JP2010024922A - Spark ignition type direct injection engine - Google Patents
Spark ignition type direct injection engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010024922A JP2010024922A JP2008186156A JP2008186156A JP2010024922A JP 2010024922 A JP2010024922 A JP 2010024922A JP 2008186156 A JP2008186156 A JP 2008186156A JP 2008186156 A JP2008186156 A JP 2008186156A JP 2010024922 A JP2010024922 A JP 2010024922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spray
- cavity
- fuel
- engine
- injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
この発明は、火花点火式直噴エンジンに関し、特に、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンに関する。 The present invention relates to a spark ignition direct injection engine, and more particularly to a spark ignition direct injection engine that promotes catalyst activation when the engine is cold.
従来より、燃費向上を図る等のため、燃料を直接筒内に噴射する直噴エンジンが採用されている。こうした直噴エンジンによると、圧縮比を高くでき、エンジン効率を高めることができる。また、吸入吸気量に関わらず燃料噴射量を自由に調整できる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a direct injection engine that directly injects fuel into a cylinder has been adopted in order to improve fuel efficiency. According to such a direct injection engine, the compression ratio can be increased and the engine efficiency can be increased. Further, the fuel injection amount can be freely adjusted regardless of the intake air intake amount.
一方で、近年では、排気ガスのエミッション規制も強化されており、触媒の早期活性化を図ることも求められている。こうした触媒の早期活性化のためには、排気ガス温度を早期に昇温させることが必要であり、点火タイミングをできるだけ遅角することで、排気ガス温度を高めることが考えられる。 On the other hand, in recent years, exhaust gas emission regulations have been strengthened, and it is required to activate the catalyst at an early stage. In order to activate such a catalyst early, it is necessary to raise the exhaust gas temperature as early as possible, and it is conceivable to raise the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing as much as possible.
しかし、点火タイミングを大幅に遅角させると、燃焼安定性が悪化してしまうため、この燃焼安定化を確保した上で、点火タイミングを遅角する技術が求められていた。 However, if the ignition timing is significantly retarded, the combustion stability deteriorates. Therefore, a technique for retarding the ignition timing while ensuring this combustion stabilization has been demanded.
そこで、下記特許文献1では、燃料噴射を、上死点を跨ぐタイミングで行なう主噴射と、吸気行程等のタイミングで行なう早期噴射の、前後二回に分けて行い、点火タイミングを上死点よりも大幅に遅角して、燃焼を行なわせるエンジン装置が提案されている。
Therefore, in the following
このように、燃料噴射を予め吸気行程等のタイミングで行うことで、噴射された燃料を、主噴射の噴射前に筒内に拡散させておけるため、主噴射の噴霧に点火されて、燃焼が開始したときには、筒内全体に相対的に緩慢な燃焼を生じさせることができ、燃焼を安定的に生じさせることができる。 In this way, by performing fuel injection in advance at the timing of the intake stroke or the like, the injected fuel can be diffused into the cylinder before the main injection, so that the main injection spray is ignited and combustion is performed. When started, relatively slow combustion can be generated in the entire cylinder, and combustion can be stably generated.
すなわち、筒内の状態を、点火プラグ周りに濃い混合気を位置させてその周囲には空気だけとする、いわゆる「成層状態」から、その周囲にも薄い混合気を位置させる、いわゆる「弱成層状態」にすることで、エンジンの燃焼状態を安定させるのである。 That is, the in-cylinder state is a so-called “weak stratification” in which a thick air-fuel mixture is placed around the spark plug and only air is present around the spark plug, so that a thin air-fuel mixture is located around the so-called “stratification state”. By setting the “state”, the combustion state of the engine is stabilized.
なお、この特許文献1にも記載されているように、燃料を噴射するインジェクタは、マルチホール型インジェクタを用いることが考えられる。
As described in
また、特許文献2には、エンジン冠面の凹部を、点火プラグの点火点を中心とした球曲面に形成したものが開示されている。このように凹部を球曲面にすることで、燃焼室を略球面形状とすることができ、常に均一かつ良好な燃焼状態を維持することができる。
ところで、燃費向上を図るためには、エンジン効率を高めるように、圧縮比を高めることが行われる。この圧縮比を高める方法としては、ピストン冠面に、燃焼室のペントルーフ形状に沿うような、ペントルーフ形状の斜面を有する***部を設けることが考えられる。 By the way, in order to improve the fuel efficiency, the compression ratio is increased to increase the engine efficiency. As a method of increasing the compression ratio, it is conceivable to provide a raised portion having a pent roof-shaped slope along the pent roof shape of the combustion chamber on the piston crown surface.
もっとも、特許文献1のエンジン装置のようにエンジン冷間時の触媒の早期活性化を考慮すると、点火タイミングの時期に、点火プラグ周りに濃い混合気を滞留させる必要があるため、この***部の点火プラグに対応する位置に、特許文献2と同様に、凹状のキャビティを形成することで、このキャビティを燃焼空間とすることが考えられる。
However, considering the early activation of the catalyst when the engine is cold as in the engine device of
ここで、特許文献1のエンジン装置においては、燃料の主噴射を点火プラグに向かって噴射するように構成しているが、噴霧タイミングの時期から点火タイミングの時期までの時間が少しでもズレると、着火性が悪化して、安定した燃焼状態を得られないおそれがある。
Here, in the engine device of
そこで、凹状のキャビティに向かって燃料を噴射して、少しの期間、噴霧を滞留させることで、できるだけ長期間、点火プラグ周りに噴霧(濃い混合気)を位置させることが考えられる。 Therefore, it is conceivable that the spray (dense mixture) is positioned around the spark plug for as long as possible by injecting fuel toward the concave cavity and retaining the spray for a short period of time.
しかし、マルチホール型インジェクタを用いた場合には、噴射される噴霧が複数あり、様々な方向に向って噴射されるため、どのように、これらの噴霧を効果的にキャビティ内に入れるかが問題となる。 However, when a multi-hole type injector is used, there are multiple sprays to be sprayed, and the spray is directed in various directions, so how to effectively put these sprays into the cavity is a problem. It becomes.
ここで、例えば、上方に位置する第1噴口から噴射される第1噴霧を、キャビティに直接噴射すると共に、その下方に位置する第2噴口から噴射される第2噴霧を、キャビティの手前の***部の斜面に衝突させて、その衝突後に、第1噴霧の通過によって生じた負圧を利用して、第2噴霧をキャビティ内に引き込むことが考えられる。こうすることで、第1噴霧のみならず第2噴霧もキャビティに入れることが可能となる。 Here, for example, the first spray injected from the first nozzle located above is directly injected into the cavity, and the second spray injected from the second nozzle positioned below is raised from the first cavity. It is conceivable that the second spray is drawn into the cavity by using the negative pressure generated by the passage of the first spray after the collision with the slope of the part. By doing so, not only the first spray but also the second spray can be put into the cavity.
もっとも、このように、第1噴霧の通過によって生じた負圧を利用して、第2噴霧をキャビティ内に引き込むとしても、発生する負圧の状態が一定でないため、第2噴霧が確実にキャビティ内に引き込まれない可能性もある。 However, even if the second spray is drawn into the cavity using the negative pressure generated by the passage of the first spray in this way, the state of the generated negative pressure is not constant. There is a possibility that it will not be drawn into.
また、燃焼終了後の排気行程においては、吸気弁の開放期間と排気行程の開放期間をオーバーラップさせて、筒内に入ってくる吸気を利用して筒内の排気ガスを完全に掃気することが多く行なわれるが、前述のように高圧縮比を得るために***部を設けた場合には、吸気の流れを阻害して、この掃気作用を十分に行なえないという問題もある。 Also, in the exhaust stroke after the end of combustion, the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust stroke overlap, and the exhaust gas in the cylinder is completely scavenged using the intake air that enters the cylinder However, when the raised portion is provided in order to obtain a high compression ratio as described above, there is a problem in that the scavenging action cannot be sufficiently performed by inhibiting the flow of the intake air.
そこで、本発明は、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンにおいて、エンジンの圧縮比を高い状態で維持しつつ、キャビティ内に多くの噴霧を確実に入れて滞留させるようにして、エンジン冷間時の燃焼状態を安定させて、さらに、排気時の掃気性能も確保することができる火花点火式直噴エンジンを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a spark ignition type direct injection engine that promotes catalyst activation when the engine is cold, and reliably retains a large amount of spray in the cavity while maintaining a high compression ratio of the engine. Thus, it is an object of the present invention to provide a spark ignition direct injection engine that can stabilize the combustion state when the engine is cold and can also ensure the scavenging performance during exhaust.
この発明の火花点火式直噴エンジンは、燃焼室天井壁の周縁の吸気ポート開口の間に、斜め下方に複数の噴霧を噴射する多噴口を設けたインジェクタを備え、燃焼室天井壁の中央部に点火プラグを備えた火花点火式直噴エンジンであって、ピストン冠面には、ペントルーフ状の***部を形成する共に、前記点火プラグに対応するように凹状のキャビティを形成して、前記インジェクタには、正面視で上側に位置する第1噴霧を噴射する第1噴口と、第1噴霧の下側に位置する2つの第2噴霧を噴射する2つの第2噴口とを備えており、前記第1噴口の噴射方向を、平面視で第1噴霧がキャビティを指向するように設定して、前記2つの第2噴口の噴射方向を、平面視で2つの第2噴霧が前記第1噴霧の左右両側にそれぞれ位置するように設定して、前記***部のインジェクタ側の基本斜面には、平面視で前記吸気ポートの投影面と重なり、前記2つの第2噴霧が衝突する一段低い第2の斜面を形成して、該第2の斜面が前記キャビティに繋がるように形成する共に、圧縮行程後半の所定時期に燃料を噴射することで、第1噴霧がキャビティに入るように、第2噴霧が第2の斜面に衝突するように設定したものである。 The spark ignition direct injection engine of the present invention includes an injector provided with a plurality of injection holes for injecting a plurality of sprays obliquely downward between intake port openings on the periphery of the combustion chamber ceiling wall, and a central portion of the combustion chamber ceiling wall. A spark ignition type direct injection engine having a spark plug on the piston, wherein a pent roof-like raised portion is formed on the piston crown surface, and a concave cavity is formed so as to correspond to the spark plug, and the injector Includes a first injection port for injecting a first spray located on the upper side in a front view, and two second injection ports for injecting two second sprays located on the lower side of the first spray, The injection direction of the first nozzle is set so that the first spray is directed toward the cavity in a plan view, and the injection directions of the two second nozzles are set in the two second sprays in the plan view. Set to be located on both sides In addition, on the basic slope on the injector side of the raised portion, a second slope that overlaps with the projection surface of the intake port in a plan view and that the two second sprays collide with is formed, and the second slope is formed. The slope is formed so as to be connected to the cavity, and the second spray collides with the second slope so that the first spray enters the cavity by injecting fuel at a predetermined time in the latter half of the compression stroke. It is a thing.
上記構成によれば、ピストン冠面にペントルーフ状の***部を形成することで、エンジンの圧縮比を高めることができる。また、エンジン冷間時には、第1噴霧がキャビティに向かって噴射されて、2つの第2噴霧が第2の斜面に衝突するように噴射されることで、2つの第2噴霧が第1噴霧の通過によって発生した負圧によってキャビティ内に引き込まれる。さらに、第2の斜面がペントルーフ状の斜面よりも一段低く吸気ポートの投影面と重なって形成されているため、この第2の斜面を利用して、掃気する吸気を排気側に流し易くできる。
このため、エンジンの圧縮比を高めることができつつも、エンジン冷間時には、第1噴霧のみならず、第2の斜面に衝突した2つの第2噴霧も、キャビティ内に確実に入れることができる。また、この第2の斜面を利用して、エンジンの排気行程における掃気性能も向上することができる。
According to the said structure, the compression ratio of an engine can be raised by forming a pent roof-like protruding part in a piston crown surface. Further, when the engine is cold, the first spray is injected toward the cavity, and the two second sprays are injected so as to collide with the second slope, whereby the two second sprays are the first spray. It is drawn into the cavity by the negative pressure generated by the passage. Furthermore, since the second inclined surface is formed one step lower than the pent roof-shaped inclined surface and overlaps with the projection surface of the intake port, the scavenged intake air can easily flow to the exhaust side using the second inclined surface.
For this reason, while the compression ratio of the engine can be increased, not only the first spray but also the two second sprays colliding with the second slope can be reliably put into the cavity when the engine is cold. . Further, the scavenging performance in the exhaust stroke of the engine can be improved by using the second slope.
この発明の一実施態様においては、前記第2の斜面を形成することで、キャビティ周縁部の高さを、インジェクタ側を反インジェクタ側よりも低く設定したものである。
上記構成によれば、キャビティ周縁部の高さが、インジェクタ側を反インジェクタ側よりも低くなっているため、第1噴霧と第2噴霧が、キャビティ内に入り易く、且つ出にくいようになる。
このため、第2の斜面を利用して第2噴霧をキャビティ内に入れ易くしつつも、多くの噴霧をキャビティ内に留めることができる。
よって、より多くの濃い混合気を、確実に点火プラグ周りに位置させることができる。
In one embodiment of the present invention, the height of the peripheral edge of the cavity is set lower on the injector side than on the anti-injector side by forming the second inclined surface.
According to the above configuration, since the height of the peripheral edge of the cavity is lower on the injector side than on the anti-injector side, the first spray and the second spray easily enter the cavity and are difficult to exit.
For this reason, many sprays can be kept in a cavity, making it easy to put the 2nd spray in a cavity using the 2nd slope.
Therefore, a richer air-fuel mixture can be reliably positioned around the spark plug.
この発明の一実施態様においては、前記第2の斜面には、平面視における左右2つの第2噴霧が衝突する部位の外側に前記基本斜面との段差によって形成されて、衝突後の第2噴霧をキャビティ中央側に案内するガイド壁を設けたものである。
上記構成によれば、第2の斜面に、衝突後の第2噴霧をキャビティ中央側に案内するガイド壁を設けたことで、左右2つの第2噴霧を、キャビティ中央側に案内することができる。
よって、左右に位置する2つの第2噴霧を、確実にキャビティ内に案内することができ、より多くの噴霧をキャビティ内に入れることができる。
In one embodiment of the present invention, the second slope is formed on the second slope by a step with the basic slope outside the portion where the two right and left second sprays collide with each other in plan view. Is provided with a guide wall that guides the cavity toward the center of the cavity.
According to the above configuration, the guide wall for guiding the second spray after the collision to the center side of the cavity is provided on the second slope, whereby the two left and right second sprays can be guided to the center side of the cavity. .
Therefore, the two second sprays positioned on the left and right can be reliably guided into the cavity, and more spray can be put into the cavity.
この発明の一実施態様においては、正面視で第2噴霧の下側に位置する第3噴霧を噴射する第3噴口を設け、圧縮行程後半の前期所定時期に燃料を噴射して、第3噴霧が第2の斜面に衝突するように設定したものである。
上記構成によれば、第3噴口から噴射した第3噴霧を、第2の斜面に衝突させることで、第3噴霧に対してもガイド壁でキャビティの中央側に案内することができる。
よって、さらに多くの噴霧を、キャビティ内に案内することができ、より多くの濃い混合気を点火プラグ周りに位置させることができる。
In one embodiment of the present invention, a third nozzle for injecting a third spray located below the second spray in a front view is provided, and fuel is injected at a predetermined period in the latter half of the compression stroke to thereby provide a third spray. Is set to collide with the second slope.
According to the said structure, the 3rd spray injected from the 3rd nozzle can collide with a 2nd slope, and can guide to the center side of a cavity with a guide wall also with respect to a 3rd spray.
Thus, more spray can be guided into the cavity and more rich mixture can be located around the spark plug.
この発明の一実施態様においては、所定時期の燃料噴射終了時期を、圧縮行程の3/4以降に設定すると共に、前記点火プラグの点火時期を、上死点後に設定したものである。
上記構成によれば、ピストンが上死点近傍に位置するときに、燃料を噴射することで、ピストン冠面に正確に噴霧を衝突させることができ、第1噴霧と第2噴霧等をより正確にキャビティ内に入れることができる。このため、点火プラグの点火時期を上死点後に設定して、点火タイミングを遅らせたとしても、点火プラグ周りに濃い混合気を滞留させることができるため、エンジンの燃焼性を確保することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させることが可能となり、排気ガス温度を昇温することができる。
In one embodiment of the present invention, the fuel injection end timing at a predetermined timing is set to 3/4 or later of the compression stroke, and the ignition timing of the spark plug is set after the top dead center.
According to the above configuration, when the piston is located in the vicinity of the top dead center, the fuel can be injected so that the spray can be made to collide with the piston crown surface accurately, and the first spray and the second spray can be more accurately performed. Can be put into the cavity. For this reason, even if the ignition timing of the spark plug is set after the top dead center and the ignition timing is delayed, a rich air-fuel mixture can be retained around the spark plug, so that the engine combustibility can be ensured. .
Therefore, it is possible to burn with the ignition timing retarded, and the exhaust gas temperature can be raised.
この発明の一実施態様においては、前記圧縮行程の燃料噴射に加えて、吸気行程でも燃料噴射を行なうものである。
上記構成によれば、吸気行程でも燃料噴射を行なって、二分割噴射とすることにより、筒内をいわゆる弱成層化することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させる場合の燃焼安定性を高めることができ、より確実に排気ガス温度を昇温することができる。
In one embodiment of the present invention, in addition to the fuel injection in the compression stroke, the fuel injection is also performed in the intake stroke.
According to the above configuration, the fuel can be injected even in the intake stroke, and the two-part injection can be performed, so that the inside of the cylinder can be weakly stratified.
Therefore, it is possible to improve the combustion stability when the ignition timing is retarded for combustion, and it is possible to raise the exhaust gas temperature more reliably.
この発明によれば、エンジンの圧縮比を高めることができつつも、エンジン冷間時には、第1噴霧のみならず、第2の斜面に衝突した2つの第2噴霧も、キャビティ内に確実に入れることができる。また、この第2の斜面を利用して、エンジンの排気行程における掃気性能も向上することができる。
よって、本発明は、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンにおいて、エンジンの圧縮比を高い状態で維持しつつ、キャビティ内に多くの噴霧を確実に入れて滞留させるようにして、エンジン冷間時の燃焼状態を安定させて、さらに、排気時の掃気性能も確保することができる。
According to the present invention, while the compression ratio of the engine can be increased, not only the first spray but also the two second sprays colliding with the second inclined surface are surely put into the cavity when the engine is cold. be able to. Further, the scavenging performance in the exhaust stroke of the engine can be improved by using the second slope.
Therefore, the present invention provides a spark ignition type direct injection engine that promotes catalyst activation when the engine is cold, and reliably retains a large amount of spray in the cavity while maintaining a high compression ratio of the engine. In this way, it is possible to stabilize the combustion state when the engine is cold, and to ensure scavenging performance during exhaust.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳述する。
図1は本発明を採用した実施形態の火花点火式直噴エンジンの概略構成図である。
この図1に示すように、このエンジンEは、いわゆる4サイクルのレシプロエンジンであり、クランクシャフト1を回転自在に支持するシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部に配置されたシリンダヘッド3とで一体的に構成している。またこのシリンダブロック2とシリンダヘッド3には、複数の気筒4を設けている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spark ignition direct injection engine according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the engine E is a so-called four-cycle reciprocating engine, and includes a
各気筒4には、コンロッド5を介してクランクシャフト1に連結されたピストン6と、ピストン上方に形成される燃焼室7とを設けている。
Each
シリンダヘッド3の下面には、気筒4毎に燃焼室7の天井壁部8を形成している。この天井壁部8は、中央部分からシリンダヘッド3下端まで延びる2つの対向する傾斜面8a,8bを有する、いわゆるペントルーフ型となっている。
On the lower surface of the cylinder head 3, a
前記燃焼室7の天井壁部8には、各々独立した2つの吸気ポート9と排気ポート10が設けられ、吸気2弁16、排気2弁17の4弁構成としている。
The
燃焼室7の側縁部には、燃料供給システムに接続されているマルチホール型インジェクタ11が斜め下方を向いて設置されている。このマルチホール型インジェクタ11は、燃料供給システム12がコントロールユニット13からの燃料噴射パルスを受けることにより、このパルス幅に対応する燃料を燃焼室7に噴射するように構成されている。
なお、このマルチホール型インジェクタ11の詳細構造については、後述する。
A
The detailed structure of the
また、各気筒4には、シリンダヘッド3に固定されて、燃焼室7内に電極を臨ませて配置される点火プラグ14を設けている。この点火プラグ14は、燃焼室7の略中央位置に配置している。点火プラグ14には、電子制御による点火タイミングのコントロール可能な点火回路15が接続されており、この点火回路15によって制御されるようになっている。
Further, each
各気筒4の吸気弁16及び排気弁17には、それぞれタペットユニット18,19が設けられている。このタペットユニット18,19は、シリンダヘッド3に設けられた動弁機構のカム軸のカム20,21によって、周期的に駆動されるように構成している。
エンジンEの吸気ポート9には、インテークマニホールドの分岐吸気管22が接続されている。分岐吸気管22は気筒毎に設けられており、それぞれがインテークマニホールドに等長の吸気経路を形成した状態で接続されている。
A
次に、排気ポート10には、各気筒に2つ一組で形成された二股状の分岐排気管23が接続されている。各分岐排気管23の下流側には、排気ガスの浄化を行なう触媒コンバータ24を設置している。この触媒コンバータ24には、触媒温度を検出する触媒温度センサ25を設けており、活性化温度まで触媒が昇温したか否かを検出するようにしている。
Next, the
コントロールユニット13は、CPU等で構成しており、図示しない入力センサ(クランク角センサ等)や前述の触媒温度センサ25等の入力要素と、前述した燃料供給システム12や点火回路15等の出力要素と接続することにより、エンジンの運転状態を制御するように構成している。
The
図2はマルチホール型インジェクタとピストンと点火プラグの詳細構造を示した斜視図であり、図3は(a)ピストン冠面の平面図と(b)ピストン冠面のA−A線矢視断面図である。
図2に示すように、マルチホール型インジェクタ11は、先端の噴射面11aが斜め下方に向くように設置しており、ピストン6の冠面30側に向けて複数の噴霧Gを噴射するように構成している。
2 is a perspective view showing a detailed structure of a multi-hole type injector, a piston, and a spark plug. FIG. 3 is (a) a plan view of a piston crown surface and (b) a cross section taken along line AA of the piston crown surface. FIG.
As shown in FIG. 2, the
このマルチホール型インジェクタ11の噴射面11aには、6つの噴口40…を設けている。具体的には、噴射面詳細図に示すように、上段中央に第一噴口40aを、二段目左右両側に第二噴口40bと第三噴口40cを、三段目左右両端に第四噴口40dと第五噴口40eを、下段中央に第六噴口40fを、それぞれ並ぶように設けている。
Six injection holes 40 are provided on the
このように、各噴口40…を設けることで、各噴口40から噴射される噴霧Gは、斜め下方に向かって、筒内に満遍なく均等に噴射される。このため、通常運転時の均質燃焼時には、全筒内全てに燃料が行き渡り、効率的に燃焼させることができる。
Thus, by providing each
また、後述するように、エンジン冷間時には、噴射タイミングを適切に制御することで、弱成層状態を筒内(4)に生成することができる。
ここで、弱成層状態とは、点火プラグ周りの混合気の濃度を濃くして、その周囲の混合気を薄くなるように、筒内(4)の混合気比率を設定した状態をいう。
Further, as will be described later, when the engine is cold, the weak stratification state can be generated in the cylinder (4) by appropriately controlling the injection timing.
Here, the weakly stratified state refers to a state in which the mixture ratio in the cylinder (4) is set so that the concentration of the air-fuel mixture around the spark plug is increased and the air-fuel mixture around the spark plug is reduced.
また、各噴口40…は、極小の径(例えば、0.1mm程度)で形成されており、この径や向き等によって、各噴口40…からの噴射量や指向方向が決定される。 Each of the nozzle holes 40 is formed with a very small diameter (for example, about 0.1 mm), and the injection amount and the directing direction from each of the nozzle holes 40 are determined by the diameter, the direction, and the like.
この各噴口40…の指向方向は、各噴口40…の位置に対応して設定されており、第一噴口40aからの第一噴霧Gaが最も上方を指向して、第二噴口40bからの第二噴霧Gbと、第三噴口40cからの第三噴霧Gcがその下方で左右方向を指向して、第四噴口40dからの第四噴霧Gdと、第五噴口40eからの第五噴霧Geが、さらにその下方で左右外方側を指向して、第六噴口40fからの第六噴霧Gfが最も下方で中央を指向するように設定されている。なお、第一噴霧Gaは、図2にも示すように、点火プラグ14の電極14aに燃料が付着しないように、電極14aよりも下方位置を指向するように設定されている。
The directivity direction of each of the nozzle holes 40 is set corresponding to the position of each of the nozzle holes 40, and the first spray Ga from the
この実施形態のピストン6は、ピストン冠面30にクランク軸方向に沿って対向する一対の傾斜面31a,31bを有する***部31を形成している。この***部31の傾斜面31a,31bは、前述した燃焼室7のペントルーフ型の天井壁部8に沿うように、ペントルーフ形状で傾斜するように形成している。
The
また、***部31の両側方には、ピストン冠面30の基準面となる水平面部32,33をそれぞれ設けている。そして、この水平面部32,33には、吸気弁16と排気弁17にそれぞれ対応するように、吸気弁リセス32aと排気弁リセス33aを形成している。
Further, on both sides of the raised
この***部31の中央には、平面視略円形の凹状キャビティ34を形成している。この凹状キャビティ34は、略半球面状に形成された内周面35と、略水平面状に形成された平底面36とを備えており、ピストン6が上死点に位置した際には、点火プラグ14の電極14aを中心とした略球状の燃焼空間を構成するようにしている。
A
このように、凹状キャビティ34を形成して、略球面状の燃焼空間を構成することで、圧縮比が極めて高いエンジンにすることができ、エンジン効率を高めることができる。
In this way, by forming the
図3(a)に示すように、吸気側の傾斜面31aには、噴霧を受ける受け面37を形成している。この受け面37は、一段凹んだ平面視略ひょうたん形状の凹部で形成している。
As shown in FIG. 3A, a receiving
この受け面37の上部の一部を、凹状キャビティ34にかかるように形成することで、図3(b)に示すように、凹状キャビティ34のインジェクタ側上縁端34aが、反インジェクタ側上縁端34bよりも低くなるように形成している。
このため、後述するように、インジェクタ11から噴射された噴霧(Ga)が、凹状キャビティ34内に、入り易く、且つ出にくいようになる。
By forming a part of the upper portion of the receiving
For this reason, as will be described later, the spray (Ga) injected from the
なお、図3(a)に示すように、***部31の凹状キャビティ34の両側の頂部分には上面部38,38を形成している。この上面部38,38は、外側端をやや下げた傾斜面で構成している。こうすることで、後述するように、ピストン6が上死点にある場合でも、筒内(4)上部に、吸気側と排気側を連通する連通空間を形成することができる。
In addition, as shown to Fig.3 (a), the
次に、図4、図5、図6により、エンジン冷間時におけるエンジン運転状態(燃料噴射状態)を説明する。図4はエンジン冷間時の燃料噴射タイミングと点火タイミングのタイムチャートであり、図5は吸気行程での燃料噴射状態を示す側面図であり、図6は圧縮行程での燃料噴射状態を示す側面図である。 Next, the engine operating state (fuel injection state) when the engine is cold will be described with reference to FIGS. 4 is a time chart of fuel injection timing and ignition timing when the engine is cold, FIG. 5 is a side view showing the fuel injection state in the intake stroke, and FIG. 6 is a side view showing the fuel injection state in the compression stroke. FIG.
コントロールユニット13で制御されるマルチホール型インジェクタ11と点火プラグ14は、エンジン冷間時には、図4のタイムチャートに示すように制御される。
The
すなわち、触媒温度センサ25等でエンジン冷間状態を検出した際には、燃料噴射タイミングが吸気行程で1回、圧縮行程で1回の合計2回に設定され、1サイクル当りの燃料噴射が2分割で行われる。
That is, when the engine cold state is detected by the
具体的には、例えば、クランク角度80度(以下、「°CA」とする)に一回目の燃料噴射F1が終了して、325°CAに二回目の燃料噴射F2が終了するように設定している。なお、各噴射パルスの幅w1,w2は、各噴射タイミングにおける燃料噴射量に比例するように設定しており、この二回の燃料噴射量の合計が、ほぼ理論空燃比となるような燃料噴射量に設定している。 Specifically, for example, the first fuel injection F1 is finished at a crank angle of 80 degrees (hereinafter referred to as “° CA”), and the second fuel injection F2 is finished at 325 ° CA. ing. The widths w1 and w2 of each injection pulse are set to be proportional to the fuel injection amount at each injection timing, and the fuel injection is such that the sum of the two fuel injection amounts is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. The amount is set.
このように、二分割で燃料を噴射することにより、まず、一回目の燃料噴射F1によって、燃料を早期に筒内で気化霧化でき、その後、二回目の燃料噴射F2で、点火プラグ14周りに、混合気の濃いリッチな層を形成できる。すなわち、このような二分割の噴射タイミングによって、筒内をいわゆる弱成層化することができるのである。
In this way, by injecting the fuel in two parts, first, the fuel can be vaporized and atomized in the cylinder at an early stage by the first fuel injection F1, and then around the
そして、その後、上死点(TDC)を経過した後、380°CA(=排気行程の20°CA)で点火プラグ14を点火している。すなわち、排気行程に入る時期まで点火タイミングSを遅角しているのである。
Then, after the top dead center (TDC) has elapsed, the
このように、点火タイミングSを遅角することで、エンジンEの燃焼エネルギーが熱エネルギーに多く使われることになり、排気ガス温度が高いまま、排気ガスが排気側に排出されることになる。 In this way, by retarding the ignition timing S, the combustion energy of the engine E is largely used for thermal energy, and the exhaust gas is discharged to the exhaust side while the exhaust gas temperature is high.
このため、触媒コンデンサ24には、温度の高い排気ガスが供給されて、早期に触媒コンデンサ24の温度を上昇させることができ、触媒を活性化することができる。
よって、エンジン始動時等に早期に排気ガスを浄化することができる。
For this reason, exhaust gas having a high temperature is supplied to the
Therefore, exhaust gas can be purified at an early stage when the engine is started.
なお、点火プラグ14の点火タイミングSを遅角すると、燃焼状態が不安定になり、燃焼が確実に生じないおそれがある。しかし、本実施形態では、筒内(4)を確実に弱成層化しているため、点火タイミングSが大幅に遅角したとしても、安定した燃焼状態を得ることができる。
Note that if the ignition timing S of the
図5に示すように、吸気行程での燃料噴射(一回目の燃料噴射F1)では、最下部の第六噴口40fから噴射された第六噴霧Gfが、ピストン冠面30の凹状キャビティ34に入るように設定されている。すなわち、最も下方に指向する第六噴霧Gfが、筒内4の側壁面4a(ライナー)に到達(付着)することなく、ピストン冠面30に指向するように噴射されるのである。
As shown in FIG. 5, in the fuel injection in the intake stroke (first fuel injection F <b> 1), the sixth spray Gf injected from the lowest
このように、第六噴霧Gfがピストン冠面30を指向するように、燃料が噴射されることで、筒内4で最も温度が低い側壁面4a(ライナー)の下部4a1に、燃料が付着することがなく、吸気行程での燃料の気化霧化を促進することができる。このため、排気ガスに未燃ガスであるHCが含有されることを防ぐことができる。
Thus, the fuel is injected so that the sixth spray Gf is directed to the
また、90°CA近傍で燃料を噴射することで、ピストンスピードが最も速く、筒内流動が最も大きい時期に、燃料を噴射することになるため、気化霧化をより促進することができる。 Further, by injecting fuel in the vicinity of 90 ° CA, the fuel is injected at the time when the piston speed is the fastest and the in-cylinder flow is the largest, so vaporization atomization can be further promoted.
図6に示すように、圧縮行程での燃料噴射(二回目の燃料噴射F2)では、最上部の第一噴口40aから噴射された第一噴霧Gaがピストン冠面30の凹状キャビティ34を指向するように設定されている。すなわち、最も上方に指向する第一噴霧Gaが、凹状キャビティ34の内周面35に指向するように設定されているのである。
As shown in FIG. 6, in the fuel injection in the compression stroke (second fuel injection F <b> 2), the first spray Ga injected from the uppermost
一方、第二噴霧Gbや第三噴霧Gcは、凹状キャビティ34手前の傾斜面31a(具体的には受け面37)に指向するように設定されている。もっとも、このように、第二噴霧Gb、第三噴霧Gcが受け面37に指向しても、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは凹状キャビティ34内に入ることになる。すなわち、受け面37に衝突して勢いが弱まった第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、第一噴霧Gaが通過した後に発生する負圧によって、凹状キャビティ34内に引き込まれるのである。
On the other hand, the second spray Gb and the third spray Gc are set so as to be directed to the
この引き込み挙動について、図7の模式図を利用して説明する。図7の(a)は噴射直後の側面模試図、(b)はその後の側面模式図である。 This pull-in behavior will be described using the schematic diagram of FIG. FIG. 7A is a schematic side view immediately after injection, and FIG. 7B is a schematic side view thereafter.
(a)に示すように、第一噴霧Gaは、凹状キャビティ34の略半球面状の内周面35に、指向するように噴射される。
このため、第一噴霧Gaは、(b)に示すように、内周面35の円弧状傾斜面35aに案内されて、上方にスムーズに反転して、点火プラグ14側(天井壁部8側)に向かうことになる。
As shown to (a), the 1st spray Ga is injected so that it may direct to the substantially hemispherical inner
For this reason, as shown in (b), the first spray Ga is guided by the arc-shaped
一方、(a)に示すように、第二噴霧Gb(第三噴霧Gc)は、受け面37に指向するように噴射される。
このため、第二噴霧Gb(第三噴霧Gc)は、受け面37に衝突して勢いが弱まり、受け面37の上方を漂うことになる。しかし、(b)に示すように、第一噴霧Gaが通過した後には、凹状キャビティ34内に引き込む負圧が発生しているため、第二噴霧Gb(第三噴霧Gc)は、この負圧によって、凹状キャビティ34内に引き込まれるのである。
On the other hand, as shown in (a), the second spray Gb (third spray Gc) is injected so as to be directed to the receiving
For this reason, the second spray Gb (third spray Gc) collides with the receiving
このように、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが凹状キャビティ34に引き込まれることで、点火プラグ14周りに、濃い混合気を多く位置させることができる。
As described above, since the second spray Gb and the third spray Gc are drawn into the
そして、第一噴霧Gaだけでなく、第二噴霧Gbや第三噴霧Gcも、凹状キャビティ34内に引き込むことで、より多くの混合気を点火プラグ14周りに位置させることができる。
Further, not only the first spray Ga, but also the second spray Gb and the third spray Gc are drawn into the
また、図8の噴射状態を示した平面図にも示すように、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、傾斜面31aから一段凹んだ受け面37に噴射されるため、側方側(ライナー側)に漏れることがなく、確実に凹状キャビティ34内に案内されることになる。
Further, as shown in the plan view showing the injection state of FIG. 8, the second spray Gb and the third spray Gc are injected from the
すなわち、受け面37と傾斜面31aとの間には、段差によって形成されたガイド壁37a,37bを、キャビティ中央側を向いて傾斜(インジェクタ軸線に対する傾斜角α)するように設けているため、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが凹状キャビティ34内に案内されるのである。
That is, between the receiving
さらに、この受け面37には、第四噴霧Gdと第五噴霧Geも衝突するように噴射している。このため、第四噴霧Gdも第五噴霧Geも、ガイド壁37a,37bによって、凹状キャビティ34に案内されることになる。
Further, the fourth spray Gd and the fifth spray Ge are also injected onto the receiving
特に、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcについて、その指向方向(延長線を一点鎖線で示す)を、平面視で凹状キャビティ34に重なるように設定しているため、前述の負圧による引き込み効果をより生じ易くしている。
In particular, the directing direction (the extension line is indicated by a one-dot chain line) of the second spray Gb and the third spray Gc is set so as to overlap the
図9〜図12は、この実施形態の噴射状態のシミュレーション図である。図9は325°CAのシミュレーション図、図10は340°CAのシミュレーション図、図11は350°CAのシミュレーション図、図12は360°CAのシミュレーション図である。また、各図において、(a)が第一噴霧の噴射状態、(b)が第二噴霧と第三噴霧の噴射状態、(c)が第一噴霧の噴霧状態と第二噴霧と第三噴霧の噴霧状態を組み合わせたものである。そして、上段が平面図、下端が側面図である。また、各ドッドが噴霧の液滴である。 9 to 12 are simulation diagrams of the injection state of this embodiment. 9 is a simulation diagram of 325 ° CA, FIG. 10 is a simulation diagram of 340 ° CA, FIG. 11 is a simulation diagram of 350 ° CA, and FIG. 12 is a simulation diagram of 360 ° CA. Moreover, in each figure, (a) is the injection state of the first spray, (b) is the injection state of the second spray and the third spray, (c) is the spray state of the first spray, the second spray and the third spray. The spray state is combined. And the upper stage is a plan view and the lower end is a side view. Each dod is a spray droplet.
図9に示すように、噴射完了直後の325°CAでは、(a)のように、第一噴霧Gaは、凹状キャビティ34内に噴射される。また、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、(b)のように受け面37に反射して上方に漂うようになっている。このため、(c)のように、インジェクタ側には、多くの液滴が位置することになる。
As shown in FIG. 9, at 325 ° CA immediately after the completion of injection, the first spray Ga is injected into the
図10に示すように、その後の340°CAでは、(a)のように、第一噴霧Gaは、凹状キャビティ34内の内周面35に当接して上方に案内される。また、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、(b)のように、第一噴霧Gaが通過した際に生じる負圧によって、凹状キャビティ34内(図面では上方)に引き込まれる。このため、(c)のように、点火プラグ14の周りには、多くの液滴が位置することになる。
As shown in FIG. 10, at the subsequent 340 ° CA, the first spray Ga is in contact with the inner
図11に示すように、その後の350°CAでは、(a)のように、第一噴霧Gaは、凹状キャビティ34の一方側に偏る。また、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、(b)のように、凹状キャビティ34を中心に広がる。このため、(c)のように、点火プラグ14の周りには、液滴が位置することになる。なお、図10よりも、液滴が減少しているのは、液滴が順調に蒸発(気化)しているからである。
As shown in FIG. 11, in the subsequent 350 ° CA, the first spray Ga is biased to one side of the
図12に示すように、上死点の位置である360°CAでは、(a)に示すように、第一噴霧Gaは、凹状キャビティ34の一方側に偏った状態で気化している。また、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcは、(b)のように、全体に広がって気化する。このため、(c)のように、液滴は、一部凹状キャビティ34の一方側に偏った状態で位置するものの、ほとんど気化することになる。
As shown in FIG. 12, at 360 ° CA, which is the position of the top dead center, as shown in (a), the first spray Ga is vaporized in a state of being biased to one side of the
図13は、この360°CAでの点火プラグ周りの混合気の空燃比(A/F)の分布状態を示した図である。この図で、Rの領域は最もリッチな領域、Lの領域は最もリーンな領域を示している。
この図に示すように、360°CAにおいても、混合気の空燃比は、比較的バラついており、点火プラグ14よりもインジェクタ側の方に、濃い混合気(R)が存在することになる。また、点火プラグ14から離間した反インジェクタ側にも、濃い混合気(R)が存在する。そして、薄い混合気(L)が広い範囲に存在することになる。
FIG. 13 is a view showing the distribution of the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture around the spark plug at 360 ° CA. In this figure, the R region indicates the richest region, and the L region indicates the leanest region.
As shown in this figure, even at 360 ° CA, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture varies relatively, and there is a rich air-fuel mixture (R) closer to the injector side than the
一方、図14は、点火タイミング直前の380°CAでの点火プラグ周りの混合気の空燃比(A/F)の分布状態を示した図である。
この図に示すように、380°CAになると、混合気の空燃比は、点火プラグ14周りに多くのやや濃い混合気(R)が存在しつつも、全体的に混合気の空燃比は均等化されることになる。これによって、点火プラグ14による着火性能を高めることができる。
On the other hand, FIG. 14 is a view showing the distribution of the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture around the spark plug at 380 ° CA immediately before the ignition timing.
As shown in this figure, at 380 ° CA, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is generally uniform even though there are many slightly rich air-fuel mixtures (R) around the
以上のように、燃料を気化霧化して着火性能を高めているため、点火タイミングSを遅らせたとしても、確実に混合気を燃焼させることができ、排気ガスの温度を高めることができる。 As described above, since the fuel is vaporized and atomized to improve the ignition performance, even if the ignition timing S is delayed, the air-fuel mixture can be reliably burned and the temperature of the exhaust gas can be increased.
次に、図15〜図17により、エンジン排気時の掃気性能について説明する。図15の(a)が排気時の掃気作用を説明する吸排気弁のバルブリフトタイミングを示したグラフ、(b)が排気時の吸排気弁の作動状態断面図、図16が吸排気ポート等も重ねて示したピストンの平面図、図17の(a)が図16のB−B線の矢視断面図、(b)が図16のC−C線の矢視断面図である。 Next, scavenging performance during engine exhaust will be described with reference to FIGS. 15A is a graph showing the valve lift timing of the intake / exhaust valve for explaining the scavenging action during exhaust, FIG. 15B is a sectional view of the operation state of the intake / exhaust valve during exhaust, FIG. 16 is the intake / exhaust port, etc. FIG. 17A is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 16, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 16.
エンジンの排気行程においては、燃焼ガスを筒内から完全に排出することで、次の吸気行程で多くの新しい空気を取り入れることが求められる。このため、この実施形態では、筒内に入ってくる吸気を使って燃焼ガスを完全に掃気する掃気作用を用いる。 In the exhaust stroke of the engine, it is required to take in a lot of new air in the next intake stroke by completely discharging the combustion gas from the cylinder. For this reason, in this embodiment, the scavenging action of completely scavenging the combustion gas using the intake air entering the cylinder is used.
具体的には、図15(a)のグラフに示すように、排気弁の開放期間の後半と、吸気弁の開放期間の前半が重なる(ラップ)ように、各バルブリフトタイミングを設定することで、吸気弁開放時に入ってくる吸気を利用して、筒内に残る残留ガス(燃焼ガス)を排気側に排出している。 Specifically, as shown in the graph of FIG. 15A, by setting each valve lift timing so that the second half of the exhaust valve opening period and the first half of the intake valve opening period overlap (lap). The residual gas (combustion gas) remaining in the cylinder is discharged to the exhaust side by using the intake air that enters when the intake valve is opened.
すなわち、図15(b)に示すように、吸気弁16と排気弁17が共に開放している状態では、吸気ポート9から筒内4に新しい空気が流入してくるため、この新しい空気を利用して、ピストン6上方の空気を排気側に流すことで、筒内(4)に残余している燃焼ガスを排気側に排出するのである。
That is, as shown in FIG. 15B, when both the
もっとも、このとき、ピストン冠面30には、圧縮比を高めるために***部31を設けているため、吸気ポート9から流れ出た吸気が***部31に阻害されて、排気ポート10側に流れ難くなり、掃気作用が十分に行えないおそれがある。
However, at this time, since the raised
そこで、本実施形態では、図16に示すように、吸気ポート9の投影面内に重なるように、一段低い受け面37を形成している。この受け面37を、吸気ポート9の投影面内に重なるように設定することで、吸気ポート9から筒内(4)に入ってくる新しい空気を入れ易くなり、凹状キャビティ34を通じて排気ポート10側に新しい空気を流し易くなる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the receiving
具体的には、図17の(a)に示すように、受け面37が傾斜面31aよりも一段低く形成されているため、吸気ポート9の下方には、ピストン6との間に受け面37分の隙間Wが形成されるため、この隙間Wから新しい空気を取り込むことができる。なお、この図で上方側に示しているのは、シリンダヘッド3の天井壁部8である。
Specifically, as shown in FIG. 17A, since the receiving
また、これと同時に、図17の(b)に示すように、***部31の上面部8を、外側を下方に傾斜させた傾斜面として構成しているため、シリンダヘッドの天井壁部8との間に、連通空間Xを構成している。
At the same time, as shown in FIG. 17 (b), the
このため、この連通空間Xにおいても、新しい空気を吸気側から排気側に流すことが可能となり、掃気性能を高めることができる。 For this reason, also in this communication space X, new air can be flowed from the intake side to the exhaust side, and the scavenging performance can be improved.
したがって、ピストン冠面30に***部31を形成しつつも、***部31の傾斜面31aに受け面37等を設けることで、エンジンの掃気性能も十分に確保することができる。
Therefore, the scavenging performance of the engine can be sufficiently ensured by providing the receiving
次に、このように構成した本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態では、マルチホール型インジェクタ11に、第一噴口40aと第二噴口40b、第三噴口40cとを備えており、***部31のインジェクタ側の傾斜面31aには、平面視で吸気ポート9の投影面と重なり、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが衝突する一段低い受け面37を形成して、この受け面37が凹状キャビティ34に繋がるように形成する共に、圧縮行程後半に燃料を噴射して、第一噴霧Gaが凹状キャビティ34に入るように、第二噴霧Gbが受け面37に衝突するようにしている。
Next, the effect of this embodiment comprised in this way is demonstrated.
In this embodiment, the
これにより、ピストン冠面30にペントルーフ状の***部31を形成することで、エンジンの圧縮比を高めることができる。また、エンジン冷間時には、第一噴霧Gaが凹状キャビティ34に向かって噴射されて、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが受け面37に衝突するように噴射されることで、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが第一噴霧Gaの通過によって発生した負圧によって凹状キャビティ34内に引き込まれる。さらに、受け面37がペントルーフ状の傾斜面31aよりも一段低く吸気ポート9の投影面と重なって形成されているため、この受け面37を利用して、掃気する吸気を排気側に流し易くできる。
このため、エンジンEの圧縮比を高めることができつつも、エンジン冷間時には、第一噴霧Gaのみならず、受け面37に衝突した第二噴霧Gb、第三噴霧Gcも、凹状キャビティ34内に確実に入れることができる。また、この受け面37を利用して、排気行程における掃気性能も向上することができる。
よって、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンEにおいて、エンジンEの圧縮比を高い状態で維持しつつ、凹状キャビティ34内に多くの噴霧を確実に入れて滞留させるようにして、エンジン冷間時の燃焼状態を安定させて、さらに、排気時の掃気性能も確保することができる。
Thereby, the compression ratio of the engine can be increased by forming the pent roof-shaped raised
For this reason, while the compression ratio of the engine E can be increased, not only the first spray Ga but also the second spray Gb and the third spray Gc that collide with the receiving
Therefore, in the spark ignition direct injection engine E that promotes catalyst activation when the engine is cold, a large amount of spray is reliably put and retained in the
また、この実施形態では、受け面37を形成することで、凹状キャビティ34の周縁の高さを、インジェクタ側上縁端34aを、反インジェクタ側上縁端34bよりも低く設定している。
これにより、第一噴霧Gaと第二噴霧Gb等が、凹状キャビティ34内に入り易く、且つ出にくいようになるため、多くの噴霧を凹状キャビティ34内に留めることができる。
よって、より多くの濃い混合気を、確実に点火プラグ14周りに位置させることができる。
Further, in this embodiment, by forming the receiving
As a result, the first spray Ga, the second spray Gb, and the like are likely to enter the
Therefore, a richer air-fuel mixture can be reliably positioned around the
また、この実施形態では、受け面37には、段差によって形成されたガイド壁37a,37bを、キャビティ中央側を向いて傾斜するように設けている。
In this embodiment, the receiving
これにより、受け面37に、衝突後の第二噴霧Gb、第三噴霧Gcを、キャビティ中央側に案内するガイド壁37a,37bを設けたことで、左右の第二噴霧Gbと第三噴霧Gcを、凹状キャビティ34の中央側に案内することができる。
よって、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcを、確実に凹状キャビティ34内に案内することができ、より多くの噴霧を、凹状キャビティ34内に入れることができる。
Thereby, the
Therefore, the second spray Gb and the third spray Gc can be reliably guided into the
また、この実施形態では、正面視で第二噴霧Gb、第三噴霧Gcの下側に位置する第四噴霧Gd、第五噴霧Gfを噴射する第四噴口40d、第五噴口40fを設け、圧縮行程後半の前期所定時期に燃料を噴射して、第四噴霧Gd、第五噴霧Gfが受け面37に衝突するように設定している。
これにより、第四噴口40d、第五噴口40fから噴射した第四噴霧Gd、第五噴霧Gfを、受け面37に衝突させて、ガイド壁37a,37bで凹状キャビティ34の中央側に案内できるため、第三噴霧Gcについても、凹状キャビティ34内に入れることができる。
よって、さらに多くの噴霧を凹状キャビティ34内に案内することができ、より多くの濃い混合気を点火プラグ14周りに位置させることができる。
In this embodiment, the second spray Gb, the fourth spray Gd located below the third spray Gc, and the
Thereby, the fourth spray Gd and the fifth spray Gf injected from the
Thus, more spray can be guided into the
また、この実施形態では、燃料噴射終了時期を、噴射終了時点が345°CAとなるように設定すると共に、点火プラグ14の点火時期(S)を、上死点後に設定している。
これにより、ピストン6が上死点近傍に位置するときに、燃料を噴射することで、ピストン冠面30に正確に噴霧を衝突させることができ、第一噴霧Gaと第二噴霧Gb等をより正確に凹状キャビティ34内に入れることができる。そして、点火プラグ14の点火時期を上死点後に設定して、点火タイミングSを遅らせたとしても、点火プラグ14周りに濃い混合気を滞留させることができるため、エンジンの燃焼性を確保することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させることが可能となり、排気ガス温度を昇温することができる。
In this embodiment, the fuel injection end timing is set so that the injection end time is 345 ° CA, and the ignition timing (S) of the
As a result, when the
Therefore, it is possible to burn with the ignition timing retarded, and the exhaust gas temperature can be raised.
また、この実施形態では、圧縮行程の燃料噴射(F2)に加えて、吸気行程でも燃料噴射(F1)を行なうようにしている。
これにより、燃料噴射を、吸気行程と圧縮行程で行なう二分割噴射(F1,F2)とすることにより、筒内(4)をいわゆる弱成層化することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させる場合の燃焼安定性を高めることができ、より確実に排気ガス温度を昇温することができる。
In this embodiment, in addition to the fuel injection (F2) in the compression stroke, the fuel injection (F1) is also performed in the intake stroke.
As a result, the fuel injection is divided into two divided injections (F1, F2) performed in the intake stroke and the compression stroke, whereby the in-cylinder (4) can be weakly stratified.
Therefore, it is possible to improve the combustion stability when the ignition timing is retarded for combustion, and it is possible to raise the exhaust gas temperature more reliably.
したがって、より安定的な燃焼を得つつ、排気系の昇温を図ることができ、触媒の活性化を図ることができる。 Therefore, the temperature of the exhaust system can be raised while obtaining more stable combustion, and the catalyst can be activated.
以上、この発明の構成と前述の実施形態との対応において、
この発明のインジェクタは、実施形態のマルチホール型インジェクタ11に対応して、
以下、同様に、
キャビティは、凹状キャビティ34に対応し、
第1噴霧は、第一噴霧Gaに対応し、
第2噴霧は、第二噴霧Gb,第三噴霧Gcに対応し、
第3噴霧は、第四噴霧Gd、第五噴霧Geに対応し、
基本斜面は、傾斜面31aに対応し、
第2の斜面は、受け面37に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる火花点火式直噴エンジンに適用する実施形態を含むものである。
As described above, in the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The injector of the present invention corresponds to the
Similarly,
The cavity corresponds to the
The first spray corresponds to the first spray Ga,
The second spray corresponds to the second spray Gb and the third spray Gc,
The third spray corresponds to the fourth spray Gd, the fifth spray Ge,
The basic slope corresponds to the
The second slope corresponds to the receiving
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes an embodiment applied to any spark ignition direct injection engine.
6…ピストン
11…マルチホール型インジェクタ
14…点火プラグ
31…***部
31a…傾斜面
34…凹状キャビティ
37…受け面
40…噴口
G…噴霧
6 ...
Claims (6)
ピストン冠面には、ペントルーフ状の***部を形成する共に、前記点火プラグに対応するように凹状のキャビティを形成して、
前記インジェクタには、正面視で上側に位置する第1噴霧を噴射する第1噴口と、第1噴霧の下側に位置する2つの第2噴霧を噴射する2つの第2噴口とを備えており、
前記第1噴口の噴射方向を、平面視で第1噴霧がキャビティを指向するように設定して、
前記2つの第2噴口の噴射方向を、平面視で2つの第2噴霧が前記第1噴霧の左右両側にそれぞれ位置するように設定して、
前記***部のインジェクタ側の基本斜面には、平面視で前記吸気ポートの投影面と重なり、前記2つの第2噴霧が衝突する一段低い第2の斜面を形成して、
該第2の斜面が前記キャビティに繋がるように形成する共に、
圧縮行程後半の所定時期に燃料を噴射することで、第1噴霧がキャビティに入るように、第2噴霧が第2の斜面に衝突するように設定した
火花点火式直噴エンジン。 A spark-ignited direct injection system equipped with an injector provided with a plurality of injection nozzles for injecting a plurality of sprays obliquely downward between the intake port openings at the periphery of the combustion chamber ceiling wall and an ignition plug at the center of the combustion chamber ceiling wall An engine,
On the piston crown surface, a pent roof-like raised portion is formed, and a concave cavity is formed so as to correspond to the spark plug,
The injector includes a first nozzle for injecting a first spray located on the upper side in a front view, and two second nozzles for injecting two second sprays located on the lower side of the first spray. ,
The injection direction of the first nozzle is set so that the first spray is directed to the cavity in plan view,
The injection directions of the two second nozzle holes are set so that the two second sprays are respectively located on the left and right sides of the first spray in a plan view,
The basic slope on the injector side of the raised portion is overlapped with the projection surface of the intake port in plan view, forming a second slope that is one step lower where the two second sprays collide,
The second slope is formed so as to be connected to the cavity,
A spark ignition direct injection engine set so that the second spray collides with the second slope so that the first spray enters the cavity by injecting fuel at a predetermined time in the latter half of the compression stroke.
請求項1記載の火花点火式直噴エンジン。 The spark ignition direct injection engine according to claim 1, wherein the height of the peripheral edge of the cavity is set lower on the injector side than on the anti-injector side by forming the second inclined surface.
請求項1又は2記載の火花点火式直噴エンジン。 The guide wall for guiding the second spray after the collision to the center side of the cavity is formed on the second slope by a step with the basic slope outside the portion where the two right and left second sprays collide with each other in plan view. The spark ignition direct injection engine according to claim 1 or 2, wherein
圧縮行程後半の所定時期に燃料を噴射して、第3噴霧が第2の斜面に衝突するように設定した
請求項3記載の火花点火式直噴エンジン。 Providing a third nozzle for injecting a third spray located below the second spray in a front view;
The spark ignition direct injection engine according to claim 3, wherein fuel is injected at a predetermined time in the latter half of the compression stroke so that the third spray collides with the second slope.
前記点火プラグの点火時期を、上死点後に設定した
請求項1〜4いずれか記載の火花点火式直噴エンジン。 The fuel injection end timing at the predetermined timing is set to 3/4 or later of the compression stroke,
The spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 4, wherein an ignition timing of the spark plug is set after top dead center.
請求項5記載の火花点火式直噴エンジン。 6. The spark ignition direct injection engine according to claim 5, wherein the fuel injection is performed in the intake stroke in addition to the fuel injection in the compression stroke.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008186156A JP5071284B2 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Spark ignition direct injection engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008186156A JP5071284B2 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Spark ignition direct injection engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010024922A true JP2010024922A (en) | 2010-02-04 |
JP5071284B2 JP5071284B2 (en) | 2012-11-14 |
Family
ID=41730992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008186156A Expired - Fee Related JP5071284B2 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Spark ignition direct injection engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5071284B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2997999A1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-16 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Device for depolluting exhaust gases coming from combustion chamber of positive-ignition type petrol engine of car, has controller controlling injector to regulate richness at stoichiometric value in inlet of catalyst during operating phase |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11324679A (en) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Nissan Motor Co Ltd | Cylinder injection type spark ignition engine |
JP2001159315A (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-12 | Mazda Motor Corp | Spark ignition type engine |
JP2006250050A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | Controller of cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine |
JP2007154827A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Toyota Motor Corp | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2007297993A (en) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel injection valve for direct injection spark ignition type internal combustion engine |
-
2008
- 2008-07-17 JP JP2008186156A patent/JP5071284B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11324679A (en) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Nissan Motor Co Ltd | Cylinder injection type spark ignition engine |
JP2001159315A (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-12 | Mazda Motor Corp | Spark ignition type engine |
JP2006250050A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | Controller of cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine |
JP2007154827A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Toyota Motor Corp | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2007297993A (en) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel injection valve for direct injection spark ignition type internal combustion engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2997999A1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-16 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Device for depolluting exhaust gases coming from combustion chamber of positive-ignition type petrol engine of car, has controller controlling injector to regulate richness at stoichiometric value in inlet of catalyst during operating phase |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5071284B2 (en) | 2012-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4582217B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
US7231901B2 (en) | Direct-injection engine, method of controlling the same, piston used in the same and fuel injection valve used in the same | |
JP4501832B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
US10167797B2 (en) | Control system of engine | |
US7730871B2 (en) | Fuel injection control method for a direct injection spark ignition internal combustion engine | |
JP4736518B2 (en) | In-cylinder direct injection internal combustion engine control device | |
US20160356230A1 (en) | Control system of engine | |
JP4500790B2 (en) | Direct injection engine | |
JP2010048212A (en) | Direct injection type gasoline engine | |
JP2008157197A (en) | Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP2006257921A (en) | Control device and control method of cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP5071284B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
EP1316697B1 (en) | Cylinder injection type spark ignition engine | |
JP5136255B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
JP2005351200A (en) | Direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
JP5262386B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
JP5146248B2 (en) | In-cylinder direct injection internal combustion engine | |
JP4046055B2 (en) | In-cylinder internal combustion engine | |
JP2006037794A (en) | Cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine | |
EP3309378B1 (en) | Fuel injection control device and fuel injection control method | |
JP6687449B2 (en) | Control device and control method for direct injection engine | |
JP2007321585A (en) | Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP2004316568A (en) | Cylinder direct injection type internal combustion engine | |
JP2004245203A (en) | Fuel injection apparatus for internal combustion engine | |
JP2004138029A (en) | Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110523 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120329 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120719 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120724 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120806 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5071284 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |