JP6056882B2 - Fuel injection control device for direct injection engine - Google Patents
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Description
ここに開示する技術は、直噴エンジンの燃料噴射制御装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a fuel injection control device for a direct injection engine.
特許文献1には、エンジンの燃焼室内に、ホローコーン状に燃料を噴射する外開弁式の燃料噴射弁が記載されている。外開弁式の燃料噴射弁は、弁本体のリフト量を変えることによって、燃料が噴射するノズル口の有効開口面積が変化する。また、特許文献2には、VCO(Valve Covered Orifice)ノズルタイプの燃料噴射弁が記載されている。VCOノズルタイプの燃料噴射弁は、ニードル弁が、ノズル口が開口しているシート部に直接着座して、ノズル口を閉鎖するように構成されている。ニードル弁のリフト量に応じて、ノズル口の内周面に発生するキャビティ領域の大きさが変化する。VCOノズルタイプの燃料噴射弁では、外開弁式のインジェクタと同様に、ニードル弁のリフト量に応じて、ノズル口の有効開口面積が変化する。 Patent Document 1 describes an externally-opened fuel injection valve that injects fuel in a hollow cone shape into a combustion chamber of an engine. In the externally opened fuel injection valve, the effective opening area of the nozzle port through which fuel is injected changes by changing the lift amount of the valve body. Patent Document 2 describes a VCO (Valve Covered Orifice) nozzle type fuel injection valve. The fuel injection valve of the VCO nozzle type is configured such that the needle valve is directly seated on the seat portion where the nozzle port is open and the nozzle port is closed. Depending on the lift amount of the needle valve, the size of the cavity region generated on the inner peripheral surface of the nozzle port changes. In the fuel injection valve of the VCO nozzle type, the effective opening area of the nozzle opening changes according to the lift amount of the needle valve, as in the case of the externally opened injector.
特許文献3には、シリンダの中心軸上に配設されかつ、ホローコーン状に燃料を噴射する外開弁式の燃料噴射弁を備えた直噴エンジンにおいて、圧縮行程の後期にシリンダ内に燃料を噴射することで、燃焼室内に混合気層と、その周囲のガス層とを形成することが記載されている。特許文献3に記載されたエンジンでは、混合気が燃焼するときに、周囲のガス層が断熱層として機能することで、冷却損失が低減する。 In Patent Document 3, in a direct injection engine that is disposed on the center axis of a cylinder and has an outer valve-open type fuel injection valve that injects fuel in a hollow cone shape, fuel is injected into the cylinder at the later stage of the compression stroke. It is described that an air-fuel mixture layer and a surrounding gas layer are formed in the combustion chamber by injection. In the engine described in Patent Document 3, when the air-fuel mixture burns, the surrounding gas layer functions as a heat insulating layer, thereby reducing the cooling loss.
特許文献4には、圧縮自己着火エンジンにおいて、燃焼室を区画する壁面を断熱材で構成することによって、燃焼室の壁面における冷却損失を低減することが記載されている。 Patent Document 4 describes that, in a compression self-ignition engine, a wall surface defining a combustion chamber is made of a heat insulating material to reduce cooling loss on the wall surface of the combustion chamber.
特許文献3に記載されているように、混合気層の周囲に断熱ガス層を形成しようとしたときに、燃料噴射量が比較的少ないときには、混合気層をコンパクトにすることが容易であるため、周囲に断熱ガス層を形成し易い。これに対し、燃料噴射量が多くなったときには、噴射した燃料が拡散することで混合気層をコンパクトにすることが難しくなり、混合気層が燃焼室の壁面に接触するようになって、周囲の断熱ガス層を確保することが困難になる。断熱ガス層が形成されないことによって、冷却損失の低減が達成されなくなる。 As described in Patent Document 3, it is easy to make the mixture layer compact when the amount of fuel injection is relatively small when an insulating gas layer is formed around the mixture layer. It is easy to form a heat insulating gas layer around. On the other hand, when the fuel injection amount increases, it becomes difficult to make the air-fuel mixture compact because the injected fuel diffuses, and the air-fuel mixture comes into contact with the wall surface of the combustion chamber, It becomes difficult to secure a heat insulating gas layer. Since the insulating gas layer is not formed, a reduction in cooling loss cannot be achieved.
ここに開示する技術は、か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、直噴エンジンにおいて、燃焼室内に混合気層と断熱ガス層とを確実に形成することにある。 The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to reliably form an air-fuel mixture layer and an adiabatic gas layer in a combustion chamber in a direct injection engine.
燃料噴射量が多くなったときに、燃料を一括で噴射すると、前述の通り、燃料が拡散して断熱ガス層が形成できなくなる。そこで、例えば燃焼室内に燃料を噴射する第1噴射を行った後に、所定の間隔を空けて第2噴射を行うといったように、燃料噴射を複数回に分けて行うことが考えられる。 If the fuel is injected all at once when the fuel injection amount increases, as described above, the fuel diffuses and a heat insulating gas layer cannot be formed. Therefore, for example, it is conceivable to perform the fuel injection in a plurality of times, for example, after performing the first injection for injecting the fuel into the combustion chamber and then performing the second injection at a predetermined interval.
ここで、第1噴射と第2噴射との間隔を狭くすると、第1噴射によって噴射した燃料噴霧と、第2噴射によって噴射した燃料噴霧とが重なり易くなり、局所的に過濃な混合気が形成されることで、スモークの発生を招く。 Here, if the interval between the first injection and the second injection is narrowed, the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection tend to overlap, and a locally rich mixture is generated. By forming, smoke is generated.
そこで、第1噴射と第2噴射との間隔を広くすると、第1噴射によって噴射した燃料噴霧と、第2噴射によって噴射した燃料噴霧とが重なることが抑制され、局所的に過濃な混合気が形成されることを防止することができる。これは、スモークの発生を抑制する。一方で、燃料の気化及び燃料と空気とのミキシングの時間を考慮すると、第2噴射の噴射終了時期を遅らせることができないため、第1噴射と第2噴射との間隔を広げようとすると、第1噴射の噴射開始時期を進角させなければならない。しかしながら、第1噴射の噴射開始時期を進角させると、第1噴射は、シリンダ内の圧力及び温度が低いときに燃料を噴射することになるため、第1噴射によって噴射した燃料噴霧が拡散し易く、その結果、混合気が燃焼室の壁面に接触し易くなる。 Therefore, if the interval between the first injection and the second injection is widened, the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection are suppressed from overlapping, and the locally rich mixture Can be prevented from being formed. This suppresses the occurrence of smoke. On the other hand, considering the time of fuel vaporization and mixing of fuel and air, the end time of the second injection cannot be delayed. Therefore, if the interval between the first and second injections is increased, The injection start timing for one injection must be advanced. However, if the injection start timing of the first injection is advanced, the first injection injects fuel when the pressure and temperature in the cylinder are low, so the fuel spray injected by the first injection diffuses. As a result, the air-fuel mixture easily comes into contact with the wall surface of the combustion chamber.
本願発明者等は、この点に着目して、第1噴射の後に、第2噴射を行うことを前提に、第1噴射によって噴射した燃料噴霧と、第2噴射によって噴射した燃料噴霧との重なりを回避しつつ、混合気層が燃焼室の壁面に接触してしまうことを防止するように、燃料噴射の噴射形態を工夫することにした。 The inventors of the present application pay attention to this point and assume that the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection overlap with each other on the assumption that the second injection is performed after the first injection. In order to prevent the air-fuel mixture layer from coming into contact with the wall surface of the combustion chamber, the fuel injection mode is devised.
具体的に、例えば外開弁式の燃料噴射弁のように、リフト量が大きくなるほど、燃料を噴射する噴口の有効開口面積が大きくなるように構成された燃料噴射弁においては、燃料圧力が一定という条件の下で、噴口の有効開口面積が広くなると、燃料の噴射速度が低下する。また、噴口の有効開口面積が狭くなりすぎると、燃料が噴口を通過する際の、噴口の壁面と燃料との摩擦の影響が大きくなり、この場合も、燃料の噴射速度が低下する。従って、燃料の噴射速度が最高となるリフト量が存在し、リフト量がその最高速度リフト量よりも大きくても小さくても、燃料の噴射速度は低下する。尚、この最高速度リフト量は、比較的小さい。 Specifically, in a fuel injection valve configured such that the effective opening area of the injection port for injecting fuel increases as the lift amount increases, as in, for example, an externally opened fuel injection valve, the fuel pressure is constant. Under such a condition, when the effective opening area of the nozzle hole becomes large, the fuel injection speed decreases. In addition, if the effective opening area of the nozzle hole becomes too small, the influence of friction between the wall surface of the nozzle hole and the fuel when the fuel passes through the nozzle hole becomes large, and also in this case, the fuel injection speed decreases. Accordingly, there is a lift amount at which the fuel injection speed is maximum, and the fuel injection speed is reduced regardless of whether the lift amount is larger or smaller than the maximum speed lift amount. This maximum speed lift is relatively small.
このように、噴口の有効開口面積が狭いときには、噴口の壁面と燃料との摩擦の影響が大きくなるので、燃料の噴射を開始するときに、燃料噴射弁のリフト量を大きくして噴口の有効開口面積を大きくすると、燃料に作用する抵抗が小さくなって、燃料の噴射速度が上がりやすい。そうして燃料の噴射速度が十分に高まった後に、燃料噴射弁のリフト量を小さくして、最高速度リフト量に近づけると、燃料噴射量は減らずに、有効開口面積が小さくなる分、燃料の噴射速度が高まるようになる。 In this way, when the effective opening area of the nozzle hole is small, the effect of friction between the wall of the nozzle hole and the fuel becomes large. Therefore, when the fuel injection is started, the lift amount of the fuel injection valve is increased to increase the effectiveness of the nozzle hole. When the opening area is increased, the resistance acting on the fuel is reduced, and the fuel injection speed is likely to increase. If the fuel injection speed is sufficiently increased and then the lift amount of the fuel injection valve is reduced to approach the maximum speed lift amount, the fuel injection amount does not decrease, but the effective opening area is reduced. The injection speed increases.
燃料噴射弁のリフト量を、燃料の噴射速度が最高となる最高速度リフト量よりも大きい第1リフト量として燃料の噴射を開始した後、噴射を継続している途中で、リフト量を、第1リフト量よりも小さくかつ、最高速度リフト量以上の第2リフト量に切り替えて燃料を噴射する。そうすると、後半に噴射した燃料噴霧(つまり、第2リフト量に切り替えた後に噴射した燃料噴霧)の速度が高まるため、後半に噴射した燃料噴霧が燃料噴射弁から遠ざかるようになる。一方で、先に噴射した燃料噴霧の速度はそれほど高くないため、先に噴射した燃料噴霧が燃焼室の壁面に接触することも防止される。 The fuel injection valve lift amount is set to a first lift amount that is larger than the maximum speed lift amount at which the fuel injection speed is maximum, and after the fuel injection is started, the lift amount is changed while the injection is continued. The fuel is injected by switching to a second lift amount smaller than the one lift amount and equal to or greater than the maximum speed lift amount. Then, the speed of the fuel spray injected in the second half (that is, the fuel spray injected after switching to the second lift amount) is increased, so that the fuel spray injected in the second half moves away from the fuel injection valve. On the other hand, since the speed of the previously injected fuel spray is not so high, the previously injected fuel spray is also prevented from coming into contact with the wall surface of the combustion chamber.
本願発明者等は、第1噴射と第2噴射とを行う場合に、第1噴射において、このような態様の燃料噴射を行えば、第1噴射によって噴射した燃料噴霧は、燃焼室の壁面に接触することが防止されると共に、燃料噴霧は燃料噴射弁からは遠ざかるようになるため、第1噴射に続いて行う第2噴射によって噴射した燃料噴霧が、第1噴射によって噴射した燃料噴霧に重なることが防止されることを見出して、本願発明を完成するに至ったものである。 When the first injection and the second injection are performed, the inventors of the present application perform the fuel injection in such a manner in the first injection, and the fuel spray injected by the first injection is applied to the wall surface of the combustion chamber. Since the fuel spray is prevented from coming into contact with the fuel injection valve, the fuel spray injected by the second injection following the first injection overlaps the fuel spray injected by the first injection. As a result, the present invention has been completed.
ここに開示する技術は、直噴エンジンの燃料噴射制御装置に係り、この装置は、シリンダヘッドの天井部と、シリンダブロックに設けられたシリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンとによって区画される燃焼室を有して構成されたエンジン本体と、前記燃焼室内に、液体の燃料を噴射するように配設された燃料噴射弁を有しかつ、少なくとも圧縮行程の後半で、前記燃料を前記燃焼室内に噴射するよう構成された燃料噴射制御部と、を備える。 The technology disclosed herein relates to a fuel injection control device for a direct injection engine, which is partitioned by a ceiling portion of a cylinder head, a cylinder provided in a cylinder block, and a piston that reciprocates in the cylinder. An engine body configured to have a combustion chamber, and a fuel injection valve arranged to inject liquid fuel into the combustion chamber, and at least in the second half of a compression stroke, A fuel injection control unit configured to inject into the combustion chamber.
そして、前記燃料噴射弁は、リフト量が大きくなるほど、前記燃料を噴射する噴口の有効開口面積が大きくなるように構成され、前記燃料噴射制御部は、所定の噴射期間の第1噴射を行った後、所定の間隔を空けて第2噴射を行い、前記第1噴射は、前記燃料噴射弁のリフト量を、前記燃料の噴射速度が最高となる最高速度リフト量よりも大きい第1リフト量として前記燃料の噴射を開始した後、噴射を継続している途中で、前記リフト量を、前記第1リフト量よりも小さくかつ、前記最高速度リフト量以上の第2リフト量に切り替えて前記燃料を噴射し、前記第2噴射は、前記燃料噴射弁のリフト量を、前記第1リフト量よりも小さいリフト量で前記燃料を噴射する。 The fuel injection valve is configured such that the effective opening area of the injection port for injecting the fuel increases as the lift amount increases, and the fuel injection control unit performs the first injection for a predetermined injection period. After that, the second injection is performed at a predetermined interval, and the first injection has a lift amount of the fuel injection valve as a first lift amount larger than a maximum speed lift amount at which the fuel injection speed becomes maximum. After the fuel injection is started, while the injection is continued, the lift amount is switched to a second lift amount that is smaller than the first lift amount and greater than or equal to the maximum speed lift amount, and the fuel is discharged. In the second injection, the fuel is injected with a lift amount of the fuel injection valve smaller than the first lift amount.
この構成によると、燃料噴射制御部は、所定の噴射期間で燃料を燃焼室内に噴射する第1噴射と、第1噴射を行った後、所定の間隔を空けて第2噴射とを行う。尚、ここでいう燃焼室は、ピストンが上死点に至ったときのシリンダ内空間に限定されず、ピストン位置に拘わらず、シリンダヘッドの天井部とシリンダとピストンとによって区画される空間である、広義の燃焼室である。 According to this configuration, the fuel injection control unit performs the first injection that injects the fuel into the combustion chamber during the predetermined injection period, and the second injection after the first injection after a predetermined interval. The combustion chamber here is not limited to the space in the cylinder when the piston reaches top dead center, and is a space defined by the ceiling of the cylinder head, the cylinder, and the piston regardless of the piston position. It is a combustion chamber in a broad sense.
第1噴射は、燃料噴射弁のリフト量を、燃料の噴射速度が最高となる最高速度リフト量よりも大きい第1リフト量として燃料の噴射を開始する。これにより、燃料噴射弁の噴口の有効開口面積は比較的大きくなるため、噴口を通過する燃料に対する抵抗が低くなり、燃料の噴射速度が速やかに上昇する。第1噴射は、噴射を継続している途中で、燃料噴射弁のリフト量を、第1リフト量よりも小さい第2リフト量に切り替える。燃料の噴射速度が十分に高まった状態で、燃料噴射弁の噴口の有効開口面積を小さくすることで、第1噴射の噴射期間中は燃料噴射量が減らずに、燃料の噴射速度が増大する。尚、第2リフト量は、最高速度リフト量以上のリフト量であるため、噴口における抵抗によって燃料の速度が低下することはない。 The first injection starts fuel injection with the lift amount of the fuel injection valve as the first lift amount that is larger than the maximum speed lift amount at which the fuel injection speed becomes maximum. Thereby, since the effective opening area of the nozzle hole of the fuel injection valve becomes relatively large, the resistance to the fuel passing through the nozzle hole is lowered, and the fuel injection speed is quickly increased. The first injection switches the lift amount of the fuel injection valve to a second lift amount smaller than the first lift amount while continuing the injection. By reducing the effective opening area of the injection port of the fuel injection valve while the fuel injection speed is sufficiently increased, the fuel injection amount does not decrease during the injection period of the first injection, and the fuel injection speed increases. . Since the second lift amount is a lift amount that is equal to or greater than the maximum speed lift amount, the speed of the fuel does not decrease due to the resistance at the nozzle hole.
こうして、第1噴射によって燃焼室内に噴射される燃料噴霧の内、先に噴射された燃料噴霧は、相対的に速度が低い上に、燃焼室内で相対的に高い抵抗を受けるため、飛び難くなり、燃焼室の壁面に接触することが防止される。一方、後半に噴射された燃料噴霧は、相対的に速度が高い上に、受ける抵抗が低くなるため、短時間で燃料噴射弁から遠ざかるようになる。 Thus, among the fuel sprays injected into the combustion chamber by the first injection, the fuel spray injected first has a relatively low speed and receives a relatively high resistance in the combustion chamber, so that it becomes difficult to fly. The contact with the wall surface of the combustion chamber is prevented. On the other hand, since the fuel spray injected in the latter half has a relatively high speed and a low resistance, the fuel spray moves away from the fuel injection valve in a short time.
こうして、第1噴射によって噴射された燃料噴霧は、燃料噴射弁から遠ざかるため、その後の第2噴射によって噴射された燃料噴霧が、第1噴射によって噴射された燃料噴霧と重なることが防止される。これにより、局所的に過濃な混合気が形成されることを防止して、スモークの発生を抑制することができる。こうして、混合気層の周囲に断熱ガス層を確実に形成しつつも、スモークの発生を抑制することが可能になる。 Thus, since the fuel spray injected by the first injection moves away from the fuel injection valve, the fuel spray injected by the second injection thereafter is prevented from overlapping with the fuel spray injected by the first injection. Thereby, it is possible to prevent the formation of smoke by preventing the formation of a locally rich mixture. In this way, it is possible to suppress the generation of smoke while reliably forming the heat insulating gas layer around the air-fuel mixture layer.
このような燃料噴射は、燃料噴射量が比較的多いときに行うことが好ましい。エンジン本体の負荷が高まることに伴い燃料噴射量が多くなったときには、一括噴射では混合気層をコンパクトにして、その周囲に断熱ガス層を設けることが困難になるものの、前述したような第1噴射及び第2噴射を行うことによって、断熱ガス層を形成しながら、局所的に過濃な混合気が形成されることを防止してスモークの発生を抑制することが可能になる。また、燃焼室内における異なる位置に燃料噴霧を配置することで、燃焼室内の空気利用率が高まる。 Such fuel injection is preferably performed when the fuel injection amount is relatively large. When the fuel injection amount increases as the load on the engine body increases, it is difficult to make the air-fuel mixture layer compact and to provide a heat insulating gas layer around it in the case of batch injection. By performing the injection and the second injection, it is possible to prevent the formation of smoke by preventing the formation of a locally rich mixture while forming the heat insulating gas layer. Further, by arranging the fuel spray at different positions in the combustion chamber, the air utilization rate in the combustion chamber is increased.
エンジンの回転数が高まったときに、前述したような第1噴射及び第2噴射を行うようにしてもよい。エンジン本体の回転数が高まったときには、クランク角の変化に対する時間の経過が短くなるため、噴射した燃料の気化及び燃料と空気とのミキシングの時間を確保するために、第2噴射の噴射終了時期(つまり、クランク角)を進めたいという要求がある一方で、断熱ガス層を確実に形成するためには、第1噴射を開始するときのシリンダ内の圧力及び温度は、高くなっていることが望ましく、第1噴射の噴射開始時期は、それほど進角させることができない。前述した噴射形態は、第1噴射により噴射した燃料噴霧と第2噴射により噴射した燃料噴霧とが重なることを防止することができるから、第1噴射と第2噴射との間隔を短くすることが可能になり、第1噴射の噴射開始時期を進角させずに、第2噴射の噴射終了時期を進めることが可能になる。 When the engine speed increases, the first injection and the second injection as described above may be performed. When the number of revolutions of the engine body increases, the passage of time with respect to the change in the crank angle is shortened. Therefore, in order to ensure time for vaporization of the injected fuel and mixing of the fuel and air, the injection end timing of the second injection In other words, the pressure and temperature in the cylinder at the start of the first injection must be high in order to reliably form the adiabatic gas layer. Desirably, the injection start timing of the first injection cannot be advanced so much. The injection mode described above can prevent the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection from overlapping each other, so that the interval between the first injection and the second injection can be shortened. This makes it possible to advance the injection end timing of the second injection without advancing the injection start timing of the first injection.
また、エンジン本体の回転数が高くなると、シリンダ内の流動が強まり、混合気が拡散し易くなるものの、前述したように、第1噴射において、後に噴射する燃料噴霧は、先に噴射した燃料噴霧に追いつくようになって、混合気の濃度が高まる。これにより、流動が強まったシリンダ内において、混合気が過剰に拡散してしまうことが防止される。その結果、エンジン本体の回転数が高いときに、燃焼温度が低減してしまうことが防止されて、未燃損失の低減、及び、冷却損失の低減に有利になる。 Further, as the engine speed increases, the flow in the cylinder becomes stronger and the air-fuel mixture tends to diffuse. However, as described above, in the first injection, the fuel spray injected later is the fuel spray injected earlier. The air-fuel mixture concentration increases. As a result, the air-fuel mixture is prevented from excessively diffusing in the cylinder with increased flow. As a result, when the rotational speed of the engine body is high, the combustion temperature is prevented from being reduced, which is advantageous for reducing unburned loss and cooling loss.
前記第2噴射の噴射期間は、前記第1噴射の噴射期間よりも長い、としてもよい。 The injection period of the second injection may be longer than the injection period of the first injection.
燃料噴射弁から燃料が噴射されることに伴い燃焼室内に形成される噴霧流れは、周囲の空気(又は、空気を含むガス)を巻き込むようになる。このときに、燃料噴霧は、燃料噴射弁の先端から広がるように噴射されるが、噴射された燃料噴霧の内側となる燃料噴射弁の噴射軸心の付近には、空気が流れ込み難い。噴射期間が長くなると、燃料噴射弁の噴射軸心の付近は、負圧が強まるようになり、燃料噴霧の内外の圧力差によって燃料噴霧は、燃料噴射弁の噴射軸心に近づくようになる。 As the fuel is injected from the fuel injection valve, the spray flow formed in the combustion chamber entrains ambient air (or gas containing air). At this time, the fuel spray is injected so as to spread from the tip of the fuel injection valve, but it is difficult for air to flow in the vicinity of the injection axis of the fuel injection valve that is inside the injected fuel spray. As the injection period becomes longer, the negative pressure becomes stronger in the vicinity of the injection axis of the fuel injection valve, and the fuel spray approaches the injection axis of the fuel injection valve due to the pressure difference between the inside and outside of the fuel spray.
第2噴射の噴射期間を相対的に長くすることによって、第2噴射によって噴射された燃料噴霧は、前述した圧力差によって、第1噴射によって噴射された燃料噴霧よりも、噴霧角の角度方向の内側に位置するようになる。こうして、第1噴射によって噴射された燃料噴霧と第2噴射によって噴射された燃料噴霧とが重なることが、より一層確実に防止される。また、燃焼室内の空気の利用率も高まる。 By making the injection period of the second injection relatively long, the fuel spray injected by the second injection is more in the direction of the spray angle than the fuel spray injected by the first injection due to the pressure difference described above. It will be located inside. In this way, the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection are more reliably prevented. Moreover, the utilization factor of the air in a combustion chamber increases.
前記燃料噴射弁は、前記噴口が形成されたノズル本体と、外向きにリフトすることによって前記噴口を開閉する外開弁とを有し、前記噴口からホローコーン状に前記燃料を噴射するよう構成された外開弁式の燃料噴射弁である、としてもよい。 The fuel injection valve has a nozzle body in which the nozzle hole is formed, and an outer valve that opens and closes the nozzle hole by lifting outward, and is configured to inject the fuel from the nozzle hole in a hollow cone shape. Alternatively, the fuel injection valve may be an open valve type.
外開弁式の燃料噴射弁は、リフト量が大きくなるほど、燃料を噴射する噴口の有効開口面積が大きくなると共に、ホローコーン状に燃料を噴射するため、前述した第1噴射及び第2噴射を行うことによって、断熱ガス層を形成しつつ、局所的に過濃な混合気の形成を防止することが可能になる。 As the lift amount increases, the outer-open fuel injection valve increases the effective opening area of the injection port for injecting fuel and injects the fuel in a hollow cone shape, so that the first injection and the second injection described above are performed. This makes it possible to prevent the formation of a locally rich mixture while forming the heat insulating gas layer.
前記外開弁式の前記燃料噴射弁は、前記シリンダヘッドの天井部において、噴射軸心が前記シリンダの軸線に沿うように配設されており、前記天井部には、前記燃料噴射弁の先端部を収容する凹部が、その天井面から凹陥して形成されている、としてもよい。 The outer valve-open fuel injection valve is disposed in a ceiling portion of the cylinder head such that an injection axis is along the axis of the cylinder, and the tip of the fuel injection valve is disposed on the ceiling portion. The recessed part which accommodates a part is good also as being dented from the ceiling surface.
こうすることで、燃料噴射弁をシリンダヘッドの天井面から奥まった位置に配置することが可能になるため、ピストンが上死点に至ったときの、ピストンの頂面と燃料噴射弁の先端との間隔を、できる限り広くすることが可能になる。これは、混合気層の周囲に断熱ガス層を形成する上で有利である。 This makes it possible to place the fuel injection valve at a position deeper from the ceiling surface of the cylinder head, so that when the piston reaches top dead center, the top surface of the piston and the tip of the fuel injection valve Can be made as wide as possible. This is advantageous in forming an insulating gas layer around the gas mixture layer.
また、前述の通り、外開弁式の燃料噴射弁は、ホローコーン状に燃料を噴射するため、燃料噴射弁から噴射した燃料噴霧が、コアンダ効果によってシリンダヘッドの天井面に付着し易くなるものの、前記の構成では、シリンダヘッドの天井面から凹陥する凹部を設けることで、燃料噴射弁の先端と凹部の内周面との間隔が広がり、燃料噴射弁から噴射した燃料噴霧が、シリンダヘッドの天井面に付着することが抑制される。 In addition, as described above, the externally opened fuel injection valve injects fuel in a hollow cone shape, so that the fuel spray injected from the fuel injection valve easily adheres to the ceiling surface of the cylinder head due to the Coanda effect. In the above configuration, by providing the recess recessed from the ceiling surface of the cylinder head, the distance between the tip of the fuel injection valve and the inner peripheral surface of the recess increases, and the fuel spray injected from the fuel injection valve Adhering to the surface is suppressed.
前記ピストンの頂面には、キャビティが形成されており、前記燃料噴射弁は、前記キャビティ内に前記燃料を噴射するように構成されている、としてもよい。 A cavity may be formed on the top surface of the piston, and the fuel injection valve may be configured to inject the fuel into the cavity.
こうすることで、燃料噴射弁から噴射された燃料によって形成される混合気層は、主にキャビティ内に形成され、混合気層とその周囲の断熱ガス層とを形成する上で有利になる。 By doing so, the air-fuel mixture layer formed by the fuel injected from the fuel injection valve is formed mainly in the cavity, which is advantageous in forming the air-fuel mixture layer and the surrounding insulating gas layer.
以上説明したように、前記直噴エンジンの燃料噴射制御装置によると、最高速度リフト量よりも大きい第1リフト量で燃料の噴射を開始し、その噴射を継続している途中で、第1リフト量よりも小さい第2リフト量に切り替える第1噴射を行った後、所定の間隔を空けて、第1リフト量よりも小さいリフト量で第2噴射を行うことにより、混合気層とその周囲の断熱ガス層とを形成しつつ、第1噴射によって噴射した燃料と第2噴射によって噴射した燃料とが重なることを防止して、スモークの発生を防止することが可能になる。 As described above, according to the fuel injection control device of the direct injection engine, fuel injection is started with the first lift amount larger than the maximum speed lift amount, and the first lift is in progress while continuing the injection. After performing the first injection to switch to the second lift amount smaller than the amount, the second injection is performed at a predetermined interval and with a lift amount smaller than the first lift amount, so that the mixture layer and its surroundings While forming the adiabatic gas layer, it is possible to prevent the fuel injected by the first injection and the fuel injected by the second injection from overlapping, thereby preventing the occurrence of smoke.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明は例示である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The following description is exemplary.
(エンジンの全体構成)
図1は、実施形態に係るエンジン1の構成を示している。エンジン1のクランクシャフト15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。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い。ここに開示する技術は、様々な種類の液体燃料を用いるエンジンに広く適用することが可能である。
(Entire engine configuration)
FIG. 1 shows a configuration of an engine 1 according to the embodiment. Although not shown, the
エンジン1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が形成されている(図1では、1つのみ示す)。エンジン1は、多気筒エンジンである。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。各シリンダ11内には、コネクティングロッド14を介してクランクシャフト15に連結されたピストン16が摺動自在に嵌挿されている。ピストン16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。
The engine 1 includes a
本実施形態では、燃焼室17の天井部170(シリンダヘッド13の下面)は、吸気ポート18の開口部180が設けられかつ、シリンダ11の中央に向かって登り勾配となった吸気側斜面171と、排気ポート19の開口部190が設けられかつ、シリンダ11の中央に向かって登り勾配となった排気側斜面172とを備えて構成されている。燃焼室17は、ペントルーフ型の燃焼室である。尚、ペントルーフの稜線は、シリンダ11のボア中心に一致する場合、及び一致しない場合の両方があり得る。また、ピストン16の頂面160は、図2にも示すように、天井部170の吸気側斜面171及び排気側斜面172に対応するように、吸気側及び排気側のそれぞれにおいて、ピストン16の中央に向かって登り勾配となった傾斜面161、162によって、三角屋根状に隆起している。これにより、このエンジン1の幾何学的圧縮比は、15以上の高い圧縮比に設定されている。また、ピストン16の頂面160には、凹状のキャビティ163が形成されている。
In the present embodiment, the ceiling portion 170 (the lower surface of the cylinder head 13) of the
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に形成されている。吸気ポート18の開口部180は、シリンダヘッド13の吸気側斜面171に、エンジン出力軸(つまり、クランクシャフト15)の方向に並んで設けられ、吸気ポート18は、この開口部180を通じて燃焼室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に形成されている。排気ポート19の開口部190は、シリンダヘッド13の排気側斜面172に、エンジン出力軸の方向に並んで設けられ、排気ポート19は、この開口部190を通じて燃焼室17に連通している。
Although only one is shown in FIG. 1, two
吸気ポート18は、吸気通路181に接続されている。吸気通路181には、吸気流量を調節するスロットル弁55が、介設されている。排気ポート19は、排気通路191に接続されている。排気通路191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設されている。触媒コンバータは、三元触媒を含む。
The
シリンダヘッド13には、吸気弁21が、吸気ポート18を燃焼室17から遮断する(つまり、燃焼室17を閉じる)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駆動される。シリンダヘッド13にはまた、排気弁22が、排気ポート19を燃焼室17から遮断することができるように配設されている。排気弁22は排気弁駆動機構により駆動される。吸気弁21は所定のタイミングで往復動して吸気ポート18を開閉すると共に、排気弁22は所定のタイミングで往復動して排気ポート19を開閉する。それらによって、シリンダ11内のガス交換を行う。
An
吸気弁駆動機構は、図示は省略するが、クランクシャフト15に駆動連結された吸気カムシャフトを有し、吸気カムシャフトはクランクシャフト15の回転と同期して回転する。また、排気弁駆動機構は、図示は省略するが、クランクシャフト15に駆動連結された排気カムシャフトを有し、排気カムシャフトはクランクシャフト15の回転と同期して回転する。
Although not shown, the intake valve drive mechanism has an intake camshaft that is drivingly connected to the
吸気弁駆動機構は、この例では、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、液圧式又は電動式の位相可変機構(Variable Valve Timing:VVT)23を、少なくとも含んで構成されている。尚、吸気弁駆動機構は、VVT23と共に、弁リフト量を変更可能なリフト可変機構を備えるようにしてもよい。
In this example, the intake valve drive mechanism includes at least a hydraulic or electric variable valve timing (VVT) 23 capable of continuously changing the phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. It consists of The intake valve drive mechanism may include a variable lift mechanism capable of changing the valve lift amount together with the
排気弁駆動機構は、この例では、排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、液圧式又は電動式のVVT24を、少なくとも含んで構成されている。尚、排気弁駆動機構は、VVT24と共に、弁リフト量を変更可能なリフト可変機構を備えるようにしてもよい。
In this example, the exhaust valve drive mechanism includes at least a hydraulic or
リフト可変機構は、リフト量を連続的に変更可能なCVVL(Continuous Variable Valve Lift)としてもよい。尚、吸気弁21を駆動する動弁機構、及び、排気弁22を駆動する動弁機構は、どのようなものであってもよく、例えば油圧式や電磁式の駆動機構を採用してもよい。
The lift variable mechanism may be a CVVL (Continuous Variable Valve Lift) capable of continuously changing the lift amount. The valve mechanism for driving the
図2に拡大して示すように、シリンダヘッド13には、燃焼室17内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁6が取り付けられている。燃料噴射弁6は、吸気側斜面171と排気側斜面172とが交差するペントルーフの稜線上に配設されている。燃料噴射弁6はまた、その噴射軸心Sが、シリンダ11の軸線に沿うように配設されて、噴射先端が、燃焼室17内に臨んでいる。燃料噴射弁6の噴射軸心Sは、シリンダ11の軸線と一致する場合、及び、シリンダ11の軸線からずれる場合の双方がある。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, a
ピストン16のキャビティ163は、燃料噴射弁6に向かい合うように設けられている。燃料噴射弁6は、このキャビティ163内に向かって、燃料を噴射する。
The
燃料噴射弁6は、ここでは、外開弁式の燃料噴射弁である。外開弁式の燃料噴射弁6は、その先端部を図3に拡大して示すように、燃料を噴射する噴口61が形成されたノズル本体60と、噴口61を開閉する外開弁62とを有する。
Here, the
ノズル本体60は、その内部を燃料が流通するように筒状に構成されており、噴口61は、ノズル本体60の先端部に設けられている。噴口61は、先端側ほど径が大きくなるテーパ状に形成されている。
The
外開弁62は、ノズル本体60の先端において、ノズル本体60から外側に露出する弁本体63と、弁本体63からノズル本体60内を通って図示省略のピエゾ素子に接続される接続部64とを有している。弁本体63は、テーパ状の噴口61と略同じ形状を有する着座部65を有する。弁本体63の着座部65と接続部64との間には、縮径部66が介在する。図3に示すように、縮径部66は、着座部65とは傾きが相違し、基端から先端に向かう縮径部66の傾きは、着座部65の傾きよりも緩やかである。
The
図3に二点鎖線で示すように、着座部65が噴口61に当接しているときには、噴口61が閉口状態となる。電圧が印加されることによりピエゾ素子が変形して、外開弁62が噴射軸心Sに沿って外向きにリフトする。このことに伴い、図3に実線で示すように、着座部65が噴口61から離れて噴口61が開口状態となる。噴口61が開口状態となれば、燃料が、噴口61から噴射軸心Sに対して傾斜した方向であって、噴射軸心Sを中心とする半径方向に広がる方向へ噴射される。燃料は、噴射軸心Sを中心とするホローコーン状に噴射される。ピエゾ素子への電圧の印加が停止すると、ピエゾ素子が元の状態に復帰することで、外開弁62の着座部65が噴口61に当接して、噴口61を再び閉口状態にする。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 3, when the
ピエゾ素子に印加する電圧が大きいほど、外開弁62の、噴口61の閉じた状態からのリフト量が大きくなる。図3から明らかなように、リフト量が大きいほど、噴口61の開度、つまり、有効開口面積が大きくなる。有効開口面積は、噴口61と着座部65との距離によって定義される。リフト量が大きいほど、噴口61から燃焼室17内に噴射される燃料噴霧の粒径が大きくなる。逆に、リフト量が小さいほど、噴口61から燃焼室17内に噴射される燃料噴霧の粒径が小さくなる。また、燃料圧力が同一と仮定すれば、有効開口面積は大きいほど、噴射速度は低くなる。逆に、有効開口面積が小さくなれば、噴射速度が高まるものの、有効開口面積が小さくなりすぎると、噴口の壁面から受ける燃料の摩擦抵抗の影響が大きくなるため、噴射速度は低くなる。従って、燃料の噴射速度が最高となるリフト量が存在し、リフト量がその最高速度リフト量よりも大きくても小さくても、燃料の噴射速度は低下する。尚、この最高速度リフト量は、比較的小さい。
As the voltage applied to the piezo element increases, the lift amount of the outer
さらに、燃料が噴口61を通過する際には、縮径部66に沿うように流れることから、リフト量が大きいほど、縮径部66が噴口61から離れることで、燃料の噴霧角(つまり、ホローコーンのテーパ角度)が小さくなり、リフト量が小さいほど、縮径部66が噴口61に近づくことで、燃料の噴霧角(つまり、ホローコーンのテーパ角度)が大きくなる。
Further, when the fuel passes through the
図2に示すように、シリンダヘッド13の天井部170には、その天井面から凹陥する凹部173が設けられており、燃料噴射弁6の先端部は、この凹部173内に収容されている。凹部173の内周面は、燃焼室17の内方に向かうに従って次第に拡径するように傾斜している。燃料噴射弁6の先端部を、シリンダヘッド13の天井面から奥まった位置に配置することによって、幾何学的圧縮比を高くしながら、ピストン16が上死点に至ったときの、ピストン16の頂面160と燃料噴射弁6の先端部との間隔を、できる限り広くすることが可能になる。これは、後述するように、混合気層の周囲に断熱ガス層を形成する上で有利である。また、燃料噴射弁6の先端部と凹部173の内周面との間隔が広がるため、燃料噴射弁6から噴射した燃料噴霧が、コアンダ効果によってシリンダヘッド13の天井面に付着することを抑制することが可能になる。
As shown in FIG. 2, the
燃料供給システム57は、外開弁62を駆動するための電気回路と、燃料噴射弁6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電気回路に出力することで、該電気回路を介して外開弁62を作動させて、所望量の燃料を、シリンダ内に噴射させる。噴射信号の非出力時(つまり、噴射信号の電圧が0であるとき)には、外開弁62により噴口61が閉じられた状態となる。このようにピエゾ素子は、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、ピエゾ素子の作動を制御して、燃料噴射弁6の噴口61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。ピエゾ素子の応答は速く、例えば1〜2msecの間に20回程度の多段噴射が可能である。但し、外開弁62を駆動する手段としては、ピエゾ素子には限られない。
The
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、燃料噴射弁6が作動する(つまり、外開弁62がリフトされる)ことによって、コモンレールに蓄えられている燃料が噴口61から噴射される。エンジン制御器100と、燃料噴射弁6とを含んで、燃料噴射制御部が構成される。
The fuel supply system is provided with a high-pressure fuel pump (not shown) and a common rail. The high-pressure fuel pump pumps 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. Then, the fuel stored in the common rail is injected from the
燃料噴射制御部は、詳細は後述するが、図2に概念的に示すように、燃焼室17内(つまり、キャビティ163内)に、(可燃)混合気層と、その周囲の断熱ガス層とが形成可能に構成されている。 As will be described later in detail, the fuel injection control unit includes a (combustible) air-fuel mixture layer, a surrounding insulating gas layer, and a combustion chamber 17 (that is, in the cavity 163), as conceptually shown in FIG. Is configured to be formed.
このエンジン1は、基本的には全運転領域で、シリンダ11内に形成した混合気を圧縮着火(つまり、制御自動着火(Controlled Auto Ignition:CAI))により燃焼させるように構成されている。エンジン1は、所定の環境下において混合気の着火をアシストするための着火アシストシステム56を備えている。着火アシストシステム56は、例えば、燃焼室17内に臨んで配設される放電プラグとしてもよい。つまり、燃焼室17で、極短パルス放電が生じるように、制御されたパルス状の高電圧を放電プラグの電極に印加することによって、燃焼室内にストリーマ放電を発生させ、シリンダ内にオゾンを生成する。オゾンは、CAIをアシストする。尚、着火アシストシステムは、オゾンを発生させる放電プラグに限らず、火花放電を行うことで混合気にエネルギを付与し、CAIをアシストするスパークプラグとしてもよい。
The engine 1 is basically configured to burn the air-fuel mixture formed in the cylinder 11 by compression ignition (that is, controlled auto ignition (CAI)) in the entire operation region. The engine 1 includes an ignition assist system 56 for assisting the ignition of the air-fuel mixture under a predetermined environment. The ignition assist system 56 may be, for example, a discharge plug disposed facing the
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
エンジン制御器100は、少なくとも、エアフローセンサ51からの吸気流量に関する信号、クランク角センサ52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53からのアクセル開度信号、及び、車速センサ54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、着火アシスト信号、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55(正確には、スロットル弁55を動かすスロットルアクチュエータ)、VVT23、24、燃料供給システム57及び着火アシストシステム56等に出力する。
The
このエンジン1は、前述したように、幾何学的圧縮比εが15以上に設定されている。幾何学的圧縮比は、40以下とすればよく、特に20以上35以下が好ましい。エンジン1は圧縮比が高いほど膨張比も高くなる構成から、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。高い幾何学的圧縮比は、CAI燃焼を安定化する。 As described above, the engine 1 has the geometric compression ratio ε set to 15 or more. The geometric compression ratio may be 40 or less, and particularly preferably 20 or more and 35 or less. Since the engine 1 is configured such that the higher the compression ratio is, the higher the expansion ratio is. Therefore, the engine 1 is also an engine 1 having a relatively high expansion ratio simultaneously with the high compression ratio. A high geometric compression ratio stabilizes CAI combustion.
燃焼室17は、シリンダ11の内周面と、ピストン16の頂面160と、シリンダヘッド13の下面(天井部170)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。冷却損失を低減すべく、これらの区画面に、遮熱層を設けることによって、燃焼室17が遮熱化されている。遮熱層は、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、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の天井部170側の開口近傍のポート壁面に遮熱層を設けてもよい。
The
これらの遮熱層は、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。
These thermal barrier layers are set to have a lower thermal conductivity than the metal base material constituting the
また、遮熱層は、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、遮熱層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。
Further, the heat shielding layer preferably has a volumetric specific heat smaller than that of the base material in order to reduce cooling loss. That is, it is preferable to reduce the heat capacity of the heat shield layer so that the temperature of the section screen of the
前記遮熱層は、例えば、母材上にZrO2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、遮熱層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 thermal barrier layer 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 a thermal insulation layer can be made lower.
本実施形態では、前記の燃焼室の遮熱構造に加えて、燃焼室17内に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 shield structure of the combustion chamber, a heat insulating layer is formed in the
具体的には、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、圧縮行程以降において燃料噴射弁6の噴射先端からキャビティ163内に向かって燃料を噴射させることにより、図2に示すように、燃料噴射弁6の近傍の、キャビティ163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断熱ガス層が形成されるという、成層化が実現する。ここで言う混合気層は、可燃混合気によって構成される層と定義してもよく、可燃混合気は、例えば当量比φ=0.1以上の混合気としてもよい。燃料の噴射開始から時間が経過すればするほど、燃料噴霧は拡散することから、混合気層の大きさは、着火時点での大きさである。着火とは、例えば燃料の燃焼質量割合が1%以上となることをもって判定することができる。混合気は、圧縮上死点の付近において着火する。
Specifically, the
断熱ガス層は、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、断熱ガス層に少量の燃料が混じっても問題はなく、断熱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。 The adiabatic 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 heat insulation gas layer, and it is sufficient that the fuel insulation layer is leaner than the gas mixture layer so that the heat insulation gas layer can serve as a heat insulation layer.
前記のように断熱ガス層と混合気層とが形成された状態で、混合気がCAI燃焼すれば、混合気層とシリンダ11の壁面との間の断熱ガス層により、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、その断熱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 the air-fuel mixture is subjected to CAI combustion in the state where the heat insulating gas layer and the air-fuel mixture layer are formed as described above, the heat of the air-fuel mixture layer is caused by the heat insulating gas layer between the air-fuel mixture layer and the wall surface of the cylinder 11. Without coming into contact with the wall surface of the cylinder 11, the heat insulating gas layer becomes a heat insulating layer, and 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.
このような混合気層と断熱ガス層とを燃焼室17内に形成するために、燃料を噴射するタイミングにおいては、燃焼室17内のガス流動は弱いことが望ましい。そのため、吸気ポートは、燃焼室17内でスワールが生じない、又は、生じ難いようなストレート形状を有していると共に、タンブル流もできるだけ弱くなるように、構成されている。
In order to form such an air-fuel mixture layer and a heat insulating gas layer in the
前述したように、燃焼室17内に混合気層と断熱ガス層とを形成する上で、燃料噴射量が比較的少ないとき、例えばエンジン1の運転状態が、軽負荷領域にあるときには、混合気層をコンパクトにし易いため、混合気層と断熱ガス層とを形成することは比較的容易である。これに対し、燃料噴射量が増えると、燃料を一括で噴射したのでは、混合気層をコンパクトにすることが困難となり、混合気層の周囲に断熱ガス層を形成することが難しくなる。
As described above, when the air-fuel mixture layer and the heat insulating gas layer are formed in the
この点に関し、燃焼室17内への燃料噴射を、一括して行うのではなく、複数回の噴射に分割して行うことは、燃焼室17内の空気利用率を高めつつ、混合気層と断熱ガス層とを形成する上で有利になるが、燃料噴射を複数回の噴射に分割することによって、燃料噴霧同士が重なりあうことで局所的に過濃な混合気が形成されて、スモークの発生を招く場合がある。
In this regard, the fuel injection into the
このエンジン1は、局所的に過濃な混合気が形成されないように、燃料の噴射態様を工夫している。図4は、燃料の噴射態様を例示している。図4の横軸はクランク角を、縦軸は、燃料噴射弁6のリフト量を示している。エンジン制御器100は、燃料噴射弁6を通じて、第1噴射を実行する。第1噴射は、圧縮行程期間内の燃料噴射である。第1噴射は、相対的に大きい第1リフト量で燃料を噴射すると共に、噴射期間は、相対的に短い燃料噴射である。第1噴射はまた、その噴射を継続している途中で、燃料噴射弁6のリフト量を、第1リフト量から、それよりも小さい第2リフト量へと切り替える。これにより、燃料の噴射流量を減らさずに、噴射速度を増速させる。
The engine 1 has a devised fuel injection mode so that a locally rich mixture is not formed locally. FIG. 4 illustrates the fuel injection mode. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the crank angle, and the vertical axis indicates the lift amount of the
図5は、燃料噴射弁6のリフト量の変化(同図(a))と、燃料の噴射速度の変化(同図(b))とを示している。前述したように、外開弁式の燃料噴射弁6において、リフト量を大きくすると噴口61の有効開口面積は大きくなる。これにより、噴口を通過する際に、燃料が噴口61の壁面から受ける摩擦抵抗の影響は小さくなる。一方で、燃料圧力が同一と仮定すれば、有効開口面積は大きいほど、燃料の噴射速度は低くなる。逆に、有効開口面積が小さくなれば、燃料の噴射速度が高まるものの、有効開口面積が小さくなりすぎると、燃料が噴口61の壁面から受ける摩擦抵抗の影響が大きくなるため、噴射速度は低くなる。従って、所定のリフト量で燃料の噴射速度は最高になり、その所定のリフト量よりも大きくても、小さくても、燃料の噴射速度は低下する。図4及び図5に示す例において、第2リフト量は、燃料の噴射速度が最高になるリフト量(つまり、最高速度リフト量)である。尚、第2リフト量は、最高速度リフト量以上で適宜設定することが可能である。
FIG. 5 shows a change in the lift amount of the fuel injection valve 6 (FIG. 5A) and a change in the fuel injection speed (FIG. 5B). As described above, in the outer-open valve type
燃料の噴射を開始するときには、有効開口面積を大きくして、抵抗の影響を小さくすることによって、燃料の噴射速度を速やかに上昇させることが可能になる。図5(a)に実線で示すように、リフト量が比較的大きい第1リフト量で燃料の噴射を開始する(時刻T0〜T1参照)と、図5(b)に実線で示すように、燃料の噴射速度は速やかに上昇する。これに対し、図5(a)に破線で示すように、燃料の噴射開始時にリフト量を小さくすると、図5(b)に破線で示すように、燃料の噴射速度の上昇は遅れる。 When fuel injection is started, the fuel injection speed can be quickly increased by increasing the effective opening area and reducing the influence of resistance. As shown by the solid line in FIG. 5 (a), the lift amount starts injection of fuel at a relatively large first lift amount (see time T 0 through T 1), as indicated by the solid line in FIG. 5 (b) In addition, the fuel injection speed increases rapidly. On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 5A, if the lift amount is reduced at the start of fuel injection, the increase in the fuel injection speed is delayed as shown by the broken line in FIG. 5B.
そうして、燃料の噴射速度が十分に高まった後、第1噴射は、図5(a)に実線で示すように、リフト量を第1リフト量よりも小さい第2リフト量、つまり、最高速度リフト量にする。こうすることで、噴口61の有効開口面積が小さくなるため、噴射流量を減らさずに、噴口61を通過する燃料の噴射速度が上昇する(時刻T2〜T3参照)。図5(b)に実線で示すように、燃料の噴射速度は最高速度に到達し、燃料噴射弁6のリフト量を、そのまま第2リフト量に維持することによって、燃料の噴射速度は最高速度に維持される(時刻T3〜T5参照)。そうして、閉弁に至る(時刻T5〜T6参照)。リフト量を切り替えるタイミングは、前述の通り燃料の噴射速度が十分に高まった後でかつ、リフト量を切り替えた後で十分な量の燃料が噴射されるような、適宜のタイミングにすればよい。
Then, after the fuel injection speed is sufficiently increased, the first injection has a lift amount smaller than the first lift amount, that is, the maximum lift amount, as shown by a solid line in FIG. Set the speed lift amount. By doing so, the effective opening area of the
尚、図5(a)(b)の破線は、燃料噴射弁6のリフト量を、最高速度リフト量にした例であるが、前述の通り、燃料噴射の開始時のリフト量が小さいため、燃料の噴射速度の上昇が遅れる結果、最高速度に到達するまでに長い時間がかかる(時刻T0〜T5参照)。
The broken lines in FIGS. 5A and 5B are examples in which the lift amount of the
図5(a)に一点鎖線で示すように、燃料噴射弁6のリフト量を第1リフト量のままで継続したときには、図5(b)に一点鎖線で示すように、燃料の噴射速度は、増速すること無く所定の速度で一定となる(時刻T2〜T4参照)。尚、この場合でも、燃料噴射弁6を閉弁するために燃料噴射弁6のリフト量を小さくすることに伴い、噴射速度は増速する。
When the lift amount of the
図6は、図4に示す燃料の噴射態様に従って燃焼室17内に噴射した、燃料噴霧の広がりを概念的に示している。燃料噴射弁6のリフト量を第1リフト量のままで継続したときには、燃料の噴射速度は増速しないため、図6に二点鎖線で示すように、燃料噴霧の後端部(燃料の進行方向についての後端部)は、燃料噴射弁6の先端に近くなる。これに対し、燃料の噴射を継続している途中でリフト量を小に切り替えることによって、前述したように、燃料の噴射速度が増速するから、図6に白抜きの矢印で示すように、第1噴射の後半に噴射した燃料噴霧は、燃料噴射弁6に対し遠ざかるようになる。
FIG. 6 conceptually shows the spread of the fuel spray injected into the
第1噴射の燃料噴射態様を、噴射開始時には第1リフト量として、その後、第2リフト量とすることによって、第1噴射によって噴射された燃料噴霧の内、先に噴射された燃料噴霧は、相対的に速度が低い上に、燃焼室17内で相対的に高い抵抗を受けるため、飛び難くなり、燃焼室17の壁面に接触することが防止される。一方、第1噴射において後半に噴射された燃料噴霧は、相対的に速度が高い上に、受ける抵抗が低くなるため、短時間で燃料噴射弁6から遠ざかるようになる。
By setting the fuel injection mode of the first injection as the first lift amount at the start of injection and then the second lift amount, the fuel spray injected earlier among the fuel sprays injected by the first injection is Since the speed is relatively low and the resistance is relatively high in the
第1噴射の終了後、所定の間隔を空けて第2噴射が行われる。第2噴射は、その一部又は全部が、圧縮行程の後半の燃料噴射である。ここでいう後半は、圧縮行程期間を前半と後半との2つの期間に等分したときの後半である。前述の通り、第1噴射によって噴射した燃料噴霧は、燃料噴射弁6から遠ざかっているため、図6に示すように、第2噴射によって噴射した燃料噴霧が、第1噴射によって噴射した燃料噴霧と重なってしまうことが回避される。これにより、混合気が局所的に過濃となることが防止される。
After the end of the first injection, the second injection is performed at a predetermined interval. Part or all of the second injection is fuel injection in the latter half of the compression stroke. The latter half here is the latter half when the compression stroke period is equally divided into two periods, the first half and the second half. As described above, since the fuel spray injected by the first injection is away from the
また、第2噴射は、第1リフト量よりもリフト量が小さい第3リフト量でかつ、そのリフト量を途中で切り替えない燃料噴射である。第3リフト量はまた、最高速度リフト量よりも大とすることが好ましい(図4参照)。第3リフト量は、第2リフト量よりも大としてもよい。第2噴射は、燃料噴射弁6のリフト量を比較的大きくしているため、燃料の噴射速度が高くなることが抑制される。また、第2噴射は、第1噴射よりも遅れたタイミングで行われる。これにより、第2噴射により噴射された燃料噴霧は、図6に示すように、第1噴射によって噴射された燃料噴霧よりも、燃料噴射弁6の近くに配置されるため、第1噴射によって噴射された燃料噴霧と第2噴射によって噴射された燃料噴霧とは、噴射方向に位置がずれるようになる。
The second injection is a fuel injection that is a third lift amount that is smaller than the first lift amount and that does not switch the lift amount halfway. The third lift amount is also preferably larger than the maximum speed lift amount (see FIG. 4). The third lift amount may be larger than the second lift amount. In the second injection, since the lift amount of the
第2噴射はまた、その噴射期間が、第1噴射の噴射期間よりも長く設定される。これにより、第2噴射によって噴射された燃料噴霧は、燃料噴射弁6の噴射軸心Sに近づくようになる。つまり、燃料が噴射されることに伴い燃焼室17内に形成される噴霧流れは、周囲の空気を巻き込むようになる。燃料噴射弁6の先端部からホローコーン状に噴射される燃料噴霧の内側は、空気が流れ込み難い。そのため、噴射期間が長くなると、燃料噴射弁6の噴射軸心Sの付近は、負圧が強まるようになり、燃料噴霧の内外の圧力差によって、図6に実線の矢印で示すように、燃料噴霧は、燃料噴射弁6の噴射軸心Sに近づくようになる。これにより、第1噴射によって噴射された燃料噴霧と、第2噴射によって噴射されて燃料噴霧とは、噴霧角の角度方向にも位置がずれるようになる。より詳細には、第1噴射によって噴射された燃料噴霧の軸を基準とし、その軸方向に直交する径方向について、第2噴射によって噴射された燃料噴霧は、第1噴射によって噴射された燃料噴霧に対し径方向の内側に位置するようになる。こうして、燃料噴霧同士が重なることが防止されるから、混合気層が局所的に過濃となることを、確実に防止することが可能になる。その結果、スモークの発生を抑制することが可能になる。
In the second injection, the injection period is set longer than the injection period of the first injection. As a result, the fuel spray injected by the second injection comes closer to the injection axis S of the
また、第1噴射は、先に噴射した燃料の噴射速度が、最高速度よりも抑えられていることから、燃料噴霧が燃焼室17の壁面に接触することが防止される。その結果、混合気層とその周囲の断熱ガス層とを、確実に設けることが可能になる。つまり、冷却損失を低減することが可能になる。
Further, in the first injection, since the injection speed of the previously injected fuel is suppressed from the maximum speed, the fuel spray is prevented from coming into contact with the wall surface of the
このような噴射態様は、前述の通り、燃料噴射量が増えたときに行えばよく、例えばエンジン1の運転状態が、軽負荷領域を超えた低負荷、又は、中負荷の領域にあるときに、行ってもよい。つまり、燃料噴射量が少ない軽負荷領域では、所定の噴射時期に、燃料噴射を一括して行うようにし、その軽負荷領域よりも負荷の高い低負荷又は中負荷領域では、図4に示すような第1噴射及び第2噴射を含む分割噴射を行ってもよい。 Such an injection mode may be performed when the fuel injection amount increases as described above. For example, when the operating state of the engine 1 is in a low load or medium load region exceeding the light load region. , You may go. That is, in the light load region where the fuel injection amount is small, the fuel injection is performed collectively at a predetermined injection timing, and in the low load or medium load region where the load is higher than the light load region, as shown in FIG. Split injection including the first injection and the second injection may be performed.
また、第1噴射によって噴射された燃料噴霧と第2噴射によって噴射された燃料噴霧との重なりが防止されることから、第1噴射と第2噴射との時間間隔を狭くすることが可能である。そこで、図4に示す燃料噴射態様は、エンジン1の運転状態が、回転数が比較的高い領域にあるときに行うようにしてもよい。つまり、エンジン1の回転数が高くなるに従い、噴射した燃料の気化及び燃料を空気とのミキシングの時間を確保するために、第2噴射の噴射終了時期を進めたいという要求がある一方で、断熱ガス層を確実に形成するためには、第1噴射を開始するときのシリンダ11内の圧力及び温度は、高くなっていることが望ましく、第1噴射の噴射開始時期は、それほど進角させることができない。しかしながら、図4に示す噴射態様は、第1噴射と第2噴射との時間間隔を短くすることが可能であるから、第1噴射の噴射開始時期を進角させずに、第2噴射の噴射終了時期を進めることが可能になる。つまり、エンジン1の回転数が高まったときに、局所的に過濃な混合気が形成されることを防止しながら、混合気層と断熱ガス層とを形成し、さらに、噴射した燃料の気化及び燃料を空気とのミキシングの時間を確保することが可能になる。 Moreover, since the overlap of the fuel spray injected by the first injection and the fuel spray injected by the second injection is prevented, the time interval between the first injection and the second injection can be narrowed. . Therefore, the fuel injection mode shown in FIG. 4 may be performed when the operating state of the engine 1 is in a region where the rotational speed is relatively high. In other words, as the rotational speed of the engine 1 increases, there is a demand to advance the injection end timing of the second injection in order to ensure the time for vaporization of the injected fuel and mixing of the fuel with air. In order to reliably form the gas layer, it is desirable that the pressure and temperature in the cylinder 11 when starting the first injection be high, and the injection start timing of the first injection is advanced so much. I can't. However, since the injection mode shown in FIG. 4 can shorten the time interval between the first injection and the second injection, the injection of the second injection can be performed without advancing the injection start timing of the first injection. It is possible to advance the end time. That is, when the rotational speed of the engine 1 increases, the mixture layer and the heat insulating gas layer are formed while preventing the formation of a locally rich mixture, and the vaporization of the injected fuel is further performed. In addition, it is possible to ensure time for mixing the fuel with air.
また、高回転側の運転領域でも特に、負荷の低い領域では、燃料噴射量が比較的少ないため、シリンダ11内の流動が高まることにより、混合気が過剰に拡散をしてしまい、燃焼温度が低下して未燃損失の増大、及び、未燃成分の増大を招く虞がある。この点につき、図4に示す燃料噴射態様では、第1噴射によって噴射された燃料噴霧は、後半に噴射した燃料噴霧が、先に噴射した燃料噴霧に追いつくことで、比較的濃度の高い混合気を形成する。このため、燃焼温度が大きく低下してしまうことを防止して、未燃損失の低減、及び、冷却損失の低減に有利になる。 Further, particularly in the operation region on the high rotation side, since the fuel injection amount is relatively small in the low load region, the flow in the cylinder 11 is increased, so that the air-fuel mixture is excessively diffused and the combustion temperature is increased. There is a risk of lowering and increasing unburned loss and increasing unburned components. With respect to this point, in the fuel injection mode shown in FIG. 4, the fuel spray injected by the first injection is a mixture having a relatively high concentration because the fuel spray injected in the latter half catches up with the previously injected fuel spray. Form. Therefore, the combustion temperature is prevented from greatly decreasing, which is advantageous for reducing unburned loss and cooling loss.
図7は、図4とは異なる燃料の噴射態様を示している。図7に示す燃料の噴射態様において、第1噴射は、図4に示す燃料噴射態様と同じである。一方、第2噴射は、図4に示す燃料噴射態様と異なる。具体的に、図7に示す噴射態様の第2噴射は、複数の燃料噴射を含む多段噴射によって構成されている。前述の通り、ピエゾ素子を有する燃料噴射弁6は高応答であり、1〜2msecの間に20回程度の多段噴射が可能である。多段噴射によって構成される第2噴射のリフト量は、図4に示す噴射態様と同様に、第1噴射の第1リフト量よりも小さくかつ、最高速度リフト量(又は、第2リフト量)よりも大きい第3リフト量である。また、第2噴射の噴射期間は、図4に示す噴射態様と同様に、第1噴射の噴射期間よりも長い。第2噴射を多段噴射にした場合も、噴射した燃料噴霧は、図6に示すように、燃料噴射弁6の近くでかつ、燃料噴射弁6の噴射軸心Sに近づくようになる。尚、図7の例では、第2噴射を構成する各燃料噴射同士の間隔を、実質的にゼロにしているが、燃料噴射と燃料噴射との間に所定の間隔を設けてもよい。
FIG. 7 shows a fuel injection mode different from FIG. In the fuel injection mode shown in FIG. 7, the first injection is the same as the fuel injection mode shown in FIG. On the other hand, the second injection is different from the fuel injection mode shown in FIG. Specifically, the second injection in the injection mode shown in FIG. 7 is configured by multistage injection including a plurality of fuel injections. As described above, the
また、要求噴射量がさらに増えたときには、図4又は図7に示す第1噴射及び第2噴射の後に、第3噴射をさらに行うようにしてもよい。 Further, when the required injection amount further increases, the third injection may be further performed after the first injection and the second injection shown in FIG. 4 or FIG.
また、前記の例では、燃料噴射弁6として外開弁式の燃料噴射弁を採用しているが、ここに開示にする技術に適用可能な燃料噴射弁6は、外開弁式の燃料噴射弁に限らない。例えばVCO(Valve Covered Orifice)ノズルタイプのインジェクタも、ノズル口に発生するキャビテーションの度合い調整することにより、噴口の有効開口面積を変更することが可能である。従って、外開弁式の燃料噴射弁と同様に、図4又は図7に示す燃料噴射態様によって、キャビティ163内の中央部に混合気層を、その外周囲に断熱ガス層を形成すると共に、局所的に過濃な混合気が形成されることを抑制することが可能である。
Further, in the above example, an externally opened fuel injector is employed as the
さらに、前記の例では、燃焼室及び吸気ポートの遮熱構造を採用すると共に、燃焼室内に断熱ガス層を形成するようにしたが、ここに開示する技術は、遮熱構造を採用しないエンジンに対しても適用することが可能である。 Further, in the above example, the heat shielding structure of the combustion chamber and the intake port is adopted and the heat insulating gas layer is formed in the combustion chamber. However, the technology disclosed herein is applied to an engine that does not adopt the heat shielding structure. It can also be applied to.
1 エンジン(エンジン本体)
100 エンジン制御部(燃料噴射制御部)
11 シリンダ
12 シリンダブロック
13 シリンダヘッド
16 ピストン
163 キャビティ
17 燃焼室
173 凹部
6 燃料噴射弁
60 ノズル本体
61 噴口
62 外開弁
1 Engine (Engine body)
100 Engine control unit (fuel injection control unit)
11
Claims (5)
前記燃焼室内に、液体の燃料を噴射するように配設された燃料噴射弁を有しかつ、少なくとも圧縮行程の後半で、前記燃料を前記燃焼室内に噴射するよう構成された燃料噴射制御部と、を備え、
前記燃料噴射弁は、リフト量が大きくなるほど、前記燃料を噴射する噴口の有効開口面積が大きくなるように構成され、
前記燃料噴射制御部は、所定の噴射期間の第1噴射を行った後、所定の間隔を空けて第2噴射を行い、
前記第1噴射は、前記燃料噴射弁のリフト量を、前記燃料の噴射速度が最高となる最高速度リフト量よりも大きい第1リフト量として前記燃料の噴射を開始した後、噴射を継続している途中で、前記リフト量を、前記第1リフト量よりも小さくかつ、前記最高速度リフト量以上の第2リフト量に切り替えて前記燃料を噴射し、
前記第2噴射は、前記燃料噴射弁のリフト量を、前記第1リフト量よりも小さいリフト量で前記燃料を噴射する直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 An engine body having a combustion chamber defined by a ceiling portion of a cylinder head, a cylinder provided in a cylinder block, and a piston that reciprocates in the cylinder;
A fuel injection control unit having a fuel injection valve arranged to inject liquid fuel into the combustion chamber and configured to inject the fuel into the combustion chamber at least in the second half of a compression stroke; With
The fuel injection valve is configured such that the larger the lift amount, the larger the effective opening area of the nozzle that injects the fuel,
The fuel injection control unit performs the first injection for a predetermined injection period, then performs the second injection at a predetermined interval,
In the first injection, the fuel injection valve lift amount is set to a first lift amount larger than the maximum speed lift amount at which the fuel injection speed is maximum, and then the fuel injection is started, and then the injection is continued. The fuel is injected while switching the lift amount to a second lift amount that is smaller than the first lift amount and greater than or equal to the maximum speed lift amount.
The second injection is a fuel injection control device for a direct injection engine, in which the fuel is injected with a lift amount of the fuel injection valve smaller than the first lift amount.
前記第2噴射の噴射期間は、前記第1噴射の噴射期間よりも長い直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a direct injection engine according to claim 1,
The fuel injection control device for a direct injection engine, wherein an injection period of the second injection is longer than an injection period of the first injection.
前記燃料噴射弁は、前記噴口が形成されたノズル本体と、外向きにリフトすることによって前記噴口を開閉する外開弁とを有し、前記噴口からホローコーン状に前記燃料を噴射するよう構成された外開弁式の燃料噴射弁である直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a direct injection engine according to claim 1 or 2,
The fuel injection valve has a nozzle body in which the nozzle hole is formed, and an outer valve that opens and closes the nozzle hole by lifting outward, and is configured to inject the fuel from the nozzle hole in a hollow cone shape. A fuel injection control device for a direct injection engine, which is a fuel injection valve of an open valve type.
外開弁式の前記燃料噴射弁は、前記シリンダヘッドの天井部において、噴射軸心が前記シリンダの軸線に沿うように配設されており、
前記天井部には、前記燃料噴射弁の先端部を収容する凹部が、その天井面から凹陥して形成されている直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a direct injection engine according to claim 3,
The outer-opening fuel injection valve is disposed in the ceiling portion of the cylinder head such that the injection axis is along the axis of the cylinder,
A fuel injection control device for a direct injection engine, wherein a concave portion that accommodates a tip portion of the fuel injection valve is formed in the ceiling portion so as to be recessed from the ceiling surface.
前記ピストンの頂面には、キャビティが形成されており、
前記燃料噴射弁は、前記キャビティ内に前記燃料を噴射するように構成されている直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a direct injection engine according to claim 3 or 4,
A cavity is formed on the top surface of the piston,
The fuel injection control device of a direct injection engine, wherein the fuel injection valve is configured to inject the fuel into the cavity.
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