JP4730147B2 - In-cylinder fuel injection internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、筒内燃料噴射式内燃機関に関する。 The present invention relates to a cylinder fuel injection internal combustion engine .
近年、大幅な燃費向上を図ることを主な目的として筒内に燃料を噴射する火花点火式のガソリンエンジン(以下、単に直噴ガソリン機関と称す)が実用化されている。直噴ガソリン機関に関し、好適な成層燃焼や均質燃焼を実現するために、種々の燃料噴射弁の配置及びその配置における燃料噴射方向が開示されている(例えば、特許文献1、2、3及び4参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, a spark ignition type gasoline engine (hereinafter simply referred to as a direct injection gasoline engine) that injects fuel into a cylinder has been put into practical use for the purpose of greatly improving fuel efficiency. For direct injection gasoline engines, various fuel injection valve arrangements and fuel injection directions in the arrangements are disclosed in order to realize suitable stratified combustion and homogeneous combustion (for example,
燃焼時の火炎の伝播速度(燃焼速度)が遅くなると、燃焼期間は長くなる。点火時期や排気弁の開くタイミングが同一の場合、燃焼期間が長くなると、その分、燃費の悪化や未燃HCなどのエミッションの増大を招くことになる。この点に関し、上述した各特許文献のうち、例えば特許文献1または2が提案する技術のように、一気筒あたり複数の燃料噴射弁を備えて適宜の方向に燃料を噴射すれば、混合気のミキシング性の向上とともに、混合気の乱れ増大による燃焼速度の向上も図られるが、燃焼速度には未だ向上の余地があると考えられる。また、直噴ガソリン機関では、筒内に露出させた燃料噴射弁の噴射孔がデポジットで塞がれる虞があるが、噴射孔がデポジットで塞がれた場合には、噴射量の低下や噴霧形状の変化などにより燃焼状態の悪化を招くことになる。さらに、直噴ガソリン機関では、冷間時など噴射した燃料の微粒化が悪化する場合には、燃焼に寄与させる分だけ余計に燃料を噴射しなければならなくなるが、この場合にも、燃費の悪化や未燃HCなどのエミッションが増大することになる。
If the flame propagation speed (combustion speed) during combustion is slow, the combustion period becomes long. If the ignition timing and the opening timing of the exhaust valve are the same, the longer the combustion period, the worse the fuel consumption and the greater the emissions such as unburned HC. In this regard, among the above-described patent documents, for example, as in the technique proposed in
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、一気筒あたりに複数の燃料噴射弁を備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能な筒内燃料噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides an in- cylinder fuel injection type internal combustion engine capable of realizing more suitable combustion when a plurality of fuel injection valves are provided per cylinder. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダ中心軸線を含み、且つクランク軸線に略平行な第1平面より吸気ポート側に配設された吸気側燃料噴射弁と、前記第1平面より排気ポート側に配設された排気側燃料噴射弁とを有して構成される筒内燃料噴射式内燃機関であって、燃焼室内で混合気に火花を点火する第1の火花点火手段および第2の火花点火手段と、前記燃焼室内に流入する吸気によって、タンブル流である旋回気流を生成する旋回気流生成手段とを備え、前記吸気側燃料噴射弁および前記排気側燃料噴射弁は夫々前記旋回気流に沿う方向に燃料を噴射する噴射孔を有しており、且つ前記吸気側燃料噴射弁および前記排気側燃料噴射弁夫々の中心軸線が、前記シリンダ中心軸線を含み、且つ前記クランク軸線に略直交する第2平面に含まれるように配設されており、前記第1の火花点火手段は、前記第1平面より前記吸気ポート側であって前記吸気側燃料噴射弁よりも前記燃焼室の上方に配設されることで前記排気側燃料噴射弁に向かう前記旋回気流に対応させて配設され、且つ前記第1の火花点火手段の中心軸線が前記第2平面に含まれるように配設され、前記第2の火花点火手段は、前記第1平面より前記排気ポート側であって前記排気側燃料噴射弁よりも前記燃焼室の上方に配設されることで前記吸気側燃料噴射弁に向かう前記旋回気流に対応させて配設され、且つ前記第2の火花点火手段の中心軸線が前記第2平面に含まれるように配設され、前記旋回気流は、前記第1の火花点火手段、前記吸気側燃料噴射弁、前記排気側燃料噴射弁および前記第2の火花点火手段をこの順に通過するように旋回することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an intake-side fuel injection valve disposed on the intake port side from a first plane that includes a cylinder center axis and is substantially parallel to the crank axis, and an exhaust from the first plane. An in-cylinder fuel injection type internal combustion engine having an exhaust side fuel injection valve disposed on a port side, wherein a first spark ignition means and a second spark ignition means for igniting a spark in an air-fuel mixture in a combustion chamber And a swirl airflow generating means for generating a swirl airflow that is a tumble flow by the intake air flowing into the combustion chamber, wherein the intake-side fuel injection valve and the exhaust-side fuel injection valve are respectively the swirl airflow. And the center axis of each of the intake side fuel injection valve and the exhaust side fuel injection valve includes the cylinder center axis and is substantially orthogonal to the crank axis. Second to It is arranged so as to be included in the surface, the first spark ignition means is disposed above the combustion chamber than the intake-side fuel injection valve to a said intake port side than the first plane are disposed in correspondence with the whirling airflow towards the exhaust-side fuel injection valve in Rukoto, is and is arranged such that the central axis of the first spark ignition means is included in said second plane, the second The spark ignition means is disposed on the exhaust port side of the first plane and above the combustion chamber of the exhaust side fuel injection valve so that the swirl airflow toward the intake side fuel injection valve is generated. And the second spark ignition means is arranged so that the center axis of the second spark ignition means is included in the second plane, and the swirling airflow is generated by the first spark ignition means, the intake side fuel injection, Valve, exhaust-side fuel injection valve, and second spark Characterized by pivoting so as to pass through the fire unit in this order.
本発明によれば、旋回気流の強度を向上させるように燃料が噴射されていることから、吸気抵抗の低減を図ることができる。さらに、本発明によれば、吸気側及び排気側燃料噴射弁夫々の噴射孔を、旋回気流の流れ方向においてこれら噴射孔の上流から伝播してくる火炎各々で洗浄でき、以ってデポジットの付着を抑制することが可能である。したがって本発明によれば好適な燃焼を実現することができる。According to the present invention, since the fuel is injected so as to improve the strength of the swirling airflow, it is possible to reduce the intake resistance. Furthermore, according to the present invention, the injection holes of each of the intake side and exhaust side fuel injection valves can be cleaned with each flame propagating from the upstream side of these injection holes in the direction of flow of the swirling airflow, so that the deposit adheres. Can be suppressed. Therefore, according to the present invention, suitable combustion can be realized.
本発明によれば、一気筒あたりに複数の燃料噴射弁を備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能な筒内燃料噴射式内燃機関を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an in- cylinder fuel injection type internal combustion engine capable of realizing more suitable combustion when a plurality of fuel injection valves are provided per cylinder.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る筒内燃料噴射式内燃機関(以下、単に内燃機関と称す)100Aを、本実施例において内燃機関100Aに関連性の高い他の構成とともに示す図である。内燃機関100Aは、直列4気筒の気筒配列構造を有する直噴ガソリン機関である。但し、これに限られず、内燃機関100Aは他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有する直噴ガソリン機関であってもよい。内燃機関100Aの吸気系10は、エアクリーナ11、吸気管12、サージタンク13等を有して構成されている。吸気は吸気系10を介して大気から内燃機関100Aの各気筒に供給される。内燃機関100Aには気筒毎に、混合気に火花を点火するための構成である点火プラグ(火花点火手段)1及び2、及び筒内に直接燃料を噴射するための構成である吸気側燃料噴射弁21(以下、単に燃料噴射弁21aとも称す)a及び排気側燃料噴射弁22(以下、単に燃料噴射弁22bとも称す)aが配設されている。なお、一気筒あたり2つ配設された燃料噴射弁21aと燃料噴射弁22aとは配置が異なるほか、燃料噴射方向が互いに異なっている。また、説明の便宜上、一気筒あたり2つ配設された点火プラグ1及び2夫々には異なる符号を付しているが、本実施例では点火プラグ1及び2は内燃機関100Aにおける配置が異なる以外、同一のものとなっている。
FIG. 1 is a diagram showing an in-cylinder fuel injection internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an internal combustion engine) 100A according to the present embodiment, together with another configuration highly related to the
燃料噴射弁21a及び22a夫々は、枝管31各々を介してリザーバタンク26に接続されている。なお、排気側燃料噴射弁22aのリザーバタンク26との接続については、図示を簡略化している。リザーバタンク26は、高圧導管32を介して吐出圧を制御可能な高圧燃料ポンプ23に接続されている。高圧燃料ポンプ23は、高圧燃料をリザーバタンク26に圧送するための構成であり、導管33を介して低圧燃料ポンプ24に接続されている。低圧燃料ポンプ24は、燃料タンク25から高圧燃料ポンプ23に燃料を供給するための構成である。この低圧燃料ポンプ24の吐出側は、さらに各燃料噴射弁21a及び22aのピエゾ圧電素子を冷却するための圧電素子冷却用導入管34に接続されている。圧電素子冷却用導入管34を流れる燃料は、圧電素子冷却用返戻管35を介して燃料タンク25に回収される。
Each of the
ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)40Aは、主として内燃機関100Aを制御するための構成であり、双方向性バス49によって相互に接続されたCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)41と、ROM(Read Only Memory)42と、RAM(Random Access Memory)43とを有して構成されている。ROM42には燃料噴射制御を含め、内燃機関100Aを制御するにあたって、CPU41が実行する処理が記述されたプログラムが格納されている。また、ROM42には、内燃機関100Aの負荷及び回転数に基づき、成層燃焼と均質燃焼とを切り替えるためのマップデータが格納されている。本実施例では、負荷は、アクセルペダル(図示省略)の開度を検出するための構成であるアクセル開度センサ52の出力信号に基づき、回転数は、回転数に比例した出力パルスを発生するクランク角センサ54からの出力信号に基づき、夫々検出される。
The ECU (Electronic Control Unit) 40 </ b> A is mainly configured to control the internal combustion engine 100 </ b> A, and has a CPU (Central Processing Unit) 41 connected to each other by a
ECU40Aは、さらに入力ポ−ト44及び出力ポ−ト45と、A/Dコンバータ46a、46b及び46cと、駆動回路47a、47b、47c及び47dとを有して構成されている。入力ポート44には、リザーバタンク26内の圧力を検出するための構成である圧力センサ51がA/Dコンバータ46aを介して、アクセル開度センサ52がA/Dコンバータ46bを介して、内燃機関の温度を検出するための構成である水温センサ53がA/Dコンバータ46cを介して、夫々接続されている。また、入力ポ−ト44には、クランク角センサ54が接続されているほか、吸気流量を検出するための構成である図示しないエアーフローメータなどの各種のセンサも接続されている。一方、出力ポート45には、各吸気側燃料噴射弁21aが駆動回路47aを介して、点火プラグ1及び2が駆動回路47bを介して、各排気側燃料噴射弁22aが駆動回路47cを介して、高圧燃料ポンプ23が駆動回路47dを介して、夫々接続されている。なお、図1では図示を簡略化しているが、駆動回路47a、47b及び47c夫々は、各吸気側燃料噴射弁21a、各点火プラブ1及び2、各排気側燃料噴射弁22aに個別に対応する複数の駆動回路で構成されている。
The ECU 40A further includes an input port 44 and an output port 45, A /
図2は、内燃機関100Aの要部を、各気筒のうちシリンダ7について示す図である。具体的には、図2(a)は、内燃機関100Aの要部をシリンダ7について上面視で概念的に示す図であり、図2(b)は、内燃機関100Aの要部をシリンダ7について側面視で概念的に示す図である。なお、図2では各気筒の代表としてシリンダ7について内燃機関100Aの要部を示しているが、本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。内燃機関100Aは、シリンダブロック3A、シリンダヘッド4A、ピストン5等を有して構成されている。シリンダブロック3Aには、略円筒状のシリンダ7が形成されている。シリンダ7内には、ピストン5が収容されている。シリンダブロック3Aの上面にはシリンダヘッド4Aが固定されている。燃焼室6は、シリンダブロック3A、シリンダヘッド4A及びシリンダ7に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド4Aには、燃焼室6に吸気を導くための吸気ポート8a及び8bのほか、燃焼したガスを燃焼室6から排気するための排気ポート9a及び9bが形成され、さらにこれら吸排気ポート8及び9の流路を開閉するための吸排気弁(図示省略)が配設されている。また、吸気ポート8には図示しない気流制御弁(旋回気流生成手段)が配設されており、ECU40Aの制御のもと、アクチュエータ(図示省略)が気流制御弁の開度を変更すると、この開度変化に伴って、吸気の流量及び流速が変化する。吸気は、気流制御弁全閉時から半開時にかけて吸気ポート8内で偏流され、本実施例では燃焼室6で強度の高いスワール流Sに生成される。なお、ピストン5の頂面にはキャビティが形成されていてもよい。
FIG. 2 is a view showing the main part of the
燃料噴射弁21a及び22a夫々は、シリンダ7の中心軸線P1を含み、且つクランク軸線(図示省略)に略直交する平面を含むように配設されている。より具体的には、吸気側及び排気側燃料噴射弁21a及び22aは、夫々本体の中心軸線が上述の平面に含まれるとともに、中心軸線P1に略直交するように配設されている。なお、クランク軸線は中心線P2と略平行に延伸している。また、燃料噴射弁21a及び22a夫々は、スワール流Sに沿う方向に燃料を噴射する噴射孔(図示省略)を備えている。これら噴射孔は燃焼室6内に突出しており、噴射された燃料は噴霧Fを形成する。点火プラグ1は、電極を燃焼室6内に突出させた状態で排気側燃料噴射弁22aに向かうスワール流Sに対応させて配設されている。同様に、点火プラグ2は、吸気側燃料噴射弁21aに向かうスワール流Sに対応させて配設されている。これら点火プラグ1及び2は、夫々の本体の中心軸線が中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略平行な平面に含まれるとともに、中心軸線P1と略平行になるように燃焼室6に対して均等に配設されている。
Each of the
上述の構成で、次に燃焼室6内で行われる燃焼について詳述する。吸気工程では吸気が供給され、燃焼室6内にスワール流Sが生成される。内燃機関100Aで成層燃焼が行われる場合には、燃料噴射弁21a及び22aは、ECU40Aの制御のもと、希薄混合気を生成するための第1段階の燃料噴射を吸気工程で行い、着火可能な濃い混合気を生成するための第2段階の燃料噴射を圧縮工程で行う。また、内燃機関100Aで均質燃焼が行われる場合には、燃料噴射弁21a及び22aは、ECU40Aの制御のもと、均質な混合気を生成するための燃料噴射を吸気工程で行う。但し、燃料噴射制御の態様はこれらに限られず、例えば複数回に亘って段階的に燃料を噴射したり、さらにその際夫々の段階で互いに燃料噴射圧を変更したりするなど、適宜の態様であってよい。この際、燃料はスワール流Sに沿って噴射されるので、スワール流Sの強度が高められる。また、本実施例に係る内燃機関100Aでは、燃料噴射によりスワール流Sの強度が高められる分、吸気の偏流度合いを小さくすることで、気流制御弁に起因する吸気抵抗が低減されている。これにより、同一強度のスワール流Sを生成する場合でも、より吸気流量が増大するため、成層燃焼を行う小中負荷運転領域では希薄燃焼領域が拡大し、さらに均質燃焼を行う中高負荷運転領域では混合気のミキシング性の向上及び乱れの増大が図られる。
Next, the combustion performed in the
一方、吸気工程で噴射された燃料は圧縮工程でピストン5が上死点付近に到達するまでの間に、ミキシング性の高い混合気に生成される。さらに点火時期になると、ECU40Aの制御のもと、点火プラグ1及び2が混合気に火花を点火する。本実施例では混合気が均等に配置された点火プラグ1及び2で点火されるため、火炎夫々の伝播距離が最短になり、より高い燃焼速度で急速燃焼する。また、本実施例では火炎夫々がスワール流Sの流れとともに伝播しやすくなるため、燃料噴射弁21a及び22aの噴射孔が火炎夫々により洗浄される。これにより、更なる燃費の向上及びエミッションの低減が図られるとともに、デポジットの付着も好適に抑制される。以上により、一気筒あたりに2つの燃料噴射弁21a及び22aを備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能な内燃機関100Aを実現可能である。
On the other hand, the fuel injected in the intake process is generated into a highly mixed gas mixture until the
図3は、内燃機関100Bの要部を、各気筒のうちシリンダ7について示す図である。具体的には、図3(a)は、内燃機関100Bの要部をシリンダ7について上面視で概念的に示す図であり、図3(b)は、内燃機関100Bの要部をシリンダ7について側面視で概念的に示す図である。本実施例に係る内燃機関100Bは、実施例1に係る内燃機関100Aとは点火プラグ1及び2の配置が異なっている。また、内燃機関100Bは、燃料噴射弁21a及び22aの代わりにこれらと燃料噴射方向が異なる燃料噴射弁21b及び22bを内燃機関100Aとは異なる配置で備えており、さらにこれらに伴いシリンダブロック3Aがシリンダブロック3Bに、シリンダヘッド4Aがシリンダヘッド4Bに変更されている以外、内燃機関100Aと同一のものとなっている。また、説明の便宜上、ECU40Bと称しているが、本実施例ではECU40Bは実施例1で示したECU40Aと同一のものとなっている。
FIG. 3 is a view showing a main part of the internal combustion engine 100B with respect to the
燃料噴射弁21b及び22b夫々は、シリンダ7の中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略直交する平面を挟むように配設されている。より具体的には、吸気側及び排気側燃料噴射弁21b及び22bは、夫々本体の中心軸線が上述の平面から略直交する方向に等間隔で夫々反対側に向かってオフセットした位置に、中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略平行な平面に略直交するように配設されている。また、本実施例では燃料噴射弁21b及び22b夫々は、上述の配置でスワール流Sに沿う方向に燃料を噴射する噴射孔を備えている。一方、点火プラグ1は、電極を燃焼室6内に突出させた状態で排気側燃料噴射弁22bの噴射孔に向かうスワール流Sに対応させて配設されている。同様に、点火プラグ2は、吸気側燃料噴射弁21bの噴射孔に向かうスワール流Sに対応させて配設されている。これら点火プラグ1及び2は、夫々の本体の中心軸線が中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略直交する平面に含まれるとともに、燃焼室6上方のペントルーフ壁面に略直交するように燃焼室6に対して均等に配設されている。
Each of the
上述の構成で、次に燃焼室6内で行われる燃焼について詳述する。本実施例においても、実施例1と同様、ECU40Bの制御のもとに行われる燃料噴射弁21b及び22bからの燃料噴射に基づき、成層燃焼を行う小中負荷運転領域では希薄燃焼領域が拡大し、さらに均質燃焼を行う中高負荷運転領域では混合気のミキシング性の向上及び乱れの増大が図られる。また、本実施例においても、ECU40Bの制御のもと、混合気が点火時期に均等に配置された点火プラグ1及び2で点火されるため、火炎夫々の伝播距離が最短になり、より高い燃焼速度で急速燃焼する。また、本実施例においても、火炎夫々がスワール流Sの流れとともに伝播しやすくなるため、燃料噴射弁21b及び22bの噴射孔が火炎夫々で洗浄される。これにより、更なる燃費の向上及びエミッションの低減が図られるとともに、デポジットの付着も好適に抑制される。
Next, the combustion performed in the
なお、内燃機関100Bは、例えばペントルーフ形状により点火プラグ1及び2の突出位置が実施例1に係る内燃機関100Aとは異なってくることなどから、燃焼態様も実施例1に係る内燃機関100Aとは多少異なってくる。そのため、本実施例に係る内燃機関100Bは、生成するスワール流Sの強度や燃焼室6の形状など内燃機関の他の諸元と組み合わされてより高い度合いの効果が得られる場合や、内燃機関全体として他の構成と組み合わされた状態でより有利な構造にできる場合などには、内燃機関100Aに対して選択的に採用可能である。また、同様に、内燃機関100A及び100Bに対して例えば点火プラグ1及び2を備える代わりに燃焼室6の上方略中央に点火プラグを一つ備えたような内燃機関夫々の場合についても、夫々の内燃機関を選択的に採用可能である。以上により、一気筒あたりに2つの燃料噴射弁21b及び22bを備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能な内燃機関100Bを実現可能である。
The internal combustion engine 100B is different from the
図4は、内燃機関100Cの要部を、各気筒のうちシリンダ7について示す図である。具体的には、図4(a)は、内燃機関100Cの要部をシリンダ7について上面視で概念的に示す図であり、図4(b)は、内燃機関100Cの要部をシリンダ7について側面視で概念的に示す図である。本実施例に係る内燃機関100Cは、燃料噴射弁21a及び21bの代わりにこれらと燃料噴射方向が異なる燃料噴射弁21c及び22cを備えているほか、スワール流Sを生成する代わりにタンブル流Tを生成する気流制御弁を備えており、さらに、点火プラグ1及び2の配置が異なるために、シリンダヘッド4Aがシリンダヘッド4Cに変更されている以外、実施例1に係る内燃機関100Aと同一のものとなっている。なお、説明の便宜上、シリンダブロック3Cと称しているが、本実施例ではシリンダブロック3Cは実施例1で示したシリンダブロック3Aと同一のものとなっている。同様に、ECU40Cと称しているが、本実施例ではECU40Cは実施例1で示したECU40Aと同一のものとなっている。
FIG. 4 is a view showing the main part of the internal combustion engine 100C with respect to the
燃料噴射弁21c及び22cは、実施例1と同様、夫々本体の中心軸線がシリンダ7の中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略直交する平面に含まれるとともに、中心軸線P1に略直交するように配設されているが、本実施例では、燃料噴射弁21c及び22c夫々は、タンブル流Tに沿う方向に燃料を噴射する噴射孔を備えている。また、本実施例では、点火プラグ1は、電極を燃焼室6内に突出させた状態で排気側燃料噴射弁22cの噴射孔に向かうタンブル流Tに対応させて配設されている。なお、このタンブル流Tは構造上、排気側燃料噴射弁22cの噴射孔に到達する前に、吸気側燃料噴射弁21cの噴射孔を通過することになる。そのため、本実施例では、点火プラグ1からの火花に基づき伝播する火炎は、燃料噴射弁22cの噴射孔だけでなく、燃料噴射弁21cの噴射孔も同時に洗浄することになる。また、点火プラグ1と同様にして、点火プラグ2も、吸気側燃料噴射弁21cの噴射孔に向かうタンブル流Tに対応させて配設されている。これら点火プラグ1及び2は、夫々の本体の中心軸線が中心軸線P1を含み、且つクランク軸線に略直交する平面に含まれるとともに、燃焼室6上方のペントルーフ壁面に略直交するようにして、燃焼室6に対して均等に配設されている。
Similarly to the first embodiment, the
上述の構成で、次に燃焼室6内で行われる燃焼について詳述する。本実施例においても、実施例1と同様、ECU40Cの制御のもとに行われる燃料噴射弁21c及び22cからの燃料噴射に基づき、成層燃焼を行う小中負荷運転領域では希薄燃焼領域が拡大し、さらに均質燃焼を行う中高負荷運転領域では混合気のミキシング性の向上及び乱れの増大が図られる。また、本実施例においても、ECU40Cの制御のもと、混合気が点火時期に均等に配置された点火プラグ1及び2で点火されるため、火炎夫々の伝播距離が最短になり、より高い燃焼速度で急速燃焼する。また、本実施例においても、火炎夫々がタンブル流Tの流れとともに伝播しやすくなるため、燃料噴射弁21c及び22cの噴射孔が火炎夫々で洗浄される。すなわち、燃焼室6内でタンブル流Tが生成される場合でも、本実施例に係る内燃機関100Cによれば、更なる燃費の向上及びエミッションの低減とともに、デポジット付着の抑制を図ることが可能である。以上により、一気筒あたりに2つの燃料噴射弁21c及び22cを備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能な内燃機関100Cを実現可能である。
Next, the combustion performed in the
本実施例では、筒内燃料噴射式内燃機関の制御装置としてのECU40Dが行う制御について詳述する。本実施例に係るECU40Dは、後述する図5及び図6のフローチャートに示す処理が記述された燃料噴射弁選択用プログラムをROM42がさらに格納している以外、実施例1で示したECU40Aと同一のものとなっている。なお、このプログラムは他のプログラムと一体として組み合わされていてもよい。また、本実施例では、ECU40Dの制御対象を内燃機関100Aとしているが、ECU40Dの制御対象は実施例2または3で示した内燃機関100Bや100Cであってもよく、さらにこれに限られず、ECU40Dの制御対象は、吸気ポート8側の燃料噴射弁21と、排気ポート9側の燃料噴射弁22とを備える筒内燃料噴射式内燃機関であればよい。
In the present embodiment, the control performed by the ECU 40D as a control device for the in-cylinder fuel injection type internal combustion engine will be described in detail. The ECU 40D according to the present embodiment is the same as the
図5は、本実施例に係るECU40Dで、暖機中に燃料噴射弁22のみで燃料を噴射するためにCPU41が行う処理をフローチャートで示す図である。ROM42に格納された燃料噴射弁選択用プログラムに基づき、CPU41がフローチャートに示す処理を極短い時間で繰り返し実行することで、ECU40Dは、暖機中に燃料噴射弁22のみで燃料を噴射するよう燃料噴射弁21及び22を制御する。CPU41は、内燃機関100Aが暖気中であるか否かを判定する処理を実行する(ステップ11)。より具体的には、本実施例では、水温センサ53からの出力信号に基づき検出された内燃機関100Aの水温が、所定値以下であるか否かを判定する処理をCPU41が実行することで、内燃機関100Aが暖機中であるか否かが判定される。なお、本実施例ではこの所定値が適温(例えば70℃)に設定されており、水温がこの所定値以下である場合、内燃機関100Aは暖機中ということになる。ステップ11において肯定判定である場合には、CPU41は、燃料噴射弁21aの使用を禁止する処理を実行する(ステップ12)。一方、ステップ11において否定判定である場合には、CPU41は、燃料噴射弁21a及び22aの使用をともに許可する処理を実行する(ステップ13)。これにより、暖機が完了する前の冷間時には、導管31内で排気ガスからの熱を受熱する燃料が供給される燃料噴射弁22aのみで燃料を噴射することができ、その結果、より微粒化が促進された燃料で燃焼が行われるため、燃費の向上及びエミッションの低減が図られる。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process performed by the
また、図6は、本実施例に係るECU40Dで、熱的に過酷な条件下で燃料噴射弁21aのみで燃料を噴射するためにCPU41が行う処理をフローチャートで示す図である。ROM42に格納された燃料噴射弁選択用プログラムに基づき、CPU41がフローチャートに示す処理を極短い時間で繰り返し実行することで、ECU40Dは、熱的に過酷な条件下で燃料噴射弁21aのみで燃料を噴射するよう燃料噴射弁21a及び22aを制御する。CPU41は、内燃機関100Aが熱的に過酷な条件下にあるか否かを判定する処理を実行する(ステップ21)。より具体的には、本実施例では、水温センサ53からの出力信号に基づき検出された内燃機関100Aの水温が、所定値以下であるか否かを判定する処理をCPU41が実行することで、内燃機関100Aが熱的に過酷な条件下にあるか否かが判定される。なお、本実施例ではこの所定値が105℃に設定されており、水温がこの所定値よりも大きい場合、内燃機関100Aは熱的に過酷な条件下にあるということになる。ステップ21において肯定判定である場合には、CPU41は、燃料噴射弁22aの使用を禁止する処理を実行する(ステップ22)。一方、ステップ21において否定判定である場合には、CPU41は、燃料噴射弁21a及び22aの使用をともに許可する処理を実行する(ステップ23)。これにより、熱的に過酷な条件下で排気側燃料噴射弁22aに供給される燃料が排気ガスからの熱を導管31内で受熱してパーコレーションを起こしている場合でも、燃料噴射弁21aのみで燃料を噴射することで、不安定な燃焼状態になることを回避でき、以って燃費の向上及びエミッションの低減を図ることができる。以上により、例えば内燃機関100Aのように一気筒あたりに2つの燃料噴射弁21a及び22aを備えている場合に、より好適な燃焼を実現可能なECU40Dを実現可能である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process performed by the
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1、2 点火プラグ
10 吸気系
21 吸気側燃料噴射弁
22 排気側燃料噴射弁
40 ECU
100 筒内燃料噴射式内燃機関
1, 2
100 In-cylinder fuel injection internal combustion engine
Claims (1)
燃焼室内で混合気に火花を点火する第1の火花点火手段および第2の火花点火手段と、
前記燃焼室内に流入する吸気によって、タンブル流である旋回気流を生成する旋回気流生成手段とを備え、
前記吸気側燃料噴射弁および前記排気側燃料噴射弁は夫々前記旋回気流に沿う方向に燃料を噴射する噴射孔を有しており、且つ前記吸気側燃料噴射弁および前記排気側燃料噴射弁夫々の中心軸線が、前記シリンダ中心軸線を含み、且つ前記クランク軸線に略直交する第2平面に含まれるように配設されており、
前記第1の火花点火手段は、前記第1平面より前記吸気ポート側であって前記吸気側燃料噴射弁よりも前記燃焼室の上方に配設されることで前記排気側燃料噴射弁に向かう前記旋回気流に対応させて配設され、且つ前記第1の火花点火手段の中心軸線が前記第2平面に含まれるように配設され、
前記第2の火花点火手段は、前記第1平面より前記排気ポート側であって前記排気側燃料噴射弁よりも前記燃焼室の上方に配設されることで前記吸気側燃料噴射弁に向かう前記旋回気流に対応させて配設され、且つ前記第2の火花点火手段の中心軸線が前記第2平面に含まれるように配設され、
前記旋回気流は、前記第1の火花点火手段、前記吸気側燃料噴射弁、前記排気側燃料噴射弁および前記第2の火花点火手段をこの順に通過するように旋回することを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機関。 An intake side fuel injection valve disposed on the intake port side from a first plane that includes the cylinder center axis and is substantially parallel to the crank axis, and an exhaust side fuel injection valve disposed on the exhaust port side from the first plane An in-cylinder fuel injection type internal combustion engine,
First spark igniting means and second spark igniting means for igniting sparks in the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A swirl airflow generating means for generating a swirl airflow that is a tumble flow by the intake air flowing into the combustion chamber;
The intake-side fuel injection valve and the exhaust-side fuel injection valve each have an injection hole for injecting fuel in a direction along the swirling airflow, and each of the intake-side fuel injection valve and the exhaust-side fuel injection valve A central axis is disposed so as to be included in a second plane that includes the cylinder central axis and is substantially orthogonal to the crank axis;
The first spark ignition means is disposed on the intake port side with respect to the first plane and above the combustion chamber with respect to the intake side fuel injection valve. Arranged corresponding to the swirling airflow, and arranged so that the central axis of the first spark ignition means is included in the second plane,
The second spark ignition means is disposed on the exhaust port side from the first plane and above the exhaust chamber fuel injection valve and toward the intake side fuel injection valve. Arranged corresponding to the swirling airflow, and arranged so that the central axis of the second spark ignition means is included in the second plane ,
The swirl airflow swirls so as to pass through the first spark ignition means, the intake side fuel injection valve, the exhaust side fuel injection valve, and the second spark ignition means in this order . Fuel injection internal combustion engine.
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