JPH05248277A - Cylinder injection spark ignition engine - Google Patents

Cylinder injection spark ignition engine

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JPH05248277A
JPH05248277A JP4684192A JP4684192A JPH05248277A JP H05248277 A JPH05248277 A JP H05248277A JP 4684192 A JP4684192 A JP 4684192A JP 4684192 A JP4684192 A JP 4684192A JP H05248277 A JPH05248277 A JP H05248277A
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JP
Japan
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intake
fuel
fuel injection
valve
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP4684192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kozo Matsuura
幸三 松浦
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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
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Publication of JPH05248277A publication Critical patent/JPH05248277A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve combustion at low load time without increasing an output loss by delaying the closing timing of both intake and exhaust valves with an overlap thereof left as held constant, when a load of an internal combustion engine is a predetermined value or less. CONSTITUTION:An engine 1 is provided with fuel injection valves 5 for injecting fuel directly into cylinders. Fuel in a fuel tank 9 is supplied through a high pressure reservoir tank 6 by low and high pressure fuel pumps 10, 7. An ECU (electronic control unit) 20 controls the fuel injection valves 5 and spark plugs 16 based on each detection signal from a crank angle sensor 22 and an accelerator opening sensor 24. Here in a cam shaft for driving intake and exhaust valves, a variable valve timing device 30 is additionally provided. In the ECU20, when a load of the engine 1 is a predetermined value or less, an overlap of the intake and exhaust valves is left as held constant, to delay the closing timing of both the intake and exhaust valves.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式火花点火機関
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder injection type spark ignition engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
を備え、燃料噴射量が少ない比較的低負荷の運転時には
要求燃料噴射量の少なくとも一部を気筒圧縮行程中に噴
射して点火栓近傍に混合気を成層させることにより希薄
混合気燃焼を行うようにした筒内直接噴射式火花点火機
関が公知である。
2. Description of the Related Art A fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder is provided, and at least a part of the required fuel injection amount is injected during a cylinder compression stroke during a relatively low load operation in which the fuel injection amount is small and a spark plug is provided. A cylinder direct injection type spark ignition engine is known in which a lean air-fuel mixture combustion is performed by stratifying an air-fuel mixture in the vicinity.

【0003】この種の内燃機関の例としては本願出願人
により特開平2−169834号公報に提案されたもの
がある。同公報に提案された筒内直接噴射式火花点火機
関では、要求燃料噴射量が所定の第1の噴射量より少な
い場合には要求燃料噴射量の全量を気筒圧縮行程中に噴
射し、要求燃料噴射量が上記第1の噴射量より大きく、
かつ所定の第2の噴射量より小さい場合には要求燃料噴
射量の一部を圧縮行程中に噴射するようにして残りの燃
料は前もって吸気行程中に噴射するようにしている。
An example of this type of internal combustion engine is proposed by the applicant of the present application in Japanese Patent Laid-Open No. 169834/1990. In the in-cylinder direct injection spark ignition engine proposed in the above publication, when the required fuel injection amount is smaller than the predetermined first injection amount, the entire required fuel injection amount is injected during the cylinder compression stroke to obtain the required fuel injection amount. The injection amount is larger than the first injection amount,
If it is smaller than the second predetermined injection amount, part of the required fuel injection amount is injected during the compression stroke, and the remaining fuel is injected during the intake stroke in advance.

【0004】このように燃料を分割噴射することによ
り、吸気行程中に噴射された燃料は筒内全体に火炎伝播
可能な均一希薄混合気を形成し、圧縮行程中に噴射され
た燃料は点火栓近傍に成層され、着火可能な比較的濃い
混合気を形成するため、混合気の着火と火炎の伝播が良
好になり、燃焼状態が向上する。また、要求燃料噴射量
が比較的多いときに燃料の全量を圧縮行程中に噴射した
場合に点火栓付近に局部的に過濃混合気が形成されるこ
とにより生じるスモーク発生や出力低下の問題が解決さ
れる。
By injecting the fuel in this manner, the fuel injected during the intake stroke forms a homogeneous lean mixture capable of flame propagation throughout the cylinder, and the fuel injected during the compression stroke spark plugs. Since it is stratified in the vicinity and forms a relatively rich air-fuel mixture that can be ignited, the ignition of the air-fuel mixture and the propagation of flame are improved, and the combustion state is improved. In addition, when the required fuel injection amount is relatively large and the total amount of fuel is injected during the compression stroke, there is a problem of smoke generation and output reduction caused by locally forming a rich mixture near the spark plug. Will be resolved.

【0005】要求燃料量が更に増大して前記第2の噴射
量以上になり吸気行程噴射のみによっても点火栓により
着火可能な濃度の均一混合気を筒内全体に形成できるよ
うになると、圧縮行程噴射は停止し要求燃料噴射量の全
量が吸気行程中に噴射されるようにする。(或いは、こ
の場合も燃料噴射量の一部を圧縮行程中に噴射するよう
にしても良い。) 上記のように分割燃料噴射を行うことにより燃料噴射量
の少ない低負荷領域では安定した着火を得るとともに、
燃料噴射量の多い領域では空気利用率を向上して良好な
燃焼を得ることが可能となっている。
When the required fuel amount further increases and becomes equal to or larger than the second injection amount and it becomes possible to form a uniform air-fuel mixture having a concentration that can be ignited by the spark plug only in the intake stroke injection, the compression stroke The injection is stopped so that the entire required fuel injection amount is injected during the intake stroke. (Alternatively, also in this case, a part of the fuel injection amount may be injected during the compression stroke.) By performing the divided fuel injection as described above, stable ignition is achieved in the low load region where the fuel injection amount is small. With getting
In a region where the fuel injection amount is large, it is possible to improve the air utilization rate and obtain good combustion.

【0006】しかし、上述のように低負荷運転時に主と
して成層混合気燃焼を行うようにすると混合気成層領域
の周囲では燃焼によってもガス温度が充分に上昇しない
ため燃焼室壁温が比較的低くなる傾向がある。このた
め、燃焼室内で混合気が充分に昇温されず着火前の混合
気温度が低くなることから燃焼速度も低くなり気筒内の
燃焼ガス温度も低下する。これにより成層混合気燃焼中
は燃焼室壁温が上がらず、燃焼速度の低下による燃焼の
不安定化が生じ易い。
However, if the stratified mixture combustion is mainly performed during the low load operation as described above, the temperature of the combustion chamber wall becomes relatively low because the gas temperature does not rise sufficiently even by the combustion around the stratified mixture region. Tend. For this reason, the air-fuel mixture is not sufficiently heated in the combustion chamber, and the air-fuel mixture temperature before ignition is low. Therefore, the combustion speed is low and the combustion gas temperature in the cylinder is low. As a result, the temperature of the combustion chamber wall does not rise during stratified mixture combustion, and combustion is likely to become unstable due to a decrease in combustion speed.

【0007】本願出願人はこの問題を解決するために、
既に特願平2−311656号において、機関低負荷運
転時に高負荷運転時よりも吸排気弁のオーバラップを増
大させるようにした機関を提案している。すなわち、特
願平2−311656号に提案した機関は吸気弁に可変
バルブタイミング装置を設け、機関低負荷時には排気弁
のバルブタイミングは一定にしたまま吸気弁のバルブタ
イミングを進角させることにより吸排気弁のオーバラッ
プを増大させている。
In order to solve this problem, the applicant of the present invention has
Japanese Patent Application No. 2-311656 has already proposed an engine in which the overlap of intake and exhaust valves is increased when the engine is operating under a low load than when it is operating under a high load. That is, the engine proposed in Japanese Patent Application No. 2-311656 is provided with a variable valve timing device for the intake valve, and when the engine load is low, the valve timing of the exhaust valve is kept constant and the intake valve valve timing is advanced. Exhaust valve overlap is increased.

【0008】このように吸気弁のバルブタイミングを進
角させて吸気弁の開弁時期を早めることにより、吸気弁
開弁時に吸気ポートに気筒内の既燃ガスを逆流させ、続
いて吸気行程でこの既燃ガスを再度気筒内に吸入するよ
うにして気筒内の残留既燃ガス量を増大させることがで
きる。気筒内に残留した高温の既燃ガスは吸入される新
気と混合して混合気の温度を上昇させるため着火前の筒
内ガス温度が上昇し、ガス温度低下に伴う成層燃焼時の
前述の問題を解消することができる。
In this way, by advancing the valve timing of the intake valve and advancing the opening timing of the intake valve, the burnt gas in the cylinder is back-flowed to the intake port when the intake valve is opened, and then in the intake stroke. The amount of residual burned gas in the cylinder can be increased by reinjecting the burned gas into the cylinder. The high-temperature burned gas remaining in the cylinder mixes with the fresh air drawn in to raise the temperature of the air-fuel mixture, so the in-cylinder gas temperature before ignition rises, and the above-mentioned during stratified combustion due to the decrease in gas temperature. The problem can be resolved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが低負荷時にバ
ルブオーバラップを増大させるために吸気弁の開弁時期
を早めた場合、吸気弁の閉弁時期もそれに応じて早くな
ってしまう問題が生じる。低負荷時に成層混合気燃焼を
行う機関では、通常、ポンピングロスを低減する目的で
吸気の絞り量を小さくしているため、燃料噴射量に比し
て吸入空気量が多く、吸入空気の大部分は燃焼に関与し
ていない。従って筒内に吸入した空気が増える程圧縮行
程では燃焼に関与しない空気を圧縮するための仕事が増
大することになる。このため低負荷時には吸気弁の閉弁
時期を圧縮行程の比較的遅い時期に設定して、吸気行程
で気筒内に吸入した空気の一部を圧縮行程で吸気ポート
に押し出すようにすることが好ましい。これにより気筒
内に残る吸入空気量が減少し、燃焼に関与しない空気を
圧縮するための仕事を低減できるからである。
However, when the opening timing of the intake valve is advanced to increase the valve overlap at the time of low load, there is a problem that the closing timing of the intake valve is correspondingly advanced. In an engine that performs stratified mixture combustion at low load, the amount of intake air is usually reduced in order to reduce pumping loss, so the amount of intake air is large compared to the amount of fuel injection, and most of the intake air is Is not involved in combustion. Therefore, as the air taken into the cylinder increases, the work for compressing the air that is not involved in combustion increases in the compression stroke. Therefore, when the load is low, it is preferable to set the closing timing of the intake valve to a timing relatively late in the compression stroke so that part of the air taken into the cylinder in the intake stroke is pushed out to the intake port in the compression stroke. .. This is because the amount of intake air remaining in the cylinder is reduced, and the work for compressing the air that is not involved in combustion can be reduced.

【0010】ところが上述のように低負荷時に吸気弁の
閉弁時期を早めると気筒内に残る吸入空気量は却って増
大してしまう。このため吸気弁のバルブタイミングを進
角させてオーバラップを増大させた場合には、残留既燃
ガス量の増加により成層混合気の燃焼状態の改善は図れ
るものの、燃焼に関与しない吸入空気の圧縮に要する仕
事が増大し、機関出力の低下や燃費の増大を生じる恐れ
がある。
However, as described above, if the closing timing of the intake valve is advanced when the load is low, the amount of intake air remaining in the cylinder is rather increased. For this reason, when the valve timing of the intake valve is advanced to increase the overlap, the combustion state of the stratified mixture can be improved by increasing the amount of residual burnt gas, but the intake air compression that does not contribute to combustion is compressed. There is a possibility that the work required for the engine will increase, and the engine output will decrease and the fuel consumption will increase.

【0011】本発明は、上記に鑑み、出力損失の増加を
伴うことなく筒内噴射式火花点火機関の低負荷時の燃焼
を改善することを目的としている。
In view of the above, it is an object of the present invention to improve combustion at a low load of a direct injection spark ignition engine without increasing output loss.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、気筒内
に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁を備え、機関負荷が
所定値以下の運転では気筒内に噴射した燃料を点火栓近
傍に導いて成層燃焼させ、機関負荷が所定値以上の運転
では気筒内に噴射した燃料を燃焼室内に一様に分布させ
て均質燃焼させる筒内噴射式火花点火機関において、吸
気弁と排気弁のバルブタイミングを変更する手段を設
け、機関負荷が所定値以下の場合には吸排気弁のオーバ
ラップを一定に保ったまま吸排気弁双方の閉弁時期を遅
延させることを特徴とする筒内噴射式火花点火機関が提
供される。
According to the present invention, a fuel injection valve capable of directly injecting fuel into a cylinder is provided, and the fuel injected into the cylinder is brought to the vicinity of the spark plug in an operation in which the engine load is below a predetermined value. In an in-cylinder injection spark ignition engine, in which the injected fuel is stratified and the fuel injected into the cylinders is evenly distributed and homogeneously burned when the engine load exceeds a predetermined value, the intake valve and the exhaust valve In-cylinder injection type characterized by providing a means for changing the timing and delaying the closing timing of both the intake and exhaust valves while keeping the overlap of the intake and exhaust valves constant when the engine load is below a predetermined value A spark ignition engine is provided.

【0013】[0013]

【作用】本発明の作用は図1のバルブタイミング図によ
り説明される。図1は吸排気弁の開閉時期を示し、図1
(a)は機関低中負荷時のバルブタイミングを、図1
(b)は高負荷時のバルブタイミングを示している。ま
た、図のTDC,BDCはそれぞれピストンの上死点と
下死点を示し、EO,ECは排気弁の開弁時期と閉弁時
期を、IO,ICは吸気弁の開弁時期と閉弁時期とを示
している。図中斜線で示した部分は吸、排気弁の両方が
開弁している時期(バルブオーバラップ)を示してい
る。図1(a),(b)とも排気弁は膨張行程において
ピストンがBDCに到達する前に開弁し、シリンダ内の
高圧高温の既燃ガスを排気系に排出して、ピストンが排
気行程のTDCに達した後に閉弁する。
The operation of the present invention will be described with reference to the valve timing chart of FIG. FIG. 1 shows opening and closing timings of the intake and exhaust valves.
(A) shows the valve timing when the engine load is low and medium.
(B) shows the valve timing under high load. Further, TDC and BDC in the figure respectively indicate the top dead center and the bottom dead center of the piston, EO and EC indicate the opening timing and closing timing of the exhaust valve, and IO and IC indicate the opening timing and closing valve of the intake valve. It indicates the time. The hatched portion in the figure shows the timing (valve overlap) when both the intake and exhaust valves are open. 1 (a) and 1 (b), the exhaust valve is opened before the piston reaches BDC in the expansion stroke, the high pressure and high temperature burnt gas in the cylinder is discharged to the exhaust system, and the piston moves in the exhaust stroke. The valve is closed after reaching TDC.

【0014】本発明では、図1(a)に示すように低中
負荷時には高負荷時(図1(b))に対して吸、排気弁
のバルブオーバラップを変更することなく排気弁閉弁時
期(EC)を遅らせており、このため、ピストンが吸気
行程に入ってから排気弁が開弁を続ける時間が長くなっ
ている。従って、排気行程で排気ポートに流出した既燃
ガスの一部が吸気行程で再び排気ポートから気筒内に流
入する、いわゆる内部EGR量が増大し、気筒内の残留
既燃ガス量が増加する。
According to the present invention, as shown in FIG. 1 (a), at low and medium loads, the exhaust valve is closed without changing the valve overlap of the intake and exhaust valves under high load (FIG. 1 (b)). Since the timing (EC) is delayed, the exhaust valve continues to open after the piston enters the intake stroke. Therefore, the so-called internal EGR amount in which a part of the burnt gas flowing out to the exhaust port in the exhaust stroke flows into the cylinder from the exhaust port again in the intake stroke increases, and the residual burned gas amount in the cylinder increases.

【0015】これにより低、中負荷時(図1(a))に
はバルブオーバラップを変更することなく残留既燃ガス
量を増大でき、気筒内のガス温度が上昇し、成層混合気
の燃焼状態が改善される。また、本発明では低中負荷時
には排気弁の閉弁時期と共に吸気弁の閉弁時期(IC)
が遅延される(図1(a))。
As a result, at low and medium loads (FIG. 1 (a)), the amount of residual burned gas can be increased without changing the valve overlap, the gas temperature in the cylinder rises, and the combustion of the stratified mixture is performed. The condition is improved. Further, in the present invention, at the time of low and medium load, the closing timing of the intake valve (IC) together with the closing timing of the exhaust valve.
Is delayed (FIG. 1 (a)).

【0016】このため、高負荷時(図1(b))に比し
て低中負荷時ではピストンが圧縮行程に入ってから吸気
弁が開弁を続ける期間が長くなる。従って、吸入行程で
気筒内に流入した新気のうち、圧縮行程で再び吸気ポー
トに押し出される新気の量が増大し、吸気弁閉弁時(I
C)に気筒内に残る空気量が低下する。低、中負荷時に
成層混合気燃焼を行う機関では、もともと筒内空気過剰
率が極めて大きいため上記の空気量低下により燃焼が悪
化することはなく、これにより圧縮行程での筒内空気量
が減少し、余分な圧縮仕事を低減することができる。
Therefore, when the load is low and medium, the period during which the intake valve continues to open after the piston enters the compression stroke is longer than when the load is high (FIG. 1B). Therefore, of the fresh air that has flowed into the cylinder during the intake stroke, the amount of fresh air that is pushed out again into the intake port during the compression stroke increases, and when the intake valve is closed (I
In C), the amount of air remaining in the cylinder decreases. In an engine that performs stratified mixture combustion at low and medium loads, since the in-cylinder air excess ratio is originally extremely large, combustion does not deteriorate due to the above-mentioned decrease in air amount, which reduces the in-cylinder air amount in the compression stroke. However, the extra compression work can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】図2は本発明を適用した4気筒ガソリンエン
ジンの一実施例の構成を示す。図において1はエンジン
本体、2は吸気管、3はエアクリーナ、4はサージタン
クを示す。本実施例においては吸気管にスロットルバル
ブは設けられておらず吸入空気量の制御は行っていな
い。また、図示していないが本実施例のエンジンは吸排
気弁をそれぞれ別のカム軸で駆動するダブルオーバヘッ
ドカムシャフト(DOHC)式の動弁機構を有してお
り、更にカム軸には後述する可変バルブタイミング装置
(VVT)30を備え、吸気弁と排気弁の開閉時期を同
時に同量ずつ変化させることができるようになってい
る。
FIG. 2 shows the construction of an embodiment of a 4-cylinder gasoline engine to which the present invention is applied. In the figure, 1 is an engine body, 2 is an intake pipe, 3 is an air cleaner, and 4 is a surge tank. In this embodiment, the intake pipe is not provided with a throttle valve and the intake air amount is not controlled. Although not shown, the engine of this embodiment has a double overhead camshaft (DOHC) type valve operating mechanism for driving intake and exhaust valves by different camshafts, and the camshaft will be described later. A variable valve timing device (VVT) 30 is provided so that the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve can be simultaneously changed by the same amount.

【0018】更に、本実施例のエンジンには各気筒内に
直接燃料を噴射する燃料噴射弁5が設けられている。燃
料噴射弁5は各気筒の1行程中に燃料の分割噴射を行う
ためピエゾ圧電素子を用いた作動速度の高いものが使用
されている。6は各枝管14を通じて燃料噴射弁5に高
圧燃料を供給する高圧リザーバタンク、7は高圧導管8
を介して高圧燃料をリザーバタンク6に圧送するため
の、吐出圧制御可能な高圧燃料ポンプ、9は燃料タン
ク、10は導管11を介して燃料タンク9から高圧燃料
ポンプ7に燃料を供給する低圧燃料ポンプを夫々示す。
低圧燃料ポンプ10の吐出側は、各燃料噴射弁5のピエ
ゾ圧電素子を冷却するための圧電素子冷却用導入管12
に接続される。圧電素子冷却用燃料油戻管13は燃料タ
ンク9に連結され、この戻管13を介して圧電素子冷却
用導入管12を流れる燃料を燃料タンク9に回収する。
Further, the engine of this embodiment is provided with a fuel injection valve 5 for directly injecting fuel into each cylinder. The fuel injection valve 5 uses a piezo-piezoelectric element having a high operating speed in order to perform the divided injection of fuel during one stroke of each cylinder. 6 is a high pressure reservoir tank for supplying high pressure fuel to the fuel injection valve 5 through each branch pipe 14, and 7 is a high pressure conduit 8
A high-pressure fuel pump capable of controlling the discharge pressure for pumping high-pressure fuel to the reservoir tank 6 via a fuel tank, 9 is a fuel tank, and 10 is a low-pressure fuel for supplying fuel from the fuel tank 9 to the high-pressure fuel pump 7 via a conduit 11. Fuel pumps are shown respectively.
The discharge side of the low-pressure fuel pump 10 has a piezoelectric element cooling introduction pipe 12 for cooling the piezoelectric element of each fuel injection valve 5.
Connected to. The piezoelectric element cooling fuel oil return pipe 13 is connected to the fuel tank 9, and the fuel flowing through the piezoelectric element cooling introduction pipe 12 is collected in the fuel tank 9 via the return pipe 13.

【0019】電子制御ユニット(ECU)20はディジ
タルコンピュータからなり、エンジン1の各種制御を行
っている。これらの制御のため、ECU20にはクラン
ク角センサ22から機関回転数Neに比例した出力パル
スが、またアクセル開度センサ24からアクセルペダル
(図示せず)の操作量(アクセル開度)θA に応じた出
力信号が入力されている。
The electronic control unit (ECU) 20 is composed of a digital computer and controls the engine 1 in various ways. Due to these controls, the ECU 20 receives an output pulse proportional to the engine speed Ne from the crank angle sensor 22, and an accelerator pedal (not shown) manipulated variable (accelerator opening) θ A from the accelerator opening sensor 24. The corresponding output signal is input.

【0020】またECU20は図示しない点火回路を介
して各気筒に設けられた点火栓16に接続され各気筒の
点火時期を制御している他、図示しない駆動回路を介し
て各燃料噴射弁5に接続され、燃料噴射時期、と燃料噴
射量とを制御している。また、同様にVVT30も図示
しない駆動回路を介してECU20に接続されており、
ECU20からの信号に応じて吸、排気弁の開閉タイミ
ングが変更されるようになっている。
The ECU 20 is connected to an ignition plug 16 provided in each cylinder via an ignition circuit (not shown) to control the ignition timing of each cylinder, and to each fuel injection valve 5 via a drive circuit (not shown). It is connected and controls the fuel injection timing and the fuel injection amount. Similarly, the VVT 30 is also connected to the ECU 20 via a drive circuit (not shown),
The opening and closing timings of the intake and exhaust valves are changed according to the signal from the ECU 20.

【0021】前述のように本実施例のエンジンはスロッ
トル弁による吸入空気量制御を行っておらず、エンジン
の負荷は燃料噴射量をアクセル角度θA とエンジン回転
数Neとに応じて変えることにより制御されている。従
って燃焼室内には常に大量の吸入空気が供給されるた
め、空燃比は通常のエンジンよりリーン側になってお
り、特に低負荷時には噴射した燃料を気筒内に均一に拡
散させてしまうと点火栓による着火ができなくなる。そ
こで本実施例ではエンジン低負荷時では、燃料噴射時期
を遅らせて、気筒圧縮行程後期に燃料噴射を行うように
している。図3は圧縮行程後期に燃料噴射を行った場合
の噴射燃料の拡散パターンを示すエンジンの縦断面図で
ある。
As described above, the engine of this embodiment does not control the intake air amount by the throttle valve, and the engine load changes by changing the fuel injection amount according to the accelerator angle θ A and the engine speed Ne. Controlled. Therefore, since a large amount of intake air is always supplied to the combustion chamber, the air-fuel ratio is leaner than that of a normal engine, and if the injected fuel is diffused evenly into the cylinder, especially at low load, the spark plug Will not be able to ignite. Therefore, in this embodiment, when the engine load is low, the fuel injection timing is delayed so that fuel is injected in the latter half of the cylinder compression stroke. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the engine showing a diffusion pattern of the injected fuel when the fuel is injected in the latter half of the compression stroke.

【0022】図において60はシリンダブロック、61
はシリンダヘッド、62はピストン、63はピストン6
2の頂面に形成された略円筒状凹部、64はピストン6
2頂面とシリンダヘッド61内壁面間に形成されたシリ
ンダ室を夫々示す。点火栓16はシリンダ室64に臨ん
でシリンダヘッド61のほぼ中央部に取り付けられる。
シリンダヘッド61内には吸気ポートおよび排気ポート
が形成され、これら吸気ポートおよび排気ポートのシリ
ンダ室64内への開口部には夫々吸気弁および排気弁が
配置されているが、図は圧縮行程後期の状態であり、吸
排気弁ともに閉弁しているため図面には示していない。
燃料噴射弁5はスワール型の燃料噴射弁であり、広がり
角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射する。燃料
噴射弁5は、斜め下方を指向して、シリンダ室64の頂
部に配置され、点火栓65近傍に向かって燃料噴射する
ように配置される。また、燃料噴射弁5の燃料噴射方向
および燃料噴射時期は、噴射燃料がピストン62頂部に
形成された凹部63を指向するように決められる。図示
したように圧縮行程後期に噴射された燃料は、シリンダ
室64内圧力が上昇しており貫徹力が弱く、シリンダ室
64内での空気の流動も低下した状態であるためシリン
ダ室64内に拡散せず、点火栓16近傍の領域Kに集中
して成層化する。この領域K内の燃料分布も不均一であ
り、リッチな混合気層から空気層まで変化しているた
め、この領域K内には最も着火しやすい混合気層が存在
する。従って燃料噴射量が少ない場合でも点火栓16に
よる着火が可能となる。
In the figure, 60 is a cylinder block, and 61
Is a cylinder head, 62 is a piston, 63 is a piston 6
2 is a substantially cylindrical recess formed on the top surface of the piston 2, 64 is the piston 6
2 shows cylinder chambers formed between the top surface and the inner wall surface of the cylinder head 61, respectively. The spark plug 16 faces the cylinder chamber 64 and is attached to a substantially central portion of the cylinder head 61.
An intake port and an exhaust port are formed in the cylinder head 61, and an intake valve and an exhaust valve are arranged at openings of the intake port and the exhaust port into the cylinder chamber 64, respectively. This is not shown in the drawing because the intake and exhaust valves are both closed.
The fuel injection valve 5 is a swirl type fuel injection valve, and injects a fuel atomized fuel having a wide spread angle and a weak penetration force. The fuel injection valve 5 is arranged diagonally downward, is arranged at the top of the cylinder chamber 64, and is arranged so as to inject fuel toward the vicinity of the spark plug 65. Further, the fuel injection direction and the fuel injection timing of the fuel injection valve 5 are determined so that the injected fuel is directed to the recess 63 formed at the top of the piston 62. As shown in the figure, the fuel injected in the latter stage of the compression stroke is in the cylinder chamber 64 because the pressure in the cylinder chamber 64 is rising, the penetration force is weak, and the air flow in the cylinder chamber 64 is also low. It does not diffuse, but is concentrated in the region K near the spark plug 16 and stratified. Since the fuel distribution in this region K is also non-uniform and changes from the rich air-fuel mixture layer to the air layer, the air-fuel mixture layer that is most likely to ignite exists in this region K. Therefore, even if the fuel injection amount is small, ignition by the spark plug 16 is possible.

【0023】次に図4(a)から(d)は中負荷より高
い負荷領域における燃料噴射を示している。中負荷以上
の負荷では燃料は吸入行程初期(図4(a))と圧縮行
程後期(図4(c))との2回に分けて分割噴射が行わ
れる。これは、中負荷以上の領域では燃料噴射量も増大
するため、全燃料量を圧縮行程後期に噴射すると点火栓
16近傍に形成される混合気領域が全体的に過濃とな
り、この領域で燃料空気量が不足して不完全燃焼を生じ
るため、排気スモークの発生や出力不足を生じることが
あるからである。
Next, FIGS. 4A to 4D show the fuel injection in the load region higher than the medium load. When the load is equal to or higher than the medium load, the fuel is divided into two parts, that is, the initial stage of the intake stroke (FIG. 4A) and the latter stage of the compression stroke (FIG. 4C). This is because the fuel injection amount also increases in the region of medium load or higher, so that if the total amount of fuel is injected in the latter half of the compression stroke, the air-fuel mixture region formed near the spark plug 16 becomes totally rich, and in this region This is because the amount of air is insufficient and incomplete combustion occurs, which may cause the generation of exhaust smoke and insufficient output.

【0024】図4(a)は吸気行程初期における第1回
の燃料噴射を示す。この状態では吸気弁66が開弁して
おり吸気ポートからシリンダ室64内に新気が流入して
いる。従って燃料噴射弁5から噴射された燃料は吸気ポ
ートから流入する新気流により生じる乱れRによって拡
散され、吸気行程から圧縮行程に至る間にシリンダ室6
4内に均一な混合気Pが形成される(図4(b))。こ
の混合気Pの空燃比はかなりリーンになっており点火栓
16により直接着火することは困難であるが一旦着火し
た場合には着火火炎が伝播できる程度以上の空燃比とさ
れている。次いで吸気弁66が閉弁した後、圧縮行程後
期(図4(c))では第2回目の燃料噴射が行われる。
この圧縮行程後期に噴射された燃料は図3の場合と同様
に点火栓16近傍に着火可能な濃度の混合気を含む混合
気領域Kを形成する。従って点火栓16により着火が行
われると混合気領域Kを中心に燃焼が進行し、その周辺
から順次混合気Pに火炎が伝播し燃焼が進行する。中負
荷程度の領域においては燃料噴射量があまり多くないた
め、吸気行程時に全燃料を噴射させてシリンダ室64内
に均一に拡散させると、点火栓16による着火が困難と
なるが、上記のように吸気行程と圧縮行程とに分割して
燃料を噴射し、着火火炎伝播が可能な程度以上の濃度の
混合気と、点火栓16による点火が可能な濃度の成層混
合気とを形成することにより、全体としてリーンな混合
気を着火、燃焼させることができる。また、本実施例で
は、負荷が増大して燃料噴射量が増大し、シリンダ室6
4内に点火栓16による着火が可能な濃度の均一な混合
気を形成できる量に達したときには、圧縮行程中の噴射
は停止し、吸気行程初期に全量の燃料を噴射するように
さている。
FIG. 4 (a) shows the first fuel injection at the beginning of the intake stroke. In this state, the intake valve 66 is open, and fresh air is flowing into the cylinder chamber 64 from the intake port. Therefore, the fuel injected from the fuel injection valve 5 is diffused by the turbulence R caused by the new airflow flowing from the intake port, and the cylinder chamber 6 is reached during the intake stroke to the compression stroke.
A uniform air-fuel mixture P is formed in 4 (FIG. 4 (b)). The air-fuel ratio of the air-fuel mixture P is considerably lean, and it is difficult to ignite it directly by the spark plug 16, but once ignited, the air-fuel ratio is set to a value at which the ignition flame can propagate. Next, after the intake valve 66 is closed, the second fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke (FIG. 4 (c)).
The fuel injected in the latter part of the compression stroke forms a mixture region K containing a mixture having a concentration capable of being ignited in the vicinity of the spark plug 16 as in the case of FIG. Therefore, when ignition is performed by the spark plug 16, combustion progresses mainly in the air-fuel mixture region K, and the flame propagates to the air-fuel mixture P sequentially from the periphery thereof and the combustion progresses. Since the fuel injection amount is not so large in the medium load range, if all the fuel is injected during the intake stroke and diffused uniformly in the cylinder chamber 64, ignition by the spark plug 16 becomes difficult. By injecting fuel into the intake stroke and the compression stroke in a divided manner to form an air-fuel mixture having a concentration higher than that capable of ignition flame propagation and a stratified air-fuel mixture having a concentration capable of being ignited by the spark plug 16. , It is possible to ignite and burn a lean mixture as a whole. Further, in the present embodiment, the load increases, the fuel injection amount increases, and the cylinder chamber 6
When the amount that can form a uniform air-fuel mixture with a concentration capable of being ignited by the spark plug 16 in 4 is reached, the injection during the compression stroke is stopped and the entire amount of fuel is injected at the beginning of the intake stroke.

【0025】図5は吸入行程時の燃料噴射量QS と圧縮
行程時の燃料噴射QC との関係を示す図で、横軸は合計
噴射量QT =QS +QC を縦軸は合計噴射量QT の圧縮
行程噴射量Qc と吸入行程噴射量QS とへの配分を示し
ている。図からわかるように合計噴射量QT がQ1 以下
の場合(区間I)はQS はゼロとされ、全量が圧縮行程
中に噴射される。またQT がQ1 以上Q2 以下である場
合(区間II)にはQCは点火栓近傍に着火可能な成層混
合気を形成するのに充分なQC1まで減少され、それ以外
の量は吸気行程中に噴射される。また、QT がQ2 以上
になった場合(区間III)には圧縮行程噴射量QC はゼロ
とされ、全燃料が吸気行程中に噴射される。Q2 はシリ
ンダ室64内に点火栓16による着火が可能な均一混合
気を形成するのに充分な燃料噴射量である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fuel injection amount Q S during the intake stroke and the fuel injection Q C during the compression stroke. The horizontal axis represents the total injection amount Q T = Q S + Q C and the vertical axis represents the total. The distribution of the injection quantity Q T between the compression stroke injection quantity Q c and the intake stroke injection quantity Q S is shown. As can be seen from the figure, when the total injection amount Q T is Q 1 or less (section I), Q S is set to zero and the entire amount is injected during the compression stroke. When Q T is Q 1 or more and Q 2 or less (section II), Q C is reduced to Q C1 which is sufficient to form an ignitable stratified mixture near the spark plug, and other amounts are It is injected during the intake stroke. When Q T becomes equal to or greater than Q 2 (section III), the compression stroke injection amount Q C is set to zero and all fuel is injected during the intake stroke. Q 2 is a fuel injection amount sufficient to form a uniform mixture in the cylinder chamber 64 that can be ignited by the spark plug 16.

【0026】本実施例では合計燃料噴射量がQ2 以下、
特にQ1 より少ない領域ではシリンダ室内の燃焼は成層
混合気燃焼が中心となっている。このため前述のように
シリンダ壁温が上昇せず混合気温度も低くなることから
着火後の燃焼が不安定になりやすい。本実施例では負荷
(合計燃料噴射量)に応じて吸気弁と排気弁との両方の
開閉タイミングを変えることにより、成層混合気燃焼時
に気筒内既燃ガス量を増大させて燃焼を安定させると共
に圧縮仕事の増加を防止している。
In this embodiment, the total fuel injection amount is Q 2 or less,
In particular, in the region of less than Q 1 , the combustion in the cylinder chamber is mainly the stratified mixture combustion. Therefore, as described above, the cylinder wall temperature does not rise and the air-fuel mixture temperature also drops, so that combustion after ignition is likely to be unstable. In this embodiment, the open / close timings of both the intake valve and the exhaust valve are changed according to the load (total fuel injection amount) to increase the burnt gas amount in the cylinder during stratified mixture combustion and stabilize combustion. It prevents the increase of compression work.

【0027】すなわち、本実施例では合計燃料噴射量Q
T がQ2 以下の場合(図5、区間I,II) 、すなわち成
層混合気燃焼が行われる場合には吸気弁、排気弁の開閉
タイミングを同量ずつ遅らせて図1(a)の状態になる
ようにする。また合計燃料噴射量QT がQ2 以上の場合
(図5、区間III)、すなわち均一混合気燃焼が行われる
場合には吸、排気弁の開閉タイミングを同量ずつ進めて
図1(b)の状態になるようにする。これにより低中負
荷時(図1(a))には気筒内の残留既燃ガス量を増大
させ、同時に圧縮行程で圧縮する空気量を減らすことに
より燃焼安定と出力損失低減との両方の効果を得られ
る。また、高負荷時(図1(a))には排気弁の閉弁時
期を早めることにより残留既燃ガス量が減少し、更に吸
気弁の閉弁時期を早めることにより圧縮行程で気筒内に
残る新気の量が増大するため、吸気体積効率が向上し、
大出力を確保することができる。
That is, in this embodiment, the total fuel injection amount Q
When T is equal to or less than Q 2 (FIG. 5, sections I and II), that is, when stratified mixture combustion is performed, the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve are delayed by the same amount to the state of FIG. 1 (a). To be Further, when the total fuel injection amount Q T is Q 2 or more (FIG. 5, section III), that is, when a homogeneous mixture combustion is performed, the intake / exhaust valve opening / closing timing is advanced by the same amount, and FIG. To be in the state of. As a result, at the time of low and medium load (Fig. 1 (a)), the amount of residual burned gas in the cylinder is increased, and at the same time, the amount of air compressed in the compression stroke is reduced, so that both combustion stability and output loss are reduced. Can be obtained. Further, at the time of high load (Fig. 1 (a)), the amount of residual burnt gas is reduced by advancing the closing timing of the exhaust valve, and further advancing the closing timing of the intake valve, so that it is introduced into the cylinder in the compression stroke. Since the amount of remaining fresh air increases, the intake volume efficiency improves,
Large output can be secured.

【0028】次に図6に本実施例に使用する可変バルブ
タイミング装置30を示す。本実施例では可変バルブタ
イミング装置30として、特開昭58−135310号
公報に記載したものを用いているが別の形式の可変バル
ブタイミング装置も使用可能である。以下図6から図8
を用いて特開昭58−135310号公報の可変バルブ
タイミング装置について説明する。本実施例においては
吸気弁カム軸に本可変バルブタイミング装置を備え、ク
ランク軸に対する吸気カム軸の回転位相を変化させるこ
とにより吸気弁のバルブタイミングを変化させる。ま
た、図示していないが本実施例のエンジンでは排気カム
軸はギヤを介して吸気弁から同期駆動される形式であ
り、クランク軸に対する吸気カム軸の回転位相を変化さ
せることにより同時に排気カム軸の回転位相も同量だけ
変化するようになっている。すなわち、本実施例の可変
バルブタイミング装置は吸気弁と排気弁の開閉タイミン
グを同時に同一量だけ変化させるものである。
Next, FIG. 6 shows a variable valve timing device 30 used in this embodiment. In this embodiment, as the variable valve timing device 30, the one described in JP-A-58-135310 is used, but another type of variable valve timing device can also be used. 6 to 8 below
The variable valve timing device disclosed in JP-A-58-135310 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the intake valve cam shaft is provided with the variable valve timing device, and the valve timing of the intake valve is changed by changing the rotation phase of the intake cam shaft with respect to the crank shaft. Further, although not shown, in the engine of this embodiment, the exhaust camshaft is driven synchronously from the intake valve via a gear, and the exhaust camshaft is simultaneously driven by changing the rotational phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft. The rotation phase of is also changed by the same amount. That is, the variable valve timing device of this embodiment changes the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve by the same amount at the same time.

【0029】図6は可変バルブタイミング装置の構造を
示す断面で、図6において201はカム軸駆動用のタイ
ミングギヤで、図示しないベルトによりクランク軸から
回転駆動されている。又202はカム軸で、吸気弁を駆
動しており、タイミングギヤ201とカム軸202とは
それぞれアウタスリーブ203とインナスリーブ204
とに固定されている。アウタスリーブ203と204と
は互いに相対回転可能に取付けられていて、それぞれの
スリーブの外周には図7に示すように軸対称の位置に1
対のスリット205,205Bと206,206Bとが
穿設されている。アウタスリーブ上のスリット205と
インナスリーブ上のスリット206とは図8に示すよう
にカム軸202の軸線方向に対して互いに反対方向に傾
斜して穿設され、スリット205と206との交叉部分
には互いに独立して回転できるローラベアリング207
と208とがそれぞれスリット205と206の内壁の
一方に接触するように設けられている。ここで図8に示
したものと軸対称の位置にあるスリット205Bと20
6Bの内壁にも同様にローラベアリング207Bと20
8Bとが接しているが、接触している内壁205,20
6は図8とは反対になっている。従ってローラベアリン
グ207,208及び207B,208Bを同時にカム
軸の軸線方向に前後移動させることによりバックラッシ
ュを生じずにアウタスリーブ203とインナスリーブ2
04とを相対的に回転させることができる。前述のよう
にアウタスリーブ203はタイミングギヤ201に、又
インナスリーブ204はカム軸202にそれぞれ一体に
固定されているため上記アウタスリーブ203とインナ
スリーブ204との相対回転によりタイミングギヤ20
1とカム軸202との位相が変化することになりバルブ
開閉タイミングのクランク軸に対する位相角を変えるこ
とができる。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of the variable valve timing device. In FIG. 6, 201 is a timing gear for driving the cam shaft, which is rotationally driven from the crank shaft by a belt (not shown). Further, 202 is a cam shaft which drives an intake valve, and the timing gear 201 and the cam shaft 202 are respectively an outer sleeve 203 and an inner sleeve 204.
It is fixed to and. The outer sleeves 203 and 204 are attached so as to be rotatable relative to each other, and the outer sleeves 203 and 204 are mounted on the outer circumferences of the respective sleeves 1 at axially symmetrical positions as shown in FIG.
A pair of slits 205, 205B and 206, 206B are provided. As shown in FIG. 8, the slit 205 on the outer sleeve and the slit 206 on the inner sleeve are formed so as to be inclined in directions opposite to each other with respect to the axial direction of the cam shaft 202, and are formed at the intersections of the slits 205 and 206. Are roller bearings 207 that can rotate independently of each other
And 208 are provided to contact one of the inner walls of the slits 205 and 206, respectively. Here, the slits 205B and 20 at positions axially symmetrical to those shown in FIG.
Similarly, on the inner wall of 6B, roller bearings 207B and 20
8B is in contact with the inner wall 205, 20 which is in contact with
6 is the opposite of FIG. Therefore, by simultaneously moving the roller bearings 207, 208 and 207B, 208B back and forth in the axial direction of the cam shaft, the outer sleeve 203 and the inner sleeve 2 do not cause backlash.
04 can be rotated relative to each other. As described above, since the outer sleeve 203 and the inner sleeve 204 are integrally fixed to the timing gear 201 and the cam shaft 202, respectively, the timing gear 20 is rotated by the relative rotation of the outer sleeve 203 and the inner sleeve 204.
1 changes the phase between the camshaft 202 and the camshaft 202, so that the phase angle of the valve opening / closing timing with respect to the crankshaft can be changed.

【0030】次に上記ローラベアリング207(B)と
208(B)とをカム軸の軸線方向に沿って移動させる
機構について説明する。図6と図7とに示すように、ロ
ーラベアリング207(B),208(B)は、スライ
ダ209の直径部貫通孔210に挿通支持されたベアリ
ング軸211に回転自在に支持されており、スライダ2
09は軸方向には移動可能だが回転方向には固定された
非回転の駆動スリーブ212にベアリング213を介し
て回転自在に支持されている。ベアリング213はその
アウタレースとインナレースがそれぞれスライダ209
と駆動スリーブ212とに固定されている。このため駆
動スリーブ212が非回転のまま軸方向に移動するとス
ライダ209、ベアリング軸211はアウタスリーブ2
03、インナスリーブ204と共にスライダ209の周
囲に回転自在に保持されたまま軸方向に移動することが
できる。また、上記駆動スリーブ内面には螺条が設けら
れており、ハウジング214に固定されたステップモー
タ215の出力軸216の螺条と螺合している。駆動ス
リーブ212はハウジングに設けた軸方向スプライン2
17により回転に対して固定されているためステップモ
ータにより出力軸216を回転させると駆動スリーブ2
12は軸方向に移動する。すなわちステップモータ21
5を回転させることによりスライダ209とローラベア
リング207(B),208(B)がステップモータ2
15の回転に応じた距離だけ軸方向に移動し、アウタス
リーブ203とインナスリーブ204を相対回転させカ
ム軸202のクランク軸に対する位相を変更することが
できる。なお、上述の説明から明らかなように本実施例
では吸気弁及び排気弁の開弁時期と閉弁時期とは同時に
同じ位相だけ変化し、開弁期間は一定に保たれる。
Next, a mechanism for moving the roller bearings 207 (B) and 208 (B) in the axial direction of the cam shaft will be described. As shown in FIGS. 6 and 7, the roller bearings 207 (B) and 208 (B) are rotatably supported by a bearing shaft 211 which is inserted and supported in the diameter portion through hole 210 of the slider 209. Two
09 is rotatably supported by a non-rotating drive sleeve 212, which is movable in the axial direction but is fixed in the rotating direction, via a bearing 213. The outer race and the inner race of the bearing 213 are respectively sliders 209.
And the drive sleeve 212. Therefore, if the drive sleeve 212 moves in the axial direction while it is not rotating, the slider 209 and the bearing shaft 211 will move to the outer sleeve 2.
03, the inner sleeve 204 and the inner sleeve 204 can move in the axial direction while being rotatably held around the slider 209. Further, a screw thread is provided on the inner surface of the drive sleeve, and is screwed with a screw thread of the output shaft 216 of the step motor 215 fixed to the housing 214. The drive sleeve 212 is an axial spline 2 provided on the housing.
Since the output shaft 216 is fixed to the rotation by the step motor 17 when the output shaft 216 is rotated by the step motor,
12 moves in the axial direction. That is, the step motor 21
When the slider 209 and the roller bearings 207 (B) and 208 (B) are rotated by rotating the motor 5,
It is possible to change the phase of the camshaft 202 with respect to the crankshaft by moving the outer sleeve 203 and the inner sleeve 204 relative to each other by axially moving by a distance corresponding to the rotation of the shaft 15. As is clear from the above description, in the present embodiment, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve and the exhaust valve simultaneously change by the same phase, and the valve opening period is kept constant.

【0031】本実施例では図9に示すように機関が比較
的低負荷(低トルク)で運転される領域、すなわち圧縮
行程で燃料噴射が行われる領域で吸、排気弁開閉時期の
遅角を行うようにして、成層混合気燃焼時の燃焼状態向
上と圧縮仕事の低減を図っている。次に図10のフロー
チャートを用いて本実施例のECU20による制御動作
を説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the retard angle of the intake / exhaust valve opening / closing timing is set in the region where the engine is operated at a relatively low load (low torque), that is, the region where fuel injection is performed in the compression stroke. By doing so, the combustion state is improved and the compression work is reduced during stratified mixture combustion. Next, the control operation by the ECU 20 of the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.

【0032】図10は燃料噴射制御ルーチンを示し、本
ルーチンは一定クランク角毎の割り込みによって実行さ
れる。図において、まずステップ100において機関回
転数Neおよびアクセル開度θA が読み込まれる。ステ
ップ102ではマップ1(図11)から、Neおよびθ
A に基づいて要求燃料噴射量QT が算出される。図11
を参照するとQT はθ A が増大するにつれて増大し、N
eが4000rpm付近で最大値を有する。
FIG. 10 shows a fuel injection control routine.
The routine is executed by interruption at every constant crank angle.
Be done. In the figure, first in step 100
Number of revolutions Ne and accelerator opening θAIs read. Ste
In Map 102, from map 1 (FIG. 11), Ne and θ
AThe required fuel injection amount Q based onTIs calculated. 11
QTIs θ AIncreases with increasing N
e has a maximum value near 4000 rpm.

【0033】ステップ104では、要求燃料噴射量QT
がQ1 (図5参照)以下か否か判定される。肯定判定さ
れた場合、ステップ106以下で要求燃料噴射量QT
全量が圧縮行程において噴射される。すなわち、ステッ
プ106で圧縮行程燃料噴射量QC が要求燃料噴射量Q
T に設定され、ステップ108で吸気行程燃料噴射量Q
S は0とされる。ステップ110で圧縮行程燃料噴射期
間TC がマップ2(図12)からQC に基づいて算出さ
れる。図12を参照するとTC はQC が増大するにつれ
て直線的に増大する。ステップ112では吸気行程燃料
噴射期間TS が0とされる。ステップ114ではマップ
3(図13)から圧縮行程燃料噴射量Q C および機関回
転数Neに基づいて圧縮行程燃料噴射開始時期TCIが算
出されステップ115でフラグθRTD に1をセットして
本ルーチンを終了する。図13を参照すると、TCIは圧
縮上死点からの噴射進角で示されている。TCIは、Ne
およびQC が増大するにつれ早められる。θRTD は後述
するように吸排気弁開閉タイミングを表わすフラグであ
りθRTD =1のとき吸排気弁開閉タイミングは所定量遅
角される。
At step 104, the required fuel injection amount QT
Is Q1(See FIG. 5) It is determined whether or not the following. Affirmative
If so, the required fuel injection amount Q in step 106 and thereafterTof
The entire quantity is injected in the compression stroke. That is, the step
In compression stroke fuel injection amount QCIs the required fuel injection amount Q
TIs set, and in step 108, the intake stroke fuel injection amount Q
SIs set to 0. In step 110, the compression stroke fuel injection period
Interval TCFrom map 2 (Figure 12) to QCCalculated based on
Be done. Referring to FIG. 12, TCIs QCAs the
Increase linearly. In step 112, intake stroke fuel
Injection period TSIs set to 0. Map at step 114
3 (FIG. 13) to the compression stroke fuel injection amount Q CAnd engine times
The compression stroke fuel injection start timing T based on the rotation speed NeCIIs arithmetic
Issued in step 115, the flag θRTDSet 1 to
This routine ends. Referring to FIG. 13, TCIIs pressure
It is indicated by the injection advance angle from top dead center. TCIIs Ne
And QCIs accelerated as the number increases. θRTDWill be described later
Is a flag that indicates the intake / exhaust valve opening / closing timing.
R θRTDWhen = 1, the intake / exhaust valve opening / closing timing is delayed by a predetermined amount.
Be horned.

【0034】ステップ104で否定判定された場合は次
にステップ116で要求燃料噴射量QT がQ2 (図4参
照)以下か否かが判定される。肯定判定された場合ステ
ップ118以下で要求燃料噴射量QT は圧縮行程と吸気
行程とに分割噴射される。ステップ118では圧縮行程
燃料噴射量QC にQC1(図5参照)が入れられる。ステ
ップ120では吸気行程燃料噴射量QS にQT −QC1
入れられる。すなわち吸気行程燃料噴射量QS と圧縮行
程燃料噴射量QC との和が要求噴射量QT になるように
される。ステップ122と124ではマップ2(図1
2)からQC,Sに基づいて圧縮行程燃料噴射期間TC
と吸気行程燃料噴射期間TS とがそれぞれ算出される。
When a negative determination is made in step 104, it is then determined in step 116 whether the required fuel injection amount Q T is equal to or less than Q 2 (see FIG. 4). When the determination is affirmative, the required fuel injection amount Q T is divided into the compression stroke and the intake stroke in step 118 and subsequent steps. In step 118, Q C1 (see FIG. 5) is put into the compression stroke fuel injection amount Q C. Q T -Q C1 is placed in the step 120, the intake stroke fuel injection amount Q S. That is, the sum of the intake stroke fuel injection amount Q S and the compression stroke fuel injection amount Q C is set to the required injection amount Q T. In steps 122 and 124, map 2 (see FIG.
2) to Q C, Q S based on the compression stroke fuel injection period T C
And the intake stroke fuel injection period T S are calculated.

【0035】次にステップ126ではマップ4(図1
4)から要求噴射量QT および機関回転数Neに基づい
て圧縮行程燃料噴射開始時期TCIが算出される。図14
を参照すると、TCIは圧縮上死点からの噴射進角で示さ
れており、TCIはNeおよびQ T が増大するにつれて早
められる。ステップ128ではマップ5(図15)から
吸気行程燃料噴射量QS および機関回転数Neに基づい
て吸気行程燃料噴射開始時期TSIが算出される。図15
を参照すると、TSIは圧縮上死点からの噴射進角で示さ
れており、TSIはNeが増大するにつれて早められる
が、QS によっては変化せしめられない。これは、吸気
行程噴射では燃料が拡散して混合気を形成するのに十分
な時間があるため、QS の多少に応じて変化させる必要
がないからである。以上のステップ終了後ステップ12
9でフラグθRTD に1をセットしてルーチンを終了す
る。
Next, at step 126, the map 4 (see FIG.
4) Required injection amount QTAnd based on engine speed Ne
Compression stroke fuel injection start timing TCIIs calculated. 14
See, TCIIs indicated by the injection advance angle from the compression top dead center
And TCIIs Ne and Q TFaster as
To be In step 128, from map 5 (Fig. 15)
Intake stroke fuel injection amount QSAnd based on engine speed Ne
Intake stroke fuel injection start timing TSIIs calculated. Figure 15
See, TSIIs indicated by the injection advance angle from the compression top dead center
And TSIIs accelerated as Ne increases
But QSIt can't be changed by. This is the intake
Stroke injection is sufficient for the fuel to diffuse and form a mixture
I have a lot of time, so QSNeed to be changed depending on the
Because there is no. Step 12 after the above steps are completed
Flag θ at 9RTDSet 1 to and end the routine
It

【0036】ステップ116で否定判定された場合はス
テップ130以下で要求燃料噴射量QT の全量が吸気行
程中に噴射される。すなわち、ステップ130では吸気
行程燃料噴射量QS は要求燃料噴射量QT に設定され、
ステップ132で圧縮行程燃料噴射量QC は0とされ
る。またステップ134で圧縮行程燃料噴射期間TC
0とされ、ステップ136でマップ2(図12)からQ
S に基づいて吸気行程燃料噴射期間TS が算出される。
次にステップ138ではQS とNeとに基づいてマップ
5(図15)から吸気行程燃料噴射開始時期TSIが算出
され、ステップ139でフラグθRTD を0にリセットし
てルーチンを終了する。
When a negative determination is made in step 116, the total amount of the required fuel injection amount Q T is injected during the intake stroke in step 130 and subsequent steps. That is, at step 130, the intake stroke fuel injection amount Q S is set to the required fuel injection amount Q T ,
In step 132, the compression stroke fuel injection amount Q C is made zero. Further, the compression stroke fuel injection period T C is also set to 0 in step 134, and in step 136 the map 2 (FIG. 12) to Q
The intake stroke fuel injection period T S is calculated based on S.
Next, at step 138, the intake stroke fuel injection start timing T SI is calculated from the map 5 (FIG. 15) based on Q S and Ne, and at step 139 the flag θ RTD is reset to 0 and the routine ends.

【0037】以上のステップ終了後図示しない他のルー
チンによって燃料噴射が実行される。また同様に図示し
ない他のルーチンによって要求燃料噴射量QT と機関回
転数Neとに基づいて点火時期が設定される。次に図1
6は吸排気弁の開閉タイミング制御を示すルーチンであ
る。本ルーチンは一定クランク角毎の割込によって実行
される。図においてステップ150ではθRTD が1か否
かの判定が行われ、θRTD が1であっは場合は吸気弁開
閉タイミングを遅延させるため、吸気弁開弁時期θI
所定のクランク角θa にセットされる(ステップ15
2)。吸気弁の開弁時期θI がθa に遅角設定されると
吸気カム軸からギヤを介して駆動される排気カム軸もク
ランク軸に対して同量だけ位相が変化し排気弁の開閉時
期も遅延設定される(図1(a))。これにより気筒内
の残留既燃ガス量は増大し、同時に圧縮仕事は低減され
る。
After the above steps are completed, fuel injection is executed by another routine (not shown). Similarly, the ignition timing is set by another routine (not shown) based on the required fuel injection amount Q T and the engine speed Ne. Next in FIG.
Reference numeral 6 is a routine showing the opening / closing timing control of the intake / exhaust valve. This routine is executed by interruption at every constant crank angle. In the figure, in step 150, it is determined whether or not θ RTD is 1, and if θ RTD is 1, the intake valve opening / closing timing is delayed, so the intake valve opening timing θ I is the predetermined crank angle θ a. Is set to (step 15
2). When the intake valve opening timing θ I is retarded to θ a , the phase of the exhaust cam shaft driven by the intake cam shaft via the gear changes with the crank shaft by the same amount, and the exhaust valve opening / closing timing Is also delayed (FIG. 1 (a)). As a result, the amount of burnt gas remaining in the cylinder is increased, and at the same time, the compression work is reduced.

【0038】また、ステップ150でθRTD が0であっ
た場合は、吸気弁開閉タイミングは所定量進角され、吸
気弁開弁時期θI はクランク角θb にセットされる(ス
テップ154)。これにより吸、排気弁の開閉時期は図
1(b)の状態に設定され、吸気体積効率の向上により
高出力を確保することができる。上記によりθI の設定
が完了するとステップ156でθI の値を可変バルブタ
イミング装置の駆動回路に出力し、可変バルブタイミン
グ装置30のステップモータ215を駆動し吸気弁開弁
時期が変更される。
If θ RTD is 0 in step 150, the intake valve opening / closing timing is advanced by a predetermined amount, and the intake valve opening timing θ I is set to the crank angle θ b (step 154). As a result, the opening / closing timing of the intake / exhaust valve is set to the state shown in FIG. 1 (b), and a high output can be secured by improving the intake volume efficiency. When the setting of θ I is completed as described above, the value of θ I is output to the drive circuit of the variable valve timing device in step 156, and the step motor 215 of the variable valve timing device 30 is driven to change the intake valve opening timing.

【0039】なお、本実施例では、吸気弁開閉タイミン
グは、通常値θa と進角値θb との2通りに固定されて
いるが、圧縮行程燃料噴射量又は吸気行程燃料噴射量に
応じて吸気弁開閉タイミングを連続的に変化させても良
い。また、本実施例では可変バルブタイミング装置30
を吸気カム軸に設け、排気カム軸を吸気カム軸からギヤ
を介して駆動することにより吸、排気弁のバルブタイミ
ングを同時に変化させているが、本発明はこれに限定さ
れるわけではなく、例えばクランク軸からベルト、チェ
ーン等を用いてカム軸を駆動する場合に、クランク軸と
プーリ又はスプロケットとの間に可変バルブタイミング
装置を介装し、吸排気弁のバルブタイミングを同時に変
化させるようにしても良い。
In the present embodiment, the intake valve opening / closing timing is fixed at two values, the normal value θ a and the advance value θ b , but depending on the compression stroke fuel injection amount or the intake stroke fuel injection amount. The intake valve opening / closing timing may be changed continuously. Further, in this embodiment, the variable valve timing device 30 is used.
Is provided on the intake cam shaft and the exhaust cam shaft is driven from the intake cam shaft through a gear to simultaneously change the valve timing of the intake and exhaust valves, but the present invention is not limited to this. For example, when driving a camshaft from a crankshaft using a belt, a chain, etc., a variable valve timing device is installed between the crankshaft and a pulley or sprocket so that the valve timings of intake and exhaust valves can be changed simultaneously. May be.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明による筒内噴射式火花点火機関
は、機関低負荷時には、高負荷時より吸気弁と排気弁の
両方の閉弁時期を遅延させるようにしたことにより、低
負荷運転時においては成層混合気燃焼の安定化と圧縮仕
事による損失低減を、また高負荷運転時には大出力の確
保を図ることができる優れた効果を奏する。
The cylinder injection type spark ignition engine according to the present invention, when the engine load is low, delays the closing timing of both the intake valve and the exhaust valve as compared with the high load, so that the engine is operated at low load. In the above, there is an excellent effect that it is possible to stabilize the stratified mixture combustion and reduce the loss due to the compression work, and to secure a large output during high load operation.

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

【図1】吸排気弁のバルブタイミング変更による本発明
の作用を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an operation of the present invention by changing a valve timing of an intake / exhaust valve.

【図2】本発明を適用した機関の一実施例を示す全体構
成図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an engine to which the present invention is applied.

【図3】圧縮行程燃料噴射時のシリンダ室内の混合気状
態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a mixture state in a cylinder chamber at the time of fuel injection in a compression stroke.

【図4】分割噴射時のシリンダ室内の混合気状態を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a mixture state in a cylinder chamber during split injection.

【図5】圧縮行程噴射と吸気行程噴射の燃料噴射量を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing fuel injection amounts of compression stroke injection and intake stroke injection.

【図6】可変バルブタイミング装置の構造を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a variable valve timing device.

【図7】可変バルブタイミング装置の構造を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of a variable valve timing device.

【図8】可変バルブタイミング装置の構造を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a structure of a variable valve timing device.

【図9】燃料噴射の方式とバルブタイミング設定との関
係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a fuel injection method and valve timing setting.

【図10】燃料噴射制御動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 10 is a flowchart showing a fuel injection control operation.

【図11】燃料噴射量θT 設定に用いるマップを示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a map used for setting a fuel injection amount θ T.

【図12】燃料噴射期間TC 設定に用いるマップを示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a map used for setting a fuel injection period T C.

【図13】燃料噴射開始時期TCI設定に用いるマップを
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a map used for setting fuel injection start timing T CI .

【図14】燃料噴射開始時期TCI設定に用いるマップを
示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a map used for setting fuel injection start timing T CI .

【図15】燃料噴射開始時期TSI設定に用いるマップを
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a map used for setting a fuel injection start timing T SI .

【図16】吸排気弁バルブタイミング制御動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing an intake / exhaust valve timing control operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン本体 2…吸気管 3…エアクリーナ 4…サージタンク 5…燃料噴射弁 6…高圧リザーバ 7…高圧ポンプ 9…燃料タンク 10…低圧ポンプ 16…点火栓 20…電子制御ユニット 30…可変バルブタイミング装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine main body 2 ... Intake pipe 3 ... Air cleaner 4 ... Surge tank 5 ... Fuel injection valve 6 ... High pressure reservoir 7 ... High pressure pump 9 ... Fuel tank 10 ... Low pressure pump 16 ... Spark plug 20 ... Electronic control unit 30 ... Variable valve timing apparatus

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射
弁を備え、機関負荷が所定値以下の運転では気筒内に噴
射した燃料を点火栓近傍に導いて成層燃焼させ、機関負
荷が所定値以上の運転では気筒内に噴射した燃料を燃焼
室内に一様に分布させて均質燃焼させる筒内噴射式火花
点火機関において、 吸気弁と排気弁のバルブタイミングを変更する手段を設
け、機関負荷が所定値以下の場合には吸排気弁のオーバ
ラップを一定に保ったまま吸排気弁双方の閉弁時期を遅
延させることを特徴とする筒内噴射式火花点火機関。
1. A fuel injection valve capable of directly injecting fuel into a cylinder is provided, and in an operation in which the engine load is a predetermined value or less, the fuel injected into the cylinder is guided to the vicinity of the spark plug for stratified combustion so that the engine load is predetermined. In an in-cylinder injection spark ignition engine that distributes the fuel injected into the cylinders uniformly in the combustion chamber when operating above the specified value, a means for changing the valve timing of the intake valve and the exhaust valve is provided for the engine load. Is a predetermined value or less, a cylinder injection type spark ignition engine characterized by delaying the closing timing of both intake and exhaust valves while keeping the overlap of intake and exhaust valves constant.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5494008A (en) * 1993-09-09 1996-02-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve timing control apparatus for engine
FR2757211A1 (en) * 1996-12-16 1998-06-19 Renault I.c. engine with controlled ignition and direct fuel injection
EP1061239A2 (en) 1999-06-14 2000-12-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control apparatus for internal combustion engine
US6167863B1 (en) 1997-06-03 2001-01-02 Nissan Motor Co., Ltd. Engine with torque control
US6805082B2 (en) 2002-10-31 2004-10-19 Denso Corporation Valve timing adjustment device
US7813866B2 (en) 2006-09-22 2010-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control device of internal combustion engine
CN105781755A (en) * 2016-03-10 2016-07-20 吉林大学 Method for expanding HCCI combustion load on basis of cylinder pressure sensor
WO2016159089A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine
WO2016159090A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5494008A (en) * 1993-09-09 1996-02-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve timing control apparatus for engine
FR2757211A1 (en) * 1996-12-16 1998-06-19 Renault I.c. engine with controlled ignition and direct fuel injection
US6167863B1 (en) 1997-06-03 2001-01-02 Nissan Motor Co., Ltd. Engine with torque control
EP1061239A2 (en) 1999-06-14 2000-12-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control apparatus for internal combustion engine
US6311667B1 (en) 1999-06-14 2001-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control apparatus for internal combustion engine
US6805082B2 (en) 2002-10-31 2004-10-19 Denso Corporation Valve timing adjustment device
US7813866B2 (en) 2006-09-22 2010-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control device of internal combustion engine
WO2016159089A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine
WO2016159090A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine
JP2016196831A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine
JP2016196830A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 アイシン精機株式会社 Control unit for internal combustion engine
CN107407210A (en) * 2015-04-02 2017-11-28 爱信精机株式会社 The control unit of internal combustion engine
US10337417B2 (en) 2015-04-02 2019-07-02 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Control unit for internal combustion engine
US10578033B2 (en) 2015-04-02 2020-03-03 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Control unit for internal combustion engine
CN105781755A (en) * 2016-03-10 2016-07-20 吉林大学 Method for expanding HCCI combustion load on basis of cylinder pressure sensor
CN105781755B (en) * 2016-03-10 2018-07-06 吉林大学 A kind of method that HCCI combustion load is expanded based on cylinder pressure sensor

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