JPS63272970A - Direct injection engine - Google Patents

Direct injection engine

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Publication number
JPS63272970A
JPS63272970A JP10540587A JP10540587A JPS63272970A JP S63272970 A JPS63272970 A JP S63272970A JP 10540587 A JP10540587 A JP 10540587A JP 10540587 A JP10540587 A JP 10540587A JP S63272970 A JPS63272970 A JP S63272970A
Authority
JP
Japan
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fuel
engine
glow plug
spark plug
ignition
Prior art date
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Pending
Application number
JP10540587A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Saito
斉藤 博昭
Fumihiko Saito
史彦 斉藤
Yoshihiko Imamura
今村 善彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPS63272970A publication Critical patent/JPS63272970A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the fuel consumption and output of a direct injection engine in an overall load range by providing a glow plug and a spark plug as means for ignition of fuel injected into a cavity, and operating the plugs selectively in low and high load ranges of the engine. CONSTITUTION:A fuel injection valve 5, a glow plug 6 and a spark plug 7 are provided on the cylinder head 2 of an engine 1 such that they face a cavity 4 formed on the top face 3a of a piston 3 at the top dead point of the piston 3, respectively. In this case, the glow plug 6 is provided, for example, on the first fuel spray line 31A of the fuel injection valve 5 and between the fuel injection valve 5 and a cavity peripheral wall 4a. On the other hand, the spark plug 7 is, for example, provided on lower stream side from swirl than the second fuel spray line 31B of the fuel injection valve 5 and between the fuel injection valve 5 and the cavity peripheral wall 4a. The plugs 6, 7 are, therefore, selectively operated in a low load range or high load range of the engine 1, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は直噴式エンジン、更に詳しくは低セタン燃料を
使用しこれを補助着火手段により燃焼させるようにした
直噴式エンジンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a direct injection engine, and more particularly to a direct injection engine that uses low cetane fuel and combusts it using auxiliary ignition means.

(従来技術) 近年、ディーゼルエンジン分野においては、軽油よりも
着火性の劣るエタノール等の低セタン価燃料を使用する
試みが行なわれている。
(Prior Art) In recent years, in the field of diesel engines, attempts have been made to use low cetane number fuels such as ethanol, which have inferior ignitability than light oil.

この場合、最も問題となるのが低セタン価燃料であるが
故の着火性の低劣さであり、従来のディーゼルエンジン
程度の圧縮化では圧縮着火による燃焼は困難である。
In this case, the biggest problem is the poor ignitability due to the low cetane number fuel, and combustion by compression ignition is difficult with compression comparable to that of a conventional diesel engine.

このことから、例えば、特開昭59−150923号公
報に開示される如く、スパークプラグを補助着火手段と
して設けこのスパークプラグにより低セタン価燃料を強
制着火さ仕るようにしたいわゆるスパークアシストディ
ーゼルエンジンが提案されている。
For this reason, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-150923, a so-called spark assist diesel engine is provided with a spark plug as an auxiliary ignition means and uses this spark plug to forcibly ignite low cetane fuel. is proposed.

ところで、現在、強制着火方式としては、上掲公知例の
如くスパークプラグを使用し火花により  。
By the way, currently, as a forced ignition method, a spark plug is used as in the above-mentioned known example.

燃料を直接着火させるスパーク直接着火方式と、グロー
プラグを使用しグロープラグ表面近くの燃料をグロープ
ラグの発熱により気化させて着火する熱面着火方式とが
知られているが、この両者とも下記する如くそれぞれ難
点を有している。
The spark direct ignition method, which directly ignites the fuel, and the hot surface ignition method, which uses a glow plug and vaporizes the fuel near the surface of the glow plug and ignites it, are known, but both of these methods are described below. Each has its own drawbacks.

(スパーク着火方式のディーゼルエンジンの場合) (1)  高負荷域において燃費が悪化し且つ出力トル
クが低下する。即ち、低負荷域においてはキャビティ内
の雰囲気温度が低く従って燃料の気化が困難である。こ
のためこのような低負荷域においてはスパークにより強
制着火すれば燃焼が安定し、燃費効率、出力性能とも高
水準に維持されるが、このようなスパーク着火を中・高
負荷域においては行なった場合には、キャビティ内の雰
囲気温度が高くなっているところからこのスパークプラ
グ部分がヒートポイント化し着火時期が不安定となり、
不整燃焼により燃費及び出力性能の悪化を招くことにな
る。
(In the case of a spark ignition type diesel engine) (1) Fuel consumption deteriorates and output torque decreases in a high load range. That is, in a low load range, the atmospheric temperature inside the cavity is low and therefore it is difficult to vaporize the fuel. For this reason, in such low load ranges, forced ignition using sparks stabilizes combustion and maintains high levels of fuel efficiency and output performance, but this type of spark ignition is not used in medium and high load ranges. In this case, the high ambient temperature inside the cavity causes this spark plug part to become a heat point, making the ignition timing unstable.
Irregular combustion leads to deterioration in fuel efficiency and output performance.

(2)高圧縮比でしかも熱負荷も高いところからスパー
クプラグの電極の消耗が激しく、特に熱負荷が増大する
高負荷域においてはより顕著である。
(2) Due to the high compression ratio and high heat load, the electrodes of the spark plug are subject to severe wear, especially in the high load range where the heat load increases.

(熱面着火方式のディーゼルエンジンの場合)(1) 
 低負荷域において燃費か悪化し且つ出力トルクが低下
する。即ち、キャビティ内の雰囲気温度そのものが高い
高負荷域においてはグロープラグにより燃料を加熱して
気化を促進させることにより着火燃焼が容易に行なわれ
燃費及び出力性能とも良好に維持されるが、雰囲気温度
そのものが低い低負荷域においてはグロープラグによる
熱作用では十分に燃料を気化させて着火燃焼さけること
が困難であり、これ又不整燃焼により燃費及び出力性能
の悪化を招くこととなる。
(For diesel engines with hot surface ignition system) (1)
In the low load range, fuel efficiency deteriorates and output torque decreases. In other words, in a high load range where the ambient temperature inside the cavity itself is high, the glow plug heats the fuel and promotes vaporization, which facilitates ignition combustion and maintains good fuel efficiency and output performance. In a low load range where the glow plug itself is low, it is difficult to sufficiently vaporize the fuel to avoid ignition and combustion by the thermal action of the glow plug, and this also causes deterioration of fuel efficiency and output performance due to irregular combustion.

(発明の目的) 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとするもので、補助着火手段を備えた直噴式エンジン
において、燃費及び出力性能をエンジンの全負荷域にお
いて良好に維持することを目的とするものである。
(Object of the Invention) The present invention aims to solve the problems pointed out in the above-mentioned section of the prior art, and aims to improve fuel efficiency and output performance in the entire engine load range in a direct injection engine equipped with an auxiliary ignition means. The purpose is to maintain.

(発明の技術的背景) 本願発明者らは、補助着火手段を備えた直噴式エンジン
において、その燃費性能及び出力性能をエンジンのより
広い運転領域内において実現するための手段を研究する
課程において、補助着火手段としてスパークプラグのみ
を備えたスパーク着火方式のディーゼルエンジンのエン
ジン負荷に対する燃費特性と、補助着火手段としてグロ
ープラグのみを備えた熱面着火方式のディーゼルエンジ
ンにおけるエンジン負荷に対する燃費特性とをそれぞれ
調べ、これを第24図に示した。
(Technical Background of the Invention) In the process of researching means for realizing the fuel efficiency and output performance of a direct injection engine equipped with auxiliary ignition means within a wider operating range of the engine, the inventors of the present invention The fuel efficiency characteristics of a spark ignition type diesel engine with only a spark plug as an auxiliary ignition means versus engine load, and the fuel efficiency characteristics of a hot surface ignition type diesel engine with only a glow plug as an auxiliary ignition means with respect to engine load, respectively. The results are shown in Figure 24.

本顆発明者らはこの第24図を考察した結果、スパーク
着火方式ディーゼルエンジンの特性と熱面着火方式ディ
ーゼルエンジンの特性とを相対的に比較した場合、低負
荷域においてはスパーク着火方式ディーゼルエンジンの
方が熱面着火方式ディーゼルエンジンの場合よりも燃費
が良く、これに対して高負荷域においては逆に熱面着火
方式ディーゼルエンジンの方がスパーク着火方式ディー
ゼルエンジンの場合よりも燃費が良くなることを知見し
た。
As a result of considering this Figure 24, the inventors of the present invention found that when comparing the characteristics of a spark ignition type diesel engine and the characteristics of a hot surface ignition type diesel engine relatively, in a low load range, the spark ignition type diesel engine The fuel efficiency of the hot surface ignition diesel engine is better than that of the hot surface ignition diesel engine, and on the other hand, in the high load range, the fuel efficiency of the hot surface ignition diesel engine is better than that of the spark ignition diesel engine. I found out that.

このことから、本願発明者らは、一つのエンジンに補助
着火手段としてスパークプラグとグロープラグの二つを
備え、エンジンの低負荷域においてはスパークプラグを
作用させてスパーク着火方式ディーゼルエンジンの燃費
特性を得、またエンジンの高負荷域においてはグロープ
ラグを作用させて熱面着火方式ディーゼルエンジンにお
ける燃費特性を得るようにし、もってエンジンの全負荷
域に亘って高水準の燃費特性と出力特性を得ることに想
到したものである。   “ (目的を達成するための手段) 本発明は、このような技術的背景に立脚するものであっ
て、上記の目的を達成するための手段として、エンジン
のキャビティに臨んで補助着火手段を設け、該キャビテ
ィ内に噴射される燃料を上記補助着火手段により燃焼さ
せるようにした直噴式エンジンにおいて、上記補助着火
手段としてグロープラグとスパークプラグとを備え、エ
ンジンの低負荷域においては上記スパークプラグを、ま
たエンジンの高負荷域においては上記グロープラグをそ
れぞれ選択的に作用させるようにしたものである。
Based on this, the inventors of the present application have provided one engine with two auxiliary ignition means, a spark plug and a glow plug, and in the low load range of the engine, the spark plug acts to improve the fuel efficiency of a spark ignition type diesel engine. In addition, in the high load range of the engine, the glow plug is activated to obtain the fuel efficiency characteristics of a hot surface ignition type diesel engine, thereby achieving high standards of fuel efficiency and output characteristics over the entire engine load range. This is what I came up with. “(Means for achieving the object) The present invention is based on this technical background, and as a means for achieving the above object, an auxiliary ignition means is provided facing the engine cavity. , a direct injection engine in which the fuel injected into the cavity is combusted by the auxiliary ignition means, which includes a glow plug and a spark plug as the auxiliary ignition means, and the spark plug is used in a low load range of the engine. In addition, the glow plugs are selectively activated in the high engine load range.

(作 用) 本発明では上記の手段により、エンジンのキャビティ内
の雰囲気温度が比較的低く従って燃料の気化作用が低劣
な低負荷域においては、スパークプラグのスパークによ
り燃料が直接的に着火燃焼せしめられ、これに対してキ
ャビティ内の雰囲気温度が比較的高く従って燃料の気化
が比較的容易な高負荷域においては、グロープラグによ
り燃料の気化がより一層促進され、燃料は容易に着火燃
焼せしめられる。
(Function) In the present invention, by the above means, the fuel is directly ignited and combusted by the spark of the spark plug in the low load range where the atmospheric temperature inside the engine cavity is relatively low and the vaporization effect of the fuel is poor. On the other hand, in high load ranges where the atmospheric temperature inside the cavity is relatively high and therefore fuel vaporization is relatively easy, the glow plug further promotes fuel vaporization and the fuel is easily ignited and combusted. .

(実施例) 以下、第1図ないし第23図を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。
(Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 23.

I−第1の実施例 第1図及び第2図には、本発明の第1の実施例に係る直
噴式エンジンの要部が示されており、該各図において符
号1はシリンダ、2はシリンダヘッド、3はピストンで
ある。ピストン3の頂面3aには円形凹状のキャビティ
4が形成されている。
I-First Embodiment FIGS. 1 and 2 show the main parts of a direct injection engine according to the first embodiment of the present invention, and in each figure, 1 is a cylinder, and 2 is a cylinder. In the cylinder head, 3 is a piston. A circular concave cavity 4 is formed in the top surface 3a of the piston 3.

また、上記シリンダヘッド2には、燃料噴射弁5とグロ
ープラグ6とスパークプラグ7がそれぞれピストン上死
点付近において上記キャビティ4に臨むようにして取付
けられている。
Further, a fuel injection valve 5, a glow plug 6, and a spark plug 7 are attached to the cylinder head 2 so as to face the cavity 4 near the top dead center of the piston.

この燃料噴射弁5とグロープラグ6とスパークプラグ7
の平面的な配置位置は第2図に示すように設定されてい
る。即ち、燃料噴射弁5は、キャビティ4の中心よりや
や偏心した位置に配置されている。そしてその周囲に放
射状に延びる5本の燃料噴霧線31A〜31Eのうち、
第1の燃料噴霧線31Aと該第1の燃料噴霧線31Aに
対してスワール下流側に隣接する第2の燃料噴霧線31
Bの2本の燃料噴霧線が燃料噴射弁5の偏心側に指向す
るようにその回転方向取付位置が設定されている。
This fuel injection valve 5, glow plug 6, and spark plug 7
The planar arrangement position of is set as shown in FIG. That is, the fuel injection valve 5 is arranged at a position slightly eccentric from the center of the cavity 4. Of the five fuel spray lines 31A to 31E extending radially around it,
A first fuel spray line 31A and a second fuel spray line 31 adjacent to the swirl downstream side with respect to the first fuel spray line 31A.
The mounting position in the rotational direction is set so that the two fuel spray lines B are directed toward the eccentric side of the fuel injection valve 5.

グロープラグ6は、上記燃料噴射弁5の第1の燃料噴霧
線31Aの軸線上でしかも該燃料噴射弁5とキャビティ
周壁4aの中間位置に配置されている。
The glow plug 6 is arranged on the axis of the first fuel spray line 31A of the fuel injection valve 5 and at an intermediate position between the fuel injection valve 5 and the cavity peripheral wall 4a.

スパークプラグ7は、上記燃料噴射弁5の第2の燃料噴
霧線31Bの軸線より若干スクール下流側に偏位ししか
も上記燃料噴射弁5とキャビティ周壁4aの中間に位置
するようにして配置されている。
The spark plug 7 is arranged so as to be slightly offset toward the school downstream side from the axis of the second fuel spray line 31B of the fuel injection valve 5, and located between the fuel injection valve 5 and the cavity circumferential wall 4a. There is.

このグロープラグ6とスパークプラグ7の配置は次のよ
うな理由による。即ち、グロープラグ6は燃料噴射弁5
から噴射される燃料そのものを暖めてその気化を促進さ
せ着火に至らしめることを目的とするものであるため、
燃料噴霧線上にあって噴霧燃料に直接晒されることが有
効であることによる。またスパークプラグ7は燃料噴射
弁5から噴射された燃料がスワールに乗ってその下流側
に流されながらキャビティ4内の空気と混合して可燃混
合気となった時点でこの可燃混合気をスパークで直接着
火燃焼させるものであるため、スパークプラグ7の位置
としては燃料噴霧線軸上より若干スワール下流側に偏位
していることが好ましく、このことからこの実施例にお
いてはスパークプラグ7を第2の燃料噴霧線31Bのや
やスワール下流側に配置したものである。
The arrangement of the glow plug 6 and the spark plug 7 is due to the following reasons. That is, the glow plug 6 is the fuel injection valve 5.
The purpose of this is to warm the fuel injected from the fuel itself, promote its vaporization, and lead to ignition.
This is because it is effective to be on the fuel spray line and directly exposed to the sprayed fuel. Further, the spark plug 7 sparks the combustible mixture when the fuel injected from the fuel injection valve 5 rides on the swirl and flows downstream and mixes with the air in the cavity 4 to become a combustible mixture. Since the spark plug 7 is directly ignited and burnt, it is preferable that the spark plug 7 be positioned slightly toward the downstream side of the swirl from the fuel spray line axis. It is arranged slightly downstream of the swirl of the fuel spray line 31B.

尚、第2図において符号itは吸気ボート、12は排気
ポートである。
In FIG. 2, the reference numeral "it" is an intake boat, and 12 is an exhaust port.

ところで、このグロープラグ6とスパークプラグ7は、
燃料として低セタン価燃料(例えばエタノール)を使用
するときその着火を助ける補助着火手段どして機能する
しのであり、この実施例においては本発明を適用して、
エンジン負荷に対応してこの両者を選択的に使い分ける
ようにしている。即ち、第4図に示す如くエンジンの運
転領域を高負荷域と低負荷域の二つに分け、この二つ−
の領域のうち高負荷域をグロープラグ使用域、即ちグロ
ープラグのみを作用させる運転領域とし、低負荷域をス
パークプラグ使用域、即ち、スパークプラグ7のみを作
用させる運転領域としている。
By the way, this glow plug 6 and spark plug 7 are
When a low cetane number fuel (for example, ethanol) is used as a fuel, it functions as an auxiliary ignition means to help ignite it, and in this embodiment, the present invention is applied.
Both are selectively used depending on the engine load. In other words, as shown in Fig. 4, the engine operating range is divided into two areas: high load area and low load area, and these two areas -
Among these regions, a high load region is defined as a glow plug use region, that is, an operation region where only the glow plug is activated, and a low load region is defined as a spark plug usage region, that is, an operation region where only the spark plug 7 is activated.

また、このグロープラグ6とスパークプラグ7の選択は
、第3図に示す如く、コントローラ15によりスパーク
プラグ点火システム16及びグロープラグ点火システム
17を選択的に作動させることにより行なわれる。即ち
、コントローラ15にはそれぞれエンジン回転数とエン
ジン負荷と吸気温とキャビティ壁温に対応した信号が入
力される。コントローラ15は、これら各入力信号のう
ち、エンジン負荷に対応する信号の値に応じて、即ちエ
ンジン負荷が第4図に示す負荷Po(即ち、スパークプ
ラグ使用域とグロープラグ使用域の境界に対応する負荷
)より大きい時にはグロープラグ点火システム17にグ
ロープラグ作動信号S。
Further, the selection of the glow plug 6 and the spark plug 7 is performed by selectively operating the spark plug ignition system 16 and the glow plug ignition system 17 by the controller 15, as shown in FIG. That is, signals corresponding to the engine speed, engine load, intake air temperature, and cavity wall temperature are input to the controller 15, respectively. Among these input signals, the controller 15 determines whether the engine load is the load Po shown in FIG. When the load is greater than the load applied to the glow plug ignition system 17, a glow plug activation signal S is sent to the glow plug ignition system 17.

を出力し、また負荷Poよりも小さい時にはスパークプ
ラグ点火システム16にスパークプラグ作動信号Slを
出力するようになっている。
When the load is smaller than the load Po, a spark plug activation signal Sl is output to the spark plug ignition system 16.

上述の如く構成された点火系をもつ直噴式エンジンによ
れば、キャビティ4内の雰囲気温度が比較的低く従って
燃料の気化が低劣となる低負荷域においてはスパークプ
ラグ7が作動し、該スパークプラグ7からの発生するス
パークによりキャビティ4内の燃料(可燃混合気)は直
接着火され燃焼を行なう。従って、元々着火性の悪い低
セタン価燃料を使用ししかもキャビティ4内の雰囲気温
度(即ち、キャビティ壁温)が低く該燃料の気化作用が
最も劣悪となる低負荷域であるにもかかかわらず燃料が
容易に着火され且つ安定的に燃焼し、高水準の燃費性能
及び出力性能が確保される(第24図参照)。
According to the direct injection engine having the ignition system configured as described above, the spark plug 7 operates in the low load range where the atmospheric temperature inside the cavity 4 is relatively low and therefore the vaporization of the fuel is low. The fuel (combustible mixture) in the cavity 4 is directly ignited by the spark generated from the cavity 4 and combusts. Therefore, even though low cetane number fuel, which originally has poor ignitability, is used, and the ambient temperature inside the cavity 4 (i.e., cavity wall temperature) is low, the vaporization effect of the fuel is at its worst in the low load range. The fuel is easily ignited and combusted stably, ensuring a high level of fuel efficiency and output performance (see FIG. 24).

一方、キャビティ4内の雰囲気温度が比較的高く従って
燃料の気化そのものが比較的容易な高負荷域においては
、スパークプラグ7にかわってグロープラグ6が作用し
、該グロープラグ6により燃料の気化がより一層促進さ
れ容易に着火に至る。
On the other hand, in a high load range where the atmospheric temperature inside the cavity 4 is relatively high and fuel vaporization itself is relatively easy, the glow plug 6 acts instead of the spark plug 7, and the glow plug 6 prevents fuel vaporization. It is further promoted and easily leads to ignition.

着火により火炎核が生じるとこの火炎核から周囲に火炎
伝播により燃焼が広がる。従って、着火性が良くしかも
安定的な燃焼が得られ、高水準の燃費性能と出力性能と
が実現される(第24図参照)。
When a flame nucleus is generated by ignition, combustion spreads from this flame nucleus to the surrounding area by flame propagation. Therefore, good ignitability and stable combustion can be obtained, and high levels of fuel efficiency and output performance can be achieved (see FIG. 24).

また、同時に、高負荷域においてはスパークプラグ7を
作用させないため、これに起因する不具合、即ち上記従
来例の項で指摘したようにヒートポイント化による燃費
性能及び出力性能の低下が回避される。
At the same time, since the spark plug 7 is not operated in a high load range, problems caused by this, that is, deterioration in fuel efficiency and output performance due to heat points, as pointed out in the section on the conventional example above, are avoided.

■−第2の実施例 第2の実施例の直噴式エンジンは、上記第1の実施例に
おいて説明した構成(ハード及びソフト)に、さらにエ
ンジンの運転状態が低負荷域から高負荷域に移行する場
合における不具合(後に詳述する)を解決するための構
成(ソフト)を追加したものである。
■-Second Embodiment The direct injection engine of the second embodiment has the configuration (hardware and software) explained in the first embodiment, and furthermore, the operating state of the engine changes from a low load range to a high load range. This is an additional configuration (software) to solve problems (described in detail later) when doing so.

エンジンの運転状態が低負荷域から高負荷域へ移行する
と、これに伴って点火系はその補助着火手段がスパーク
プラグからグロープラグ側に切換えられる(第1の実施
例と同様の基本制御)。ところが、この時、エンジン負
荷が低負荷域から高負荷域へ移行するのと同時にスパー
クプラグ7の作動を停止させこれにかわってグロープラ
グ6に通電する構成であると、グロープラグ使用域への
移行後燃焼性が不安定となり、燃費性能及び出力性能の
低下を招くことになる。即ち、エンジンにはその潜在的
要因として着火遅れ期間が存在するが、これに加えてグ
ロープラグ6はこれに通電しても瞬時に赤熱するのでは
なくいくらかの昇温時間が必要であり(内的要因)、し
かも低負荷域から高負荷域に移行するということは燃料
の噴射量が増加するということであり従ってそれだけ燃
料の気化゛潜熱の増大によりグロープラグ6の昇温か阻
害される(冷却作用、外的要因)ことから、低負荷域か
ら高負荷域への移行直後においてはグロープラグ6によ
る燃料の気化作用が十分に得られないことになる。この
結果、燃焼が不安定となり、燃費及び出力性能の低下を
招くものである。
When the operating state of the engine shifts from a low load range to a high load range, the auxiliary ignition means of the ignition system is switched from the spark plug to the glow plug (basic control similar to the first embodiment). However, if the configuration is such that when the engine load shifts from a low load range to a high load range, the spark plug 7 is stopped and the glow plug 6 is energized instead. After the transition, combustibility becomes unstable, resulting in a decrease in fuel efficiency and output performance. In other words, the engine has an ignition delay period as a potential cause, but in addition to this, the glow plug 6 does not instantly become red hot even when it is energized, but requires some time to heat up (internal). Furthermore, moving from a low load range to a high load range means that the amount of fuel injected increases, and the increase in the latent heat of vaporization of the fuel inhibits the temperature rise of the glow plug 6 (cooling Therefore, immediately after the transition from the low load range to the high load range, the glow plug 6 cannot sufficiently vaporize the fuel. As a result, combustion becomes unstable, leading to a decrease in fuel efficiency and output performance.

これを防ぐために、この実施例においては、第5図に示
すように運転状態が低負荷域から高負荷域へ移行する時
、負荷域の移行と同時にグロープラグ6とスパークプラ
グ7とを切換えるのではなく、高負荷域への移行後にお
いてもグロープラグ6の表面温度が適正温度に達するま
ではスパークプラグ7によるスパーク着火を持続させる
ようにしている。このようにすることにより、低負荷域
から高負荷域への移行直後におけるグロープラグ6の表
面温度の不足に起因する燃焼不安定化が確実に防止され
ることになる。
In order to prevent this, in this embodiment, when the operating state shifts from a low load range to a high load range, as shown in FIG. 5, the glow plug 6 and the spark plug 7 are switched at the same time as the load range changes. Instead, the spark ignition by the spark plug 7 is continued until the surface temperature of the glow plug 6 reaches an appropriate temperature even after the shift to the high load range. By doing so, combustion instability caused by insufficient surface temperature of the glow plug 6 immediately after the transition from the low load range to the high load range can be reliably prevented.

第6図には、上記制御を行なう場合の興体的な制御フロ
チャートが示されている。即ち、エンジン負荷を読み込
み(ステップAI)、エンジン負荷が上記境界負荷Po
(第4図参照)を越えた場合にはその変化方向を判定し
くステップA2)、低負荷域から高負荷域へ移行した場
合(即ち、補助着火手段がスパークプラグ7からグロー
プラグ6へ切換えられる場合)には、先ずグロープラグ
6に通電する(ステップA3)。尚、この時、スパーク
プラグ7の作動はそのまま持続されている。
FIG. 6 shows an interesting control flowchart when performing the above control. That is, the engine load is read (step AI) and the engine load is the boundary load Po.
(Refer to Figure 4), the direction of the change is determined (Step A2), and when the transition is from a low load range to a high load range (i.e., the auxiliary ignition means is switched from the spark plug 7 to the glow plug 6). case), the glow plug 6 is first energized (step A3). Incidentally, at this time, the operation of the spark plug 7 continues as it is.

グロープラグ6への通電後はグロープラグ温度を読み込
み(ステップA4)、該温度が適正温度に達したかどう
かを判定する(ステップA5)。グロープラグ温度が適
正温度に達すると、スパークプラグ7の作動を停止させ
(ステップ八6)、グロープラグ6のみによる熱面着火
運転に完全に移行させる。
After the glow plug 6 is energized, the glow plug temperature is read (step A4), and it is determined whether the temperature has reached the appropriate temperature (step A5). When the glow plug temperature reaches the appropriate temperature, the operation of the spark plug 7 is stopped (step 86), and the operation is completely shifted to hot surface ignition operation using only the glow plug 6.

即ち、低負荷域から高負荷域への移行後、所定時間(T
Oの間はグロープラグ6とスパークプラグ7とが併用さ
れることになる。
That is, after the transition from the low load area to the high load area, the predetermined time (T
During the period 0, the glow plug 6 and the spark plug 7 are used together.

また、上記説明ではグロープラグ6とスパークプラグ7
の併用期間をグロープラグ6の温度で制御したが、この
他に例えばグロープラグ6への通電開始時点を基準とし
て通電時間(T、)により制−御するようにしてもよい
Also, in the above explanation, the glow plug 6 and the spark plug 7
Although the period of combined use of the glow plug 6 is controlled by the temperature of the glow plug 6, it may also be controlled by, for example, the energization time (T, ) based on the time when the energization to the glow plug 6 is started.

■−第3の実施例 (1)基本構成 第7図及び第8図には本発明の第3の実施例に係る直噴
式エンジンの要部が示されている。この直噴式エンジン
は、基本的には上記第1の実施例の直噴式エンジン(第
1図及び第2図参照)と同様の構成をもつものであり、
該各図において符号1はシリンダ、2はシリンダヘッド
、3はピストン、4はキャビティ、5は燃料噴射弁、6
はグロープラグ、7はスパークプラグ、11は吸気ボー
ト、12は排気ボートである。
(2)-Third Embodiment (1) Basic Structure FIGS. 7 and 8 show the main parts of a direct injection engine according to a third embodiment of the present invention. This direct injection engine basically has the same configuration as the direct injection engine of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2),
In each figure, reference numeral 1 is a cylinder, 2 is a cylinder head, 3 is a piston, 4 is a cavity, 5 is a fuel injection valve, and 6 is a cylinder head.
1 is a glow plug, 7 is a spark plug, 11 is an intake boat, and 12 is an exhaust boat.

また、この直噴式エンジンは、その制御システムも基本
的には上記第1の実施例の制御システム(基本制御、第
3図及び第4図参照)を援用するわけであるが、この実
施例では特に極寒冷地でしかも始動域、アイドル域及び
減速域等の極低負荷域における運転性を改善するという
観点から、下記するように新規な構成(ハード及びソフ
ト)を付加している。以下、これらの点について詳述す
る。
In addition, the control system of this direct injection engine basically uses the control system of the first embodiment (basic control, see FIGS. 3 and 4), but in this embodiment, New configurations (hardware and software) have been added, as described below, from the perspective of improving drivability, especially in extremely cold regions and in extremely low load areas such as starting, idling, and deceleration areas. These points will be explained in detail below.

(2)極寒冷地に特有の問題 極寒冷地においては常温地域に比して極低負荷域での運
転性上次のような問題がある。
(2) Problems specific to extremely cold regions In extremely cold regions, there are the following problems in terms of drivability in extremely low load regions compared to normal temperature regions.

(始動時) スパーク着火方式を採用した場合には、極低温であると
ころから燃料の気化が極端に悪く可燃混合気ができにく
く、このためスパークプラグの「かぶり現象」が生じ始
動が困難となる。
(When starting) When using the spark ignition method, the extremely low temperature makes it extremely difficult to vaporize the fuel, making it difficult to form a flammable mixture, which causes spark plug fogging and makes starting difficult. .

グロープラグによる熱面着火を採用した場合には、キャ
ビティ内の雰囲気温度が極めて低いところから燃料の着
火まで至らずエンジン始動が困難となる。
When hot surface ignition using a glow plug is adopted, starting the engine becomes difficult because the ambient temperature inside the cavity is extremely low and the fuel cannot be ignited.

(走行時) アイドル運転、下り坂走行等の極低負荷運転時には、吸
気温が低くかつ燃料噴射量が少ないため、キャビティ壁
温が低下し燃料の気化が一層悪くなる。従って、スパー
ク着火方式熱面着火方式のいずれを採用しても燃焼が不
安定となる。
(During driving) During very low load operation such as idling or downhill driving, the intake air temperature is low and the amount of fuel injection is small, so the cavity wall temperature decreases and fuel vaporization becomes worse. Therefore, combustion becomes unstable regardless of whether spark ignition or hot surface ignition is employed.

尚、中負荷域は、上記第1の実施例で説明した基本制御
によればグロープラグ使用域に入るわけであるが、特に
極寒冷地においては常温地域に比して吸気温が低いため
、キャビティ壁温が極端に低下して着火遅れが増大し、
ディーゼルノックが発生したり燃費が悪化したりするこ
とになる。
Note that the medium load range falls within the glow plug use range according to the basic control explained in the first embodiment, but especially in extremely cold regions, the intake air temperature is lower than in normal temperature regions. The cavity wall temperature drops dramatically and the ignition delay increases.
Diesel knock will occur and fuel efficiency will deteriorate.

(3)上記問題に対する改善方法 このような極寒冷地での運転に特有な不具合を回避する
について、本願発明者らは極低負荷域においてはグロー
プラグ6とスパークプラグ7とを併用し、先ずグロープ
ラグ6により燃料を十分に気化させ、しかる後これをス
パークプラグ7により着火燃焼させ、もって極寒冷地で
の始動性及び極低負荷域での走行性の改善を図ることに
想到したものである。
(3) Method for improving the above problem In order to avoid such problems peculiar to operation in extremely cold regions, the inventors of the present application first used a glow plug 6 and a spark plug 7 in combination in the extremely low load range. The idea was to sufficiently vaporize the fuel using the glow plug 6, and then ignite and burn it using the spark plug 7, thereby improving starting performance in extremely cold regions and running performance in extremely low load ranges. be.

具体的には、先ずハード面においては第8図に示すよう
にグロープラグ6を燃料噴射弁5の第1の燃料噴霧線3
1Aの軸線上に配置するとともに、スパークプラグ7を
該グロープラグ6に対してスワールの下流側にしかもス
ワール方向に沿って近接させた状態で配置している。こ
れにより、先ずグロープラグ6により十分に気化された
あとスワールによりその下流側に流される燃料(可燃混
合気)をスパークプラグ7により着火させ且つ安定的に
燃焼させることが可能となるものである。
Specifically, in terms of hardware, first, as shown in FIG. 8, the glow plug 6 is connected to the first fuel spray line 3 of the fuel injection valve 5.
The spark plug 7 is placed on the axis of the glow plug 1A, and the spark plug 7 is placed on the downstream side of the swirl with respect to the glow plug 6 and close to the glow plug 6 along the swirl direction. This makes it possible to ignite the fuel (combustible mixture) by the spark plug 7 and stably burn it, which is first sufficiently vaporized by the glow plug 6 and then flowed downstream by the swirl.

また、ソフト面においては、第15図に示すように、点
火系の制御域を高負荷域に属するグロープラグ使用域と
中負荷域に属するスパークプラグ使用域と極低負荷域に
属するグロープラグとスパークプラグ併用域との三段階
に分けている。
In terms of software, as shown in Figure 15, the control range of the ignition system can be divided into a glow plug usage range that belongs to a high load range, a spark plug usage range that belongs to a medium load range, and a glow plug usage range that belongs to an extremely low load range. It is divided into three stages, including the area where spark plugs are used.

このように制御域を負荷に応じて三段階に分け、極低負
荷域においてはグロープラグ6とスパークプラグ7とを
併用するようにしているため、下記するように極寒冷地
での運転であってもより安定した燃焼により良好な始動
性、走行性が確保される。
In this way, the control range is divided into three stages depending on the load, and glow plugs 6 and spark plugs 7 are used together in the extremely low load range, so it is possible to operate in extremely cold regions as described below. More stable combustion ensures better startability and running performance.

(始動時) 始動時時には、グロープラグ6とスパークプラグ7とを
併用し、グロープラグ6により燃料の気化を促進し可燃
混合気を十分に形成したところへスパークプラグ7によ
り着火しこれを燃焼させることができるため、本来キャ
ビティ4内の雰囲気温度が極端に低く燃料の気化が困難
な条件下での始動でありながら、容易に始動させること
が可能となる。従って、スパークプラグ7のかぶり現象
が発生するようなこともなく、燃費性能も良好となる。
(At the time of starting) At the time of starting, the glow plug 6 and the spark plug 7 are used together, the glow plug 6 promotes the vaporization of the fuel, and after a sufficient combustible mixture is formed, the spark plug 7 ignites it and burns it. Therefore, it is possible to start the engine easily even though the atmospheric temperature inside the cavity 4 is extremely low and it is difficult to vaporize the fuel. Therefore, the fogging phenomenon of the spark plug 7 does not occur, and fuel efficiency is also improved.

(走行時) 極低負荷域での走行、即ち下り走行、減速走行あるいは
アイドリング運転時等においては、上記基本制御(第1
の実施例の制御)ではスパークプラグ7によるスパーク
着火域であるが、極寒冷地では燃料の気化状態が極端に
悪いためスパーク着火とした場合には燃焼が不安定とな
る。ところがこの実施例ではグロープラグ6とスパーク
プラグ7とを併用し、グロープラグ6で燃料を気化させ
た後、この可燃混合気にスパーク着火させるようにして
いるため、安定的な燃焼状態が実現される。
(During driving) When driving in an extremely low load range, that is, when driving downhill, decelerating, or idling, the above basic control (first
In the control of the embodiment described above, the spark is ignited by the spark plug 7, but in extremely cold regions, the vaporization state of the fuel is extremely poor, so if spark ignition is used, combustion becomes unstable. However, in this embodiment, the glow plug 6 and the spark plug 7 are used together, and after the fuel is vaporized by the glow plug 6, the spark ignites the combustible mixture, so a stable combustion state is not achieved. Ru.

一方、中負荷域では、スパークプラグ7を使用するよう
にしているが、これは次のような理由による。即ち、キ
ャビティ雰囲気温度の低下による着火性、着火遅れ等の
影響は、グロープラグ6による熱面着火の場合よりもス
パークプラグ7によるスパーク着火の方が少なくより安
定した燃焼が確保されるためである。又、この場合、ス
パークプラグ使用域とグロープラグ使用域との境界負荷
(Pl)は、上記基本制御時の境界負荷(Po、第4図
及び第15図)よりら高負荷側に設定されている。
On the other hand, in the medium load range, the spark plug 7 is used for the following reasons. In other words, the influence of ignition performance, ignition delay, etc. due to a decrease in the cavity atmosphere temperature is smaller in spark ignition by the spark plug 7 than in the case of hot surface ignition by the glow plug 6, and more stable combustion is ensured. . In addition, in this case, the boundary load (Pl) between the spark plug usage area and the glow plug usage area is set to a higher load side than the boundary load (Po, Figures 4 and 15) during the above basic control. There is.

これは極寒冷地においては常温地域の場合よりもエンジ
ン負荷に対応するキャビティ雰囲気温度が相対的に低く
なることを考慮したものである。
This is done in consideration of the fact that in extremely cold regions, the cavity atmosphere temperature corresponding to the engine load is relatively lower than in normal temperature regions.

(4)暖機運転上の改善点 極寒冷地での暖機運転であるが、この場合にもグロープ
ラグ6とスパークプラグ7とを併用すればより安定した
燃焼が得られ好都合であるが、その一方でこの両者を併
用した場合には消費電力が多くなり好ましくない。しか
し、始動後、直ちにグロープラグ6への通電を停止して
スパークプラグ7のみによるスパーク着火とした場合に
は燃焼が不安定になることは既述の通りである。このた
め、この実施例においては、極寒冷地での始動暖機時に
は、第16図に示すようにグロープラグ6とスパークプ
ラグ7を併用してエンジンを始動さ什た後、キャビティ
雰囲気温度が設定温度(暖機温度)に達するまでの間は
そのままグロープラグ6とスパークプラグ7とを併用し
、該設定温度に達した時点でグロープラグ6への通電を
停止しスパークプラグ7のみを作動させるようにし、も
って電力節減と暖機時の燃焼の安定性とを確保するよう
にしている。
(4) Improvements in warm-up operation Regarding warm-up operation in extremely cold regions, it is advantageous to use glow plug 6 and spark plug 7 in combination to obtain more stable combustion. On the other hand, when both are used together, power consumption increases, which is not preferable. However, as described above, if the power supply to the glow plug 6 is immediately stopped after starting and spark ignition is performed only by the spark plug 7, the combustion will become unstable, as described above. Therefore, in this embodiment, when starting and warming up in an extremely cold region, the glow plug 6 and spark plug 7 are used together to start the engine, as shown in FIG. 16, and then the cavity atmospheric temperature is set. Until the temperature (warm-up temperature) is reached, the glow plug 6 and the spark plug 7 are used together, and when the set temperature is reached, the energization to the glow plug 6 is stopped and only the spark plug 7 is operated. This ensures power savings and combustion stability during warm-up.

この暖機運転時の制御フローチャートを第17図に示し
ている。即ち、スイッチON後、外気温(吸気温)を読
み込み(ステップBl)、それに基いて暖機の必要の有
無を判定する(ステップB2)。
A control flowchart during this warm-up operation is shown in FIG. That is, after the switch is turned on, the outside air temperature (intake air temperature) is read (step B1), and based on it, it is determined whether or not warm-up is necessary (step B2).

ここで、外気温が高く暖機の必要がない場合には上記の
如き制御を行なう必要はなく、即ち第4図に示す基本制
御の制御パターンに従って暖機運転を行なえばよく、従
ってこの場合にはスパークプラグ7の点火命令を出力し
くステップB9)、スタータを作動させてスパーク着火
によりエンジンを始動し、しかるのち基本制御に移行す
る(ステップB8)。これに対して、外気温が低く暖機
の必要がある場合には、先ずグロープラグ6を余熱しく
ステップB3)、その後スタータをON作動させ、グロ
ープラグ6とスパークプラグ7の併用によりエンジンを
始動させる(ステップB4)。エンジン始動後、暖機運
転に移行する(ステップB5)。暖機運転移行後はキャ
ビティ雰囲気温度を監視し、該雰囲気温度が所定温度に
達するまで暖機運転を持続させる(ステップBS)。上
記雰囲気温度が設定温度に達すると暖機完了と判断し、
グロープラグ6への通電を遮断しくステップB7)、し
かる後基本制御へ移行する(ステップB8)。
Here, if the outside temperature is high and there is no need for warm-up, there is no need to perform the above-mentioned control, that is, it is sufficient to perform warm-up operation according to the control pattern of the basic control shown in Figure 4. outputs an ignition command for the spark plug 7 (Step B9), operates the starter, starts the engine by spark ignition, and then shifts to basic control (Step B8). On the other hand, if the outside temperature is low and it is necessary to warm up the engine, first preheat the glow plug 6 in step B3), then turn on the starter and start the engine by using both the glow plug 6 and the spark plug 7. (Step B4). After starting the engine, the engine shifts to warm-up operation (step B5). After shifting to the warm-up operation, the cavity ambient temperature is monitored, and the warm-up operation is continued until the ambient temperature reaches a predetermined temperature (step BS). When the above ambient temperature reaches the set temperature, it is determined that warming up is complete.
The energization to the glow plug 6 is cut off (step B7), and then the process shifts to basic control (step B8).

(5)グロープラグとスパークプラグの他の配置例 この実施例は、上述のように極寒冷地での極低負荷運転
時にはグロープラグ6とスパークプラグ7を併用し、グ
ロープラグ6により十分に燃料を気化させるとともに、
スワールにより該グロープラグ6のスワール下流側に形
成される可燃混合気をスパークプラグ7により着火しこ
れを燃焼させることにより、極低温雰囲気中での始動を
容易にし且つ安定した燃焼を得ることを意図するもので
あることは既述の通りである。そしてそのような作用・
効果を得るためのグロープラグ6とスパークプラグ7の
好適な配置例のひとつを第7図及び第8図に示し且つこ
れを説明したが、このグロープラグ6とスパークプラグ
7の配置例としてはこの外に下記する如き種々のものが
考えられる。以下、これら他の配置例を9脱する。
(5) Other arrangement examples of glow plugs and spark plugs In this example, as mentioned above, glow plugs 6 and spark plugs 7 are used together during extremely low load operation in extremely cold regions, and glow plugs 6 provide sufficient fuel. Along with vaporizing the
By igniting the combustible air-fuel mixture formed downstream of the glow plug 6 by the swirl using the spark plug 7 and combusting it, the intention is to facilitate starting in an extremely low temperature atmosphere and to obtain stable combustion. As mentioned above, And such an action
One example of a suitable arrangement of the glow plug 6 and spark plug 7 to obtain the effect has been shown and explained in FIGS. 7 and 8, but this arrangement example of the glow plug 6 and spark plug 7 In addition, various methods such as those described below can be considered. Below, nine examples of these other arrangements will be discussed.

(第!の他の配置例) 第9図及び第1θ図には第1の他の配置例に係る直噴式
エンジンが示されている。この配置例のものは、グロー
プラグ6とスパークプラグ7を同一の燃料噴霧線31A
上にしかもグロープラグ6を燃料噴射弁5側に位置仕し
めた状態で相互に近接して配置したものである。このよ
うにした場合には、燃料噴射弁5から噴射されてグロー
プラグ6により暖められて気化した燃料が直接スパーク
プラグ7によって着火されるため、特に始動性が良好と
なる。
(Other arrangement example!) A direct injection engine according to a first other arrangement example is shown in FIGS. 9 and 1θ. In this arrangement example, the glow plug 6 and the spark plug 7 are connected to the same fuel spray line 31A.
The glow plugs 6 are arranged close to each other with the glow plugs 6 positioned on the fuel injection valve 5 side. In this case, the fuel injected from the fuel injection valve 5, warmed by the glow plug 6, and vaporized is directly ignited by the spark plug 7, resulting in particularly good startability.

(第2の他の配置例) 第11図及び第12図には第2の他の配置例に係る直噴
式エンジンが示されている。この配置例のものは、キャ
ビティ4を円形ではなくその一側に径方向外方に向って
膨出するコーナ部4bを有する異形形状に形成し、該コ
ーナ部4bにスパークプラグ7を配置するとともに、グ
ロープラグ6をこのスパークプラグ7よりスワール上流
側でしかも第1の燃料噴霧線31Aの軸線上に配置した
ものである。このようにした場合には、燃料噴射弁5か
ら噴射されグロープラグ6により十分に気化された燃料
はスワールに乗ってその下流側に移動するが、このグロ
ープラグ6のスワール下流側にコーナ部4bが形成され
ているため、このコーナ部4bが可燃混合気の淀み部と
なる。従って、スパークプラグ7による可燃混合気の着
火がより容易且つ確実となり、始動性が一層向上するこ
ととなる。
(Second Alternative Arrangement Example) FIGS. 11 and 12 show a direct injection engine according to a second alternative arrangement example. In this arrangement example, the cavity 4 is not circular but has an irregular shape having a corner portion 4b that bulges radially outward on one side, and the spark plug 7 is disposed in the corner portion 4b. , the glow plug 6 is arranged upstream of the spark plug 7 in the swirl direction and on the axis of the first fuel spray line 31A. In this case, the fuel injected from the fuel injection valve 5 and sufficiently vaporized by the glow plug 6 rides on the swirl and moves downstream. Since this corner portion 4b is formed, this corner portion 4b becomes a stagnation portion of the combustible air-fuel mixture. Therefore, ignition of the combustible mixture by the spark plug 7 becomes easier and more reliable, and startability is further improved.

(第3の他の配置例) 第13図及び第14図には第3の他の配置例に係る直噴
式エンジンが示されている。この配置例のものは、上記
第2の他の配置例の変形例であって、キャビティ4をコ
ーナ部4bをもつ異形形状とし、さらに燃料噴射弁5か
らの燃料噴霧線のひとつ、例えば第1の燃料噴霧線31
Aを上記コーナ部4bに指向させるとともに、この燃料
噴霧線31A上にグロープラグ6とスパークプラグ7を
しかも該グロープラグ6を燃料噴射弁5側に位置せしめ
た状態で一列に配置したものである。
(Third Other Arrangement Example) FIGS. 13 and 14 show a direct injection engine according to a third other arrangement example. This arrangement example is a modification of the second other arrangement example, in which the cavity 4 has an irregular shape with a corner portion 4b, and one of the fuel spray lines from the fuel injection valve 5, for example, the first fuel spray line 31
A is directed toward the corner portion 4b, and a glow plug 6 and a spark plug 7 are arranged in a line on this fuel spray line 31A, with the glow plug 6 being positioned on the fuel injection valve 5 side. .

このようにした場合には、噴霧燃料がグロープラグ6に
より気化された後、スパークプラグ7側に直接移動する
ことと、可燃混合気かコーナ部4bに溜り易いこととの
相乗効果によって上記第2の他の配置例のものよりさら
に一層燃料の着火性 。
In this case, after the sprayed fuel is vaporized by the glow plug 6, it directly moves to the spark plug 7 side, and the combustible mixture tends to accumulate in the corner portion 4b. Due to the synergistic effect, the second The ignitability of the fuel is even better than that of other arrangement examples.

が向上し、始動が容易になるという利点がある。This has the advantage of improved performance and easier start-up.

■−第4の実施例 第4の実施例の直噴式エンジンは、上記第1の実施例の
直噴式エンジンの構成に、グロープラグ使用域での加速
時における着火遅れに起因する不具合(後述)の発生を
防止するための構成を付加したものであり、エンジンの
ハード構成(第1図及び第2図参照)が点火系の制御領
域(第4図参照)は全て第1の実施例のものを援用する
■-Fourth Embodiment The direct injection engine of the fourth embodiment has a problem with the configuration of the direct injection engine of the first embodiment described above due to ignition delay during acceleration in the range where glow plugs are used (described later). The hardware configuration of the engine (see Figures 1 and 2) and the control area of the ignition system (see Figure 4) are all the same as those of the first embodiment. to be used.

(1)グロープラグ使用域での加速時における問題点 定常運転から加速運転に運転状態が移行すると、燃料噴
射量が急激に増加する(第20図の噴射量の特性図参照
)。このため燃料の気化潜熱が増加しその冷却作用によ
りグロープラグ使用域においてはグロープラグ6の表面
温度が低下しく第18図のグロープラグ温度参照)、着
火遅れ期間は第20図に示す如く、定常時にはエンジン
の潜在的要因による着火遅れ期間(toであったものが
上記気化潜熱の増加による内的要因が付加された結果、
着火遅れ期間(t、)まで延長される。この結果、燃焼
時の火炎伝播の悪化あるいは失火等により燃焼状態が不
良となり、ディーゼルノックが発生し易くなる。
(1) Problems during acceleration in the glow plug usage range When the operating state shifts from steady operation to accelerated operation, the fuel injection amount increases rapidly (see the injection amount characteristic diagram in FIG. 20). For this reason, the latent heat of vaporization of the fuel increases, and its cooling effect lowers the surface temperature of the glow plug 6 in the glow plug usage area (see glow plug temperature in Figure 18), and the ignition delay period remains constant as shown in Figure 20. Sometimes the ignition delay period (to) due to latent factors in the engine is added as a result of internal factors due to the increase in latent heat of vaporization,
The ignition delay period (t,) is extended. As a result, the combustion state becomes poor due to worsening of flame propagation during combustion or misfire, and diesel knock becomes more likely to occur.

(2)上記問題を解決するための手段 このような問題を解決するためにこの実施例においては
、第18図に示すように、グロープラグ使用域での加速
時にはスパークプラグ7を作動させてグロープラグ6と
スパークプラグ7を併用するようにしたものである。こ
のようにすることにより、燃料の気化潜熱によりグロー
プラグ6の表面温度が低下して燃料の気化作用が幾分低
下した状態においてもスパークプラグ7により着火燃焼
が行なわれ、着火遅れの増大が防止され、ディーゼルノ
ックの発生が抑制されることになる。
(2) Means for solving the above problem In order to solve the above problem, in this embodiment, as shown in FIG. The plug 6 and the spark plug 7 are used together. By doing this, even in a state where the surface temperature of the glow plug 6 decreases due to the latent heat of vaporization of the fuel and the vaporization effect of the fuel decreases somewhat, ignition combustion is performed by the spark plug 7, and an increase in ignition delay is prevented. This will suppress the occurrence of diesel knock.

第19図にはこのような点火系の制御のフローチャート
が示されている。これを説明すると、エンジンスタート
後、先ずエンジン負荷を読み込み(ステップCI)、こ
れに基いて点火系の制御域を判定する(ステップC2)
。判定の結果、グロープラグ使用域であれば、次にアク
セル開度を読み込み且つ開度変化率を算出しくステップ
C3)、加速時かどうかを判定する(ステップC4)。
FIG. 19 shows a flowchart of such ignition system control. To explain this, after starting the engine, first read the engine load (step CI), and then determine the control range of the ignition system based on this (step C2).
. If the result of the determination is that the glow plug is in use, then the accelerator opening degree is read and the rate of change in the opening degree is calculated (step C3), and it is determined whether acceleration is occurring (step C4).

判定の結果、加速時であれば、グロープラグ6の通電を
持続した状態のままスパークプラグ7を作動させ、グロ
ープラグ6とスパークプラグ7とを併用する(ステップ
05)。
As a result of the determination, if the vehicle is accelerating, the spark plug 7 is operated while the glow plug 6 is kept energized, and the glow plug 6 and the spark plug 7 are used together (step 05).

次に、グロープラグ6の温度を読み込み(ステップC6
)、グロープラグ6のみで十分に着火可能な温度まで該
グロープラグ6の表面温度が上昇すると、スパークプラ
グ7をOFFさせ(ステップC8)、グロープラグ6の
みによる通常のグロープラグ使用域の運転に移行する。
Next, read the temperature of the glow plug 6 (step C6
), when the surface temperature of the glow plug 6 rises to a temperature that is sufficient to ignite the glow plug 6 alone, the spark plug 7 is turned off (step C8), and the glow plug 6 is operated in the normal glow plug use range. Transition.

■−第5の実施例 第5の実施例の直噴式エンジンは、上記第1の実施例の
直噴式エンジンの構成に、冷寒時(第3の実施例が対象
とした極寒冷時より暖かい状態、例えば−20℃程度ま
での状態)における始動性向上のための構成を付加した
ものである。即ち、上述の基本制御(第4図参照)によ
れば始動時はスパークプラグ使用域でありスパークプラ
グにより着火が行なわれるが、この制御をそのまま冷寒
時における始動に適用した場合には次のような問題が発
生する。
■-Fifth Embodiment The direct injection engine of the fifth embodiment has the structure of the direct injection engine of the first embodiment described above. A configuration is added to improve startability under conditions such as temperatures up to -20°C, for example. In other words, according to the basic control described above (see Figure 4), during starting, the spark plug is used and ignition is performed by the spark plug, but if this control is applied as is to starting in cold weather, the following will occur. A problem like this occurs.

(始動時) スパーク着火により始動が行なわれると、キャビティ雰
囲気温度が低く燃料の気化状態が悪いためスパークプラ
グのかぶり現象が生じ、始動が困難となる。
(At the time of starting) When starting is performed by spark ignition, the cavity atmosphere temperature is low and the fuel vaporization state is poor, so a spark plug fogging phenomenon occurs, making starting difficult.

(始動後) 始動後、高負荷域においてグロープラグによる熱面着火
運転を続けると、キャビティ雰囲気温度が低いため着火
遅れが増大しディーゼルノックが発生し易くなる。
(After startup) If hot surface ignition operation using a glow plug is continued in a high load range after startup, the ignition delay will increase due to the low cavity ambient temperature, making diesel knock more likely to occur.

このため、この実施例では、第21図に示すように始動
時には始動を容易ならしめるために予熱したグロープラ
グ6にて点火を行ない、始動後においてはキャビティ雰
囲気温度が設定温度に達するまでは全運転域をスパーク
着火のみで運転してディーゼルノックの発生を抑える。
For this reason, in this embodiment, as shown in Fig. 21, ignition is performed using a preheated glow plug 6 to facilitate starting, and after starting, ignition is performed using a glow plug 6 that has been preheated to make the starting easier. The engine operates with only spark ignition in the operating range to suppress the occurrence of diesel knock.

また、設定温度に達すると、第4図に示す制御マツプに
応じて基本制御を行なう。
Further, when the set temperature is reached, basic control is performed according to the control map shown in FIG.

さらにこの実施例ではスパーク着火が行なわれた後から
キャビティ雰囲気温度が設定温度に達するまでの間(第
21図において補正期間として表示している期間)は、
スパークプラグ7の点火期間(放電期間)を暖機の進行
状態(エンジン温度)に応じて補正制御することにより
燃焼をより一層安定させるようにしている。具体的には
、第22図に示すように冷機時にはスパークプラグ7の
点火期間を長くし、暖機の進行に伴って上記点火期間を
次第に短くしてゆき、設定温度に達した時点で基本制御
に移行させるようにしている。
Furthermore, in this embodiment, after spark ignition is performed until the cavity atmosphere temperature reaches the set temperature (the period shown as the correction period in FIG. 21),
Combustion is further stabilized by correcting and controlling the ignition period (discharge period) of the spark plug 7 according to the progress of warm-up (engine temperature). Specifically, as shown in Figure 22, when the engine is cold, the ignition period of the spark plug 7 is lengthened, and as the engine warms up, the ignition period is gradually shortened, and when the set temperature is reached, the basic control is started. I am trying to move it to .

この点火系の制御フローチャートを第23図に示してい
る。これを説明すると、先ず現在の外気温を読み込み(
ステップDI)、暖機の必要の有無を判定する(ステッ
プD2)。
A control flowchart of this ignition system is shown in FIG. To explain this, first read the current outside temperature (
Step DI), it is determined whether or not warm-up is necessary (Step D2).

判定の結果、暖機の必要がない場合には、スパークプラ
グ点火命令を出力しくステップDI2)、エンジンをス
タートさせる(ステップD13)。
As a result of the determination, if warm-up is not necessary, a spark plug ignition command is output (step DI2), and the engine is started (step D13).

エンジンスタート後は、基本制御に移行する(ステップ
D10)。
After starting the engine, the process shifts to basic control (step D10).

一方、暖機の必要がある場合には、先ずグロープラグに
通電してこれを予熱しくステップD3)、しかる後、エ
ンジンをスタートさせる(ステップD4)。
On the other hand, if it is necessary to warm up the engine, first energize the glow plug to preheat it (step D3), and then start the engine (step D4).

エンジンが完爆すると(ステップD5)、スパークプラ
グ点火命令を出力しくステップD6)、さらにグロープ
ラグへの通電を停止し、スパークプラグのみによる運転
に移行させる(ステップD7)。
When the engine completely explodes (step D5), a spark plug ignition command is output (step D6), and furthermore, the energization to the glow plug is stopped to shift to operation using only the spark plug (step D7).

スパークプラグのみによる運転に移行した後は、キャビ
ティ壁温が所定温度に達するまでそのまま暖機運転を持
続しくステップD8)、所定温度に達した時点で基本制
御に移行する(ステップDIO)。
After shifting to operation using only the spark plug, the warm-up operation is continued until the cavity wall temperature reaches a predetermined temperature (step D8), and when the temperature reaches the predetermined temperature, the routine shifts to basic control (step DIO).

また、所定温度に達するまでの暖機運転中は、第22図
の制御マツプに従ってスパーク点火期間の制御を行なう
(ステップDll)。
Further, during the warm-up operation until the predetermined temperature is reached, the spark ignition period is controlled according to the control map shown in FIG. 22 (step Dll).

(発明の効果) 本発明は、エンジンのキャビティに臨んで補助着火手段
を設け、該キャビティ内に噴射されろ燃料を上記補助着
火手段により燃焼さけるようにした直噴式エンジンにお
いて、上記補助着火手段としてグロープラグとスパーク
プラグとを備え、エンジンの低負荷域においては上記ス
パークプラグを、またエンジンの高負荷域においては上
記グロープラグをそれぞれ選択的に作用させるようにし
たことを特徴とするものである。
(Effects of the Invention) The present invention provides a direct injection engine in which an auxiliary ignition means is provided facing a cavity of the engine, and the fuel injected into the cavity is prevented from being combusted by the auxiliary ignition means. The engine is characterized in that it is equipped with a glow plug and a spark plug, and the spark plug is selectively activated in a low engine load range, and the glow plug is selectively activated in a high engine load range. .

従って、本発明の直噴式エンジンによれば、キャビティ
内の雰囲気温度が比較的低く燃料の気化が比較的悪いエ
ンジンの低負荷域においてはスパークプラグによりスパ
ーク着火が行なわれる一方、キャビティ内の雰囲気温度
が比較的高く燃料の気化が比較的良好なエンジンの高負
荷域においてはグロープラグにより熱面着火が行なわれ
るため、エンジンの低負荷域及び高負荷域において高水
準の燃費性能及び出力性能が得られるという効果がある
Therefore, according to the direct injection engine of the present invention, in the low load range of the engine where the atmospheric temperature inside the cavity is relatively low and fuel vaporization is relatively poor, spark ignition is performed by the spark plug, while the atmospheric temperature inside the cavity is In the high-load range of the engine, where the fuel vaporization is relatively high and the fuel vaporization is relatively good, the glow plug performs hot surface ignition, so a high level of fuel efficiency and output performance can be achieved in the low-load and high-load ranges of the engine. It has the effect of being

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

第1図は本発明の第1の実施例に係る直噴式エンジンの
要部縦断面図、第2図は第1図の■−■要部矢視図、第
3図は第1図に示した直噴式エンジンの点火系のシステ
ム図、第4図は第1図に示り した直噴式エンジンの制御領域図、第→図は本発明の第
2の実施例に係る直噴式エンジンの点火系のタイムチャ
ート図、第6図はその制御フローチャート図、第7図は
本発明の第3の実施例に係る直噴式エンジンの要部縦断
面図、第8図は第7図の■−■要部矢視図、第9図は第
7図に示した直噴式エンジンの第1の変形例に係る直噴
式エンジンの要部縦断面図、第1θ図は第9図のIX 
−IX要部矢視図、第1!図は第7図に示した直噴式エ
ンジンの第2の女形例に係る直噴式エンジンの要部縦断
面図、第12図は第11図のxn−xn要部矢視図、第
13図は第7図に示した直噴式エンジンの第3の変形例
に係る直噴式エンジンの要部縦断面図、第14図は第1
3図のXIV−XIV要部矢視図、第15図は第7図に
示した直噴式エンジンの制御領域図、第16図は第7図
に示した直噴式エンジンの点火系のタイムチャート図、
第17図は第7図に示した直噴式エンジンの制御フロー
チャート図、第18図は本発明の第4の実施例に係る直
噴式エンジンにおける点火系のタイムチャート図、第1
9図はその制御フローチャート図、第20図は燃料噴射
量とグロープラグ表面温度との相関図、第21図は本発
明の第5の実施例に係る直噴式エンジンにおける点火系
のタイムチャート図、第22図はスパークプラグの制御
特性図、第23図は制御フローチャート図、第24図は
ディーゼルエンジンの負荷−燃費特性図である。 !・・・・・シリンダ 2・・・・・シリンダヘッド 3・・・・・ピストン 4・・・・・キャビティ 5・・・・・燃料噴射弁 6・・・・・グロープラグ 7・・・・・スパークプラグ 1!・・・・吸気ボート 12・・・・排気ボート 第9図 第10図 匍4図 第18図 第す図 ÷−低       −→高 ンジン 第24図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the main parts of a direct injection engine according to the first embodiment of the present invention, FIG. FIG. 4 is a control area diagram of the direct injection engine shown in FIG. 1, and FIG. 4 shows the ignition system of a direct injection engine according to a second embodiment of the present invention. , FIG. 6 is a control flowchart, FIG. 7 is a vertical sectional view of main parts of a direct injection engine according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the main part of the direct injection engine according to the first modification of the direct injection engine shown in FIG. 7, and FIG. 1θ is IX in FIG. 9.
-IX main part arrow view, 1st! The figure is a vertical sectional view of the main part of the direct injection engine according to the second female example of the direct injection engine shown in Fig. 7, FIG. 12 is a xn-xn main part arrow view of FIG. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of main parts of a direct injection engine according to a third modification of the direct injection engine shown in FIG.
Fig. 3 is a XIV-XIV main part arrow view, Fig. 15 is a control area diagram of the direct injection engine shown in Fig. 7, and Fig. 16 is a time chart diagram of the ignition system of the direct injection engine shown in Fig. 7. ,
17 is a control flowchart of the direct injection engine shown in FIG. 7, FIG. 18 is a time chart of the ignition system in the direct injection engine according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 9 is a control flowchart, FIG. 20 is a correlation diagram between fuel injection amount and glow plug surface temperature, and FIG. 21 is a time chart of an ignition system in a direct injection engine according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 22 is a control characteristic diagram of a spark plug, FIG. 23 is a control flowchart diagram, and FIG. 24 is a load-fuel consumption characteristic diagram of a diesel engine. ! ...Cylinder 2 ...Cylinder head 3 ...Piston 4 ...Cavity 5 ...Fuel injection valve 6 ...Glow plug 7 ...・Spark plug 1! ...Intake boat 12...Exhaust boat Fig. 9 Fig. 10 Fig. 4 Fig. 18 Fig. S ÷ - Low - → High engine Fig. 24

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、エンジンのキャビティに臨んで補助着火手段を設け
、該キャビティ内に噴射される燃料を上記補助着火手段
により燃焼させるようにした直噴式エンジンであって、
上記補助着火手段としてグロープラグとスパークプラグ
とを備え、エンジンの低負荷域においては上記スパーク
プラグを、またエンジンの高負荷域においては上記グロ
ープラグをそれぞれ選択的に作用させるようにしたこと
を特徴とする直噴式エンジン。
1. A direct injection engine in which an auxiliary ignition means is provided facing a cavity of the engine, and the fuel injected into the cavity is combusted by the auxiliary ignition means,
The auxiliary ignition means includes a glow plug and a spark plug, and the spark plug is selectively activated in a low engine load range, and the glow plug is selectively activated in a high engine load range. A direct injection engine.
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