JPH04187819A - Cylinder direct injection type spark ignition engine - Google Patents

Cylinder direct injection type spark ignition engine

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JPH04187819A
JPH04187819A JP2312795A JP31279590A JPH04187819A JP H04187819 A JPH04187819 A JP H04187819A JP 2312795 A JP2312795 A JP 2312795A JP 31279590 A JP31279590 A JP 31279590A JP H04187819 A JPH04187819 A JP H04187819A
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JP
Japan
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cylinder
intake
control valve
fuel injection
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP2312795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Ueda
貴宣 植田
Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2312795A priority Critical patent/JPH04187819A/en
Publication of JPH04187819A publication Critical patent/JPH04187819A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber

Abstract

PURPOSE:To form an excellent mixture so as to obtain preferable combustion by providing a whirling flow controller for controlling strength of whirling flow generated inside a cylinder, and strengthening the whirling flow at a low temperature of the cylinder by the whirling flow controller. CONSTITUTION:A intake pipe 5 is divided into a straight intake port 50 and a helical intake port 51, and intake values 52, 53 are disposed corresponding to the intake ports 50, 51, respectively. A pair of exhaust valves 56, 57 are arranged corresponding to a pair of confluent exhaust ports 54, 55. In the straight intake port 50, there is provided an intake control valve 59 driven by a step motor 58. At the time of full closure of the intake control valve 59, air is supplied into a cylinder only from the helical intake port 51 so that strong flow whirling clockwise in the drawing is formed inside the cylinder. Control of an opening degree of the intake control valve 59 allows the strength of the whirling flow to be controlled. Therefore, it is possible to develop vaporization and atomization of fuel injected into the cylinder so as to form an excellent mixture.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は筒内直接噴射式火花点火機関に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an in-cylinder direct injection spark ignition engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シリンダ内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁を備
え、低負荷時には圧縮行程後半に点火栓を指向せしめて
燃料を噴射せしめて成層燃焼を行い、中・高負荷時には
吸気行程と圧縮行程後半とにおいて、燃料を噴射せしめ
て弱成層燃焼を行うようにした筒内直接噴射式火花点火
機関が開示されている(特開平2−16.9834号公
報参照)。
Equipped with a fuel injection valve to directly inject fuel into the cylinder, at low loads, the spark plug is directed to inject fuel in the latter half of the compression stroke to perform stratified combustion, and at medium and high loads, the fuel is injected during the intake stroke and the latter half of the compression stroke. An in-cylinder direct injection spark ignition engine is disclosed in which fuel is injected to perform weak stratified combustion (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-16.9834).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながらこの内燃機関では、機関冷間時においては
シリンダ内の温度、例えば燃焼室の壁温が低いために、
シリンダ内に噴射された燃料の蒸発が悪化し、このため
、着火および火炎伝播に必要な混合気の形成が不十分と
なり良好な燃焼が得られないという問題を生ずる。
However, in this internal combustion engine, when the engine is cold, the temperature inside the cylinder, for example, the wall temperature of the combustion chamber, is low.
Evaporation of the fuel injected into the cylinder deteriorates, resulting in insufficient formation of the air-fuel mixture necessary for ignition and flame propagation, resulting in a problem that good combustion cannot be achieved.

また、例えば低負荷運転時からの加速時においても、シ
リンダ内の温度が相対的に低いために同様の問題を生ず
る。
Furthermore, for example, during acceleration from low-load operation, the same problem occurs because the temperature inside the cylinder is relatively low.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記問題点を解決するため本発明によれば、シリンダ内
に燃料を直接噴射せしめて点火栓によって着火せしめる
ようにした内燃機関において、シリンダ内に発生する旋
回流の強さを制御するたtの旋回流制御手段を備え、シ
リンダ内低温時には旋回流制御手段によって旋回流を強
めるようにしている。
In order to solve the above problems, according to the present invention, in an internal combustion engine in which fuel is directly injected into the cylinder and ignited by a spark plug, a A swirl flow control means is provided, and the swirl flow is strengthened by the swirl flow control means when the temperature inside the cylinder is low.

〔作 用〕[For production]

シリンダ内低温時においては旋回流制御手段によって旋
回流が強められる。これによって、シリンダ内に噴射さ
れた燃料の蒸発霧化を促進することができ、良好な混合
気を形成することができる。
When the temperature inside the cylinder is low, the swirl flow is strengthened by the swirl flow control means. Thereby, it is possible to promote evaporation and atomization of the fuel injected into the cylinder, and it is possible to form a good air-fuel mixture.

〔実施例〕〔Example〕

第1図を参照すると、1はシリンダブロック、2はシリ
ンダヘッド、3はピストン、4はシリンダ室、5は吸気
管、6は排気管を夫々示す。吸気管5にはリンクレスス
ロットル弁7が配置される。
Referring to FIG. 1, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is a piston, 4 is a cylinder chamber, 5 is an intake pipe, and 6 is an exhaust pipe. A linkless throttle valve 7 is arranged in the intake pipe 5.

このスロットル弁7はステップモータ8によって開閉制
御せしめられ、アイドル運転時以外および減速運転時以
外においてはほぼ全開状態とされる。
This throttle valve 7 is controlled to open and close by a step motor 8, and is kept substantially fully open except during idle operation and deceleration operation.

燃料噴射弁9の先端はシリンダ室4まで延び、シリンダ
室4内に燃料を直接噴射することができる。
The tip of the fuel injection valve 9 extends to the cylinder chamber 4 and can directly inject fuel into the cylinder chamber 4.

各気筒の燃料噴射弁9は、各燃料噴射弁9に共通の蓄圧
室10に接続され、この蓄圧室10は燃料ポンプ11に
よってほぼ一定圧力の高圧燃料で満たされている。点火
栓12はディストリビユータ13を介してイグナイタ1
4に接続される。
The fuel injection valves 9 of each cylinder are connected to a pressure accumulation chamber 10 common to each fuel injection valve 9, and this pressure accumulation chamber 10 is filled with high-pressure fuel at a substantially constant pressure by a fuel pump 11. The spark plug 12 is connected to the igniter 1 via a distributor 13.
Connected to 4.

第2図にはシリンダヘッド2の底面図を示す。FIG. 2 shows a bottom view of the cylinder head 2.

第2図を参照すると、吸気管5はストレート吸気ボート
50とヘリカル吸気ボート51に分岐しており、夫々の
吸気ボー)50.51に対応して吸気弁52.53が配
置されている。合流する一対の排気ボート54゜55に
対応して一対の排気弁56.57が配置されている。ス
トレート吸気ボート50にはステップモータ58によっ
て駆動される吸気制御弁59が配置される。
Referring to FIG. 2, the intake pipe 5 is branched into a straight intake boat 50 and a helical intake boat 51, and intake valves 52, 53 are arranged corresponding to each intake boat 50, 51. A pair of exhaust valves 56 and 57 are arranged corresponding to the pair of exhaust boats 54 and 55 that merge. An intake control valve 59 driven by a step motor 58 is arranged on the straight intake boat 50 .

吸気制御弁59を全開にするとシリンダ内にはヘリカル
吸気ボート51だけから空気が流入するために、シリン
ダ内には図中右回りの強力な旋回流が形成される。吸気
制御弁59を開弁するとストレート吸気ボート50から
も空気がシリンダ内に流入し、これによって、ヘリカル
吸気ボート51から流入する空気によって形成される旋
回流と逆向きの旋回流が形成されるため、右回りの旋回
流は弱められる。
When the intake control valve 59 is fully opened, air flows into the cylinder only from the helical intake boat 51, so that a strong swirling flow clockwise in the figure is formed inside the cylinder. When the intake control valve 59 is opened, air also flows into the cylinder from the straight intake boat 50, thereby forming a swirling flow in the opposite direction to the swirling flow formed by the air flowing in from the helical intake boat 51. , the clockwise swirl flow is weakened.

吸気制御弁59が全開せしめられると右回りの旋回流は
最も弱くなる。このように吸気制御弁59の開度を制御
することによって旋回流の強さを制御することができる
When the intake control valve 59 is fully opened, the clockwise swirl flow becomes the weakest. By controlling the opening degree of the intake control valve 59 in this manner, the strength of the swirling flow can be controlled.

吸気制御弁59の開度は例えば第3図に示されるように
負荷に応じて制御される。低負荷時では全閉とされ、負
荷の増大に伴なって開度が段階的に増大せしめられ、高
負荷時には全開とされる。
The opening degree of the intake control valve 59 is controlled depending on the load, as shown in FIG. 3, for example. It is fully closed when the load is low, the degree of opening increases stepwise as the load increases, and it is fully opened when the load is high.

再び第1図を参照すると、電子制御ユニット30はディ
ジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によっ
て相互に接続されたROM(IJ−ドオンリメモリ)3
2、RAM (ランダムアクセスメモリ)33、CPU
 (マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および
出力ポート36を具備する。機関回転数を検出するため
のクランク角センサ25はディストリビュータ13に内
蔵され、クランク角センサ25の出力信号は人力ボート
35に入力される。機関冷却水温を検出するための水温
センサ26はAD変換器37を介して人力ボート35に
接続される。図示しないアクセルペダルの踏込み量を検
出するためのアクセル開度センサ27はAD変換器38
を介して入力ポート35に接続される。
Referring again to FIG. 1, the electronic control unit 30 consists of a digital computer and includes ROMs (IJ-only memory) 3 interconnected by a bidirectional bus 31.
2, RAM (Random Access Memory) 33, CPU
(microprocessor) 34, an input port 35, and an output port 36. A crank angle sensor 25 for detecting the engine speed is built into the distributor 13, and an output signal of the crank angle sensor 25 is input to the human-powered boat 35. A water temperature sensor 26 for detecting engine cooling water temperature is connected to the human-powered boat 35 via an AD converter 37. The accelerator opening sensor 27 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal (not shown) is connected to an AD converter 38.
The input port 35 is connected to the input port 35 via the input port 35.

一方、出力ポート36は各駆動回路39,40,41゜
42を介して夫々燃料噴射弁9、イグナイタ14、吸気
制御弁59のステップモータ58、およびスロットル弁
7のステップモータ8に接続される。
On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 9, the igniter 14, the step motor 58 of the intake control valve 59, and the step motor 8 of the throttle valve 7 through drive circuits 39, 40, 41, 42, respectively.

第4図には第1図の機関本体の拡大断面図を示す。第4
図を参照すると、ピストン頂部に形成された凹状燃焼室
20は、上部側の大径の浅皿部21と、浅皿部21の中
央部に形成された下部側の深皿部22との二重構造とさ
れ、深皿部22は浅皿部21よりも小径に形成されてい
る。
FIG. 4 shows an enlarged sectional view of the engine body shown in FIG. 1. Fourth
Referring to the figure, the concave combustion chamber 20 formed at the top of the piston consists of a large-diameter shallow dish part 21 on the upper side and a deep dish part 22 on the lower side formed at the center of the shallow dish part 21. It has a heavy structure, and the deep dish part 22 is formed to have a smaller diameter than the shallow dish part 21.

図示しない吸気ボートはスワールボートとなっており、
燃料噴射弁9は多噴孔ホールノズルを有する。したがっ
て燃料噴射弁9は比較的貫徹力が強くかつ広がり角の小
さい棒状の燃料を噴射する。
The intake boat (not shown) is a swirl boat.
The fuel injection valve 9 has a multi-hole nozzle. Therefore, the fuel injection valve 9 injects rod-shaped fuel with a relatively strong penetration force and a small spread angle.

燃料噴射弁9は、斜め下方を指向してシリンダ室4の頂
部に配置される。また燃料噴射弁9の燃料噴射方向およ
び燃料噴射時期は、噴射燃料が燃焼室20内に指向する
ように決められている。点火栓12は、ピストン3の上
死点時に凹状燃焼室20内に位置するように配設される
The fuel injection valve 9 is arranged at the top of the cylinder chamber 4 so as to face obliquely downward. Further, the fuel injection direction and fuel injection timing of the fuel injection valve 9 are determined so that the injected fuel is directed into the combustion chamber 20. The ignition plug 12 is arranged so as to be located within the concave combustion chamber 20 when the piston 3 is at its top dead center.

第5図には圧縮行程噴射と吸気行程噴射の制御パターン
を示す。第5図を参照すると、横軸は機関の負荷を表し
ており、第5図では負荷として燃料噴射量Qをとり、縦
軸には燃料噴射量Qをとっている。燃料噴射量Q5に相
当する負荷領域までは、圧縮行程においてだけ燃料が噴
射される。圧縮行程燃料噴射量はQ5まで漸次増大せし
められる。燃料噴射量Q、において、圧縮行程燃料噴射
量はQIllまで急激に減少せしめられると共に吸気行
程燃料噴射量はQ、まで急激に増大せしめられる。Qs
は中負荷付近の燃料噴射量であり、QnとQ、との和と
して次式で示される。
FIG. 5 shows control patterns for compression stroke injection and intake stroke injection. Referring to FIG. 5, the horizontal axis represents the load on the engine, and in FIG. 5, the load is the fuel injection amount Q, and the vertical axis is the fuel injection amount Q. Up to a load range corresponding to the fuel injection amount Q5, fuel is injected only in the compression stroke. The compression stroke fuel injection amount is gradually increased up to Q5. In the fuel injection amount Q, the compression stroke fuel injection amount is rapidly decreased to QIll, and the intake stroke fuel injection amount is rapidly increased to Q. Qs
is the fuel injection amount near medium load, and is expressed as the sum of Qn and Q by the following equation.

Q s = Q o + Q p ここで、QIllは点火栓12により着火可能な混合気
を形成し得る最小限の圧縮行程燃料噴射量であり、Q、
は吸気行程において噴射された燃料がシリンダ室4内に
均質な拡散した際に点火栓12による着火火災が伝播可
能な最小限の吸気行程燃料噴射量である。
Q s = Q o + Q p Here, QIll is the minimum compression stroke fuel injection amount that can form a mixture that can be ignited by the spark plug 12, and Q,
is the minimum intake stroke fuel injection amount at which an ignition fire caused by the spark plug 12 can propagate when the fuel injected during the intake stroke is uniformly diffused into the cylinder chamber 4.

燃料噴射量がQ、より大きくかつQaより小さい負荷領
域においては、全燃料噴射量Qを圧縮行程と吸気行程と
に分割して噴射し、圧縮行程燃料噴射量は負荷によらず
一定とし吸気行程燃料噴射量は負荷の増大に伴って増大
せしめられる。
In a load region where the fuel injection amount is larger than Q and smaller than Qa, the total fuel injection amount Q is divided into the compression stroke and the intake stroke and injected, and the compression stroke fuel injection amount is kept constant regardless of the load during the intake stroke. The fuel injection amount is increased as the load increases.

燃料噴射量がQ、より大きい負荷領域においては、燃料
噴射量が多いため吸気行程噴射によって形成されるシリ
ンダ室内の予混合気の濃度が着火に十分なほど濃いため
、着火のための圧縮行程噴射をやめて、要求燃料噴射量
の全量を吸気行程において噴射することとしている。Q
□はシリンダ室内に燃料が均質に拡散した場合にも点火
栓により着火可能な均質混合気を形成可能な最小限吸気
行程燃料噴射量である。
In a load region where the fuel injection amount is Q or larger, the concentration of the premixture in the cylinder chamber formed by intake stroke injection is high enough for ignition due to the large fuel injection amount, so compression stroke injection is performed for ignition. Instead, the entire required fuel injection amount is injected during the intake stroke. Q
□ is the minimum intake stroke fuel injection amount that can form a homogeneous mixture that can be ignited by the spark plug even when the fuel is uniformly diffused in the cylinder chamber.

再び第4図を参照すると、中負荷付近Q、より低い負荷
領域においては、圧縮行程後期に燃料噴射弁9から燃焼
室20に向かって要求噴射量の全量が噴射される。燃料
噴射時期は遅くされ、このため大部分の燃料は深皿部2
2内に噴射される。深皿部22内壁面に付着した燃料は
蒸発霧化し、燃焼室20内に可燃域を含む濃淡のある混
合気層を形成する。この混合気層の一部が点火栓12に
より点火され、主に深皿部22内で良好な燃焼が完了す
る。
Referring again to FIG. 4, in the vicinity of the medium load Q and in the lower load region, the entire required injection amount is injected from the fuel injection valve 9 toward the combustion chamber 20 in the latter half of the compression stroke. The fuel injection timing is delayed, so most of the fuel is in the deep dish section 2.
It is injected into 2. The fuel adhering to the inner wall surface of the deep dish portion 22 is evaporated and atomized to form a mixed gas layer containing a flammable region within the combustion chamber 20. A part of this air-fuel mixture layer is ignited by the spark plug 12, and good combustion is completed mainly within the deep dish portion 22.

中負荷付近O5より高<QHより低い負荷領域において
は、第6図に示されるように、吸気行程初期(第6図(
a))に吸気行程噴射が実行され、燃料噴射弁9から燃
焼室20を指向して燃料が噴射される。噴射燃料Fは主
に浅皿部21に衝突し、その一部はシリンダ室4中に反
射し、他の一部は浅皿部21の壁面に付着し壁面からの
加熱により蒸発霧化する。これらの燃料は、吸入渦流S
Wおよび吸気流の乱れRによって吸気行程から圧縮行程
に至る間に予混合気Pが形成される(第6図(b))。
In the load region higher than O5 and lower than QH near medium load, as shown in FIG.
Intake stroke injection is executed in a)), and fuel is injected from the fuel injection valve 9 toward the combustion chamber 20 . The injected fuel F mainly collides with the shallow dish part 21, a part of which is reflected into the cylinder chamber 4, and the other part adheres to the wall surface of the shallow dish part 21 and is evaporated and atomized by heating from the wall surface. These fuels are absorbed by the suction vortex S
A premixture P is formed between the intake stroke and the compression stroke due to W and the turbulence R of the intake air flow (FIG. 6(b)).

この予混合気Pの空燃比は、着火火炎が伝播できる程度
の空燃比とされる。吸入渦流SWが強い場合には、シリ
ンダ室4外周付近が濃く、中心付近が薄くなるような予
混合気が形成される。
The air-fuel ratio of this premixture P is set to a level that allows the ignition flame to propagate. When the suction vortex SW is strong, a premixture is formed that is rich near the outer periphery of the cylinder chamber 4 and thin near the center.

なお、吸気行程噴射時期を早めて、ピストン3がより上
死点に近い位置にあるときに燃料を噴射すると、大部分
の燃料は深皿部22内に噴射され、大部分の燃料が深皿
部22内で予混合気化される。
Note that if the intake stroke injection timing is advanced and the fuel is injected when the piston 3 is closer to the top dead center, most of the fuel will be injected into the deep dish portion 22; The mixture is pre-vaporized in the section 22.

続いて圧縮行程後期(第6図(C))に圧縮行程噴射が
実行され、大部分の燃料が深皿部22内に噴射される。
Subsequently, compression stroke injection is performed in the latter half of the compression stroke (FIG. 6(C)), and most of the fuel is injected into the deep dish portion 22.

深皿部22内壁面に付着した燃料は、壁面および圧縮空
気からの加熱により気化し、渦流SWにより拡散混合し
、可燃域を含む濃淡のある不均一混合気層が形成される
。この混合気層の一部が点火栓12により点火され、不
均一混合気層の燃焼が進行する(第6図(d))。この
燃焼により形成された火炎Bが深皿部22内で発達する
過程で、周辺の予混合気に伝播し、さらに逆スキッシニ
流Sにより、深皿部22外まで燃焼を進行させる。
The fuel adhering to the inner wall surface of the deep dish portion 22 is vaporized by heating from the wall surface and compressed air, and diffused and mixed by the vortex SW, forming a heterogeneous mixture layer with a rich and light concentration including a flammable region. A part of this mixture layer is ignited by the spark plug 12, and combustion of the heterogeneous mixture layer proceeds (FIG. 6(d)). As the flame B formed by this combustion develops within the deep dish section 22, it propagates into the surrounding premixture, and further the combustion progresses to the outside of the deep dish section 22 due to the reverse Squissini flow S.

なお圧縮行程噴射時期を早め、燃料を浅皿部21と深皿
部22の両方に噴射する場合には、火炎が浅皿部21と
深皿部22とに広く分布し、予混合気への火炎の伝播を
より容易にすることができる。
In addition, when the compression stroke injection timing is advanced and the fuel is injected into both the shallow dish part 21 and the deep dish part 22, the flame is widely distributed in the shallow dish part 21 and the deep dish part 22, and the premixture is affected. Flame propagation can be made easier.

ところでこのような内燃機関では、機関冷間時において
はシリンダ内の温度、例えば燃焼室20の壁温が低いた
めに、シリンダ内に噴射された燃料の蒸発が悪化し、こ
のため着火および火炎伝播に必要な混合気の形成が不十
分となり、良好な燃焼が得られないという問題を生ずる
By the way, in such an internal combustion engine, when the engine is cold, the temperature inside the cylinder, for example, the wall temperature of the combustion chamber 20, is low, which worsens the evaporation of the fuel injected into the cylinder, which reduces ignition and flame propagation. This results in insufficient formation of the air-fuel mixture necessary for combustion, resulting in the problem that good combustion cannot be obtained.

また、シリンダ内の温度は燃料噴射量が少ない程低下す
るために、低負荷運転時からの加速時においては、シリ
ンダ内の温度は相対的に低くなり上述と同様の問題を生
ずる。
Further, since the temperature inside the cylinder decreases as the fuel injection amount decreases, during acceleration from low-load operation, the temperature inside the cylinder becomes relatively low, causing the same problem as described above.

そこで以下の実施例ではシリンダ内の温度が低いときに
は、吸気制御弁59の開度を小さくすることによってシ
リンダ内の旋回流を強めるようにしている。
Therefore, in the following embodiment, when the temperature inside the cylinder is low, the degree of opening of the intake control valve 59 is reduced to strengthen the swirling flow inside the cylinder.

これによってシリンダ内に噴射された燃料の蒸発霧化が
促進され、良好な混合気が形成されるために良好な燃焼
を得ることができる。
This promotes evaporation and atomization of the fuel injected into the cylinder and forms a good air-fuel mixture, thereby making it possible to obtain good combustion.

第7図にはシリンダ内低温時における吸気制御弁59の
開度制御の第1の実施例を示す。この実施例では高負荷
時であっても吸気制御弁の開度が20%となるように制
御しており、通常時(シリンダ内が低温時でないとき)
に対し中・高負荷域で吸気制御弁59の開度が減少せし
められている。
FIG. 7 shows a first embodiment of the opening degree control of the intake control valve 59 when the temperature inside the cylinder is low. In this example, the opening degree of the intake control valve is controlled to be 20% even under high load, and under normal conditions (when the inside of the cylinder is not low temperature).
On the other hand, the opening degree of the intake control valve 59 is reduced in the middle and high load ranges.

第1の実施例を実行するためのルーチンを第8図に示す
。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行され
る。まずステップ70において、アクセル踏込み量と機
関回転数とのマツプから全燃料噴射量Qが計算される。
A routine for executing the first embodiment is shown in FIG. This routine is executed by interrupts at regular intervals. First, in step 70, the total fuel injection amount Q is calculated from a map of the accelerator depression amount and the engine speed.

次いで、ステップ71では全燃料噴射量Qと機関回転数
とのマツプから吸気制御弁59の開度R,cvが計算さ
れる。ステップ72ではRS CVが20%より大きい
か否か判定される。
Next, in step 71, the opening degree R, cv of the intake control valve 59 is calculated from a map of the total fuel injection amount Q and the engine speed. In step 72, it is determined whether the RS CV is greater than 20%.

R3゜、520%の場合には本ルーチンを終了し、ステ
ップ71で計算されたRscvが使用される。R8゜。
If R3° is 520%, this routine is ended and the Rscv calculated in step 71 is used. R8°.

〉20%の場合にはステップ73に進み機関冷却水温T
Wが70℃以上か否か、すなわち機関冷間時か否か判定
される。TW<70℃の場合、すなわち機関冷間時の場
合には、ステップ76に進み、吸気制御弁開度Rscv
は20%に減少せしめられる。一方、TW≧70℃と判
定されると、ステップ74に進み、平均燃料噴射量QA
が次式により計算される。
> If it is 20%, proceed to step 73 and check the engine cooling water temperature T.
It is determined whether W is 70° C. or higher, that is, whether the engine is cold. When TW<70°C, that is, when the engine is cold, the process proceeds to step 76, and the intake control valve opening degree Rscv
is reduced to 20%. On the other hand, if it is determined that TW≧70°C, the process proceeds to step 74, where the average fuel injection amount QA
is calculated by the following formula.

QA=ΣQ、、/n ここでΣQ、、は現在に最も近い過去n回分の全燃料噴
射量Qの総和を示しており、従ってΣQ、/nによって
過去n回分の平均燃料噴射量を計算することができる。
QA=ΣQ,,/n Here, ΣQ,, indicates the sum of all fuel injection amounts Q for the past n times closest to the present, and therefore, calculate the average fuel injection amount for the past n times by ΣQ,/n. be able to.

シリンダ内温度は燃料噴射量が多い程高くなり、従って
QAはシリンダ内温度を間接的に示している。すなわち
QAが小さいということはシリンダ内温度が低いという
ことを示している。次いでステップ75では今回の全燃
料噴射量Qと平均燃料噴射量QAとの差を計算する。Q
−QAが予め定められた値、例えば15皿3以上になる
と、シリンダ内温度が相対的に低いということを示して
いる。例えば低負荷運転時から加速運転をした場合には
Q−QA >15となる。この場合にも機関冷間時と同
様に、良好な着火および燃焼が得られないという問題が
ある。従って、Q−QA〉15の場合、ステップ76に
進み、吸気制御弁開度RS CVは20%に減少せしめ
られる。一方、Q−QA≦15の場合には本ルーチンを
終了し、ステップ71において計算されたR3CVが使
用される。
The cylinder internal temperature becomes higher as the fuel injection amount increases, so QA indirectly indicates the cylinder internal temperature. In other words, a small QA indicates that the cylinder internal temperature is low. Next, in step 75, the difference between the current total fuel injection amount Q and the average fuel injection amount QA is calculated. Q
- When QA reaches a predetermined value, for example 15 plates 3 or more, it indicates that the cylinder internal temperature is relatively low. For example, when accelerating operation is started from low load operation, Q-QA>15. In this case as well, there is a problem that good ignition and combustion cannot be obtained, as in the case when the engine is cold. Therefore, if Q-QA>15, the process proceeds to step 76, and the intake control valve opening RSCV is reduced to 20%. On the other hand, if Q-QA≦15, this routine is ended and the R3CV calculated in step 71 is used.

第9図にはシリンダ内低温時における吸気制御弁59の
開度制御の第2の実施例を示す。この実施例では通常時
に対しほぼ全負荷域で吸気制御弁59の開度が減少せし
められており、通常時開度20%以下の場合には全て開
度0%とされ、通常時開度が20%を越え70%未満の
場合には通常時開度より20%減少せしめられ、通常時
開度70%以上の場合には開度50%とされる。
FIG. 9 shows a second embodiment of the opening degree control of the intake control valve 59 when the temperature inside the cylinder is low. In this embodiment, the opening degree of the intake control valve 59 is reduced in almost the entire load range compared to normal times, and when the normal opening degree is 20% or less, the opening degree is set to 0% in all cases, and the normal opening degree is reduced to 0%. When the opening is more than 20% and less than 70%, the opening is reduced by 20% from the normal opening, and when the opening is 70% or more, the opening is set to 50%.

第2の実施例を実行するためのルーチンを第10図に示
す。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行さ
れる。第8図に示すルーチンと同一のステップについて
は同一のステップ番号を付してその説明を省略する。ス
テップ73において、TW<70℃と判定されるとステ
ップ80に進み、吸気制御弁開度R3゜7が20%より
大きいか否か判定される。R8゜、520%の場合には
ステップ83に進み、R8CVは0%とされる。一方、
Rscv >20%の場合にはステップ81に進み、R
3゜7〈70%か否か判定される。Rscv <70%
であればステップ82においてステップ71で計算され
たR5゜7は20%だけ減算される。一方、R3CV≧
70%であればステップ84に進み、R8゜、は50%
とされる。
FIG. 10 shows a routine for executing the second embodiment. This routine is executed by interrupts at regular intervals. Steps that are the same as those in the routine shown in FIG. 8 are given the same step numbers and their explanations will be omitted. If it is determined in step 73 that TW<70° C., the process proceeds to step 80, where it is determined whether the intake control valve opening degree R3°7 is greater than 20%. If R8° is 520%, the process proceeds to step 83, where R8CV is set to 0%. on the other hand,
If Rscv > 20%, proceed to step 81 and R
It is determined whether or not it is 3°7<70%. Rscv <70%
If so, in step 82 R5°7 calculated in step 71 is subtracted by 20%. On the other hand, R3CV≧
If it is 70%, proceed to step 84, and R8° is 50%.
It is said that

一方、ステップ75においてQ−QA >15と判定さ
れた場合には、ステップ80からステップ84において
R3゜、が減少補正せしめられる。一方、Q−QA ≦
15の場合には本ルーチンを終了し、ステップ71で計
算されたRSCVがそのまま使用される。
On the other hand, if it is determined in step 75 that Q-QA>15, R3° is corrected to decrease in steps 80 to 84. On the other hand, Q-QA ≦
In the case of 15, this routine is ended and the RSCV calculated in step 71 is used as is.

第11図にはシリンダ内低温時における吸気制御弁59
の開度制御の第3の実施例を示す。第11図では横軸に
時間を、縦軸に吸気制御弁59の開度をとっている。吸
気制御弁59を開弁せしめる際には、通常時に対しシリ
ンダ内低温時には遅延時間を設けて開弁せしめるように
している。これによっても、結果的に吸気制御弁開度を
小さくすることとなり良好な燃焼が得られる。
FIG. 11 shows the intake control valve 59 when the temperature inside the cylinder is low.
A third example of opening degree control is shown. In FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the opening degree of the intake control valve 59. When opening the intake control valve 59, a delay time is provided when the temperature inside the cylinder is low compared to normal times. This also results in reducing the opening of the intake control valve, resulting in good combustion.

第12図には第3の実施例を実行するためのルーチンを
示す。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行
される。第12図を参照すると、まずステップ90にお
いて全燃料噴射量Qが計算される。
FIG. 12 shows a routine for executing the third embodiment. This routine is executed by interrupts at regular intervals. Referring to FIG. 12, first, in step 90, the total fuel injection amount Q is calculated.

次いでステップ91において平均燃料噴射量QAが計算
される。ステップ92では全燃料噴射量Qと平均燃料噴
射量QA との差が15mm3より大きいか否か判定さ
れる。例えば低負荷でほぼ定常運転されている場合を考
えると、Q−Q^≦15となりステップ93に進み、吸
気制御弁開度R5CVが計算される。この場合、低負荷
運転を想定しているので吸気制御弁59はほぼ全閉状態
とされる。次に低負荷運転から高負荷運転へと加速運転
をした場合を考える。この場合には低負荷運転でシリン
ダ内温度が低い状態から高負荷運転に移行して多量の燃
料がシリンダ内に噴射されるため、シリンダ内温度が相
対的に低いために燃料の蒸発霧化が悪化し前述のように
燃焼が悪化するという問題を生ずる。
Next, in step 91, the average fuel injection amount QA is calculated. In step 92, it is determined whether the difference between the total fuel injection amount Q and the average fuel injection amount QA is greater than 15 mm3. For example, if we consider a case where the engine is operating at a substantially steady state with a low load, Q-Q^≦15, and the process proceeds to step 93, where the intake control valve opening degree R5CV is calculated. In this case, since low-load operation is assumed, the intake control valve 59 is almost fully closed. Next, let us consider the case of accelerating operation from low load operation to high load operation. In this case, a large amount of fuel is injected into the cylinder when the temperature inside the cylinder is low due to low load operation, and the temperature inside the cylinder is low. This causes the problem of worsening combustion as described above.

この場合にはQ−QA>15となるのでステップ94に
進み、フラグF=1か否か判定される。当初フラグFは
0であるため、ステップ98に進みカウンタCに予め定
められた値C8が入れられる。次いでステップ99でフ
ラグFが1にセットされる。次の処理サイクルでは、ス
テップ94で肯定判定されてステップ95に進む。ステ
ップ95ではカウンタCが1だけデクリメントされる。
In this case, since Q-QA>15, the process proceeds to step 94, where it is determined whether flag F=1. Since the flag F is initially 0, the process proceeds to step 98 and a predetermined value C8 is entered into the counter C. Next, in step 99, flag F is set to 1. In the next processing cycle, an affirmative determination is made in step 94 and the process proceeds to step 95. In step 95, counter C is decremented by one.

ステップ96ではカウンタCが0になったか否か判定さ
れる。カウンタCが0でないときは本ルーチンを終了し
、カウンタCが0になったときはステップ97に進みフ
ラグFがOにリセットされる。この間、R3゜、は計算
されないため、R5゜、は小さいままである。次にステ
ップ92において未だQ−Q、 >15であればステッ
プ94からステップ99でカウンタCのカウント動作を
繰り返す。次いで加速の終期に近づいてQ−QA≦15
になるとステップ93に進み、吸気制御弁開度Rscv
が計算される。このときは高負荷状態であるためR5゜
、 = 100%となり吸気制御弁59は全開されるこ
とになる。
In step 96, it is determined whether the counter C has reached 0 or not. When the counter C is not 0, this routine is ended, and when the counter C is 0, the routine proceeds to step 97 and the flag F is reset to O. During this time, R3° is not calculated, so R5° remains small. Next, in step 92, if Q-Q is still >15, the counting operation of the counter C is repeated in steps 94 to 99. Then, near the end of acceleration, Q-QA≦15
When this happens, the process proceeds to step 93, where the intake control valve opening
is calculated. At this time, since the load is high, R5° = 100%, and the intake control valve 59 is fully opened.

なお、本実施例では1つの燃料噴射弁9によって吸気行
程噴射および圧縮行程噴射を実行するようにしているが
、2つの燃料噴射弁を有し、一方の燃料噴射弁で吸気行
程噴射を実行すると共に他方の燃料噴射弁によって圧縮
行程噴射を実行するようにしてもよい。
In this embodiment, one fuel injection valve 9 is used to perform intake stroke injection and compression stroke injection, but there are two fuel injection valves, and one fuel injection valve is used to perform intake stroke injection. At the same time, the compression stroke injection may be performed by the other fuel injection valve.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

シリンダ内低温時であっても、旋回流を強めることによ
って良好な混合気を形成することができるため、良好な
燃焼を得ることができる。
Even when the temperature inside the cylinder is low, a good air-fuel mixture can be formed by strengthening the swirling flow, so that good combustion can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は内燃機関の全体図、第2図はシリンダヘッドの
底面図、第3図は通常時における吸気制御弁の開度制御
を示す線図、第4図は機関本体の縦断面図、第5図は圧
縮行程噴射と吸気行程噴射の制御パターンの一例を示す
線図、第6図は燃料噴射の状態を示す説明図、第7図は
吸気制御弁の開度制御の第1の実施例を示す線図、第8
図は第1の実施例における吸気制御弁の弁開度を計算す
るためのフローチャート、第9図は吸気制御弁の開度制
御の第2の実施例を示す線図、第10図は第2の実施例
における吸気制御弁の弁開度を計算するためのフローチ
ャート、第11図は吸気制御弁の開度制御の第3の実施
例を示す線図、第12図は第3の実施例における吸気制
御弁の弁開度を計算するためのフローチャートである。 4・・・シリンダ室、  9・・・燃料噴射弁、12・
・・点火栓、    26・・・水温センサ、59・・
・吸気制御弁。 第2図 負荷 第3回 第4図 吸気行程初期 (a) 圧縮行程後期 (C) 第〔 (b) (d) 3図 第8図 第9図 第10図 第110
Fig. 1 is an overall view of the internal combustion engine, Fig. 2 is a bottom view of the cylinder head, Fig. 3 is a diagram showing the opening control of the intake control valve under normal conditions, and Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the engine body. Fig. 5 is a diagram showing an example of a control pattern for compression stroke injection and intake stroke injection, Fig. 6 is an explanatory diagram showing the state of fuel injection, and Fig. 7 is a diagram showing the first implementation of intake control valve opening control. Diagram showing examples, No. 8
The figure is a flowchart for calculating the valve opening degree of the intake control valve in the first embodiment, FIG. 9 is a diagram showing the second example of controlling the opening degree of the intake control valve, and FIG. FIG. 11 is a flowchart for calculating the valve opening of the intake control valve in the third embodiment, FIG. 11 is a diagram showing the third embodiment of the intake control valve opening control, and FIG. It is a flowchart for calculating the valve opening degree of an intake control valve. 4... Cylinder chamber, 9... Fuel injection valve, 12...
...Spark plug, 26...Water temperature sensor, 59...
・Intake control valve. Figure 2 Load 3rd Figure 4 Early intake stroke (a) Late compression stroke (C) (b) (d) Figure 3 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 110

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリンダ内に燃料を直接噴射せしめて点火栓によって着
火せしめるようにした内燃機関において、シリンダ内に
発生する旋回流の強さを制御するための旋回流制御手段
を備え、シリンダ内低温時には前記旋回流制御手段によ
って旋回流を強めるようにした筒内直接噴射式火花点火
機関。
An internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by a spark plug is equipped with a swirl flow control means for controlling the strength of swirl flow generated in the cylinder, and when the temperature inside the cylinder is low, the swirl flow An in-cylinder direct injection spark ignition engine that uses control means to intensify the swirling flow.
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