JPH10205338A - Direct injection-type spark-ignition engine - Google Patents
Direct injection-type spark-ignition engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は直接噴射式火花点火
機関に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct injection spark ignition engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関では燃料消費率の低減のため
に、通常より少ない燃料で燃焼させる希薄燃焼が注目さ
れている。低負荷運転における希薄燃焼を実現するため
には点火時に点火プラグ周りに燃焼可能な濃度を持つ燃
料蒸気が存在する必要がある。また、高負荷運転では燃
焼室の全域に理論混合比の均一な燃料蒸気が存在する必
要がある。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, attention has been paid to lean combustion in which less fuel is burned than usual in order to reduce the fuel consumption rate. In order to realize lean combustion in low load operation, it is necessary that fuel vapor having a combustible concentration exists around the spark plug at the time of ignition. Further, in a high-load operation, it is necessary that fuel vapor having a uniform stoichiometric mixture exists in the entire region of the combustion chamber.
【０００３】従来技術では、理論混合比燃焼と希薄燃焼
を切り替えるために、切欠きのある弁を吸気ポートに設
けてシリンダに流入する気流を変形させたり、ピストン
にキャビティを設け、その中に燃料を噴射するといった
方法が採られている。In the prior art, in order to switch between stoichiometric combustion and lean combustion, a notched valve is provided at an intake port to deform the airflow flowing into a cylinder, or a piston is provided with a cavity, and a fuel is provided therein. Injection method is adopted.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】低負荷時における希薄
燃焼を実現するためには燃料蒸気を点火プラグ周りの局
所に分布させて点火する必要がある。一方、高負荷時に
は理論混合比燃焼をするため、燃焼室内に燃料蒸気を均
一に分布させて点火する必要がある。これらの燃焼を切
り替えるために自動車メーカ等から各種の構造や装置が
提案されている。ある手段として吸気ポートに切欠きの
ある弁を設け、希薄燃焼ではその弁を閉じることにより
特定の流れをシリンダ内に形成し、その流れに燃料を噴
射することによって点火プラグ周りに高濃度の燃料蒸気
を得るという方式が取り入れられている。しかしこの方
法では細かな気流や燃料噴霧の制御は不可能である。In order to achieve lean combustion at low load, it is necessary to distribute fuel vapor locally around the spark plug and ignite the fuel. On the other hand, when the load is high, stoichiometric combustion is required, so that it is necessary to uniformly distribute fuel vapor in the combustion chamber for ignition. Various structures and devices have been proposed by automobile manufacturers and the like to switch the combustion. As a measure, a notched valve is provided in the intake port, and in lean combustion, a specific flow is formed in the cylinder by closing the valve, and fuel is injected into the flow to create a highly concentrated fuel around the spark plug. The method of obtaining steam is adopted. However, this method does not allow fine control of airflow or fuel spray.
【０００５】他の手段としてピストンにキャビティを設
け、キャビティに燃料を噴射してキャビティ内に燃料を
閉じ込め点火プラグで着火する方式がある。しかしこの
方法では点火プラグを長くして設置しないと点火するこ
とができないため点火プラグを開発する必要がある。[0005] As another means, there is a method in which a cavity is provided in a piston, fuel is injected into the cavity, the fuel is confined in the cavity, and ignited by a spark plug. However, in this method, it is not possible to ignite unless the spark plug is installed with a long length, so it is necessary to develop a spark plug.
【０００６】本発明の目的は、ピストンにキャビティを
設け、シリンダ，キャビティ内に旋回成分をもつ気流を
生成し、気流に燃料を噴射することにより燃料を同伴さ
せ点火プラグの近くに燃料蒸気を分布させて希薄燃焼を
可能にすることにある。An object of the present invention is to provide a piston with a cavity, generate an airflow having a swirling component in the cylinder and the cavity, and inject fuel into the airflow to entrain the fuel and distribute fuel vapor near the spark plug. To enable lean burn.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、図１に示すように、燃焼室の中心軸の近くに点火手
段１と、運転状態によって手段１の点火時期を決定する
点火時期決定手段２と、ピストンに設けたキャビティ
と、燃焼室の吸気側でピストンのキャビティに指向させ
た燃料供給手段３と、運転状態によって燃料噴射量と燃
料噴射時期を決定する燃料噴射決定手段４と、コレクタ
と吸気ポートの接続部に設けた空気流量調節手段５と、
運転状態によって手段５を制御する空気流量決定手段６
と、コレクタから突き出したパイプが、パイプの先端が
吸気弁の吸気側の隙間を狙いパイプからの気流がシリン
ダ内に旋回流を形成するように吸気ポートの上部に接続
された気流生成手段７を設け、低負荷運転で、手段５に
よってコレクタと吸気ポートの接続部を流れる空気流量
を遮断することにより、手段７によってシリンダ内に旋
回流が形成され、手段４によって決定された量とタイミ
ングで手段３によって供給された後、手段２によって決
定されたタイミングで手段１により燃料に点火する。In order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIG. 1, an ignition means 1 is provided near a central axis of a combustion chamber, and an ignition timing for determining an ignition timing of the means 1 according to an operation state. Determining means 2, a cavity provided in the piston, fuel supply means 3 directed to the cavity of the piston on the intake side of the combustion chamber, and fuel injection determining means 4 for determining a fuel injection amount and a fuel injection timing according to an operation state. Air flow rate adjusting means 5 provided at the connection between the collector and the intake port;
Air flow rate determining means 6 for controlling means 5 according to operating conditions
And a pipe protruding from the collector is connected to the airflow generating means 7 connected to the upper part of the intake port so that the tip of the pipe aims at the gap on the intake side of the intake valve and the airflow from the pipe forms a swirling flow in the cylinder. Providing a swirl flow in the cylinder by means 7 by interrupting the flow of air through the connection between the collector and the intake port by means 5 at low load operation, with means and timing determined by means 4 After being supplied by 3, the fuel is ignited by means 1 at the timing determined by means 2.
【０００８】また、手段７の別の手段としてコレクタか
ら突き出したパイプを吸気ポートの下部に接続し、パイ
プからの気流が、吸気ポートの壁面に衝突後、反射して
吸気弁の吸気側の隙間を通り抜けシリンダ内に旋回流を
形成する気流生成手段を設ける。As another means of the means 7, a pipe protruding from the collector is connected to the lower part of the intake port, and after the airflow from the pipe collides with the wall surface of the intake port, the air flow is reflected and reflected by the gap on the intake side of the intake valve. Means for generating a swirling flow in the cylinder passing through the cylinder.
【０００９】他に、コレクタと吸気ポートの接続部に設
けた空気流量調節手段５と、運転状態によって手段５を
制御する空気流量決定手段６と、コレクタから突き出し
たパイプが、パイプの先端が吸気弁の吸気側の隙間を狙
いパイプからの気流がシリンダ内に旋回流を形成するよ
うに吸気ポートの上部に接続された気流生成手段７を除
いて、新たに吸気ポート内に、フラップによって気流を
変形させ吸気弁の吸気側の隙間を通り抜けシリンダ内に
旋回流を形成する気流生成手段８と、運転状態によって
フラップの開度を決定するフラップ開度決定手段９と、
フラップの開度を調節するフラップ開度調節手段１０を
設け、低負荷運転で、手段１０によりフラップの開度を
調節し、手段８によって吸気ポートを流れる気流を変形
させることによりシリンダ内に旋回流が形成され、手段
４によって決定された量とタイミングで手段３によって
供給された後、手段２によって決定されたタイミングで
手段１により燃料に点火する手段がある。In addition, the air flow rate adjusting means 5 provided at the connection between the collector and the intake port, the air flow rate determining means 6 for controlling the means 5 according to the operating condition, and the pipe protruding from the collector, the tip of the pipe being the intake air Except for the airflow generating means 7 connected to the upper part of the intake port so that the airflow from the pipe forms a swirling flow in the cylinder, the airflow is newly generated by the flap into the intake port of the valve. Airflow generating means 8 for deforming and passing through a clearance on the intake side of the intake valve to form a swirling flow in the cylinder; flap opening degree determining means 9 for determining a flap opening degree according to an operating state;
A flap opening adjusting means 10 for adjusting the opening degree of the flap is provided. At low load operation, the opening degree of the flap is adjusted by the means 10 and the airflow flowing through the intake port is deformed by the means 8 so that the swirling flow is generated in the cylinder. Are formed and supplied by means 3 at the amount and timing determined by means 4 and then there is a means of igniting the fuel by means 1 at the timing determined by means 2.
【００１０】さらに、コレクタから突き出したパイプを
吸気ポートに接線方向で接続し、パイプからの気流が旋
回成分をもってシリンダに流入する気流生成手段と、こ
の手段によって生成された気流がシリンダに流入した状
態において、請求項１の手段７によって生成される気流
と同じ旋回成分を保持することが可能な角度で接続され
た吸気ポートを設ける手段もある。Further, a pipe protruding from the collector is tangentially connected to the intake port, and an airflow generating means for causing the airflow from the pipe to flow into the cylinder with a swirling component; and a state in which the airflow generated by the means flows into the cylinder. In the above, there is also a means for providing an intake port connected at an angle capable of maintaining the same swirl component as the airflow generated by the means 7 of claim 1.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施例１を図面を用いて
説明する。図１〜図３は本発明に係る内燃機関の吸気装
置の側面図である。図１，図２は低負荷運転の状態、図
３は高負荷の状態を示す。図１〜図３で、シリンダヘッ
ドとシリンダブロックからなるシリンダ１にはキャビテ
ィ３が設けられたピストン２が挿入され、燃焼室４が形
成されている。吸気ポート５はシリンダ１に連通してい
る。吸気ポート５には吸気弁６が開閉可能に設置されて
いる。吸気ポート５の上流にはコレクタ７と、その接続
部に空気流量を調節可能な制御弁８が設けられている。
コレクタ７からパイプ９が突き出しており、気流１０Ａ
を形成する角度、即ちパイプ９からの噴流が吸気弁６の
吸気側の隙間からシリンダ１に流入しうる角度をもって
吸気ポート５の上部に接続されている。排気ポート，排
気弁の記述は省略する。燃焼室４には、吸気ポート側に
インジェクタ１１，中心上部に点火プラグ１２が設置さ
れている。制御装置１３には機関の運転状態を検出する
ためにエアフローセンサ，回転センサ等が接続されてお
り、制御弁８，インジェクタ１１，点火プラグ１２は運
転状態により制御装置１３によって制御されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are side views of an intake device for an internal combustion engine according to the present invention. 1 and 2 show a state of low load operation, and FIG. 3 shows a state of high load operation. 1 to 3, a piston 2 provided with a cavity 3 is inserted into a cylinder 1 including a cylinder head and a cylinder block to form a combustion chamber 4. The intake port 5 communicates with the cylinder 1. An intake valve 6 is provided at the intake port 5 so as to be openable and closable. A collector 7 is provided upstream of the intake port 5, and a control valve 8 which is capable of adjusting an air flow rate is provided at a connection portion thereof.
The pipe 9 protrudes from the collector 7 and the air flow 10A
, That is, an angle at which the jet from the pipe 9 can flow into the cylinder 1 from the gap on the intake side of the intake valve 6. The description of the exhaust port and exhaust valve is omitted. In the combustion chamber 4, an injector 11 is provided on the intake port side, and a spark plug 12 is provided at the upper center. An air flow sensor, a rotation sensor, and the like are connected to the control device 13 to detect an operation state of the engine. The control valve 8, the injector 11, and the spark plug 12 are controlled by the control device 13 according to the operation state.
【００１２】図３の高負荷運転の作用について説明す
る。高負荷運転では制御装置１３によって制御弁８は全
開にされる。ピストン２が下降を始めるとコレクタ７の
空気は気流１０Ｃを形成するようにシリンダ１に流入す
る。パイプ９は吸気ポート５に比べ細いためにパイプ９
から流入する空気は僅かであり、気流１０Ｃを形成する
妨げにはならない。なお、気流１０Ｃの流れを以下順タ
ンブル流と記述する。The operation of the high load operation shown in FIG. 3 will be described. In the high load operation, the control valve 8 is fully opened by the control device 13. When the piston 2 starts to descend, the air in the collector 7 flows into the cylinder 1 so as to form an air flow 10C. Since the pipe 9 is thinner than the intake port 5, the pipe 9
Is small and does not hinder the formation of the airflow 10C. The flow of the airflow 10C is hereinafter referred to as a forward tumble flow.
【００１３】高負荷運転では燃焼室４に吸入される空気
量と燃料噴射量の比、即ち空燃比が理論混合比である１
５程度になるように設定する。そのため点火時期に燃焼
室４内には噴射された燃料がすべて蒸発し、且つ均一に
分布していることが望ましい。噴射された燃料がピスト
ン２に付着し液膜を形成すると蒸発に要する時間が長く
なり局所的に高濃度の燃料蒸気が形成されたり、また点
火時期でもピストン２の表面に液膜が残る場合があり、
これらを回避するためにピストン２が下降を続け下死点
に到達した時点で燃料を噴き終るように設定する。燃料
は圧縮工程中に蒸発しながら気流１０Ｃに拡散されて燃
焼室４内に均一な燃料蒸気を形成し、点火プラグ１２に
よって良好に燃焼する。In a high-load operation, the ratio of the amount of air taken into the combustion chamber 4 to the amount of fuel injected, that is, the air-fuel ratio is the theoretical mixture ratio 1
Set to about 5. Therefore, it is desirable that all the fuel injected into the combustion chamber 4 at the ignition timing evaporates and is uniformly distributed. When the injected fuel adheres to the piston 2 and forms a liquid film, the time required for evaporation is prolonged, and a high-concentration fuel vapor is locally formed, and a liquid film may remain on the surface of the piston 2 even at the ignition timing. Yes,
In order to avoid these problems, it is set so that the fuel is completely injected when the piston 2 continues to descend and reaches the bottom dead center. The fuel evaporates during the compression process and is diffused into the airflow 10C to form uniform fuel vapor in the combustion chamber 4 and is satisfactorily burned by the spark plug 12.
【００１４】低負荷運転では少ない燃料で燃焼させる希
薄燃焼をすることによって燃費率の向上を図るために空
燃比を２０以上に設定する。故に、高負荷運転と同じ方
法では燃焼室３内に均一に燃料蒸気が分布し燃料蒸気濃
度は希薄になり、良好な燃焼が得られない。これらの問
題を解決し低負荷運転を実現するための方法を以下説明
する。In low-load operation, the air-fuel ratio is set to 20 or more in order to improve the fuel efficiency by performing lean combustion in which less fuel is used for combustion. Therefore, in the same method as the high-load operation, the fuel vapor is uniformly distributed in the combustion chamber 3, the fuel vapor concentration becomes low, and good combustion cannot be obtained. A method for solving these problems and achieving low-load operation will be described below.
【００１５】図１の吸気工程では制御装置１３によって
制御弁８は全閉にされる。そのため、ピストン２が下降
を始めるとコレクタ７の空気はパイプ９のみを通り気流
10Ａを形成するようにシリンダ１に流入する。気流１０
Ａは気流１０Ｃに対し逆方向で回転しており、以下気流
１０Ａを逆タンブル流と記述する。吸気工程が終わり吸
気弁６が閉じ、ピストン２が上昇を始め圧縮工程が始ま
ると気流１０Ａは図２に示すようにキャビティ３内の逆
タンブル流である気流１０Ｂに変化する。燃料を噴射す
るタイミングは早すぎても遅すぎても良好に燃焼しな
い。何故なら噴射が早いと燃料が拡散してしまい着火に
必要な蒸気濃度が得られなくなり、また噴射が遅いと着
火時に燃料が蒸発していないという現象が起こるためで
ある。噴射のタイミングは運転条件によって変化するが
クランク角度で点火時期の２０°から４０°前に燃料を
噴き終えるように制御する。キャビティ３は縁の先端が
点火プラグ１２に向くような角度で設ける。インジェク
タ１１から燃料を噴射すると燃料噴霧はキャビティ３に
入るが、気流１０Ｂと燃料噴霧自体のエネルギで燃料噴
霧はキャビティ３の縁にそって巻き上がり点火プラグ１
２の近くに到達して高濃度の燃料蒸気を形成し、希薄燃
焼を可能にする。ここで、パイプ９を設けない場合、気
流１０Ｂは逆回転の流れであり気流のエネルギと燃料噴
霧のエネルギが相殺し合い、燃料噴霧は点火プラグに到
達せずキャビティ３に留まるため着火が不可能になる。In the intake process shown in FIG. 1, the control valve 8 is fully closed by the control device 13. Therefore, when the piston 2 starts to descend, the air in the collector 7 flows only through the pipe 9
Flow into cylinder 1 to form 10A. Airflow 10
A rotates in the opposite direction to the airflow 10C, and the airflow 10A is hereinafter referred to as a reverse tumble flow. When the intake process is completed, the intake valve 6 is closed, the piston 2 starts to rise, and the compression process starts, the air flow 10A changes to an air flow 10B which is a reverse tumble flow in the cavity 3, as shown in FIG. If the timing of injecting the fuel is too early or too late, it does not burn well. The reason is that if the injection is early, the fuel is diffused and the vapor concentration necessary for ignition cannot be obtained, and if the injection is slow, the phenomenon that the fuel does not evaporate at the time of ignition occurs. The injection timing varies depending on the operating conditions, but is controlled so that the fuel injection is completed at a crank angle of 20 ° to 40 ° before the ignition timing. The cavity 3 is provided at an angle such that the tip of the edge faces the spark plug 12. When fuel is injected from the injector 11, the fuel spray enters the cavity 3. However, the fuel spray is wound up along the edge of the cavity 3 by the energy of the airflow 10B and the fuel spray itself, and the spark plug 1
2 to form a highly concentrated fuel vapor, allowing lean burn. Here, when the pipe 9 is not provided, the airflow 10B is a reverse rotation flow, and the energy of the airflow and the energy of the fuel spray cancel each other, and the fuel spray does not reach the spark plug but remains in the cavity 3 so that ignition is impossible. Become.
【００１６】実施例１ではコレクタ７からのパイプ９を
吸気ポート５の上部から接続したが、エンジンによって
パイプ９を設ける空間が得られない場合が考えられる。
この場合におけるパイプ９の接続方法を実施例２とし、
図４を用いて説明する。In the first embodiment, the pipe 9 from the collector 7 is connected from the upper part of the intake port 5. However, there may be a case where a space for providing the pipe 9 cannot be obtained by the engine.
The connection method of the pipe 9 in this case is Example 2,
This will be described with reference to FIG.
【００１７】実施例２の図４ではコレクタ７からのパイ
プ９を吸気ポート５の下部から接続するがそれ以外は実
施例１の図１と同じである。パイプ９の接続位置と角度
は、パイプ９からの噴流が吸気ポート５の壁面に衝突
後、反射して吸気弁６の吸気側の隙間を通り抜け、シリ
ンダ１に流入するように設定する。このようにパイプ９
を設ければ、低負荷時に制御弁８を全閉するとパイプ９
には気流１０Ｄが形成される。シリンダ１内における気
流１０Ｄと気流１０Ａは同等のものであり、圧縮工程で
は実施例１の図２と同じように逆タンブル流を形成する
ことから希薄燃焼を可能にする。In FIG. 4 of the second embodiment, the pipe 9 from the collector 7 is connected from the lower part of the intake port 5, but otherwise the same as FIG. 1 of the first embodiment. The connection position and angle of the pipe 9 are set such that the jet from the pipe 9 collides with the wall surface of the intake port 5, reflects, passes through the gap on the intake side of the intake valve 6, and flows into the cylinder 1. Thus, pipe 9
If the control valve 8 is fully closed at low load, the pipe 9
, An airflow 10D is formed. The airflow 10D and the airflow 10A in the cylinder 1 are the same, and the compression process forms a reverse tumble flow as in FIG. 2 of the first embodiment, thereby enabling lean combustion.
【００１８】実施例１，２では低負荷時にシリンダ１内
に逆タンブル流を形成するために制御弁８とパイプ９を
設けたが、高負荷運転で制御弁８は全開にしても必ず圧
力損失が生じ、シリンダ１に流入する空気量が減少する
という問題が発生する。そこで実施例３では高負荷運転
で圧力損失が生じることなくシリンダ１内に逆タンブル
流を形成させる方法を記述する。In the first and second embodiments, the control valve 8 and the pipe 9 are provided in order to form a reverse tumble flow in the cylinder 1 when the load is low. This causes a problem that the amount of air flowing into the cylinder 1 decreases. Therefore, in a third embodiment, a method of forming a reverse tumble flow in the cylinder 1 without generating a pressure loss in a high load operation will be described.
【００１９】実施例３の図５は低負荷運転の状態を示
す。基本的な構造は実施例１，２と同じである。違う点
は制御弁８とパイプ９を除き、吸気ポート５の上部にフ
ラップ１４を設けている点である。このフラップ１４は
制御装置１３によって制御されるカムシャフト等の制御
機構１５によって変え、吸気ポート５を流れる気流を調
節する。フラップ１４の設置位置，規模，突き出される
角度は、フラップ１４によって変形させられた気流が吸
気弁６の吸気側の隙間を通り抜けシリンダ１に流入する
気流１０Ｅを形成するように設定する。なお制御機構１
５は本実施例に示すカムシャフト等に限定されるもので
はない。FIG. 5 of the third embodiment shows a state of low load operation. The basic structure is the same as the first and second embodiments. The difference is that a flap 14 is provided above the intake port 5 except for the control valve 8 and the pipe 9. The flap 14 is changed by a control mechanism 15 such as a camshaft controlled by the control device 13 to adjust the airflow flowing through the intake port 5. The installation position, scale, and projected angle of the flap 14 are set so that the air flow deformed by the flap 14 passes through a gap on the intake side of the intake valve 6 and flows into the cylinder 1 to form an air flow 10E. Control mechanism 1
5 is not limited to the camshaft and the like shown in this embodiment.
【００２０】吸気工程でピストン２が下降を始めるとコ
レクタ７の空気がシリンダ１に流入するが、低負荷運転
では制御装置１３及び制御機構１５によってフラップ１
４は吸気ポート５に突き出されるため、フラップ１４が
突き出されない状態と違い、気流の形状が変形し、気流
１０Ｅを形成する。気流１０Ｅは逆タンブル流であり、
吸気弁６が閉じ圧縮工程でも逆タンブル流を保持するた
め、インジェクタ１１から噴射された燃料がキャビティ
３に入っても巻き上げて点火プラグ１２の近くに到達し
て高濃度の燃料蒸気を形成するため希薄燃焼が可能であ
る。When the piston 2 starts descending in the intake process, the air in the collector 7 flows into the cylinder 1. However, during low load operation, the flap 1 is controlled by the control device 13 and the control mechanism 15.
4 is protruded into the intake port 5, unlike the state where the flap 14 is not protruded, the shape of the airflow is deformed, and the airflow 10E is formed. The airflow 10E is a reverse tumble flow,
Since the intake valve 6 is closed and the reverse tumble flow is maintained even in the compression process, even if the fuel injected from the injector 11 enters the cavity 3, it is wound up and reaches near the spark plug 12 to form high-concentration fuel vapor. Lean combustion is possible.
【００２１】図６は高負荷運転の状態を示す。高負荷運
転では制御装置１３及び制御機構１５によってフラップ
１４は吸気ポート５に突き出されない。ピストン２が下
降を始めるとコレクタ７の空気がシリンダ１に流入し気
流１０Ｆを形成する。予めフラップ１４を収納可能な空
間を吸気ポートに設けておけばフラップ１４による圧力
損失は全く発生せず、制御弁８も存在しないため最大吸
気量を得ることが可能である。FIG. 6 shows a state of high load operation. In the high load operation, the flap 14 is not protruded to the intake port 5 by the control device 13 and the control mechanism 15. When the piston 2 starts descending, the air in the collector 7 flows into the cylinder 1 to form an air flow 10F. If a space capable of accommodating the flap 14 is provided in the intake port in advance, no pressure loss occurs due to the flap 14 and the control valve 8 does not exist, so that the maximum intake amount can be obtained.
【００２２】逆タンブル流を形成する他の方法として、
図７および図８を用い実施例４を説明する。図７は本実
施例の平面図である。シリンダヘッドとシリンダブロッ
クからなるシリンダ１にはキャビティ２が設けられたピ
ストン３が挿入され、燃焼室４が形成されている。吸気
ポート５はシリンダ１に連通しているが他の実施例と異
なり、図８に示すように吸気ポート５がある角度をもっ
て連通されている。ある角度とは、吸気ポート５に生じ
る旋回流がシリンダ１に流入する過程で逆タンブル流を
保持することが可能な角度である。吸気ポート５には吸
気弁６が開閉可能に設置されている。吸気ポート５の上
流にはコレクタ７と、その接続部に空気流量を調節可能
な制御弁８が設けられている。コレクタ７からパイプ９
が突き出しており、図７で吸気ポート５内に気流１０Ｇ
を形成する角度と位置、即ち図８に示すようにパイプ９
からの噴流が吸気ポート５内を旋回しながらシリンダ１
内に流入するように接続されている。排気ポート，排気
弁の記述は省略する。燃焼室４には、吸気ポート側にイ
ンジェクタ１１，中心上部に点火プラグ１２が設置され
ている。制御装置１３には機関の運転状態を検出するた
めにエアフローセンサ，回転センサ等が接続されてお
り、制御弁８，インジェクタ１１，点火プラグ１２は運
転状態により制御装置１３によって制御されている。Another method of forming a reverse tumble flow is as follows:
Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a plan view of the present embodiment. A piston 3 provided with a cavity 2 is inserted into a cylinder 1 composed of a cylinder head and a cylinder block to form a combustion chamber 4. Although the intake port 5 communicates with the cylinder 1, unlike the other embodiments, the intake port 5 communicates at an angle as shown in FIG. The certain angle is an angle at which the swirling flow generated in the intake port 5 can maintain the reverse tumble flow in the process of flowing into the cylinder 1. An intake valve 6 is provided at the intake port 5 so as to be openable and closable. A collector 7 is provided upstream of the intake port 5, and a control valve 8 which is capable of adjusting an air flow rate is provided at a connection portion thereof. Collector 7 to pipe 9
Protrudes, and an airflow 10G is introduced into the intake port 5 in FIG.
And the position of the pipe 9 as shown in FIG.
Jet from the cylinder 1 while rotating inside the intake port 5
It is connected so that it may flow into. The description of the exhaust port and exhaust valve is omitted. In the combustion chamber 4, an injector 11 is provided on the intake port side, and a spark plug 12 is provided at the upper center. An air flow sensor, a rotation sensor, and the like are connected to the control device 13 to detect an operation state of the engine. The control valve 8, the injector 11, and the spark plug 12 are controlled by the control device 13 according to the operation state.
【００２３】低負荷運転では制御装置１３によって制御
弁８は全閉にされる。そのため、ピストン２が下降を始
めるとコレクタ７の空気はパイプ９のみを通り気流１０
Ｇを形成する。吸気ポート５内に形成される気流１０Ｇ
は吸気ポート５の中心軸に対し旋回成分をもっているた
め、実施例１，２，３と同じ吸気ポート５の形状でシリ
ンダ１内に流入した場合は逆タンブル流は形成されな
い。しかし、本実施例では吸気ポート５は斜めに設けら
れているため、気流１０Ｇはシリンダ１内に流入しても
逆タンブル流のエネルギは減少するものの、逆タンブル
流を形成することが可能であることから、逆タンブル流
による燃料の巻き上げ効果によって希薄燃焼が可能であ
る。In the low-load operation, the control valve 8 is fully closed by the control device 13. Therefore, when the piston 2 starts descending, the air in the collector 7 flows only through the pipe 9 and the airflow 10
G is formed. Airflow 10G formed in intake port 5
Has a swirl component with respect to the central axis of the intake port 5, and when the intake port 5 flows into the cylinder 1 with the same shape as in the first, second, and third embodiments, a reverse tumble flow is not formed. However, in this embodiment, since the intake port 5 is provided obliquely, even if the airflow 10G flows into the cylinder 1, the energy of the reverse tumble flow is reduced, but the reverse tumble flow can be formed. Therefore, lean combustion can be performed by the fuel hoisting effect by the reverse tumble flow.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明によれば火花点火機関の希薄燃焼
が可能となる。According to the present invention, lean combustion of a spark ignition engine can be performed.
【図１】本発明の実施例１の低負荷運転の吸気工程にお
ける側面図。FIG. 1 is a side view of an intake process of a low-load operation according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例１の低負荷運転の圧縮工程にお
ける側面図。FIG. 2 is a side view of the compression step of the low-load operation according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例１の高負荷運転の吸気工程にお
ける側面図。FIG. 3 is a side view of the intake process of the high-load operation according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例２の低負荷運転の吸気工程にお
ける側面図。FIG. 4 is a side view of an intake process in a low-load operation according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施例３の低負荷運転の吸気工程にお
ける側面図。FIG. 5 is a side view of the intake process of the low-load operation according to the third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施例３の高負荷運転の吸気工程にお
ける側面図。FIG. 6 is a side view in an intake process of a high-load operation according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施例４の低負荷運転の吸気工程にお
ける平面図。FIG. 7 is a plan view of an intake process in a low-load operation according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】図７におけるＡＡ断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 7;
１…シリンダ、２…キャビティ、３…ピストン、４…燃
焼室、５…吸気ポート、６…吸気弁、７…コレクタ、８
…制御弁、９…パイプ、１０…気流、１１…インジェク
タ、１２…点火プラグ、１３…制御装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... cylinder, 2 ... cavity, 3 ... piston, 4 ... combustion chamber, 5 ... intake port, 6 ... intake valve, 7 ... collector, 8
... Control valve, 9 ... Pipe, 10 ... Airflow, 11 ... Injector, 12 ... Spark plug, 13 ... Control device.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｑ 41/04 ３０１ 41/04 ３０１Ｅ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｊ ３０１Ｈ ３０１Ｕ ３０１Ｋ Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ 3/26 3/26 Ｃ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｐ (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 藤枝 護 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 9/02 F02D 9/02 Q 41/04 301 41/04 301E 43/00 301 43/00 301B 301J 301H 301U 301K F02F 1/42 F02F 1 / 42 F 3/26 3/26 C F02M 69/00360 F02M 69/00 360P (72) Inventor Minoru Osuka 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Mamoru Fujieda 2520 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Within the Automotive Equipment Division of Hitachi, Ltd.
Claims (3)
と、運転状態によって上記点火手段の点火時期を決定す
る点火時期決定手段と、ピストンに設けたキャビティ
と、上記燃焼室の吸気側で上記ピストンの上記キャビテ
ィに指向させた燃料供給手段と、運転状態によって燃料
噴射量と燃料噴射時期を決定する燃料噴射の決定手段
と、コレクタと吸気ポートの接続部に設けた空気流量の
調節手段と、運転状態によって上記調節手段を制御する
空気流量決定手段と、上記コレクタから突き出したパイ
プが、上記パイプの先端が吸気弁の吸気側の隙間を狙い
上記パイプからの気流がシリンダ内に旋回流を形成する
ように吸気ポートの上部に接続された気流生成手段を設
け、低負荷運転で、上記調節手段によって上記コレクタ
と上記吸気ポートの接続部を流れる空気流量を遮断する
ことにより、上記気流生成手段によってシリンダ内に旋
回流が形成され、上記噴射決定手段によって決定された
量とタイミングで上記燃料供給手段によって供給された
後、上記点火時期決定手段によって決定されたタイミン
グで上記点火手段により燃料に点火することを特徴とす
る直接噴射式火花点火機関。An ignition means provided near a central axis of the combustion chamber; an ignition timing determination means for determining an ignition timing of the ignition means depending on an operation state; a cavity provided in a piston; and an intake side of the combustion chamber. A fuel supply means directed to the cavity of the piston, a fuel injection determining means for determining a fuel injection amount and a fuel injection timing depending on an operation state, and an air flow adjusting means provided at a connection portion between a collector and an intake port. Air flow determining means for controlling the adjusting means depending on the operation state, and a pipe protruding from the collector, the tip of the pipe is aimed at a gap on the intake side of the intake valve, and the air flow from the pipe is swirled into the cylinder. Airflow generating means connected to the upper part of the intake port so as to form a connection between the collector and the intake port by the adjusting means at low load operation. After the flow rate of air flowing through the cylinder is cut off, a swirl flow is formed in the cylinder by the airflow generation means, and is supplied by the fuel supply means at the amount and timing determined by the injection determination means. A direct-injection spark ignition engine, wherein fuel is ignited by the ignition means at a timing determined by the means.
フラップによって気流を変形させ吸気弁の吸気側の隙間
を通り抜けシリンダ内に旋回流を形成する気流生成手段
と、運転状態によってフラップの開度を決定するフラッ
プ開度決定手段と、フラップの開度を調節するフラップ
開度調節手段を設け、低負荷運転において、上記フラッ
プ開度調節手段によりフラップの開度を調節し、上記気
流生成手段によって吸気ポートを流れる気流を変形させ
ることにより上記シリンダ内に旋回流が形成され、上記
噴射決定手段によって決定された量とタイミングで上記
燃料供給手段によって供給された後、上記点火時期決定
手段によって決定されたタイミングで上記点火手段によ
り燃料に点火する直接噴射式火花点火機関。2. The method according to claim 1, wherein:
An airflow generating means for deforming the airflow by the flap and passing through a clearance on the intake side of the intake valve to form a swirling flow in the cylinder; a flap opening degree determining means for determining an opening degree of the flap according to an operation state; and an opening degree of the flap. A flap opening adjusting means is provided for adjusting the opening of the flap by the flap opening adjusting means during low load operation, and the airflow flowing through the intake port is deformed by the airflow generating means to turn into the cylinder. After a flow is formed and supplied by the fuel supply means at the amount and timing determined by the injection determination means, a direct injection spark igniting fuel by the ignition means at a timing determined by the ignition timing determination means Ignition engine.
出した上記パイプが吸気ポートに接線方向で接続され、
上記パイプからの気流が旋回成分をもって上記シリンダ
に流入する気流生成手段と、上記気流生成手段によって
生成された気流が上記シリンダに流入した状態で、上記
気流生成手段によって生成される気流と同じ旋回成分を
保持することが可能な角度で接続された吸気ポートを設
けた直接噴射式火花点火機関。3. The method according to claim 1, wherein the pipe protruding from the collector is tangentially connected to an intake port.
An airflow generating means in which the airflow from the pipe flows into the cylinder with a swirl component, and the same swirl component as the airflow generated by the airflow generating means with the airflow generated by the airflow generating means flowing into the cylinder. Direct-injection spark ignition engine provided with an intake port connected at an angle capable of holding the engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009179A JPH10205338A (en) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | Direct injection-type spark-ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009179A JPH10205338A (en) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | Direct injection-type spark-ignition engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10205338A true JPH10205338A (en) | 1998-08-04 |
Family
ID=11713343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009179A Pending JPH10205338A (en) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | Direct injection-type spark-ignition engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10205338A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6199534B1 (en) | 1999-01-06 | 2001-03-13 | Hitachi, Ltd. | Control equipment for internal combustion engines |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009179A patent/JPH10205338A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6199534B1 (en) | 1999-01-06 | 2001-03-13 | Hitachi, Ltd. | Control equipment for internal combustion engines |
| DE10000111C2 (en) * | 1999-01-06 | 2003-01-09 | Hitachi Ltd | Control device for internal combustion engines |
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