(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグが略中央に配置された燃焼室と、該燃焼室に開口する吸気弁開口に連通する吸気通路と、上記吸気弁開口を開閉する吸気弁と、上記吸気弁開口から上記燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記吸気通路を吸入空気量の少ない運転域で閉じ、吸入空気量の多い運転域で開く吸気制御弁とを備えた４サイクルエンジンにおいて、上記吸気制御弁は、丸棒の一部を切り欠くことにより弁部を形成してなり、吸気通路の底部に形成された弁穴内に配置され、吸気通路内面と面一となる全開位置と、吸気通路底壁側を絞り込む全閉位置との間で回動可能となっており、上記吸気制御弁が閉じかつ低負荷の場合には、上記燃料噴射弁による燃料噴射が少なくとも吸気弁が開いているときに行われるよう、また上記吸気制御弁が閉じかつ高負荷の場合には、上記燃料噴射弁による燃料噴射が吸気弁が開いているとき及びそ前行程にて閉じているときの両方において行われるよう、該燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射制御手段を備え、吸気通路の上記吸気制御弁より下流側に整流部材を配設し、該整流部材は、上記吸気通路の略中心線に沿って延び、その上流端部は全閉位置に位置する上記吸気制御弁の弁部の上方に位置し、その下流端部は吸気弁より点火プラグ側でかつ吸気弁開口の直近上流側に位置し、さらに上記上流端部と下流端部との間の部分でかつカム軸方向両端部は吸気通路の内面に当接しており、上記燃料噴射弁を上記整流部材より上流側に配設したことを特徴とする４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置に関し、特に低負荷域での燃焼安定性を確保でき、さらには高負荷域でのオーバリッチを解消できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気通路断面積を可変制御する吸気制御弁とを備えた４サイクルエンジンが提案されている。この種のエンジンでは、通常燃料噴射弁による燃料の噴射は、吸気弁が閉じた各排気行程において該吸気弁のバルブヘット背面に向けてそれぞれ１回ずつ行われている。排気行程で吸気弁に噴射された燃料は気化し、混合気が吸気行程において燃焼室内に導入されることになる。一方、低速回転時等の吸気量の少ない場合には、吸気制御弁が吸気通路断面積を減少させる。これにより、吸気の流速が高められて吸気に方向性が生じ、リーン燃焼（希薄空燃比燃焼）を安定化させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記エンジンにおいて、低速回転かつ低負荷の場合には、燃料の噴射量が減る結果、燃焼状態が不安定となるおそれがある。そこで本発明者は、低負荷時等には点火プラグ近傍に燃料を集中させる成層化を図ることによりリーン燃焼を安定化をさせることを考えている。
【０００４】
一方、燃料の集中を低速回転かつ高負荷においてもそのまま行わせると、空気流速が高くなること及び燃料量が多くなることによってますます成層化が進み、その結果、燃焼室の一部が過濃（オーバリッチ）となり、極端な場合は黒煙が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、低負荷域での燃焼安定性の確保並びに高負荷域でのオーバリッチの解消を達成できる４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、点火プラグが略中央に配置された燃焼室と、該燃焼室に開口する吸気弁開口に連通する吸気通路と、上記吸気弁開口を開閉する吸気弁と、上記吸気弁開口から上記燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記吸気通路を吸入空気量の少ない運転域で閉じ、吸入空気量の多い運転域で開く吸気制御弁とを備えた４サイクルエンジンにおいて、上記吸気制御弁は、丸棒の一部を切り欠くことにより弁部を形成してなり、吸気通路の底部に形成された弁穴内に配置され、吸気通路内面と面一となる全開位置と、吸気通路底壁側を絞り込む全閉位置との間で回動可能となっており、上記吸気制御弁が閉じかつ低負荷の場合には、上記燃料噴射弁による燃料噴射が少なくとも吸気弁が開いているときに行われるよう、また上記吸気制御弁が閉じかつ高負荷の場合には、上記燃料噴射弁による燃料噴射が吸気弁が開いているとき及びそ前行程にて閉じているときの両方において行われるよう、該燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射制御手段を備え、吸気通路の上記吸気制御弁より下流側に整流部材を配設し、該整流部材は、上記吸気通路の略中心線に沿って延び、その上流端部は全閉位置に位置する上記吸気制御弁の弁部の上方に位置し、その下流端部は吸気弁より点火プラグ側でかつ吸気弁開口の直近上流側に位置し、さらに上記上流端部と下流端部との間の部分でかつカム軸方向両端部は吸気通路の内面に当接しており、上記燃料噴射弁を上記整流部材より上流側に配設したことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
本発明では、低負荷かつ低速回転時には、吸気制御弁が吸気通路断面積を減少させるとともに、燃料噴射制御手段の駆動制御により、燃料噴射弁による燃料噴射が少なくとも吸気弁が開いているときに行われる。この結果、リーン燃焼に対応して燃料供給量を少なく設定しながら点火プラグ近辺に燃料が存在した状態をつくることができ、燃料の着火が容易になる。これにより、成層化燃焼を行わせることができ、リーン燃焼時の燃焼安定性を確保できる。
【０００８】
また高負荷かつ低速回転時には、吸気制御弁が吸気通路断面積を減少させるとともに、燃料噴射制御手段の駆動制御により、燃料噴射弁による燃料噴射が、吸気弁が開いているとき及びその前行程（排気行程）にて閉じているときの両方において行われる。即ち燃料の一部は排気行程にて吸気弁が閉じているとき噴射されることにより均一な混合気となり、また残りの燃料は吸気弁が開いているとき噴射されることにより、点火プラグ近辺に集中して供給される。その結果全ての燃料を吸気行程で噴射する場合に生じる燃料の過度の集中を回避でき、空気利用率を向上して、オーバリッチを解消でき、成層化時に発生しやすい過濃による黒煙の発生を抑制できるとともに、高馬力を得ることができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の一実施例による４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置を説明するための図である。
【００１０】
図において、１は水冷式４サイクル並列４気筒４バルブエンジンであり、これは、クランクケース２上にシリンダブロック３，シリンダヘッド４を積層してヘッドボルトで締結し、該シリンダヘッド４の上側合面にヘッドカバー５を装着した構造のものである。上記シリンダブロック３に形成されたシリンダボア３ａ内にピストン７が摺動自在に挿入配置されており、該ピストン７はコンロッド８でクランク軸（図示せず）に連結されている。
【００１１】
上記シリンダヘッド４のシリンダブロック３側の下側合面４ａには燃焼室を構成する燃焼凹部４ｂが凹設されている。該燃焼凹部４ｂの中央には点火プラグ９が螺挿されており、また該点火プラグ９の周囲には吸気弁開口４ｃ，排気弁開口４ｄがそれぞれ２つずつ開口している。なお、上記各開口４ｃ，４ｄは、これらの部分に装着された概ねリング状のバルブシート２８，２９の各開口によってそれぞれ形成されている。また、各排気弁開口４ｄには排気弁１０のバルブヘッド１０ａが、各吸気弁開口４ｃには吸気弁１１のバルブヘッド１１ａがそれぞれ各開口を開閉可能に、すなわち上記バルブシート２８，２９の各シート面に当接可能に配置されている。この排気，吸気弁１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１ｂはカム軸方向に見て所定の挟み角をなすように気筒軸方向に斜め上方に延びており、その上端には排気，吸気リフタ１２，１３がそれぞれ装着されている。また該各リフタ１２，１３上には、これを押圧駆動する排気，吸気カム軸１４，１５が気筒軸と直角方向に向けて、かつ互いに平行に配置されている。
【００１２】
上記２つの排気弁開口４ｄは二股状の排気通路１６でシリンダヘッド４の前壁４ｆ側に導出されており、該排気通路１６の壁面開口１６ａには図示しない排気管が接続されている。上記各吸気弁開口４ｃはそれぞれ吸気通路１７によりシリンダヘッド４の後壁４ｇ側に導出されている。この２本の吸気通路１７は気筒軸方向に見るとカム軸と直角方向に直線的に延びており、またカム軸方向に見ると、上記吸気弁開口４ｃからシリンダ後壁４ｇ側に円弧状に屈曲した後、略直線状に延びている。また、吸気通路１７の後壁開口１７ａには、吸気マニホールド１８を介してスロットルボディ２４が接続されており、該ボディ２４内にはスロットル弁２４ａが回動可能に配設されている。
【００１３】
上記各吸気通路１７の下流側直線部１７ｂには、弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成されている。この弁穴１７ｃは、シリンダヘッド締結ボルト（図示せず）より気筒軸側に配置されており、かつその軸線が該吸気通路１７の底壁表面付近に位置し、吸気通路１７内部分は略半円状に形成されており、隣接する２つの気筒用吸気通路を連通している。この弁穴１７ｃ内には、各吸気通路１７の通路断面積及び断面形状を変化させるための吸気制御弁２５が挿入配置されている。この吸気制御弁２５は、丸棒の一部を吸気通路１７の下部内面と連続面をなすように切り欠くことにより各吸気通路１７を開閉する弁部２５ａを形成してなるものであり、上記弁部２５ａが弁穴１７ｃ内に没入して吸気通路内面と面一となる全開位置と、上記弁部２５ａが吸気通路底壁面から起立して吸気通路１７を略１／２に絞り込むとともに、吸気通路断面形状をカム軸方向に細長い横長形状とする全閉位置（図１参照）との間で回動可能となっている。この場合、上記弁部２５ａの外周面が上流側に位置するように回動する。
【００１４】
上記各吸気通路１７の天壁部分にはそれぞれ燃料噴射弁２６が装着されている。該各燃料噴射弁２６の噴射ノズルは、シリンダ後壁４ｇ内に形成された噴射孔２６ａを介して吸気制御弁２５の上端部、すなわち吸気通路面積の最も絞られた部分から吸気弁１１のバルブヘッド１１ａの裏面に渡る部分に向いている。従って噴射された燃料の一部は吸気制御弁２５及び後述する整流部材３０に当たることとなる。
【００１５】
上記吸気通路１７の吸気制御弁２５より下流側には整流部材３０が設けられている。この整流部材３０は吸気通路１７の略中心線に沿って延びており、その上流端部は、全閉位置に位置する上記吸気制御弁２５の弁部２５ａの上方に位置している。またその下流端部は、吸気弁１１より点火プラグ９側に位置し、かつ吸気弁開口４ｃの直近上流側に位置している。
【００１６】
また、このエンジンには制御装置４０が設けられている。制御装置４０には、スロットル開度センサ４１からのスロットルバルブ２４ａの開度信号ａ、カム角度センサ４２からのカム軸１５のカム角度信号ｂ、及び回転センサ４３からのエンジン回転速度信号ｃがそれぞれ入力され、各入力信号に基づいて燃料噴射弁２６を後述のように制御する。
【００１７】
次に本実施例の動作について説明する。
低速回転，低負荷時のように吸入空気量の少ない運転領域においては、上記制御装置４０からの制御信号（図示せず）によって、上記吸気制御弁２５が図１に示す全閉位置に回動する。すると、吸気制御弁２５の弁部２５ａによって上記吸気通路１７の底壁側が絞り込まれ、吸気が整流部材３０によって吸気通路１７の天壁側に偏るよう整流されつつ流れる。この結果、吸気が燃焼室内に高速で方向性をもって吹き込まれ、図１に矢印で示すようにタンブルが発生する。
【００１８】
この場合において上記制御装置４０からの制御信号Ａによって上記燃料噴射弁２６の噴射時期が制御され、図３に示すように吸気行程において即ち上記吸気弁１１が開いた状態において燃料が噴射される。噴射された燃料は、吸気弁開口４ｃを通って点火プラグ９近辺に導入され、これによりリーン燃焼に対応した少燃料噴射量でありながら点火プラグ９近辺に燃料が集中的に存在した状態をつくることができ、燃料の着火が容易になる。この結果、成層化燃焼を行わせることができ、リーン燃焼時の燃焼安定性を確保できる。
【００１９】
また、上記低速回転時において高負荷の場合には、上記制御装置４０からの制御信号Ａによって上記燃料噴射弁２６が制御され、図３に示すように、燃料の一部が吸気弁１１が閉じているとき即ち直前の排気行程で噴射され、燃料の残りは吸気弁１１が開いているときに噴射される。このように燃料の一部が吸気弁１１が閉じているとき噴射され、次の吸気行程で均一な混合気となって燃料室に導入されるので、全ての燃料を吸気弁が閉じている間に噴射した場合に生じる過度の燃料集中を防止できる。このようにして、空気利用率を向上でき、オーバリッチを解消して成層化時に発生しやすい過濃による黒煙の発生を抑制できるとともに、高馬力を得ることができる。
【００２０】
なお、吸気制御弁２５が開いている場合は、従来と同様に、全ての燃料が直前の排気行程において噴射される。また上記実施例では２つの吸気通路のそれぞれに燃料噴射弁を設けたが、本発明では勿論２つの吸気通路に対して１つの燃料噴射弁を設けても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置によれば、吸気制御弁が閉じかつ低負荷の場合には、燃料噴射弁による燃料噴射が少なくとも該吸気弁が開いているときに行われるので、燃料の着火が容易になり、これにより、成層化燃焼を行わせることができ、リーン燃焼時の燃焼安定性を確保できる。
【００２２】
また、吸気制御弁が閉じかつ高負荷の場合には、燃料噴射弁による燃料噴射が吸気弁が閉じているとき及び開いているときの両方において行われるので、吸気弁が閉じているとき噴射された燃料が均一な混合気となることからオーバリッチを解消でき、過濃による黒煙の発生を抑制できるとともに、高馬力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による制御装置を備えた４サイクルエンジンの断面側面図である。
【図２】上記実施例における燃料噴射弁の配置状態を示す平面図である。
【図３】上記実施例装置の制御動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１  エンジン
３  シリンダブロック
４  シリンダヘッド
４ｂ  燃焼凹部
１０  排気弁
１１  吸気弁
２６  燃料噴射弁
４０  制御装置
【図１】
0003727357.tif 000002
【図２】
0003727357.tif 000003
【図３】
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