DE69333507T2

DE69333507T2 - Control device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE69333507T2
Application number: DE69333507T
Authority: DE
Inventors: Junichi Yamaguchi; Minoru Ohsuga; Ryoichi Komuro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: DE69333507D1

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine und insbesondere ein Magerverbrennungsmotorsystem, in dem entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine in der Brennkammer Wirbel erzeugt werden, um die Verbrennung sogar bei einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis zu verbessern.The The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly a lean-burn engine system according to the operating condition the internal combustion engine are generated in the combustion chamber vortices, to improve combustion even at a lean air / fuel ratio.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Der Stand der Technik zur Verbesserung des Verbrennungsvermögens durch Erzeugen von Wirbeln in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine ist bekannt. Weiter ist auch eine Technologie zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bekannt, bei der während einem Betriebszustand mit niedriger Last ein Magerbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, um den Pumpverlust der Brennkraftmaschine zu verringern.Of the State of the art for improving the combustion capacity Generating vortices in the combustion chamber of an internal combustion engine is known. Next is also a technology to improve fuel economy known during the a low-load operating condition, a lean operation of the internal combustion engine carried out is to reduce the pumping loss of the internal combustion engine.

Durch Kombinieren der oben genannten Technologien wird eine Brennkraftmaschine während eines Betriebszustands mit niedriger Last unter den Bedingungen eines mageren Gemisches betrieben und es werden Wirbel erzeugt, um die Verbrennung zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu verbessern, was als so genannte Magerverbrennungsmotortechnologie wohlbekannt ist.By Combining the above technologies becomes an internal combustion engine during one Operating conditions with low load under the conditions of a operated lean mixture and there are generated vortex to the Improve combustion to reduce fuel consumption, which is well known as so-called lean-burn engine technology is.

In der derartigen Technologie wird der Wirbel vorzugsweise entsprechend dem Betriebszustand des Motors in einer optimalen Stärke eingestellt. Insbesondere wird der Wirbel während eines Betriebszustands mit niedriger Last verstärkt, um die Verbrennung zu verbessern, und während eines Betriebszustands mit hoher Last wird der Wirbel abgeschwächt, um eine große Luftmenge anzusaugen, um die Ausgangsleistung zu erhöhen. Zum Verständnis des oben Genannten ist eine Technologie beispielsweise in der JP 61 058 921 A offenbart, wobei ein Motor der Bauart mit zwei Einlassventilen derart aufgebaut ist, dass eines der Einlassventile eine gerade Öffnung bildet, die ein Einlasssteuerventil aufweist, und das andere eine spiralförmige Öffnung bildet, die einen Umgehungskanal aufweist, die durch das Einlasssteuerventil geöffnet wird. Mit diesem Aufbau wird das Einlasssteuerventil während eines Betriebszustands mit niedriger Last geschlossen gehalten, um Luft ausschließlich durch den Kanal auf der Seite der spiralförmigen Öffnung anzusaugen, um einen starken Wirbel in der Brennkammer zu erzeugen. Andererseits wird das Einlasssteuerventil während eines Betriebszustands mit hoher Last offen gehalten, um Luft durch die spiralförmige Öffnung und die gerade Öffnung und weiter durch einen Umgehungskanal anzusaugen, wobei der Umgehungskanal die Seite der geraden Öffnung mit der Seite der spiralförmigen Öffnung verbindet, um die Ausgangsleistung durch die ansteigende Luftmenge zu erhöhen.In the technology of this kind, the vortex is preferably set at an optimum intensity according to the operating condition of the engine. In particular, the swirl is amplified during a low-load operating state to improve combustion, and during a high-load operating state, the swirl is weakened to suck in a large amount of air to increase the output. To understand the above is a technology, for example in the JP 61 058 921 A discloses wherein a two intake valve type engine is structured such that one of the intake valves forms a straight port having an intake control valve and the other forms a spiral port having a bypass passage opened by the intake control valve. With this structure, the intake control valve is kept closed during a low-load operation to suck air only through the spiral-side port to generate a strong swirl in the combustion chamber. On the other hand, the intake control valve is kept open during a high load operating state to draw air through the helical port and the straight port and further through a bypass passage, the bypass port connecting the straight port side to the spiral port side to output power to increase the increasing amount of air.

Jedoch ergeben sich bei einem solchen Motor der wie oben gezeigt aufgebaut ist, folgende Probleme, wenn der Motor unter verschiedenen Bedingungen betrieben wird.however arise in such a motor constructed as shown above is, following problems when the engine under different conditions is operated.

Zunächst gibt es prinzipiell nur einen Mechanismus, der einen optimalen Wirbel erzeugt, und folglich ist es nicht möglich, die Betriebsbedingungen des Motors einzustellen, in denen ein optimaler Wirbel erzeugt wird, mit Ausnahme einer einzigen Bedingung. Daher kann beispielsweise, wenn der Motor so eingestellt ist, dass ein optimaler Wirbel während eines Betriebszustands mit geringer Last bei einem Zustand, in dem das Einlasssteuerventil geschlossen gehalten wird, erzeugt wird, während eines Betriebszustands des Motors mit mittlerer Last des Motors die notwendige Einlassluftmenge nicht alleine durch die spiralförmige Öffnung zugeführt werden und folglich entsteht das Problem, dass der Betriebsbereich des Motors, in dem der Motor mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben werden kann, verkleinert wird. Im Gegensatz dazu, wenn der Motor so eingestellt ist, dass ein optimaler Wirbel während einem Betriebszustand mit mittlerer Last erzeugt wird, entsteht während eines Betriebszustands des Motors mit geringer Last ein Problem, dass der Wirbel wegen der Verringerung der Lufteinlassgeschwindigkeit abgeschwächt wird.At first there It basically only one mechanism, the optimal vortex generated, and therefore it is not possible, the operating conditions of the engine in which an optimal vortex is generated, with the exception of a single condition. Therefore, for example, when the engine is set to provide an optimal vortex during an operating condition with low load in a state where the intake control valve is kept closed during an operating condition of the engine with medium load of the engine the necessary amount of intake air can not be fed through the spiral opening alone and consequently the problem arises that the operating range of the engine, in which the engine operated at a lean air / fuel ratio can be scaled down. In contrast, when the engine is set so that an optimal vortex during an operating condition is generated with medium load, arises during an operating condition the engine with low load a problem that the vortex because of Reduction of the air intake speed is weakened.

Während eines Betriebszustands des Motors mit hoher Last entsteht das Problem, dass die Ausgangsleistung, im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor mit zwei geraden Öffnungen, wegen der Verringerung der Einlassluftrate vermindert ist obwohl eine große Luftmenge durch die spiralförmige Öffnung angesaugt wird und der Wirbel durch den Umgehungskanal abgeschwächt ist.During one Operating condition of the engine with high load creates the problem that the output power, compared to a conventional engine with two straight openings, diminished because of the reduction of the intake air rate though one size Air volume sucked through the spiral opening and the vortex is attenuated by the bypass channel.

Weiter wird in einem Motor, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ein einzelner großer Wirbel in der horizontalen oder in einer schrägen Richtung innerhalb der Brennkammer erzeugt. Jedoch entsteht das Problem, dass solch ein großer Wirbel eine kleine Auswirkung auf die Verbesserung der Verbrennung hat, weil die Rotationsenergie eines großen Wirbels einen vergleichsweise kleinen Effekt auf die Mischung von Luft und Kraftstoff hat. Insbesondere in einem fremdgezündeten Motor mit Kraftstoffeinspritzung, in dem Fall, dass er wie oben beschrieben zwei Einlassventile aufweist, wird der Kraftstoffnebel von einem Einspritzventil im Allgemeinen als bidirektionale Nebelströme ausgebildet, die von der Einlassleitung zu den Einlassventilen ge richtet sind. Jedoch haftet der Nebel an der Wand der Einlassleitungspassage oder der Wand der Brennkammer an. Während eines Betriebszustands des Motors mit mittlerer Last wird der Kraftstoff durch den wie oben beschriebenen horizontalen oder schräg ausgerichteten großen Wirbel seitlich in die Brennkammer geblasen, was das Problem verursacht, dass der Kraftstoff in Wandnähe ausgestoßen wird ohne verbrannt zu werden, und so den HC-Gehalt im Abgas oder den Kraftstoffverbrauch erhöht. Des Weiteren besteht das Problem, dass nur ein Teil der Brennkammer während der Verbrennungsdauer eine hohe Temperatur erreicht, um den NO_x-Gehalt im Abgas zu verringern.Further, in a motor constructed as described above, a single large vortex is generated in the horizontal or oblique directions within the combustion chamber. However, the problem arises that such a large vortex has a small effect on the improvement of combustion because the rotational energy of a large vortex has a comparatively small effect on the mixture of air and fuel. In particular, in a fuel-injected spark-ignition engine, in the case where it has two intake valves as described above, the fuel spray from an injection valve is generally formed as bidirectional mist streams directed from the intake pipe to the intake valves. However, the mist adheres to the wall of the inlet duct passage or the wall of the combustion chamber. During an operating condition of the engine with medium load For example, the fuel is blown laterally into the combustion chamber by the large orbit oriented as described above, which causes the problem that the fuel is discharged near the wall without being burned, thus increasing the HC content in the exhaust gas or the fuel consumption. Furthermore, there is a problem that only a part of the combustion chamber reaches a high temperature during the combustion period to reduce the NO _x content in the exhaust gas.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION

Die durch die vorliegende Erfindung zu lösenden Problempunkte sind wie folgt.The Problems to be solved by the present invention are as follows.

Zunächst sind Einrichtungen zum Erzeugen eines Wirbels, der über einen weiten Betriebsbereich eines Motors eine geeignete Stärke aufweist, zu schaffen.At first are Means for creating a vortex that over a wide operating range of Motors a suitable strength has to create.

Zweitens sind Einrichtungen zu schaffen, die gute Saugeigenschaften aufweisen, um ein Verringern der Ausgangsleistung während eines Betriebszustands des Motors mit hoher Last zu unterdrücken, und die in der Lage sind, einen Wirbel zu erzeugen, der während eines Betriebszustands mit mittlerer und niedriger Last eine geeignete Stärke aufweist.Secondly To create facilities that have good suction properties, to decrease the output power during an operating condition suppress the engine with high load, and that are able to to create a vortex during an operating condition with medium and low load a suitable Strength having.

Drittens sind ein Wirbel und Wirbelerzeugungseinrichtungen zu schaffen, dass der Wirbel in der Lage ist, Kraftstoff und Luft wirksam zu mischen, der Kraftstoffnebel nicht an der Wand der Einlassleitung oder der Wand der Brennkammer anhaftet, die Zündfähigkeit gut ist, der Wirkungsgrad der Verbrennung hoch ist und die Erzeugung von Abgasen wie HC, NO_x und dergleichen unterdrückt wird.Third, a vortex and vortex generating means are to be provided that the vortex is able to effectively mix fuel and air, the fuel mist does not adhere to the wall of the inlet duct or the wall of the combustion chamber, the ignitability is good, the combustion efficiency is high and the generation of exhaust gases such as HC, NO _x and the like is suppressed.

Um die oben genannten Probleme zu lösen, kann die vorliegende Erfindung die folgenden Einrichtungen aufweisen.Around can solve the above problems the present invention has the following features.

Zunächst sind eine Vielzahl Lufteinlass-Unterkanäle getrennt von den Hauptkanälen der Lufteinlassleitung vorgesehen. Die Gesamtsumme der Querschnittsflächen der Lufteinlass-Unterkanäle ist geringer als die Querschnittsfläche des Haupteinlasskanals. Der Auslass des Lufteinlass-Unterkanals öffnet an einer Stelle in der Nähe eines Einlassventils innerhalb des Hauptlufteinlasskanals und ist auf den Spaltabschnitt zwischen dem Einlassventil und einem entsprechenden Einlassventilsitz derart gerichtet, dass die Luft von außen gegenüber der einander zugewandten Seiten der zwei Einlassventilsitze eindringt. Der Kraftstoffnebel dringt an der inneren Seite der einander zugewandten Seiten der Einlassventilsitze, um Überlagerungen mit der Einlassluft zu verhindern, wenn Wirbel erzeugt werden. Die jeweiligen Lufteinlasskanäle sind derart konstruiert, dass Luft an mindestens zwei Stellen in die Brennkammer eindringt. Der Leitungsdurchmesser und die Leitungslänge der Lufteinlasskanäle sind vorzugsweise in einem derartigen Verhältnis festgelegt, um den Trägheitseffekt der Einlassluft wirksam zu nutzen.At first are a plurality of air intake subchannels separate from the main channels of the Air inlet line provided. The total sum of the cross sectional areas of the Air-intake passages is less than the cross-sectional area of the main intake port. The outlet of the air intake subchannel opens at a location in the Near one Inlet valve within the main air intake duct and is on the gap portion between the inlet valve and a corresponding one Inlet valve seat directed such that the air from the outside against the facing sides of the two inlet valve seats penetrates. The fuel mist penetrates on the inner side of the facing each other Sides of the intake valve seats to overlap with the intake air to prevent when vortexes are generated. The respective air intake ducts are designed so that air in at least two places in the Combustion chamber penetrates. The cable diameter and the cable length of Air inlet ducts are preferably set in such a ratio as the inertia effect to use the intake air effectively.

Des Weiteren sind eine Einrichtung zum Schließen des Hauptkanals und eine Einrichtung zum Schließen von mindestens einem der Lufteinlass-Unterkanäle vorgesehen, in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors.Of Further, a means for closing the main channel and a Device for closing provided by at least one of the air intake subchannels, depending the operating condition of the engine.

Während eines Betriebszustands des Motors mit geringer Last werden der Hauptkanal und ein Teil der Lufteinlass-Unterkanäle geschlossen gehalten und dadurch werden in der Brennkammer Wirbel erzeugt durch die Luft, die durch die verbleibenden Lufteinlass-Unterkanäle strömt.During one Operating conditions of the engine with low load become the main channel and a portion of the air intake subchannels are kept closed and As a result, vortices are generated in the combustion chamber through the air, which flows through the remaining air intake subchannels.

Während eines Betriebszustands mit mittlerer Last wird der Hauptkanal geschlossen gehalten und die Anzahl der Lufteinlass-Unterkanäle wird erhöht, um dadurch dem Bedarf an einer erhöhten Einlassluftrate gerecht zu werden, und es werden mehrere Wirbel mit unterschiedlichen Mittelachsen in der Brennkammer erzeugt. Sobald der Motor in einen Betriebsbereich mit hoher Last eintritt, wird ein Einlasssteuerventil in dem Hauptkanal geöffnet und eine große Einlassluftmenge zugeführt, um das Drehmoment des Motors aufrechtzuerhalten.During one Operating mode with medium load, the main channel is closed and the number of air intake subchannels is increased to thereby meet the need an elevated one Intake air rate to meet, and there will be several vortices generated with different center axes in the combustion chamber. As soon as the engine enters a high load operating range an intake control valve in the main passage opened and a large intake air amount supplied to maintain the torque of the engine.

Der Zündzeitpunkt des Gasgemisches ist verzögert, verglichen mit dem Fall eines herkömmlichen Motors ohne Wirbel, wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit durch die erzeugten Wirbel erhöht ist. Und in einem Zustand, in dem keine Wirbel erzeugt werden, wie beispielsweise einem Betriebszustand mit hoher Last, ist der Zündzeitpunkt auf dieselben Bedingungen eingestellt wie in einem herkömmlichen Motor.Of the ignition timing the gas mixture is delayed, compared with the case of a conventional motor without vortices, when the burning rate is generated by the vortex elevated is. And in a state where no vortices are generated, like For example, a high load operating state is the ignition timing set to the same conditions as in a conventional engine.

Dabei wird Kraftstoff so lange vor dem Zündzeitpunkt eingespritzt, wie der Kraftstoffnebel mit den erzeugten Wirbeln vermischt wird und der vermischte Anteil die Nähe einer Zündkerze erreicht, um gezündet zu werden. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, dass die Richtung der Kraftstoffeinspritzung auf die Wirbel gerichtet ist, wenn die Wirbel erzeugt werden.there fuel is injected so long before the ignition, how the fuel mist is mixed with the generated vortex and the mixed share the proximity a spark plug reached to ignited to become. The device is constructed so that the direction of Fuel injection is directed to the vortices when the vortices be generated.

Dadurch, dass die Vorrichtung wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen erzielen.Thereby, that the device is constructed as described above, the present invention achieve the following effects.

Erstens können die innerhalb der Brennkammer erzeugten Wirbel auf eine geeignete Stärke innerhalb eines breiteren Betriebsbereichs des Motors eingestellt werden, verglichen mit einem herkömmlichen Motor, weil die Querschnittsfläche des Lufteinlasskanals in vielen Schritten veränderbar ist durch Variieren der Anzahl der Lufteinlass-Unterkanäle. Dadurch kann die Gesamtwirksamkeit der Verbrennung bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verbessert werden.First, the vortices generated within the combustion chamber can be set to an appropriate level within a wider operating range of the engine as compared to a conventional engine because the cross-sectional area of the air intake passage is variable in many steps by varying the number of air intake subchannels. This can increase the overall efficiency of the burn tion at different operating conditions of the internal combustion engine can be improved.

Zweitens wird die Menge der Einlassluftströmungsrate, die durch die Lufteinlass-Unterkanäle eingesaugt ist, wegen des Trägheitseffekts der Einlassluft durch die Lufteinlass-Unterkanäle erhöht. Dadurch kann der Bereich, in dem der Motor mit erzeugten Wirbeln betrieben wird, erweitert werden.Secondly becomes the amount of intake air flow rate sucked through the air intake subchannels is because of the inertia effect the intake air through the air intake subchannels increases. This allows the area, in which the engine is operated with generated vertebrae, extended become.

Drittens kann dadurch, dass keine Notwendigkeit besteht, eine Wirbelerzeugungseinrichtung wie z. B. eine spiralförmige Öffnung in dem Hauptluftkanal vorzusehen, ist der Lufteinlassströmungswiderstand des Hauptkanals klein und eine größere Luftmenge kann während eines Betriebszustands mit hoher Last angesaugt werden.thirdly can be a vortex generating device, as there is no need z. B. a spiral opening in to provide the main air passage is the air intake flow resistance the main channel can be small and a larger amount of air can during a Operating state are sucked in with high load.

Viertens kann durch die Verwendung einer Vielzahl von Lufteinlass-Unterkanälen eine Vielzahl von Wirbeln innerhalb der Brennkammer erzeugt werden. Dadurch kann die Verwirbelung in der Brennkammer mit derselben Einlassluftströmungsrate im Vergleich zu dem Fall, bei dem es nur einen Wirbel gibt, erhöht werden und folglich die Mischung von Luft und Kraftstoff verbessert werden, um die Wirksamkeit der Verbrennung zu verbessern.Fourth can through the use of a variety of air intake subchannels one Variety of vortices are generated within the combustion chamber. Thereby can the turbulence in the combustion chamber with the same inlet air flow rate compared to the case where there is only one vortex and consequently the mixture of air and fuel is improved, to improve the efficiency of combustion.

Fünftens kann dadurch, dass der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündzeitpunkt und die Richtung der Kraftstoffeinspritzung derart eingestellt sind, dass eine Vielzahl Wirbel um den Kraftstoffnebel herum erzeugt werden und zur gleichen Zeit der Kraftstoff nicht durch Einlassluft gestört wird, der Kraftstoff davor bewahrt werden, zur Seite in die Nähe der Wand der Brennkammer geblasen zu werden. Dadurch sind schädliche Komponenten wie beispielsweise HC, NO_x und dergleichen im Abgas verringert.Fifth, by setting the fuel injection timing, the ignition timing, and the direction of the fuel injection so that a plurality of vortices are generated around the fuel spray and at the same time the fuel is not disturbed by intake air, the fuel can be prevented from being side-by-side to be blown near the wall of the combustion chamber. As a result, harmful components such as HC, NO _x and the like are reduced in the exhaust gas.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSUMMARY THE DRAWING

1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 10 is a plan view showing the construction of a first embodiment in accordance with the present invention.

2 ist eine Seitenansicht, die den Aufbau der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 Fig. 16 is a side view showing the structure of the first embodiment in accordance with the present invention.

3 ist eine Ansicht, die den Betrieb während eines Betriebszustands mit geringer Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 FIG. 14 is a view showing the operation during a low-load operating state of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG.

4 ist eine Ansicht, die den Betrieb während eines Betriebszustands mit mittlerer Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 FIG. 12 is a view showing the operation during a medium-load operating condition of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG.

5 ist eine Ansicht, die den Betrieb während eines Betriebszu stands mit hoher Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 FIG. 12 is a view showing the operation during a high load operation state of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG.

6 ist eine Ausführungsform eines Flussdiagramms zum Einstellen der Öffnung eines Steuerventils. 6 FIG. 10 is an embodiment of a flowchart for adjusting the opening of a control valve. FIG.

7 zeigt einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, einen Zündzeitpunkt und eine Richtung einer Kraftstoffeinspritzung im Fall, dass kein Wirbel erzeugt wird. 7 shows a fuel injection timing, an ignition timing, and a direction of fuel injection in the case where no vortex is generated.

8 zeigt einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, einen Zündzeitpunkt und eine Richtung einer Kraftstoffeinspritzung im Fall, dass ein Wirbel erzeugt wird. 8th shows a fuel injection timing, an ignition timing, and a direction of fuel injection in the case where a vortex is generated.

9 ist ein Diagramm, das den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich des Motors zeigt in dem Fall, wenn in dem Aufbau der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein einzelner Lufteinlass-Unterkanal in der Anordnung benutzt wird. 9 Fig. 15 is a diagram showing the lean air-fuel ratio limit range and the operating range of the engine in the case where a single air intake subchannel is used in the arrangement in the structure of the first embodiment in accordance with the present invention.

10 ist ein Diagramm, das den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich des Motors für einen Fall zeigt, in dem in dem Aufbau der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zwei Lufteinlass-Unterkanäle in der Anordnung benutzt werden. 10 FIG. 15 is a diagram showing the lean air-fuel ratio cut-off area and the operating range of the engine in a case where two air intake subchannels are used in the arrangement in the structure of the first embodiment in accordance with the present invention.

11 ist ein Diagramm, das den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich des Motors in der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 FIG. 15 is a graph showing the lean air-fuel ratio cut-off area and the operating range of the engine in the first embodiment in accordance with the present invention. FIG.

12 ist ein Diagramm, das den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich eines Motors bei einem herkömmlichen Motor mit Wirbelerzeugungsmechanismus zeigt. 12 Fig. 10 is a graph showing the lean air-fuel ratio cut-off region and the operating range of an engine in a conventional swirl generating mechanism engine.

13 ist ein Diagramm, das den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich eines Motors bei einem herkömmlichen Motor ohne Wirbelerzeugungsmechanismus zeigt. 13 Fig. 12 is a graph showing the lean air-fuel ratio cut-off region and the operating range of an engine in a conventional engine without a swirling mechanism.

14 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer zweiten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 14 Fig. 10 is a plan view showing the structure of a second embodiment in accordance with the present invention.

BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNGBEST VERSION THE INVENTION

Anhand der beigefügten Zeichnung werden im Folgenden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.Reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present are below the invention described in detail.

Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Hauptkanal 110 einer unabhängigen Lufteinlassleitung ist auf eine Brennkammer 103 eines Motors, der zwei Einlassventile (102) aufweist, gerichtet. Ein Einlasssteuerventil 107 ist in dem Hauptkanal 110 vorgesehen, und Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b sind stromauf des Lufteinlasssteuerventils vorgesehen, um den Hauptkanal 110 zu umgehen. Die Gesamtquerschnittsfläche der zwei Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b ist so festgelegt, dass sie 1/5 bis 1/2 der Querschnittsfläche stromauf des Hauptkanals 110 ausmacht. Das Einlasssteuerventil 107 ist derart gestaltet, dass es eine größere Querschnittsfläche als die Quer schnittsfläche oberhalb des Hauptkanals 110 aufweist und der Einlass des Lufteinlass-Unterkanals 101b mit dem Einlasssteuerventil 107 geschlossen werden kann.The 1 and 2 show a first embodiment according to the present invention. A main channel 110 an independent air intake duct is on a combustion chamber 103 an engine that has two intake valves ( 102 ), directed. An inlet control valve 107 is in the main channel 110 provided, and air intake subchannels 101 and 101b are provided upstream of the air intake control valve to the main passage 110 to get around. The total cross-sectional area of the two air intake subchannels 101 and 101b is set to be 1/5 to 1/2 of the cross-sectional area upstream of the main channel 110 accounts. The inlet control valve 107 is designed such that it has a larger cross-sectional area than the cross-sectional area above the main channel 110 and the inlet of the air intake subchannel 101b with the inlet control valve 107 can be closed.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 105 formt zwei Nebelströme, die von dem Hauptkanal 110 auf die innere Seite der zwei einander zugewandten Einlassventile 102 zuströmen, d. h. in zwei Richtungen 106a und 106b auf den Mittelabschnitt der Brennkammer gerichtet sind.A fuel injector 105 forms two streams of mist coming from the main channel 110 on the inner side of the two intake valves facing each other 102 flow, ie in two directions 106a and 106b are directed to the central portion of the combustion chamber.

Die Auslässe der Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b öffnen an einer Stelle in der Nähe des Einlassventils 102. Die Luftströme, die durch die Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b strömen, werden zu Strahlströmen, die durch die Lücken zwischen dem Einlassventil und dem entsprechenden Ventilsitz von der äußeren Seite der zwei Einlassventile, die einander zugewandt sind, in die Brennkammer eintreten, d. h. von der Seite in der Nähe der Wand der Brennkammer, um zwei Wirbel 111a, 111b zu erzeugen. Dabei ist der Wirbel 111a so ausgebildet, um den Nebel 106a zu umhüllen und der Wirbel 111b ist derart ausgebildet, um den Nebel 106b zu umhüllen. Und jeder der Wirbel zirkuliert entlang der oberen Oberfläche eines Kolbens 112 und strömt dann auf eine Zündkerze 104 zu. Der Betrieb des Einlasssteuerventils 107 wird durch einen Schrittmotor 201 durchgeführt und die Einstellung der Öffnung des Einlasssteuerventils wird durch einen Computer 202 durchgeführt.The outlets of the air intake subchannels 101 and 101b open at a location near the inlet valve 102 , The air flows through the air intake subchannels 101 and 101b flow become jet streams that enter the combustion chamber through the gaps between the inlet valve and the corresponding valve seat from the outer side of the two inlet valves facing each other, ie, from the side near the wall of the combustion chamber, to two vortices 111 . 111b to create. This is the vortex 111 so trained to the fog 106a to envelop and the vortex 111b is designed to the fog 106b to envelop. And each of the vortices circulates along the top surface of a piston 112 and then pour on a spark plug 104 to. The operation of the inlet control valve 107 is powered by a stepper motor 201 performed and the adjustment of the opening of the inlet control valve is controlled by a computer 202 carried out.

3 zeigt den Betriebszustand während einer Betriebsperiode mit einer geringen Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das Einlasssteuerventil 107 ist auf einen Winkel θ1 eingestellt, bei dem der Hauptkanal 110 und der Lufteinlass-Unterkanal 101b geschlossen gehalten werden. Die Luft 108, die stromauf des Hauptkanals 110 strömt, gelangt durch den Lufteinlass-Unterkanal 101a und erzeugt einen Wirbel 111a innerhalb der Brennkammer 103. Weil der Strahlstrom aus dem Lufteinlass-Unterkanal 101a klein ist verglichen mit der Größe der Brennkammer, kann der durch das Einlassventil 102 angesaugte Luftstrom beiseite geschoben werden und deswegen kann mit einer geringen Menge Luftströmung ein Wirbel 111a erzeugt werden. Obwohl der Wirbel 111a zirkuliert, um den Kraftstoffnebel 106a, 106b zu umhüllen, wird der Nebel nicht auf die Seite auf die Wand der Brennkammer zu geblasen, weil die Luftströmungsrate klein ist. Dadurch kann die Verbrennung gut durchgeführt werden. 3 FIG. 12 shows the operating state during a low load operating period of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG. The inlet control valve 107 is set to an angle θ1 at which the main channel 110 and the air intake subchannel 101b be kept closed. The air 108 that are upstream of the main channel 110 flows through the air intake subchannel 101 and creates a vortex 111 inside the combustion chamber 103 , Because the jet stream from the air intake subchannel 101 small compared to the size of the combustion chamber, the through the inlet valve 102 sucked air flow are pushed aside and therefore can with a small amount of air flow a vortex 111 be generated. Although the vortex 111 circulates to the fuel mist 106a . 106b To envelop, the mist is not blown onto the side of the wall of the combustion chamber, because the air flow rate is small. This allows the combustion to be carried out well.

4 zeigt einen Betriebszustand während einer Periode mit mittlerer Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das Einlasssteuerventil 107 ist auf einen Winkel θ2 eingestellt, bei dem der Hauptkanal 110 geschlossen gehalten ist und der Lufteinlass-Unterkanal 101b offen gehalten ist. Die Luft 108, die stromauf des Hauptkanals 110 strömt, gelangt durch die Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b und erzeugt zwei Wirbel 111a und 111b innerhalb der Brennkammer 103. Die Wirbel 111a und 111b zirkulieren derart, so dass sie die Kraftstoffnebel 106a bzw. 106b einhüllen. Die Wirbel 111a und 111b verbessern das Mischen von Luft und Kraftstoff mehr, als im Fall eines einzelnen Wirbels mit derselben Einlassluftströmungsrate, und der Nebel wird nicht auf die Seite an die Brennkammerwand geblasen. Dadurch kann die Verbrennung gut durchgeführt werden. 4 FIG. 12 shows an operating state during a medium load period of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG. The inlet control valve 107 is set to an angle θ2 at which the main channel 110 kept closed and the air intake subchannel 101b kept open. The air 108 that are upstream of the main channel 110 flows through the air intake subchannels 101 and 101b and creates two vortices 111 and 111b inside the combustion chamber 103 , The vortex 111 and 111b circulate in such a way that they ignite the fuel 106a respectively. 106b wrap. The vortex 111 and 111b Improve the mixing of air and fuel more than in the case of a single vortex with the same inlet air flow rate, and the mist is not blown to the side of the combustion chamber wall. This allows the combustion to be carried out well.

5 zeigt den Betriebszustand während einer Periode mit hoher Last der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das Einlasssteuerventil 107 ist auf einen Winkel θ3 eingestellt. Dabei gelangt der größte Teil der Einlassluft 108 durch den Hauptkanal 110, um in die Brennkammer 103 angesaugt zu werden. Wegen des Fehlens einer Wirbelerzeugungseinrichtung, wie z. B. einer spiralförmigen Öffnung, ist folglich der Ansaugströmungswiderstand gering und es kann eine große Luftmenge angesaugt werden. Dadurch kann eine erforderliche Ausgangsleistung erreicht werden. Dabei ist, obwohl die Einlassluft-Unterkanäle 101a und 101b offen gehalten werden, jeder der Luftströmungsraten, die durch den jeweiligen Kanal gelangen, ungefähr proportional zu den jeweiligen Querschnittsflächen. Deswegen sind die Luftströmungsraten, die durch die Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b gelangen, klein und erzeugen folglich keine Wirbel. 5 FIG. 12 shows the operating state during a high load period of the first embodiment in accordance with the present invention. FIG. The inlet control valve 107 is set to an angle θ3. In the process, most of the intake air passes 108 through the main channel 110 to get into the combustion chamber 103 to be sucked. Because of the lack of a vortex generating device, such. As a spiral-shaped opening, thus the Ansaugströmungswiderstand is low and it can be sucked a large amount of air. Thereby, a required output can be achieved. It is, although the intake air subchannels 101 and 101b are kept open, each of the air flow rates passing through the respective channel, approximately proportional to the respective cross-sectional areas. Because of this, the air flow rates passing through the air intake subchannels 101 and 101b get small, and thus generate no vortex.

Obwohl zur Vereinfachung der Erklärung die Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels die Fälle betrifft, in denen das Einlasssteuerventil 107 geöffnet oder geschlossen ist, d. h., die jeweiligen Kanäle öffnet oder schließt, ist es möglich, die Kanäle in einen halb geöffneten Zustand einzustellen, beispielsweise die Öffnung des Steuerventils 107 derart einzustellen, dass der Hauptluftkanal 110 halb geöffnet ist. Dies ermöglicht eine Erweiterung des Betriebsbereichs des Motors, in dem Wirbel erzeugt werden.Although, for ease of explanation, the description of this embodiment relates to the cases in which the intake control valve 107 is open or closed, that is, the respective channels opens or closes, it is possible to set the channels in a half-open state, such as the opening of the control valve 107 to adjust such that the main air duct 110 is half open. This allows an extension of the Betriebsbe range of the engine in which vortices are generated.

6 zeigt ein Flussdiagramm zum Einstellen der Öffnung des Einlasssteuerventils, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Motor in einem Fahrzeug angewendet wird. Zuerst wird die Absicht eines Fahrers erfasst und die erforderliche Drehzahl und das erforderliche Drehmoment des Motors berechnet. Die Absicht des Fahrers wird definiert als ein Wert benötigten Leistungsbedarfs, der beispielsweise aus dem Grad des Betrages des Niederdrückens eines Gaspedals oder der Änderung im Betrag des Niederdrückens berechnet wird. 6 FIG. 12 is a flowchart for adjusting the opening of the intake control valve when the present invention is applied to an engine in a vehicle. FIG. First, a driver's intention is detected and the required speed and torque of the engine are calculated. The intention of the driver is defined as a value of required power required, which is calculated, for example, from the degree of depression of an accelerator pedal or the change in the amount of depression.

Die Betriebsbedingung des Motors, d. h., die Drehzahl und das erforderliche Drehmoment werden nun aus dem Wert und den Informationen über Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangstellung berechnet. Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf eine Tabelle mit Motorsteuerwerten herausgesucht, welche Wirbel am besten für die auf Grundlage der Informationen eingestellte Betriebsbedingung in der Brennkammer erzeugt werden.The Operating condition of the engine, d. h., the speed and the required Torque will now be from the value and information about vehicle speed and gear position calculated. Next will be with reference looked up on a table with motor control values, which vortex best for the operating condition set on the basis of the information be generated in the combustion chamber.

Zunächst wird beurteilt, ob die Bedingung für einen einseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, oder nicht. Wenn sie für einen einseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, wird die Öffnung des Einlasssteuerventils auf θ1 eingestellt, wie in 3 gezeigt. Wenn sie nicht für einen einseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, wird beurteilt, ob die Bedingung für einen zweiseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, oder nicht. Wenn sie für einen zweiseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, wird beurteilt, ob die Bedingung in dem Bereich ist, in dem die Lufteinlassströmungsrate wirksam ausschließlich durch die Lufteinlass-Unterkanäle geliefert werden kann. Wenn die Lufteinlassströmungsrate ausschließlich von den Lufteinlass-Unterkanälen wirksam geliefert werden kann, wird die Öffnung des Einlasssteuerventils auf θ2 eingestellt, wie in 4 gezeigt, um zweiseitig gerichtete Wirbel zu erzeugen. Wenn die Lufteinlassströmungsrate ausschließlich durch die Lufteinlass-Unterkanäle nicht wirksam geliefert werden kann, wird die Öffnung des Einlasssteuerventils auf θ2' eingestellt, was einen Zwischenzustand zwischen θ2, gezeigt in 4, und θ3, gezeigt in 5, darstellt. Dadurch ist der Betriebsbereich mit zweiseitig gerichteten Wirbeln durch Zuführen eines zusätzlichen Luftstroms durch den Hauptkanal mittels beinahe derselben Menge an Luftströmungsrate, wie durch die Lufteinlass-Unterkanäle bei Maximum gelangt, erweiterbar. Wenn die Bedingung weder für einen einseitig gerichteten Wirbel noch für einen zweiseitig gerichteten Wirbel geeignet ist, ist die Öffnung des Einlasssteuerventils auf θ3 eingestellt, um den Hauptkanal offen zu halten. Wie oben beschrieben, sind für einen Betriebszustand geeignete Wirbel in der Brennkammer erzeugbar und damit ist es möglich, eine magere Verbrennung durch Verbesserung der Verbrennung zu realisieren.First, it is judged whether the condition is suitable for a unidirectional vortex or not. If it is suitable for a unidirectional vortex, the opening of the inlet control valve is set to θ1, as in FIG 3 shown. If it is not suitable for a unidirectional vortex, it is judged whether the condition is suitable for a bilateral vortex or not. If it is suitable for a bidirectional whirl, it is judged whether the condition is in the range in which the air intake flow rate can be effectively supplied only by the air intake subchannels. When the air intake flow rate can be supplied efficiently only from the sub-air intake passages, the opening of the intake control valve is set to θ2 as shown in FIG 4 shown to produce bilaterally directed vortices. When the air intake flow rate can not be effectively supplied solely by the air intake subchannels, the opening of the intake control valve is set to θ2 ', indicating an intermediate state between θ2 shown in FIG 4 , and θ3, shown in 5 , represents. As a result, the bidirectional vortex operating range is expandable by supplying an additional airflow through the main channel via almost the same amount of air flow rate as maximum through the sub-air intake passages. When the condition is not suitable for a unidirectional vortex or a bilateral vortex, the opening of the intake control valve is set to θ3 to keep the main passage open. As described above, vortices suitable for an operating state can be generated in the combustion chamber, and thus it is possible to realize lean combustion by improving the combustion.

7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel zum Verändern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, des Zündzeitpunkts und der Richtung der Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit der Stärke der Wirbel. Das verwendete Kraftstoffeinspritzventil 105 ist eine luftunterstützte Einspritzdüse, die die Zerstäubung mittels Luft fördert und den Kraftstoffnebelstrom durch die für die Zerstäubung benutzte Luft ablenkt, um die Richtung der Kraftstoffeinspritzung zu verändern. 7 and 8th show an embodiment for changing the fuel injection timing, the ignition timing and the direction of the fuel injection in dependence on the strength of the vortices. The used fuel injection valve 105 is an air assisted injector that promotes atomization by air and deflects the fuel mist flow through the air used for atomization to change the direction of fuel injection.

7 zeigt einen Fall, in dem kein Wirbel erzeugt wurde. Luft 108 strömt durch den Hauptkanal 110, ihre Geschwindigkeit ist gering und folglich ist auch die Verbrennungsgeschwindigkeit langsam. Deswegen ist es, um den Kraftstoff gut zu zünden, notwendig sobald ein Kolben 112 in die Nähe des oberen Totpunkts der Verdichtung gelangt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt früher einzustellen und auch den Zündzeitpunkt früher einzustellen. Die Einspritzrichtung des Kraftstoffnebels 106 ist so eingestellt, dass sie in der Figur von der Richtung der Verbindungslinie zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil und den zwei Einlassventilen ein wenig nach unten zeigt und der größte Anteil des Kraftstoffs in dieser Richtung eingespritzt wird unter Berücksichtigung, dass der Nebel wegen der Luftströmung aus dem Hauptkanal 110 wegwandert. Dadurch kann eine dichte Mischung in der Nähe der Zündkerze 104 ausgebildet werden. 8 zeigt einen Fall, in dem ein Wirbel erzeugt ist. Luft 108 strömt durch den Lufteinlass-Unterkanal 101 und erzeugt einen Wirbel 101 mit einer hohen Geschwindigkeit. Dabei ist die Verbrennungsgeschwindigkeit hoch. Deswegen ist es um den Kraftstoff gut zu zünden, notwendig, sobald ein Kolben 112 in die Nähe des oberen Totpunkts der Verdichtung gelangt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt später einzustellen, als in dem Fall der 7, und auch den Zündzeitpunkt später einzustellen. Weil sich der Kraftstoff und die Einlassluft nicht stören, ist die Einspritzrichtung des Kraftstoffnebels 106 so eingestellt, dass sie eher in die Verbindungslinie zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil und den zwei Einlassventilen zeigt, als im Fall der 7. Dadurch kann, wie in Verbindung mit 4 beschrieben, das Vermischen von Kraftstoff und Luft unterstützt werden und es kann verhindert werden, dass der Kraftstoffnebel an der Wandung der Lufteinlassleitung oder der Wandung der Brennkammer anhaftet. 7 shows a case where no vortex was generated. air 108 flows through the main channel 110 Their speed is low and hence the burning rate is slow. Therefore, it is necessary to ignite the fuel well, as soon as a piston 112 near the top dead center of the compression, to set the fuel injection timing earlier and also set the ignition earlier. The injection direction of the fuel spray 106 is set to point slightly downwards in the figure from the direction of the connection line between the fuel injection valve and the two intake valves, and the largest proportion of the fuel is injected in this direction taking into account that the mist is out of the main passage due to the air flow 110 wanders away. This can create a dense mix near the spark plug 104 be formed. 8th shows a case where a vortex is generated. air 108 flows through the air intake subchannel 101 and creates a vortex 101 at a high speed. The combustion speed is high. Therefore it is necessary to ignite the fuel well, as soon as a piston 112 comes near the top dead center of the compression to set the fuel injection timing later than in the case of 7 , and also set the ignition later. Because the fuel and intake air do not interfere, the injection direction of the fuel spray is 106 set to point closer to the connection line between the fuel injection valve and the two intake valves than in the case of 7 , This can, as in connection with 4 described, the mixing of fuel and air are supported and it can be prevented that the fuel mist adheres to the wall of the air inlet duct or the wall of the combustion chamber.

9, 10 und 11 zeigen einen Grenzbereich eines mageren Luft-/Kraftstoffverhältnisses und einen Betriebsbereich des Motors in dem Aufbau der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einem Fall, in dem genau ein Lufteinlass-Unterkanal verwendet wird, bzw. in einem Fall, in dem zwei Lufteinlass-Unterkanäle verwendet werden, und bzw. in einem Fall, in dem die Anzahl der Lufteinlass-Unterkanäle gemäß dem Diagramm in 6 variiert. 12 und 13 zeigen den Grenzbereich für ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Betriebsbereich eins Motors im Fall eines herkömmlichen Motors mit einem Wirbelerzeugungsmechanismus bzw. ohne Wirbelerzeugungsmechanismus. 9 . 10 and 11 show a lean air-fuel ratio limit range and an operating range of the engine in the structure of the first embodiment in accordance with the present invention in a case where exactly one air intake subchannel is used, or in a case where two air intake Subchannels are used, and / or in a case where the number of air intake subchannels according to the diagram in 6 varied. 12 and 13 show the lean air-fuel ratio limit range and the operating range one-motor in the case of a conventional engine having a swirl-generating mechanism.

Der Bereich außerhalb der Abgrenzung in jeder der Figuren bestimmt einen Bereich, in dem der Motor mit der jeweiligen Drehzahl und dem Drehmoment an diesem Punkt nicht betrieben werden kann. Jede der Zahlen in der Figur zeigt die Grenze eines mageren Luft-/Kraftstoffverhältnisses in jeder der Bereiche an. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es verständlich, dass der erfindungsgemäße Motor einen großen Bereich aufweist, in dem der Motor mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betreibbar ist und dieselbe hohe Ausgangsleistung erhalten kann, wie ein Motor ohne Wirbelerzeugungsmechanismus.Of the Area outside The delineation in each of the figures determines an area in which the motor with the respective speed and the torque at this Point can not be operated. Each of the numbers in the figure shows the limit of a lean air / fuel ratio in each of the areas. According to the embodiment its understandable, that the engine according to the invention a big Area in which the engine with a lean air / fuel ratio operable is and can get the same high output as a motor without vortex generation mechanism.

14 zeigt den Aufbau einer zweiten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Ein Hauptkanal 110 einer Lufteinlassleitung ist auf eine Brennkammer 103 eines Motors mit zwei Einlassventilen 102 gerichtet. Ein Lufteinlasssteuerventil 107 ist in dem Hauptkanal 110 vorgesehen und stromauf des Lufteinlasssteuerventils sind Lufteinlass-Unterkanäle 101a, 101b, 101c und 101d vorgesehen um den Hauptkanal 110 zu umgehen. Die Gesamtquerschnittsfläche der vier Lufteinlass-Unterkanäle 101a bis 101d ist so gestaltet, dass sie 1/5 bis 1/2 der Querschnittsfläche stromauf des Hauptkanals 110 ausmacht. Das Einlasssteuerventil 107 ist derart aufgebaut, dass es eine größere Querschnittsfläche aufweist, als die Querschnittsfläche stromauf des Hauptkanals 110, und die Einlässe der Lufteinlass-Unterkanäle 101c, 101b und 101d sind mit der Öffnung des Lufteinlasssteuerventils 107 nacheinander verschließbar. Ein Kraftstoffeinspritzventil 105 bildet zwei Nebelströme 106a und 106b, die von dem Hauptkanal 110 zu den zwei Einlassventilen 102 gerichtet sind. 14 shows the construction of a second embodiment in accordance with the present invention. A main channel 110 an air inlet duct is on a combustion chamber 103 an engine with two intake valves 102 directed. An air intake control valve 107 is in the main channel 110 provided and upstream of the air intake control valve are air intake subchannels 101 . 101b . 101c and 101d provided around the main channel 110 to get around. The total cross-sectional area of the four air intake subchannels 101 to 101d is designed to be 1/5 to 1/2 of the cross-sectional area upstream of the main channel 110 accounts. The inlet control valve 107 is constructed such that it has a larger cross-sectional area than the cross-sectional area upstream of the main channel 110 , and the inlets of the air intake subchannels 101c . 101b and 101d are with the opening of the air intake control valve 107 closed one after the other. A fuel injector 105 forms two fog streams 106a and 106b coming from the main channel 110 to the two intake valves 102 are directed.

Die Auslässe der Lufteinlass-Unterkanäle 101a, 101b, 101c und 101d öffnen an einer Position in der Nähe der Einlassventile 102. Jeder der Luftströme, die durch die Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101b strömen und die Luftströme, die durch die Lufteinlass- Unterkanäle strömen, bilden ein Paar von Strahlströmen, die in die Brennkammer 103 durch die Lücken eintreten, die zwischen dem Einlassventil und dem entsprechenden Ventilsitz liegen, von der äußeren Seite der zwei Einlassventile 102, die jeweils einander zugewandt sind, um die Wirbel 111a und 111b zu erzeugen. Dabei ist der Wirbel 111a derart ausgebildet, dass er den Nebel 106a einhüllt und der Wirbel 111b ist derart ausgebildet, dass er den Nebel 106b einhüllt. Und jeder der Wirbel zirkuliert entlang der oberen Oberfläche eines Kolbens 112 und strömt dann auf eine Zündkerze 104 zu. Der Betrieb des Einlasssteuerventils 107 wird durch einen Schrittmotor 201 ausgeführt und die Einstellung der Öffnung des Einlasssteuerventils wird durch einen Computer 202 durchgeführt.The outlets of the air intake subchannels 101 . 101b . 101c and 101d open at a position near the intake valves 102 , Each of the air flows through the air intake subchannels 101 and 101b and the air streams that flow through the air intake subchannels form a pair of jet streams entering the combustion chamber 103 through the gaps that lie between the inlet valve and the corresponding valve seat, from the outer side of the two inlet valves 102 , which are each facing each other, around the vertebrae 111 and 111b to create. This is the vortex 111 designed so that he is the fog 106a envelops and the vortex 111b is designed to be the fog 106b envelops. And each of the vortices circulates along the top surface of a piston 112 and then pour on a spark plug 104 to. The operation of the inlet control valve 107 is powered by a stepper motor 201 executed and the adjustment of the opening of the inlet control valve is controlled by a computer 202 carried out.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird, wenn der Motor in einem Betriebszustand mit geringer Last betrieben wird und deswegen die Menge an Einlassluftströmungsrate gering ist, nur der Lufteinlass-Unterkanal 101a verwendet und die Geschwindigkeit der Einlassluft kann ähnlich der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angehoben werden. Wenn die Last ansteigt und es erforderlich ist, dass die Lufteinlassströmungsrate erhöht wird, können durch die Verwendung der zwei Lufteinlass-Unterkanäle 101a und 101d mittels Öffnen des Einlasssteuerventils 107 ähnlich wie in der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zweiseitig gerichtete Wirbel erzeugt werden. Wenn die Last weiter ansteigt, kann die Menge an Einlassluftströmungsrate unter Beibehaltung der zweiseitig gerichteten Wirbel angehoben werden, indem die vier Lufteinlass-Unterkanäle 101a bis 101d mittels weiteren Öffnens des Lufteinlasssteuerventils 107 verwendet werden. Überflüssig, darauf hinzuweisen, dass es möglich ist, die Öffnung des Steuerventils 107 derart einzustellen, dass der Hauptkanal 110 ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung halb geöffnet ist. Dies kann den Bereich der Betriebsbedingung des Motors, in dem Wirbel erzeugt werden, erweitern.With the structure described above, when the engine is operated in a low-load operating state and therefore the amount of intake air flow rate is small, only the sub-air-intake passage becomes 101 used and the speed of intake air can be similar to that in 3 shown first raised in accordance with the present invention. As the load increases and it is required that the air intake flow rate be increased, the use of the two air intake subchannels may be required 101 and 101d by opening the inlet control valve 107 similar to the one in 4 shown bilaterally generated vortex in accordance with the present invention. As the load continues to increase, the amount of intake air flow rate can be increased while maintaining the bidirectional vortex by the four air intake subchannels 101 to 101d by further opening the air intake control valve 107 be used. Needless to point out that it is possible the opening of the control valve 107 to adjust so that the main channel 110 similar to the first embodiment of the present invention is half open. This can extend the range of operating condition of the engine in which vortices are generated.

Obwohl in diesen Ausführungsbeispielen die Fälle von zwei und vier Lufteinlass-Unterkanälen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Fälle beschränkt. Wirbel können mit einer beliebigen Anzahl von Lufteinlass-Unterkanälen erzeugt werden. Des Weiteren können, obwohl die Fälle von genau einem und zwei Wirbeln beschreiben worden sind, mehrere Wirbel in der Brennkammer erzeugt werden mittels Einstellen eines jeden Lufteinlass-Unterkanals mit unterschiedlichen Positionen und Richtungen ihrer Auslässe. Es erübrigt sich, in diesem Fall darauf hinzuweisen, dass die Vermischung von Luft und Kraftstoff gefördert wurde, um eine gute Verbrennung durchzuführen mittels Verändern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts.Even though in these embodiments the cases have been described of two and four air intake subchannels, the present invention is not limited to these cases. Swirls can with one any number of air intake subchannels are generated. Furthermore can, although the cases of exactly one and two vertebrae have been described, several Vortexes are created in the combustion chamber by adjusting a every air intake subchannel with different positions and directions of their outlets. It Needless to point out in this case that the mixing of Promoted air and fuel was to perform a good combustion by changing the Fuel injection timing.

Erfindungsgemäß können die innerhalb der Brennkammer erzeugten Wirbel innerhalb des, im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor breiteren Betriebsbereichs des Motors, auf eine angemessene Stärke eingestellt werden weil die Querschnittsfläche des Lufteinlasskanals in vielen Stufen mittels Variieren der Anzahl von Lufteinlass-Unterkanälen verändert werden. Dadurch kann die Verbrennung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verbessert werden und im Fall der Magerverbrennung eine gute Verbrennung erreicht werden.According to the invention can within the combustion chamber generated within the vortex, in comparison to a conventional one Engine wider operating range of the engine, adjusted to a reasonable level because the cross sectional area of the Air intake duct in many stages by varying the number of air intake subchannels changed become. This allows combustion in different operating conditions the internal combustion engine can be improved and in the case of lean combustion a good combustion can be achieved.

Weiter ist, weil in dem Hauptluftkanal keine Wirbel erzeugende Einrichtung, wie beispielsweise eine spiralförmige Öffnung, vorgesehen werden muss, der Einlassluftströmungswiderstand des Hauptkanals klein und es kann eine hohe Ausgangsleistung beibehalten werden.Further is because in the main air duct no vortex generating device, such as a spiral opening, must be provided, the intake air flow resistance of the main channel small and it can maintain a high output power.

Des Weiteren sind durch Verwendung einer Vielzahl von Lufteinlass-Unterkanälen innerhalb der Brennkammer eine Vielzahl von Wirbeln erzeugbar. Dadurch kann die Verwirbelung in der Brennkammer mit derselben Einlassluftströmungsrate, verglichen mit dem Fall genau eines Wirbels, erhöht werden und folglich wird die Vermischung von Luft und Kraftstoff gefördert, um die Wirksamkeit der Verbrennung zu erhöhen. Deswegen ist die Verbrennung sogar bei einer Magerverbrennung stabil und die Einschränkung einer Magerverbrennung kann erweitert werden und schädliche Bestandteile im Abgas, wie beispielsweise HC, NO_x und dergleichen können verringert werden.Further, by using a plurality of air intake subchannels within the combustion chamber, a plurality of vortices are producible. Thereby, the swirl in the combustion chamber can be increased with the same intake air flow rate as compared to the case of just one swirl, and thus the mixing of air and fuel is promoted to increase the efficiency of the combustion. Therefore, the combustion is stable even under a lean burn, and the limitation of lean burn can be extended and harmful components in the exhaust gas such as HC, NO _x, and the like can be reduced.

Darüber hinaus kann der Kraftstoff davon abgehalten werden, seitlich in die Nähe der Wandung der Brennkammer geblasen zu werden, mittels Regulieren des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, des Zündzeitpunkts und der Kraftstoffeinspritzrichtung derart, dass mehrere Flammen um den Kraftstoffnebel herum erzeugt werden und der Kraftstoff nicht durch Einlassluft gestört wird. Auf diese Weise kann eine gute Verbrennung im und nahe des Zentrums der Brennkammer durchgeführt werden und schädliche Bestandteile im Abgas, wie beispielsweise HC, NO_x und dergleichen sind verringert.Moreover, the fuel can be prevented from being blown laterally near the wall of the combustion chamber by regulating the fuel injection timing, the ignition timing, and the fuel injection direction such that multiple flames are generated around the fuel spray and the fuel is not disturbed by intake air , In this way, good combustion can be performed in and near the center of the combustion chamber, and harmful components in the exhaust gas such as HC, NO _x and the like are reduced.

Claims

A control apparatus for an internal combustion engine having a swirl control device for controlling vortices in combustion chambers of the internal combustion engine, comprising: an intake control valve (10); 107 ) located in each air intake duct ( 110 ) of the combustion chambers ( 103 ) is provided to the air flow in the air inlet channel ( 110 ), a plurality of bypass channels ( 101 . b ) to supply air from the upstream side of the inlet control valve (FIG. 107 ) to the intake ports of the respective cylinders on the downstream side of the intake control valve (FIG. 107 ) bypassing the inlet control valve ( 107 ) and a sensor for detecting an operating condition of the internal combustion engine, characterized in that at least two air intake subchannels ( 101 - d ) are provided, each having a corresponding opening in the inlet channel ( 110 ) in the vicinity of the inlet control valve ( 107 ), and the inlet control valve ( 107 ) at least one of the plurality of inlets of the bypass channels ( 101 . b ) opens or closes, a processor ( 202 ) is provided to an opening position of the inlet control valve ( 107 ) between a fully open position and a fully closed position based on the detected operating condition of the internal combustion engine, wherein the number of bypass channels ( 101 . b ) to be used and the air flow in the inlet channel (FIG. 110 ) can be controlled by determining the opening position of the inlet control valve (FIG. 107 ) based on at least one of a cooling water temperature, an engine speed, an operation degree of an accelerator pedal, an acceleration speed of an accelerator pedal, a gear position, a vehicle speed and an engine load condition to thereby control the vortices in a combustion chamber ( 103 ), and a drive ( 201 ) is provided, the inlet control valve ( 107 ) according to the detected opening position of the inlet control valve (FIG. 107 ) drives.

Control device for an internal combustion engine according to claim 1, which generates at least two vortices with different central axes as soon as the bypass channels ( 101 - d ) are connected to the air inlet port.

Control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the intake air through at least one bypass channel ( 101 - d ) is introduced into a cylinder of the internal combustion engine as soon as the inlet control valve ( 107 ) is in a minimum opening degree position to place the air intake passage in a fully closed condition.