[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2007321682A - Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine - Google Patents

Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2007321682A
JP2007321682A JP2006153878A JP2006153878A JP2007321682A JP 2007321682 A JP2007321682 A JP 2007321682A JP 2006153878 A JP2006153878 A JP 2006153878A JP 2006153878 A JP2006153878 A JP 2006153878A JP 2007321682 A JP2007321682 A JP 2007321682A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
spark plug
spark
ignition
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006153878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Hokutou
宏之 北東
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 JP2006153878A priority Critical patent/JP2007321682A/en
Publication of JP2007321682A publication Critical patent/JP2007321682A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02Arrangements having two or more sparking plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compatibly perform stratified combustion and homogeneous combustion by two point ignition. <P>SOLUTION: A cylinder injection type spark ignition internal combustion engine 10 having a construction for switching between stratified combustion and homogeneous combustion according to engine operation condition, is provided with: a first spark plug 14 having an electrode arranged in fuel spray 23a injected from a fuel injection valve 23 or near a ridge 23b; and a second spark plug 15 having an electrode arranged in a position not near the fuel spray 23a. The first spark plug 14 is ignited in compression stroke and the second spark plug 15 is ignited in expansion stroke or exhaust stroke in stratified combustion and both of ignition plugs 14, 15 are simultaneously ignited in compression stroke in homogeneous combustion. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関に関し、更に詳しくは、均質燃焼時に多点点火を行って燃焼効果を高め、成層燃焼時にも良好な燃焼を確保することにより成層燃焼と均質燃焼との両立を図ることができるとともに、点火プラグのくすぶりを抑制することができる筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。   The present invention relates to an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber by a fuel injection valve. The present invention relates to a direct injection spark ignition internal combustion engine that can achieve both stratified combustion and homogeneous combustion by ensuring combustion and can suppress smoldering of a spark plug.

従来より、燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関(以下、「直噴エンジン」または「エンジン」と略記する。)が知られている。このような直噴エンジンにおける燃料噴射および点火の手段として、いわゆるスプレーガイド方式と呼ばれる技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an in-cylinder spark ignition internal combustion engine (hereinafter abbreviated as “direct injection engine” or “engine”) in which fuel is directly injected into a combustion chamber by a fuel injection valve is known. As a means for fuel injection and ignition in such a direct injection engine, a technique called a so-called spray guide system is known.

このスプレーガイド方式は、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の中に位置するように、または燃料噴霧の稜線近傍に位置するように点火プラグの電極部を配置し、燃料噴射中または直後においてその燃料噴霧に直接点火を行うものである。このスプレーガイド方式によれば、燃費の向上やHCの低減、スモークの抑制等の効果を得ることができる。   In this spray guide system, the electrode part of the spark plug is arranged so as to be located in the fuel spray injected from the fuel injection valve or in the vicinity of the ridgeline of the fuel spray, and during or immediately after the fuel injection, The fuel spray is directly ignited. According to this spray guide system, effects such as improvement in fuel consumption, reduction in HC, and suppression of smoke can be obtained.

スプレーガイド方式の場合、成層燃焼時には、燃料噴霧に直撃される方向に1本の点火プラグがあれば十分であるが、均質リーン燃焼時には、混合気が燃焼室内に均一に拡散するため、複数の点火プラグを備えて多点点火することが望ましい。   In the case of the spray guide system, it is sufficient to have a single spark plug in the direction that is directly struck by the fuel spray during stratified combustion. However, during homogeneous lean combustion, the air-fuel mixture is uniformly diffused into the combustion chamber. It is desirable to provide a multipoint ignition with a spark plug.

そこで、従来、図9および図10に示すような複数の点火プラグ14,35を備えたエンジン100が提供されていた。ここで、図9は、従来の複数の点火プラグを備えた直噴エンジンを模式的に示す断面図、図10は、燃料噴射弁と点火プラグと吸・排気弁の位置関係を示す平面図であり、ピストン側からシリンダヘッドを見た様子を示したものである。   Therefore, an engine 100 having a plurality of spark plugs 14 and 35 as shown in FIGS. 9 and 10 has been conventionally provided. Here, FIG. 9 is a sectional view schematically showing a conventional direct injection engine having a plurality of spark plugs, and FIG. 10 is a plan view showing a positional relationship among a fuel injection valve, a spark plug, and intake / exhaust valves. Yes, the cylinder head is seen from the piston side.

図9に示すように、エンジン100は、燃料噴射弁23によって燃料噴霧23aを燃焼室10aに直接噴射する直噴式の4サイクルガソリンエンジンであり、機関運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能に構成されたものである。   As shown in FIG. 9, the engine 100 is a direct injection type four-cycle gasoline engine in which a fuel spray 23a is directly injected into a combustion chamber 10a by a fuel injection valve 23, and performs stratified combustion and homogeneous combustion according to engine operating conditions. It is configured to be switchable.

燃焼室10aは、シリンダボア11と、シリンダヘッド13と、シリンダボア11内に往復動自在に配設されたピストン12とによって構成されている。また、ピストン12の頂面には、凹部12aが形成されている。   The combustion chamber 10 a includes a cylinder bore 11, a cylinder head 13, and a piston 12 that is reciprocally disposed in the cylinder bore 11. A recess 12 a is formed on the top surface of the piston 12.

燃焼室10aには、混合気に点火するための2本の点火プラグ14,35が、燃料噴霧23aが直撃する位置に配設されている。この点火プラグ14は、点火プラグ35よりも燃料噴射弁23に近くなるように燃焼室10aの中央寄りに配設されている。   In the combustion chamber 10a, two spark plugs 14 and 35 for igniting the air-fuel mixture are arranged at positions where the fuel spray 23a directly hits. The spark plug 14 is disposed closer to the center of the combustion chamber 10 a so as to be closer to the fuel injection valve 23 than the spark plug 35.

また、図10に示すように、シリンダヘッド13には、吸気弁16および排気弁20が配設されている。なお、これらの弁16,20は、開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構によって開閉制御されるようになっている。   As shown in FIG. 10, the cylinder head 13 is provided with an intake valve 16 and an exhaust valve 20. The valves 16 and 20 are controlled to be opened and closed by a variable valve timing mechanism that variably controls the opening and closing operation timing.

上記エンジン100の弁16,20、点火プラグ14,35、燃料噴射弁23等のエンジン構成部材は、図示しない電子制御装置(ECU)によって制御されるようになっている。   Engine components such as the valves 16 and 20, the spark plugs 14 and 35, and the fuel injection valve 23 of the engine 100 are controlled by an electronic control unit (ECU) (not shown).

そして、上記エンジン100は、図11に示すように、機関運転条件が低回転域かつ低トルク域の場合には、スプレーガイド方式による成層燃焼の制御が実行され、中回転域かつ中トルク域の場合には均質リーン燃焼の制御が実行され、それ以上の運転領域では均質ストイキ燃焼の制御が実行されるようになっている。ここで、図11は、燃焼パターンの一例を示す説明図である。   As shown in FIG. 11, when the engine operating condition is in a low rotation range and a low torque range, the engine 100 performs control of stratified combustion by a spray guide method, so that the middle rotation range and the middle torque range are controlled. In some cases, control of homogeneous lean combustion is executed, and control of homogeneous stoichiometric combustion is executed in an operating region beyond that. Here, FIG. 11 is an explanatory view showing an example of a combustion pattern.

また、関連する他の従来技術として、たとえば、つぎのものが公知である。すなわち、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた直噴エンジンの点火装置において、燃料噴射弁の噴射範囲内に設けられた第1点火プラグと、燃料噴射弁の噴射範囲外に設けられた第2点火プラグとを備え、エンジン温間時には上記第1点火プラグによる点火を実行させ成層燃焼を行うとともに、エンジン冷間時には上記第2点火プラグによる点火のみを実行させ均質燃焼を行う技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   Further, as other related prior art, for example, the following is known. That is, in an ignition device for a direct injection engine having a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber, a first ignition plug provided within the injection range of the fuel injection valve and an injection range outside the fuel injection valve are provided. The second ignition plug is provided, and when the engine is warm, ignition by the first ignition plug is executed to perform stratified combustion, and when the engine is cold, only ignition by the second ignition plug is executed to perform homogeneous combustion. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、複数の点火プラグを備えた筒内噴射式火花点火内燃機関であって、成層高負荷条件および成層低負荷条件の双方で、混合気塊の中心で点火させることができるようにした技術も公知である。   Also, a cylinder injection spark ignition internal combustion engine having a plurality of spark plugs, which can be ignited at the center of the air-fuel mixture in both stratified high load conditions and stratified low load conditions. It is known.

すなわち、ピストンキャビティの底面付近で点火を行う第1点火プラグと、燃焼室の中央で点火を行う第2点火プラグとを設け、ピストンキャビティの底面付近に小さい混合気塊が形成される成層低負荷条件においては、第1点火プラグにて点火を行わせ、ピストンキャビティの上方に大きな混合気塊が形成される成層高負荷条件においては、第2点火プラグにて点火を行わせる技術が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。   That is, a stratified low load in which a first spark plug that performs ignition in the vicinity of the bottom surface of the piston cavity and a second spark plug that performs ignition in the center of the combustion chamber are provided, and a small air-fuel mixture is formed near the bottom surface of the piston cavity. In terms of conditions, a technique has been proposed in which ignition is performed by the first spark plug, and ignition is performed by the second spark plug in a stratified high load condition where a large air-fuel mixture is formed above the piston cavity. (For example, see Patent Document 2).

また、吸気ポート下部に燃焼室に対し斜め下向きに燃料を筒内に直接噴射するようにした高圧の燃料噴射弁とを有し、燃料噴射弁の噴射軸線方向に沿って3本の点火栓が離間して配設された成層燃焼を行う筒内噴射式火花点火内燃機関であって、運転条件により、2個所以上の異なる位置において、時間差を設けて点火する技術が提案されている(たとえば、特許文献3参照)。   In addition, a high-pressure fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder obliquely downward with respect to the combustion chamber at the lower portion of the intake port, and three spark plugs along the injection axis direction of the fuel injection valve In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that performs stratified combustion that is arranged apart from each other, and a technique for igniting with a time difference at two or more different positions according to operating conditions has been proposed (for example, (See Patent Document 3).

特開2004−44434号公報JP 2004-44434 A 特開2004−190532号公報JP 2004-190532 A 特開2000−179441号公報JP 2000-179441 A

上記図9および図10に示した従来技術にあっては、燃料噴霧23aが直撃するように2本の点火プラグ14,35が配設されているので、成層燃焼時に2本とも点火(2点点火)すると、燃焼室10aの中央寄りにある点火プラグ14の周囲には成層混合気が存在するため、安定した燃焼が可能である。   In the prior art shown in FIG. 9 and FIG. 10, since the two spark plugs 14 and 35 are arranged so that the fuel spray 23a hits directly, both of them are ignited during stratified combustion (two points). Fire), a stratified mixture is present around the spark plug 14 near the center of the combustion chamber 10a, so that stable combustion is possible.

しかしながら、点火プラグ35の周囲には燃料噴霧23aの先端側の混合気が存在し、その空燃比は非常に不安定でサイクル間の変動が大きい。その結果、点火プラグ35の点火で形成された燃焼が不安定になるため、点火プラグ14のみで燃焼させた方が成層燃焼は安定し、トルク変動は低下することとなる。   However, there is an air-fuel mixture on the front end side of the fuel spray 23a around the spark plug 35, the air-fuel ratio is very unstable, and fluctuations between cycles are large. As a result, the combustion formed by the ignition of the spark plug 35 becomes unstable, so that the stratified combustion is stabilized and the torque fluctuation is reduced when only the spark plug 14 is combusted.

したがって、点火プラグ14,35の双方に安定した空燃比の燃料噴霧23aを噴射できれば、2点点火での燃焼改善は可能である。しかしながら、スプレーガイド方式の燃焼の概念と相反して燃料噴霧23aの貫徹力を大きくする必要があるため、シリンダボア11の壁面に直撃する噴霧が増え、オイル希釈等の背反が発生するため得策ではない。   Therefore, if a stable air-fuel ratio fuel spray 23a can be injected to both of the spark plugs 14 and 35, combustion improvement by two-point ignition is possible. However, since it is necessary to increase the penetration force of the fuel spray 23a contrary to the concept of combustion in the spray guide system, the spray directly hits the wall surface of the cylinder bore 11 and increases the contradiction such as oil dilution. .

また、上記特許文献1に係る従来技術にあっては、成層燃焼時には、燃料噴霧が直撃しない第2点火プラグを休止させているので、第2点火プラグの電極がくすぶり、均質リーン燃焼時に正常な点火ができなくなる虞があった。   In the prior art according to Patent Document 1, the second spark plug that does not directly hit the fuel spray is stopped during stratified combustion, so that the electrode of the second spark plug is smoldered and normal during homogeneous lean combustion. There was a possibility that ignition could not be performed.

また、エンジン冷間時の均質燃焼時には、上記2本の点火プラグを点火するのではなく、上記第2点火プラグのみを点火しているので、燃焼室内に均一に拡散した混合気へ確実に2点点火する手段と比較すると、必ずしも望ましいものではなかった。   Further, during homogeneous combustion when the engine is cold, the two spark plugs are not ignited, but only the second spark plug is ignited. Compared to point ignition means, it was not always desirable.

また、上記特許文献2および3に係る従来技術にあっては、主に成層燃焼時における点火制御について開示されており、均質燃焼時の2点点火による燃焼改善の実現手段については詳細に開示されていない。   Further, in the conventional techniques according to Patent Documents 2 and 3, ignition control is mainly disclosed at the time of stratified combustion, and means for realizing combustion improvement by two-point ignition at the time of homogeneous combustion is disclosed in detail. Not.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、均質燃焼時に多点点火を行って燃焼効果を高め、成層燃焼時にも良好な燃焼を確保することにより成層燃焼と均質燃焼との両立を図ることができるとともに、点火プラグのくすぶりを抑制することができる筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and enhances the combustion effect by performing multipoint ignition during homogeneous combustion, and ensures good combustion even during stratified combustion, thereby achieving both stratified combustion and homogeneous combustion. An object of the present invention is to provide an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that can reduce the smoldering of an ignition plug.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項1に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内の混合気に火花点火する複数の点火プラグと、を備え、機関運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能に構成された筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の中または当該燃料噴霧の稜線近傍に電極を配置させた第1の点火プラグと、前記燃料噴霧の近傍でない位置に電極を配置させた第2の点火プラグと、を備え、前記成層燃焼時と前記均質燃焼時のうち少なくとも当該均質燃焼時には、前記第1の点火プラグおよび前記第2の点火プラグを点火することを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a direct injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1 of the present invention includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber, and a mixture in the combustion chamber. In a direct injection spark ignition internal combustion engine comprising a plurality of spark plugs for spark ignition to the atmosphere and configured to be able to switch between stratified combustion and homogeneous combustion in accordance with engine operating conditions, the fuel injection valve is injected. A first spark plug in which an electrode is disposed in a fuel spray or in the vicinity of a ridge line of the fuel spray, and a second spark plug in which an electrode is disposed at a position not in the vicinity of the fuel spray. The first spark plug and the second spark plug are ignited at least during the homogeneous combustion of the combustion and the homogeneous combustion.

したがって、この発明によれば、成層燃焼時と均質燃焼時のうち少なくとも当該均質燃焼時には、第1の点火プラグおよび第2の点火プラグを点火することにより、燃焼室内に均一に拡散した混合気へ素早く確実に点火することができ、燃焼室全体で安定した均質燃焼を行うことができる。   Therefore, according to the present invention, at least during the homogeneous combustion of the stratified combustion and the homogeneous combustion, by igniting the first ignition plug and the second ignition plug, the mixture is uniformly diffused in the combustion chamber. It can be ignited quickly and reliably, and stable homogeneous combustion can be performed in the entire combustion chamber.

また、成層燃焼時には少なくとも第1の点火プラグを点火することにより成層燃焼を実現できる。更に、第2の点火プラグも点火することにより、燃焼によるいわゆる自己洗浄作用によって第2の点火プラグの電極がくすぶることが抑制され、均質リーン燃焼時に正常に点火することができる。   Further, at the time of stratified combustion, stratified combustion can be realized by igniting at least the first spark plug. Further, by igniting the second spark plug, the so-called self-cleaning action caused by combustion prevents the smoldering of the electrode of the second spark plug, and normal ignition can be performed during homogeneous lean combustion.

また、この発明の請求項2に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項1に記載の発明において、前記成層燃焼時には、前記第1の点火プラグのみを点火することを特徴とするものである。   A cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, only the first spark plug is ignited during the stratified combustion. It is.

したがって、この発明によれば、成層燃焼時に第2の点火プラグを点火させないことで、当該第2の点火プラグの点火による燃焼が混合気の成層度合いを乱すのを抑制することができる。   Therefore, according to the present invention, the second spark plug is not ignited at the time of stratified combustion, so that the combustion by the ignition of the second spark plug can be prevented from disturbing the degree of stratification of the air-fuel mixture.

また、この発明の請求項3に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項1に記載の発明において、前記成層燃焼時には、前記第1の点火プラグを圧縮行程で点火するとともに、前記第2の点火プラグを膨張行程または排気行程で点火し、前記均質燃焼時には、前記第1の点火プラグおよび前記第2の点火プラグを圧縮行程で点火することを特徴とするものである。   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 aspect, wherein the first spark plug is ignited in a compression stroke during the stratified combustion, and the first The second spark plug is ignited in an expansion stroke or an exhaust stroke, and at the time of the homogeneous combustion, the first spark plug and the second spark plug are ignited in a compression stroke.

したがって、この発明によれば、膨張行程または排気行程で第2の点火プラグを点火することにより、当該第2の点火プラグの点火による燃焼が混合気の成層度合いを乱すのを抑制することができ、成層燃焼に及ぼす影響を低減することができる。   Therefore, according to the present invention, by igniting the second spark plug in the expansion stroke or the exhaust stroke, it is possible to suppress the combustion due to the ignition of the second spark plug from disturbing the degree of stratification of the air-fuel mixture. In addition, the influence on stratified combustion can be reduced.

また、均質燃焼時には第1の点火プラグおよび第2の点火プラグによる点火によって確実な燃焼を行うことができる。更に、第2の点火プラグも点火することにより、当該点火プラグの自己洗浄が可能となり、くすぶりを抑制することができる。   In homogeneous combustion, reliable combustion can be performed by ignition with the first spark plug and the second spark plug. Further, by igniting the second spark plug, the spark plug can be self-cleaned and smoldering can be suppressed.

また、この発明の請求項4に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項3に記載の発明において、前記成層燃焼時には、前記第2の点火プラグの点火エネルギを前記第1の点火プラグの点火エネルギよりも小さく設定することを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the third aspect is characterized in that the ignition energy of the second spark plug is converted into the first spark plug during the stratified combustion. The ignition energy is set to be smaller than the ignition energy.

したがって、この発明によれば、たとえば、第2の点火プラグの点火コイルへの通電時間を、第1の点火プラグの点火コイルへの通電時間よりも短縮し、点火できる最低限のエネルギを供給することで、第2の点火プラグの点火に必要な消費電力を低減することができる。   Therefore, according to the present invention, for example, the energization time to the ignition coil of the second spark plug is made shorter than the energization time to the ignition coil of the first spark plug, and the minimum energy that can be ignited is supplied. Thus, it is possible to reduce power consumption necessary for ignition of the second spark plug.

この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関(請求項1)によれば、均質燃焼時には、第1の点火プラグおよび第2の点火プラグを点火することにより、燃焼室全体で安定した均質燃焼を行うことができる。また、成層燃焼時には少なくとも第1の点火プラグを点火することにより成層燃焼を実現でき、更に第2の点火プラグも点火することにより、プラグ電極のくすぶりが抑制され、均質リーン燃焼時に正常に点火することができる。   According to the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention (Claim 1), at the time of homogeneous combustion, the homogeneous ignition stable in the entire combustion chamber is achieved by igniting the first ignition plug and the second ignition plug. It can be performed. In addition, stratified combustion can be realized by igniting at least the first spark plug during stratified combustion, and further smoldering of the plug electrode is suppressed by igniting the second spark plug, so that normal ignition is performed during homogeneous lean combustion. be able to.

また、この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関(請求項2)によれば、成層燃焼時に第2の点火プラグを点火させないことで、当該第2の点火プラグの点火による燃焼が混合気の成層度合いを乱すのを抑制することができ、成層燃焼に及ぼす影響を低減することができる。   According to the in-cylinder spark ignition internal combustion engine of the present invention (Claim 2), the second spark plug is not ignited at the time of stratified combustion, so that the combustion by the ignition of the second spark plug is mixed. Disturbing the degree of stratification can be suppressed, and the influence on stratified combustion can be reduced.

また、この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関(請求項3)によれば、成層燃焼時には、その成層燃焼に影響を及ぼしにくい膨張行程または排気行程で第2の点火プラグを点火することにより、安定した成層燃焼を実現することができる。   Further, according to the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the present invention (Claim 3), at the time of stratified combustion, the second ignition plug is ignited at an expansion stroke or an exhaust stroke that hardly affects the stratified combustion. Thus, stable stratified combustion can be realized.

また、この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関(請求項4)によれば、第2の点火プラグに点火できる最低限のエネルギを供給することで、点火に必要な消費電力を低減することができ、オルタネータの負荷を低減して燃費を向上させることができる。   According to the direct injection spark ignition internal combustion engine of the present invention (claim 4), the minimum energy that can be ignited is supplied to the second spark plug, thereby reducing the power consumption required for ignition. This can reduce the load on the alternator and improve the fuel efficiency.

以下に、この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a direct injection spark ignition internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、この発明の実施例1に係る筒内噴射式火花点火内燃機関を模式的に示す断面図、図2は、燃料噴射弁と点火プラグと吸・排気弁の位置関係を示す平面図であり、ピストン側からシリンダヘッドを見た様子を示したものである。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。   1 is a cross-sectional view schematically showing a direct injection spark ignition internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship among a fuel injection valve, a spark plug, and intake and exhaust valves. It shows a state where the cylinder head is viewed from the piston side. In the following description, members that are the same as or correspond to those already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.

本実施例1に係るエンジン(筒内噴射式火花点火内燃機関)10も機関運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能に構成されている。また、エンジン10の基本構成は、後述する第2の点火プラグ15を除いて、上記図9〜10に示した従来のエンジン100の構成と同様であるので、特徴的な部分についてのみ以下に説明する。   The engine (in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine) 10 according to the first embodiment is also configured to be able to switch between stratified combustion and homogeneous combustion according to engine operating conditions. Further, the basic configuration of the engine 10 is the same as the configuration of the conventional engine 100 shown in FIGS. 9 to 10 except for a second spark plug 15 described later, and only the characteristic part will be described below. To do.

すなわち、図1に示すように、第1の点火プラグ14は、燃料噴射弁23から噴射される燃料噴霧23aの中または燃料噴霧23aの稜線23b近傍に電極(図示せず)を配置させたものであり、シリンダヘッド13の天井面から突設してある。   That is, as shown in FIG. 1, the first spark plug 14 has an electrode (not shown) arranged in the fuel spray 23a injected from the fuel injection valve 23 or in the vicinity of the ridge line 23b of the fuel spray 23a. And projecting from the ceiling surface of the cylinder head 13.

なお、ここに言う「燃料噴霧23aの稜線23b」とは、ほぼ円錐状に噴射された燃料噴霧23aの外縁に相当する部分であり、所定の混合気濃度を有している部分を言う。   The “ridge line 23b of the fuel spray 23a” referred to here is a portion corresponding to the outer edge of the fuel spray 23a injected in a substantially conical shape, and means a portion having a predetermined air-fuel mixture concentration.

また、第2の点火プラグ15は、燃料噴霧23aの近傍でない位置、すなわち、上記稜線23bから離れた位置に電極を配置させたものであり、シリンダヘッド13の天井面から突設してある。   The second spark plug 15 has an electrode disposed at a position not near the fuel spray 23 a, that is, at a position away from the ridge line 23 b, and protrudes from the ceiling surface of the cylinder head 13.

これらの点火プラグ14,15と燃料噴射弁23は、図2に示すように、吸気弁16および排気弁20の間であってシリンダヘッド13の直径上に所定間隔で配設されている。   As shown in FIG. 2, the spark plugs 14 and 15 and the fuel injection valve 23 are disposed between the intake valve 16 and the exhaust valve 20 and on the diameter of the cylinder head 13 at a predetermined interval.

つぎに点火制御について図3に基づいて図1、図2、図4および図5を参照しつつ説明する。ここで、図3は、点火制御を示すフローチャート、図4は、成層燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャート、図5は、均質燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャートである。   Next, ignition control will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5 based on FIG. 3 is a flowchart showing ignition control, FIG. 4 is a time chart showing an example of an injection / ignition pattern during stratified combustion, and FIG. 5 is a time chart showing an example of an injection / ignition pattern during homogeneous combustion. It is.

図3に示すように、先ず、現在の燃焼モードが成層燃焼であるか、あるいは均質燃焼であるかが判断される(ステップS10)。これは、たとえば、エンジン10の回転数や要求トルクに基づいて予め作成されている燃焼モード特性マップ(図示せず)を用いて判断される。   As shown in FIG. 3, first, it is determined whether the current combustion mode is stratified combustion or homogeneous combustion (step S10). This is determined using, for example, a combustion mode characteristic map (not shown) created in advance based on the rotational speed and required torque of the engine 10.

現在の燃焼モードが成層燃焼であると判断されたならば(ステップS10肯定)、図4に示すように、所定の噴射信号による燃料噴射後に第1の点火プラグ14を圧縮行程で点火し、第2の点火プラグ15を排気行程または膨張行程で点火し(ステップS20)、制御を終了する。   If it is determined that the current combustion mode is stratified combustion (Yes in step S10), as shown in FIG. 4, the first spark plug 14 is ignited in the compression stroke after fuel injection by a predetermined injection signal, The second spark plug 15 is ignited in the exhaust stroke or the expansion stroke (step S20), and the control is terminated.

このように、膨張行程または排気行程で第2の点火プラグ15を点火することにより、第2の点火プラグ15の点火による燃焼が混合気の成層度合いを乱すのを抑制することができ、成層燃焼に及ぼす影響を低減することができるので、安定した成層燃焼を実現することができる。   In this way, by igniting the second spark plug 15 in the expansion stroke or the exhaust stroke, it is possible to suppress the combustion due to the ignition of the second spark plug 15 from disturbing the degree of stratification of the air-fuel mixture. Therefore, stable stratified combustion can be realized.

また、第1の点火プラグ14のみならず、第2の点火プラグ15も点火するので、燃焼によるいわゆる自己洗浄作用によって第2の点火プラグ15の電極がくすぶることが抑制され、均質リーン燃焼時に正常に点火することができる。   Further, since not only the first spark plug 14 but also the second spark plug 15 is ignited, the so-called self-cleaning action due to combustion suppresses the smoldering of the electrode of the second spark plug 15 and is normal during homogeneous lean combustion. Can be ignited.

一方、現在の燃焼モードが均質燃焼であると判断されたならば(ステップS10否定)、図5に示すように、所定の噴射信号による燃料噴射後に第1の点火プラグ14および第2の点火プラグ15の双方を圧縮行程で同時に点火し(ステップS30)、制御を終了する。   On the other hand, if it is determined that the current combustion mode is homogeneous combustion (No in step S10), as shown in FIG. 5, the first spark plug 14 and the second spark plug after fuel injection by a predetermined injection signal are performed. 15 are simultaneously ignited in the compression stroke (step S30), and the control is terminated.

このように、均質燃焼時に2点点火することにより、燃焼室10a内に均一に拡散した混合気へ素早く確実に点火することができ、燃焼室10a全体で安定した均質燃焼を行うことができる。   Thus, by performing ignition at two points during homogeneous combustion, it is possible to quickly and surely ignite the air-fuel mixture uniformly diffused in the combustion chamber 10a, and stable homogeneous combustion can be performed in the entire combustion chamber 10a.

なお、エンジン10を動作させるためのその他の基本制御方法は、公知手段に基づいて実施できるので、詳細な説明を省略する。   Since other basic control methods for operating the engine 10 can be implemented based on known means, detailed description thereof will be omitted.

以上のように、この実施例1に係る筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、2点点火により成層燃焼時に良好な燃焼を確保するとともに、均質燃焼時にも燃焼効果を高めることにより、成層燃焼と均質燃焼との両立を図ることができる。また、第2の点火プラグ15のくすぶりを効果的に抑制することができる。   As described above, according to the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the first embodiment, stratification is achieved by ensuring good combustion during stratified combustion by two-point ignition and enhancing the combustion effect even during homogeneous combustion. Both combustion and homogeneous combustion can be achieved. Further, smoldering of the second spark plug 15 can be effectively suppressed.

なお、上記実施例1においては、燃料噴霧23aの近傍でない位置に電極を配置させた第2の点火プラグ15を1本設けるものとして説明したが、これに限定されない。たとえば、図6に示すように、2本の第2の点火プラグ15,15aを設けてもよい。また、図7に示すように、3本の第2の点火プラグ15,15a,15bを設けてもよい。   In the first embodiment, the description has been given assuming that one second spark plug 15 in which an electrode is disposed at a position that is not in the vicinity of the fuel spray 23a is provided. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, two second spark plugs 15 and 15a may be provided. Further, as shown in FIG. 7, three second spark plugs 15, 15a, 15b may be provided.

これらの場合にも、上記実施例1と同様の効果を期待することができる。ここで、図6は、2本の第2の点火プラグと燃料噴射弁と吸・排気弁の位置関係を示す平面図、図7は、3本の第2の点火プラグと燃料噴射弁と吸・排気弁の位置関係を示す平面図である。   In these cases, the same effect as in the first embodiment can be expected. Here, FIG. 6 is a plan view showing the positional relationship between the two second ignition plugs, the fuel injection valve, and the intake / exhaust valve, and FIG. 7 is the three second ignition plugs, the fuel injection valve, and the intake valve. -It is a top view which shows the positional relationship of an exhaust valve.

また、上記実施例1では、成層燃焼時に2点点火するものとして説明したが、これに限定されず、成層燃焼時には第1の点火プラグ14のみを点火させてもよい。   In the first embodiment, the two-point ignition is described at the time of stratified combustion. However, the present invention is not limited to this, and only the first spark plug 14 may be ignited at the time of stratified combustion.

このように、成層燃焼時に第2の点火プラグ15を点火させないことで、当該第2の点火プラグ15の点火による燃焼が混合気の成層度合いを乱すのを抑制することができ、成層燃焼に及ぼす影響を低減することができる。   Thus, by not igniting the second spark plug 15 at the time of stratified combustion, it is possible to suppress the combustion due to the ignition of the second spark plug 15 from disturbing the degree of stratification of the air-fuel mixture. The influence can be reduced.

図8は、この発明の実施例2に係る成層燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャートである。   FIG. 8 is a time chart showing an example of an injection / ignition pattern during stratified combustion according to Embodiment 2 of the present invention.

本実施例2は、上記実施例1に示したエンジン10の基本構成と基本制御は同様である。異なる点は、成層燃焼時に、第2の点火プラグ15の点火エネルギを第1の点火プラグ14の点火エネルギよりも小さく設定するようにしたことである。   In the second embodiment, the basic configuration and basic control of the engine 10 shown in the first embodiment are the same. The difference is that the ignition energy of the second spark plug 15 is set smaller than the ignition energy of the first spark plug 14 during stratified combustion.

すなわち、図8に示すように、たとえば、第2の点火プラグ15の点火コイル(図示せず)への通電時間t2を、第1の点火プラグ14の点火コイル(図示せず)への通電時間t1よりも短縮し、点火できる最低限のエネルギを供給する。   That is, as shown in FIG. 8, for example, the energization time t2 to the ignition coil (not shown) of the second spark plug 15 is changed to the energization time to the ignition coil (not shown) of the first spark plug 14. It is shorter than t1 and supplies the minimum energy that can be ignited.

以上のように、この実施例2に係る筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、第2の点火プラグ15に、点火できる最低限のエネルギを供給することで、第2の点火プラグ15の点火に必要な消費電力を低減することができ、オルタネータ(図示せず)の負荷を低減して燃費を向上させることができる。   As described above, according to the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the second embodiment, by supplying the minimum energy that can be ignited to the second spark plug 15, the second spark plug 15 Power consumption required for ignition can be reduced, and the load on an alternator (not shown) can be reduced to improve fuel efficiency.

なお、上記実施例2においては、第2の点火プラグ15の点火コイル(図示せず)への通電時間を短縮するものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、当該点火コイルに供給する電流値や電圧値を低減したり、あるいはこれらの電流値等を上記通電時間とともに低減してもよい。これらの場合にも、上記実施例2と同様の効果を期待することができる。   In the second embodiment, it has been described that the energization time to the ignition coil (not shown) of the second spark plug 15 is shortened. However, the present invention is not limited to this. For example, the ignition coil is supplied to the ignition coil. The current value and the voltage value may be reduced, or these current values and the like may be reduced with the energization time. In these cases, the same effect as in the second embodiment can be expected.

以上のように、この発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、多点点火を行う筒内噴射式火花点火内燃機関に有用であり、特に、均質燃焼時に多点点火を行って燃焼効果を高め、成層燃焼時にも良好な燃焼を確保することにより成層燃焼と均質燃焼との両立を図るとともに、点火プラグのくすぶりを抑制することを目指す筒内噴射式火花点火内燃機関に適している。   As described above, the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the present invention is useful for the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that performs multipoint ignition, and in particular, performs multipoint ignition at the time of homogeneous combustion to produce a combustion effect. This is suitable for an in-cylinder spark ignition internal combustion engine that aims to achieve both stratified combustion and homogeneous combustion by suppressing good smoldering by ensuring good combustion even during stratified combustion.

この発明の実施例1に係る筒内噴射式火花点火内燃機関を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a direct injection spark ignition internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. 燃料噴射弁と点火プラグと吸・排気弁の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of a fuel injection valve, a spark plug, and an intake / exhaust valve. 点火制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows ignition control. 成層燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the injection and ignition pattern at the time of stratified combustion. 均質燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the injection and ignition pattern at the time of homogeneous combustion. 2本の第2の点火プラグと燃料噴射弁と吸・排気弁の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of two 2nd spark plugs, a fuel injection valve, and an intake / exhaust valve. 3本の第2の点火プラグと燃料噴射弁と吸・排気弁の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of three 2nd spark plugs, a fuel injection valve, and an intake / exhaust valve. この発明の実施例2に係る成層燃焼時の噴射・点火パターンの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the injection and ignition pattern at the time of stratified combustion which concerns on Example 2 of this invention. 従来の複数の点火プラグを備えた直噴エンジンを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the direct injection engine provided with the conventional several spark plug. 燃料噴射弁と点火プラグと吸・排気弁の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of a fuel injection valve, a spark plug, and an intake / exhaust valve. 燃焼パターンの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a combustion pattern.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン(筒内噴射式火花点火内燃機関)
10a 燃焼室
14 第1の点火プラグ
15、15a、15b 第2の点火プラグ
16 吸気弁
20 排気弁
23 燃料噴射弁
23a 燃料噴霧
23b 稜線
10 Engine (In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine)
10a Combustion chamber 14 First spark plug 15, 15a, 15b Second spark plug 16 Intake valve 20 Exhaust valve 23 Fuel injection valve 23a Fuel spray 23b Ridge line

Claims (4)

燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内の混合気に火花点火する複数の点火プラグと、
を備え、
機関運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能に構成された筒内噴射式火花点火内燃機関において、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の中または当該燃料噴霧の稜線近傍に電極を配置させた第1の点火プラグと、
前記燃料噴霧の近傍でない位置に電極を配置させた第2の点火プラグと、
を備え、
前記成層燃焼時と前記均質燃焼時のうち少なくとも当該均質燃焼時には、前記第1の点火プラグおよび前記第2の点火プラグを点火することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
A fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber;
A plurality of spark plugs that spark ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber;
With
In a cylinder injection spark ignition internal combustion engine configured to be able to switch between stratified combustion and homogeneous combustion according to engine operating conditions,
A first spark plug in which an electrode is disposed in a fuel spray injected from the fuel injection valve or in the vicinity of a ridge line of the fuel spray;
A second spark plug in which an electrode is disposed at a position not in the vicinity of the fuel spray;
With
A direct injection spark ignition internal combustion engine that ignites the first spark plug and the second spark plug during at least the homogeneous combustion of the stratified combustion and the homogeneous combustion.
前記成層燃焼時には、前記第1の点火プラグのみを点火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 direct injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein only the first spark plug is ignited during the stratified combustion. 3. 前記成層燃焼時には、前記第1の点火プラグを圧縮行程で点火するとともに、前記第2の点火プラグを膨張行程または排気行程で点火し、
前記均質燃焼時には、前記第1の点火プラグおよび前記第2の点火プラグを圧縮行程で点火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。
During the stratified combustion, the first spark plug is ignited in a compression stroke, and the second spark plug is ignited in an expansion stroke or an exhaust stroke.
2. The direct injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein at the time of the homogeneous combustion, the first spark plug and the second spark plug are ignited in a compression stroke.
前記成層燃焼時には、前記第2の点火プラグの点火エネルギを前記第1の点火プラグの点火エネルギよりも小さく設定することを特徴とする請求項3に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。   The direct injection spark ignition internal combustion engine according to claim 3, wherein the ignition energy of the second spark plug is set smaller than the ignition energy of the first spark plug during the stratified combustion.
JP2006153878A 2006-06-01 2006-06-01 Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine Pending JP2007321682A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006153878A JP2007321682A (en) 2006-06-01 2006-06-01 Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006153878A JP2007321682A (en) 2006-06-01 2006-06-01 Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007321682A true JP2007321682A (en) 2007-12-13

Family

ID=38854722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006153878A Pending JP2007321682A (en) 2006-06-01 2006-06-01 Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007321682A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209761A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd Cylinder direct injection type spark ignition engine
US12025088B2 (en) * 2020-11-23 2024-07-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Internal combustion engine comprising at least one cylinder equipped with a pre-chamber, an injector and two spark plugs, and method for operating same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209761A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd Cylinder direct injection type spark ignition engine
US12025088B2 (en) * 2020-11-23 2024-07-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Internal combustion engine comprising at least one cylinder equipped with a pre-chamber, an injector and two spark plugs, and method for operating same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4353216B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP4605057B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2008157075A (en) Internal combustion engine
JP2008169714A (en) Internal combustion engine
JP4407581B2 (en) Gas fuel engine
US6935302B2 (en) In-cylinder injection type internal combustion engine
JP2003049650A (en) Compressed self-ignition internal combustion engine
JP2007321682A (en) Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine
JP3781537B2 (en) Combustion chamber structure of in-cylinder injection engine
JP4702214B2 (en) Start control device for in-cylinder internal combustion engine
JP4492399B2 (en) In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine control device and control method
JP5704360B2 (en) Intake port fuel injection engine
JP4582049B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP2007064187A (en) Knock suppression device for internal combustion engine
JP2006046276A (en) Ignition control device for direct spark ignition type internal combustion engine
JP4433942B2 (en) Internal combustion engine
JP5067566B2 (en) In-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine
JP7505470B2 (en) Internal combustion engine
JPWO2012049951A1 (en) Intake port fuel injection engine
JP4082277B2 (en) In-cylinder direct injection CNG engine
JP2006046208A (en) Cylinder injection type internal combustion engine
JP2023131577A (en) internal combustion engine
JP2007146680A (en) Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine
JP2005248804A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2009127481A (en) Control device of internal combustion engine