JP5029503B2 - In-cylinder / port injection internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路内噴射用インジェクタとを備えた筒内・ポート噴射式内燃機関に関する。   The present invention relates to an in-cylinder / port-injection internal combustion engine provided with an in-cylinder injector and an intake manifold injector.

機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと機関吸気通路内に燃料噴射を行う吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する内燃機関において、機関高負荷運転時には均質燃焼を行うべくポート噴射用インジェクタから燃料噴射を行い、機関低負荷運転時には成層燃焼を行うべく筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うようにすることが知られている(例えば、特許文献1、2)。   In an internal combustion engine having an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine combustion chamber and an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine intake passage, for port injection to perform homogeneous combustion during engine high-load operation It is known that fuel injection is performed from an injector, and fuel injection is performed from an in-cylinder injector to perform stratified combustion during engine low load operation (for example, Patent Documents 1 and 2).

特に、特許文献1に記載の噴射制御装置では、均質燃焼を行う場合には筒内噴射用インジェクタのみから又は筒内噴射用インジェクタ及びポート噴射用インジェクタの両方から燃料噴射を行い、成層燃焼を行う場合には筒内噴射用インジェクタのみから燃料噴射を行うようにしている。いずれにせよ、筒内噴射用インジェクタ及び吸気通路内噴射用インジェクタの二つのインジェクタを具備する内燃機関では、成層燃焼を行う場合、筒内噴射用インジェクタのみから燃料噴射が行われる。   In particular, in the injection control device described in Patent Document 1, in the case of performing homogeneous combustion, fuel injection is performed from only the in-cylinder injector or from both the in-cylinder injector and the port injector, and stratified combustion is performed. In this case, fuel injection is performed only from the in-cylinder injector. In any case, in an internal combustion engine having two injectors, an in-cylinder injector and an intake manifold injector, when performing stratified combustion, fuel injection is performed only from the in-cylinder injector.

特開2007−32355号公報JP 2007-32355 A 特開2002−364409号公報JP 2002-364409 A 実開平3−129726号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-129726 特開2005−90258号公報JP 2005-90258 A 特開2004−353464号公報JP 2004-353464 A

ところで、特許文献3には吸気通路内噴射用インジェクタから燃焼噴射を行って成層燃焼を行わせようとする内燃機関が開示されている。この内燃機関は、三つの吸気ポートと、各吸気ポートに対応する三つの吸気弁と、三つの吸気ポートのうち中央に設けられたものに燃料を噴射するインジェクタとを有している。この内燃機関では、インジェクタから中央の吸気ポートを介して流れる空気中に燃料が噴射されて比較的リッチな混合気が生成され、この混合気は燃焼室の中央部に流入し、その後点火プラグにより点火が行われる。これにより、特許文献3に記載された内燃機関では、いわゆる成層燃焼が実現される。   By the way, Patent Document 3 discloses an internal combustion engine in which stratified combustion is performed by performing combustion injection from an injector for injection in an intake passage. This internal combustion engine has three intake ports, three intake valves corresponding to the respective intake ports, and an injector that injects fuel into a central one of the three intake ports. In this internal combustion engine, fuel is injected into the air flowing from the injector through the central intake port to generate a relatively rich air-fuel mixture, and this air-fuel mixture flows into the central portion of the combustion chamber, and then the ignition plug. Ignition is performed. Thereby, in the internal combustion engine described in Patent Document 3, so-called stratified combustion is realized.

しかしながら、特許文献3に記載された内燃機関のように吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を噴射して成層燃焼を行おうとする場合、より効率的に燃焼室内での燃焼を行うために燃焼室内での火炎伝播を促進させる必要がある。   However, when stratified combustion is to be performed by injecting fuel injection from the intake manifold injector as in the internal combustion engine described in Patent Document 3, in order to perform combustion in the combustion chamber more efficiently, It is necessary to promote flame propagation in

そこで、本発明の目的は、効率良く成層燃焼を行うために燃焼室内での火炎伝播を促進させるようにした筒内・ポート噴射式内燃機関を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an in-cylinder / port-injection internal combustion engine that promotes flame propagation in a combustion chamber in order to perform stratified combustion efficiently.

上記課題を解決するために、第1の発明では、機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁の閉弁時期が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁の閉弁時期よりも遅くされる
第1の発明によれば、先に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うことにより、タンブル流を強化させることができると共に燃焼室内の空気全体に燃料を供給することができ、その結果点火後の火炎伝播を促進させることができる。また、吸気通路内噴射用インジェクタから吸気弁の閉弁直前に燃料噴射を行うことにより、吸気通路内噴射用インジェクタから噴射された燃料をより確実に点火プラグ近傍に偏在させることができる。
In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, an in-cylinder includes an in-cylinder injector that injects fuel into an engine combustion chamber, and an in-cylinder injector that injects fuel into an engine intake passage. In a port-injection internal combustion engine, during stratified combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed There line fuel injection from the intake manifold injector, the combustion chamber of each cylinder in fluid three intake ports communicating, the port injector is the intake port of the central of these three intake ports Injecting fuel into the passing air, and during stratified combustion operation, the flow rate of air passing through the central intake port passes through each intake port on both sides of the central intake port. The fuel injection from the port injection injector is performed when the flow rate of the excess air is higher, and during stratified combustion operation, the closing timing of the intake valve corresponding to the central intake port corresponds to the intake ports on both sides It is made later than the closing timing of the intake valve .
According to the first aspect of the present invention, by first performing fuel injection from the in-cylinder injector, the tumble flow can be strengthened and fuel can be supplied to the entire air in the combustion chamber. Can promote the propagation of flame. In addition, by performing fuel injection from the intake manifold injector immediately before closing the intake valve, the fuel injected from the intake manifold injector can be more reliably distributed near the spark plug.

上記課題を解決するために、第2の発明では、機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行い、各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁のリフト量が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁のリフト量よりも大きくされる。In order to solve the above problems, in a second aspect of the invention, an in-cylinder includes an in-cylinder injector that injects fuel into the engine combustion chamber, and an in-cylinder injector that injects fuel into the engine intake passage. In a port-injection internal combustion engine, during stratified combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed Fuel is injected from the injector for injection in the intake passage, and three intake ports communicate with the combustion chamber of each cylinder. The port injection injector passes through the central intake port among these three intake ports. In the stratified charge combustion operation, the flow rate of air passing through the central intake port passes through the intake ports on both sides of the central intake port. Injecting fuel from the port injector when the flow rate of excess air exceeds the intake air flow rate, and during stratified combustion operation, the intake valve lift amount corresponding to the central intake port corresponds to the intake ports corresponding to the intake ports on both sides. It is made larger than the lift amount of the valve.

上記課題を解決するために、第3の発明では、機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行い、各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁の開弁期間が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁の開弁期間よりも長くされる。In order to solve the above-described problem, in a third aspect of the invention, an in-cylinder includes an in-cylinder injector that injects fuel into the engine combustion chamber and an in-cylinder injector that injects fuel into the engine intake passage. In a port-injection internal combustion engine, during stratified combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed Fuel is injected from the injector for injection in the intake passage, and three intake ports communicate with the combustion chamber of each cylinder. The port injection injector passes through the central intake port among these three intake ports. In the stratified charge combustion operation, the flow rate of air passing through the central intake port passes through the intake ports on both sides of the central intake port. The fuel injection from the port injector is performed when the flow rate of the excess air is larger, and during stratified combustion operation, the valve opening period of the intake valve corresponding to the central intake port corresponds to the intake ports on both sides The intake valve is made longer than the valve opening period.

第4の発明では、第1〜第3のいずれか一つの発明において、成層燃焼運転時には、吸気弁のリフト量が最大となった時期以降に筒内噴射用インジェクタ及びポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行う。 In the fourth invention, in any one of the first to third inventions, in the stratified combustion operation, the fuel from the in-cylinder injector and the port injector after the time when the lift amount of the intake valve becomes maximum is reached. Perform the injection.

第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切替可能であり、均質燃焼運転時にはポート噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後に筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を行う。 In the fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the stratified charge combustion operation and the homogeneous combustion operation can be switched. During the homogeneous combustion operation, after the fuel injection from the port injector starts, Fuel is injected from the injector for injection.

第6の発明では、第1〜第5のいずれか一つの発明において、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁のバルブ径が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁のバルブ径よりも大きくされる。 In a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the valve diameter of the intake valve corresponding to the central intake port is greater than the valve diameter of the intake valve corresponding to the intake ports on both sides. Increased.

本発明によれば、点火後の火炎伝播を促進させることができると共に吸気通路内噴射用インジェクタから噴射された燃料をより確実に点火プラグ近傍に偏在させることができるため、効率良く成層燃焼を行うことができる。   According to the present invention, flame propagation after ignition can be promoted, and fuel injected from the injector for injection in the intake passage can be more unevenly distributed in the vicinity of the spark plug, so that stratified combustion is efficiently performed. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同様な構成要素については同一の参照番号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.

図1は、本発明の筒内・ポート噴射式内燃機関の全体を表す概略図である。図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3aは各燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ(筒内噴射用燃料噴射弁)、3bは吸気ポート(吸気通路)内に燃料を噴射するためのポート噴射用インジェクタ(ポート噴射用燃料噴射弁)、4は点火プラグ、5は吸気マニホルド、6は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド4は吸気管7を介してエアクリーナ8に連結される。吸気管7内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁9が配置される。一方、排気マニホルド6は排気管10を介して排気浄化触媒(例えば、三元触媒)11を内蔵したケーシング12に連結される。   FIG. 1 is a schematic view showing the entire in-cylinder / port injection internal combustion engine of the present invention. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3a is an in-cylinder injector (in-cylinder injection fuel injection valve) for injecting fuel into each combustion chamber 2, and 3b. Indicates a port injection injector (port injection fuel injection valve) for injecting fuel into the intake port (intake passage), 4 indicates an ignition plug, 5 indicates an intake manifold, and 6 indicates an exhaust manifold. The intake manifold 4 is connected to an air cleaner 8 via an intake pipe 7. A throttle valve 9 driven by a step motor is disposed in the intake pipe 7. On the other hand, the exhaust manifold 6 is connected to a casing 12 containing an exhaust purification catalyst (for example, a three-way catalyst) 11 through an exhaust pipe 10.

各気筒について詳しく示す図2を参照すると、15はシリンダブロック、16はシリンダブロック15上に固定されたシリンダヘッド、17はシリンダブロック15内で往復動するピストン、2はピストン17とシリンダヘッド16との間に形成された燃焼室、18は一組の吸気ポート、19は一組の吸気弁、20は一組の排気ポート、21は一組の排気弁をそれぞれ示している。シリンダヘッド16の内壁面の中央部には筒内噴射用インジェクタ3aが配置され、吸気マニホルド5の吸気枝管5aにはポート噴射用インジェクタ3bが配置される。また、各気筒の吸気弁19及び排気弁21はそれぞれ吸気弁駆動装置22及び排気弁駆動装置23により開閉駆動され、吸気弁駆動装置22及び排気弁駆動装置23はそれぞれ吸気弁19及び排気弁21の位相角及び作用角を変更しつつ吸気弁19及び排気弁21を開閉することができる。   Referring to FIG. 2 showing details of each cylinder, 15 is a cylinder block, 16 is a cylinder head fixed on the cylinder block 15, 17 is a piston reciprocating in the cylinder block 15, 2 is a piston 17 and cylinder head 16, , 18 is a set of intake ports, 19 is a set of intake valves, 20 is a set of exhaust ports, and 21 is a set of exhaust valves. An in-cylinder injector 3 a is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 16, and a port injector 3 b is disposed in the intake branch pipe 5 a of the intake manifold 5. The intake valve 19 and the exhaust valve 21 of each cylinder are opened and closed by an intake valve drive device 22 and an exhaust valve drive device 23, respectively. The intake valve drive device 22 and the exhaust valve drive device 23 are respectively driven by the intake valve 19 and the exhaust valve 21. The intake valve 19 and the exhaust valve 21 can be opened and closed while changing the phase angle and the operating angle.

再び図1を参照すると、各筒内噴射用インジェクタ3aは燃料リザーバ25に連結される。この燃料リザーバ25は燃料供給管26を介して燃料タンク27に接続される。燃料供給管26には電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28が配置され、この燃料ポンプ28によって燃料タンク27内の燃料が燃料リザーバ25に供給される。一方、各ポート噴射用インジェクタ3bは燃料リザーバ29に連結される。この燃料リザーバ29は燃料供給管30を介して燃料タンク27に接続される。燃料供給管30には電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ31が配置され、この燃料ポンプ31によって燃料タンク27内の燃料が燃料リザーバ29に供給される。   Referring again to FIG. 1, each in-cylinder injector 3 a is connected to the fuel reservoir 25. The fuel reservoir 25 is connected to a fuel tank 27 via a fuel supply pipe 26. An electronically controlled variable discharge amount fuel pump 28 is disposed in the fuel supply pipe 26, and the fuel in the fuel tank 27 is supplied to the fuel reservoir 25 by the fuel pump 28. On the other hand, each port injector 3 b is connected to a fuel reservoir 29. The fuel reservoir 29 is connected to the fuel tank 27 via the fuel supply pipe 30. An electronically controlled variable discharge amount fuel pump 31 is disposed in the fuel supply pipe 30, and the fuel in the fuel tank 27 is supplied to the fuel reservoir 29 by the fuel pump 31.

本実施形態では、両インジェクタ3から噴射される燃料を制御する噴射制御装置として電子制御ユニット(ECU)40が用いられる。ECU40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備する。吸気管7には吸気管7内を通過する空気の流量を検出するエアフロメータ49が取り付けられ、また排気管10には排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ50が取付けられる。これらエアフロメータ49及び空燃比センサ50の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。   In the present embodiment, an electronic control unit (ECU) 40 is used as an injection control device that controls the fuel injected from both injectors 3. The ECU 40 is a digital computer, and includes a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, and an output port 46 connected to each other by a bidirectional bus 41. . An air flow meter 49 for detecting the flow rate of air passing through the intake pipe 7 is attached to the intake pipe 7, and an air-fuel ratio sensor 50 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is attached to the exhaust pipe 10. Output signals from the air flow meter 49 and the air-fuel ratio sensor 50 are input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.

また、アクセルペダル51にはアクセルペダル51の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ52が接続され、負荷センサ52の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。さらに入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ53が接続され、このクランク角センサ53により機関回転数が検出される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介してインジェクタ3、スロットル弁9駆動用のステップモータ、及び燃料ポンプ28、31に接続される。   A load sensor 52 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 51 is connected to the accelerator pedal 51, and the output voltage of the load sensor 52 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The Further, a crank angle sensor 53 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45, and the engine speed is detected by the crank angle sensor 53. On the other hand, the output port 46 is connected to the injector 3, the step motor for driving the throttle valve 9, and the fuel pumps 28 and 31 through corresponding drive circuits 48.

図3は各気筒内の上面を概略的に示した図である。図3から分かるように、各気筒には三つの吸気開口34a、34b、34cと、二つの排気開口35a、35bとが設けられている。各吸気開口34a、34b、34cはそれぞれ対応する吸気ポート18a、18b、18cに連通し、各排気開口35a、35bはそれぞれ対応する排気ポート20に連通する。三つの吸気ポート18a、18b、18cは吸気マニホルド5の一つの吸気枝管5aに連通する。なお、以下では、三つの吸気開口34a、34b、34cのうち、中央に位置する吸気開口34bを中央吸気開口とし、中央吸気開口34bの両側に位置する吸気開口34a、34cを側方吸気開口として説明する。また、中央吸気開口34bに連通する吸気ポート18bを中央吸気ポートとし、側方吸気開口34a、34cに連通する吸気ポート18a、18cを側方吸気ポートとして説明する。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the upper surface in each cylinder. As can be seen from FIG. 3, each cylinder is provided with three intake openings 34a, 34b, 34c and two exhaust openings 35a, 35b. Each intake opening 34a, 34b, 34c communicates with the corresponding intake port 18a, 18b, 18c, and each exhaust opening 35a, 35b communicates with the corresponding exhaust port 20. The three intake ports 18 a, 18 b, 18 c communicate with one intake branch pipe 5 a of the intake manifold 5. In the following, among the three intake openings 34a, 34b, 34c, the intake opening 34b located in the center is referred to as a central intake opening, and the intake openings 34a, 34c located on both sides of the central intake opening 34b are referred to as side intake openings. explain. Further, the intake port 18b communicating with the central intake opening 34b will be described as a central intake port, and the intake ports 18a and 18c communicating with the side intake openings 34a and 34c will be described as side intake ports.

図3に示したように、ポート噴射用インジェクタ3bは、燃料噴射を行う際に、中央吸気ポート18b内のみに燃料が供給されるように、すなわち側方吸気ポート18a、18c内には燃料が供給されることのないように配置される。したがって、ポート噴射用インジェクタ3bは、一つの吸気枝管5aから三つの吸気ポート18への分岐点よりも下流側に配置されるか、或いはこの分岐点よりも上流側であってポート噴射用インジェクタ3bから噴射された燃料が側方吸気ポート18a、18c内に進入しないような位置に配置される。したがって、本実施形態では、ポート噴射用インジェクタ3bから噴射された燃料は、中央吸気ポート18b及び中央吸気開口34bを介して各気筒の燃料室2内に流入することになる。   As shown in FIG. 3, the port injector 3b is configured such that when fuel is injected, fuel is supplied only to the central intake port 18b, that is, fuel is injected into the side intake ports 18a and 18c. Arranged so as not to be supplied. Therefore, the port injector 3b is disposed downstream of the branch point from the one intake branch pipe 5a to the three intake ports 18, or is upstream of the branch point and is a port injector. The fuel injected from 3b is arranged at a position where it does not enter the side intake ports 18a, 18c. Therefore, in this embodiment, the fuel injected from the port injector 3b flows into the fuel chamber 2 of each cylinder via the central intake port 18b and the central intake opening 34b.

本実施形態の内燃機関は、機関運転状態に応じて三つの運転モードで運転せしめられる。機関負荷及び機関回転数が低い場合(例えば、機関運転状態が図4の領域Iにある場合)には低燃費モードで運転が行われ、機関負荷及び機関回転数が中程度の場合(例えば、機関運転状態が図4の領域IIにある場合)には低中負荷モードで運転が行われ、機関負荷及び機関回転数が高い場合(例えば、機関運転状態が図4の領域IIIにある場合)には中高負荷モードで運転が行われる。   The internal combustion engine of the present embodiment is operated in three operation modes according to the engine operation state. When the engine load and the engine speed are low (for example, when the engine operation state is in the region I in FIG. 4), the engine is operated in the low fuel consumption mode, and when the engine load and the engine speed are medium (for example, When the engine operating state is in the region II of FIG. 4), the operation is performed in the low / medium load mode, and the engine load and the engine speed are high (for example, when the engine operating state is in the region III of FIG. 4). Is operated in medium and high load mode.

ここで、低燃費モードは燃費を高めるべく燃焼室2内において成層燃焼が行われる運転モードである。一方、低中負荷モード及び中高負荷運転モードでは均質燃焼が行われる運転モードであり、このうち低中負荷モードでは筒内吸入空気量の比較的少ない状態で、中高負荷モードでは筒内吸入空気量の比較的多い状態で運転が行われる。   Here, the low fuel consumption mode is an operation mode in which stratified combustion is performed in the combustion chamber 2 in order to improve fuel consumption. On the other hand, the low-medium load mode and the medium-high load operation mode are operation modes in which homogeneous combustion is performed. The operation is performed in a relatively large state.

なお、均質燃焼とは、燃焼室全体に亘って混合気の空燃比をほぼ均一にしてから混合気に点火することによって行われる燃焼であり、燃焼室2内の混合気全体の空燃比をほぼ理論空燃比にする必要がある一方で、比較的高い出力を得ることができる。一方、成層燃焼とは、点火プラグ4近傍のみに燃料を偏在させた状態で混合気に点火することによって行われる燃焼であり、燃焼室2内の混合気全体としては非常に薄い(リーン)空燃比で燃焼を行うことができる一方、比較的低い出力しか得ることができない。   Homogeneous combustion is combustion performed by making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture substantially uniform over the entire combustion chamber and then igniting the air-fuel mixture, and the air-fuel ratio of the entire air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is substantially reduced. While it is necessary to achieve the stoichiometric air-fuel ratio, a relatively high output can be obtained. On the other hand, stratified combustion is combustion performed by igniting an air-fuel mixture with fuel unevenly distributed only in the vicinity of the spark plug 4, and the entire air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is very thin (lean). While combustion can be performed at a fuel ratio, only a relatively low output can be obtained.

以下では、図5〜図10を参照して、これら三つの運転モードについて説明する。まず、図5及び図6を参照して、低燃費モードについて説明する。図5は、吸気弁19のバルブリフト、両インジェクタ3a、3bからの燃料噴射率等のクランク角推移及び点火時期を示す図である。また、図6は、吸気ポート18及び燃焼室2内における吸気ガス及び噴射燃料の流れを示す概略図である。   Hereinafter, these three operation modes will be described with reference to FIGS. First, the low fuel consumption mode will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram showing the valve lift of the intake valve 19, the crank angle transition such as the fuel injection rate from the injectors 3a and 3b, and the ignition timing. FIG. 6 is a schematic view showing the flow of intake gas and injected fuel in the intake port 18 and the combustion chamber 2.

図5に示したように、低燃費モードでは、吸気行程後半にまず筒内噴射用インジェクタ3aからの燃料噴射(以下、「筒内噴射」という)が行われ、その後、吸気行程後半にポート噴射用インジェクタ3bからの燃料噴射(以下、「ポート噴射」という)が行われる。特に、本実施形態では、吸気弁19のバルブリフトが最大となっている時期から、この時期と吸気弁19の閉弁時期との間の時期pまでの期間(図5中の期間A)内に筒内噴射(DFI)が行われ、上記時期pから吸気弁19の閉弁時期までの期間(図5中の期間B)内にポート噴射(PFI)が行われる。その後、圧縮上死点直前(図5中の機関C)において点火プラグ4により燃焼室2内の混合気に対する点火が行われる。   As shown in FIG. 5, in the low fuel consumption mode, fuel injection from the in-cylinder injector 3a (hereinafter referred to as “in-cylinder injection”) is first performed in the second half of the intake stroke, and then port injection is performed in the second half of the intake stroke. Fuel injection (hereinafter referred to as “port injection”) is performed from the injector 3b. In particular, in the present embodiment, within a period (period A in FIG. 5) from the timing when the valve lift of the intake valve 19 is maximum to the timing p between this timing and the closing timing of the intake valve 19. In-cylinder injection (DFI) is performed during this period, and port injection (PFI) is performed within the period from the timing p to the closing timing of the intake valve 19 (period B in FIG. 5). After that, immediately before the compression top dead center (engine C in FIG. 5), the ignition plug 4 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 2.

図6(A)は、図5の期間Aにおける筒内噴射実行時の燃焼室2内の様子を示している。図6中の矢印は吸気ガスの流れを示している。図6(A)に示したように、本実施形態では、筒内噴射用インジェクタ3aからの燃料の噴射方向は、吸気ポート18から燃焼室2内への吸気の流入方向と同様な方向、或いは燃焼室2内に生成されるタンブル流の旋回方向と同様な方向となっている。このため、期間A中に筒内噴射用インジェクタ3aからの燃料噴射によって、燃焼室2内に生成されるタンブル流を強くすることができる。また、吸気行程中に燃焼室2内に直接噴射を行うことによって、空燃比は高いながらも燃料を燃焼室2内全体に拡散させることができる。このように、期間A中に筒内噴射用インジェクタ3aから燃料噴射を行うと、タンブル流を強化すると共に燃料を拡散させることができ、その結果、点火プラグ4による混合気への点火後に燃焼室2内での火炎伝播が促進される。   FIG. 6A shows a state in the combustion chamber 2 when the in-cylinder injection is executed in the period A of FIG. The arrows in FIG. 6 indicate the flow of intake gas. As shown in FIG. 6A, in the present embodiment, the fuel injection direction from the in-cylinder injector 3a is the same direction as the inflow direction of intake air from the intake port 18 into the combustion chamber 2, or The direction is the same as the swirling direction of the tumble flow generated in the combustion chamber 2. For this reason, the tumble flow generated in the combustion chamber 2 can be strengthened by the fuel injection from the in-cylinder injector 3a during the period A. Further, by directly injecting into the combustion chamber 2 during the intake stroke, the fuel can be diffused throughout the combustion chamber 2 while the air-fuel ratio is high. As described above, when the fuel is injected from the in-cylinder injector 3a during the period A, the tumble flow can be strengthened and the fuel can be diffused. As a result, the combustion chamber is ignited after ignition of the air-fuel mixture by the spark plug 4. Flame propagation within 2 is promoted.

図6(B)は、図5の期間Bにおけるポート噴射実行時の燃焼室2内の様子を示している。図6(B)に示したように、ポート噴射用インジェクタ3bからの燃料の噴射は、吸気開口34に向けて行われる。このため、吸気弁19の閉弁直前にポート噴射が行われても、ポート噴射された燃料のほとんどは燃焼室2内に流入することになる。そして、吸気弁19の閉弁直前にポート噴射が行われることから、燃焼室2内に比較的強いタンブル流が発生しているとしても、ポート噴射により供給された燃料のほとんどは圧縮上死点直前において図6(C)に示したように点火プラグ4近傍に漂うことになり、燃焼室2内には適切な成層混合気が生成される。   FIG. 6B shows a state in the combustion chamber 2 when the port injection is executed in the period B of FIG. As shown in FIG. 6B, fuel is injected from the port injector 3b toward the intake opening 34. For this reason, even if the port injection is performed immediately before the intake valve 19 is closed, most of the port injected fuel flows into the combustion chamber 2. Since the port injection is performed immediately before the intake valve 19 is closed, even if a relatively strong tumble flow is generated in the combustion chamber 2, most of the fuel supplied by the port injection is compression top dead center. Immediately before, as shown in FIG. 6 (C), it drifts in the vicinity of the spark plug 4, and an appropriate stratified mixture is generated in the combustion chamber 2.

したがって、本実施形態の低燃費モードでは、期間Bにポート噴射を行うことで適切な成層混合気を生成することができると共に、期間Aに筒内噴射を行うことで燃焼室2内での混合気の燃焼時における火炎伝播を促進させることができる。このため、燃焼室2内では効率良く成層燃焼が行われ、その結果、燃費が向上せしめられる。   Therefore, in the low fuel consumption mode of the present embodiment, an appropriate stratified mixture can be generated by performing port injection in period B, and mixing in the combustion chamber 2 by performing in-cylinder injection in period A It is possible to promote the flame propagation during the combustion of qi. For this reason, stratified combustion is efficiently performed in the combustion chamber 2, and as a result, fuel efficiency is improved.

なお、上記実施形態では、吸気行程後半において筒内噴射が完了してからポート噴射が開始されているが、筒内噴射の開始後であれば筒内噴射の完了前にポート噴射を開始してもよい。すなわち、筒内噴射の開始後にポート噴射を開始すれば筒内噴射及びポート噴射は必ずしも上記期間A及びBに行わなくてもよく、また筒内噴射期間とポート噴射期間とが一時的に重なってもよい。   In the above embodiment, the port injection is started after the in-cylinder injection is completed in the latter half of the intake stroke, but the port injection is started before the completion of the in-cylinder injection after the start of the in-cylinder injection. Also good. That is, if the port injection is started after the start of the in-cylinder injection, the in-cylinder injection and the port injection do not necessarily have to be performed in the above periods A and B, and the in-cylinder injection period and the port injection period temporarily overlap each other. Also good.

すなわち、上記期間Aに限らず、吸気弁19の開弁時期以降に筒内噴射を行えば、燃焼室2内のタンブル流を強化することができる。したがって、吸気弁19の開弁時期以降であれば期間Aよりも前に筒内噴射を行ってもよい。ただし、上記機関Aに筒内噴射を行うことでタンブル流をより強くすることができる。また、上記期間Bに限らず、例えば吸気弁19のリフト量が最大となる時期以降にポート噴射を行えば、圧縮上死点直前においてポート噴射された燃料の多くを点火プラグ4近傍に集めることができる。したがって、吸気弁19のリフト量が最大となる時期以降であれば期間Bよりも前にポート噴射を行ってもよい。ただし、上記期間Bにポート噴射を行うことで、ポート噴射された燃料をより確実に点火プラグ4近傍に集めることができる。   That is, not only in the above period A, but if in-cylinder injection is performed after the opening timing of the intake valve 19, the tumble flow in the combustion chamber 2 can be enhanced. Therefore, in-cylinder injection may be performed before the period A as long as it is after the opening timing of the intake valve 19. However, a tumble flow can be made stronger by performing in-cylinder injection in the engine A. In addition to the period B, for example, if port injection is performed after the time when the lift amount of the intake valve 19 becomes maximum, most of the port injected fuel immediately before the compression top dead center is collected in the vicinity of the spark plug 4. Can do. Accordingly, the port injection may be performed before the period B after the time when the lift amount of the intake valve 19 becomes maximum. However, by performing the port injection in the period B, the fuel injected by the port can be more reliably collected in the vicinity of the spark plug 4.

また、低燃費モードでは、必ずしも筒内噴射を行う必要はなく、機関運転状態に応じて筒内噴射を停止してもよい。特に、筒内噴射を行わなくても要求負荷に応じた十分なトルクを発生させることができるような場合、例えばアイドル運転中には筒内噴射を停止してもよい。   In the low fuel consumption mode, it is not always necessary to perform in-cylinder injection, and in-cylinder injection may be stopped according to the engine operating state. In particular, in-cylinder injection may be stopped during idle operation, for example, when sufficient torque corresponding to the required load can be generated without performing in-cylinder injection.

次に、図7及び図8を参照して、低中負荷モードについて説明する。図7及び図8はそれぞれ図5及び図6と同様な図である。図7に示したように、低中負荷モードでは、吸気行程開始前までにポート噴射が行われ、その後吸気行程後半から圧縮行程前半までに筒内噴射が行われる。特に、本実施形態では、吸気弁19の開弁前(リフト開始前)までの期間(図7中の期間A’)内にポート噴射が行われ、吸気弁19のバルブリフトが最大となっている時期から吸気弁19の閉弁時期よりも遅い時期qまでの期間(図7中の期間B’)内に筒内噴射が行われる。その後、圧縮上死点直前(図7中の期間C)において点火プラグ4により燃焼室2内の混合気への点火が行われる。   Next, the low / medium load mode will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are similar to FIGS. 5 and 6, respectively. As shown in FIG. 7, in the low / medium load mode, port injection is performed before the start of the intake stroke, and then in-cylinder injection is performed from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. In particular, in this embodiment, port injection is performed within a period (period A ′ in FIG. 7) before the intake valve 19 is opened (before the lift is started), and the valve lift of the intake valve 19 is maximized. The in-cylinder injection is performed within a period (period B ′ in FIG. 7) from the present timing to a timing q later than the closing timing of the intake valve 19. Thereafter, immediately before the compression top dead center (period C in FIG. 7), the spark plug 4 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 2.

図8(A)は、図7の期間A’におけるポート噴射実行時の燃焼室2及び吸気ポート18の様子を示している。図8(A)に示したように、本実施形態では、吸気弁19の開弁前にポート噴射用インジェクタ3bからの燃料噴射が行われるため、噴射された燃料が吸気ポート18内で空気と混合せしめられることから、燃料と空気とが均質に混合し易くなる。その後、吸気弁19が開弁せしめられると、吸気ポート18内で十分に混合された混合気が燃焼室2内に流入せしめられる。   FIG. 8A shows the state of the combustion chamber 2 and the intake port 18 when the port injection is executed in the period A ′ of FIG. As shown in FIG. 8A, in this embodiment, since the fuel injection from the port injector 3b is performed before the intake valve 19 is opened, the injected fuel is separated from the air in the intake port 18 with air. Since they are mixed, it becomes easy to uniformly mix the fuel and air. Thereafter, when the intake valve 19 is opened, the air-fuel mixture sufficiently mixed in the intake port 18 is caused to flow into the combustion chamber 2.

図8(B)は、図7の期間B’における筒内噴射実行時の燃焼室2内の様子を示している。上述したように、筒内噴射用インジェクタ3aから燃料噴射が行われると、燃焼室2内に生成されるタンブル流を強くすることができる。特に、本実施形態では、筒内噴射用インジェクタ3aからの燃料噴射が吸気行程後半から圧縮工程前半に、すなわち比較的遅くに行われるため、筒内噴射用インジェクタ3aからの燃料噴射により強化されたタンブル流が弱まる前に点火プラグ4による点火が行われることになる。すなわち、点火時期まで強いタンブル流が持続する。   FIG. 8B shows a state in the combustion chamber 2 when the in-cylinder injection is executed in the period B ′ of FIG. As described above, when fuel is injected from the in-cylinder injector 3a, the tumble flow generated in the combustion chamber 2 can be strengthened. In particular, in the present embodiment, since the fuel injection from the in-cylinder injector 3a is performed from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression process, that is, relatively late, it is reinforced by the fuel injection from the in-cylinder injector 3a. Ignition by the spark plug 4 is performed before the tumble flow is weakened. That is, a strong tumble flow continues until the ignition timing.

したがって、本実施形態の低中負荷モードでは、上記期間A’内にポート噴射を行うことで燃料が均質に分布した均質混合気が生成されると共に、上記期間B’内に筒内噴射を行うことで燃焼室2内において点火時期まで強いタンブル流を持続させることができる。このため、図8(C)に示したように、点火プラグ4による点火時には燃焼室2内に均質な混合気が分散されると共に強いタンブル流が生じており、よって燃焼室2内では効率良く均質燃焼が行われ、その結果、出力が増大せしめられる。   Therefore, in the low / medium load mode of the present embodiment, by performing port injection within the period A ′, a homogeneous mixture in which fuel is uniformly distributed is generated, and in-cylinder injection is performed within the period B ′. Thus, a strong tumble flow can be maintained in the combustion chamber 2 until the ignition timing. For this reason, as shown in FIG. 8 (C), a homogeneous air-fuel mixture is dispersed in the combustion chamber 2 and a strong tumble flow is generated during ignition by the spark plug 4. Homogeneous combustion takes place, resulting in increased power.

なお、上記実施形態では、筒内噴射を期間B’内に行っているが、必ずしも期間B’内に行わなくてもよく、例えば吸気弁19のバルブリフトが最大となる時期よりも前や、吸気弁19の閉弁後に筒内噴射を行ってもよい。ただし、上記期間B’内に筒内噴射を行うと、燃焼室2内への吸気ガスの流れと筒内噴射用インジェクタ3aから噴射された燃料の噴流とが互いに打ち消し合うことがないため、タンブル流をより強くすることができる点で効果的である。   In the above-described embodiment, the in-cylinder injection is performed within the period B ′. However, the in-cylinder injection is not necessarily performed within the period B ′, for example, before the time when the valve lift of the intake valve 19 becomes maximum, In-cylinder injection may be performed after the intake valve 19 is closed. However, if the in-cylinder injection is performed within the period B ′, the flow of the intake gas into the combustion chamber 2 and the jet of the fuel injected from the in-cylinder injector 3a do not cancel each other. It is effective in that the flow can be made stronger.

最後に、図9及び図10を参照して、中高負荷モードについて説明する。図9及び図10はそれぞれ図7及び図8と同様な図である。図9に示したように、中高負荷モードでは、吸気行程前半にポート噴射が行われ、その後、吸気行程後半から圧縮行程前半までに筒内噴射が行われる。特に、本実施形態では、吸気弁19が開弁時期から吸気弁19のバルブリフトが最大となっている時期までの期間(図9中の期間A’’)内にポート噴射が行われ、吸気弁19のバルブリフトが最大となっている時期から吸気弁19の閉弁時期よりも遅い時期qまでの期間(図9中の期間B’’)内に筒内噴射が行われる。その後、圧縮上死点直前(図9中の期間C)において点火プラグ4により燃焼室2内の混合気への点火が行われる。   Finally, the medium / high load mode will be described with reference to FIGS. 9 and 10. 9 and 10 are similar to FIGS. 7 and 8, respectively. As shown in FIG. 9, in the medium / high load mode, port injection is performed in the first half of the intake stroke, and then in-cylinder injection is performed from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. In particular, in this embodiment, port injection is performed within a period (period A ″ in FIG. 9) from the opening timing of the intake valve 19 to the timing when the valve lift of the intake valve 19 is maximum, In-cylinder injection is performed within a period (period B ″ in FIG. 9) from a timing when the valve lift of the valve 19 is maximum to a timing q later than the closing timing of the intake valve 19. Thereafter, immediately before the compression top dead center (period C in FIG. 9), the spark plug 4 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 2.

図10(A)は、図9中の期間A’’におけるポート噴射実行時の燃焼室2及び吸気ポート18の様子を示している。図10(A)に示したように、本実施形態では、吸気行程前半にポート噴射用インジェクタ3bからの燃料噴射が行われるため、燃料と空気が均質に混合し易くなる。また、燃焼室2内に流入した空気はポート噴射された燃料に気化潜熱を奪われることによりその体積が減少し、よって筒内へ流入する空気の流量が増大する。このため、燃焼室2内には強いタンブル流が発生する。   FIG. 10A shows the state of the combustion chamber 2 and the intake port 18 when the port injection is executed in the period A ″ in FIG. As shown in FIG. 10A, in the present embodiment, fuel injection from the port injection injector 3b is performed in the first half of the intake stroke, so that it becomes easy to uniformly mix fuel and air. Further, the volume of the air that has flowed into the combustion chamber 2 is reduced by the loss of vaporization latent heat by the port-injected fuel, and thus the flow rate of the air that flows into the cylinder is increased. For this reason, a strong tumble flow is generated in the combustion chamber 2.

図10(B)は、図9中の期間B’’における筒内噴射実行時の燃焼室2内の様子を示している。期間B’’は図7に示した期間B’と同様な期間であるため、期間B’’に筒内噴射を行うことで図8(B)に示した場合と同様に点火時期まで強いタンブル流を持続させることができる。   FIG. 10B shows a state in the combustion chamber 2 when the in-cylinder injection is executed in the period B ″ in FIG. Since the period B ″ is the same period as the period B ′ shown in FIG. 7, by performing the in-cylinder injection in the period B ″, the strong tumble until the ignition timing is performed as in the case shown in FIG. 8B. The flow can be sustained.

したがって、本実施形態の中高負荷モードでは、期間A’’にポート噴射を行うことで、燃焼室2への混合気の流入開始時から燃焼室2内に強いタンブル流を発生させることができると共に、期間B’’に筒内噴射を行うことで燃焼室2内において点火時期まで強いタンブル流を持続させることができる。このため、図10(C)に示したように、点火プラグ4による点火時には燃焼室2内には極めて強いタンブル流が生じており、よって混合気への点火後に火炎が伝播し易く、その結果、効率良く燃焼が行われる。   Therefore, in the middle and high load mode of the present embodiment, by performing the port injection in the period A ″, a strong tumble flow can be generated in the combustion chamber 2 from the start of inflow of the air-fuel mixture into the combustion chamber 2. By performing the in-cylinder injection during the period B ″, a strong tumble flow can be maintained in the combustion chamber 2 until the ignition timing. For this reason, as shown in FIG. 10 (C), a very strong tumble flow is generated in the combustion chamber 2 when ignited by the spark plug 4, so that the flame easily propagates after ignition of the air-fuel mixture. , Efficient combustion.

ところで、筒内噴射用インジェクタを有する内燃機関では、成層燃焼を行う際に、成層混合気が適切に形成されるような噴霧形態で筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うことが考えられる。しかしながら、本実施形態の筒内噴射用インジェクタでは、上述したように燃焼室2内に生成されるタンブル流が強くなるように燃料噴射が行われており、筒内噴射用インジェクタによっては適切に成層燃焼を行わせることができない。すなわち、本実施形態のように燃焼室2内に生成されるタンブル流が強くなるような噴霧形態で筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行う場合、成層燃焼を行う際に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行っても適切な成層混合気を形成させることが困難である。   By the way, in an internal combustion engine having an in-cylinder injector, it is conceivable that when stratified combustion is performed, fuel is injected from the in-cylinder injector so that a stratified mixture is appropriately formed. However, in the in-cylinder injector of the present embodiment, the fuel injection is performed so that the tumble flow generated in the combustion chamber 2 becomes strong as described above, and depending on the in-cylinder injector, the stratification is appropriately performed. Inability to burn. That is, when fuel injection is performed from the in-cylinder injector in a spray form in which the tumble flow generated in the combustion chamber 2 becomes strong as in the present embodiment, when performing stratified combustion, from the in-cylinder injector Even if fuel injection is performed, it is difficult to form an appropriate stratified mixture.

これに対して、本実施形態では、成層燃焼を行う際に筒内噴射用インジェクタからではなくポート噴射用インジェクタから燃料噴射を行っているため、上述したような問題が発生せず、よって適切に成層燃焼を行わせることができる。   On the other hand, in the present embodiment, when performing stratified combustion, fuel injection is performed not from the in-cylinder injector but from the port injector, so that the above-described problem does not occur, and accordingly, appropriately Stratified combustion can be performed.

また、成層燃焼を行う際に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行う内燃機関では、成層燃焼運転時に筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料が燃焼室内全体に拡散してしまうことのないように、ピストンの上面にキャビティが設けられる。このようにピストンの上面にキャビティを設けると、このキャビティが機関高負荷運転時に燃焼室2内で旋回する空気流に対する抵抗となってしまう。一方、本実施形態のように、成層燃焼を行う際にポート噴射用インジェクタから燃料噴射を行う場合には、吸気行程後半にポート噴射用インジェクタから燃料噴射を行うことによって燃料を点火プラグ近傍に偏在させるようにしている。したがって、成層混合気が適切に形成されるような噴霧形態で筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行う内燃機関と異なり、ピストンの上面にキャビティを設ける必要がなく、よって機関高負荷運転時における燃焼室2内で旋回する空気流に対する抵抗を低減することができると共に、ピストンの設計・加工コストを低減することができる。   In addition, in an internal combustion engine that injects fuel from the in-cylinder injector when performing stratified combustion, the fuel injected from the in-cylinder injector during stratified combustion operation is prevented from diffusing throughout the combustion chamber. A cavity is provided on the upper surface of the piston. When the cavity is provided on the upper surface of the piston in this way, this cavity becomes a resistance against the air flow swirling in the combustion chamber 2 during the engine high load operation. On the other hand, when fuel injection is performed from the port injector during stratified combustion as in this embodiment, fuel is unevenly distributed in the vicinity of the spark plug by performing fuel injection from the port injector in the latter half of the intake stroke. I try to let them. Therefore, unlike an internal combustion engine in which fuel injection is performed from an in-cylinder injector in a spray form in which a stratified mixture is appropriately formed, there is no need to provide a cavity on the upper surface of the piston, and therefore combustion during engine high load operation The resistance to the air flow swirling in the chamber 2 can be reduced, and the design / processing cost of the piston can be reduced.

次に、図11を参照して本発明の第二実施形態の内燃機関について説明する。第二実施形態の内燃機関の構成は基本的に第一実施形態の内燃機関の構成と同様である。ただし、第二実施形態の内燃機関では、低燃費モードにおいて、中央吸気開口34bに対応する吸気弁(以下、「中央吸気弁」という)19の開閉弁特性(すなわち、吸気弁の開弁時期、閉弁時期、リフト量、位相角、作用角等)が、側方吸気開口34a、34cに対応する吸気弁(以下、「側方吸気弁」という)19の開閉弁特性とは異なるものとされる。   Next, an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the internal combustion engine of the second embodiment is basically the same as the configuration of the internal combustion engine of the first embodiment. However, in the internal combustion engine of the second embodiment, in the low fuel consumption mode, the on-off valve characteristics (that is, the opening timing of the intake valve) of the intake valve (hereinafter referred to as “central intake valve”) 19 corresponding to the central intake opening 34b, The valve closing timing, lift amount, phase angle, working angle, etc.) are different from the on-off valve characteristics of the intake valves 19 (hereinafter referred to as “side intake valves”) corresponding to the side intake openings 34a, 34c. The

図11に示したように、第二実施形態の内燃機関では、中央吸気弁19の開弁時期は側方吸気弁19の開弁時期よりも遅角側とされ、中央吸気弁19の閉弁時期は側方吸気弁19の閉弁時期よりも遅角側とされる。さらに、本実施形態では、中央吸気弁19の開弁期間は側方吸気弁19の開弁期間とほぼ同一とされる。   As shown in FIG. 11, in the internal combustion engine of the second embodiment, the opening timing of the central intake valve 19 is retarded relative to the opening timing of the side intake valve 19, and the central intake valve 19 is closed. The timing is set to be retarded from the closing timing of the side intake valve 19. Furthermore, in this embodiment, the valve opening period of the central intake valve 19 is substantially the same as the valve opening period of the side intake valve 19.

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、吸気行程後半に筒内噴射が行われ、その後、吸気行程後半にポート噴射が行われる。特に、本実施形態では、中央吸気弁19のバルブリフトが最大となっている時期から、この時期と中央吸気弁19の閉弁時期との間の時期pまでの期間(図11中の期間A)内に筒内噴射が行われ、上記時期pから中央吸気弁19の閉弁時期までの期間(図11中の期間B)内にポート噴射が行われる。その後、圧縮上死点直前(図11中の期間C)において点火プラグ4により燃焼室2内の混合気に対する点火が行われる。   Also in this embodiment, as in the above embodiment, in-cylinder injection is performed in the latter half of the intake stroke, and then port injection is performed in the second half of the intake stroke. In particular, in the present embodiment, a period from a time when the valve lift of the central intake valve 19 is maximum to a time p between this time and the closing timing of the central intake valve 19 (period A in FIG. 11). ) In-cylinder injection is performed, and port injection is performed within the period from the timing p to the closing timing of the central intake valve 19 (period B in FIG. 11). Thereafter, immediately before the compression top dead center (period C in FIG. 11), the ignition plug 4 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 2.

本実施形態のように、中央吸気弁19の開弁期間を側方吸気弁19の開弁期間よりも遅角側にシフトさせると、時期r以降においては中央吸気弁19のリフト量の方が、側方吸気弁19のリフト量よりも大きくなる。このため、時期rから全ての吸気弁が閉弁するまでの間は、側方吸気開口34a、34cを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量よりも、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量の方が多くなる。このように、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量が多いと、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスは、側方吸気開口34a、34cを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの影響を受けにくくなり、比較的安定して燃焼室2内の中央領域に流入することになる。これにより、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガス中に噴射された燃料が燃焼室2内に分散してしまうことが抑制され、よって良好な成層混合気を生成することができるようになる。   As in the present embodiment, when the valve opening period of the central intake valve 19 is shifted to the retard side with respect to the valve opening period of the side intake valve 19, the lift amount of the central intake valve 19 is greater after the timing r. The lift amount of the side intake valve 19 becomes larger. For this reason, from the time r until all the intake valves are closed, the flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the side intake openings 34a and 34c passes through the central intake opening 34b. The flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 is increased. As described above, when the flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the central intake opening 34b is large, the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the central intake opening 34b becomes the side intake opening 34a, It becomes difficult to be influenced by the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through 34c, and flows into the central region in the combustion chamber 2 relatively stably. Thereby, it is possible to suppress the fuel injected into the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the central intake opening 34b from being dispersed in the combustion chamber 2, thereby generating a good stratified mixture. Will be able to.

なお、上述した実施形態では、中央吸気弁19のリフト量が最大となっている時期から時期pまでの期間A内に筒内噴射を行い、時期pから中央吸気弁19の閉弁時期までの期間B内にポート噴射を行うこととしている。しかしながら、期間Aよりも前に筒内噴射を行ってもよい(例えば、図11中の期間a)。また、中央吸気弁19のリフト量が両側方吸気弁19のリフト量よりも大きくなった時期r以降にポート噴射を行えば、圧縮上死点直前においてポート噴射された燃料の多くを点火プラグ4近傍に集めることができるため、中央吸気弁19のリフト量が両側方吸気弁19のリフト量よりも大きくなった時期r以降であれば期間Bよりも前にポート噴射を行ってもよい(例えば、図11中の期間b)。   In the above-described embodiment, in-cylinder injection is performed within the period A from the timing when the lift amount of the central intake valve 19 is maximum to the timing p, and from the timing p to the closing timing of the central intake valve 19. Port injection is performed within period B. However, in-cylinder injection may be performed before period A (for example, period a in FIG. 11). Further, if the port injection is performed after the timing r when the lift amount of the central intake valve 19 becomes larger than the lift amount of the bilateral intake valves 19, most of the fuel injected by the port immediately before the compression top dead center is ignited. Since they can be collected in the vicinity, the port injection may be performed before the period B after the time r when the lift amount of the central intake valve 19 becomes larger than the lift amount of the side intake valves 19 (for example, , Period b) in FIG.

次に、図12を参照して上記第二実施形態の変更例について説明する。本変更例では、低燃費モードにおいて、中央吸気弁19の開弁期間を側方吸気弁19の開弁期間よりも遅角側にシフトさせる代わりに、中央吸気弁19のリフト量を側方吸気弁19のリフト量よりも大きくしている。図12に示したように、本変更例では、中央吸気弁19と側方吸気弁19とはその開弁期間が同一(すなわち、開弁時期及び閉弁時期が同一)であるが、開弁期間全体に亘って中央吸気弁19のリフト量が側方吸気弁19のリフト量よりも大きいものとされる。   Next, a modified example of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this modified example, in the low fuel consumption mode, instead of shifting the valve opening period of the central intake valve 19 to the retard side with respect to the valve opening period of the side intake valve 19, the lift amount of the central intake valve 19 is set to the side intake air. It is larger than the lift amount of the valve 19. As shown in FIG. 12, in this modified example, the central intake valve 19 and the side intake valve 19 have the same valve opening period (that is, the valve opening timing and the valve closing timing are the same). The lift amount of the central intake valve 19 is larger than the lift amount of the side intake valve 19 over the entire period.

本変更例のように、吸気弁19の開弁期間全体に亘って中央吸気弁19のリフト量を側方吸気弁19のリフト量よりも大きくさせると、吸気弁19の開弁期間全体に亘って側方吸気開口34a、34cを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量よりも中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量の方が多くなる。したがって、上述した第二実施形態と同様に、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスは比較的安定して燃焼室2内の中央領域に流入することになる。   If the lift amount of the central intake valve 19 is made larger than the lift amount of the side intake valve 19 over the entire valve opening period of the intake valve 19 as in this modified example, the intake valve 19 is opened over the entire valve opening period. The flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the central intake opening 34b is larger than the flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the side intake openings 34a, 34c. Accordingly, as in the second embodiment described above, the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the central intake opening 34b flows into the central region in the combustion chamber 2 relatively stably.

次に、図13を参照して上記第二実施形態の別の変更例について説明する。本変更例では、低燃費モードにおいて、中央吸気弁19の開弁期間を側方吸気弁19の開弁期間よりも遅角側にシフトさせる代わりに、中央吸気弁19の開弁時間を側方吸気弁19の開弁時間よりも長くしている。図13に示したように、本変更例では、中央吸気弁19の開弁時期は側方吸気弁19の開弁時期とほぼ同一の時期とされるが、中央吸気弁19の閉弁時期は側方吸気弁19の閉弁時期よりも遅角側とされる。   Next, another modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this modified example, in the low fuel consumption mode, instead of shifting the valve opening period of the central intake valve 19 to the retard side with respect to the valve opening period of the side intake valve 19, the valve opening time of the central intake valve 19 is changed to the side. The intake valve 19 is longer than the valve opening time. As shown in FIG. 13, in this modified example, the opening timing of the central intake valve 19 is substantially the same as the opening timing of the side intake valve 19, but the closing timing of the central intake valve 19 is The side intake valve 19 is set to be retarded from the closing timing.

本変更例のように、中央吸気弁19の開弁時間を側方吸気弁19の開弁時間よりも長くすると、中央吸気弁19のリフト量が両側方吸気弁19のリフト量よりも大きくなった時期r以降においては中央吸気弁19のリフト量の方が、側方吸気弁19のリフト量よりも大きくなる。このため、時期rから全ての吸気弁19が閉弁するまでの間は、側方吸気開口34a、34cを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量よりも、中央吸気開口34bを通って燃焼室2内に流入する吸気ガスの流量の方が多くなる。これにより、上述したように燃焼室2内に流入した燃料が燃焼室2内に分散してしまうことが抑制され、よって良好な成層混合気を生成することができるようになる。   If the opening time of the central intake valve 19 is longer than the opening time of the side intake valve 19 as in this modified example, the lift amount of the central intake valve 19 becomes larger than the lift amount of the side intake valves 19. After the time r, the lift amount of the central intake valve 19 becomes larger than the lift amount of the side intake valve 19. Therefore, from the time r until all the intake valves 19 are closed, the flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 through the side intake openings 34a and 34c passes through the central intake opening 34b. Thus, the flow rate of the intake gas flowing into the combustion chamber 2 is increased. As a result, the fuel that has flowed into the combustion chamber 2 is prevented from being dispersed in the combustion chamber 2 as described above, so that a good stratified mixture can be generated.

次に、図14を参照して、上記第二実施形態の更なる別の変更例について説明する。本変更例では、中央吸気開口34b’の直径が側方吸気開口34a’、34c’の直径よりも大きいものとされる。このため、燃焼室2内に吸気ガスが流入する際には、側方吸気開口34a’、34c’を通って流れる吸気ガスの流量よりも中央吸気開口34b’を通って流れる吸気ガスの流量の方が多くなる。これにより、低燃費モードにおいては、上述したように燃焼室2内に流入した燃料が燃焼室2内に分散してしまうことが抑制され、よって良好な成層混合気を生成することができるようになる。   Next, still another modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, the diameter of the central intake opening 34b 'is larger than the diameters of the side intake openings 34a' and 34c '. Therefore, when the intake gas flows into the combustion chamber 2, the flow rate of the intake gas flowing through the central intake opening 34b ′ is higher than the flow rate of the intake gas flowing through the side intake openings 34a ′, 34c ′. More. As a result, in the low fuel consumption mode, the fuel flowing into the combustion chamber 2 is suppressed from being dispersed in the combustion chamber 2 as described above, so that a good stratified mixture can be generated. Become.

なお、上述した第二実施形態及びその変更例又は変更例同士を互いに組み合わせて用いることも可能である。例えば、中央吸気開口の直径を側方吸気開口の直径よりも大きくすると共に、低燃費モードにおいて中央吸気弁19の開弁期間が側方吸気弁19の開弁期間よりも遅角側にシフトさせるようにしてもよい。   It should be noted that the above-described second embodiment and its modified examples or modified examples can be used in combination with each other. For example, the diameter of the central intake opening is made larger than the diameter of the side intake opening, and the valve opening period of the central intake valve 19 is shifted to the retard side of the valve opening period of the side intake valve 19 in the low fuel consumption mode. You may do it.

筒内・ポート噴射式内燃機関の全体を表す概略図である。It is the schematic showing the whole in-cylinder and port injection type internal combustion engine. 筒内・ポート噴射式内燃機関の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an in-cylinder / port injection internal combustion engine. 各気筒内の上面を概略的に示した図である。It is the figure which showed the upper surface in each cylinder roughly. 各運転モードでの運転領域を示す図である。It is a figure which shows the operation area | region in each operation mode. 低燃費モードにおける両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors in low fuel consumption mode, etc. 低燃費モードにおける吸気ポート及び燃焼室内における吸気ガス及び噴射燃料の流れを示す概略図である。It is the schematic which shows the flow of the intake gas and the injection fuel in an intake port and a combustion chamber in low fuel consumption mode. 低中負荷モードにおける両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors in low and medium load mode. 低中負荷モードにおける吸気ポート及び燃焼室内における吸気ガス及び噴射燃料の流れを示す概略図である。It is the schematic which shows the flow of the intake gas and the injection fuel in an intake port and a combustion chamber in low and medium load mode. 中高負荷モードにおける両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors in medium and high load mode, etc. 中高負荷モードにおける吸気ポート及び燃焼室内における吸気ガス及び噴射燃料の流れを示す概略図である。It is the schematic which shows the flow of the intake gas and the injection fuel in an intake port and a combustion chamber in medium and high load mode. 第二実施形態における低燃費モードでの両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors, etc. in the low fuel consumption mode in 2nd embodiment. 第二実施形態の変更例における低燃費モードでの両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors, etc. in the fuel-efficient mode in the example of a change of 2nd embodiment. 第二実施形態の別の変更例における低燃費モードでの両インジェクタからの燃料噴射率の推移等を示す図である。It is a figure which shows transition of the fuel injection rate from both the injectors, etc. in the fuel-efficient mode in another modification of 2nd embodiment. 第二実施形態の更なる別の変更例における各気筒内の上面を概略的に示した図である。It is the figure which showed roughly the upper surface in each cylinder in another example of another change of 2nd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
2 燃焼室
3a 筒内噴射用インジェクタ
3b ポート噴射用インジェクタ
4 点火プラグ
5 吸気マニホルド
5a 吸気枝管
18 吸気ポート
19 吸気弁
20 排気ポート
21 排気弁
34 吸気開口
35 排気開口
40 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 2 Combustion chamber 3a In-cylinder injector 3b Injector for port injection 4 Spark plug 5 Intake manifold 5a Intake branch pipe 18 Intake port 19 Intake valve 20 Exhaust port 21 Exhaust valve 34 Intake opening 35 Exhaust opening 40 ECU

Claims (6)

機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、
成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行
各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁の閉弁時期が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁の閉弁時期よりも遅くされる、筒内・ポート噴射式内燃機関。
In-cylinder / port-injection type internal combustion engine comprising an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine combustion chamber and an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine intake passage.
During the stratified charge combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and fuel is injected from the intake manifold injector after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed. There line the injection,
Three intake ports communicate with the combustion chamber of each cylinder, and the port injection injector injects fuel into the air passing through the central intake port among these three intake ports,
During stratified combustion operation, fuel injection from the port injector is performed when the flow rate of air passing through the central intake port is greater than the flow rate of air passing through the intake ports on both sides of the central intake port. Done
An in- cylinder / port-injection internal combustion engine in which, during stratified combustion operation, the closing timing of the intake valve corresponding to the central intake port is delayed from the closing timing of the intake valves corresponding to the intake ports on both sides .
機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、
成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行
各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁のリフト量が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁のリフト量よりも大きくされる、筒内・ポート噴射式内燃機関。
In-cylinder / port-injection type internal combustion engine comprising an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine combustion chamber and an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine intake passage.
During the stratified charge combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and fuel is injected from the intake manifold injector after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed. There line the injection,
Three intake ports communicate with the combustion chamber of each cylinder, and the port injection injector injects fuel into the air passing through the central intake port among these three intake ports,
During stratified combustion operation, fuel injection from the port injector is performed when the flow rate of air passing through the central intake port is greater than the flow rate of air passing through the intake ports on both sides of the central intake port. Done
An in-cylinder / port-injection internal combustion engine in which the lift amount of the intake valve corresponding to the central intake port is larger than the lift amount of the intake valve corresponding to the intake ports on both sides during the stratified combustion operation .
機関燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、機関吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射用インジェクタとを具備する筒内・ポート噴射式内燃機関において、
成層燃焼運転時には、吸気行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行うと共に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後であって吸気弁の閉弁までに吸気通路内噴射用インジェクタから燃料噴射を行
各気筒の燃焼室には三つの吸気ポートが連通しており、上記ポート噴射用インジェクタはこれら三つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポート内を通過する空気内に燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、中央の吸気ポート内を通過する空気の流量が該中央の吸気ポートの両側にある各吸気ポート内を通過する空気の流量よりも多いときにポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行い、
成層燃焼運転時には、上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁の開弁期間が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁の開弁期間よりも長くされる、筒内・ポート噴射式内燃機関。
In-cylinder / port-injection type internal combustion engine comprising an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine combustion chamber and an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine intake passage.
During the stratified charge combustion operation, fuel is injected from the in-cylinder injector during the intake stroke, and fuel is injected from the intake manifold injector after the start of fuel injection from the in-cylinder injector and before the intake valve is closed. There line the injection,
Three intake ports communicate with the combustion chamber of each cylinder, and the port injection injector injects fuel into the air passing through the central intake port among these three intake ports,
During stratified combustion operation, fuel injection from the port injector is performed when the flow rate of air passing through the central intake port is greater than the flow rate of air passing through the intake ports on both sides of the central intake port. Done
An in- cylinder / port-injection internal combustion engine in which the opening period of the intake valve corresponding to the central intake port is longer than the opening period of the intake valves corresponding to the intake ports on both sides during the stratified combustion operation .
成層燃焼運転時には、吸気弁のリフト量が最大となった時期以降に筒内噴射用インジェクタ及びポート噴射用インジェクタからの燃料噴射を行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の筒内・ポート噴射式内燃機関。 The in-cylinder system according to any one of claims 1 to 3, wherein during stratified combustion operation, fuel is injected from an in-cylinder injector and a port injector after a time when the lift amount of the intake valve becomes maximum.・ Port injection internal combustion engine. 成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切替可能であり、
均質燃焼運転時にはポート噴射用インジェクタからの燃料噴射開始後に筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載の筒内・ポート噴射式内燃機関。
It is possible to switch between stratified combustion operation and homogeneous combustion operation,
The in-cylinder / port-injection type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein during homogeneous combustion operation, fuel injection from the in-cylinder injector is performed after the start of fuel injection from the port injector.
上記中央の吸気ポートに対応する吸気弁のバルブ径が上記両側にある吸気ポートに対応する吸気弁のバルブ径よりも大きくされる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の筒内・ポート噴射式内燃機関。 The in-cylinder engine according to any one of claims 1 to 5 , wherein a valve diameter of the intake valve corresponding to the central intake port is made larger than a valve diameter of the intake valve corresponding to the intake ports on both sides. Port injection internal combustion engine.
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