JP2010037964A - Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine - Google Patents
Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010037964A JP2010037964A JP2008198890A JP2008198890A JP2010037964A JP 2010037964 A JP2010037964 A JP 2010037964A JP 2008198890 A JP2008198890 A JP 2008198890A JP 2008198890 A JP2008198890 A JP 2008198890A JP 2010037964 A JP2010037964 A JP 2010037964A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- valve
- flow
- combustion chamber
- injection
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】成層燃焼に適した混合気の新たな形成方法を提供する。
【解決手段】燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁18と燃料噴射弁により噴射された燃料噴霧の広がり角を調整する燃料噴霧広がり角調整手段とを具備し、圧縮行程開始後、燃焼室5内のガスが吸気弁6を介して吸気通路7内に逆流し始めた後に吸気弁6を閉弁する筒内噴射式火花点火内燃機関において、逆流するガス流れの流速が吸気弁6の配置に応じた所定の分布を燃焼室5内に有し、成層燃焼をすべきとき、圧縮行程中に分布中最も流速の早い領域に向け均質燃焼時よりも小さい燃料噴霧の広がり角で燃料噴射を行い、噴射された燃料が燃焼室5から吸気弁6に向かうガス流れによって点火栓10に向け偏向されるように燃料噴射時期を設定する。
【選択図】図4A new method of forming an air-fuel mixture suitable for stratified combustion is provided.
A fuel injection valve 18 for injecting fuel into a combustion chamber and fuel spray spread angle adjusting means for adjusting the spread angle of fuel spray injected by the fuel injection valve are provided, and after the compression stroke starts, the combustion chamber 5 In a direct injection spark ignition internal combustion engine that closes the intake valve 6 after the internal gas starts to flow back into the intake passage 7 via the intake valve 6, the flow rate of the backflow gas flow is determined by the arrangement of the intake valve 6. When the combustion chamber 5 has a predetermined distribution corresponding to the stratified charge combustion, the fuel injection is performed with a smaller fuel spray spread angle toward the region with the fastest flow velocity during the compression stroke than in the homogeneous combustion. The fuel injection timing is set so that the injected fuel is deflected toward the spark plug 10 by the gas flow from the combustion chamber 5 toward the intake valve 6.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。 The present invention relates to a direct injection spark ignition internal combustion engine.
燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた均質燃焼を行う筒内噴射式火花点火内燃機関において、圧縮行程開始後、燃焼室内のガスが吸気弁を介して吸気通路内に逆流し始めた後に吸気弁を閉弁し、吸気弁閉弁後に燃料を噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関が公知である(特許文献1参照)。この内燃機関によれば、圧縮行程開始後、燃焼室内のガスが吸気弁を介して吸気通路内に逆流し始めた後に吸気弁を閉弁することによってポンピング損失が低減し、燃料消費が抑制されるという効果がある。更に、吸気弁閉弁後に燃料を噴射することによって、吸気弁開弁中に燃料を噴射する場合に比べて上死点付近での温度・圧力を高めることができ、強い乱れが生じることによって燃焼速度が向上するという利点もある。 In a cylinder injection spark ignition internal combustion engine that performs homogeneous combustion with a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber, the gas in the combustion chamber starts to flow back into the intake passage through the intake valve after the compression stroke starts. An in-cylinder spark ignition internal combustion engine that closes an intake valve later and injects fuel after the intake valve is closed is known (see Patent Document 1). According to this internal combustion engine, after the compression stroke starts, the pumping loss is reduced by closing the intake valve after the gas in the combustion chamber starts to flow back into the intake passage through the intake valve, and fuel consumption is suppressed. There is an effect that. Furthermore, by injecting fuel after the intake valve is closed, the temperature and pressure near the top dead center can be increased compared to the case of injecting fuel while the intake valve is open, and combustion occurs due to strong turbulence. There is also an advantage that speed is improved.
しかしながら、この内燃機関では、燃料噴射後点火までの時間が短いため、均質燃焼に最適な、燃焼室内に均一な混合気が得られず、そのため未燃燃料が増加するなど未燃損失が増大するという問題がある。また、成層燃焼時においても、混合気の形成について改善の余地がある。 However, in this internal combustion engine, since the time until ignition after fuel injection is short, a uniform air-fuel mixture that is optimal for homogeneous combustion cannot be obtained in the combustion chamber, and therefore unburned fuel increases and unburned fuel loss increases. There is a problem. There is also room for improvement in the formation of the air-fuel mixture even during stratified combustion.
そこで本発明は、圧縮行程開始後、燃焼室内のガスが吸気弁を介して吸気通路内に逆流し始めた後に吸気弁を閉弁する筒内噴射式火花点火内燃機関において、成層燃焼に適した混合気の新たな形成方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is suitable for stratified combustion in an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that closes the intake valve after gas in the combustion chamber starts to flow backward into the intake passage via the intake valve after the compression stroke starts. An object is to provide a new method of forming an air-fuel mixture.
前記課題を解決するために請求項1に記載の発明によれば、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と該燃料噴射弁により噴射された燃料噴霧の広がり角を調整する燃料噴霧広がり角調整手段とを具備し、燃焼室内に均一な混合気を形成する均質燃焼モードと点火栓近傍に混合気を形成する成層燃焼モードとの間で切替運転可能であり、圧縮行程開始後、燃焼室内のガスが吸気弁を介して吸気通路内に逆流し始めた後に吸気弁を閉弁する筒内噴射式火花点火内燃機関において、逆流するガス流れの流速が吸気弁の配置に応じた所定の分布を燃焼室内に有し、成層燃焼をすべきとき、圧縮行程中に前記分布中最も流速の早い領域に向け均質燃焼時よりも小さい燃料噴霧の広がり角で燃料噴射を行い、噴射された燃料が燃焼室から吸気弁に向かうガス流れによって点火栓に向け偏向されるように燃料噴射時期を設定した筒内噴射式火花点火内燃機関が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to the first aspect of the present invention, a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber and a fuel spray spread angle adjustment that adjusts the spread angle of the fuel spray injected by the fuel injection valve. And a switching operation between a homogeneous combustion mode in which a uniform mixture is formed in the combustion chamber and a stratified combustion mode in which a mixture is formed in the vicinity of the spark plug, and after the start of the compression stroke, In a cylinder-injection spark ignition internal combustion engine that closes the intake valve after the gas starts to flow back into the intake passage through the intake valve, the flow velocity of the backflowing gas flow has a predetermined distribution according to the arrangement of the intake valves. When stratified combustion is to be performed in the combustion chamber, fuel injection is performed with a smaller fuel spray spread angle toward the region with the fastest flow rate in the distribution during the compression stroke than in homogeneous combustion, and the injected fuel burns. The gas from the chamber to the intake valve Injection spark ignition internal combustion engine which sets the fuel injection timing to be deflected toward the ignition plug by the flow are provided.
即ち、請求項1に記載の発明では、成層燃焼をすべきときに、燃焼室から吸気弁に向かうガス流れが存在する圧縮行程中、即ち圧縮行程中であって吸気弁が開弁中又は閉弁直後に燃料噴射を行うことによって、噴射された燃料を偏向し、点火栓近傍に混合気を形成することができる。逆流するガス流れの流速は、吸気弁の配置によって決定される所定の流速の分布があるが、この分布中最も流速の早い領域に向け、均質燃焼時よりも小さい燃料噴霧の広がり角で燃料噴射を行うことによって、燃料噴霧が偏向され易くなり且つ燃焼室内全体に拡散することなく点火栓近傍に集約されるという、混合気の新たな形成方法が提供される。 That is, according to the first aspect of the present invention, when stratified combustion is to be performed, during the compression stroke in which there is a gas flow from the combustion chamber toward the intake valve, that is, during the compression stroke and the intake valve is open or closed. By performing fuel injection immediately after the valve, the injected fuel can be deflected and an air-fuel mixture can be formed in the vicinity of the spark plug. The flow velocity of the backflowing gas flow has a predetermined flow velocity distribution that is determined by the arrangement of the intake valves, but fuel injection is performed with a smaller fuel spray spread angle toward the region of the fastest flow velocity in this distribution than in homogeneous combustion. Thus, a new method of forming an air-fuel mixture is provided in which the fuel spray is easily deflected and concentrated near the spark plug without being diffused throughout the combustion chamber.
なお、燃料噴霧の広がり角とは、燃焼室内をその頂部から中心軸線方向に見たとき、燃料噴射弁から噴射された燃料が広がる角度のことをいう。詳細は図3を参照しながら後述する。また、成層燃焼を行うべきときとは、例えば、低負荷時や低燃費走行時等である。 The spread angle of the fuel spray means an angle at which the fuel injected from the fuel injection valve spreads when the combustion chamber is viewed from the top in the direction of the central axis. Details will be described later with reference to FIG. The time when stratified combustion is to be performed is, for example, when the load is low or when the fuel consumption is low.
更に、当該方法によれば、従来、成層燃焼時に用いられる、ピストン頂面に形成され、噴射された燃料噴霧を点火栓近傍に導くためのキャビティを有する必要がない。均質燃焼時にタンブル流を形成する場合、フラットな頂面を有するピストン等その他ピストンに比べて、このキャビティを有するピストンは、キャビティの形状がタンブル流の気流と干渉し、圧縮行程後半においてタンブル流を減衰させてしまうという問題を有する。しかし、当該方法によって、ピストン頂面にキャビティを形成する必要がなくなることによって、当該問題が解消されるという効果も奏する。その結果、タンブル流の減衰等の不具合がなくなるため、燃焼状態が改善され、燃費が向上するという効果も奏する。 Furthermore, according to this method, it is not necessary to have a cavity for guiding the injected fuel spray to the vicinity of the spark plug, which is conventionally used at the time of stratified combustion and formed on the top surface of the piston. In the case of forming a tumble flow during homogeneous combustion, compared to other pistons such as a piston having a flat top surface, the piston having this cavity interferes with the tumble flow and the tumble flow in the latter half of the compression stroke. It has the problem of being attenuated. However, this method eliminates the need to form a cavity on the top surface of the piston, so that the problem can be solved. As a result, problems such as attenuation of the tumble flow are eliminated, so that the combustion state is improved and fuel efficiency is improved.
また、請求項2に記載の発明によれば請求項1に記載の発明において、吸気通路内に、燃焼室内へ吸入される空気によって形成されるタンブル流の生成を制御するタンブル制御弁を配置し、該タンブル制御弁によって制御されたタンブル流が前記逆流するガス流れの流速を増加させる筒内噴射式火花点火内燃機関が提供される。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a tumble control valve for controlling the generation of a tumble flow formed by the air sucked into the combustion chamber is disposed in the intake passage. An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine is provided in which the tumble flow controlled by the tumble control valve increases the flow velocity of the gas flow in the reverse direction.
即ち、請求項2に記載の発明では、タンブル流制御弁によってタンブル流を制御することにより、逆流するガス流れの流速が増加され、より確実に噴射された燃料噴霧を点火栓近傍へ偏向させることができ、成層燃焼に適した混合気を形成することができるという効果を奏する。また、タンブル制御弁によるタンブル流によって逆流するガス流れの流速が増加されたことにより、タンブル流を利用しない場合に比べて吸気弁の閉弁時期を早くすることができる。
That is, in the invention described in
また、請求項3に記載の発明によれば請求項1に記載の発明において、前記燃料噴射弁の噴射圧を制御する噴射圧制御手段を具備し、前記逆流するガス流れの流速が早いほど噴射圧を強くする筒内噴射式火花点火内燃機関が提供される。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an injection pressure control means for controlling an injection pressure of the fuel injection valve is provided, and the higher the flow velocity of the backflowing gas flow, the higher the injection speed. An in-cylinder spark ignition internal combustion engine that increases pressure is provided.
即ち、請求項3に記載の発明では、逆流するガス流れの流速に応じて、点火栓近傍に良好な混合気を形成するために最適な噴射圧で燃料を噴射することが可能となる。即ち、或る逆流するガス流れの流速に対して、燃料噴射弁からの燃料の噴射圧が小さい場合、即ち貫徹力(ペネトレーション)が小さい場合、噴射された燃料噴霧は、点火栓よりも手前で偏向してしまい、点火栓近傍に混合気を形成することができない。それに対して、噴射圧が大きい場合、即ち貫徹力が大きい場合、偏向度合が小さくなり、点火栓近傍に混合気を形成することができずに燃焼室内で拡散してしまう。従って、本発明によれば、点火栓近傍に良好な混合気を形成することが可能となる。 That is, according to the third aspect of the present invention, it is possible to inject fuel at an optimal injection pressure in order to form a good air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug according to the flow velocity of the gas flow that flows backward. That is, when the fuel injection pressure from the fuel injection valve is small with respect to the flow rate of a certain reverse gas flow, that is, when the penetration force is small, the injected fuel spray is in front of the spark plug. As a result, the air-fuel mixture cannot be formed in the vicinity of the spark plug. On the other hand, when the injection pressure is large, that is, when the penetration force is large, the degree of deflection becomes small, and an air-fuel mixture cannot be formed in the vicinity of the spark plug and diffuses in the combustion chamber. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a favorable air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug.
また、請求項4に記載の発明によれば請求項1から3のいずれか1つに記載の発明において、排気通路内に排気を浄化する触媒を配置し、冷間始動時において、通常運転時よりも点火時期を遅くすると共に前記成層燃焼を行い、前記触媒を昇温させる筒内噴射式火花点内燃機関が提供される。
Further, according to the invention described in
即ち、請求項4に記載の発明では、本発明による成層燃焼は点火時期をより遅角させることが可能となるため、冷間始動時の触媒昇温においても使用することができる。
That is, in the invention according to
各請求項に記載の発明によれば、成層燃焼に適した混合気の新たな形成方法を提供することができるという共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, there is a common effect that a new method of forming an air-fuel mixture suitable for stratified combustion can be provided.
図1を参照しながら本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関について説明する。図1において、1は例えば四つの気筒を備えた機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は吸気弁、7は吸気通路、8は排気弁、9は排気通路、10は点火栓をそれぞれ示す。吸気通路7は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介してエアクリーナ14に連結される。吸気ダクト13内には吸入空気流量を検出するためのエアフローメータ15と、ステップモータ16により駆動されるスロットル弁17とが配置される。また、燃焼室5内には燃焼室5内に燃料を噴射する電気制御式の燃料噴射弁18が配置される。
A cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is an engine body having four cylinders, for example, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake valve, 7 is an intake passage, 8 is an exhaust valve, Reference numeral 9 denotes an exhaust passage, and 10 denotes a spark plug. The
更に、吸気弁6及び排気弁8には、それらの開弁動作を変更する可変動弁機構19,20がそれぞれ設けられる。ここで、開弁動作は例えばリフト量、開弁期間(作用角)及び開弁開始時期のうち一つ又は複数によって定められ、本実施形態の機構は公知のいずれの機構も使用可能であるため詳述はしない。
Furthermore, the
一方、排気通路9は排気枝管21を介して小容量の三元触媒22に連結され、三元触媒22上流排気通路には空燃比を検出するための空燃比センサ23が取り付けられる。機関本体1には機関冷却水温を検出するための水温センサ24が取り付けられる。
On the other hand, the exhaust passage 9 is connected to a small capacity three-
電子制御ユニット(ECU)40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。アクセルペダル49にはアクセルペダル49の踏み込み量を検出するための負荷センサ50が接続される。ここで、アクセルペダル49の踏み込み量は要求負荷を表している。
The electronic control unit (ECU) 40 is a digital computer and includes a ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an
エアフローメータ15、空燃比センサ23、水温センサ24、及び負荷センサ50の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ51が接続される。CPU44ではクランク角センサ51の出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。
Output signals from the
一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して点火栓10、ステップモータ16、燃料噴射弁18、及び可変動弁機構19,20にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット40からの出力信号に基づいて制御される。
On the other hand, the
三元触媒22は、酸素吸蔵能力を有しており、これにより三元触媒22に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に、三元触媒22に流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときには吸蔵している酸素を放出することにより排気ガス中に含まれるHC、COを酸化・浄化する。
The three-
本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行程開始後、燃焼室5内のガスが吸気弁6を介して吸気通路7内に逆流し始めた後に吸気弁6を閉弁する運転状態を有する。即ち、これによって、ポンピング損失が低減し、燃料消費が抑制されるという従来の利点を有する。また、当該内燃機関は、燃焼室5内に均一な混合気を形成する均質燃焼モードと、点火栓10近傍に混合気を形成する成層燃焼モードとの間で切替運転が可能である。
The in-cylinder spark-ignition internal combustion engine according to the present invention is in an operating state in which after the compression stroke starts, the gas in the
まず、図2及び図3を参照しながら均質燃焼について説明する。この均質燃焼は通常一般に行われるタイプのものである。図2は、均質燃焼時の燃料噴射を示す筒内噴射式火花点火内燃機関の概略縦断面図である。この均質燃焼では、噴射された燃料が後述するような燃焼室5内のガス流れの影響を受けることがないため、燃料噴霧30は偏向することなく、噴射時の貫徹力(ペネトレーション)によって直進し、最終的に燃焼室5内で均一な混合気を形成する。
First, homogeneous combustion will be described with reference to FIGS. This homogeneous combustion is of the type commonly performed. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a direct injection spark ignition internal combustion engine showing fuel injection during homogeneous combustion. In this homogeneous combustion, the injected fuel is not affected by the gas flow in the
図3は、燃料噴射時の図2について燃焼室内を線I−Iに沿った断面でその頂部から中心軸線方向に見た図を概略的に示している。図3において、燃料噴射弁18から燃焼室5内に噴射された燃料噴霧30が広がる角度を燃料噴霧の広がり角θと称す。
FIG. 3 schematically shows a view of the combustion chamber in FIG. 2 at the time of fuel injection as seen from the top in the section along the line II in the direction of the central axis. In FIG. 3, the angle at which the
次に、図4から図6を参照しながら本発明の特徴である成層燃焼について説明する。図4は、成層燃焼時の燃料噴射を示す筒内噴射式火花点火内燃機関の概略縦断面図である。本発明による成層燃焼時の燃料噴射では、噴射された燃料が燃焼室5から吸気弁6に向かうガス流れによって点火栓10に向け偏向され、図5に示されるように、点火栓10近傍に成層燃焼に適した混合気を形成する。
Next, stratified combustion, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a direct injection spark ignition internal combustion engine showing fuel injection during stratified combustion. In the fuel injection at the time of stratified combustion according to the present invention, the injected fuel is deflected toward the
即ち、圧縮行程開始後、ピストン4が圧縮下死点から上昇し、燃焼室5内のガスが吸気弁6を介して吸気通路7内に逆流し始める。それにより燃料噴射時、燃焼室5内には吸気弁6又は吸気通路7に向かうガス流れが形成されており、噴射された燃料はそのガス流れによって、図4の燃料噴霧30が示すように、点火栓10に向かって曲げられることとなる。なお、このガス流れは圧縮行程中であって、吸気弁6が開弁中のみならず、吸気弁6閉弁直後も存在する。
That is, after the compression stroke starts, the
図6は、図3と同様に、燃料噴射時の図2について燃焼室内を線I−Iに沿った断面でその頂部から中心軸線方向に見た図を概略的に示している。図6に示されるように、この燃料噴射時の燃料噴霧の広がり角θは、均質燃焼時に比べて小さく設定されている。これは、2つの吸気弁6の中間の領域31に向かって集中して燃料噴射を行うためである。領域31は、各吸気通路内へ逆流するガスが合流し、図3における断面内において流速の分布を比較したときに最も流速が早い領域を示している。この分布の傾向は、燃焼室のその他任意の横断面においても同様であると考えられ、予め実験又は計算によって求められる。
FIG. 6 schematically shows a view of the combustion chamber as viewed from the top in the direction of the central axis along the line II in FIG. 2 during fuel injection, as in FIG. As shown in FIG. 6, the spread angle θ of the fuel spray at the time of fuel injection is set smaller than that at the time of homogeneous combustion. This is because fuel injection is concentrated toward the region 31 between the two
従って、燃料噴霧の広がり角θを小さくすることによって領域31に向かって集中して噴射された燃料は、燃料噴霧の広がり角θを大きくして噴射した場合に比べて燃料噴霧30の拡散の度合が小さく、噴射された燃料を安定且つ確実に点火栓10へ偏向させることが可能となる。即ち、燃料噴霧の広がり角θが大きい場合には、ガス流れの流速が早い領域31を含むそれ以外の領域にも燃料噴霧30が広がるため、噴射された燃料が影響を受ける逆流するガス流れの流速差が大きい。その結果、燃料噴霧30の一部は点火栓10近傍において混合気を形成するが、残りの燃料噴霧30は燃焼室5内に拡散し、成層燃焼に適した混合気が得られない。従って、本発明では、燃料噴霧の広がり角θを小さくし、逆流するガス流れの流速が最も早い領域31に向かって集中して燃料噴射を行うことによって、成層燃焼に適した混合気を形成するようにしている。
Therefore, the fuel spray that is concentrated and injected toward the region 31 by reducing the fuel spray spread angle θ is greater in the degree of diffusion of the
なお、本実施形態における筒内噴射式火花点内燃機関では、吸気弁6を2つ備えているため、領域31は、これら吸気弁の間の領域であったが、その他の数の吸気弁を備えた筒内噴射式火花点内燃機関においては異なる位置となる。また、燃料噴霧の広がり角θを変更する手段としては、例えば、燃料の噴射圧を変更する方法、燃料の噴射と同時に空気を噴孔に噴射して変更する方法、噴孔の形状を変更する方法等がある。
Note that the in-cylinder injection spark point internal combustion engine according to the present embodiment includes two
次に、図7を参照しながら本発明による別の実施形態による筒内噴射式火花点火内燃機関について説明する。図7に示される内燃機関は、図1に示される内燃機関と比較すると、吸気枝管11内にはステップモータ25により駆動されるタンブル制御弁 (TCV)26が配置されている点において異なる。ステップモータ25は、対応する駆動回路48を介して出力ポート46に接続され、電子制御ユニット40からの出力信号に基づいて制御される。ステップモータ25を用いてタンブル制御弁26の開閉を制御することによって、吸気枝管11内を流れる吸入空気を制御することができ、それによって燃焼室5内におけるタンブル流の生成及びその強さを調整することができる。
Next, a direct injection spark ignition internal combustion engine according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The internal combustion engine shown in FIG. 7 differs from the internal combustion engine shown in FIG. 1 in that a tumble control valve (TCV) 26 driven by a step motor 25 is arranged in the
図8は、タンブル制御弁26によって制御されたタンブル流32を利用した燃料噴射の様子を示す筒内噴射式火花点火内燃機関の概略縦断面図である。本実施形態によれば、成層燃焼をすべきとき、タンブル流32の一部であって燃焼室5頂部方向に向かう流れが、領域31を通過するように、タンブル制御弁26によって制御される。タンブル流32が領域31を通過するよう制御することによって、逆流するガス流れの流速が増加し、より確実に噴射された燃料噴霧30を点火栓10近傍へ偏向させることができ、成層燃焼に適した混合気を形成することができる。また、タンブル制御弁26によるタンブル流32によって逆流するガス流れの流速が増加されたことにより、タンブル流32を利用しない場合に比べて吸気弁6の閉弁時期を早くすることができる。
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of a direct injection spark ignition internal combustion engine showing a state of fuel injection using the
図9は、或る燃料噴射時期における吸気弁6の閉弁時期と、そのときの逆流するガス流れの流速Vとの関係を、タンブル制御弁26の開度に応じて示している。横軸はクランク角で表されており、圧縮下死点(BDC)から圧縮上死点(TDC)の間を示している。縦軸に示す逆流するガス流れの流速Vは、タンブル流32によって増加した後の逆流するガス流れの流速を示しており、或る燃料噴射時期において成層燃焼を行うのに最低限必要な逆流するガス流れの流速をVLで示す。
FIG. 9 shows the relationship between the closing timing of the
図9によれば、或る燃料噴射時期において、成層燃焼を行うのに最低限必要な逆流するガス流れの流速VLを得るため、タンブル制御弁26が全閉時(TCVC)には、吸気弁の閉弁時期はクランク角CA1以降であり、タンブル制御弁26が全開時(TCVO)には、吸気弁の閉弁時期はクランク角CA2以降でなければならないことを示している。なお、図9に示される関係及びそれに対応する流速VLは、各燃料噴射時期において、予め実験又は計算によって求められ、ROM42に保存される。
According to FIG. 9, at a certain fuel injection timing, in order to obtain a flow velocity VL of the reverse gas flow necessary for performing stratified combustion, when the
なお、図9に示される関係に基づいて、成層燃焼を行うのに最低限必要な逆流するガス流れの流速VLは、吸気弁の閉弁時期を制御するか若しくはタンブル制御弁26の開度を制御するか又はこれらを組み合わせて制御することによって得ることが可能である。
Based on the relationship shown in FIG. 9, the flow velocity VL of the backflowing gas flow that is the minimum necessary for performing stratified combustion controls the closing timing of the intake valve or the opening degree of the
図1及び図7に示されるそれぞれの実施形態において、逆流するガス流れの流速に応じて燃料噴射弁18から噴射される燃料の噴射圧を変化させるようにしてもよい。これに関し、図10を参照しながら説明する。
In each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 7, the injection pressure of the fuel injected from the
図10は、或る逆流するガス流れの流速における噴射圧Pと点火栓10近傍の空燃比AFとの関係を示す。成層燃焼時の或る逆流するガス流れの流速Vにおいて、成層燃焼を行うことが可能な最低限の点火栓10近傍の空燃比をAFLとする。図10を参照すると、噴射圧PがP1より小さいと、噴射圧が低いため貫徹力が弱く、噴射された燃料噴霧30が点火栓10まで到達しない。一方、噴射圧PがP2より大きいと、噴射圧が高いため貫徹力が強く、噴射された燃料噴霧30は点火栓10近傍への偏向が小さく、燃焼室5内全体に拡散してしまう。従って、これらの場合には、成層燃焼を行うために点火栓10近傍に必要な空燃比AFL以上の混合気は形成されない。
FIG. 10 shows the relationship between the injection pressure P and the air-fuel ratio AF in the vicinity of the
以上より、噴射圧P1以上で噴射圧P2以下の場合に、成層燃焼に最適な空燃比の混合気が点火栓10近傍に形成される。このような最適な噴射圧の下限P1及び上限P2の値は、逆流するガス流れの流速Vに応じて予め実験又は計算によって求められ、ROM42に保存される。
As described above, when the injection pressure P1 is equal to or higher than the injection pressure P2, an air-fuel ratio mixture that is optimal for stratified combustion is formed in the vicinity of the
1 機関本体
4 ピストン
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気通路
10 点火プラグ
18 燃料噴射弁
1
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008198890A JP2010037964A (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008198890A JP2010037964A (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010037964A true JP2010037964A (en) | 2010-02-18 |
Family
ID=42010779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008198890A Withdrawn JP2010037964A (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010037964A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110265758A1 (en) * | 2011-04-20 | 2011-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Method and System for Pre-Ignition Control |
| US8997723B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-04-07 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9038596B2 (en) | 2011-12-02 | 2015-05-26 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9043122B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-05-26 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9551288B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-01-24 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
-
2008
- 2008-07-31 JP JP2008198890A patent/JP2010037964A/en not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8171912B2 (en) * | 2011-04-20 | 2012-05-08 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US8439011B2 (en) | 2011-04-20 | 2013-05-14 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| DE102012205838B4 (en) | 2011-04-20 | 2023-08-03 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US20110265758A1 (en) * | 2011-04-20 | 2011-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Method and System for Pre-Ignition Control |
| US9644564B2 (en) | 2011-12-02 | 2017-05-09 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9038596B2 (en) | 2011-12-02 | 2015-05-26 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9803574B2 (en) | 2011-12-02 | 2017-10-31 | Ford General Technologies, LLC | Method and system for pre-ignition control |
| US9181892B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-11-10 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9528490B2 (en) | 2012-06-29 | 2016-12-27 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9551288B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-01-24 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| RU2603202C2 (en) * | 2012-06-29 | 2016-11-27 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method for engine |
| US9657671B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-05-23 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US9043122B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-05-26 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
| US8997723B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-04-07 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pre-ignition control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1408222B1 (en) | Spark-ignition engine controller | |
| KR100237534B1 (en) | Control device of cylinder-type internal combustion engine | |
| US7464687B2 (en) | Direct-injection engine, method of controlling the same, piston used in the same and fuel injection valve used in the same | |
| KR20010085216A (en) | Cylinder injection engine and control apparatus and method thereof | |
| KR101035439B1 (en) | Control device and control method of in-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
| JP4479822B2 (en) | In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine | |
| WO2013150768A1 (en) | Air intake system for internal combustion engine | |
| JP6252647B1 (en) | Control device for premixed compression ignition engine | |
| JP2004324428A (en) | Variable valve type internal combustion engine and control method | |
| JP2010037964A (en) | Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine | |
| JP5072765B2 (en) | Spark ignition gas fuel internal combustion engine | |
| JP2005105974A (en) | Control device for spark ignition engine | |
| JP2010248948A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2010031685A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
| JP4816151B2 (en) | Combustion control device for internal combustion engine | |
| JP4311300B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
| JP2008303764A (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING VARIABLE VALVE MECHANISM AND ITS CONTROL DEVICE | |
| JP3969156B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
| JP4206905B2 (en) | Multi-cylinder internal combustion engine | |
| JP2010031684A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
| JP2006266119A (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
| JP2002364371A (en) | Control system for spark ignition type direct injection engine | |
| JP2007198324A (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine | |
| JP2008031893A (en) | In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine control device | |
| JP2006017062A (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20111004 |