JPS62153513A - 筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴射装置Info
- Publication number
- JPS62153513A JPS62153513A JP29330185A JP29330185A JPS62153513A JP S62153513 A JPS62153513 A JP S62153513A JP 29330185 A JP29330185 A JP 29330185A JP 29330185 A JP29330185 A JP 29330185A JP S62153513 A JPS62153513 A JP S62153513A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- injection
- intake valve
- cylinder
- intake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は筒内直接噴射型内燃機関に関し、特に部分負荷
運転領域でのＮＯｘの低減と全負荷領域でのノッキング
抑制とを可能とした筒内直接噴射型ガソリンエンジンの
燃料噴射装置に関する。
運転領域でのＮＯｘの低減と全負荷領域でのノッキング
抑制とを可能とした筒内直接噴射型ガソリンエンジンの
燃料噴射装置に関する。
筒内直接噴射型火花点火エンジンは従来知られている。
これは成層吸気によって希薄燃焼を達成しようとするも
のであるが、実際には多くの問題を有しており、例えば
すべての運転条件で良好に成層化することが困難であり
、それによって窒素酸化物（ＮＯｘ ）や炭化水素（）
ＩＣ）エミッションが増大してしまう、という問題があ
る。このような理由からこのタイプのエンジンは現在あ
まり普及していない。
のであるが、実際には多くの問題を有しており、例えば
すべての運転条件で良好に成層化することが困難であり
、それによって窒素酸化物（ＮＯｘ ）や炭化水素（）
ＩＣ）エミッションが増大してしまう、という問題があ
る。このような理由からこのタイプのエンジンは現在あ
まり普及していない。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は上
述の問題点を解消した筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴
射装置を提供することにあり、その手段は、燃料噴射を
直接気筒燃焼室内に行う筒内直接噴射型内燃機関の燃料
噴射装置において、燃料噴射弁の燃料噴射方向を吸気バ
ルブ開弁時において吸気ポートに流出する方向に設定し
、部分負荷領域にあっては吸気行程ピストン下死点後か
ら該吸気バルブが閉じるまでの間に該吸気ポートに向け
て燃料噴射し、全負荷領域にあっては圧縮行程末期に燃
料噴射するように制御することを特徴とする。
述の問題点を解消した筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴
射装置を提供することにあり、その手段は、燃料噴射を
直接気筒燃焼室内に行う筒内直接噴射型内燃機関の燃料
噴射装置において、燃料噴射弁の燃料噴射方向を吸気バ
ルブ開弁時において吸気ポートに流出する方向に設定し
、部分負荷領域にあっては吸気行程ピストン下死点後か
ら該吸気バルブが閉じるまでの間に該吸気ポートに向け
て燃料噴射し、全負荷領域にあっては圧縮行程末期に燃
料噴射するように制御することを特徴とする。
第１図は本発明を適用した筒内直接噴射型内燃機関とそ
の周辺装置の概略ブロック図である。第１図において、
例えば４シリンダのガソリンエンジン１には噴射ノズル
２８〜２ｄとこれに対応して点火プラグ３ａ〜３ｄが設
けられている。各々の点火プラグはハイテンションコー
ド４８〜４ｄを介して点火コイル５ａ又は５ｂに接続さ
れている。点火コイル５ａは隘１および隘４シリンダを
、点火コイル５ｂは隘２および隘３シリンダをそれぞれ
担持する。即ち、このシステムではディストリビュータ
を不要としている。これは、本発明の装置では点火放電
の期間が長いためディストリビュータによる配電は困難
なためである。
の周辺装置の概略ブロック図である。第１図において、
例えば４シリンダのガソリンエンジン１には噴射ノズル
２８〜２ｄとこれに対応して点火プラグ３ａ〜３ｄが設
けられている。各々の点火プラグはハイテンションコー
ド４８〜４ｄを介して点火コイル５ａ又は５ｂに接続さ
れている。点火コイル５ａは隘１および隘４シリンダを
、点火コイル５ｂは隘２および隘３シリンダをそれぞれ
担持する。即ち、このシステムではディストリビュータ
を不要としている。これは、本発明の装置では点火放電
の期間が長いためディストリビュータによる配電は困難
なためである。
電子制御回路７にはクランク角センサ１４からの信号ａ
と、上死点角センサ１５からのＴＤＣ信号すと、気筒判
別センサ１６からの信号Ｃが人力される。また、図示し
ない吸気ポートに設けられた負荷状態を検出するセンサ
からの信号ｄが入力される。これにより全負荷状態か部
分負荷状態かを知ることができる。さらに図示しないエ
ンジン冷却水温センサからの信号ｅも入力される。
と、上死点角センサ１５からのＴＤＣ信号すと、気筒判
別センサ１６からの信号Ｃが人力される。また、図示し
ない吸気ポートに設けられた負荷状態を検出するセンサ
からの信号ｄが入力される。これにより全負荷状態か部
分負荷状態かを知ることができる。さらに図示しないエ
ンジン冷却水温センサからの信号ｅも入力される。
電子制御回路７はこれらの入力信号ａ ”−ｅに基づい
て、放電指示信号ｒ、気筒指示信号ｇ及びｈをイグナイ
タ６へ送り、また、燃料噴射指示信号ｉを駆動部１３に
送る。駆動部１３からは各噴射ノズル２８〜２ｄへ信号
ライン１７が設けられる。
て、放電指示信号ｒ、気筒指示信号ｇ及びｈをイグナイ
タ６へ送り、また、燃料噴射指示信号ｉを駆動部１３に
送る。駆動部１３からは各噴射ノズル２８〜２ｄへ信号
ライン１７が設けられる。
燃料は燃料タンク８から燃料ポンプ９へ送られ、さらに
デリバリパイプ１０で一定圧力に保持される。いずれか
の噴射ノズル２ａ〜２ｄに信号ライン１７から噴射指示
を示す信号があったときのみ噴射ノズルは開弁じ、バイ
ブ１０内とほぼ同じ圧力の燃料が噴射される。信号ライ
ン１７には噴射指示の制御信号だけでなくノズル駆動エ
ネルギの供給信号も担っている。ここでは高電圧が必要
なためパンテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２によ
り昇圧した後、駆動部１３ヘエネルギが供給される。
デリバリパイプ１０で一定圧力に保持される。いずれか
の噴射ノズル２ａ〜２ｄに信号ライン１７から噴射指示
を示す信号があったときのみ噴射ノズルは開弁じ、バイ
ブ１０内とほぼ同じ圧力の燃料が噴射される。信号ライ
ン１７には噴射指示の制御信号だけでなくノズル駆動エ
ネルギの供給信号も担っている。ここでは高電圧が必要
なためパンテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２によ
り昇圧した後、駆動部１３ヘエネルギが供給される。
第２図は第１図に示すエンジンの気筒燃焼室の断面図で
ある。第２図において、シリンダヘッド２１、シリンダ
ブロック２２、ピストン２３で取り囲まれる燃焼室２４
内に噴射ノズル２５よりガソリンを噴射する。２６は吸
気バルブ、２７はバルブシート、２８は吸気ポートであ
る。噴射ノズル２５からの燃料噴射の方向は図に点線で
示す如く角度αで吸気ポート２８の方向に向いている。
ある。第２図において、シリンダヘッド２１、シリンダ
ブロック２２、ピストン２３で取り囲まれる燃焼室２４
内に噴射ノズル２５よりガソリンを噴射する。２６は吸
気バルブ、２７はバルブシート、２８は吸気ポートであ
る。噴射ノズル２５からの燃料噴射の方向は図に点線で
示す如く角度αで吸気ポート２８の方向に向いている。
即ち、吸気バルブ２６が全開しているときに、噴霧がそ
の全角度αの内の所定割合、例えば１００％がバルブシ
ート２７の内側を通り吸気ポート２８に向う様に噴射ノ
ズルと吸気バルブの相対位置を定めておく。
の全角度αの内の所定割合、例えば１００％がバルブシ
ート２７の内側を通り吸気ポート２８に向う様に噴射ノ
ズルと吸気バルブの相対位置を定めておく。
第３図は第２図と同様気筒燃焼室の断面を示しているが
、この場合には吸気バルブ２６が閉じている。従って噴
射された燃料噴霧は点線で示すように吸気バルブ２６の
底面に衝突し、はね返って燃焼室内に拡散する。
、この場合には吸気バルブ２６が閉じている。従って噴
射された燃料噴霧は点線で示すように吸気バルブ２６の
底面に衝突し、はね返って燃焼室内に拡散する。
第４図は第２図および第３図に示す如き噴射形態を説明
する噴射タイミングチャートである。Ａの期間は部分負
荷時、Ｂの期間は全負荷時である。
する噴射タイミングチャートである。Ａの期間は部分負
荷時、Ｂの期間は全負荷時である。
即ち、部分負荷時においては、第２図に示す如く吸気バ
ルブ２６が開いており、第４図に示す如くピストンが下
死点（ＢＤＣ）を超えて圧縮行程に入り吸気バルブ２６
が閉じるまでの間Ａは吸気ポート２８に噴射する。さら
にピストンが上昇し圧縮行程が進み圧縮行程の後期に至
る期間Ｂで示す全負荷時においては、第３図に示す如く
噴射燃料は吸気バルブ２６に衝突し筒内に噴射される。
ルブ２６が開いており、第４図に示す如くピストンが下
死点（ＢＤＣ）を超えて圧縮行程に入り吸気バルブ２６
が閉じるまでの間Ａは吸気ポート２８に噴射する。さら
にピストンが上昇し圧縮行程が進み圧縮行程の後期に至
る期間Ｂで示す全負荷時においては、第３図に示す如く
噴射燃料は吸気バルブ２６に衝突し筒内に噴射される。
第５図は第４図の噴射タイミングを吸気バルブ２６のリ
フトｌｈとピストンの位置との関係で示したものである
。斜線部分は噴射を示し、このような噴射タイミングの
制御を行うために吸気ポート２８内に負荷状態を検出す
るセンサを設け、前述したようにこれにより得られた信
号ｄを電子制御回路７に入力し噴射弁の開弁時期を制御
するものである。
フトｌｈとピストンの位置との関係で示したものである
。斜線部分は噴射を示し、このような噴射タイミングの
制御を行うために吸気ポート２８内に負荷状態を検出す
るセンサを設け、前述したようにこれにより得られた信
号ｄを電子制御回路７に入力し噴射弁の開弁時期を制御
するものである。
第４図および第５図に示す開弁時ｐ、＞＋ ＡおよびＢ
についてさらに詳しく説明する。
についてさらに詳しく説明する。
開弁時期Ａにおいては吸気ポート２８内に全燃料の所定
割合、例えば１００％を噴射し引き続いて吸気バルブ２
６が閉じられる。従って、次のサイクルで吸気バルブ２
６が開くまでの期間に吸気ポート２８内で燃料（ガソリ
ン）と空気の混合気が適切に作成され、吸気バルブ２６
が開くとその混合気が燃焼室内に流入しさらに均一な混
合気となる。従って、このような状態を作り出すために
は開弁時期Ａはピストンの下死点（ＢＤＣ）の吸気バル
ブが開いている状態から、吸気バルブが閉しるまでの間
に設定しなければならない。即ち、もし、吸気バルブが
開でピストンの下降中に噴射すると噴霧は強い空気流に
乗って吸気ポート２８から燃焼室２４に直ちに押し戻さ
れてしまい、吸気バルブが閉じている期間に吸気ポート
２８内で均一な混合気を作る過程が得られないからであ
る。
割合、例えば１００％を噴射し引き続いて吸気バルブ２
６が閉じられる。従って、次のサイクルで吸気バルブ２
６が開くまでの期間に吸気ポート２８内で燃料（ガソリ
ン）と空気の混合気が適切に作成され、吸気バルブ２６
が開くとその混合気が燃焼室内に流入しさらに均一な混
合気となる。従って、このような状態を作り出すために
は開弁時期Ａはピストンの下死点（ＢＤＣ）の吸気バル
ブが開いている状態から、吸気バルブが閉しるまでの間
に設定しなければならない。即ち、もし、吸気バルブが
開でピストンの下降中に噴射すると噴霧は強い空気流に
乗って吸気ポート２８から燃焼室２４に直ちに押し戻さ
れてしまい、吸気バルブが閉じている期間に吸気ポート
２８内で均一な混合気を作る過程が得られないからであ
る。
また、部分負荷時において、吸気バルブが閉じている圧
縮行程で噴射すると燃焼室２４内で十分に燃料（ガソリ
ン）と空気が混合する期間が得られず、結局燃料が成層
化されてＮＯｘやＩＩｃエミッションの発生原因となる
。
縮行程で噴射すると燃焼室２４内で十分に燃料（ガソリ
ン）と空気が混合する期間が得られず、結局燃料が成層
化されてＮＯｘやＩＩｃエミッションの発生原因となる
。
一方、開弁時！ｔＦＩＢにおいては、すでに知られるよ
うに燃料を噴射するタイミングを遅らせるとノッキング
が発生しにくくなる。本発明においても全負荷時にはノ
ンキング防止効果を窩めるため燃料噴射は圧縮行程の後
期、即ち、開弁時２ｔＪｌＢにおいて行われる。
うに燃料を噴射するタイミングを遅らせるとノッキング
が発生しにくくなる。本発明においても全負荷時にはノ
ンキング防止効果を窩めるため燃料噴射は圧縮行程の後
期、即ち、開弁時２ｔＪｌＢにおいて行われる。
以上の説明から明らかな如く、本発明ではｔ目反する２
つの特性である部分負荷特性と全負荷特性を兼ね備えて
おり、噴射ノズルは部分負荷時にはほぼ全噴霧の所定割
合、例えば１００％が吸気ポート２８に噴射される様な
角度に設けられている。
つの特性である部分負荷特性と全負荷特性を兼ね備えて
おり、噴射ノズルは部分負荷時にはほぼ全噴霧の所定割
合、例えば１００％が吸気ポート２８に噴射される様な
角度に設けられている。
１００％以下に設定した場合に一部分の噴霧だけ吸気ポ
ート２日内に噴射されることになれば、１回に噴射され
た燃料のうち、燃焼室内入った分だけそれに引き続く燃
焼サイクルに含まれ、吸気ボート２８内の燃料だけその
次のサイクルに含まれることになる。これにより各サイ
クルの必要量だけ燃料を噴射することを困難にするが、
一方燃焼室内に十分気化された混合気と霧化の不十分な
混合気の成層化を達成する可能性があり燃焼制御に利用
できる。
ート２日内に噴射されることになれば、１回に噴射され
た燃料のうち、燃焼室内入った分だけそれに引き続く燃
焼サイクルに含まれ、吸気ボート２８内の燃料だけその
次のサイクルに含まれることになる。これにより各サイ
クルの必要量だけ燃料を噴射することを困難にするが、
一方燃焼室内に十分気化された混合気と霧化の不十分な
混合気の成層化を達成する可能性があり燃焼制御に利用
できる。
このように、本発明では前述の如く部分負荷時にはタイ
ミングＡで、全負荷時にはタイミングＢで燃料噴射する
。従って、もしも全負荷時にタイミングＢより早い時期
に噴射したとするとノッキング防止効果が不十分で筒内
噴射を行う利点が少ない。即ち、本発明では、筒内噴射
によってノッキング防止により高圧縮比を図ることにあ
り、それによって高出力、低燃費が得られる。また部外
噴射によって、従来エンジンと同十進、吸気をスロット
ルで絞り通常の空燃比（理論空燃比付近）で運転する。
ミングＡで、全負荷時にはタイミングＢで燃料噴射する
。従って、もしも全負荷時にタイミングＢより早い時期
に噴射したとするとノッキング防止効果が不十分で筒内
噴射を行う利点が少ない。即ち、本発明では、筒内噴射
によってノッキング防止により高圧縮比を図ることにあ
り、それによって高出力、低燃費が得られる。また部外
噴射によって、従来エンジンと同十進、吸気をスロット
ルで絞り通常の空燃比（理論空燃比付近）で運転する。
第６図は第１図に示す電子制御回路７の詳細ブロック図
である。第６図において、クランク角センサ１４、上死
点角（ＴＤＣ）センサ１５、気筒判別センサ１６、図示
しない水温センサ、負荷センサ等の信号（ａ−ｅ）はＡ
／Ｄコンバータ、マルチプレクサ、入力ポートからなる
入力制御回路７１に入力され、中央処理装置（ＣＰＵ）
７２において前述の開弁時期Ａ、Ｂの制御を行う。７３
は所定の制御プログラムを格納するリードオンリメモリ
（ＲＯＭ） 、７４はデータの一時格納を行うランダ
ムアクセスメモリ （ＲＡＭ） 、７５は出力ポート、
７６はインジェクタ（２ａ〜２ｄ）の駆動回路である。
である。第６図において、クランク角センサ１４、上死
点角（ＴＤＣ）センサ１５、気筒判別センサ１６、図示
しない水温センサ、負荷センサ等の信号（ａ−ｅ）はＡ
／Ｄコンバータ、マルチプレクサ、入力ポートからなる
入力制御回路７１に入力され、中央処理装置（ＣＰＵ）
７２において前述の開弁時期Ａ、Ｂの制御を行う。７３
は所定の制御プログラムを格納するリードオンリメモリ
（ＲＯＭ） 、７４はデータの一時格納を行うランダ
ムアクセスメモリ （ＲＡＭ） 、７５は出力ポート、
７６はインジェクタ（２ａ〜２ｄ）の駆動回路である。
また、７７は点火プラグ（３ａ〜３ｄ）の駆動回路であ
る。
る。
本発明によれば、筒内直接噴射型内燃機関において、全
負荷時はノッキング防止の効果を高めるために筒内に噴
射し、部分負荷時においてシよ吸気ポート内に噴射する
ことによって通常の吸気ボート内燃料噴射型と同様にし
、これによって高圧縮比を図ることができ高出力、低燃
費化が実現できる。
負荷時はノッキング防止の効果を高めるために筒内に噴
射し、部分負荷時においてシよ吸気ポート内に噴射する
ことによって通常の吸気ボート内燃料噴射型と同様にし
、これによって高圧縮比を図ることができ高出力、低燃
費化が実現できる。
第１図は本発明を適用した筒内直１妾噴射型エンジンと
その周辺装置のブロック図、 第２図は吸入時の気筒燃焼室の断面図、第３図は圧縮時
の気筒燃焼室の断面図、第４図は噴射タイミングチャー
ト、 第５図はバルブリフト量と噴射タイミングの関係を示す
図、および 第６図は第１図に示す電子制御回路の詳細図である。 （符号の説明） １・・・・・・・・・４シリンダ筒内直接噴射型ガソリ
ンエンジン、 ２ａ〜２ｄ・・・噴射ノズル ３８〜３ｄ・・・点火プラグ、 ４８〜４ｄ・・・ハイテンションコード、５ａ 、 ５
ｂ・・・点火コイル、 ６・・・・・・・・・イグナイタ、 ７・・・・・・・・・電子制御回路、 ８・・・・・・・・・燃料タンク、 ９・・・・・・・・・燃料ポンプ、 １０・・・・・・・・・デリバリパイプ、１１・・・・
・・・・・バッテリ、 １２・・・・・・・・・ＤＣ／ ＤＣコンバータ、１３
・・・・・・・・・駆動部、 １４・・・・・・・・・クランク角センサ、１５・・・
・・・・・・上死点角センサ、１６・・・・・・・・・
気筒判別センサ、２１ 、２２・・・・・・吸気バルブ
、２３・・・・・・・・・ピストン、 ２４・・・・・・・・・シリンダブロック、２５・・・
・・・・・・シリンダヘッド。
その周辺装置のブロック図、 第２図は吸入時の気筒燃焼室の断面図、第３図は圧縮時
の気筒燃焼室の断面図、第４図は噴射タイミングチャー
ト、 第５図はバルブリフト量と噴射タイミングの関係を示す
図、および 第６図は第１図に示す電子制御回路の詳細図である。 （符号の説明） １・・・・・・・・・４シリンダ筒内直接噴射型ガソリ
ンエンジン、 ２ａ〜２ｄ・・・噴射ノズル ３８〜３ｄ・・・点火プラグ、 ４８〜４ｄ・・・ハイテンションコード、５ａ 、 ５
ｂ・・・点火コイル、 ６・・・・・・・・・イグナイタ、 ７・・・・・・・・・電子制御回路、 ８・・・・・・・・・燃料タンク、 ９・・・・・・・・・燃料ポンプ、 １０・・・・・・・・・デリバリパイプ、１１・・・・
・・・・・バッテリ、 １２・・・・・・・・・ＤＣ／ ＤＣコンバータ、１３
・・・・・・・・・駆動部、 １４・・・・・・・・・クランク角センサ、１５・・・
・・・・・・上死点角センサ、１６・・・・・・・・・
気筒判別センサ、２１ 、２２・・・・・・吸気バルブ
、２３・・・・・・・・・ピストン、 ２４・・・・・・・・・シリンダブロック、２５・・・
・・・・・・シリンダヘッド。
Claims (1)
- １．燃料噴射を直接気筒燃焼室内に行う筒内直接噴射型
内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射弁の燃料噴
射方向を吸気バルブ開弁時において吸気ポートに流出す
る方向に設定し、部分負荷領域にあっては吸気行程終了
後から該吸気バルブが閉じるまでの間に該吸気ポートに
向けて燃料噴射し、全負荷領域にあっては圧縮行程末期
に燃料噴射するように制御することを特徴とする筒内直
接噴射型内燃機関の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330185A JPS62153513A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330185A JPS62153513A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153513A true JPS62153513A (ja) | 1987-07-08 |
Family
ID=17793055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29330185A Pending JPS62153513A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 筒内直接噴射型内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153513A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233956A (en) * | 1991-09-20 | 1993-08-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29330185A patent/JPS62153513A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233956A (en) * | 1991-09-20 | 1993-08-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
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