(57)【要約】【課題】  従来に比べて構成の大型化、複雑化を招くことなく、ダイナミックレンジの広い燃料噴射を実現することを課題とする。【解決手段】  気筒６−１に燃料を供給する吸気ポート１−１における燃料噴射弁３−１の下流側と、気筒６−４に燃料を供給する吸気ポート１−４における燃料噴射弁３−４の下流側との間に連通路４を設け、気筒６−２に燃料を供給する吸気ポート１−２における燃料噴射弁３−２の下流側と、気筒６−３に燃料を供給する吸気ポート１−３における燃料噴射弁３−３の下流側との間に連通路５を設け、気筒６−１と気筒６−４とは一方が吸気行程にあるときには他方は膨張又は圧縮行程にあり、気筒６−２と気筒６−３とは一方が吸気行程にあるときには他方は膨張又は圧縮行程にある。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から噴射された燃料を気筒に供給する内燃機関の吸気ポートにおいて、
第１の気筒に燃料を供給する第１の吸気ポートにおける第１の燃料噴射弁の下流側と、第２の気筒に燃料を供給する第２の吸気ポートにおける第２の燃料噴射弁の下流側との間に、前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートとを連通させる連通路を設け、
前記第１の気筒と前記第２の気筒とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方の気筒が吸気行程にあるときには他方の気筒が膨張行程又は圧縮行程にある関係を有する
ことを特徴とする内燃機関の吸気ポート。
【請求項２】
燃料噴射弁から噴射された燃料を気筒に供給する内燃機関の吸気ポートにおいて、
第１の気筒に燃料を供給する第１の吸気ポートにおける第１の燃料噴射弁の下流側と、第２の気筒に燃料を供給する第２の吸気ポートにおける第２の燃料噴射弁の下流側との間に、前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートとを連通させる連通路を設け、
前記第１の気筒と前記第２の気筒とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方の気筒が吸気行程にあるときには他方の気筒が膨張行程又は圧縮行程にある関係を有し、
前記燃料噴射弁の燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記第２の気筒が膨張行程又は圧縮行程にあるときに、前記第２の燃料噴射弁で前記第２の吸気ポートに燃料を噴射させ、前記連通路を介して前記第２の吸気ポートから前記第１の吸気ポートに燃料を導入し、前記第２の燃料噴射弁で噴射される燃料の噴射量は、吸気行程にある前記第１の気筒で要求される燃料噴射量と、前記第１の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量とに基づいて算出する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記第２の気筒が膨張行程又は圧縮行程にあるときに、前記第２の燃料噴射弁で前記第２の吸気ポートに燃料を噴射するタイミングは、前記内燃機関の回転数に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒に供給される燃料を噴射制御し、小型、軽量で流量制御に優れた内燃機関の吸気ポートおよび燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二輪車に使用される高回転型のエンジンにおいて、アイドリング時の微少噴射量の精度と、高回転高負荷時に要求される最大噴射量の確保との双方を満足させる技術として、１気筒あたり２つの燃料噴射弁を備えたエンジンが知られており、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この文献１に記載された技術では、吸気管内に形成される吸気通路内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置を備えたエンジンにおいて、燃料噴射装置は、二本のインジェクタを備え、これらのインジェクタを吸気管の上下の位置になるように配置している。これにより、エンジンの出力およびレスポンスの向上が図られる一方、大量の燃料を供給しながらも、燃料の霧化特性を低下させず、また低負荷時に一本のインジェクタを休止させることで低負荷時に安定した回転を得ることができるものである。
【特許文献１】特開平０６−３１７２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の燃料噴射弁においては、各気筒毎に二本のインジェクタを備える構成を採用することで、以下に示す不具合が生じることになる。
【０００５】
先ず、気筒あたり一本のインジェクタを備えた通常のタイプのものに比べて、気筒あたりインジェクタが一本増えるので、エンジンの重量が増加してしまい、気筒の数が増えるにしたがって重量増加は顕著となる。特に、スポーツタイプの二輪車のエンジンでは小型軽量化が要求されているので、上記従来のタイプのエンジンには使用しづらい。
【０００６】
また、インジェクタの個数が増えることにより、インジェクタの開弁を制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）とインジェクタとを電気的に接続する配線の本数も増大し、配線重量の増加や配線スペースの確保が問題となる。また、配線の複雑化により、製造工数の増加を招くことにもなる。
【０００７】
さらに、各インジェクタが独立して噴射制御されるため、インジェクタの個数の増加に伴って、各インジェクタの噴射を制御する制御プログラムの複雑化や膨大化を招くおそれがあった。また、上記種々の増大化や複雑化に伴ってコストも上昇することになる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来に比べて構成の大型化、複雑化を招くことなく、ダイナミックレンジの広い燃料噴射を実現した内燃機関の吸気ポートおよび燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、燃料噴射弁から噴射された燃料を気筒に供給する内燃機関の吸気ポートにおいて、第１の気筒に燃料を供給する第１の吸気ポートにおける第１の燃料噴射弁の下流側と、第２の気筒に燃料を供給する第２の吸気ポートにおける第２の燃料噴射弁の下流側との間に、前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートとを連通させる連通路を設け、前記第１の気筒と前記第２の気筒とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方の気筒が吸気行程にあるときには他方の気筒が膨張行程又は圧縮行程にある関係を有することを特徴とする。
【００１０】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、連通路を介して膨張行程又は圧縮行程にある第２の吸気ポートから吸気行程にある第１の吸気ポートに燃料を導入することが可能となり、小型、軽量な構成でダイナミックレンジの広い燃料噴射を達成することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、燃料噴射弁から噴射された燃料を気筒に供給する内燃機関の吸気ポートにおいて、第１の気筒に燃料を供給する第１の吸気ポートにおける第１の燃料噴射弁の下流側と、第２の気筒に燃料を供給する第２の吸気ポートにおける第２の燃料噴射弁の下流側との間に、前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートとを連通させる連通路を設け、前記第１の気筒と前記第２の気筒とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方の気筒が吸気行程にあるときには他方の気筒が膨張行程又は圧縮行程にある関係を有し、前記燃料噴射弁の燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第２の気筒が膨張行程又は圧縮行程にあるときに、前記第２の燃料噴射弁で前記第２の吸気ポートに燃料を噴射させ、前記連通路を介して前記第２の吸気ポートから前記第１の吸気ポートに燃料を導入し、前記第２の燃料噴射弁で噴射される燃料の噴射量は、吸気行程にある前記第１の気筒で要求される燃料噴射量と、前記第１の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量とに基づいて算出することを特徴とする。
【００１２】
上記特徴の請求項２記載の発明によれば、小型、軽量な構成でもって、低流量領域での制御性の良さ、ならびに高負荷時における要求噴射量の確保を満足させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記請求項２記載の発明において、前記第２の気筒が膨張行程又は圧縮行程にあるときに、前記第２の燃料噴射弁で前記第２の吸気ポートに燃料を噴射するタイミングは、前記内燃機関の回転数に基づいて決定することを特徴とする。
【００１４】
上記特徴の請求項３記載の発明によれば、連通路を介して効率よく燃料を吸気ポートに導入することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１に係る内燃機関の吸気ポートの周辺の構成を示す図である。図１（ａ）の上面図，同図（ｂ）の正面図では、本発明を例えば高回転型の４気筒の二輪車の内燃機関に適用した実施例を示しており、４つの各気筒に対応してそれぞれ設けられた各吸気ポート１−１（＃１），１−２（＃２），１−３（＃３），１−４（＃４）において、各吸気ポート１−１〜１−４にそれぞれ対応してスロットルバルブ２の下流側に、吸気ポート１−１〜１−４に燃料を噴射する燃料噴射弁３−１〜３−４が設けられている。吸気ポート１−１と吸気ポート１−４には、各吸気ポート１−１，１−４に対応した燃料噴射弁３−１．３−４の下流側に、吸気ポート１−１と吸気ポート１−４とを連通する連通路４が設けられている。同様に、吸気ポート１−２と吸気ポート１−３には、各吸気ポート１−２，１−３に対応した燃料噴射弁３−２，３−３の下流側に、吸気ポート１−２と吸気ポート１−３とを連通する連通路５が設けられている。この連通路４，５は、気筒の吸気弁に近い側の吸気ポート間に設けられのが好ましい。
【００１７】
吸気ポート１−１に対応した気筒６−１と吸気ポート１−４に対応した気筒６−４とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方が吸気行程の状態にあるときには他方は膨張行程又は圧縮行程の状態にある。同様に、吸気ポート１−２に対応した気筒６−２と吸気ポート１−３に対応した気筒６−３とは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、一方が吸気行程の状態にあるときには他方は膨張行程又は圧縮行程の状態にある。
【００１８】
各燃料噴射弁３−１〜３−４は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）７で燃料の噴射が制御されている。ＥＣＵ７は、本内燃機関の運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。ＥＣＵ７は、内燃機関の回転数を検出するセンサ、スロットルバルブ２の開度を検出するセンサを含む本内燃機関における各センサ（図示せず）からの信号を読み込み、読み込んだ信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、本内燃機関の各構成要素に指令を送り、以下に説明する本実施例の特徴的な燃料噴射の制御動作を含む本内燃機関の運転／停止に必要なすべての動作を統括管理して制御する。
【００１９】
次に、図２のフローチャートを参照して、図１に示す構成における燃料噴射制御の処理を説明する
図２において、先ずエンジンの回転数と、エンジンの負荷としてスロットルバルブ２の開度をＥＣＵ７に読み込む（ステップＳ１）。続いて、読み込んだエンジンの回転数とスロットル開度とに基づいて、エンジン全体で要求される燃料の要求噴射パルス幅Ｐ（燃料噴射量に対応する）を演算する（ステップＳ２）。
【００２０】
その後、エンジンの回転数が、所定の回転数以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。この所定の回転数Ｘ（ｒｐｍ）は、単一の燃料噴射弁３−１〜３−４で、先のステップＳ２の演算で得られた要求噴射パルス幅Ｐを実現できるか否かをを判定する回転数として予め設定され、二輪車の場合では例えば１００００回転程度に設定される。判別の結果、エンジンの回転数が所定の回転数Ｘ以下の場合には、単一の燃料噴射弁で要求噴射パルス幅Ｐを実現できるものと判断する。例えば吸気ポート１−１ならびに気筒６−１の場合には、燃料噴射弁３−１の噴射パルス幅ｐ１＝要求噴射パルス幅Ｐとして、燃料噴射弁３−１から対応する吸気ポート１−１に予め設定された所定の噴射タイミングで、かつ要求噴射パルス幅Ｐで燃料を噴射する（ステップＳ４）。他の吸気ポート１−２〜１−４の場合でも同様である。
【００２１】
したがって、エンジンの回転数が所定の回転数Ｘ以下である場合には、図３に示すように、タイミングｔ１で吸気ポート１−１（＃１）に燃料噴射→タイミングｔ２で吸気ポート１−３（＃３）に燃料噴射→タイミングｔ３で吸気ポート１−４に燃料噴射→タイミングｔ４で吸気ポート１−２に燃料噴射の燃焼サイクルが繰り返し行われる。
【００２２】
一方、先のステップＳ３の判別結果において、エンジンの回転数が所定の回転数Ｘ以上であった場合には、単一の燃料噴射弁で要求噴射パルス幅Ｐを満足させることはできないものと判断する。このような場合には、吸気行程にある気筒に対して、例えば膨張行程にある気筒の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁においても燃料を噴射し、噴射した燃料を連通路を介して吸気行程にある吸気ポートに導入し、要求された燃料噴射量を実現する。
【００２３】
例えば吸気行程にある気筒６−１に対応した吸気ポート１−１において、単一の燃料噴射弁３−１の燃料噴射能力だけでは要求燃料噴射パルス幅を達成できない場合には、吸気行程にある気筒６−１に対して膨張行程にある気筒６−４に対応した吸気ポート１−４に、燃料噴射弁３−４で燃料を噴射する。膨張行程にある気筒６−４の吸気弁ならびに排気弁は閉弁されているので、吸気行程にある吸気ポート１−１と吸気ポート１−４との間には気圧差が生じ、この気圧差により燃料噴射弁３−４から吸気ポート１−４に噴射された燃料は、連通路４を介して吸気ポート１−１に導入されることになる。
【００２４】
一方、気筒６−４が吸気行程にあり気筒６−１が膨張行程にある場合には、上記とは逆に燃料噴射弁３−１から吸気ポート１−１に噴射された燃料が、連通路４を介して吸気ポート１−４に導入される。また、吸気ポート１−２と吸気ポート１−３においても上記吸気ポート１−１と吸気ポート１−４との関係と同様である。
【００２５】
単一の燃料噴射弁で要求噴射パルス幅を実現できない場合、例えば燃料噴射弁３−４で吸気ポート１−４に噴射された燃料を連通路４を介して吸気ポート１−１に導入する場合には、先ず燃料噴射弁３−４における割込噴射のタイミングを決定する（ステップＳ５）。この割込噴射タイミングは、連通路４を介して吸気ポート１−４から吸気ポート１−１への吸気流速が最大となるタイミングに設定される。この吸気流速が最大となるタイミングは、エンジンの回転数に応じて異なるため、予め実験や机上検討等によりエンジンの回転数と吸気流速が最大となるタイミング（ピストンの位置）との関係を求め、求めた関係をテーブル等として記憶しておき、このテーブルを参照して割込噴射タイミングを算出する。
【００２６】
一方、吸気ポート１−１に燃料を噴射する燃料噴射弁３−１の噴射タイミングは、気筒６−１における予め設定された吸気行程の噴射タイミングに設定される。
【００２７】
次に、燃料噴射弁３−１の噴射パルス幅と燃料噴射弁３−４における割込噴射の噴射パルス幅を算出する（ステップＳ６）。燃料噴射弁３−１の最大噴射量だけでは要求噴射量を満足させることができないので、その足りない分を燃料噴射弁３−４における割込噴射で補う。すなわち、燃料噴射弁３−１の最大噴射パルス幅をｐ１maxとし、上記したように要求噴射パルス幅をＰとすると、燃料噴射弁３−４における割込噴射の噴射パルス幅ｐ４は、次式により算出する。
【００２８】
（数１）
ｐ４＝Ｐ−ｐ１max
その後、図３の高回転域でのタイミングに示すように、燃料噴射弁３−１は、吸気行程における予め設定された噴射タイミング、かつ噴射パルス幅ｐ１maxで吸気ポート１−１に燃料を噴射し、燃料噴射弁３−４は、先のステップＳ５で算出した噴射タイミング、かつステップＳ６で算出された噴射パルス幅で燃料を割込噴射する。これにより、吸気ポート１−４に噴射された燃料が連通路４を介して吸気ポート１−１に導入され、吸気ポート１−１に噴射された燃料とともに気筒６−１に供給され、要求された燃料が気筒６−１に供給される。
【００２９】
なお、燃料の噴射タイミングならびに割込噴射量は、連通路４を介して吸気ポート１−１から吸気ポート１−４に燃料を導入して気筒６−４に供給する場合であっても上記と同様であり、また連通路５を介した吸気ポート１−２と吸気ポート１−３との間での燃料の導入においても同様である。
【００３０】
以上説明したように、上記実施例１においては、吸気ポート間に連通路４，５を設けることで、この連通路４，５を介して連通路４，５に連なる吸気ポートに燃料を割込噴射することが可能となる。これにより、低噴射量領域の噴射精度が高い比較的低流量の燃料噴射弁を用いた場合であっても、エンジンの高負荷高回転領域においても、要求される燃料を供給することが可能となり、燃料の供給不足を解消することができる。したがって、小型、軽量の構成でもって、低流量時の制御性の良さ、ならびに高負荷時における燃料供給量の確保の双方を満足させることができる。
【００３１】
吸気行程と膨張行程にある気筒間を連通させることで、割込噴射された燃料を確実に吸気行程の気筒に供給することができ、自気筒への燃料噴射の際に割込噴射による空燃比の影響を防止することができる。
【００３２】
エンジンの回転数に基づいて割込噴射のタイミングを決めることで、流速の最も速いタイミングで割込噴射を行うことが可能となり、これにより効率よく割込噴射を行うことができる。
【００３３】
さらに、上記実施例１から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【００３４】
（イ）請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記第２の燃料噴射弁で噴射される燃料の噴射量は、前記吸気行程にある第１の気筒で要求される燃料噴射量と、前記第１の燃料噴射弁から噴射される最大の燃料噴射量との差分として算出する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【００３５】
上記（イ）項に記載の構成によれば、連通路を介して効率よく必要とする燃料を確実に吸気ポートに導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の吸気ポート周辺の構成を示す図である。
【図２】図１に示す吸気ポートを備えた内燃機関における燃料噴射制御の制御フローを示すフローチャートである。
【図３】燃料噴射のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１−１〜１−４…吸気ポート
２…スロットルバルブ
３−１〜３−４…燃料噴射弁
４，５…連通路
６−１〜６−４…気筒
７…ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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