JP6107040B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

この発明は、燃焼室内に燃料を直接的に噴射する筒内噴射インジェクタを備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including an in-cylinder injector that directly injects fuel into a combustion chamber.

燃焼室内に燃料を直接的に噴射する筒内噴射インジェクタを備えた内燃機関では、噴射された燃料がピストンやシリンダライナに付着し、それが熱を受けて微粒子状物質いわゆるパティキュレート(Particulate)となり、大気中に排出されるという問題(PM;Particulate Matter)がある。   In an internal combustion engine equipped with an in-cylinder injector that directly injects fuel into the combustion chamber, the injected fuel adheres to the piston and cylinder liner, which receives heat and becomes particulate matter, so-called particulates. There is a problem (PM; Particulate Matter) that it is discharged into the atmosphere.

対策として、シリンダ内のピストン位置が高くて噴射燃料がピストン頂面に付着しやすいときに燃料の噴射量を少なくし、ピストン位置が低くて噴射燃料がピストン頂面に付着し難いときに燃料の噴射量を多くするようにした内燃機関が知られている(例えば特許文献1)。   As a countermeasure, reduce the fuel injection amount when the piston position in the cylinder is high and the injected fuel tends to adhere to the piston top surface, and reduce the fuel injection amount when the piston position is low and the injected fuel is difficult to adhere to the piston top surface. An internal combustion engine in which the injection amount is increased is known (for example, Patent Document 1).

特開2008−88856号公報JP 2008-88856 A

ただし、ピストン位置が低いときに燃料の噴射量を多くすると、吸気行程中に燃料を噴射する吸気行程噴射の場合に、噴射された燃料が十分に気化しないまま吸気行程が終了して圧縮行程に移行する可能性がある。そうなると、燃費の悪化やHC(炭化水素)排出量の増加といった不具合を生じる。   However, if the fuel injection amount is increased when the piston position is low, in the case of the intake stroke injection in which the fuel is injected during the intake stroke, the intake stroke is completed without the vaporized fuel being sufficiently vaporized and the compression stroke is started. There is a possibility of migration. If so, problems such as deterioration in fuel consumption and increase in HC (hydrocarbon) emissions occur.

この発明の目的は、燃焼室内に噴射される燃料が十分に気化しないまま吸気行程が終了するといった不具合を生じることなく、パティキュレートの発生を抑制できる内燃機関を提供することである。   An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of suppressing the generation of particulates without causing a problem that the intake stroke is terminated without sufficiently evaporating the fuel injected into the combustion chamber.

請求項1に係る発明の内燃機関は、気筒内で往復動し同気筒内に容積可変の燃焼室を形成するピストン、前記燃焼室内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタ、および制御手段を備える。制御手段は、前記ピストンの往動により前記燃焼室に空気が吸込まれる吸気行程期間に前記筒内噴射インジェクタを断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタの動作ごとの燃料噴射量を前記ピストンの位置が上死点側にあるときよりも下死点側にあるときに多くし、さらに該上死点側及び下死点側を含む端部側にあるときよりも中央部側にあるときに多くする。 An internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes a piston that reciprocates in a cylinder to form a variable-volume combustion chamber in the cylinder, an in-cylinder injector that directly injects fuel into the combustion chamber, and control means Is provided. The control means intermittently operates the in-cylinder injector during an intake stroke period in which air is sucked into the combustion chamber by the forward movement of the piston, and determines the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector. When the position is at the bottom dead center side than when it is at the top dead center side, and when it is at the center side than at the end side including the top dead center side and the bottom dead center side To more.

請求項2に係る発明の内燃機関は、請求項1に係る発明の制御手段について限定したもので、制御手段は、前記筒内噴射インジェクタの断続的な動作の動作時間を、前記ピストンの往動位置が始端域および終端域にあるときよりも中途域にあるときに長くする。   The internal combustion engine of the invention according to claim 2 is limited to the control means of the invention according to claim 1, and the control means determines the operation time of the intermittent operation of the in-cylinder injector as the forward movement of the piston. Make the position longer when the position is in the middle than when it is in the start and end areas.

請求項3に係る発明の内燃機関は、請求項1に係る発明において、さらに吸気管内噴射インジェクタを備える。制御手段は、前記吸気行程期間のの排気行程期間における初期にこの吸気管内噴射インジェクタを動作させる。 An internal combustion engine according to a third aspect of the invention is the invention according to the first aspect, further comprising an intake pipe injection injector. Control means initially to operate the intake pipe injector in the exhaust stroke period immediately preceding the intake stroke period.

この発明によれば、燃焼室内に噴射される燃料が十分に気化しないまま吸気行程が終了するといった不具合を生じることなく、パティキュレートの発生を抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the generation of particulates without causing a problem that the intake stroke ends without the fuel injected into the combustion chamber being sufficiently vaporized.

この発明の一実施形態の内燃機関の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine of one Embodiment of this invention. 同実施形態の制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control of the same embodiment. 同実施形態の筒内噴射モードにおける筒内噴射インジェクタの動作を時間経過に伴って示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the in-cylinder injector in the in-cylinder injection mode of the embodiment with progress of time. 同実施形態の筒内噴射+吸気管内噴射モードにおける筒内噴射インジェクタおよび吸気管内噴射インジェクタの動作を時間経過に伴って示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the in-cylinder injector and the in-pipe injection injector in the in-cylinder injection + intake-pipe injection mode of the embodiment with progress of time. 図3の動作の変形例を示すタイムチャート。The time chart which shows the modification of the operation | movement of FIG. 図4の動作の変形例を示すタイムチャート。The time chart which shows the modification of the operation | movement of FIG.

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1において、10はレシプロ式の内燃機関で、例えば4気筒式ガソリンエンジンであり、本体20、吸気管31、排気管32、制御部であるECU(Electric Control Unit)50を備える。なお、図1は、4つの気筒のうちの1つの気筒およびその気筒内の燃焼室を代表して示している。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a reciprocating internal combustion engine, for example, a four-cylinder gasoline engine, which includes a main body 20, an intake pipe 31, an exhaust pipe 32, and an ECU (Electric Control Unit) 50 serving as a control unit. FIG. 1 representatively shows one of the four cylinders and a combustion chamber in the cylinder.

本体20は、シリンダブロック21、およびこのシリンダブロック21に組み付けたシリンダヘッド22を備える。シリンダブロック21は、内部にシリンダ23を有する。このシリンダ23内に、コンロッド101を介してクランクシャフト100に連結されたピストン24が収容される。このピストン24がシリンダ23内で上下方向に往復動することにより、シリンダ23内に容積可変の燃焼室25が形成される。なお、図中のコンロッド101については、一部を省略して示されている。   The main body 20 includes a cylinder block 21 and a cylinder head 22 assembled to the cylinder block 21. The cylinder block 21 has a cylinder 23 inside. In this cylinder 23, the piston 24 connected to the crankshaft 100 via the connecting rod 101 is accommodated. The piston 24 reciprocates in the vertical direction in the cylinder 23, whereby a variable volume combustion chamber 25 is formed in the cylinder 23. Note that a part of the connecting rod 101 in the figure is omitted.

シリンダヘッド22に、点火プラグ26、吸気弁27、および排気弁28が設けられる。吸気弁27は、シリンダヘッド22に形成されて燃焼室25に臨む吸気ポート29を開閉する。排気弁28は、シリンダヘッド22に形成されて燃焼室25に臨む排気ポート30を開閉する。吸気ポート29は、吸気管31に連通する。排気ポート30は、排気管32に連通する。   The cylinder head 22 is provided with a spark plug 26, an intake valve 27, and an exhaust valve 28. The intake valve 27 opens and closes an intake port 29 that is formed in the cylinder head 22 and faces the combustion chamber 25. The exhaust valve 28 opens and closes an exhaust port 30 that is formed in the cylinder head 22 and faces the combustion chamber 25. The intake port 29 communicates with the intake pipe 31. The exhaust port 30 communicates with the exhaust pipe 32.

ピストン24の下降(往動)により、燃焼室25内に吸気ポート29を通して、空気、または、空気と燃料との混合気とが供給される(吸気行程)。吸気管31には、吸気量を検出するエアーフローメータ33、および吸気量(空気の量)を決定するスロットル弁34が設けられる。   As the piston 24 moves downward (forward), air or a mixture of air and fuel is supplied into the combustion chamber 25 through the intake port 29 (intake stroke). The intake pipe 31 is provided with an air flow meter 33 for detecting the intake air amount and a throttle valve 34 for determining the intake air amount (air amount).

そして、シリンダヘッド22に筒内噴射インジェクタ35が設けられる。この筒内噴射インジェクタ35は、燃料噴射口が燃焼室25に臨み、その燃焼室25内に燃料を直接的に噴射する。なお、この実施形態では、筒内噴射インジェクタ35を1気筒に1つずつ設けているが、1気筒に複数個ずつ設けてもよい。   The cylinder head 22 is provided with an in-cylinder injector 35. The in-cylinder injector 35 has a fuel injection port facing the combustion chamber 25 and directly injects fuel into the combustion chamber 25. In this embodiment, one in-cylinder injector 35 is provided for each cylinder, but a plurality of in-cylinder injectors may be provided for each cylinder.

また、吸気管31に吸気管内噴射インジェクタ36が設けられる。この吸気管内噴射インジェクタ36は、燃料噴射口が吸気ポート29に向く状態に設けられ、吸気管31内に燃料を噴射する。なお、この実施形態では、吸気管内噴射インジェクタ36を1気筒に1つずつ設けているが、1気筒に複数個ずつ設けてもよい。   An intake pipe injection injector 36 is provided in the intake pipe 31. The intake pipe injection injector 36 is provided in a state where the fuel injection port faces the intake port 29 and injects fuel into the intake pipe 31. In this embodiment, one intake pipe injection injector 36 is provided for each cylinder, but a plurality of intake pipe injection injectors 36 may be provided for each cylinder.

筒内噴射インジェクタ35から燃焼室25内に噴射される燃料は、燃焼室25内で、吸気ポート29を通って燃焼室25内に流入する吸入空気または混合気(空気と燃料との混合気)と混合される。吸気管内噴射インジェクタ36から噴射される燃料は、吸気管31内で吸入空気と混合される。この混合気が吸気ポート29を通って燃焼室25内に流入する。   The fuel injected from the in-cylinder injector 35 into the combustion chamber 25 is intake air or an air-fuel mixture (mixture of air and fuel) that flows into the combustion chamber 25 through the intake port 29 in the combustion chamber 25. Mixed with. The fuel injected from the intake pipe injector 36 is mixed with intake air in the intake pipe 31. This air-fuel mixture flows into the combustion chamber 25 through the intake port 29.

燃焼室25内の混合気は、ピストン24の上昇(復動)によって圧縮され(圧縮行程)、点火プラグ26が発生する火花により点火して燃焼・爆発する(爆発行程)。この燃焼・爆発によってピストン24が下降し、このピストン24が再び上昇する前に排気弁28が開き、燃焼室25内のガスが排気ポート30を通って排出される(排気行程)。そして、ピストン24が再び下降し、燃焼室25内に吸気ポート29を通して、空気、または、空気と燃料との混合気とが供給される(吸気行程)
排気管32に、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ37、および排出ガスを浄化する触媒38が設けられる。吸気管31に、圧力センサ39が設けられる。この圧力センサ39は、スロットル下流の圧力を検出する。
The air-fuel mixture in the combustion chamber 25 is compressed by the ascending (returning) of the piston 24 (compression stroke), and is ignited by the spark generated by the spark plug 26 to burn and explode (explosion stroke). The piston 24 descends due to this combustion / explosion, the exhaust valve 28 opens before the piston 24 rises again, and the gas in the combustion chamber 25 is exhausted through the exhaust port 30 (exhaust stroke). Then, the piston 24 descends again, and air or a mixture of air and fuel is supplied into the combustion chamber 25 through the intake port 29 (intake stroke).
The exhaust pipe 32 is provided with an air-fuel ratio sensor 37 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas, and a catalyst 38 that purifies the exhaust gas. A pressure sensor 39 is provided in the intake pipe 31. The pressure sensor 39 detects the pressure downstream of the throttle.

40は燃料タンクで、燃料を送り出すためのフィードポンプ41を備える。このフィードポンプ41から燃料パイプ42に燃料が送り出され、その燃料が分岐パイプ43aおよびその分岐パイプ43a上の高圧ポンプ44によって筒内噴射インジェクタ35に供給される。また、燃料パイプ42内の燃料が分岐パイプ43bによって吸気管内噴射インジェクタ36に供給される。   A fuel tank 40 includes a feed pump 41 for sending out fuel. Fuel is fed from the feed pump 41 to the fuel pipe 42, and the fuel is supplied to the in-cylinder injector 35 by the branch pipe 43a and the high-pressure pump 44 on the branch pipe 43a. The fuel in the fuel pipe 42 is supplied to the intake pipe injector 36 by the branch pipe 43b.

一方、ECU50に、筒内噴射インジェクタ35、吸気管内噴射インジェクタ36、エアーフローメータ33と、スロットル弁34、空燃比センサ37、圧力センサ39、フィードポンプ41、高圧ポンプ44、点火コイル45、クランク角センサ46、冷却水温センサ47、およびアクセル開度センサ48などが接続される。   On the other hand, the ECU 50 includes an in-cylinder injector 35, an intake pipe injector 36, an air flow meter 33, a throttle valve 34, an air-fuel ratio sensor 37, a pressure sensor 39, a feed pump 41, a high-pressure pump 44, an ignition coil 45, a crank angle. A sensor 46, a coolant temperature sensor 47, an accelerator opening sensor 48, and the like are connected.

点火コイル45は、点火プラグ26に点火用の電圧を供給する。クランク角センサ46は、ピストン24の上下動に連動するクランクシャフト100の位置ならびに回転角度を検出する。冷却水温センサ47は、本体20の冷却水温度を検出する。アクセル開度センサ48は、アクセル開度(アクセルペダルの踏込み量)を検出する。   The ignition coil 45 supplies an ignition voltage to the ignition plug 26. The crank angle sensor 46 detects the position and rotation angle of the crankshaft 100 that is interlocked with the vertical movement of the piston 24. The cooling water temperature sensor 47 detects the cooling water temperature of the main body 20. The accelerator opening sensor 48 detects the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator pedal).

そして、ECU50は、主要な機能として次の(1)〜(4)の手段を備える。
(1)筒内噴射インジェクタ35および吸気管内噴射インジェクタ36のうち、筒内噴射インジェクタ35のみ動作させる筒内噴射モード(ダイレクトインジェクションモード)、筒内噴射インジェクタ35と吸気管内噴射インジェクタ36の両方を動作させる筒内噴射+吸気管内噴射モード(ダイレクトインジェクション+マルチポイントインジェクションモード)、吸気管内噴射インジェクタ36のみ動作させる吸気管内噴射モード(マルチポイントインジェクションモード)のいずれかを、当該内燃機関10が搭載されている車両の走行負荷(例えば要求トルク)および筒内噴射インジェクタ35の温度などに応じて選択的に設定する第1制御手段。
The ECU 50 includes the following means (1) to (4) as main functions.
(1) Of the in-cylinder injector 35 and the intake pipe injector 36, the in-cylinder injection mode (direct injection mode) in which only the in-cylinder injector 35 is operated, and both the in-cylinder injector 35 and the intake pipe injector 36 are operated. The internal combustion engine 10 is mounted with either the in-cylinder injection to be performed + intake pipe injection mode (direct injection + multi-point injection mode) or the intake pipe injection mode (multi-point injection mode) in which only the intake pipe injection injector 36 is operated. First control means that is selectively set in accordance with the running load (for example, required torque) of the vehicle in question and the temperature of the in-cylinder injector 35.

(2)筒内噴射モードが設定されているとき、ピストン24の下降(往動)により燃焼室25に空気が吸込まれる吸気行程期間に筒内噴射インジェクタ35を断続的に動作させ(多段階動作ともいう)、その筒内噴射インジェクタ35の動作ごとの燃料噴射量をピストン24の位置が端部側にあるときよりも中央部側にあるときに多くする第2制御手段。ここでいう端部とは、最上部の上死点、および最下部の下死点のことである。中央部とは、上死点と下死点のほぼ中間の領域のことである。ピストン24の移動速度は、上死点および上死点の付近で遅く、上死点と下死点のほぼ中間の領域で最も速い。筒内噴射インジェクタ35の動作ごとの燃料噴射量については、具体的には、筒内噴射インジェクタ35の断続動作のそれぞれの動作時間(つまり筒内噴射インジェクタ35に対する駆動パルス電圧の供給時間)を調整することで制御できる。   (2) When the in-cylinder injection mode is set, the in-cylinder injector 35 is operated intermittently during the intake stroke period in which air is sucked into the combustion chamber 25 by the lowering (forward movement) of the piston 24 (multiple steps). Second control means that increases the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector 35 when the position of the piston 24 is closer to the center than to the end. The end portions referred to here are the top dead center at the top and the bottom dead center at the bottom. The central portion is an area approximately halfway between the top dead center and the bottom dead center. The moving speed of the piston 24 is slow in the vicinity of the top dead center and the top dead center, and is the fastest in a region approximately between the top dead center and the bottom dead center. Regarding the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector 35, specifically, the respective operation times of the intermittent operation of the in-cylinder injector 35 (that is, the drive pulse voltage supply time to the in-cylinder injector 35) are adjusted. You can control it.

(3)筒内噴射+吸気管内噴射モードが設定されているとき、吸気行程期間の前つまりピストン24の上昇(復動)により燃焼室25内のガスが排出される排気行程において吸気管内噴射インジェクタ36を動作させるとともに、吸気行程期間に筒内噴射インジェクタ35を断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタ35の動作ごとの燃料噴射量をピストン24の位置が端部側にあるときよりも中央部側にあるときに多くする第3制御手段。   (3) When the in-cylinder injection + intake pipe injection mode is set, the intake pipe injection injector before the intake stroke period, that is, in the exhaust stroke in which the gas in the combustion chamber 25 is discharged by the piston 24 ascending (returning). 36, and the in-cylinder injector 35 is intermittently operated during the intake stroke period, and the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector 35 is set to be more central than when the position of the piston 24 is on the end side. 3rd control means to increase when it exists in the part side.

(4)吸気管内噴射モードが設定されているとき、排気行程において吸気管内噴射インジェクタ36を動作させる第4制御手段。   (4) Fourth control means for operating the intake pipe injection injector 36 during the exhaust stroke when the intake pipe injection mode is set.

つぎに、ECU50が実行する制御を図2のフローチャートと図3および図4のタイムチャートを参照しながら説明する。
筒内噴射モードが設定されているとき(ステップ101のYES)、図3に示すように、吸気行程期間において、筒内噴射インジェクタ35を断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタ35の動作ごとの燃料噴射量をピストン24の位置に応じて制御する(ステップ102)。
Next, the control executed by the ECU 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the time charts of FIGS. 3 and 4.
When the in-cylinder injection mode is set (YES in step 101), as shown in FIG. 3, the in-cylinder injector 35 is intermittently operated during the intake stroke period, and each operation of the in-cylinder injector 35 is performed. Is controlled in accordance with the position of the piston 24 (step 102).

すなわち、吸気行程期間において、ピストン24の位置が上死点から少し離れたところに存するときに、筒内噴射インジェクタ35を短めのt1時間だけ動作させる。続いて、ピストン24の位置が上死点と下死点のほぼ中間の領域にあってピストン24の移動速度が最も速くなるときに、筒内噴射インジェクタ35をt1時間より長いt3時間だけ動作させる。次に、ピストン24の位置が下死点の少し手前に存するときに、筒内噴射インジェクタ35をt1時間より長くてt3時間より短いt2時間だけ動作させる。t1時間,t3間,t2時間の関係は、t1<t2<t3である。   That is, in the intake stroke period, when the position of the piston 24 is slightly away from the top dead center, the in-cylinder injector 35 is operated for a short time t1. Subsequently, when the position of the piston 24 is in an approximately middle region between the top dead center and the bottom dead center and the moving speed of the piston 24 becomes the fastest, the in-cylinder injector 35 is operated for a time t3 longer than the time t1. . Next, when the position of the piston 24 is slightly before the bottom dead center, the in-cylinder injector 35 is operated for t2 time longer than t1 time and shorter than t3 time. The relationship between t1 time, t3, and t2 time is t1 <t2 <t3.

ここで、筒内噴射インジェクタ35をt1時間だけ動作させるというのは、一定の周期でオン,オフを繰り返す駆動パルス電圧を筒内噴射インジェクタ35にt1時間だけ供給することである。筒内噴射インジェクタ35をt3時間だけ動作させるというのは、同駆動パルス電圧を筒内噴射インジェクタ35にt3時間だけ供給することである。筒内噴射インジェクタ35をt2時間だけ動作させるというのは、同駆動パルス電圧を筒内噴射インジェクタ35にt2時間だけ供給することである。そして、車両の走行負荷に見合う適切な量の燃料を燃焼室25に供給するべく、同駆動パルス電圧のオン,オフデューティを調整する。   Here, to operate the in-cylinder injector 35 for t1 time is to supply the in-cylinder injector 35 with a drive pulse voltage that repeatedly turns on and off at a constant cycle for t1 time. Operating the in-cylinder injector 35 only for t3 time means supplying the same drive pulse voltage to the in-cylinder injector 35 for t3 time. Operating the in-cylinder injector 35 for t2 hours means supplying the same drive pulse voltage to the in-cylinder injector 35 for t2 hours. Then, the on / off duty of the drive pulse voltage is adjusted so as to supply the combustion chamber 25 with an appropriate amount of fuel commensurate with the running load of the vehicle.

以上のように、ピストン24が上死点付近に存するときは、ピストン24の移動速度が遅くて、筒内噴射インジェクタ35から噴射される燃料がピストン24やシリンダ23の内壁のシリンダライナに着き易いことを考慮し、筒内噴射インジェクタ35の動作時間を短めのt1時間に抑え、燃焼室25への燃料噴射量を少なめに抑える。少なめに抑えることで、ピストン24やシリンダライナへの燃料の付着量を抑制することができる。ひいては、微粒子状物質いわゆるパティキュレートの発生を抑制することができる。   As described above, when the piston 24 is in the vicinity of the top dead center, the moving speed of the piston 24 is slow, and the fuel injected from the in-cylinder injector 35 easily reaches the cylinder liner on the inner wall of the piston 24 or the cylinder 23. In view of this, the operation time of the in-cylinder injector 35 is suppressed to a shorter t1 time, and the amount of fuel injected into the combustion chamber 25 is suppressed to a small amount. By suppressing to a small amount, the amount of fuel adhering to the piston 24 and the cylinder liner can be suppressed. As a result, generation | occurrence | production of particulate matter, what is called a particulate, can be suppressed.

ピストン24が下死点に近づいたときは、吸気行程期間が終盤で次の圧縮行程期間が近いことから、筒内噴射インジェクタ35の動作時間をt3時間より短いt2時間に抑え、燃焼室25への燃料噴射量を少なめに抑える。少なめに抑えることで、吸気行程期間の残された期間において、燃焼室25に噴射される燃料を十分に気化させることができる。仮に、燃焼室25内に噴射された燃料が十分に気化しないまま吸気行程が終了して圧縮行程に移行すると、燃費の悪化やHC(炭化水素)排出量の増加を招く可能性があるが、そのような不具合を未然に防ぐことができる。   When the piston 24 approaches bottom dead center, since the intake stroke period is at the end and the next compression stroke period is near, the operating time of the in-cylinder injector 35 is suppressed to t2 hours shorter than t3 hours, and the combustion chamber 25 is moved to. Reduce the amount of fuel injection to a small amount. By suppressing the amount to a small amount, the fuel injected into the combustion chamber 25 can be sufficiently vaporized in the remaining period of the intake stroke period. If the intake stroke is completed without sufficiently evaporating the fuel injected into the combustion chamber 25 and the operation proceeds to the compression stroke, there is a possibility that the fuel consumption deteriorates and the HC (hydrocarbon) emission amount increases. Such a malfunction can be prevented in advance.

ピストン24が上死点と下死点のほぼ中間の領域に存するときは、ピストン24の移動速度が最も速くて、筒内噴射インジェクタ35から噴射される燃料がピストン24やシリンダ23の内壁のシリンダライナに着き難いことを考慮し、筒内噴射インジェクタ35の動作時間を長めのt3時間とし、燃焼室25への燃料噴射量を多めにしている。多めにすることで、上死点側のt1時間の動作と下死点側のt2時間の動作とによる燃料噴射量の抑制分を補うことができる。   When the piston 24 is in a region approximately between the top dead center and the bottom dead center, the moving speed of the piston 24 is the fastest, and the fuel injected from the in-cylinder injector 35 is the cylinder on the inner wall of the piston 24 or the cylinder 23. Considering that it is difficult to reach the liner, the operating time of the in-cylinder injector 35 is set to a longer t3 time, and the amount of fuel injected into the combustion chamber 25 is increased. By making it larger, it is possible to compensate for the suppression of the fuel injection amount due to the operation at the time t1 on the top dead center side and the operation at the time t2 on the bottom dead center side.

一方、筒内噴射+吸気管内噴射モードでは(ステップ101のNO、ステップ103のYES)、図4に示すように、吸気行程期間の前の排気行程において吸気管内噴射インジェクタ36をt0時間動作させる(ステップ104)。とくに、吸気管内噴射インジェクタ36から噴射された燃料を吸気管31内の空気が十分に混合させた状態で吸気行程に移行できるよう、排気行程期間の初期に吸気管内噴射インジェクタ36を動作させる。   On the other hand, in the in-cylinder injection + intake pipe injection mode (NO in step 101, YES in step 103), as shown in FIG. 4, the intake pipe injection injector 36 is operated for t0 time in the exhaust stroke before the intake stroke period ( Step 104). In particular, the intake pipe injection injector 36 is operated at the beginning of the exhaust stroke period so that the fuel injected from the intake pipe injection injector 36 can shift to the intake stroke in a state where the air in the intake pipe 31 is sufficiently mixed.

そして、吸気行程期間では、上記した筒内噴射モードと同じく、筒内噴射インジェクタ35を断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタ35の動作ごとの燃料噴射量をピストン24の位置に応じて制御する(ステップ102)。   In the intake stroke period, as in the in-cylinder injection mode, the in-cylinder injector 35 is intermittently operated, and the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector 35 is controlled according to the position of the piston 24. (Step 102).

この場合、吸気管内噴射インジェクタ36による燃料噴射と筒内噴射インジェクタ35による燃料噴射とにより、車両の走行負荷に見合う適切な量の燃料を燃焼室25に供給することになる。とくに、吸気管内噴射インジェクタ36によるt0時間の燃料噴射があった分だけ、筒内噴射インジェクタ35の動作時間を筒内噴射モードのときのt1時間,t3間,t2時間より少しずつ短いt1x時間,t3x間,t2x時間に縮小することができる。t1x時間,t3x間,t2x時間の関係は、t1x<t2x<t3xである。   In this case, an appropriate amount of fuel commensurate with the running load of the vehicle is supplied to the combustion chamber 25 by the fuel injection by the intake pipe injector 36 and the fuel injection by the in-cylinder injector 35. In particular, the operation time of the in-cylinder injector 35 is set to the time t1 in the in-cylinder injection mode, the time t1, and the time t1x slightly shorter than the time t2 by the amount of fuel injection by the in-pipe injection injector 36. It can be reduced to t2x time between t3x. The relationship between t1x time, t3x, and t2x time is t1x <t2x <t3x.

このように、筒内噴射インジェクタ35の動作時間をt1x時間,t3x間,t2x時間に縮小できることにより、パティキュレートの発生を筒内噴射モードのときよりもさらに抑制することができる。   As described above, since the operation time of the in-cylinder injector 35 can be reduced to t1x time, t3x time, and t2x time, generation of particulates can be further suppressed than in the in-cylinder injection mode.

なお、吸気管内噴射モードでは(ステップ101のNO、ステップ103のNO)、吸気行程期間の前の排気行程において吸気管内噴射インジェクタ36を所定時間動作させる(ステップ105)。この吸気管内噴射インジェクタ36による燃料噴射により、車両の走行負荷に見合う適切な量の燃料を燃焼室25に供給する。   In the intake pipe injection mode (NO in step 101, NO in step 103), the intake pipe injection injector 36 is operated for a predetermined time in the exhaust stroke before the intake stroke period (step 105). By the fuel injection by the intake pipe injection injector 36, an appropriate amount of fuel commensurate with the running load of the vehicle is supplied to the combustion chamber 25.

[変形例]
上記実施形態では、筒内噴射モードにおいて吸気管内噴射インジェクタ36を吸気期間内で3回に分けてt1時間,t3間,t2時間ずつ動作させたが、図5に示すように、吸気期間内で例えば5回に分けて動作させてもよい。
[Modification]
In the above embodiment, in the in-cylinder injection mode, the in-pipe injection injector 36 is operated three times during the intake period for t1 hours, t3, and t2 hours. However, as shown in FIG. For example, the operation may be performed in five steps.

この場合、ピストン24の位置が上死点から少し離れたところに存するときに、筒内噴射インジェクタ35を短めのt11時間ずつ3回に分けて動作させる。t11時間は、t1時間より短い。   In this case, when the position of the piston 24 is slightly away from the top dead center, the in-cylinder injector 35 is operated in three short t11 times. The t11 time is shorter than the t1 time.

続いて、ピストン24の位置が上死点と下死点のほぼ中間の領域にあってピストン24の移動速度が最も速くなるときに、筒内噴射インジェクタ35をt12時間およびt13時間ずつ2回に分けて動作させる。t13時間はt3時間より短く、t12時間はt2時間より短い。t11時間,t13間,t12時間の関係は、t11<t12<t13である。   Subsequently, when the position of the piston 24 is in a region approximately halfway between the top dead center and the bottom dead center, and the moving speed of the piston 24 becomes the fastest, the in-cylinder injector 35 is moved twice every t12 hours and t13 hours. Operate separately. The t13 time is shorter than the t3 time, and the t12 time is shorter than the t2 time. The relationship between t11 time, t13, and t12 time is t11 <t12 <t13.

ピストン24が下死点に近づくタイミングでは、筒内噴射インジェクタ35を動作させない。   At the timing when the piston 24 approaches the bottom dead center, the in-cylinder injector 35 is not operated.

このように、ピストン24が上死点付近に存するときは、ピストン24の移動速度が遅くて、筒内噴射インジェクタ35から噴射される燃料がピストン24やシリンダ23の内壁のシリンダライナに着き易いことを考慮し、筒内噴射インジェクタ35を短めのt11時間ずつ複数回動作させ、燃焼室25への燃料噴射量を少なめに抑える。これにより、ピストン24やシリンダライナへの燃料の付着量を抑制することができる。ひいては、微粒子状物質いわゆるパティキュレートの発生を抑制することができる。   As described above, when the piston 24 is located near the top dead center, the moving speed of the piston 24 is slow, and the fuel injected from the in-cylinder injector 35 can easily reach the cylinder liner on the inner wall of the piston 24 or the cylinder 23. In view of this, the in-cylinder injector 35 is operated a plurality of times for each short t11 time, and the amount of fuel injected into the combustion chamber 25 is suppressed to a small amount. Thereby, the adhesion amount of the fuel to the piston 24 and the cylinder liner can be suppressed. As a result, generation | occurrence | production of particulate matter, what is called a particulate, can be suppressed.

ピストン24が下死点に近づいたときは、吸気行程期間が終盤で次の圧縮行程期間が近いことから、筒内噴射インジェクタ35を動作させない。これにより、燃焼室25内に噴射された燃料が十分に気化しないまま圧縮行程に移行するという不具合を確実に防ぐことができる。   When the piston 24 approaches bottom dead center, the in-cylinder injector 35 is not operated because the intake stroke period is at the end and the next compression stroke period is near. Thereby, it is possible to reliably prevent a problem that the fuel injected into the combustion chamber 25 shifts to the compression stroke without being sufficiently vaporized.

ピストン24が上死点と下死点のほぼ中間の領域に存するときは、ピストン24の移動速度が最も速くて、筒内噴射インジェクタ35から噴射される燃料がピストン24やシリンダ23の内壁のシリンダライナに着き難いことを考慮し、筒内噴射インジェクタ35の動作時間を長めのt13時間およびt12時間ずつ動作させ、燃焼室25への燃料噴射量を多めにする。多めにすることで、t11時間ずつの3回の動作による燃料噴射量の抑制分を補うことができる。   When the piston 24 is in a region approximately between the top dead center and the bottom dead center, the moving speed of the piston 24 is the fastest, and the fuel injected from the in-cylinder injector 35 is the cylinder on the inner wall of the piston 24 or the cylinder 23. Considering that it is difficult to reach the liner, the operation time of the in-cylinder injector 35 is operated for longer t13 hours and t12 hours, so that the fuel injection amount into the combustion chamber 25 is increased. By making it larger, it is possible to compensate for the suppression of the fuel injection amount due to the three operations for t11 hours.

また、筒内噴射+吸気管内噴射モードでは、図6に示すように、吸気行程期間の前の排気行程において吸気管内噴射インジェクタ36をt0時間動作させるとともに、吸気行程期間において筒内噴射インジェクタ35を先ずt11x時間ずつ3回動作させてからt13時間およびt12時間ずつ2回動作させる。t11x時間,t13x間,t12x時間は、t11時間,t13時間,t12x時間よりそれぞれ少し短く、t11x<t12x<t13xの関係を有する。筒内噴射インジェクタ35の動作時間をt11x時間,t13x間,t12x時間に縮小できることにより、パティキュレートの発生を筒内噴射モードのときよりもさらに抑制することができる。   In the in-cylinder injection + intake pipe injection mode, as shown in FIG. 6, the intake pipe injection injector 36 is operated for t0 time in the exhaust stroke before the intake stroke period, and the in-cylinder injector 35 is operated in the intake stroke period. First, it is operated three times for t11x time, and then is operated twice for t13 hours and t12 hours. The times t11x, t13x, and t12x are slightly shorter than the times t11, t13, and t12x, and have a relationship of t11x <t12x <t13x. Since the operation time of the in-cylinder injector 35 can be reduced to t11x time, t13x time, and t12x time, generation of particulates can be further suppressed than in the in-cylinder injection mode.

なお、吸気行程期間における筒内噴射インジェクタ35の動作の回数については、3回や5回に限らず、筒内噴射インジェクタ35の特性や燃焼室25の容積などに応じて適宜に定めればよい。   Note that the number of operations of the in-cylinder injector 35 in the intake stroke period is not limited to three or five, and may be appropriately determined according to the characteristics of the in-cylinder injector 35, the volume of the combustion chamber 25, and the like. .

その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
(1)気筒内で往復動し同気筒内に容積可変の燃焼室を形成するピストンと、前記燃焼室内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと、前記ピストンの往動により前記燃焼室に空気が吸込まれる吸気行程期間に前記筒内噴射インジェクタを断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタの動作ごとの燃料噴射量を前記ピストンの位置が端部側にあるときよりも中央部側にあるときに多くする制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関。
(2)前記制御手段は、前記筒内噴射インジェクタの断続的な動作の動作時間を、前記ピストンの往動位置が始端域および終端域にあるときよりも中途域にあるときに長くする、 ことを特徴とする(1)に記載の内燃機関。
(3)前記燃焼室に連通する吸気管内に燃料を噴射する吸気管内噴射インジェクタ、をさらに備え、前記制御手段は、前記吸気行程期間の前に前記吸気管内噴射インジェクタを動作させる、ことを特徴とする(1)または(2)に記載の内燃機関。
In addition, the said embodiment and modification are shown as an example and are not intending limiting the range of invention. The novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. In these embodiments and modifications, the scope of the invention is included in the gist, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
(1) A piston that reciprocates in a cylinder to form a variable-volume combustion chamber in the cylinder, an in-cylinder injector that injects fuel directly into the combustion chamber, and the combustion chamber by the forward movement of the piston The in-cylinder injector is intermittently operated during the intake stroke period during which air is sucked into the cylinder, and the fuel injection amount for each operation of the in-cylinder injector is set to be more central than when the piston is located on the end side. An internal combustion engine characterized by comprising: control means that increases when it is on the side.
(2) The control means makes the operation time of the intermittent operation of the in-cylinder injector longer when the forward movement position of the piston is in the middle region than in the start end region and the end region. (1) The internal combustion engine according to (1).
(3) An intake pipe injection injector for injecting fuel into an intake pipe communicating with the combustion chamber, wherein the control means operates the intake pipe injection injector before the intake stroke period. The internal combustion engine according to (1) or (2).

10…内燃機関、20…本体、21…シリンダブロック、22…シリンダブロック、23…シリンダ、24…ピストン、25…燃焼室、31…吸気管、35…筒内噴射インジェクタ、36…吸気管内噴射インジェクタ、50…ECU(制御部)、100…クランクシャフト、101…コンロッド   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Main body, 21 ... Cylinder block, 22 ... Cylinder block, 23 ... Cylinder, 24 ... Piston, 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake pipe, 35 ... In-cylinder injection injector, 36 ... Intake pipe injection injector 50 ... ECU (control unit), 100 ... crankshaft, 101 ... connecting rod

Claims (3)

気筒内で往復動し同気筒内に容積可変の燃焼室を形成するピストンと、
前記燃焼室内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと、
前記ピストンの往動により前記燃焼室に空気が吸込まれる吸気行程期間に前記筒内噴射インジェクタを断続的に動作させ、その筒内噴射インジェクタの動作ごとの燃料噴射量を前記ピストンの位置が上死点側にあるときよりも下死点側にあるときに多くし、さらに該上死点側及び下死点側を含む端部側にあるときよりも中央部側にあるときに多くする制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
A piston that reciprocates in a cylinder to form a variable volume combustion chamber in the cylinder;
An in-cylinder injector that directly injects fuel into the combustion chamber;
Intermittently operating the said cylinder injection injector in the intake stroke period which air is drawn into the combustion chamber by the forward movement of the piston, on the fuel injection amount for each operation of the cylinder injection injector position of the piston Control that increases when it is at the bottom dead center side than when it is at the dead center side, and further increases when it is at the center side than when it is on the end side including the top dead center side and the bottom dead center side Means,
An internal combustion engine comprising:
前記制御手段は、前記筒内噴射インジェクタの断続的な動作の動作時間を、前記ピストンの往動位置が始端域および終端域にあるときよりも中途域にあるときに長くする、
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The control means makes the operation time of the intermittent operation of the in-cylinder injector longer when the forward movement position of the piston is in the middle region than in the start end region and the end region.
The internal combustion engine according to claim 1.
前記燃焼室に連通する吸気管内に燃料を噴射する吸気管内噴射インジェクタ、をさらに備え、
前記制御手段は、前記吸気行程期間のの排気行程期間における初期に前記吸気管内噴射インジェクタを動作させる、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関。
An intake pipe injection injector for injecting fuel into the intake pipe communicating with the combustion chamber;
The control means, wherein operating the intake pipe injector early in the exhaust stroke period immediately preceding the intake stroke period,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by the above.
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