JP5899727B2 - Direct injection gasoline engine - Google Patents

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Description

本発明は、インジェクタにより気筒内に噴射された、少なくともガソリンを含む燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域を有する直噴ガソリンエンジンに関する技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field related to a direct injection gasoline engine having a self-ignition combustion operation region in which fuel including at least gasoline injected into a cylinder by an injector is self-ignited and combusted.

例えば特許文献1には、火花点火式ガソリンエンジンの理論熱効率を高めるべく、シリンダヘッド下面に凹陥したキャビティと、ピストン冠面に凸設した突起部と、によって、燃焼室内を中央燃焼室と主燃焼室とに区画しつつ、燃焼室全体として、圧縮比を16程度の高圧縮比に設定すると共に、中央燃焼室内では混合気を相対的にリッチに、主燃焼室内では混合気を相対的にリーンにすることで、燃焼室全体として、混合気をリーンにしたエンジンが記載されている。   For example, in Patent Document 1, in order to increase the theoretical thermal efficiency of a spark-ignition gasoline engine, a cavity recessed in the lower surface of the cylinder head and a protrusion projecting from the piston crown surface divide the combustion chamber into the central combustion chamber and the main combustion chamber. The combustion chamber as a whole is set to a compression ratio as high as about 16, and the air-fuel mixture is relatively rich in the central combustion chamber, and the air-fuel mixture is relatively lean in the main combustion chamber. Thus, an engine having a lean air-fuel mixture is described for the entire combustion chamber.

また、例えば特許文献2には、冷却損失を低減させて熱効率を向上させる観点から、エンジンの燃焼室を区画形成する面を、多数の気泡を含んだ断熱材によって構成する技術が開示されている。この特許文献2のエンジンの圧縮比は16とされている。   Further, for example, Patent Document 2 discloses a technique in which a surface that forms a combustion chamber of an engine is formed of a heat insulating material including a large number of bubbles from the viewpoint of reducing cooling loss and improving thermal efficiency. . The compression ratio of the engine of this Patent Document 2 is 16.

特開平9−217627号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-217627 特開2009−243355号公報JP 2009-243355 A

ところで、火花点火式エンジンの理論サイクルであるオットーサイクルにおいては、エンジンの圧縮比を高めれば高めるほど、また、ガスの比熱比を高めれば高めるほど、理論熱効率が高くなる。このため、特許文献1に記載されているような高圧縮比化と混合気のリーン化との組み合わせは、熱効率(図示熱効率)の向上に、ある程度は有利になる。しかし、この場合、圧縮比15程度で図示熱効率が最大になり、それ以上に圧縮比を高めても、図示熱効率は高くならない(逆に、圧縮比を高めれば高めるほど、図示熱効率が低くなる)。これは、混合気がリーンであるため比較的大量の空気がシリンダ内に導入される一方で、そのシリンダ内の大量の空気が、高圧縮比化に伴い大きく圧縮されて燃焼圧力及び燃焼温度が大幅に高くなってしまうためである。つまり、高い燃焼圧力及び燃焼温度によってシリンダの壁面等を通じた熱の放出量が増え、冷却損失が大幅に増大する結果、図示熱効率が低くなってしまうのである。   By the way, in the Otto cycle, which is the theoretical cycle of a spark ignition engine, the theoretical thermal efficiency increases as the compression ratio of the engine increases and as the specific heat ratio of the gas increases. For this reason, the combination of a high compression ratio and lean air-fuel mixture as described in Patent Document 1 is advantageous to some extent for improving thermal efficiency (illustration thermal efficiency). However, in this case, the illustrated thermal efficiency is maximized at a compression ratio of about 15, and even if the compression ratio is increased further, the illustrated thermal efficiency does not increase (inversely, the higher the compression ratio is, the lower the illustrated thermal efficiency is). . This is because, since the air-fuel mixture is lean, a relatively large amount of air is introduced into the cylinder. On the other hand, a large amount of air in the cylinder is greatly compressed as the compression ratio increases, and the combustion pressure and temperature are reduced. This is because it becomes significantly higher. That is, the amount of heat released through the cylinder wall and the like is increased by a high combustion pressure and combustion temperature, and the cooling loss is greatly increased. As a result, the illustrated thermal efficiency is lowered.

そこで、特許文献2のように、シリンダ壁面を断熱材によって構成することで燃焼室の断熱化を行うことによって、シリンダ壁面からの熱の放出量を低減する、つまり冷却損失を低減するようにすることが好ましい。これにより、エンジンの幾何学的圧縮比を、特許文献1及び2に記載されたエンジンの幾何学的圧縮比よりも高くして、高い図示熱効率を実現することが可能になる。   Therefore, as disclosed in Patent Document 2, the amount of heat released from the cylinder wall surface is reduced, that is, the cooling loss is reduced by heat insulation of the combustion chamber by configuring the cylinder wall surface with a heat insulating material. It is preferable. Thereby, the geometric compression ratio of the engine can be made higher than the geometric compression ratio of the engine described in Patent Documents 1 and 2, and high illustrated thermal efficiency can be realized.

しかし、このようにエンジンを高圧縮比化すると、エンジンのモータリング時において、気筒内の最大圧力が上昇するとともに、クランク角変化に対する気筒内の圧力変化である気筒内圧力上昇率の最大値及び最小値(負の最大値)も大きくなる。   However, when the compression ratio of the engine is increased in this way, the maximum pressure in the cylinder increases during motoring of the engine, and the maximum value of the cylinder pressure increase rate, which is the pressure change in the cylinder with respect to the crank angle change, and The minimum value (negative maximum value) also increases.

ここで、エンジンの高圧縮比化に伴って燃料を自己着火燃焼させる場合、その自己着火燃焼が圧縮上死点の手前で開始されると、モータリング時における気筒内圧力上昇率が大きいクランク角時点で燃焼するため、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が非常に大きくなって、振動騒音(所謂NVH)レベルが増大してしまう。尚、振動騒音(NVH)レベルは、気筒内の圧力そのものの大きさよりも、気筒内圧力上昇率の大きさの方が大きく影響する。   Here, when fuel is self-ignited and combusted with an increase in the compression ratio of the engine, if the self-igniting combustion is started before the compression top dead center, the crank angle at which the rate of increase in cylinder pressure during motoring is large Since combustion occurs at the time, the maximum value of the cylinder pressure increase rate during combustion becomes very large, and the vibration noise (so-called NVH) level increases. The vibration noise (NVH) level is more greatly influenced by the magnitude of the cylinder pressure rise rate than the magnitude of the cylinder pressure itself.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気筒内に噴射された燃料を自己着火燃焼させる場合に、燃焼時の気筒内圧力上昇率を小さくして、振動騒音(NVH)レベルを出来る限り低減しようとすることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reduce a cylinder pressure increase rate during combustion when fuel injected into a cylinder is self-ignited and combusted. The aim is to reduce the vibration noise (NVH) level as much as possible.

上記の目的を達成するために、本発明では、インジェクタにより気筒内に噴射された、少なくともガソリンを含む燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域を有する直噴ガソリンエンジンを対象として、上記エンジンの幾何学的圧縮比が18以上40以下であり、上記インジェクタによる燃料の噴射を制御する噴射制御手段と、上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、上記インジェクタにより気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストする着火アシスト手段とを備え、上記噴射制御手段は、上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、燃料噴射開始時期を、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に設定するように構成され、上記着火アシスト手段は、上記エンジンのモータリング時におけるクランク角変化に対する気筒内の圧力変化である気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点が、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる燃焼期間と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されている、という構成とした。   In order to achieve the above object, the present invention is directed to a direct injection gasoline engine having a self-ignition combustion operating region in which fuel including at least gasoline injected into a cylinder by an injector is self-ignited and combusted. The geometric compression ratio is 18 or more and 40 or less, the injection control means for controlling the fuel injection by the injector, and the injector injected into the cylinder by the injector when the engine is in the self-ignition combustion operation region. And an ignition assist means for assisting self-ignition combustion of the fuel by applying energy to the fuel, and the injection control means compresses the fuel injection start timing when the engine is in the self-ignition combustion operation region. The ignition assist means is configured to be set within a period from the end of the stroke to the compression top dead center. The combustion period in which the combustion mass ratio of the fuel is 10% or more and 90% or less is the crank angle time point at which the cylinder pressure increase rate, which is the pressure change in the cylinder with respect to the crank angle change during motoring of the engine, becomes a negative maximum value The energy is applied to the fuel injected into the cylinder during the period from the start of the fuel injection to the beginning of the expansion stroke.

上記の構成により、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に燃料噴射が開始され、その燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間(通常は、全燃料が噴射完了するまでの期間)に、着火アシスト手段の作動により、該作動時までに気筒内に噴射された燃料にエネルギーが付与され、そのエネルギーが付与された燃料が着火し、その着火燃料を基点にして、後に噴射された燃料が連鎖的に着火していく。このように着火アシスト手段を設けたことにより、圧縮上死点後であっても、燃料の自己着火燃焼を容易に行わせることができる。そして、モータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点が、燃焼質量割合が10%以上90%以下となる燃焼期間(主燃焼期間と呼ばれる)と重なるので、燃焼時の気筒内圧力上昇率を小さくすることができて、振動騒音(NVH)レベルを低減することができる。
With the above configuration, the fuel injection is started within the period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and the period from the start of the fuel injection to the beginning of the expansion stroke (usually the period until all the fuel is completely injected) to, by the operation of the ignition assistance means, which energy is imparted to the fuel injected into the cylinder by the time the operation, its energy is fire wear fuel granted, and the ignition fuel to the base point, is injected after Fuel is ignited in a chain. By providing the ignition assist means in this manner, the self-ignition combustion of the fuel can be easily performed even after the compression top dead center. The crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring reaches a negative maximum value overlaps the combustion period (called the main combustion period) in which the combustion mass ratio is 10% or more and 90% or less. The in-cylinder pressure increase rate can be reduced, and the vibration noise (NVH) level can be reduced.

ここで、上記幾何学的圧縮比が18以上40以下である場合には、上記エンジンのモータリング時における上記気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点は、圧縮上死点後4°〜15°CAとなる。   Here, when the geometric compression ratio is 18 or more and 40 or less, the crank angle time point at which the cylinder pressure increase rate during motoring of the engine becomes a negative maximum value is after the compression top dead center. 4 ° to 15 ° CA.

上記直噴ガソリンエンジンにおいて、上記着火アシスト手段は、燃料の燃焼質量割合が10%となる時期が圧縮上死点後となるように、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されている、ことが好ましい。   In the direct-injection gasoline engine, the ignition assist means applies the energy to the fuel injected into the cylinder so that a time when the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% comes after compression top dead center. It is preferable that it is comprised.

これにより、主燃焼期間が圧縮上死点後となるので、膨張行程での燃焼により冷却損失を低減することができる。   Thereby, since the main combustion period is after compression top dead center, the cooling loss can be reduced by the combustion in the expansion stroke.

上記直噴ガソリンエンジンにおいて、上記噴射制御手段は、上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、所定量の燃料を噴射させる第1噴射を行わせるとともに、該第1噴射後に、該第1噴射に対して連続的又は非連続的に残りの燃料を噴射させる第2噴射を行わせるように構成され、上記着火アシスト手段は、上記第1噴射末期から上記第2噴射初期にかけての期間内に、該第1噴射による燃料に上記エネルギーを付与するように構成されている、ことが好ましい。   In the direct injection gasoline engine, the injection control means performs a first injection for injecting a predetermined amount of fuel when the engine is in the self-ignition combustion operation region, and after the first injection, It is configured to perform a second injection that injects the remaining fuel continuously or discontinuously with respect to one injection, and the ignition assist means is within a period from the end of the first injection to the initial stage of the second injection. Furthermore, it is preferable that the energy is imparted to the fuel by the first injection.

このことにより、上記所定量を適切に設定する(例えば、全噴射燃料に対して質量百分率で1%以下に設定する)ことで、微少混合気塊を形成することができ、この微少混合気塊(第1噴射による燃料)にエネルギーを集中的に付与して、第1噴射による燃料を確実に着火させることができるようになる。そして、この第1噴射による燃料が、着火のトリガーとなって、後続の第2噴射による燃料が連鎖的に着火していくようになる。したがって、燃料の着火性を向上させることができる。   Thus, by setting the predetermined amount appropriately (for example, by setting the mass percentage to 1% or less with respect to the total injected fuel), it is possible to form a minute air-fuel mixture, and this minute air-fuel mixture By concentrating energy on (fuel by the first injection), the fuel by the first injection can be surely ignited. The fuel from the first injection serves as a trigger for ignition, and the fuel from the subsequent second injection ignites in a chained manner. Therefore, the ignitability of the fuel can be improved.

上記直噴ガソリンエンジンにおいて、上記着火アシスト手段は、プラズマ点火によって、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されている、ことが好ましい。   In the direct injection gasoline engine, it is preferable that the ignition assisting unit is configured to give the energy to the fuel injected into the cylinder by plasma ignition.

すなわち、プラズマ点火は、火花点火よりも大きいエネルギーを燃料に付与することができるので、燃料の着火安定性を向上する上で有利になる。   That is, plasma ignition can give more energy to the fuel than spark ignition, which is advantageous in improving the ignition stability of the fuel.

以上説明したように、本発明の直噴ガソリンエンジンによると、エンジンが自己着火燃焼運転領域にあるときに、インジェクタにより気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストする着火アシスト手段を設け、エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、燃料噴射開始時期を、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に設定し、上記着火アシスト手段を、エンジンのモータリング時におけるクランク角変化に対する気筒内の圧力変化である気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点が、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる燃焼期間と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成したことにより、燃焼時の気筒内圧力上昇率を小さくすることができて、振動騒音(NVH)レベルを低減することができる。   As described above, according to the direct injection gasoline engine of the present invention, when the engine is in the self-ignition combustion operation region, energy is imparted to the fuel injected into the cylinder by the injector, and the self-ignition combustion of the fuel is performed. An ignition assist means for assisting is provided, and when the engine is in the self-ignition combustion operation region, the fuel injection start timing is set within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and the ignition assist means is The crank angle point at which the rate of increase in the cylinder pressure, which is the pressure change in the cylinder relative to the change in the crank angle during motoring, becomes a negative maximum value is the combustion period in which the fuel combustion mass ratio is 10% or more and 90% or less In order to overlap, the energy is given to the fuel injected into the cylinder during the period from the start of the fuel injection to the beginning of the expansion stroke. With the arrangements to so that, to be able to reduce the cylinder pressure rise rate during combustion, it is possible to reduce the vibration noise (NVH) levels.

本発明の実施形態に係る直噴ガソリンエンジンを示す概略図である。1 is a schematic view showing a direct injection gasoline engine according to an embodiment of the present invention. インジェクタの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of an injector. クランク角に対する外開弁のリフト量の変化及び気筒内圧力上昇率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the lift amount of the valve opening with respect to a crank angle, and the change of the cylinder internal pressure rise rate. エンジンの幾何学的圧縮比が20、30及び40である場合の、エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the cylinder internal pressure rise rate at the time of motoring of an engine in case the geometric compression ratios of an engine are 20, 30, and 40. エンジンの幾何学的圧縮比が40である場合の、燃焼開始時期を異ならせて燃焼時の気筒内圧力上昇率がどのように変化するかを調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated how the rate of pressure increase in a cylinder at the time of combustion changes by changing the combustion start time when the geometric compression ratio of an engine is 40.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る直噴ガソリンエンジン1(以下、単にエンジン1という)を概略的に示す。本実施形態では、エンジン1は、エンジン本体に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、及び、該センサからの信号に基づきアクチュエータを制御するエンジン制御器100を含む。   FIG. 1 schematically shows a direct injection gasoline engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine 1) according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the engine 1 includes various actuators attached to the engine body, various sensors, and an engine controller 100 that controls the actuators based on signals from the sensors.

エンジン1は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン1の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン1のエンジン本体は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えており、シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11(気筒)が形成されている(図1では、1つのみ示す)。シリンダブロック12及びシリンダヘッド13の内部には、図示は省略するが冷却水が流れるウォータージャケットが形成されている。   The engine 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, and its output shaft is connected to drive wheels via a transmission, although not shown. The vehicle is propelled by the output of the engine 1 being transmitted to the drive wheels. The engine body of the engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 mounted thereon, and a plurality of cylinders 11 (cylinders) are formed inside the cylinder block 12 (in FIG. 1). Only one is shown). Although not shown, a water jacket through which cooling water flows is formed inside the cylinder block 12 and the cylinder head 13.

各シリンダ11内には、ピストン15が摺動自在にそれぞれ嵌挿されており、ピストン15は、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画している。本実施形態では、燃焼室17は所謂ペントルーフ型であり、その天井面(シリンダヘッド13の下面)は吸気側及び排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン15の冠面は、上記天井面に対応した凸形状をなしていて、冠面の中心部には、凹状のキャビティ15aが形成されている。尚、上記天井面及びピストン1の冠面の形状は、後述の高い幾何学的圧縮比が可能であれば、どのような形状であってもよく、例えば、天井面及びピストン1の冠面(キャビティ15aを除く部分)の両方が、シリンダ11の中心軸に対して垂直な面で構成されていてもよく、天井面が上記のように三角屋根状をなす一方、ピストン1の冠面(キャビティ15aを除く部分)がシリンダ11の中心軸に対して垂直な面で構成されていてもよい。   A piston 15 is slidably inserted into each cylinder 11, and the piston 15 defines a combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. In this embodiment, the combustion chamber 17 is a so-called pent roof type, and the ceiling surface (the lower surface of the cylinder head 13) has a triangular roof shape composed of two inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. The crown surface of the piston 15 has a convex shape corresponding to the ceiling surface, and a concave cavity 15a is formed at the center of the crown surface. The shape of the ceiling surface and the crown surface of the piston 1 may be any shape as long as a high geometric compression ratio described later is possible. For example, the ceiling surface and the crown surface of the piston 1 ( Both of the portions excluding the cavity 15a may be configured by a surface perpendicular to the central axis of the cylinder 11, and the ceiling surface forms a triangular roof as described above, while the crown surface (cavity) of the piston 1 The portion excluding 15a) may be constituted by a plane perpendicular to the central axis of the cylinder 11.

図1には1つのみ示すが、シリンダ11毎に2つの吸気ポート18がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の下面(燃焼室17の天井面における吸気側の傾斜面)に開口することで燃焼室17に連通している。同様に、シリンダ11毎に2つの排気ポート19がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の下面(燃焼室17の天井面の排気側の傾斜面)に開口することで燃焼室17に連通している。吸気ポート18は、シリンダ11内に導入される新気が流れる吸気通路(図示省略)に接続されている。吸気通路には、吸気流量を調整するスロットル弁20が介設しており、エンジン制御器100からの制御信号を受けて、スロットル弁20の開度が調整される。一方、排気ポート19は、各シリンダ11からの既燃ガス(排気ガス)が流れる排気通路(図示省略)に接続されている。排気通路には、図示は省略するが、1つ以上の触媒コンバータを有する排気ガス浄化システムが配置される。   Although only one is shown in FIG. 1, two intake ports 18 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11, and each opens on the lower surface of the cylinder head 13 (the inclined surface on the intake side on the ceiling surface of the combustion chamber 17). By doing so, it communicates with the combustion chamber 17. Similarly, two exhaust ports 19 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11, and each opens to the lower surface of the cylinder head 13 (the inclined surface on the exhaust side of the ceiling surface of the combustion chamber 17). Communicate. The intake port 18 is connected to an intake passage (not shown) through which fresh air introduced into the cylinder 11 flows. A throttle valve 20 for adjusting the intake flow rate is interposed in the intake passage, and the opening degree of the throttle valve 20 is adjusted in response to a control signal from the engine controller 100. On the other hand, the exhaust port 19 is connected to an exhaust passage (not shown) through which burned gas (exhaust gas) from each cylinder 11 flows. Although not shown, an exhaust gas purification system having one or more catalytic converters is disposed in the exhaust passage.

シリンダヘッド13には、吸気弁21及び排気弁22が、それぞれ吸気ポート18及び排気ポート19を燃焼室17から遮断(閉)することができるように配設されている。吸気弁21は吸気弁駆動機構により、排気弁22は排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁21及び排気弁22は所定のタイミングで往復動して、それぞれ吸気ポート18及び排気ポート19を開閉し、シリンダ11内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、図示は省略するが、それぞれ、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトはクランクシャフトの回転と同期して回転する。また、少なくとも吸気弁駆動機構は、吸気カムシャフトの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構(Variable Valve Timing:VVT)23を含んで構成されている。尚、VVT23と共に、弁リフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構(CVVL(Continuous Variable Valve Lift))を備えるようにしてもよい。   The cylinder head 13 is provided with an intake valve 21 and an exhaust valve 22 so that the intake port 18 and the exhaust port 19 can be shut off (closed) from the combustion chamber 17, respectively. The intake valve 21 is driven by an intake valve drive mechanism, and the exhaust valve 22 is driven by an exhaust valve drive mechanism. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 reciprocate at a predetermined timing to open and close the intake port 18 and the exhaust port 19, respectively, and perform gas exchange in the cylinder 11. Although not shown, the intake valve drive mechanism and the exhaust valve drive mechanism each have an intake camshaft and an exhaust camshaft that are drivingly connected to the crankshaft. These camshafts are synchronized with the rotation of the crankshaft. Rotate. Further, at least the intake valve drive mechanism includes a hydraulic or mechanical phase variable mechanism (Variable Valve Timing: VVT) 23 that can continuously change the phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. ing. In addition, you may make it provide the variable lift mechanism (CVVL (Continuous Variable Valve Lift)) which can change a valve lift amount continuously with VVT23.

また、シリンダヘッド13には、点火プラグ31が配設されている。この点火プラグ31は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド13に取付固定されている。点火プラグ31は、本実施形態では、シリンダ11の中心軸に対し、排気側に傾斜した状態で取付固定されており、その先端部は燃焼室17の天井部に臨んでいる。この点火プラグ31の先端部は、後述のインジェクタ33のノズル口41の近傍に位置する。尚、点火プラグ31の配置はこれに限定されるものではない。本実施形態では、点火プラグ31は、プラズマ点火式のプラグであり、点火システム32はプラズマ発生回路を備える。そして、点火プラグ31は、点火システム32によって放電でプラズマを発生させ、そのプラズマを点火プラグ31の先端から気筒内にジェット状に噴射させて、燃料の点火を行う。また、点火プラグ31は、後述の如く、燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域では、燃料の自己着火燃焼をアシストする役割を果たす。点火システム32は、エンジン制御器100からの制御信号を受けて、点火プラグ31が所望の点火タイミングでプラズマを発生するよう、それに通電する。尚、点火プラグ31は、プラズマ点火式のプラグに限らず、一般によく使用されている火花点火式のプラグであってもよい。   A spark plug 31 is disposed on the cylinder head 13. The ignition plug 31 is attached and fixed to the cylinder head 13 by a known structure such as a screw. In the present embodiment, the spark plug 31 is attached and fixed in a state of being inclined toward the exhaust side with respect to the central axis of the cylinder 11, and the tip thereof faces the ceiling of the combustion chamber 17. The tip of the spark plug 31 is located in the vicinity of a nozzle port 41 of an injector 33 described later. The arrangement of the spark plug 31 is not limited to this. In the present embodiment, the ignition plug 31 is a plasma ignition type plug, and the ignition system 32 includes a plasma generation circuit. The spark plug 31 generates plasma by discharge by the ignition system 32 and injects the plasma into the cylinder from the tip of the spark plug 31 to ignite the fuel. Further, as will be described later, the spark plug 31 plays a role of assisting the self-ignition combustion of the fuel in the self-ignition combustion operation region in which the fuel self-ignites and burns. The ignition system 32 receives a control signal from the engine controller 100 and energizes the ignition plug 31 to generate plasma at a desired ignition timing. The spark plug 31 is not limited to a plasma ignition type plug, but may be a spark ignition type plug that is commonly used.

シリンダヘッド13におけるシリンダ11の中心軸上には、気筒内(燃焼室17内)に燃料を直接噴射するインジェクタ33が配設されている。このインジェクタ33は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造でシリンダヘッド13に取付固定されている。インジェクタ33の先端は、燃焼室17の天井部の中心に臨んでいる。   An injector 33 that directly injects fuel into the cylinder (inside the combustion chamber 17) is disposed on the central axis of the cylinder 11 in the cylinder head 13. The injector 33 is fixedly attached to the cylinder head 13 with a known structure such as using a bracket. The tip of the injector 33 faces the center of the ceiling of the combustion chamber 17.

図2に示すように、インジェクタ33は、気筒内に燃料を噴射するノズル口41を開閉する外開弁42を有する、外開弁式のインジェクタである。ノズル口41は、シリンダ11の中心軸に沿って延びる燃料管43の先端部において、先端側ほど径が大きくなるテーパ状に形成されている。燃料管43の基端側の端部は、内部にピエゾ素子44が配設されたケース45に接続されている。外開弁42は、弁本体42aと、弁本体42aから燃料管43内を通ってピエゾ素子44に接続された連結部42bとを有している。弁本体42aの連結部42b側の部分が、ノズル口41と略同じ形状を有しており、該部分がノズル口41に当接(着座)しているときには、ノズル口41が閉状態となる。このとき、弁本体42aの先端側の部分は、燃料管43の外側に突出した状態となっている。   As shown in FIG. 2, the injector 33 is an outer valve-opening type injector having an outer valve 42 that opens and closes a nozzle port 41 that injects fuel into the cylinder. The nozzle port 41 is formed in a tapered shape whose diameter increases toward the distal end side at the distal end portion of the fuel pipe 43 extending along the central axis of the cylinder 11. The proximal end of the fuel pipe 43 is connected to a case 45 in which a piezo element 44 is disposed. The outer opening valve 42 includes a valve main body 42 a and a connecting portion 42 b that is connected from the valve main body 42 a through the fuel pipe 43 to the piezo element 44. A portion of the valve body 42a on the side of the connecting portion 42b has substantially the same shape as the nozzle port 41, and when the portion is in contact (sitting) with the nozzle port 41, the nozzle port 41 is closed. . At this time, the tip side portion of the valve main body 42 a is in a state of protruding to the outside of the fuel pipe 43.

ピエゾ素子44は、電圧の印加による変形により、外開弁42をシリンダ11の中心軸方向の燃焼室17側に押圧することで、その外開弁42を、ノズル口41を閉じた状態からリフトさせてノズル口41を開放する。このとき、ノズル口41から気筒内に燃料が、シリンダ11の中心軸を中心とするコーン状(詳しくはホローコーン状)に噴射される。そのコーンのテーパ角は、本実施形態では、90°〜100°である(内側の中空部のテーパ角は70°程度である)。そして、ピエゾ素子44への電圧の印加が停止すると、ピエゾ素子44が元の状態に復帰することで、外開弁42がノズル口41を再び閉状態とする。このとき、ケース45内における連結部42bの周囲に配設された圧縮コイルバネ46がピエゾ素子44の復帰を助長する。   The piezo element 44 lifts the outer open valve 42 from the state in which the nozzle opening 41 is closed by pressing the outer open valve 42 toward the combustion chamber 17 in the central axis direction of the cylinder 11 by deformation due to application of voltage. Then, the nozzle port 41 is opened. At this time, fuel is injected from the nozzle port 41 into the cylinder in a cone shape (specifically, a hollow cone shape) centered on the central axis of the cylinder 11. The taper angle of the cone is 90 ° to 100 ° in this embodiment (the taper angle of the inner hollow portion is about 70 °). When the application of voltage to the piezo element 44 is stopped, the piezo element 44 returns to the original state, and the outer opening valve 42 closes the nozzle port 41 again. At this time, the compression coil spring 46 disposed around the connecting portion 42 b in the case 45 facilitates the return of the piezo element 44.

ピエゾ素子44に印加する電圧が大きいほど、外開弁42の、ノズル口41を閉じた状態からのリフト量(以下、単にリフト量という)が大きくなる。このリフト量が大きいほど、ノズル口41の開度が大きくなってノズル口41から気筒内に噴射される燃料噴霧のペネトレーションが大きくなる(長くなる)とともに、単位時間当たりに噴射される燃料量が多くなりかつ燃料噴霧の粒径が大きくなる。ピエゾ素子44の応答は速く、後述の第1噴射及び第2噴射を容易に実現することが可能である。但し、外開弁42を駆動する手段としては、ピエゾ素子44には限られない。   As the voltage applied to the piezo element 44 increases, the lift amount (hereinafter simply referred to as lift amount) of the outer open valve 42 from the state in which the nozzle port 41 is closed increases. The larger the lift amount, the larger the opening of the nozzle port 41, the greater the penetration of fuel spray injected from the nozzle port 41 into the cylinder, and the longer the amount of fuel injected per unit time. The particle size of the fuel spray increases and increases. The response of the piezo element 44 is fast, and the first injection and the second injection described later can be easily realized. However, the means for driving the outer valve 42 is not limited to the piezo element 44.

燃料供給システム34は、外開弁42(ピエゾ素子44)を駆動するための電気回路と、インジェクタ33に燃料を供給する燃料供給系とを備えている。エンジン制御器100は、所定のタイミングで、リフト量に応じた電圧を有する噴射信号を上記電気回路に出力することで、該電気回路を介してピエゾ素子44及び外開弁42を作動させて、所望量の燃料を、気筒内に噴射させる。上記噴射信号の非出力時(噴射信号の電圧が0であるとき)には、外開弁42によりノズル口41が閉じられた状態となる。このようにピエゾ素子44は、エンジン制御器100からの噴射信号によって、その作動が制御される。こうしてエンジン制御器100は、ピエゾ素子44の作動を制御して、インジェクタのノズル口41からの燃料噴射及び該燃料噴射時におけるリフト量を制御する。   The fuel supply system 34 includes an electric circuit for driving the outer opening valve 42 (piezo element 44) and a fuel supply system for supplying fuel to the injector 33. The engine controller 100 outputs an injection signal having a voltage corresponding to the lift amount to the electric circuit at a predetermined timing, thereby operating the piezo element 44 and the outer valve 42 via the electric circuit, A desired amount of fuel is injected into the cylinder. When the injection signal is not output (when the voltage of the injection signal is 0), the nozzle port 41 is closed by the outer opening valve 42. Thus, the operation of the piezo element 44 is controlled by the injection signal from the engine controller 100. Thus, the engine controller 100 controls the operation of the piezo element 44 to control the fuel injection from the nozzle port 41 of the injector and the lift amount during the fuel injection.

上記燃料供給系には、図示省略の高圧燃料ポンプやコモンレールが設けられており、その高圧燃料ポンプは、低圧燃料ポンプを介して燃料タンクより供給されてきた燃料をコモンレールに圧送し、コモンレールは、その圧送された燃料を、所定の燃料圧力で蓄える。そして、インジェクタ33が作動する(外開弁42がリフトされる)ことによって、上記コモンレールに蓄えられている燃料がノズル口41から噴射される。   The fuel supply system is provided with a high-pressure fuel pump (not shown) and a common rail, and the high-pressure fuel pump pumps the fuel supplied from the fuel tank via the low-pressure fuel pump to the common rail. The pumped fuel is stored at a predetermined fuel pressure. The fuel stored in the common rail is injected from the nozzle port 41 by the operation of the injector 33 (the open valve 42 is lifted).

ここで、エンジン1の燃料は、本実施形態ではガソリンであるが、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよく、少なくともガソリンを含む燃料(液体燃料)であれば、どのような燃料であってもよい。   Here, the fuel of the engine 1 is gasoline in the present embodiment, but may be gasoline containing bioethanol or the like, and any fuel as long as it is a fuel (liquid fuel) containing at least gasoline. Also good.

エンジン制御器100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。   The engine controller 100 is a controller based on a well-known microcomputer, and includes a central processing unit (CPU) that executes a program, a memory that is configured by, for example, RAM and ROM, and stores a program and data, And an input / output (I / O) bus for inputting and outputting signals.

エンジン制御器100は、少なくとも、エアフローセンサ71からの吸気流量に関する信号、クランク角センサ72からのクランク角パルス信号、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ73からのアクセル開度信号、及び、車速センサ74からの車速信号をそれぞれ受ける。エンジン制御器100は、これらの入力信号に基づいて、例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号等といった、エンジン1の制御パラメーターを計算する。そして、エンジン制御器100は、それらの信号を、スロットル弁20(スロットル弁20を動かすスロットルアクチュエータ)、燃料供給システム34(上記電気回路)、点火システム32、VVT23等に出力する。   The engine controller 100 includes at least a signal related to the intake air flow from the air flow sensor 71, a crank angle pulse signal from the crank angle sensor 72, an accelerator opening signal from the accelerator opening sensor 73 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, And the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 74 is received, respectively. Based on these input signals, the engine controller 100 calculates control parameters of the engine 1 such as a desired throttle opening signal, a fuel injection pulse, an ignition signal, a valve phase angle signal, and the like. The engine controller 100 then outputs these signals to the throttle valve 20 (throttle actuator that moves the throttle valve 20), the fuel supply system 34 (the above electric circuit), the ignition system 32, the VVT 23, and the like.

このエンジン1の幾何学的圧縮比εは、18以上40以下とされている。この幾何学的圧縮比εは、特に25以上35以下が好ましい。本実施形態では、エンジン1は圧縮比=膨張比となる構成から、高圧縮比と同時に、比較的高い膨張比を有するエンジン1でもある。尚、圧縮比≦膨張比となる構成(例えばアトキンソンサイクルや、ミラーサイクル)を採用してもよい。   The geometric compression ratio ε of the engine 1 is 18 or more and 40 or less. The geometric compression ratio ε is particularly preferably 25 or more and 35 or less. In the present embodiment, the engine 1 is also an engine 1 having a relatively high expansion ratio as well as a high compression ratio because of the configuration where the compression ratio = expansion ratio. In addition, you may employ | adopt the structure (for example, Atkinson cycle and a mirror cycle) used as compression ratio <= expansion ratio.

燃焼室17は、図1に示すように、シリンダ11の壁面と、ピストン15の冠面と、シリンダヘッド13の下面(天井面)と、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッドの面と、によって区画形成されている。そして、冷却損失を低減するべく、これらの各面に、断熱層61,62,63,64,65が設けられることによって、燃焼室17が断熱化されている。尚、以下において、これらの断熱層61〜65を総称する場合は、断熱層に符号「6」を付す場合がある。断熱層6は、これらの区画面の全てに設けてもよいし、これらの区画面の一部に設けてもよい。また、図例では、シリンダ壁面の断熱層61は、ピストン15が上死点に位置した状態で、そのピストンリング14よりも上側の位置に設けられており、これにより断熱層61上をピストンリング14が摺動しない構成としている。但し、シリンダ壁面の断熱層61はこの構成に限らず、断熱層61を下向きに延長することによって、ピストン15のストロークの全域、又は、その一部に断熱層61を設けてもよい。また、燃焼室17を直接区画する壁面ではないが、吸気ポート18や排気ポート19における、燃焼室17の天井面側の開口近傍のポート壁面に断熱層を設けてもよい。尚、図1に図示する各断熱層61〜65の厚みは実際の厚みを示すものではなく単なる例示であると共に、各面における断熱層の厚みの大小関係を示すものでもない。   As shown in FIG. 1, the combustion chamber 17 includes a wall surface of the cylinder 11, a crown surface of the piston 15, a lower surface (ceiling surface) of the cylinder head 13, and a valve head surface of each of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. , Are partitioned. And in order to reduce a cooling loss, the combustion chamber 17 is thermally insulated by providing the heat insulation layers 61, 62, 63, 64, and 65 on each of these surfaces. In addition, below, when these heat insulation layers 61-65 are named generically, a code | symbol "6" may be attached | subjected to a heat insulation layer. The heat insulation layer 6 may be provided on all of these section screens, or may be provided on a part of these section screens. Further, in the illustrated example, the heat insulating layer 61 on the cylinder wall surface is provided at a position above the piston ring 14 in a state where the piston 15 is located at the top dead center. 14 is configured not to slide. However, the heat insulating layer 61 on the cylinder wall surface is not limited to this configuration, and the heat insulating layer 61 may be provided over the entire stroke or a part of the stroke of the piston 15 by extending the heat insulating layer 61 downward. Further, a heat insulating layer may be provided on the port wall surface near the opening on the ceiling surface side of the combustion chamber 17 in the intake port 18 and the exhaust port 19, although it is not the wall surface that directly partitions the combustion chamber 17. In addition, the thickness of each heat insulation layer 61-65 illustrated in FIG. 1 does not show actual thickness, but is only an illustration, and does not show the magnitude relationship of the thickness of the heat insulation layer in each surface.

燃焼室17の断熱構造について、さらに詳細に説明する。燃焼室17の断熱構造は、上述の如く、燃焼室17を区画する各区画面に設けた断熱層61〜65によって構成されるが、これらの断熱層61〜65は、燃焼室17内の燃焼ガスの熱が、区画面を通じて放出されることを抑制するため、燃焼室17を構成する金属製の母材よりも熱伝導率が低く設定される。ここで、シリンダ11の壁面に設けた断熱層61については、シリンダブロック12が母材であり、ピストン15の冠面に設けた断熱層62についてはピストン15が母材であり、シリンダヘッド13の天井面に設けた断熱層63については、シリンダヘッド13が母材であり、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッド面に設けた断熱層64,65については、吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ母材である。したがって、母材の材質は、シリンダブロック12、シリンダヘッド13及びピストン15については、アルミニウム合金や鋳鉄となり、吸気弁21及び排気弁22については、耐熱鋼や鋳鉄等となる。   The heat insulation structure of the combustion chamber 17 will be described in more detail. As described above, the heat insulating structure of the combustion chamber 17 is constituted by the heat insulating layers 61 to 65 provided on the respective screens that define the combustion chamber 17, and these heat insulating layers 61 to 65 are the combustion gas in the combustion chamber 17. Therefore, the heat conductivity is set to be lower than that of the metal base material constituting the combustion chamber 17. Here, for the heat insulating layer 61 provided on the wall surface of the cylinder 11, the cylinder block 12 is the base material, and for the heat insulating layer 62 provided on the crown surface of the piston 15, the piston 15 is the base material. For the heat insulating layer 63 provided on the ceiling surface, the cylinder head 13 is a base material, and for the heat insulating layers 64 and 65 provided on the valve head surfaces of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, respectively, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are provided. Are the base materials. Accordingly, the base material is aluminum alloy or cast iron for the cylinder block 12, cylinder head 13 and piston 15, and heat-resistant steel or cast iron for the intake valve 21 and exhaust valve 22.

また、断熱層6は、冷却損失を低減する上で、母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、燃焼室17内のガス温度は燃焼サイクルの進行によって変動するが、燃焼室17の断熱構造を有しない従来のエンジンは、シリンダヘッドやシリンダブロック内に形成したウォータージャケット内を冷却水が流れることにより、燃焼室17を区画する面の温度は、燃焼サイクルの進行にかかわらず、概略一定に維持される。   In addition, the heat insulating layer 6 preferably has a volumetric specific heat smaller than that of the base material in order to reduce cooling loss. That is, the gas temperature in the combustion chamber 17 varies with the progress of the combustion cycle, but in a conventional engine that does not have the heat insulation structure of the combustion chamber 17, the cooling water flows in a water jacket formed in the cylinder head or cylinder block. Thus, the temperature of the surface defining the combustion chamber 17 is maintained substantially constant regardless of the progress of the combustion cycle.

一方で、冷却損失は、冷却損失=熱伝達率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)によって決定されることから、ガス温度と壁面の温度との差温が大きくなればなるほど冷却損失は大きくなってしまう。冷却損失を抑制するためには、ガス温度と区画面の温度との差温は小さくすることが望ましいが、冷却水によって燃焼室17の区画面の温度を概略一定に維持した場合、ガス温度の変動に伴い差温が大きくなることは避けられない。そこで、断熱層6の熱容量を小さくして、燃焼室17の区画面の温度が、燃焼室17内のガス温度の変動に追従して変化するようにすることが好ましい。   On the other hand, since the cooling loss is determined by cooling loss = heat transfer coefficient × heat transfer area × (gas temperature−temperature of the section screen), the cooling temperature increases as the temperature difference between the gas temperature and the wall surface temperature increases. The loss will increase. In order to suppress the cooling loss, it is desirable to reduce the difference between the gas temperature and the temperature of the section screen. However, when the temperature of the section screen of the combustion chamber 17 is maintained substantially constant by cooling water, It is unavoidable that the temperature difference increases with fluctuation. Therefore, it is preferable to reduce the heat capacity of the heat insulating layer 6 so that the temperature of the section screen of the combustion chamber 17 changes following the fluctuation of the gas temperature in the combustion chamber 17.

上記断熱層6は、例えば、母材上にZrO等のセラミック材料をプラズマ溶射によってコーティングして形成すればよい。このセラミック材料の中には、多数の気孔を含んでいてもよい。このようにすれば、断熱層6の熱伝導率及び容積比熱をより低くすることができる。 The heat insulating layer 6 may be formed, for example, by coating a ceramic material such as ZrO 2 on the base material by plasma spraying. The ceramic material may contain a number of pores. If it does in this way, the thermal conductivity and volume specific heat of the heat insulation layer 6 can be made lower.

また、本実施形態では、図1に示すように、熱伝導率が非常に低くて断熱性に優れかつ耐熱性にも優れたチタン酸アルミニウム製のポートライナ181を、シリンダヘッド13に一体的に鋳ぐるむことによって、吸気ポート18に断熱層を設けている。この構成は、新気が吸気ポート18を通過するときに、シリンダヘッド13から受熱して温度が上がることを抑制乃至回避し得る。これによってシリンダ11内に導入する新気の温度(初期のガス温度)が低くなるため、燃焼時のガス温度が低下し、ガス温度と燃焼室17の区画面との差温を小さくする上で有利になる。燃焼時のガス温度を低下させることは熱伝達率を低くし得るから、そのことによる冷却損失の低減にも有利になる。尚、吸気ポート18に設ける断熱層の構成は、ポートライナ181の鋳ぐるみに限定されない。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a port liner 181 made of aluminum titanate having an extremely low thermal conductivity, excellent heat insulation, and excellent heat resistance is integrated with the cylinder head 13. A heat insulating layer is provided in the intake port 18 by casting. With this configuration, when fresh air passes through the intake port 18, it is possible to suppress or avoid an increase in temperature due to heat received from the cylinder head 13. As a result, the temperature of the fresh air introduced into the cylinder 11 (initial gas temperature) is lowered, so that the gas temperature at the time of combustion is lowered and the temperature difference between the gas temperature and the section screen of the combustion chamber 17 is reduced. Become advantageous. Lowering the gas temperature at the time of combustion can lower the heat transfer rate, which is advantageous for reducing the cooling loss. In addition, the structure of the heat insulation layer provided in the intake port 18 is not limited to the casting of the port liner 181.

本実施形態では、上記の燃焼室17及び吸気ポート18の断熱構造に加えて、気筒内(燃焼室17内)においてガス層による断熱層を形成することで、冷却損失を大幅に低減するようにしている。   In the present embodiment, in addition to the heat insulation structure of the combustion chamber 17 and the intake port 18 described above, a heat insulation layer is formed by a gas layer in the cylinder (inside the combustion chamber 17), thereby greatly reducing the cooling loss. ing.

具体的には、エンジン制御器100は、エンジン1の気筒内(燃焼室17内)の外周部に新気を含むガス層が形成されかつ中心部に混合気層が形成されるように、圧縮行程においてインジェクタ11のノズル口41から気筒内に燃料を噴射させるべく、燃料供給システム34の電気回路に噴射信号を出力する。すなわち、圧縮行程においてインジェクタ33により気筒内に燃料を噴射させかつその燃料噴霧のペネトレーションを、燃料噴霧が気筒内の外周部まで届かないような大きさ(長さ)に抑えることで、気筒内の中心部に混合気層が形成されかつその周囲に新気を含むガス層が形成されるという、成層化が実現する。このガス層は、新気のみであってもよく、新気に加えて、既燃ガス(EGRガス)を含んでいてもよい。尚、ガス層に少量の燃料が混じっても問題はなく、ガス層が断熱層の役割を果たせるように混合気層よりも燃料リーンであればよい。   Specifically, the engine controller 100 performs compression so that a gas layer containing fresh air is formed at the outer peripheral portion of the cylinder (in the combustion chamber 17) of the engine 1 and an air-fuel mixture layer is formed at the center. In the stroke, an injection signal is output to the electric circuit of the fuel supply system 34 in order to inject fuel into the cylinder from the nozzle port 41 of the injector 11. That is, in the compression stroke, the fuel is injected into the cylinder by the injector 33 and the penetration of the fuel spray is suppressed to a size (length) so that the fuel spray does not reach the outer periphery of the cylinder. Stratification is realized in which an air-fuel mixture layer is formed at the center and a gas layer containing fresh air is formed around the air-fuel mixture layer. This gas layer may be only fresh air, and may contain burned gas (EGR gas) in addition to fresh air. It should be noted that there is no problem even if a small amount of fuel is mixed in the gas layer, and the fuel layer may be leaner than the gas mixture layer so that the gas layer can serve as a heat insulating layer.

上記のようにガス層と混合気層とが形成された状態で点火プラグ31による点火(又は自己着火燃焼のアシスト)を行えば、混合気層とシリンダ11の壁面との間のガス層により、混合気層の火炎がシリンダ11の壁面に接触することがなく、そのガス層が断熱層となって、シリンダ11の壁面からの熱の放出を抑えることができるようになる。この結果、冷却損失を大幅に低減することができる。   If ignition (or assist of self-ignition combustion) is performed with the spark plug 31 in a state where the gas layer and the mixture layer are formed as described above, the gas layer between the mixture layer and the wall surface of the cylinder 11 The flame of the air-fuel mixture layer does not come into contact with the wall surface of the cylinder 11, and the gas layer becomes a heat insulating layer, so that release of heat from the wall surface of the cylinder 11 can be suppressed. As a result, the cooling loss can be greatly reduced.

尚、冷却損失を低減させるだけでは、その冷却損失の低減分が排気損失に転換されて図示熱効率の向上にはあまり寄与しないところ、このエンジン1では、高圧縮比化に伴う高膨張比化によって、冷却損失の低減分に相当する燃焼ガスのエネルギを、機械仕事に効率よく変換している。すなわち、エンジン1は、冷却損失及び排気損失を共に低減させる構成を採用することによって、図示熱効率を大幅に向上させているということができる。   It should be noted that if the cooling loss is simply reduced, the reduced cooling loss is converted into exhaust loss and does not contribute much to the improvement in the illustrated thermal efficiency. The energy of the combustion gas corresponding to the reduced cooling loss is efficiently converted into mechanical work. That is, it can be said that the illustrated thermal efficiency is greatly improved in the engine 1 by adopting a configuration that reduces both the cooling loss and the exhaust loss.

ここで、エンジン負荷が所定値以下である低負荷領域では、気筒内(燃焼室17内)全体の空気過剰率λが2以上、又は、気筒内におけるガスの燃料に対する重量比G/Fが30以上に設定される。これにより、低負荷領域において、断熱層による断熱化を図って図示熱効率を向上させながら、RawNOxを低減することができる。RawNOx低減の観点からは、上記空気過剰率λ≧2.5がより一層好ましい。また、上記空気過剰率λ=8で図示熱効率がピークになることから、上記空気過剰率λの範囲としては、2≦λ≦8(より好ましくは2.5≦λ≦8)が好ましい。尚、混合気のリーン化は、スロットル弁20を開き側に設定することになるから、ガス交換損失(ポンピングロス)の低減による図示熱効率の向上にも寄与し得る。   Here, in the low load region where the engine load is equal to or less than a predetermined value, the excess air ratio λ in the entire cylinder (in the combustion chamber 17) is 2 or more, or the weight ratio G / F of gas to fuel in the cylinder is 30. Set as above. Thereby, in the low load region, RawNOx can be reduced while achieving thermal insulation by the heat insulation layer and improving the illustrated thermal efficiency. From the viewpoint of reducing RawNOx, the excess air ratio λ ≧ 2.5 is more preferable. In addition, since the illustrated thermal efficiency reaches a peak when the excess air ratio λ = 8, the range of the excess air ratio λ is preferably 2 ≦ λ ≦ 8 (more preferably 2.5 ≦ λ ≦ 8). Note that the lean air-fuel mixture sets the throttle valve 20 on the open side, which can contribute to the improvement of the indicated thermal efficiency by reducing the gas exchange loss (pumping loss).

一方、上記高負荷領域では、トルク優先により、気筒内全体の空気過剰率λ=1に設定される(混合気層では、空気過剰率λ<1となる)。尚、上記所定値は、エンジン回転数が大きくなるに連れて大きくなってもよく、エンジン回転数に関係なく一定の値であってもよい。   On the other hand, in the high load region, the excess air ratio λ = 1 in the entire cylinder is set to give priority to torque (in the air-fuel mixture layer, the excess air ratio λ <1). The predetermined value may increase as the engine speed increases, and may be a constant value regardless of the engine speed.

エンジン1は、インジェクタ33により気筒内に噴射された燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域を有している。この自己着火燃焼運転領域は、本実施形態では、上記低負荷領域の全体と、上記高負荷領域において全負荷乃至その近傍を除く領域とであるが、これに限るものではない。   The engine 1 has a self-ignition combustion operation region in which the fuel injected into the cylinder by the injector 33 is self-ignited and combusted. In the present embodiment, the self-ignition combustion operation region includes the entire low load region and a region excluding the full load or the vicinity thereof in the high load region, but is not limited thereto.

エンジン制御器100は、エンジン1が上記自己着火燃焼運転領域にあるときには、インジェクタ33による燃料噴射開始時期を、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に設定する。本実施形態では、図3の下段に示すように、圧縮行程終期に燃料噴射を開始させる。したがって、エンジン制御器100は、本発明の噴射制御手段を構成することになる。   When the engine 1 is in the self-ignition combustion operation region, the engine controller 100 sets the fuel injection start timing by the injector 33 within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center. In the present embodiment, as shown in the lower part of FIG. 3, fuel injection is started at the end of the compression stroke. Therefore, the engine controller 100 constitutes the injection control means of the present invention.

また、エンジン制御器100は、エンジン1が上記自己着火燃焼運転領域にあるときには、点火プラグ31によるプラズマ点火によって、該プラズマ点火時までに気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストさせる。これにより、そのエネルギーが付与された燃料が着火し、その着火燃料を基点にして、後に噴射された燃料が連鎖的に着火していく。上記エネルギーの付与は、エンジンのモータリング時におけるクランク角変化(Δθ)に対する気筒内の圧力変化(ΔP)である気筒内圧力上昇率(ΔP/Δθ)が負の最大値となるクランク角時点が、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる燃焼期間(主燃焼期間と呼ばれる)と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内(本実施形態では、圧縮上死点付近)に行われる。したがって、エンジン制御器100及び点火プラグ31は、本発明の着火アシスト手段を構成することになる。
In addition, when the engine 1 is in the self-ignition combustion operation region, the engine controller 100 imparts energy to the fuel that has been injected into the cylinders by the plasma ignition by the spark plug 31 so that the fuel is injected. Assists self-ignition combustion. Thus, the energy is fire wear fuel granted, and the ignition fuel to the base point, the injected fuel is gradually ignited like a chain later. The above-mentioned energy is applied when the crank angle point at which the cylinder pressure increase rate (ΔP / Δθ), which is the pressure change (ΔP) in the cylinder with respect to the crank angle change (Δθ) during engine motoring, becomes a negative maximum value. In the period from the start of the fuel injection to the initial stage of the expansion stroke (in this embodiment, compression is increased so that the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% or more and 90% or less. Near the dead center). Therefore, the engine controller 100 and the spark plug 31 constitute the ignition assist means of the present invention.

また、上記エネルギーの付与は、燃料の燃焼質量割合が10%となる時期が圧縮上死点後となるように(つまり圧縮上死点後に主燃焼期間が始まるように)行うことが好ましい。   Further, it is preferable to apply the energy so that the time when the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% comes after the compression top dead center (that is, the main combustion period starts after the compression top dead center).

図4に示すように、モータリング時の気筒内圧力上昇率は、圧縮上死点の手前で最大値となり、圧縮上死点で0となり、圧縮上死点後は負の値となり、やがて負の最大値(最小値)となる。このモータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点は、幾何学的圧縮比εによって変化するが、幾何学的圧縮比εが18以上40以下であれば、圧縮上死点後4°〜15°CA(図4でハッチングを施した範囲)となる。   As shown in FIG. 4, the cylinder pressure increase rate during motoring reaches its maximum value before compression top dead center, becomes zero at compression top dead center, becomes negative after compression top dead center, and eventually becomes negative. The maximum value (minimum value). The crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring reaches a negative maximum value varies depending on the geometric compression ratio ε. It becomes 4 ° to 15 ° CA after hatching (the hatched range in FIG. 4).

図5は、燃焼開始時期を異ならせて燃焼時の気筒内圧力上昇率がどのように変化するかを調べた結果を示す(幾何学的圧縮比εは40である)。燃焼開始時期は、圧縮上死点前20°CA(−20°CA)、圧縮上死点前10°CA(−10°CA)、圧縮上死点(0°CA)、圧縮上死点後10°CA(+10°CA)、及び、圧縮上死点後20°CA(+20°CA)の5種類である。モータリング時の気筒内圧力上昇率は、二点鎖線で示す。燃焼開始が圧縮上死点前であると、モータリング時の気筒内圧力上昇率が大きいクランク角時点で燃焼するため、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が大きくなる。これに対し、圧縮上死点で燃焼が開始すると、モータリング時の気筒内圧力上昇率が小さいクランク角時点で燃焼するため、燃焼開始が圧縮上死点前の場合に比べて、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値がかなり小さくなる。尚、燃焼開始が圧縮上死点からかなり後になる場合も、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が小さくなるが、これは燃焼効率が悪化するからである。したがって、上記のように、モータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点が、主燃焼期間と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与するようにする。   FIG. 5 shows the results of examining how the rate of increase in the cylinder pressure during combustion changes at different combustion start times (geometric compression ratio ε is 40). The combustion start time is 20 ° CA before compression top dead center (−20 ° CA), 10 ° CA before compression top dead center (−10 ° CA), compression top dead center (0 ° CA), and after compression top dead center. There are five types: 10 ° CA (+ 10 ° CA) and 20 ° CA (+ 20 ° CA) after compression top dead center. The cylinder pressure increase rate during motoring is indicated by a two-dot chain line. If the start of combustion is before the compression top dead center, combustion occurs at a crank angle at which the cylinder pressure increase rate during motoring is large, so the maximum value of the cylinder pressure increase rate during combustion increases. On the other hand, when combustion starts at the compression top dead center, combustion occurs at the crank angle when the cylinder pressure increase rate during motoring is small. The maximum value of the cylinder pressure rise rate becomes considerably small. Even when the start of combustion is considerably after the compression top dead center, the maximum value of the cylinder pressure increase during combustion is reduced, but this is because the combustion efficiency deteriorates. Therefore, as described above, the crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring becomes a negative maximum value overlaps with the main combustion period within the period from the start of fuel injection to the beginning of the expansion stroke. Then, energy is applied to the fuel injected into the cylinder.

エンジン1が自己着火燃焼運転領域にあるときの燃料噴射は、以下の如く行うことが特に好ましい。すなわち、燃料噴射開始から圧縮上死点(TDC)付近までに所定量の燃料を噴射させる第1噴射を行わせる。この第1噴射による燃料噴射量である上記所定量は、後述の如く、全噴射燃料に対して質量百分率で1%以下と比較的少量に設定することが好ましい。そのために、第1噴射時の外開弁42のリフト量は、後述の第2噴射時の外開弁42のリフト量(但し、第2噴射の初期を除く)よりもかなり小さい。それ故、その燃料噴霧のペネトレーションが小さくて、第1噴射による燃料は、微少混合気塊として点火プラグ31の先端部の近傍に位置する。   The fuel injection when the engine 1 is in the self-ignition combustion operation region is particularly preferably performed as follows. That is, the first injection for injecting a predetermined amount of fuel from the start of fuel injection to the vicinity of compression top dead center (TDC) is performed. The predetermined amount, which is the amount of fuel injected by the first injection, is preferably set to a relatively small amount of 1% or less by mass with respect to all the injected fuel, as will be described later. Therefore, the lift amount of the outer open valve 42 at the time of the first injection is considerably smaller than the lift amount of the outer open valve 42 at the time of the second injection described later (however, excluding the initial stage of the second injection). Therefore, the penetration of the fuel spray is small, and the fuel by the first injection is located in the vicinity of the tip of the spark plug 31 as a fine air-fuel mixture.

続いて、上記第1噴射後に、該第1噴射に対して連続的に残りの燃料を噴射させる第2噴射を行わせる。この第2噴射の初期は、圧縮上死点付近であって、後述の如く自己着火燃焼のアシストが行われる時期であり、このときの外開弁42のリフト量は、第1噴射時よりも小さいが、その後に外開弁42のリフト量が急激に大きくなって、残り全ての燃料が噴射されることになる。   Subsequently, after the first injection, a second injection for continuously injecting the remaining fuel is performed on the first injection. The initial stage of the second injection is in the vicinity of the compression top dead center, and is the time when the self-ignition combustion assist is performed as will be described later. The lift amount of the outer open valve 42 at this time is higher than that at the time of the first injection. Although it is small, after that, the lift amount of the outer opening valve 42 suddenly increases and all the remaining fuel is injected.

エンジン制御器100は、上記第1噴射末期から上記第2噴射初期にかけての期間内(本実施形態では、圧縮上死点付近(第2噴射の初期))に、点火プラグ31によるプラズマ点火によって、上記第1噴射による燃料(上記微少混合気塊)にエネルギーを付与して、該第1噴射による燃料及び第2噴射による燃料の自己着火燃焼をアシストさせる。このように、第2噴射の初期(多量に噴射する前)にプラズマ点火を行うことで、上記微少混合気塊にエネルギーを集中的に付与することができる。これにより、上記微少混合気塊が圧縮上死点直後に着火し、この微少混合気塊が着火のトリガーとなって、後続の第2噴射による燃料が連鎖的に着火していく。この結果、燃焼時の気筒内圧力上昇率は、図3の上段のグラフにおいて実線のように変化する(二点鎖線は、モータリング時の気筒内圧力上昇率である)。
The engine controller 100 performs plasma ignition by the spark plug 31 within a period from the end of the first injection to the initial stage of the second injection (in the present embodiment, near the compression top dead center (the initial stage of the second injection)). Energy is applied to the fuel by the first injection (the small air-fuel mixture) to assist the self-ignition combustion of the fuel by the first injection and the fuel by the second injection. As described above, by performing plasma ignition at the initial stage of the second injection (before a large amount of injection), energy can be concentrated on the minute air-fuel mixture. Thus, the fine mixture mass is ignited immediately after the compression dead center, the fine mixture mass becomes a trigger for ignition, fuel by a subsequent second injection is gradually ignited a chain reaction. As a result, the cylinder pressure increase rate during combustion changes as indicated by the solid line in the upper graph of FIG. 3 (the two-dot chain line is the cylinder pressure increase rate during motoring).

本実施形態では、図3の上段のグラフにおいて、燃焼時の気筒内圧力上昇率の変化曲線が、ハッチングを施した範囲に入らないようにすることができる。すなわち、燃焼時の気筒内圧力上昇率がP1を超えると、振動騒音(NVH)レベルが悪化する。また、燃焼が遅すぎると燃焼効率が悪化し、燃焼が早すぎると、気筒内圧力及び温度の上昇によりエミッションの悪化を招くとともに、燃焼効率も悪化する。しかし、本実施形態では、このような問題は生じず、振動騒音(NVH)レベルを低減することができるとともに、エミッションや燃焼効率の悪化を抑制することができる。   In the present embodiment, in the upper graph of FIG. 3, it is possible to prevent the change curve of the cylinder pressure increase rate during combustion from entering the hatched range. That is, when the cylinder pressure increase rate during combustion exceeds P1, the vibration noise (NVH) level deteriorates. Further, if the combustion is too slow, the combustion efficiency is deteriorated. If the combustion is too early, the in-cylinder pressure and the temperature are increased, and the emission is deteriorated and the combustion efficiency is also deteriorated. However, in the present embodiment, such a problem does not occur, the vibration noise (NVH) level can be reduced, and the deterioration of emission and combustion efficiency can be suppressed.

ここで、上記第1噴射による燃料(上記微少混合気塊)を、エネルギーの付与開始から所定クランク角後に遅れて着火させるために必要なエネルギーは、上記所定クランク角が小さくなるほど大きくなり、また、上記所定クランク角が一定であれば、上記所定量の全噴射燃料に対する質量割合と上記必要エネルギーとが比例関係となる。つまり、第1噴射による燃料噴射量(上記所定量)を多くすると、微少混合気塊を着火させるためにそれだけ大きいエネルギーが必要になる。一方、プラズマ点火により付与可能なエネルギーは100mJ〜200mJであり、これを考慮すると、上記所定クランク角が例えば5°CA程度として、上記所定量は、全噴射燃料に対して質量百分率で1%以下の量が好ましい。また、火花点火によりエネルギーを付与する場合には、付与可能なエネルギーは35mJ程度であるので、上記所定量は、全噴射燃料に対して質量百分率で0.3%以下が好ましい。   Here, the energy required for igniting the fuel (the minute air-fuel mixture) by the first injection with a delay after a predetermined crank angle from the start of energy application increases as the predetermined crank angle decreases, If the predetermined crank angle is constant, the mass ratio with respect to the predetermined amount of all injected fuel and the required energy are in a proportional relationship. That is, if the fuel injection amount (the predetermined amount) by the first injection is increased, a larger amount of energy is required to ignite the minute air-fuel mixture. On the other hand, the energy that can be applied by plasma ignition is 100 mJ to 200 mJ. Considering this, the predetermined crank angle is, for example, about 5 ° CA, and the predetermined amount is 1% or less in mass percentage with respect to the total injected fuel. Is preferred. In addition, when energy is applied by spark ignition, the energy that can be applied is about 35 mJ, and therefore the predetermined amount is preferably 0.3% or less in terms of mass percentage with respect to all the injected fuel.

したがって、本実施形態では、エンジン1が自己着火燃焼運転領域にあるときに、燃料噴射開始時期を、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に設定し、エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点が、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる燃焼期間と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストするようにしたことにより、燃焼時の気筒内圧力上昇率を小さくすることができて、振動騒音(NVH)レベルを低減することができる。   Therefore, in the present embodiment, when the engine 1 is in the self-ignition combustion operation region, the fuel injection start timing is set within the period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and the inside of the cylinder during engine motoring is set. Within the period from the start of the fuel injection to the beginning of the expansion stroke so that the crank angle point at which the pressure increase rate becomes the negative maximum value overlaps with the combustion period in which the fuel mass ratio is 10% or more and 90% or less. By applying energy to the fuel injected into the cylinder to assist the self-ignition combustion of the fuel, it is possible to reduce the rate of increase in the cylinder pressure during combustion, and vibration noise (NVH) The level can be reduced.

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.

例えば、上記実施形態では、第2噴射を、第1噴射に対して連続的な噴射としたが、第1噴射に対して非連続的な噴射としてもよい。すなわち、第1噴射及び第2噴射による分割噴射を行うことになる。この場合も、第1噴射末期から第2噴射初期(第2噴射初期は、膨張行程初期である必要がある)にかけての期間内に、点火プラグ31によるプラズマ点火(又は火花点火)によって、上記第1噴射による燃料にエネルギーを付与すればよいが、第1噴射と第2噴射との間でエネルギーの付与を行うことがより好ましい。   For example, in the said embodiment, although 2nd injection was made into continuous injection with respect to 1st injection, it is good also as non-continuous injection with respect to 1st injection. That is, the divided injection by the first injection and the second injection is performed. Also in this case, during the period from the end of the first injection to the initial stage of the second injection (the initial stage of the second injection needs to be the initial stage of the expansion stroke), the first ignition is performed by plasma ignition (or spark ignition) by the spark plug 31. Although energy may be applied to the fuel by one injection, it is more preferable to apply energy between the first injection and the second injection.

また、上記実施形態では、燃焼室17及び吸気ポート18の断熱構造を採用するとともに、気筒内(燃焼室17内)にガス層による断熱層を形成するようにしたが、燃焼室17及び吸気ポート18の断熱構造を採用しないエンジンや、ガス層による断熱層を形成しないエンジンにも本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the heat insulation structure of the combustion chamber 17 and the intake port 18 is adopted, and the heat insulation layer is formed by the gas layer in the cylinder (inside the combustion chamber 17). The present invention can also be applied to an engine that does not employ the 18 heat insulating structure or an engine that does not form a heat insulating layer formed of a gas layer.

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、インジェクタにより気筒内に噴射された、少なくともガソリンを含む燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域を有する直噴ガソリンエンジンに有用である。   The present invention is useful for a direct-injection gasoline engine having a self-ignition combustion operation region in which fuel including at least gasoline injected into a cylinder by an injector is self-ignited and combusted.

1 直噴ガソリンエンジン
11 シリンダ(気筒)
31 点火プラグ(着火アシスト手段)
33 インジェクタ
100 エンジン制御器(噴射制御手段)(着火アシスト手段)
1 Direct-injection gasoline engine 11 Cylinder
31 Spark plug (ignition assist means)
33 Injector 100 Engine controller (injection control means) (ignition assist means)

Claims (4)

インジェクタにより気筒内に噴射された、少なくともガソリンを含む燃料を自己着火燃焼させる自己着火燃焼運転領域を有する直噴ガソリンエンジンであって、
上記エンジンの幾何学的圧縮比が18以上40以下であり、
上記インジェクタによる燃料の噴射を制御する噴射制御手段と、
上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、上記インジェクタにより気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストする着火アシスト手段とを備え、
上記噴射制御手段は、上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、燃料噴射開始時期を、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内に設定するように構成され、
上記着火アシスト手段は、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間が、上記エンジンのモータリング時におけるクランク角変化に対する気筒内の圧力変化である気筒内圧力上昇率が負の最大値となる、圧縮上死点後4°〜15°CAのクランク角時点と重なるように、上記燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されていることを特徴とする直噴ガソリンエンジン。
A direct-injection gasoline engine having a self-ignition combustion operation region in which fuel including at least gasoline injected into a cylinder by an injector is self-ignited and burned,
The geometric compression ratio of the engine is 18 or more and 40 or less,
Injection control means for controlling fuel injection by the injector;
When the engine is in the self-ignition combustion operation region, it includes an ignition assist means that gives energy to the fuel injected into the cylinder by the injector and assists the self-ignition combustion of the fuel,
The injection control means is configured to set a fuel injection start timing within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center when the engine is in the self-ignition combustion operation region,
In the ignition assisting means, the main combustion period in which the fuel combustion mass ratio is 10% or more and 90% or less has a negative cylinder pressure increase rate, which is a pressure change in the cylinder with respect to a crank angle change during motoring of the engine. In the period from the start of the fuel injection to the beginning of the expansion stroke, the fuel injected into the cylinder is overlapped so as to overlap with the crank angle of 4 ° to 15 ° CA after the compression top dead center. A direct-injection gasoline engine configured to apply the energy.
請求項1記載の直噴ガソリンエンジンにおいて、
上記着火アシスト手段は、燃料の燃焼質量割合が10%となる時期が圧縮上死点後となるように、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されていることを特徴とする直噴ガソリンエンジン。
In direct injection gasoline engine according to claim 1 Symbol placement,
The ignition assist means is configured to apply the energy to the fuel injected into the cylinder so that the time when the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% is after compression top dead center. Characteristic direct-injection gasoline engine.
請求項1又は2記載の直噴ガソリンエンジンにおいて、
上記噴射制御手段は、上記エンジンが上記自己着火燃焼運転領域にあるときに、所定量の燃料を噴射させる第1噴射を行わせるとともに、該第1噴射後に、該第1噴射に対して連続的又は非連続的に残りの燃料を噴射させる第2噴射を行わせるように構成され、
上記着火アシスト手段は、上記第1噴射末期から上記第2噴射初期にかけての期間内に、該第1噴射による燃料に上記エネルギーを付与するように構成されていることを特徴とする直噴ガソリンエンジン。
The direct injection gasoline engine according to claim 1 or 2 ,
The injection control means performs a first injection for injecting a predetermined amount of fuel when the engine is in the self-ignition combustion operation region, and continuously with respect to the first injection after the first injection. Or configured to cause the second injection to inject the remaining fuel discontinuously,
The direct-injection gasoline engine, wherein the ignition assist means is configured to give the energy to the fuel by the first injection within a period from the end of the first injection to the initial of the second injection. .
請求項1〜のいずれか1つに記載の直噴ガソリンエンジンにおいて、
上記着火アシスト手段は、プラズマ点火によって、上記気筒内に噴射された燃料に上記エネルギーを付与するように構成されていることを特徴とする直噴ガソリンエンジン。
In the direct injection gasoline engine according to any one of claims 1 to 3 ,
The direct injection gasoline engine, wherein the ignition assist means is configured to give the energy to the fuel injected into the cylinder by plasma ignition.
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