JP5983910B2 - Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP5983910B2
JP5983910B2 JP2011240162A JP2011240162A JP5983910B2 JP 5983910 B2 JP5983910 B2 JP 5983910B2 JP 2011240162 A JP2011240162 A JP 2011240162A JP 2011240162 A JP2011240162 A JP 2011240162A JP 5983910 B2 JP5983910 B2 JP 5983910B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
valve
fuel
fuel injection
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011240162A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013096308A (en
Inventor
宮本 勝彦
勝彦 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2011240162A priority Critical patent/JP5983910B2/en
Publication of JP2013096308A publication Critical patent/JP2013096308A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5983910B2 publication Critical patent/JP5983910B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

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

Description

本発明は、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に高負荷運転時の燃焼を改善する内燃機関の燃料噴射制御に関する。   The present invention relates to a fuel injection device for a direct injection internal combustion engine, and more particularly to fuel injection control for an internal combustion engine that improves combustion during high load operation.

従来より、内燃機関の出力及び燃費の向上には、熱効率の向上が必要であることが知られている。そして、熱効率向上の手法の一つとして、圧縮比の高圧縮比化がある。
しかしながら、内燃機関の排気上死点では、燃焼後の高温の残留ガスが排気行程中にシリンダヘッドとピストンとで形成される燃焼室内から排出されず当該燃焼室内に残存して、吸気行程で燃焼室内に導入される新気と残留ガスとが燃焼室内で混合し、新気の温度が高くなりノックが発生することから圧縮比を高くすることができないという問題がある。
Conventionally, it is known that an improvement in thermal efficiency is required to improve the output and fuel consumption of an internal combustion engine. One technique for improving thermal efficiency is to increase the compression ratio.
However, at the exhaust top dead center of the internal combustion engine, the high-temperature residual gas after combustion remains in the combustion chamber formed by the cylinder head and the piston during the exhaust stroke and remains in the combustion chamber and burns in the intake stroke. There is a problem that the compression ratio cannot be increased because the fresh air introduced into the chamber and the residual gas are mixed in the combustion chamber and the temperature of the fresh air becomes high and knocks occur.

このようなことから、特許文献1では、例えば排気通路に過給機をバイパスするバイパス通路とバイパス通路へ流入する排気の流量を調整する制御弁とを設け、制御弁を制御しバイパス通路へ流入する排気の流量を調整することで、排気通路内の圧力を吸気通路内の圧力よりも低くしたり、エアアシスト式燃料噴射弁を用いて、エアアシスト式燃料噴射弁より空気を噴射して燃焼室内の圧力を排気通路内の圧力より高くしたりして、燃焼室内の残留ガスの排気通路への掃気を促進させ、新気の温度上昇を抑えノックの発生を抑制して、高圧縮比化を可能としている。   For this reason, in Patent Document 1, for example, a bypass passage that bypasses the turbocharger and a control valve that adjusts the flow rate of exhaust gas flowing into the bypass passage are provided in the exhaust passage, and the control valve is controlled to flow into the bypass passage. By adjusting the flow rate of exhaust gas, the pressure in the exhaust passage is made lower than the pressure in the intake passage, or the air assist type fuel injection valve is used to inject air from the air assist type fuel injection valve and burn Higher compression ratio by increasing the pressure inside the exhaust passage and increasing the scavenging of residual gas in the combustion chamber to the exhaust passage, suppressing the temperature rise of fresh air and suppressing knocking Is possible.

特開2007−146854号公報JP 2007-146854 A

しかしながら、上記特許文献1の技術では、燃焼室内の残留ガスの掃気に排気通路内の圧力を吸気通路内の圧力よりも低くするために排気をバイパスするバイパス通路へ流れる排気の流量を調整する制御弁を設けたり、燃焼室内の圧力を排気通路内の圧力より高くするために燃焼室内に空気を供給するエアアシスト式噴射弁を設けたりする必要があり、コストの上昇に繋がり好ましいことではない。   However, in the technique of Patent Document 1, control for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing to the bypass passage for bypassing the exhaust gas in order to make the pressure in the exhaust passage lower than the pressure in the intake passage for scavenging the residual gas in the combustion chamber. It is necessary to provide a valve, or to provide an air assist type injection valve for supplying air into the combustion chamber in order to make the pressure in the combustion chamber higher than the pressure in the exhaust passage, which is not preferable because it leads to an increase in cost.

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コストの上昇を抑制しつつ、ノックの発生を抑制することのできる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel for a direct injection internal combustion engine that can suppress the occurrence of knock while suppressing an increase in cost. It is in providing an injection device.

上記の目標を達成するために、請求項1の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置では、燃焼室に臨むように配設される吸気弁と排気弁と燃料噴射手段とを備え、前記燃料噴射手段から燃料を前記燃焼室内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記排気弁は、閉弁時期に位相差を有する複数の前記排気弁からなり、
前記燃料噴射手段は、前記筒内噴射式内燃機関の排気行程後期であって前記複数の排気弁のうち少なくとも一つが開弁し、かつ当該排気弁に対して前記位相差を有する他の前記排気弁が閉弁している期間に、前記排気行程後期に閉弁している前記吸気弁に向け燃料を噴射することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned target, the fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to claim 1 comprises an intake valve, an exhaust valve, and fuel injection means arranged to face a combustion chamber, and the fuel A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel from an injection means into the combustion chamber,
The exhaust valve comprises a plurality of the exhaust valves having a phase difference at the closing timing,
The fuel injection means is the other exhaust having a phase difference with respect to the exhaust valve at a later stage of the exhaust stroke of the direct injection internal combustion engine, wherein at least one of the plurality of exhaust valves is opened. During the period when the valve is closed, fuel is injected toward the intake valve which is closed in the latter stage of the exhaust stroke .

また、請求項2の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置では、燃焼室に臨むように配設される吸気弁と排気弁と燃料噴射手段とを備え、前記燃料噴射手段から燃料を前記燃焼室内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記排気弁は、閉弁時期に位相差を有する複数の前記排気弁からなり、
前記燃料噴射手段は、前記筒内噴射式内燃機関の排気行程後期であって前記複数の排気弁のうち少なくとも一つが開弁し、かつ当該排気弁に対して前記位相差を有する他の前記排気弁が閉弁している期間に、前記排気行程後期に閉弁している前記排気弁に向け燃料を噴射することを特徴とする。
また、請求項3の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置では、請求項1または請求項2において、前記燃料噴射手段は、前記吸気弁の開弁前に燃料を噴射することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device for an in-cylinder injection internal combustion engine comprising an intake valve, an exhaust valve, and fuel injection means disposed so as to face a combustion chamber, and fuel is burned from the fuel injection means. A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine that directly injects into a room,
The exhaust valve comprises a plurality of the exhaust valves having a phase difference at the closing timing,
The fuel injection means is the other exhaust having a phase difference with respect to the exhaust valve at a later stage of the exhaust stroke of the direct injection internal combustion engine, wherein at least one of the plurality of exhaust valves is opened. During the period when the valve is closed, fuel is injected toward the exhaust valve that is closed in the latter stage of the exhaust stroke .
Further, in the fuel injection system for a cylinder injection internal combustion engine according to claim 3, in claim 1 or claim 2, wherein the fuel injection means is characterized by injecting fuel prior to the opening of the intake valve .

請求項1の発明によれば、排気行程後期であって複数の排気弁のうち少なくとも一つが開弁し、かつ当該排気弁に対して位相差を有する他の排気弁が閉弁している期間に燃料を燃焼室に噴射することで、燃料が高温の燃焼室内で蒸発し膨張する。そして、膨張した燃料は、燃焼室内で排出されずに残留している残留ガスを、開弁している排気弁より排気通路へ押し出すように掃気することができ、吸気行程で吸入される新気の温度上昇を抑えることが可能となる。よって、ノックの発生を抑制して高圧縮比化を可能とし、延いては、内燃機関の熱効率を向上させ、燃費の低減及び出力の向上を図ることが可能となる。また、新たな装置等を付加することなく、既存の燃料噴射手段の燃料噴射時期の変更のみで燃焼室内の残留ガスの掃気を可能としているので、コストの上昇を抑制することができる。 According to the present invention, at least one of a exhaust stroke late plurality of exhaust valves is opened, and the other exhaust valve having a phase difference with respect to the exhaust valve is closed By injecting fuel into the combustion chamber during the period, the fuel evaporates and expands in the high temperature combustion chamber. The expanded fuel can be scavenged so that residual gas remaining without being discharged in the combustion chamber is pushed out from the opened exhaust valve to the exhaust passage, and fresh air sucked in the intake stroke Temperature rise can be suppressed. Therefore, it is possible to increase the compression ratio by suppressing the occurrence of knocking, thereby improving the thermal efficiency of the internal combustion engine, reducing the fuel consumption and improving the output. Further, since the remaining gas in the combustion chamber can be scavenged only by changing the fuel injection timing of the existing fuel injection means without adding a new device or the like, an increase in cost can be suppressed.

しかも、燃焼室内の残留ガスの掃気用に噴射され膨張した燃料が直接排気通路へ排出されることを抑制し、噴射した燃料を燃焼室内で確実に燃焼させることができるので、燃料の排気通路への流出による排気の悪化を防止しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。 In addition , it is possible to suppress the fuel injected and expanded for scavenging the residual gas in the combustion chamber from being directly discharged into the exhaust passage, and to reliably burn the injected fuel in the combustion chamber. The deterioration of the fuel consumption can be suppressed while the deterioration of the exhaust due to the outflow of the fuel is prevented.

また、請求項2の発明によれば、排気弁は排気が通過することで高温となっており、閉弁している排気弁に向けて燃料を噴射することで燃料の気化が促進され、燃料の膨張が早くなるので、燃焼室内の残留ガスの掃気の時間を短縮することができる。 According to the second aspect of the present invention, the exhaust valve becomes hot as exhaust gas passes through, and fuel is vaporized by injecting fuel toward the exhaust valve that is closed. As a result, the time for scavenging the residual gas in the combustion chamber can be shortened.

また、請求項3の発明によれば、気化した燃料の吸気通路への吹き抜けや、燃料により掃気される残留ガスの吸気通路への吹き戻しを防止することができ、確実に残留ガスの掃気を行うことができる。 According to the invention of claim 3 , it is possible to prevent the vaporized fuel from being blown into the intake passage and the residual gas scavenged by the fuel from being blown back to the intake passage. It can be carried out.

本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置が適用されたエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine to which a fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention is applied. 図1のA−A線での断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. 本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置が適用されたエンジンでの高負荷運転時におけるエンジンの行程、燃料噴射弁、吸気バルブ及び排気バルブの作動を時系列で示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of the engine at the time of the high load driving | running with the engine to which the fuel-injection apparatus of the cylinder injection type internal combustion engine which concerns on this invention is applied, operation | movement of a fuel injection valve, an intake valve, and an exhaust valve in time series. 本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置での掃気噴射の実施可否を判別するフローチャートである。3 is a flowchart for determining whether or not scavenging injection is performed in the fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置が適用された筒内燃料噴射エンジンの概略構成図である。また、図2は、図1のA−A線での断面図である。図3は、エンジンの高負荷運転時におけるエンジンの行程、燃料噴射弁、吸気バルブ及び排気バルブの作動を時系列で示す図である。図2中の斜線部分は、燃料噴射弁からのおおよその燃料噴射方向を示す。また、図3中の太実線は、燃料噴射弁では燃料噴射時期を、吸気バルブ及び排気バルブでは各々のバルブの開弁時期をそれぞれ示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cylinder fuel injection engine to which a fuel injection device for a cylinder injection internal combustion engine is applied. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the operation of the engine, the operation of the fuel injection valve, the intake valve, and the exhaust valve during the high load operation of the engine in time series. A hatched portion in FIG. 2 indicates an approximate fuel injection direction from the fuel injection valve. Also, the thick solid line in FIG. 3 indicates the fuel injection timing for the fuel injection valve, and the valve opening timing for each valve for the intake valve and the exhaust valve.

図1に示すように、エンジン(筒内噴射式内燃機関)1は、シリンダヘッド3とピストン6とで形成される燃焼室10に臨むようにシリンダヘッド3に配設された燃料噴射弁(燃料噴射手段)23より燃焼室10内へ燃料を直接噴射する筒内噴射式4サイクル直列4気筒型ガソリンエンジンである。
図1にはエンジン1の1つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
As shown in FIG. 1, an engine (in-cylinder injection internal combustion engine) 1 is a fuel injection valve (fuel) disposed in a cylinder head 3 so as to face a combustion chamber 10 formed by a cylinder head 3 and a piston 6. This is an in-cylinder injection type 4-cycle in-line four-cylinder gasoline engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber 10 from the injection means) 23.
FIG. 1 shows a longitudinal section of one cylinder of the engine 1. In addition, illustration and description are abbreviate | omitted as what has the same structure also about another cylinder.

図1に示すように、エンジン1はシリンダブロック2にシリンダヘッド3が載置されて構成されている。
シリンダブロック2には、エンジン1を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ4が設けられている。また、シリンダブロック2に形成されているシリンダ5内には上下摺動可能にピストン6が設けられている。当該ピストン6はコンロッド7を介してクランクシャフト8に連結されている。また、シリンダブロック2には、当該エンジン1の回転速度及びクランクシャフト8の位相を検出するクランク角センサ9が設けられている。また、シリンダヘッド3とシリンダ5とピストン6で燃焼室10が形成されている。
As shown in FIG. 1, the engine 1 is configured by mounting a cylinder head 3 on a cylinder block 2.
The cylinder block 2 is provided with a water temperature sensor 4 that detects the temperature of cooling water that cools the engine 1. A piston 6 is provided in the cylinder 5 formed in the cylinder block 2 so as to be slidable up and down. The piston 6 is connected to a crankshaft 8 via a connecting rod 7. The cylinder block 2 is provided with a crank angle sensor 9 that detects the rotational speed of the engine 1 and the phase of the crankshaft 8. A combustion chamber 10 is formed by the cylinder head 3, the cylinder 5, and the piston 6.

シリンダヘッド3には、燃焼室10に臨むようにして点火プラグ11が設けられている。また、シリンダヘッド3には、燃焼室10からシリンダヘッド3の一側面に向かって吸気ポート12が形成されており、燃焼室10からシリンダヘッド3の他側面に向かって排気ポート13が形成されている。そして、シリンダヘッド3には、燃焼室10と吸気ポート12との連通及び遮断を行う吸気バルブ14と、燃焼室10と排気ポート13との連通及び遮断を行う第1排気バルブ15aと第2排気バルブ15bがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド3上部には吸気バルブ14を駆動する吸気カム16を有した吸気カムシャフト18と、第1排気バルブ15a及び第2排気バルブ15bを駆動する排気カム17を有した排気カムシャフト19とがそれぞれ設けられている。そして、シリンダヘッド3の上部には、吸気カムシャフト18の位相を検出するカム角センサ20と排気カムシャフト19の位相を検出するカム角センサ21とが設けられている。また、シリンダヘッド3の一側面には吸気ポート12と連通するように吸気マニホールド22が接続されている。更にシリンダヘッド3の吸気マニホールド22が接続された側面には、燃焼室10内に臨むように燃料噴射弁23が設けられている。一方、シリンダヘッド3の吸気マニホールド22が接続された側面とは反対側の側面には、排気ポート13と連通するように排気マニホールド24が接続されている。   The cylinder head 3 is provided with a spark plug 11 so as to face the combustion chamber 10. Further, an intake port 12 is formed in the cylinder head 3 from the combustion chamber 10 toward one side surface of the cylinder head 3, and an exhaust port 13 is formed from the combustion chamber 10 toward the other side surface of the cylinder head 3. Yes. The cylinder head 3 includes an intake valve 14 that communicates and shuts off the combustion chamber 10 and the intake port 12, and a first exhaust valve 15a that communicates and shuts off the combustion chamber 10 and the exhaust port 13, and a second exhaust. Each valve 15b is provided. An intake camshaft 18 having an intake cam 16 for driving the intake valve 14 and an exhaust camshaft 19 having an exhaust cam 17 for driving the first exhaust valve 15a and the second exhaust valve 15b are provided above the cylinder head 3. And are provided respectively. A cam angle sensor 20 that detects the phase of the intake camshaft 18 and a cam angle sensor 21 that detects the phase of the exhaust camshaft 19 are provided on the upper portion of the cylinder head 3. An intake manifold 22 is connected to one side surface of the cylinder head 3 so as to communicate with the intake port 12. Further, a fuel injection valve 23 is provided on the side surface of the cylinder head 3 to which the intake manifold 22 is connected so as to face the combustion chamber 10. On the other hand, an exhaust manifold 24 is connected to the side surface of the cylinder head 3 opposite to the side surface to which the intake manifold 22 is connected so as to communicate with the exhaust port 13.

排気カムシャフト19のそれぞれの排気カム17は、図3に示すように、バルブの開弁する期間である開弁時期を第1排気バルブ15aの開弁時期よりも第2排気バルブ15bの開弁時期が遅くなるように排気カム17の位相が設定されている。なお、ここではそれぞれの排気カム17の位相を、第1排気バルブ15aの開弁時期が第2排気バルブ15bの開弁時期よりも早くなるように固定しているが、可変動弁機構を用いてそれぞれの排気カム17の位相を可変可能として、第1排気バルブ15aの開弁時期が第2排気バルブ15bの開弁時期よりも早くなるように可変動弁機構で排気カム17の位相を設定するようにしてもよい。   As shown in FIG. 3, each exhaust cam 17 of the exhaust camshaft 19 opens the second exhaust valve 15 b at a valve opening timing that is a period during which the valve is opened rather than the valve opening timing of the first exhaust valve 15 a. The phase of the exhaust cam 17 is set so that the timing is delayed. Here, the phase of each exhaust cam 17 is fixed so that the opening timing of the first exhaust valve 15a is earlier than the opening timing of the second exhaust valve 15b, but a variable valve mechanism is used. The phase of each exhaust cam 17 can be made variable, and the phase of the exhaust cam 17 is set by a variable valve mechanism so that the opening timing of the first exhaust valve 15a is earlier than the opening timing of the second exhaust valve 15b. You may make it do.

燃料噴射弁23は、図2に示すように、燃料噴射口が開弁時期の早い第1排気バルブ15aに向けて配置されており、噴射した燃料が第1排気バルブ15a近傍に届くように設定されている。そして、燃料噴射弁23には、図示しない燃料配管を介して燃料噴射弁23に高圧の燃料を供給する図示しない高圧ポンプと高圧ポンプに図示しない燃料タンク内の燃料を供給するフィードポンプが接続されている。   As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 23 is arranged so that the fuel injection port is arranged toward the first exhaust valve 15a whose valve opening timing is early, and the injected fuel reaches the vicinity of the first exhaust valve 15a. Has been. The fuel injection valve 23 is connected to a high-pressure pump (not shown) that supplies high-pressure fuel to the fuel injection valve 23 via a fuel pipe (not shown) and a feed pump that supplies fuel in a fuel tank (not shown) to the high-pressure pump. ing.

吸気マニホールド22の吸気上流端には図示しない吸気管、吸入空気流量を調節する図示しない電子制御スロットルバルブが設けられている。そして、電子制御スロットルバルブには、スロットルバルブの開き度合を検出する図示しないスロットルポジションセンサが備えられている。また、電子制御スロットルバルブの上流側の吸気管には吸入空気流量を検出する図示しないエアフローセンサが設けられているとともに、吸気管の吸気上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。   An intake pipe (not shown) and an electronic control throttle valve (not shown) for adjusting the intake air flow rate are provided at the intake upstream end of the intake manifold 22. The electronically controlled throttle valve is provided with a throttle position sensor (not shown) that detects the opening degree of the throttle valve. An air flow sensor (not shown) for detecting the intake air flow rate is provided in the intake pipe upstream of the electronic control throttle valve, and an air cleaner (not shown) is provided at the intake upstream end of the intake pipe.

また、排気マニホールド24の排気下流端には、図示しない排気管を介して三元触媒等の排気浄化触媒が備えられている。
そして、上記水温センサ4、クランク角センサ9、カム角センサ20,21、吸気圧センサ、スロットルポジションセンサ、エアフローセンサ及び車両の車速を検出する図示しない車速センサ等の各種センサ類は、車両に搭載されている電子コントロールユニット(ECU)30の入力側に電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報がECU30に入力される。
Further, an exhaust purification catalyst such as a three-way catalyst is provided at the exhaust downstream end of the exhaust manifold 24 via an exhaust pipe (not shown).
Various sensors such as the water temperature sensor 4, the crank angle sensor 9, the cam angle sensors 20 and 21, the intake pressure sensor, the throttle position sensor, the air flow sensor, and a vehicle speed sensor (not shown) that detect the vehicle speed of the vehicle are mounted on the vehicle. The electronic control unit (ECU) 30 is electrically connected to the input side, and detection information from these sensors is input to the ECU 30.

一方、ECU30の出力側には、上記点火プラグ11、燃料噴射弁23、電子制御スロットルバルブ等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算された点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等がそれぞれ出力される。
また、ECU30は、図3に示すように、吸気行程における主噴射を実施する前に、各種センサ類からの検出情報に基づきエンジン1の運転状態を判別して、当該運転状態に応じて、エンジン1の排気行程後期に燃焼室10内に残留する燃焼後の混合気である残留ガスを燃料噴射弁23から燃料を燃焼室10内の閉弁している第1排気バルブ15aに向けて噴射して、燃焼室10の温度により気化し膨張した燃料により残留ガスを開弁している第2排気バルブ15bより排気ポート13へ掃気するための掃気噴射の実施の可否を決定する。そして、ECU30は、掃気噴射の実施時には、エンジン1の排気行程後期の第1排気バルブ15aが閉弁し、第2排気バルブ15bが開弁して、更に吸気バルブ14が閉弁している期間に燃料を噴射するように燃料噴射弁23を制御する。
On the other hand, various devices such as the spark plug 11, the fuel injection valve 23, and the electronically controlled throttle valve are electrically connected to the output side of the ECU 30, and these various devices are based on detection information from various sensors. The calculated ignition timing, fuel injection amount, fuel injection timing, throttle opening, etc. are output.
Further, as shown in FIG. 3, the ECU 30 determines the operating state of the engine 1 based on detection information from various sensors before performing the main injection in the intake stroke, and determines the engine according to the operating state. The residual gas, which is a mixture after combustion remaining in the combustion chamber 10 in the latter stage of the exhaust stroke of 1, is injected from the fuel injection valve 23 toward the first exhaust valve 15a in the combustion chamber 10 which is closed. Thus, it is determined whether or not scavenging injection for scavenging the exhaust gas to the exhaust port 13 from the second exhaust valve 15b that opens the residual gas by the fuel vaporized and expanded by the temperature of the combustion chamber 10 is determined. When the scavenging injection is performed, the ECU 30 is a period in which the first exhaust valve 15a in the late stage of the exhaust stroke of the engine 1 is closed, the second exhaust valve 15b is opened, and the intake valve 14 is further closed. The fuel injection valve 23 is controlled so as to inject fuel.

次にECU30での掃気噴射の実施可否決定方法について説明する。
図4は、本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置での掃気噴射の実施可否を判別するフローチャートである。
図4に示すルーチンはエンジン運転時に繰り返し行なわれる。
始めにステップS10では、クランク角センサ9の検出情報であるエンジン回転速度及びエアフローセンサの検出情報である吸入空気流量等よりエンジン1の体積効率を算出する。そして、ステップS12に進む。
Next, a method for determining whether or not scavenging injection is performed in the ECU 30 will be described.
FIG. 4 is a flowchart for determining whether or not scavenging injection is performed in the fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention.
The routine shown in FIG. 4 is repeated during engine operation.
First, in step S10, the volume efficiency of the engine 1 is calculated from the engine rotational speed that is detection information of the crank angle sensor 9, the intake air flow rate that is detection information of the airflow sensor, and the like. Then, the process proceeds to step S12.

ステップS12では、ステップS10にて算出した体積効率が所定値以上か、否かを判別する。即ち、現在の体積効率が所定値以上であり、エンジン1の運転状態が高負荷運転状態か、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で現在の体積効率が所定値以上で高負荷運転状態であれば、ステップS14に進む。また、判別結果が否(No)で現在の体積効率が所定値未満で高負荷運転状態でなければ、ステップS22に進む。   In step S12, it is determined whether or not the volume efficiency calculated in step S10 is a predetermined value or more. That is, it is determined whether or not the current volume efficiency is equal to or greater than a predetermined value and the operating state of the engine 1 is a high-load operating state. If the determination result is true (Yes), and the current volumetric efficiency is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to step S14. On the other hand, if the determination result is NO (No) and the current volumetric efficiency is less than the predetermined value and not in the high load operation state, the process proceeds to step S22.

ステップS14では、エンジン1の行程が排気行程であるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)でエンジン1が排気行程であれば、ステップS16に進む。また、判別結果が否(No)でエンジン1の行程が排気行程でなければ、ステップS22に進む。
ステップS16では、第1排気バルブ15aの閉弁後か、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で第1排気バルブ15aの閉弁後であれば、ステップS18に進む。また、判別結果が否(No)で第1排気バルブ15aの閉弁後でなければ、ステップS22に進む。
In step S14, it is determined whether or not the stroke of the engine 1 is an exhaust stroke. If the determination result is true (Yes) and the engine 1 is in the exhaust stroke, the process proceeds to step S16. If the determination result is NO (No) and the stroke of the engine 1 is not the exhaust stroke, the process proceeds to step S22.
In step S16, it is determined whether or not the first exhaust valve 15a is closed. If the determination result is true (Yes) and the first exhaust valve 15a is closed, the process proceeds to step S18. If the determination result is negative (No) and the first exhaust valve 15a is not closed, the process proceeds to step S22.

ステップS18では、吸気バルブ14の開弁前か、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で吸気バルブ14の開弁前であれば、ステップS20に進む。また、判別結果が否(No)で吸気バルブ14の開弁前でなければ、ステップS22に進む。
ステップS20では、燃料噴射弁22より掃気噴射を実施する。そして、本ルーチンをリターンする。
In step S18, it is determined whether or not the intake valve 14 is open. If the determination result is true (Yes) and before the intake valve 14 is opened, the process proceeds to step S20. If the determination result is negative (No) and the intake valve 14 is not open, the process proceeds to step S22.
In step S <b> 20, scavenging injection is performed from the fuel injection valve 22. Then, this routine is returned.

また、ステップS22では、燃料噴射弁22からの掃気噴射を実施せずに本ルーチンをリターンする。
このように本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置では、エンジン1の排気カムシャフト19の排気カム17の位相を第1排気バルブ15aの開弁時期よりも第2排気バルブ15bの開弁時期が遅くなるように設定され、エンジン1の体積効率が所定値以上、即ち高負荷運転状態であって、エンジン1が排気行程で第1排気バルブ15aが閉弁後で、吸気バルブ14が開弁前であると、燃料噴射弁23より第1排気バルブ15aに向けて燃料を噴射する掃気噴射を行っている。
In step S22, the routine is returned without performing the scavenging injection from the fuel injection valve 22.
As described above, in the fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention, the phase of the exhaust cam 17 of the exhaust camshaft 19 of the engine 1 is set to be higher than that of the first exhaust valve 15a. The intake valve 14 is set so that the valve opening timing is delayed, the volume efficiency of the engine 1 is equal to or higher than a predetermined value, that is, in a high load operation state, the engine 1 is in the exhaust stroke, and the first exhaust valve 15a is closed. Is before the valve opening, scavenging injection is performed to inject fuel from the fuel injection valve 23 toward the first exhaust valve 15a.

従って、第1排気バルブ15aに向けて噴射されて燃料は、燃焼室10内の温度で気化して膨張する。そして、膨張した燃料は、燃焼室10内に残留する残留ガスを押し出すように第2排気バルブ15bより排気ポート13に掃気することができ、燃焼室10内の残留ガスを減少させ、次の吸気行程で吸入される新気の温度上昇を抑えることが可能となる。よって、エンジン1の高負荷運転状態でのノックの発生が抑制され、高圧縮比化することが可能となり、エンジン1の熱効率を向上させて、燃費の低減及び出力の向上が可能となる。また、既存の燃料噴射弁23の燃料噴射時期の変更のみで燃焼室10内の残留ガスの掃気を可能としているので、コストの上昇を抑制することができる。   Therefore, the fuel injected toward the first exhaust valve 15a is vaporized at the temperature in the combustion chamber 10 and expands. Then, the expanded fuel can be scavenged from the second exhaust valve 15b to the exhaust port 13 so as to push out the residual gas remaining in the combustion chamber 10, and the residual gas in the combustion chamber 10 is reduced, so that the next intake air It becomes possible to suppress the temperature rise of fresh air sucked in the process. Therefore, the occurrence of knocking in the high-load operation state of the engine 1 can be suppressed, the compression ratio can be increased, the thermal efficiency of the engine 1 can be improved, the fuel consumption can be reduced, and the output can be improved. Moreover, since the remaining gas in the combustion chamber 10 can be scavenged only by changing the fuel injection timing of the existing fuel injection valve 23, an increase in cost can be suppressed.

また、燃料噴射弁23からの燃料を排気行程後期に閉弁している第1排気バルブ15aに向けて噴射しているので、噴射された燃料が排気ポート13へ直接排出されることを抑制することができ、燃料の排出による排気の悪化を抑制しつつ、噴射した燃料を確実に燃焼させることが可能となり燃費の悪化も抑制することができる。更に第1排気バルブ15aは、排気が通過することで高温となっているので第1排気バルブ15aに向けて燃料を噴射することで燃料の気化が促進され、燃料の膨張が早くなり、燃焼室10内の残留ガスの掃気の時間を短縮することができる。   Further, since the fuel from the fuel injection valve 23 is injected toward the first exhaust valve 15a that is closed in the late stage of the exhaust stroke, the injected fuel is prevented from being directly discharged to the exhaust port 13. Therefore, it is possible to reliably burn the injected fuel while suppressing the deterioration of the exhaust due to the fuel discharge, and the deterioration of the fuel consumption can also be suppressed. Further, since the first exhaust valve 15a becomes high temperature as exhaust gas passes through, the fuel vaporization is accelerated by injecting the fuel toward the first exhaust valve 15a, and the expansion of the fuel is accelerated. The time for scavenging the residual gas in 10 can be shortened.

また、掃気噴射を吸気バルブ14の開弁前に行っているので、気化した燃料の吸気ポート12への吹き抜けや、燃料により掃気される残留ガスの吸気ポート12への吹き戻しを防止することができ、確実に残留ガスの掃気を行うことができる。   Further, since the scavenging injection is performed before the intake valve 14 is opened, it is possible to prevent the vaporized fuel from being blown out to the intake port 12 and the residual gas scavenged by the fuel from being blown back to the intake port 12. The residual gas can be surely scavenged.

1 エンジン(筒内噴射式内燃機関)
10 燃焼室
14 吸気バルブ(吸気弁)
15a 第1排気バルブ(排気弁)
15b 第2排気バルブ(排気弁)
23 燃焼噴射弁(燃料噴射手段)
30 ECU
1 engine (cylinder injection internal combustion engine)
10 Combustion chamber 14 Intake valve (intake valve)
15a First exhaust valve (exhaust valve)
15b Second exhaust valve (exhaust valve)
23 Combustion injection valve (fuel injection means)
30 ECU

Claims (3)

燃焼室に臨むように配設される吸気弁と排気弁と燃料噴射手段とを備え、前記燃料噴射手段から燃料を前記燃焼室内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記排気弁は、閉弁時期に位相差を有する複数の前記排気弁からなり、
前記燃料噴射手段は、前記筒内噴射式内燃機関の排気行程後期であって前記複数の排気弁のうち少なくとも一つが開弁し、かつ当該排気弁に対して前記位相差を有する他の前記排気弁が閉弁している期間に、前記排気行程後期に閉弁している前記吸気弁に向け燃料を噴射することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置。
A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine, comprising an intake valve, an exhaust valve, and fuel injection means disposed so as to face a combustion chamber, and directly injecting fuel from the fuel injection means into the combustion chamber. ,
The exhaust valve comprises a plurality of the exhaust valves having a phase difference at the closing timing,
The fuel injection means is the other exhaust having a phase difference with respect to the exhaust valve at a later stage of the exhaust stroke of the direct injection internal combustion engine, wherein at least one of the plurality of exhaust valves is opened. A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine, wherein fuel is injected toward the intake valve that is closed in a later stage of the exhaust stroke during a period in which the valve is closed.
燃焼室に臨むように配設される吸気弁と排気弁と燃料噴射手段とを備え、前記燃料噴射手段から燃料を前記燃焼室内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記排気弁は、閉弁時期に位相差を有する複数の前記排気弁からなり、
前記燃料噴射手段は、前記筒内噴射式内燃機関の排気行程後期であって前記複数の排気弁のうち少なくとも一つが開弁し、かつ当該排気弁に対して前記位相差を有する他の前記排気弁が閉弁している期間に、前記排気行程後期に閉弁している前記排気弁に向け燃料を噴射することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置。
A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine, comprising an intake valve, an exhaust valve, and fuel injection means disposed so as to face a combustion chamber, and directly injecting fuel from the fuel injection means into the combustion chamber. ,
The exhaust valve comprises a plurality of the exhaust valves having a phase difference at the closing timing,
The fuel injection means is the other exhaust having a phase difference with respect to the exhaust valve at a later stage of the exhaust stroke of the direct injection internal combustion engine, wherein at least one of the plurality of exhaust valves is opened. A fuel injection device for a direct injection internal combustion engine, wherein fuel is injected toward the exhaust valve that is closed in a later stage of the exhaust stroke during a period in which the valve is closed .
前記燃料噴射手段は、前記吸気弁の開弁前に燃料を噴射することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置。 The fuel injection device for a direct injection internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the fuel injection means injects fuel before the intake valve is opened.
JP2011240162A 2011-11-01 2011-11-01 Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine Expired - Fee Related JP5983910B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011240162A JP5983910B2 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011240162A JP5983910B2 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013096308A JP2013096308A (en) 2013-05-20
JP5983910B2 true JP5983910B2 (en) 2016-09-06

Family

ID=48618535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011240162A Expired - Fee Related JP5983910B2 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5983910B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3756995B2 (en) * 1996-07-30 2006-03-22 ヤンマー株式会社 Combustion gas supply method and structure for gas engine
JP2000110643A (en) * 1998-10-06 2000-04-18 Toyota Motor Corp Fuel injection device for internal combustion engine
JP2006070890A (en) * 2004-08-05 2006-03-16 Yasuhito Yaoita Operation method of four-cycle direct injection spark ignition piston engine
JP2007162665A (en) * 2005-12-16 2007-06-28 Toyota Motor Corp Scavenging device of internal combustion engine
JP2009085033A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013096308A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100879486B1 (en) Engine
US7664594B2 (en) Starting system and method of internal combustion engine
US20090271095A1 (en) Starting System and Method of Internal Combustion Engine
MX2015000671A (en) Method to improve blowthrough via split exhaust.
JP6109628B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2012255366A (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2009203918A (en) Operation control method of gasoline engine
JP2009041540A (en) Control device of gasoline engine
JP5126424B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2006291939A (en) Controller of engine
JP2020101128A (en) Combustion controller of engine
US20080147298A1 (en) Control system and control method for internal combustion engine
JP2011144782A (en) Control device of internal combustion engine equipped with variable valve mechanism
US9726089B2 (en) Method for performing a charge exchange in an internal combustion engine
WO2012128047A1 (en) Combustion control device
JP2008157104A (en) Internal combustion engine
JP2016217286A (en) Control device of engine system
JP2009103014A (en) Internal combustion engine control system
JP5925099B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5983910B2 (en) Fuel injection device for in-cylinder internal combustion engine
JP6544418B2 (en) Engine control device
JP6002521B2 (en) In-cylinder injection engine control device
EP3015686B1 (en) Engine control device
JP2010138720A (en) Ignition control device for engine
JP5786468B2 (en) Control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140418

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150904

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20150904

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160706

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160719

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5983910

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees