structure around the injection hole of the in-port injection valve 90 according to the present embodiment. The outer shell 95 of the in-port injection valve 90 is provided with a small nozzle hole 93 having a small nozzle hole diameter and a large nozzle hole 94 having a large nozzle hole diameter. Here, the large injection hole 94 is provided in a portion near the tip of the outer shell 95, while the small injection hole 93 is provided in a portion far from the tip of the outer shell 95 compared to the large injection hole 94. Yes. Then, fuel is injected from the in-port injection valve 90 through the small injection hole 93 and the large injection hole 94.

ここで、ポート内噴射弁90からの燃料噴射は、外殻95の内部に設けられ、ポート内噴射弁90の長手方向に移動可能な二つのニードル弁91、92(以下、ニードル弁91を「第一ニードル弁91」と、ニードル弁92を「第二ニードル弁92」という)によって制御される。具体的には、先ず図5(a)に示すように、ポート内噴射弁90が閉弁状態にあるとき、即ち第一ニードル弁91および第二ニードル弁92が初期状態であって、両弁が外殻95の内壁面と接触した状態になっているときは、燃料が小噴孔93および大噴孔94まで至らないため、燃料は噴射されない。尚、図5中矢印で表されるのは、燃料
の流れを意味する。
Here, the fuel injection from the in-port injection valve 90 is provided inside the outer shell 95 and can be moved in the longitudinal direction of the in-port injection valve 90 by two needle valves 91 and 92 (hereinafter referred to as “needle valve 91” The first needle valve 91 "and the needle valve 92 are controlled by a" second needle valve 92 "). Specifically, as shown in FIG. 5A, first, when the in-port injection valve 90 is in the closed state, that is, the first needle valve 91 and the second needle valve 92 are in the initial state, Is in a state in contact with the inner wall surface of the outer shell 95, the fuel does not reach the small injection hole 93 and the large injection hole 94, so the fuel is not injected. In addition, what is represented by the arrow in FIG. 5 means the flow of fuel.

次に、図5(b)に示すように第一ニードル弁91が移動して外殻95の内壁面との接触状態が解消されているが、第二ニードル弁92と該内壁面との接触状態は維持されている場合、燃料は大噴孔94までは至らず、小噴孔93のみから噴射される。尚、図5(b)に示すように小噴孔93のみからの燃料噴射を、小噴孔噴射という。   Next, as shown in FIG. 5 (b), the first needle valve 91 moves and the contact state with the inner wall surface of the outer shell 95 is eliminated, but the contact between the second needle valve 92 and the inner wall surface is eliminated. When the state is maintained, the fuel does not reach the large injection hole 94 but is injected only from the small injection hole 93. In addition, as shown in FIG.5 (b), the fuel injection from only the small nozzle hole 93 is called small nozzle injection.

次に、図5(c)に示すように、図5(b)の状態から第一ニードル弁91と第二ニードル弁92とが更に移動して第一ニードル弁91および第二ニードル弁92の両弁と外殻95の内壁面との接触状態が解消されている場合、燃料は大噴孔94まで至り、小噴孔93および大噴孔94から燃料が噴射される。尚、図5(c)に示すように小噴孔93および大噴孔94からの燃料噴射を、大噴孔噴射という。   Next, as shown in FIG. 5C, the first needle valve 91 and the second needle valve 92 are further moved from the state of FIG. When the contact state between both valves and the inner wall surface of the outer shell 95 is eliminated, the fuel reaches the large injection hole 94 and the fuel is injected from the small injection hole 93 and the large injection hole 94. In addition, as shown in FIG.5 (c), the fuel injection from the small injection hole 93 and the large injection hole 94 is called large injection hole injection.

このように構成されるポート内噴射弁90においては、図6に示すように、吸気弁5のリフト量が最大量の50%を境界として、該リフト量が50%未満の低リフト時には小噴孔噴射が行われ、該リフト量が50%以上の高リフト時には大噴孔噴射が行われる。そして、小噴孔噴射においては、燃料は小噴孔93から噴射されるため、より微粒化された燃料が噴射されることになり、以て燃料の蒸発が促進される。そのため、吸気ポート7への付着は抑制される。一方で、小噴孔93の口径は小さいため小噴孔噴射の噴射率は低い。そこで、吸気弁5が高リフト状態となって吸気ポート7における実質的な流路面積が大きくなると大噴孔噴射を行うことで、大噴孔94からの噴射率の高い燃料噴射を行う。   In the in-port injection valve 90 configured as described above, as shown in FIG. 6, when the lift amount of the intake valve 5 is 50% of the maximum amount as a boundary and the lift amount is less than 50%, the small injection is performed. Hole injection is performed, and at the time of high lift where the lift amount is 50% or more, large nozzle injection is performed. In the small injection hole injection, since the fuel is injected from the small injection hole 93, more atomized fuel is injected, thereby promoting the evaporation of the fuel. Therefore, adhesion to the intake port 7 is suppressed. On the other hand, since the diameter of the small injection hole 93 is small, the injection rate of the small injection hole is low. Therefore, when the intake valve 5 is in a high lift state and the substantial flow passage area in the intake port 7 is increased, the large injection hole injection is performed, whereby the fuel injection with a high injection rate from the large injection hole 94 is performed.

ここで、内燃機関1においてポート内噴射弁90から吸気行程に噴射を行って予混合燃焼を行う場合、ポート内噴射弁90から小噴孔噴射によって噴射された燃料は、より微粒化されているため、吸気行程におい気筒2内に導入されても気筒2内に拡散されて、気筒2の内壁面に付着する虞が小さい。一方で、ポート内噴射弁90から大噴孔噴射によって噴射された燃料は、特に大噴孔94から噴射された燃料は、小噴孔93から噴射された燃料より粒径が大きいためその蒸発性は悪く、該燃料が気筒2の内壁面に付着する虞は大きい。そこで、図7に示すように気筒内噴射弁3の噴射時期を制御することで、燃料の内壁面への付着を抑制することが可能となる。   Here, in the internal combustion engine 1, when premixed combustion is performed by injecting from the in-port injection valve 90 in the intake stroke, the fuel injected by the small injection hole injection from the in-port injection valve 90 is further atomized. Therefore, even if it is introduced into the cylinder 2 in the intake stroke, it is less likely to diffuse into the cylinder 2 and adhere to the inner wall surface of the cylinder 2. On the other hand, the fuel injected from the in-port injection valve 90 by the large injection hole injection, in particular, the fuel injected from the large injection hole 94 has a larger particle diameter than the fuel injected from the small injection hole 93, and therefore evaporates. The fuel is likely to adhere to the inner wall surface of the cylinder 2. Therefore, by controlling the injection timing of the in-cylinder injection valve 3 as shown in FIG. 7, it is possible to suppress the adhesion of fuel to the inner wall surface.

図7は、図3と同様に、ポート内噴射弁90からの噴霧が気筒内噴射弁3からの噴霧と衝突させるための、気筒内噴射弁3の噴射時期を示す図である。図7の横軸の表現は、図3の場合と同様である。そして、図7の上段は、ポート内噴射弁90による吸気ポート7内への燃料噴射であって吸気弁5が低リフト時の小噴孔噴射(INJ4、INJ5)の時期を表す図であり、中段は、ポート内噴射弁90による吸気ポート7内への燃料噴射であって吸気弁5が高リフト時の大噴孔噴射(INJ6)の時期を表す図であり、下段は、図3と同様、気筒内噴射弁3による気筒2内への燃料噴射(INJ2、INJ3)の時期を表す図である。即ち、図7の上段と中段は、説明のために、同一のポート内噴射弁90からの燃料噴射を、吸気弁5のリフト量に応じて小噴孔噴射と大噴孔噴射とに区別して表記しているものである。   FIG. 7 is a diagram illustrating the injection timing of the in-cylinder injection valve 3 for causing the spray from the in-port injection valve 90 to collide with the spray from the in-cylinder injection valve 3 as in FIG. 3. The horizontal axis in FIG. 7 is the same as in FIG. The upper part of FIG. 7 is a diagram showing the timing of small injection holes (INJ4, INJ5) when fuel is injected into the intake port 7 by the in-port injection valve 90 and the intake valve 5 is low lifted. The middle stage shows fuel injection into the intake port 7 by the in-port injection valve 90 and shows the timing of the large injection hole injection (INJ6) when the intake valve 5 is in a high lift, and the lower stage is the same as FIG. FIG. 5 is a diagram showing the timing of fuel injection (INJ2, INJ3) into the cylinder 2 by the in-cylinder injection valve 3. That is, for the sake of explanation, the upper and middle stages of FIG. 7 distinguish the fuel injection from the same in-port injection valve 90 into small injection holes and large injection holes according to the lift amount of the intake valve 5. It is what is written.

ここで、吸気行程においてポート内噴射弁90から燃料噴射が行われることで、内燃機関1において予混合燃焼が実行されることになる。そして、上述したように、吸気弁5が低リフト状態にあるときの小噴孔噴射(噴射INJ4またはINJ5における燃料)は、気筒2内の内壁面に付着する虞は小さく、一方で、吸気弁5が高リフト状態にあるときの大噴孔噴射(噴射INJ6における燃料)は気筒2内の内壁面に付着する虞は大きい。   Here, fuel injection is performed from the in-port injection valve 90 in the intake stroke, whereby premixed combustion is performed in the internal combustion engine 1. As described above, the small injection hole injection (fuel in the injection INJ4 or INJ5) when the intake valve 5 is in the low lift state is less likely to adhere to the inner wall surface in the cylinder 2, while the intake valve The large injection hole injection (fuel in the injection INJ6) when 5 is in the high lift state is highly likely to adhere to the inner wall surface in the cylinder 2.

そこで、該燃料の気筒2の内壁面への付着を抑制するための気筒内噴射弁3による気筒内予備噴射(INJ2)を決定する先述の所定遅れ時間τdは、噴射INJ6が開始され
た時点、即ち、吸気弁5が高リフト状態にあるときの大噴孔噴射が開始された時点を基準とする。そして、気筒内予備噴射(INJ2)における燃料噴射量Qplは、大噴孔噴射時のINJ6における燃料噴射量に応じて決定される。従って、噴射INJ6にける燃料噴射量が多くなるに従い、Qplが多くなるように設定される。このとき、Qplが、先述したQplmaxを超えないようにする。
Therefore, the aforementioned predetermined delay time τd for determining the in-cylinder preliminary injection (INJ2) by the in-cylinder injection valve 3 for suppressing the adhesion of the fuel to the inner wall surface of the cylinder 2 is the time when the injection INJ6 is started, That is, the time when the large injection hole injection is started when the intake valve 5 is in the high lift state is used as a reference. The fuel injection amount Qpl in the in-cylinder preliminary injection (INJ2) is determined according to the fuel injection amount in INJ6 at the time of the large injection hole injection. Accordingly, the Qpl is set to increase as the fuel injection amount in the injection INJ6 increases. At this time, Qpl should not exceed Qplmax described above.

また、図4に示す燃料噴射制御中の処理S105における、気筒内予備噴射INJ2における燃料噴射量Qplと気筒内主噴射INJ3における燃料噴射量Qmとの補正を行うことも可能である。   It is also possible to correct the fuel injection amount Qpl in the in-cylinder preliminary injection INJ2 and the fuel injection amount Qm in the in-cylinder main injection INJ3 in the process S105 during the fuel injection control shown in FIG.

このように大噴孔噴射INJ6に対して所定遅れ時間τdをもって気筒内予備噴射INJ2を行うことで、主に予混合気を形成するポート内噴射弁90から噴射された燃料に対して、気筒内噴射弁3から噴射された燃料を衝突させることで、燃料が気筒2の内壁面に付着するのを抑制することが可能となる。   Thus, by performing the in-cylinder preliminary injection INJ2 with a predetermined delay time τd with respect to the large injection hole injection INJ6, the fuel injected from the in-port injection valve 90 that mainly forms the premixed gas is injected into the cylinder. By causing the fuel injected from the injection valve 3 to collide, it is possible to suppress the fuel from adhering to the inner wall surface of the cylinder 2.

本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関の概略構成を表す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a premixed compression ignition internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図1に示す内燃機関の気筒2近傍の図である。FIG. 2 is a view in the vicinity of a cylinder 2 of the internal combustion engine shown in FIG. 1. 本発明の第一の実施例に係る予混合圧縮着火内燃機関において、燃料噴射時期を表す図である。In the premixed compression ignition internal combustion engine which concerns on 1st Example of this invention, it is a figure showing fuel injection timing. 本発明の第一の実施例に係る予混合圧縮着火内燃機関において、燃料噴射制御に関するフローチャートである。3 is a flowchart relating to fuel injection control in the premixed compression ignition internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例に係る予混合圧縮着火内燃機関において、ポート内噴射弁の細部構造を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the injection valve in a port in the premixing compression ignition internal combustion engine which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る予混合圧縮着火内燃機関において、吸気弁のリフト量の推移を表す図である。It is a figure showing transition of the lift amount of an intake valve in the premixed compression ignition internal combustion engine which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る予混合圧縮着火内燃機関において、燃料噴射時期を表す図である。In the premixed compression ignition internal combustion engine which concerns on 2nd Example of this invention, it is a figure showing fuel injection timing.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・内燃機関
2・・・・気筒
3・・・・気筒内噴射弁
4・・・・ピストン
5・・・・吸気弁
6・・・・排気弁
7・・・・吸気ポート
8・・・・排気ポート
9・・・・ポート内噴射弁
13・・・・エアフローメータ
14・・・・吸気温度センサ
15・・・・クランクポジションセンサ
16・・・・アクセル開度センサ
20・・・・ECU
90・・・・ポート内噴射弁
91・・・・第一ニードル弁
92・・・・第二ニードル弁
93・・・・小噴孔
94・・・・大噴孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .... Internal combustion engine 2 .... Cylinder 3 .... In-cylinder injection valve 4 .... Piston 5 .... Intake valve 6 .... Exhaust valve 7 .... Intake port 8・ ・ ・ ・ Exhaust port 9 ・ ・ ・ ・ Injection valve 13 ・ ・ ・ ・ Air flow meter 14 ・ ・ ・ ・ Intake temperature sensor 15 ・ ・ ・ ・ Crank position sensor 16 ・ ・ ・ ・ Accelerator opening sensor 20 ..ECU
90... In-port injection valve 91... First needle valve 92... Second needle valve 93.

Claims (7)

内燃機関の気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と、
前記気筒につながる吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射弁と、を備え、
少なくとも前記ポート内噴射弁によって圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に燃料噴射を行うことで、前記気筒内に予混合気を形成し予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関において、
前記気筒内噴射弁と前記ポート内噴射弁との相対的な配置は、前記ポート内噴射弁から噴射された燃料によって形成される噴霧が、前記気筒内噴射弁から噴射された燃料によって形成される噴霧と衝突する配置であって、
吸気行程中に前記ポート内噴射弁から前記吸気ポート内へ予混合燃焼用噴射を行うとともに、該予混合燃焼用噴射に対して、該予混合燃焼用噴射により前記気筒内に生ずる燃料の噴霧に前記気筒内噴射弁からの燃料の噴霧を衝突させるための所定遅れ時間をもって前記気筒内噴射弁から前記気筒内へ気筒内予備噴射を行うことを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。
An in-cylinder injection valve for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
An in-port injection valve for injecting fuel into an intake port connected to the cylinder,
In the premixed compression ignition internal combustion engine that forms premixed gas in the cylinder and performs premixed combustion by performing fuel injection at least earlier than the timing near the top dead center of the compression stroke by the in-port injection valve,
The relative arrangement of the in-cylinder injection valve and the in-port injection valve is such that the spray formed by the fuel injected from the in-port injection valve is formed by the fuel injected from the in-cylinder injection valve. An arrangement that collides with the spray,
During the intake stroke, premixed combustion injection is performed from the in-port injection valve into the intake port, and fuel spray generated in the cylinder by the premixed combustion injection is applied to the premixed combustion injection. A premixed compression ignition internal combustion engine that performs in-cylinder preliminary injection from the in-cylinder injection valve into the cylinder with a predetermined delay time for causing fuel spray from the in-cylinder injection valve to collide .
前記ポート内噴射弁は、燃料噴孔の口径が異なる二種類の噴孔を有し、且つ前記吸気ポートに備えられる吸気弁のリフト量が所定リフト量より低いときは燃料噴孔の口径が小さい小噴孔から燃料を噴射し、該吸気弁のリフト量が所定リフト量以上のときは少なくとも燃料噴孔の口径が大きい大噴孔から燃料を噴射することで予混合燃焼用噴射を行い、
前記気筒内予備噴射は、前記予混合燃料噴射における前記大噴孔からの燃料噴射に対して前記所定遅れ時間をもって行われることを特徴とする請求項1に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
The in-port injection valve has two types of injection holes with different diameters of the fuel injection holes, and the diameter of the fuel injection holes is small when the lift amount of the intake valve provided in the intake port is lower than a predetermined lift amount. When fuel is injected from the small injection holes, and the lift amount of the intake valve is equal to or greater than a predetermined lift amount, at least fuel injection is performed from the large injection holes having a large diameter of the fuel injection holes, and premixed combustion injection is performed.
2. The premixed compression ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the in-cylinder preliminary injection is performed with the predetermined delay time with respect to fuel injection from the large injection hole in the premixed fuel injection.
前記気筒内噴射弁からの燃料噴射においては、前記気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期における前記気筒内への気筒内主噴射が行われ、
前記予混合燃焼用噴射における燃料噴射量が多くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を増量補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
In fuel injection from the in-cylinder injection valve, in addition to the in-cylinder preliminary injection, in-cylinder main injection into the cylinder at a time near the compression stroke top dead center is performed,
The ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection is increased and corrected as the fuel injection amount in the premixed combustion injection increases. Item 3. A premixed compression ignition internal combustion engine according to Item 2.
前記気筒内噴射弁からの燃料噴射においては、前記気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期における前記気筒内への気筒内主噴射が行われ、
前記吸気ポートにおける吸気流量が多くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を増量補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
In fuel injection from the in-cylinder injection valve, in addition to the in-cylinder preliminary injection, in-cylinder main injection into the cylinder at a time near the compression stroke top dead center is performed,
The ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection is increased and corrected as the intake air flow rate in the intake port increases. Premixed compression ignition internal combustion engine.
前記気筒内予備噴射における燃料噴射量は、該気筒内予備噴射において噴射された燃料が前記気筒内壁面に付着しない範囲で増量補正されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の予混合圧縮着火内燃機関。 5. The fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection is corrected to be increased within a range in which the fuel injected in the in-cylinder preliminary injection does not adhere to the inner wall surface of the cylinder. Premixed compression ignition internal combustion engine. 前記気筒内噴射弁からの燃料噴射においては、前記気筒内予備噴射に加えて、圧縮行程上死点近傍の時期における前記気筒内への気筒内主噴射が行われ、
前記吸気ポートにおける吸気温度が高くなるに従い、前記気筒内主噴射における燃料噴射量に対する前記気筒内予備噴射における燃料噴射量の割合を減量補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
In fuel injection from the in-cylinder injection valve, in addition to the in-cylinder preliminary injection, in-cylinder main injection into the cylinder at a time near the compression stroke top dead center is performed,
The ratio of the fuel injection amount in the in-cylinder preliminary injection to the fuel injection amount in the in-cylinder main injection is decreased and corrected as the intake air temperature at the intake port becomes higher. Premixed compression ignition internal combustion engine.
前記所定遅れ時間は、前記吸気ポートを流れる吸気流量が多くなるに従い短く設定されることを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の予混合圧縮着火内燃機関。 The premixed compression ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the predetermined delay time is set shorter as an intake air flow rate flowing through the intake port increases.
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