[go: up one dir, main page]

JP2002155748A - In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

Info

Publication number
JP2002155748A
JP2002155748A JP2000353310A JP2000353310A JP2002155748A JP 2002155748 A JP2002155748 A JP 2002155748A JP 2000353310 A JP2000353310 A JP 2000353310A JP 2000353310 A JP2000353310 A JP 2000353310A JP 2002155748 A JP2002155748 A JP 2002155748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
intake
opening
area
combustion
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.)
Granted
Application number
JP2000353310A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3849422B2 (en
Inventor
Takahiro Kushibe
孝寛 櫛部
Fumiaki Hattori
文昭 服部
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2000353310A priority Critical patent/JP3849422B2/en
Publication of JP2002155748A publication Critical patent/JP2002155748A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3849422B2 publication Critical patent/JP3849422B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層燃焼と均質燃焼とを切り換えて実施する
筒内噴射式火花点火内燃機関において、均質燃焼時には
吸気行程における強い吸気流を気筒内に確実に生成し、
成層燃焼時にはこのような強い吸気流を気筒内に生成し
ないようにして、均質燃焼及び成層燃焼をいずれも良好
なものとすることである。 【解決手段】 吸気ポートの気筒内開口の実質的な面積
を変化させることを可能とする開口面積可変手段(9,
10)を具備し、成層燃焼時には開口面積可変手段によ
って気筒内開口の実質的な面積をほぼ最大とし、均質燃
焼時には開口面積可変手段によって気筒内開口の実質的
な面積を設定面積へ減少させる。
(57) [Summary] In a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine that switches between stratified combustion and homogeneous combustion, a strong intake flow in the intake stroke is reliably generated in the cylinder during homogeneous combustion.
It is an object of the present invention to prevent such a strong intake flow from being generated in a cylinder during stratified combustion, and to improve both homogeneous combustion and stratified combustion. SOLUTION: An opening area variable means (9, 9) capable of changing a substantial area of an in-cylinder opening of an intake port.
10), the substantial area of the in-cylinder opening is substantially maximized by the opening area variable means during the stratified combustion, and the substantial area of the in-cylinder opening is reduced to the set area by the opening area variable means during the homogeneous combustion.

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、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct injection spark ignition internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴
射弁を具備する筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行
程後半に燃料を噴射することにより、点火時点において
着火性の良好な可燃混合気を点火プラグ近傍だけに形成
し、気筒内全体としてリーンな混合気を燃焼可能な成層
燃焼を実現するものである。
2. Description of the Related Art An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder has a good ignitability at the time of ignition by injecting fuel in the latter half of a compression stroke. A combustible air-fuel mixture is formed only in the vicinity of the ignition plug to realize stratified combustion capable of burning a lean air-fuel mixture throughout the cylinder.

【0003】こうして、成層燃焼は燃料消費率の低減に
有効であるが、圧縮行程において噴射された燃料を点火
までの比較的短い時間で気化させなければならず、一般
的な筒内噴射式火花点火内燃機関では、多量の燃料を必
要とする機関高負荷時には成層燃焼を断念し、吸気行程
で燃料を噴射することにより、点火時点において気筒内
に均質混合気を形成する均質燃焼を実施するようになっ
ている。
[0003] As described above, stratified combustion is effective in reducing the fuel consumption rate. However, the fuel injected in the compression stroke must be vaporized in a relatively short time until ignition, and a general in-cylinder injection spark is used. In an ignited internal combustion engine, stratified combustion is abandoned when the engine is at a high load requiring a large amount of fuel, and fuel is injected during an intake stroke to perform homogeneous combustion that forms a homogeneous mixture in a cylinder at the time of ignition. It has become.

【0004】このように、一般的な筒内噴射式火花点火
内燃機関では、成層燃焼と均質燃焼とが切り換えて実施
される。良好な均質燃焼を実現するためには、吸気行程
において気筒内に強い吸気流を生成することが必要であ
る。強い吸気流は、噴射燃料を十分に攪拌し、気筒内に
良好な均質混合気を形成することを可能とすると共に、
点火時点においても吸気流による乱れを気筒内に持続さ
せ、燃焼速度を早めることを可能とする。
As described above, in a general in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, stratified combustion and homogeneous combustion are switched and executed. In order to achieve good homogeneous combustion, it is necessary to generate a strong intake flow in the cylinder during the intake stroke. The strong intake flow allows the injected fuel to be sufficiently agitated and to form a good homogeneous mixture in the cylinder,
Even at the time of ignition, turbulence due to the intake air flow is maintained in the cylinder, and the combustion speed can be increased.

【0005】しかしながら、吸気行程において強い吸気
流を気筒内に生成して、点火まで気筒内に乱れを持続さ
せると、成層燃焼時において、この乱れが、点火プラグ
近傍への可燃混合気の形成を阻害したり、また、点火プ
ラグ近傍に形成された可燃混合気を点火以前に分散させ
たりして、良好な成層燃焼を実現不可能とする。
However, if a strong intake flow is generated in the cylinder during the intake stroke and the disturbance is maintained in the cylinder until ignition, this disturbance causes the formation of a combustible mixture near the spark plug during stratified combustion. Inhibiting the combustible mixture formed in the vicinity of the spark plug or dispersing the combustible air-fuel mixture before ignition makes it impossible to achieve good stratified combustion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、成層燃焼と均質燃焼とを切り換えて実施する筒内噴
射式火花点火内燃機関において、均質燃焼時には吸気行
程における強い吸気流を気筒内に確実に生成し、成層燃
焼時にはこのような強い吸気流を気筒内に生成しないよ
うにして、均質燃焼及び成層燃焼をいずれも良好なもの
とすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a direct injection type spark ignition internal combustion engine which switches between stratified charge combustion and homogeneous charge combustion. Therefore, it is necessary to prevent the generation of such a strong intake flow in the cylinder during stratified charge combustion, thereby improving both homogeneous combustion and stratified charge combustion.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁とを具備し
て成層燃焼と均質燃焼とを切り換えて実施する筒内噴射
式火花点火内燃機関において、吸気ポートの気筒内開口
の実質的な面積を変化させることを可能とする開口面積
可変手段を具備し、前記成層燃焼時には前記開口面積可
変手段によって前記気筒内開口の実質的な面積をほぼ最
大とし、前記均質燃焼時には前記開口面積可変手段によ
って前記気筒内開口の実質的な面積を設定面積へ減少さ
せることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine comprising: a spark plug;
In a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine which includes a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and switches between stratified combustion and homogeneous combustion, a substantial area of a cylinder opening of an intake port is provided. The area of the opening in the cylinder is substantially maximized by the opening area variable means during the stratified combustion, and by the opening area variable means during the homogeneous combustion. A substantial area of the in-cylinder opening is reduced to a set area.

【0008】また、本発明による請求項2に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項1に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記均質燃焼時でも多量
の吸入空気量が必要な時には、前記開口面積可変手段に
よって前記気筒内開口の実質的な面積を前記設定面積よ
り増大することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the first aspect, wherein a large amount of intake air is provided even during the homogeneous combustion. When necessary, the substantial area of the in-cylinder opening is made larger than the set area by the opening area variable means.

【0009】また、本発明による請求項3に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項1又は2に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、前記開口面積可変
手段は、前記吸気ポートを前記気筒内開口近傍から上流
長手方向に少なくとも二分割する隔壁と、前記隔壁によ
って二分割された前記吸気ポートにおける二つの長手方
向部分の一方を閉鎖可能な吸気制御弁とを具備し、前記
成層燃焼時には前記吸気制御弁によって一方の前記長手
方向部分を開放することにより前記気筒内開口の実質的
な面積をほぼ最大とし、前記均質燃焼時には前記吸気制
御弁によって一方の前記長手方向部分を閉鎖することに
より前記気筒内開口の実質的な面積を前記設定面積へ減
少させることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the opening area variable means includes the opening area variable means. A partition that divides the intake port into at least two parts in the upstream longitudinal direction from the vicinity of the opening in the cylinder, and an intake control valve that can close one of two longitudinal parts of the intake port divided into two parts by the partition, During the stratified combustion, one of the longitudinal sections is opened by the intake control valve to substantially maximize the substantial area of the in-cylinder opening, and during the homogeneous combustion, the one longitudinal section is controlled by the intake control valve. By closing, the substantial area of the in-cylinder opening is reduced to the set area.

【0010】また、本発明による請求項4に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項1又は2に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、前記開口面積可変
手段は、前記気筒内開口回りの一部分に形成されたマス
ク壁と、吸気弁のリフト量可変機構とを具備し、前記成
層燃焼時には前記リフト量可変機構によって前記吸気弁
が前記マスク壁を超えるように開弁させられて前記気筒
内開口の実質的な面積をほぼ最大とし、前記均質燃焼時
には前記リフト量可変機構によって前記吸気弁が前記マ
スク壁を越えないように開弁させられて前記気筒内開口
の実質的な面積を前記設定面積へ減少させることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the opening area variable means includes A mask wall formed at a part around the opening in the cylinder, and a lift amount variable mechanism of the intake valve, wherein the lift valve is opened by the lift amount variable mechanism so as to exceed the mask wall during the stratified combustion. To substantially maximize the substantial area of the in-cylinder opening, and during the homogeneous combustion, the lift valve is opened by the lift amount variable mechanism so that the intake valve does not exceed the mask wall. A characteristic area is reduced to the set area.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による筒内噴射式
火花点火内燃機関の第一実施形態を示す概略縦断面図で
ある。同図において、1は吸気ポート、2は排気ポート
である。吸気ポート1は吸気弁3を介して、排気ポート
2は排気弁4を介して、それぞれ気筒内へ通じている。
5はピストンであり、6は気筒上部略中心に配置された
点火プラグであり、7は気筒上部周囲から気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁7
は、燃料のベーパを防止するために、燃焼室内において
吸気流により比較的低温度となる吸気ポート1側に配置
されている。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a direct injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. In the figure, 1 is an intake port, and 2 is an exhaust port. The intake port 1 communicates through the intake valve 3 and the exhaust port 2 communicates through the exhaust valve 4 into the cylinder.
Reference numeral 5 denotes a piston, reference numeral 6 denotes a spark plug disposed substantially at the center of the upper portion of the cylinder, and reference numeral 7 denotes a fuel injection valve for directly injecting fuel from the periphery of the upper portion of the cylinder into the cylinder. Fuel injection valve 7
Is disposed on the intake port 1 side where the temperature becomes relatively low due to the intake air flow in the combustion chamber in order to prevent fuel vapor.

【0012】図2はピストン5の平面図である。図1及
び2に示すように、ピストン5頂面には、凹状のキャビ
ティ8が形成されている。キャビティ8は、ピストン5
頂面の燃料噴射弁7側に偏在している。燃料噴射弁7
は、スリット状の噴孔を有し、燃料を厚さの薄い扇状に
噴射するものである。成層燃焼を実施するためには、図
1及び2に示すように、圧縮行程末期において燃料をピ
ストン5頂面に形成されたキャビティ8内へ噴射する。
斜線で示す噴射直後の燃料は液状であるが、キャビティ
8の底壁8aに沿って進行してキャビティ8の燃料噴射
弁に対向する対向側壁8bによって点火プラグ6近傍に
導かれるまでに気化し、点火時点においては、ドットで
示す着火性の良好な可燃混合気となる。こうして、点火
プラグ6近傍だけに可燃混合気を形成することにより、
気筒内全体としてはリーンな混合気を燃焼可能とする成
層燃焼を実現することが意図されている。
FIG. 2 is a plan view of the piston 5. As shown in FIGS. 1 and 2, a concave cavity 8 is formed on the top surface of the piston 5. The cavity 8 contains the piston 5
It is unevenly distributed on the side of the fuel injection valve 7 on the top surface. Fuel injection valve 7
Has a slit-shaped injection hole, and injects fuel in a thin fan shape. In order to perform stratified combustion, fuel is injected into a cavity 8 formed on the top surface of the piston 5 at the end of the compression stroke, as shown in FIGS.
Although the fuel immediately after the injection indicated by oblique lines is in a liquid state, it proceeds along the bottom wall 8a of the cavity 8 and is vaporized until it is guided to the vicinity of the ignition plug 6 by the opposed side wall 8b of the cavity 8 facing the fuel injection valve. At the time of ignition, a combustible mixture having good ignitability indicated by dots is obtained. Thus, by forming a combustible mixture only near the ignition plug 6,
It is intended to realize stratified combustion that enables a lean air-fuel mixture to be burned as a whole in the cylinder.

【0013】厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、キャビティ
8の底壁8aに沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、キャビティ8の底壁8aの広範囲部分から良好に熱
を吸収することができる。キャビティ8の底壁8a上を
幅方向に拡がった燃料において、燃料中央部は、キャビ
ティ8の対向側壁8bによって上方向に向かう速度成分
が付与され点火プラグ6近傍へ向かい、燃料両側部は、
ピストン平面視において円弧状とされたキャビティ8の
対向側壁8bに対してそれぞれ鋭角に衝突して、上方向
へ向かう速度成分が付与されると共に中央方向へ向かう
速度成分も付与され、点火プラグ6近傍へ向かう。
The fan-shaped fuel spray having a small thickness spreads in the width direction as it travels along the bottom wall 8a of the cavity 8, so that it can absorb heat well from a wide range of the bottom wall 8a of the cavity 8. Can be. In the fuel that has spread in the width direction on the bottom wall 8a of the cavity 8, a velocity component directed upward is given to the central portion of the fuel by the opposing side wall 8b of the cavity 8, and the fuel goes toward the vicinity of the ignition plug 6, and both side portions of the fuel have:
The piston 8 collides at an acute angle with the opposed side wall 8b of the cavity 8 which is formed in an arc shape in a plan view of the piston, so that an upward velocity component and a velocity component toward the center are also applied, and the vicinity of the ignition plug 6 Head to.

【0014】こうして、厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、
従来の円錐状の燃料噴霧に比較して、点火プラグ6近傍
に気化程度の良好な一塊の可燃混合気を形成することが
できる。それにより、成層燃焼時の燃料噴射量を増加さ
せることが可能となり、燃料消費率の低い成層燃焼を高
負荷側へ拡大することができる。しかしながら、本発明
は、このような扇状の燃料噴霧を実現する燃料噴射弁を
必須の構成要素として有するものではなく、円錐状又は
柱状等の燃料噴霧を実現する燃料噴射弁も使用可能であ
る。
Thus, the fan-shaped fuel spray having a small thickness is
Compared with the conventional conical fuel spray, a lump of combustible air-fuel mixture having a good degree of vaporization can be formed near the ignition plug 6. This makes it possible to increase the fuel injection amount during stratified combustion, and to expand stratified combustion with a low fuel consumption rate to a higher load side. However, the present invention does not include a fuel injection valve for realizing such a fan-shaped fuel spray as an essential component, and a fuel injection valve for realizing a conical or columnar fuel spray can also be used.

【0015】扇状の燃料噴霧によっても、機関高負荷時
となって多量の燃料が必要とされる時には、圧縮行程末
期だけで燃料を噴射することが難しくなり、吸気行程で
燃料を噴射して均質燃焼が実施される。
When a large amount of fuel is required due to a high engine load due to the fan-shaped fuel spray, it becomes difficult to inject fuel only at the end of the compression stroke. Combustion is performed.

【0016】良好な成層燃焼を実現するためには、点火
時点において、点火プラグ6近傍に可燃混合気を維持す
ることが必要である。一般的に、吸気行程において吸気
弁3が開弁されると、吸気は吸気ポート1の気筒内開口
周囲全体から気筒内へ導入される。それにより、吸気ポ
ート1の気筒内開口における排気ポート2側からは、主
にシリンダボアの排気ポート2側を下降して吸気ポート
1側を上昇するように気筒内を縦方向に旋回しようとす
る吸気流が発生すると共に、吸気ポート1の気筒内開口
における反排気ポート側からは、主にシリンダボアの吸
気ポート1側を下降して排気ポート2側を上昇するよう
に気筒内を縦方向に旋回しようとする吸気流が発生し、
これら二つの吸気流は気筒内で互いに衝突する。また、
気筒内へ吸気を導入するための吸気ポート1における気
筒内開口の実質的な面積は比較的大きくなるために、気
筒内へ導入される際の吸気流速は全体的に遅くなる。
In order to realize good stratified combustion, it is necessary to maintain a combustible mixture near the spark plug 6 at the time of ignition. Generally, when the intake valve 3 is opened during the intake stroke, intake air is introduced into the cylinder from the entire area around the in-cylinder opening of the intake port 1. As a result, from the exhaust port 2 side of the in-cylinder opening of the intake port 1, the intake air that attempts to turn in the cylinder in the vertical direction so as to descend mainly on the exhaust port 2 side of the cylinder bore and ascend on the intake port 1 side. At the same time as the flow is generated, from the non-exhaust port side of the in-cylinder opening of the intake port 1, let the cylinder bore turn vertically in the cylinder so as to descend mainly on the intake port 1 side and rise on the exhaust port 2 side. The intake air flow that occurs,
These two intake flows collide with each other in the cylinder. Also,
Since the substantial area of the in-cylinder opening in the intake port 1 for introducing the intake air into the cylinder is relatively large, the intake flow velocity when the intake air is introduced into the cylinder is generally slow.

【0017】こうして、前述の二つの吸気流は弱いもの
であるために、互いに衝突することによって吸気行程中
に容易に消滅し、少なくとも圧縮行程後半に気筒内には
乱れが持続していることはなく、気筒内の乱れによって
成層燃焼時の可燃混合気が点火プラグ6近傍に形成され
ることを阻害したり、点火プラグ6近傍に形成された可
燃混合気が点火以前に分散させられるようなことはな
い。こうして、良好な成層燃焼を実現することができ
る。
As described above, since the two intake air flows are weak, they are easily eliminated during the intake stroke by colliding with each other, and the turbulence is maintained in the cylinder at least in the latter half of the compression stroke. In other words, turbulence in the cylinder prevents flammable air-fuel mixture during stratified charge combustion from being formed near the spark plug 6, or flammable air-fuel mixture formed near the ignition plug 6 is dispersed before ignition. There is no. Thus, good stratified combustion can be realized.

【0018】しかしながら、こうして気筒内開口の実質
的な面積をほぼ最大として吸気を導入すると、前述した
ように吸気行程において気筒内には強い吸気流が存在せ
ず、均質燃焼時に燃料噴射弁7から噴射された燃料が吸
気流によって十分に攪拌されて気筒内全体に分散するこ
とがないために、良好な均質混合気を形成することがで
きなくなる。
However, when the intake air is introduced with the substantial area of the in-cylinder opening substantially maximized as described above, a strong intake flow does not exist in the cylinder during the intake stroke as described above, and the fuel injection valve 7 does Since the injected fuel is not sufficiently stirred by the intake air flow and is not dispersed throughout the cylinder, it is impossible to form a good homogeneous air-fuel mixture.

【0019】本実施形態は、成層燃焼及び均質燃焼をい
ずれも良好にすることを意図するものである。本実施形
態において、吸気弁3は、通常のカムによって駆動させ
られるのではなく、例えば、電磁式又は油圧式のアクチ
ュエータ10によって駆動させられるようになってお
り、このアクチュエータ10は作動ストロークを容易に
変化させることができるものである。排気弁4は通常の
カムによって駆動させるようにしても良いが、吸気弁3
のためのアクチュエータ10と同様なアクチュエータ1
1によって駆動させられるようになっている。特に、吸
気弁3のアクチュエータ10は、図3に一点鎖線で示す
ように、吸気弁3の大きなリフト量を実現する第一作動
位置と、図3に実線で示すように、吸気弁3の小さなリ
フト量を実現する第二作動位置との少なくとも二段階の
作動が可能となっている。
This embodiment intends to improve both stratified combustion and homogeneous combustion. In the present embodiment, the intake valve 3 is not driven by a normal cam, but is driven by, for example, an electromagnetic or hydraulic actuator 10, and the actuator 10 can easily operate the stroke. It can be changed. The exhaust valve 4 may be driven by a normal cam.
Actuator 1 similar to actuator 10 for
1 is driven. In particular, the actuator 10 of the intake valve 3 includes a first operating position for realizing a large lift amount of the intake valve 3 as shown by a dashed line in FIG. 3, and a small operating position of the intake valve 3 as shown by a solid line in FIG. At least two-stage operation with the second operation position for realizing the lift amount is possible.

【0020】また、図1及び3に示すように、吸気ポー
ト1の気筒内開口回りにおける排気ポート反対側部分に
は、下方向に突出するマスク壁9が形成されている。前
述したアクチュエータ10の第一作動位置では、大きな
リフト量によって、図3に示すように、吸気弁3がマス
ク壁9を超えるように開弁させられる。それにより、吸
気ポート1の気筒内開口の吸気導入に関する実質的な面
積は最大となる。また、前述したアクチュエータ10の
第二作動位置では、小さなリフト量によって、図3に示
すように、吸気弁3がマスク壁9を超えないように開弁
させられる。それにより、吸気ポート1の気筒内開口の
吸気導入に関する実質的な面積は、マスク壁9によって
覆われていない設定面積となる。
As shown in FIGS. 1 and 3, a mask wall 9 protruding downward is formed in a portion of the intake port 1 around the opening in the cylinder opposite to the exhaust port. In the first operating position of the actuator 10 described above, the intake valve 3 is opened so as to exceed the mask wall 9 by a large lift amount as shown in FIG. Thereby, the substantial area relating to the introduction of intake air at the in-cylinder opening of intake port 1 is maximized. In the second operating position of the actuator 10 described above, the intake valve 3 is opened by a small lift amount so that the intake valve 3 does not exceed the mask wall 9 as shown in FIG. Thereby, the substantial area related to the introduction of the intake air into the in-cylinder opening of the intake port 1 is the set area not covered by the mask wall 9.

【0021】図4は、このような吸気弁1のリフト量を
切り換えるためのマップである。このマップにおいて、
運転領域は、機関回転数と機関負荷とによって三つの領
域A,B,Cに分割されている。運転領域Aは、機関回
転数と機関負荷とがいずれも比較的低い運転領域であ
り、前述した成層燃焼を実施する領域である。この運転
領域Aでは、アクチュエータ10は第一作動位置とされ
る。それにより、吸気弁3は、マスク壁9を超えて開弁
させられ、吸気ポート1の気筒内開口の面積は最大とさ
れるために、前述した一般的な場合と同様に、気筒内へ
導入される吸気流速は全体的に遅くなると共に、主に生
成される二つの吸気流(図3に一点鎖線で示す)は気筒
内を縦方向に旋回する際に互いに衝突して容易に消滅す
るために、圧縮行程において可燃混合気に悪影響を与え
ることはなく、良好な成層燃焼が実現される。
FIG. 4 is a map for switching the lift amount of the intake valve 1 as described above. In this map,
The operating region is divided into three regions A, B, and C according to the engine speed and the engine load. The operation region A is an operation region in which both the engine speed and the engine load are relatively low, and is a region in which the above-described stratified combustion is performed. In this operation region A, the actuator 10 is in the first operating position. As a result, the intake valve 3 is opened beyond the mask wall 9 and the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is maximized, so that the intake valve 3 is introduced into the cylinder as in the general case described above. In addition, the intake air flow velocity is slowed down as a whole, and the two mainly generated intake air flows (indicated by dashed lines in FIG. 3) collide with each other when turning in the cylinder in the vertical direction and easily disappear. In addition, good stratified combustion is realized without adversely affecting the combustible mixture in the compression stroke.

【0022】また、運転領域Bは、機関回転数と機関負
荷とがいずれも比較的高い運転領域であり、この時の比
較的多い必要燃料量を圧縮行程後半だけで噴射すること
は困難となるために、前述した均質燃焼を実施する領域
である。この運転領域Bでは、アクチュエータ10は第
二作動位置とされる。それにより、吸気弁3は、マスク
壁9を超えないように開弁させられ、吸気ポート1の気
筒内開口の面積は設定面積へ減少させられる。それによ
り、気筒内へ導入される吸気流速は速くなると共に、図
3に実線で示すように、主に生成される吸気流は、シリ
ンダボアの排気ポート2側を下降してシリンダボアの吸
気ポート1側を上昇するように旋回するものだけであ
る。こうして、吸気行程において気筒内には一方向の強
い吸気流によって縦方向に旋回する渦が形成され、吸気
行程中に噴射された燃料を十分に攪拌して気筒内全体に
分散させ、良好な均質混合気を形成することが可能とな
る。また、この強い吸気渦は、圧縮行程においても気筒
内を旋回し続け、点火時点において気筒内に乱れをもた
らすために、均質燃焼の燃焼速度を速めることも可能と
する。こうして、良好な均質燃焼が実現される。冷却水
温が低い時には、気筒内での燃料気化が悪化するため
に、均質燃焼運転領域Bを低回転低負荷側へ拡大しても
良い。それにより、比較的必要燃料量が多い成層燃焼領
域は均質燃焼領域とされ、強い吸気流による良好な均質
燃焼が実施される。
The operation region B is an operation region in which both the engine speed and the engine load are relatively high, and it is difficult to inject a relatively large required fuel amount only in the latter half of the compression stroke. Therefore, this is an area where the above-described homogeneous combustion is performed. In this operation region B, the actuator 10 is in the second operation position. Thereby, the intake valve 3 is opened so as not to exceed the mask wall 9, and the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is reduced to the set area. As a result, the flow rate of the intake air introduced into the cylinder is increased, and as shown by the solid line in FIG. Is only the one that turns ascending. Thus, in the intake stroke, a vortex that swirls in the vertical direction due to a strong one-way intake air flow is formed in the cylinder, and the fuel injected during the intake stroke is sufficiently stirred to be dispersed throughout the cylinder, resulting in good uniformity. It is possible to form an air-fuel mixture. In addition, the strong intake vortex continues to swirl in the cylinder even during the compression stroke, causing turbulence in the cylinder at the time of ignition, so that the combustion speed of homogeneous combustion can be increased. Thus, good homogeneous combustion is realized. When the cooling water temperature is low, the fuel vaporization in the cylinder deteriorates. Therefore, the homogeneous combustion operation region B may be expanded to the low rotation and low load side. As a result, the stratified charge combustion region in which the required amount of fuel is relatively large is set as the homogeneous charge combustion region, and favorable homogeneous combustion with a strong intake flow is performed.

【0023】運転領域Cは、運転領域Bよりさらに機関
回転数及び機関負荷が高い領域であり、均質燃焼を実施
する領域であるが、多量の吸気が必要である。この運転
領域Cにおいて、アクチュエータ10を第二作動位置と
すると、吸気ポート1の気筒内開口の実質的な面積が小
さ過ぎて、吸気不足が発生してしまう。それにより、ア
クチュエータ10は第一作動位置とされ、吸気弁3がマ
スク壁9を超えるように開弁させられ、吸気ポート1の
気筒内開口の面積を最大として吸気不足を防止するよう
になっている。この運転領域では、多量の吸気が気筒内
へ導入されるために、成層燃焼時に比較して吸気流速は
大きくなり、吸気行程において成層燃焼時よりは強い乱
れを気筒内に生成することができる。それにより、噴射
燃料を十分に攪拌して良好な均質混合気を形成すること
が可能である。
The operation region C is a region where the engine speed and the engine load are higher than the operation region B, and is a region in which homogeneous combustion is performed, but requires a large amount of intake air. In this operating region C, when the actuator 10 is in the second operating position, the substantial area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is too small, resulting in insufficient intake. As a result, the actuator 10 is set to the first operating position, the intake valve 3 is opened so as to exceed the mask wall 9, and the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is maximized to prevent insufficient intake. I have. In this operation region, a large amount of intake air is introduced into the cylinder, so that the intake flow velocity becomes larger than that in the stratified charge combustion, so that more turbulence can be generated in the cylinder in the intake stroke than in the stratified charge combustion. As a result, it is possible to sufficiently stir the injected fuel to form a good homogeneous mixture.

【0024】本実施形態では、アクチュエータ10は、
吸気弁1のリフト量を二段階に可変とするものとした
が、吸気弁3がマスク壁9を僅かに超えるように開弁さ
せられる吸気弁3の中間リフト量を実現可能とすれば、
前述の運転領域Cにおいて、この中間リフト量で吸気弁
3を開弁させるようにしても良い。こうすることによ
り、吸気ポート1の気筒内開口の面積は、運転領域Bに
おける設定面積より増大させられ、吸気不足を解消する
ことができる。この時、気筒内には主に前述の二つの吸
気流が生成されるが、シリンダボアの吸気ポート1側を
下降して排気ポート2側を上昇して旋回しようとする吸
気流は、速い流速を有するものの絶対量が少なく、絶対
量の多い反対方向の吸気流に取り込まれ、結果的には、
シリンダボアの排気ポート2側を下降して吸気ポート1
側を上昇する旋回流だが形成される。この旋回流によっ
て、良好な均質混合気の形成だけでなく、点火時点の気
筒内乱れによる燃焼速度の向上も実現することが可能と
なる。
In this embodiment, the actuator 10
Although the lift amount of the intake valve 1 is made variable in two steps, if it is possible to realize an intermediate lift amount of the intake valve 3 that is opened so that the intake valve 3 slightly exceeds the mask wall 9,
In the above-mentioned operation region C, the intake valve 3 may be opened with this intermediate lift amount. By doing so, the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is made larger than the set area in the operation region B, and the shortage of intake air can be eliminated. At this time, the above-described two intake flows are mainly generated in the cylinder. However, the intake flow which descends on the intake port 1 side of the cylinder bore and rises on the exhaust port 2 side to turn, has a high flow velocity. It has a small absolute amount of what it has, and is taken into the intake flow in the opposite direction where the absolute amount is large,
Lowering the exhaust port 2 side of the cylinder bore to intake port 1
A swirling flow rising on the side is formed. This swirling flow makes it possible not only to form a good homogeneous air-fuel mixture but also to improve the combustion speed due to in-cylinder turbulence at the time of ignition.

【0025】本実施形態において、マスク壁は、吸気ポ
ート1の気筒内開口回りにおける排気ポート反対側部分
に設けたが、これは本発明を限定するものではなく、図
5に示すように、マスク壁9’を吸気ポートの気筒内開
口回りにおける排気ポート側部分に設けるようにしても
良い。このようなマスク壁9’によっても吸気弁3がマ
スク壁9’を超えるように開弁させられれば、前述同様
に気筒内には強い吸気流の渦が生成されることはなく、
良好な成層燃焼を実現可能である。
In the present embodiment, the mask wall is provided on the portion of the intake port 1 opposite to the exhaust port around the in-cylinder opening, but this is not a limitation of the present invention, and as shown in FIG. The wall 9 'may be provided on the exhaust port side portion around the in-cylinder opening of the intake port. If the intake valve 3 is opened so as to exceed the mask wall 9 'also by such a mask wall 9', a strong intake flow vortex is not generated in the cylinder as described above.
Good stratified combustion can be realized.

【0026】一方、吸気弁3がマスク壁9’を超えない
ように開弁させられれば、前述とは逆に気筒内にはシリ
ンダボアの吸気ポート側を下降して排気ポート側を上昇
する強い縦旋回流が生成され、良好な均質燃焼を実現可
能である。高回転高負荷運転領域Cでは、前述同様に、
気筒内開口の面積を最大としても良く、また、気筒内開
口の面積を通常均質燃焼時の設定面積より増大させるよ
うにしても良く、それにより、吸気不足が発生すること
はなく、良好な均質燃焼を実現可能である。
On the other hand, if the intake valve 3 is opened so as not to exceed the mask wall 9 ', a strong vertical moving down the intake port side of the cylinder bore and ascending the exhaust port side in the cylinder contrary to the above. A swirling flow is generated, and good homogeneous combustion can be realized. In the high rotation high load operation region C, as described above,
The area of the in-cylinder opening may be maximized, and the area of the in-cylinder opening may be made larger than the set area for normal homogeneous combustion. Combustion is feasible.

【0027】また、図6に示すように、又は、図6に示
すのとは反対のように、吸気ポートの気筒内開口回りに
おける排気ポート側と吸気ポート側とのそれぞれ略半分
を取り囲むようにマスク壁9”を設けるようにしても良
い。このようなマスク壁9”によっても吸気弁3がマス
ク壁9”を超えるように開弁させられれば、前述同様に
気筒内には強い吸気流の渦が生成されることはなく、良
好な成層燃焼を実現可能である。
Also, as shown in FIG. 6, or in the opposite direction to that shown in FIG. 6, each half of the exhaust port side and the intake port side around the in-cylinder opening of the intake port is respectively surrounded. A mask wall 9 "may be provided. If the intake valve 3 is opened so as to exceed the mask wall 9" by such a mask wall 9 "as well, a strong intake flow is generated in the cylinder as described above. No vortex is generated, and good stratified combustion can be realized.

【0028】一方、吸気弁3がマスク壁9”を超えない
ように開弁させられれば、特に気筒内を旋回する吸気流
は生成されないが、高速の吸気流が気筒内へ導入される
ことにより気筒内には強い乱れがもたらされ、噴射燃料
が十分に攪拌されることによって十分に均質化された均
質混合気が形成され、良好な均質燃焼を実現することが
できる。高回転高負荷運転領域Cでは、前述同様に、気
筒内開口の面積を最大としても良く、また、気筒内開口
の面積を通常均質燃焼時の設定面積より増大させるよう
にしても良く、それにより、吸気不足が発生することは
なく、良好な均質燃焼を実現可能である。
On the other hand, if the intake valve 3 is opened so as not to exceed the mask wall 9 ″, no intake air flow circulating in the cylinder is generated, but a high-speed intake air flow is introduced into the cylinder. Strong turbulence is generated in the cylinder, and a sufficiently homogenized homogeneous mixture is formed by sufficiently agitating the injected fuel, whereby good homogeneous combustion can be realized. In the region C, the area of the in-cylinder opening may be maximized as described above, and the area of the in-cylinder opening may be made larger than the set area during normal homogeneous combustion. And good homogeneous combustion can be realized.

【0029】図7は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第二実施形態を示す概略縦断面図である。第
一実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実
施形態において、吸気ポート1は、気筒内開口近傍から
上流長手方向に延在する隔壁20によって、排気ポート
2側の第一長手方向部分1aと、反排気ポート2側の第
二長手方向部分1bとに二分割されている。また、シリ
ンダヘッドに接続される吸気ポート延長部21も隔壁に
よって同様に二分割され、第二長手方向部分1bの延長
部分には、この延長部分を閉鎖可能な吸気制御弁23が
配置されている。この吸気制御弁23は、ステップモー
タ等のアクチュエータによって駆動されるものである。
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing a second embodiment of the direct injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from the first embodiment will be described below. In the present embodiment, the intake port 1 is divided into a first longitudinal portion 1a on the exhaust port 2 side and a second longitudinal portion on the side opposite to the exhaust port 2 by a partition wall 20 extending in the upstream longitudinal direction from the vicinity of the opening in the cylinder. 1b. The intake port extension 21 connected to the cylinder head is similarly divided into two by a partition, and an intake control valve 23 capable of closing the extension is disposed in an extension of the second longitudinal portion 1b. . The intake control valve 23 is driven by an actuator such as a step motor.

【0030】隔壁20は、吸気ポート1の気筒内開口近
傍から延在するものであるために、吸気弁3の開閉時に
接触を防止するための切り欠きが形成されている。吸気
弁3及び排気弁4は、通常のカムによって駆動され、特
にリフト量は可変となってはいない。
Since the partition wall 20 extends from the vicinity of the in-cylinder opening of the intake port 1, a notch for preventing contact when the intake valve 3 opens and closes is formed. The intake valve 3 and the exhaust valve 4 are driven by a normal cam, and the lift amount is not particularly variable.

【0031】このように構成された本実施形態におい
て、吸気制御弁23は、図4に示すマップの成層燃焼運
転領域Aにおいて、全開されて吸気ポート1の第二長手
方向部分1bを開放する。それにより、吸気ポート1の
気筒内開口の面積は最大となり、第一実施形態で説明し
たと同様に、気筒内に強い吸気流が発生することはな
く、良好な成層燃焼を実現可能である。
In the present embodiment configured as described above, the intake control valve 23 is fully opened to open the second longitudinal portion 1b of the intake port 1 in the stratified combustion operation region A of the map shown in FIG. Thereby, the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 is maximized, and a strong intake flow is not generated in the cylinder as in the first embodiment, and good stratified combustion can be realized.

【0032】一方、均質燃焼運転領域Bにおいては、吸
気制御弁23は閉弁される。それにより、吸気は吸気ポ
ート1の第一長手方向部分1aからのみ気筒内へ導入さ
れ、これは、吸気ポート1の気筒内開口の実質的な面積
を設定面積へ減少させることとなる。それにより、吸気
は、第一実施形態の図3において説明したように、実線
で示す一方向の高速吸気流として気筒内へ導入され、シ
リンダボアの排気ポート側を下降して吸気ポート側を上
昇する強い縦旋回流を形成する。それにより、第一実施
形態で説明したと同様に、良好な均質燃焼が実現され
る。
On the other hand, in the homogeneous combustion operation region B, the intake control valve 23 is closed. Thereby, intake air is introduced into the cylinder only from the first longitudinal portion 1a of the intake port 1, which reduces the substantial area of the in-cylinder opening of the intake port 1 to a set area. Thereby, as described in FIG. 3 of the first embodiment, the intake air is introduced into the cylinder as a one-way high-speed intake flow indicated by a solid line, and descends on the exhaust port side of the cylinder bore and rises on the intake port side. Form a strong vertical swirling flow. Thereby, similarly to the first embodiment, good homogeneous combustion is realized.

【0033】多量の吸気が必要な均質燃焼運転領域Cに
おいては、吸気制御弁23を全開して吸気ポート1の気
筒内開口の実質的な面積を最大とすれば、第一長手方向
部分1a及び第二長手方向部分1bの両方を使用して吸
気が気筒内へ導入され、吸気不足が発生することは防止
される。この時、第一長手方向部分1a及び第二長手方
向部分1bのそれぞれから気筒内へ導入される吸気流
は、吸気量の増大によって比較的流速が速くなるため
に、気筒内には乱れがもたらされ、良好な均質混合気を
形成することが可能となる。
In the homogeneous combustion operation region C where a large amount of intake air is required, if the intake control valve 23 is fully opened to maximize the substantial area of the in-cylinder opening of the intake port 1, the first longitudinal portion 1a and the Intake is introduced into the cylinder using both of the second longitudinal portions 1b, and the occurrence of insufficient intake is prevented. At this time, the intake air flow introduced into the cylinder from each of the first longitudinal direction portion 1a and the second longitudinal direction portion 1b has a relatively high flow velocity due to an increase in the intake air amount. And a good homogeneous mixture can be formed.

【0034】また、この均質燃焼運転領域Cにおいて、
吸気制御弁23を半開するようにしても良い。こうする
ことにより、吸気ポート1の気筒内開口の面積は、通常
の均質燃焼時における設定面積より増大し、吸気は第一
長手方向部分1a及び第二長手方向部分1bのいずれか
らも気筒内へ導入され、吸気不足を解消することができ
ることに加えて、第二長手方向部分1bから気筒内へ導
入される吸気流は、流速が速いが絶対量が少ないため
に、第一長手方向部分1aから気筒内へ導入される多量
の吸気流に取り込まれ、結果的には、シリンダボアの排
気ポート側を下降して吸気ポート側を上昇する縦旋回流
が形成される。それにより、さらに良好な均質混合気を
形成することができると共に、点火時点において気筒内
に乱れを持続させて燃焼速度を速めることも可能とな
る。
In the homogeneous combustion operation region C,
The intake control valve 23 may be opened halfway. By doing so, the area of the in-cylinder opening of the intake port 1 becomes larger than the set area during normal homogeneous combustion, and the intake air flows into the cylinder from both the first longitudinal portion 1a and the second longitudinal portion 1b. In addition to being able to eliminate the intake shortage, the intake flow introduced into the cylinder from the second longitudinal portion 1b has a high flow velocity but a small absolute amount. A large amount of intake flow introduced into the cylinder is taken in, and as a result, a vertical swirling flow is formed which descends on the exhaust port side of the cylinder bore and rises on the intake port side. As a result, a more favorable homogeneous mixture can be formed, and at the time of ignition, turbulence can be maintained in the cylinder to increase the combustion speed.

【0035】本実施形態において、均質燃焼時に強い吸
気流を発生されるための第一長手方向部分1aは、略半
円形断面としたが、断面積を減少させることなく吸気流
れをさらに滑らかにして吸気流を強めるために、長円形
又は楕円形断面としても良い。また本実施形態では、隔
壁20によって吸気ポート1を排気ポート側の第一長手
方向部分1aと、反排気ポート側の第二長手方向部分1
bとに二分割して、第二長手方向部分1bを吸気制御弁
23によって閉鎖可能としたが、これは本発明を限定す
るものではなく、第二長手方向部分1bに代えて第一長
手方向部分1aを吸気制御弁によって閉鎖可能としても
良い。このような構成では、前述同様な吸気制御弁の開
閉制御によって各運転領域で図5に示す第一実施形態の
変形例と同様な吸気流を生成することができ、成層燃焼
及び均質燃焼をいずれも良好なものとすることができ
る。
In this embodiment, the first longitudinal portion 1a for generating a strong intake flow during homogeneous combustion has a substantially semicircular cross section. However, the intake flow can be made smoother without reducing the sectional area. An oval or elliptical cross section may be used to enhance the intake flow. In this embodiment, the partition 20 separates the intake port 1 into the first longitudinal section 1a on the exhaust port side and the second longitudinal section 1a on the opposite side to the exhaust port.
b, and the second longitudinal portion 1b can be closed by the intake control valve 23, but this does not limit the present invention, and the first longitudinal direction 1b is replaced with the second longitudinal portion 1b. The part 1a may be made closable by an intake control valve. With such a configuration, the same intake flow as in the modification of the first embodiment shown in FIG. 5 can be generated in each operation region by opening and closing control of the intake control valve as described above. Can also be good.

【0036】また、第二実施形態では、横方向の隔壁2
0によって吸気ポート1を長手方向に二分割したが、縦
方向の隔壁によって吸気ポート1を二分割するようにし
ても良い。こうして分割された二つの長手方向部分の一
方を吸気制御弁によって閉鎖可能とすることにより、図
6に示す第一実施形態の変形例と同様な吸気流を生成す
ることができ、成層燃焼及び均質燃焼をいずれも良好な
ものにすることができる。第二実施形態を含めて、この
ように長手方向に二分割された吸気ポート1をさらに長
手方向に分割するのは自由である。
In the second embodiment, the horizontal partition 2
Although the intake port 1 is divided into two in the longitudinal direction by 0, the intake port 1 may be divided into two by a vertical partition. By making one of the two divided longitudinal portions closable by the intake control valve, it is possible to generate an intake air flow similar to the modification of the first embodiment shown in FIG. Both combustions can be good. Including the second embodiment, it is free to further divide the intake port 1 thus divided into two in the longitudinal direction in the longitudinal direction.

【0037】[0037]

【発明の効果】このように本発明による筒内噴射式火花
点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒内へ直接的
に燃料を噴射する燃料噴射弁とを具備して成層燃焼と均
質燃焼とを切り換えて実施する筒内噴射式火花点火内燃
機関において、吸気ポートの気筒内開口の実質的な面積
を変化させることを可能とする開口面積可変手段を具備
し、成層燃焼時には開口面積可変手段によって気筒内開
口の実質的な面積をほぼ最大とし、均質燃焼時には開口
面積可変手段によって気筒内開口の実質的な面積を設定
面積へ減少させるようになっている。それにより、成層
燃焼時には、吸気量も比較的少ないことも相まって、最
大面積とされた吸気ポートの気筒内開口を介して気筒内
へ導入される吸気流は全体的に遅くなり、吸気行程にお
いて気筒内に強い乱れは発生せず、良好な成層燃焼を実
現することができる。一方、均質燃焼時には、吸気ポー
トの気筒内開口の面積は設定面積へ減少させられるため
に、この気筒内開口を介して気筒内へ導入される吸気流
は速いものとなり、吸気行程において気筒内に強い乱れ
をもたらすために、噴射燃料を十分に攪拌して十分に均
質化された均質混合気を気筒内に形成することができ、
良好な均質燃焼を実現することができる。
As described above, according to the direct injection type spark ignition internal combustion engine of the present invention, the engine is provided with the spark plug and the fuel injection valve for directly injecting the fuel into the cylinder. In the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine, the opening area variable means for changing the substantial area of the in-cylinder opening of the intake port is provided. Thus, the substantial area of the in-cylinder opening is substantially maximized, and at the time of homogeneous combustion, the substantial area of the in-cylinder opening is reduced to a set area by the opening area variable means. As a result, at the time of stratified combustion, the intake air flow introduced into the cylinder through the in-cylinder opening of the intake port having the maximum area is generally slowed down due to the fact that the intake air amount is relatively small during the stratified combustion. No strong turbulence occurs in the inside, and good stratified combustion can be realized. On the other hand, during homogeneous combustion, since the area of the cylinder opening of the intake port is reduced to the set area, the intake air flow introduced into the cylinder through this cylinder opening becomes faster, and the intake air flows into the cylinder during the intake stroke. In order to cause strong turbulence, the injected fuel can be sufficiently stirred to form a sufficiently homogenized homogeneous mixture in the cylinder,
Good homogeneous combustion can be realized.

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

【図1】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
一実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a direct injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【図2】図1の筒内噴射式火花点火内燃機関のピストン
平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a piston of the direct injection spark ignition internal combustion engine of FIG. 1;

【図3】図1の筒内噴射式火花点火内燃機関における吸
気弁の可変リフトを説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a variable lift of an intake valve in the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of FIG. 1;

【図4】吸気弁の可変リフト制御及び吸気制御弁の開閉
制御に使用するマップである。
FIG. 4 is a map used for variable lift control of an intake valve and open / close control of an intake control valve.

【図5】図1の筒内噴射式火花点火内燃機関の変形例を
示すシリンダヘッド底面図である。
FIG. 5 is a bottom view of a cylinder head showing a modification of the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of FIG. 1;

【図6】図1の筒内噴射式火花点火内燃機関のもう一つ
の変形例を示すシリンダヘッド底面図である。
FIG. 6 is a bottom view of a cylinder head showing another modification of the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of FIG. 1;

【図7】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
二実施形態を示す概略縦断面図である。
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the direct injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…吸気ポート 2…排気ポート 3…吸気弁 4…排気弁 5…ピストン 6…点火プラグ 7…燃料噴射弁 10,11…アクチュエータ 20…隔壁 23…吸気制御弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake port 2 ... Exhaust port 3 ... Intake valve 4 ... Exhaust valve 5 ... Piston 6 ... Spark plug 7 ... Fuel injection valve 10, 11 ... Actuator 20 ... Partition wall 23 ... Intake control valve

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 13/02 F02D 13/02 G 41/02 310 41/02 310A Fターム(参考) 3G023 AA07 AB03 AC05 AD05 AD06 AD09 AG01 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 DA03 DA14 DC02 DC06 DG08 EA01 EA02 EA11 HA06X HA11Z HA13X HE01Z 3G301 HA16 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F02D 13/02 F02D 13/02 G 41/02 310 41/02 310A F term (reference) 3G023 AA07 AB03 AC05 AD05 AD06 AD09 AG01 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 DA03 DA14 DC02 DC06 DG08 EA01 EA02 EA11 HA06X HA11Z HA13X HE01Z 3G301 HA16

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を
噴射する燃料噴射弁とを具備して成層燃焼と均質燃焼と
を切り換えて実施する筒内噴射式火花点火内燃機関にお
いて、吸気ポートの気筒内開口の実質的な面積を変化さ
せることを可能とする開口面積可変手段を具備し、前記
成層燃焼時には前記開口面積可変手段によって前記気筒
内開口の実質的な面積をほぼ最大とし、前記均質燃焼時
には前記開口面積可変手段によって前記気筒内開口の実
質的な面積を設定面積へ減少させることを特徴とする筒
内噴射式火花点火内燃機関。
1. An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine which includes a spark plug and a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and switches between stratified combustion and homogeneous combustion. An opening area variable means for enabling a substantial area of the in-cylinder opening to be changed, and in the stratified combustion, the substantial area of the in-cylinder opening is substantially maximized by the opening area variable means; An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, wherein a substantial area of the in-cylinder opening is reduced to a set area by the opening area variable means during homogeneous combustion.
【請求項2】 前記均質燃焼時でも多量の吸入空気量が
必要な時には、前記開口面積可変手段によって前記気筒
内開口の実質的な面積を前記設定面積より増大すること
を特徴とする請求項1に記載の筒内噴射式火花点火内燃
機関。
2. The method according to claim 1, wherein when a large amount of intake air is required even during the homogeneous combustion, the substantial area of the in-cylinder opening is increased from the set area by the opening area variable means. 4. The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 前記開口面積可変手段は、前記吸気ポー
トを前記気筒内開口近傍から上流長手方向に少なくとも
二分割する隔壁と、前記隔壁によって二分割された前記
吸気ポートにおける二つの長手方向部分の一方を閉鎖可
能な吸気制御弁とを具備し、前記成層燃焼時には前記吸
気制御弁によって一方の前記長手方向部分を開放するこ
とにより前記気筒内開口の実質的な面積をほぼ最大と
し、前記均質燃焼時には前記吸気制御弁によって一方の
前記長手方向部分を閉鎖することにより前記気筒内開口
の実質的な面積を前記設定面積へ減少させることを特徴
とする請求項1又は2に記載の筒内噴射式火花点火内燃
機関。
3. The opening area variable means includes: a partition that divides the intake port into at least two portions in the upstream longitudinal direction from the vicinity of the in-cylinder opening; and two longitudinal portions of the intake port that are divided into two by the partition. An intake control valve that can be closed at one end, and in the stratified combustion, the intake control valve opens one of the longitudinal portions to substantially maximize the substantial area of the in-cylinder opening; 3. The in-cylinder injection system according to claim 1, wherein the intake control valve sometimes closes one of the longitudinal portions to reduce the substantial area of the in-cylinder opening to the set area. Spark ignition internal combustion engine.
【請求項4】 前記開口面積可変手段は、前記気筒内開
口回りの一部分に形成されたマスク壁と、吸気弁のリフ
ト量可変機構とを具備し、前記成層燃焼時には前記リフ
ト量可変機構によって前記吸気弁が前記マスク壁を超え
るように開弁させられて前記気筒内開口の実質的な面積
をほぼ最大とし、前記均質燃焼時には前記リフト量可変
機構によって前記吸気弁が前記マスク壁を越えないよう
に開弁させられて前記気筒内開口の実質的な面積を前記
設定面積へ減少させることを特徴とする請求項1又は2
に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
4. The opening area variable means includes a mask wall formed around a part around the opening in the cylinder, and a lift amount variable mechanism of an intake valve. The intake valve is opened so as to exceed the mask wall to substantially maximize the substantial area of the in-cylinder opening, and the lift amount variable mechanism prevents the intake valve from exceeding the mask wall during the homogeneous combustion. And reducing the substantial area of the in-cylinder opening to the set area.
4. The in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1.
JP2000353310A 2000-11-20 2000-11-20 In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine Expired - Fee Related JP3849422B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000353310A JP3849422B2 (en) 2000-11-20 2000-11-20 In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000353310A JP3849422B2 (en) 2000-11-20 2000-11-20 In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002155748A true JP2002155748A (en) 2002-05-31
JP3849422B2 JP3849422B2 (en) 2006-11-22

Family

ID=18826091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000353310A Expired - Fee Related JP3849422B2 (en) 2000-11-20 2000-11-20 In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3849422B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188607B2 (en) 2002-07-04 2007-03-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine of compressing and auto-igniting air-fuel mixture and method of controlling such internal combustion engine
JP2007120428A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp Intake port structure for internal combustion engine
DE102010061275A1 (en) 2009-12-22 2011-07-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Injection engine
JP2014070569A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Honda Motor Co Ltd Intake device for internal combustion engine
JP2014070547A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Honda Motor Co Ltd Intake system for internal combustion engine
WO2014196047A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection valve control device
JP2015175283A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
CN110080873A (en) * 2018-01-25 2019-08-02 丰田自动车株式会社 internal combustion engine

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5344703A (en) * 1976-10-05 1978-04-21 Mitsubishi Motors Corp Jet-flow controlling combustion engine
JPS62248819A (en) * 1986-04-22 1987-10-29 Mazda Motor Corp Stratifying combustion type engine
JPH09256858A (en) * 1996-03-21 1997-09-30 Nissan Motor Co Ltd Direct in-cylinder injection spark ignition engine
JPH09317505A (en) * 1996-05-31 1997-12-09 Toyota Motor Corp Lean-burn internal combustion engine
JPH1054242A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Mazda Motor Corp In-cylinder injection type engine
JPH10252477A (en) * 1997-03-13 1998-09-22 Nissan Motor Co Ltd Direct in-cylinder injection spark ignition engine
JPH10299494A (en) * 1997-04-30 1998-11-10 Yamaha Motor Co Ltd Inlet opening structure for in-cylinder fuel injection engine
JPH112133A (en) * 1997-06-12 1999-01-06 Hitachi Ltd Air flow control method and control device for in-cylinder injection engine
JPH1193675A (en) * 1997-09-17 1999-04-06 Nissan Motor Co Ltd In-cylinder injection spark ignition engine
JP2000205004A (en) * 1999-01-12 2000-07-25 Mazda Motor Corp Control device for cylinder injection type engine

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5344703A (en) * 1976-10-05 1978-04-21 Mitsubishi Motors Corp Jet-flow controlling combustion engine
JPS62248819A (en) * 1986-04-22 1987-10-29 Mazda Motor Corp Stratifying combustion type engine
JPH09256858A (en) * 1996-03-21 1997-09-30 Nissan Motor Co Ltd Direct in-cylinder injection spark ignition engine
JPH09317505A (en) * 1996-05-31 1997-12-09 Toyota Motor Corp Lean-burn internal combustion engine
JPH1054242A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Mazda Motor Corp In-cylinder injection type engine
JPH10252477A (en) * 1997-03-13 1998-09-22 Nissan Motor Co Ltd Direct in-cylinder injection spark ignition engine
JPH10299494A (en) * 1997-04-30 1998-11-10 Yamaha Motor Co Ltd Inlet opening structure for in-cylinder fuel injection engine
JPH112133A (en) * 1997-06-12 1999-01-06 Hitachi Ltd Air flow control method and control device for in-cylinder injection engine
JPH1193675A (en) * 1997-09-17 1999-04-06 Nissan Motor Co Ltd In-cylinder injection spark ignition engine
JP2000205004A (en) * 1999-01-12 2000-07-25 Mazda Motor Corp Control device for cylinder injection type engine

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188607B2 (en) 2002-07-04 2007-03-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine of compressing and auto-igniting air-fuel mixture and method of controlling such internal combustion engine
US7320302B2 (en) 2002-07-04 2008-01-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine of compressing and auto-igniting air-fuel mixture and method of controlling such internal combustion engine
JP2007120428A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp Intake port structure for internal combustion engine
DE102010061275A1 (en) 2009-12-22 2011-07-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Injection engine
US9046031B2 (en) 2009-12-22 2015-06-02 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Cylinder injection engine
DE102010061275B4 (en) 2009-12-22 2020-07-16 Subaru Corporation Injection engine
JP2014070569A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Honda Motor Co Ltd Intake device for internal combustion engine
JP2014070547A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Honda Motor Co Ltd Intake system for internal combustion engine
WO2014196047A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection valve control device
JP2015175283A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
CN110080873A (en) * 2018-01-25 2019-08-02 丰田自动车株式会社 internal combustion engine
CN110080873B (en) * 2018-01-25 2021-03-19 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3849422B2 (en) 2006-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3903657B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP3479379B2 (en) In-cylinder injection engine
EP1134400B1 (en) Auto-ignition combustion management in internal combustion engine
US6684848B2 (en) Direct-injection spark-ignition engine
KR19980087224A (en) Cylinder Direct Injection Spark Ignition Engine
JP2000104551A (en) Direct injection gasoline engine
US6851408B2 (en) Direct fuel injection engine
JP2002155748A (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP4306711B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP3379458B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP3633392B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP4258275B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPH11200867A (en) Cylinder fuel injection engine
JP2004108161A (en) In-cylinder internal combustion engine
JP4207481B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP2003106158A (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP2004019596A (en) Spark ignition type direct-injection engine
JP3724045B2 (en) Engine intake system
JPH08121173A (en) In-cylinder injection spark ignition engine
JP3903200B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP3838346B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP2003003854A (en) In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine and method for forming air-fuel mixture in in-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine
JP3468055B2 (en) Lean-burn internal combustion engine
JP3976153B2 (en) Direct injection spark ignition engine
JP2004332554A (en) Direct resentment spark ignition engine

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060315

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060821

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130908

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees