JPH0571767B2 - - Google Patents

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JPH0571767B2
JPH0571767B2 JP58139840A JP13984083A JPH0571767B2 JP H0571767 B2 JPH0571767 B2 JP H0571767B2 JP 58139840 A JP58139840 A JP 58139840A JP 13984083 A JP13984083 A JP 13984083A JP H0571767 B2 JPH0571767 B2 JP H0571767B2
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JP
Japan
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fuel
air
engine
injection valve
valve
Prior art date
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JP58139840A
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Japanese (ja)
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Takashige Tokushima
Haruo Okimoto
Shinichi Tamura
Masakimi Kono
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0571767B2 publication Critical patent/JPH0571767B2/ja
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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
    • F02B17/00Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、燃料をエンジンの点火プラグに向け
て送る層状給気エンジンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a stratified air charge engine that directs fuel towards a spark plug of the engine.

(従来技術) 従来の一般的な火花点火式エンジン(ガソリン
エンジン)では、スロツトルバルブによつて吸入
空気量を調節し、かつ、吸入空気量に応じた量の
燃料を供給して空気と均一に混合させ、燃焼室内
で点火プラグにより着火させるようにしている。
このようなエンジンにおいて出力および燃費を向
上する手段としては、例えば実開昭54−56006号
公報にみられるように、圧縮行程で燃焼室内に圧
縮空気を供給して旋回流を助長させ、燃焼速度を
高めるようにしたものなどが知られている。
(Prior art) In conventional general spark ignition engines (gasoline engines), the amount of intake air is adjusted using a throttle valve, and the amount of fuel is supplied in accordance with the amount of intake air to maintain uniformity with the air. The mixture is mixed and ignited by a spark plug in the combustion chamber.
As a means to improve the output and fuel efficiency of such an engine, for example, as seen in Japanese Utility Model Application Publication No. 54-56006, compressed air is supplied into the combustion chamber during the compression stroke to promote swirling flow, thereby increasing the combustion speed. There are known products that increase the

ところで、少なくともエンジン低負荷時には、
点火プラグ付近に着火可能な空燃比の混合気が存
在すれば、燃焼室内の他の部分おいて燃料が希薄
であつても充分に燃焼は可能であり、エンジンを
作動させることができる。このような点に着目
し、大幅な燃費の向上を図る手段として、特開昭
49−62807号公報に示されるように、点火時期に
対応した所定時期に燃料を点火プラグに向けて噴
射させるようにした、いわゆる層状給気エンジン
が知られている。このエンジンによると、点火プ
ラグ付近に所要の空燃比を与える燃料が供給され
る限り、希薄燃焼が可能となるとともに、空気が
過剰に供給されても差し支えないので低負荷時に
スロツトルバルブの開度を大きくし、またはスロ
ツトルバルブを省略することができ、これにより
低負荷時のポンピングロスを低減することができ
る。その結果、大幅な燃費の向上が可能となる。
By the way, at least when the engine is under low load,
If an air-fuel mixture with an ignitable air-fuel ratio exists near the spark plug, sufficient combustion is possible and the engine can be operated even if the fuel is lean in other parts of the combustion chamber. Focusing on these points, the Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As disclosed in Japanese Patent No. 49-62807, a so-called stratified air supply engine is known in which fuel is injected toward a spark plug at a predetermined timing corresponding to the ignition timing. According to this engine, lean combustion is possible as long as fuel that provides the required air-fuel ratio is supplied near the spark plug, and since there is no problem even if excessive air is supplied, the throttle valve opening is adjusted at low load. can be increased or the throttle valve can be omitted, thereby reducing pumping loss at low loads. As a result, it becomes possible to significantly improve fuel efficiency.

このように点火プラグに向けて燃料が噴射され
る層状給気エンジンでは、低負荷時に、着火性の
向上のため、できるだけ上記燃料の霧化、気化を
促進することが望まれている。さらに、エンジン
温度が低いときにはとくに燃料の気化、霧化が悪
化し易いという問題もあつた。
In such a stratified air supply engine in which fuel is injected toward the spark plug, it is desired to promote atomization and vaporization of the fuel as much as possible in order to improve ignition performance during low loads. Furthermore, there is a problem in that fuel vaporization and atomization tend to deteriorate particularly when the engine temperature is low.

(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑み、少なくとも低
負荷時の所定のタイミングで燃料を点火プラグに
向けて噴射するようにした層状給気エンジンにお
いて、上記燃料を積極的に霧化、気化し、とくに
燃料噴射量に応じた適切な霧化、気化作用によ
り、着火性を向上することを目的とするものであ
る。
(Object of the Invention) In view of the above circumstances, the present invention provides a stratified air supply engine that injects fuel toward a spark plug at least at a predetermined timing under low load, by actively atomizing the fuel. The purpose is to improve ignitability through appropriate atomization and vaporization, particularly in accordance with the amount of fuel injected.

(発明の構成) 本発明の層状給気エンジンは、エンジンの点火
プラグに向けて配置された燃料噴射弁と、該燃料
噴射弁からの噴射燃料に空気を混入する空気噴射
弁と、エンジンの付加状態を検出する負荷検出手
段と、エンジンのクランク角を検出するクランク
角検出手段と、エンジン温度を検出する温度検出
手段と、上記負荷検出手段とクランク角検出手段
との出力を受けて、エンジン低負荷時、吸気行程
後半から圧縮行程の所定の時期に燃料を噴射させ
るように上記燃料噴射弁を制御する燃料制御手段
と、燃料噴射に同期して空気を噴射させるととも
に燃料噴射量の増大に伴つて空気噴射量を増大さ
せるように空気噴射弁を制御する空気制御手段
と、上記温度検出手段の出力を受けて、エンジン
温度が所定値以下のときに空気噴射量を増量する
空気補正手段とを設けたものである。上記燃料噴
射弁および空気噴射弁は、上記要件を満足する限
り、燃焼室に設けておいてもよいし、燃焼室近傍
の吸気ポートに設けておいてもよい。
(Structure of the Invention) The stratified air supply engine of the present invention includes a fuel injection valve disposed toward a spark plug of the engine, an air injection valve that mixes air into the injected fuel from the fuel injection valve, and an engine. A load detection means for detecting the state, a crank angle detection means for detecting the crank angle of the engine, a temperature detection means for detecting the engine temperature, and receiving the outputs of the load detection means and the crank angle detection means, A fuel control means for controlling the fuel injection valve to inject fuel at a predetermined time from the latter half of the intake stroke to a predetermined time of the compression stroke when under load; an air control means for controlling the air injection valve so as to increase the amount of air to be injected when the engine temperature is lower than a predetermined value; It was established. The fuel injection valve and the air injection valve may be provided in the combustion chamber, or may be provided in the intake port near the combustion chamber, as long as the above requirements are satisfied.

(実施例) 第1図は本発明を4気筒4サイクルエンジンに
適用した場合の一実施例を概略的に示し、第2図
はこのエンジンの燃焼室部分とその近傍部の具体
的構造を示す。これらの図において、1はエンジ
ン本体、2は吸気管3および吸気マニホールド4
からなる吸気通路、5は吸気通路2の上流部に設
けられたエアクリーナ、6は排気マニホールドで
ある。図に示す実施例では、エンジン本体1の各
気筒の燃焼室7に対してそれぞれ一次吸気通路8
と二次吸気通路9とが吸気マニホールド4に設け
られ、上記二次吸気通路9には、この通路9の開
度を調節するスワール調節弁10が設けられてい
る。このスワール調節弁10の作動は、後述する
制御ユニツト40により、アクチユエータ11を
介して制御されるようにしている。
(Example) Fig. 1 schematically shows an example in which the present invention is applied to a 4-cylinder 4-cycle engine, and Fig. 2 shows the specific structure of the combustion chamber portion and its vicinity of this engine. . In these figures, 1 is the engine body, 2 is the intake pipe 3 and the intake manifold 4.
5 is an air cleaner provided upstream of the intake passage 2, and 6 is an exhaust manifold. In the embodiment shown in the figure, a primary intake passage 8 is provided for each combustion chamber 7 of each cylinder of the engine body 1.
and a secondary intake passage 9 are provided in the intake manifold 4, and the secondary intake passage 9 is provided with a swirl control valve 10 for adjusting the opening degree of this passage 9. The operation of the swirl control valve 10 is controlled by a control unit 40, which will be described later, via an actuator 11.

各気筒の燃焼室7には、一次吸気通路8に連通
する一次吸気ポート13と、二次吸気通路9に連
通する二次吸気ポート14と、排気ポート15と
が開口し、これらのポート13,14,15の開
口部に、図外の動弁機構によつてそれぞれ所定の
タイミングで開閉作動される一次側吸気弁16、
二次側吸気弁17および排気弁18が装備されて
いる。また、燃焼室7内には、点火プラグ20が
設けられるとともに、燃料噴射弁21および空気
噴射弁22が配設されている。上記燃料噴射弁2
1は点火プラグ20に向けて設けられている。ま
た、空気噴射弁22は、燃料噴射弁21に近接し
て配置され、かつ、噴射空気が燃料噴射弁21か
らの噴射燃料に混入するように所定の向きに設け
られている。なお、第1図では作図の便宜上、右
端の気筒に対してのみ燃料噴射弁21および空気
噴射弁22の配置を明らかにしたが、他の気筒に
も同様にそれぞれ燃料噴射弁21および空気噴射
弁22が配置されている。
A primary intake port 13 communicating with the primary intake passage 8, a secondary intake port 14 communicating with the secondary intake passage 9, and an exhaust port 15 are opened in the combustion chamber 7 of each cylinder, and these ports 13, Primary side intake valves 16 are respectively opened and closed at predetermined timings by valve operating mechanisms (not shown) at openings 14 and 15;
A secondary intake valve 17 and an exhaust valve 18 are provided. Further, within the combustion chamber 7, a spark plug 20 is provided, and a fuel injection valve 21 and an air injection valve 22 are also provided. Above fuel injection valve 2
1 is provided facing the spark plug 20. Furthermore, the air injection valve 22 is disposed close to the fuel injection valve 21 and oriented in a predetermined direction so that the injected air mixes with the injected fuel from the fuel injection valve 21. In addition, in FIG. 1, for convenience of drawing, the arrangement of the fuel injection valve 21 and the air injection valve 22 is shown only for the rightmost cylinder, but the arrangement of the fuel injection valve 21 and the air injection valve 22 is similarly shown for the other cylinders. 22 are arranged.

上記燃料噴射弁21は燃料噴射ポンプ23に接
続されている。この燃料噴射ポンプ23はタイミ
ングベルト24およびプーリ25,26を介して
エンジンのクランク軸27により駆動され、各気
筒の燃料噴射弁21にそれぞれ燃料を供給して噴
射させるようにし、かつ、その噴射開始時期およ
び噴射終了時期を電気的な制御信号に応じて調節
することができる構造となつている。また、空気
噴射弁22は空気リザーバ29を介して空気ポン
プ30に接続され、この空気ポンプ30は、ベル
ト31およびプーリ32,33を介して上記クラ
ンク軸27により駆動されるようにしている。図
では、エンジン始動時に空気リザーバ29内の圧
力上昇を促進するため、空気リザーバ29と空気
ポンプ30との間に空気リターン通路34を設
け、この空気リターン通路34に、エンジン始動
時に開閉作動されるリサイクルバルブ35が設け
られている。36は空気ポンプ30への空気導入
用通路37に設けられたチエツクバルブ、38は
空気リリーフ用通路39に設けられたリリーフ弁
である。
The fuel injection valve 21 is connected to a fuel injection pump 23. This fuel injection pump 23 is driven by the crankshaft 27 of the engine via a timing belt 24 and pulleys 25, 26, and supplies fuel to the fuel injection valves 21 of each cylinder for injection, and starts the injection. The structure allows the timing and injection end timing to be adjusted according to electrical control signals. The air injection valve 22 is connected to an air pump 30 via an air reservoir 29, and the air pump 30 is driven by the crankshaft 27 via a belt 31 and pulleys 32, 33. In the figure, an air return passage 34 is provided between the air reservoir 29 and the air pump 30 in order to promote pressure rise in the air reservoir 29 when the engine is started, and the air return passage 34 is opened and closed when the engine is started. A recycle valve 35 is provided. 36 is a check valve provided in the air introduction passage 37 to the air pump 30, and 38 is a relief valve provided in the air relief passage 39.

また、40は各種制御のための制御ユニツトで
あり、例えば第3図に示すようにマイクロコンピ
ユータを用いた制御部41および各種変換器42
〜47を含んでいる。上記制御部41には、アク
セル開度センサ51からA/D変換器42を介し
てアクセル開度信号が入力されるとともに、クラ
ンク角センサ52からF/V(周波数−電圧)変
換器43およびA/D変換器44を介してエンジ
ン回転数信号が入力され、このアクセル開度とエ
ンジン回転数とで負荷状態が検出されるように
し、また、クランク角センサ52からクランク角
信号が入力されている。また、エンジン温度が低
いときに空気噴射量を補正し、実施例ではさらに
スモークの発生時にも空気噴射量を補正するよう
に、スモークの発生を検出するスモークセンサ5
3と、エンジン温度に関連した温度として例えば
冷却水温を検出する水温センサ(エンジン温度を
検出する温度検出手段)54とからも、それぞれ
A/D変換器45,46を介してスモーク信号と
水温信号とが上記制御部41に入力されている。
さらに、後述する始動時の制御のため、前記空気
リザーバ29内の圧力を検出する圧力センサ55
からA/D変換器47を介して与えられる圧力信
号と、スタートセンサ56から与えられるインタ
ラプト(割り込み信号)としてのスタート信号も
上記制御部41に入力されている。上記制御部4
1は、燃料噴射弁21からの燃料噴射を制御する
燃料制御手段としての機能と、空気噴射弁22か
らの空気噴射を制御する空気制御手段としての機
能と、エンジン温度に相当する水温が所定値以下
のとき(およびスモーク発生時)に空気噴射量を
増量補正する空気補正手段としての機能とを有
し、直接には燃料噴射ポンプ23の作動および空
気噴射弁22の開閉作動を制御している。また、
前記スワール調節弁10のアクチユエータ11お
よび前記リサイクルバルブ35も上記制御部41
によつて制御している。
Further, 40 is a control unit for various controls, for example, as shown in FIG. 3, a control unit 41 using a microcomputer and various converters 42
Contains ~47. The control unit 41 receives an accelerator opening signal from an accelerator opening sensor 51 via an A/D converter 42, and also receives an F/V (frequency-voltage) converter 43 and an A/D converter from a crank angle sensor 52. An engine speed signal is inputted via the /D converter 44, and the load condition is detected based on this accelerator opening degree and the engine speed, and a crank angle signal is inputted from the crank angle sensor 52. . Further, the smoke sensor 5 detects the occurrence of smoke so that the air injection amount is corrected when the engine temperature is low, and in the embodiment, the air injection amount is further corrected when smoke occurs.
3 and a water temperature sensor (temperature detection means for detecting engine temperature) 54 that detects, for example, cooling water temperature as a temperature related to the engine temperature, a smoke signal and a water temperature signal are transmitted via A/D converters 45 and 46, respectively. is input to the control section 41.
Furthermore, a pressure sensor 55 detects the pressure inside the air reservoir 29 for control at the time of starting which will be described later.
A pressure signal provided from the A/D converter 47 and a start signal as an interrupt signal provided from the start sensor 56 are also input to the control section 41 . The control section 4
1 functions as a fuel control means to control fuel injection from the fuel injection valve 21, an air control means to control air injection from the air injection valve 22, and a water temperature corresponding to the engine temperature is set to a predetermined value. It has a function as an air correction means that increases and corrects the air injection amount in the following cases (and when smoke occurs), and directly controls the operation of the fuel injection pump 23 and the opening/closing operation of the air injection valve 22. . Also,
The actuator 11 of the swirl control valve 10 and the recycle valve 35 are also controlled by the control section 41.
It is controlled by.

上記制御弁41内には、予め種々の運転状態に
おける燃料と空気の各噴射開始時期および各噴射
終了時期がデータマツプとして記憶されている。
そしてこのマツプにより、少なくとも低負荷時に
は吸気行程後半ないし圧縮行程で燃料が噴射さ
れ、かつ負荷に応じて燃料噴射量が制御されるよ
うに燃料の噴射時期および噴射量が設定されると
ともに、燃料噴射時期に同期して空気が噴射さ
れ、かつ燃料噴射量の増大に伴つて空気噴射量が
増大されるように空気の噴射時期および噴射量が
設定されている。例えば第4図に示すような特性
で上記時期が制御されるように上記マツプが作成
されている。すなわち、第4図において、Fsお
よびFeはそれぞれ燃料の噴射開始時期および噴
射終了時期、AsおよびAeはそれぞれ空気の噴射
開始時期および噴射終了時期を示し、Iは点火時
期を示す。この図のように、低負荷領域では圧縮
行程後半で燃料が噴射され、その噴射終了時期
Fe,Aeが点火時期Iにほぼ一致するようにして
いる。そして、負荷が高くなるにつれて燃料噴射
期間を長くすることにより燃料噴射量を増加させ
るように、燃料の噴射開始時期Fsが設定されて
いる。また、この領域では空気噴射終了時期Ae
を燃料噴射終了時期Feと一致させ、空気噴射開
始時期Asもほぼ燃料噴射開始時期Fsに対応させ
ることにより、空気噴射量を燃料噴射量に対応さ
せている。なお、高負荷時の制御については本発
明で限定しないが、燃料噴射量が増加される高負
荷時には、層状給気の必要がなく、むしろ空気利
用率を高めて出力を向上させるには燃料を分散さ
せた状態で着火する方が望ましく、また、この時
には燃料の霧化、気化を目的とした空気噴射は必
要でない。このため、図示の特性では負荷がある
程度高くなると燃料および空気の噴射時期を早
め、高負荷領域では吸気行程の前半に噴射が行わ
れるようにするとともに空気噴射量を減少させる
ようにしている。
In the control valve 41, fuel and air injection start times and injection end times under various operating conditions are stored in advance as a data map.
Based on this map, the fuel injection timing and injection amount are set so that the fuel is injected in the latter half of the intake stroke or the compression stroke at least when the load is low, and the fuel injection amount is controlled according to the load. The air injection timing and injection amount are set so that the air is injected in synchronization with the timing and the air injection amount increases as the fuel injection amount increases. For example, the map is created so that the timing is controlled according to the characteristics shown in FIG. That is, in FIG. 4, Fs and Fe represent the fuel injection start timing and injection end time, respectively, As and Ae represent the air injection start time and injection end time, respectively, and I represents the ignition timing. As shown in this figure, in the low load region, fuel is injected in the latter half of the compression stroke, and when the injection ends.
Fe and Ae are made to almost match ignition timing I. The fuel injection start timing Fs is set so that as the load increases, the fuel injection period is lengthened to increase the fuel injection amount. In addition, in this region, the air injection end timing Ae
The air injection amount is made to correspond to the fuel injection amount by making it coincide with the fuel injection end time Fe and by making the air injection start time As almost correspond to the fuel injection start time Fs. Note that control at high loads is not limited by the present invention, but at high loads when the fuel injection amount is increased, there is no need for stratified air supply; rather, in order to increase the air utilization rate and improve the output, it is necessary to increase the fuel supply. It is preferable to ignite the fuel in a dispersed state, and in this case, air injection for the purpose of atomizing or vaporizing the fuel is not necessary. For this reason, in the illustrated characteristics, when the load increases to a certain extent, the injection timing of fuel and air is advanced, and in the high load region, injection is performed in the first half of the intake stroke, and the amount of air injection is reduced.

さらに上記制御部41内には、予め種々の負荷
状態におけるスワール調節弁10の開度がデータ
マツプとして記憶され、低負荷時に前記スワール
調節弁10を閉じ、負荷が高くなるとそれに応じ
た開度にスワール調節弁10が開くように、上記
マツプが作成されている。また、スモーク発生状
態および冷却水温に応じ、空気の噴射開始時期
Asまたは終了時期Aeを補正することによつて空
気噴射量を補正する補正係数も予め設定されてい
る。例えば、空気噴射開始時期Asを補正する場
合、第5図Aに示すようにスモークSに応じた補
正係数Ssは、スモークSが少ないときは1とさ
れてスモークSが増加すると減少され、また第5
図Bに示すように冷却水温Tに応じた補正係数
Tsは、冷却水温Tが50℃以上のときは1とされ
てそれ以下では減少されている。
Further, the opening degree of the swirl control valve 10 under various load conditions is stored in advance in the control section 41 as a data map, and the swirl control valve 10 is closed when the load is low, and when the load is high, the swirl is adjusted to the corresponding opening degree. The above map is created so that the control valve 10 opens. Also, depending on the state of smoke generation and cooling water temperature, the timing of the start of air injection is determined.
A correction coefficient for correcting the air injection amount by correcting As or end time Ae is also set in advance. For example, when correcting the air injection start timing As, as shown in FIG. 5
As shown in Figure B, the correction coefficient according to the cooling water temperature T
Ts is set to 1 when the cooling water temperature T is 50°C or higher, and is decreased below that.

上記制御ユニツト40によつて実行される制御
をフローチヤートで示すと第6図および第7図の
ようになる。
The control executed by the control unit 40 is shown in flowcharts as shown in FIGS. 6 and 7.

第6図に示すメインルーチンにおいては、先ず
負荷状態を決定するアクセル開度Aとエンジン回
転数Rの各検出信号が入力され(ステツプX1)、
この信号に基づき、予め前記の第4図に示す特性
を与えるように設定されたマツプから、その時の
負荷状態に応じた燃料と空気の各噴射開始時期
As,Fsおよび各噴射終了時期Ae,Feが演算され
る(ステツプX2、X3)。さらに、スモークSおよ
び冷却水温Tの検出信号が入力されて、これらに
応じた補正係数Ss,Tsが求められ、この両補正
係数Ss,Tsが上記空気噴射開始時期Asに乗算さ
れる(ステツプX4〜X7)。次に、クランク角θの
検出信号を繰返し入力しつつクランク角θが上記
噴射開始時期As,Fsに達するのを待つてから、
燃料および空気の噴射を開始する制御が行われる
(ステツプX8〜X10)。引続いてクランク角θの検
出信号を繰返し入力しつつクランク角θが上記噴
射終了時期Ae,Feに達するのを待つてから、燃
料および空気の噴射を終了する制御が行われる
(ステツプX11〜X3)。さらに、上記アクセル開度
Aとエンジン回転数Rとに応じて、前記スワール
調節弁10の開度(S弁開度)S0が演算され、こ
の開度S0を与える制御信号が前記アクチユエータ
11に出力される(ステツプX14、X15)。その後
ステツプX1に戻り、以上のフローが繰返される
ようにしている。
In the main routine shown in FIG. 6, first, detection signals of accelerator opening A and engine speed R, which determine the load condition, are input (step X 1 );
Based on this signal, each fuel and air injection start timing is determined according to the load condition at that time from a map that has been set in advance to give the characteristics shown in Figure 4 above.
As, Fs and each injection end time Ae, Fe are calculated (steps X 2 and X 3 ). Furthermore, the smoke S and cooling water temperature T detection signals are input, and corresponding correction coefficients Ss and Ts are determined, and these correction coefficients Ss and Ts are multiplied by the air injection start timing As (step 4 ~ X7 ). Next, after repeatedly inputting the detection signal of the crank angle θ and waiting for the crank angle θ to reach the injection start timings As and Fs,
Control is performed to start injection of fuel and air (steps X8 to X10 ). Subsequently, after repeatedly inputting the detection signal of the crank angle θ and waiting for the crank angle θ to reach the injection end timings Ae and Fe, control is performed to end the injection of fuel and air (steps X 11 to X3 ). Further, the opening degree (S valve opening degree) S 0 of the swirl control valve 10 is calculated according to the accelerator opening degree A and the engine rotation speed R, and a control signal giving this opening degree S 0 is sent to the actuator 11. (steps X14 , X15 ). After that, the process returns to step X1 and the above flow is repeated.

このような制御により、低負荷時には、圧縮行
程後半の所定時期に燃料噴射弁21から点火プラ
グ20に向けて燃料が噴射され、主に点火プラグ
付近に燃料が供給されて燃焼室7の他の部分では
燃料が希薄な状態で点火が行われる。従つて、少
ない燃料でも着火、燃焼が可能となつてエンジン
を作動させることができる。また、この場合に一
次吸気通路8から燃焼室7に空気が過剰に供給さ
れても差し支えないので、図ではスロツトルバル
ブを省略して一次吸気通路8からの吸気は制限し
ないようにし、これによつてポンピングロスを低
減している。そして、このように燃料が点火プラ
グ20に向けて噴射されるとき、これにあわせて
空気噴射弁22から空気が噴射され、この空気が
噴射燃料に混入して積極的に燃料の霧化、気化が
行われる。とくに燃料噴射量に対応して空気噴射
量が制御されるので、燃料が分散しすぎない程度
の範囲で燃料の霧化、気化の促進が適切に行わ
れ、着火性が向上される。
With such control, during low load, fuel is injected from the fuel injection valve 21 toward the spark plug 20 at a predetermined time in the latter half of the compression stroke, and the fuel is mainly supplied to the vicinity of the spark plug and to other parts of the combustion chamber 7. Ignition occurs when the fuel is lean in some areas. Therefore, even with a small amount of fuel, ignition and combustion are possible, and the engine can be operated. In addition, in this case, there is no problem even if excessive air is supplied from the primary intake passage 8 to the combustion chamber 7, so the throttle valve is omitted in the figure so that the intake air from the primary intake passage 8 is not restricted. This reduces pumping loss. When fuel is injected toward the spark plug 20 in this way, air is injected from the air injection valve 22 at the same time, and this air mixes with the injected fuel to actively atomize and vaporize the fuel. will be held. In particular, since the air injection amount is controlled in accordance with the fuel injection amount, atomization and vaporization of the fuel are appropriately promoted within a range where the fuel is not dispersed too much, and ignitability is improved.

一方、高負荷時には、燃料噴射量が増量される
とともに、吸気行程の前半に燃料が噴射され、ま
た、スワール調節弁10が開かれて二次吸気通路
9からの吸気により燃焼室7内のスワールが高め
られるため、燃料が燃焼室7内に充分拡散されて
から点火が行われることとなる。
On the other hand, when the load is high, the fuel injection amount is increased, fuel is injected in the first half of the intake stroke, and the swirl control valve 10 is opened to create a swirl in the combustion chamber 7 by intake air from the secondary intake passage 9. Since the fuel is increased, ignition is performed after the fuel is sufficiently diffused into the combustion chamber 7.

なお、燃料の霧化、気化が不十分な場合はスモ
ークが増加し、また、エンジン温度(冷却水温)
が低いときは燃料の粘性が高くなつて霧化、気化
が行われにくくなるが、これらの場合には前記ス
テツプX4〜X7による補正で空気の噴射量が増量
され、燃料の霧化、気化がより適切に行われるよ
うにしている。
In addition, if fuel atomization and vaporization are insufficient, smoke will increase and the engine temperature (cooling water temperature) will increase.
When the fuel is low, the viscosity of the fuel becomes high and it becomes difficult to atomize and vaporize the fuel, but in these cases, the amount of air injected is increased by the correction in steps X 4 to X 7 , and the atomization and vaporization of the fuel are increased. This allows for better vaporization.

また、第7図に示す割込みルーチンは、始動時
の制御を行うもので、前記スタートセンサ54か
らの信号によつて開始され、まず前記圧力センサ
53からの圧力信号が入力され(ステツプY1)、
その圧力Pが設定値α以上か否かが判別される
(ステツプY2)。上記圧力Pが設定値α未満であ
れば、前記リサイクルバルブ35が開閉作動を繰
返すように制御され(ステツプY3)、これによつ
て前記空気リザーバ29内の圧力上昇が促進され
る。上記圧力Pが設定値α以上になると、前記リ
サイクルバルブ35が閉じられるとともに、始動
用の燃料および空気が噴射される(ステツプ
Y4)。そして、始動が終了したか否かが判別され
(ステツプY5)、始動が終了すると前記の第5図
に示すメインルーチンに戻されるようにしてい
る。
The interrupt routine shown in FIG. 7 is for controlling the startup, and is started by a signal from the start sensor 54, and first a pressure signal from the pressure sensor 53 is input (step Y 1 ). ,
It is determined whether the pressure P is greater than or equal to the set value α (step Y 2 ). If the pressure P is less than the set value α, the recycle valve 35 is controlled to repeatedly open and close (step Y 3 ), thereby promoting a rise in pressure within the air reservoir 29. When the pressure P exceeds the set value α, the recycle valve 35 is closed, and starting fuel and air are injected (step
Y4 ). Then, it is determined whether or not the starting has ended (step Y5 ), and when the starting has ended, the process returns to the main routine shown in FIG. 5.

第8図および第9図は本発明の別の実施例を示
す。この実施例では燃料噴射弁21′および空気
噴射弁22が一次吸気ポート13に設けられ、こ
の場合も、燃料噴射弁21′は燃焼室7内の点火
プラグ20に向けて配置され、空気噴射弁22は
噴射燃料に空気を混入させるように配置されてい
る。また、この実施例において燃料噴射弁21′
は、空気噴射弁22と同様に、制御ユニツト40
によつて直接に開閉作動が制御されるようにして
あり、この場合に燃料噴射弁21′は、通常のガ
ソリンエンジンに用いられているような燃料噴射
ポンプ(図示省略)に接続しておけばよい。
8 and 9 show another embodiment of the invention. In this embodiment, a fuel injection valve 21' and an air injection valve 22 are provided in the primary intake port 13, and in this case as well, the fuel injection valve 21' is arranged toward the spark plug 20 in the combustion chamber 7, and the air injection valve 22 is arranged to mix air into the injected fuel. Further, in this embodiment, the fuel injection valve 21'
Similar to the air injection valve 22, the control unit 40
In this case, the fuel injection valve 21' can be connected to a fuel injection pump (not shown) such as that used in ordinary gasoline engines. good.

このように上記各噴射弁21′,22を吸気ポ
ート13に設ける場合、吸気弁16が閉じるまで
に燃料を噴射させる必要があるので、第10図に
示すように、低負荷領域では吸気行程の終期に燃
料および空気が噴射されるようにそれぞれの噴射
開始時期As,Fsおよび噴射終了時期Fe,Aeが設
定されているが、この点を除けば第1の実施例と
同様に制御装置が構成されている。
When the injection valves 21' and 22 are installed in the intake port 13 in this way, it is necessary to inject the fuel before the intake valve 16 closes, so as shown in FIG. The injection start timings As, Fs and injection end timings Fe, Ae are set so that fuel and air are injected at the final stage, but apart from this point, the control device is configured in the same manner as in the first embodiment. has been done.

(発明の効果) 以上のように本発明は、エンジン低負荷時に、
吸気行程後半から圧縮行程の所定の時期に燃料を
点火プラグに向けて噴射するとともに、この噴射
燃料に空気噴射弁から噴射した空気を混入させる
ようにしているため、いわゆる層状給気により希
薄燃焼およびポンピングロス低減が可能となつて
燃費が向上され、しかも、燃料の霧化、気化が促
進される。とくに、燃料噴射量の増加に伴つて空
気噴射量も増加させ、さらに、エンジン温度が低
いときは気化、霧化が行われにくくなる傾向を是
正するように空気噴射量を増量補正しているの
で、適切に燃料の霧化、気化が行われ、着火性お
よび燃焼性が格段に向上されるものである。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention has the following advantages:
Fuel is injected toward the spark plug from the latter half of the intake stroke to a predetermined time in the compression stroke, and the injected fuel is mixed with air injected from the air injection valve, so that so-called stratified air supply results in lean combustion and Pumping loss can be reduced, fuel efficiency is improved, and fuel atomization and vaporization are promoted. In particular, as the fuel injection amount increases, the air injection amount also increases, and the air injection amount is increased to correct the tendency for vaporization and atomization to occur less easily when the engine temperature is low. The fuel is appropriately atomized and vaporized, and the ignitability and combustibility are significantly improved.

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

第1図は本発明の一実施例を示す全体概略図、
第2図はその燃焼室部分およびその近傍部の拡大
図、第3図は制御系統のブロツク図、第4図は燃
料および空気の噴射時期の特性図、第5図A,B
はそれぞれスモークおよび冷却水温に応じた補正
係数の特性図、第6図および第7図はフローチヤ
ート、第8図は別の実施例を示す全体概略図、第
9図はその第2図相当図、第10図はこの実施例
による場合の第4図相当図である。 20……点火プラグ、21,21′……燃料噴
射弁、22……空気噴射弁、40……制御ユニツ
ト、51……アクセル開度センサ、52……クラ
ンク角センサ。
FIG. 1 is an overall schematic diagram showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged view of the combustion chamber and its vicinity, Figure 3 is a block diagram of the control system, Figure 4 is a characteristic diagram of fuel and air injection timing, and Figures 5A and B.
6 and 7 are flowcharts, FIG. 8 is an overall schematic diagram showing another embodiment, and FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2. , FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 4 in the case of this embodiment. 20... Spark plug, 21, 21'... Fuel injection valve, 22... Air injection valve, 40... Control unit, 51... Accelerator opening sensor, 52... Crank angle sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エンジンの点火プラグに向けて配置された燃
料噴射弁と、該燃料噴射弁からの噴射燃料に干渉
する方向に空気を噴射する空気噴射弁と、エンジ
ンの負荷状態を検出する負荷検出手段と、エンジ
ンのクランク角を検出するクランク角検出手段
と、エンジン温度を検出する温度検出手段と、上
記負荷検出手段とクランク角検出手段との出力を
受けて、エンジン低負荷時、吸気行程後半から圧
縮行程の所定の時期に燃料を噴射させるように上
記燃料噴射弁を制御する燃料制御手段と、燃料噴
射に同期して空気を噴射させるとともに燃料噴射
量の増大に伴つて空気噴射量を増大させるように
空気噴射弁を制御する空気制御手段と、上記温度
検出手段の出力を受けて、エンジン温度が所定値
以下のときに空気噴射量を増量する空気補正手段
とを設けたことを特徴とする層状給気エンジン。
1. A fuel injection valve disposed toward the spark plug of the engine, an air injection valve that injects air in a direction that interferes with the injected fuel from the fuel injection valve, and a load detection means that detects the load state of the engine. A crank angle detection means for detecting the crank angle of the engine, a temperature detection means for detecting the engine temperature, and the outputs of the load detection means and the crank angle detection means are received, and when the engine is under low load, from the second half of the intake stroke to the compression stroke. a fuel control means for controlling the fuel injection valve to inject fuel at a predetermined timing; and a fuel control means for injecting air in synchronization with the fuel injection and increasing the amount of air injection as the amount of fuel injection increases. A stratified feed system characterized by comprising: an air control means for controlling an air injection valve; and an air correction means for increasing the amount of air injection when the engine temperature is below a predetermined value in response to the output of the temperature detection means. Chi engine.
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JPS53306A (en) * 1976-06-25 1978-01-05 Mitsubishi Motors Corp Fuel ejection system rare air combustion engine

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