(57)【要約】【課題】低温時のエミッションを低減する。【解決手段】低温起動時から内燃機関が完爆状態になるまでの運転領域では、制御部が、インジェクター６を吸気弁１方向に近づけ、インジェクター６が吸気弁１方向に近づいた状態で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。一方、その他の運転領域では、制御部は、インジェクター６が通常位置にある状態で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。これにより、低温起動のエミッションを低減することができる。また、インジェクター６の先端部分を燃料室内の吹き返しガスから守り、インジェクター６の耐久性を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁を利用して燃料噴霧を内燃機関の吸気弁に噴射する燃料噴射装置であって、
前記燃料噴射弁を移動制御することにより燃料噴射弁と吸気弁間の距離を変化させる燃料噴射弁移動手段と、
前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
前記機関温度検出手段により検出された温度が所定温度以下である場合、前記燃料噴射弁移動手段を制御することにより前記燃料噴射弁を吸気弁側に移動し、当該燃料噴射弁を前記吸気弁に近づけた状態で燃料噴霧を吸気弁に噴射させる制御手段と
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、前記機関温度検出手段により検出された温度が所定温度以下、且つ、内燃機関の始動時に、前記燃料噴射弁を吸気弁側に移動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射装置であって、
前記内燃機関の停止状態又は停止要求を検出する機関停止検出手段を備え、
前記制御手段は、前記機関停止検出手段により内燃機関の停止状態又は停止要求が検出された場合、前記燃料噴射弁移動手段を制御することにより前記燃料噴射弁を吸気弁側に移動することを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁を利用して燃料噴霧を内燃機関の吸気弁に噴射する燃料噴射装置に関し、より詳しくは、低温時のエミッションを低減するための技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料噴射弁を回転駆動することにより、燃料噴霧を内燃機関の吸気弁（インテークバルブ）に均一に噴射してエミッションの低減を図る燃料噴射装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平４−１２１４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来までの燃料噴射装置は、燃料噴射弁を回転駆動することによりエミッションの低減を図る構成になっているために、二輪車用の内燃機関等、吸気ポート径が小さい内燃機関に適用した場合、燃料噴射弁の回転範囲を大きくした際に、燃料噴霧が吸気ポートの壁面に干渉することにより燃料噴霧の壁流量が増加し、エミッションが悪化することがある。なお、このような問題を解決するために、燃料噴射弁の回転範囲を制限する方法も考えられるが、この方法を用いた場合には、エミッション低減の効果を十分に発揮することができない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低温時のエミッションを低減可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射装置は、内燃機関の温度が所定温度以下である場合、燃料噴射弁を吸気弁側に移動し、燃料噴射弁を吸気弁に近づけた状態で燃料噴霧を吸気弁に噴射させる。そして、このような燃料噴射装置によれば、低温時、燃料噴射弁と吸気弁との間の距離が短くなることにより、燃料噴射弁から噴出された燃料噴霧が吸気弁に到達するまでの時間が短くなるので、吸気弁に付着した燃料噴霧が気化する時間を長くし、低温時における燃料噴霧の気化特性を向上させることができる。また、このような燃料噴射装置によれば、燃料噴霧の噴霧角度が広角になるので、燃料噴霧の粒径を細かくし、低温時における燃料噴霧の気化特性を向上させることができる。従って、本発明に係る燃料噴射装置によれば、内燃機関が低温の際のエミッションを低減することができる。
【０００６】
なお、内燃機関の温度が所定温度以下、且つ、内燃機関の始動時に、燃料噴射弁を吸気弁側に移動することが望ましい。このような構成によれば、内燃機関始動時のエミッションを向上させることができる。また、内燃機関の停止状態又は停止要求が検出された際、燃料噴射弁を吸気弁側に移動すること望ましい。このような構成によれば、内燃機関の始動遅れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る燃料噴射装置は、例えば図１に示すような内燃機関の吸気弁に燃料噴霧を噴射する処理に適用することができる。以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる内燃機関の構成について詳しく説明する。
【０００８】
〔内燃機関の構成〕
本発明の実施形態となる内燃機関は、図１に示すように、吸気弁１，排気弁２，及び点火栓３を有するシリンダ４と、吸気ポート５側に設けられたインジェクター（燃料噴射弁）６とを主な構成要素として備え、インジェクター６は燃料流入部に供給された燃料を噴霧状にして吸気弁１に噴射するように構成されている。
【０００９】
上記インジェクター６の燃料流入部側は、インジェクタークリップ７（図３参照）により筒状のスライド式インジェクターホルダー８に収容，固定され、図２に示すように、伸縮自在な燃料通路管９及びスライド式インジェクターホルダー８を介してギャラリー１０の燃料排出孔に接続されている。ギャラリー１０の燃料排出孔から供給された燃料は、燃料通路管９及びスライド式インジェクターホルダー８を介してインジェクター６の燃料流入部に供給される。
【００１０】
上記スライド式インジェクターホルダー８は、図２に示すように、端部にリフトギア１１が設けられたホルダーリフトシャフト１２に連結され、リフトギア１１はモータ１３により回転駆動されるモータギア１４と噛合している。ホルダーリフトシャフト１２は、モータ１３がモータギア１４が回転駆動するのに応じて、図３に示すように、インジェクター６の軸方向にスライド式インジェクターホルダー８を所定距離範囲（例えば２０ｍｍ）摺動し、インジェクター６の燃料噴出口と吸気弁１との間の距離を変化させる。
【００１１】
具体的には、モータギア１４が負回転駆動した場合、ホルダーリフトシャフト１２は、ギャラリー１０のインジェクター取付位置に設けられた筒状のインジェクターホルダー１５の内部方向（上方向）にスライド式インジェクターホルダー８を移動し、吸気弁１から遠ざかる方向にインジェクター６を移動する。一方、モータギア１４が正回転駆動した場合には、ホルダーリフトシャフト１２は、インジェクタホルダー１５の外側方向（下方向）にスライド式インジェクターホルダー８を移動し、吸気弁１に近づく方向にインジェクター６を移動する。
【００１２】
上記スライド式インジェクターホルダー８の上端部には、図３に示すように、スライド式インジェクターホルダー８の移動範囲を規制するためのフォルダーストッパー１６が設けられており、フォルダーストッパー１６とインジェクターホルダー１５の下端部が当接することにより、スライド式インジェクタホルダー８の下方向への移動範囲が規制されるようになっている。
【００１３】
上記スライド式インジェクターホルダー８の内壁とインジェクター６の外壁間は、図３に示すように、筒状のＯリング１７によってシールされている。同様に、インジェクター６の外壁とシリンダヘッド１８の内壁間は、図４に示すように、筒状のＯリング１９によってシールされている。これにより、インジェクター６が移動する際に、構成部品間をシールし、燃料噴霧が外部に流出することを防止できる。
【００１４】
〔制御部の構成〕
上記内燃機関の制御部２０は、図５に示すように、エンジン回転数，ＢＯＯＳＴ，吸気温度，空気量，及び冷却水温度に従ってインジェクター６の噴射パルス幅（デューティ比）を演算する噴射パルス幅演算部２１と、噴射パルス幅演算部２１により演算された噴射パルス幅で燃料を噴射するようにインジェクター６を制御するインジェクター駆動回路２２と、ホルダーリフトシャフト１２を駆動するか否かを判定するリフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３と、内燃機関が完爆状態にあるか否かを判定するエンジン完爆判定部２４と、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３及びエンジン完爆判定部２４の判定結果に従ってバッテリ電源（ＶＢ）２５の電力を利用してホルダーリフトシャフト１２を駆動するギャラリーリフト駆動回路２６とを備える。なお、上記ギャラリーリフト駆動回路２６は、図６に示すように、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３及びエンジン完爆判定部２４の判定結果に従って、バッテリ電源（ＶＢ）２５の電力を利用してモータ１３を駆動制御することにより、ホルダーリフトシャフト１２を駆動。
【００１５】
〔ホルダーリフトシャフト駆動処理〕
このような構成を有する内燃機関では、制御部２０が以下に示すホルダーリフトシャフト駆動処理を実行することにより、低温起動時のエミッションを低減する。以下、図７に示すフローチャートを参照して、このホルダーリフトシャフト駆動処理を実行する際の制御部２０の動作について説明する。
【００１６】
図７に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオン状態になるのに応じて開始となり、ホルダーリフトシャフト駆動処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ１の処理では、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３が、内燃機関の冷却水温度を検出する。これにより、このステップＳ１の処理は完了し、この駆動処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ２の処理では、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３が、ステップＳ１の処理により検出された冷却水温度が所定温度（４０℃）以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、冷却水温度が所定温度以上である場合、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３は、低温起動時ではないと判断し、この駆動処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、冷却水温度が所定温度以上でない場合には、リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部２３は、低温起動時であると判断し、この駆動処理をステップＳ３の処理に進める。
【００１９】
ステップ３の処理では、ギャラリーリフト駆動回路２６が、ホルダーリフトシャフト１２を駆動（リフトＯＮ）し、インジェクタ６を吸気弁１方向に近づける。なお、低温起動時でない場合には、ギャラリーリフト駆動回路２６は、ホルダーリフトシャフト１２を駆動せず（リフトＯＦＦ）、インジェクタ６を通常位置に保持する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、この駆動処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ４の処理では、エンジン完爆判定部２４が、内燃機関が始動したか否かを判別する。そして、内燃機関が始動するのに応じて、エンジン完爆判定部２４はこの駆動処理をステップＳ５の処理に進める。
【００２１】
ステップＳ５の処理では、エンジン完爆判定部２４が、内燃機関が完爆状態になったか否かを判別する。そして、判別の結果、内燃機関が完爆状態になるのに応じて、エンジン完爆判定部２４はこの駆動処理をステップＳ６の処理に進める。
【００２２】
ステップＳ６の処理では、ギャラリーリフト駆動回路２６が、ホルダーリフトシャフト１２を駆動することにより、インジェクター６を通常位置に戻す。これにより、このステップＳ６の処理は完了し、この駆動処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２３】
従来までの燃料噴射装置は、インジェクターを回転させることによりエミッションの向上を図る構成になっているために、吸気ポート径が小さい内燃機関に適用した場合、インジェクターの回転範囲を大きくした際に、燃料噴霧が吸気ポートの壁面に干渉することにより、燃料噴霧の壁流量が増加し、エミッションが悪化することがある。なお、このような問題を解決するために、図８に示すように、吸気ポートのポート径に応じて燃料噴射弁の回転可動範囲を制限する方法も考えられるが、この方法を用いた場合には、エミッション低減の効果を十分に発揮することができない。
【００２４】
これに対して、本発明の実施形態となる内燃機関では、上述の通り、低温起動時から内燃機関が完爆状態になるまでの運転領域では、制御部２０が、図９に示すように、ホルダーリフトシャフト１２を駆動することにより、インジェクター６を吸気弁１側に近づけた（リフトＯＮ）状態で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。換言すれば、本発明の実施形態となる内燃機関では、制御部２０は、エミッション低減効果が期待できる運転領域では、インジェクター６を吸気弁１側に近づけた（リフトＯＮ）状態で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。従って、本発明の実施形態となる内燃機関によれば、図１０に示すように、低温起動時のエミッションを低減することができる。
【００２５】
また、本発明の実施形態となる内燃機関では、その他の運転領域では、制御部２０が、図９に示すように、インジェクター６が通常位置にある状態（リフトＯＦＦ）で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。換言すれば、本発明の実施形態となる内燃機関では、制御部２０は、エミッション低減効果が期待できない運転領域では、インジェクター６が通常位置にある状態（リフトＯＦＦ）で燃料噴霧を吸気弁１に噴射する。従って、本発明の実施形態となる内燃機関によれば、インジェクター６の先端部分を燃料室内の吹き返しガスから守り、インジェクター６の耐久性を確保することができる。
【００２６】
なお、制御部２０は、内燃機関の停止状態又は停止要求を検出し、内燃機関の停止状態又は停止要求が検出された場合、ホルダーリフトシャフト１２を駆動することにより、インジェクター６を吸気弁１側に近づける（吸気弁側先端位置）又はインジェクター６を吸気弁側先端位置と通常位置間の中間位置に位置させるようにしてもよい。このような構成によれば、内燃機関が始動した際、インジェクター６を吸気弁１側に近づける必要がなくなるので、内燃機関の始動遅れを防止することができる。また、インジェクター６が中間位置にある場合には、内燃機関の温度が高い状態での再始動時であっても、短時間のうちにインジェクター６を通常位置に戻すことができるので、内燃機関の始動遅れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、吸気ポート径が小さい内燃機関に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態となる内燃機関の構成を示す模式図である。
【図２】スライド式インジェクターホルダーとホルダーリフトシャフトの連結状態を示す図である。
【図３】スライド式インジェクターホルダーの摺動に伴いインジェクターが吸気弁方向に移動する様子を示す図である。
【図４】インジェクターとシリンダヘッドとの接続状態を示す図である。
【図５】図１に示す内燃機関の制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示すギャラリーリフト駆動回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態となるホルダーリフトシャフト駆動処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】従来までの燃料噴射装置における回転可動範囲とポート径の関係を示す図である。
【図９】図１に示す内燃機関における燃料噴射位置と冷却水温度の関係を示す図である。
【図１０】燃料噴射位置とエミッションの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：吸気弁
２：排気弁
３：点火栓
４：シリンダ
５：吸気ポート
６：インジェクター
８：スライド式インジェクターホルダー
１１：リフトギア
１２：ホルダーリフトシャフト
１３：モータ
１４：モータギア
２０：制御部
２３：リフトＯＮ／ＯＦＦ判定部
２４：エンジン完爆判定部
２６：ギャラリーリフト駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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