JPH0510164A - Engine knocking controller - Google Patents
Engine knocking controllerInfo
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- JPH0510164A JPH0510164A JP3159219A JP15921991A JPH0510164A JP H0510164 A JPH0510164 A JP H0510164A JP 3159219 A JP3159219 A JP 3159219A JP 15921991 A JP15921991 A JP 15921991A JP H0510164 A JPH0510164 A JP H0510164A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのノッキング
抑制装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine knock suppressing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、エンジンにおいては、高負荷時
にノッキングが発生しやすくなるが、かかるノッキング
は、圧縮上死点付近における混合気の温度を下げること
によって抑制することができる。そこで、かかるノッキ
ングを抑制するために、排気ガスの一部を冷却した上で
吸気通路に還流させるいわゆる外部ＥＧＲ機構を備えた
エンジンが従来より多用されている。しかしながら、か
かる外部ＥＧＲ機構を備えたエンジンにおいて、ノッキ
ングを有効に防止しようとすれば、不燃性の排気ガスを
相当量吸気系に還流させる必要があるので、エンジン出
力の低下を招くといった問題がある。また、排気ガスを
冷却するためのクーラがかさばるといった問題がある。2. Description of the Related Art Generally, in an engine, knocking tends to occur at high load, but such knocking can be suppressed by lowering the temperature of the air-fuel mixture near the compression top dead center. Therefore, in order to suppress such knocking, an engine equipped with a so-called external EGR mechanism that cools a part of exhaust gas and then recirculates it into the intake passage has been widely used. However, in an engine equipped with such an external EGR mechanism, in order to effectively prevent knocking, it is necessary to recirculate a considerable amount of noncombustible exhaust gas to the intake system, which causes a problem of lowering engine output. . There is also a problem that the cooler for cooling the exhaust gas is bulky.
【０００３】そこで、水の蒸発潜熱が大きいことに着目
して、各気筒に吸気を供給する独立吸気通路に、夫々、
吸気中に水を噴射する水噴射弁を設けたエンジンが提案
されている(例えば、特開昭５９−１２６０５８号公報
参照)。かかる水噴射弁を備えたエンジンにおいては、
吸気中に噴射された水が気化するときに、吸気から多量
の熱を奪うので、原理的には、少量の水を噴射するだけ
で吸気を有効に冷却することができる。したがって、基
本的にはＥＧＲ導入の場合のような出力低下を招くこと
なく、耐ノッキング性能を向上させることができるとい
える。Therefore, paying attention to the large latent heat of vaporization of water, the independent intake passages for supplying intake air to the respective cylinders are
An engine provided with a water injection valve for injecting water into intake air has been proposed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-126058). In an engine equipped with such a water injection valve,
When the water injected into the intake air vaporizes, a large amount of heat is taken from the intake air, so in principle it is possible to cool the intake air simply by injecting a small amount of water. Therefore, basically, it can be said that the knocking resistance can be improved without causing the output reduction as in the case of introducing EGR.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに水噴射弁を備えた従来のエンジンにおいては、吸気
中に噴射された水がすべて気化されるわけではないの
で、吸気が十分に冷却されないばかりか、エンジン中に
液状の水分が残留する場合があるといった問題がある。
また、ノッキングを有効に抑制するには、圧縮上死点付
近における混合気の温度を下げる必要があるが、従来の
水噴射弁を備えたエンジンでは、水噴射の時期について
は、特別な考慮はなされていないので、ノッキングが十
分には抑制されない。However, in the conventional engine having the water injection valve as described above, not all the water injected into the intake air is vaporized, so that the intake air is not sufficiently cooled. Or, there is a problem that liquid water may remain in the engine.
Also, in order to effectively suppress knocking, it is necessary to lower the temperature of the air-fuel mixture near the top dead center of compression, but in an engine equipped with a conventional water injection valve, no special consideration is given to the timing of water injection. Since it is not done, knocking is not suppressed sufficiently.
【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、各独立吸気通路に、夫々ノ
ッキング抑制用の水噴射弁が設けられたエンジンにおい
て、圧縮上死点付近における混合気の温度を下げること
ができ、ノッキングを有効に抑制することができるエン
ジンのノッキング抑制装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. In an engine in which a water injection valve for suppressing knocking is provided in each independent intake passage, near the compression top dead center. It is an object of the present invention to provide an engine knocking suppression device capable of lowering the temperature of the air-fuel mixture in the engine and effectively suppressing knocking.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、各独立吸気通路に、夫々、水噴射手
段が設けられたエンジンにおいて、上記各水噴射手段の
水噴射時期が、夫々、対応する気筒の吸気行程に同期し
て設定され、かつ該気筒の吸気弁と排気弁の開弁時期の
オーバラップ期間内に、燃焼室内に水が供給されるよう
に設定されていることを特徴とするエンジンのノッキン
グ抑制装置を提供する。In order to achieve the above object, the first invention is an engine in which water injection means is provided in each independent intake passage, and the water injection timing of each water injection means is different. , Are respectively set in synchronization with the intake stroke of the corresponding cylinder, and are set so that water is supplied into the combustion chamber within the overlap period of the opening timing of the intake valve and the exhaust valve of the cylinder. Disclosed is an engine knock suppression device.
【０００７】第２の発明は、第１の発明にかかるエンジ
ンのノッキング抑制装置において、エンジンが機械式過
給機付エンジンであって、水噴射手段が過給領域で水噴
射を行なうようになっていることを特徴とするエンジン
のノッキング抑制装置を提供する。According to a second aspect of the present invention, in the engine knock suppression device according to the first aspect, the engine is an engine with a mechanical supercharger, and the water injection means performs water injection in the supercharging region. Disclosed is an engine knock suppression device.
【０００８】第３の発明は、第１の発明または第２の発
明にかかるエンジンのノッキング抑制装置において、各
気筒に、夫々、吸入空気量が所定値以下のときに閉じら
れる開閉弁が介設された第１の吸気ポートと、上記開閉
弁が閉じられたときに気筒内にスワールを生成させる第
２の吸気ポートとが設けられていて、水噴射手段が、上
記第２の吸気ポート側に設けられていることを特徴とす
るエンジンのノッキング抑制装置を提供する。According to a third aspect of the invention, in the engine knock suppression device according to the first or second aspect of the invention, each cylinder is provided with an on-off valve which is closed when the intake air amount is below a predetermined value. And a second intake port for generating swirl in the cylinder when the on-off valve is closed, and the water injection means is provided on the second intake port side. Disclosed is an engine knock suppression device.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１〜図３に示すように、第１〜第４気筒＃１〜＃４を
備えた４気筒エンジンＥに対して、吸気を供給するため
の吸気装置Ｑと、燃焼ガスを排出するための排気装置Ｒ
とが設けられている。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.
As shown in FIGS. 1 to 3, an intake device Q for supplying intake air to a four-cylinder engine E including first to fourth cylinders # 1 to # 4, and an exhaust device for exhausting combustion gas Exhaust device R
And are provided.
【００１０】以下、エンジンＥについて説明する。エン
ジンＥの各気筒のシリンダ１の上面(シリンダヘッド部
分)には、第１吸気弁２によって開閉される吸気ポート
３(以下、これをＰポート３という)と、第２吸気弁４に
よって開閉される吸気ポート５(以下、これをＳポート
５という)と、第１排気弁６によって開閉される第１排
気ポート７と、第２排気弁８によって開閉される第２排
気ポート９とが設けられている。ここで、Ｐ,Ｓポート
３,５はシリンダ１の吸気側半部(図１では右半部であ
り、図３では左半部)に配置され、第１,第２排気ポート
７,９は、シリンダ１の排気側半部(図１では左半部であ
り、図３では右半部)において、夫々、Ｐ,Ｓポート３,
５と対向するような位置に配置されている。そして、点
火プラグ１０がシリンダ１の中心部に配置されている。The engine E will be described below. On the upper surface (cylinder head portion) of the cylinder 1 of each cylinder of the engine E, an intake port 3 (hereinafter referred to as P port 3) opened and closed by a first intake valve 2 and a second intake valve 4 opened and closed. An intake port 5 (hereinafter referred to as an S port 5), a first exhaust port 7 opened and closed by a first exhaust valve 6, and a second exhaust port 9 opened and closed by a second exhaust valve 8. ing. Here, the P and S ports 3 and 5 are arranged in the intake side half of the cylinder 1 (the right half in FIG. 1, and the left half in FIG. 3), and the first and second exhaust ports 7 and 9 are , In the exhaust side half of the cylinder 1 (the left half in FIG. 1, and the right half in FIG. 3), the P, S port 3,
5 is arranged at a position facing the No. 5. The spark plug 10 is arranged at the center of the cylinder 1.
【００１１】ここで、Ｐポート３は、シリンダ１に対し
て、ほぼシリンダ円周方向に向かって開口し、所定の低
負荷・低回転時(低吸入空気量時)には、Ｐポート３から
シリンダ１内に流入する吸気が、シリンダ１内で内周面
に沿って旋回してスワールを形成し、いわゆる均一化に
より混合気の燃焼性が高められるようになっている。な
お、Ｐポート３をヘリカル状に形成してスワールを生成
させるようにしてもよい。また、Ｓポート５は、所定の
高負荷・高回転時(高吸入空気量時)にシリンダ１内に十
分に吸気を供給できるように、シリンダ１の中心部に近
い位置に向かって開口している。これにより、高負荷・
高回転時に充填効率が高められるようになっている。Here, the P port 3 opens toward the cylinder 1 substantially in the circumferential direction of the cylinder, and from the P port 3 at a predetermined low load and low rotation (low intake air amount). The intake air flowing into the cylinder 1 swirls along the inner peripheral surface in the cylinder 1 to form a swirl, and the combustibility of the air-fuel mixture is enhanced by so-called homogenization. The P port 3 may be formed in a helical shape to generate swirl. Further, the S port 5 is opened toward a position near the center of the cylinder 1 so that intake air can be sufficiently supplied into the cylinder 1 at a predetermined high load and high rotation (high intake air amount). There is. As a result, high load
The filling efficiency is improved at high speeds.
【００１２】エンジンＥの各気筒＃１〜＃４において
は、基本的には、第１,第２吸気弁２,４が開かれたとき
に、Ｐ,Ｓポート３,５からシリンダ１内すなわち燃焼室
１４に吸気が吸入され、燃焼室１４内の混合気がピスト
ン(図示せず)で圧縮された後点火プラグ１０によって着
火・燃焼させられ、第１,第２排気弁６,８が開かれたと
きに、燃焼ガスが第１,第２排気ポート７,９に排出され
るようになっている。In each of the cylinders # 1 to # 4 of the engine E, basically, when the first and second intake valves 2 and 4 are opened, from the P and S ports 3 and 5 to the inside of the cylinder 1, that is, The intake air is sucked into the combustion chamber 14, the air-fuel mixture in the combustion chamber 14 is compressed by a piston (not shown), and then ignited and burned by the spark plug 10 to open the first and second exhaust valves 6 and 8. When burned, the combustion gas is discharged to the first and second exhaust ports 7 and 9.
【００１３】第１,第２吸気弁２,４は、吸気側カムシャ
フト１１に取り付けられた複数のカムによって、クラン
ク軸(図示せず)と同期して、所定のタイミングで開閉さ
れるようになっている。ここで、吸気側カムシャフト１
１の回転位相は、吸気側バルブタイミング可変機構１３
によって変えられるようになっており、したがって第
１,第２吸気弁２,４の開閉タイミングは所定の範囲内で
自在に設定できるようになっている。これと同様に、第
１,第２排気弁６,８も、排気側カムシャフト１２に取り
付けられた複数のカムによって開閉されるとともに、排
気側バルブタイミング可変機構１４を介して、開閉タイ
ミングを所定の範囲内で自在に設定できるようになって
いる。ここにおいて、第１,第２吸気弁２,４と第１,第
２排気弁６,８の開閉タイミングを調整することによっ
て、第１,第２吸気弁２,４の開弁期間と、第１,第２排
気弁６,８の開弁期間との間のオーバラップ期間(以下、
単にオーバラップ期間という)を調整し、後で説明する
ように、シリンダ１内の掃気状態を調整するようになっ
ている。The first and second intake valves 2 and 4 are opened and closed at a predetermined timing in synchronization with a crankshaft (not shown) by a plurality of cams attached to the intake side camshaft 11. Has become. Here, the intake side camshaft 1
The rotation phase of 1 is the intake side valve timing variable mechanism 13
The opening and closing timings of the first and second intake valves 2 and 4 can be freely set within a predetermined range. Similarly, the first and second exhaust valves 6 and 8 are also opened / closed by a plurality of cams attached to the exhaust side cam shaft 12, and the opening / closing timing is set to a predetermined value via the exhaust side valve timing variable mechanism 14. It can be set freely within the range of. Here, by adjusting the opening / closing timing of the first and second intake valves 2 and 4 and the first and second exhaust valves 6 and 8, the opening period of the first and second intake valves 2 and 4 and The overlap period between the opening periods of the first and second exhaust valves 6 and 8 (hereinafter,
The term scavenging state in the cylinder 1 is adjusted as will be described later.
【００１４】以下、吸気装置Ｑについて説明する。吸気
装置Ｑには、共通吸気通路１６が設けられ、この共通吸
気通路１６には、吸気流れ方向にみて上流側から順に、
吸気中の塵を除去するエアクリーナ１７と、吸入空気量
を検出するエアフローメータ１８と、アクセルペダル
(図示せず)と連動して開閉されるスロットル弁１９と、
リショルム型の機械式過給機２０と、過給機２０で圧縮
されて温度が上昇した吸気を冷却するインタクーラ２１
とが設けられている。そして、共通吸気通路１６はイン
タクーラ２１下流で、各気筒＃１〜＃４に対して個別的
に設けられた独立吸気通路２２に接続されている。これ
らの独立吸気通路２２は途中で、下流端がＰポート３に
接続される第１独立吸気通路２３と、下流端がＳポート
５に接続される第２独立吸気通路２４とに分岐してい
る。The intake device Q will be described below. A common intake passage 16 is provided in the intake device Q, and the common intake passage 16 is provided in order from the upstream side in the intake flow direction.
An air cleaner 17 for removing dust in intake air, an air flow meter 18 for detecting the amount of intake air, and an accelerator pedal
A throttle valve 19 which is opened and closed in conjunction with (not shown),
Rishorum type mechanical supercharger 20 and intercooler 21 for cooling the intake air that has been compressed by the supercharger 20 and has risen in temperature.
And are provided. The common intake passage 16 is connected downstream of the intercooler 21 to an independent intake passage 22 provided individually for each of the cylinders # 1 to # 4. These independent intake passages 22 are branched midway into a first independent intake passage 23 whose downstream end is connected to the P port 3 and a second independent intake passage 24 whose downstream end is connected to the S port 5. .
【００１５】そして、第１独立吸気通路２３と第２独立
吸気通路２４とを隔てる隔壁３９内には燃料噴射弁２５
が配置され、この燃料噴射弁２５から噴射される燃料
は、隔壁３９内に形成され第１,第２独立吸気通路２３,
２４の両方に開口する二股の燃料噴射通路２６を介し
て、第１,第２独立吸気通路２３,２４に供給されるよう
になっている。The fuel injection valve 25 is provided in the partition wall 39 which separates the first independent intake passage 23 and the second independent intake passage 24 from each other.
The fuel injected from the fuel injection valve 25 is formed in the partition wall 39, and the first and second independent intake passages 23,
The fuel is supplied to the first and second independent intake passages 23 and 24 through a bifurcated fuel injection passage 26 that opens to both of the 24.
【００１６】第１独立吸気通路２３には、ノッキングを
抑制するため吸気中に水を噴射する水噴射弁２７が設け
られている。そして、水タンク２９内の水がポンプ２８
によって加圧された後水供給通路３０を介して水噴射弁
２７に供給されるようになっている。なお、後で説明す
るように、水噴射弁２７からの水の噴射量と噴射タイミ
ングとは、コントロールユニット３４によって制御され
る。また、第２独立吸気通路２４にはこれを開閉する開
閉弁３１が設けられ、この開閉弁３１はリンク機構３２
を介して、電磁式のアクチュエータ３３によって開閉駆
動されるようになっている。The first independent intake passage 23 is provided with a water injection valve 27 for injecting water into the intake air in order to suppress knocking. Then, the water in the water tank 29 is pumped by the pump 28.
After being pressurized by, the water is supplied to the water injection valve 27 through the water supply passage 30. As will be described later, the control unit 34 controls the injection amount and injection timing of water from the water injection valve 27. An opening / closing valve 31 for opening and closing the second independent intake passage 24 is provided, and the opening / closing valve 31 is a link mechanism 32.
It is adapted to be opened and closed by an electromagnetic actuator 33 via the.
【００１７】なお、排気装置Ｒには、各気筒＃１〜＃４
の第１,第２排気ポート７,９に接続される独立排気通路
３６と、これらの独立排気通路３６が集合された集合排
気通路３７と、この集合排気通路３７に介設された排気
ガス浄化装置３８とが設けられている。The exhaust system R includes cylinders # 1 to # 4.
Independent exhaust passages 36 connected to the first and second exhaust ports 7 and 9, a collective exhaust passage 37 in which these independent exhaust passages 36 are assembled, and an exhaust gas purification provided in the collective exhaust passage 37. A device 38 is provided.
【００１８】そして、エンジンＥあるいは吸気装置Ｑの
所定の各種制御を行なうために、マイクロコンピュータ
からなるコントロールユニット３４が設けられ、このコ
ントロールユニット３４には、エアフローメータ１８に
よって検出される吸入吸気量、スロットル開度センサ４
１によって検出されるスロットル開度すなわちエンジン
負荷、回転数センサ４２によって検出されるエンジン回
転数、クランク角センサ４３によって検出されるクラン
ク角等が制御情報として入力されるようになっている。
コントロールユニット３４は、エンジンＥないし吸気装
置Ｑの総合的な制御装置であって、所定の制御を行なう
ようになっているが、以下では本願の主旨である、開閉
弁３１の開閉制御と、オーバラップ期間を制御するオー
バラップ期間制御と、水噴射弁２７の水噴射制御とにつ
いてのみ説明する。A control unit 34 including a microcomputer is provided for performing various predetermined controls of the engine E or the intake device Q. The control unit 34 includes an intake air intake amount detected by the air flow meter 18, Throttle opening sensor 4
The throttle opening detected by 1, that is, the engine load, the engine speed detected by the speed sensor 42, the crank angle detected by the crank angle sensor 43, etc. are input as control information.
The control unit 34 is a comprehensive control device for the engine E or the intake device Q, and is designed to perform a predetermined control. Only the overlap period control for controlling the lap period and the water injection control of the water injection valve 27 will be described.
【００１９】コントロールユニット３４による開閉弁制
御とオーバラップ期間制御と水噴射制御とは、基本的に
は、エンジン負荷(スロットル開度)とエンジン回転数と
に基づいて、図４に示すようなマップに従って行なわれ
る。まず、開閉弁制御について説明する。エンジンＥの
運転状態が曲線Ｇ2(等吸入空気量線)より低負荷・低回
転側(低吸入空気量側)の領域にあるときには、開閉弁３
１(Ｓ弁)が閉じられる。このとき、シリンダ１内へはＰ
ポート３のみから吸気が供給され、シリンダ１内には比
較的強いスワールが生成され、燃焼性が高められる。ま
た、曲線Ｇ2より高負荷・高回転側(高吸入空気量側)の
領域では開閉弁３１が開かれ、Ｐ,Ｓ両ポート３,５から
シリンダ１内に十分に吸気が供給され、吸気充填効率が
高められエンジン出力が高められる。なお、この場合も
Ｐポート３から流入する吸気によって、シリンダ１内に
比較的弱いスワールが生成される。The opening / closing valve control, the overlap period control, and the water injection control by the control unit 34 are basically based on the engine load (throttle opening) and the engine speed, as shown in FIG. According to. First, the on-off valve control will be described. When the operating state of the engine E is in the region of the low load / low rotation side (low intake air amount side) of the curve G 2 (equal intake air amount line), the on-off valve 3
1 (S valve) is closed. At this time, P into the cylinder 1
The intake air is supplied only from the port 3, a relatively strong swirl is generated in the cylinder 1, and the combustibility is enhanced. Further, the opening / closing valve 31 is opened in a region on the high load / high rotation side (high intake air amount side) of the curve G 2, and intake air is sufficiently supplied into the cylinder 1 from both the P and S ports 3 and 5, The filling efficiency is increased and the engine output is increased. Also in this case, a relatively weak swirl is generated in the cylinder 1 by the intake air flowing in from the P port 3.
【００２０】次に、オーバラップ期間制御について説明
する。エンジンＥの運転状態が、曲線Ｇ1より低負荷・
低回転側(軽負荷域)にあるときには、オーバラップ期間
が短く設定され、シリンダ１内の排気ガスの吹き返し
（Ｐ，Ｓ両ポート３，５側への逆流）が抑制される。す
なわち、このような領域でオーバーラップ期間を長く設
定すると、燃焼性が悪化するからである。他方、曲線Ｇ
1より高負荷・高回転側の領域では、オーバラップ期間
が長く設定され、掃気が行なわれる。ここで、オーバラ
ップ期間は、エンジン負荷ないしエンジン回転数に応じ
て高負荷・高回転側ほど長く設定される。なお、ここで
オーバラップ期間を一定値に設定してもよい。この場
合、オーバラップ期間が長いので、第１,第２排気弁６,
８が開かれているときに、第１,第２吸気ポート３,５か
ら吸気が流入し、シリンダ１内が掃気される。とくに、
過給機２０によって過給が行なわれる領域では、吸気圧
が排気圧より高くなるので、上記掃気が強力に行なわれ
る。このような掃気が行なわれるとき、シリンダ１内で
は吸気が第１,第２吸気ポート３,５側から第１,第２排
気ポート７,９側に向かって(図１では左向きに)高速で
流れる掃気流が生じる。このような掃気流によって、吸
気充填効率が高められるとともに、シリンダ１内が冷却
されノッキングが抑制される。Next, the overlap period control will be described. The operating state of the engine E is lower than that of the curve G 1.
When it is on the low rotation side (light load region), the overlap period is set to be short, and blowback of exhaust gas in the cylinder 1 (backflow to both P and S ports 3 and 5 side) is suppressed. That is, if the overlap period is set to be long in such a region, the combustibility deteriorates. On the other hand, curve G
In the region where the load and rotation speed are higher than 1 , the overlap period is set longer and scavenging is performed. Here, the overlap period is set to be longer on the higher load / higher rotation side according to the engine load or the engine speed. The overlap period may be set to a constant value here. In this case, since the overlap period is long, the first and second exhaust valves 6,
When the valve 8 is opened, intake air flows in through the first and second intake ports 3 and 5, and the inside of the cylinder 1 is scavenged. Especially,
In the region where supercharging is performed by the supercharger 20, the intake pressure becomes higher than the exhaust pressure, so the scavenging is performed strongly. When such scavenging is performed, the intake air in the cylinder 1 at high speed from the first and second intake ports 3 and 5 side toward the first and second exhaust port 7 and 9 sides (to the left in FIG. 1). A stream of scavenging air is generated. With such a scavenging airflow, the intake charging efficiency is increased, and the inside of the cylinder 1 is cooled to suppress knocking.
【００２１】以下、水噴射制御について説明する。エン
ジンＥの運転状態が直線Ｇ3と直線Ｇ4(ＷＯＴ)の間の高
負荷領域にある場合には、過給機２０による過給が行な
われるようになっているが、本実施例では、このような
過給領域においてのみ水噴射が行なわれる。そして、か
かる水噴射が行なわれるタイミングは、図５に示すよう
に、第１,第２排気弁６,８と第１,第２吸気弁２,４の開
弁オーバラップ期間θ2〜θ3を含むような所定のタイミ
ングＪ(θ1〜θ4)に設定されている。ここで、開閉弁３
１が開かれている場合には、水噴射は、過給時における
オーバラップ期間、すなわち第１,第２吸気ポート３,５
側から第１,第２排気ポート側７,９に向かって、吸気の
強い流れ(掃気流)が生じているときに行なわれる。この
ため、水噴射弁２７から第１独立吸気通路２３内に噴射
された水は、このような吸気の流れ(掃気流)にのって運
ばれ、高温の点火プラグ１０あるいは高温の第１,第２
排気弁６,８に接触する。このとき、点火プラグ１０あ
るいは第１,第２排気弁６,８に接触した水が気化するの
で、第１,第２排気弁６,８とその周囲から多量の熱を奪
い、シリンダ１内が強力に冷却される。このようなタイ
ミングでシリンダ１ないしその周囲の吸気が冷却される
と、圧縮上死点における混合気の温度がとくに大きく下
げられる。このため、圧縮上死点での混合気の温度が大
幅に下げられ、ノッキングが有効に抑制され、充填効率
が高められる。また、第１,第２排気弁６,８まわりが冷
却されるので、掃気時にバックファイアが発生せず、エ
ンジンＥの信頼性が高められる。The water injection control will be described below. When the operating state of the engine E is in the high load region between the straight line G 3 and the straight line G 4 (WOT), supercharging by the supercharger 20 is performed, but in this embodiment, Water injection is performed only in such a supercharging region. The timing at which such water injection is performed is, as shown in FIG. 5, a valve opening overlap period θ 2 to θ 3 of the first and second exhaust valves 6 and 8 and the first and second intake valves 2 and 4. Is set to a predetermined timing J (θ 1 to θ 4 ). Here, the on-off valve 3
1 is opened, the water injection is performed in the overlap period during supercharging, that is, the first and second intake ports 3, 5
From the side toward the first and second exhaust port sides 7 and 9 when a strong intake air flow (scavenging airflow) is generated. Therefore, the water injected from the water injection valve 27 into the first independent intake passage 23 is carried by such an intake flow (scavenging air flow), and the high temperature spark plug 10 or the high temperature first, Second
The exhaust valves 6 and 8 are contacted. At this time, the water contacting the spark plug 10 or the first and second exhaust valves 6 and 8 is vaporized, so that a large amount of heat is taken from the first and second exhaust valves 6 and 8 and their surroundings, and the inside of the cylinder 1 It is cooled strongly. When the intake air around the cylinder 1 or its surroundings is cooled at such a timing, the temperature of the air-fuel mixture at the compression top dead center is lowered significantly. Therefore, the temperature of the air-fuel mixture at the compression top dead center is significantly lowered, knocking is effectively suppressed, and the filling efficiency is increased. Moreover, since the surroundings of the first and second exhaust valves 6 and 8 are cooled, backfire does not occur during scavenging, and the reliability of the engine E is enhanced.
【００２２】また、開閉弁３１が閉じられている場合、
すなわちエンジンＥの運転状態が、曲線Ｇ2より低負荷
・低回転側にある場合には、前記したとおり、Ｐポート
３からシリンダ１内に流入吸気は、スワールを生成して
シリンダ内周面に沿って旋回する。このとき水噴射弁２
７から吸気中に噴射された水は吸気にのってシリンダ１
内に流入するが、水粒子の比重が大きいので、旋回時に
遠心力によって、水粒子がシリンダ１の内周面近傍に多
く集まり、シリンダ１の内周面と接触してシリンダ内周
面ないしそのまわりを冷却する。そして、一般に、ノッ
キングを起こすのは、点火プラグ１０から離れた位置に
あるシリンダ１の内周面近傍の混合気いわゆるエンドガ
スであるが、このようにシリンダ１の内周面ないしその
まわり(エンドガスゾーン)が水粒子の気化によって冷却
されるので、エンドガスゾーンでのノッキングが有効に
抑制される。なお、かかるエンドガスゾーンの冷却は、
開閉弁３１が開かれている場合にもある程度起こるのは
もちろんであるWhen the on-off valve 31 is closed,
That is, when the operating state of the engine E is on the lower load / lower rotation side than the curve G 2 , as described above, the intake air flowing into the cylinder 1 from the P port 3 creates a swirl to the inner peripheral surface of the cylinder. Turn along. At this time, the water injection valve 2
The water injected from 7 into the intake air is transferred to the cylinder 1
Although it flows into the inside, since the specific gravity of the water particles is large, a large amount of water particles gather near the inner peripheral surface of the cylinder 1 due to centrifugal force at the time of turning and contact the inner peripheral surface of the cylinder 1 or the inner peripheral surface of the cylinder. Cool around. In general, what causes knocking is a so-called end gas mixture near the inner peripheral surface of the cylinder 1 which is located away from the spark plug 10. Since the zone) is cooled by vaporization of water particles, knocking in the end gas zone is effectively suppressed. In addition, the cooling of such end gas zone,
Of course, this also occurs to some extent when the open / close valve 31 is opened.
【００２３】[0023]
【発明の作用・効果】第１の発明によれば、吸気弁と排
気弁の開弁期間のオーバラップ時、すなわち掃気が行な
われているときに気筒内に水が供給されるので、水が掃
気流にのって高温の点火プラグあるいは高温の排気弁に
接触する。このとき水が気化するので、点火プラグある
いは排気弁が冷却され、圧縮上死点における混合気の温
度が下げられる。このため、ノッキングが抑制され、エ
ンジンの信頼性が高められる。かつ充填効率が高めら
れ、エンジン出力が高められる。According to the first aspect of the present invention, since water is supplied to the cylinders when the intake valve and the exhaust valve are in the open period, that is, when scavenging is being performed, the water is supplied. Contact the hot spark plug or hot exhaust valve by the scavenging air. Since water is vaporized at this time, the spark plug or the exhaust valve is cooled, and the temperature of the air-fuel mixture at the compression top dead center is lowered. For this reason, knocking is suppressed and engine reliability is improved. In addition, the charging efficiency is increased and the engine output is increased.
【００２４】第２の発明によれば、基本的には、第１の
発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、過給時す
なわち吸気圧が排気圧より高く、掃気流がとくに強いと
きに水噴射が行なわれるので、この掃気流によって、よ
り多くの水が排気弁側に運ばれ、ノッキングの発生が一
層有効に抑制される。According to the second invention, basically, the same operation and effect as those of the first invention can be obtained. Furthermore, during supercharging, that is, when the intake pressure is higher than the exhaust pressure and the scavenging airflow is particularly strong, water is injected, so more water is carried to the exhaust valve side by this scavenging air, and knocking occurs even more. Effectively suppressed.
【００２５】第３の発明によれば、基本的には、第１ま
たは第２の発明と同様の効果が得られる。さらに、第２
の吸気ポートによって気筒内にスワールが生成されるの
で、気筒内に流入した水粒子が、遠心力によって気筒の
ボア内周面に接触し、気化してボア内周面を冷却する。
他方、このようなボア内周面は、もともとノッキングが
生じやすいエンドガスゾーンであるので、ノッキングの
発生がさらに有効に抑制される。According to the third invention, basically, the same effect as that of the first or second invention can be obtained. Furthermore, the second
Since a swirl is generated in the cylinder by the intake port of, the water particles that have flowed into the cylinder come into contact with the inner peripheral surface of the bore of the cylinder due to centrifugal force, and are vaporized to cool the inner peripheral surface of the bore.
On the other hand, such an inner peripheral surface of the bore is originally an end gas zone where knocking is likely to occur, so that knocking is further effectively suppressed.
【図１】本発明にかかるノッキング抑制装置を備えたエ
ンジン及び吸気装置の吸気ポートまわりの一部断面平面
説明図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional plan view around an intake port of an engine and an intake device equipped with a knocking suppression device according to the present invention.
【図２】図１に示すエンジンの吸・排気ポートまわりの
立面断面説明図である。FIG. 2 is an elevation cross-sectional explanatory view around intake / exhaust ports of the engine shown in FIG.
【図３】本発明にかかるノッキング抑制装置を備えたエ
ンジン及び吸気装置のシステム構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram of an engine and an intake device including a knocking suppression device according to the present invention.
【図４】図１に示すエンジン及び吸気装置の、水噴射特
性とオーバラップ期間特性と開閉弁の開閉特性とを、エ
ンジン負荷とエンジン回転数とに対してあらわした図で
ある。4 is a diagram showing the water injection characteristic, the overlap period characteristic, and the opening / closing valve opening / closing characteristic of the engine and the intake system shown in FIG. 1 with respect to the engine load and the engine speed.
【図５】吸・排気ポート(吸・排気弁)の開度と水噴射タ
イミングの、クランク角に対する特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing characteristics of opening / closing of intake / exhaust ports (intake / exhaust valves) and water injection timing with respect to a crank angle.
Ｅ…エンジン Ｑ…吸気装置 １…シリンダ ３…Ｐポート ５…Ｓポート １４…燃焼室 ２０…過給機 ２３…第１独立吸気通路 ２４…第２独立吸気通路 ２７…水噴射弁 ３１…開閉弁 ３４…コントロールユニット E ... engine Q ... Intake device 1 ... Cylinder 3 ... P port 5 ... S port 14 ... Combustion chamber 20 ... supercharger 23 ... First independent intake passage 24 ... Second independent intake passage 27 ... Water injection valve 31 ... Open / close valve 34 ... Control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/02 Ｒ 7114−3Ｇ Ｎ 7114−3Ｇ Ｓ 7114−3Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location F02M 25/02 R 7114-3G N 7114-3G S 7114-3G
Claims (3)
設けられたエンジンにおいて、上記各水噴射手段の水噴
射時期が、夫々、対応する気筒の吸気行程に同期して設
定され、かつ該気筒の吸気弁と排気弁の開弁時期のオー
バラップ期間内に、燃焼室内に水が供給されるように設
定されていることを特徴とするエンジンのノッキング抑
制装置。1. In an engine in which water injection means is provided in each independent intake passage, the water injection timing of each water injection means is set in synchronization with the intake stroke of the corresponding cylinder, and An engine knocking suppression device, wherein water is set to be supplied into a combustion chamber within an overlap period of opening timings of an intake valve and an exhaust valve of the cylinder.
制装置において、エンジンが機械式過給機付エンジンで
あって、水噴射手段が過給領域で水噴射を行なうように
なっていることを特徴とするエンジンのノッキング抑制
装置。2. The engine knock suppression device according to claim 1, wherein the engine is a mechanical supercharged engine, and the water injection means performs water injection in a supercharging region. Engine knocking suppression device.
のノッキング抑制装置において、各気筒に、夫々、吸入
空気量が所定値以下のときに閉じられる開閉弁が介設さ
れた第１の吸気ポートと、上記開閉弁が閉じられたとき
に気筒内にスワールを生成させる第２の吸気ポートとが
設けられていて、水噴射手段が、上記第２の吸気ポート
側に設けられていることを特徴とするエンジンのノッキ
ング抑制装置。3. The engine knock suppression device according to claim 1 or 2, wherein each cylinder is provided with an on-off valve which is closed when an intake air amount is below a predetermined value. A port and a second intake port for generating a swirl in the cylinder when the on-off valve is closed are provided, and the water injection means is provided on the second intake port side. Characteristic engine knock suppression device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3159219A JPH0510164A (en) | 1991-06-29 | 1991-06-29 | Engine knocking controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3159219A JPH0510164A (en) | 1991-06-29 | 1991-06-29 | Engine knocking controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510164A true JPH0510164A (en) | 1993-01-19 |
Family
ID=15688939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3159219A Pending JPH0510164A (en) | 1991-06-29 | 1991-06-29 | Engine knocking controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510164A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-06-29 JP JP3159219A patent/JPH0510164A/en active Pending
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