JP3398567B2 - In-cylinder direct injection internal combustion engine with variable valve timing means - Google Patents
In-cylinder direct injection internal combustion engine with variable valve timing meansInfo
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内へガソリン
のような液体燃料を直接に噴射して燃焼させる筒内直接
噴射式内燃機関に係り、特に、少なくとも吸気弁のバル
ブタイミングを変化させることができるバルブタイミン
グ可変手段を備えている筒内直接噴射式内燃機関に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-cylinder direct injection internal combustion engine in which a liquid fuel such as gasoline is directly injected into a cylinder and burned, and more particularly, at least the valve timing of an intake valve is changed. The present invention relates to a direct injection type internal combustion engine, which is equipped with a valve timing varying means capable of performing the above.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガソリンを燃料とする内燃機関に属する
ものとして、20年程前から吸気ポート内へ燃料を噴射
する吸気ポート内噴射式内燃機関が実用化されて、現在
ではそれが世界的にガソリン機関の主流となっている。
図4の(a)に一般的な吸気ポート内噴射式内燃機関1
の1個の気筒の概略構造を例示する。吸気ポート内噴射
式内燃機関1も、本体の構造は良く知られている旧来の
ガソリン機関と同じであって、機関1は内部にシリンダ
2を形成するシリンダブロック3と、それに取り付けら
れたシリンダヘッド4を有し、シリンダヘッド4には吸
気ポート5と排気ポート6が形成されると共に、シリン
ダ2内に摺動係合するピストン7の頂面とシリンダヘッ
ド4との間には燃焼室8が形成される。そして燃焼室8
に対する吸気ポート5の開口には吸気弁9が設けられ、
排気ポート6の開口には排気弁10が設けられる。2. Description of the Related Art As an engine belonging to an internal combustion engine using gasoline as a fuel, an intake port internal combustion engine for injecting fuel into an intake port has been put into practical use about 20 years ago, and it is now worldwide. It has become the mainstream of gasoline engines.
A general intake port injection type internal combustion engine 1 is shown in FIG.
1 illustrates a schematic structure of one cylinder. The structure of the main body of the intake port injection type internal combustion engine 1 is also the same as that of a well-known conventional gasoline engine. The engine 1 includes a cylinder block 3 forming a cylinder 2 therein and a cylinder head attached to the cylinder block 3. 4, a cylinder head 4 is formed with an intake port 5 and an exhaust port 6, and a combustion chamber 8 is provided between the top surface of a piston 7 slidingly engaged in the cylinder 2 and the cylinder head 4. It is formed. And combustion chamber 8
An intake valve 9 is provided at the opening of the intake port 5 with respect to
An exhaust valve 10 is provided at the opening of the exhaust port 6.
【0003】吸気ポート内噴射式内燃機関1はその名の
通り吸気ポート5内へガソリンのような液体燃料を噴射
することができる所謂吸気ポート内燃料噴射弁11(こ
れを略して「ポート内噴射弁11」と呼ぶことにす
る。)を備えており、ポート内噴射弁11は電子式制御
装置(ECU)12によって開閉制御される。ECU1
2は、吸気ポート5に連なる吸気通路13に設けられた
エアフローメータ14や、機関のクランク軸15に設け
られたクランク角センサ16等から入力される機関の運
転状態を示す信号に基づいて噴射時期や噴射時間即ち噴
射量を演算し、駆動信号を出力してポート内噴射弁11
を開弁させる。なお、図4において17は運転者が操作
するアクセルペダル、18は吸気通路13を開閉して吸
気量を調節するスロットル弁、19は燃料タンク、20
は燃料を噴射圧力以上に加圧する燃料ポンプ、21は点
火プラグを示している。The intake port injection type internal combustion engine 1, as its name implies, is capable of injecting a liquid fuel such as gasoline into the intake port 5, a so-called intake port fuel injection valve 11 (abbreviated as "port injection"). Valve 11 ”), and the opening and closing of the in-port injection valve 11 is controlled by an electronic control unit (ECU) 12. ECU1
2 is an injection timing based on a signal indicating an operating state of the engine, which is input from an air flow meter 14 provided in an intake passage 13 communicating with the intake port 5, a crank angle sensor 16 provided on a crank shaft 15 of the engine, and the like. Or injection time, that is, the injection amount is calculated, and a drive signal is output to output the injection valve 11 in the port.
Open the valve. In FIG. 4, 17 is an accelerator pedal operated by the driver, 18 is a throttle valve that opens and closes the intake passage 13 to adjust the intake amount, 19 is a fuel tank, and 20 is a fuel tank.
Is a fuel pump for pressurizing the fuel to a pressure higher than the injection pressure, and 21 is a spark plug.
【0004】吸気ポート内噴射式内燃機関1において
は、ポート内噴射弁11が吸気ポート5内へ燃料を噴射
するので、吸気ポート5の内壁には噴射された燃料が付
着して燃料油膜22を形成する。ポート内噴射弁11が
燃料の噴射量を増加させる運転状態においては、燃料油
膜22の厚さ、範囲が機関1の運転状態に応じた厚さ、
範囲になるまで、ポート内噴射弁11から噴射された燃
料の一部が吸気ポート5の内壁面に付着して行くので、
実際に燃焼室8を含むシリンダ2内(「筒内」という)
へ供給される燃料の量は、その時にポート内噴射弁11
から噴射された量よりも吸気ポート5の内壁面に付着し
た分だけ減少する。In the intake port injection type internal combustion engine 1, since the injection valve 11 in the port injects fuel into the intake port 5, the injected fuel adheres to the inner wall of the intake port 5 to form the fuel oil film 22. Form. In the operating state in which the in-port injection valve 11 increases the fuel injection amount, the thickness of the fuel oil film 22 is in the range corresponding to the operating state of the engine 1,
Since a part of the fuel injected from the in-port injection valve 11 adheres to the inner wall surface of the intake port 5 until reaching the range,
Inside the cylinder 2 that actually includes the combustion chamber 8 (referred to as "in the cylinder")
The amount of fuel supplied to
The amount injected from is reduced by the amount attached to the inner wall surface of the intake port 5.
【0005】また、運転条件が変化してポート内噴射弁
11が燃料の噴射量を減少させるときは、燃料油膜22
の厚さが新たな運転条件に見合う厚さになるまで燃料油
膜22から燃料が蒸発し続けるので、実際に筒内へ供給
される燃料の量はその時にポート内噴射弁11から噴射
された量よりも増加する。そのために吸気ポート内噴射
式内燃機関は、制御に対する応答性や冷間始動時の性能
という点において未だ若干の問題を残している。When the operating condition changes and the in-port injection valve 11 reduces the fuel injection amount, the fuel oil film 22
Since the fuel continues to evaporate from the fuel oil film 22 until the thickness corresponding to the new operating condition is reached, the amount of fuel actually supplied into the cylinder is the amount injected from the in-port injection valve 11 at that time. More than. Therefore, the intake port injection type internal combustion engine still has some problems in response to control and performance at cold start.
【0006】この問題に対処するために、吸気ポート内
噴射式内燃機関に代わって機関の筒内、即ち燃焼室を含
むシリンダ内へ直接に燃料を噴射する筒内直接噴射式内
燃機関が提案されている。特開平4−183945号公
報にはその一例が記載されている。筒内直接噴射式内燃
機関においては燃料噴射弁がシリンダヘッドに取り付け
られており、それから噴射された燃料が直接に筒内へ供
給される。従って、その燃料噴射弁から噴射された燃料
が吸気ポートの内壁面に直接に付着することはないの
で、吸気ポート内噴射式内燃機関のように吸気ポート内
に付着した燃料油膜による応答性の低下等は、基本的に
は起こり得ない筈である。In order to deal with this problem, an in-cylinder direct injection internal combustion engine has been proposed in which fuel is directly injected into the cylinder of the engine, that is, into the cylinder including the combustion chamber, in place of the intake port injection internal combustion engine. ing. Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-183945 discloses an example thereof. In the in-cylinder direct injection internal combustion engine, a fuel injection valve is attached to the cylinder head, and fuel injected from the fuel injection valve is directly supplied into the cylinder. Therefore, since the fuel injected from the fuel injection valve does not directly adhere to the inner wall surface of the intake port, the responsiveness is deteriorated due to the fuel oil film adhered to the intake port unlike the internal combustion engine of the intake port injection type. Etc. should basically not happen.
【0007】しかしながら、従来の吸気ポート内噴射式
内燃機関においてよく行われているように、筒内直接噴
射式内燃機関においても、機関出力や排気特性等の機関
性能を向上させる目的で吸気弁や排気弁の開弁時期を可
変制御するために、吸気弁や排気弁の駆動機構にバルブ
タイミング可変手段を設けることが考えられているため
に、そのようなバルブタイミング可変手段を備えている
筒内直接噴射式内燃機関においては、運転状態によって
筒内から吸気ポートへの吸気等の逆流、即ち吹き返しが
起こると、筒内へ噴射された燃料、特に燃焼室やシリン
ダの壁面に付着して燃料油膜を形成している比較的重質
の燃料の一部が吸気ポート内へ逆流し、吸気ポートの内
壁面に付着して比較的に蒸発し難い燃料油膜を形成する
結果、前述の吸気ポート内噴射式内燃機関と類似の応答
性や始動性能の悪化のような問題を生じるばかりでな
く、吹き返しの際には筒内に残留している排気の一部が
吸気と共に吸気ポートへ逆流するから、重質の燃料油膜
との相互作用によって吸気ポートの内壁面に排気の成分
等によるデポジットを生じて、EGR通路の吸気ポート
への開口を閉塞したり、スロットル弁の円滑な作動を阻
害するというような問題を起こす場合がある。However, as is often done in the conventional intake port injection type internal combustion engine, the intake valve and the direct injection type internal combustion engine are also used for the purpose of improving engine performance such as engine output and exhaust characteristics. In order to variably control the opening timing of the exhaust valve, it is considered to provide a valve timing changing means in the drive mechanism of the intake valve and the exhaust valve. Therefore, in-cylinder equipped with such valve timing changing means In a direct-injection internal combustion engine, when a backflow of intake air from the cylinder into the intake port, that is, a blowback occurs due to operating conditions, the fuel injected into the cylinder, particularly the fuel oil film adhering to the wall of the combustion chamber or cylinder A portion of the relatively heavy fuel that forms the fuel flows back into the intake port and adheres to the inner wall surface of the intake port to form a fuel oil film that is relatively difficult to evaporate. In addition to causing similar problems to the internal combustion engine with responsiveness and poor starting performance, some of the exhaust gas remaining in the cylinder flows back into the intake port along with the intake air during blowback. Therefore, the interaction with the heavy fuel oil film causes deposits on the inner wall surface of the intake port due to the components of the exhaust gas, blocking the opening of the EGR passage to the intake port, and hindering the smooth operation of the throttle valve. May cause problems such as
【0008】また、筒内直接噴射式内燃機関において
は、このように排気弁に対して吸気弁のバルブタイミン
グが進角側へ制御されたときのバルブオーバーラップ期
間において、筒内から吸気ポートへ比較的重質の燃料の
吹き返しが生じるだけでなく、吸気弁のバルブタイミン
グが遅角側へ制御されたときには、吸気行程の終わりの
下死点からピストンが上昇を始めて実際に吸気弁が閉弁
するときまでの期間の終期において、吸気流の慣性によ
る過給効果がなくなったときにも、筒内から吸気ポート
へ燃料の吹き返しが生じる。Further, in the in-cylinder direct injection internal combustion engine, during the valve overlap period when the valve timing of the intake valve with respect to the exhaust valve is controlled to the advance side in this way, from the in-cylinder to the intake port. When not only relatively heavy fuel is blown back, but also when the valve timing of the intake valve is controlled toward the retard side, the piston starts rising from the bottom dead center at the end of the intake stroke and the intake valve actually closes. Even when the supercharging effect due to the inertia of the intake air flow disappears at the end of the period up to, the fuel is blown back from the cylinder to the intake port.
【0009】なお、吹き返しの問題は図4(a)に示し
たような従来の吸気ポート内噴射式内燃機関1において
も起こる。やはり機関性能の向上の目的で従来から良く
行われているように機関1がバルブタイミング可変手段
を備えていて、図4の(b)の上段においてTa として
示したように吸気弁9のバルブタイミングが進角したと
き、排気弁10との間に比較的大きなバルブオーバーラ
ップ期間Vo が生じることによって、ピストン7が上昇
する排気行程において排気弁10と吸気弁9が同時に開
弁している状態が生じると、燃焼室8を含むシリンダ2
内(筒内)から吸気ポート5へ吸気等の吹き返しが起こ
る。The problem of blowback also occurs in the conventional intake port injection type internal combustion engine 1 as shown in FIG. 4 (a). The engine 1 is also provided with a valve timing varying means as is conventionally done for the purpose of improving engine performance, and the valve timing of the intake valve 9 as shown by Ta in the upper part of FIG. Is advanced, a relatively large valve overlap period Vo is generated between the exhaust valve 10 and the exhaust valve 10, so that the exhaust valve 10 and the intake valve 9 are simultaneously opened in the exhaust stroke in which the piston 7 rises. When it occurs, the cylinder 2 containing the combustion chamber 8
Blow-back of intake air or the like occurs from the inside (inside the cylinder) to the intake port 5.
【0010】そこで、バルブタイミング可変手段を備え
ている従来の吸気ポート内噴射式内燃機関においては、
図4の(b)の下段に示したように、バルブタイミング
Tdのようにバルブオーバーラップ期間Vo が殆ど零
で、ピストン2の上昇行程における排気弁10と吸気弁
9との同時開弁による吹き返しが起こり得ない運転条件
下では、ポート内噴射弁11からの燃料噴射をどの行程
においても行うことができるようにすると共に、吸気弁
9の開弁時期が進角するように制御されたバルブタイミ
ングTa のように、バルブオーバーラップ期間Vo が長
くて吸気ポート5への吹き返しが起こる可能性が高い運
転条件下では、燃料の噴射を上死点後の実質的に吸気行
程のみにおいて行うように噴射時期を制御して、吸気ポ
ートへの有害な吹き返しを防止するのが普通である。Therefore, in the conventional intake port injection type internal combustion engine equipped with the variable valve timing means,
As shown in the lower part of FIG. 4B, the valve overlap period Vo is almost zero like the valve timing Td, and the exhaust valve 10 and the intake valve 9 are simultaneously opened in the ascending stroke of the piston 2 to blow back. Under an operating condition in which fuel injection cannot occur, the fuel injection from the in-port injection valve 11 can be performed in any stroke, and the valve opening timing of the intake valve 9 is controlled to advance. Under operating conditions such as Ta where the valve overlap period Vo is long and blowback to the intake port 5 is likely to occur, fuel injection is performed substantially only in the intake stroke after top dead center. It is common to control the timing to prevent harmful blowback to the intake port.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の吸気
ポート内噴射式内燃機関と、それを改善した筒内直接噴
射式内燃機関における前述のような問題に鑑み、筒内直
接噴射式内燃機関の筒内から吸気ポートへの一部の吸気
や排気の逆流を阻止して、吸気ポートの内壁面への燃料
油膜やデポジットの付着を防止することにより、副次的
な問題を伴うことなしに機関の制御応答性や冷間始動性
において吸気ポート内噴射式内燃機関よりも高い性能が
得られ、燃焼状態の改善によって燃費性能の向上やエミ
ッションの低減、更には出力トルクの増大をも可能にす
る新規な筒内直接噴射式内燃機関を提供することを目的
としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional intake port injection type internal combustion engine and the improved direct injection type internal combustion engine. By preventing backflow of some intake air and exhaust gas from the cylinder of the engine to the intake port, and preventing fuel oil film and deposits from adhering to the inner wall surface of the intake port, there are no secondary problems. In addition, the engine control response and cold startability are higher than those of the intake port injection type internal combustion engine. By improving the combustion state, it is possible to improve fuel efficiency, reduce emissions, and increase output torque. It is an object of the present invention to provide a novel in-cylinder direct injection internal combustion engine.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された筒内直接噴射式内燃機関を提供する。The present invention provides a cylinder direct injection internal combustion engine as set forth in each of the claims as a means for solving the above problems.
【0013】請求項1に記載された筒内直接噴射式内燃
機関においては、各気筒に向かって分岐した後の吸気通
路にそれぞれスロットル弁とスロットル弁制御手段が設
けられており、バルブオーバーラップ期間内にスロット
ル弁制御手段が各スロットル弁の開度をそれぞれ閉弁側
に制御するので、バルブオーバーラップ期間に起こりや
すい筒内から吸気ポートへの吹き返しを気筒毎に確実に
阻止して、吸気ポートの内壁面等に燃料油膜やデポジッ
トが付着するのを防止する。それによって、従来の吸気
ポート内噴射式内燃機関よりも機関の制御応答性や冷間
始動性において高い性能が得られる。また、燃焼状態が
改善され、燃費性能の向上やエミッションの低減、更に
は出力トルクの増大をも可能にすることができる。In the in-cylinder direct injection internal combustion engine according to the first aspect, the throttle valve and the throttle valve control means are respectively provided in the intake passage after branching toward each cylinder, and the valve overlap period is provided. Since the throttle valve control means controls the opening degree of each throttle valve to the valve closing side, the blowback from the cylinder to the intake port, which is likely to occur during the valve overlap period, is reliably prevented for each cylinder. Prevents fuel oil film and deposits from adhering to the inner wall surface of the. As a result, higher performance can be obtained in control response and cold startability of the engine than in the conventional intake port internal combustion engine. Further, the combustion state is improved, and it is possible to improve fuel efficiency, reduce emissions, and increase output torque.
【0014】この場合、スロットル弁制御手段は、軽、
中負荷時におけるバルブオーバーラップ期間内に各スロ
ットル弁の開度をそれぞれ閉弁側に制御するが、高負荷
時においては、バルブオーバーラップ期間が長いときだ
けスロットル弁の開度をそれぞれ閉弁側に制御し、バル
ブオーバーラップ期間が短いときは吹き返しが起こり難
いので閉弁側に制御しないようにすることもできる。In this case, the throttle valve control means is light,
The opening of each throttle valve is controlled to the closing side during the valve overlap period at medium load, but at high load, the throttle valve opening is closed only when the valve overlap period is long. However, when the valve overlap period is short, blowback is unlikely to occur, so the valve may not be controlled to close.
【0015】請求項3に記載された筒内直接噴射式内燃
機関におけるスロットル弁制御手段は、軽、中負荷時に
は吸気行程の終期の下死点から吸気弁閉弁までの期間に
おいて吹き返しが起こるので、そのときにスロットル弁
の開度をそれぞれ閉弁側に制御して吹き返しを阻止する
が、高負荷時には慣性吸気を狙うことにより同じ期間に
おいても吹き返しは起こり難いので、その期間にはスロ
ットル弁を全開状態に維持する。それによって、筒内か
ら吸気ポートへの吹き返しを気筒毎に確実に阻止して、
従来の吸気ポート内噴射式内燃機関よりも機関の制御応
答性や冷間始動性において高い性能が得られる。また、
燃焼状態が改善され、燃費性能の向上やエミッションの
低減、更には出力トルクの増大をも可能にすることがで
きる。The throttle valve control means in the direct injection type internal combustion engine according to the third aspect of the invention causes blowback during the period from the bottom dead center at the end of the intake stroke to the intake valve closing at light and medium loads. At that time, the opening of the throttle valve is controlled to the closing side to prevent blowback, but blowback does not easily occur during the same period by aiming at inertial intake at high load, so the throttle valve should be opened during that period. Keep it fully open. This surely prevents blowback from the inside of the cylinder to the intake port for each cylinder,
Higher performance is obtained in control response and cold startability of the engine than in the conventional intake port internal combustion engine. Also,
It is possible to improve the combustion state, improve fuel efficiency, reduce emissions, and increase output torque.
【0016】本発明の筒内直接噴射式内燃機関における
スロットル弁制御手段は、吹き返しが起こりやすい条
件、即ち、高負荷運転状態においてはバルブオーバーラ
ップ期間が大きい時、軽、中負荷運転状態においてはバ
ルブオーバーラップ期間の全域と、下死点から吸気弁の
閉弁までの期間において、各気筒のスロットル弁の開度
をそれぞれ閉弁側に制御するので、どの運転状態におい
ても吹き返しを確実に阻止することができる。本発明の
筒内直接噴射式内燃機関におけるバルブタイミング可変
手段は、軽、中負荷時には燃費とエミッションが低減す
るように、また、高負荷時には出力トルクが増大するよ
うに、少なくとも吸気弁のバルブタイミングを最適値に
制御するように設定するのが望ましい。以上のほか、本
発明の筒内直接噴射式内燃機関におけるスロットル弁制
御手段は、各気筒毎にシリンダ内から吸気ポートへの吹
き返しが多くなる期間を判断して、その期間だけ各気筒
毎に設けられたスロットル弁の開度をそれぞれ閉弁側に
制御するように設定することができる。The throttle valve control means in the direct injection type internal combustion engine of the present invention has a condition in which blowback is likely to occur, that is, in a high load operation state, when the valve overlap period is large, and in a light and medium load operation state. The throttle valve opening of each cylinder is controlled to the closing side during the entire valve overlap period and from the bottom dead center to the closing of the intake valve, so blowback is reliably prevented in any operating state. can do. The valve timing varying means in the direct injection type internal combustion engine of the present invention is designed to reduce the fuel consumption and emissions at light and medium loads, and to increase the output torque at high loads, at least the valve timing of the intake valve. It is desirable to set to control to the optimum value. In addition to the above, the throttle valve control means in the in-cylinder direct injection internal combustion engine of the present invention determines the period in which the blowback from the cylinder to the intake port increases for each cylinder, and is provided for each cylinder only for that period. The throttle valve openings can be set so as to be controlled to the valve closing side.
【0017】請求項7に記載された筒内直接噴射式内燃
機関においては、吸気行程の初期に各気筒のスロットル
弁の開度をそれぞれ閉弁側に制御するスロットル弁制御
手段を備えているので、吸気行程の初期に各気筒のスロ
ットル弁を全閉とすることにより、筒内に負圧を発生さ
せて、それによって噴射された燃料が気化、微粒化し、
筒内の壁面に付着して形成される燃料油膜も気化して減
少するので、筒内に均質の混合気が形成され、燃焼状態
が改善されて燃費が向上し、エミッションも低減する。The cylinder direct injection type internal combustion engine according to claim 7 is provided with the throttle valve control means for controlling the opening degree of the throttle valve of each cylinder to the closing side at the beginning of the intake stroke. By fully closing the throttle valve of each cylinder at the beginning of the intake stroke, a negative pressure is generated in the cylinder, and the fuel injected by this is vaporized and atomized,
Since the fuel oil film formed on the wall surface in the cylinder is also vaporized and reduced, a homogeneous air-fuel mixture is formed in the cylinder, the combustion state is improved, the fuel efficiency is improved, and the emission is also reduced.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施形態の
構成を示す。(a)は筒内直接噴射式内燃機関31(こ
れを略して「筒内直噴機関31」と呼ぶことにする。)
の1個の気筒の概略構造を例示する断面図であって、こ
の図は従来の吸気ポート内噴射式内燃機関1の例を示す
図4の(a)と対比すべきものである。(b)は筒内直
噴機関31の全体の概念的平面図である。図1に示す筒
内直噴機関31も、内燃機関としての基本的な構成は従
来の機関1のそれと同じであるから、図1においても図
4と実質的に同じ構成部分については同じ参照符号を付
すことによって重複する説明を省略する。即ち、2はシ
リンダ、3はシリンダブロック、4はシリンダヘッド、
5は吸気ポート、6は排気ポート、7はピストン、8は
燃焼室、9は吸気弁、10は排気弁、12は電子式制御
装置(ECU)、13は吸気通路、14はエアフローメ
ータ、15はクランク軸、16はクランク角センサ、1
7はアクセルペダル、18はスロットル弁、19は燃料
タンク、20は燃料ポンプ、21は点火プラグを示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the present invention. (A) is an in-cylinder direct injection internal combustion engine 31 (this is abbreviated as "in-cylinder direct injection engine 31").
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the schematic structure of one cylinder of FIG. 4, which should be compared with FIG. 4A showing an example of a conventional intake port internal combustion engine 1. (B) is a conceptual plan view of the entire cylinder direct injection engine 31. The in-cylinder direct injection engine 31 shown in FIG. 1 has the same basic configuration as the internal combustion engine as that of the conventional engine 1. Therefore, in FIG. The overlapping description is omitted by adding. That is, 2 is a cylinder, 3 is a cylinder block, 4 is a cylinder head,
5 is an intake port, 6 is an exhaust port, 7 is a piston, 8 is a combustion chamber, 9 is an intake valve, 10 is an exhaust valve, 12 is an electronic control unit (ECU), 13 is an intake passage, 14 is an air flow meter, 15 Is a crankshaft, 16 is a crank angle sensor, 1
7 is an accelerator pedal, 18 is a throttle valve, 19 is a fuel tank, 20 is a fuel pump, and 21 is a spark plug.
【0019】以上のほか、図1において23はスロット
ル弁18の開度を検出するスロットルポジションセンサ
を、24は吸気弁9及び排気弁10の開弁及び閉弁の時
期を自由に変更することができるバルブタイミング可変
手段(以下これを略して「VVT24」ということにす
る。)を示している。In addition to the above, in FIG. 1, numeral 23 is a throttle position sensor for detecting the opening degree of the throttle valve 18, and numeral 24 is a valve timing for opening and closing the intake valve 9 and the exhaust valve 10. A possible valve timing varying means (hereinafter abbreviated as "VVT 24") is shown.
【0020】図1に示す筒内直噴機関31は、吸気ポー
ト5にポート内噴射弁を備えていない代わりに、燃焼室
8を含むシリンダ2内(筒内)へ直接に燃料を噴射する
ことができる筒内直接燃料噴射弁32(これを略して
「筒内直噴弁32」と呼ぶことにする。)を備えてい
る。また、共通の吸気通路13に設けられたスロットル
弁18の他に、吸気通路13から各気筒の吸気ポート5
に向かって分岐した後の吸気通路、図示の場合は吸気ポ
ート5そのものに、図1の(b)に示すように、各気筒
毎に独立しているスロットル弁33を備えており、各ス
ロットル弁33はスロットル弁制御手段によって各気筒
毎にそれぞれ独立に開閉制御される。スロットル弁制御
手段は各気筒毎に設けられた作動手段、即ち、図示の例
では油圧アクチュエータ34と、それを作動させる電磁
弁35と、更に電磁弁35を制御する各気筒共通の電子
式制御装置(ECU)12からなっている。The in-cylinder direct injection engine 31 shown in FIG. 1 does not have an in-port injection valve in the intake port 5 but directly injects fuel into the cylinder 2 (in the cylinder) including the combustion chamber 8. The in-cylinder direct fuel injection valve 32 (which will be abbreviated as "in-cylinder direct injection valve 32") is provided. In addition to the throttle valve 18 provided in the common intake passage 13, the intake port 5 from each intake passage 13
As shown in FIG. 1 (b), an independent throttle valve 33 is provided for each cylinder in the intake passage after branching toward each side, and in the illustrated case, the intake port 5 itself. The throttle valve 33 is controlled to be opened and closed independently for each cylinder by the throttle valve control means. The throttle valve control means is an operating means provided for each cylinder, that is, a hydraulic actuator 34 in the illustrated example, a solenoid valve 35 for operating the hydraulic actuator 34, and an electronic control device common to each cylinder for controlling the solenoid valve 35. (ECU) 12.
【0021】本発明の筒内直接噴射式内燃機関31にお
いては、機関の性能を向上させる目的で、吸気弁9及び
排気弁10の開弁及び閉弁の時期をバルブタイミング可
変手段(VVT)24によって自由に変更することがで
きるようになっている。図1に示す実施形態の場合、V
VT24はECU12によって制御されるようになって
いるが、それ以外の手段によって制御されるように構成
されていてもよい。筒内直噴機関31の運転状態を判断
するために、ECU12には、クランク角センサ16か
ら機関回転数Ne 及びクランク角Ca と、スロットルポ
ジションセンサ23から負荷の大きさを示すスロットル
弁開度Thaの信号が入力される。In the direct injection type internal combustion engine 31 of the present invention, for the purpose of improving the performance of the engine, the timing of opening and closing the intake valve 9 and the exhaust valve 10 is controlled by the valve timing varying means (VVT) 24. You can change it freely. In the case of the embodiment shown in FIG.
Although the VT 24 is controlled by the ECU 12, it may be configured to be controlled by other means. In order to determine the operating state of the in-cylinder direct injection engine 31, the ECU 12 is provided with a throttle valve opening Tha indicating the magnitude of the load from the crank angle sensor 16 and the engine speed Ne and the crank angle Ca, and the throttle position sensor 23. Signal is input.
【0022】そして筒内直噴機関31の運転状態におい
て、ECU12は、軽、中負荷時には燃費とエミッショ
ンが低減するように、また、高負荷時には出力トルクが
増大するように、VVT24を作動させて吸気弁9(及
び排気弁10)のバルブタイミングを最適値に制御す
る。そして、この実施形態の筒内直噴機関31において
は、ECU12が各気筒毎に、バルブオーバーラップ期
間Vo のようにシリンダ2内から吸気ポート5への吸気
等の吹き返しが多い期間を判断して、その期間だけ各気
筒毎に設けられたスロットル弁33を独立に閉弁させる
ことによって、吹き返しを遮断するように作動させる点
に特徴がある。In the operating state of the in-cylinder direct injection engine 31, the ECU 12 operates the VVT 24 so that the fuel consumption and emission are reduced at light and medium loads, and the output torque is increased at high load. The valve timing of the intake valve 9 (and the exhaust valve 10) is controlled to an optimum value. Then, in the in-cylinder direct injection engine 31 of this embodiment, the ECU 12 determines, for each cylinder, a period in which a large amount of air is blown back from the cylinder 2 into the intake port 5, such as the valve overlap period Vo. The characteristic feature is that the throttle valve 33 provided for each cylinder is independently closed for that period of time to operate so as to block the blowback.
【0023】このような作動が得られる具体的な制御方
法として、ECU12内の図示しないROM等に設定さ
れる制御マップの例を図2(a)に示す。筒内直噴機関
31の運転状態において、スロットル弁18の開度Tha
と機関31の回転数Ne から図2(a)の図表上の点と
して特定される運転条件に応じて、軽、中負荷時には燃
費とエミッションを低減させることができるような、ま
た、高負荷時には出力トルクを増大させることができる
ような、最適のバルブオーバーラップ量Vosがこの図表
上に領域として予め設定されている。As a specific control method for obtaining such an operation, an example of a control map set in a ROM (not shown) in the ECU 12 is shown in FIG. 2 (a). In the operating state of the in-cylinder direct injection engine 31, the opening degree Tha of the throttle valve 18
According to the operating conditions specified as points on the chart of FIG. 2 (a) from the engine speed Ne of the engine 31 and fuel consumption and emissions can be reduced at light and medium loads, and at high loads. The optimum valve overlap amount Vos that can increase the output torque is preset as a region on this chart.
【0024】図2(a)の図表中に斜線によって領域を
示したように、吹き返しが多くなる運転条件の領域は、
低回転で且つスロットル弁18の開度が小さくなる軽、
中負荷の領域Bf であるが、図2の(b)のバルブタイ
ミングと燃料の噴射時期を示す線図において、筒内直噴
機関31における燃料の噴射時期(吸気行程噴射Fis及
び圧縮行程噴射Fic)は吸気行程の始まる上死点以後と
されるから、筒内直噴弁32からシリンダ2内へ噴射さ
れた燃料が直接に吸気ポート5へ吹き返されることはな
いが、前述のように、燃焼室8を含むシリンダ2の内壁
面に付着した重質の燃料の吹き返しが問題になる。As shown by the hatched area in the diagram of FIG. 2 (a), the range of operating conditions where the blowback is large is as follows:
A low rotation speed and a small opening of the throttle valve 18,
In the medium load region Bf, in the diagram showing the valve timing and the fuel injection timing of FIG. 2B, the fuel injection timing (intake stroke injection Fis and compression stroke injection Fic in the cylinder direct injection engine 31 is shown. ) Is after the top dead center at which the intake stroke starts, the fuel injected from the in-cylinder direct injection valve 32 into the cylinder 2 is not directly blown back to the intake port 5, but as described above, The blowback of heavy fuel adhering to the inner wall surface of the cylinder 2 including the chamber 8 becomes a problem.
【0025】そこで、この実施形態では、ECU12
が、スロットルポジションセンサ23の信号(スロット
ル弁開度Tha)とクランク角センサ16からの信号(機
関回転数Ne 、クランク角Ca )に基づいて、目標の気
筒のそのときの運転状態が「吹き返しが多くなる領域B
f に属する」と判定した場合には、ECU12は直ちに
バルブオーバーラップ期間Vo において電磁弁35を操
作して、目標の気筒に設けられた独立のスロットル弁3
3を油圧アクチュエータ34によって全閉とすることに
より、その気筒の燃焼室8を含むシリンダ2の内壁面に
付着した重質の燃料が吸気ポート5へ吹き返すのを防止
する。Therefore, in this embodiment, the ECU 12
However, based on the signal from the throttle position sensor 23 (throttle valve opening Tha) and the signal from the crank angle sensor 16 (engine speed Ne, crank angle Ca), the operating state of the target cylinder at that time is Area B that increases
ECU 12 immediately operates the solenoid valve 35 during the valve overlap period Vo to determine whether the independent throttle valve 3 provided in the target cylinder is operated.
By fully closing 3 by the hydraulic actuator 34, it is possible to prevent the heavy fuel attached to the inner wall surface of the cylinder 2 including the combustion chamber 8 of the cylinder from blowing back to the intake port 5.
【0026】なお、この期間においては、吸気弁9及び
排気弁10が共に開いているため、独立のスロットル弁
33によって吸気ポート5側を閉じてもポンピングロス
の増加によって燃費が悪化する恐れはない。また、高負
荷時には吸気圧と排気圧との差が小さくなるため、軽、
中負荷時に比べて吹き返しが少なくなるので、バルブオ
ーバーラップ期間Vo が大きいときだけ独立のスロット
ル弁33を前述のように全閉とするように、運転状態に
応じてバルブオーバーラップ期間Vo であっても独立の
スロットル弁33を閉じない条件を設定してもよい。During this period, since both the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are open, even if the intake port 5 side is closed by the independent throttle valve 33, there is no fear that fuel consumption will deteriorate due to an increase in pumping loss. . Also, when the load is high, the difference between the intake pressure and the exhaust pressure becomes small, so
Since the blowback is less than that under a medium load, the independent throttle valve 33 is fully closed as described above only when the valve overlap period Vo is large. Alternatively, a condition may be set in which the independent throttle valve 33 is not closed.
【0027】次に、吸気行程終期の下死点から吸気弁9
が閉弁する時までの期間Is における吹き返しを抑制す
る方法について図3を用いて説明する。この期間は、図
3の上段に示したように、高負荷運転状態における出力
トルクを増大させることを目的として、吸気弁9の閉弁
時期の前に慣性吸気(過給)を行わせるために設けられ
た期間であるから、高負荷運転状態における吸気弁9の
閉弁時期を中心としてバルブタイミングが制御されるの
で、高負荷時にこの期間Is において吸気の吹き返しが
起こることはない。Next, from the bottom dead center at the end of the intake stroke, the intake valve 9
A method for suppressing blowback in the period Is until the valve is closed will be described with reference to FIG. During this period, as shown in the upper part of FIG. 3, in order to increase the output torque in the high load operation state, inertia intake (supercharging) is performed before the closing timing of the intake valve 9. Since the period is provided, the valve timing is controlled centering on the closing timing of the intake valve 9 in the high load operation state, so that the intake air is not blown back during this period Is during high load.
【0028】しかしながら軽、中負荷運転状態において
は、図3の中段に示すように、バルブオーバーラップ期
間Vo 内に内部EGRを行ってエミッションの低減と燃
費の向上を図るために、バルブタイミングがバルブオー
バーラップ量を中心として設定されるのと、軽、中負荷
時には吸気流の流速が低くなって慣性が弱くなるため
に、吸気行程において噴射された燃料(吸気行程噴射F
is)と、燃焼室8を含むシリンダ2の内壁面に付着した
重質の燃料が、下死点から吸気弁閉弁までの期間Is に
おいて吸気ポート5へ吹き返されることになる。However, in the light and medium load operating states, as shown in the middle part of FIG. 3, the valve timing is set to the valve timing in order to reduce emissions and improve fuel efficiency by performing internal EGR within the valve overlap period Vo. When the amount of overlap is set as the center, the flow velocity of the intake flow becomes low and the inertia becomes weak at light and medium loads, so the fuel injected in the intake stroke (intake stroke injection F
is), the heavy fuel attached to the inner wall surface of the cylinder 2 including the combustion chamber 8 is blown back to the intake port 5 in the period Is from the bottom dead center to the intake valve closing.
【0029】そこで、高負荷時には、下死点から吸気弁
閉弁までの期間、即ち慣性吸気のための期間Is におい
て独立のスロットル弁33を全開にして慣性過給を十分
に行わせると共に、軽、中負荷時においては下死点から
吸気弁閉弁までの期間Is に独立のスロットル弁33を
全閉として吹き返しを阻止する。このとき、吸気の圧縮
のためのトルクが増加して、それが燃費悪化の原因にな
る可能性があるが、圧縮端温度が上昇して燃焼室8を含
む筒内に浮遊している燃料噴霧の微粒化(気化)が進
み、燃焼が改善されるため、全体として燃費が悪化する
ことはない。Therefore, at the time of high load, the independent throttle valve 33 is fully opened during the period from the bottom dead center to the intake valve closing, that is, the period Is for inertial intake, to sufficiently perform inertia supercharging. During the medium load, the independent throttle valve 33 is fully closed during the period Is from the bottom dead center to the intake valve closing to prevent the blowback. At this time, the torque for compressing the intake air increases, which may cause deterioration of fuel efficiency. However, the compression end temperature rises and the fuel spray floating in the cylinder including the combustion chamber 8 is increased. Since the atomization (vaporization) of (1) advances and the combustion is improved, the fuel efficiency as a whole does not deteriorate.
【0030】このように、高負荷運転状態においてはバ
ルブオーバーラップ期間Vo が大きい時だけ、また、
軽、中負荷運転状態においてはバルブオーバーラップ期
間Voの全域と下死点から吸気弁9の閉弁までの期間Is
において、目標の気筒の吸気ポート5に設けられた独
立のスロットル弁33を全閉にすることにより、噴射さ
れた燃料や燃焼室8を含むシリンダ2の内壁面に付着し
た重質の燃料が排気と共に吸気ポート5へ吹き返すのを
確実に阻止することが可能になる。Thus, in the high load operation state, only when the valve overlap period Vo is large,
In the light and medium load operation state, the entire valve overlap period Vo and the period Is from the bottom dead center to the closing of the intake valve 9 Is
In the above, by fully closing the independent throttle valve 33 provided in the intake port 5 of the target cylinder, the injected fuel and the heavy fuel adhering to the inner wall surface of the cylinder 2 including the combustion chamber 8 are exhausted. At the same time, it is possible to reliably prevent the air from being blown back into the intake port 5.
【0031】以上、ECU12による各気筒の独立のス
ロットル弁33の制御によって吹き返しを抑制する方法
について説明したが、この他にも独立のスロットル弁3
3によって機関の性能を向上させることが可能である。
その例を本発明の第2の実施形態として説明する。一般
に筒内直接噴射式内燃機関においては吸気ポート内噴射
式内燃機関に比べて燃料の噴射時期が制限される。従っ
て、噴射から点火までの時間が短いため、燃料の完全な
微粒化が難しく、また気筒内へ直接に燃料を噴射するた
め燃焼室を含むシリンダ2の内壁面に重質の燃料油膜が
形成され易いことから、一般に筒内直接噴射式内燃機関
においては吸気ポート内噴射式内燃機関に比べて均質の
混合気を形成することが難しいと言われている。The method of suppressing blowback by controlling the independent throttle valve 33 of each cylinder by the ECU 12 has been described above.
3 makes it possible to improve the performance of the engine.
An example thereof will be described as a second embodiment of the present invention. Generally, in the direct injection type internal combustion engine, the fuel injection timing is limited as compared with the internal combustion engine of the intake port injection type. Therefore, since the time from injection to ignition is short, it is difficult to completely atomize the fuel, and since the fuel is directly injected into the cylinder, a heavy fuel oil film is formed on the inner wall surface of the cylinder 2 including the combustion chamber. It is generally said that it is difficult to form a homogeneous air-fuel mixture in a direct injection type internal combustion engine, which is a direct injection type internal combustion engine, as compared with an internal combustion engine of the intake port injection type.
【0032】そこで第2の実施形態においては、図1
(a)及び(b)に示す第1の実施形態と同様な筒内直
噴機関31において、図5に示すように、吸気行程の初
期の期間Vcsにおいて独立のスロットル弁33を全閉と
することにより、筒内に負圧を発生させて、噴射期間F
isにおいて噴射される燃料や筒内の壁面に付着した燃料
油膜の気化を促進し、均質の混合気を形成させる。EC
U12による独立のスロットル弁33のこのような制御
により、ポンピングロスが若干増加しても、それ以上に
燃料の微粒化や筒内の壁面に付着した燃料油膜の減少に
よる均質の混合気の形成によって、燃焼状態改善の効
果、即ち、燃費向上やエミッションの低減という効果が
得られる。Therefore, in the second embodiment, FIG.
In the in-cylinder direct injection engine 31 similar to the first embodiment shown in (a) and (b), as shown in FIG. 5, the independent throttle valve 33 is fully closed in the initial period Vcs of the intake stroke. As a result, a negative pressure is generated in the cylinder, and the injection period F
It promotes vaporization of the fuel injected at is and the fuel oil film adhering to the wall surface in the cylinder, and forms a homogeneous air-fuel mixture. EC
Due to such control of the independent throttle valve 33 by U12, even if the pumping loss is slightly increased, the fuel is atomized further and the homogeneous fuel-air mixture is formed due to the reduction of the fuel oil film adhering to the wall surface in the cylinder. The effect of improving the combustion state, that is, the effect of improving fuel efficiency and reducing emissions can be obtained.
【0033】前述の各実施形態においては、独立のスロ
ットル弁33を開閉駆動するために設けられるスロット
ル弁制御手段として、ECU12と、それによって制御
される電磁弁35と油圧アクチュエータ34からなる作
動手段を例示したが、独立のスロットル弁33のための
作動手段はこのようなものに限らず、空気圧を利用した
ものや電気的なモータ等、一般的なアクチュエータをこ
の目的に使用することができることは言うまでもない。
また、各気筒の独立のスロットル弁33は、必ずしも全
て独立に制御する必要はなく、複数個の気筒の独立のス
ロットル弁33の中に90度位相などの異なるものがあ
れば、それらを適宜組み合わせることにより、共通の作
動手段によって異なる位相で駆動することも可能であ
り、それによって作動手段の数を減少させることも可能
である。In each of the above-described embodiments, as the throttle valve control means provided for opening / closing the independent throttle valve 33, the ECU 12, the solenoid valve 35 controlled by the ECU 12, and the operating means including the hydraulic actuator 34 are provided. Although illustrated, the operating means for the independent throttle valve 33 is not limited to this, and it is needless to say that a general actuator such as one using air pressure or an electric motor can be used for this purpose. Yes.
Further, the independent throttle valves 33 of each cylinder do not necessarily have to be controlled independently, and if there are different throttle valves 33 of different cylinders such as 90-degree phase, combine them appropriately. Thereby, it is also possible to drive in different phases by means of a common actuating means, which makes it possible to reduce the number of actuating means.
【図1】本発明の第1の実施形態として筒内直接噴射式
内燃機関の構成を例示するもので、(a)は1個の気筒
の縦断正面図、(b)は全体の平面図である。FIG. 1 illustrates a configuration of a cylinder direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention, in which (a) is a vertical sectional front view of one cylinder, and (b) is an overall plan view. is there.
【図2】第1の実施形態における制御方法を説明するた
めのもので、(a)はECU内に設定される制御マップ
の例を、(b)はバルブタイミングと燃料の噴射時期を
示す線図である。2A and 2B are diagrams for explaining a control method in the first embodiment, where FIG. 2A is an example of a control map set in the ECU, and FIG. 2B is a line showing valve timing and fuel injection timing. It is a figure.
【図3】第1の実施形態における制御方法を具体的に示
すために、運転状態毎にバルブタイミングと各気筒独立
のスロットル弁の閉弁時期を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a valve timing and a valve closing timing of a throttle valve independent of each cylinder for each operating state in order to specifically show a control method in the first embodiment.
【図4】従来技術として吸気ポート内噴射式内燃機関の
構成を例示するもので、(a)は1個の気筒の縦断正面
図、(b)はバルブタイミングと燃料の噴射時期を示す
線図である。FIG. 4 illustrates a configuration of an internal combustion engine with an intake port injection as a conventional technique, in which (a) is a vertical sectional front view of one cylinder, and (b) is a diagram showing valve timing and fuel injection timing. Is.
【図5】本発明の第2の実施形態として、独立のスロッ
トル弁の前述のものとは異なる制御方法を示す線図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing, as a second embodiment of the present invention, a method of controlling an independent throttle valve different from the above-mentioned control method.
1…吸気ポート内噴射式内燃機関(従来技術)
2…シリンダ
5…吸気ポート
7…ピストン
8…燃焼室
9…吸気弁
10…排気弁
11…吸気ポート内燃料噴射弁(従来技術)
12…電子式制御装置(ECU)
16…クランク角センサ
18…スロットル弁
22…燃料油膜(従来技術)
23…スロットルポジションセンサ
24…バルブタイミング可変手段(VVT)
31…筒内直接噴射式内燃機関(筒内直噴機関)
32…筒内直接燃料噴射弁(筒内直噴弁)
33…各気筒毎に独立のスロットル弁
34…油圧アクチュエータ
35…電磁弁
Bf …吹き返しが多くなる領域
Fic…圧縮行程噴射
Fis…吸気行程噴射
Is …下死点から吸気弁閉弁までの期間(慣性吸気のた
めの期間)
Tb …ベースタイミング
Vcs…吸気行程の初期の期間
Vo …バルブオーバーラップ期間
Vos…最適のバルブオーバーラップ量DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection port internal combustion engine (conventional technology) 2 ... Cylinder 5 ... Intake port 7 ... Piston 8 ... Combustion chamber 9 ... Intake valve 10 ... Exhaust valve 11 ... Intake port fuel injection valve (prior art) 12 ... Electron Control unit (ECU) 16 ... Crank angle sensor 18 ... Throttle valve 22 ... Fuel oil film (conventional technology) 23 ... Throttle position sensor 24 ... Valve timing variable means (VVT) 31 ... In-cylinder direct injection internal combustion engine (direct in-cylinder) Injection engine) 32 ... In-cylinder direct fuel injection valve (in-cylinder direct injection valve) 33 ... Independent throttle valve for each cylinder 34 ... Hydraulic actuator 35 ... Electromagnetic valve Bf ... Region where much blowback occurs Fic ... Compression stroke injection Fis ... Intake stroke injection Is ... period from bottom dead center to intake valve closing (period for inertial intake) Tb ... base timing Vcs ... initial period Vo of intake stroke Vo ... valve overlap Up period Vos ... Optimal valve overlap amount
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 13/02 F02D 13/02 J (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小林 辰夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−86326(JP,A) 特開 平5−222940(JP,A) 特開 平9−317520(JP,A) 特開 平3−185217(JP,A) 特開 平4−183945(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/00 F02D 41/00 - 45/00 395 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 13/02 F02D 13/02 J (72) Inventor Kimitaka Saito 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Co., Ltd. In-house (72) Inventor Tatsuo Kobayashi 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP 4-86326 (JP, A) JP 5-222940 (JP, A) Special Kaihei 9-317520 (JP, A) JP-A-3-185217 (JP, A) JP-A-4-183945 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 13 / 00 F02D 41/00-45/00 395
Claims (7)
とができる筒内直接燃料噴射弁と、吸気弁と排気弁のう
ちで少なくとも吸気弁のバルブタイミングを変更するこ
とができるバルブタイミング可変手段とを備えている筒
内直接噴射式内燃機関において、前記各気筒に向かって
分岐した後の吸気通路にそれぞれ設けられたスロットル
弁と、前記吸気弁と排気弁の開弁時期が重複するバルブ
オーバーラップ期間内に前記スロットル弁の開度をそれ
ぞれ閉弁側に制御するスロットル弁制御手段を備えてい
ることを特徴とする、バルブタイミング可変手段を備え
た筒内直接噴射式内燃機関。1. An in-cylinder direct fuel injection valve capable of directly injecting fuel into a cylinder of each cylinder, and a valve timing capable of changing at least the valve timing of an intake valve among an intake valve and an exhaust valve. In a cylinder direct injection internal combustion engine equipped with a variable means, the throttle valve provided in each intake passage after branching toward each cylinder and the opening timing of the intake valve and the exhaust valve overlap. An in-cylinder direct injection internal combustion engine provided with valve timing varying means, comprising throttle valve control means for controlling the opening degree of each of the throttle valves to a valve closing side during a valve overlap period.
が大きいときだけ、前記スロットル弁の開度をそれぞれ
前記バルブオーバーラップ期間内に閉弁側に制御するス
ロットル弁制御手段を備えていることを特徴とする、請
求項1記載のバルブタイミング可変手段を備えた筒内直
接噴射式内燃機関。2. A throttle valve control means for controlling the opening degree of the throttle valve to the valve closing side within the valve overlap period only when the valve overlap period is large under high load. An in-cylinder direct injection internal combustion engine having the valve timing varying means according to claim 1.
とができる筒内直接燃料噴射弁と、吸気弁と排気弁のう
ちで少なくとも吸気弁のバルブタイミングを変更するこ
とができるバルブタイミング可変手段とを備えている筒
内直接噴射式内燃機関において、前記各気筒に向かって
分岐した後の吸気通路にそれぞれ設けられたスロットル
弁と、高負荷時には吸気行程の終期の下死点から吸気弁
閉弁までの期間において前記スロットル弁をそれぞれ全
開状態に維持すると共に、軽、中負荷時には前記期間に
おいて前記スロットル弁の開度をそれぞれ閉弁側に制御
するスロットル弁制御手段を備えていることを特徴とす
る、バルブタイミング可変手段を備えた筒内直接噴射式
内燃機関。3. An in-cylinder direct fuel injection valve capable of directly injecting fuel into the cylinder of each cylinder, and a valve timing capable of changing at least the valve timing of the intake valve among the intake valve and the exhaust valve. In a direct-injection internal combustion engine equipped with a variable means, a throttle valve provided in each intake passage after branching toward each cylinder, and intake from a bottom dead center at the end of the intake stroke at high load Throttle valve control means is provided for keeping the throttle valves fully open during the period until the valves are closed and for controlling the opening of the throttle valves to the closing side during the periods during light and medium loads. An in-cylinder direct injection internal combustion engine equipped with valve timing varying means.
ーラップ期間が大きい時だけ、また、軽、中負荷運転状
態においてはバルブオーバーラップ期間の全域と、下死
点から前記吸気弁の閉弁までの前記期間において、前記
スロットル弁の開度をそれぞれ閉弁側に制御するスロッ
トル弁制御手段を備えていることを特徴とする、請求項
3記載のバルブタイミング可変手段を備えた筒内直接噴
射式内燃機関。4. The valve overlap period is large in a high load operation state, and the entire valve overlap period in a light and medium load operation state, and from the bottom dead center to the closing of the intake valve. The in-cylinder direct injection internal combustion engine with valve timing varying means according to claim 3, further comprising throttle valve control means for controlling the opening degree of each of the throttle valves to a closing side during the period. organ.
低減するように、また、高負荷時には出力トルクが増大
するように、バルブタイミング可変手段を作動させて少
なくとも前記吸気弁のバルブタイミングを最適値に制御
するバルブタイミング可変手段を備えていることを特徴
とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の筒内直接
噴射式内燃機関。5. A valve timing varying means is operated so that fuel consumption and emissions are reduced at light and medium loads, and output torque is increased at high loads, and at least the valve timing of the intake valve is set to an optimum value. The in-cylinder direct injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising valve timing varying means for controlling the valve timing.
の吹き返しが実質的に多くなる期間を判断して、その期
間だけ前記各気筒毎に設けられた前記スロットル弁の開
度をそれぞれ閉弁側に制御するスロットル弁制御手段を
備えていることを特徴とする、請求項1ないし5のいず
れかに記載のバルブタイミング可変手段を備えた筒内直
接噴射式内燃機関。6. The opening of the throttle valve provided for each cylinder is closed for each cylinder by determining a period during which the blowback from the cylinder to the intake port is substantially increased for each cylinder. A cylinder direct injection internal combustion engine equipped with a valve timing varying means according to any one of claims 1 to 5, further comprising a throttle valve control means for controlling the side.
とができる筒内直接燃料噴射弁と、吸気弁と排気弁のう
ちで少なくとも吸気弁のバルブタイミングを変更するこ
とができるバルブタイミング可変手段とを備えている筒
内直接噴射式内燃機関において、前記各気筒に向かって
分岐した後の吸気通路にそれぞれ設けられたスロットル
弁と、吸気行程の初期に前記スロットル弁の開度をそれ
ぞれ閉弁側に制御するスロットル弁制御手段を備えてい
ることを特徴とする、バルブタイミング可変手段を備え
た筒内直接噴射式内燃機関。7. An in-cylinder direct fuel injection valve capable of directly injecting fuel into the cylinder of each cylinder, and a valve timing capable of changing at least the valve timing of the intake valve among the intake valve and the exhaust valve. In a direct injection internal combustion engine having a variable means, a throttle valve provided in each intake passage after branching toward each of the cylinders, and an opening of the throttle valve at the beginning of the intake stroke. An in-cylinder direct injection internal combustion engine provided with valve timing varying means, characterized by comprising throttle valve control means for controlling on the valve closing side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14933897A JP3398567B2 (en) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | In-cylinder direct injection internal combustion engine with variable valve timing means |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14933897A JP3398567B2 (en) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | In-cylinder direct injection internal combustion engine with variable valve timing means |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339192A JPH10339192A (en) | 1998-12-22 |
| JP3398567B2 true JP3398567B2 (en) | 2003-04-21 |
Family
ID=15472930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398567B2 (en) |
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1997
- 1997-06-06 JP JP14933897A patent/JP3398567B2/en not_active Expired - Fee Related
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