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JP2006183576A - Cylinder injection type internal combustion engine - Google Patents

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JP2006183576A
JP2006183576A JP2004378355A JP2004378355A JP2006183576A JP 2006183576 A JP2006183576 A JP 2006183576A JP 2004378355 A JP2004378355 A JP 2004378355A JP 2004378355 A JP2004378355 A JP 2004378355A JP 2006183576 A JP2006183576 A JP 2006183576A
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JP
Japan
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injection
region
piston
injector
injection point
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004378355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Tanaka
大輔 田中
Taisuke Shiraishi
泰介 白石
Hirobumi Tsuchida
博文 土田
Yoshimi Uchida
芳美 内田
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure crown surface achievement distance of spray and suppress formation of over rich air fuel mixture when stratified combustion to make spray move by penetration force of itself. <P>SOLUTION: A drive mechanism D moving an injection point p of the injector 21 in relation to a piston crown surface is constructed. When spray is moved by penetration force of itself and ignition of spray before impingement on the crown surface of the piston is performed in stratified combustion, the injection point p is moved to a position far from the crown surface of the piston. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、筒内噴射式内燃機関に関し、詳細には、ピストンの冠面にキャビティを設けるとともに、燃料供給用のインジェクタをこのピストンの冠面に指向させて設置した筒内噴射式内燃機関に関する。   The present invention relates to an in-cylinder injection internal combustion engine, and more particularly, to an in-cylinder injection internal combustion engine in which a cavity is provided in a crown surface of a piston and a fuel supply injector is installed to face the crown surface of the piston. .

燃料供給用のインジェクタを燃焼室に臨ませて設置し、所定の運転領域での燃焼に際し、このインジェクタにより圧縮行程中に燃料を噴射させ、混合気を層状に形成する内燃機関が知られている。この筒内噴射式内燃機関によれば、低負荷域及び中負荷域で混合気を層状化することで、これらの運転領域での燃料消費量を大幅に削減することができる。筒内噴射式内燃機関では、成層燃焼に際し、より安定した、確実な点火及び燃焼のため、機関の運転状態に応じ、燃焼室内に適度な大きさ及び空燃比で混合気塊を形成することが要求される。   There is known an internal combustion engine in which an injector for supplying fuel is installed facing a combustion chamber and fuel is injected during the compression stroke by the injector during combustion in a predetermined operation region to form a mixture in a layered manner. . According to this direct injection internal combustion engine, the fuel consumption in these operating regions can be significantly reduced by stratifying the air-fuel mixture in the low load region and the medium load region. In a cylinder injection type internal combustion engine, in order to achieve more stable and reliable ignition and combustion during stratified combustion, an air-fuel mixture can be formed in an appropriate size and air-fuel ratio in the combustion chamber according to the operating state of the engine. Required.

従来、筒内噴射式内燃機関に関し、次のような技術が知られている。すなわち、シリンダヘッドにおいて、気筒中心軸を基準として吸気ポートの外側にインジェクタを配置するとともに、吸気制御弁を操作し、燃焼室に対して側方から噴射された燃料の噴霧を、その貫徹力自体により点火プラグ近傍にまで到達させるものである(特許文献1)。
また、筒内噴射式内燃機関として、ピストンの冠面に噴霧を案内するためのキャビティを形成するとともに、インジェクタを気筒中心軸上に、ピストンの冠面に対向させて設置したものが知られている(特許文献2)。
特開2004−052732号公報(段落番号0049) 特願平11−082028号公報(図1)
2. Description of the Related Art Conventionally, the following techniques are known for a direct injection internal combustion engine. That is, in the cylinder head, an injector is disposed outside the intake port with respect to the cylinder center axis, and the intake control valve is operated to spray the fuel sprayed from the side to the combustion chamber itself. Thus, it reaches the vicinity of the spark plug (Patent Document 1).
Further, as an in-cylinder injection type internal combustion engine, there is known a cylinder in which a cavity for guiding spray is formed on a crown surface of a piston and an injector is installed on the cylinder central axis so as to face the crown surface of the piston. (Patent Document 2).
JP 2004-052732 A (paragraph number 0049) Japanese Patent Application No. 11-082028 (FIG. 1)

しかしながら、上記の技術には、次のような問題がある。すなわち、この技術は、噴霧をその貫徹力自体により移動させるものであり、燃料の噴射中又は噴射終了直後に点火を行わせる必要上、燃料の噴射時期は、圧縮行程のうち、遅角側の上死点近傍に設定されることとなる。このため、設定された噴射時期において、インジェクタの噴射点とピストンの冠面との間に充分な距離(以下「噴霧の冠面到達距離」という。)を確保することができず、噴霧の先端が、燃料の蒸発及び混合が不充分な状態でピストンの冠面に衝突することとなる。このため、ピストンの冠面近傍に過濃混合気が形成され易く、スモークを増大させるとともに、燃焼安定性を低下させる。この問題は、インジェクタを気筒中心軸上に設置した筒内噴射式内燃機関において、より顕著なものとなる。   However, the above technique has the following problems. That is, in this technique, the spray is moved by the penetration force itself, and it is necessary to perform ignition during fuel injection or immediately after the end of the injection. Therefore, the fuel injection timing is the retarded side of the compression stroke. It will be set near the top dead center. For this reason, at the set injection timing, it is not possible to secure a sufficient distance between the injection point of the injector and the crown surface of the piston (hereinafter referred to as “spray surface arrival distance”), and the tip of the spray However, it will collide with the crown of the piston with insufficient fuel evaporation and mixing. For this reason, a rich mixture is easily formed in the vicinity of the crown surface of the piston, increasing the smoke and reducing the combustion stability. This problem becomes more prominent in a direct injection internal combustion engine in which the injector is installed on the cylinder central axis.

本発明は、噴霧をその貫徹力自体により移動させる成層燃焼を行わせる場合に、噴霧の冠面到達距離を確保し、スモークの発生及び燃焼安定性の悪化の原因となる過濃混合気の形成を抑制することを目的とする。   In the present invention, in the case of performing stratified combustion in which the spray is moved by its penetrating force itself, the crown reachable distance of the spray is secured, and the formation of a rich mixture that causes generation of smoke and deterioration of combustion stability It aims at suppressing.

本発明は、筒内噴射式内燃機関を提供する。本発明に係る装置は、ピストンの冠面に指向させて設置された燃料供給用のインジェクタと、このインジェクタにより噴射された燃料を着火させるための点火プラグとを含んで構成され、インジェクタは、その噴射点が噴射方向に移動可能に構成されるとともに、機関の運転領域のうち比較的に低負荷側の領域で、噴射時期が圧縮行程中に設定される。インジェクタの噴射点は、前記低負荷側の領域のうち、点火プラグによる点火がピストンの冠面との衝突前の噴霧に対して行われる第1の領域において、ピストンの冠面(たとえば、圧縮上死点におけるピストンの冠面)から比較的に遠い第1の位置に設定される一方、この第1の領域以外の領域として設定された第2の領域において、前記第1の位置よりもピストンの冠面に近い第2の位置に設定される。   The present invention provides a direct injection internal combustion engine. An apparatus according to the present invention includes a fuel supply injector installed so as to face a crown surface of a piston, and an ignition plug for igniting fuel injected by the injector. The injection point is configured to be movable in the injection direction, and the injection timing is set during the compression stroke in a relatively low load side region of the engine operation region. The injection point of the injector is a piston crown surface (for example, compression top) in the first region where ignition by the spark plug is performed on the spray before the collision with the piston crown surface in the low load side region. While the first position is set relatively far from the crown surface of the piston at the dead center), the second area set as an area other than the first area is more than the first position. A second position close to the crown surface is set.

本発明によれば、点火がピストンの冠面との衝突前の噴霧に対して行われる第1の領域において、インジェクタの噴射点をピストンの冠面から比較的に遠い第1の位置に設定することとしたので、噴霧の冠面到達距離を確保し、冠面との衝突までに燃料の蒸発及び混合を進行させることができ、スモークの発生及び燃焼安定性の悪化の原因となる過濃混合気の形成を抑制することができる。また、本発明によれば、この第1の領域と、第1の領域以外の領域として設定される第2の領域との間で、噴射点を異ならせ、この第2の領域において、噴射点を第1の位置よりもピストンの冠面に近い第2の位置に設定することとしたので、第1の領域及び第2の領域の双方で良好な混合気塊を形成することを可能とし、領域毎に安定した成層燃焼を行わせることができる。   According to the present invention, in the first region where the ignition is performed on the spray before the collision with the crown surface of the piston, the injection point of the injector is set to the first position relatively far from the crown surface of the piston. As a result, it is possible to ensure the distance that the spray reaches the crown surface, and to allow the fuel to evaporate and mix before the collision with the crown surface, resulting in the generation of smoke and the deterioration of combustion stability. Qi formation can be suppressed. Further, according to the present invention, the injection point is made different between the first region and the second region set as the region other than the first region, and the injection point is changed in the second region. Is set at the second position closer to the crown of the piston than the first position, so that it is possible to form a good air-fuel mixture in both the first region and the second region, Stable stratified combustion can be performed for each region.

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る筒内噴射式内燃機関(以下「エンジン」という。)1Aの構成を、気筒配列方向に対して垂直な平面による断面で示している。また、図2は、この図1に示すA−A線による断面を示している。
シリンダブロック11には、ピストン12が挿入されており、ピストン12の冠面とシリンダヘッド13の下面との間に形成される空間が、燃焼室14となる。シリンダヘッド13には、気筒中心軸mを基準とした一側に吸気ポート15が形成されており、吸気ポート15は、図示しない吸気マニホールドと接続して、吸気通路を形成している。吸気ポート15は、吸気弁16により開放及び遮断される。一方、気筒中心軸mを基準とした他側に排気ポート17が形成されており、排気ポート17は、図示しない排気マニホールドと接続して、排気通路を形成している。排気ポート17は、排気弁18により開放及び遮断される。吸気ポート15及び排気ポート17は、各気筒について2つずつ、気筒配列方向に並設されている(図2)。吸気弁16及び排気弁18は、各弁16,18の上方に配置された吸気カム19及び排気カム20により夫々駆動される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a cylinder injection internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1A according to an embodiment of the present invention in a cross section by a plane perpendicular to the cylinder arrangement direction. FIG. 2 shows a cross section taken along line AA shown in FIG.
A piston 12 is inserted into the cylinder block 11, and a space formed between the crown surface of the piston 12 and the lower surface of the cylinder head 13 becomes a combustion chamber 14. An intake port 15 is formed on one side of the cylinder head 13 with respect to the cylinder center axis m. The intake port 15 is connected to an intake manifold (not shown) to form an intake passage. The intake port 15 is opened and closed by an intake valve 16. On the other hand, an exhaust port 17 is formed on the other side with respect to the cylinder center axis m, and the exhaust port 17 is connected to an exhaust manifold (not shown) to form an exhaust passage. The exhaust port 17 is opened and closed by an exhaust valve 18. Two intake ports 15 and two exhaust ports 17 are juxtaposed in the cylinder arrangement direction for each cylinder (FIG. 2). The intake valve 16 and the exhaust valve 18 are respectively driven by an intake cam 19 and an exhaust cam 20 disposed above the valves 16 and 18.

また、シリンダヘッド13には、燃焼室14の上部略中央に臨ませて燃料供給用のインジェクタ21が設置されるとともに、このインジェクタ21に隣接させて点火プラグ22が設置されている。
図2のように、本実施形態では、インジェクタ21は、気筒中心軸mから気筒配列方向に若干オフセットさせた位置に、気筒中心軸mに対して傾斜させた状態で設置されている。このインジェクタ21の配置は、インジェクタ21及び点火プラグ22の双方を気筒中心軸mに近付けて位置させたい要求によるものである。無論、インジェクタ21を気筒中心軸m上に設置するとともに、点火プラグ22を図2に示す位置よりも気筒中心軸mから遠ざけて設置してもよい。インジェクタ21は、先端のノズル部において、周方向に複数の噴孔が設けられたマルチホール型のインジェクタであり、各噴孔から噴射された燃料は、全体として中空のコーン状噴霧を形成する。このコーンの中心線をインジェクタ21の噴射方向線nとした場合に、この噴射方向線nは、ピストン12の冠面中央部に向けられている。本実施形態では、インジェクタ21を気筒中心軸mからオフセットさせた関係で、噴射方向線nを気筒中心軸mに対して傾斜させているが、インジェクタ21を気筒中心軸m上に設置した場合は、噴射方向線nと気筒中心軸mとを一致させることができる。なお、噴射方向線nの設定は、これらのものに限らず、噴射方向線nが気筒中心軸mに対して平行又はこれに近い状態にあり、ピストン12の冠面121に形成された、後述するキャビティcにより噴霧を案内して、縦方向の循環流を形成するという、後述する作用が得られる状態にあればよい。
The cylinder head 13 is provided with an injector 21 for supplying fuel so as to face the substantially upper center of the combustion chamber 14, and an ignition plug 22 is provided adjacent to the injector 21.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the injector 21 is installed at a position slightly offset from the cylinder central axis m in the cylinder arrangement direction in a state inclined with respect to the cylinder central axis m. The arrangement of the injector 21 is due to a request to place both the injector 21 and the spark plug 22 close to the cylinder center axis m. Of course, the injector 21 may be installed on the cylinder center axis m, and the spark plug 22 may be installed farther from the cylinder center axis m than the position shown in FIG. The injector 21 is a multi-hole type injector in which a plurality of injection holes are provided in the circumferential direction in the nozzle portion at the tip, and the fuel injected from each injection hole forms a hollow cone-like spray as a whole. When the center line of the cone is the injection direction line n of the injector 21, the injection direction line n is directed to the center of the crown surface of the piston 12. In the present embodiment, the injection direction line n is inclined with respect to the cylinder center axis m because the injector 21 is offset from the cylinder center axis m. However, when the injector 21 is installed on the cylinder center axis m, The injection direction line n and the cylinder center axis m can be matched. The setting of the injection direction line n is not limited to these, and the injection direction line n is in a state parallel to or close to the cylinder central axis m and formed on the crown surface 121 of the piston 12 as will be described later. It suffices if the spraying is guided by the cavity c to form a longitudinal circulation flow so that the action described later can be obtained.

ピストン12の冠面121には、インジェクタ21により噴射された燃料の噴霧(以下、単に「噴霧」という。)を案内するためのキャビティcが形成されている。本実施形態では、このキャビティc121は、気筒中心軸mに垂直な平面による断面で円形に形成されており、その中心は、気筒中心軸mと一致している。
図3は、本実施形態に係る「噴射点可変手段」を構成するインジェクタ21の駆動機構Dの構成を示している。本実施形態では、インジェクタ21の「噴射点」pとして、周方向に配列された噴孔の中心を採用する。
A cavity c is formed in the crown surface 121 of the piston 12 for guiding fuel spray injected by the injector 21 (hereinafter simply referred to as “spray”). In the present embodiment, the cavity c121 is formed in a circular shape with a cross section taken along a plane perpendicular to the cylinder central axis m, and the center thereof coincides with the cylinder central axis m.
FIG. 3 shows the configuration of the drive mechanism D of the injector 21 that constitutes the “injection point varying means” according to the present embodiment. In the present embodiment, as the “injection point” p of the injector 21, the centers of the injection holes arranged in the circumferential direction are employed.

この駆動機構Dは、インジェクタ21を噴射方向線nに対して平行な軸zの方向に移動させるものであり、駆動源としての油圧アクチュエータ101を含んで構成される。インジェクタ21は、シリンダヘッド13に形成されたホール131に先端から挿入されるとともに、シリンダヘッド13に取り付けられたカバー132により、このホール131内に保持されている。インジェクタ21は、このカバー132との間に圧縮状態で装着されたスプリング102により下方に付勢され、ホール131内に押し込まれている。油圧アクチュエータ101は、シリンダヘッド13に形成された油圧通路133を介し、ホール131内に作動油を制御された圧力で供給する。この作動油は、インジェクタ21の端面に作用し、インジェクタ21をスプリング102の力に抗して上方に移動させる。なお、シリンダヘッド13には、ホール131に連続させてリセス134が形成されている。このリセス134は、壁面がテーパ状に形成され、噴射方向線nに対して垂直な断面の面積が噴射方向に進むほど拡大されている。噴射点pは、その位置によらず、常にこのリセス134内に収められる。本実施形態では、駆動機構Dがインジェクタ21に付加する外部構造として構成されているが、「噴射点可変手段」をインジェクタ21の内部構造として構成し、インジェクタ21自体を移動させずに、噴射点pを移動させることもできる。   The drive mechanism D moves the injector 21 in the direction of an axis z parallel to the injection direction line n, and includes a hydraulic actuator 101 as a drive source. The injector 21 is inserted into a hole 131 formed in the cylinder head 13 from the tip, and is held in the hole 131 by a cover 132 attached to the cylinder head 13. The injector 21 is urged downward by a spring 102 mounted in a compressed state with the cover 132 and is pushed into the hole 131. The hydraulic actuator 101 supplies hydraulic oil into the hole 131 at a controlled pressure through a hydraulic passage 133 formed in the cylinder head 13. This hydraulic oil acts on the end face of the injector 21 and moves the injector 21 upward against the force of the spring 102. In the cylinder head 13, a recess 134 is formed continuously with the hole 131. The recess 134 has a wall surface formed in a tapered shape, and is enlarged as the area of a cross section perpendicular to the injection direction line n advances in the injection direction. The injection point p is always stored in the recess 134 regardless of its position. In the present embodiment, the drive mechanism D is configured as an external structure added to the injector 21, but the “injection point variable means” is configured as the internal structure of the injector 21, and the injection point is not moved without moving the injector 21 itself. p can also be moved.

インジェクタ21へは、燃料ポンプ23により加圧された燃料が、燃料配管24を介して規定圧力で供給される。燃料ポンプ23は、図示しないカムシャフトに連結され、エンジン1の出力により駆動される。
図1に戻り、エンジン1の運転は、エンジンコントロールユニット(以下「ECU」という。)31により統合的に制御される。エンジン1には、アクセル開度APOを検出するアクセルセンサ41からの信号、クランク角センサ42からの信号(これをもとに、エンジン回転数NEを算出する。)、及び冷却水温度Twを検出する温度センサ43からの信号等が入力されるとともに、燃料配管24に設置された燃料圧力センサ44からの信号が入力される(図3)。ECU31は、これらの信号をもとに、インジェクタ19の燃料噴射量及び噴射時期と、点火プラグ20の点火時期とを制御するとともに、燃料ポンプ23の回転数を調整する。
The fuel pressurized by the fuel pump 23 is supplied to the injector 21 through the fuel pipe 24 at a specified pressure. The fuel pump 23 is connected to a camshaft (not shown) and is driven by the output of the engine 1.
Returning to FIG. 1, the operation of the engine 1 is integrally controlled by an engine control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 31. The engine 1 detects the signal from the accelerator sensor 41 that detects the accelerator opening APO, the signal from the crank angle sensor 42 (based on this, the engine speed NE is calculated), and the coolant temperature Tw. A signal from the temperature sensor 43 is input, and a signal from the fuel pressure sensor 44 installed in the fuel pipe 24 is input (FIG. 3). Based on these signals, the ECU 31 controls the fuel injection amount and injection timing of the injector 19 and the ignition timing of the spark plug 20 and adjusts the rotational speed of the fuel pump 23.

本実施形態では、エンジン1の回転速度及び負荷に応じ、均質燃焼と成層燃焼との間で燃焼形態が切り換えられる。図5は、燃焼形態のマップを示している。また、図7は、点火時期における筒内の状態を燃焼形態毎に示している。エンジン回転数NE及びアクセル開度APOにより燃焼形態が切り換えられ、エンジン1の運転領域のうち、高回転高負荷側の領域Cで均質燃焼が、この領域C以外の領域A,Bで成層燃焼が選択される。均質燃焼では、空燃比が理論空燃比に設定されるとともに、燃料の噴射時期が吸気行程中に設定され、噴霧を燃焼室14全体に拡散させて混合気が形成される(図7c)。他方、成層燃焼では、空燃比が理論空燃比よりも大きな値に設定されるとともに、燃料の噴射時期が圧縮行程中に設定され、燃焼室14の中央部付近に噴霧を集中させ、混合気が層状に形成される。また、本実施形態では、成層燃焼を行わせる場合に、低負荷側の領域Aと、高負荷側の領域Bとの間で成層燃焼の形態が更に切り換えられる。すなわち、領域Aでは、燃料の噴射時期を圧縮上死点近傍の時期に設定し、ピストン12の冠面121との衝突前の噴霧に対して点火を行う形態(以下「スプレーガイド燃焼」という。)が選択される(図7a)。他方、領域Bでは、燃料の噴射時期を圧縮行程中の比較的に早い時期に設定し、ピストン12のキャビティcにより案内された噴霧が形成する混合気塊に対して点火を行う形態(以下「ウォールガイド燃焼」という。)が選択される(図7b)。なお、本実施形態に関し、領域Aが「第1の領域」に、領域Bが「第2の領域」に相当する。また、領域Cが「第3の領域」に相当する。   In the present embodiment, the combustion mode is switched between homogeneous combustion and stratified combustion in accordance with the rotational speed and load of the engine 1. FIG. 5 shows a map of the combustion mode. FIG. 7 shows the in-cylinder state at the ignition timing for each combustion mode. The combustion mode is switched depending on the engine speed NE and the accelerator opening APO, and among the operating regions of the engine 1, homogeneous combustion is performed in the region C on the high rotation high load side, and stratified combustion is performed in regions A and B other than this region C. Selected. In homogeneous combustion, the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection timing is set during the intake stroke, and the spray is diffused throughout the combustion chamber 14 to form an air-fuel mixture (FIG. 7c). On the other hand, in stratified combustion, the air-fuel ratio is set to a value larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection timing is set during the compression stroke, the spray is concentrated near the center of the combustion chamber 14, and the air-fuel mixture is It is formed in layers. Further, in the present embodiment, when stratified combustion is performed, the stratified combustion mode is further switched between the low load side region A and the high load side region B. That is, in the region A, the fuel injection timing is set to a timing near the compression top dead center, and ignition is performed on the spray before the collision with the crown surface 121 of the piston 12 (hereinafter referred to as “spray guide combustion”). ) Is selected (FIG. 7a). On the other hand, in the region B, the fuel injection timing is set to a relatively early timing during the compression stroke, and the air-fuel mixture formed by the spray guided by the cavity c of the piston 12 is ignited (hereinafter, “ (Referred to as “wall guide combustion”) (FIG. 7b). In the present embodiment, the area A corresponds to the “first area” and the area B corresponds to the “second area”. Further, the region C corresponds to a “third region”.

次に、ECU31の動作をフローチャートにより説明する。
図4は、燃焼制御ルーチンのフローチャートであり、このルーチンにより燃焼形態が選択されるとともに、噴射点pの位置(以下「噴射位置」という。)Pinjが設定される。なお、このルーチンの説明に際し、噴射位置Pinj、噴射時期Tinj及び点火時期Tignのテーブルを示す図6を参照する。
Next, the operation of the ECU 31 will be described with reference to a flowchart.
FIG. 4 is a flowchart of a combustion control routine. A combustion mode is selected by this routine, and a position of an injection point p (hereinafter referred to as “injection position”) Pinj is set. In the description of this routine, reference is made to FIG. 6 showing a table of the injection position Pinj, the injection timing Tinj, and the ignition timing Tign.

S101では、エンジン1の始動制御中であるか否かを判定する。始動制御中であるときは、S110へ進み、始動制御中でないときは、S102ヘ進む。この始動制御は、スタートスイッチからの信号等によりエンジン1の始動時であると判定されたときに開始され、冷却水温度Twに応じて設定される増量補正値により燃料の噴射量を増大させ、理論空燃比よりも低い空燃比で燃焼が行われる。始動後、冷却水温度Twの上昇に伴いこの増量補正値を減少させていき、暖機が完了した時点で通常の燃焼制御に移行して、S102以降へ進む。   In S101, it is determined whether or not the engine 1 is under start control. When the start control is being performed, the process proceeds to S110, and when the start control is not being performed, the process proceeds to S102. This start control is started when it is determined by the signal from the start switch or the like that the engine 1 is starting, and the fuel injection amount is increased by the increase correction value set according to the coolant temperature Tw, Combustion is performed at an air-fuel ratio lower than the stoichiometric air-fuel ratio. After start-up, the increase correction value is decreased as the cooling water temperature Tw rises. When the warm-up is completed, the routine shifts to normal combustion control and proceeds to S102 and thereafter.

S102では、エンジン1の運転状態として、エンジン回転数NE及びアクセル開度APOを読み込む。
S103では、領域判定を行う。エンジン1の運転状態が領域Aにあると判定したときは、S104へ進み、領域Bにあると判定したときは、S106へ進み、領域Cにあると判定したときは、S108へ進む。
In S102, the engine speed NE and the accelerator opening APO are read as the operating state of the engine 1.
In S103, area determination is performed. When it is determined that the operating state of the engine 1 is in the region A, the process proceeds to S104. When it is determined that the engine 1 is in the region B, the process proceeds to S106. When it is determined that the engine 1 is in the area C, the process proceeds to S108.

S104では、スプレーガイド燃焼による成層燃焼を選択する。
S105では、油圧アクチュエータ101を最大設定出力で作動させ、噴射点Pをピストン12の冠面121から最も遠い位置Pupに上昇させる。
スプレーガイド燃焼による場合に、燃料の噴射時期Tinjは、圧縮上死点近傍の時期に設定され、アクセル開度APOの増大又はエンジン回転数NEの上昇に従い進角される。他方、噴射点pは、上昇位置Pupに固定される。なお、スプレーガイド燃焼による領域Aで設定される噴射位置Pinj(ここでは、上昇位置Pup)が「第1の位置」に相当する。
In S104, stratified combustion by spray guide combustion is selected.
In S <b> 105, the hydraulic actuator 101 is operated with the maximum set output, and the injection point P is raised to the position Pup farthest from the crown surface 121 of the piston 12.
In the case of spray guide combustion, the fuel injection timing Tinj is set to a timing near the compression top dead center, and is advanced as the accelerator opening APO increases or the engine speed NE increases. On the other hand, the injection point p is fixed at the rising position Pup. The injection position Pinj (in this case, the ascending position Pup) set in the region A by spray guide combustion corresponds to the “first position”.

S106では、ウォールガイド燃焼による成層燃焼を選択する。
S107では、油圧アクチュエータ101の出力をエンジン1の運転状態に応じて調整し、噴射点Pをこの運転状態に応じた位置に移動させる。
ウォールガイド燃焼による場合に、燃料の噴射時期Tinjは、圧縮行程中の比較的に早い時期に設定され、アクセル開度APOの増大等に従い進角される。スプレーガイド燃焼からウォールガイド燃焼への形態の移行に伴い、点火時期Tignも進角されるが、この移行点における変化の幅δ1は、噴射時期Tinjの変化の幅δ2と比較して小さい。他方、噴射点pは、この形態の移行に伴い所定の位置まで一時に下降させるとともに、アクセル開度APOの増大等に従い下降させ、ピストン12の冠面121に近付ける。なお、ウォールガイド燃焼による領域Bで設定される噴射位置Pinj(ここでは、負荷等に応じて変更される。)が「第2の位置」に相当する。
In S106, stratified combustion by wall guide combustion is selected.
In S107, the output of the hydraulic actuator 101 is adjusted according to the operating state of the engine 1, and the injection point P is moved to a position corresponding to this operating state.
In the case of wall guide combustion, the fuel injection timing Tinj is set at a relatively early timing during the compression stroke, and is advanced according to an increase in the accelerator opening APO. Along with the transition from spray guide combustion to wall guide combustion, the ignition timing Tign is also advanced. The change width δ1 at this transition point is smaller than the change width δ2 of the injection timing Tinj. On the other hand, the injection point p is lowered to a predetermined position at a time along with the transition of this form, and is lowered as the accelerator opening APO is increased to approach the crown surface 121 of the piston 12. The injection position Pinj (changed according to the load or the like here) set in the region B by wall guide combustion corresponds to the “second position”.

S108では、均質燃焼を選択する。
S109では、油圧アクチュエータ101を最大設定出力で作動させ、噴射点pを上昇位置Pupに移動させる。
均質燃焼による場合は、燃料の噴射時期Tinjは、吸気行程中に設定され、噴射点pは、上昇位置Pupに固定される。なお、均質燃焼による領域Cで設定される噴射位置Pinj(ここでは、上昇位置Pup)が「第3の位置」に相当する。
In S108, homogeneous combustion is selected.
In S109, the hydraulic actuator 101 is operated with the maximum set output, and the injection point p is moved to the ascending position Pup.
In the case of homogeneous combustion, the fuel injection timing Tinj is set during the intake stroke, and the injection point p is fixed at the ascending position Pup. The injection position Pinj (in this case, the ascending position Pup) set in the region C by homogeneous combustion corresponds to the “third position”.

S110では、始動制御に際し、冷却水温度Twが所定の温度Tw1(たとえば、20℃)よりも低いか否かを判定する。低いときは、S111へ進み、それ以外のときは、S112へ進む。
S111では、油圧アクチュエータ101を停止させ、噴射点pをピストン12の冠面121に最も近い位置Pdownに下降させる。なお、低温始動時に設定される噴射位置Pinj(ここでは、下降位置Pdown)が「第4の位置」に相当する。
In S110, it is determined whether or not the cooling water temperature Tw is lower than a predetermined temperature Tw1 (for example, 20 ° C.) in starting control. When it is low, the process proceeds to S111. Otherwise, the process proceeds to S112.
In S <b> 111, the hydraulic actuator 101 is stopped and the injection point p is lowered to the position Pdown closest to the crown surface 121 of the piston 12. The injection position Pinj (here, the lowered position Pdown) set at the time of low temperature start corresponds to the “fourth position”.

S112では、油圧アクチュエータ101を最大設定出力で作動させ、噴射点pを上昇位置Pupに移動させる。
S113では、駆動機構Dに故障が発生しているか否かを判定する。この判定は、油圧アクチュエータ101を最大設定出力で作動させるスプレーガイド燃焼時(領域A)に、エンジン回転数NE又は筒内圧力等に基づいて失火が発生したか否かを判定することにより行うことができる。スプレーガイド燃焼に際し、故障により噴射点pが充分に上昇していない場合は、蒸発及び混合が不充分な噴霧により過濃混合気が形成され、これが点火不良の原因となるからである。
In S112, the hydraulic actuator 101 is operated with the maximum set output, and the injection point p is moved to the ascending position Pup.
In S113, it is determined whether or not a failure has occurred in the drive mechanism D. This determination is performed by determining whether or not a misfire has occurred based on the engine speed NE or the in-cylinder pressure or the like during spray guide combustion (region A) in which the hydraulic actuator 101 is operated at the maximum set output. Can do. This is because if the injection point p is not sufficiently raised due to a failure during spray guide combustion, a rich mixture is formed by spraying with insufficient evaporation and mixing, which causes ignition failure.

S114では、油圧アクチュエータ101を強制的に停止させ、噴射点pを下降位置Pdownに移動させる。なお、故障時に設定される噴射位置Pinj(ここでは、下降位置Pdown)が「第5の位置」に相当する。
S115では、通常時と比較して狭い範囲に制限された回転速度及び負荷で、均質燃焼のみによる運転を行わせる故障時モードを実行する。
In S114, the hydraulic actuator 101 is forcibly stopped, and the injection point p is moved to the lowered position Pdown. The injection position Pinj (here, the lowered position Pdown) set at the time of failure corresponds to the “fifth position”.
In S115, a failure mode is executed in which only the homogeneous combustion is performed at a rotational speed and a load that are limited to a narrow range compared to the normal time.

本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第1に、本実施形態では、スプレーガイド燃焼による領域Aにおいて、インジェクタ21の噴射点pをこの冠面121から比較的に遠い上昇位置Pupに移動させることとした。このため、噴霧の冠面到達距離l(図9a)を確保し、スモークの発生及び燃焼安定性の悪化の原因となる過濃混合気の形成を防止することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
First, in the present embodiment, the injection point p of the injector 21 is moved to the rising position Pup relatively far from the crown surface 121 in the region A due to the spray guide combustion. For this reason, the crown reachable distance l (FIG. 9a) of the spray can be secured, and the formation of a rich mixture that causes the generation of smoke and the deterioration of the combustion stability can be prevented.

第2に、本実施形態では、スプレーガイド燃焼による領域Aとウォールガイド燃焼による領域Bとの間で噴射位置Pinjを異ならせ、この領域Bにおいて、噴射点pを領域Aにおけるよりもピストン12の冠面121に近い下降位置Pdownに移動させることとした。このため、領域A及びBの双方で安定した成層燃焼を行わせることができる。図8,9は、ウォールガイド燃焼による場合の筒内の状態を、噴射点pを下降位置Pdownに設定した場合(図8)と、上昇位置Pupに設定した場合(図9)とについて示している。   Second, in the present embodiment, the injection position Pinj is made different between the region A by spray guide combustion and the region B by wall guide combustion, and in this region B, the injection point p is set to be higher than that in the region A. It was decided to move to the lowered position Pdown close to the crown surface 121. For this reason, stable stratified combustion can be performed in both regions A and B. 8 and 9 show the in-cylinder state in the case of wall guide combustion when the injection point p is set to the lowered position Pdown (FIG. 8) and when it is set to the raised position Pup (FIG. 9). Yes.

ウォールガイド燃焼は、燃料をピストン12の冠面121に形成されたキャビティc内に噴射させるものであるため、燃料の噴射時期は、噴霧の拡がり角θの大きさとピストン12の位置との幾何学的な関係から定められる。1サイクル当たりの実時間が短くなる高回転時や、長い噴射時間が必要とされる高負荷時では、必要な量の燃料を噴射するために噴射時期を進角させざるを得ないが、噴射点pを上昇させたままでは、噴霧Sの冠面到達距離lが長いため、噴霧Sがキャビティc内に収まらない場合がある(図9b)。これに対し、本実施形態では、ウォールガイド燃焼に際して噴射点pを下降させ、冠面121に近付けることとしたので(図8)、噴霧の冠面到達距離lを短くし、噴射時期を進角させたとしても噴霧Sをキャビティc内に収め、良好な混合気塊M1を形成することができる(図8b,c)。また、負荷の増大又は回転速度の上昇の従い噴射点pを下降させることとしたので、エンジン1の運転状態によらず、噴霧Sを常にキャビティc内に噴射して、混合気塊M1を形成することができる。   In the wall guide combustion, the fuel is injected into the cavity c formed in the crown surface 121 of the piston 12. Therefore, the fuel injection timing is determined by the geometry of the spray spread angle θ and the position of the piston 12. It is determined from the relationship. At high rotations where the actual time per cycle is short or at high loads where a long injection time is required, the injection timing must be advanced to inject the required amount of fuel. If the point p is kept elevated, the spray surface S reaches a long distance l, and the spray S may not fit in the cavity c (FIG. 9b). On the other hand, in the present embodiment, the injection point p is lowered during wall guide combustion and brought closer to the crown surface 121 (FIG. 8), so that the spray crown arrival distance l is shortened and the injection timing is advanced. Even if it makes it, the spray S can be stored in the cavity c, and the favorable air-fuel mixture mass M1 can be formed (FIGS. 8b and c). Further, since the injection point p is lowered as the load increases or the rotational speed increases, regardless of the operating state of the engine 1, the spray S is always injected into the cavity c to form the air-fuel mixture M1. can do.

第3に、本実施形態では、均質燃焼による領域Cにおいて、噴射点pを上昇位置Pupに移動させ、インジェクタ21を燃焼室14からシリンダヘッド13内に退避させることとした。領域Cでは、燃料の噴射量が多く、筒内の温度が平均的に高い状態にあるが、このようにインジェクタ21を退避させることで、インジェクタ21に対する燃焼室14からの熱の影響を抑制し、インジェクタ21を保護することができる。   Thirdly, in the present embodiment, in the region C by homogeneous combustion, the injection point p is moved to the ascending position Pup, and the injector 21 is retracted from the combustion chamber 14 into the cylinder head 13. In the region C, the amount of fuel injection is large and the temperature in the cylinder is on average high. However, by retracting the injector 21 in this way, the influence of heat from the combustion chamber 14 on the injector 21 is suppressed. The injector 21 can be protected.

第4に、本実施形態では、低温始動時において、噴射点pを下降位置Pdownに移動させることとした。低温始動時では、筒内の温度が低く、噴射された燃料の蒸発が進み難い状態にあるが、噴射点pを下降させ、点火プラグ22を燃料の通過領域から積極的に外すことで、蒸発が充分に進んでいない状態の燃料が点火プラグ22に付着することを防止することができる。   Fourth, in the present embodiment, the injection point p is moved to the lowered position Pdown at the time of cold start. At the time of low temperature start, the temperature in the cylinder is low, and it is difficult for the injected fuel to evaporate. However, the evaporation is reduced by lowering the injection point p and actively removing the spark plug 22 from the fuel passage region. It is possible to prevent fuel in a state where the fuel is not sufficiently advanced from adhering to the spark plug 22.

第5に、本実施形態では、故障時において、噴射点pを下降位置Pdownに移動させることとした。このため、噴射点pが定まらない状態での燃焼を回避するとともに、特に低温時において、点火プラグ22への燃料の付着による点火不良を防止することができる。また、本実施形態では、噴射点pの移動に併せ、均質燃焼による故障時モードを強制的に実行させることとしたので、層状混合気の形成不良による燃焼の不安定化を防止し、修理が済むまでの運転性を確保することができる。   Fifth, in the present embodiment, the injection point p is moved to the lowered position Pdown at the time of failure. For this reason, combustion in a state where the injection point p is not fixed can be avoided, and ignition failure due to fuel adhering to the spark plug 22 can be prevented particularly at low temperatures. Further, in the present embodiment, the failure mode by homogeneous combustion is forcibly executed in conjunction with the movement of the injection point p, so that instability of combustion due to poor formation of the stratified mixture is prevented, and repair is possible. It is possible to ensure drivability until completion.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図10は、本実施形態に係るエンジン1Bの構成を示しており、図11は、この図10に示すB−B線による断面を示している。
先の実施形態に係るエンジン1Aとの構造上の相違は、次の通りである。
すなわち、エンジン1Bでは、ピストン12の冠面121において、噴霧を案内するためのキャビティとして、冠面中央部に内側キャビティc1が形成されるとともに、その周囲に外側キャビティc2が形成されている。内側キャビティc1は、気筒中心軸mに対して垂直な平面による断面で円形に形成されているが、その中心は、気筒中心線mから気筒配列方向に若干オフセットさせた位置に設定されている(図11)。この内側キャビティc1の配置は、インジェクタ21を気筒中心軸mからオフセットさせたことに伴うものであり、インジェクタ21を気筒中心軸m上に設置した場合は、内側キャビティc1の中心を気筒中心軸mと一致させることができる。他方、外側キャビティc2は、前記断面で環状に形成されており、その中心は、内側キャビティc1とは異なり、気筒中心軸mに一致している。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 shows the configuration of the engine 1B according to this embodiment, and FIG. 11 shows a cross section taken along line BB shown in FIG.
The structural difference from the engine 1A according to the previous embodiment is as follows.
That is, in the engine 1B, an inner cavity c1 is formed at the center of the crown surface as a cavity for guiding the spray on the crown surface 121 of the piston 12, and an outer cavity c2 is formed around the inner cavity c1. The inner cavity c1 is formed in a circular shape with a cross section of a plane perpendicular to the cylinder center axis m, and the center thereof is set at a position slightly offset from the cylinder center line m in the cylinder arrangement direction ( FIG. 11). The arrangement of the inner cavity c1 is associated with the injector 21 being offset from the cylinder center axis m. When the injector 21 is installed on the cylinder center axis m, the center of the inner cavity c1 is set to the cylinder center axis m. Can be matched. On the other hand, the outer cavity c2 is formed in an annular shape in the cross section, and its center coincides with the cylinder center axis m, unlike the inner cavity c1.

本実施形態では、成層燃焼及び均質燃焼との間で燃焼形態を切り換えるとともに、成層燃焼による場合に、スプレーガイド燃焼とウォールガイド燃焼との間で更に形態を切り換える(図13)。また、ウォールガイド燃焼による場合に、エンジン1の負荷に応じて利用するキャビティを切り換え、所定の負荷Tq1よりも負荷の低い領域B1で内側キャビティc1を利用する一方、これ以外の領域B2で外側キャビティc2を利用して、混合気塊を形成する。   In this embodiment, the combustion mode is switched between stratified combustion and homogeneous combustion, and in the case of stratified combustion, the configuration is further switched between spray guide combustion and wall guide combustion (FIG. 13). In the case of wall guide combustion, the cavity to be used is switched according to the load of the engine 1, and the inner cavity c1 is used in the region B1 where the load is lower than the predetermined load Tq1, while the outer cavity is used in the region B2 other than this. A mixed gas mass is formed using c2.

図12は、本実施形態に係るECU31が行う燃焼制御ルーチンの一部を示している。このルーチンは、図4に示すフローチャートにおいて、S107の処理をこの図12のS201〜205の処理で置き換えたものとして実行される。図14は、噴射位置Pinj、噴射時期Tinj及び点火時期Tignのテーブルを示しており、フロ−チャートの説明に際し、この図14を参照する。   FIG. 12 shows a part of a combustion control routine performed by the ECU 31 according to the present embodiment. This routine is executed by replacing the processing of S107 with the processing of S201 to S205 of FIG. 12 in the flowchart shown in FIG. FIG. 14 shows a table of the injection position Pinj, the injection timing Tinj, and the ignition timing Tign, and FIG. 14 is referred to when explaining the flowchart.

すなわち、本実施形態では、ウォールガイド燃焼による領域B1,B2において、負荷Tqが所定の負荷Tq1よりも低いか否かを判定する。低いときは、エンジン1Bの運転状態が領域B1にあるとしてS202へ進み、これ以外のときは、この運転状態が領域B2にあるとしてS204へ進む。
S202では、燃料の噴射時期Tinjとして、噴霧が内側キャビティc1に向かう時期が設定される。
That is, in this embodiment, it is determined whether or not the load Tq is lower than the predetermined load Tq1 in the regions B1 and B2 due to wall guide combustion. If it is low, the operation state of the engine 1B is in the region B1, and the process proceeds to S202. Otherwise, the operation state is in the region B2, and the process proceeds to S204.
In S202, the time when the spray is directed to the inner cavity c1 is set as the fuel injection timing Tinj.

S203では、噴射点pをエンジン1Bの運転状態に応じた位置に移動させる。
領域B1では、内側キャビティc1に向けて燃料を噴射するため、燃料の噴射時期Tinjは、スプレーガイド燃焼による領域Aにおけるものよりも早い時期に設定され、アクセル開度APOの増大等に従い進角される。スプレーガイド燃焼からウォールガイド燃焼への形態の移行に伴い点火時期Tignが進角される幅δ1が、この形態の移行に伴い噴射時期Tinjが進角される幅δ2よりも小さいことは、前述同様である。他方、噴射点pは、この形態の移行に伴い所定の位置まで一時に下降させるとともに、アクセル開度APOの増大等に従い下降させ、ピストン12の冠面121に近付ける。
In S203, the injection point p is moved to a position corresponding to the operating state of the engine 1B.
In the region B1, since the fuel is injected toward the inner cavity c1, the fuel injection timing Tinj is set earlier than that in the region A due to spray guide combustion, and is advanced as the accelerator opening APO increases. The As described above, the width δ1 at which the ignition timing Tign is advanced with the transition from the spray guide combustion to the wall guide combustion is smaller than the width δ2 at which the injection timing Tinj is advanced with the transition from this form. It is. On the other hand, the injection point p is lowered to a predetermined position at a time along with the transition of this form, and is lowered as the accelerator opening APO is increased to approach the crown surface 121 of the piston 12.

S204では、燃料の噴射時期Tinjとして、噴霧が外側キャビティc2に向かう時期が設定される。
S205では、領域B1におけると同様に、噴射点pをエンジン1Bの運転状態に応じた位置に移動させる。
領域B2では、外側キャビティc2に向けて燃料を噴射するため、燃料の噴射時期Tinjは、内側キャビティc1を利用する領域B1におけるものよりも早い時期に設定され、領域B1におけると同様に、アクセル開度APOの増大等に従い進角される。内側キャビティc1と外側キャビティc2との間で利用するキャビティを確実に切り換えるため、領域B2の最小負荷(又は最低速度)点P1において、領域B1の最大負荷(又は最高速度)点P2におけるよりも噴射点pをピストン12の冠面121から遠い位置に設定している。
In S204, the fuel injection timing Tinj is set to the time when the spray is directed to the outer cavity c2.
In S205, the injection point p is moved to a position corresponding to the operating state of the engine 1B, as in the region B1.
In the region B2, since the fuel is injected toward the outer cavity c2, the fuel injection timing Tinj is set earlier than that in the region B1 using the inner cavity c1, and the accelerator opening is performed as in the region B1. The angle is advanced as the degree APO increases. In order to reliably switch the cavity to be used between the inner cavity c1 and the outer cavity c2, the injection is performed at the minimum load (or minimum speed) point P1 of the region B2 than at the maximum load (or maximum speed) point P2 of the region B1. The point p is set at a position far from the crown surface 121 of the piston 12.

なお、ウォールガイド燃焼による領域B1,B2で設定される噴射位置Pinjが「第2の位置」に相当する。
本実施形態によれば、特に、次のような効果を得ることができる。
第1に、本実施形態では、ピストン12の冠面121に2つのキャビティc1,c2を形成し、エンジン1Bの運転状態に応じて利用するキャビティを切り換えることとした。このため、ウォールガイド燃焼に際し、この運転状態に応じて適度な大きさ及び空燃比の混合気塊を形成し、安定した成層燃焼を実現することができる。
The injection position Pinj set in the regions B1 and B2 due to wall guide combustion corresponds to the “second position”.
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
First, in this embodiment, two cavities c1 and c2 are formed in the crown surface 121 of the piston 12, and the cavities to be used are switched according to the operating state of the engine 1B. For this reason, when performing wall guide combustion, an air-fuel mixture having an appropriate size and air-fuel ratio can be formed in accordance with the operating state, and stable stratified combustion can be realized.

第2に、内側キャビティc1と外側キャビティc2との間で利用するキャビティを切り換える際に、たとえば、利用するキャビティを内側キャビティc1から外側キャビティc2に切り換える際に、噴射点pをピストン12の冠面121からより遠い位置に移動させることとした。このため、噴霧をいずれかのキャビティ(ここでは、外側キャビティc2)内に確実に収め、これらのキャビティc1,c2の境界に形成される冠面121の角に噴霧が衝突することで、噴霧が分断され、混合気塊が過度に希薄となるのを防止することができる。   Second, when the cavity to be used is switched between the inner cavity c1 and the outer cavity c2, for example, when the cavity to be used is switched from the inner cavity c1 to the outer cavity c2, the injection point p is changed to the crown surface of the piston 12. It was decided to move to a position farther from 121. For this reason, the spray is reliably stored in one of the cavities (here, the outer cavity c2), and the spray collides with the corner of the crown surface 121 formed at the boundary between the cavities c1 and c2. By being divided, it is possible to prevent the air-fuel mixture from becoming excessively diluted.

本発明の一実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の構成Configuration of a cylinder injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention 図1のA−A線による断面Section along line AA in FIG. インジェクタの駆動機構の構成Injector drive mechanism configuration 燃焼制御ルーチンのフローチャートFlow chart of combustion control routine 同上ルーチンに係る燃焼形態のマップCombustion mode map related to the same routine 同上ルーチンに係る噴射点の位置、噴射時期及び点火時期の動きMovement of injection point position, injection timing, and ignition timing according to the same routine 成層燃焼(スプレーガイド燃焼、ウォールガイド燃焼)及び均質燃焼の概念The concept of stratified combustion (spray guide combustion, wall guide combustion) and homogeneous combustion 本発明のウォールガイド燃焼に関する効果の説明Description of the effects of wall guide combustion according to the present invention 図8に対する比較例Comparative example for FIG. 本発明の他の実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の構成Configuration of a cylinder injection internal combustion engine according to another embodiment of the present invention 図10のB−B線による断面Section along line BB in FIG. 燃焼制御ルーチンのフローチャートの他の例Another example of flowchart of combustion control routine 同上ルーチンに係る燃焼形態のマップCombustion mode map related to the same routine 同上ルーチンに係る噴射点の位置、噴射時期及び点火時期の動きMovement of injection point position, injection timing, and ignition timing according to the same routine

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B…筒内噴射式内燃機関、11…シリンダブロック、12…ピストン、121…ピストンの冠面、13…シリンダヘッド、14…燃焼室、15…吸気ポート、16…吸気弁、17…排気ポート、18…排気弁、21…インジェクタ、22…点火プラグ、31…エンジンコントロールユニット、41…アクセルセンサ、42…クランク角センサ、43…冷却水温度センサ、44…燃料圧力センサ、101…油圧アクチュエータ、102…スプリング、131…ノズルホール、132…カバー、133…油圧通路、c…キャビティ、c1…内側キャビティ、c2…外側キャビティ、m…気筒中心軸、n…噴射方向線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... In-cylinder injection internal combustion engine, 11 ... Cylinder block, 12 ... Piston, 121 ... Crown surface of piston, 13 ... Cylinder head, 14 ... Combustion chamber, 15 ... Intake port, 16 ... Intake valve, 17 ... Exhaust Port, 18 ... Exhaust valve, 21 ... Injector, 22 ... Spark plug, 31 ... Engine control unit, 41 ... Accelerator sensor, 42 ... Crank angle sensor, 43 ... Coolant temperature sensor, 44 ... Fuel pressure sensor, 101 ... Hydraulic actuator , 102 ... Spring, 131 ... Nozzle hole, 132 ... Cover, 133 ... Hydraulic passage, c ... Cavity, c1 ... Inner cavity, c2 ... Outer cavity, m ... Cylinder central axis, n ... Injection direction line.

Claims (11)

ピストンの冠面に指向させて設置された燃料供給用のインジェクタと、
前記インジェクタにより噴射された燃料を着火させるための点火プラグと、
前記インジェクタの噴射点をその噴射方向に移動させる噴射点可変手段と、を含んで構成され、
前記インジェクタは、機関の運転領域のうち比較的に低負荷側の領域で、噴射時期が圧縮行程中に設定されるとともに、
前記噴射点可変手段は、前記低負荷側の領域のうち、前記点火プラグによる点火がピストンの冠面との衝突前の噴霧に対して行われる第1の領域において、前記噴射点をピストンの冠面から比較的に遠い第1の位置に設定する一方、この第1の領域以外の領域として設定された第2の領域において、前記噴射点を前記第1の位置よりもピストンの冠面に近い第2の位置に設定する筒内噴射式内燃機関。
An injector for fuel supply installed facing the crown of the piston;
A spark plug for igniting the fuel injected by the injector;
Injection point variable means for moving the injection point of the injector in its injection direction,
The injector is a relatively low load side of the engine operating range, and the injection timing is set during the compression stroke,
In the first region where the ignition plug is ignited with respect to the spray before the collision with the crown surface of the piston in the low load side region, the injection point varying means is configured to set the injection point to the crown of the piston. While setting the first position relatively far from the surface, in the second region set as a region other than the first region, the injection point is closer to the crown surface of the piston than the first position A direct injection internal combustion engine set to the second position.
ピストンの冠面に噴霧を案内するためのキャビティが形成され、
前記インジェクタは、このピストンの冠面のうち、前記キャビティに指向させて設置され、
前記第2の領域において、前記点火プラグは、前記キャビティにより案内された噴霧が形成する混合気塊に対して点火する請求項1に記載の筒内噴射式内燃機関。
A cavity for guiding the spray is formed on the crown surface of the piston,
The injector is installed to face the cavity of the crown surface of the piston,
2. The direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein in the second region, the spark plug ignites an air-fuel mixture formed by the spray guided by the cavity.
前記第2の領域において、前記噴射点可変手段は、機関の負荷が大きく又は機関の回転速度が高いときほど、前記噴射点をピストンの冠面に近付ける請求項2に記載の筒内噴射式内燃機関。   The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 2, wherein, in the second region, the injection point varying means brings the injection point closer to the crown surface of the piston as the engine load is larger or the engine rotational speed is higher. organ. ピストンの冠面に、前記キャビティとして、冠面中央部の内側キャビティと、その周囲の外側キャビティとが形成され、
前記第2の領域のうち、機関の負荷が所定の負荷よりも低い低負荷域において、前記インジェクタの噴射時期として噴霧が前記内側キャビティに向かう時期が設定される一方、機関の負荷がこの所定の負荷以上である高負荷域において、前記インジェクタの噴射時期として噴霧が前記外側キャビティに向かう時期が設定される請求項2又は3に記載の筒内噴射式内燃機関。
On the crown surface of the piston, as the cavity, an inner cavity at the center of the crown surface and an outer cavity around it are formed,
In the second region, in the low load region where the engine load is lower than the predetermined load, the time when the spray is directed to the inner cavity is set as the injection timing of the injector, while the engine load is the predetermined load. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein, in a high load region that is equal to or higher than a load, a time when the spray is directed toward the outer cavity is set as an injection time of the injector.
前記噴射点可変手段は、前記第2の領域のうち、前記低負荷域及び前記高負荷域の双方において、負荷の増大又は回転速度の上昇に従い前記噴射点をピストンの冠面に近付ける請求項4に記載の筒内噴射式内燃機関。   5. The injection point varying means brings the injection point closer to the crown surface of the piston as the load increases or the rotation speed increases in both the low load region and the high load region in the second region. The cylinder injection internal combustion engine described in 1. 前記噴射点可変手段は、前記第2の領域のうち、前記高負荷域の最小負荷又は最低速度点において、前記低負荷域の最大負荷又は最高速度点におけるよりも前記噴射点をピストンの冠面から遠ざける請求項5に記載の筒内噴射式内燃機関。   In the second region, the injection point varying means sets the injection point at the minimum load or minimum speed point in the high load region more than the maximum load or maximum speed point in the low load region. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 5, which is away from the cylinder. 機関の運転領域のうち、前記低負荷側の領域よりも高負荷側の第3の領域において、前記インジェクタは、噴射時期が吸気行程中に設定される請求項1〜6のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関。   7. The injector according to claim 1, wherein an injection timing of the injector is set during an intake stroke in a third region on a higher load side than a region on the low load side in an engine operation region. In-cylinder internal combustion engine. 前記第3の領域において、前記噴射点可変手段は、前記噴射点を前記第2の位置よりもピストンの冠面から遠い第3の位置に設定する請求項7に筒内噴射式内燃機関。   8. The direct injection internal combustion engine according to claim 7, wherein in the third region, the injection point varying means sets the injection point to a third position farther from the crown surface of the piston than the second position. 機関の温度が所定の温度よりも低い状態での始動時において、前記噴射点可変手段は、前記噴射点を前記第3の位置よりもピストンの冠面に近い第4の位置に設定する請求項8に記載の筒内噴射式内燃機関。   The injection point varying means sets the injection point to a fourth position closer to the crown surface of the piston than the third position at the time of starting in a state where the temperature of the engine is lower than a predetermined temperature. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 8. 前記噴射点可変手段の故障を検出する故障検出手段を更に含んで構成され、
この手段により前記噴射点可変手段の故障が検出された故障時において、前記噴射点可変手段は、前記噴射点を前記第1の位置よりもピストンの冠面に近い第5の位置に設定する請求項1〜9のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関。
It further comprises failure detection means for detecting a failure of the injection point variable means,
When the failure of the injection point variable means is detected by this means, the injection point variable means sets the injection point at a fifth position closer to the crown surface of the piston than the first position. Item 10. The cylinder injection internal combustion engine according to any one of Items 1 to 9.
前記故障時において、これ以外の通常時と比較して機関の運転領域が制限されるとともに、前記インジェクタは、この制限された運転領域の全域で、噴射時期が吸気行程中に設定される請求項10に記載の筒内噴射式内燃機関。   The engine operating range is limited at the time of the failure as compared with other normal times, and the injection timing of the injector is set during the intake stroke throughout the limited operating range. The in-cylinder injection internal combustion engine according to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023162086A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-31 日立Astemo株式会社 Fuel injection control device and fuel injection control method

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