JP5310951B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to prevent variations in combustion between cycles and provide stabilized combustion by injecting fuel mainly through an intake port through which a reduced flow of air is allowed. An engine (10) is provided with first and second intake ports (20A, 20B), first and second exhaust ports (22A, 22B), first and second fuel injection valves (24A, 24B), and an SCV (36). In the intake stroke, while the first intake port (20A) is blocked with the SCV (36), the second intake port (20B) allows air to flow into the cylinder and the first fuel injection valve (24A) injects fuel into the intake port (20A). Since this allows the injected fuel not to be significantly affected by the air flow in the first intake port (20A), the injected fuel can be fed into the cylinder while maintaining a natural spray shape. It is thus possible to prevent variations in combustion between cycles which would otherwise result from disturbance of the spray shape.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、1つの気筒に複数の吸気ポートを備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine having a plurality of intake ports in one cylinder.

従来技術として、例えば特許文献1(日本特開2003−314339号公報)に開示されているように、各気筒に2つの吸気ポートを設け、それぞれの吸気ポートに燃料噴射弁と吸気制御弁とを配置した内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、個々の気筒において、2つの吸気ポートにそれぞれ形状が異なる(吸気ポートの遮断面積が異なる)吸気制御弁を配置している。そして、内燃機関の運転中には、一方の吸気制御弁を閉弁し、他方の吸気制御弁を開弁した状態で、吸気制御弁が開弁している側の吸気ポートに燃料を噴射する。これにより、従来技術では、吸気制御弁の開度に応じて各吸気ポートでの噴射量を個別に制御し、燃焼を安定させるようにしている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-314339), each cylinder is provided with two intake ports, and a fuel injection valve and an intake control valve are provided in each intake port. A control device for an arranged internal combustion engine is known. In the prior art, intake control valves having different shapes (different shut-in areas of the intake ports) are arranged in the two intake ports in each cylinder. During operation of the internal combustion engine, fuel is injected into the intake port on the side where the intake control valve is open with one intake control valve closed and the other intake control valve opened. . As a result, in the prior art, the injection amount at each intake port is individually controlled according to the opening of the intake control valve to stabilize combustion.
The applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.

日本特開2003−314339号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-314339 日本特開2006−144752号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-144752 日本特開2009−062946号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-062946 日本特開2008−291686号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-291686 日本特開平06−241054号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-241054 日本特開2009−103108号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-103108 日本特開2004−251143号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-251143 日本特開2001−323828号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-323828 日本特開平06−323168号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-323168

ところで、上述した従来技術では、吸気制御弁を開弁した側の吸気ポートに燃料を噴射し、噴射燃料と空気とを同期させて筒内に導入する構成としている。しかしながら、吸気ポート内に生じる空気流は、機関回転数、負荷、吸気制御弁の開度等に応じて複雑に変化する。従って、この空気流中に燃料を噴射すると、燃料の噴霧形状や空気との混合状態が不規則に変化し、これに伴って吸気ポートの壁面や吸気バルブに付着する燃料の付着量、付着位置等が変動する。このため、従来技術では、燃料噴射量や噴射時期を一定とした状態でも、混合気の燃焼状態がサイクル毎に変動する現象(サイクル間の燃焼ばらつき)が生じ、排気エミッションが悪化するという問題がある。   By the way, in the above-described prior art, fuel is injected into the intake port on the side where the intake control valve is opened, and the injected fuel and air are synchronized and introduced into the cylinder. However, the air flow generated in the intake port changes in a complicated manner depending on the engine speed, the load, the opening degree of the intake control valve, and the like. Therefore, when fuel is injected into this air flow, the fuel spray shape and the state of mixing with air change irregularly, and the amount and position of fuel adhering to the wall surface of the intake port and the intake valve accordingly. Etc. fluctuate. For this reason, the conventional technology has a problem that even when the fuel injection amount and the injection timing are fixed, a phenomenon in which the combustion state of the air-fuel mixture fluctuates for each cycle (combustion variation between cycles) occurs and exhaust emission deteriorates. is there.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、吸気ポート内に燃料噴射弁を備えた内燃機関のサイクル間の燃焼ばらつきを抑制し、燃焼を安定させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress combustion variation between cycles of an internal combustion engine having a fuel injection valve in an intake port, thereby stabilizing combustion. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be made to operate.

第1の発明は、上流側が吸気通路に接続され、下流側がそれぞれ異なる位置で筒内に開口する第1,第2の吸気ポートと、
前記第1,第2の吸気ポートに設けられた第1,第2の吸気バルブと、
前記第1,第2の吸気ポートに燃料を噴射する第1,第2の燃料噴射弁と、
前記第1の燃料噴射弁の上流側で前記第1の吸気ポートに設けられ、前記第1の吸気ポートの流路面積を変化させる吸気調整弁と、
少なくとも吸気行程において、前記吸気調整弁を閉じ側に駆動して前記第1の吸気ポートの空気流量を前記第2の吸気ポートの空気流量よりも減少させ、かつ、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射量を前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも多く設定した状態で燃料噴射を実行する噴射状態制御手段と、を備えることを特徴とする。
1st invention, 1st 2nd intake port which the upstream side is connected to an intake passage, and the downstream side opens in a pipe in a different position, respectively,
First and second intake valves provided in the first and second intake ports;
First and second fuel injection valves for injecting fuel into the first and second intake ports;
An intake adjustment valve that is provided in the first intake port upstream of the first fuel injection valve and changes a flow passage area of the first intake port;
At least in the intake stroke, the intake adjustment valve is driven to the closed side to reduce the air flow rate of the first intake port to be lower than the air flow rate of the second intake port, and the first fuel injection valve Injection state control means for performing fuel injection in a state where the fuel injection amount is set to be larger than the fuel injection amount of the second fuel injection valve.

第2の発明によると、前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁を閉じて前記第1の吸気ポート内の空気流を遮断した状態で、前記第1の吸気バルブの開弁期間中に前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としている。   According to the second invention, the injection state control means closes the intake adjustment valve and shuts off the air flow in the first intake port, and the injection state control means during the opening period of the first intake valve. The fuel is injected by the first fuel injection valve.

第3の発明は、前記第1の燃料噴射弁により噴射する1サイクル分の噴射燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射手段を備える。   3rd invention is provided with the division | segmentation injection means which divides | segments and injects the injection fuel for 1 cycle injected by the said 1st fuel injection valve in multiple times.

第4の発明は、前記第1,第2の吸気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第2の吸気バルブの閉弁時期を前記第1の吸気バルブの閉弁時期よりも遅らせる閉弁時期制御手段と、を備える。
A fourth invention is a variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves for each valve;
Valve closing timing control means for delaying the closing timing of the second intake valve from the closing timing of the first intake valve.

第5の発明は、前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも多く設定した状態で燃料噴射を実行する噴射状態変更手段と、
前記第1の吸気バルブの温度を上昇させるときに、前記噴射状態制御手段に代えて前記噴射状態変更手段を作動させる制御切換手段と、を備える。
5th invention, the injection state change means which performs a fuel injection in the state which set more fuel injection quantity of the said 2nd fuel injection valve than the fuel injection quantity of the said 1st fuel injection valve,
Control switching means for operating the injection state changing means instead of the injection state control means when raising the temperature of the first intake valve.

第6の発明によると、前記制御切換手段は、内燃機関の空燃比が理論空燃比の近傍である場合に、前記噴射状態変更手段を作動させ、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合に、前記噴射状態制御手段を作動させる構成としている。   According to a sixth invention, the control switching means operates the injection state changing means when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is close to the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, the injection state control means is operated.

第7の発明は、前記第2の吸気バルブのリフト量を可変に設定することが可能なリフト量可変機構と、
内燃機関の始動時に前記第2の吸気バルブのリフト量を始動後のリフト量と比較して減少させる始動リフト量減少手段と、を備える。
A seventh aspect of the present invention is a lift amount variable mechanism capable of variably setting a lift amount of the second intake valve;
And a starting lift amount reducing means for reducing the lift amount of the second intake valve compared with the lift amount after starting when the internal combustion engine is started.

第8の発明は、前記第2の吸気ポートのうち筒内外周に空気を流入させる部位を除いて当該吸気ポートを閉じることが可能な遮断弁であって、少なくとも吸気行程の後半に閉じ側に駆動される吸気部分遮断弁を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半に燃料を噴射する構成としている。
The eighth invention is a shut-off valve capable of closing the intake port except for a portion of the second intake port that allows air to flow into the outer periphery of the cylinder, at least in the latter half of the intake stroke. Equipped with a driven intake partial shut-off valve,
The injection state control means is configured to inject fuel into the first half of the intake stroke by the first fuel injection valve.

第9の発明は、前記第1,第2の吸気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第2の吸気バルブの閉弁時期を前記第1の吸気バルブの閉弁時期よりも遅らせる閉弁時期制御手段と、を備える。
A ninth invention is a variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves for each valve;
Valve closing timing control means for delaying the closing timing of the second intake valve from the closing timing of the first intake valve.

第10の発明は、内燃機関の始動時に点火時期を遅角させる点火遅角手段を備え、
前記噴射状態制御手段は、内燃機関の始動時に前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半と後半にそれぞれ燃料を噴射する構成としている。
A tenth aspect of the invention includes an ignition retarding means for retarding an ignition timing when starting an internal combustion engine,
The injection state control means is configured to inject fuel in the first half and the second half of the intake stroke by the first fuel injection valve when the internal combustion engine is started.

第11の発明は、前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記第1,第2の排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第1,第2の吸気バルブと前記第1,第2の排気バルブのうち、前記第1,第2の吸気バルブのみを吸気行程の前半に開弁し、前記第1の排気バルブのみを吸気行程の後半に開弁する開弁期間制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半に燃料を噴射する構成としている。
An eleventh aspect of the present invention is the first and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports,
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves for each valve;
Of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves, only the first and second intake valves are opened in the first half of the intake stroke, and only the first exhaust valve is opened. And a valve opening period control means that opens in the latter half of the intake stroke,
The injection state control means is configured to inject fuel into the first half of the intake stroke by the first fuel injection valve.

第12の発明は、前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記第1,第2の排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第1,第2の吸気バルブを吸気行程の前半及び後半にわたって開弁し、前記第1の排気バルブを吸気行程の後半に開弁する開弁期間制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半と後半にそれぞれ燃料を噴射する構成としている。
In a twelfth aspect, the first and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports,
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves for each valve;
Valve opening period control means for opening the first and second intake valves over the first half and the second half of the intake stroke, and opening the first exhaust valve in the second half of the intake stroke;
The injection state control means is configured to inject fuel in the first half and the second half of the intake stroke by the first fuel injection valve.

第13の発明は、前記第2の吸気ポートのうち筒内外周に対応する部位を除いて当該吸気ポートを閉じることが可能な遮断弁であって、少なくとも吸気行程の前半に閉じ側に駆動される吸気部分遮断弁を備える。   A thirteenth aspect of the invention is a shut-off valve capable of closing the intake port except for a portion corresponding to the inner and outer circumferences of the second intake port, and is driven to the closed side at least in the first half of the intake stroke. An intake partial shutoff valve is provided.

第14の発明は、前記第1の排気ポートのうち筒内外周に対応する部位を除いて当該排気ポートを閉じることが可能な遮断弁であって、吸気行程の後半に閉じ側に駆動される排気部分遮断弁を備える。   A fourteenth aspect of the invention is a shut-off valve capable of closing the exhaust port except for a portion corresponding to the inner and outer circumferences of the first exhaust port, and is driven to the closing side in the latter half of the intake stroke. An exhaust partial shutoff valve is provided.

第15の発明は、前記第1,第2の吸気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
吸気行程において、前記第2の吸気バルブの開弁時期を前記第1の吸気バルブの開弁時期よりも遅らせる開弁時期制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁により前記第1の吸気ポートを遮断した状態で、前記第1の吸気バルブが開弁してから前記第2の吸気バルブが開弁するまでの間に、前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としている。
A fifteenth aspect of the invention is a variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves for each valve;
An opening timing control means for delaying the opening timing of the second intake valve from the opening timing of the first intake valve in the intake stroke;
The injection state control means is in a state where the first intake valve is opened and the second intake valve is opened after the first intake port is shut off by the intake adjustment valve. The fuel is injected by the first fuel injection valve.

第16の発明は、排気ポートに設けられた排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記排気バルブを排気上死点の前に閉弁し、前記排気バルブが閉弁してから排気上死点が到来するまでの間に前記第1の吸気バルブを開弁し、かつ、前記第2の吸気バルブを排気上死点の後に開弁する開閉時期制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁により前記第1の吸気ポートを遮断した状態で、前記第1の吸気バルブが開弁してから排気上死点が到来するまでの間に、前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としている。
The sixteenth invention comprises an exhaust valve provided at the exhaust port;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the exhaust valves for each valve;
Closing the exhaust valve before exhaust top dead center, opening the first intake valve between exhaust valve closing and exhaust top dead center, and And an opening / closing timing control means for opening the intake valve of 2 after exhaust top dead center,
The injection state control means is configured such that the first intake port is shut off by the intake adjustment valve and the first intake valve is opened until the exhaust top dead center arrives. The fuel is injected by one fuel injection valve.

第17の発明によると、前記噴射状態制御手段は、
前記第1の燃料噴射弁により排気上死点の前,後にそれぞれ燃料を噴射する上死点前後噴射手段と、
機関回転数が基準値以上の場合には、排気上死点前の燃料噴射量を排気上死点後の燃料噴射量よりも増加させ、機関回転数が基準値未満の場合には、排気上死点後の燃料噴射量を排気上死点前の燃料噴射量よりも増加させる噴射量制御手段と、を備える。
According to a seventeenth aspect, the injection state control means is
Injection means before and after top dead center for injecting fuel before and after exhaust top dead center by the first fuel injection valve;
If the engine speed is above the reference value, increase the fuel injection amount before exhaust top dead center over the fuel injection amount after exhaust top dead center, and if the engine speed is below the reference value, Injection amount control means for increasing the fuel injection amount after the dead center more than the fuel injection amount before the exhaust top dead center.

第18の発明は、筒内の混合気を圧縮により自着火させる自着火燃焼制御手段を備える。   The eighteenth aspect of the invention comprises self-ignition combustion control means for self-igniting the air-fuel mixture in the cylinder by compression.

第19の発明は、前記第1の吸気ポート及び前記第1の燃料噴射弁は、平面視において燃焼室の中心を通る基準の直線に対して一側に配置し、前記第2の吸気ポート及び前記第2の燃料噴射弁は、前記基準の直線に対して他側に配置し、
少なくとも前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射方向は、前記燃焼室の中心側に向けて傾斜させる構成としている。
In a nineteenth aspect of the invention, the first intake port and the first fuel injection valve are arranged on one side with respect to a reference straight line passing through the center of the combustion chamber in a plan view, and the second intake port and The second fuel injection valve is disposed on the other side with respect to the reference straight line,
At least the fuel injection direction of the first fuel injection valve is inclined toward the center of the combustion chamber.

第20の発明は、前記基準の直線と平行な方向において前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、を備え、
前記第1の燃料噴射弁から噴射された燃料が平面視において拡がる角度である燃料噴射角は、前記第2の吸気バルブの中心と前記第1の排気バルブの中心とが当該燃料噴射角の内側に収まる角度に設定する構成としている。
A twentieth aspect of the invention includes first and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports in a direction parallel to the reference straight line.
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports,
The fuel injection angle, which is an angle at which the fuel injected from the first fuel injection valve expands in plan view, is such that the center of the second intake valve and the center of the first exhaust valve are inside the fuel injection angle. The angle is set to be within the range.

第21の発明は、前記第1の燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の中心線は、平面視において前記燃焼室の中心よりも前記第2の燃料噴射弁に近い位置を通るように配置する構成としている。   In a twenty-first aspect, the center line of the fuel spray injected from the first fuel injection valve is disposed so as to pass through a position closer to the second fuel injection valve than the center of the combustion chamber in a plan view. It is configured to do.

第22の発明によると、前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気行程の前半に設定する構成としている。   According to a twenty-second aspect, the injection state control means sets the fuel injection period of the first fuel injection valve to the first half of the intake stroke.

第23の発明は、内燃機関が高回転高負荷状態で運転される場合に、前記噴射状態制御手段に代わって作動する手段であって、前記吸気調整弁を開弁した状態で前記第1,第2の燃料噴射弁により燃料噴射を実行する高出力時制御手段を備える。   A twenty-third aspect of the invention is a means that operates in place of the injection state control means when the internal combustion engine is operated in a high rotation and high load state, and the first and first intake valves are opened when the intake adjustment valve is opened. High-power control means for performing fuel injection by the second fuel injection valve is provided.

第24の発明によると、前記噴射状態制御手段は、内燃機関の負荷が増加するほど、前記吸気調整弁を開き側に駆動すると共に前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を増加させ、前記第1,第2の燃料噴射弁による燃料噴射量の差分を減少させる構成としている。   According to a twenty-fourth aspect of the invention, the injection state control means drives the intake adjustment valve to the open side and increases the fuel injection amount of the second fuel injection valve as the load of the internal combustion engine increases, The difference between the fuel injection amounts by the first and second fuel injection valves is reduced.

第25の発明は、上流側が吸気通路に接続され、下流側がそれぞれ異なる位置で筒内に開口する第1,第2の吸気ポートと、
前記第1,第2の吸気ポートに燃料を噴射する第1,第2の燃料噴射弁と、
吸気行程において前記第1の吸気ポートの空気流量が前記第2の吸気ポートの空気流量よりも少ないときに、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射量を前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも多く設定した状態で燃料噴射を実行する噴射状態制御手段と、を備えることを特徴とする。
In a twenty-fifth aspect of the invention, first and second intake ports that are connected to the intake passage on the upstream side and open into the cylinder at different positions on the downstream side,
First and second fuel injection valves for injecting fuel into the first and second intake ports;
When the air flow rate of the first intake port is smaller than the air flow rate of the second intake port in the intake stroke, the fuel injection amount of the first fuel injection valve is set to the fuel injection amount of the second fuel injection valve. And an injection state control means for executing fuel injection in a state set to be larger than the amount.

第1の発明によれば、吸気調整弁により第1の吸気ポートを通過する空気量が第2の吸気ポートと比較して少なくなることに着目し、吸気調整弁を閉じ側に駆動したときに第1の吸気ポートに噴射される燃料の量を増加させる。これにより、吸気ポート内に噴射された燃料の噴霧形状が空気流によって乱れるのを防止し、周囲の構造物に対する燃料の付着量や付着位置を安定させることができる。従って、噴霧形状の乱れによるサイクル間の燃焼ばらつきを抑制し、例えばリーン燃焼が可能な運転領域を拡大することができ、排気エミッションを向上させることができる。また、主として第2の吸気ポートから筒内に空気を流入させることにより、筒内にスワール流を形成することができる。このスワール流により混合気の均質性が向上し、また筒内気流の乱れ向上により燃焼速度を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, when the intake adjustment valve is driven to the closed side, it is noted that the amount of air passing through the first intake port by the intake adjustment valve is smaller than that of the second intake port. The amount of fuel injected into the first intake port is increased. Thus, the spray shape of the fuel injected into the intake port is prevented from being disturbed by the air flow, and the amount and position of fuel adhering to the surrounding structure can be stabilized. Therefore, variation in combustion between cycles due to disturbance of the spray shape can be suppressed, and for example, an operation region in which lean combustion can be performed can be expanded, and exhaust emission can be improved. Further, a swirl flow can be formed in the cylinder by mainly flowing air into the cylinder from the second intake port. This swirl flow improves the homogeneity of the air-fuel mixture, and the combustion speed can be improved by improving the turbulence of the in-cylinder airflow.

第2の発明によれば、吸気調整弁により第1の吸気ポートの空気流を遮断し、吸気ポート内の空気が安定的に滞留した状態を実現することができる。これにより、噴射燃料は、空気流の影響を受けずに、吸気ポートの開口部から筒内に進入することができる。   According to the second aspect of the present invention, the air flow in the first intake port can be blocked by the intake adjustment valve, and a state where the air in the intake port is stably retained can be realized. Thus, the injected fuel can enter the cylinder from the opening of the intake port without being affected by the air flow.

第3の発明によれば、1サイクル分の噴射燃料を何回かに分けて少量ずつ噴射することができるので、噴射燃料の気化を促進し、混合気の均質性を高めることができる。従って、混合気の燃焼速度を更に向上させ、リーン燃焼が可能な空燃比の限界(リーン限界)を拡大することができ、未燃燃料によるHCの発生を抑制することができる。   According to the third aspect of the invention, the injected fuel for one cycle can be divided into several times and injected in small amounts, so that the vaporization of the injected fuel can be promoted and the homogeneity of the air-fuel mixture can be improved. Therefore, the combustion speed of the air-fuel mixture can be further improved, the limit of the air-fuel ratio (lean limit) at which lean combustion is possible can be expanded, and the generation of HC due to unburned fuel can be suppressed.

第4の発明によれば、第2の吸気バルブの閉弁時期を遅らせることにより、吸入空気量を減少させ、所謂アトキンソンサイクルを実現することができる。これにより、熱効率を改善し、燃費を向上させることができる。一方、第1の吸気バルブの閉弁時期を早めることができるので、噴射燃料が筒内から第1の吸気ポートに吹き返すのを抑制することができる。これにより、吹き返した噴射燃料が次のサイクルに持ち越されることがないので、加速及び減速運転時の応答性を向上させることができ、また、サイクル間の燃焼ばらつきやトルク変動を低減することができる。   According to the fourth invention, the so-called Atkinson cycle can be realized by reducing the intake air amount by delaying the closing timing of the second intake valve. Thereby, thermal efficiency can be improved and fuel consumption can be improved. On the other hand, since the closing timing of the first intake valve can be advanced, it is possible to prevent the injected fuel from blowing back from the inside of the cylinder to the first intake port. As a result, the injected fuel that is blown back is not carried over to the next cycle, so the responsiveness during acceleration and deceleration operations can be improved, and combustion variations and torque fluctuations between cycles can be reduced. .

第5の発明によれば、制御切換手段は、噴射状態制御手段に代えて噴射状態変更手段を作動させることができる。これにより、第1の吸気バルブの近傍で多量の燃料が噴射されない状態を実現し、第1の吸気バルブが噴射燃料により冷却されるのを抑制することができる。従って、必要に応じて第1の吸気バルブの温度を上昇させることができ、第1の吸気バルブにデポジットが付着するのを抑制することができる。   According to the fifth aspect, the control switching means can operate the injection state changing means in place of the injection state control means. As a result, a state where a large amount of fuel is not injected in the vicinity of the first intake valve can be realized, and the first intake valve can be prevented from being cooled by the injected fuel. Therefore, the temperature of the first intake valve can be increased as necessary, and deposits can be suppressed from adhering to the first intake valve.

第6の発明によれば、空燃比がストイキの近傍である場合には、燃焼温度が高くなる傾向がある。従って、空燃比がストイキとなるタイミングで噴射状態変更手段を作動させることにより、このタイミングを利用して第1の吸気バルブを短時間で効率よく加熱することができる。これにより、リーン燃焼時に噴射状態制御手段を作動させつつ、ストイキ燃焼時にデポジットの抑制効果を得ることができる。   According to the sixth aspect of the invention, when the air-fuel ratio is in the vicinity of stoichiometric, the combustion temperature tends to increase. Therefore, by operating the injection state changing means at the timing when the air-fuel ratio becomes stoichiometric, the first intake valve can be efficiently heated in a short time using this timing. As a result, it is possible to obtain a deposit suppressing effect during stoichiometric combustion while operating the injection state control means during lean combustion.

第7の発明によれば、始動時には、第2の吸気ポートの流路面積をバルブリフト量に応じて減少させ、当該吸気ポートから筒内に流入する空気の流速を増大させることができる。これにより、燃料の噴射方向と対向する方向において、筒内のスワール流を強くすることができ、このスワール流により噴射燃料の勢いを低下させ、噴射燃料を効率よく拡散することができる。この結果、冷間始動時でも、噴射燃料の気化を促進し、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。従って、内燃機関の始動性や始動時の排気エミッションを改善することができる。   According to the seventh aspect, at the time of start-up, the flow area of the second intake port can be reduced according to the valve lift amount, and the flow rate of air flowing into the cylinder from the intake port can be increased. As a result, the swirl flow in the cylinder can be strengthened in the direction opposite to the fuel injection direction, the momentum of the injected fuel can be reduced by this swirl flow, and the injected fuel can be diffused efficiently. As a result, vaporization of the injected fuel can be promoted even during a cold start, and the fuel can be prevented from adhering to the cylinder inner wall surface. Therefore, the startability of the internal combustion engine and the exhaust emission at the start can be improved.

第8の発明によれば、吸気行程の前半には、第1の燃料噴射弁から噴射された燃料と、第2の吸気ポートから流入する空気とによって筒内に混合気が形成される。また、吸気行程の後半には、吸気部分遮断弁の作用により、第2の吸気ポートから筒内外周に空気のみが流入する。これにより、筒内中央部に混合気層を形成し、筒内外周に空気層を形成することができるので、成層燃焼を実現することができる。従って、少量の燃料噴射でも燃焼を安定させ、リーン燃焼を容易に行うことができる。また、ポンプ損失や冷却損失を抑制し、燃費を向上させることができる。   According to the eighth aspect, in the first half of the intake stroke, an air-fuel mixture is formed in the cylinder by the fuel injected from the first fuel injection valve and the air flowing in from the second intake port. Further, in the latter half of the intake stroke, only air flows from the second intake port into the cylinder outer periphery due to the action of the intake partial shutoff valve. As a result, an air-fuel mixture layer can be formed in the center of the cylinder and an air layer can be formed on the outer periphery of the cylinder, so that stratified combustion can be realized. Accordingly, combustion can be stabilized even with a small amount of fuel injection, and lean combustion can be easily performed. Moreover, pump loss and cooling loss can be suppressed, and fuel consumption can be improved.

第9の発明によれば、前記第4の発明と同様に、アトキンソンサイクルの作用効果を得ることができる。しかも、アトキンソンサイクルでは、第2の吸気バルブの閉弁時期が遅くなることにより、筒内の混合気が第2の吸気ポートに吹き返す可能性がある。これに対し、第9の発明では、仮に第2の吸気ポートへの吹き返しが生じたとしても、吹き返すガスは筒内外周の空気層となる。従って、筒内の混合気量が吹き返しにより変動するのを抑制し、サイクル間の燃焼ばらつきを低減することができる。   According to the ninth aspect, the effect of the Atkinson cycle can be obtained as in the fourth aspect. In addition, in the Atkinson cycle, there is a possibility that the air-fuel mixture in the cylinder blows back to the second intake port due to the late closing timing of the second intake valve. On the other hand, in the ninth invention, even if blowback to the second intake port occurs, the blown back gas becomes an air layer on the outer periphery in the cylinder. Therefore, it is possible to suppress the air-fuel mixture amount in the cylinder from fluctuating due to blow-back and reduce the combustion variation between cycles.

第10の発明によれば、点火プラグの近傍に混合気層を形成するので、この混合気層により始動時の着火性を高めることができる。また、吸気行程後半の燃料噴射は、筒内外周にも混合気を形成することができ、混合気の燃焼量を増加させ、排気温度を上昇させることができる。さらに、点火時期を遅角させることにより、排気温度の上昇を促進することができる。従って、内燃機関の始動性を高めることができ、また、冷間始動時でも触媒を速やかに暖機することができる。   According to the tenth aspect of the invention, since the air-fuel mixture layer is formed in the vicinity of the spark plug, the air-fuel mixture layer can improve the ignitability at the start. Further, the fuel injection in the latter half of the intake stroke can form an air-fuel mixture also on the inner and outer periphery of the cylinder, and can increase the combustion amount of the air-fuel mixture and raise the exhaust gas temperature. Furthermore, the exhaust gas temperature can be increased by retarding the ignition timing. Therefore, the startability of the internal combustion engine can be improved, and the catalyst can be quickly warmed up even during a cold start.

第11の発明によれば、吸気行程の前半には、筒内に混合気を形成し、吸気行程の後半には、第1の排気ポートから筒内に排気ガスを導入することができる。このとき、第1の排気ポートは、吸気行程の前半に筒内に空気を導入する第2の吸気ポートと対向していないので、排気ガスを筒内外周に導入することができる。これにより、筒内中央部に混合気層が形成され、筒内外周に排気ガス(EGRガス)層が形成された成層EGRを実現することができる。従って、成層燃焼により燃費を改善することができる。また、EGRを実行し、かつ空燃比を理論空燃比に保持し、三元触媒によって排気ガス中のNOxを低減することができる。   According to the eleventh aspect, an air-fuel mixture can be formed in the cylinder in the first half of the intake stroke, and exhaust gas can be introduced into the cylinder from the first exhaust port in the second half of the intake stroke. At this time, since the first exhaust port is not opposed to the second intake port that introduces air into the cylinder in the first half of the intake stroke, the exhaust gas can be introduced into the outer periphery of the cylinder. As a result, it is possible to realize a stratified EGR in which an air-fuel mixture layer is formed in the center of the cylinder and an exhaust gas (EGR gas) layer is formed on the outer periphery of the cylinder. Therefore, fuel efficiency can be improved by stratified combustion. Further, EGR can be executed, the air-fuel ratio can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and NOx in the exhaust gas can be reduced by the three-way catalyst.

第12の発明によれば、前記第11の発明とほぼ同様に、成層EGRを実現することができる。また、第2の吸気バルブを吸気行程の後半にも開弁し、燃料噴射を吸気行程の後半にも実行するので、筒内外周には、排気ガスと混合気とが混在したガス層を形成することができる。このガス層は、筒内中央部からの火炎伝播では燃焼し難いが、燃焼行程の後半において、自らに含まれる排気ガスの熱により自着火して燃焼する。従って、筒内に導入した排気ガスの熱を利用して、筒内外周に残留し易い未燃燃料を確実に燃焼させることができる。これにより、排気ガス中のHCを抑制し、排気エミッションを向上させることができる。   According to the twelfth invention, the stratified EGR can be realized in substantially the same manner as the eleventh invention. In addition, since the second intake valve is opened in the second half of the intake stroke and fuel injection is also executed in the second half of the intake stroke, a gas layer in which exhaust gas and air-fuel mixture are mixed is formed on the outer periphery of the cylinder. can do. This gas layer is difficult to burn by flame propagation from the central part of the cylinder, but burns by self-ignition by the heat of exhaust gas contained in itself in the latter half of the combustion stroke. Therefore, the unburned fuel that tends to remain on the outer periphery of the cylinder can be reliably burned using the heat of the exhaust gas introduced into the cylinder. Thereby, HC in exhaust gas can be suppressed and exhaust emission can be improved.

第13の発明によれば、吸気部分遮断弁は、吸気行程の前半において、筒内のスワール流を強くすることができ、かつ、スワール流が流れる位置を筒内壁面に接近させることができる。これにより、吸気行程の後半には、強いスワール流を利用して排気ガスを筒内外周に効率よく誘導することができ、成層EGRの乱れを低減することができる。   According to the thirteenth aspect, the intake partial shutoff valve can strengthen the swirl flow in the cylinder in the first half of the intake stroke, and can bring the position where the swirl flow flows closer to the cylinder inner wall surface. Thereby, in the second half of the intake stroke, exhaust gas can be efficiently guided to the inner and outer peripheries using a strong swirl flow, and turbulence of the stratified EGR can be reduced.

第14の発明によれば、排気部分遮断弁は、吸気行程の後半において、排気ガスを筒内外周に強制的に流入させることができ、排気ガスが筒内中央部に流入するのを阻止することができる。従って、成層EGRを安定的に実現することができる。   According to the fourteenth aspect of the invention, the exhaust partial shut-off valve can force exhaust gas to flow into the cylinder outer periphery in the second half of the intake stroke, and prevent the exhaust gas from flowing into the cylinder center. be able to. Therefore, the stratified EGR can be realized stably.

第15の発明によれば、燃料の噴射時には、第1の吸気ポートが吸気調整弁により遮断され、他のポートがそれぞれバルブにより閉塞された状態で、ピストンが下降動作を行うことになる。これにより、負圧状態となった筒内に燃料を噴射することができるので、燃料の沸点を低下させ、噴射燃料の気化を促進することができる。そして、良好な混合気を速やかに形成し、噴射燃料が筒内壁面に付着するのを防止することができる。   According to the fifteenth aspect, at the time of fuel injection, the piston performs the lowering operation with the first intake port blocked by the intake adjustment valve and the other ports closed by the valves. As a result, fuel can be injected into the cylinder in a negative pressure state, so that the boiling point of the fuel can be lowered and vaporization of the injected fuel can be promoted. And a favorable air-fuel mixture can be formed quickly, and the injected fuel can be prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

第16の発明によれば、第1の吸気バルブが開弁してから第2の吸気バルブが開弁するまでの期間中には、第1の吸気ポートが吸気調整弁により遮断され、他のポートがそれぞれバルブにより閉塞された状態となる。これにより、筒内が密閉状態となるので、筒内に残留していた排気ガスは、排気上死点の前に一旦圧縮されて高温となる。この状態で燃料を噴射すると、噴射燃料は、高温の排気ガス中で自着火し易いラジカルな状態または成分に改質される。従って、燃料改質効果により噴射燃料を燃焼し易くすることができ、混合気の着火性を向上させることができる。また、高温の排気ガスにより噴射燃料の気化を促進し、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   According to the sixteenth aspect, during the period from when the first intake valve is opened to when the second intake valve is opened, the first intake port is blocked by the intake adjustment valve, Each port is closed by a valve. As a result, the inside of the cylinder is hermetically sealed, so that the exhaust gas remaining in the cylinder is once compressed before the exhaust top dead center and becomes high temperature. When the fuel is injected in this state, the injected fuel is reformed into a radical state or component that easily ignites in high-temperature exhaust gas. Therefore, the injected fuel can be easily burned by the fuel reforming effect, and the ignitability of the air-fuel mixture can be improved. Moreover, vaporization of the injected fuel can be promoted by the high-temperature exhaust gas, and the fuel can be prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

第17の発明によれば、高回転時には、排気上死点前の燃料噴射量を増加させることができ、燃料噴射から着火までの時間が短くても、燃料改質効果を十分に得ることができる。また、低回転時には、排気上死点後の燃料噴射量を増加させ、燃料改質効果と混合気の均質性を両立させることができる。従って、機関回転数に応じて燃料の改質レベルを適切に制御することができる。   According to the seventeenth aspect, at the time of high revolution, the fuel injection amount before exhaust top dead center can be increased, and a sufficient fuel reforming effect can be obtained even if the time from fuel injection to ignition is short. it can. Moreover, at the time of low rotation, the fuel injection amount after exhaust top dead center can be increased, and both the fuel reforming effect and the homogeneity of the air-fuel mixture can be achieved. Therefore, the fuel reforming level can be appropriately controlled according to the engine speed.

第18の発明によれば、筒内で一旦圧縮された高温の排気ガス中に燃料を噴射することにより、燃料改質を行うことができる。これにより、自着火燃焼制御の実行時には、低負荷運転領域でも噴射燃料を安定的に自着火させ、失火等を防止することができる。   According to the eighteenth aspect, fuel reforming can be performed by injecting fuel into the high-temperature exhaust gas once compressed in the cylinder. Thereby, at the time of execution of the self-ignition combustion control, the injected fuel can be stably self-ignited even in the low load operation region, and misfires can be prevented.

第19の発明によれば、第1の燃料噴射弁は、燃焼室の中心に向けて燃料を噴射することができる。これにより、噴射燃料の大部分は、筒内外周に沿って流れるスワール流に対して正面から衝突しないので、燃料の噴霧によりスワール流が弱められるのを防止することができる。従って、燃焼の直前までスワール流を保持することができるので、空気の乱流により混合気の均質化を促進し、燃焼性や燃費を向上させることができる。また、噴射燃料を燃焼室の直径方向、即ち、筒内壁面までの距離が最も長くなる方向に向けて噴射することができ、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   According to the nineteenth aspect, the first fuel injection valve can inject fuel toward the center of the combustion chamber. As a result, most of the injected fuel does not collide with the swirl flow flowing along the outer periphery of the cylinder from the front, so that the swirl flow can be prevented from being weakened by the fuel spray. Therefore, since the swirl flow can be maintained until immediately before combustion, the homogenization of the air-fuel mixture can be promoted by the turbulent air flow, and the combustibility and fuel consumption can be improved. Further, the injected fuel can be injected in the diameter direction of the combustion chamber, that is, in the direction in which the distance to the cylinder inner wall surface becomes the longest, and the fuel can be prevented from adhering to the cylinder inner wall surface.

第20の発明によれば、第1の燃料噴射弁による燃料噴射角の範囲内に筒内空間の大部分を収めることができる。これにより、噴射燃料を筒内の広い範囲に分散させ、燃料の気化を促進することができ、筒内全体に均質な混合気を形成することができる。   According to the twentieth invention, most of the in-cylinder space can be accommodated within the range of the fuel injection angle by the first fuel injection valve. Thereby, the injected fuel can be dispersed in a wide range in the cylinder, fuel vaporization can be promoted, and a homogeneous air-fuel mixture can be formed throughout the cylinder.

第21の発明によれば、筒内外周に沿って流れるスワール流の方向に対して、燃料の噴射方向を合わせることができる。これにより、燃料の噴霧によりスワール流を強めることができ、燃焼の直前までスワール流を保持することができる。従って、空気の乱流により混合気の均質化を促進し、燃焼性や燃費を向上させることができる。   According to the twenty-first aspect, the fuel injection direction can be matched to the direction of the swirl flow flowing along the outer periphery in the cylinder. Thereby, a swirl flow can be strengthened by spraying of fuel, and a swirl flow can be maintained until immediately before combustion. Therefore, the homogenization of the air-fuel mixture can be promoted by the turbulent air flow, and the combustibility and fuel consumption can be improved.

第22の発明によれば、吸気行程のうち筒内に生じるスワール流が比較的弱い前半の時期に、燃料の噴霧によってスワール流を加速することができる。従って、筒内のスワール流を吸気行程の前半から強くすることができ、第21の発明の効果をより顕著に発揮することができる。また、強いスワール流中に燃料を噴射すると、燃料の液滴が気化する前に遠心力を受けて筒内壁面に付着し易い。従って、スワール流が弱い時期に燃料を噴射することにより、噴射燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   According to the twenty-second aspect of the present invention, the swirl flow can be accelerated by fuel spray at the first half of the intake stroke when the swirl flow generated in the cylinder is relatively weak. Therefore, the swirl flow in the cylinder can be strengthened from the first half of the intake stroke, and the effect of the twenty-first invention can be exhibited more remarkably. In addition, when fuel is injected into a strong swirl flow, the fuel droplets are likely to adhere to the inner wall surface of the cylinder due to centrifugal force before vaporizing the fuel. Therefore, by injecting the fuel when the swirl flow is weak, it is possible to prevent the injected fuel from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

第23の発明によれば、高回転高負荷運転時には、吸気調整弁を開弁した状態で、第1,第2の燃料噴射弁により燃料噴射を実行し、吸入空気量及び燃料噴射量を十分に確保することができる。従って、運転状態に応じて制御を適切に切換えることができる。   According to the twenty-third aspect of the present invention, during the high rotation and high load operation, the fuel injection is executed by the first and second fuel injection valves with the intake adjustment valve opened, and the intake air amount and the fuel injection amount are sufficient. Can be secured. Therefore, the control can be appropriately switched according to the operating state.

第24の発明によれば、噴射状態制御手段は、内燃機関の負荷が増加するほど、吸気調整弁を開き側に駆動し、第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を増加させることができる。これにより、高負荷運転時においても、吸入空気量及び燃料噴射量を十分に確保することができ、運転性を向上させることができる。   According to the twenty-fourth aspect, the injection state control means can drive the intake adjustment valve to the open side and increase the fuel injection amount of the second fuel injection valve as the load of the internal combustion engine increases. Thereby, even at the time of high load operation, the intake air amount and the fuel injection amount can be sufficiently secured, and the drivability can be improved.

第25の発明によれば、吸気行程では、第1の吸気ポートの空気流量が少ないときに、燃料噴射を実行することができる。これにより、第1の燃料噴射弁から噴射された燃料は、第1の吸気ポート内で空気流の影響を大きく受けることがないので、燃料の噴霧形状が空気流によって乱れるのを防止することができる。従って、サイクル間の燃焼ばらつきを抑制し、排気エミッションを向上させることができる。また、主として第2の吸気ポートから筒内に空気を流入させることにより、筒内にスワール流を形成し、燃焼速度を向上させることができる。   According to the twenty-fifth aspect, in the intake stroke, fuel injection can be executed when the air flow rate of the first intake port is small. As a result, the fuel injected from the first fuel injection valve is not greatly affected by the air flow in the first intake port, so that the fuel spray shape can be prevented from being disturbed by the air flow. it can. Therefore, variation in combustion between cycles can be suppressed and exhaust emission can be improved. In addition, by causing air to flow mainly into the cylinder from the second intake port, a swirl flow can be formed in the cylinder and the combustion speed can be improved.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。It is a whole block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。It is a block diagram which expands and shows the structure of 1 cylinder of an engine. 噴射燃料安定化制御により得られる作用効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect obtained by injection fuel stabilization control. 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU. 本発明の実施の形態2における燃料の分割噴射を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the division | segmentation injection of the fuel in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において、第1,第2の吸気バルブの開閉時期を示す説明図である。In Embodiment 3 of this invention, it is explanatory drawing which shows the opening / closing timing of the 1st, 2nd intake valve. 本発明の実施の形態4において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 4 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU. 本発明の実施の形態5において、リフト量を減少させる制御の作用効果を示す説明図である。In Embodiment 5 of this invention, it is explanatory drawing which shows the effect of the control which reduces the lift amount. 本発明の実施の形態5において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 5 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU. 本発明の実施の形態6において、エンジンの1気筒の構成を示す構成図である。In Embodiment 6 of this invention, it is a block diagram which shows the structure of 1 cylinder of an engine. 本発明の実施の形態6における燃料の噴射時期を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the injection timing of the fuel in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6において、吸気部分遮断弁を用いた制御の作用効果を示す説明図である。In Embodiment 6 of this invention, it is explanatory drawing which shows the effect of control using an intake partial cutoff valve. 本発明の実施の形態7において、吸気バルブの開閉時期と燃料の噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 7 of this invention, it is explanatory drawing which shows the opening / closing timing of an intake valve, and the injection timing of a fuel. 本発明の実施の形態8において、始動時の燃料噴射時期等を示す説明図である。In Embodiment 8 of this invention, it is explanatory drawing which shows the fuel-injection timing at the time of starting, etc. 本発明の実施の形態9において、吸気バルブと排気バルブの開弁期間及び燃料噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 9 of this invention, it is explanatory drawing which shows the valve opening period and fuel injection timing of an intake valve and an exhaust valve. 実施の形態9の噴射燃料安定化制御により得られる作用効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect obtained by the injection fuel stabilization control of Embodiment 9. 実施の形態9の変形例を示す構成図である。FIG. 38 is a configuration diagram illustrating a modification of the ninth embodiment. 本発明の実施の形態10において、吸気バルブと排気バルブの開弁期間及び燃料噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 10 of this invention, it is explanatory drawing which shows the valve opening period and fuel injection timing of an intake valve and an exhaust valve. 本発明の実施の形態11において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 11 of this invention, it is explanatory drawing which shows the valve opening time of an intake valve, and fuel injection timing. 本発明の実施の形態12において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 12 of this invention, it is explanatory drawing which shows the valve opening time of an intake valve, and fuel injection timing. 本発明の実施の形態13において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。In Embodiment 13 of this invention, it is explanatory drawing which shows the valve opening time of an intake valve, and fuel injection timing. 排気上死点前,後の燃料噴射量とエンジン回転数との関係を示す特性線図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the fuel injection amount before and after exhaust top dead center and the engine speed. 本発明の実施の形態14において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。In Embodiment 14 of this invention, it is a block diagram which expands and shows the structure of 1 cylinder of an engine. 本発明の実施の形態15において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。In Embodiment 15 of this invention, it is a block diagram which expands and shows the structure of 1 cylinder of an engine. 本発明の実施の形態16において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。In Embodiment 16 of this invention, it is a block diagram which expands and shows the structure of 1 cylinder of an engine.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1では、4気筒エンジンを例示したが、本発明は、任意の気筒数の内燃機関に適用されるものである。エンジン10の各気筒には、図示しないピストンにより燃焼室12が形成されており、ピストンは、エンジン10の出力軸であるクランク軸に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路14と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路16とを備えている。吸気通路14には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ18が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment includes an engine 10 as an internal combustion engine. Although FIG. 1 illustrates a four-cylinder engine, the present invention is applied to an internal combustion engine having an arbitrary number of cylinders. A combustion chamber 12 is formed in each cylinder of the engine 10 by a piston (not shown), and the piston is connected to a crankshaft that is an output shaft of the engine 10. The engine 10 also includes an intake passage 14 that sucks intake air into each cylinder and an exhaust passage 16 through which exhaust gas is discharged from each cylinder. The intake passage 14 is provided with an electronically controlled throttle valve 18 that adjusts the amount of intake air.

また、各気筒は、第1,第2の吸気ポート20A,20Bと、第1,第2の排気ポート22A,22Bとをそれぞれ備えている。吸気ポート20A,20Bは、2つの並列な通路として形成され、上流側が吸気通路14に接続されると共に、下流側がそれぞれ異なる位置で燃焼室12に開口している。また、排気ポート22A,22Bは、上流側がそれぞれ異なる位置で燃焼室12に開口し、下流側が排気通路16に接続されている。   Each cylinder includes first and second intake ports 20A and 20B and first and second exhaust ports 22A and 22B, respectively. The intake ports 20A and 20B are formed as two parallel passages, and the upstream side is connected to the intake passage 14, and the downstream sides open to the combustion chamber 12 at different positions. Further, the exhaust ports 22A and 22B open to the combustion chamber 12 at different positions on the upstream side, and are connected to the exhaust passage 16 on the downstream side.

ここで、図2を参照して、吸気ポート20A,20Bと排気ポート22A,22Bの配置について説明する。図2は、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。この図に示すように、吸気ポート20A,20Bは、基準の直線Lを中心として一側と他側に配置されている。基準の直線Lは、気筒を軸線方向からみた状態(平面視)において、円形状をなす燃焼室12の中心を通って直径方向に延びた特定の直線として定義される。また、第1,第2の排気ポート22A,22Bも同様に、直線Lを挟んで一側と他側に配置されている。これにより、第1の排気ポート22Aは、直線Lと平行な方向において第1の吸気ポート20Aと対向しており、第2の排気ポート22Bは、同じく直線Lと平行な方向において第2の吸気ポート20Bと対向している。   Here, the arrangement of the intake ports 20A and 20B and the exhaust ports 22A and 22B will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing an enlarged configuration of one cylinder of the engine. As shown in this figure, the intake ports 20A and 20B are arranged on one side and the other side with a reference straight line L as the center. The reference straight line L is defined as a specific straight line extending in the diametrical direction through the center of the circular combustion chamber 12 when the cylinder is viewed from the axial direction (plan view). Similarly, the first and second exhaust ports 22A and 22B are arranged on one side and the other side with the straight line L in between. As a result, the first exhaust port 22A faces the first intake port 20A in a direction parallel to the straight line L, and the second exhaust port 22B also has the second intake port in the direction parallel to the straight line L. Opposite the port 20B.

また、各気筒は、図1に示すように、吸気ポート20A,20Bに配置された第1,第2の燃料噴射弁24A,24Bと、燃焼室12内(筒内)の混合気に点火する点火プラグ26と、吸気ポート20A,20Bをそれぞれ開閉する第1,第2の吸気バルブ28A,28Bと、排気ポート22A,22Bをそれぞれ開閉する第1,第2の排気バルブ30A,30Bとを備えている。燃料噴射弁24A,24Bは、吸気ポート20A,20Bの開口部に向けて燃料を噴射するように配置されている。   Further, as shown in FIG. 1, each cylinder ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 (in-cylinder) and the first and second fuel injection valves 24A and 24B disposed in the intake ports 20A and 20B. The spark plug 26 includes first and second intake valves 28A and 28B that open and close the intake ports 20A and 20B, respectively, and first and second exhaust valves 30A and 30B that open and close the exhaust ports 22A and 22B, respectively. ing. The fuel injection valves 24A and 24B are arranged so as to inject fuel toward the openings of the intake ports 20A and 20B.

このため、吸気バルブ28A,28Bが開弁した状態では、燃料噴射弁24A,24Bから吸気ポート20A,20Bに噴射された燃料が筒内に直接到達する構成となっている。また、燃料噴射弁24A,24Bの燃料噴射方向(略円錐状に広がる燃料の噴霧の中心線)は、平面視において直線Lと平行に設定されている(図3参照)。一方、点火プラグ26は、平面視において筒内の中心に配置されている。   For this reason, when the intake valves 28A and 28B are opened, the fuel injected from the fuel injection valves 24A and 24B to the intake ports 20A and 20B directly reaches the cylinder. The fuel injection directions of the fuel injection valves 24A and 24B (centerline of fuel spray spreading in a substantially conical shape) are set in parallel with the straight line L in plan view (see FIG. 3). On the other hand, the spark plug 26 is disposed at the center in the cylinder in plan view.

また、エンジン10は、吸気可変動弁機構32と、排気可変動弁機構34とを備えている。吸気可変動弁機構32は、吸気バルブ28A,28Bの開弁特性(開閉時期及びリフト量)をバルブ毎に独立して変更するもので、リフト量可変機構も構成している。また、排気可変動弁機構34は、排気バルブ30A,30Bの開弁特性をバルブ毎に独立して変更するものである。これらの可変動弁機構32,24は、例えば特開2007−16710号公報に記載されているような電磁駆動式の機構により構成されている。   The engine 10 also includes an intake variable valve mechanism 32 and an exhaust variable valve mechanism 34. The intake variable valve mechanism 32 changes the valve opening characteristics (opening / closing timing and lift amount) of the intake valves 28A and 28B independently for each valve, and also constitutes a lift amount variable mechanism. Further, the exhaust variable valve mechanism 34 changes the valve opening characteristics of the exhaust valves 30A and 30B independently for each valve. These variable valve mechanisms 32 and 24 are constituted by electromagnetically driven mechanisms as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-16710.

即ち、吸気可変動弁機構32は、ソレノイド等で電磁力を発生させることにより吸気バルブを開閉させるアクチュエータを備えている。そして、吸気可変動弁機構32は、後述のECU40からアクチュエータに入力される制御信号に応じて、吸気バルブ28A,28Bの開弁時期、閉弁時期及びリフト量をそれぞれ可変に設定する。また、排気可変動弁機構34も同様に、排気バルブ30A,30Bの開弁特性をそれぞれ可変に設定する。なお、本発明は、電磁駆動式の可変動弁機構32,24に限定されるものではなく、これに代えて、例えば特開2007−132326号公報に記載されているような揺動アーム型の可変動弁機構や、特開2000−87769号公報に記載されているようなVVT(Variable Valve Timing system)等を用いる構成としてもよい。   That is, the intake variable valve mechanism 32 includes an actuator that opens and closes the intake valve by generating electromagnetic force with a solenoid or the like. Then, the intake variable valve mechanism 32 variably sets the valve opening timing, the valve closing timing, and the lift amount of the intake valves 28A and 28B in accordance with a control signal input to the actuator from the ECU 40 described later. Similarly, the variable exhaust valve mechanism 34 also sets the valve opening characteristics of the exhaust valves 30A and 30B to be variable. The present invention is not limited to the electromagnetically driven variable valve mechanisms 32 and 24. Instead, for example, a swing arm type as described in JP-A-2007-132326 is used. A variable valve mechanism, a VVT (Variable Valve Timing system) as described in JP 2000-87769 A, or the like may be used.

また、エンジン10は、本実施の形態の吸気調整弁を構成するスワールコントロールバルブ(SCV)36を備えている。SCV36は、例えば電子制御式のバタフライ弁等により構成され、燃料噴射弁24Aの上流側で吸気ポート20Aに設けられている。SCV36は、その開度に応じて吸気ポート20Aの流路面積を変化させるもので、全閉位置では、吸気ポート20A内の空気流を遮断することができる。   The engine 10 also includes a swirl control valve (SCV) 36 that constitutes the intake air adjustment valve of the present embodiment. The SCV 36 is composed of, for example, an electronically controlled butterfly valve or the like, and is provided in the intake port 20A on the upstream side of the fuel injection valve 24A. The SCV 36 changes the flow passage area of the intake port 20A according to its opening, and can block the air flow in the intake port 20A in the fully closed position.

さらに、本実施の形態のシステムは、エンジン10やこれを搭載する車両の制御に必要な各種のセンサを含むセンサ系統38と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)40とを備えている。センサ系統38には、クランク角及び機関回転数(エンジン回転数)を検出するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ、車両のアクセル操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ等が含まれている。そして、センサ系統38は、ECU40の入力側に接続されている。一方、ECU40の出力側には、スロットルバルブ18、燃料噴射弁24A,24B、点火プラグ26、可変動弁機構32,34、SCV36等を含む各種のアクチュエータが接続されている。   Furthermore, the system of the present embodiment includes a sensor system 38 including various sensors necessary for controlling the engine 10 and a vehicle on which the engine 10 is mounted, and an ECU (Electronic Control Unit) 40 that controls the operating state of the engine 10. I have. The sensor system 38 includes a crank angle sensor that detects a crank angle and an engine speed (engine speed), an air flow sensor that detects an intake air amount, a water temperature sensor that detects the temperature of engine cooling water, and an exhaust air-fuel ratio. An air-fuel ratio sensor, an accelerator opening sensor for detecting an accelerator operation amount (accelerator opening) of the vehicle, and the like are included. The sensor system 38 is connected to the input side of the ECU 40. On the other hand, on the output side of the ECU 40, various actuators including the throttle valve 18, the fuel injection valves 24A and 24B, the spark plug 26, the variable valve mechanisms 32 and 34, the SCV 36, and the like are connected.

そして、ECU40は、センサ系統38により検出したエンジンの運転情報に基いて、各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサの出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサにより吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁24A,24Bを駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ26を駆動する。また、ECU40は、クランク角に基いて可変動弁機構32,34を駆動することにより、吸気バルブ28A,28B及び排気バルブ30A,30Bを適切なタイミングで開閉させる。これにより、各気筒の燃焼室12内で混合気を燃焼させ、エンジン10を運転することができる。   The ECU 40 controls the operation by driving the actuators based on the engine operation information detected by the sensor system 38. Specifically, the engine speed and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor, and the intake air amount is detected by the air flow sensor. Further, the fuel injection amount is calculated based on the intake air amount, the engine speed, etc., and the fuel injection timing and the ignition timing are determined based on the crank angle. Then, the fuel injection valves 24A and 24B are driven when the fuel injection timing comes, and the spark plug 26 is driven when the ignition timing comes. Further, the ECU 40 drives the variable valve mechanisms 32 and 34 based on the crank angle to open and close the intake valves 28A and 28B and the exhaust valves 30A and 30B at appropriate timing. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in the combustion chamber 12 of each cylinder, and the engine 10 can be operated.

[実施の形態1の特徴]
エンジンの運転中には、吸気ポート内に生じる空気流が運転状態に応じて複雑に変化する。従って、この空気流中に燃料を噴射すると、吸気ポートの壁面や吸気バルブに付着する燃料の付着量、付着位置等が不規則に変化するので、サイクル間の燃焼ばらつきが生じ易い。このため、本実施の形態では、以下に述べる噴射燃料安定化制御を実行する。噴射燃料安定化制御では、少なくとも吸気行程において、SCV36を全閉位置に保持し、吸気ポート20A内の空気流を遮断する。そして、この状態を維持しつつ、吸気バルブ28Aの開弁期間中に第1の燃料噴射弁24Aを駆動し、空気流が遮断された吸気ポート20Aに燃料を噴射する。
[Features of Embodiment 1]
During the operation of the engine, the air flow generated in the intake port changes in a complicated manner depending on the operating state. Accordingly, when fuel is injected into this air flow, the amount of fuel adhering to the wall of the intake port and the intake valve, the adhering position, and the like change irregularly, so that variations in combustion between cycles are likely to occur. For this reason, in the present embodiment, the injected fuel stabilization control described below is executed. In the injected fuel stabilization control, at least during the intake stroke, the SCV 36 is held at the fully closed position, and the air flow in the intake port 20A is shut off. While maintaining this state, the first fuel injection valve 24A is driven during the opening period of the intake valve 28A, and fuel is injected into the intake port 20A where the airflow is blocked.

このとき、第2の燃料噴射弁24Bは燃料噴射を実行せず、停止状態に保持される。また、吸気バルブ28A,28Bは、吸気行程において、例えば排気上死点の近傍から吸気下死点の近傍にわたる所定の期間中に開弁し、排気バルブ30A,30Bは、吸気行程中に閉弁状態に保持される。なお、本明細書中において、「吸気行程」とは、排気上死点から吸気下死点までの期間を意味するものとし、必ずしも吸気バルブ28A,28Bの開弁期間と一致するものではない。また、本明細書中において、排気バルブ30A,30Bは、特に記載しない限り、公知のバルブタイミングで開閉されるものとする。   At this time, the second fuel injection valve 24B does not execute fuel injection and is held in a stopped state. The intake valves 28A and 28B are opened during a predetermined period in the intake stroke, for example, from the vicinity of the exhaust top dead center to the vicinity of the intake bottom dead center, and the exhaust valves 30A and 30B are closed during the intake stroke. Kept in a state. In the present specification, the “intake stroke” means a period from the exhaust top dead center to the intake bottom dead center, and does not necessarily coincide with the valve opening periods of the intake valves 28A and 28B. In the present specification, the exhaust valves 30A and 30B are opened and closed at a known valve timing unless otherwise specified.

図3は、噴射燃料安定化制御により得られる作用効果を示す説明図である。この制御によれば、吸気行程では、SCV36により吸気ポート20A内の空気流が遮断されるので、吸気ポート20A内の吸入空気は安定的に滞留した状態となる。そして、筒内には、吸気ポート20Bから空気が導入される。この結果、燃料噴射弁24Aから噴射された燃料は、吸気ポート20A内で空気流の影響を受けることがないので、図3に示すように、自然な噴霧形状を維持しつつ、吸気ポート20Aの開口部から筒内に進入する。これにより、燃料の噴霧形状が空気流によって乱れるのを防止し、周囲の構造物に対する燃料の付着量や付着位置を安定させることができる。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the effects obtained by the injection fuel stabilization control. According to this control, in the intake stroke, the air flow in the intake port 20A is blocked by the SCV 36, so that the intake air in the intake port 20A stays stably. Then, air is introduced into the cylinder from the intake port 20B. As a result, the fuel injected from the fuel injection valve 24A is not affected by the air flow in the intake port 20A. Therefore, as shown in FIG. 3, while maintaining the natural spray shape, Enter the cylinder from the opening. As a result, the fuel spray shape can be prevented from being disturbed by the air flow, and the amount and position of fuel adhering to the surrounding structure can be stabilized.

従って、本実施の形態によれば、噴霧形状の乱れにより生じるサイクル間の燃焼ばらつきを抑制し、例えばリーン燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。これにより、熱効率を改善し、NOxを低減することができ、排気エミッションを向上させることができる。また、吸気ポート20Aを遮断することにより、吸入空気は、図3に示すように、他方の吸気ポート20Bから筒内に流入し、筒内壁面に沿って周回するスワール流を形成する。このスワール流により、混合気の均質性が向上し、筒内に乱流を生じさせることができる。従って、混合気の燃焼速度を向上させ、熱効率を更に向上させることができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the variation in combustion between cycles caused by the disturbance of the spray shape, and to expand the operating range in which, for example, lean combustion is possible. Thereby, thermal efficiency can be improved, NOx can be reduced, and exhaust emission can be improved. Further, by shutting off the intake port 20A, as shown in FIG. 3, the intake air flows into the cylinder from the other intake port 20B and forms a swirl flow that circulates along the inner wall surface of the cylinder. By this swirl flow, the homogeneity of the air-fuel mixture is improved and turbulent flow can be generated in the cylinder. Therefore, the combustion rate of the air-fuel mixture can be improved and the thermal efficiency can be further improved.

なお、上述した噴射燃料安定化制御では、SCV36により吸気ポート20A内の空気流を遮断し、燃料噴射弁24Aだけで燃料噴射を行う場合を例示した。しかし、吸気ポート20A内の空気流を完全に遮断しない場合や、第2の燃料噴射弁24Bからある程度の燃料を噴射した場合でも、上述した作用効果を得ることができる。従って、本発明では、噴射燃料安定化制御を行うときに、SCV36を全閉させない範囲で閉じ側に駆動し、吸気ポート20Aの空気流量を吸気ポート20Bの空気流量と比較して減少させるだけでもよい。この構成でも、吸気ポート20A内の空気流を抑制することができる。また、本発明では、燃料噴射弁24Aの燃料噴射量を燃料噴射弁24Bの燃料噴射量よりも多く設定した上で、燃料噴射弁24Bにより燃料を噴射する構成としてもよい。この構成でも、燃焼ばらつきの抑制に寄与する噴射燃料の量を増加させることができる。   In the injection fuel stabilization control described above, the case where the SCV 36 cuts off the air flow in the intake port 20A and performs fuel injection only by the fuel injection valve 24A is exemplified. However, even when the air flow in the intake port 20A is not completely cut off, or when a certain amount of fuel is injected from the second fuel injection valve 24B, the above-described effects can be obtained. Therefore, in the present invention, when the injection fuel stabilization control is performed, the SCV 36 is driven to the closed side within the range where the SCV 36 is not fully closed, and the air flow rate of the intake port 20A is simply reduced compared to the air flow rate of the intake port 20B. Good. Even with this configuration, the air flow in the intake port 20A can be suppressed. In the present invention, the fuel injection amount of the fuel injection valve 24A may be set larger than the fuel injection amount of the fuel injection valve 24B, and then the fuel may be injected by the fuel injection valve 24B. Even with this configuration, it is possible to increase the amount of injected fuel that contributes to suppression of combustion variations.

また、本発明では、SCV36を用いずに、以下に例示する手段(1)〜(3)の何れかを用いて、吸気ポート20Aの空気流量を吸気ポート20Bの空気流量よりも減少させる構成としてもよい。(1)吸気ポート20Aの形状、構造、通路径等を吸気ポート20Bよりも空気が流れ難くなるように構成する(2)吸気バルブ28Aのリフト量を吸気バルブ28Bのリフト量よりも減少させる。(3)例えばタンブルプレート等のように、SCV以外の空気流量調整機構を吸気ポート20Aに配置する。これらの手段によっても、吸気ポート20A内の空気流を抑制することができる。   Further, in the present invention, without using the SCV 36, any one of the following means (1) to (3) is used to reduce the air flow rate of the intake port 20A from the air flow rate of the intake port 20B. Also good. (1) The shape, structure, passage diameter, etc. of the intake port 20A are configured so that the air is less likely to flow than the intake port 20B. (2) The lift amount of the intake valve 28A is reduced below the lift amount of the intake valve 28B. (3) An air flow rate adjusting mechanism other than SCV, such as a tumble plate, is disposed in the intake port 20A. These means can also suppress the air flow in the intake port 20A.

一方、エンジンが高回転高負荷状態で運転される場合には、吸入空気量及び燃料噴射量が大きく増加するので、SCV36を開弁するのが好ましい。このため、本実施の形態では、エンジンが高回転高負荷以外の運転状態である場合に、噴射燃料安定化制御を実行する構成としている。高回転高負荷運転時には、噴射燃料安定化制御を停止した状態で、SCV36を開弁して両方の吸気ポート20A,20Bから筒内に空気を吸込みつつ、必要に応じて燃料噴射弁24A,24Bの一方または両方により燃料を噴射する。これにより、高回転高負荷時には、吸入空気量及び燃料噴射量を十分に確保することができ、運転状態に応じて制御を適切に切換えることができる。   On the other hand, when the engine is operated in a high rotation and high load state, the intake air amount and the fuel injection amount are greatly increased. Therefore, it is preferable to open the SCV 36. For this reason, in this Embodiment, it is set as the structure which performs injection fuel stabilization control, when an engine is driving | running states other than high rotation high load. During high rotation and high load operation, with the injected fuel stabilization control stopped, the SCV 36 is opened and air is sucked into the cylinders from both intake ports 20A and 20B, and the fuel injection valves 24A and 24B as required. The fuel is injected by one or both of the above. Thereby, at the time of high rotation and high load, the intake air amount and the fuel injection amount can be sufficiently secured, and the control can be appropriately switched according to the operation state.

さらに、高負荷運転時には、次のような制御を実行するのが好ましい。即ち、本実施の形態では、エンジンの負荷が増加するほど、SCV36を開き側に駆動すると共に第2の燃料噴射弁24Bの燃料噴射量を増加させ、燃料噴射弁24A,24Bの燃料噴射量の差分を減少させる構成としてもよい。この構成によれば、高負荷運転時においても、吸入空気量及び燃料噴射量を十分に確保し、運転性を向上させることができる。なお、この構成については、後述する実施の形態2〜16と組合わせて実行するようにしてもよい。   Furthermore, it is preferable to execute the following control during high load operation. That is, in the present embodiment, as the engine load increases, the SCV 36 is driven to the open side and the fuel injection amount of the second fuel injection valve 24B is increased, so that the fuel injection amount of the fuel injection valves 24A and 24B is increased. It is good also as a structure which reduces a difference. According to this configuration, it is possible to sufficiently secure the intake air amount and the fuel injection amount and improve the drivability even during high load operation. This configuration may be executed in combination with Embodiments 2 to 16 described later.

[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図4を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図4は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図4に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、エンジンが高回転高負荷領域で運転されているか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、噴射燃料安定化制御を実行する。即ち、ステップ102では、SCV36を全閉位置に駆動し、吸気ポート20A内の空気流を遮断する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, a specific process for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during operation of the engine. In the routine shown in FIG. 4, first, in step 100, it is determined whether or not the engine is operating in a high rotation / high load region. If this determination is not satisfied, the injected fuel stabilization control is executed. That is, in step 102, the SCV 36 is driven to the fully closed position, and the air flow in the intake port 20A is shut off.

そして、ステップ104では、燃料噴射弁24Aを駆動し、吸気ポート20Aに噴射した燃料を筒内に流入させる。このとき、燃料噴射弁24Aの燃料噴射時期は、バルブタイミング制御により設定された吸気バルブ28Aの開弁期間に含まれるように設定する。一方、ステップ100の判定が成立した場合には、高回転高負荷運転時であるから、噴射燃料安定化制御を実行せず、ステップ106において、SCV36を開弁する。そして、ステップ108では、必要に応じて燃料噴射弁24A,24Bの一方または両方により燃料を噴射する。   In step 104, the fuel injection valve 24A is driven to cause the fuel injected into the intake port 20A to flow into the cylinder. At this time, the fuel injection timing of the fuel injection valve 24A is set so as to be included in the valve opening period of the intake valve 28A set by the valve timing control. On the other hand, when the determination in step 100 is established, it is during high-speed and high-load operation, so the injected fuel stabilization control is not executed, and in step 106, the SCV 36 is opened. In step 108, fuel is injected by one or both of the fuel injection valves 24A and 24B as necessary.

なお、前記実施の形態1では、図4中に示すステップ102,104が請求項1,2における噴射状態制御手段の具体例を示し、ステップ100,106,108が請求項23における高出力時制御手段の具体例を示している。   In the first embodiment, steps 102 and 104 shown in FIG. 4 show a specific example of the injection state control means in claims 1 and 2, and steps 100, 106, and 108 are high-power control in claim 23. A specific example of the means is shown.

実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1、図4)において、1サイクル分の燃料を複数回に分割して噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the fuel for one cycle is divided into a plurality of times and injected in substantially the same configuration and control (FIGS. 1 and 4) as in the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態2の特徴]
図5は、本発明の実施の形態2における燃料の分割噴射を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、燃料噴射弁24Aにより燃料噴射を行うときに、1サイクル分の噴射燃料を複数回に分割して噴射する。これら複数回の燃料噴射は、吸気バルブ28Aの開弁期間中に実行するのが好ましい。なお、図5では、燃料噴射の分割回数を3回とした場合を例示したが、本発明における分割噴射の回数は、3回に限定されるものではない。また、図5中の「TDC」、「BDC」は、それぞれ排気上死点、吸気下死点を示している。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing split fuel injection in Embodiment 2 of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, when fuel is injected by the fuel injection valve 24A, the injected fuel for one cycle is divided and injected into a plurality of times. These multiple fuel injections are preferably performed during the opening period of the intake valve 28A. In addition, although the case where the division | segmentation frequency of fuel injection was set to 3 was illustrated in FIG. 5, the frequency | count of division | segmentation injection in this invention is not limited to three times. Further, “TDC” and “BDC” in FIG. 5 indicate an exhaust top dead center and an intake bottom dead center, respectively.

上記制御によれば、1サイクル分の噴射燃料を何回かに分けて少量ずつ噴射することができるので、噴射燃料の気化を促進し、混合気の均質性を高めることができる。従って、実施の形態1の作用効果に加えて、混合気の燃焼速度を更に向上させ、リーン燃焼が可能な空燃比の限界(リーン限界)を拡大することができ、未燃燃料によるHCの発生を抑制することができる。なお、前記実施の形態2において、図5は、請求項3における分割噴射手段の具体例を示している。   According to the above control, the injected fuel for one cycle can be divided into several times and injected in small amounts, so that vaporization of the injected fuel can be promoted and the homogeneity of the air-fuel mixture can be improved. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the combustion speed of the air-fuel mixture can be further improved, the limit of the air-fuel ratio at which lean combustion can be performed (lean limit) can be expanded, and the generation of HC by unburned fuel Can be suppressed. In the second embodiment, FIG. 5 shows a specific example of the divided injection means in claim 3.

実施の形態3.
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1、図4)において、第1,第2の吸気バルブの閉弁時期に位相差を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that a phase difference is provided in the closing timing of the first and second intake valves in the configuration and control (FIGS. 1 and 4) substantially the same as in the first embodiment. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態3の特徴]
図6は、本発明の実施の形態3において、第1,第2の吸気バルブ28A,28Bの開閉時期を示す説明図である。図6に示すように、本実施の形態では、第2の吸気バルブ28Bの閉弁時期を第1の吸気バルブ28Aの閉弁時期よりも遅らせる構成としている。具体例としては、吸気可変動弁機構32により、吸気バルブ28Aの閉弁時期を吸気下死点の近傍に設定し、吸気バルブ28Bの閉弁時期を吸気下死点の後に設定する。なお、燃料噴射弁24Aの燃料噴射は、吸気バルブ28Aが閉弁する前に完了させるのが好ましい。
[Features of Embodiment 3]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing opening and closing timings of the first and second intake valves 28A and 28B in the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the closing timing of the second intake valve 28B is delayed from the closing timing of the first intake valve 28A. As a specific example, the intake variable valve mechanism 32 sets the closing timing of the intake valve 28A in the vicinity of the intake bottom dead center, and sets the closing timing of the intake valve 28B after the intake bottom dead center. The fuel injection of the fuel injection valve 24A is preferably completed before the intake valve 28A is closed.

上記制御によれば、吸気バルブ28Bの閉弁時期を遅らせることにより、吸入空気量を減少させ、所謂アトキンソンサイクルを実現することができる。これにより、実施の形態1の作用効果に加えて、熱効率を改善し、燃費を向上させることができる。一方、吸気バルブ28Aの閉弁時期を早めることができるので、噴射燃料が筒内から吸気ポート20Aに吹き返すのを抑制することができる。これにより、吹き返した噴射燃料が次のサイクルに持ち越されることがないので、加速及び減速運転時の応答性を向上させることができ、また、サイクル間の燃焼ばらつきやトルク変動を低減することができる。なお、前記実施の形態3において、図6は、請求項4における閉弁時期制御手段の具体例を示している。   According to the above control, by delaying the closing timing of the intake valve 28B, the intake air amount can be reduced and a so-called Atkinson cycle can be realized. Thereby, in addition to the effect of Embodiment 1, it can improve a thermal efficiency and can improve a fuel consumption. On the other hand, since the closing timing of the intake valve 28A can be advanced, it is possible to prevent the injected fuel from blowing back from the cylinder to the intake port 20A. As a result, the injected fuel that is blown back is not carried over to the next cycle, so the responsiveness during acceleration and deceleration operations can be improved, and combustion variations and torque fluctuations between cycles can be reduced. . In the third embodiment, FIG. 6 shows a specific example of the valve closing timing control means in claim 4.

実施の形態4.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1)に加えて、吸気バルブをデポジットから保護するための制御を行うことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized by performing control for protecting the intake valve from deposits in addition to the configuration and control (FIG. 1) substantially the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態4の特徴]
噴射燃料安定化制御では、主として燃料噴射弁24Aから燃料を噴射するので、吸気バルブ28Aは、噴射燃料が気化するときに冷却され易い。このため、吸気バルブ28Aは比較的低温となる傾向があり、温度が低下した吸気バルブ28Aにはデポジットが付着し易いという問題がある。そこで、本実施の形態では、以下に述べるデポジット抑制制御を間歇的に実行し、吸気バルブ28Aをデポジットから保護する構成としている。
[Features of Embodiment 4]
In the injected fuel stabilization control, fuel is mainly injected from the fuel injection valve 24A, so that the intake valve 28A is easily cooled when the injected fuel is vaporized. For this reason, the intake valve 28A tends to be relatively low in temperature, and there is a problem that deposits are likely to adhere to the intake valve 28A whose temperature has decreased. Therefore, in the present embodiment, the deposit suppression control described below is intermittently executed to protect the intake valve 28A from the deposit.

(デポジット抑制制御)
この制御は、排気空燃比が理論空燃比の近傍(ストイキ)である場合に、噴射燃料安定化制御に代えて実行されるもので、第1の燃料噴射弁24Aによる燃料噴射を停止し、第2の燃料噴射弁24Bから燃料を噴射する。デポジット抑制制御によれば、吸気バルブ28Aの近傍で燃料を噴射しないので、吸気バルブ28Aの温度を上昇させることができ、吸気バルブにデポジットが付着するのを抑制することができる。また、燃料噴射量を一定とすれば、ストイキでは、リーン状態と比較して筒内の空気量が少なく、空気の熱容量が小さいので、その分だけ燃焼温度が高くなる傾向がある。従って、デポジット抑制制御をストイキで実行すれば、吸気バルブ28Aを短時間で効率よく加熱することができる。
(Deposit suppression control)
This control is executed in place of the injected fuel stabilization control when the exhaust air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), stops the fuel injection by the first fuel injection valve 24A, The fuel is injected from the second fuel injection valve 24B. According to the deposit suppression control, since fuel is not injected in the vicinity of the intake valve 28A, the temperature of the intake valve 28A can be raised, and deposits can be suppressed from adhering to the intake valve. If the fuel injection amount is constant, the stoichiometric amount of air in the cylinder is small compared to the lean state and the heat capacity of the air is small, so the combustion temperature tends to increase by that amount. Therefore, if the deposit suppression control is executed with stoichiometry, the intake valve 28A can be efficiently heated in a short time.

一方、空燃比がストイキ以外の場合(実用的にはリーン燃焼が行われるので、空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合)には、前述した噴射燃料安定化制御を実行する。従って、本実施の形態によれば、リーン燃焼時に噴射燃料安定化制御を実行しつつ、空燃比がストイキとなるタイミングを利用してバルブの加熱を行うことができる。これにより、実施の形態1の作用効果に加えて、デポジットの抑制効果を得ることができる。   On the other hand, when the air-fuel ratio is other than stoichiometric (practically lean combustion is performed, the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), the above-described injected fuel stabilization control is executed. Therefore, according to the present embodiment, the valve can be heated using the timing at which the air-fuel ratio becomes stoichiometric while performing the injected fuel stabilization control during lean combustion. Thereby, in addition to the effect of Embodiment 1, the deposit suppression effect can be acquired.

なお、上記説明では、空燃比に基いて噴射燃料安定化制御とデポジット抑制制御とを切換える場合を例示した。しかし、デポジット抑制制御をストイキ以外の状況で実行した場合でも、上述した作用効果を得ることができる。従って、本発明では、必ずしも空燃比に基いて制御を切換える必要はなく、例えば噴射燃料安定化制御を実行しつつ、一定の周期でデポジット抑制制御を実行する構成としてもよい。また、例えばエンジンの運転状態に基いて吸気バルブの温度を推定し、この推定温度が許容温度以下となったときに、デポジット抑制制御を実行する構成としてもよい。   In the above description, the case where the injected fuel stabilization control and the deposit suppression control are switched based on the air-fuel ratio is exemplified. However, even when the deposit suppression control is executed in a situation other than stoichiometry, the above-described effects can be obtained. Therefore, in the present invention, it is not always necessary to switch the control based on the air-fuel ratio. For example, the deposit suppression control may be executed at a constant cycle while executing the injected fuel stabilization control. Further, for example, the temperature of the intake valve may be estimated based on the operating state of the engine, and the deposit suppression control may be executed when the estimated temperature is equal to or lower than the allowable temperature.

また、本発明では、デポジット抑制制御を実行するときに、必ずしも燃料噴射弁24Aの燃料噴射を停止させる必要はなく、燃料噴射弁24Aの燃料噴射量を減少させるだけでもよい。即ち、デポジット抑制制御では、燃料噴射弁24Bの燃料噴射量を燃料噴射弁24Aの燃料噴射量よりも多く設定し、全体の燃料噴射量を一定とした状態で燃料噴射弁24Aの燃料噴射量を相対的に減少させる構成としてもよい。この構成でも、吸気バルブ28Aの温度を上昇させることができる。   Further, in the present invention, when the deposit suppression control is executed, it is not always necessary to stop the fuel injection of the fuel injection valve 24A, and only the fuel injection amount of the fuel injection valve 24A may be reduced. That is, in the deposit suppression control, the fuel injection amount of the fuel injection valve 24A is set larger than the fuel injection amount of the fuel injection valve 24A, and the fuel injection amount of the fuel injection valve 24A is set in a state where the entire fuel injection amount is constant. It is good also as a structure decreased relatively. Even with this configuration, the temperature of the intake valve 28A can be increased.

[実施の形態4を実現するための具体的な処理]
次に、図7を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図7は、本発明の実施の形態4において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態1(図4)に対してステップ202,204を追加したものであるため、追加したステップ以外の説明は省略する。図7に示すルーチンにおいて、まず、ステップ202では、空燃比センサ等により検出した空燃比がストイキであるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ204において、上述したデポジット抑制制御を実行する。一方、ステップ202の判定が不成立の場合には、ステップ206,208において、噴射燃料安定化制御を実行する。
[Specific processing for realizing Embodiment 4]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the fourth embodiment of the present invention. Since the routine shown in this figure is obtained by adding steps 202 and 204 to the first embodiment (FIG. 4), description other than the added steps is omitted. In the routine shown in FIG. 7, first, in step 202, it is determined whether or not the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor or the like is stoichiometric. If this determination is established, in step 204, the above-described deposit suppression control is executed. On the other hand, if the determination in step 202 is not established, injected fuel stabilization control is executed in steps 206 and 208.

なお、前記実施の形態4では、図7中に示すステップ202が請求項5,6における制御切換手段の具体例を示し、ステップ204が噴射状態変更手段の具体例を示している。また、ステップ206,208は、請求項1,2における噴射状態制御手段の具体例を示し、ステップ200,210,212は、請求項23における高出力時制御手段の具体例を示している。   In the fourth embodiment, step 202 shown in FIG. 7 shows a specific example of the control switching means in claims 5 and 6, and step 204 shows a specific example of the injection state changing means. Steps 206 and 208 show specific examples of the injection state control means in claims 1 and 2, and steps 200, 210 and 212 show specific examples of the high output time control means in claim 23.

実施の形態5.
次に、図8及び図9を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1、図4)に加えて、エンジンの始動時に第2の吸気バルブのリフト量を減少させることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 5 FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that, in addition to the configuration and control (FIGS. 1 and 4) substantially the same as those in the first embodiment, the lift amount of the second intake valve is reduced when the engine is started. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態5の特徴]
エンジンの始動時には、筒内の温度が低いために噴射燃料が十分に気化せず、噴射燃料が筒内壁面に付着し易い。このため、本実施の形態では、エンジンの始動時に、吸気可変動弁機構32により第2の吸気バルブ28Bのリフト量を始動後のリフト量と比較して減少させる構成としている。ここで、「始動時」とは、例えばエンジンが始動されてから暖機が完了するまでの期間に対応している。また、上述した始動時のリフト量制御は、例えばエンジン冷却水の温度が冷間始動時に対応する低温領域である場合にのみ、実行する構成としてもよい。
[Features of Embodiment 5]
When the engine is started, the temperature inside the cylinder is low, so that the injected fuel is not sufficiently vaporized, and the injected fuel tends to adhere to the inner wall surface of the cylinder. For this reason, in the present embodiment, when the engine is started, the lift amount of the second intake valve 28B is reduced by the intake variable valve mechanism 32 as compared with the lift amount after the start. Here, “at the time of starting” corresponds to a period from when the engine is started to when warm-up is completed, for example. Further, the above-described lift amount control at the start may be performed only when the temperature of the engine coolant is in a low temperature region corresponding to the cold start, for example.

図8は、本発明の実施の形態5において、リフト量を減少させる制御の作用効果を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態によれば、始動時には、吸気バルブ28Bにより吸気ポート20Bの流路面積を減少させ、吸気ポート20Bから筒内に流入する空気の流速を増大させることができる。これにより、燃料の噴射方向と対向する方向において、筒内のスワール流を強くすることができ、このスワール流により噴射燃料の勢いを低下させ、噴射燃料を効率よく拡散することができる。この結果、冷間始動時でも、噴射燃料の気化を促進し、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。従って、実施の形態1の作用効果に加えて、エンジンの始動性や始動時の排気エミッションを改善することができる。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operational effect of the control for reducing the lift amount in the fifth embodiment of the present invention. As shown in this figure, according to the present embodiment, at the time of starting, the flow area of the intake port 20B is decreased by the intake valve 28B, and the flow velocity of the air flowing into the cylinder from the intake port 20B can be increased. it can. As a result, the swirl flow in the cylinder can be strengthened in the direction opposite to the fuel injection direction, the momentum of the injected fuel can be reduced by this swirl flow, and the injected fuel can be diffused efficiently. As a result, vaporization of the injected fuel can be promoted even during a cold start, and the fuel can be prevented from adhering to the cylinder inner wall surface. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the engine startability and the exhaust emission at the start can be improved.

[実施の形態5を実現するための具体的な処理]
次に、図9を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図9は、本発明の実施の形態5において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態1(図4)に示すルーチンと並行して、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図9に示すルーチンでは、まず、ステップ300において、エンジンの始動時であるか否かを判定する。そして、この判定が成立した場合には、ステップ302において、吸気可変動弁機構32により吸気バルブ28Bのリフト量を所定の始動時リフト量まで減少させる。始動時リフト量は、例えば筒内のスワール流を十分に強くすることが可能なリフト量として予め設定されている。一方、ステップ300の判定が不成立の場合には、ステップ304において、吸気バルブ28Bのリフト量を通常時(暖機完了後)のリフト量に復帰させる。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 5]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the fifth embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during engine operation in parallel with the routine shown in the first embodiment (FIG. 4). In the routine shown in FIG. 9, first, in step 300, it is determined whether or not the engine is being started. If this determination is established, in step 302, the lift amount of the intake valve 28B is decreased to a predetermined start-time lift amount by the intake variable valve mechanism 32. The starting lift amount is set in advance as, for example, a lift amount that can sufficiently strengthen the swirl flow in the cylinder. On the other hand, if the determination in step 300 is not satisfied, in step 304, the lift amount of the intake valve 28B is returned to the lift amount at the normal time (after completion of warm-up).

なお、前記実施の形態5では、図9中のステップ300,302が請求項7における始動リフト量減少手段の具体例を示している。また、実施の形態5では、前記実施の形態1を前提として制御を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態2,3,4の何れかで採用した構成と、実施の形態5の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。   In the fifth embodiment, steps 300 and 302 in FIG. 9 show a specific example of the starting lift amount reducing means in claim 7. In the fifth embodiment, the control has been described on the premise of the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and for example, the configuration adopted in any one of the second, third, and fourth embodiments and the embodiment. You may combine the structure of form 5 in the realizable range.

実施の形態6.
次に、図10乃至図12を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1、図4)に加えて、第2の吸気ポートに吸気部分遮断弁を配置したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that, in addition to the configuration and control (FIGS. 1 and 4) substantially the same as those of the first embodiment, an intake partial shutoff valve is disposed in the second intake port. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態6の特徴]
図10は、本発明の実施の形態6において、エンジンの1気筒の構成を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、第2の吸気ポート20Bに吸気部分遮断弁50を配置する構成としている。吸気部分遮断弁50は、SCV36とほぼ同様に、例えば電子制御式のバタフライ弁により構成され、燃料噴射弁24Bの上流側で吸気ポート20Bを閉じることが可能となっている。しかし、吸気部分遮断弁50のうち筒内外周に空気を流入させる部位、即ち、燃焼室12の中心(または直線L)から離れた側の部位には、切欠き52が設けられている。これにより、吸気部分遮断弁50が全閉位置に駆動された状態では、切欠き52の位置を除いて吸気ポート20Bが遮断され、吸気ポート20B内の空気が切欠き52を介して筒内外周に流入するように構成されている。
[Features of Embodiment 6]
FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of one cylinder of the engine in the sixth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, an intake partial shutoff valve 50 is arranged in the second intake port 20B. The intake partial shutoff valve 50 is configured by, for example, an electronically controlled butterfly valve, for example, similar to the SCV 36, and can close the intake port 20B on the upstream side of the fuel injection valve 24B. However, a notch 52 is provided in a portion of the intake partial shut-off valve 50 that allows air to flow into the outer periphery of the cylinder, that is, a portion away from the center (or straight line L) of the combustion chamber 12. As a result, in the state where the intake partial shutoff valve 50 is driven to the fully closed position, the intake port 20B is blocked except for the position of the notch 52, and the air in the intake port 20B passes through the notch 52 in the cylinder outer periphery. It is comprised so that it may flow into.

図11は、実施の形態6における燃料の噴射時期を示す説明図である。本実施の形態では、吸気部分遮断弁50を吸気行程中に閉じ側(好ましくは、全閉位置)に駆動しつつ、第1の燃料噴射弁24Aにより吸気行程の前半に燃料を噴射する。なお、本発明は、吸気部分遮断弁50を少なくとも吸気行程の後半に閉じ側に駆動すればよいもので、吸気行程の前半には、吸気部分遮断弁50を開弁する構成としてもよい。また、本実施の形態において、吸気バルブ28A,28Bの開弁期間は、例えば吸気行程のほぼ全体にわたるように設定される。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing the fuel injection timing in the sixth embodiment. In the present embodiment, fuel is injected into the first half of the intake stroke by the first fuel injection valve 24A while the intake partial cutoff valve 50 is driven to the closed side (preferably, the fully closed position) during the intake stroke. In the present invention, the intake partial cutoff valve 50 may be driven to close at least in the second half of the intake stroke, and the intake partial cutoff valve 50 may be opened in the first half of the intake stroke. Further, in the present embodiment, the valve opening periods of the intake valves 28A and 28B are set so as to cover almost the entire intake stroke, for example.

図12は、吸気部分遮断弁を用いた制御の作用効果を示す説明図である。上記制御によれば、まず、吸気行程の前半には、燃料噴射弁24Aから噴射された燃料と、吸気ポート20Bから流入する空気とによって筒内に混合気が形成される。次に、吸気行程の後半には、燃料噴射が完了し、切欠き52から筒内外周に空気のみが流入する。この空気は、筒内壁面に沿って流通しつつ、吸気行程の前半に形成された混合気を取り囲む。この結果、吸気行程の終了時には、図12に示すように、筒内中央部に混合気層が形成され、筒内外周に空気層が形成されることになり、筒内のガスが成層化される。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operational effect of the control using the intake partial cutoff valve. According to the above control, first, in the first half of the intake stroke, an air-fuel mixture is formed in the cylinder by the fuel injected from the fuel injection valve 24A and the air flowing in from the intake port 20B. Next, in the second half of the intake stroke, fuel injection is completed, and only air flows from the notch 52 into the cylinder outer periphery. This air surrounds the air-fuel mixture formed in the first half of the intake stroke while flowing along the inner wall surface of the cylinder. As a result, at the end of the intake stroke, as shown in FIG. 12, an air-fuel mixture layer is formed at the center of the cylinder, and an air layer is formed at the outer periphery of the cylinder, so that the gas in the cylinder is stratified. The

従って、本実施の形態によれば、実施の形態1の作用効果に加えて、点火プラグ26の近傍に混合気を集中させ、成層燃焼を実現することができる。これにより、少量の燃料噴射でも燃焼を安定させ、リーン燃焼を容易に行うことができる。また、ポンプ損失や冷却損失を抑制し、燃費を向上させることができる。なお、前記実施の形態6において、図11は、請求項8における噴射状態制御手段の具体例を示している。また、実施の形態6では、前記実施の形態1を前提として制御を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態2乃至5の何れかで採用した構成と、実施の形態6の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。   Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the air-fuel mixture can be concentrated in the vicinity of the spark plug 26 and stratified combustion can be realized. Thereby, even with a small amount of fuel injection, combustion can be stabilized and lean combustion can be easily performed. Moreover, pump loss and cooling loss can be suppressed, and fuel consumption can be improved. In the sixth embodiment, FIG. 11 shows a specific example of the injection state control means in claim 8. In the sixth embodiment, the control has been described on the premise of the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and for example, the configuration adopted in any one of the second to fifth embodiments and the sixth embodiment. These configurations may be combined in a realizable range.

実施の形態7.
次に、図13を参照して、本発明の実施の形態7について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態6の構成及び制御に加えて、前記実施の形態3と同様に、第1,第2の吸気バルブの閉弁時期に位相差を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態6と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 7 FIG.
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that, in addition to the configuration and control of the sixth embodiment, a phase difference is provided in the closing timing of the first and second intake valves as in the third embodiment. Yes. In the present embodiment, the same components as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態7の特徴]
図13は、本発明の実施の形態7において、吸気バルブの開閉時期と燃料の噴射時期を示す説明図である。本実施の形態では、実施の形態6と同様に、吸気部分遮断弁50を吸気行程中に閉弁しつつ、燃料噴射弁24Aにより吸気行程の前半に燃料を噴射する。そして、実施の形態3と同様に、吸気バルブ28Bの閉弁時期を吸気バルブ28Aの閉弁時期よりも遅らせる。
[Features of Embodiment 7]
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the opening / closing timing of the intake valve and the fuel injection timing in Embodiment 7 of the present invention. In the present embodiment, as in the sixth embodiment, fuel is injected into the first half of the intake stroke by the fuel injection valve 24A while the intake partial cutoff valve 50 is closed during the intake stroke. As in the third embodiment, the closing timing of the intake valve 28B is delayed from the closing timing of the intake valve 28A.

上記制御によれば、実施の形態6の作用効果に加えて、実施の形態3で述べたアトキンソンサイクルの作用効果を得ることができる。しかも、前述のアトキンソンサイクルでは、吸気バルブ28Bの閉弁時期が遅くなることにより、筒内の混合気が吸気ポート20Bに吹き返す可能性がある。これに対し、本実施の形態では、仮に吸気ポート20Bへの吹き返しが生じたとしても、吹き返すガスは筒内外周の空気層となる。従って、筒内の混合気量が吹き返しにより変動するのを抑制し、サイクル間の燃焼ばらつきを低減することができる。なお、前記実施の形態7において、図13は、請求項9における閉弁時期制御手段の具体例を示している。   According to the above control, in addition to the operational effects of the sixth embodiment, the operational effects of the Atkinson cycle described in the third embodiment can be obtained. Moreover, in the above-described Atkinson cycle, the air-fuel mixture in the cylinder may blow back to the intake port 20B due to the late timing of the intake valve 28B. On the other hand, in the present embodiment, even if the blow-back to the intake port 20B occurs, the blow-back gas becomes an air layer on the outer periphery in the cylinder. Therefore, it is possible to suppress the air-fuel mixture amount in the cylinder from fluctuating due to blow-back and reduce the combustion variation between cycles. In addition, in the said Embodiment 7, FIG. 13 has shown the specific example of the valve closing timing control means in Claim 9. FIG.

実施の形態8.
次に、図14を参照して、本発明の実施の形態8について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態6の構成及び制御に加えて、始動時には吸気行程の後半でも燃料を噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態6と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 8 FIG.
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the configuration and control of the sixth embodiment, the present embodiment is characterized in that fuel is injected even in the latter half of the intake stroke at the time of starting. In the present embodiment, the same components as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態8の特徴]
図14は、本発明の実施の形態8において、始動時の燃料噴射時期等を示す説明図である。本実施の形態では、エンジンの始動時に、吸気部分遮断弁50を吸気行程中に閉弁しつつ、燃料噴射弁24Aにより吸気行程の前半及び後半にそれぞれ燃料を噴射する。また、始動時には、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させる。
[Features of Embodiment 8]
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the fuel injection timing and the like at the start in the eighth embodiment of the present invention. In the present embodiment, when the engine is started, fuel is injected into the first half and the second half of the intake stroke by the fuel injection valve 24A while the intake partial cutoff valve 50 is closed during the intake stroke. Further, at the time of starting, the ignition timing is retarded from the compression top dead center.

上記制御によれば、吸気行程前半の燃料噴射は、実施の形態6で述べたように、点火プラグ26の近傍に混合気層を形成するので、この混合気層により始動時の着火性を高めることができる。また、吸気行程後半の燃料噴射は、筒内外周にも混合気を形成することができ、混合気の燃焼量を増加させ、排気温度を上昇させることができる。さらに、点火時期を遅角させることにより、排気温度の上昇を促進することができる。従って、本実施の形態によれば、実施の形態6の作用効果に加えて、エンジンの始動性を高めることができ、また、冷間始動時でも触媒を速やかに暖機することができる。   According to the above control, the fuel injection in the first half of the intake stroke forms an air-fuel mixture layer in the vicinity of the spark plug 26 as described in the sixth embodiment, so that the ignitability at the start is improved by this air-fuel mixture layer. be able to. Further, the fuel injection in the latter half of the intake stroke can form an air-fuel mixture also on the inner and outer periphery of the cylinder, and can increase the combustion amount of the air-fuel mixture and raise the exhaust gas temperature. Furthermore, the exhaust gas temperature can be increased by retarding the ignition timing. Therefore, according to the present embodiment, in addition to the operational effects of the sixth embodiment, the engine startability can be enhanced, and the catalyst can be quickly warmed up even during a cold start.

なお、上記制御において、吸気行程後半の燃料噴射は、筒内外周にも混合気を形成するための補助的な燃料を噴射するものである。このため、本実施の形態では、吸気行程後半の燃料噴射量を、吸気行程前半の燃料噴射量よりも少なくする構成としてもよい。また、実施の形態8では、実施の形態6を前提として制御を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態7で採用した構成と、実施の形態8の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。また、前記実施の形態8において、図14は、請求項10における噴射状態制御手段及び点火遅角手段の具体例を示している。   In the above control, the fuel injection in the latter half of the intake stroke is to inject auxiliary fuel for forming an air-fuel mixture also in the cylinder outer periphery. For this reason, in the present embodiment, the fuel injection amount in the latter half of the intake stroke may be configured to be smaller than the fuel injection amount in the first half of the intake stroke. In the eighth embodiment, the control is described on the premise of the sixth embodiment. However, the present invention is not limited to this, and for example, the configuration adopted in the seventh embodiment and the configuration of the eighth embodiment can be realized. You may combine in the range. In the eighth embodiment, FIG. 14 shows a specific example of the injection state control means and the ignition retard means in claim 10.

実施の形態9.
次に、図15乃至図17を参照して、本発明の実施の形態9について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成及び制御(図1、図4)に加えて、吸気行程中に排気バルブを開弁することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 9 FIG.
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in addition to the configuration and control (FIGS. 1 and 4) of the first embodiment, the exhaust valve is opened during the intake stroke. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態9の特徴]
図15は、本発明の実施の形態9において、吸気バルブと排気バルブの開弁期間及び燃料噴射時期を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、吸気行程の前半に、第1,第2の吸気バルブ28A,28Bを開弁し、第1,第2の排気バルブ30A,30Bを閉弁する。また、吸気行程の後半には、吸気バルブ28A,28Bと第2の排気バルブ30Bとを閉弁し、第1の排気バルブ30Aのみを開弁する。さらに、本実施の形態では、吸気部分遮断弁50を吸気行程中に閉じ側に駆動し、燃料噴射弁24Aにより吸気行程の前半に燃料を噴射する。なお、吸気行程以外の行程では、各バルブ28A,28B,30A,30Bは公知のタイミングで開閉される。
[Features of Embodiment 9]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the valve opening periods and fuel injection timings of the intake and exhaust valves in the ninth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, in the first half of the intake stroke, the first and second intake valves 28A and 28B are opened, and the first and second exhaust valves 30A and 30B are closed. . In the second half of the intake stroke, the intake valves 28A and 28B and the second exhaust valve 30B are closed, and only the first exhaust valve 30A is opened. Further, in the present embodiment, the intake partial cutoff valve 50 is driven to the closed side during the intake stroke, and fuel is injected into the first half of the intake stroke by the fuel injection valve 24A. In a stroke other than the intake stroke, each valve 28A, 28B, 30A, 30B is opened and closed at a known timing.

図16は、実施の形態9の噴射燃料安定化制御により得られる作用効果を示す説明図である。この制御によれば、まず、吸気行程の前半には、実施の形態1とほぼ同様に、燃料噴射弁24Aから噴射された燃料と、吸気ポート20Bから流入する空気とによって筒内に混合気が形成される。次に、吸気行程の後半には、吸気バルブ28A,28Bが閉弁した状態で、排気バルブ30Aが開弁するので、ピストンの下降動作により排気ポート22A内の排気ガスが筒内外周に導入される。これにより、吸気行程の終了時には、図16に示すように、筒内中央部に混合気層が形成され、筒内外周に排気ガス(EGRガス)層が形成された状態、即ち、成層EGRを実現することができる。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing the effects obtained by the injected fuel stabilization control of the ninth embodiment. According to this control, first, in the first half of the intake stroke, almost in the same way as in the first embodiment, the air-fuel mixture is in the cylinder by the fuel injected from the fuel injection valve 24A and the air flowing in from the intake port 20B. It is formed. Next, in the second half of the intake stroke, the exhaust valve 30A is opened with the intake valves 28A and 28B closed, so that the exhaust gas in the exhaust port 22A is introduced into the cylinder outer periphery by the lowering operation of the piston. The Thereby, at the end of the intake stroke, as shown in FIG. 16, the mixture layer is formed in the center of the cylinder and the exhaust gas (EGR gas) layer is formed on the outer periphery of the cylinder, that is, the stratified EGR is Can be realized.

ここで、成層EGRの生成過程について詳しく述べると、まず、吸気行程の前半には、第2の吸気ポート20Bから空気が流入するので、筒内には、前記図3に示すように、一定方向(例えば反時計回り)のスワール流が生じている。そして、吸気行程の後半には、排気ポート22A,22Bのうち、空気を導入した吸気ポート20Bと対向していない排気ポート22Aのみを開口させる。これにより、排気ガスは、排気ポート22Aからスワール流の方向に沿って筒内外周に流入する。従って、スワール流を利用して排気ガスを筒内外周にスムーズに導入し、成層EGRを実現することができる。   Here, the generation process of the stratified EGR will be described in detail. First, in the first half of the intake stroke, air flows from the second intake port 20B, and therefore, in the cylinder, as shown in FIG. A swirl flow (for example, counterclockwise) is generated. In the latter half of the intake stroke, only the exhaust port 22A that is not opposed to the intake port 20B into which air is introduced is opened among the exhaust ports 22A and 22B. As a result, the exhaust gas flows from the exhaust port 22A into the cylinder outer periphery along the swirl flow direction. Therefore, the exhaust gas can be smoothly introduced into the outer periphery of the cylinder using the swirl flow, and the stratified EGR can be realized.

このように、本実施の形態によれば、筒内のガスを成層化することができるので、実施の形態1の作用効果に加えて、実施の形態6と同様の原理により燃費を改善することができる。しかも、筒内外周にはEGRガス層を形成することができるので、EGRを実行し、かつ空燃比を理論空燃比に保持し、三元触媒によって排気ガス中のNOxを低減することができる。なお、前記実施の形態9において、図15は、請求項11における噴射状態制御手段及び開弁期間制御手段の具体例を示している。また、実施の形態9では、前記実施の形態1を前提として制御を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態2乃至8の何れかで採用した構成と、実施の形態9の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。   As described above, according to the present embodiment, the gas in the cylinder can be stratified, and in addition to the operational effects of the first embodiment, the fuel efficiency can be improved by the same principle as in the sixth embodiment. Can do. In addition, since an EGR gas layer can be formed on the outer periphery of the cylinder, EGR can be executed, the air-fuel ratio can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and NOx in the exhaust gas can be reduced by the three-way catalyst. In the ninth embodiment, FIG. 15 shows a specific example of the injection state control means and the valve opening period control means in claim 11. In the ninth embodiment, the control has been described on the premise of the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and for example, the configuration adopted in any of the second to eighth embodiments and the ninth embodiment. These configurations may be combined in a realizable range.

一方、実施の形態9では、図17に示す変形例のような構成を採用してもよい。図17は、実施の形態9の変形例を示す構成図である。この図に示すように、実施の形態9では、第2の吸気ポート20Bに吸気部分遮断弁50を配置し、第1の排気ポート22Aに排気部分遮断弁60を配置する構成としている。ここで、吸気部分遮断弁50は、前記実施の形態6で説明したものである。また、排気部分遮断弁60は、吸気部分遮断弁50とほぼ同様のバタフライ弁等により構成され、排気ポート22Aのうち筒内外周に対応する部位を除いて当該排気ポート22Aを閉じることが可能となっている。即ち、排気部分遮断弁60のうち燃焼室12の中心(または直線L)から離れた側の部位には、切欠き62が設けられている。そして、排気部分遮断弁60は、吸気行程の後半に閉じ側(好ましくは、全閉位置)に駆動される。   On the other hand, in the ninth embodiment, a configuration as in the modification shown in FIG. 17 may be adopted. FIG. 17 is a configuration diagram showing a modification of the ninth embodiment. As shown in this figure, in the ninth embodiment, the intake partial shutoff valve 50 is arranged in the second intake port 20B, and the exhaust partial shutoff valve 60 is arranged in the first exhaust port 22A. Here, the intake partial shutoff valve 50 is the same as that described in the sixth embodiment. Further, the exhaust partial shutoff valve 60 is configured by a butterfly valve or the like that is substantially the same as the intake partial shutoff valve 50, and the exhaust port 22A can be closed except for a portion corresponding to the inner and outer circumferences of the exhaust port 22A. It has become. That is, a notch 62 is provided in a portion of the exhaust partial shutoff valve 60 that is away from the center (or straight line L) of the combustion chamber 12. The exhaust partial shutoff valve 60 is driven to the closing side (preferably, the fully closed position) in the second half of the intake stroke.

上記変形例の構成によれば、吸気部分遮断弁50は、吸気行程の前半において、筒内のスワール流を強くすることができ、かつ、スワール流が流れる位置を筒内壁面に接近させることができる。これにより、吸気行程の後半には、強いスワール流により排気ガスを筒内外周に効率よく誘導することができ、成層EGRの乱れを低減することができる。一方、排気部分遮断弁60は、吸気行程の後半において、排気ガスを筒内外周に強制的に流入させることができ、排気ガスが筒内中央部に流入するのを阻止することができる。従って、何れの遮断弁50,60によっても、成層EGRをより安定的に実現することができる。なお、上記変形例では、遮断弁50,60の両方を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限らず、遮断弁50,60の何れか一方のみを用いる構成としてもよい。   According to the configuration of the modified example, the intake partial shutoff valve 50 can strengthen the swirl flow in the cylinder in the first half of the intake stroke, and can bring the position where the swirl flow flows closer to the cylinder inner wall surface. it can. As a result, in the second half of the intake stroke, exhaust gas can be efficiently guided to the outer periphery of the cylinder by a strong swirl flow, and turbulence of the stratified EGR can be reduced. On the other hand, the exhaust partial shutoff valve 60 can force exhaust gas to flow into the cylinder outer periphery in the latter half of the intake stroke, and can prevent the exhaust gas from flowing into the cylinder center. Therefore, the stratified EGR can be more stably realized by any of the shutoff valves 50 and 60. In addition, although the case where both the shut-off valves 50 and 60 were used was illustrated in the above modification, the present invention is not limited to this, and only one of the shut-off valves 50 and 60 may be used.

実施の形態10.
次に、図18を参照して、本発明の実施の形態10について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態9の構成及び制御において、第1,第2の吸気バルブを吸気行程の前半及び後半にわたって開弁し、燃料噴射を吸気行程の前半と後半にそれぞれ行うことを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 10 FIG.
Next, Embodiment 10 of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in the configuration and control of the ninth embodiment, the first and second intake valves are opened during the first half and the second half of the intake stroke, and fuel injection is performed in the first half and the second half of the intake stroke, respectively. It is characterized by. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態10の特徴]
図18は、本発明の実施の形態10において、吸気バルブと排気バルブの開弁期間及び燃料噴射時期を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、吸気バルブ28A,28Bを吸気行程の前半及び後半にわたって開弁する。排気バルブ30A,30Bについては、実施の形態9と同様に、吸気行程の前半に両方の排気バルブ30A,30Bを閉弁し、吸気行程の後半には、第1の排気バルブ30Aのみを開弁する。また、燃料噴射弁24Aによる燃料噴射は、吸気行程の前半と後半にそれぞれ実行する。
[Features of Embodiment 10]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the valve opening periods and fuel injection timings of the intake and exhaust valves in the tenth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, the intake valves 28A and 28B are opened over the first half and the second half of the intake stroke. As for the exhaust valves 30A and 30B, as in the ninth embodiment, both the exhaust valves 30A and 30B are closed in the first half of the intake stroke, and only the first exhaust valve 30A is opened in the second half of the intake stroke. To do. Further, fuel injection by the fuel injection valve 24A is executed in the first half and the second half of the intake stroke.

上記制御によれば、実施の形態9で説明したように、吸気行程の前半には筒内に混合気を形成し、吸気行程の後半には筒内外周に排気ガスを導入することができ、成層EGRを実現することができる。一方、成層EGRの実行時には、筒内外周のガスが燃焼し難いため、筒内外周に残った未燃燃料により排気ガス中のHC(炭化水素)が増加し易いという問題がある。これに対し、本実施の形態では、吸気バルブ28Bが吸気行程の後半にも開弁しているので、筒内外周の排気ガス層には空気も供給されることになり、更に、吸気行程の後半に噴射された燃料も供給される。これにより、筒内外周には、排気ガスと混合気とが混在したガス層が形成される。   According to the above control, as described in the ninth embodiment, an air-fuel mixture can be formed in the cylinder in the first half of the intake stroke, and exhaust gas can be introduced into the outer periphery of the cylinder in the second half of the intake stroke. A stratified EGR can be realized. On the other hand, there is a problem that HC (hydrocarbon) in the exhaust gas tends to increase due to unburned fuel remaining on the inner and outer periphery of the cylinder because the gas on the inner and outer periphery of the cylinder is difficult to burn when performing the stratified EGR. On the other hand, in the present embodiment, since the intake valve 28B is opened also in the latter half of the intake stroke, air is also supplied to the exhaust gas layer on the inner and outer periphery of the cylinder. Fuel injected in the second half is also supplied. Thereby, a gas layer in which exhaust gas and air-fuel mixture are mixed is formed on the outer periphery in the cylinder.

このガス層は、筒内中央部からの火炎伝播では燃焼し難いが、燃焼行程の後半において、自らに含まれる排気ガスの熱により自着火して燃焼する。従って、本実施の形態によれば、筒内に導入した排気ガスの熱を利用して、筒内外周に残留し易い未燃燃料を確実に燃焼させることができる。これにより、実施の形態9の作用効果に加えて、排気ガス中のHCを抑制し、排気エミッションを向上させることができる。   This gas layer is difficult to burn by flame propagation from the central part of the cylinder, but burns by self-ignition by the heat of exhaust gas contained in itself in the latter half of the combustion stroke. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reliably burn the unburned fuel that tends to remain on the outer periphery of the cylinder by using the heat of the exhaust gas introduced into the cylinder. Thereby, in addition to the operational effects of the ninth embodiment, HC in the exhaust gas can be suppressed and exhaust emission can be improved.

なお、上記制御においても、前記実施の形態8と同様の理由により、吸気行程後半の燃料噴射量を吸気行程前半の燃料噴射量よりも少なくする構成としてもよい。また、本発明では、例えば実施の形態2乃至8の何れかで採用した構成と、実施の形態10の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。さらに、本発明では、実施の形態9の変形例で採用した遮断弁50,60の何れか一方または両方を、実施の形態10に適用する構成としてもよい。これにより、成層EGRをより安定的に実現することができる。また、前記実施の形態10において、図18は、請求項12における噴射状態制御手段及び開弁期間制御手段の具体例を示している。   In the above control, for the same reason as in the eighth embodiment, the fuel injection amount in the latter half of the intake stroke may be made smaller than the fuel injection amount in the first half of the intake stroke. Further, in the present invention, for example, the configuration employed in any of Embodiments 2 to 8 and the configuration of Embodiment 10 may be combined within a realizable range. Furthermore, in this invention, it is good also as a structure which applies any one or both of the shut-off valves 50 and 60 employ | adopted by the modification of Embodiment 9 to Embodiment 10. FIG. Thereby, stratification EGR can be realized more stably. In the tenth embodiment, FIG. 18 shows a specific example of the injection state control means and the valve opening period control means in claim 12.

実施の形態11.
次に、図19を参照して、本発明の実施の形態11について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成及び制御(図1、図4)に加えて、第1の吸気バルブが開弁してから第2の吸気バルブが開弁するまでの間に燃料を噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 11 FIG.
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in addition to the configuration and control (FIGS. 1 and 4) of the first embodiment, the first intake valve is opened until the second intake valve is opened. It is characterized by injecting fuel. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態11の特徴]
図19は、本発明の実施の形態11において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、第1の吸気バルブ28Aの開弁時期を排気上死点(TDC)よりも遅くし、かつ、第2の吸気バルブ28Bの開弁時期を第1の吸気バルブ28Aの開弁時期よりも遅くしている。そして、吸気バルブ28Aが開弁してから吸気バルブ28Bが開弁するまでの間に、第1の燃料噴射弁24Aにより燃料を噴射する構成としている。なお、排気バルブ30A,30Bは、吸気バルブ28A,28Bの開弁期間中に閉弁状態に保持されている。
[Features of Embodiment 11]
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the valve opening timing and the fuel injection timing of the intake valve in the eleventh embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, the opening timing of the first intake valve 28A is made later than the exhaust top dead center (TDC), and the opening timing of the second intake valve 28B is set to the first timing. 1 is later than the opening timing of the intake valve 28A. Then, the fuel is injected by the first fuel injection valve 24A between the time when the intake valve 28A is opened and the time when the intake valve 28B is opened. The exhaust valves 30A and 30B are kept closed during the opening period of the intake valves 28A and 28B.

上記制御によれば、燃料の噴射時には、吸気ポート20AがSCV36により遮断され、他のポート20B,22A,22Bがそれぞれバルブ28B,30A,30Bにより閉塞された状態で、ピストンが下降動作を行うことになる。これにより、負圧状態となった筒内に燃料を噴射することができるので、燃料の沸点を低下させ、噴射燃料の気化を促進することができる。そして、良好な混合気を速やかに形成し、噴射燃料が筒内壁面に付着するのを防止することができる。従って、エンジンの始動時に上記制御を実行すれば、実施の形態1の作用効果に加えて、冷間始動時の始動性や排気エミッションを向上させることができる。   According to the above control, when the fuel is injected, the intake port 20A is blocked by the SCV 36, and the other ports 20B, 22A, and 22B are closed by the valves 28B, 30A, and 30B, respectively, and the piston performs the lowering operation. become. As a result, fuel can be injected into the cylinder in a negative pressure state, so that the boiling point of the fuel can be lowered and vaporization of the injected fuel can be promoted. And a favorable air-fuel mixture can be formed quickly, and the injected fuel can be prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder. Therefore, if the above control is executed when the engine is started, in addition to the operational effects of the first embodiment, the startability at the cold start and the exhaust emission can be improved.

このように、本実施の形態による制御は、エンジンの始動時に顕著な効果が得られるので、始動時(特に、低温での始動時)にのみ実行する構成としてもよい。一方、上記制御は、始動時以外の運転状態でも、噴射燃料の気化を促進することにより十分な効果が得られるので、本発明では、始動後(暖機完了後)を含む任意の運転状態において、上記制御を実行する構成としてもよい。また、本発明では、例えば実施の形態2乃至10の何れかで採用した構成と、実施の形態11の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。なお、前記実施の形態11において、図19は、請求項15における噴射状態制御手段及び開弁時期制御手段の具体例を示している。   As described above, the control according to the present embodiment has a remarkable effect at the time of starting the engine. Therefore, the control may be executed only at the time of starting (particularly at the time of starting at a low temperature). On the other hand, the above control can achieve a sufficient effect by promoting the vaporization of the injected fuel even in an operating state other than at the time of starting. Therefore, in the present invention, in any operating state including after starting (after completion of warm-up). The above control may be executed. Further, in the present invention, for example, the configuration adopted in any of Embodiments 2 to 10 and the configuration of Embodiment 11 may be combined in a realizable range. In the eleventh embodiment, FIG. 19 shows a specific example of the injection state control means and the valve opening timing control means in claim 15.

実施の形態12.
次に、図20を参照して、本発明の実施の形態12について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御(図1、図4)を前提として、自着火燃焼制御を行う場合において、排気上死点の前に燃料を噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 12 FIG.
Next, Embodiment 12 of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, fuel is injected before exhaust top dead center when performing auto-ignition combustion control on the premise of the configuration and control (FIGS. 1 and 4) substantially the same as those of the first embodiment. It is characterized by. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態12の特徴]
本実施の形態では、筒内の混合気を圧縮により自着火させる自着火燃焼制御を実施する構成としている。自着火燃焼制御は、例えば日本特開2006−2637号公報等に記載されている公知の技術である。具体的に述べると、自着火燃焼制御では、筒内の混合気を圧縮行程で高温・高圧状態とすることにより、基本的には点火プラグを使用せずに、混合気を自然に発火させる。この制御によれば、筒内全体に均質な燃焼が生じるので、混合気のリーン化が可能となるものの、低負荷運転領域では失火し易いという問題がある。このため、本実施の形態では、圧縮行程の開始前に、噴射燃料を自着火し易い状態に改質(いわゆる燃料改質)することを目的としている。
[Features of Embodiment 12]
In the present embodiment, the self-ignition combustion control is performed to self-ignite the air-fuel mixture in the cylinder by compression. The self-ignition combustion control is a known technique described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-2638. More specifically, in the self-ignition combustion control, the air-fuel mixture is spontaneously ignited basically without using a spark plug by bringing the air-fuel mixture in the cylinder into a high temperature / high pressure state in the compression stroke. According to this control, homogeneous combustion occurs in the entire cylinder, so that the air-fuel mixture can be made lean, but there is a problem that misfire is likely to occur in the low load operation region. For this reason, the present embodiment aims to reform the injected fuel so that it is easily ignited (so-called fuel reforming) before the start of the compression stroke.

図20は、本発明の実施の形態12において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、排気バルブ30A,30Bを排気上死点(TDC)の前に閉弁し、排気バルブ30A,30Bが閉弁してから排気上死点が到来するまでの間に第1の吸気バルブ28Aを開弁する。このとき、第2の吸気バルブ28Bは、少なくとも排気上死点の後(好ましくは、吸気バルブ28Aの閉弁後)に開弁する。そして、第1の吸気バルブ28Aが開弁してから排気上死点が到来するまでの間に、第1の燃料噴射弁24Aにより燃料を噴射する。なお、SCV36は、少なくとも吸気バルブ28Aが開弁してから吸気下死点(BDC)まで閉弁する。   FIG. 20 is an explanatory diagram showing the valve opening timing and fuel injection timing of the intake valve in the twelfth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in this embodiment, the exhaust valves 30A and 30B are closed before the exhaust top dead center (TDC), and the exhaust top dead center arrives after the exhaust valves 30A and 30B are closed. In the meantime, the first intake valve 28A is opened. At this time, the second intake valve 28B opens at least after exhaust top dead center (preferably after the intake valve 28A is closed). Then, fuel is injected by the first fuel injection valve 24A from when the first intake valve 28A is opened until when exhaust top dead center arrives. The SCV 36 is closed to at least the intake bottom dead center (BDC) after the intake valve 28A is opened.

上記制御によれば、第1の吸気バルブ28Aが開弁してから第2の吸気バルブ28Bが開弁するまでの期間中には、吸気ポート20AがSCV36により遮断され、他のポート20B,22A,22Bがそれぞれバルブ28B,30A,30Bにより閉塞された状態となる。これにより、筒内が密閉状態となるので、筒内に残留していた排気ガスは、排気上死点の前に一旦圧縮されて高温となる。この状態で燃料を噴射すると、噴射燃料は、高温の排気ガス中で自着火し易いラジカルな状態または成分に改質される。そして、改質された燃料は、図20に示すように、圧縮行程で容易に自着火して燃焼する。   According to the above control, during the period from when the first intake valve 28A is opened until the second intake valve 28B is opened, the intake port 20A is blocked by the SCV 36, and the other ports 20B, 22A. , 22B are closed by valves 28B, 30A, 30B, respectively. As a result, the inside of the cylinder is hermetically sealed, so that the exhaust gas remaining in the cylinder is once compressed before the exhaust top dead center and becomes high temperature. When the fuel is injected in this state, the injected fuel is reformed into a radical state or component that easily ignites in high-temperature exhaust gas. Then, as shown in FIG. 20, the reformed fuel is easily self-ignited and burned in the compression stroke.

従って、本実施の形態によれば、筒内で一旦圧縮された高温の排気ガス中に燃料を噴射することにより、燃料改質を行うことができる。これにより、自着火燃焼制御の実行時には、低負荷運転領域でも噴射燃料を安定的に自着火させ、失火等を防止することができる。なお、本実施の形態では、自着火燃焼制御を前提として、図20に示す制御を実行するものとした。しかし、本発明は、自着火燃焼制御に限定されるものではなく、例えば自着火燃焼制御を実行しない場合(点火プラグにより混合気に着火する場合)にも適用されるものである。この場合にも、燃料改質効果により噴射燃料を燃焼し易くすることができ、混合気の着火性を向上させることができる。また、高温の排気ガスにより噴射燃料の気化を促進し、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   Therefore, according to the present embodiment, fuel reforming can be performed by injecting fuel into the high-temperature exhaust gas once compressed in the cylinder. Thereby, at the time of execution of the self-ignition combustion control, the injected fuel can be stably self-ignited even in the low load operation region, and misfires can be prevented. In the present embodiment, the control shown in FIG. 20 is executed on the premise of self-ignition combustion control. However, the present invention is not limited to the self-ignition combustion control, and is also applied, for example, when the self-ignition combustion control is not executed (when the air-fuel mixture is ignited by the spark plug). Also in this case, the injected fuel can be easily burned by the fuel reforming effect, and the ignitability of the air-fuel mixture can be improved. Moreover, vaporization of the injected fuel can be promoted by the high-temperature exhaust gas, and the fuel can be prevented from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

また、本発明では、例えば実施の形態2乃至11の何れかで採用した構成と、実施の形態12の構成とを実現可能な範囲で組合わせてもよい。なお、前記実施の形態12において、図20は、請求項16における噴射状態制御手段及び開閉時期制御手段の具体例を示し、また、請求項18における自着火燃焼制御手段の具体例を示している。   Further, in the present invention, for example, the configuration employed in any of Embodiments 2 to 11 and the configuration of Embodiment 12 may be combined within a realizable range. In the twelfth embodiment, FIG. 20 shows a specific example of the injection state control means and the opening / closing timing control means in claim 16, and shows a specific example of the self-ignition combustion control means in claim 18. .

実施の形態13.
次に、図21及び図22を参照して、本発明の実施の形態13について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態12において、排気上死点の前,後にそれぞれ燃料を噴射する構成とし、これらの噴射時の燃料噴射量をエンジン回転数に応じて可変に設定することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 13 FIG.
Next, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in the twelfth embodiment, fuel is injected before and after exhaust top dead center, and the fuel injection amount at the time of these injections is variably set according to the engine speed. It is a feature. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態13の特徴]
図21は、本発明の実施の形態13において、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射時期を示す説明図である。また、図22は、排気上死点前,後の燃料噴射量とエンジン回転数との関係を示す特性線図である。本実施の形態では、図21に示すように、実施の形態12(図20)と同様の制御を実行した上で、第1の燃料噴射弁24Aにより排気上死点の前,後にそれぞれ燃料を噴射する。そして、図22に示すように、エンジン回転数が所定の基準値以上の場合には、排気上死点(TDC)前の燃料噴射量を排気上死点後の燃料噴射量よりも増加させる。また、エンジン回転数が基準値未満の場合には、排気上死点後の燃料噴射量を排気上死点前の燃料噴射量よりも増加させる構成としている。
[Features of Embodiment 13]
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the valve opening timing and fuel injection timing of the intake valve in the thirteenth embodiment of the present invention. FIG. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between the fuel injection amount before and after exhaust top dead center and the engine speed. In the present embodiment, as shown in FIG. 21, after performing the same control as in the twelfth embodiment (FIG. 20), the first fuel injection valve 24A supplies fuel before and after exhaust top dead center. Spray. As shown in FIG. 22, when the engine speed is equal to or higher than a predetermined reference value, the fuel injection amount before the exhaust top dead center (TDC) is increased more than the fuel injection amount after the exhaust top dead center. Further, when the engine speed is less than the reference value, the fuel injection amount after the exhaust top dead center is increased more than the fuel injection amount before the exhaust top dead center.

本実施の形態は、自着火燃焼制御を行うことを前提としている。排気上死点前の燃料噴射は、筒内で排気ガスと共に噴射燃料を圧縮し、比較的長い時間をかけて燃料改質を行うことができるので、最大限の燃料改質効果を得ることができる。また、排気上死点後の燃料噴射は、排気上死点前の燃料噴射と比較して燃料改質効果が減少するものの、吸気バルブ28Bの開弁時期(空気の導入時期)に近いタイミングで燃料が噴射されるので、均質性の高い混合気を形成することができる。   This embodiment is premised on performing self-ignition combustion control. The fuel injection before the exhaust top dead center compresses the injected fuel together with the exhaust gas in the cylinder and can perform the fuel reforming over a relatively long time, so that the maximum fuel reforming effect can be obtained. it can. In addition, the fuel injection after exhaust top dead center is less in fuel reforming effect than the fuel injection before exhaust top dead center, but at a timing close to the valve opening timing of the intake valve 28B (air introduction timing). Since the fuel is injected, an air-fuel mixture with high homogeneity can be formed.

エンジン回転数が高い場合には、燃料噴射から着火までの時間(即ち、混合気が形成される時間)が短いので、燃料改質効果を十分に得るためには、排気上死点前の燃料噴射量を増加させるのが好ましい。このため、本実施の形態では、図22に示すように、エンジン回転数が高いほど、排気上死点前の燃料噴射量を増加させ、特に、エンジン回転数が基準値以上の場合には、排気上死点前の燃料噴射量を排気上死点後よりも多く設定する。なお、図22は、燃料噴射量の総量を一定とした前提で、排気上死点前,後の燃料噴射量を示すものである。   When the engine speed is high, the time from fuel injection to ignition (that is, the time during which the air-fuel mixture is formed) is short. Therefore, in order to obtain a sufficient fuel reforming effect, the fuel before exhaust top dead center is required. It is preferable to increase the injection amount. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 22, the higher the engine speed, the more the fuel injection amount before the exhaust top dead center is increased. The fuel injection amount before the exhaust top dead center is set larger than that after the exhaust top dead center. FIG. 22 shows the fuel injection amounts before and after exhaust top dead center on the assumption that the total amount of fuel injection is constant.

一方、エンジン回転数が低い場合には、燃料噴射から着火までの時間が比較的長いので、排気上死点後の燃料噴射量を増加させ、燃料改質効果と混合気の均質性を両立させるのが好ましい。このため、本実施の形態では、エンジン回転数が低いほど、排気上死点後の燃料噴射量を増加させ、特に、エンジン回転数が基準値未満の場合には、排気上死点後の燃料噴射量を排気上死点前よりも多く設定する。なお、上記基準値は、例えば燃料の改質レベルからみて排気上死点前の燃料噴射量を排気上死点後よりも増加させた方が好ましい最小のエンジン回転数に対応している。   On the other hand, when the engine speed is low, the time from fuel injection to ignition is relatively long, so the fuel injection amount after exhaust top dead center is increased to achieve both the fuel reforming effect and the homogeneity of the mixture. Is preferred. For this reason, in this embodiment, the lower the engine speed, the greater the fuel injection amount after exhaust top dead center. In particular, when the engine speed is less than the reference value, the fuel after exhaust top dead center is increased. Set the injection amount higher than before exhaust top dead center. Note that the reference value corresponds to the minimum engine speed at which it is preferable to increase the fuel injection amount before the exhaust top dead center, for example, from the viewpoint of the fuel reforming level.

上記制御によれば、高回転時には、排気上死点前の燃料噴射量を増加させることができ、燃料噴射から着火までの時間が短くても、燃料改質効果を十分に得ることができる。また、低回転時には、排気上死点後の燃料噴射量を増加させ、燃料改質効果と混合気の均質性を両立させることができる。従って、エンジン回転数に応じて燃料の改質レベルを適切に制御することができる。   According to the above control, the fuel injection amount before the exhaust top dead center can be increased at high revolutions, and a sufficient fuel reforming effect can be obtained even if the time from fuel injection to ignition is short. Moreover, at the time of low rotation, the fuel injection amount after exhaust top dead center can be increased, and both the fuel reforming effect and the homogeneity of the air-fuel mixture can be achieved. Therefore, the fuel reforming level can be appropriately controlled according to the engine speed.

なお、前記実施の形態13において、図21は、請求項17における上死点前後噴射手段の具体例を示し、図22は、噴射量制御手段の具体例を示している。また、本発明では、実施の形態13の構成に対して、例えば実施の形態2乃至11の何れかで採用した構成を実現可能な範囲で組合わせてもよい。   In the thirteenth embodiment, FIG. 21 shows a specific example of the means for injecting around the top dead center in claim 17, and FIG. 22 shows a specific example of the injection amount control means. In the present invention, the configuration employed in any of Embodiments 2 to 11, for example, may be combined with the configuration of Embodiment 13 within a feasible range.

実施の形態14.
次に、図23を参照して、本発明の実施の形態14について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成及び制御(図1、図4)において、第1の燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃焼室の中心側に傾斜させたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 14 FIG.
Next, a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that, in the configuration and control (FIGS. 1 and 4) of the first embodiment, the fuel injection direction of the first fuel injection valve is inclined toward the center side of the combustion chamber. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態14の特徴]
図23は、本発明の実施の形態14において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、第1の燃料噴射弁70の燃料噴射方向(略円錐状に広がる燃料の噴霧の中心線L0)を、基準の直線Lに対して、燃焼室12の中心Oに向けて傾斜させている。即ち、燃料噴射弁70は、噴霧の中心線L0が燃焼室12の中心Oを通るように配置されている。
[Features of Embodiment 14]
FIG. 23 is an enlarged configuration diagram showing the configuration of one cylinder of the engine in the fourteenth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, the fuel injection direction of the first fuel injection valve 70 (the center line L0 of the fuel spray spreading in a substantially conical shape) is set to the combustion chamber with respect to the reference straight line L. It is inclined toward the center O of 12. That is, the fuel injection valve 70 is arranged so that the spray center line L 0 passes through the center O of the combustion chamber 12.

上記構成によれば、燃料噴射弁70は、燃焼室12の中心Oに向けて燃料を噴射することができる。これにより、噴射燃料の大部分は、図23に示すように、筒内外周に沿って流れるスワール流に対して正面から衝突しないので、燃料の噴霧によりスワール流が弱められるのを防止することができる。従って、実施の形態1の作用効果に加えて、燃焼の直前までスワール流を保持することができるので、空気の乱流により混合気の均質化を促進し、燃焼性や燃費を向上させることができる。また、噴射燃料を燃焼室12の直径方向、即ち、筒内壁面までの距離が最も長くなる方向に向けて噴射することができ、燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   According to the above configuration, the fuel injection valve 70 can inject fuel toward the center O of the combustion chamber 12. Thereby, as shown in FIG. 23, most of the injected fuel does not collide with the swirl flow that flows along the inner periphery of the cylinder from the front, so that it is possible to prevent the swirl flow from being weakened by the spray of fuel. it can. Therefore, in addition to the operational effects of the first embodiment, the swirl flow can be maintained until immediately before combustion. Therefore, the homogenization of the air-fuel mixture is promoted by the turbulent air flow, and the combustibility and fuel consumption can be improved. it can. Further, the injected fuel can be injected in the diameter direction of the combustion chamber 12, that is, the direction in which the distance to the cylinder inner wall surface becomes the longest, and the fuel can be prevented from adhering to the cylinder inner wall surface.

実施の形態15.
次に、図24を参照して、本発明の実施の形態15について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態14の構成を前提として、第1の燃料噴射弁の燃料噴射角を広く設定したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 15 FIG.
Next, Embodiment 15 of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the fuel injection angle of the first fuel injection valve is set wide on the premise of the configuration of the fourteenth embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態15の特徴]
図24は、本発明の実施の形態15において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。この図に示すように、第1の燃料噴射弁80の燃料噴射角θは、第2の吸気バルブ28Bの中心O1と第1の排気バルブ30Aの中心O2とが当該燃料噴射角θの内側に収まる角度に設定されている。ここで、燃料噴射角θは、燃料噴射弁80から略円錐状に噴射された燃料が平面視において拡がる角度として定義される。また、燃料噴射角θの中心線L0は、前記実施の形態14と同様に、燃焼室12の中心Oを通るように配置されている。また、バルブ28B,30Aの中心O1,O2は、例えばバルブステムが配置される位置に対応している。
[Features of Embodiment 15]
FIG. 24 is an enlarged configuration diagram showing the configuration of one cylinder of the engine in the fifteenth embodiment of the present invention. As shown in this figure, the fuel injection angle θ of the first fuel injection valve 80 is such that the center O1 of the second intake valve 28B and the center O2 of the first exhaust valve 30A are inside the fuel injection angle θ. It is set to an angle that fits. Here, the fuel injection angle θ is defined as an angle at which the fuel injected from the fuel injection valve 80 in a substantially conical shape expands in a plan view. Further, the center line L0 of the fuel injection angle θ is arranged so as to pass through the center O of the combustion chamber 12 as in the fourteenth embodiment. Further, the centers O1, O2 of the valves 28B, 30A correspond to, for example, positions where the valve stems are arranged.

上記構成によれば、燃料噴射角θの範囲内に筒内空間の大部分を収めることができる。これにより、噴射燃料を筒内の広い範囲に分散させ、燃料の気化を促進することができ、筒内全体に均質な混合気を形成することができる。   According to the above configuration, most of the in-cylinder space can be accommodated within the range of the fuel injection angle θ. Thereby, the injected fuel can be dispersed in a wide range in the cylinder, fuel vaporization can be promoted, and a homogeneous air-fuel mixture can be formed throughout the cylinder.

実施の形態16.
次に、図25を参照して、本発明の実施の形態16について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成及び制御(図1、図4)において、第1の燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の中心線を、燃焼室の中心よりも第2の燃料噴射弁側に傾斜させたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 16 FIG.
Next, a sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in the configuration and control (FIGS. 1 and 4) of the first embodiment, the center line of the fuel spray injected from the first fuel injection valve is set to be second than the center of the combustion chamber. It is characterized in that it is inclined toward the fuel injection valve side. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態16の特徴]
図25は、本発明の実施の形態16において、エンジンの1気筒の構成を拡大して示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、第1の燃料噴射弁90から噴射される燃料の噴霧の中心線L0を、平面視において燃焼室12の中心Oよりも第2の燃料噴射弁24Bに近い位置を通るように配置している。この構成によれば、図25に示すように、筒内外周に沿って流れるスワール流の方向に対して、燃料の噴射方向を合わせることができ、燃料の噴霧によりスワール流を強めることができる。これにより、実施の形態1の作用効果に加えて、燃焼の直前までスワール流を保持することができる。従って、空気の乱流により混合気の均質化を促進し、燃焼性や燃費を向上させることができる。
[Features of Embodiment 16]
FIG. 25 is an enlarged configuration diagram showing the configuration of one cylinder of the engine in the sixteenth embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the present embodiment, the center line L0 of the fuel spray injected from the first fuel injection valve 90 is set to be a second fuel injection valve from the center O of the combustion chamber 12 in plan view. It arrange | positions so that it may pass through the position near 24B. According to this configuration, as shown in FIG. 25, the direction of fuel injection can be matched to the direction of the swirl flow that flows along the outer periphery of the cylinder, and the swirl flow can be strengthened by fuel spraying. Thereby, in addition to the effect of Embodiment 1, a swirl flow can be hold | maintained just before combustion. Therefore, the homogenization of the air-fuel mixture can be promoted by the turbulent air flow, and the combustibility and fuel consumption can be improved.

また、上記構成においては、例えば実施の形態6で用いた図11に示すように、第1の燃料噴射弁24Aの燃料噴射期間を吸気行程の前半に設定し、燃料噴射を吸気行程の前半で完了するのが好ましい。これにより、吸気行程のうち筒内に生じるスワール流が比較的弱い前半の時期に、燃料の噴霧によってスワール流を加速することができる。従って、筒内のスワール流を吸気行程の前半から強くすることができ、実施の形態16の効果をより顕著に発揮することができる。また、強いスワール流中に燃料を噴射すると、燃料の液滴が気化する前に遠心力を受けて筒内壁面に付着し易い。従って、スワール流が弱い時期に燃料を噴射することにより、噴射燃料が筒内壁面に付着するのを抑制することができる。   In the above configuration, for example, as shown in FIG. 11 used in Embodiment 6, the fuel injection period of the first fuel injection valve 24A is set to the first half of the intake stroke, and the fuel injection is performed in the first half of the intake stroke. Preferably completed. Accordingly, the swirl flow can be accelerated by the fuel spray at the first half of the intake stroke when the swirl flow generated in the cylinder is relatively weak. Therefore, the swirl flow in the cylinder can be strengthened from the first half of the intake stroke, and the effects of the sixteenth embodiment can be exhibited more remarkably. In addition, when fuel is injected into a strong swirl flow, the fuel droplets are likely to adhere to the inner wall surface of the cylinder due to centrifugal force before vaporizing the fuel. Therefore, by injecting the fuel when the swirl flow is weak, it is possible to prevent the injected fuel from adhering to the inner wall surface of the cylinder.

なお、前記実施の形態14乃至16は、実施の形態1の構成及び制御を前提として説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態14乃至16の構成に対して、実施の形態2乃至13の何れかで採用した構成を実現可能な範囲で組合わせてもよい。   In addition, Embodiments 14 to 16 have been described on the premise of the configuration and control of Embodiment 1. However, the present invention is not limited to this, and for example, the configuration employed in any of Embodiments 2 to 13 may be combined with the configuration of Embodiments 14 to 16 within a possible range.

10 エンジン(内燃機関)
12 燃焼室
14 吸気通路
16 排気通路
18 スロットルバルブ
20A,20B 第1,第2の吸気ポート
22A,22B 第1,第2の排気ポート
24A,70,80,90 第1の燃料噴射弁
24B 第2の燃料噴射弁
26 点火プラグ
28A,28B 第1,第2の吸気バルブ
30A,30B 第1,第2の排気バルブ
32 吸気可変動弁機構(リフト量可変機構)
34 排気可変動弁機構
36 スワールコントロールバルブ(吸気調整弁)
38 センサ系統
40 ECU
50 吸気部分遮断弁
60 排気部分遮断弁
52,62 切欠き
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Combustion chamber 14 Intake passage 16 Exhaust passage 18 Throttle valves 20A, 20B First and second intake ports 22A, 22B First and second exhaust ports 24A, 70, 80, 90 First fuel injection valve 24B Second Fuel injection valve 26 Spark plugs 28A and 28B First and second intake valves 30A and 30B First and second exhaust valves 32 Intake variable valve mechanism (lift amount variable mechanism)
34 Exhaust variable valve mechanism 36 Swirl control valve (intake adjustment valve)
38 Sensor system 40 ECU
50 Intake partial shutoff valve 60 Exhaust partial shutoff valve 52, 62 Notch

Claims (20)

上流側が吸気通路に接続され、下流側がそれぞれ異なる位置で筒内に開口する第1,第2の吸気ポートと、
前記第1,第2の吸気ポートに設けられた第1,第2の吸気バルブと、
前記第1,第2の吸気ポートに燃料を噴射する第1,第2の燃料噴射弁と、
前記第1の燃料噴射弁の上流側で前記第1の吸気ポートに設けられ、前記第1の吸気ポートの流路面積を変化させる吸気調整弁と、
少なくとも吸気行程において、前記吸気調整弁を閉じ側に駆動して前記第1の吸気ポートの空気流量を前記第2の吸気ポートの空気流量よりも減少させ、かつ、前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射量を前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも多く設定した状態で燃料噴射を実行する噴射状態制御手段と、
前記第2の吸気ポートのうち筒内外周に空気を流入させる部位を除いて当該吸気ポートを閉じることが可能な遮断弁であって、少なくとも吸気行程の後半に閉じ側に駆動される吸気部分遮断弁と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半に燃料を噴射する構成としたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
First and second intake ports that are connected to the intake passage on the upstream side and open into the cylinder at different positions on the downstream side;
First and second intake valves provided in the first and second intake ports;
First and second fuel injection valves for injecting fuel into the first and second intake ports;
An intake adjustment valve that is provided in the first intake port upstream of the first fuel injection valve and changes a flow passage area of the first intake port;
At least in the intake stroke, the intake adjustment valve is driven to the closed side to reduce the air flow rate of the first intake port to be lower than the air flow rate of the second intake port, and the first fuel injection valve Injection state control means for executing fuel injection in a state in which the fuel injection amount is set larger than the fuel injection amount of the second fuel injection valve;
A shutoff valve capable of closing the intake port except for a portion of the second intake port that allows air to flow into the outer periphery of the cylinder, wherein the intake portion is cut off at least in the second half of the intake stroke. A valve,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the injection state control means is configured to inject fuel in the first half of an intake stroke by the first fuel injection valve.
前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁を閉じて前記第1の吸気ポート内の空気流を遮断した状態で、前記第1の吸気バルブの開弁期間中に前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The injection state control means closes the intake adjustment valve and shuts off the air flow in the first intake port, and controls the first fuel injection valve during the opening period of the first intake valve. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is configured to inject fuel. 前記第1の燃料噴射弁により噴射する1サイクル分の噴射燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射手段を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising split injection means for splitting and injecting fuel for one cycle injected by the first fuel injection valve into a plurality of times. 前記第1,第2の吸気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第2の吸気バルブの閉弁時期を前記第1の吸気バルブの閉弁時期よりも遅らせる閉弁時期制御手段と、
を備えてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves for each valve;
Closing timing control means for delaying the closing timing of the second intake valve from the closing timing of the first intake valve;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも多く設定した状態で燃料噴射を実行する噴射状態変更手段と、
前記第1の吸気バルブの温度を上昇させるときに、前記噴射状態制御手段に代えて前記噴射状態変更手段を作動させる制御切換手段と、
を備えてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
Injection state changing means for executing fuel injection in a state where the fuel injection amount of the second fuel injection valve is set larger than the fuel injection amount of the first fuel injection valve;
Control switching means for operating the injection state change means instead of the injection state control means when raising the temperature of the first intake valve;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記制御切換手段は、内燃機関の空燃比が理論空燃比の近傍である場合に、前記噴射状態変更手段を作動させ、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合に、前記噴射状態制御手段を作動させる構成としてなる請求項5に記載の内燃機関の制御装置。   The control switching means operates the injection state changing means when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, and when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, 6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the control means is operated. 前記第2の吸気バルブのリフト量を可変に設定することが可能なリフト量可変機構と、
内燃機関の始動時に前記第2の吸気バルブのリフト量を始動後のリフト量と比較して減少させる始動リフト量減少手段と、
を備えてなる請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
A lift amount variable mechanism capable of variably setting a lift amount of the second intake valve;
Starting lift amount reducing means for reducing the lift amount of the second intake valve at the time of starting the internal combustion engine compared to the lift amount after starting;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
内燃機関の始動時に点火時期を遅角させる点火遅角手段を備え、
前記噴射状態制御手段は、内燃機関の始動時に前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半と後半にそれぞれ燃料を噴射する構成としてなる請求項1または4に記載の内燃機関の制御装置。
An ignition delay means for retarding the ignition timing at the start of the internal combustion engine;
The injection state control means, the control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 4 comprising a structure for injecting respective fuel into a first half and a second half of the intake stroke by the at the start of the internal combustion engine first fuel injection valve.
前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記第1,第2の排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第1,第2の吸気バルブと前記第1,第2の排気バルブのうち、前記第1,第2の吸気バルブのみを吸気行程の前半に開弁し、前記第1の排気バルブのみを吸気行程の後半に開弁する開弁期間制御手段と、
を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
First and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports;
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves for each valve;
Of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves, only the first and second intake valves are opened in the first half of the intake stroke, and only the first exhaust valve is opened. A valve opening period control means that opens in the latter half of the intake stroke;
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記第1,第2の排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記第1,第2の吸気バルブを吸気行程の前半及び後半にわたって開弁し、前記第1の排気バルブを吸気行程の後半に開弁する開弁期間制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記第1の燃料噴射弁により吸気行程の前半と後半にそれぞれ燃料を噴射する構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
First and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports;
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the first and second exhaust valves for each valve;
Valve opening period control means for opening the first and second intake valves over the first half and the second half of the intake stroke, and opening the first exhaust valve in the second half of the intake stroke;
3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection state control means is configured to inject fuel in the first half and the second half of an intake stroke by the first fuel injection valve.
前記第1の排気ポートのうち筒内外周に対応する部位を除いて当該排気ポートを閉じることが可能な遮断弁であって、吸気行程の後半に閉じ側に駆動される排気部分遮断弁を備えてなる請求項9または10に記載の内燃機関の制御装置。 A shut-off valve capable of closing the exhaust port except for a portion corresponding to the inner and outer circumferences of the first exhaust port, and having an exhaust partial shut-off valve that is driven to the closing side in the latter half of the intake stroke The control device for an internal combustion engine according to claim 9 or 10 . 前記第1,第2の吸気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
吸気行程において、前記第2の吸気バルブの開弁時期を前記第1の吸気バルブの開弁時期よりも遅らせる開弁時期制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁により前記第1の吸気ポートを遮断した状態で、前記第1の吸気バルブが開弁してから前記第2の吸気バルブが開弁するまでの間に、前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves for each valve;
An opening timing control means for delaying the opening timing of the second intake valve from the opening timing of the first intake valve in the intake stroke;
The injection state control means is in a state where the first intake valve is opened and the second intake valve is opened after the first intake port is shut off by the intake adjustment valve. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein fuel is injected by the first fuel injection valve.
排気ポートに設けられた排気バルブと、
前記第1,第2の吸気バルブ及び前記排気バルブの開弁特性をバルブ毎に独立して変更することが可能な可変動弁機構と、
前記排気バルブを排気上死点の前に閉弁し、前記排気バルブが閉弁してから排気上死点が到来するまでの間に前記第1の吸気バルブを開弁し、かつ、前記第2の吸気バルブを排気上死点の後に開弁する開閉時期制御手段と、を備え、
前記噴射状態制御手段は、前記吸気調整弁により前記第1の吸気ポートを遮断した状態で、前記第1の吸気バルブが開弁してから排気上死点が到来するまでの間に、前記第1の燃料噴射弁により燃料を噴射する構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
An exhaust valve provided at the exhaust port;
A variable valve mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the first and second intake valves and the exhaust valves for each valve;
Closing the exhaust valve before exhaust top dead center, opening the first intake valve between exhaust valve closing and exhaust top dead center, and And an opening / closing timing control means for opening the intake valve of 2 after exhaust top dead center,
The injection state control means is configured such that the first intake port is shut off by the intake adjustment valve and the first intake valve is opened until the exhaust top dead center arrives. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein fuel is injected by one fuel injection valve.
前記噴射状態制御手段は、
前記第1の燃料噴射弁により排気上死点の前,後にそれぞれ燃料を噴射する上死点前後噴射手段と、
機関回転数が基準値以上の場合には、排気上死点前の燃料噴射量を排気上死点後の燃料噴射量よりも増加させ、機関回転数が基準値未満の場合には、排気上死点後の燃料噴射量を排気上死点前の燃料噴射量よりも増加させる噴射量制御手段と、
を備えてなる請求項13に記載の内燃機関の制御装置。
The injection state control means includes
Injection means before and after top dead center for injecting fuel before and after exhaust top dead center by the first fuel injection valve;
If the engine speed is above the reference value, increase the fuel injection amount before exhaust top dead center over the fuel injection amount after exhaust top dead center, and if the engine speed is below the reference value, Injection amount control means for increasing the fuel injection amount after the dead center more than the fuel injection amount before the exhaust top dead center;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 13 , comprising:
筒内の混合気を圧縮により自着火させる自着火燃焼制御手段を備えてなる請求項13または14に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 13 or 14 , further comprising self-ignition combustion control means for self-igniting the air-fuel mixture in the cylinder by compression. 前記第1の吸気ポート及び前記第1の燃料噴射弁は、平面視において燃焼室の中心を通る基準の直線に対して一側に配置し、前記第2の吸気ポート及び前記第2の燃料噴射弁は、前記基準の直線に対して他側に配置し、
少なくとも前記第1の燃料噴射弁の燃料噴射方向は、前記燃焼室の中心側に向けて傾斜させる構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
The first intake port and the first fuel injection valve are arranged on one side with respect to a reference straight line passing through the center of the combustion chamber in plan view, and the second intake port and the second fuel injection valve The valve is arranged on the other side with respect to the reference straight line,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein at least a fuel injection direction of the first fuel injection valve is inclined toward a center side of the combustion chamber.
前記基準の直線と平行な方向において前記第1,第2の吸気ポートと対向する位置に設けられた第1,第2の排気ポートと、
前記第1,第2の排気ポートに設けられた第1,第2の排気バルブと、を備え、
前記第1の燃料噴射弁から噴射された燃料が平面視において拡がる角度である燃料噴射角は、前記第2の吸気バルブの中心と前記第1の排気バルブの中心とが当該燃料噴射角の内側に収まる角度に設定してなる請求項16に記載の内燃機関の制御装置。
First and second exhaust ports provided at positions facing the first and second intake ports in a direction parallel to the reference straight line;
First and second exhaust valves provided in the first and second exhaust ports,
The fuel injection angle, which is an angle at which the fuel injected from the first fuel injection valve expands in plan view, is such that the center of the second intake valve and the center of the first exhaust valve are inside the fuel injection angle. The control device for an internal combustion engine according to claim 16, wherein the control device is set to an angle that falls within the range.
前記第1の燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の中心線は、平面視において前記燃焼室の中心よりも前記第2の燃料噴射弁に近い位置を通るように配置してなる請求項16または17に記載の内燃機関の制御装置。 The spray center line of the fuel injected from the first fuel injection valve according to claim than the center of the combustion chamber in plan view formed by arranging so as to pass through the position closer to the second fuel injection valve 16 Or the control device for an internal combustion engine according to 17 ; 内燃機関が高回転高負荷状態で運転される場合に、前記噴射状態制御手段に代わって作動する手段であって、前記吸気調整弁を開弁した状態で前記第1,第2の燃料噴射弁により燃料噴射を実行する高出力時制御手段を備えてなる請求項1乃至18のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 When the internal combustion engine is operated in a high rotation and high load state, the first and second fuel injection valves operate in place of the injection state control means and the intake adjustment valve is opened. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 18 , further comprising high-power control means for performing fuel injection by means of. 前記噴射状態制御手段は、内燃機関の負荷が増加するほど、前記吸気調整弁を開き側に駆動すると共に前記第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を増加させ、前記第1,第2の燃料噴射弁による燃料噴射量の差分を減少させる構成としてなる請求項1乃至18のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The injection state control means drives the intake adjustment valve to the open side as the load of the internal combustion engine increases, and increases the fuel injection amount of the second fuel injection valve, so that the first and second fuels The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 18 , wherein the control unit is configured to reduce a difference in fuel injection amount by an injection valve.
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