JP2006250050A - In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、筒内に燃料を直接に噴射する筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関し、特に、その噴射時期および点火時期の制御に関する。 The present invention relates to an in-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, and more particularly to control of the injection timing and ignition timing.
特許文献1には、排気浄化用の触媒コンバータが活性温度よりも低い未暖機状態にあるときに、圧縮行程中に燃料噴射を行い、かつ、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させる技術が開示されている。
内燃機関冷機時の触媒の早期活性化を図るべく排気ガス温度を昇温させるとともにHCを低減するためには、点火時期をなるべく大きく遅角させることが望ましいが、点火時期を大幅に遅角すると、燃焼安定度が悪化するため、燃焼安定度の観点から定まるある限界よりも遅角することはできない。特許文献1のような従来の技術では、特に冷機時のような条件下において、安定した燃焼の確保が難しく、燃焼安定度から定まる点火時期の遅角限界が比較的進み側にあり、十分な点火時期の遅角を実現することができない。
In order to raise the exhaust gas temperature and reduce HC in order to achieve early activation of the catalyst when the internal combustion engine is cold, it is desirable to retard the ignition timing as much as possible, but if the ignition timing is significantly retarded Since the combustion stability deteriorates, it cannot be retarded from a certain limit determined from the viewpoint of combustion stability. In the conventional technique such as
本発明は、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、点火プラグを備え、かつピストンが上死点付近にあるときに上記燃料噴射弁から噴射された噴霧が燃焼室内壁面に衝突することなく点火プラグに到達可能な筒内直接噴射式火花点火内燃機関を前提としており、その制御装置として、排気ガス温度の昇温が要求されたときに、上死点噴射運転モードとして、燃料噴射を、噴射開始時期が圧縮上死点前で噴射終了時期が圧縮上死点後となるように圧縮上死点を跨ぐ期間に行い、かつ、上記噴射開始時期から遅れた圧縮上死点後に点火を行うとともに、この圧縮上死点を跨ぐ期間の主噴射に先だって、燃料の一部を早期噴射として噴射することを特徴としている。 The present invention includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder, an ignition plug, and spray injected from the fuel injection valve when the piston is near top dead center. It is premised on an in-cylinder direct injection spark-ignition internal combustion engine that can reach the spark plug without any operation. The injection is performed in a period straddling the compression top dead center so that the injection start time is before the compression top dead center and the injection end time is after the compression top dead center, and after the compression top dead center delayed from the injection start time. In addition to performing ignition, a part of the fuel is injected as an early injection prior to the main injection in a period across the compression top dead center.
図1は、本発明の上死点噴射運転モードにおける燃料噴射期間および点火時期を筒内圧変化とともに例示したものであり、図示するように、主噴射I1とこれに先立つ早期噴射I2とが行われるが、本発明では、基本的に、主噴射I1によって燃焼が成立する。この主噴射I1は、噴射開始時期ITSが圧縮上死点(TDC)前、噴射終了時期ITEが圧縮上死点(TDC)後となる。その間の噴射期間Tの長さは、噴射量に相当する。点火時期ADVは、圧縮上死点(TDC)後であり、噴射開始時期ITSから所定クランク角(例えば10°CA〜25°CA)遅れた時期となる。この遅れ期間Dは、一般に、燃料噴射弁から点火プラグまでの距離に相関する。 FIG. 1 exemplifies the fuel injection period and ignition timing in the top dead center injection operation mode of the present invention together with the in-cylinder pressure change. As shown in the figure, main injection I1 and early injection I2 preceding this are performed. However, in the present invention, combustion is basically established by the main injection I1. In the main injection I1, the injection start timing ITS is before the compression top dead center (TDC), and the injection end timing ITE is after the compression top dead center (TDC). The length of the injection period T during that time corresponds to the injection amount. The ignition timing ADV is after compression top dead center (TDC), and is a timing delayed by a predetermined crank angle (for example, 10 ° CA to 25 ° CA) from the injection start timing ITS. This delay period D generally correlates with the distance from the fuel injection valve to the spark plug.
なお、圧縮上死点(TDC)を中心として前半の圧縮上死点前の期間と後半の圧縮上死点後の期間とがほぼ等しくなるように、噴射開始時期ITSおよび噴射終了時期ITEを制御するようにしてもよい。 The injection start timing ITS and the injection end timing ITE are controlled so that the period before the compression top dead center in the first half and the period after the compression top dead center in the second half are substantially equal with the compression top dead center (TDC) as the center. You may make it do.
図2は、内燃機関の1サイクル中のピストンストロークによるピストン位置変化量と燃焼室の体積変化量とを示したものである。図示するように、単位クランク角当たりの変化量は、ストロークの中間位置付近で最も大きく、下死点(BDC)付近ならびに上死点(TDC)付近では、非常に小さい。従って、本発明で燃料噴射を行う圧縮上死点付近は、ピストン位置変化や体積変化が非常に小さく、ピストンの動き等に影響されない安定した場が形成され得る。 FIG. 2 shows the piston position change amount and the combustion chamber volume change amount due to the piston stroke in one cycle of the internal combustion engine. As shown in the figure, the amount of change per unit crank angle is the largest near the middle position of the stroke, and is very small near the bottom dead center (BDC) and near the top dead center (TDC). Therefore, in the vicinity of the compression top dead center where the fuel injection is performed in the present invention, the piston position change and volume change are very small, and a stable field that is not affected by the piston movement or the like can be formed.
また、筒内には、吸気行程において、スワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのガス流動が発生し、圧縮行程においても残存しているが、このようなスワール流やタンブル流といった大きな流れは、ピストンが圧縮上死点付近に達して燃焼室が狭小なものとなると、急激に崩壊する。図3は、種々の機関回転数の下での燃焼室内の大きな流れの流速変化を示したものであり、図示するように、回転数に応じた強さのスワール流ないしタンブル流が発生するが、圧縮上死点(360°CA)に達する前に、急激に崩壊する。従って、本発明において圧縮上死点付近で噴射された燃料噴霧は、スワール流やタンブル流のような大きな流れにより動かされることがなく、点火プラグに対し、常に安定した形で噴霧を形成することが可能である。 In the cylinder, a relatively large gas flow such as a swirl flow or a tumble flow is generated in the intake stroke and remains in the compression stroke. However, a large flow such as a swirl flow or a tumble flow is When the piston reaches near the compression top dead center and the combustion chamber becomes narrow, it collapses rapidly. FIG. 3 shows a change in flow velocity of a large flow in the combustion chamber under various engine speeds. As shown in the figure, a swirl flow or a tumble flow having a strength corresponding to the rotation speed is generated. Collapses rapidly before reaching compression top dead center (360 ° CA). Therefore, in the present invention, the fuel spray injected near the compression top dead center is not moved by a large flow such as a swirl flow or a tumble flow, and always forms a spray in a stable manner on the spark plug. Is possible.
一方、上記のスワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのエネルギは、その流れの崩壊に伴って、微小な乱れへと遷移する。従って、燃焼室内の微小な乱れは、圧縮上死点の直前に、急激に増大する。図4は、図3に示した流れの崩壊に伴って生じる微小な乱れの強さを、流速に換算していわゆる乱れ流速として示したものであり、図示するように、圧縮上死点直前に、乱れが大きく増加する。このような微小な乱れは、燃焼場の活性化に寄与し、燃焼改善作用が得られる。 On the other hand, the energy of a relatively large flow such as the swirl flow or the tumble flow described above transitions to minute turbulence as the flow collapses. Therefore, the minute disturbance in the combustion chamber increases rapidly just before the compression top dead center. FIG. 4 shows the intensity of the minute turbulence caused by the collapse of the flow shown in FIG. 3 as a so-called turbulent flow rate converted to a flow velocity, and as shown in the figure, immediately before the compression top dead center. , Disturbances increase greatly. Such minute disturbances contribute to the activation of the combustion field, and a combustion improving action is obtained.
つまり、燃料が噴射される圧縮上死点付近での燃焼室内の場は、噴霧を動かしてしまうような大きな流れが存在せず、かつ燃焼を活発化させる微小な乱れが多く存在し、しかも、ピストンの動きに対し非常に安定した場となる。従って、圧縮上死点よりも遅角した点火時期でもって、安定した燃焼が可能であり、燃焼安定度の上で制限される点火時期の遅角限界が、より遅角側となる。そのため、点火時期の大幅な遅角により、排気ガス温度を大幅に昇温させることができ、かつHC排出量が低減する。 In other words, the field in the combustion chamber near the compression top dead center where the fuel is injected does not have a large flow that moves the spray, and there are many minute disturbances that activate the combustion, It is a very stable place against the movement of the piston. Therefore, stable combustion is possible with the ignition timing retarded from the compression top dead center, and the retard limit of the ignition timing that is limited in terms of combustion stability is on the retard side. For this reason, the exhaust gas temperature can be significantly increased by a large retardation of the ignition timing, and the HC emission amount is reduced.
ここで、内燃機関の基本的な性質として、HCの発生を少なくする上では、主噴射I1として圧縮上死点付近で噴射された噴霧が燃焼室内壁面(ピストン頂面を含む)に衝突することなく点火プラグ付近に到達し、かつ噴霧が上記燃焼室内壁面に達する前に点火されることが望ましい。つまり、噴霧が燃焼室内壁面のどこにも付着せずに燃焼することがHC低減の上で望ましい。しかし、このように噴霧が燃焼室内壁面と干渉せずに燃焼する場合、噴霧自体が持つエネルギによって燃焼が比較的短時間で終了し、燃焼が緩慢に進行する場合に比べると排気ガス温度は低くなる。換言すれば、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させることで、排気ガス温度は十分に高くなるものの、噴霧が燃焼室内壁面のどこにも付着せずに燃焼する構成であると、燃焼が短時間で終了するため、排気ガス温度を最大限に高めることができない。 Here, as a basic property of the internal combustion engine, in order to reduce the generation of HC, the spray injected near the compression top dead center as the main injection I1 collides with the combustion chamber wall surface (including the piston top surface). It is desirable to ignite before reaching the spark plug and before the spray reaches the combustion chamber wall surface. That is, it is desirable in terms of HC reduction that the spray burns without adhering anywhere on the wall surface of the combustion chamber. However, when the spray burns without interfering with the wall surface of the combustion chamber in this way, the exhaust gas temperature is lower than when the combustion is completed in a relatively short time due to the energy of the spray itself and the combustion proceeds slowly. Become. In other words, by retarding the ignition timing from the compression top dead center, the exhaust gas temperature becomes sufficiently high, but if the spray burns without adhering anywhere on the wall surface of the combustion chamber, Since the process is completed in a short time, the exhaust gas temperature cannot be maximized.
そこで、本発明では、図1に示したように、圧縮上死点を跨ぐ期間の主噴射I1に先だって、燃料の一部を早期噴射I2として噴射する。この早期噴射I2は、下死点より前の吸気行程中に行ってもよく、あるいは、図示するように、圧縮行程中に行ってもよい。 Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, a part of the fuel is injected as the early injection I2 prior to the main injection I1 in the period across the compression top dead center. This early injection I2 may be performed during the intake stroke before the bottom dead center, or may be performed during the compression stroke, as shown.
このように吸気行程もしくは圧縮行程において早期噴射I2として噴射された燃料は、主噴射I1の噴射時期前に筒内に拡散しているため、主噴射I1による噴霧に点火されて燃焼が開始したときに、燃焼室全体としては相対的に緩慢に燃焼が行われる。そのため、排気ガス温度がより高く得られる。 Since the fuel injected as the early injection I2 in the intake stroke or the compression stroke is diffused in the cylinder before the injection timing of the main injection I1 in this way, when the combustion is started by being ignited by the spray by the main injection I1. In addition, the combustion chamber as a whole burns relatively slowly. Therefore, a higher exhaust gas temperature can be obtained.
この発明によれば、点火時期を圧縮上死点よりも大幅に遅角させた状態で安定した燃焼を得ることができ、例えば内燃機関の冷機時に、排気ガス温度を昇温させて触媒の早期活性化を図ることができるとともに、HC排出量の低減が可能となる。特に、燃料の一部を早期噴射として予め筒内に供給しておくことで、排気ガス温度を最大限に高めることができる。 According to the present invention, stable combustion can be obtained in a state where the ignition timing is significantly retarded from the compression top dead center. For example, when the internal combustion engine is cold, the exhaust gas temperature is raised and the catalyst is accelerated. Activation can be achieved and HC emissions can be reduced. In particular, exhaust gas temperature can be maximized by supplying a part of the fuel into the cylinder in advance as early injection.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5〜図7は、この発明が適用される筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一実施例を示しており、特に、図5,図6は、一つの気筒の構成を示し、図7は機関全体のシステム構成を示している。 5 to 7 show an embodiment of a direct injection type spark ignition internal combustion engine to which the present invention is applied. In particular, FIGS. 5 and 6 show the configuration of one cylinder. Indicates the system configuration of the entire organization.
図5,図6に示すように、シリンダブロック1に形成されたシリンダ2にピストン3が摺動可能に配置されているとともに、シリンダブロック1上面に固定されたシリンダヘッド4と上記ピストン3との間に、燃焼室5が形成されている。上記シリンダヘッド4には、吸気弁6によって開閉される吸気ポート7と、排気弁8によって開閉される排気ポート9と、が形成されている(図7参照)。1つの気筒に対し、一対の吸気弁6と一対の排気弁8とが設けられており、これらの4つの弁に囲まれた燃焼室5天井面中心部に、点火プラグ10が配置されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
上記シリンダヘッド4の吸気ポート7の下側、より詳しくは一対の吸気ポート7の中間部の位置には、筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁15が配置されている。この燃料噴射弁15は、平面図上において図示せぬピストンピンと直交する方向に沿って燃料を噴射するように配置されているとともに、図5の断面図上において、斜め下方に向かって配置されているが、噴霧の方向は、燃料噴射弁15自体の中心線とはやや異なり、ピストン3が上死点付近にある位置においても、噴霧がピストン3頂面に衝突せずに狭い燃焼室5の空間を通るように、シリンダ軸線と直交する平面にほぼ沿って燃料を噴射する。特に、図5,図6に噴霧fの形状を示すように、シリンダ軸線と直交する平面にほぼ沿って拡がる偏平な扇形の噴霧形状を有し、燃焼室5の内壁面(ピストン3頂面を含む)のどこにも衝突することなく噴霧が点火プラグ10近傍に到達する(全ての噴霧が燃焼室の内壁面のどこにも衝突しないタイミングで、噴霧の一部は点火プラグ10近傍に到達する)ようになっている。このような噴霧形状を実現するために、燃料噴射弁15としては、多数の微細な噴孔を備えたマルチホール型燃料噴射弁が用いられている。
A
図7に示すように、この実施例の内燃機関は、例えば直列4気筒機関であり、各気筒の排気ポート9が接続された排気通路21に、排気浄化用の触媒コンバータ22が設けられており、その上流側に、酸素センサ等の空燃比センサ23が配置されている。また、各気筒の吸気ポート7が接続された吸気通路24は、その入口側に、制御信号により開閉される電子制御スロットル弁25を備えている。上記排気通路21と上記吸気通路24との間には、排気還流通路26が設けられており、その途中に、排気還流制御弁27が介装されている。また、各気筒のタンブル制御弁12は、ソレノイドバルブ28を介して導入される吸入負圧により動作する負圧式タンブル制御アクチュエータ29によって、一斉に開閉される構成となっている。
As shown in FIG. 7, the internal combustion engine of this embodiment is, for example, an in-line four-cylinder engine, and a
また、上記燃料噴射弁15には、燃料ポンプ31およびプレッシャレギュレータ32によって適宜な圧力に調圧された燃料が、燃料ギャラリ33を介して供給されている。従って、各気筒の燃料噴射弁15が制御パルスにより開弁することで、その開弁期間に応じた量の燃料が噴射される。また、各気筒の点火プラグ10は、イグニッションコイル34に接続されている。
The
上記内燃機関の燃料噴射時期や噴射量、点火時期等は、コントロールユニット35によって制御される。このコントロールユニット35には、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ30の検出信号や、クランク角センサ36の検出信号、空燃比センサ23の検出信号、冷却水温を検出する水温センサ37の検出信号、等が入力されている。
The fuel injection timing, injection amount, ignition timing, etc. of the internal combustion engine are controlled by the
上記のように構成された内燃機関においては、暖機が完了した後の状態、例えば冷却水温が80℃を越えているときには、通常の成層燃焼運転および均質燃焼運転が行われる。 In the internal combustion engine configured as described above, when the warm-up is completed, for example, when the cooling water temperature exceeds 80 ° C., normal stratified combustion operation and homogeneous combustion operation are performed.
すなわち、低速低負荷側の所定の領域では、通常の成層燃焼運転モードとして、圧縮行程の適宜な時期に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前の時期に点火が行われる。なお、この運転モードでは、圧縮上死点前に必ず燃料噴射が終了する。ここでは、平均的な空燃比がリーンとなった成層燃焼が実現される。 That is, in a predetermined region on the low speed and low load side, as a normal stratified combustion operation mode, fuel injection is performed at an appropriate time in the compression stroke, and ignition is performed at a time before compression top dead center. In this operation mode, fuel injection always ends before compression top dead center. Here, stratified combustion with an average air-fuel ratio lean is realized.
また、暖機完了後の高速高負荷側の所定の領域では、通常の均質燃焼運転モードとして、吸気行程中に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前のMBT点において点火が行われる。この場合は、燃料は筒内で均質な混合気となり、基本的に理論空燃比近傍で運転が行われる。 In a predetermined region on the high speed and high load side after completion of warm-up, fuel injection is performed during the intake stroke as a normal homogeneous combustion operation mode, and ignition is performed at the MBT point before compression top dead center. In this case, the fuel becomes a homogeneous air-fuel mixture in the cylinder and is basically operated near the stoichiometric air-fuel ratio.
これに対し、内燃機関の冷却水温が80℃以下のとき、つまり暖機が完了していない状態では、触媒コンバータ22の活性化つまり温度上昇の促進とHC排出量低減のために、上死点噴射運転モードとなる。この上死点噴射運転モードでは、前述した図1に示したように、主噴射I1とこれに先立つ早期噴射I2とが行われる。主噴射I1は、噴射開始時期ITSが圧縮上死点(TDC)前、噴射終了時期ITEが圧縮上死点(TDC)後となり、圧縮上死点を跨いで燃料噴射が行われる。点火時期ADVは、圧縮上死点(TDC)後となり、噴射開始時期ITSから10°CA〜25°CA遅れた時期に点火される。この遅れ期間の間に、燃料噴霧がちょうど点火プラグ10付近に到達し、点火プラグ10付近に可燃混合気を形成するので、確実に着火燃焼に至り、成層燃焼が行われる。このとき、燃料噴射量は、早期噴射I2を合わせて平均的な空燃比が理論空燃比となるように制御される。
On the other hand, when the cooling water temperature of the internal combustion engine is 80 ° C. or lower, that is, when the warm-up is not completed, the top dead center is used to activate the
本実施例では、上記の燃料噴射時期は、噴射開始時期ITSが所定のクランク角となるように制御され、噴射終了時期ITEは、この噴射開始時期ITSと燃料噴射量(噴射時間)とによって定まる。なお、燃料噴射期間における圧縮上死点前の期間と圧縮上死点後の期間とが等しくなるように、燃料噴射量に基づき、噴射開始時期ITSと噴射終了時期ITEとを求めるようにすることも可能である。 In this embodiment, the fuel injection timing is controlled so that the injection start timing ITS becomes a predetermined crank angle, and the injection end timing ITE is determined by the injection start timing ITS and the fuel injection amount (injection time). . The injection start timing ITS and the injection end timing ITE are obtained based on the fuel injection amount so that the period before the compression top dead center and the period after the compression top dead center in the fuel injection period are equal. Is also possible.
前述したように、この上死点噴射運転モードにおいて燃料が噴射される圧縮上死点付近での燃焼室内の場は、大きな流れの崩壊により噴霧を動かしてしまうような大きな流れが存在せず、かつ大きな流れの崩壊に伴い、燃焼を活発化させる微小な乱れが多く存在し、しかも、ピストンの動きに対し非常に安定した場となる。そして、このように大きな流れが存在しない安定した場の中で、高圧で燃料噴射を行うことにより、噴霧自体のエネルギによって筒内に微小な乱れを積極的に生成することができる。従って、圧縮上死点よりも遅角した点火時期でもって、安定した燃焼が可能であり、燃焼安定度の上で制限される点火時期の遅角限界が、より遅角側となる。そのため、点火時期の大幅な遅角により、排気ガス温度を大幅に昇温させることができ、かつHC排出量が低減する。 As described above, the field in the combustion chamber near the compression top dead center where fuel is injected in this top dead center injection operation mode does not have a large flow that causes the spray to move due to the collapse of the large flow, Along with the collapse of the large flow, there are many minute disturbances that activate the combustion, and the field becomes very stable against the movement of the piston. Then, by performing fuel injection at a high pressure in a stable field where there is no such a large flow, minute turbulence can be positively generated in the cylinder by the energy of the spray itself. Therefore, stable combustion is possible with the ignition timing retarded from the compression top dead center, and the retard limit of the ignition timing that is limited in terms of combustion stability is on the retard side. For this reason, the exhaust gas temperature can be significantly increased by a large retardation of the ignition timing, and the HC emission amount is reduced.
早期噴射I2は、主噴射I1に先立って圧縮行程中もしくは吸気行程中に燃料の一部を噴射するものであって、この早期噴射I2として噴射された燃料は、主噴射I1の噴射時期前に筒内に拡散(圧縮行程中に噴射された場合には、ある程度拡散した混合気の塊となり、吸気行程中に噴射された場合には、均質な希薄混合気となる)している。そして、主噴射I1による噴霧に点火されて燃焼が開始した後に、この早期噴射I2の燃料による燃焼が継続されるため、全体として燃焼の期間が長くなり、排気ガス温度がより高く得られる。 The early injection I2 injects a part of fuel during the compression stroke or the intake stroke prior to the main injection I1, and the fuel injected as the early injection I2 is injected before the injection timing of the main injection I1. It diffuses into the cylinder (when it is injected during the compression stroke, it becomes a mass of air-fuel mixture diffused to some extent, and when it is injected during the intake stroke, it becomes a homogeneous lean air-fuel mixture). And since the combustion by the fuel of this early injection I2 is continued after being ignited by the spray by the main injection I1 and starting combustion, the combustion period becomes longer as a whole, and the exhaust gas temperature can be higher.
図8は、(1)のように主噴射I1のみで燃料の全量を噴射する場合と、(2)のように主噴射I1に先立って早期噴射I2を加えた場合と、の熱発生の特性を対比して示したものであり、図示するように、主噴射I1のみの場合は、実線で示すように、短期間で燃焼が完了する。これに対し、早期噴射I2を加えた場合は、破線で示すように、燃焼期間が長くなり、これに伴って排気ガス温度が高く得られる。なお、これは、圧縮行程中に早期噴射I2を行った例である。 FIG. 8 shows the heat generation characteristics when the entire amount of fuel is injected only by the main injection I1 as in (1) and when the early injection I2 is added prior to the main injection I1 as in (2). As shown in the figure, in the case of only the main injection I1, as shown by the solid line, the combustion is completed in a short period of time. On the other hand, when the early injection I2 is added, as shown by the broken line, the combustion period becomes longer, and accordingly, the exhaust gas temperature is increased. This is an example in which the early injection I2 is performed during the compression stroke.
また、図9は、主噴射I1のみの場合(実線)と早期噴射I2を加えた場合(破線)とについて、(a)燃焼安定性(筒内圧PiのばらつきσPi)と、(b)排気ガス温度、の特性を対比して示したものである。燃焼安定性の悪化を示す筒内圧ばらつきσPiは、点火時期を遅角させていくと、ある点で急速に増加(つまり燃焼不安定化)するが、図示するように、早期噴射I2を加えた場合(破線)の方が、より進角側で燃焼不安定化する。換言すれば、早期噴射I2を加えた場合の方が、点火時期の遅角が制限される。これは、上述した理由による。しかしながら、排気ガス温度の特性としては、(b)のように、早期噴射I2を加えた場合(破線)の方が主噴射I1のみの場合(実線)よりも全体的に高いので、点火時期をそれぞれの安定限界で運転するものとすると、そのときの排気ガス温度は、それぞれT1,T2のようになり、やはり早期噴射I2を加えた場合(T2)の方が主噴射I1のみの場合(T1)よりも高くなる。従って、冷機時に、触媒コンバータ22をより早期に活性化できる。
FIG. 9 shows (a) combustion stability (variation σPi of in-cylinder pressure Pi) and (b) exhaust gas when only the main injection I1 (solid line) and when the early injection I2 is added (broken line). This is a comparison of temperature characteristics. The in-cylinder pressure variation σPi indicating deterioration in combustion stability rapidly increases at a certain point (that is, combustion instability) as the ignition timing is retarded, but as shown in FIG. In the case (broken line), combustion becomes more unstable on the more advanced side. In other words, the retard of the ignition timing is limited when the early injection I2 is added. This is for the reason described above. However, as shown in (b), the exhaust gas temperature characteristics are generally higher when the early injection I2 is added (broken line) than when only the main injection I1 (solid line). Assuming that the engine is operated at each stability limit, the exhaust gas temperatures at that time are T1 and T2, respectively, and the case where the early injection I2 is added (T2) is the case where only the main injection I1 (T1) ). Therefore, the
次に、図10は、早期噴射I2を吸気行程中に行った場合(実線)と圧縮行程中で行った場合(破線)とについて、内燃機関のHCの排出量(所謂エンジン・アウトHC)を比較したものであり、図示するように、HCの排出量の点では、圧縮行程中の方が有利となる。これは、吸気行程中に燃料を噴射すると、燃焼室5内のクレビス等によるHC生成が多くなるものと考えられる。
Next, FIG. 10 shows the HC emission amount of the internal combustion engine (so-called engine-out HC) when the early injection I2 is performed during the intake stroke (solid line) and when it is performed during the compression stroke (broken line). As shown in the drawing, as shown in the drawing, the HC discharge amount is more advantageous during the compression stroke. This is considered that when fuel is injected during the intake stroke, HC generation due to clevis or the like in the
3…ピストン
5…燃焼室
10…点火プラグ
15…燃料噴射弁
3 ...
Claims (7)
The control device for a direct injection spark ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the ignition is performed by the spark plug before the spray reaches the wall surface of the combustion chamber.
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