JPH11101146A - Cylinder injection type engine - Google Patents

Cylinder injection type engine

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JPH11101146A
JPH11101146A JP9264464A JP26446497A JPH11101146A JP H11101146 A JPH11101146 A JP H11101146A JP 9264464 A JP9264464 A JP 9264464A JP 26446497 A JP26446497 A JP 26446497A JP H11101146 A JPH11101146 A JP H11101146A
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injected
engine
load
range
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秀俊 工藤
Muneyuki Oota
統之 太田
Masashi Maruhara
正志 丸原
Hiroyuki Yamashita
洋幸 山下
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce fuel consumption and improve output by injecting fuel dividedly in a range from a first period to a middle period of an intake stroke at the time of an engine being in a uniform combustion range and in a low- rotation operating range in a device for injecting fuel in the intake stroke of a high-load operating area to uniform a mixture. SOLUTION: In an ECU 16 inputting detection signals of sensors such as a crank angle sensor 12, an accelerator sensor 13, an airflow meter 14 and a water temperature sensor 15, an operating state judging means 17 judges which range an engine belongs to among a low-load low-rotation operating range, a medium-load medium-rotation operating range, a high-load operating range, and the like. In a maximum-load low-rotation operating range within a high-load operating range, it is so controlled that fuel is injected being divided to a period within a specified range from a first period to a middle period of an intake stroke and a period within a specified range the first period to the middle period of the intake stroke. Engine output is therefore effectively increased without worsening fuel consumption.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を直接燃焼室
内に噴射するインジェクタを備えた筒内噴射式エンジン
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct injection engine having an injector for directly injecting fuel into a combustion chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば特開平7−119507号
公報に示されるように、エンジンの低負荷時に圧縮行程
の後半から燃料の噴射を開始して成層燃焼を実行し、か
つエンジンの高負荷時に吸気行程の前半から燃料の噴射
を開始して均一燃焼を実行するように構成された筒内噴
射エンジンにおいて、上記均一燃焼を実行するエンジン
の運転領域における低回転時、つまり高負荷低回転時
に、吸気行程で燃料を複数回に分割して噴射することに
より、一回当りに噴射される燃料の噴射量を少なくして
この燃料を効果的に霧化拡散させ、良好に均一燃焼させ
てスモークの発生を防止することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-119507, stratified combustion is executed by starting fuel injection from the latter half of the compression stroke when the engine is under low load, and when the engine is under a high load. In the in-cylinder injection engine configured to start fuel injection from the first half of the intake stroke and execute uniform combustion, at the time of low rotation in the operating region of the engine that executes the uniform combustion, that is, at high load and low rotation, By dividing the fuel into multiple injections during the intake stroke, the amount of fuel injected per injection is reduced, this fuel is effectively atomized and diffused, and the fuel is uniformly and well-combusted to achieve good smoke generation. Prevention has occurred.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
エンジンは、高負荷低回転の運転領域で吸気行程の前半
から必要燃料量の半分を噴射し、残りの半分を吸気行程
の末期に噴射することにより、燃料を良好に均一燃焼さ
せて排気ガス中にスモークが発生するのを防止すること
ができるが、上記高負荷低回転の運転領域においてエン
ジンの出力を増大させるという点について考慮されてお
らず、燃費を改善して高出力が得られるようにする上で
改良の余地がある。
The engine described in the above publication injects half of the required fuel amount from the first half of the intake stroke in the high-load low-speed operation region, and injects the other half at the end of the intake stroke. By doing so, it is possible to prevent the generation of smoke in the exhaust gas by satisfactorily and uniformly burning the fuel, but it has been taken into consideration that the output of the engine is increased in the high-load low-speed operation region. However, there is room for improvement in improving fuel economy and obtaining high output.

【0004】すなわち、エンジンの出力は、吸気の充填
量と、混合気の均一度と、燃焼速度との影響を受けて変
化することが知られている。そして、上記高負荷低回転
の運転領域における吸気の充填量は、吸気の流速および
ピストン等の燃焼室壁面に対する燃料の付着料に応じて
変化し、図8(I)に示すように、燃料の噴射時期に応
じて増減する。これは、燃料の噴射時期に応じてピスト
ンに対する燃料の付着量に差が生じ、燃焼室内に噴射さ
れた燃料の気化熱に応じて燃焼室内における吸気の温度
が変化することで吸気の充填効率が変化するためであ
る。
[0004] That is, it is known that the output of the engine changes under the influence of the charge amount of the intake air, the uniformity of the air-fuel mixture, and the combustion speed. Then, the filling amount of the intake air in the high-load low-speed operation region changes according to the flow rate of the intake air and the amount of fuel adhering to the combustion chamber wall surface such as the piston, and as shown in FIG. Increases or decreases according to the injection timing. This is because the amount of fuel adhering to the piston varies according to the fuel injection timing, and the temperature of the intake air in the combustion chamber changes according to the heat of vaporization of the fuel injected into the combustion chamber. Because it changes.

【0005】また、混合気の均一度は、燃焼室に噴射さ
れた燃料の気化時間が充分に確保され、かつピストン等
の燃焼室壁面に付着する燃料が少ない領域で最適状態と
なり、点火プラグの周囲に形成される混合気の空燃比
と、燃焼室全体の平均空燃比との比較に基づいて測定で
きる。この空燃比は、図8(II)に示すように、燃料の
噴射時期に応じて種々に変化し、点火プラグの周囲が平
均空燃比となるポイントα,βで最良となる。さらに、
上記燃焼速度は、噴射時期が遅くなるのに従って燃料の
乱れが残り易くなるために速くなる。つまり、図8(II
I)に示すように、燃料の噴射時期が遅くなるのに従っ
て燃焼時間が短くなって出力の増大が図れることにな
る。
[0005] The uniformity of the air-fuel mixture is optimized in a region where the vaporization time of the fuel injected into the combustion chamber is sufficiently ensured and the amount of fuel adhering to the wall of the combustion chamber, such as a piston, is small. It can be measured based on a comparison between the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed around and the average air-fuel ratio of the entire combustion chamber. As shown in FIG. 8 (II), this air-fuel ratio changes variously in accordance with the fuel injection timing, and becomes the best at points α and β where the area around the ignition plug becomes the average air-fuel ratio. further,
The combustion speed increases because the fuel turbulence tends to remain as the injection timing decreases. That is, FIG.
As shown in I), as the fuel injection timing is delayed, the combustion time is shortened, and the output can be increased.

【0006】上記のように高負荷低回転の運転領域にお
けるエンジン出力を決定する各要素は、それぞれ燃料の
噴射時期の影響を受けるため、燃料の噴射圧力が高く、
噴射時間の短い筒内噴射式エンジンの全回転領域で、上
記各要素に基づいて要求される適正な噴射時期に燃料を
噴射することにより、燃費を低減しつつエンジン出力を
増大するように制御することは困難であった。
[0006] As described above, since each element that determines the engine output in the high-load low-speed operation region is affected by the fuel injection timing, the fuel injection pressure is high.
Control is performed to increase the engine output while reducing fuel consumption by injecting fuel at the appropriate injection timing required based on each of the above-described elements in the entire rotation range of the direct injection engine in which the injection time is short. It was difficult.

【0007】本発明は、このような事情に鑑み、高負荷
低回転の運転領域おいて、燃費を低減しつつエンジン出
力を増大することができる筒内噴射式エンジンを提供す
るものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a direct injection engine capable of increasing engine output while reducing fuel consumption in a high-load, low-speed operation region.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
燃料を直接燃焼室内に噴射するインジェクタを備え、エ
ンジンが少なくとも高負荷の運転領域にあるときに、吸
気行程で上記インジェクタから燃料を噴射することによ
り混合気を均一化して燃焼させる均一燃焼を実行するよ
うに構成された筒内噴射式エンジンにおいて、上記均一
燃焼を実行する領域内で、エンジンが低回転の運転領域
にあるときに、吸気行程の前期から中期にかけての範囲
内で燃料を複数回に分割して噴射するように燃料の噴射
状態を制御する燃料制御手段を備えたものである。
The invention according to claim 1 is
An injector for directly injecting fuel into the combustion chamber is provided, and when the engine is at least in a high-load operation region, the fuel is injected from the injector during an intake stroke to perform uniform combustion in which the mixture is homogenized and burned. In the in-cylinder injection engine configured as described above, when the engine is in the low-speed operation region within the region in which the uniform combustion is performed, the fuel is supplied a plurality of times within the range from the first half to the middle period of the intake stroke. It is provided with fuel control means for controlling the injection state of the fuel so that the fuel is split and injected.

【0009】上記構成によれば、均一燃焼を実行するエ
ンジンの高負荷領域において、エンジン回転数が低い運
転領域にある場合には、吸気行程の前期から中期にかけ
ての範囲内で燃料が複数回に分割されて噴射されること
により、吸気の充填量が充分に確保されるとともに、混
合気が効果的に均一化された状態で適正に燃焼すること
になる。
According to the above configuration, in the high load range of the engine that performs uniform combustion, when the engine speed is in the low drive range, the fuel is supplied a plurality of times within the range from the first half to the middle of the intake stroke. By being divided and injected, the filling amount of the intake air is sufficiently ensured, and the air-fuel mixture is properly burned in an effectively uniformed state.

【0010】請求項2に係る発明は、上記請求項1記載
の筒内噴射式エンジンにおいて、吸気行程で燃料を噴射
して均一燃焼を実行する際に、吸気の充填効率が最大と
なる時期と、混合気の均一度が最適となる時期とに分割
して燃料を噴射するように構成したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the cylinder injection type engine according to the first aspect, when the fuel is injected in the intake stroke to perform uniform combustion, the timing at which the charging efficiency of the intake air is maximized. The fuel is injected separately at a time when the uniformity of the air-fuel mixture becomes optimal.

【0011】上記構成によれば、均一燃焼を実行するエ
ンジンの高負荷領域において、エンジン回転数が低い運
転領域にある場合には、吸気行程の前期から中期にかけ
ての範囲内で、吸気の充填効率が最大となる時期と、混
合気の均一度が最適となる時期とに分割されて燃料が噴
射されことにより、吸気の充填量が充分に確保されると
ともに、混合気が効果的に均一化された状態で適正に燃
焼することになる。
[0011] According to the above configuration, when the engine speed is low in the high load range of the engine that executes uniform combustion, the charging efficiency of the intake air is within the range from the first half to the middle of the intake stroke. Is divided into a time when the maximum value is maximized and a time when the uniformity of the air-fuel mixture is optimal, so that a sufficient amount of intake air is ensured and the air-fuel mixture is effectively homogenized. It will burn properly in the state of being.

【0012】請求項3に係る発明は、上記請求項1また
は請求項2記載の筒内噴射式エンジンにおいて、吸気行
程で燃料を複数回に分割して噴射する際に、先に噴射さ
れる燃料の噴射量を、総噴射量の4〜6割の範囲内に設
定したものである。
According to a third aspect of the present invention, in the in-cylinder injection engine according to the first or second aspect, when the fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, the fuel injected first. Is set in the range of 40 to 60% of the total injection amount.

【0013】上記構成によれば、吸気行程で燃料を分割
して噴射される燃料の噴射量が適度に設定され、混合気
が適正に均一化された状態で燃焼することになる。
According to the above configuration, the amount of fuel injected by dividing the fuel in the intake stroke is appropriately set, and the air-fuel mixture is burned in an appropriately uniformed state.

【0014】請求項4に係る発明は、上記請求項3記載
の筒内噴射式エンジンにおいて、吸気行程で燃料を複数
回に分割して噴射する際に、先に噴射される燃料の噴射
量を、後に噴射される燃料の噴射量よりも多くするよう
に設定したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the in-cylinder injection engine according to the third aspect, when fuel is divided into a plurality of times during the intake stroke and injected, the amount of fuel injected first is reduced. , Is set to be larger than the injection amount of the fuel to be injected later.

【0015】上記構成によれば、吸気行程で燃料を複数
回に分割して噴射する際に、先に多くの燃料が噴射され
てこの燃料の気化および霧化時間が充分に確保されるこ
とになる。
According to the above configuration, when fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, a large amount of fuel is injected first, and the time for vaporization and atomization of this fuel is sufficiently ensured. Become.

【0016】請求項5に係る発明は、燃焼室の周縁部か
ら斜め下方に向けて燃料が噴射されるようにインジェク
タが設置されるとともに、ピストンの頂部に上記燃料が
吹き付けられるキャビティが設けられた請求項1〜請求
項4のいずれかに記載の筒内噴射式エンジンにおいて、
吸気行程で燃料を複数回に分割して噴射する際に、先に
噴射される燃料の噴射タイミングを、吸気トップ後60
°CA以降の時期に設定したものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the injector is installed so that the fuel is injected obliquely downward from the peripheral edge of the combustion chamber, and a cavity for spraying the fuel is provided at the top of the piston. The direct injection engine according to any one of claims 1 to 4,
When the fuel is divided into a plurality of injections during the intake stroke, the injection timing of the fuel to be injected first is set to 60
It is set at a time after ° CA.

【0017】上記構成によれば、エンジンの高負荷時に
吸気行程で燃料を分割して噴射する際には、吸気トップ
後にピストンが所定の位置に低下した時点で、燃焼室の
周縁部から斜め下方に向けて燃料が噴射されるため、こ
の燃料がシリンダの周壁に付着することが効果的に防止
されることになる。
According to the above configuration, when the fuel is divided and injected in the intake stroke when the engine is under a high load, when the piston drops to a predetermined position after the intake top, the fuel is obliquely lowered from the periphery of the combustion chamber. , The fuel is effectively prevented from adhering to the peripheral wall of the cylinder.

【0018】請求項6に係る発明は、上記請求項5記載
の筒内噴射式エンジンにおいて、燃料の噴射角度を水平
方向に対して30°以上傾斜させたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the direct injection engine according to the fifth aspect, the fuel injection angle is inclined by 30 ° or more with respect to the horizontal direction.

【0019】上記構成によれば、吸気行程で燃料を分割
して噴射する際に、燃焼室の周縁部から30°以上の噴
射角度をもって斜め下方に燃料が噴射され、シリンダの
周壁に対する燃料の付着が効果的に抑制されることにな
る。
According to the above construction, when the fuel is divided and injected in the intake stroke, the fuel is injected obliquely downward from the peripheral portion of the combustion chamber at an injection angle of 30 ° or more, and the fuel adheres to the peripheral wall of the cylinder. Is effectively suppressed.

【0020】請求項7に係る発明は、上記請求項1〜請
求項4のいずれかに記載の筒内噴射エンジンにおいて、
燃焼室に臨むように設置された点火プラグに向けて燃焼
室の周縁部から燃料が噴射されるようにインジェクタを
設置したものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the cylinder injection engine according to any one of the first to fourth aspects,
An injector is installed such that fuel is injected from a peripheral portion of the combustion chamber toward an ignition plug installed so as to face the combustion chamber.

【0021】上記構成によれば、燃焼室の上部から略水
平に燃料が噴射されるため、吸気行程で燃料を分割して
噴射する際に、ピストンの頂部において燃料が反射する
ことに起因したシリンダ周壁への燃料の付着が抑制され
ることになる。
According to the above configuration, since the fuel is injected substantially horizontally from the upper part of the combustion chamber, when the fuel is divided and injected in the intake stroke, the fuel is reflected at the top of the piston. Adhesion of fuel to the peripheral wall is suppressed.

【0022】請求項8に係る発明は、上記請求項1〜請
求項4のいずれかに記載の筒内噴射エンジンにおいて、
燃焼室の上部中央に臨むように点火プラグおよびインジ
ェクタを設置するとともに、このインジェクタから噴射
された燃料が吹き付けられるキャビティをピストンの頂
部中央に形成したものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the cylinder injection engine according to any one of the first to fourth aspects,
A spark plug and an injector are installed so as to face the upper center of the combustion chamber, and a cavity into which fuel injected from the injector is blown is formed at the center of the top of the piston.

【0023】上記構成によれば、吸気行程で燃料を分割
して噴射する際に、燃焼室の上方から下方に向けて燃料
が噴射されることになる。
According to the above configuration, when the fuel is divided and injected in the intake stroke, the fuel is injected downward from above the combustion chamber.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1および図2は、本発明に係る
筒内噴射式エンジンの実施形態を示している。このエン
ジンは、シリンダヘッド1およびシリンダブロック2に
よって構成された複数のシリンダを有し、各シリンダ内
にピストン3がそれぞれ嵌挿されるとともに、その上方
に燃焼室4が形成されている。上記シリンダヘッド1に
は、燃焼室4に連通する吸気ポート5および排気ポート
6と、これらのポート5,6を開閉する吸気弁7および
排気弁8と、火花を発生して燃料を燃焼させる点火プラ
グ9と、上記燃焼室4内に直接燃料を噴射するインジェ
クタ10とが設置されている。
1 and 2 show an embodiment of a direct injection engine according to the present invention. This engine has a plurality of cylinders constituted by a cylinder head 1 and a cylinder block 2. A piston 3 is inserted into each cylinder, and a combustion chamber 4 is formed above the piston. The cylinder head 1 has an intake port 5 and an exhaust port 6 communicating with the combustion chamber 4, an intake valve 7 and an exhaust valve 8 for opening and closing these ports 5, 6, and an ignition for generating a spark and burning fuel. A plug 9 and an injector 10 for directly injecting fuel into the combustion chamber 4 are provided.

【0025】上記シリンダヘッド1の下面には、燃焼室
4を形成するペントルーフ型の凹部が設けられ、このペ
ントルーフ型凹部の傾斜面に上記吸気ポート5および排
気ポート6がそれぞれ開口している。そして、上記吸気
弁7および排気弁8が図外の動弁機構によって駆動され
ることにより、上記吸気ポート5および排気ポート6が
所定のタイミングで開閉されるようになっている。
On the lower surface of the cylinder head 1, there is provided a pent roof type recess forming the combustion chamber 4, and the intake port 5 and the exhaust port 6 are respectively opened on the inclined surface of the pent roof type recess. The intake and exhaust valves 7 and 8 are driven by a valve mechanism (not shown) so that the intake and exhaust ports 5 and 6 are opened and closed at a predetermined timing.

【0026】図1には上記吸気ポート5および排気ポー
ト6が1個ずつ表示されているが、これらの吸気ポート
5および排気ポート6は、図1の紙面と直交する方向に
それぞれ2個ずつ並列に配設されている。そして、上記
両吸気ポート5の一方には吸気の流れを制御する制御弁
が設けられ、この制御弁がステップモータ等からなるア
クチュエータにより駆動されて全閉または部分開放され
ることにより、両吸気ポート5の一方における吸気の流
通が制限された状態で、両吸気ポート5の他方に多く流
される吸気によって図2の破線で示すように、燃焼室4
の内周面に沿ったスワール(水平方向の渦流)が生成さ
れるようになっている。
FIG. 1 shows the intake port 5 and the exhaust port 6 one by one, and the intake port 5 and the exhaust port 6 are arranged in parallel in a direction perpendicular to the plane of FIG. It is arranged in. One of the two intake ports 5 is provided with a control valve for controlling the flow of intake air. The control valve is driven by an actuator such as a stepping motor to be fully closed or partially opened. In a state where the flow of intake air at one of the intake ports 5 is restricted, the intake air that flows through the other of the intake ports 5 as shown by the broken line in FIG.
A swirl (horizontal eddy current) is generated along the inner peripheral surface of the.

【0027】また、上記吸気ポート5は、その下流側部
が斜め下方に伸びるように形成され、この吸気ポート5
から燃焼室4内に流入する吸気によってタンブル(垂直
方向の渦流)が形成されるように構成されている。した
がって、上記制御弁の全閉時もしくは部分開放時には、
上記スワールとタンブルとが合成されることにより、斜
めスワールが燃焼室4内に生成されることになる。
The intake port 5 is formed so that its downstream side extends obliquely downward.
A tumble (vertical eddy current) is formed by the intake air flowing into the combustion chamber 4 from the inside. Therefore, when the control valve is fully closed or partially opened,
By combining the swirl and the tumble, an oblique swirl is generated in the combustion chamber 4.

【0028】上記点火プラグ9は、燃焼室4の略中央部
に配設され、そのプラグ先端が燃焼室4に臨むように取
り付けられている。また、上記インジェクタ10は、吸
気ポート5の設置部側に位置する燃焼室4の周縁部に取
り付けられるとともに、水平面に対して所定角度θ、例
えば25〜50°の範囲内で傾斜して設置されることに
より、このインジェクタ10から燃焼室4内に向けて斜
め下方に燃料を噴射するように構成されている。
The ignition plug 9 is disposed substantially at the center of the combustion chamber 4, and is mounted so that the tip of the plug faces the combustion chamber 4. The injector 10 is attached to a peripheral portion of the combustion chamber 4 located on the side of the installation portion of the intake port 5 and is installed at a predetermined angle θ with respect to a horizontal plane, for example, at an angle of 25 to 50 °. Accordingly, the fuel is injected obliquely downward from the injector 10 into the combustion chamber 4.

【0029】上記インジェクタ10は、図示を省略した
ニードル弁およびソレノイドを内蔵し、このソレノイド
に後述する燃料制御手段から出力されたパルス信号の入
力時点で、この信号のパルス幅に対応した量の燃料を、
例えば40°以上に設定された比較的広い噴霧角度をも
って3〜15MPaの圧力で噴射するように構成されて
いる。
The injector 10 has a built-in needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal output from a fuel control unit, which will be described later, is input to the solenoid, the amount of fuel corresponding to the pulse width of the signal is increased. To
For example, it is configured to spray at a pressure of 3 to 15 MPa with a relatively wide spray angle set to 40 ° or more.

【0030】ピストン3の頂部には、上記インジェクタ
10の設置部側に位置する周縁部から、上記点火プラグ
9の設置部に対向する中央部にかけてキャビティ11が
形成されている。そして、ピストン3が上昇する圧縮行
程の所定時期に噴射された燃料が上記キャビティ11に
捕集されて点火プラグ9の周囲に運ばれるように、イン
ジェクタ10の設置位置および傾斜角度と、キャビティ
11の形成範囲と、点火プラグ9の設置位置との関係が
予め設定されている。
A cavity 11 is formed at the top of the piston 3 from a peripheral portion located on the side where the injector 10 is installed to a central portion facing the installation portion where the spark plug 9 is installed. Then, the installation position and the inclination angle of the injector 10 and the position of the cavity 11 are set so that the fuel injected at a predetermined time during the compression stroke in which the piston 3 rises is collected in the cavity 11 and carried around the ignition plug 9. The relationship between the formation range and the installation position of the spark plug 9 is set in advance.

【0031】上記エンジンには、図3に示すように、ク
ランク角を検出するクランク角センサ12、アクセルペ
ダルの踏込量を検出するアクセルセンサ13、吸入空気
量を検出するエアフローメータ14およびエンジンの冷
却水温度を検出する水温センサ15等からなる各種のセ
ンサ類が装備され、これらのセンサ類から出力された検
出信号がECU16に入力されるようになっている。こ
のECU16には、エンジンの運転状態判定手段17
と、インジェクタ10から噴射される燃料の噴射状態を
制御する燃料制御手段18とが設けられている。
As shown in FIG. 3, the engine includes a crank angle sensor 12 for detecting a crank angle, an accelerator sensor 13 for detecting an amount of depression of an accelerator pedal, an air flow meter 14 for detecting an intake air amount, and cooling of the engine. Various sensors such as a water temperature sensor 15 for detecting the water temperature are provided, and detection signals output from these sensors are input to the ECU 16. The ECU 16 includes an engine operating state determining means 17.
And a fuel control means 18 for controlling the injection state of the fuel injected from the injector 10.

【0032】上記運転状態判定手段17は、各センサ類
の検出手段に応じてエンジンが図4に示す各運転領域の
いずれの領域に属するかを判定し、この判定信号を上記
燃料制御手段18に出力するように構成されている。上
記運転領域は、エンジン回転数Neおよびエンジントル
クPeに基づいて設定され、燃料の噴射量の少ない低負
荷低回転の運転領域Aと、この低負荷低回転の運転領域
A内で負荷および回転が比較的高い運転領域A1と、燃
料噴射量が中程度である中負荷中回転領域の運転Bと、
この中負荷中回転の運転領域B内で負荷および回転が比
較的高い運転領域B1と、燃料の噴射量が多い高負荷の
運転領域Cと、この高負荷の運転領域C内において、負
荷が最大(アクセル開度全開)で回転が低い運転領域C
1と、高負荷の運転領域C内において、負荷が最大で回
転が中程度の運転領域C2と、高負荷の運転領域C内
で、負荷および回転がそれぞれ最大である運転領域C3
とに区画されている。
The operating state determining means 17 determines to which of the operating areas shown in FIG. 4 the engine belongs according to the detecting means of each sensor, and sends this determination signal to the fuel control means 18. It is configured to output. The operation region is set based on the engine speed Ne and the engine torque Pe, and the low-load low-speed operation region A in which the fuel injection amount is small and the load and rotation in the low-load low-speed operation region A are set. A relatively high operation region A1 and a middle load medium rotation region operation B in which the fuel injection amount is medium;
Within the medium-load medium-speed operation region B, the operation region B1 in which the load and rotation are relatively high, the high-load operation region C in which the fuel injection amount is large, and the load in the high-load operation region C Operating range C where rotation is low with the accelerator fully open
1, an operation region C2 where the load is maximum and the rotation is medium in the high load operation region C, and an operation region C3 where the load and rotation are the maximum in the high load operation region C, respectively.
It is divided into and.

【0033】燃料噴射量の少ない上記低回転低負荷の運
転領域Aにおいて負荷および回転が比較的高い運転領域
A1以外の領域では、図5の(I)に示すように、圧縮
行程の中期から後期にかけての範囲内の所定時期、具体
的にはBTDC30°〜120°CA(圧縮上死点前の
クランク角30°〜120°)の範囲内における所定時
期に、上記インジェクタ10から燃焼室4内に燃料を一
括して噴射し、混合気をリーン状態で成層化して燃焼さ
せる成層燃焼を上記燃料制御手段18において実行する
ように構成されている。上記運転領域Aにおける成層燃
焼は、スロットル開度を大きくして吸気量を増大させ、
理論空燃比に比べて大幅なリーン状態とすることによっ
て実行される。
In the low-rotation low-load operation region A where the fuel injection amount is small and other than the operation region A1 where the load and rotation are relatively high, as shown in FIG. At a predetermined time within the range of BTDC 30 ° to 120 ° CA (the crank angle before compression top dead center 30 ° to 120 °). The fuel control means 18 is configured to execute stratified combustion in which fuel is injected at a time and the mixture is stratified and burned in a lean state. In the stratified combustion in the operation region A, the throttle opening is increased to increase the intake air amount,
This is performed by setting a lean state that is significantly larger than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0034】また、上記低負荷低回転の運転領域A内に
おいて負荷および回転が比較的高い領域A1では、図5
の(II)に示すように、圧縮行程の前期から中期にかけ
ての所定範囲(BTDC60°〜180°CA)内の時
期と、圧縮行程の中期から後期にかけての所定範囲(B
TDC30°〜120°CA)内の時期とに分割して燃
料a,bを噴射し、かつスロットル開度を大きくするこ
とにより、混合気をリーン状態で成層化して燃焼させる
成層燃焼を上記燃料制御手段18において実行するよう
に構成されている。
In the region A1 where the load and rotation are relatively high in the low load low rotation operation region A, FIG.
As shown in (II) of the compression stroke, the timing within a predetermined range (BTDC 60 ° to 180 ° CA) from the first half to the middle of the compression stroke and the predetermined range (B
TDC of 30 ° to 120 ° CA), the fuel control is performed by injecting the fuels a and b and increasing the throttle opening so as to stratify and burn the air-fuel mixture in a lean state. It is configured to execute in the means 18.

【0035】また、燃料の噴射量が中程度である上記中
負荷中回転の運転領域Bにおいて負荷および回転が比較
的高い運転領域B1以外の領域では、図5の(III)に
示すように、吸気行程の所定範囲(BTDC200°〜
360°CA)内の時期と、圧縮行程の所定範囲(BT
DC30°〜120°CA)内の時期とに分割して燃料
を噴射し、かつスロットル開度を大きくすることによ
り、混合気をリーン状態で弱成層化して燃焼させるよう
に構成されている。
In the middle load medium rotation operation region B where the fuel injection amount is medium, other than the operation region B1 where the load and rotation are relatively high, as shown in FIG. Predetermined range of intake stroke (BTDC 200 ° ~
360 ° CA) and the predetermined range of the compression stroke (BT
By injecting fuel separately at a time within DC 30 ° to 120 ° CA) and increasing the throttle opening, the air-fuel mixture is weakly stratified and burned in a lean state.

【0036】また、上記中負荷中回転の運転領域B内で
負荷および回転が比較的高い運転領域B1では、図5の
(IV)に示すように、吸気行程の所定範囲(BTDC2
00°〜360°CA)内の時期に燃料を一括して噴射
し、かつスロットル開度を大きくすることにより、混合
気をリーン状態で均一化して燃焼させる均一燃焼を上記
燃料制御手段18において実行するように構成されてい
る。
Further, in the operation range B1 in which the load and rotation are relatively high in the operation range B of the medium load and medium rotation, as shown in FIG. 5 (IV), a predetermined range of the intake stroke (BTDC2
(00 ° to 360 ° CA), the fuel control means 18 performs uniform combustion in which the fuel mixture is uniformly injected in a lean state by injecting the fuel all at once and increasing the throttle opening. It is configured to be.

【0037】また、燃料の噴射量が多い上記高負荷の運
転領域Cにおいて負荷が最大となる運転領域C1〜C3
以外の領域では、上記運転領域B1と同様に、吸気行程
の所定範囲内の時期に燃料を一括して噴射し、かつ空気
過剰率が1である理論空燃比下で燃料を均一化して燃焼
させる均一燃焼を上記燃料制御手段18において実行す
るように構成されている。
Further, in the high-load operation region C where the fuel injection amount is large, the operation regions C1 to C3 where the load is maximum are set.
In regions other than the above, similarly to the operation region B1, fuel is collectively injected at a timing within a predetermined range of the intake stroke, and the fuel is homogenized and burned under a stoichiometric air-fuel ratio where the excess air ratio is 1. The fuel control means 18 is configured to execute uniform combustion.

【0038】さらに、高負荷の運転領域C内において、
負荷が最大で回転が低い運転領域C1では、図5の
(V)に示すように、吸気行程の前期から中期かけての
所定範囲(BTDC220°〜360°CA)内の時期
と、吸気行程の前期から中期かけての所定範囲(BTD
C240°〜360°CA)内の時期とに分割して燃料
a,bを噴射し、かつ混合気をエンリッチ状態で均一化
して燃焼させるように構成されている。上記領域C1で
燃料を分割して噴射する際には、後に噴射される燃料b
の噴射量が、総噴射量の4〜6割の範囲内となるように
燃料の噴射量が制御され、好ましくは先に噴射される燃
料aの噴射量が後に噴射される燃料bの噴射量に比べて
大きな値に設定されるようになっている。
Further, in the high load operation region C,
In the operation range C1 where the load is maximum and the rotation is low, as shown in FIG. 5 (V), the timing within a predetermined range (BTDC 220 ° to 360 ° CA) from the first half to the middle of the intake stroke, and the intake stroke Predetermined range (BTD
C. The fuel a and b are injected separately at a time within 240 ° C. to 360 ° CA), and the air-fuel mixture is made uniform in an enriched state and burned. When the fuel is divided and injected in the region C1, the fuel b to be injected later is
Is controlled so that the injection amount of the fuel is within the range of 40 to 60% of the total injection amount. Preferably, the injection amount of the fuel a to be injected earlier is the injection amount of the fuel b to be injected later. Is set to a larger value than.

【0039】また、エンジンが高負荷の運転領域C内に
おいて、負荷が最大で回転が中程度の運転領域C2で
は、上記領域B1および領域Cと同様に、吸気行程の所
定時期に燃料を一括して噴射し、かつ混合気をエンリッ
チ状態で均一化して燃焼させるように構成されている。
Further, in an operation region C2 where the engine is in a high-load operation region and the engine load is at a maximum and the rotation is moderate, the fuel is collected at a predetermined timing of the intake stroke as in the regions B1 and C. And the mixture is burned in an enriched state in a uniform manner.

【0040】さらに、高負荷の運転領域C内で、負荷お
よび回転がそれぞれ最大である運転領域C3では、図5
の(VI)に示すように、排気行程の後半(BTDC36
0°〜440°CA)の所定時期から燃料の噴射を開始
し、燃料を一括して噴射するし、かつ混合気をエンリッ
チ状態で均一化して燃焼させる均一燃焼を上記燃料制御
手段18において実行するように構成されている。
Further, in the operation region C3 where the load and the rotation are maximum in the operation region C of the high load, FIG.
(VI), the latter half of the exhaust stroke (BTDC 36
(0 ° to 440 ° CA), the fuel control unit 18 starts the fuel injection at a predetermined time, injects the fuel in a lump, and makes the air-fuel mixture uniform in an enriched state and burns. It is configured as follows.

【0041】上記燃料制御手段18において実行される
制御動作を図6および図7に示すフローチャートに基づ
いて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず水
温センサ15によって検出されたエンジンの冷却水温度
に応じ、排気通路に設けられた排気ガス浄化用の触媒が
非活性化状態にある可能性が高い冷間運転状態にあるか
否かを判定し(ステップS1)、YESと判定された場
合には、上記触媒の暖機を促進する冷間時の燃焼制御を
実行する(ステップS2)。
The control operation performed by the fuel control means 18 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. When the above control operation is started, first, according to the cooling water temperature of the engine detected by the water temperature sensor 15, the cold operation state in which the exhaust gas purifying catalyst provided in the exhaust passage is likely to be in the inactivated state is high. Is determined (step S1), and if determined to be YES, the combustion control at the time of cold to promote the warm-up of the catalyst is executed (step S2).

【0042】すなわち、上記冷間運転状態において触媒
温度が低いことが確認された場合に、燃料を吸気行程と
圧縮行程とに分割して噴射し、点火プラグ9周囲の混合
気を理論空燃比またはこれよりもリッチな状態とすると
ともに、燃焼室4の全体を略理論空燃比とすることによ
り、触媒による排気ガスの浄化作用が充分に得られない
エンジンの冷間運転時に、HC、NOxの排出量を低減
しつつ、排気ガス温度を上昇させて上記触媒の暖機を促
進するように燃料の噴射状態を制御する。
That is, when it is confirmed that the catalyst temperature is low in the cold operation state, the fuel is divided and injected into the intake stroke and the compression stroke, and the air-fuel mixture around the ignition plug 9 is converted to the stoichiometric air-fuel ratio or By making the combustion chamber 4 richer than the above and making the entire combustion chamber 4 substantially at the stoichiometric air-fuel ratio, HC and NOx emissions during cold operation of the engine in which the exhaust gas purifying action by the catalyst cannot be sufficiently obtained. The fuel injection state is controlled so as to increase the exhaust gas temperature and promote the warm-up of the catalyst while reducing the amount.

【0043】また、上記ステップS1でNOと判定さ
れ、エンジンが冷間運転状態にないことが確認された場
合には、上記アクセルセンサ13の検出信号に応じてエ
ンジンが所定の加速運転状態にあるか否かを判定し(ス
テップS3)、YESと判定された場合には、アクセル
ペダルが急激に大きく踏み込まれて吸入空気量が増大す
ることに起因した失火の発生を防止する加速時の燃焼制
御を実行する(ステップS4)。
If NO is determined in step S1 and it is confirmed that the engine is not in the cold operation state, the engine is in the predetermined acceleration operation state according to the detection signal of the accelerator sensor 13. It is determined whether or not (step S3). If the determination is YES, combustion control during acceleration for preventing the occurrence of misfire due to an increase in the intake air amount due to a sudden large depression of the accelerator pedal is performed. Is executed (step S4).

【0044】すなわち、吸気行程で燃料の噴射が行われ
る均一燃焼領域を有する筒内噴射式エンジンにおいて、
燃料噴射の開始時点における前後で吸入空気量の検出値
に基づく吸気充填量の演算を行い、噴射開始時点で算出
された吸気充填量に応じて上記燃料の噴射量を決定する
とともに、噴射前の時点で算出された吸気充填量よりも
噴射後の時点で算出された吸気充填量が多い場合に、そ
の増大分に見合う量の燃料を圧縮行程の前半中に追加噴
射するように構成することにより、吸気充填量の増大に
起因する空燃比の過大化を防ぎ、ひいてはエンジンの失
火等を防止するように燃焼状態を制御する。
That is, in a cylinder injection type engine having a uniform combustion region in which fuel is injected in the intake stroke,
Before and after the start time of the fuel injection, the intake air amount is calculated based on the detected value of the intake air amount, and the fuel injection amount is determined according to the intake air amount calculated at the injection start time. When the intake air charge calculated at the time after the injection is greater than the intake air charge calculated at the time, the amount of fuel corresponding to the increase is additionally injected during the first half of the compression stroke. Further, the combustion state is controlled so as to prevent the air-fuel ratio from becoming excessively large due to the increase in the intake charge, and to prevent the engine from misfiring or the like.

【0045】また、上記ステップS3でNOと判定さ
れ、エンジンが通常運転状態にあることが確認された場
合には、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータ
とするマップから読出されたエンジンの出力軸トルク、
つまりエンジントルクPeが、予め設定された第1基準
値P1よりも小さいか否かを判定することにより、燃料
噴射量の少ない低負荷低回転の運転領域Aにあるか否か
を判別する(ステップS5)。
If NO is determined in step S3 and it is confirmed that the engine is in the normal operation state, the output of the engine read from the map using the engine speed and the accelerator opening as parameters. Shaft torque,
That is, by determining whether or not the engine torque Pe is smaller than a first reference value P1 set in advance, it is determined whether or not the engine is in the low-load and low-speed operation region A where the fuel injection amount is small (step). S5).

【0046】上記ステップS5でYESと判定された場
合には、エンジントルクPeが、上記第1基準値P1以
下の範囲内で予め設定された第2基準値P2よりも大き
いか否かを判定することにより、上記低負荷低回転の運
転領域Aでエンジンの負荷および回転が比較的高い運転
領域A1にあるか否かを判別する(ステップS6)。上
記ステップS6でNOと判定され、エンジンが低負荷低
回転の運転領域A内で上記領域A1以外の運転領域にあ
ることが確認された場合には、図5の(I)に示すよう
に、圧縮行程の中期から後期にかけての範囲内の所定時
期に、上記インジェクタ10から燃焼室4内に燃料を一
括して噴射し、かつ混合気をリーン状態で成層化して燃
焼させる成層燃焼を実行する(ステップS7)。
If YES is determined in the step S5, it is determined whether or not the engine torque Pe is larger than a second reference value P2 set in advance within a range equal to or less than the first reference value P1. Thus, it is determined whether or not the load and rotation of the engine are in the relatively high operation region A1 in the low load and low rotation operation region A (step S6). If it is determined as NO in the above step S6 and it is confirmed that the engine is in the operation region other than the region A1 in the operation region A of low load and low rotation, as shown in (I) of FIG. At a predetermined time within a range from the middle stage to the late stage of the compression stroke, stratified charge combustion is performed in which fuel is collectively injected from the injector 10 into the combustion chamber 4 and a mixture is stratified and burned in a lean state ( Step S7).

【0047】また、上記ステップS6でYESと判定さ
れ、エンジンが低負荷低回転の運転領域A内で負荷およ
び回転が比較的高い運転領域A1にあることが確認され
た場合には、図5の(II)に示すように、圧縮行程の前
期から中期にかけての範囲内の所定時期と、圧縮行程の
中期から後期にかけての範囲内の所定時期とに分割して
燃料a,bを噴射し、かつ混合気をリーン状態で成層化
して燃焼させる成層燃焼を実行する(ステップS8)。
If YES is determined in step S6, and it is confirmed that the engine is in the operation range A1 where the load and rotation are relatively high in the operation range A where the load is low and the rotation is low, the process shown in FIG. As shown in (II), fuel a and b are divided into a predetermined time within a range from the first half to the middle of the compression stroke and a predetermined time within a range from the middle to the second half of the compression stroke, and A stratified charge combustion is performed in which the mixture is stratified and burned in a lean state (step S8).

【0048】上記ステップS5でNOと判定され、エン
ジントルクPeが上記第1基準値P1よりも大きいこと
が確認された場合には、エンジントルクPeが、上記第
1基準値P1よりも大きな値に設定された第4基準値P
4よりも小さいか否かを判定することにより、燃料噴射
量が中程度である中負荷中回転の運転領域Bにあるか否
かを判定する(ステップS9)。
If the determination in step S5 is NO and it is confirmed that the engine torque Pe is greater than the first reference value P1, the engine torque Pe is set to a value greater than the first reference value P1. The set fourth reference value P
By determining whether the fuel injection amount is smaller than 4 or not, it is determined whether or not the fuel injection amount is in the middle load medium rotation operation region B where the fuel injection amount is medium (step S9).

【0049】上記ステップS9でYESと判定された場
合には、エンジントルクPeが、上記第1基準値P1よ
りも大きく、かつ第4基準値P4よりも小さな値に予め
設定された第3基準値P3よりも小さいか否かを判定す
ることにより、エンジンが中負荷中回転の運転領域B内
で負荷および回転が比較的高い運転領域B1にあるか否
かを判別する(ステップS10)。上記ステップS10
でNOと判定され、エンジンが中負荷中回転の運転領域
Bで上記領域B1以外の運転領域にあることが確認され
た場合には、図5の(III)に示すように、圧縮行程の
所定時期と、吸気行程の所定時期とに分割して燃料を噴
射し、かつ混合気をリーン状態で弱成層化して燃焼させ
る弱成層化燃焼を実行する(ステップS11)。
If the result of the determination in step S9 is YES, the engine torque Pe is set to a third reference value preset at a value greater than the first reference value P1 and smaller than the fourth reference value P4. By determining whether or not the engine speed is smaller than P3, it is determined whether or not the engine is in an operation region B1 in which the load and the rotation are relatively high in the operation region B of the medium load and the medium rotation (Step S10). Step S10 above
Is determined to be NO, and when it is confirmed that the engine is in an operation region other than the above-mentioned region B1 in the operation region B of the medium load medium rotation, as shown in (III) of FIG. The fuel injection is divided into a predetermined period and a predetermined period of the intake stroke, and the stratified charge combustion is performed in which the mixture is leanly stratified and burned in a lean state (step S11).

【0050】また、上記ステップS10でYESと判定
され、エンジンが上記中負荷中回転の運転領域B内で負
荷および回転が比較的高い運転領域B1にあることが確
認された場合には、図5の(IV)に示すように、吸気行
程の所定時期に燃料を一括して噴射し、かつ空燃比を理
論空燃比よりもリーン状態とするように燃料噴射量およ
びスロットル開度を制御することにより、混合気をリー
ン状態で均一化して燃焼させる均一燃焼を上記燃料制御
手段18において実行する(ステップS12)。
If YES is determined in step S10, and it is confirmed that the engine is in the operation range B1 in which the load and rotation are relatively high within the operation range B of the medium load and medium rotation, FIG. As shown in (IV), fuel is injected at a predetermined time during the intake stroke, and the fuel injection amount and the throttle opening are controlled so that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Then, the fuel control means 18 executes uniform combustion in which the air-fuel mixture is made uniform in a lean state and burned (step S12).

【0051】また、上記ステップS9でYESと判定さ
れ、エンジントルクPeが上記第4基準値P4よりも大
きい高負荷の運転領域Cにあることが確認された場合に
は、上記アクセルセンサ13の検出信号に応じてアクセ
ルが全開状態にあるか否か、つまりエンジン負荷が最大
領域にあるか否かを判定する(ステップS13)。この
ステップS13でNOと判定され、高負荷の運転領域C
内においてアクセル開度が全開状態にないことが確認さ
れた場合には、吸気行程の所定時期に燃料を一括して噴
射し、かつ理論空燃比とするように燃料噴射量およびス
ロットル開度を制御することにより、空気過剰率が1で
ある理論空燃比下で燃料を均一化して燃焼させる均一燃
焼制御を実行する(ステップS14)。
If the result of the determination in step S9 is YES, and it is confirmed that the engine torque Pe is in the high-load operating region C larger than the fourth reference value P4, the detection of the accelerator sensor 13 is performed. In accordance with the signal, it is determined whether or not the accelerator is fully open, that is, whether or not the engine load is in the maximum range (step S13). In this step S13, the determination is NO, and the high load operation region C
If it is confirmed that the accelerator opening is not fully open, the fuel injection amount and throttle opening are controlled so that the fuel is injected at a predetermined time during the intake stroke and the stoichiometric air-fuel ratio is achieved. By doing so, uniform combustion control is performed to make the fuel uniform and burn under the stoichiometric air-fuel ratio where the excess air ratio is 1 (step S14).

【0052】また、上記ステップS13でYESと判定
され、アクセル開度が全開状態であることが確認された
場合には、エンジン回転数Neが予め設定された第1基
準値N1、例えば3000rpm未満か否かを判定する
(ステップS15)。このステップS15でYESと判
定され、エンジンの高負荷領域C内において、負荷が最
大で回転が低い運転領域C1にあることが確認された場
合には、図5の(V)に示すように、吸気行程の前期か
ら中期かけての範囲内の所定時期に燃料を分割して噴射
し、かつ空燃比を理論空燃比よりもリッチ状態とするよ
うに燃料の噴射量を制御することにより、混合気をエン
リッチ状態で均一化して燃焼させるように燃焼状態を制
御する(ステップS16)。
If the result of the determination in step S13 is YES and it is confirmed that the accelerator pedal is fully opened, the engine speed Ne is less than a preset first reference value N1, for example, 3000 rpm. It is determined whether or not it is (step S15). If it is determined YES in this step S15 and it is confirmed that the engine is in the operating region C1 where the load is maximum and the rotation is low in the high load region C of the engine, as shown in FIG. By controlling the fuel injection amount so that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel-air mixture is controlled by dividing and injecting the fuel at predetermined times within a range from the first half to the middle half of the intake stroke. The combustion state is controlled so that is burned uniformly in an enriched state (step S16).

【0053】上記ステップS15でNOと判定され、エ
ンジン回転数Neが上記第1基準値N1以上であること
が確認された場合には、エンジン回転数Neが、上記第
1基準値N1よりも大きな値に設定された第2基準値N
2、例えば5500rpmよりも大きい高回転の運転状
態にあるか否かを判定する(ステップS17)。このス
テップS17でNOと判定され、高負荷の運転領域C内
において、負荷が最大で回転数Neが中程度の運転領域
C2にあることが確認された場合には、吸気行程の所定
時期に燃料を一括して噴射し、かつ空燃比を理論空燃比
よりもリッチ状態とするように燃料の噴射量を制御する
ことにより、混合気をエンリッチ状態で均一化して燃焼
させるように制御する(ステップS18)。
If the determination in step S15 is NO, and it is confirmed that the engine speed Ne is equal to or higher than the first reference value N1, the engine speed Ne is higher than the first reference value N1. The second reference value N set to the value
2. It is determined whether or not the vehicle is in a high-speed operation state larger than, for example, 5500 rpm (step S17). If it is determined as NO in step S17 and it is confirmed that the load is in the operation region C2 where the load is maximum and the rotation speed Ne is in the middle in the high load operation region C, the fuel is supplied at a predetermined time during the intake stroke. Are collectively injected, and the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, so that the air-fuel mixture is controlled to be uniformly enriched and burned (step S18). ).

【0054】また、上記ステップS17でYESと判定
され、高負荷の運転領域C内で、負荷および回転がそれ
ぞれ最大である運転領域C3にあることが確認された場
合には、図5の(VI)に示すように、排気行程の後半の
所定時期から燃料の噴射を開始するとともに、吸気行程
の前半に亘る範囲内で燃料を一括して噴射し、かつ空燃
比を理論空燃比よりもリッチ状態とするように燃料の噴
射量を制御することにより、混合気をエンリッチ状態で
均一化して燃焼させる均一燃焼制御を上記燃料制御手段
18において実行する(ステップS19)。
If YES is determined in the step S17, and it is confirmed that the load and the rotation are in the operation region C3 where the load and the rotation are the maximum, respectively, in the high load operation region C, (VI in FIG. 5) As shown in), the fuel injection is started at a predetermined timing in the latter half of the exhaust stroke, the fuel is injected collectively within the range of the first half of the intake stroke, and the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. By controlling the fuel injection amount as described above, the fuel control means 18 executes uniform combustion control for making the air-fuel mixture uniform and burn in an enriched state (step S19).

【0055】上記のように燃料を直接燃焼室4内に噴射
するインジェクタ10を備え、エンジンが少なくとも高
負荷の運転領域Cにあるときに、吸気行程で上記インジ
ェクタ10から燃料を噴射することにより混合気を均一
化して燃焼させる均一燃焼を実行するように構成された
筒内噴射式エンジンにおいて、上記均一燃焼を実行する
領域C内で、エンジンが低回転の運転領域C1にあると
きに、吸気行程の前期から中期にかけての範囲内で燃料
を分割して噴射するように構成したため、上記運転領域
で吸気の充填量を充分に確保するとともに、混合気を効
果的に均一化させた状態で燃焼させることにより、燃費
を低減しつつ、エンジン出力を増大させることができ
る。
The injector 10 for directly injecting the fuel into the combustion chamber 4 as described above is provided. When the engine is at least in the high-load operating region C, the fuel is injected from the injector 10 during the intake stroke to mix the fuel. In the cylinder injection type engine configured to perform uniform combustion in which the air is homogenized and burned, when the engine is in the low-speed operation region C1 in the region C in which the uniform combustion is performed, the intake stroke The fuel is divided and injected within the range from the first half to the middle half of the period, so that the filling amount of the intake air is sufficiently secured in the above-mentioned operation region, and the air-fuel mixture is burned in an effectively uniformed state. As a result, the engine output can be increased while reducing fuel consumption.

【0056】すなわち、燃料噴射量が多い上記高負荷低
回転の運転領域C1において、吸気行程で燃料を噴射し
て混合気を均一化して燃焼させる場合、図8の(I)に
示すように、燃料の噴射タイミングに応じて吸気の充填
量が変化するとともに、これに対応して吸気の充填効率
Ceが、図9の(I)に示すように変化する。また、図
8の(II)に示すように、燃料の噴射タイミングに応じ
て混合気の均一度が変化し、この混合気の均一度が最適
(平均空燃比)となる燃料の噴射時期と、上記吸気の充
填量が最大となる時期とが相違しているとともに、吸気
の充填効率が最大となる時期および混合気の均一度が最
適となる噴射時期は、それぞれ吸気行程の前期から中期
にかけての範囲内において生じる。
That is, when the fuel is injected in the intake stroke and the air-fuel mixture is uniformly burned in the high-load low-speed operation region C1 where the fuel injection amount is large, as shown in FIG. The charging amount of the intake air changes according to the fuel injection timing, and the charging efficiency Ce of the intake air changes accordingly as shown in FIG. 9 (I). Further, as shown in (II) of FIG. 8, the uniformity of the mixture changes according to the fuel injection timing, and the fuel injection timing at which the uniformity of the mixture becomes optimal (average air-fuel ratio); The timing at which the amount of intake air is maximized is different from the timing at which the intake efficiency is maximized, and the injection timing at which the uniformity of the air-fuel mixture is optimal is determined during the first half and the middle of the intake stroke, respectively. Occurs within the range.

【0057】このため、エンジンが上記高負荷低回転の
運転領域C1にある場合には、上記吸気行程の前期から
中期にかけての範囲内で燃料を分割して噴射することに
より、吸気の充填量が最大となる時期と、混合気の均一
度が最適となる時期とに対応させてそれぞれ燃料を噴射
することができ、これによって燃費を悪化させることな
く、エンジン出力を効果的に増大させることができる。
For this reason, when the engine is in the high-load low-speed operation region C1, the fuel is divided and injected within the range from the first half to the middle of the intake stroke, so that the intake charge amount is reduced. Fuel can be injected corresponding to the maximum timing and the timing at which the uniformity of the air-fuel mixture is optimal, whereby the engine output can be effectively increased without deteriorating fuel efficiency. .

【0058】なお、上記混合気の均一度が最適となる燃
料の噴射時期は、混合気が弱成層化される領域を挟む2
つのポイントα,βに形成されることになるが、図8の
(III)に示すように、噴射時期が遅くなる程、燃焼時
間が短くなるため、エンジン出力を増大させるために
は、上記両ポイントα,βのうち遅い方のポイントβに
合わせて燃料を噴射することにより、図9の(II)に示
すように、図示平均有効圧力を最大とし、エンジン出力
を効果的に増大させることができる。上記分割噴射を行
う場合、その分割回数は二回に限られず、三回以上であ
ってもよい。
The fuel injection timing at which the uniformity of the air-fuel mixture is optimum is determined by sandwiching the region where the air-fuel mixture is weakly stratified.
However, as shown in FIG. 8 (III), the later the injection timing is, the shorter the combustion time is, so that in order to increase the engine output, By injecting fuel in accordance with the later point β of the points α and β, as shown in FIG. 9 (II), it is possible to maximize the indicated average effective pressure and effectively increase the engine output. it can. In the case of performing the split injection, the number of splits is not limited to two, and may be three or more.

【0059】また、上記のように吸気行程で燃料を分割
して噴射することにより、一回当りにおける燃料の噴射
量を減少させることができるため、噴霧内部で混合気が
過度に集中するのを効果的に抑制して燃料の気化および
霧化を促進させることができる。さらに、最初の噴射時
点から点火時点までの時間が長くなり、混合気を充分に
拡散させることができるとともに、燃料が空気と効率よ
く混合させることができるため、これによっても燃費の
低減効果と、エンジン出力の増大効果が得られ、かつ排
気ガス中のスモークおよびCO等を減少させることがで
きるとともに、排気温度を効果的に低減することができ
る。
Further, by dividing and injecting fuel in the intake stroke as described above, the amount of fuel injection per injection can be reduced, so that the mixture is not excessively concentrated inside the spray. It is possible to effectively suppress fuel vaporization and atomization. Furthermore, since the time from the first injection time to the ignition time becomes longer, the air-fuel mixture can be sufficiently diffused, and the fuel can be efficiently mixed with the air. The effect of increasing the engine output can be obtained, smoke and CO in the exhaust gas can be reduced, and the exhaust temperature can be effectively reduced.

【0060】また、吸気行程で燃料を噴射して均一燃焼
を実行する際に、吸気の充填効率Ceが最大(Ceベス
ト)となる燃料の噴射時期と、上記混合気の均一度およ
び燃焼速度に基づいて特定されるエンジントルクPeが
最大(Peベスト)となる燃料の噴射時期とは、図10
に示すように、エンジン回転数Neに応じて変化する。
このため、吸気行程で燃料を噴射して均一燃焼を実行す
る際に、上記吸気の充填効率Ceが最大となる時期と、
混合気の均一度が最適となってエンジントルクPeが最
大となる時期とを、そのエンジン回転数Neに応じてそ
れぞれ設定し、これらの時期に燃料を噴射するように構
成することにより、エンジン出力を、さらに効果的に増
大させることができる。
When performing uniform combustion by injecting fuel in the intake stroke, the fuel injection timing at which the intake charge efficiency Ce becomes maximum (Ce best), and the uniformity and combustion speed of the air-fuel mixture are determined as follows. The fuel injection timing at which the engine torque Pe specified on the basis of the maximum (Pe best) is determined by referring to FIG.
As shown in the figure, the value changes according to the engine speed Ne.
For this reason, when performing uniform combustion by injecting fuel in the intake stroke, the timing at which the intake charging efficiency Ce becomes the maximum,
The time when the uniformity of the air-fuel mixture is optimum and the engine torque Pe is maximized is set in accordance with the engine speed Ne, and the fuel is injected at these times, thereby improving the engine output. Can be more effectively increased.

【0061】さらに、上記実施形態では、吸気行程で燃
料を複数回に分割して噴射する際に、先に噴射される燃
料の噴射量を、総噴射量の4〜6割の範囲内に設定した
ため、いずれか一方の噴射時期に大量の燃料が噴射され
るのを防止し、これにより噴霧内部で混合気が過度に集
中するのを効果的に抑制して、上記燃料の気化および霧
化を促進させることができる。なお、吸気行程で燃料を
複数回に分割して噴射する際に、先に噴射される燃料の
噴射量aを、後に噴射される燃料の噴射量bよりも多く
するように構成した場合には、先に噴射aされた燃料が
点火されまでの時間を充分に確保することができるた
め、この燃料aを確実に分散させて混合気を効果的に均
一化できるという利点がある。
Further, in the above embodiment, when the fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, the injection amount of the fuel injected first is set within a range of 40 to 60% of the total injection amount. Therefore, it is possible to prevent a large amount of fuel from being injected at one of the injection timings, thereby effectively suppressing excessive concentration of the air-fuel mixture inside the spray, thereby preventing the fuel from being vaporized and atomized. Can be promoted. When the fuel is divided and injected in a plurality of times during the intake stroke, the injection amount a of the fuel injected first is set to be larger than the injection amount b of the fuel injected later. Since the time until the previously injected fuel a is ignited can be sufficiently secured, there is an advantage that the fuel a can be surely dispersed and the air-fuel mixture can be effectively homogenized.

【0062】また、上記実施形態に示すように、燃焼室
4の周縁部から斜め下方に向けて燃料が噴射されるよう
にインジェクタ10が設置されるとともに、ピストン3
の頂部に上記燃料が吹き付けられるキャビティ11が設
けられた筒内噴射式エンジンにおいて、吸気行程で燃料
を複数回に分割して噴射する際に、先に噴射される燃料
aの噴射開始時期を、吸気トップ後のクランク角が60
°(圧縮トップ前のクランク角が300°)以降の時期
に設定した場合には、上記吸気行程で噴射された燃料が
シリンダの周壁に付着するのを効果的に防止することが
できる。
As shown in the above embodiment, the injector 10 is installed so that fuel is injected obliquely downward from the periphery of the combustion chamber 4 and the piston 3
In the cylinder injection type engine provided with the cavity 11 at the top of which the fuel is blown, when the fuel is divided into a plurality of times during the intake stroke and injected, the injection start timing of the fuel a to be injected first is Crank angle after intake top is 60
If it is set at a time after the crank angle (the crank angle before the compression top is 300 °) or later, it is possible to effectively prevent the fuel injected during the intake stroke from adhering to the peripheral wall of the cylinder.

【0063】すなわち、吸気行程で燃料を分割して噴射
する際には、吸気トップ後のクランク角が60°以降で
ピストン3が所定の位置に低下した時点で、燃焼室4の
周縁部から斜め下方に向けて燃料が噴射されることにな
るため、ピストン3の頂部に衝突して反射する燃料が少
量に抑えられ、シリンダの周壁に燃料が付着するのを効
果的に防止することができる。
That is, when the fuel is divided and injected in the intake stroke, when the piston 3 drops to a predetermined position after the crank angle after the intake top is 60 ° or more, the fuel is inclined from the peripheral edge of the combustion chamber 4. Since the fuel is injected downward, the amount of fuel that collides with the top of the piston 3 and reflects is suppressed to a small amount, and it is possible to effectively prevent the fuel from adhering to the peripheral wall of the cylinder.

【0064】しかも、上記のように燃焼室4の周縁部か
ら斜め下方に向けて燃料が噴射されるようにインジェク
タ10を設置するとともに、ピストン3の頂部に上記燃
料が吹き付けられるキャビティ11を設けた場合には、
エンジンが低負荷低回転の運転領域Aにあるときに、圧
縮行程で上記インジェクタ10から斜め下方に噴射され
た燃料がピストン11のキャビティ11に吹き付けられ
た捕集された後、点火プラグ9の周囲に運ばれることに
より、この点火プラグ9の周囲がエンリッチ状態となっ
て混合気が効果的に成層化されることになる。したがっ
て、燃料の着火性を損なうことなく、上記混合気の成層
燃焼を適正に実行して燃費を改善することができる。
In addition, as described above, the injector 10 is installed so that the fuel is injected obliquely downward from the peripheral edge of the combustion chamber 4, and the cavity 11 into which the fuel is blown is provided at the top of the piston 3. in case of,
When the engine is in the low-load, low-speed operation region A, fuel injected obliquely downward from the injector 10 in the compression stroke is collected by being blown into the cavity 11 of the piston 11, and then around the ignition plug 9. , The surroundings of the ignition plug 9 become enriched, and the air-fuel mixture is effectively stratified. Therefore, the stratified combustion of the air-fuel mixture can be appropriately performed and fuel efficiency can be improved without impairing the ignitability of the fuel.

【0065】特に、燃焼室4の周縁部から斜め下方に向
けて燃料を噴射するように構成されたエンジンにおい
て、水平方向に対する燃料の噴射角度θを30°以上に
設定した場合には、ピストン3の頂部に衝突して反射す
る燃料の量を、より効果的に低減することができるた
め、シリンダの周壁に燃料が付着するのを顕著に低減す
ることができる。
In particular, in an engine configured to inject fuel obliquely downward from the periphery of the combustion chamber 4, if the fuel injection angle θ with respect to the horizontal direction is set to 30 ° or more, the piston 3 Since the amount of fuel that collides with the top of the cylinder and reflects can be reduced more effectively, the amount of fuel adhering to the peripheral wall of the cylinder can be significantly reduced.

【0066】上記のように燃料の噴射角度を30°以上
に設定した構成によると、均一燃焼を実行する領域内
で、エンジンが低回転の運転領域C1にあるときに、図
11に示すように、Ceベストとなる噴射時期と、Pe
ベストとなる噴射時期とのずれ量が大きくなる傾向があ
る。そして、上記運転領域C1において、吸気行程の前
期から中期にかけての範囲内で燃料を複数回に分割して
噴射することにより、吸気の充填量を充分に確保すると
ともに、混合気を効果的に均一化させた状態で燃焼させ
ることができるため、上記のようにCeベストとなる噴
射時期と、Peベストとなる噴射時期とが大きくずれる
ことに起因する不都合を回避することができる。
According to the configuration in which the fuel injection angle is set to 30 ° or more as described above, as shown in FIG. 11, when the engine is in the low-speed operation region C1 within the region where uniform combustion is performed. , Ce best injection timing and Pe
The amount of deviation from the best injection timing tends to increase. In the operating region C1, the fuel is divided into a plurality of injections in the range from the first half to the middle half of the intake stroke to inject a sufficient amount of intake air and effectively make the air-fuel mixture uniform. Since the fuel can be burned in the state of being converted into a gas, it is possible to avoid the inconvenience caused by the large difference between the injection timing of the Ce best and the injection timing of the Pe best as described above.

【0067】なお、図12に示すように、燃焼室4の周
辺部から、燃焼室4の上部中央に臨むように設置された
点火プラグ9に向けて燃料が噴射されるようにインジェ
クタ10を10〜25°の傾斜角度で設置してなるエン
ジンにおいて、均一燃焼を実行する運転領域C内で、エ
ンジンが低回転の運転領域C1にあるときに、吸気行程
で燃料a,bを複数回に分割して噴射するように構成し
てもよい。この場合には、上記インジェクタ10から2
0°〜40°程度の比較的狭い噴霧角度で噴霧するとと
もに、ピストン3の頂部において排気ポートの設置部
側、つまりインジェクタ10の設置部と反対側の部位
に、ピストン3の周面に燃料が付着するのを防止するた
めのキャビティ11を形成することが望ましい。
As shown in FIG. 12, the injector 10 is moved from the periphery of the combustion chamber 4 toward the spark plug 9 installed so as to face the upper center of the combustion chamber 4 so that the fuel is injected. In an engine installed at an inclination angle of 2525 °, when the engine is in the low-speed operation region C1 within the operation region C in which uniform combustion is performed, the fuels a and b are divided into a plurality of times in the intake stroke. You may be comprised so that it may inject. In this case, the injectors 10 to 2
Along with spraying at a relatively narrow spray angle of about 0 ° to 40 °, fuel is sprayed on the peripheral surface of the piston 3 at the top of the piston 3 on the side of the exhaust port installation side, that is, on the side opposite to the installation section of the injector 10. It is desirable to form a cavity 11 for preventing adhesion.

【0068】上記のように燃焼室4の周辺部から点火プ
ラグ9に向けて燃料を噴射するように構成されたエンジ
ンでは、燃焼室4の上部から略水平に燃料が噴射される
ため、吸気行程で燃料を分割して噴射する際に、ピスト
ン3の位置に影響を受けることなく、燃料の噴射時期を
設定することができる。したがって、吸気行程で燃料を
分割して噴射する際に、吸気トップ後のクランク角が6
0°以前の時点で燃料の噴射を開始することも可能であ
り、燃料の噴射時期を早めることによってその霧化およ
び気化を、さらに効果的に促進することができる。
In the engine configured to inject fuel from the peripheral portion of the combustion chamber 4 toward the ignition plug 9 as described above, the fuel is injected substantially horizontally from the upper portion of the combustion chamber 4, so that the intake stroke When the fuel is divided and injected, the fuel injection timing can be set without being affected by the position of the piston 3. Therefore, when fuel is divided and injected during the intake stroke, the crank angle after the intake top is 6 degrees.
It is also possible to start the injection of the fuel before 0 °, and the atomization and vaporization of the fuel can be more effectively promoted by advancing the fuel injection timing.

【0069】さらに、図13に示すように、燃焼室4の
上部中央に臨むように点火プラグ9およびインジェクタ
10が設置されるとともに、ピストン3の頂部中央にキ
ャビティ11が形成されてなる中心噴射型のエンジンに
おいても、本発明を適用することができる。
Further, as shown in FIG. 13, a spark plug 9 and an injector 10 are installed so as to face the upper center of the combustion chamber 4, and a central injection type in which a cavity 11 is formed in the center of the top of the piston 3. The present invention can also be applied to the above-mentioned engine.

【0070】また、上記実施形態では、均一燃焼を実行
する領域C内で、エンジンが低回転の運転領域C1にあ
るときに、吸気行程の前期から中期にかけての範囲内で
燃料を複数回に分割して噴射するように燃料の噴射状態
を制御するとともに、エンジンが低負荷低回転の運転領
域Aにあって上記圧縮行程で燃料を噴射する領域内で、
エンジンの負荷および回転が比較的高い運転領域A1に
あるときに、燃料を圧縮行程で複数回に分割して噴射す
るように構成したため、先に噴射された燃料aを適度に
拡散させてその気化および霧化を促進することにより、
燃費を効果的に改善することができるとともに、後に噴
射された燃料を点火プラグ9の周囲に集中させて燃焼安
定性を確保することができる。これによって圧縮行程で
燃料を噴射して成層燃焼させることにより、燃費を改善
することができる領域を従来よりも広げることができ
る。
Further, in the above embodiment, when the engine is in the low-speed operation region C1 in the region C in which the uniform combustion is performed, the fuel is divided into a plurality of times within the range from the first half to the middle of the intake stroke. While controlling the fuel injection state so as to inject the fuel, the engine is in the low-load low-speed operation region A and in the region where the fuel is injected in the compression stroke,
When the load and rotation of the engine are in the relatively high operating range A1, the fuel is divided into a plurality of injections in the compression stroke and injected, so that the previously injected fuel a is appropriately diffused and vaporized. And by promoting atomization,
Fuel efficiency can be effectively improved, and fuel injected later can be concentrated around the ignition plug 9 to ensure combustion stability. Thus, by injecting fuel in the compression stroke and performing stratified combustion, a region where fuel efficiency can be improved can be expanded as compared with the related art.

【0071】すなわち、上記圧縮行程で燃料を噴射する
運転領域A内で、エンジンの負荷および回転が比較的高
い運転領域A1にある場合には、燃料の噴射量が比較的
多くなるとともに、燃料の噴射時点から点火時期までの
時間が短くなるため、燃料を一括して噴射するように構
成すると、点火プラグ9の周囲に燃料が過度に集中して
空気とのミキシング性が低下することにより、燃焼効率
が悪化する傾向が生じるとともに、燃料を気化および霧
化させるための時間が不足することにより、不完全燃焼
が引き起こされて燃焼安定性が損なわれる傾向がある。
That is, in the operation region A1 where the load and rotation of the engine are relatively high in the operation region A in which the fuel is injected in the compression stroke, the fuel injection amount becomes relatively large and the fuel injection amount becomes large. Since the time from the injection time to the ignition timing is shortened, when the fuel is injected in a lump, the fuel is excessively concentrated around the ignition plug 9 and the mixing property with the air is reduced, so that the combustion is reduced. Efficiency tends to deteriorate, and insufficient time for vaporizing and atomizing the fuel tends to cause incomplete combustion and impair combustion stability.

【0072】これに対して上記のように圧縮行程で燃料
を分割して噴射するように構成した場合には、先に噴射
された燃料を適度に拡散させることができるため、点火
プラグ9の周囲に燃料が過度に集中するのを防止して空
気とのミキシング性を維持しつつ、燃料を気化および霧
化させるための時間を適度に確保することにより、燃焼
効率を効果的に改善することができる。また、後に噴射
された燃料を点火プラグ9の周囲に集中させて適度の空
燃比を有する混合気を形成することができるため、燃焼
室4内の成層度を適正に維持することにより、燃料が不
完全燃焼するのを防止して燃焼安定性を効果的に向上さ
せることができるという利点がある。
On the other hand, when the fuel is divided and injected in the compression stroke as described above, the previously injected fuel can be appropriately diffused. It is possible to improve the combustion efficiency effectively by keeping time for vaporizing and atomizing the fuel while preventing mixing of the fuel excessively and maintaining the mixing property with the air. it can. Further, the fuel injected later can be concentrated around the spark plug 9 to form an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio. Therefore, by maintaining the degree of stratification in the combustion chamber 4 properly, the fuel is There is an advantage that combustion stability can be effectively improved by preventing incomplete combustion.

【0073】また、上記実施形態では、均一燃焼を実行
する上記高負荷の運転領域Cでエンジンが高回転の運転
領域C3にあるときに、燃料の噴射開始時期を排気行程
の後半に設定し、この排気行程の後半から燃料の噴射を
開始するように構成したため、燃料の噴射時点から点火
時点までの時間を充分に確保し、燃料を確実に気化およ
び霧化した状態で燃焼させることにより、燃費を改善し
つつ、エンジン出力を効果的に増大できるという利点が
ある。しかも、上記高回転の運転領域C3では、ピスト
ン3の昇降速度が極めて早いため、排気行程の後半から
燃料の噴射を開始するように構成した場合においても、
インジェクタ10から噴射された燃料が排気ポート6に
到達する前に、排気ポート6が排気弁8により閉止され
て燃料の吹き抜けが防止されることになる。
Further, in the above embodiment, when the engine is in the high-speed operation region C3 in the high-load operation region C for performing uniform combustion, the fuel injection start timing is set in the latter half of the exhaust stroke, Since the fuel injection is started in the latter half of the exhaust stroke, the time from the fuel injection time to the ignition time is sufficiently ensured, and the fuel is reliably burned and atomized to burn the fuel. There is an advantage that the engine output can be effectively increased while improving the engine speed. In addition, in the high-speed operation region C3, since the ascending and descending speed of the piston 3 is extremely high, even when the fuel injection is started in the latter half of the exhaust stroke,
Before the fuel injected from the injector 10 reaches the exhaust port 6, the exhaust port 6 is closed by the exhaust valve 8 to prevent the fuel from flowing through.

【0074】さらに、上記実施形態に示すように、燃焼
室4の周縁の吸気ポート5側から燃焼室4内に燃料が噴
射されるようにインジェクタ10を設置した場合には、
エンジンの高負荷高回転運転領域C3で、排気行程の後
半から噴射された燃料が排気ポート8に到達するまでの
時間を充分に確保することができるため、上記燃料の吹
き抜けを、さらに効果的に防止することができる。な
お、上記燃料の吹き抜けを確実に防止するためには、燃
料の噴射方向を水平方向に対して30°以上傾斜させる
ようにインジェクタ10の傾斜角度θを設定することが
望ましい。
Further, as shown in the above embodiment, when the injector 10 is installed so that fuel is injected into the combustion chamber 4 from the intake port 5 side of the periphery of the combustion chamber 4,
In the high-load, high-speed operation region C3 of the engine, it is possible to secure a sufficient time until the injected fuel reaches the exhaust port 8 from the latter half of the exhaust stroke. Can be prevented. In order to reliably prevent the fuel from flowing through, it is desirable to set the inclination angle θ of the injector 10 so that the fuel injection direction is inclined by 30 ° or more with respect to the horizontal direction.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、燃料を
直接燃焼室内に噴射するインジェクタを備え、エンジン
が少なくとも高負荷の運転領域にあるときに、吸気行程
で上記インジェクタから燃料を噴射することにより混合
気を均一化して燃焼させる均一燃焼を実行するように構
成された筒内噴射式エンジンにおいて、上記均一燃焼を
実行する領域内で、エンジンが低回転の運転領域にある
ときに、吸気行程の前期から中期にかけての範囲内で燃
料を複数回に分割して噴射するように燃料の噴射状態を
制御するように構成したため、上記運転領域で吸気の充
填量を充分に確保するとともに、混合気を効果的に均一
化させた状態で燃焼させることにより、エンジン出力を
増大させることができる。
As described above, the present invention has an injector for directly injecting fuel into a combustion chamber, and injects fuel from the injector during an intake stroke when the engine is at least in a high-load operating region. When the engine is in a low-speed operation region in the region in which the uniform combustion is performed, the intake air Since the fuel injection state is controlled so as to divide the fuel into a plurality of injections within the range from the first half to the middle of the stroke, the amount of intake air is sufficiently ensured in the above-mentioned operation region, and By burning in a state where the air is effectively homogenized, the engine output can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings] 【符号の説明】[Explanation of symbols]

【図1】本発明に係る筒内噴射式エンジンの実施形態を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a direct injection engine according to the present invention.

【図2】上記エンジンのピストン頂部を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing a top of a piston of the engine.

【図3】上記エンジンの制御部を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a control unit of the engine.

【図4】上記エンジンの運転領域を示すマップである。FIG. 4 is a map showing an operation region of the engine.

【図5】燃料の噴射時期を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing a fuel injection timing.

【図6】燃料の噴射制御動作の第1行程を示すフローチ
ャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a first step of a fuel injection control operation.

【図7】燃料の噴射制御動作の第2行程を示すフローチ
ャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a second stroke of the fuel injection control operation.

【図8】吸気の充填量、空燃比および燃焼時間に変化状
態を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change in intake air charge, air-fuel ratio, and combustion time.

【図9】充填効率および図示平均有効圧力の変化状態を
示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing changes in the charging efficiency and the indicated mean effective pressure.

【図10】CeベストおよびPeベストの噴射タイミン
グの変化状態を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a change in the injection timing of Ce best and Pe best.

【図11】CeベストおよびPeベストの噴射タイミン
グと、燃料の噴射角度との対応関係を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing the correspondence between the injection timings of Ce vest and Pe vest and the injection angle of the fuel.

【図12】本発明に係る筒内噴射式エンジンの別の実施
形態を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another embodiment of the direct injection engine according to the present invention.

【図13】本発明に係る筒内噴射式エンジンのさらに別
の実施形態を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing still another embodiment of the direct injection engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ピストン 4 燃焼室 9 点火プラグ 10 インジェクタ 11 キャビティ 18 燃料制御手段 Reference Signs List 3 piston 4 combustion chamber 9 spark plug 10 injector 11 cavity 18 fuel control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 3/28 F02F 3/28 B F02M 61/14 310 F02M 61/14 310A 310S // F02M 45/02 45/02 (72)発明者 山下 洋幸 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02F 3/28 F02F 3/28 B F02M 61/14 310 F02M 61/14 310A 310S // F02M 45/02 45/02 (72) Inventor Hiroyuki Yamashita 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料を直接燃焼室内に噴射するインジェ
クタを備え、エンジンが少なくとも高負荷の運転領域に
あるときに、吸気行程で上記インジェクタから燃料を噴
射することにより混合気を均一化して燃焼させる均一燃
焼を実行するように構成された筒内噴射式エンジンにお
いて、上記均一燃焼を実行する領域内で、エンジンが低
回転の運転領域にあるときに、吸気行程の前期から中期
にかけての範囲内で燃料を複数回に分割して噴射するよ
うに燃料の噴射状態を制御する燃料制御手段を備えたこ
とを特徴とする筒内噴射式エンジン。
An injector for injecting fuel directly into a combustion chamber is provided, and when the engine is at least in a high-load operation region, fuel is injected from the injector during an intake stroke to make the mixture uniform and burn. In the in-cylinder injection engine configured to perform uniform combustion, within the range in which the uniform combustion is performed, when the engine is in the low-speed operation range, the engine operates within the range from the first half to the middle of the intake stroke. An in-cylinder injection engine comprising: a fuel control unit that controls a fuel injection state so that fuel is injected in a plurality of times.
【請求項2】 吸気行程で燃料を噴射して均一燃焼を実
行する際に、吸気の充填効率が最大となる時期と、混合
気の均一度が最適となる時期とに分割して燃料を噴射す
るように構成したことを特徴とする請求項1記載の筒内
噴射式エンジン。
2. When performing uniform combustion by injecting fuel in the intake stroke, fuel is divided into a time when the intake air charging efficiency is maximized and a time when the uniformity of the air-fuel mixture is optimal. The in-cylinder injection engine according to claim 1, wherein the engine is configured to perform the following operations.
【請求項3】 吸気行程で燃料を複数回に分割して噴射
する際に、先に噴射される燃料の噴射量を、総噴射量の
4〜6割の範囲内に設定したことを特徴とする請求項1
または請求項2記載の筒内噴射式エンジン。
3. The fuel injection method according to claim 1, wherein when the fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, the injection amount of the fuel injected first is set within a range of 40 to 60% of the total injection amount. Claim 1
A cylinder injection engine according to claim 2.
【請求項4】 吸気行程で燃料を複数回に分割して噴射
する際に、先に噴射される燃料の噴射量を、後に噴射さ
れる燃料の噴射量よりも多くするように設定したことを
特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の筒内噴射式
エンジン。
4. The method according to claim 1, wherein when the fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, the injection amount of the fuel injected first is set to be larger than the injection amount of the fuel injected later. The in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項5】 燃焼室の周縁部から斜め下方に向けて燃
料が噴射されるようにインジェクタが設置されるととも
に、ピストンの頂部に上記燃料が吹き付けられるキャビ
ティが設けられた請求項1〜請求項4のいずれかに記載
の筒内噴射式エンジンにおいて、吸気行程で燃料を複数
回に分割して噴射する際に、先に噴射される燃料の噴射
開始時期を、吸気トップ後のクランク角が60°以降の
時期に設定したことを特徴とする請求項1〜請求項4の
いずれかに記載の筒内噴射エンジン。
5. An injector is provided such that fuel is injected obliquely downward from a peripheral portion of the combustion chamber, and a cavity is provided at a top of the piston for spraying the fuel. In the in-cylinder injection engine according to any one of the first to fourth aspects, when the fuel is divided and injected in a plurality of times in the intake stroke, the injection start timing of the fuel to be injected first is set to 60 degrees after the top of the intake. The in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the timing is set at a time after?.
【請求項6】 燃料の噴射角度を水平方向に対して30
°以上傾斜させたことを特徴とする請求項5記載の筒内
噴射エンジン。
6. The fuel injection angle is set to 30 with respect to the horizontal direction.
6. The in-cylinder injection engine according to claim 5, wherein the engine is inclined at an angle of at least.
【請求項7】 燃焼室に臨むように設置された点火プラ
グに向けて燃焼室の周縁部から燃料が噴射されるように
インジェクタを設置したことを特徴とする請求項1〜請
求項4のいずれかに記載の筒内噴射式エンジン。
7. An injector according to claim 1, wherein an injector is installed so that fuel is injected from a peripheral portion of the combustion chamber toward a spark plug installed so as to face the combustion chamber. The in-cylinder injection engine described in the crab.
【請求項8】 燃焼室の上部中央に臨むように点火プラ
グおよびインジェクタを設置するとともに、このインジ
ェクタから噴射された燃料が吹き付けられるキャビティ
をピストンの頂部中央に形成したことを特徴とする請求
項1〜請求項4のいずれかに記載の筒内噴射式エンジ
ン。
8. A fuel cell system according to claim 1, wherein a spark plug and an injector are provided so as to face an upper center of the combustion chamber, and a cavity into which fuel injected from the injector is blown is formed at a center of a top of the piston. An in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 4.
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