JP4793108B2 - In-cylinder direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、特に均質燃焼を意図する筒内直接噴射式内燃機関に関する。 The present invention relates to an in-cylinder direct injection internal combustion engine that is particularly intended for homogeneous combustion.
従来、火花点火燃焼を行う内燃機関において、燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式内燃機関が公知である。このような筒内直接噴射式内燃機関においては、燃焼形態として、主に吸気行程中(特に吸気行程前半)に燃料噴射を行うことでストイキ運転(理論空燃比運転)を実現する均質燃焼がある。このとき、燃料噴射開始時期および燃料噴射期間はエンジン回転速度および目標トルクなどから決まる。
しかし、燃焼室内における燃料と空気の混合気の均質化は、燃焼室内の諸条件によって決まり、燃焼の安定性を高めるためにさらに混合気の均質化を促進することが望まれている。 However, the homogenization of the mixture of fuel and air in the combustion chamber is determined by various conditions in the combustion chamber, and it is desired to further promote the homogenization of the mixture in order to improve the stability of combustion.
そこで、本発明は筒内直接噴射式内燃機関の均質燃焼において、燃料分布の均質化を促進可能な筒内直接噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an in-cylinder direct injection internal combustion engine that can promote homogenization of fuel distribution in the homogeneous combustion of an in-cylinder direct injection internal combustion engine.
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、内燃機関のピストンによって画成される燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(14)と、前記燃焼室内のガス流動強さを予測する予測手段(S103、S104)と、燃焼室内のガス流動強さに応じて前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段(S106、S107)と、を備える。 The present invention relates to a fuel injection valve (14) for directly injecting fuel into a combustion chamber defined by a piston of an internal combustion engine, prediction means (S103, S104) for predicting the gas flow strength in the combustion chamber, combustion Fuel injection control means (S106, S107) for controlling the fuel injection timing of the fuel injection valve according to the gas flow strength in the room.
本発明は、内燃機関のピストンによって画成される燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内のガス流動強さとして、機関回転数及び吸気弁リフト量に基づいて吸気弁近傍のガス流動強さを予測し、機関回転数に基づいてピストン挙動によるガス流動強さを予測する予測手段と、前記予測手段によって予測した吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さとに応じて前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段と、を備える。 The present invention relates to a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber defined by a piston of an internal combustion engine, and a gas flow strength in the combustion chamber in the vicinity of the intake valve based on the engine speed and the intake valve lift amount. of predicting the gas flow strength, and prediction means to predict the gas flow strength by the piston behavior based on the engine speed, gas flow strength by the gas flow intensity and the piston behavior of the intake valves near predicted by said predicting means comprising a fuel injection control means to control the fuel injection timing of the fuel injection valve according to Sato, the.
(第1実施形態)
以下、図面に基づき本発明の第一実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態におけるエンジンの構成図であり、1はエンジン、2はシリンダブロックである。 FIG. 1 is a configuration diagram of an engine according to a first embodiment of the present invention, in which 1 is an engine and 2 is a cylinder block.
シリンダブロック2には、複数のシリンダ3が直列に配置されており、その上面を覆うように、シリンダヘッド4が固定されている。シリンダ3内には、ピストン5が摺動可能に嵌合しており、このピストン5の上方に燃焼室6が形成されている。 In the cylinder block 2, a plurality of cylinders 3 are arranged in series, and a cylinder head 4 is fixed so as to cover the upper surface thereof. A piston 5 is slidably fitted in the cylinder 3, and a combustion chamber 6 is formed above the piston 5.
シリンダヘッド4には、燃焼室6に開口する吸気ポート7および排気ポート8が形成されているとともに、各ポート7、8を開閉する吸気弁9および排気弁10が設けられている。吸気弁9は吸気弁用カム11によって開閉駆動され、排気弁10は排気弁用カム12によって開閉駆動される。 The cylinder head 4 is formed with an intake port 7 and an exhaust port 8 that open to the combustion chamber 6, and an intake valve 9 and an exhaust valve 10 that open and close the ports 7 and 8. The intake valve 9 is driven to open and close by an intake valve cam 11, and the exhaust valve 10 is driven to open and close by an exhaust valve cam 12.
シリンダヘッド4には、その先端が燃焼室6内に臨むようにして点火プラグ13がシリンダ3の略中央に対峙に配置される。 In the cylinder head 4, a spark plug 13 is disposed opposite to the substantially center of the cylinder 3 so that the tip of the cylinder head 4 faces the combustion chamber 6.
また、電磁式の燃料噴射弁14が吸気ポート7の直ぐ下側に、その中心軸が斜め下方へ向かった姿勢で配置されており、燃焼室6内に直接燃料を噴射するように、その先端部が燃焼室6内に臨んでいる。 Further, the electromagnetic fuel injection valve 14 is disposed immediately below the intake port 7 in a posture in which the central axis thereof is inclined obliquely downward, and the tip thereof is so as to inject fuel directly into the combustion chamber 6. The part faces the combustion chamber 6.
さらに、エンジン1は、吸気弁9の作動角および作動角の位相を可変的に制御可能な可変動弁機構16と、ピストン5のストローク特性を変化させて圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構17とを備える。 Further, the engine 1 includes a variable valve mechanism 16 capable of variably controlling the operating angle and the phase of the operating angle of the intake valve 9, and a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio by changing the stroke characteristics of the piston 5. 17.
点火プラグ13、燃料噴射弁14、可変動弁機構16、可変圧縮比機構17は、エンジンコントロールユニット15(以下、「ECU15」と称す)によって制御される。ECU15は、エンジン回転速度や負荷等に応じて、要求燃料噴射量及び噴射時期を計算し、図示しない燃料ポンプに要求する燃圧を発生させ、噴射弁駆動信号を出力して燃料噴射を制御するとともに、エンジン回転速度や負荷等に応じて点火信号を出力して図示しない点火コイルを駆動制御し、点火プラグ13を放電させて点火を制御する。 The spark plug 13, the fuel injection valve 14, the variable valve mechanism 16 and the variable compression ratio mechanism 17 are controlled by an engine control unit 15 (hereinafter referred to as “ECU 15”). The ECU 15 calculates a required fuel injection amount and injection timing according to the engine speed, load, etc., generates a fuel pressure required for a fuel pump (not shown), outputs an injection valve drive signal, and controls fuel injection. Then, an ignition signal is output according to the engine speed, load, etc., and an ignition coil (not shown) is driven and controlled, and the ignition plug 13 is discharged to control ignition.
可変圧縮比機構17の構成図である図2に基づいて、その構成および動作を説明する。 The configuration and operation of the variable compression ratio mechanism 17 will be described with reference to FIG.
クランクシャフト21は、複数のジャーナル21aとクランクピン21bとを備えている。ジャーナル21aは、シリンダブロック2の図示しない主軸受に回転自在に支持されている。クランクピン21bはジャーナル21aから所定量偏心しており、ここに第2リンクとなるロアーリンク22の中央部が回転自在に連結されている。 The crankshaft 21 includes a plurality of journals 21a and a crankpin 21b. The journal 21a is rotatably supported by a main bearing (not shown) of the cylinder block 2. The crank pin 21b is eccentric from the journal 21a by a predetermined amount, and a central portion of the lower link 22 serving as the second link is rotatably connected thereto.
ロアーリンク22は、左右の2部材に分割可能に構成されているとともに、略中央の連結孔にクランクピン21bが嵌合している。 The lower link 22 is configured to be split into two left and right members, and a crank pin 21b is fitted in a substantially central connecting hole.
第1リンクとなるアッパーリンク23は、下端側が第1連結ピン24によりロアーリンク22の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン25によりピストン5に回動可能に連結されている。ピストン5は燃焼圧力を受け、シリンダブロック2のシリンダ3内を往復運動する。 The upper link 23 serving as the first link has a lower end side rotatably connected to one end of the lower link 22 by a first connecting pin 24, and an upper end side rotatably connected to the piston 5 by a piston pin 25. The piston 5 receives the combustion pressure and reciprocates in the cylinder 3 of the cylinder block 2.
第3リンクとなるコントロールリンク26は、上端側が第2連結ピン27によりロアーリンク22の他端に回動可能に連結され、下端側がコントロールシャフト28を介して機関本体の一部となるシリンダブロック2の下部に回動可能に連結されている。 The control link 26 serving as the third link is pivotally connected to the other end of the lower link 22 by the second connecting pin 27 at the upper end side, and the cylinder block 2 whose lower end side is part of the engine body via the control shaft 28. It is connected with the lower part of this so that rotation is possible.
コントロールリンク26の下端側には偏心スリーブ軸受(図示省略)が設けられており、この偏心スリーブ軸受にコントロールシャフト28の偏心軸部29が回転可能に挿入されている。コントロールシャフト28は、モータ付アクチュエータ30によって回転させられる。 An eccentric sleeve bearing (not shown) is provided on the lower end side of the control link 26, and an eccentric shaft portion 29 of the control shaft 28 is rotatably inserted into the eccentric sleeve bearing. The control shaft 28 is rotated by an actuator 30 with a motor.
コントロールシャフト28がモータ付アクチュエータ30によって回動されると、偏心軸部29の中心位置が変化し、機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク26の下端の揺動支持位置が変化する。 When the control shaft 28 is rotated by the motor-equipped actuator 30, the center position of the eccentric shaft portion 29 changes, and the relative position with respect to the engine body changes. Thereby, the rocking | fluctuation support position of the lower end of the control link 26 changes.
そして、コントロールリンク26の揺動支持位置が変化すると、ピストン5の行程が変化し、ピストン上死点におけるピストン5の位置が高くなったり、低くなったりする(図3参照)。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。 When the swing support position of the control link 26 is changed, the stroke of the piston 5 is changed, and the position of the piston 5 at the piston top dead center is increased or decreased (see FIG. 3). This makes it possible to change the engine compression ratio.
高圧縮比制御時は、図3(イ)に示すように、コントロールリンク26は偏心軸部29によって下方向へ下げられ、これによってロアーリンク22は時計回りに移動し、第1連結ピン24が上げられるので、ピストン5の上死点の位置が上昇する。 At the time of high compression ratio control, as shown in FIG. 3 (a), the control link 26 is lowered downward by the eccentric shaft portion 29, whereby the lower link 22 moves clockwise, and the first connecting pin 24 is moved. Since it is raised, the position of the top dead center of the piston 5 rises.
低圧縮比制御時は、図3(ロ)に示すように、コントロールリンク26は偏心軸部29によって上方向へ上げられ、これによってロアーリンク22は反時計回りに移動し、第2連結ピン24が下げられるので、ピストン5の上死点の位置が下降する。 At the time of low compression ratio control, as shown in FIG. 3B, the control link 26 is raised upward by the eccentric shaft portion 29, whereby the lower link 22 moves counterclockwise, and the second connecting pin 24 Is lowered, the position of the top dead center of the piston 5 is lowered.
なお、図3(イ)、図3(ロ)は、高圧縮比状態と低圧縮比状態とを代表的に示しているが、可変圧縮比機構17は、これらの間で圧縮比を連続的に変化可能である。 3 (a) and 3 (b) representatively show a high compression ratio state and a low compression ratio state, the variable compression ratio mechanism 17 continuously sets the compression ratio between them. Can be changed.
図4は、可変圧縮比機構におけるピストン特性である。上記のような複リンク式ピストン・クランク機構を用いた可変圧縮比機構17においてのピストン5の挙動は、図4に示すように、通常リンク機構の場合と比較した場合、通常リンク機構のピストン速度が最大になるのが上死点後80度付近になるのに対し、可変圧縮比機構17のピストン速度が最大となる時期は,やや遅角側で上死点後100〜120度付近となる。 FIG. 4 shows piston characteristics in the variable compression ratio mechanism. As shown in FIG. 4, the behavior of the piston 5 in the variable compression ratio mechanism 17 using the multi-link type piston / crank mechanism as described above is compared with the case of the normal link mechanism. Is about 80 degrees after the top dead center, whereas the time when the piston speed of the variable compression ratio mechanism 17 is maximum is about 100 to 120 degrees after the top dead center on the slightly retarded side. .
可変動弁機構16の構成を示す図5に基づいて、その構成および動作を説明する。 Based on FIG. 5 which shows the structure of the variable valve mechanism 16, the structure and operation | movement are demonstrated.
可変動弁機構16は、吸気バルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構として、制御軸41の回転角度を変更することにより、吸気弁9のバルブリフト量および作動角を連続的に変更可能な第1可変動弁機構42と、吸気弁9の作動角の中心位相を進角側および遅角側へ連続的に変更可能な第2可変動弁機構43と、を有している。 The variable valve mechanism 16 is a variable valve mechanism that can continuously change the intake valve lift characteristics, and continuously changes the valve lift amount and the operating angle of the intake valve 9 by changing the rotation angle of the control shaft 41. A first variable valve mechanism 42 that can be changed, and a second variable valve mechanism 43 that can continuously change the center phase of the operating angle of the intake valve 9 to the advance side and the retard side. .
吸気カムシャフト44は、プーリ又はスプロケット53を介してクランクシャフト21から回転動力が伝達され、クランクシャフト21の回転に連動して自身の軸回りに回転する。 The intake camshaft 44 receives rotational power from the crankshaft 21 via a pulley or sprocket 53 and rotates about its own axis in conjunction with the rotation of the crankshaft 21.
吸気カムシャフト44には、吸気弁9のバルブリフタ45の上方に、吸気弁10を開閉する揺動カム46が揺動自在に外嵌、支持されている。 A swing cam 46 that opens and closes the intake valve 10 is rotatably fitted and supported on the intake cam shaft 44 above the valve lifter 45 of the intake valve 9.
第1可変動弁機構42は、吸気カムシャフト44に偏心して固定又は一体形成された円形の偏心カム47と、吸気カムシャフト44と平行に気筒列方向へ延びる制御軸41と、この制御軸41に偏心して固定又は一体形成された円形の制御カム48と、この制御カム48に揺動可能に外嵌して取り付けられるロッカーアーム49と、このロッカーアーム49の一端と偏心カム47とを連携するリング状の第1リンク50と、ロッカーアーム49の他端と揺動カム46の先端とを連携するロッド状の第2リンク51と、制御軸41の回転角度を変更する第1アクチュエータ52と、を有している。 The first variable valve mechanism 42 includes a circular eccentric cam 47 that is eccentrically fixed to or integrally formed with the intake camshaft 44, a control shaft 41 that extends parallel to the intake camshaft 44 in the cylinder row direction, and the control shaft 41. A circular control cam 48 that is eccentrically fixed or integrally formed, a rocker arm 49 that is swingably fitted to the control cam 48, and one end of the rocker arm 49 and the eccentric cam 47 that cooperate with each other. A ring-shaped first link 50; a rod-shaped second link 51 that links the other end of the rocker arm 49 and the tip of the swing cam 46; a first actuator 52 that changes the rotation angle of the control shaft 41; have.
第1リンク50の一端は偏心カム47に回転可能に外嵌して取り付けられている。 One end of the first link 50 is attached to the eccentric cam 47 so as to be rotatably fitted.
クランクシャフト21に連動して吸気カムシャフト44が回転すると、偏心カム47に嵌合する第1リンク50の一端が吸気カムシャフト44の軸心に対して回転変位して、この第1リンク50が全体としてほぼ並進作動し、この第1リンク50に連携するロッカーアーム49及び第2リンク51を介して揺動カム46が所定の揺動角度範囲内で揺動する。 When the intake camshaft 44 rotates in conjunction with the crankshaft 21, one end of the first link 50 fitted to the eccentric cam 47 is rotationally displaced with respect to the axial center of the intake camshaft 44, so that the first link 50 is As a whole, the translation cam operates substantially, and the swing cam 46 swings within a predetermined swing angle range via the rocker arm 49 and the second link 51 linked to the first link 50.
揺動カム46がバルブリフタ45を押し下すことにより吸気弁9が開閉する。 The intake valve 9 opens and closes when the swing cam 46 pushes down the valve lifter 45.
そして、第1アクチュエータ52により制御軸41の回転角度を変更すると、ロッカーアーム49の揺動中心となる制御カム48の中心が制御軸41の軸心に対して回転変位し、リンク50,51を介して揺動カム46の初期姿勢(揺動範囲の中心位相)が変化する。 When the rotation angle of the control shaft 41 is changed by the first actuator 52, the center of the control cam 48 that is the swing center of the rocker arm 49 is rotationally displaced with respect to the axis of the control shaft 41, and the links 50 and 51 are moved. As a result, the initial posture of the swing cam 46 (the center phase of the swing range) changes.
これにより、クランク角に対する吸気弁9の作動中心角の位相が略一定のままで、吸気弁10の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。 As a result, the operating angle of the intake valve 10 and the valve lift amount continuously change while the phase of the operating center angle of the intake valve 9 with respect to the crank angle remains substantially constant.
第2可変動弁機構43は、クランクシャフト3と連動して回転するスプロケット(又はカムプーリ)を含む外部回転体53と、この外部回転体53の内部に収容され、吸気カムシャフト44と一体的に回転する内部回転体(図示省略)と、を有し、油圧によって両回転体を相対回動することにより、クランク角に対する吸気弁9の作動中心角(吸気中心角)の位相、すなわち吸気弁9のバルブタイミングを進角・遅角するものである。 The second variable valve mechanism 43 is housed in an external rotating body 53 including a sprocket (or cam pulley) that rotates in conjunction with the crankshaft 3 and the external rotating body 53, and is integrated with the intake camshaft 44. An internal rotating body (not shown) that rotates, and by rotating both the rotating bodies relative to each other by hydraulic pressure, the phase of the operation center angle (intake center angle) of the intake valve 9 with respect to the crank angle, that is, the intake valve 9 The valve timing is advanced or retarded.
図6は、本発明における吸気弁9および排気弁10のリフト量である。図6に示すように、可変動弁機構16を備えた吸気弁9は、エンジン1の運転状態によってリフト量が変更される。すなわち、エンジン1が低負荷の場合は、特性62に示すようにリフト量を小さくするとともに、閉弁時期を下死点よりも大きく進角させる。これにより、吸気弁9において吸気量を制限できるので、スロットル開度を開くことができ、ポンプロスを低減できる。 FIG. 6 shows lift amounts of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 in the present invention. As shown in FIG. 6, the lift amount of the intake valve 9 including the variable valve mechanism 16 is changed depending on the operating state of the engine 1. That is, when the engine 1 is under a low load, the lift amount is decreased as shown in the characteristic 62, and the valve closing timing is advanced more than the bottom dead center. Thereby, since the intake air amount can be limited in the intake valve 9, the throttle opening can be opened, and the pump loss can be reduced.
可変動弁機構16は、負荷の上昇とともに吸気弁リフト量を大きくし、閉弁時期を遅角させる。例えば、図6において、エンジン1が中負荷の場合は特性63に示すように低負荷の特性62よりもリフト量が大きく、閉弁時期が遅角され、全負荷の場合は特性64に示すように、中負荷よりもさらにリフト量が大きく、閉弁時期が遅角されるように設定される。 The variable valve mechanism 16 increases the intake valve lift amount as the load increases, and retards the valve closing timing. For example, in FIG. 6, when the engine 1 is medium load, the lift amount is larger than the low load characteristic 62 as shown by the characteristic 63, the valve closing timing is retarded, and when the engine 1 is full load, the characteristic 64 shows. In addition, the lift amount is set to be larger than that of the medium load so that the valve closing timing is retarded.
一方、可変動弁機構を有さない排気弁10のリフト量は特性61に示すように、負荷に関わらず、クランク角度に対して一意に決まる。 On the other hand, the lift amount of the exhaust valve 10 that does not have the variable valve mechanism is uniquely determined with respect to the crank angle regardless of the load, as indicated by the characteristic 61.
図7は、エンジン1の燃焼室6内のガス流動強さと燃料噴射弁14による燃料噴射期間の関係を示したグラフである。図7に基づいて、本発明の概念について説明する。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gas flow strength in the combustion chamber 6 of the engine 1 and the fuel injection period by the fuel injection valve 14. Based on FIG. 7, the concept of the present invention will be described.
図7のグラフは、横軸がクランク角度、縦軸がガス流動強さによって構成されている。ガス流動強さは、ガス流速×ガス流量で表される。 In the graph of FIG. 7, the horizontal axis is constituted by the crank angle, and the vertical axis is constituted by the gas flow strength. The gas flow strength is expressed by gas flow rate × gas flow rate.
可変動弁機構16および可変圧縮比機構17を有するエンジン1において、燃焼室6内のガス流動を支配する最大因子は、吸気弁9またはピストン5の挙動である。すなわち、図8に示すように、燃焼室6内には、吸気弁9が開いている際に吸気ポート7から燃焼室6に流れ込む空気による吸気弁9近傍のガス流動Aと、シリンダ3内を上下運動するピストン5の冠面近傍に発生するピストン挙動によるガス流動Bの2つの主ガス流動が発生している。吸気弁9近傍のガス流動Aは、燃料噴射弁14付近のガス流動強さよりも点火プラグ13付近のガス流動強さの方が大きい。 In the engine 1 having the variable valve mechanism 16 and the variable compression ratio mechanism 17, the maximum factor that governs the gas flow in the combustion chamber 6 is the behavior of the intake valve 9 or the piston 5. That is, as shown in FIG. 8, in the combustion chamber 6, the gas flow A in the vicinity of the intake valve 9 due to the air flowing into the combustion chamber 6 from the intake port 7 when the intake valve 9 is open, and the inside of the cylinder 3. Two main gas flows of gas flow B are generated by the piston behavior generated in the vicinity of the crown surface of the piston 5 that moves up and down. The gas flow A in the vicinity of the intake valve 9 is greater in the gas flow strength in the vicinity of the spark plug 13 than in the vicinity of the fuel injection valve 14.
本発明の要旨は、これらのガス流動強さに応じて燃料噴射時期を制御することにより、燃焼室6内における燃料分布の均質化の促進を図ることにある。 The gist of the present invention is to promote homogenization of the fuel distribution in the combustion chamber 6 by controlling the fuel injection timing in accordance with the gas flow strength.
図7(イ)は、通常バルブリフト量、すなわち、可変動弁機構16が作動していない場合のガス流量強さと燃料噴射期間を示すグラフである。図6の特性64に示した通り、全負荷などにおいては吸気弁9のリフト量が最大に設定されるので、燃焼室6内においては、ピストン挙動によるガス流動よりも吸気弁近傍のガス流動が支配的となる。そこで、燃料噴射期間を吸気弁近傍のガス流動強さが大きくなる時期に合わせ、燃料噴射期間の略中心を吸気弁近傍のガス流動強さの最大付近に設定する。 FIG. 7A is a graph showing the normal valve lift amount, that is, the gas flow rate strength and the fuel injection period when the variable valve mechanism 16 is not operating. As shown by the characteristic 64 in FIG. 6, since the lift amount of the intake valve 9 is set to the maximum at full load or the like, in the combustion chamber 6, the gas flow in the vicinity of the intake valve is more than the gas flow due to the piston behavior. Become dominant. Therefore, the fuel injection period is set to a time when the gas flow strength near the intake valve becomes large, and the approximate center of the fuel injection period is set near the maximum of the gas flow strength near the intake valve.
図7(ロ)は、吸気弁のリフト量を中リフトとし、かつ、開閉弁時期を進角させた場合のガス流量強さと燃料噴射期間を示すグラフである。図6の特性63に示した通り、全負荷より負荷が低い高負荷領域や中負荷などにおいては、吸気弁のリフト量は通常バルブリフト量よりも小さく設定され、かつ、開閉弁時期が進角されるので、吸気弁9から流入するガス流動強さのピークも進角側に移動する。また、この場合でも、燃焼室6内においては、ピストン挙動により生成されるガス流動よりも吸気弁近傍のガス流動が支配的なので、全負荷より負荷が低い高負荷流域や中負荷などにおいては、燃料噴射期間を吸気弁近傍のガス流動強さが大きくなる時期に合わせ、燃料噴射期間の略中心を吸気弁近傍のガス流動強さの最大付近に設定する。 FIG. 7B is a graph showing the gas flow rate strength and the fuel injection period when the lift amount of the intake valve is a medium lift and the opening / closing valve timing is advanced. As shown by the characteristic 63 in FIG. 6, in a high load region where the load is lower than the full load, an intermediate load, or the like, the lift amount of the intake valve is set smaller than the normal valve lift amount, and the opening / closing valve timing is advanced. Therefore, the peak of the gas flow strength flowing from the intake valve 9 also moves to the advance side. Even in this case, in the combustion chamber 6, the gas flow in the vicinity of the intake valve is more dominant than the gas flow generated by the piston behavior. Therefore, in a high load flow region or a medium load where the load is lower than the full load, The fuel injection period is set to a time when the gas flow strength near the intake valve becomes large, and the approximate center of the fuel injection period is set near the maximum of the gas flow strength near the intake valve.
図7(ハ)は、吸気弁のリフト量を小リフト量とし、かつ開閉弁時期が進角させた場合のガス流量強さと燃料噴射期間を示すグラフである。図6の特性62に示した通り、低負荷などにおいては、吸気弁9のリフト量は、中負荷のときよりもさらに小さく設定され、開閉弁時期は進角される。したがって、吸気弁9より吸入されるガス流動強さは小さくなり、ピストン挙動が生成するガス流動が支配的になる。よって、低負荷などにおいては、燃料噴射期間をピストン挙動によるガス流動強さが大きくなる時期に合わせ、燃料噴射期間の略中心をピストン挙動によるガス流動強さの最大付近に設定する。 FIG. 7C is a graph showing the gas flow rate strength and the fuel injection period when the lift amount of the intake valve is a small lift amount and the opening / closing valve timing is advanced. As shown by the characteristic 62 in FIG. 6, at a low load or the like, the lift amount of the intake valve 9 is set to be smaller than that at the middle load, and the on-off valve timing is advanced. Therefore, the gas flow strength sucked from the intake valve 9 is reduced, and the gas flow generated by the piston behavior becomes dominant. Therefore, at a low load or the like, the fuel injection period is set to the time when the gas flow strength due to the piston behavior becomes large, and the approximate center of the fuel injection period is set near the maximum of the gas flow strength due to the piston behavior.
図9、図10は、本実施形態における制御のフローチャートおよび制御に用いるマップである。 FIG. 9 and FIG. 10 are a control flowchart and a map used for the control in this embodiment.
図9は、ECU15にて一定の微少時間毎に実施される制御フローである。以下、図9に基づいて、本実施形態における制御について説明する。 FIG. 9 is a control flow executed by the ECU 15 at regular intervals. Hereinafter, based on FIG. 9, the control in this embodiment is demonstrated.
まず、ステップS101において、機関回転数および負荷を読み込む。また、ステップS102において吸気弁開閉時期およびリフト量を読み込む。なお、可変動弁機構16により回転並びに負荷に応じて、吸気弁開閉時期およびリフト量は決定されている。 First, in step S101, the engine speed and load are read. In step S102, the intake valve opening / closing timing and the lift amount are read. The intake valve opening / closing timing and the lift amount are determined by the variable valve mechanism 16 according to the rotation and load.
ステップS103において、吸気弁近傍のガス流動強さを予測する。図10(イ)は、吸気弁近傍のガス流動強さの予測に使用するマップである。吸気弁近傍のガス流動強さは、機関回転数および吸気弁リフト量により予測が可能であり、図10(イ)のマップは、横軸が回転数、縦軸が吸気弁リフト量から構成されている。図10(イ)に示すように、吸気弁近傍のガス流動強さは、機関回転数が高いほど、また、吸気弁リフト量が大きいほど強くなる。 In step S103, the gas flow strength near the intake valve is predicted. FIG. 10A is a map used for predicting the gas flow strength near the intake valve. The gas flow strength in the vicinity of the intake valve can be predicted by the engine speed and the intake valve lift amount. The map in FIG. 10 (a) is composed of the rotation speed on the horizontal axis and the intake valve lift amount on the vertical axis. ing. As shown in FIG. 10A, the gas flow strength in the vicinity of the intake valve increases as the engine speed increases and as the intake valve lift amount increases.
次に、ステップS104において、ピストン挙動によるガス流動強さを予測する。図10(ロ)は、ピストン挙動によるガス流動強さの予測に使用するマップである。ピストン挙動によるガス流動強さは、機関回転数から予測が可能であり、図10(ロ)のマップは、横軸が機関回転数、縦軸がピストン挙動によるガス流動強さから構成されている。図10(ロ)に示すように、ピストン挙動によるガス流動強さは、機関回転数が高いほど強くなる。 Next, in step S104, the gas flow strength due to the piston behavior is predicted. FIG. 10B is a map used for prediction of gas flow strength based on piston behavior. The gas flow strength due to the piston behavior can be predicted from the engine rotational speed, and the map of FIG. 10 (b) is composed of the engine rotational speed on the horizontal axis and the gas flow strength due to the piston behavior on the vertical axis. . As shown in FIG. 10B, the gas flow strength due to the piston behavior increases as the engine speed increases.
続いて、ステップS105において、ステップS103で予測した吸気弁近傍のガス流動強さと、ステップS104で予測したピストン挙動によるガス流動強さを比較し、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも大きいか否かを判定する。吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも大きい場合は、ステップS106に進む。 Subsequently, in step S105, the gas flow strength in the vicinity of the intake valve predicted in step S103 is compared with the gas flow strength in the vicinity of the intake valve predicted in step S104. Determine whether it is greater than the flow strength. When the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is larger than the gas flow strength due to the piston behavior, the process proceeds to step S106.
ステップS106では、燃料噴射期間の中心を吸気弁近傍のガス流動強さが最大となる付近、すなわち、吸気弁最大リフト付近に設定し、本フローを終了する。 In step S106, the center of the fuel injection period is set near the maximum gas flow strength near the intake valve, that is, near the maximum lift of the intake valve, and this flow ends.
一方、ステップS105において、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも小さい場合は、ステップS107に進み、燃料噴射期間の中心をピストン挙動によるガス流動強さが最大となる付近、すなわち、ピストン速度が最大となる時期付近に設定し、ステップS108に進む。 On the other hand, if the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is smaller than the gas flow strength due to the piston behavior in step S105, the process proceeds to step S107, where the gas flow strength due to the piston behavior is near the center of the fuel injection period. That is, it is set near the time when the piston speed becomes maximum, and the process proceeds to step S108.
ステップS108では、燃料噴射弁14の燃料噴射圧力を、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも大きい場合に比べて高く設定し、本フローを終了する。 In step S108, the fuel injection pressure of the fuel injection valve 14 is set higher than when the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is larger than the gas flow strength due to the piston behavior, and this flow ends.
上記したように本実施形態によれば、燃焼室6内の最も支配的なガス流動強さに応じて燃料噴射時期を決めているので、強いガス流動場へ燃料が供給され、燃料の気化が促進されて、燃料分布が均質化される。 As described above, according to the present embodiment, since the fuel injection timing is determined according to the most dominant gas flow strength in the combustion chamber 6, the fuel is supplied to the strong gas flow field, and the fuel is vaporized. Promoted to homogenize the fuel distribution.
さらに、燃焼室6内の最も支配的なガス流動強さが最大となる時期に燃料噴射時期の中心を設定するので、最も強いガス流動場へ燃料が供給され、燃料の気化がより促進されて、燃料分布が均質化される。 Further, since the center of the fuel injection timing is set at the time when the most dominant gas flow strength in the combustion chamber 6 is maximized, fuel is supplied to the strongest gas flow field, and fuel vaporization is further promoted. The fuel distribution is homogenized.
特に、吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さを予測、比較し、いずれか強さが大きい方のガス流動強さに合わせて燃料を噴射するので、強いガス流動場へ燃料が供給され、燃料の気化が促進されて、燃料及び空気の混合がより一層均質化される。 In particular, the gas flow strength in the vicinity of the intake valve and the gas flow strength due to piston behavior are predicted and compared, and fuel is injected according to the gas flow strength of whichever is greater, so the fuel flows into a strong gas flow field. Is supplied, fuel vaporization is promoted, and the mixture of fuel and air is made more homogeneous.
また、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも小さい場合は、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも大きい場合に比べて燃料噴射圧力を高く設定するので、吸気弁近傍のガス流動強さが小さく、燃料分布の均質化を確保するのが困難な場合においても、噴霧の貫徹力が燃焼室6内のガス流動に伝わり、燃焼室6内のガス流動を強化して、燃料分布の均質化を図れる。 Also, when the gas flow strength near the intake valve is smaller than the gas flow strength due to the piston behavior, the fuel injection pressure is higher than when the gas flow strength near the intake valve is greater than the gas flow strength due to the piston behavior. Since the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is small and it is difficult to ensure uniform fuel distribution, the penetration force of the spray is transmitted to the gas flow in the combustion chamber 6 and the combustion chamber 6 The gas flow can be strengthened to make the fuel distribution uniform.
さらに、可変圧縮比機構17のような、ピストン挙動によるガス流動強さが最大となる時期が通常のピストン・クランク機構と比べて遅角され、吸気弁近傍のガス流動強さが最大となる時期とピストン挙動によるガス流動強さが最大となる時期がずれる複リンク式ピストン・クランク機構を備える内燃機関に本発明を適用したので、このようにガス流動強さが最大となる時期がずれる場合においても、燃料分布の均質化に好適な燃料噴射時期を決定することができ、燃料と空気の混合の均質化を促進させることができる。 Furthermore, the time when the gas flow strength due to the piston behavior becomes maximum, such as the variable compression ratio mechanism 17, is retarded compared to the normal piston / crank mechanism, and the gas flow strength near the intake valve becomes maximum. Since the present invention is applied to an internal combustion engine having a multi-link type piston / crank mechanism in which the gas flow strength due to piston behavior is maximized, the time when the gas flow strength is maximized is thus shifted. However, it is possible to determine the fuel injection timing suitable for homogenizing the fuel distribution, and to promote the homogenization of the mixture of fuel and air.
また、複リンク式ピストン・クランク機構は、通常のピストン・クランク機構に比べてピストンの上死点付近滞在時間が長く、ガス流動強さが強くなるので、複リンク式ピストン・クランク機構を備える内燃機関に本発明を適用することによって、ガス流動強さを利用して燃料分布の均質化を図る本発明の効果をより得ることができる。 Also, the multi-link type piston / crank mechanism has a longer stay time near the top dead center of the piston and the gas flow strength is stronger than the normal piston / crank mechanism, so the internal combustion engine equipped with the multi-link type piston / crank mechanism. By applying the present invention to the engine, the effect of the present invention for achieving homogenous fuel distribution using gas flow strength can be further obtained.
加えて、機関圧縮比が高い程、ピストンの上死点付近滞在時間が長くなるので、可変圧縮比機構を備える内燃機関に本発明を適用することによって、ガス流動強さを利用して燃料分布の均質化を図る本発明の効果をより得ることができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について図11に基づいて説明する。
In addition, the higher the engine compression ratio, the longer the stay time near the top dead center of the piston. Therefore, by applying the present invention to an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, the fuel distribution is utilized using the gas flow strength. The effect of the present invention for achieving homogenization can be further obtained.
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、ECU15における燃料噴射時期および燃料噴射圧力の決定方法が前記第1の実施形態と相違している。機関構成は第1の実施形態と同じである。図11は、第2実施形態において燃料噴射時期を求めるための燃料噴射時期マップである。 The present embodiment is different from the first embodiment in the method of determining the fuel injection timing and the fuel injection pressure in the ECU 15. The engine configuration is the same as in the first embodiment. FIG. 11 is a fuel injection timing map for obtaining the fuel injection timing in the second embodiment.
図11の燃料噴射時期マップにおいては、横軸が機関負荷、縦軸が燃料噴射時期から構成されており、機関負荷に基づいて燃料噴射時期(期間)を求める。この燃料噴射時期マップでは、吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さの大小が入れ替わる所定の負荷を予め求めておき、所定の負荷よりも低い負荷領域においては、ピストン挙動によるガス流動強さが吸気弁近傍のガス流動強さよりも大きいとして、ピストン挙動によるガス流動強さが最大になる時期に燃料噴射時期が合わさるようにマップを設定してある。 In the fuel injection timing map of FIG. 11, the horizontal axis is composed of the engine load and the vertical axis is composed of the fuel injection timing, and the fuel injection timing (period) is obtained based on the engine load. In this fuel injection timing map, a predetermined load in which the gas flow strength in the vicinity of the intake valve and the gas flow strength due to the piston behavior are interchanged is obtained in advance, and in a load region lower than the predetermined load, the gas due to the piston behavior is obtained. Assuming that the flow strength is greater than the gas flow strength in the vicinity of the intake valve, the map is set so that the fuel injection timing matches the timing when the gas flow strength due to the piston behavior is maximized.
また、所定の負荷よりも高い負荷領域においては、吸気弁近傍のガス流動強さがピストン挙動によるガス流動強さよりも大きいとして、吸気弁付近のガス流動強さが最大になる時期に燃料噴射期間の略中心が合わさるようにマップを設定してある。 Further, in a load region higher than a predetermined load, it is assumed that the gas flow strength near the intake valve is larger than the gas flow strength due to the piston behavior, and the fuel injection period is reached when the gas flow strength near the intake valve becomes maximum. The map is set so that the approximate centers of
図12は、図11の燃料噴射時期マップで用いる吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さの大小が入れ替わる所定の負荷と機関回転数の関係を示したグラフである。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the engine speed and a predetermined load in which the gas flow strength near the intake valve used in the fuel injection timing map of FIG.
吸気弁近傍のガス流動強さは機関回転数及び吸気弁9のリフト量によって決まり、機関回転数が高いほど、また、吸気弁9のリフト量が大きいほど吸気弁近傍のガス流動強さは大きくなる。吸気弁9のリフト量は機関負荷が高いほど大きく設定されるので、図12に示す通り所定の負荷は機関回転数が高くなるにつれて小さく設定され、ECU15は機関回転数に応じて複数の燃料噴射マップを有している。 The gas flow strength in the vicinity of the intake valve is determined by the engine speed and the lift amount of the intake valve 9. The higher the engine speed and the greater the lift amount of the intake valve 9, the greater the gas flow strength in the vicinity of the intake valve. Become. Since the lift amount of the intake valve 9 is set to increase as the engine load increases, the predetermined load is set to decrease as the engine speed increases as shown in FIG. 12, and the ECU 15 performs a plurality of fuel injections according to the engine speed. Has a map.
燃料噴射圧力は図13の燃料噴射圧力マップに基づいて決める。この燃料噴射圧力マップは、横軸が機関回転数、縦軸が負荷から構成されている。 The fuel injection pressure is determined based on the fuel injection pressure map shown in FIG. In this fuel injection pressure map, the horizontal axis is composed of the engine speed and the vertical axis is composed of the load.
境界線72より低負荷領域では、ポンプロスを低減するために吸気弁9のリフト量変更制御が行われ、リフト量が小さくなるとともに閉弁時期が下死点よりも進角されるので、燃焼室6内のガス流動が弱く、燃焼安定性を確保するのが困難である。よって、機関回転数及び負荷が低いほど燃料噴射圧力を高く設定する。 In a region where the load is lower than the boundary line 72, the lift amount change control of the intake valve 9 is performed in order to reduce the pump loss, and the lift amount is reduced and the valve closing timing is advanced from the bottom dead center. The gas flow in 6 is weak and it is difficult to ensure combustion stability. Therefore, the fuel injection pressure is set higher as the engine speed and load are lower.
詳しくは、境界線72と、図12に示した所定の負荷のグラフと全く同一である境界線73とに挟まれた領域では、吸気弁近傍のガス流動強さが支配的であるとみなされるので、燃料噴射圧力は中程度に設定する。また、境界線73より低負荷領域においては、ピストン挙動によるガス流動が支配的となり、吸気弁近傍のガス流動は弱いとみなされるので、燃料噴射圧力は設定可能な最大値とする。 Specifically, in the region sandwiched between the boundary line 72 and the boundary line 73 that is exactly the same as the predetermined load graph shown in FIG. 12, the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is considered to be dominant. Therefore, the fuel injection pressure is set to a medium level. Further, in the low load region from the boundary line 73, the gas flow due to the piston behavior becomes dominant and the gas flow in the vicinity of the intake valve is considered weak, so the fuel injection pressure is set to the maximum value that can be set.
一方、境界線72より高負荷領域では、吸気弁9のリフト量変更制御が行われず、リフト量が大きくて燃焼室6内のガス流動が強い。よって、燃焼安定性の確保が容易なため、燃料ポンプの駆動の機械損失を低減すべく、境界線72より低負荷領域に比べて同機関回転数においては燃料噴射圧力を下げる。しかし、境界線72より高負荷領域において機関回転数が高く、燃料噴射期間が十分に取れないような場合は、燃料噴射圧力を設定可能な最大値とし、燃料噴射期間が短くなるように設定する。 On the other hand, in the high load region from the boundary line 72, the lift amount change control of the intake valve 9 is not performed, and the lift amount is large and the gas flow in the combustion chamber 6 is strong. Therefore, since it is easy to ensure the combustion stability, the fuel injection pressure is lowered at the same engine speed as compared with the low load region from the boundary line 72 in order to reduce the mechanical loss of driving the fuel pump. However, when the engine speed is higher in the high load region than the boundary line 72 and the fuel injection period cannot be taken sufficiently, the fuel injection pressure is set to the maximum value that can be set and the fuel injection period is set to be short. .
なお、図13では燃料噴射圧力を低、中、高の3段階で切り換えているが、連続的に切り換えてもよい。 In FIG. 13, the fuel injection pressure is switched in three stages of low, medium, and high, but may be switched continuously.
本実施形態によれば、所定の負荷によって燃料噴射時期の制御を切り換えるので、吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さを予測、比較する必要がなく、制御の切り換えが素早くでき、運転性が向上される。 According to this embodiment, since the fuel injection timing control is switched by a predetermined load, it is not necessary to predict and compare the gas flow strength near the intake valve and the gas flow strength due to the piston behavior, and the control can be switched quickly. , Drivability is improved.
また、吸気弁9のリフト量が小さく、ガス流動が弱く燃焼安定性を確保できない低負荷域において、機関回転数及び負荷が低いほど燃料噴圧力を高く設定するので、吸気弁近傍のガス流動強さが小さく、燃料分布の均質化を確保するのが困難な場合においても、噴霧の貫徹力が燃焼室6内のガス流動に伝わり、燃焼室6内のガス流動を強化して、燃料分布の均質化を図れる。 In addition, in a low load range where the lift amount of the intake valve 9 is small and the gas flow is weak and combustion stability cannot be secured, the fuel injection pressure is set higher as the engine speed and load are lower. Even when the fuel distribution is small and it is difficult to ensure homogenization of the fuel distribution, the penetration force of the spray is transmitted to the gas flow in the combustion chamber 6 to strengthen the gas flow in the combustion chamber 6 and Homogenization can be achieved.
さらに、吸気弁9のリフト量が大きくて燃焼室6内のガス流動が強い高負荷領域では、低負荷領域に比べて燃料噴射圧力を低く設定するので、燃料ポンプ駆動の機械損失を低減できる。 Further, in the high load region where the lift amount of the intake valve 9 is large and the gas flow in the combustion chamber 6 is strong, the fuel injection pressure is set lower than in the low load region, so that the mechanical loss of the fuel pump drive can be reduced.
加えて、機関回転数が高くなるにつれて所定の負荷を小さくするので、燃料噴射圧力を高く設定する範囲を必要最小限におさえることができる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態について図14および図15に基づいて説明する。
In addition, since the predetermined load is reduced as the engine speed increases, the range in which the fuel injection pressure is set high can be minimized.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
本実施形態は、特に機関構成が第1および第2の実施形態と相違している。第1の実施形態においては、可変圧縮比機構17を有するエンジン1に本発明を適用しているが、可変圧縮比機構を持たない複リンク式ピストン・クランク機構内燃機関にも本発明は適用できる。 This embodiment is particularly different from the first and second embodiments in the engine configuration. In the first embodiment, the present invention is applied to the engine 1 having the variable compression ratio mechanism 17, but the present invention can also be applied to a multi-link type piston / crank mechanism internal combustion engine having no variable compression ratio mechanism. .
図14は、第3実施形態におけるピストンの図である。図14(イ)はショートスカートピストン71の斜視図であり、図14(ロ)は図14(イ)のB−B断面図であり、図14(ハ)は図14(イ)のC−C断面図である。 FIG. 14 is a diagram of a piston in the third embodiment. 14 (a) is a perspective view of the short skirt piston 71, FIG. 14 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 14 (a), and FIG. 14 (c) is a cross-sectional view of FIG. It is C sectional drawing.
ショートスカートピストン71は、図14に示されているように、ピストンスカートが大幅に短縮されている。 As shown in FIG. 14, the short skirt piston 71 has a significantly shortened piston skirt.
このようなショートスカートピストン71を使用すれば、図15(イ)に示すように、カウンターウエイト62がピストンピン25の側方を通過できる。このためアッパーリンク23を最小限の長さとして、ショートスカートピストン71の下死点位置をクランクシャフト21に最接近させることで、その分のピストンストロークを拡大することができる。なお、このような構成にするためにはピストンスカート部の強度が課題となるが、図15(ロ)に示すように、複リンク式ピストン・クランク機構の特性を利用し、ショートスカートピストン71の上死点位置においてアッパーリンク23が略直立になるようにすることでショートスカートピストン71にかかる横方向荷重(スラスト荷重)を低減できる。これにより、ピストンスカート部の強度は確保される。 If such a short skirt piston 71 is used, the counterweight 62 can pass through the side of the piston pin 25 as shown in FIG. Therefore, by setting the upper link 23 to the minimum length and bringing the bottom dead center position of the short skirt piston 71 closest to the crankshaft 21, the piston stroke can be expanded accordingly. In order to make such a configuration, the strength of the piston skirt is an issue, but as shown in FIG. By making the upper link 23 substantially upright at the top dead center position, the lateral load (thrust load) applied to the short skirt piston 71 can be reduced. Thereby, the strength of the piston skirt is ensured.
以上のような複リンク式ピストン-クランク機構内燃機関においても、そのピストン挙動は図4に示したように、通常リンクのピストン-クランク機構に比べて、ピストン速度が最大となる時期が遅角される。 As shown in FIG. 4, the piston behavior of the multi-link piston-crank mechanism internal combustion engine as described above is retarded when the piston speed becomes maximum as compared with the piston-crank mechanism of the normal link. The
本実施形態のような、ピストン挙動によるガス流動強さが最大となる時期が通常のピストン・クランク機構と比べて遅角され、吸気弁近傍のガス流動強さが最大となる時期とピストン挙動によるガス流動強さが最大となる時期がずれる複リンク式ピストン・クランク機構を有する内燃機関に本発明を適用したので、このようにガス流動強さが最大となる時期がずれる場合においても、燃料分布の均質化に好適な燃料噴射時期を決定することができ、燃料と空気の混合の均質化を促進させることができる。 The time when the gas flow strength due to the piston behavior becomes the maximum as in this embodiment is retarded compared to the normal piston / crank mechanism, and the time when the gas flow strength near the intake valve becomes the maximum depends on the piston behavior. Since the present invention is applied to an internal combustion engine having a multi-link type piston / crank mechanism in which the time at which the gas flow strength becomes maximum is shifted, the fuel distribution can be obtained even when the time at which the gas flow strength is maximized is shifted. The fuel injection timing suitable for the homogenization of the fuel can be determined, and the homogenization of the mixture of fuel and air can be promoted.
また、複リンク式ピストン・クランク機構は、通常のピストン・クランク機構に比べてピストンの上死点付近滞在時間が長く、ガス流動強さが強くなるので、複リンク式ピストン・クランク機構に本発明を適用することによって、ガス流動強さを利用して燃料分布の均質化を図る本発明の効果をより得ることができる。 In addition, the multi-link piston / crank mechanism has a longer stay time near the top dead center of the piston and a stronger gas flow strength than a normal piston / crank mechanism. By applying the above, it is possible to further obtain the effect of the present invention for homogenizing the fuel distribution using the gas flow strength.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、本発明の実施形態では、可変動弁機構によって吸気弁近傍のガス流動強さが変化するエンジンに本発明を適用したが、可変動弁機構を有さず、スワールコントロールバルブを吸気ポート内に備えるエンジンに本発明を適用してもよい。この場合、スワールコントロールバルブの開閉度により、燃焼室内に流入する吸気の流動強さが変化し、吸気弁近傍のガス流動強さは、図16のマップを用いて予測できる。 For example, in the embodiment of the present invention, the present invention is applied to an engine in which the gas flow strength in the vicinity of the intake valve is changed by the variable valve mechanism, but the variable valve mechanism is not provided, and the swirl control valve is installed in the intake port. You may apply this invention to the engine with which it prepares. In this case, the flow strength of the intake air flowing into the combustion chamber changes depending on the degree of opening and closing of the swirl control valve, and the gas flow strength in the vicinity of the intake valve can be predicted using the map of FIG.
1 エンジン
2 シリンダブロック
3 シリンダ
4 シリンダヘッド
5 ピストン
6 燃焼室
7 吸気ポート
8 排気ポート
9 吸気弁
10 排気弁
11 吸気弁用カム
12 排気弁用カム
13 点火プラグ
14 燃料噴射弁
15 ECU
16 可変動弁機構
17 可変圧縮比機構
21 クランクシャフト
21a ジャーナル
21b クランクピン
22 ロアーリンク
23 アッパーリンク
24 第1連結ピン
25 ピストンピン
26 コントロールリンク
27 第2連結ピン
28 コントロールシャフト
29 偏心軸部
30 モータ付アクチュエータ
41 制御軸
42 第1可変動弁機構
43 第2可変動弁機構
44 吸気カムシャフト
45 バルブリフタ
46 揺動カム
47 偏心カム
48 制御カム
49 ロッカーアーム
50 第1リンク
51 第2リンク
52 第1アクチュエータ
53 外部回転体
71 ショートスカートピストン
1 Engine 2 Cylinder block 3 Cylinder 4 Cylinder head 5 Piston 6 Combustion chamber 7 Intake port 8 Exhaust port 9 Intake valve 10 Exhaust valve 11 Intake valve cam 12 Exhaust valve cam 13 Spark plug 14 Fuel injection valve 15 ECU
16 Variable valve mechanism 17 Variable compression ratio mechanism 21 Crankshaft 21a Journal 21b Crank pin 22 Lower link 23 Upper link 24 First link pin 25 Piston pin 26 Control link 27 Second link pin 28 Control shaft 29 Eccentric shaft part 30 With motor Actuator 41 Control shaft 42 First variable valve mechanism 43 Second variable valve mechanism 44 Intake camshaft 45 Valve lifter 46 Oscillating cam 47 Eccentric cam 48 Control cam 49 Rocker arm 50 First link 51 Second link 52 First actuator 53 External rotating body 71 Short skirt piston
Claims (15)
前記燃焼室内のガス流動強さとして、機関回転数及び吸気弁リフト量に基づいて吸気弁近傍のガス流動強さを予測し、機関回転数に基づいてピストン挙動によるガス流動強さを予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測した吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さとに応じて前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber defined by the piston of the internal combustion engine;
Predicting the gas flow strength near the intake valve based on the engine speed and the intake valve lift as the gas flow strength in the combustion chamber, and predicting the gas flow strength due to piston behavior based on the engine speed Means,
Fuel injection control means for controlling the fuel injection timing of the fuel injection valve according to the gas flow strength in the vicinity of the intake valve predicted by the prediction means and the gas flow strength due to piston behavior ;
An in-cylinder direct injection internal combustion engine comprising:
内燃機関の負荷が所定値よりも低い場合はピストン挙動によるガス流動強さに応じて設定し、
内燃機関の負荷が所定値よりも高い場合は吸気弁近傍のガス流動強さに応じて設定する請求項1に記載の筒内直接噴射式内燃機関。 The fuel injection control means determines the fuel injection timing by the fuel injection valve,
When the load of the internal combustion engine is lower than the predetermined value, set according to the gas flow strength by the piston behavior,
2. The direct injection type internal combustion engine according to claim 1, wherein when the load on the internal combustion engine is higher than a predetermined value, the internal combustion engine is set according to the gas flow strength in the vicinity of the intake valve.
クランクシャフトのクランクピンに回転自由に装着されるとともに、前記第1リンクに第2連結ピンを介して連結される第2リンクと、
前記第2リンクに第3連結ピンを介して連結され、シリンダブロックに設けられた支点を中心に揺動する第3リンクとから構成される、
クランクとピストンとを締結する複リンク式ピストン・クランク機構を備える請求項1ないし8のいずれか一つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。 A first link coupled to the piston via a first coupling pin;
A second link that is rotatably mounted on a crankpin of the crankshaft and connected to the first link via a second connecting pin;
A third link that is connected to the second link via a third connection pin and swings about a fulcrum provided on the cylinder block;
The in-cylinder direct injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, further comprising a multi-link type piston / crank mechanism for fastening the crank and the piston.
吸気ポート内に設けられ、前記燃焼室内に吸気スワールを生起するスワール生成手段と、
前記燃焼室内のガス流動強さとして、機関回転数及び前記スワール生成手段の開度に基づいて吸気弁近傍のガス流動強さを予測し、機関回転数に基づいてピストン挙動によるガス流動強さを予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測した吸気弁近傍のガス流動強さとピストン挙動によるガス流動強さとに応じて前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber defined by the piston of the internal combustion engine;
A swirl generating means provided in the intake port for generating an intake swirl in the combustion chamber;
As the gas flow strength in the combustion chamber, the gas flow strength near the intake valve is predicted based on the engine speed and the opening of the swirl generating means, and the gas flow strength due to the piston behavior is calculated based on the engine speed. Prediction means to predict;
Fuel injection control means for controlling the fuel injection timing of the fuel injection valve according to the gas flow strength in the vicinity of the intake valve predicted by the prediction means and the gas flow strength due to piston behavior;
An in- cylinder direct injection internal combustion engine comprising:
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