JPH0478813B2 - - Google Patents

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JPH0478813B2
JPH0478813B2 JP58144265A JP14426583A JPH0478813B2 JP H0478813 B2 JPH0478813 B2 JP H0478813B2 JP 58144265 A JP58144265 A JP 58144265A JP 14426583 A JP14426583 A JP 14426583A JP H0478813 B2 JPH0478813 B2 JP H0478813B2
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Japan
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fuel
air
engine
injection valve
injection
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Hiroyuki Oda
Masakimi Kono
Haruo Okimoto
Shinichi Tamura
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Mazda Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料をエンジンの点火プラグに向け
て送る層状給気エンジンに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a stratified air charge engine that directs fuel towards a spark plug of the engine.

（従来技術） 従来の一般的な火花点火式エンジン（ガソリン
エンジン）では、スロツトルバルブによつて吸入
空気量を調節し、かつ、吸入空気量に応じた量の
燃料を供給して空気と均一に混合させ、燃焼室内
で点火プラグにより着火させるようにしている。
このようなエンジンにおいて出力および燃費を向
上する手段としては、例えば実開昭54−56006号
公報にみられるように、圧縮行程で燃焼室内に圧
縮空気を供給して旋回流を助長させ、燃焼速度を
高めるようにしたものなどが知られている。(Prior art) In conventional general spark ignition engines (gasoline engines), the amount of intake air is adjusted using a throttle valve, and the amount of fuel is supplied in accordance with the amount of intake air to maintain uniformity with the air. The mixture is mixed and ignited by a spark plug in the combustion chamber.
As a means to improve the output and fuel efficiency of such an engine, for example, as seen in Japanese Utility Model Application Publication No. 54-56006, compressed air is supplied into the combustion chamber during the compression stroke to promote swirling flow, thereby increasing the combustion speed. There are known products that increase the

ところで、少なくともエンジン低負荷時には、
点火プラグ付近に着火可能な空燃比の混合気が存
在すれば、燃焼室内の他の部分おいて燃料が希薄
であつても充分に燃焼は可能であり、エンジンを
作動させることができる。このような点に着目
し、大幅な燃費の向上を図る手段として、特開昭
49−62807号公報に示されるように、点火時期に
対応した所定時期に燃料を点火プラグに向けて噴
射させるようにした、いわゆる層状給気エンジン
が知られている。このエンジンによると、点火プ
ラグ付近に所要の空燃比を与える燃料が供給され
る限り、希薄燃焼が可能となるとともに、空気が
過剰に供給されても差し支えないので低負荷時に
スロツトルバルブの開度を大きくし、またはスロ
ツトルバルブを省略することができ、これにより
低負荷時のポンピングロスを低減することができ
る。その結果、大幅な燃費の向上が可能となる。 By the way, at least when the engine is under low load,
If an air-fuel mixture with an ignitable air-fuel ratio exists near the spark plug, sufficient combustion is possible and the engine can be operated even if the fuel is lean in other parts of the combustion chamber. Focusing on these points, the Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As disclosed in Japanese Patent No. 49-62807, a so-called stratified air supply engine is known in which fuel is injected toward a spark plug at a predetermined timing corresponding to the ignition timing. According to this engine, lean combustion is possible as long as fuel that provides the required air-fuel ratio is supplied near the spark plug, and since there is no problem even if excessive air is supplied, the throttle valve opening is adjusted at low load. can be increased or the throttle valve can be omitted, thereby reducing pumping loss at low loads. As a result, it becomes possible to significantly improve fuel efficiency.

このように点火プラグに向けて燃料が噴射され
る層状給気エンジンでは、低負荷時に、着火性の
向上のため、効率良く上記燃料の霧化、気化を促
進することが要求されている。とくにこの場合、
噴射期間のうちの遅い時期に噴射される燃料ほど
点火時期までに霧化が行われにくく、一方、早い
時期に噴射される燃料は点火時期までに拡散し易
いという点も考慮して、不必要に燃料が拡散しな
い状態で上記要求を満足させることが望ましい。 In such a stratified air supply engine in which fuel is injected toward the spark plug, it is required to efficiently promote atomization and vaporization of the fuel in order to improve ignition performance at low loads. Especially in this case,
Taking into consideration the fact that fuel injected later in the injection period is less likely to be atomized by the ignition timing, while fuel injected earlier is more likely to diffuse by the ignition timing, unnecessary It is desirable to satisfy the above requirements in a state where the fuel does not diffuse into the fuel.

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、少なくとも低
負荷時に所定のタイミングで燃料を点火プラグに
向けて噴射するようにした層状給気エンジンにお
いて、上記燃料を積極的に霧化、気化し、しか
も、噴射期間前半に噴射される燃料が不必要に拡
散してリーン化するという事態も避け、着火性を
向上することを目的とするものである。(Object of the Invention) In view of the above circumstances, the present invention provides a stratified air supply engine that injects fuel towards a spark plug at a predetermined timing at least during low load, by actively atomizing the fuel, The purpose of this is to improve ignitability by avoiding the situation where the fuel vaporized and injected in the first half of the injection period unnecessarily diffuses and becomes lean.

（発明の構成） 本発明の層状給気エンジンは、エンジンの点火
プラグに向けて配置された燃料噴射弁と、該燃料
噴射弁からの噴射燃料と干渉する方向に空気を噴
射する空気噴射弁と、エンジンの負荷状態を検出
する負荷検出手段と、エンジンのクランク角を検
出するクランク角検出手段と、燃料制御手段と、
空気制御手段とを備えている。上記燃料制御手段
は、上記負荷検出手段とクランク角検出手段との
出力を受け、エンジン低負荷時、吸気行程後半か
ら圧縮行程の所定の時期に燃料を噴射するように
上記燃料噴射弁を制御し、また、空気制御手段
は、燃料噴射期間の後半に空気を噴射するように
空気噴射弁を制御する構成としている。上記燃料
噴射弁および空気噴射弁は、上記要件を満足する
限り、燃焼室に設けておいてもよいし、燃焼室近
傍の吸気ポートに設けておいてもよい。(Structure of the Invention) The stratified air supply engine of the present invention includes a fuel injection valve disposed toward a spark plug of the engine, and an air injection valve that injects air in a direction that interferes with the injected fuel from the fuel injection valve. , a load detection means for detecting the load state of the engine, a crank angle detection means for detecting the crank angle of the engine, and a fuel control means;
and air control means. The fuel control means receives outputs from the load detection means and the crank angle detection means, and controls the fuel injection valve so as to inject fuel from the second half of the intake stroke to the predetermined timing of the compression stroke when the engine is under low load. Further, the air control means is configured to control the air injection valve so as to inject air in the latter half of the fuel injection period. The fuel injection valve and the air injection valve may be provided in the combustion chamber, or may be provided in the intake port near the combustion chamber, as long as the above requirements are satisfied.

（実施例） 第１図は本発明を４気筒４サイクルエンジンに
適用した場合の一実施例を概略的に示し、第２図
はこのエンジンの燃焼室部分とその近傍部の具体
的構造を示す。これらの図において、１はエンジ
ン本体、２は吸気管３および吸気マニホールド４
からなる吸気通路、５は吸気通路２の上流部に設
けられたエアクリーナ、６は排気マニホールドで
ある。図に示す実施例では、エンジン本体１の各
気筒の燃焼室７に対してそれぞれ一次吸気通路８
と二次吸気通路９とが吸気マニホールド４に設け
られ、上記二次吸気通路９には、この通路９の開
度を調節するスワール調節弁１０が設けられてい
る。このスワール調節弁１０の作動は、後述する
制御ユニツト４０により、アクチユエータ１１を
介して制御されるようにしている。(Example) Fig. 1 schematically shows an example in which the present invention is applied to a 4-cylinder 4-cycle engine, and Fig. 2 shows the specific structure of the combustion chamber portion and its vicinity of this engine. . In these figures, 1 is the engine body, 2 is the intake pipe 3 and the intake manifold 4.
5 is an air cleaner provided upstream of the intake passage 2, and 6 is an exhaust manifold. In the embodiment shown in the figure, a primary intake passage 8 is provided for each combustion chamber 7 of each cylinder of the engine body 1.
and a secondary intake passage 9 are provided in the intake manifold 4, and the secondary intake passage 9 is provided with a swirl control valve 10 for adjusting the opening degree of this passage 9. The operation of the swirl control valve 10 is controlled by a control unit 40, which will be described later, via an actuator 11.

各気筒の燃焼室７には、一次吸気通路８に連通
する一次吸気ポート１３と、二次吸気通路９に連
通する二次吸気ポート１４と、排気ポート１５と
が開口し、これらのポート１３，１４，１５の開
口部に、図外の動弁機構によつてそれぞれ所定の
タイミングで開閉作動される一次側吸気弁１６、
二次側吸気弁１７および排気弁１８が装備されて
いる。また、燃焼室７内には、点火プラグ２０が
設けられるとともに、燃料噴射弁２１および空気
噴射弁２２が配設されている。上記燃料噴射弁２
１は点火プラグ２０に向けて設けられている。ま
た、空気噴射弁２２は、燃料噴射弁２１に近接し
て配置され、かつ、燃料噴射弁２１からの噴射燃
料と干渉する方向に空気を噴射させるような配置
に設けられている。なお、第１図では作図の便宜
上、右端の気筒に対してのみ燃料噴射弁２１およ
び空気噴射弁２２の配置を明らかにしたが、他の
気筒にも同様にそれぞれ燃料噴射弁２１および空
気噴射弁２２が配置されている。 A primary intake port 13 communicating with the primary intake passage 8, a secondary intake port 14 communicating with the secondary intake passage 9, and an exhaust port 15 are opened in the combustion chamber 7 of each cylinder, and these ports 13, Primary side intake valves 16 are respectively opened and closed at predetermined timings by valve operating mechanisms (not shown) at openings 14 and 15;
A secondary intake valve 17 and an exhaust valve 18 are provided. Further, within the combustion chamber 7, a spark plug 20 is provided, and a fuel injection valve 21 and an air injection valve 22 are also provided. Above fuel injection valve 2
1 is provided facing the spark plug 20. Further, the air injection valve 22 is disposed close to the fuel injection valve 21 and is arranged so as to inject air in a direction that interferes with the injected fuel from the fuel injection valve 21. In addition, in FIG. 1, for convenience of drawing, the arrangement of the fuel injection valve 21 and the air injection valve 22 is shown only for the rightmost cylinder, but the arrangement of the fuel injection valve 21 and the air injection valve 22 is similarly shown for the other cylinders. 22 are arranged.

上記燃料噴射弁２１は燃料噴射ポンプ２３に接
続されている。この燃料噴射ポンプ２３はタイミ
ングベルト２４およびプーリ２５，２６を介して
エンジンのクランク軸２７により駆動され、各気
筒の燃料噴射弁２１にそれぞれ燃料を供給して噴
射させるようにし、かつ、その噴射開始時期およ
び噴射終了時期を電気的な制御信号に応じて調節
することができる構造となつている。また、空気
噴射弁２２は空気リザーバ２９を介して空気ポン
プ３０に接続され、この空気ポンプ３０は、ベル
ト３１およびプーリ３２，３３を介して上記クラ
ンク軸２７により駆動されるようにしている。図
では、エンジン始動時に空気リザーバ２９内の圧
力上昇を促進するため、空気リザーバ２９と空気
ポンプ３０との間に空気リターン通路３４を設
け、この空気リターン通路３４に、エンジン始動
時に開閉作動されるリサイクルバルブ３５が設け
られている。３６は空気ポンプ３０への空気導入
用通路３７に設けられたチエツクバルブ、３８は
空気リリーフ用通路３９に設けられたリリーフ弁
である。 The fuel injection valve 21 is connected to a fuel injection pump 23. This fuel injection pump 23 is driven by the crankshaft 27 of the engine via a timing belt 24 and pulleys 25, 26, and supplies fuel to the fuel injection valves 21 of each cylinder for injection, and starts the injection. The structure allows the timing and injection end timing to be adjusted according to electrical control signals. The air injection valve 22 is connected to an air pump 30 via an air reservoir 29, and the air pump 30 is driven by the crankshaft 27 via a belt 31 and pulleys 32, 33. In the figure, an air return passage 34 is provided between the air reservoir 29 and the air pump 30 in order to promote pressure rise in the air reservoir 29 when the engine is started, and the air return passage 34 is opened and closed when the engine is started. A recycle valve 35 is provided. 36 is a check valve provided in the air introduction passage 37 to the air pump 30, and 38 is a relief valve provided in the air relief passage 39.

また、４０は各種制御のための制御ユニツトで
あり、例えば第３図に示すようにマイクロコンピ
ユータを用いた制御部４１および各種変換器４２
〜４６を含んでいる。上記制御部４１には、アク
セル開度センサ５１からＡ／Ｄ変換器４２を介し
てアクセル開度信号が入力されるとともに、クラ
ンク角センサ５２からＦ／Ｖ（周波数−電圧）変
換器４３およびＡ／Ｄ変換器４４を介してエンジ
ン回転数信号が入力され、このアクセル開度とエ
ンジン回転数とで負荷状態が検出されるように
し、また、クランク角センサ５２からクランク角
信号が入力されている。さらに、実施例ではスモ
ーク発生時にそれに応じた空気噴射時期の制御を
行うように、スモークセンサ５３からの検出信号
もＡ／Ｄ変換器４５を介して制御部４１に入力さ
れている。また、後述する始動時の制御のため、
前記空気リザーバ２９内の圧力を検出する圧力セ
ンサ５４からＡ／Ｄ変換器４６を介して与えられ
る圧力信号と、スタートセンサ５５から与えられ
るインタラプト（割り込み信号）としてのスター
ト信号も上記制御部４１に入力されている。上記
制御部４１は、燃料噴射弁２１からの燃料噴射を
制御する燃料制御手段としての機能と、空気噴射
弁２２からの空気噴射を制御する空気制御手段と
しての機能とを有し、直後には燃料噴射ポンプ２
３の作動および空気噴射弁２２の開閉作動を制御
している。また、前記スワール調節弁１０のアク
チユエータ１１および前記リサイクルバルブ３５
も上記制御部４１によつて制御している。 Further, 40 is a control unit for various controls, for example, as shown in FIG. 3, a control unit 41 using a microcomputer and various converters 42
Contains ~46. The control unit 41 receives an accelerator opening signal from an accelerator opening sensor 51 via an A/D converter 42, and also receives an F/V (frequency-voltage) converter 43 and an A/D converter from a crank angle sensor 52. An engine speed signal is inputted via the /D converter 44, and the load condition is detected based on this accelerator opening degree and the engine speed, and a crank angle signal is inputted from the crank angle sensor 52. . Further, in the embodiment, a detection signal from the smoke sensor 53 is also input to the control unit 41 via the A/D converter 45 so that the air injection timing is controlled accordingly when smoke occurs. In addition, for control at startup, which will be described later,
A pressure signal provided via the A/D converter 46 from the pressure sensor 54 that detects the pressure in the air reservoir 29 and a start signal as an interrupt signal provided from the start sensor 55 are also sent to the control section 41. It has been entered. The control section 41 has a function as a fuel control means for controlling fuel injection from the fuel injection valve 21 and a function as an air control means for controlling air injection from the air injection valve 22. fuel injection pump 2
3 and the opening/closing operation of the air injection valve 22. Further, the actuator 11 of the swirl control valve 10 and the recycle valve 35
is also controlled by the control section 41.

上記制御部４１内には、予め種々の運転状態に
おける燃料と空気の各噴射開始時期および各噴射
終了時期がデータマツプとして記憶され、このマ
ツプにより、少なくとも低負荷時には吸気行程後
半ないし圧縮行程で燃料を噴射するとともに、燃
料噴射期間の後半に空気を噴射するように設定さ
れている。例えば第４図に示すような特性で上記
時期が制御されるように上記マツプが作成されて
いる。すなわち、第４図において、FsおよびFe
はそれぞれ燃料の噴射開始時期および噴射終了時
期、AsおよびAeはそれぞれ空気の噴射開始時期
および噴射終了時期を示し、Ｉは点火時期を示
す。この図のように、低負荷領域では圧縮行程後
半で燃料が噴射され、その噴射終了時期Fe，Ae
が点火時期Ｉにほぼ一致するようにしている。そ
して、噴射量は噴射期間に依存するので、負荷に
応じた適当な燃料噴射量が得られるように、燃料
終了時期Feを基準にして燃料噴射開始時期Fsが
設定されている。また、少なくともこの低負荷時
において、空気の噴射開始時期Asは燃料の噴射
開始時期Fsよりも遅らせ、両者の噴射終了時期
Fe，Aeは一致させている。高負荷時の制御につ
いては本発明で限定しないが、燃料噴射量が増加
される高負荷時には、層状給気の必要がなく、む
しろ空気利用率を高めて出力を向上させるには燃
料を分散させた状態で着火する方が望ましい。こ
のため、図示の特性では負荷がある程度高くなる
と燃料および空気の噴射時期を早め、高負荷領域
では吸気行程の前半に燃料が噴射されるようにし
ている。なお、この図において二点鎖線As′は、
スモーク発生時の空気の噴射開始時期を示し、こ
のようにスモーク発生時には空気の噴射開始時期
が早められるようにし、この特性を与えるための
補正係数も予めマツプに記憶されている。 In the control section 41, the injection start timing and injection end timing of fuel and air under various operating conditions are stored in advance as a data map, and this map allows fuel to be injected in the latter half of the intake stroke or the compression stroke at least at low loads. It is set to inject air at the latter half of the fuel injection period. For example, the map is created so that the timing is controlled according to the characteristics shown in FIG. That is, in Fig. 4, Fs and Fe
are the fuel injection start time and injection end time, respectively, As and Ae are the air injection start time and injection end time, respectively, and I is the ignition timing. As shown in this figure, in the low load region, fuel is injected in the latter half of the compression stroke, and the injection end timings Fe, Ae
is made to almost match the ignition timing I. Since the injection amount depends on the injection period, the fuel injection start timing Fs is set based on the fuel end timing Fe so that an appropriate fuel injection amount depending on the load can be obtained. Also, at least at this low load, the air injection start timing As is delayed from the fuel injection start timing Fs, and the injection end timing of both is delayed.
Fe and Ae are matched. Control at high loads is not limited by the present invention, but at high loads when the amount of fuel injection is increased, there is no need for stratified air supply; rather, to increase air utilization and improve output, fuel must be dispersed. It is preferable to ignite it in a state where the For this reason, in the illustrated characteristics, when the load increases to a certain extent, the injection timing of fuel and air is advanced, and in the high load region, fuel is injected in the first half of the intake stroke. In addition, in this figure, the two-dot chain line As' is
It shows the air injection start timing when smoke occurs, and thus the air injection start timing is brought forward when smoke occurs, and a correction coefficient for giving this characteristic is also stored in advance in the map.

さらに上記制御部４１内には、予め種々の負荷
状態におけるスワール調節弁１０の開度がデータ
マツプとして記憶され、低負荷時に前記スワール
調節弁１０を閉じ、負荷が高くなるとそれに応じ
た開度にスワール調節弁１０を開くように、上記
マツプが作成されている。 Further, the opening degree of the swirl control valve 10 under various load conditions is stored in advance in the control section 41 as a data map, and the swirl control valve 10 is closed when the load is low, and when the load is high, the swirl is adjusted to the corresponding opening degree. The above map is created so as to open the control valve 10.

上記制御ユニツト４０によつて実行される制御
をフローチヤートで示すと第５図および第６図の
ようになる。 The control executed by the control unit 40 is shown in flowcharts as shown in FIGS. 5 and 6.

第５図に示すメインルーチンにおいては、先ず
負荷状態を決定するアクセル開度Ａとエンジン回
転数Ｒの各検出信号が入力され（ステツプX1）、
この信号に基づき、予め前記の第４図に示す特性
を与えるように設定されたマツプから、その時の
負荷状態に応じた燃料と空気の各噴射開始時期
As，Fsおよび各噴射終了時期Ae，Aeが演算さ
れる（ステツプX2、X3）。さらに、スモーク信号
Ｓに応じた補正係数Saがマツプから求められ、
先に求められた空気の噴射開始時期Asに上記補
正係数Saが乗算される（ステツプX4、X5）。こ
の場合、第７図に示すようにスモークが少ない時
に補正係数Saを１とし、スモークが増加すると
補正係数Saが減少するように設定しておく。次
に、クランク角θの検出信号を繰返し入力しつつ
クランク角θが上記噴射開始時期As，Fsに達す
るのを待つてから、燃料および空気の噴射を開始
する制御が行われる（ステツプX6〜X8）。引続い
て、クランク角θの検出信号を繰返し入力しつつ
クランク角θが上記噴射終了時期Ae，Feに達す
るのを待つてから、燃料および空気の噴射を終了
する制御が行われる（ステツプX9〜X11）。さら
に、上記アクセル開度Ａとエンジン回転数Ｒとに
応じて、前記スワール調節弁１０の開度（Ｓ弁開
度）S0が演算され、この開度S0を与える制御信号
が前記アクチユエータ１１に出力される（ステツ
プX10、X11）。その後ステツプX1に戻り、以上の
フローが繰返されるようにしている。 In the main routine shown in FIG. 5, first, detection signals of accelerator opening A and engine rotation speed R, which determine the load condition, are input (step X 1 ).
Based on this signal, each fuel and air injection start timing is determined according to the load condition at that time from a map that has been set in advance to give the characteristics shown in Figure 4 above.
As, Fs and each injection end timing Ae, Ae are calculated (steps X 2 , X 3 ). Furthermore, a correction coefficient Sa corresponding to the smoke signal S is obtained from the map,
The previously determined air injection start timing As is multiplied by the correction coefficient Sa (steps X 4 and X 5 ). In this case, as shown in FIG. 7, the correction coefficient Sa is set to 1 when there is little smoke, and is set so that when the smoke increases, the correction coefficient Sa decreases. Next, after repeatedly inputting the detection signal of the crank angle θ and waiting for the crank angle θ to reach the above-mentioned injection start timings As and Fs, control is performed to start fuel and air injection (steps X 6 to X8 ). Subsequently, after repeatedly inputting the detection signal of the crank angle θ and waiting for the crank angle θ to reach the injection end timings Ae and Fe, control is performed to end the injection of fuel and air (step X 9) . ~ X11 ). Further, the opening degree (S valve opening degree) S 0 of the swirl control valve 10 is calculated according to the accelerator opening degree A and the engine rotation speed R, and a control signal giving this opening degree S 0 is sent to the actuator 11. (steps X 10 , X 11 ). After that, the process returns to step X1 and the above flow is repeated.

このような制御により、低負荷時には、圧縮行
程後半の所定時期に燃料噴射弁２１から点火プラ
グ２０に向けて燃料が噴射され、主に点火プラグ
付近に燃料が供給されて燃焼室７の他の部分では
燃料が希薄な状態で点火が行われる。従つて、少
ない燃料でも着火、燃焼が可能となつてエンジン
を作動させることができるとともに、一次吸気通
路８から燃焼室７に空気が過剰に供給されても差
し支えないので、ポンピングロスが低減される。
そして、この場合に第４図に示すような特性で空
気が噴射されることにより、噴射燃料が拡散しす
ぎない程度で適切に霧化、気化が行われる。つま
り、点火時点においては、燃料噴射期間の早い時
期に噴射された燃料ほど拡散し、遅い時期に噴射
された燃料ほど本来的に霧化、気化が行われにく
い。従つて、燃料が拡散しすぎて点火プラグ２０
付近がリーン化するということのないように、燃
料噴射期間の前半は空気の噴射を停止し、燃料噴
射期間後半は噴射空気により燃料の霧化、気化を
促進するようにしている。ただし、スモークが発
生するときは点火プラグ２０付近が過濃であるた
め、空気噴射時期を早めて燃料の拡散度を調整し
ている。 With such control, during low load, fuel is injected from the fuel injection valve 21 toward the spark plug 20 at a predetermined time in the latter half of the compression stroke, and the fuel is mainly supplied to the vicinity of the spark plug and to other parts of the combustion chamber 7. Ignition takes place when the fuel is lean in some areas. Therefore, it is possible to ignite and burn even a small amount of fuel, and the engine can be operated, and there is no problem even if excessive air is supplied from the primary intake passage 8 to the combustion chamber 7, so pumping loss is reduced. .
In this case, by injecting air with the characteristics shown in FIG. 4, the injected fuel is appropriately atomized and vaporized to the extent that it does not spread too much. That is, at the time of ignition, the earlier the fuel is injected in the fuel injection period, the more it diffuses, and the later the fuel is injected, the more difficult it is to atomize or vaporize. Therefore, the fuel diffuses too much and the spark plug 20
In order to prevent the vicinity from becoming lean, air injection is stopped during the first half of the fuel injection period, and atomization and vaporization of the fuel is promoted by the injected air during the second half of the fuel injection period. However, when smoke occurs, there is excessive concentration near the spark plug 20, so the air injection timing is advanced to adjust the degree of fuel diffusion.

一方、高負荷時には、燃料噴射量が増量される
とともに、吸気行程の前半に燃料が噴射され、ま
た、スワール調節弁１０が開かれて二次吸気通路
９からの吸気により燃料室７内のスワールが高め
られるため、燃料が燃焼室７内に充分拡散されて
から点火が行われることとなる。 On the other hand, when the load is high, the fuel injection amount is increased, fuel is injected in the first half of the intake stroke, and the swirl control valve 10 is opened to create a swirl in the fuel chamber 7 by intake air from the secondary intake passage 9. Since the fuel is increased, ignition is performed after the fuel is sufficiently diffused into the combustion chamber 7.

また、第６図に示す割込みルーチンは、始動時
の制御を行うもので、前記スタートセンサ５４か
らの信号によつて開始され、まず前記圧力センサ
５３からの圧力信号が入力され（ステツプY1）、
その圧力Ｐが設定値α以上か否かが判別される
（ステツプY2）。上記圧力Ｐが設定値α未満であ
れば、前記リサイクルバルブ３５が開閉作動を繰
返すように制御され（ステツプY3）、これによつ
て前記空気リザーバ２９内の圧力上昇が促進され
る。上記圧力Ｐが設定値α以上になると、前記リ
サイクルバルブ３５が閉じられるとともに、始動
用の燃料および空気が噴射される（ステツプ
Y4）。そして、始動が終了したか否かが判別され
（ステツプY5）、始動が終了すると前記の第５図
に示すメインルーチンに戻されるようにしてい
る。 The interrupt routine shown in FIG. 6 is for controlling the startup, and is started by a signal from the start sensor 54, and first a pressure signal from the pressure sensor 53 is input (step Y 1 ). ,
It is determined whether the pressure P is greater than or equal to the set value α (step Y 2 ). If the pressure P is less than the set value α, the recycle valve 35 is controlled to repeatedly open and close (step Y 3 ), thereby promoting a rise in pressure within the air reservoir 29. When the pressure P exceeds the set value α, the recycle valve 35 is closed, and starting fuel and air are injected (step
Y4 ). Then, it is determined whether or not the starting has ended (step Y5 ), and when the starting has ended, the process returns to the main routine shown in FIG. 5.

第８図および第９図は本発明の別の実施例を示
す。この実施例では燃料噴射弁２１′および空気
噴射弁２２が一次吸気ポート１３に設けられ、こ
の場合も、燃料噴射弁２１′は燃焼室７内の点火
プラグ２０に向けて配置され、空気噴射弁２２は
噴射燃料と干渉する方向に空気を噴射させるよう
に配置されている。また、この実施例において燃
料噴射弁２１′は、空気噴射弁２２と同様に制御
ユニツト４０によつて直接に開閉作動が制御され
るようにしてあり、この場合に燃料噴射弁２１′
は、通常のガソリンエンジンに用いられているよ
うな燃料噴射ポンプ（図示省略）に接続しておけ
ばよい。 8 and 9 show another embodiment of the invention. In this embodiment, a fuel injection valve 21' and an air injection valve 22 are provided in the primary intake port 13, and in this case as well, the fuel injection valve 21' is arranged toward the spark plug 20 in the combustion chamber 7, and the air injection valve 22 is arranged so as to inject air in a direction that interferes with the injected fuel. Further, in this embodiment, the opening and closing operation of the fuel injection valve 21' is directly controlled by the control unit 40 similarly to the air injection valve 22, and in this case, the fuel injection valve 21'
may be connected to a fuel injection pump (not shown) as used in ordinary gasoline engines.

このように上記各噴射弁２１′，２２を吸気ポ
ート１３に設ける場合、吸気弁１６が閉じるまで
に燃料を噴射させる必要があるので、第１０図に
示すように、低負荷領域では吸気行程の終期に燃
料および空気が噴射されるようにそれぞれの噴射
開始時期As，Fsおよび噴射終了時期Fe，Aeが設
定されるが、その他の構成は第１の実施例と同様
である。 When the injection valves 21' and 22 are installed in the intake port 13 in this way, it is necessary to inject the fuel before the intake valve 16 closes, so as shown in FIG. The injection start times As, Fs and the injection end times Fe, Ae are set so that fuel and air are injected at the final stage, but the other configurations are the same as in the first embodiment.

（発明の効果） 以上のように本発明は、エンジン低負荷時に、
吸気行程後半から圧縮行程の所定の時期に燃料を
点火プラグに向けて噴射するとともに、燃料噴射
期間の後半に空気を噴射して噴射燃料に混入させ
るようにしているため、いわゆる層状給気により
燃費が向上されるとともに、燃料の霧化、気化が
促進され、かつ、不必要に燃料が拡散しすぎるこ
とも防止されて着火性および燃焼性が格段に向上
されるものである。(Effects of the Invention) As described above, the present invention has the following advantages:
Fuel is injected toward the spark plug from the latter half of the intake stroke to a predetermined period of the compression stroke, and air is injected and mixed with the injected fuel in the latter half of the fuel injection period, resulting in so-called stratified air supply, which improves fuel efficiency. In addition, the atomization and vaporization of the fuel are promoted, unnecessary excessive diffusion of the fuel is also prevented, and the ignitability and combustibility are significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示す全体概略図、
第２図はその燃焼室部分およびその近傍部の拡大
図、第３図は制御系統のブロツク図、第４図は燃
料および空気の噴射時期の特性図、第５図および
第６図はフローチヤート、第７図はスモークに応
じた空気噴射開始時期補正係数の特性図、第８図
は別の実施例を示す全体概略図、第９図はその第
２図相当図、第１０図はこの実施例による場合の
第４図相当図である。 ２０……点火プラグ、２１，２１′……燃料噴
射弁、２２……空気噴射弁、４０……制御ユニツ
ト（制御手段）、５１……アクセル開度センサ、
５２……クランク角センサ。 FIG. 1 is an overall schematic diagram showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged view of the combustion chamber and its vicinity, Figure 3 is a block diagram of the control system, Figure 4 is a characteristic diagram of fuel and air injection timing, and Figures 5 and 6 are flowcharts. , Fig. 7 is a characteristic diagram of the air injection start timing correction coefficient according to smoke, Fig. 8 is an overall schematic diagram showing another embodiment, Fig. 9 is a diagram corresponding to Fig. 2, and Fig. 10 is a diagram showing this implementation. FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 4 according to an example. 20... Spark plug, 21, 21'... Fuel injection valve, 22... Air injection valve, 40... Control unit (control means), 51... Accelerator opening sensor,
52...Crank angle sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ エンジンの点火プラグに向けて配置された燃
料噴射弁と、該燃料噴射弁からの噴射燃料と干渉
する方向に空気を噴射する空気噴射弁と、エンジ
ンの負荷状態を検出する負荷検出手段と、エンジ
ンのクランク角を検出するクランク角検出手段
と、上記負荷検出手段とクランク角検出手段との
出力を受け、エンジン低負荷時、吸気行程後半か
ら圧縮行程の所定の時期に燃料を噴射するように
上記燃料噴射弁を制御する燃料制御手段と、燃料
噴射期間の後半に空気を噴射するように空気噴射
弁を制御する空気制御手段とを設けたことを特徴
とする層状給気エンジン。1. A fuel injection valve disposed toward the spark plug of the engine, an air injection valve that injects air in a direction that interferes with the injected fuel from the fuel injection valve, and a load detection means that detects the load state of the engine. A crank angle detection means for detecting the crank angle of the engine, and outputs from the load detection means and the crank angle detection means are received, and fuel is injected from the second half of the intake stroke to the predetermined timing of the compression stroke when the engine is under low load. A stratified air supply engine comprising: a fuel control means for controlling the fuel injection valve; and an air control means for controlling the air injection valve so as to inject air in the latter half of a fuel injection period.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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