JPS61244822A - Spark-ignition engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve fuel consumption of an engine and its output, by providing a fuel injection nozzle and a spark plug in a combustion chamber while a separate spark plug in a squash area, in the case of the engine properly using the operation to be divided into stratified combustion and premixed combustion in accordance with a load. CONSTITUTION:An engine forms an almost hollow-shaped combustion chamber 12, opened to a cylinder 1, in the side of an exhaust port 7 in the bottom end part of a cylinder head 3, and the engine arranges in said chamber 12 both a fuel injection nozzle 13 and the first spark plug 14, operating when the engine is low loaded, in the vicinity of a jet part of said nozzle 13. While the engine provides an injector 15 to be arranged in an intake passage 8 and actuated when the engine performs premixed combustion. The engine, hollowly providing toward the combustion chamber 12 in the upper end part of a piston 4 a guide channel 17 for forming a squash area 16 extended in a diametric direction of the piston 4, arranges the second spark plug 18, acting when the engine is in premixed combustion, in the cylinder head 3 in almost the central part of a cylinder bore corresponding to said squash area 16.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、火花点火式エンジンに関し、負荷に応じて成
層化燃焼と予混合燃焼とを行わせるようにしたものの改
良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a spark ignition engine, and relates to an improvement in which stratified combustion and premix combustion are performed depending on the load.

（従来の技術） 従来、燃費の低減および出力の向上を狙った火花点火式
エンジンとして、例えば特開昭５６−１５１２１３号公
報に開示されているように、シリンダヘッドに、燃焼室
内に吸気行程から圧縮行程の間において燃料を噴射する
ノズルを配設し、このノズルの噴口部近傍に点火栓を配
置するとともに、吸気通路に該吸気通路内に燃料を供給
する燃料供給手段を配設して、低負荷時にはノズルのみ
から燃料を噴射して燃焼室のノズル噴口部近傍がリッチ
となる成層状の希薄混合気を形成し、この希薄混合気を
点火栓で良好に着火して成層化燃焼させることにより燃
費を低減する一方、高負荷時には燃料供給手段から燃料
を噴射して吸気通路内で吸入空気を全体的に利用して混
合気を形成し、この混合気を燃焼室に供給し点火栓で着
火して予混合燃焼させることにより空気利用率を高めて
工ンジン出力を向上させるようにしたものは知られてい
る。(Prior Art) Conventionally, as a spark ignition engine aiming at reducing fuel consumption and improving output, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 56-151213, a cylinder head is provided with a combustion chamber from the intake stroke. A nozzle for injecting fuel during the compression stroke is disposed, an ignition plug is disposed near the nozzle of the nozzle, and a fuel supply means for supplying fuel into the intake passage is disposed in the intake passage, When the load is low, fuel is injected only from the nozzle to form a stratified lean mixture that is rich near the nozzle nozzle in the combustion chamber, and this lean mixture is ignited well with a spark plug to cause stratified combustion. At the same time, when the load is high, fuel is injected from the fuel supply means to form an air-fuel mixture in the intake passage, making full use of the intake air, and this air-fuel mixture is supplied to the combustion chamber at the ignition plug. It is known that the engine output is improved by increasing the air utilization rate by igniting and premixing combustion.

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の火花点火式エンジンでは、ノズル
が吸・排気弁との干渉を避けてシリンダボアの略中央部
からオフセットして配設される関係上、このノズル噴口
部近傍に配置される点火栓もシリンダボアの中央部から
オフセットして配置されることになる。このため、予混
合燃焼時にはシリンダ周端への火炎伝播時間の最短化が
図れないことから、ノッキングが発生し易く、その結果
エンジン出力の低下を招く。さりとて、点火栓をノズル
噴口部から離れたシリンダボアの略中央部に配置して予
混合燃焼時の燃焼速度を速めるようにすると、成層化燃
焼時、シリンダボアの略中央部には希薄混合気のうちリ
ーンな部分が分布するので着火性が損われることにな、
る。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional spark-ignition engine described above, this problem occurs because the nozzle is arranged offset from the approximate center of the cylinder bore to avoid interference with the intake and exhaust valves. The ignition plug disposed near the nozzle outlet is also disposed offset from the center of the cylinder bore. Therefore, during premix combustion, the flame propagation time to the cylinder peripheral end cannot be minimized, so knocking is likely to occur, resulting in a reduction in engine output. In order to increase the combustion speed during premix combustion by arranging the spark plug in the center of the cylinder bore, away from the nozzle, during stratified combustion, the center of the cylinder bore will contain the part of the lean air-fuel mixture. Since lean parts are distributed, ignitability will be impaired.
Ru.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、上述の如く負荷に応じて成層化燃焼
と予混合燃焼とを使い分けるようにした火花点火式エン
ジンにおいて、予混合燃焼専用の点火栓を適切な位置に
追設することにより、成層化燃焼時の着火性と予混合燃
焼時の燃焼安定性とを確保しながら、成層化燃焼による
燃費の向上と予混合燃焼によるエンジン出力の向上とを
両立させることにある。The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a spark ignition engine that uses stratified combustion and premix combustion depending on the load as described above. By additionally installing a dedicated spark plug in an appropriate position, ignitability during stratified combustion and combustion stability during premixed combustion are ensured, while improving fuel efficiency through stratified combustion and improving engine efficiency through premixed combustion. The goal is to achieve both improvements in output.

しかし、この場合、予混合燃焼専用の点火栓は成層化燃
焼時には作動しないので、成層化燃焼時に発火部にカー
ボンなど不完全燃焼生成物が堆積し易い。このため、予
混合燃焼時にミススパークして着火ミスを生ずるという
問題がある。However, in this case, since the spark plug dedicated to premix combustion does not operate during stratified combustion, incomplete combustion products such as carbon are likely to accumulate in the ignition area during stratified combustion. For this reason, there is a problem in that mis-sparking occurs during premix combustion, resulting in ignition errors.

そのため、さらに本発明の目的とするところは、第２点
火栓の発火部をスキッシュ流で掃気することにより、第
２点火栓のミススパークを防止することにある。Therefore, a further object of the present invention is to prevent mis-sparking of the second ignition plug by scavenging the ignition portion of the second ignition plug using a squish flow.

（問題点を解決するためめ手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、シリン
ダヘッド下端部もしくはピストン上端部の少なくとも一
方にシリンダ内に開口する略凹状の燃焼室を形成し、こ
の燃焼室内に吸気行程から圧縮行程の間において燃料を
噴射するノズルを設け、このノズルの噴口部近傍に第１
点火栓を配置する。(Means for solving the problem) In order to achieve the above object, the solving means of the present invention forms a substantially concave combustion chamber that opens into the cylinder in at least one of the lower end of the cylinder head or the upper end of the piston, A nozzle that injects fuel between the intake stroke and the compression stroke is provided in this combustion chamber, and a first nozzle is provided near the nozzle of this nozzle.
Place the spark hydrant.

また、吸気通路内に燃料を供給する燃料供給手段を設け
る。さらに、シリンダヘッド下端部もしくはピストン上
端部の少なくとも一方に上記燃焼室に向かって延びるス
キッシュエリアを形成し、このスキッシュエリアに第２
点火栓を配置する。そして、エンジンの低負荷時に上記
ノズルおよび第１点火栓を作動させ、第２点火栓を不作
動にする制御手段を設ける構成としたものである。Further, a fuel supply means for supplying fuel into the intake passage is provided. Furthermore, a squish area extending toward the combustion chamber is formed in at least one of the lower end of the cylinder head or the upper end of the piston, and a second squish area is formed in the squish area.
Place the spark hydrant. The engine is configured to include a control means for operating the nozzle and the first spark plug and disabling the second spark plug when the engine is under low load.

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの低負荷時に
は制御手段により上記ノズルおよび第１点火栓が作動し
、第２点火栓が不作動となり、吸気行程から圧縮行程の
間においてノズルから燃料が噴射されることにより、ノ
ズル噴口部近傍がリッチになるような成層状の希薄混合
気が形成される。そして、この成層状希薄混合気のうち
、リッチな混合気が偏在するノズル噴口部近傍に配置さ
れた第１点火栓の点火により希薄混合気が確実に着火し
て成層化燃焼がなされる。この間、第２点火栓の発火部
はスキッシュ流で掃気されるので、不完全燃焼生成物が
堆積することはない。一方、低角荷時以外には制御手段
により上記燃料供給手段および第２点火栓が作動して、
燃料供給手段により吸気通路内の吸入空気全体を利用し
て混合気が生成され、この混合気がシリンダ内に吸入さ
れて、シリンダボアの略中央部に設定されるスキッシュ
エリアに配置された第２点火栓の点火により速い燃焼速
度でもって混合気の予混合燃焼がなされる。その際、第
２点火栓には不完全燃焼生成物が堆積していないので、
ミススパークが起らず、着火ミスが生じない。(Function) With the above configuration, in the present invention, when the load of the engine is low, the control means operates the nozzle and the first ignition plug, and the second ignition plug is inoperative, so that the nozzle and the first ignition plug are inoperative during the intake stroke and the compression stroke. By injecting the fuel, a stratified lean air-fuel mixture is formed that is rich near the nozzle outlet. Of this stratified lean air-fuel mixture, the lean air-fuel mixture is reliably ignited by ignition of the first spark plug disposed near the nozzle nozzle where the rich air-fuel mixture is unevenly distributed, resulting in stratified combustion. During this time, the ignition part of the second ignition plug is scavenged by the squish flow, so incomplete combustion products do not accumulate. On the other hand, the fuel supply means and the second spark plug are operated by the control means at times other than when the angle load is low.
An air-fuel mixture is generated by the fuel supply means using the entire intake air in the intake passage, and this air-fuel mixture is sucked into the cylinder, and the second ignition is arranged in a squish area set approximately at the center of the cylinder bore. Ignition of the plug causes premix combustion of the air-fuel mixture at a high combustion rate. At that time, since incomplete combustion products are not deposited on the second ignition plug,
No mis-sparks and no ignition errors.

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示す。１は
シリンダブロック２およびシリンダヘッド３により形成
されたシリンダであって、該シリンダ１内にはピストン
４が摺動自在に嵌挿されている。上記シリンダヘッド３
にはそれぞれシリンダ１に開口する吸気ボート６および
排気ボート７が形成されており、該吸気ボート６には吸
気通路８の下流端が接続されており、シリンダ１に吸入
空気を供給するようにしている。また、上記排気ボート
７には排気通路９の上流端が接続されており、シリンダ
１からの排気ガスを排出するようにしている。尚、１０
は吸気ボート６に設けられた吸気弁、１１は排気ボート
７に設けられた排気弁である。1 and 2 show a first embodiment of the invention. Reference numeral 1 denotes a cylinder formed by a cylinder block 2 and a cylinder head 3, and a piston 4 is slidably inserted into the cylinder 1. The above cylinder head 3
are formed with an intake boat 6 and an exhaust boat 7 that open into the cylinder 1, respectively, and the downstream end of an intake passage 8 is connected to the intake boat 6, so as to supply intake air to the cylinder 1. There is. Further, the upstream end of an exhaust passage 9 is connected to the exhaust boat 7, so that exhaust gas from the cylinder 1 is discharged. In addition, 10
11 is an intake valve provided on the intake boat 6, and 11 is an exhaust valve provided on the exhaust boat 7.

上記シリンダヘッド３下端部の排気ボート７側にはシリ
ンダ１に開口する略凹状の燃焼室１２が形成されている
。上記シリンダヘッド３の燃焼室１２内には燃料噴射ノ
ズル１３が配設されていて、エンジンの低負荷時に作動
して燃焼室１２内にシリンダ１の吸気行程から圧縮行程
の間において燃料を噴射してシリンダ１内にノズル１３
の噴口部近傍がリッチになるような成層状の希薄混合気
を生成するようになされている。また、上記燃焼室１２
内においてノズル１３の噴口部近傍には、エンジンの低
負荷時に作動する第１点火栓１４が配置されている。A substantially concave combustion chamber 12 that opens into the cylinder 1 is formed at the lower end of the cylinder head 3 on the exhaust boat 7 side. A fuel injection nozzle 13 is disposed within the combustion chamber 12 of the cylinder head 3, and operates when the engine is under low load to inject fuel into the combustion chamber 12 between the intake stroke and the compression stroke of the cylinder 1. Nozzle 13 inside cylinder 1
The system is designed to generate a stratified lean mixture that is rich near the nozzle. In addition, the combustion chamber 12
Inside, a first spark plug 14 is arranged near the spout of the nozzle 13, which operates when the engine is under low load.

一方、上記吸気通路８には、燃料供給手段としてのイン
ジェクタ１５が配設されていて、予混合燃焼時に作動し
て吸気通路８内に燃料を噴射供給することにより、吸気
通路８内で混合気を生成するようになされている。また
、ピストン４上端部には、ピストン４の中心部を通り上
記燃焼室１２に向かってピストン４直径方向に延びるス
キッシュエリア１６を形成するためのガイドチャンネル
１７が凹陥形成されており、このスキッシュエリア１６
にスキッシュ流を発生させるようにしている。そして、
このスキッシュエリア１６に対応するシリンダボアの略
中央部のシリンダヘッド３には予混合燃焼時に作動する
第２点火栓１８が配置されていて、発火部をスキッシュ
流で掃気するようになされている。On the other hand, an injector 15 as a fuel supply means is disposed in the intake passage 8, and operates during premix combustion to inject and supply fuel into the intake passage 8, thereby creating an air-fuel mixture in the intake passage 8. It is designed to generate. Further, a guide channel 17 is recessed in the upper end of the piston 4 to form a squish area 16 extending in the diametrical direction of the piston 4 through the center of the piston 4 toward the combustion chamber 12. 16
This creates a squish flow. and,
A second ignition plug 18 that operates during premix combustion is disposed in the cylinder head 3 at a substantially central portion of the cylinder bore corresponding to this squish area 16, and is configured to scavenge the ignition section with a squish flow.

上記ノズル１３の噴口面積はインジェクタ１５の噴口面
積よりも小さく設定されているとともに、ノズル１３の
噴霧角はインジェクタ１５の噴霧角よりも大きく設定さ
れていてミノズル１３およびインジェクタ１５の各噴口
部から燃焼方式に応じて適切に燃料を噴射するようにし
ている。The nozzle area of the nozzle 13 is set smaller than the nozzle area of the injector 15, and the spray angle of the nozzle 13 is set larger than the spray angle of the injector 15. Fuel is injected appropriately depending on the method.

また、上記第１点火栓１４は熱価の低い焼は形が採用さ
れ、一方、第２点火栓１８は熱価の高い冷え形が採用さ
れていて、燃焼方式に応じて安定して火花を発生するよ
うにしている。Further, the first spark plug 14 has a fired type with a low heat value, while the second spark plug 18 has a cold type with a high heat value, so that it can stably produce a spark depending on the combustion method. I'm trying to make it happen.

さらに、上記インジェクタ１５上流、の吸気通路８には
スワールコントロールバルブ１９がアクチュエータ２０
に連結されて配設されていて、上記アクチュエータ２０
の作動によってエンジンの低負荷時にはスワールコント
ロールバルブ１９を小さな開度に設定して吸入空気の流
速を増すことによりシリンダ１内にスワールを生成させ
るとともに、低負荷以外の高負荷時にはスワールコント
ロールバルブ１９を大きな開度に設定してエンジン回転
数および負荷に応じた流量の吸入空気をシリンダ１に供
給するようになされている。Furthermore, a swirl control valve 19 is connected to the actuator 20 in the intake passage 8 upstream of the injector 15.
The actuator 20 is arranged so as to be connected to the actuator 20.
When the load of the engine is low, the swirl control valve 19 is set to a small opening to increase the flow velocity of intake air to generate swirl in the cylinder 1, and when the load is high other than low load, the swirl control valve 19 is set to a small opening. The opening is set to a large degree to supply intake air to the cylinder 1 at a flow rate depending on the engine speed and load.

そして、上記ノズル１３、インジェクタ１５、第１．第
２点火栓１４．１８およびアクチュエータ２０はＣＰＵ
２１に接続されているとともに、第１．第２点火栓１４
．１８はそれぞれイグナイタ２２ａ、２２ｂを介してＣ
ＰＵ２１に接続されており、該ＣＰＬＩ２１にはエンジ
ン回転数Ｎ１スロットル開度Ｐ、冷却水温Ｔおよび吸気
負圧Ｂの各信号が入力されていて、エンジンの低負荷時
には、上記ノズル１３および第１点火栓１４を作動させ
かつスワールコントロールバルブ１７を閉じ、第２点火
栓１８を不作動にする一方、低角荷時以外の高負荷時に
は、上記第１点火栓１４．インジ　　　゛エクタ１５お
よび第２点火柱１８を作動させかつスワールコントロー
ルバルブ１９を所定開度に設。The nozzle 13, the injector 15, the first . The second spark plug 14.18 and the actuator 20 are CPU
21 and is connected to the first. Second ignition plug 14
．． 18 are C via igniters 22a and 22b, respectively.
The CPLI 21 is connected to the CPLI 21, which receives signals such as engine speed N1, throttle opening P, cooling water temperature T, and intake negative pressure B, and when the engine is under low load, the nozzle 13 and the first ignition The plug 14 is activated, the swirl control valve 17 is closed, and the second spark plug 18 is deactivated, while the first spark plug 14. The injector 15 and second ignition column 18 are operated, and the swirl control valve 19 is set to a predetermined opening degree.

定するようにした制御手段２３が構成されている。A control means 23 is configured to determine the speed.

次に、上記制御手段２３の作動を第３図に示すフローチ
ャートに基づいて説明するに、スタート後、ステップＳ
１でエンジン回転数Ｎおよびスロットル開度Ｐを読込み
、ステップＳ２で冷却水温Ｔおよび吸気負圧Ｂを読込ん
だ後、これらの入力値Ｎ、Ｐ、Ｔ、Ｂに基づいてステッ
プＳ３で吸入空気流ｍＡおよび噴射燃料流量Ｆを算出し
、次のステップＳ４でこの吸入空気流量Ａおよび噴射燃
料流量Ｆに基づいて空気過剰率λを算出する。Next, the operation of the control means 23 will be explained based on the flowchart shown in FIG.
After reading the engine speed N and throttle opening P in Step 1 and reading the cooling water temperature T and intake negative pressure B in Step S2, the intake air is adjusted in Step S3 based on these input values N, P, T, and B. The flow mA and the injected fuel flow rate F are calculated, and in the next step S4, the excess air ratio λ is calculated based on the intake air flow rate A and the injected fuel flow rate F.

次に、ステップＳ５でこの空気過剰率λを基準空気過剰
率λ０と比較し、λ≧λＯのＹＥＳのときには低負荷時
であると判断してステップＳ６でスワールコントロール
バルブ１９を閉じる。このことにより、吸入空気流量が
減少してシリンダ１内の混合気の空燃比がオーバリーン
になるのが防止されるとともに、シリンダ１内にスワー
ルが生成されこのスワールによってノズル１３からの噴
射燃料がシリンダ１内上部に偏在することになる。Next, in step S5, this excess air ratio λ is compared with the reference excess air ratio λ0, and when YES (λ≧λO), it is determined that the load is low, and the swirl control valve 19 is closed in step S6. This prevents the intake air flow rate from decreasing and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder 1 to become over-lean, and also creates a swirl in the cylinder 1, which causes the fuel injected from the nozzle 13 to flow into the cylinder. It will be unevenly distributed in the upper part of 1.

その後、ステップＳ７において、ノズル１３の噴射［Ｉ
ＱＡおよび噴射時ｊｌ’Ｊ　Ｔ　Ａを決定する。そして
、これらの決定値ＱＡおよびＴＡに基づいてステップＳ
８でノズル１３を作動させて燃料を噴射させることによ
り、この噴射燃料と上記スワールとによってノズル噴口
部近傍がリッチになるような成層状の希薄混合気が生成
される。一方、この希薄混合気の生成と並行して、ステ
ップＳ９において、第１点火栓１４の点火時期を決定し
、この決定値に基づいてステップＳ　＋ｏで第１点火栓
１４を作動させて上記希薄混合気に着火し成層化燃焼さ
せる。この場合、第１点火栓１４はリッチな混合気が偏
在するノズル噴口部近傍に配置されているので、希薄混
合気は確実に着火する。したがって、着火性を良好なも
のとしながら成層化燃焼による燃費低減を図ることがで
きる。After that, in step S7, the nozzle 13 injects [I
Determine QA and jl'J T A at the time of injection. Then, step S is performed based on these determined values QA and TA.
By operating the nozzle 13 at step 8 to inject fuel, the injected fuel and the swirl generate a stratified lean air-fuel mixture that is rich in the vicinity of the nozzle nozzle. On the other hand, in parallel with the generation of this lean mixture, the ignition timing of the first spark plug 14 is determined in step S9, and based on this determined value, the first spark plug 14 is operated in step S+o to reduce the lean mixture. The air-fuel mixture is ignited and causes stratified combustion. In this case, since the first spark plug 14 is disposed near the nozzle outlet where the rich air-fuel mixture is unevenly distributed, the lean air-fuel mixture is reliably ignited. Therefore, it is possible to reduce fuel consumption through stratified combustion while maintaining good ignitability.

また、上記ノズル１３の噴口面積はインジェクタ１５の
噴口面積よりも小さく設定されているので、噴射燃料の
霧化が促進されて希薄混合気の燃焼性を向上させること
ができる。しかも、ノズル１４の噴霧角はインジェクタ
１５の噴霧角よりも大きく設定されているので、噴射燃
料の霧化が一層促進されるとともに霧化燃料のシリンダ
方向への拡散が促進されて希薄混合気の燃焼性をより一
層向上させることができる。Further, since the nozzle area of the nozzle 13 is set smaller than the nozzle area of the injector 15, atomization of the injected fuel is promoted and the combustibility of the lean mixture can be improved. Moreover, since the spray angle of the nozzle 14 is set larger than that of the injector 15, the atomization of the injected fuel is further promoted, and the diffusion of the atomized fuel toward the cylinder is promoted, resulting in a lean mixture. Combustibility can be further improved.

さらに、第１点火栓１４は熱価の低い焼は形が採用され
ているので、希薄混合気であるにも拘らず火炎核を安定
して形成することができ、良好な着火性を実現すること
ができる。この場合、第１点火栓１４のアーク時間を第
２点火栓１８のアーク時間よりも長く設定することは、
成層化燃焼時の着火性を向上させることになり好ましい
。また、奥まった略凹状の燃焼室２に第１点火栓１４が
配置されているので、第１点火栓１４の周囲にはスキッ
シュ流による乱れが生成されず、着火性の向上に寄与す
ることができる。Furthermore, since the first ignition plug 14 has a sintered shape with a low heat value, it is possible to stably form a flame kernel even though the mixture is lean, achieving good ignitability. be able to. In this case, setting the arc time of the first spark plug 14 to be longer than the arc time of the second spark plug 18 means that
This is preferable because it improves the ignitability during stratified combustion. In addition, since the first ignition plug 14 is arranged in the recessed, substantially concave combustion chamber 2, turbulence due to squish flow is not generated around the first ignition plug 14, which contributes to improving ignition performance. can.

また、この低負荷時には第２点火栓１８は作動しないが
、該第２点火栓１８の発火部はスキッシュ流で掃気され
るので、不完全燃焼生成物が堆積せず清浄に保たれる。Further, at this low load, the second ignition plug 18 does not operate, but since the ignition part of the second ignition plug 18 is scavenged by the squish flow, incomplete combustion products are not deposited and it is kept clean.

一方、ステップＳ５において、λくλＯのＮ。On the other hand, in step S5, N of λ×λO.

のときには低角荷時以外の高負荷時であると判断してス
テップＳ　ｎでスワールコントロールバルブ１９の設定
開度θを吸入空気流量Ａに応じて算出し、次いでステッ
プ８１２でスワールコントロールバルブ１９を開度θに
設定する。このことにより、シリンダ１に供給する混合
気を適正混合比に精度良く制御することができるととも
に、高負荷時にはスワールコントロールバルブ１９が全
開されて吸入空気が抵抗なくスムーズにシリンダ１内に
吸入されて体積効率が高められることから、エンジン出
力を向上させることが可能となる。In this case, it is determined that the load is high other than the low angle load, and the set opening degree θ of the swirl control valve 19 is calculated in accordance with the intake air flow rate A in step Sn, and then the swirl control valve 19 is adjusted in step 812. Set the opening degree to θ. As a result, the air-fuel mixture supplied to the cylinder 1 can be accurately controlled to an appropriate mixture ratio, and at the same time, the swirl control valve 19 is fully opened when the load is high, and the intake air is drawn into the cylinder 1 smoothly without resistance. Since the volumetric efficiency is increased, it becomes possible to improve the engine output.

その後、ステップＳ　１３において、インジェクタ１５
の噴射量Ｑ８および噴射時期Ｔｅを決定する。After that, in step S13, the injector 15
The injection amount Q8 and injection timing Te are determined.

そして、これら決定値Ｑａ　、Ｔｅに基づいてステップ
ＳＩ４でインジェクタ１５を作動させて燃料を噴射させ
ることにより吸気通路８内の吸入空気全体を利用して混
合気が生成され、この混合気がシリンダ１内に吸入され
る。一方、この混合気の生成と並行して、ステップＳ　
＋ｓにおいて、第１および第２点火栓１４．１８の点火
時期を決定し、この決定値に基づいてステップＳ　１６
で第１および第２点火栓１４．１８を作動させて上記混
合気に着火し予混合燃焼させる。この場合、第２点火栓
１８はシリンダボアの略中央部に配置されているので、
シリンダ１周端への火炎伝播時間を最短化して燃焼速度
を速めることができる。したがって、燃焼安定性を高め
ながら空気利用率を向上させて予混合燃焼によるエンジ
ン出力の向上を図ることができる。Then, in step SI4, the injector 15 is operated to inject fuel based on these determined values Qa and Te, thereby generating an air-fuel mixture using the entire intake air in the intake passage 8. inhaled into the body. Meanwhile, in parallel with the generation of this air-fuel mixture, step S
+s, the ignition timing of the first and second spark plugs 14.18 is determined, and based on this determined value, step S16
The first and second spark plugs 14 and 18 are operated to ignite the air-fuel mixture and cause premix combustion. In this case, since the second ignition plug 18 is located approximately in the center of the cylinder bore,
The flame propagation time to the circumferential end of the cylinder can be minimized and the combustion speed can be increased. Therefore, it is possible to improve engine output through premix combustion by improving air utilization while improving combustion stability.

また、上記インジェクタ１５の噴口面積はノズル１３の
噴口面積よりも大きく設定されているので、噴射量を大
に設定することができ高負荷時のエンジン出力を確保で
きるとともに、噴射量が大のときにも噴射パルス幅を可
及的に短くして噴射時期の制御精度を向上させることが
できる。しかも、インジェクタ１５の噴霧角はノズル１
３の噴霧角よりも小さく設定されているので、噴射燃料
が吸気通路８に付着するのを抑制することができ、燃料
消費の無駄を省くことができる。In addition, since the nozzle area of the injector 15 is set larger than the nozzle area of the nozzle 13, the injection amount can be set to a large amount, ensuring engine output during high loads, and when the injection amount is large. Also, the injection pulse width can be made as short as possible to improve the control accuracy of the injection timing. Moreover, the spray angle of the injector 15 is
Since the spray angle is set smaller than the spray angle of No. 3, it is possible to suppress the injected fuel from adhering to the intake passage 8, and it is possible to avoid wasteful fuel consumption.

さらに、第２点火栓１８は熱価の高い冷え形が採用され
ているので、熱発生の高い予混合燃焼時における第２点
火栓１８の溶損を防止することができる。このことは、
特に苛酷な熱負荷を受ける高負荷時に有利であり、エン
ジンの信頼性を高めることができる。Further, since the second ignition plug 18 is of a cold type with a high heat value, it is possible to prevent the second ignition plug 18 from being damaged during premixed combustion, which generates a high amount of heat. This means that
This is especially advantageous when the engine is under a high load under severe thermal load, and can improve the reliability of the engine.

また、第２点火栓１８は低負荷時にスキッシュ流の掃気
により清浄に保たれていたので、この高負荷時にはミス
スパークが起らず、着火ミスの発生を防止することがで
きる。In addition, since the second ignition plug 18 is kept clean by scavenging air in the squish flow during low loads, mis-sparking does not occur during high-load conditions, and ignition errors can be prevented.

次に、エンジンの加速時におけるノズル１３およびイン
ジェクタ１５の各噴射ＩＯＡ、Ｑｅの決定動作を第４図
に示すフローチャートに基づいて説明するに、スタート
後、ステップＳ１でエンジン回転数Ｎ１およびスロット
ル開度Ｐ１を読込み、次いでステップ＄２で微小時間経
過後のエンジン回転数Ｎ２およびスロットル開度Ｐ２を
読込み、ステップＳ３でスロットル開度の変化分ΔＰ−
Ｐ２−ＰＩを求める。Next, the determination operation of each injection IOA and Qe of the nozzle 13 and injector 15 during engine acceleration will be explained based on the flowchart shown in FIG. P1 is read, and then in step $2, the engine rotation speed N2 and throttle opening P2 are read after a minute time has elapsed, and in step S3, the change in throttle opening ΔP- is read.
Find P2-PI.

次に、ステップＳ４でマツプに基づいて上記エンジン回
転数Ｎ２およびスロットル開度Ｐ２に対応するスワール
コンｌ−０−ルバルブ間度θを決定し、ステップＳ５で
マツプに基づいてノズル１３およびインジェクタ１５の
各噴射ｆ！ｋＱＡ、ＱＢの噴射割合×および基本噴射量
τ０を決定する。そして、次のステップＳ６でスロット
ル開度の変化分ΔＰを加速判定基準値ΔＰＯと比較し、
ΔＰ〉ΔＰＯのＹＥＳのときには加速時であると判断し
てステップＳｙで追加燃料Δτ−ｋ・ΔＰ（ｋは比例定
数）を設定する一方、・ΔＰ≦ｐｏのＮｏのときには加
速時でないと判断してステップＳ８で追加燃料Δτを０
とし、その後ステップＳ９でこれらＸ、τ０．Δτの８
値に基づいて各噴射量ＱＡ＝　（１−Ｘ　）　・７：Ｏ
、ＱＢ　＝Ｘ　争ｒＯ＋Δτを決定する。このように、
エンジンの加速時においてはノズル１３およびインジェ
クタ１５の双方から燃料を噴射することにより成層化燃
焼から予混合燃焼への移行をスムーズに行うことができ
る。Next, in step S4, the swirl cone l-0-le valve angle θ corresponding to the engine speed N2 and throttle opening P2 is determined based on the map, and in step S5, each of the nozzle 13 and injector 15 is determined based on the map. Injection f! The injection ratio x of kQA and QB and the basic injection amount τ0 are determined. Then, in the next step S6, the change ΔP in the throttle opening is compared with the acceleration determination reference value ΔPO,
When ΔP>ΔPO is YES, it is determined that the vehicle is accelerating, and the additional fuel Δτ−k·ΔP (k is a proportionality constant) is set in step Sy. On the other hand, when ΔP≦po is No, it is determined that the vehicle is not accelerating. In step S8, the additional fuel Δτ is set to 0.
Then, in step S9, these X, τ0. 8 of Δτ
Based on the value, each injection amount QA = (1-X) ・7:O
, QB =X Determine the conflict rO+Δτ. in this way,
When the engine accelerates, by injecting fuel from both the nozzle 13 and the injector 15, it is possible to smoothly transition from stratified combustion to premixed combustion.

しかも、インジェクタ１５から追加燃料Δτが上乗せさ
れて噴射されるので、加速に見合う吸入空気量を供給す
べくスワールコントロールバルブ１９が略全開となって
も混合気がオーバリーンになるのを防止することができ
、加速性を向上させることができる。また、加速時には
スワールコントロールバルブ１９が開くことにより、シ
リンダ１内にスワールが生成されなくなるので、追加燃
料Δτをノズル１３からではなくインジェクタ１５から
噴射させることは、混合気のミキシングの面から有利で
ある。Moreover, since the additional fuel Δτ is added and injected from the injector 15, it is possible to prevent the air-fuel mixture from becoming over-lean even when the swirl control valve 19 is almost fully opened to supply the amount of intake air commensurate with acceleration. It is possible to improve acceleration performance. Furthermore, since the swirl control valve 19 opens during acceleration, no swirl is generated in the cylinder 1, so injecting the additional fuel Δτ from the injector 15 rather than from the nozzle 13 is advantageous from the standpoint of mixing the air-fuel mixture. be.

さらに、上記実施例では、スワールコントロールバルブ
１９をスワールを生成する手段としてだけでなく吸入空
気流量を調節するバルブとして利用したので、別々のバ
ルブを設けることに較べてエンジンのコンパクト化を図
る上で有利である。Furthermore, in the above embodiment, the swirl control valve 19 is used not only as a means for generating swirl, but also as a valve for regulating the intake air flow rate, which makes the engine more compact than providing separate valves. It's advantageous.

尚、ノズル１３の噴射時期ＴＡは、噴射ｆｎ　Ｑ　Ａが
大のときには早めるようにした方が燃焼性を良好に維持
する面から好ましい。また、冷間時や始動時においても
同様に早めた方が燃料の霧化を促進でき好ましい。さら
に、インジェクタ１５の噴射時期ＱＢは、吸入空気流速
が最も高くなる吸気行程に設定すれば均質な混合気を得
ることができる。Note that it is preferable to advance the injection timing TA of the nozzle 13 when the injection fn QA is large in order to maintain good combustibility. Further, it is preferable to similarly accelerate the atomization of the fuel when the temperature is cold or when starting. Furthermore, if the injection timing QB of the injector 15 is set to the intake stroke where the intake air flow rate is highest, a homogeneous air-fuel mixture can be obtained.

また、本実施例のようにノズル１３とインジエクタ１５
とを完全に切り換えるようにせず、例えば低負荷時には
ノズル１３の燃料噴射量割合を増し、高負荷域ではノズ
ル１３の燃料噴射量割合を減らすようにしてもよい。さ
らに、スワールコントロールバルブ１９の開度に応じて
、ノズル１３とインジェクタ１５への燃料供給割合を変
えるようにしてもよい。In addition, as in this embodiment, the nozzle 13 and the injector 15
For example, the ratio of the fuel injection amount of the nozzle 13 may be increased in a low load range, and the ratio of the fuel injection amount of the nozzle 13 may be decreased in a high load range, instead of completely switching between the two. Furthermore, the proportion of fuel supplied to the nozzle 13 and the injector 15 may be changed depending on the opening degree of the swirl control valve 19.

第５図および第６図は本発明の第２実施例を示し、シリ
ンダヘッド３下端部の略中央部を通り燃焼室１２に向か
って延びるスキッシュエリア１６′を形成するためのガ
イドチャンネル１７′を凹陥形成し、シリンダヘッド３
の上記スキッシュエリア１６′に第２点火栓１８を配置
したもので、第１実施例と同様の作用、効果を奏する。5 and 6 show a second embodiment of the present invention, in which a guide channel 17' is provided for forming a squish area 16' extending toward the combustion chamber 12 through approximately the center of the lower end of the cylinder head 3. A recess is formed and the cylinder head 3
The second ignition plug 18 is arranged in the squish area 16', and the same functions and effects as in the first embodiment are achieved.

尚、本発明は上記各実施例によって限定されるものでは
なく、ガイドチャンネルをシリンダヘッド３下端部およ
びピストン４上端部の双方に形成してもよい。また、ガ
イドチャンネルによらず他の手段によりスキッシュエリ
アを形成してもよい。Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and guide channels may be formed at both the lower end of the cylinder head 3 and the upper end of the piston 4. Further, the squish area may be formed by other means than the guide channel.

さらに、燃焼室をピストン４上端部に形成したエンジン
やシリンダヘッド３下端部とピストン４上端部との両方
に形成したエンジンに対しても適用可能である。Furthermore, it is also applicable to engines in which the combustion chamber is formed at the upper end of the piston 4 or engines in which the combustion chamber is formed at both the lower end of the cylinder head 3 and the upper end of the piston 4.

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の火花点火式エンジンによ
れば、エンジンの低負荷時には吸気行程から圧縮行程の
間においてノズルから燃料を噴射してノズル噴口部近傍
がリッチになるような成層状の希薄混合気を形成し、ノ
ズル噴口部近傍に配置した第１点火栓を点火して希薄混
合気を成層化燃焼させるとともに第２点火栓の発火部を
スキッシュ流で掃気して不完全燃焼生成物の堆積を防止
する一方、低角荷時以外の高負荷時には燃料供給手段に
より吸気通路内の吸入空気全体を利用して生成した混合
気をシリンダ内に吸入し、シリンダボアの略中央部に配
置した第２点火栓を点火して混合気を予混合燃焼させる
ようにしたので、成層化燃焼時秤は燃料の偏在化および
点火位置の最適化により着火性を高めかつ予混合燃焼時
には清浄な第２点火栓で着火ミスを生じることなく良好
に着火しかつ点火位置の最適化により燃焼安定性を高め
ながら、低負荷時における成層化燃焼による燃費の低減
と高負荷時における体積効率を高めた予混合燃焼による
エンジン出力の向上とを両立させることができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the spark ignition engine of the present invention, when the engine is under low load, fuel is injected from the nozzle between the intake stroke and the compression stroke, so that the vicinity of the nozzle nozzle becomes rich. A stratified lean mixture is formed, and the first spark plug placed near the nozzle nozzle is ignited to cause stratified combustion of the lean mixture, and the ignition part of the second spark plug is scavenged with a squish flow. While preventing the accumulation of incomplete combustion products, when the load is high other than when the angle load is low, the fuel supply means uses the entire intake air in the intake passage to draw the generated air-fuel mixture into the cylinder. The second ignition plug located in the center is ignited to cause premixed combustion of the air-fuel mixture, so the scale during stratified combustion improves ignition performance by unevenly distributing fuel and optimizing the ignition position, and achieves premixed combustion. Occasionally, a clean second ignition plug can ignite well without causing ignition errors, and optimization of the ignition position improves combustion stability, while reducing fuel consumption through stratified combustion at low loads and volumetric efficiency at high loads. This makes it possible to simultaneously improve engine output through premixed combustion with increased combustion.

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

図面は本発明の実施例を例・示し、第１図〜第４図は本
発明の第１実施例を示し、第１図は全体概略構成図、第
２図は第１図の模式平面図、第３図はＣＰＵの基本作動
を説明するフローチャート図、第４図はＣＰＵの加速時
における燃料噴ｔＡＩの決定動作を説明するフローチャ
ート図である。第５図は第２実施例を示す全体概略構成
図、第６図は第５図の模式平面図である。 １・・・シリンダ、３・・・シリンダヘッド、４・・・
ピストン、８・・・吸気通路、１２・・・燃焼室、１３
・・・ノズル、１４・・・第１点火栓、１５・・・イン
ジェクタ、１６．１６’　・・・スキッシュエリア、１
８・・・第２点火栓、２１・・・ＣＰＵ、２３・・・制
御手段。The drawings illustrate and illustrate embodiments of the present invention, and FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a general schematic diagram, and FIG. 2 is a schematic plan view of FIG. 1. , FIG. 3 is a flowchart explaining the basic operation of the CPU, and FIG. 4 is a flowchart explaining the operation of determining the fuel injection tAI during acceleration of the CPU. FIG. 5 is a general schematic diagram showing the second embodiment, and FIG. 6 is a schematic plan view of FIG. 5. 1...Cylinder, 3...Cylinder head, 4...
Piston, 8... Intake passage, 12... Combustion chamber, 13
...Nozzle, 14...First spark plug, 15...Injector, 16.16'...Squish area, 1
8... Second ignition plug, 21... CPU, 23... Control means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）シリンダヘッド下端部もしくはピストン上端部の
少なくとも一方にシリンダ内に開口するように形成され
た略凹状の燃焼室と、この燃焼室内に吸気行程から圧縮
行程の間において燃料を噴射するノズルと、このノズル
の噴口部近傍に配置した第１点火栓と、吸気通路内に燃
料を供給する燃料供給手段と、シリンダヘッド下端部も
しくはピストン上端部の少なくとも一方に上記燃焼室に
向かって延びるように形成されたスキッシュエリアと、
該スキッシュエリアに配置された第２点火栓とを備える
とともに、エンジンの低負荷時上記ノズルおよび第１点
火栓を作動させ、第２点火栓を不作動にする制御手段を
設けたことを特徴とする火花点火式エンジン。(1) A substantially concave combustion chamber formed in at least one of the lower end of the cylinder head or the upper end of the piston so as to open into the cylinder, and a nozzle that injects fuel into the combustion chamber between the intake stroke and the compression stroke. , a first spark plug disposed near the spout of the nozzle; a fuel supply means for supplying fuel into the intake passage; The formed squish area,
a second spark plug disposed in the squish area, and a control means for operating the nozzle and the first spark plug and disabling the second spark plug when the engine is under low load. spark ignition engine.