JP2009121416A - Internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of suitably achieving both of reduction of oil dilution and restraint of smoke generation. <P>SOLUTION: The internal combustion engine includes a combustion chamber 18, an intake port 19 and an exhaust port 20 communicating with the combustion chamber 18, an intake valve 21 and an exhaust valve 22 for respectively opening and closing the intake port 19 and the exhaust port 20, a fuel injection means 41 capable of split-injecting fuel to the combustion chamber 18 from an intake valve 21 side at multiple times, and an injection period setting means 51 for setting a fuel split-injection period of the fuel injection means 41 at a front half of an intake valve opening period for opening the intake valve 21 at a combustion chamber 18 side during a cold operation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、燃焼室に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber.

従来、吸気行程中の吸気流に乗るように、シリンダボアサイド（たとえば、２つの吸気弁の間）から対向シリンダボア壁に向けて燃料を燃焼室に直接噴射する、いわゆる、筒内直接噴射式のエンジンが知られている。このような従来の筒内直接噴射式のエンジンとして、例えば、特許文献１に記載されている直噴エンジンの燃料噴射制御装置は、吸気ポートを開閉する吸気弁の開弁量、すなわち、リフト量が所定以上となる時期の前後に分けて２回燃料を噴射することで、燃料と吸気弁との干渉を抑制している。
なお、燃料と吸気弁との干渉を抑制することで、燃料噴霧が吸気弁にあたって飛び散って壁に付着することを防止でき、この結果、スモークが発生することを抑制することができる。 Conventionally, a so-called in-cylinder direct injection type engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber from a cylinder bore side (for example, between two intake valves) toward an opposing cylinder bore wall so as to ride an intake flow during an intake stroke It has been known. As such a conventional in-cylinder direct injection engine, for example, a fuel injection control device for a direct injection engine described in Patent Document 1 is a valve opening amount of an intake valve that opens and closes an intake port, that is, a lift amount. By injecting fuel twice before and after the time when becomes more than a predetermined value, interference between the fuel and the intake valve is suppressed.
By suppressing the interference between the fuel and the intake valve, it is possible to prevent the fuel spray from splashing on the intake valve and sticking to the wall, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of smoke.

特開２００４−１９７７２４号公報JP 2004-197724 A

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている直噴エンジンの燃料噴射制御装置では、例えば、クランクケース底部に貯留されるオイルの希釈を低減しエンジン品質の低下を防止するために、燃料の噴射を複数回に分割し噴射休止期間を設けて間欠的に噴射すると、燃料の噴射開始からエンジン回転数や負荷率に基づいて設定される所定量の噴射量を噴射終了するまでの期間が相対的に長くなり、この結果、例えば、燃料噴射期間の後半が圧縮行程にかかってしまうなどして、混合気の混合時間、気化時間が不足し冷間時にて燃焼悪化やスモークの発生をまねくなどの不具合が生じるおそれがある。すなわち、吸気弁のリフト量が所定以上となる時期の前後の期間に分けて燃料を噴射し燃料と吸気弁との干渉を抑制することでスモークの発生を抑制する構成と、燃料の噴射を複数回に分割し噴射休止期間を設けて間欠的に燃料を噴射することでオイルの希釈を低減する構成とを単純に組み合わせだけでは、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができなかった。   However, in the fuel injection control device for a direct injection engine described in Patent Document 1 described above, for example, in order to reduce dilution of oil stored in the bottom of the crankcase and prevent deterioration of engine quality, fuel injection is performed. Is divided into a plurality of times, and an injection suspension period is provided to intermittently inject the fuel, the period from the start of fuel injection until the end of injection of a predetermined amount of injection set based on the engine speed and load factor is relative As a result, for example, the latter half of the fuel injection period takes the compression stroke, and the mixing time and vaporization time of the air-fuel mixture are insufficient, which leads to deterioration of combustion and generation of smoke when cold. There is a risk of malfunction. In other words, the fuel injection is divided into periods before and after the time when the lift amount of the intake valve becomes greater than or equal to a predetermined period, and the configuration of suppressing the occurrence of smoke by suppressing the interference between the fuel and the intake valve, and the fuel injection A simple combination with a configuration that reduces the dilution of the oil by intermittently injecting the fuel by dividing it into injections and intermittently injecting the fuel makes it possible to properly reduce the oil dilution and suppress the occurrence of smoke. I could not.

そこで本発明は、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができる内燃機関を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can properly reduce oil dilution and suppress the occurrence of smoke.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、燃焼室と、前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁側から前記燃焼室に燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、冷間時に前記燃料噴射手段による前記燃料の分割噴射期間を前記吸気弁が前記燃焼室側に開弁する吸気弁開弁期間の前半側に設定する噴射期間設定手段とを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes a combustion chamber, an intake port and an exhaust port communicating with the combustion chamber, an intake valve capable of opening and closing the intake port and the exhaust port, and An exhaust valve, a fuel injection means capable of dividing and injecting fuel into the combustion chamber from the intake valve side in a plurality of times, and the intake valve is configured to perform the divided injection period of the fuel by the fuel injection means when cold. And an injection period setting means that is set on the first half side of the intake valve opening period that opens to the chamber side.

請求項２に係る発明による内燃機関では、前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の中心時期を前記吸気弁の前記燃焼室側への移動量が最大となる最大リフト時期より前の時期に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the injection period setting means sets the central timing of the divided injection period to a timing before the maximum lift timing at which the amount of movement of the intake valve to the combustion chamber side is maximum. It is characterized by setting.

請求項３に係る発明による内燃機関では、前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の終了時期を前記吸気弁の前記燃焼室側への移動量が最大となる最大リフト時期より前の時期に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to a third aspect of the present invention, the injection period setting means sets the end timing of the divided injection period to a timing before the maximum lift timing at which the amount of movement of the intake valve toward the combustion chamber becomes maximum. It is characterized by setting.

請求項４に係る発明による内燃機関では、前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の開始時期を前記燃料噴射手段から噴射された燃料噴霧が前記吸気弁と干渉しうる干渉期間より前の時期に設定し、前記分割噴射期間の終了時期を前記干渉期間内の時期に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention, the injection period setting means sets the start timing of the divided injection period before the interference period during which the fuel spray injected from the fuel injection means can interfere with the intake valve. And the end timing of the divided injection period is set to a timing within the interference period.

本発明に係る内燃機関によれば、冷間時に燃料噴射手段による燃料の分割噴射期間を吸気弁開弁期間の前半側に設定するので、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができる。   According to the internal combustion engine of the present invention, since the fuel split injection period by the fuel injection means is set to the first half of the intake valve opening period when cold, it is possible to properly reduce oil dilution and suppress smoke generation. can do.

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図１は、本発明の実施例に係るエンジンを表す概略構成図、図２は、本発明の実施例に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図３は、本発明の実施例に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図、図４は、本発明の実施例に係るエンジンと比較例に係るエンジンとの分割噴射期間を比較するタイムチャートである。   1 is a schematic configuration diagram illustrating an engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view including a combustion chamber of the engine according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the engine speed of the engine, the load factor, and the number of fuel injection divisions, and FIG. 4 compares the division injection periods of the engine according to the embodiment of the present invention and the engine according to the comparative example. It is a time chart.

本実施例に係る内燃機関としてのエンジン１０は、図１、図２に示すように、乗用車、トラックなどの車両に搭載され、後述するインジェクタ４１によって燃料噴霧４１ａ（図２参照）を燃焼室１８に直接噴射する多気筒筒内噴射式のエンジンであり、シリンダボア１３内に往復運動可能に設けられるピストン１４が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 10 as an internal combustion engine according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck, and a fuel spray 41 a (see FIG. 2) is injected into the combustion chamber 18 by an injector 41 described later. This is a multi-cylinder in-cylinder injection type engine that directly injects into the cylinder bore 13, and a series of 4 consisting of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke, while the piston 14 provided in the cylinder bore 13 is capable of reciprocating twice. It is a so-called four-cycle engine that performs a stroke.

このエンジン１０は、多気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。なお、このクランクケース１５の底部には、エンジン１０の各部に供給されるオイルが貯留されている。   The engine 10 is a multi-cylinder in-cylinder injection type, and a cylinder head 12 is fastened on a cylinder block 11. A plurality of cylinder bores 13 formed in the cylinder block 11 can move pistons 14 up and down. It is mated. A crankcase 15 is fastened to the lower part of the cylinder block 11, and a crankshaft 16 is rotatably supported in the crankcase 15. Each piston 14 is connected to the crankshaft 16 via a connecting rod 17. Has been. Note that oil supplied to each part of the engine 10 is stored at the bottom of the crankcase 15.

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。燃焼室１８は、燃料と空気との混合気が燃焼可能であり、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。   The combustion chamber 18 is constituted by the wall surface of the cylinder bore 13 in the cylinder block 11, the lower surface of the cylinder head 12, and the top surface of the piston 14, and the combustion chamber 18 has a high central portion at the upper portion (lower surface of the cylinder head 12). It has a pent roof shape that is slanted. In the combustion chamber 18, a mixture of fuel and air can be combusted, and an intake port 19 and an exhaust port 20 are formed facing the upper portion of the combustion chamber 18, that is, the lower surface of the cylinder head 12. The lower ends of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are located with respect to the intake port 19 and the exhaust port 20, respectively. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 are supported by the cylinder head 12 so as to be movable in the axial direction, and are urged and supported in a direction (upward in FIG. 1) for closing the intake port 19 and the exhaust port 20. ing. An intake camshaft 23 and an exhaust camshaft 24 are rotatably supported on the cylinder head 12, and the intake cam 25 and the exhaust cam 26 are in contact with upper ends of the intake valve 21 and the exhaust valve 22.

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。   Although not shown, an endless timing chain is wound around the crankshaft sprocket fixed to the crankshaft 16 and the camshaft shaft sprockets fixed to the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24, respectively. The crankshaft 16, the intake camshaft 23, and the exhaust camshaft 24 can be interlocked.

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。   Accordingly, when the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 rotate in synchronization with the crankshaft 16, the intake cam 25 and the exhaust cam 26 move up and down the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at a predetermined timing. 19 and the exhaust port 20 can be opened and closed so that the intake port 19 and the combustion chamber 18 can communicate with the combustion chamber 18 and the exhaust port 20, respectively. In this case, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are set to rotate once (360 degrees) while the crankshaft 16 rotates twice (720 degrees). Therefore, the engine 10 executes the four strokes of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke while the crankshaft 16 rotates twice. At this time, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are set to one. It will rotate.

また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７，２８となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。   Further, the valve mechanism of the engine 10 is a variable valve timing-intelligent (VVT) mechanism 27 or 28 that controls the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at an optimal opening / closing timing according to the operating state. It has become. The intake / exhaust variable valve mechanisms 27, 28 as variable valve means are configured by providing VVT controllers 29, 30 at the shaft ends of the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24. 32, the phase of the camshafts 23 and 24 with respect to the cam sprocket is changed by causing the hydraulic pressure from 32 to act on the advance chamber and retard chamber (not shown) of the VVT controllers 29 and 30, and the opening / closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is changed. Can be advanced or retarded. In this case, the intake / exhaust variable valve operating mechanisms 27, 28 advance or retard the opening / closing timing while keeping the operating angle (opening period) of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 constant. Further, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are provided with cam position sensors 33 and 34 for detecting their rotational phases.

吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の空気流動方向下流側にスロットル弁３９を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されており、このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。このインジェクタ４１は、燃焼室１８に生成される吸気流動に燃料が乗るように該燃料を噴射可能である。各気筒に装着されるインジェクタ４１は、デリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には、高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。   A surge tank 36 is connected to the intake port 19 via an intake manifold 35, and an intake pipe 37 is connected to the surge tank 36. An air cleaner 38 is attached to an air intake port of the intake pipe 37. . An electronic throttle device 40 as a load adjusting means having a throttle valve 39 is provided downstream of the air cleaner 38 in the air flow direction. Further, the cylinder head 12 is provided with an injector (fuel injection valve) 41 as fuel injection means for directly injecting fuel into the combustion chamber 18, and this injector 41 is positioned on the intake port 19 side in the vertical direction. Are inclined at a predetermined angle. The injector 41 can inject the fuel so that the fuel gets on the intake air flow generated in the combustion chamber 18. An injector 41 attached to each cylinder is connected to a delivery pipe 42, and a high pressure fuel pump (fuel pump) 44 is connected to the delivery pipe 42 via a high pressure fuel supply pipe 43. Further, the cylinder head 12 is provided with a spark plug 45 that is located above the combustion chamber 18 and ignites the air-fuel mixture.

一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。   On the other hand, an exhaust pipe 47 is connected to the exhaust port 20 via an exhaust manifold 46. The exhaust pipe 47 is a three-way element that purifies harmful substances such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust gas. Catalysts 48 and 49 are mounted. Further, the engine 10 is provided with a starter motor 50 that performs cranking. When an unillustrated pinion gear meshes with the ring gear when the engine is started, the rotational force is transmitted from the pinion gear to the ring gear to rotate the crankshaft 16. Can do.

ところで、車両にはマイクロコンピュータを中心として構成されエンジン１０の各部を制御可能な電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５などを制御可能となっている。即ち、吸気管３７の空気流動方向上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力している。ここで、ＥＣＵ５１は、検出されたスロットル開度や吸入空気量に基づいて内燃機関負荷としてのエンジン負荷（負荷率）を算出することができる。アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、エンジン１０のクランク角度を検出するクランク角度検出手段としてのクランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１６の回転速度に対応し、このクランクシャフト１６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１６の回転数、すなわち、エンジン１０のエンジン回転数も高くなる。   By the way, the vehicle is equipped with an electronic control unit (ECU) 51 that is configured around a microcomputer and can control each part of the engine 10, and the ECU 51 can control the injector 41, the spark plug 45, and the like. Yes. That is, an air flow sensor 52 and an intake air temperature sensor 53 are mounted on the upstream side of the air flow direction of the intake pipe 37, and an intake pressure sensor 54 is provided in the surge tank 36, and the measured intake air amount and intake air temperature are measured. The intake pressure (intake pipe negative pressure) is output to the ECU 51. In addition, a throttle position sensor 55 is attached to the electronic throttle device 40, and the current throttle opening is output to the ECU 51. Here, the ECU 51 can calculate the engine load (load factor) as the internal combustion engine load based on the detected throttle opening and intake air amount. The accelerator position sensor 56 outputs the current accelerator opening to the ECU 51. Further, a crank angle sensor 57 serving as a crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine 10 outputs the detected crank angle of each cylinder to the ECU 51, and the ECU 51 performs an intake stroke in each cylinder based on the detected crank angle. In addition to determining the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke, the engine speed is calculated. Here, the engine speed corresponds to the rotational speed of the crankshaft 16 in other words. If the rotational speed of the crankshaft 16 increases, the rotational speed of the crankshaft 16, that is, the engine rotational speed of the engine 10 also increases. Get higher.

また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の排気ガス流動方向上流側にエンジン１０の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ６０、排気ガス流動方向下流側に酸素センサ６１が設けられている。Ａ／Ｆセンサ６０は、三元触媒４８に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、検出した空燃比をＥＣＵ５１に出力し、酸素センサ６１は、三元触媒４８から排出された後の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。このＡ／Ｆセンサ６０により検出された空燃比（推定空燃比）は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比（理論空燃比）をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、Ａ／Ｆセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをＥＣＵ５１にフィードバックすることにより燃料噴射量を補正し、燃焼を運転状態に合わせた最適な燃焼状態に制御可能となる。   The cylinder block 11 is provided with a water temperature sensor 58 that detects the engine cooling water temperature, and outputs the detected engine cooling water temperature to the ECU 51. The delivery pipe 42 communicating with each injector 41 is provided with a fuel pressure sensor 59 that detects the fuel pressure, and outputs the detected fuel pressure to the ECU 51. On the other hand, the exhaust pipe 47 is provided with an A / F sensor 60 that detects the air-fuel ratio of the engine 10 upstream of the three-way catalyst 48 in the exhaust gas flow direction, and an oxygen sensor 61 downstream of the exhaust gas flow direction. The A / F sensor 60 detects the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas before being introduced into the three-way catalyst 48, outputs the detected air-fuel ratio to the ECU 51, and the oxygen sensor 61 is discharged from the three-way catalyst 48. Thereafter, the oxygen concentration of the exhaust gas is detected, and the detected oxygen concentration is output to the ECU 51. The air-fuel ratio (estimated air-fuel ratio) detected by the A / F sensor 60 is used for feedback control of the air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) of the mixed gas composed of intake air and fuel. That is, the A / F sensor 60 detects the exhaust air-fuel ratio from the rich range to the lean range from the oxygen concentration in the exhaust gas and the unburned gas concentration, and feeds this back to the ECU 51 to correct the fuel injection amount. Thus, the combustion can be controlled to an optimum combustion state that matches the operating state.

従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。   Therefore, the ECU 51 drives the high-pressure fuel pump 44 based on the detected fuel pressure so that the fuel pressure becomes a predetermined pressure, and also detects the detected intake air amount, intake air temperature, intake pressure, throttle opening, accelerator opening. The fuel injection amount (fuel injection period), the injection timing, the ignition timing, etc. are determined based on the engine operating state such as the engine speed and the engine cooling water temperature, and the injector 41 and the spark plug 45 are driven to perform the fuel injection and ignition. Execute. Further, the ECU 51 feeds back the detected oxygen concentration of the exhaust gas to correct the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes stoichiometric (theoretical air-fuel ratio).

また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。   The ECU 51 can control the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 based on the engine operating state. That is, when the temperature is low, the engine is started, the engine is idle, or the load is light, the exhaust gas blows back into the intake port 19 or the combustion chamber 18 by eliminating the overlap between the exhaust valve 22 closing timing and the intake valve 21 opening timing. Reduce the amount to enable stable combustion and improved fuel efficiency. Further, at the time of medium load, by increasing the overlap, the internal EGR rate is increased to improve the exhaust gas purification efficiency, and the pumping loss is reduced to improve the fuel consumption. Further, at the time of high-load low-medium rotation, the closing timing of the intake valve 21 is advanced, thereby reducing the amount of intake air that blows back to the intake port 19 and improving the volume efficiency. At the time of high load and high rotation, the closing timing of the intake valve 21 is retarded in accordance with the rotation speed, so that the timing is adjusted to the inertial force of the intake air and the volume efficiency is improved.

上記のように構成されるエンジン１０では、ピストン１４がシリンダボア１３内を下降することで、吸気ポート１９を介して燃焼室１８内に空気が吸入され（吸気行程）、このピストン１４が吸気行程下死点を経てシリンダボア１３内を上昇することで空気が圧縮される（圧縮行程）。このとき、吸気行程又は圧縮行程にてインジェクタ４１から燃焼室１８内へ燃料が噴射され、この燃料と空気とが混合して混合気を形成する。そして、ピストン１４が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ４５により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１４を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン１４が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート２０を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン１４のシリンダボア１３内での往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１６に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン１４は、カウンタウェイトと共にクランクシャフト１６が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１６の回転に伴ってシリンダボア１３内を往復する。このクランクシャフト１６が２回転することで、ピストン１４はシリンダボア１３を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室１８内で１回の爆発が行われる。   In the engine 10 configured as described above, when the piston 14 descends in the cylinder bore 13, air is sucked into the combustion chamber 18 through the intake port 19 (intake stroke), and the piston 14 falls under the intake stroke. The air is compressed by moving up in the cylinder bore 13 through the dead center (compression stroke). At this time, fuel is injected into the combustion chamber 18 from the injector 41 in the intake stroke or compression stroke, and this fuel and air mix to form an air-fuel mixture. When the piston 14 approaches the top dead center of the compression stroke, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 45, the air-fuel mixture burns, and the piston 14 is lowered by the combustion pressure (expansion stroke). The air-fuel mixture after combustion is discharged as exhaust gas through the exhaust port 20 when the piston 14 rises again toward the top dead center of the intake stroke via the expansion stroke bottom dead center (exhaust stroke). The reciprocating motion of the piston 14 in the cylinder bore 13 is transmitted to the crankshaft 16 through the connecting rod 17, where it is converted into a rotational motion and taken out as an output. When 16 further rotates due to inertial force, the cylinder bore 13 reciprocates as the crankshaft 16 rotates. By rotating the crankshaft 16 twice, the piston 14 reciprocates the cylinder bore 13 twice, during which a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke is performed, and once in the combustion chamber 18. Explosion takes place.

なお、本実施例のエンジン１０は、運転条件に対応して２つの燃焼形態を利用している。この２つの燃焼形態は、圧縮行程時に燃料噴射を行うことで混合気を点火プラグ４５近傍に集中させ成層化し空燃比がリーン（酸素過多雰囲気）状態での運転を実現可能とする成層燃焼と、吸気行程時に燃料噴射を行い、十分な混合時間をとることで、燃焼室全体に噴霧を均質に分散させ空燃比がストイキ（理論空燃比）状態での運転を実現可能とする均質燃焼である。ここでは、エンジン１０は、ピストン１４の頂面の吸気側部分に成層燃焼を成立させるための凹状のキャビティ１４ａ（図２参照）が形成されている。本実施例のエンジン１０は、エンジン回転数とスロットル開度とに基づいて燃料噴射モードを決定しており、例えば、全運転条件の中で比較的低負荷および低回転の運転領域にて成層燃焼を行う一方、比較的高負荷および高回転の運転領域にて均質燃焼を行う。   In addition, the engine 10 of a present Example utilizes the two combustion forms corresponding to an operating condition. In these two combustion modes, stratified combustion that enables fuel-injection during the compression stroke to concentrate the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug 45 and stratify to realize operation in a lean (oxygen-rich atmosphere) state. By performing fuel injection during the intake stroke and taking a sufficient mixing time, the spray is homogeneously dispersed throughout the combustion chamber, so that the operation with the air-fuel ratio stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) can be realized. Here, in the engine 10, a concave cavity 14 a (see FIG. 2) for forming stratified combustion is formed in the intake side portion of the top surface of the piston 14. The engine 10 according to the present embodiment determines the fuel injection mode based on the engine speed and the throttle opening. For example, stratified combustion is performed in a relatively low load and low rotation operating range in all operating conditions. On the other hand, homogeneous combustion is performed in a relatively high load and high speed operation region.

ここで、本実施例のエンジン１０は、燃料噴射手段としてのインジェクタ４１による燃料の噴射を複数回に分けて分割噴射すると共に、冷間時においてこの分割噴射期間を吸気弁２１の開弁期間の前半側に設定することで、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを両立している。   Here, the engine 10 of the present embodiment divides the fuel injection by the injector 41 as the fuel injection means into a plurality of divided injections, and at the time of cold, this divided injection period is the opening period of the intake valve 21. By setting it to the first half side, both reduction of oil dilution and suppression of smoke generation are achieved.

なお、エンジン１０の冷間時判定は、例えば、ＥＣＵ５１により、エンジン冷却水温が予め設定される所定の温度より低いか否かで判定すればよい。すなわち、ＥＣＵ５１は、エンジン冷却水温が予め設定される所定の温度より低い場合にエンジン１０を冷間時であると判定する一方、エンジン冷却水温が予め設定される所定の温度より高い場合に温間時（通常運転時）であると判定する。   The determination of when the engine 10 is cold may be made, for example, by determining whether the engine coolant temperature is lower than a predetermined temperature set in advance by the ECU 51. That is, the ECU 51 determines that the engine 10 is cold when the engine cooling water temperature is lower than a predetermined temperature set in advance, while warming when the engine cooling water temperature is higher than the predetermined temperature set in advance. It is determined that it is the hour (during normal operation).

具体的には、上述したインジェクタ４１は、吸気弁２１側から燃焼室１８に向けて燃料を複数回に分けて分割噴射可能である。インジェクタ４１による分割噴射の分割数は、ＥＣＵ５１によりエンジン回転数、負荷率に基づいて設定される。すなわち、ＥＣＵ５１は、現時点のエンジン１０のエンジン回転数と負荷率とから、必要な燃料噴射量を算出し設定するとともに、例えば、図３に示すマップを用いて、噴射の分割数を設定する。ここで、図３は、エンジン回転数と負荷率に基づいて噴射の分割数（たとえばｎ１、ｎ２、・・・、ｎ５）を求めるためにＥＣＵ５１の記憶部に記憶されているマップの一例であり、予め実験等により作成されたものである。図３は、縦軸を負荷率、横軸をエンジン回転数としている。   Specifically, the injector 41 described above can divide and inject fuel into a plurality of times from the intake valve 21 side toward the combustion chamber 18. The division number of the divided injection by the injector 41 is set by the ECU 51 based on the engine speed and the load factor. That is, the ECU 51 calculates and sets a required fuel injection amount from the current engine speed and load factor of the engine 10, and sets the number of injection divisions using, for example, a map shown in FIG. Here, FIG. 3 is an example of a map stored in the storage unit of the ECU 51 for obtaining the number of injection divisions (for example, n1, n2,..., N5) based on the engine speed and the load factor. , Created in advance by experiments or the like. In FIG. 3, the vertical axis represents the load factor and the horizontal axis represents the engine speed.

そして、インジェクタ４１は、ＥＣＵ５１によって設定された燃料噴射量及び分割数に基づいて、燃料の噴射を複数回に分割し噴射休止期間を設けて間欠的に燃焼室１８に燃料を噴射する。したがって、例えば、冷間時に必要な燃料噴射量の総量を一回で噴射する場合と比較して、複数回に分割された短い期間で燃料が噴射されることとなり、一回の噴射による燃料噴霧４１ａの噴射量を低減することができる。このため、一回の燃料噴霧４１ａは、インジェクタ４１から短い期間内に噴射されることになるので、燃料の噴霧のペネトレーション（貫徹力）を低く抑えることができる。すなわち、インジェクタ４１により燃料を分割噴射する場合の燃料噴霧４１ａでは、個々の噴霧期間が短くなることで噴霧のペネトレーションが低下することにより、ピストン１４の頂面及びシリンダボア１３の壁面に燃料が付着することを抑制することができる。よって、燃料噴霧４１ａを分割噴射する場合には、燃焼室１８の内壁面に燃料が付着することを抑制することができ、シリンダボア１３の壁面に付着した燃料がピストンリングを介してクランクケース１５の底部に貯留されるオイルに流れ込むことを抑制することができる。この結果、オイルが希釈してエンジン品質を低下させることを防止することができ、また、未燃ＨＣ（炭化水素）の発生やスモークの発生を抑制することができる。   The injector 41 divides the fuel injection into a plurality of times based on the fuel injection amount and the number of divisions set by the ECU 51, and intermittently injects the fuel into the combustion chamber 18 with an injection pause period. Therefore, for example, fuel is injected in a short period divided into a plurality of times as compared with a case where the total amount of fuel injection required at the time of cold is injected at one time. The injection amount of 41a can be reduced. For this reason, since one fuel spray 41a is injected from the injector 41 within a short period of time, the penetration (penetration force) of fuel spray can be kept low. That is, in the fuel spray 41a when the fuel is dividedly injected by the injector 41, the fuel adheres to the top surface of the piston 14 and the wall surface of the cylinder bore 13 by decreasing the spray penetration due to the shortening of each spray period. This can be suppressed. Therefore, when the fuel spray 41a is divided and injected, it is possible to prevent the fuel from adhering to the inner wall surface of the combustion chamber 18, and the fuel adhering to the wall surface of the cylinder bore 13 can reach the crankcase 15 via the piston ring. It can suppress flowing into the oil stored at the bottom. As a result, it is possible to prevent the oil from diluting and degrading the engine quality, and it is possible to suppress the generation of unburned HC (hydrocarbon) and smoke.

ところで、上記のようにインジェクタ４１により燃料を分割噴射する場合、燃料の噴射開始から、エンジン回転数や負荷率に基づいて設定される所定量の噴射量を噴射終了するまでの分割噴射期間が相対的に長くなり、この結果、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができないおそれがある。   By the way, when the fuel is divided and injected by the injector 41 as described above, the divided injection period from the start of fuel injection to the end of the injection of a predetermined amount set based on the engine speed and the load factor is relative. As a result, there is a possibility that reduction in oil dilution and suppression of smoke generation cannot be properly achieved.

そこで、噴射期間設定手段としてのＥＣＵ５１は、図４に示すように、冷間時において、均質燃焼の吸気行程時に、インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間を吸気弁２１が燃焼室１８側に開弁する吸気弁開弁期間の前半側に設定している。吸気弁開弁期間は、吸気弁２１が吸気ポート１９を完全に閉鎖している状態から燃焼室１８側の最大開度まで移動し再び閉鎖状態となるまでの期間である。さらに具体的には、ＥＣＵ５１は、インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間の中心時期Ｔ２を吸気弁２１の最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定する。インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間の中心時期Ｔ２は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１と終了時期Ｔ３との中間の時期である。吸気弁２１の最大リフト時期ｔ２は、吸気弁２１の燃焼室１８側への移動量、すなわち、リフト量が最大となる時期である。   Therefore, as shown in FIG. 4, the ECU 51 as the injection period setting means opens the intake valve 21 to the combustion chamber 18 side during the split injection period of the fuel by the injector 41 during the cold combustion and the homogeneous combustion intake stroke. This is set to the first half of the intake valve opening period. The intake valve opening period is a period until the intake valve 21 moves from the state where the intake port 19 is completely closed to the maximum opening on the combustion chamber 18 side and is closed again. More specifically, the ECU 51 sets the central timing T2 of the fuel split injection period by the injector 41 to a timing before the maximum lift timing t2 of the intake valve 21. The center timing T2 of the fuel split injection period by the injector 41 is an intermediate time between the start timing T1 and the end timing T3 of the split injection period. The maximum lift timing t2 of the intake valve 21 is a timing at which the amount of movement of the intake valve 21 toward the combustion chamber 18, that is, the lift amount becomes maximum.

ここでは、ＥＣＵ５１は、インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間の終了時期Ｔ３を最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定する。さらに言えば、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１をインジェクタ４１から噴射された燃料噴霧が吸気弁２１と干渉しうる干渉期間より前の時期に設定し、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を干渉期間内の時期に設定する。吸気弁２１と噴霧との干渉期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間であり、冷間時、温間時ともにほぼ同じであり、エンジン１０の仕様等から一義的に定まる期間である。ここでは、干渉期間の開始時期ｔ１とインジェクタ４１による燃料の分割噴射期間の中心時期Ｔ２とをほぼ一致させている。   Here, the ECU 51 sets the end timing T3 of the fuel split injection period by the injector 41 to a timing before the maximum lift timing t2. Furthermore, the ECU 51 sets the start timing T1 of the divided injection period to a time before the interference period during which the fuel spray injected from the injector 41 can interfere with the intake valve 21, and interferes with the end timing T3 of the divided injection period. Set to a time within the period. The interference period between the intake valve 21 and the spray is a period from time t1 to time t3, which is substantially the same for both the cold time and the warm time, and is a period uniquely determined from the specifications of the engine 10 and the like. Here, the start timing t1 of the interference period and the central timing T2 of the fuel split injection period by the injector 41 are substantially matched.

次に、図４のタイムチャートを参照して、本実施例に係るエンジン１０と比較例に係るエンジンとの分割噴射期間を比較する。   Next, with reference to the time chart of FIG. 4, the divided injection periods of the engine 10 according to the present embodiment and the engine according to the comparative example are compared.

まず、比較例１のエンジンは、分割噴射期間を吸気弁２１と燃料噴霧とが干渉しうる干渉期間を挟んで前後に２回の分割噴射期間に分けている。この場合、分割噴射期間と干渉期間とが重なる期間がないことから燃料噴霧と吸気弁２１との干渉を回避することができ、この点ではスモークの発生を抑制することができる。しかしながら、比較例１のエンジンは、燃料を分割噴射しているために燃料の噴射開始から噴射終了するまでの期間が相対的に長くなる上、２回目の分割噴射期間が干渉期間後に設定されていることから、この２回目の分割噴射期間が圧縮行程にかかってしまうなどして、混合気の混合時間、気化時間が不足し、結果的に、燃焼悪化やスモークの発生をまねくなどの不具合が生じるおそれがある。   First, the engine of Comparative Example 1 divides the divided injection period into two divided injection periods before and after the interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray can interfere with each other. In this case, since there is no period in which the divided injection period and the interference period overlap, the interference between the fuel spray and the intake valve 21 can be avoided, and the occurrence of smoke can be suppressed in this respect. However, in the engine of Comparative Example 1, since the fuel is divided and injected, the period from the start of fuel injection to the end of the injection becomes relatively long, and the second divided injection period is set after the interference period. As a result, the second split injection period takes the compression stroke, resulting in insufficient mixing time and vaporization time of the air-fuel mixture, resulting in problems such as deterioration of combustion and generation of smoke. May occur.

また、比較例２のエンジンは、分割噴射期間を吸気弁２１と燃料噴霧とが干渉しうる干渉期間の前の期間に設定し、分割噴射期間の終了時期も干渉期間の前の時期に設定している。この場合、比較例１と同様に分割噴射期間と干渉期間とが重なる期間がないことから燃料噴霧と吸気弁２１との干渉を回避することができ、この点ではスモークの発生を抑制することができる。しかしながら、分割噴射期間の前半側が排気行程にかかってしまうなどして、排気弁２２が開弁した状態の排気ポート２０を介して、インジェクタ４１から噴射された燃料が燃焼室１８を吹き抜けてしまうおそれがあり、結果的に、燃費の悪化やエミッション性の悪化をまねくおそれがある。   In the engine of Comparative Example 2, the split injection period is set to a period before the interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray can interfere, and the end timing of the split injection period is also set to a time before the interference period. ing. In this case, as in Comparative Example 1, there is no period in which the divided injection period and the interference period overlap, so that interference between the fuel spray and the intake valve 21 can be avoided, and in this respect, the occurrence of smoke can be suppressed. it can. However, the fuel injected from the injector 41 may blow through the combustion chamber 18 through the exhaust port 20 with the exhaust valve 22 opened, such as the first half of the divided injection period being involved in the exhaust stroke. As a result, there is a risk of deterioration in fuel consumption and emission.

これに対し、本実施例のエンジン１０は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１を干渉期間より前の時期に設定し、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を干渉期間内の最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定することで、中心時期Ｔ２を最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定し、インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間を吸気弁２１の吸気弁開弁期間の前半側に設定している。したがって、燃料の分割噴射期間が吸気弁２１と燃料噴霧４１ａとが干渉しうる干渉期間と重なる期間があることから、燃料を分割噴射しているために燃料の噴射開始から噴射終了までの期間が相対的に長くなっても、分割噴射期間の終了時期Ｔ３が圧縮行程にかかってしまうなどして、混合気の混合時間、気化時間が不足することを防止することができる。この結果、燃焼悪化やスモークの発生をまねくなどの不具合が生じることを防止することができる。   In contrast, the engine 10 of this embodiment sets the start timing T1 of the split injection period to a time before the interference period, and sets the end timing T3 of the split injection period to a time before the maximum lift time t2 within the interference period. Thus, the center timing T2 is set to a timing before the maximum lift timing t2, and the fuel split injection period by the injector 41 is set to the first half of the intake valve opening period of the intake valve 21. Therefore, since there is a period in which the fuel split injection period overlaps with the interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray 41a can interfere with each other, there is a period from the start of fuel injection to the end of injection because fuel is split-injected. Even if the length becomes relatively long, it is possible to prevent the mixture time and vaporization time of the air-fuel mixture from becoming insufficient because the end timing T3 of the divided injection period is applied to the compression stroke. As a result, it is possible to prevent problems such as deterioration of combustion and occurrence of smoke.

さらに、燃料の分割噴射期間が吸気弁２１と燃料噴霧４１ａとが干渉しうる干渉期間と重なる期間があることから、燃料を分割噴射しているために燃料の噴射開始から噴射終了までの期間が相対的に長くなっても、分割噴射期間の開始時期Ｔ１が排気行程にかかってしまうなどして、排気弁２２が開弁した状態の排気ポート２０を介して、インジェクタ４１から噴射された燃料が燃焼室１８を吹き抜けてしまうことを防止することができる。この結果、燃費の悪化やエミッション性の悪化をまねくことを防止することができる。   Furthermore, since there is a period in which the fuel split injection period overlaps with an interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray 41a can interfere with each other, there is a period from the start of fuel injection to the end of injection because fuel is split. Even if it becomes relatively long, the fuel injected from the injector 41 through the exhaust port 20 with the exhaust valve 22 opened, for example, the start timing T1 of the divided injection period is applied to the exhaust stroke. Blowing through the combustion chamber 18 can be prevented. As a result, it is possible to prevent deterioration in fuel consumption and emission.

また、オイル希釈の低減だけを考慮すれば、燃料噴霧４１ａが直接シリンダボア１３の壁面にあたらないように、できるだけ早い時期に分割噴射を開始した方がよいが、この場合、インジェクタ４１からピストン１４までの距離が短いピストン１４の上死点位置にて全ての燃料噴霧４１ａがピストン１４の頂面にあたり当該頂面に燃料が付着し、結果的に、スモークが増えてしまうおそれがある。しかしながら、本実施例のエンジン１０は、燃料の分割噴射期間と干渉期間とが重なる期間があることから、分割噴射期間の開始時期Ｔ１が必要以上に早い時期になってしまうことを防止することができるので、スモークを適正に抑制することができる。   Further, considering only the reduction of oil dilution, it is better to start the divided injection as early as possible so that the fuel spray 41a does not directly hit the wall surface of the cylinder bore 13, but in this case, from the injector 41 to the piston 14 The fuel spray 41a hits the top surface of the piston 14 at the top dead center position of the piston 14 having a short distance, and the fuel adheres to the top surface. As a result, smoke may increase. However, since the engine 10 of this embodiment has a period in which the fuel split injection period and the interference period overlap, it is possible to prevent the start timing T1 of the split injection period from being earlier than necessary. Since it can, smoke can be suppressed appropriately.

そして、本実施例のエンジン１０は、燃料の分割噴射期間と干渉期間とが重なる期間があるものの、当該重なる期間が吸気弁２１の吸気弁開弁期間の前半側に設定されていることから、インジェクタ４１から噴射される燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度を比較的小さくすることができる。すなわち、吸気弁開弁期間の前半側では、吸気弁２１は最大リフト位置に到達するまで燃焼室１８の内方に向かう方向に移動している。したがって、インジェクタ４１から燃焼室１８の内方に噴射される燃料噴霧４１ａの噴射方向と、吸気弁２１の移動方向とがほぼ同方向となる。このため、インジェクタ４１から噴射される燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度は、燃料噴霧４１ａの噴射方向と吸気弁２１の移動方向とがほぼ逆方向となる吸気弁開弁期間後半側での相対速度と比較して、十分に小さくなる。この結果、分割噴射期間と干渉期間とが重なる期間において、燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度が早くなる時期が含まれることを回避するように、分割噴射期間を設定することで、インジェクタ４１から噴射される燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉しても、相対速度が十分小さいことから、吸気弁２１にあたって飛び散る燃料噴霧４１ａの量を低減することができ、シリンダボア１３の壁面などに付着する燃料の量を低減することができる。この結果、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができる。   And although the engine 10 of the present embodiment has a period in which the fuel split injection period and the interference period overlap, the overlapping period is set in the first half of the intake valve opening period of the intake valve 21, The relative speed between the fuel spray 41a injected from the injector 41 and the intake valve 21 can be made relatively small. That is, on the first half side of the intake valve opening period, the intake valve 21 moves in the direction toward the inside of the combustion chamber 18 until reaching the maximum lift position. Therefore, the injection direction of the fuel spray 41a injected from the injector 41 into the combustion chamber 18 and the moving direction of the intake valve 21 are substantially the same direction. For this reason, the relative speed between the fuel spray 41a injected from the injector 41 and the intake valve 21 is the latter half of the intake valve opening period in which the injection direction of the fuel spray 41a and the moving direction of the intake valve 21 are substantially opposite. Compared to the relative speed of As a result, by setting the divided injection period so as to avoid a period in which the relative speed between the fuel spray 41a and the intake valve 21 is increased in the period in which the divided injection period and the interference period overlap, the injector Even if the fuel spray 41a injected from the fuel 41 and the intake valve 21 interfere with each other, the relative speed is sufficiently small. Therefore, the amount of the fuel spray 41a scattered on the intake valve 21 can be reduced, and the wall surface of the cylinder bore 13 can be reduced. The amount of fuel adhering can be reduced. As a result, it is possible to properly achieve both reduction of oil dilution and suppression of smoke generation.

なお、エンジン１０の温間時では、図４に示すように、燃料の分割噴射期間が干渉期間内にすべて含まれ、燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉し燃料が飛び散っても、燃焼室１８やシリンダボア１３の壁面の温度が十分に高温であり、飛び散った燃料が蒸発し易いのでスモークの発生を防止できる。また、オイル希釈の低減に関しても油温が高いことから、オイルに燃料が混じってもすぐに蒸発するので問題はない。   When the engine 10 is warm, as shown in FIG. 4, even if the fuel split injection period is included in the interference period and the fuel spray 41 a interferes with the intake valve 21 and the fuel scatters, the combustion chamber The temperature of the wall surface of the cylinder bore 13 and the cylinder bore 13 is sufficiently high, and the scattered fuel easily evaporates, so that smoke can be prevented from being generated. Moreover, since oil temperature is high also about reduction of oil dilution, even if fuel mixes with oil, it will evaporate immediately and there is no problem.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、燃焼室１８と、燃焼室１８に連通する吸気ポート１９及び排気ポート２０と、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉自在な吸気弁２１及び排気弁２２と、吸気弁２１側から燃焼室１８に燃料を複数回に分けて分割噴射可能なインジェクタ４１と、冷間時にインジェクタ４１による燃料の分割噴射期間を吸気弁２１が燃焼室１８側に開弁する吸気弁開弁期間の前半側に設定するＥＣＵ５１とを備える。   According to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the combustion chamber 18, the intake port 19 and the exhaust port 20 that communicate with the combustion chamber 18, and the intake valve that can freely open and close the intake port 19 and the exhaust port 20. 21, the exhaust valve 22, the injector 41 that can divide and inject fuel into the combustion chamber 18 from the intake valve 21 side, and the intake valve 21 in the combustion chamber 18 during the cold injection period of the fuel by the injector 41 when cold. ECU51 set to the first half side of the intake valve opening period which opens to the side.

したがって、インジェクタ４１により所定量の燃料を複数回に分けて分割噴射することから、燃料の噴霧のペネトレーション（貫徹力）を低く抑えることができる。そして、燃料を分割噴射しているために燃料の噴射開始から噴射終了までの期間が相対的に長くなり、このためインジェクタ４１から噴射される燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉しても、ＥＣＵ５１により燃料の分割噴射期間を吸気弁２１の吸気弁開弁期間の前半側に設定することで、燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度が十分小さくなることから、吸気弁２１にあたって飛び散る燃料噴霧４１ａの量を低減することができ、シリンダボア１３の壁面などに付着する燃料の量を低減することができるので、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができる。   Therefore, since the predetermined amount of fuel is divided and injected by the injector 41 in a plurality of times, the fuel spray penetration (penetration force) can be kept low. And since the fuel is divided and injected, the period from the start of fuel injection to the end of injection becomes relatively long, so even if the fuel spray 41a injected from the injector 41 interferes with the intake valve 21, By setting the fuel split injection period to the first half of the intake valve opening period of the intake valve 21 by the ECU 51, the relative speed between the fuel spray 41a and the intake valve 21 becomes sufficiently small. Since the amount of the spray 41a can be reduced and the amount of fuel adhering to the wall surface of the cylinder bore 13 can be reduced, it is possible to appropriately achieve both reduction of oil dilution and suppression of smoke generation.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の中心時期Ｔ２を吸気弁２１の燃焼室１８側への移動量が最大となる最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定する。したがって、吸気弁２１と燃料噴霧４１ａとが干渉しうる干渉期間と燃料の分割噴射期間とが重なる期間において、燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度が早くなる時期が含まれることを回避するように、適正に分割噴射期間を設定することができる。   Furthermore, according to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the ECU 51 causes the maximum lift timing t2 at which the movement amount of the intake valve 21 to the combustion chamber 18 side is maximized during the central timing T2 of the divided injection period. Set earlier. Therefore, it is avoided that the period in which the relative speed between the fuel spray 41a and the intake valve 21 is increased is included in the period in which the interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray 41a can interfere with the fuel split injection period. As described above, the divided injection period can be set appropriately.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を吸気弁２１の燃焼室１８側への移動量が最大となる最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定する。したがって、吸気弁２１と燃料噴霧４１ａとが干渉しうる干渉期間と燃料の分割噴射期間とが重なる期間において、燃料噴霧４１ａと吸気弁２１との相対速度が早くなる時期が含まれることを確実に回避することができる。   Further, according to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the ECU 51 causes the maximum lift timing t2 at which the movement amount of the intake valve 21 to the combustion chamber 18 side is maximized during the end timing T3 of the divided injection period. Set earlier. Therefore, it is ensured that the period in which the relative speed between the fuel spray 41a and the intake valve 21 is increased is included in the period in which the interference period in which the intake valve 21 and the fuel spray 41a can interfere with the fuel split injection period overlaps. It can be avoided.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１をインジェクタ４１から噴射された燃料噴霧４１ａが吸気弁２１と干渉しうる干渉期間より前の時期に設定し、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を干渉期間内の時期に設定する。したがって、分割噴射期間の開始時期Ｔ１を干渉期間より前の時期に設定する一方で終了時期Ｔ３を干渉期間内の時期に設定することで、分割噴射期間が早くなりすぎて排気行程にかかったり、遅くなりすぎて圧縮行程にかかったりすることを防止することができるので、燃費の悪化やエミッション性の悪化を防止することができ、燃焼悪化やスモークの発生をまねくなどの不具合が生じることを防止することができ、オイル希釈の低減とスモーク発生の抑制とを適正に両立することができる。   Furthermore, according to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the ECU 51 determines the start timing T1 of the divided injection period from the interference period in which the fuel spray 41a injected from the injector 41 can interfere with the intake valve 21. The previous timing is set, and the end timing T3 of the divided injection period is set to the timing within the interference period. Therefore, by setting the start timing T1 of the split injection period to a time before the interference period and setting the end timing T3 to a time within the interference period, the split injection period becomes too early and it takes an exhaust stroke, Since it is possible to prevent the compression stroke from becoming too slow, it is possible to prevent deterioration of fuel consumption and emission, and prevent problems such as deterioration of combustion and occurrence of smoke. Therefore, it is possible to appropriately achieve both reduction of oil dilution and suppression of smoke generation.

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１を干渉期間より前の時期に設定し、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を干渉期間内の最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定することで、中心時期Ｔ２を最大リフト時期ｔ２より前の時期に設定するものとして説明したが、これに限らず、インジェクタ４１による燃料の分割噴射期間が概ね吸気弁２１の吸気弁開弁期間の前半側に設定されればよい。例えば、ＥＣＵ５１は、分割噴射期間の開始時期Ｔ１を吸気弁開弁期間よりも前の時期に設定してもよい干渉期間内に設定してもよい。また、ＥＣＵ５１は、例えば、分割噴射期間の終了時期Ｔ３を干渉期間内の最大リフト時期ｔ２より若干後の時期に設定してもよい。   The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the above description, the ECU 51 sets the start timing T1 of the split injection period to a time before the interference period, and sets the end timing T3 of the split injection period to a time before the maximum lift time t2 within the interference period. In the above description, the center time T2 is set to a time before the maximum lift time t2. However, the present invention is not limited to this, and the divided injection period of the fuel by the injector 41 is approximately the first half of the intake valve opening period of the intake valve 21. Should be set. For example, the ECU 51 may set the start timing T1 of the divided injection period within an interference period that may be set to a time before the intake valve opening period. Further, for example, the ECU 51 may set the end timing T3 of the divided injection period to a time slightly after the maximum lift time t2 in the interference period.

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射する種々の筒内直接噴射式内燃機関に用いて好適である。   As described above, the internal combustion engine according to the present invention is suitable for use in various in-cylinder direct injection internal combustion engines that inject fuel directly into a combustion chamber.

本発明の実施例に係るエンジンを表す概略構成図である。It is a schematic block diagram showing the engine which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。It is a fragmentary sectional view containing the combustion chamber of the engine which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図である。It is a diagram showing an example of the relationship between the engine speed of the engine which concerns on the Example of this invention, a load factor, and the frequency | count of division | segmentation of fuel injection. 本発明の実施例に係るエンジンと比較例に係るエンジンとの分割噴射期間を比較するタイムチャートである。It is a time chart which compares the division | segmentation injection period of the engine which concerns on the Example which concerns on the Example of this invention, and the engine which concerns on a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン（内燃機関）
１３ シリンダボア
１４ ピストン
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
４１ インジェクタ（燃料噴射手段）
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ（噴射期間設定手段）
Ｔ１ 分割噴射期間の開始時期
Ｔ２ 分割噴射期間の中心時期
Ｔ３ 分割噴射期間の終了時期
ｔ１ 干渉期間の開始時期
ｔ２ 最大リフト時期
ｔ３ 干渉期間の終了時期 10 Engine (Internal combustion engine)
13 Cylinder bore 14 Piston 18 Combustion chamber 19 Intake port 20 Exhaust port 21 Intake valve 22 Exhaust valve 41 Injector (fuel injection means)
45 Spark plug 51 ECU (injection period setting means)
T1 Start time of the divided injection period T2 Center time of the divided injection period T3 End time of the divided injection period t1 Start time of the interference period t2 Maximum lift time t3 End time of the interference period

Claims (4)

燃焼室と、
前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、
前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁側から前記燃焼室に燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、
冷間時に前記燃料噴射手段による前記燃料の分割噴射期間を前記吸気弁が前記燃焼室側に開弁する吸気弁開弁期間の前半側に設定する噴射期間設定手段とを備えることを特徴とする、
内燃機関。 A combustion chamber;
An intake port and an exhaust port communicating with the combustion chamber;
An intake valve and an exhaust valve that can freely open and close the intake port and the exhaust port;
Fuel injection means capable of dividing and injecting fuel into the combustion chamber from the intake valve side in a plurality of times;
Injection period setting means for setting a split injection period of the fuel by the fuel injection means to the first half side of the intake valve opening period when the intake valve opens to the combustion chamber side when cold. ,
Internal combustion engine. 前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の中心時期を前記吸気弁の前記燃焼室側への移動量が最大となる最大リフト時期より前の時期に設定することを特徴とする、
請求項１に記載の内燃機関。 The injection period setting means sets the central timing of the divided injection period to a timing before the maximum lift timing at which the amount of movement of the intake valve toward the combustion chamber becomes maximum.
The internal combustion engine according to claim 1. 前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の終了時期を前記吸気弁の前記燃焼室側への移動量が最大となる最大リフト時期より前の時期に設定することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。 The injection period setting means sets the end timing of the divided injection period to a timing before the maximum lift timing at which the amount of movement of the intake valve toward the combustion chamber becomes maximum.
The internal combustion engine according to claim 1 or 2. 前記噴射期間設定手段は、前記分割噴射期間の開始時期を前記燃料噴射手段から噴射された燃料噴霧が前記吸気弁と干渉しうる干渉期間より前の時期に設定し、前記分割噴射期間の終了時期を前記干渉期間内の時期に設定することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。 The injection period setting means sets the start timing of the divided injection period to a time before an interference period in which the fuel spray injected from the fuel injection means can interfere with the intake valve, and ends the divided injection period. Is set to a time within the interference period,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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