(57)【要約】【課題】コストの増加を伴わずに燃料付着を抑制できる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置１０は、気筒２毎に吸気ポート３と排気ポート４とが一つずつ設けられた内燃機関１に適用され、気筒２の中心線方向及び前記吸気ポートを流れる吸気の流れ方向のそれぞれと直交する方向に並べられて吸気ポート３内に燃料を噴射する第１インジェクタ１１及び第２インジェクタ１２を備え、吸気バルブ５のバルブステム５ａを境界とした一方の空間Ｓａに向かって第１インジェクタ１１にて燃料が噴射され、かつバルブステム５ａを境界とした他方の空間Ｓｂに向かって第２インジェクタ１２にて燃料が噴射されるように、第１インジェクタ１１及び第２インジェクタ１２が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの気筒に対して吸気ポートと排気ポートとが一つずつ設けられ、前記吸気ポートを開閉し、前記吸気ポートを貫くバルブステムを持つ吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブとを有する火花点火式内燃機関に適用される燃料噴射装置において、
前記気筒の中心線方向及び前記吸気ポートを流れる吸気の流れ方向のそれぞれと直交する方向に並べられて前記吸気ポート内に燃料を噴射する第１インジェクタ及び第２インジェクタを備え、
前記バルブステムを境界とした一方の空間に向かって前記第１インジェクタにて燃料が噴射され、かつ前記バルブステムを境界とした他方の空間に向かって前記第２インジェクタにて燃料が噴射されるように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタが配置されている燃料噴射装置。
【請求項２】
前記流れ方向と平行でかつ前記気筒の中心線と直交する基準線に近い側に前記第１インジェクタが、前記基準線から遠い側に前記第２インジェクタがそれぞれ配置され、かつ前記第１インジェクタが前記流れ方向の上流側に、前記第２インジェクタが前記流れ方向の下流側にそれぞれずれるように配置されている、請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記内燃機関には前記気筒の中央部に配置された点火プラグが設けられており、
前記流れ方向と平行でかつ前記気筒の中心線と直交する基準線に近い側に前記第１インジェクタが、前記基準線から遠い側に前記第２インジェクタがそれぞれ配置され、
前記吸気バルブの開弁中に燃料が噴射されるように前記第１インジェクタ及び第２インジェクタをそれぞれ制御する噴射制御手段を更に備え、
前記噴射制御手段は、前記内燃機関の軽負荷時に、前記第１インジェクタのみから燃料が噴射されるように前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタをそれぞれ制御する、請求項１に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの気筒に対して吸気バルブと排気バルブとが一つずつ設けられた火花点火式内燃機関に適用される燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの気筒に対して吸気バルブと排気バルブとが一つずつ設けられた火花点火式内燃機関に適用される燃料噴射装置として、燃料噴霧の粒径が比較的大きな第１インジェクタと粒径が比較的小さな第２インジェクタとが吸気ポートに設けられ、内燃機関の低温始動時に第２インジェクタから燃料を噴射させることにより燃料付着を抑制して、燃料付着を原因とした燃費悪化や排気エミッションの悪化を防止するものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料噴射装置は互いに特性の異なる２つのインジェクタを吸気ポート毎に設ける必要があるので、同種のインジェクタを吸気ポート毎に２つずつ設ける場合に比べてコストが高くなる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、コストの増加を伴わずに燃料付着を抑制できる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料噴射装置は、一つの気筒に対して吸気ポートと排気ポートとが一つずつ設けられ、前記吸気ポートを開閉し、前記吸気ポートを貫くバルブステムを持つ吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブとを有する火花点火式内燃機関に適用される燃料噴射装置において、前記気筒の中心線方向及び前記吸気ポートを流れる吸気の流れ方向のそれぞれと直交する方向に並べられて前記吸気ポート内に燃料を噴射する第１インジェクタ及び第２インジェクタを備え、前記バルブステムを境界とした一方の空間に向かって前記第１インジェクタにて燃料が噴射され、かつ前記バルブステムを境界とした他方の空間に向かって前記第２インジェクタにて燃料が噴射されるように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタが配置されているものである（請求項１）。
【０００７】
この燃料噴射装置によれば、一つの吸気ポートに配置された２つのインジェクタが吸気バルブのバルブステムを境界とした一方の空間と他方の空間とのそれぞれに燃料を噴射するため、吸気バルブへの燃料付着を抑制できる。しかも、２つのインジェクタとして同種のものを用いることができるのでコストが増加することもない。
【０００８】
本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記流れ方向と平行でかつ前記気筒の中心線と直交する基準線に近い側に前記第１インジェクタが、前記基準線から遠い側に前記第２インジェクタがそれぞれ配置され、かつ前記第１インジェクタが前記流れ方向の上流側に、前記第２インジェクタが前記流れ方向の下流側にそれぞれずれるように配置されていてもよい（請求項２）。この態様によれば、基準線に近い側の第１インジェクタが吸気の流れ方向の上流側に、基準線から遠い側の第２インジェクタが吸気の流れ方向の下流側にそれぞれずれているため、各インジェクタから燃料を噴射させた際に噴射燃料の運動エネルギによって基準線から遠い側が近い側に比べて速い流速の偏りを吸気の流れに与えることができる。基準線から遠い側の流れは気筒の外周側に導かれるため、気筒内を旋回するスワールを強化できる。
【０００９】
本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記内燃機関には前記気筒の中央部に配置された点火プラグが設けられており、前記流れ方向と平行でかつ前記気筒の中心線と直交する基準線に近い側に前記第１インジェクタが、前記基準線から遠い側に前記第２インジェクタがそれぞれ配置され、前記吸気バルブの開弁中に燃料が噴射されるように前記第１インジェクタ及び第２インジェクタをそれぞれ制御する噴射制御手段を更に備え、前記噴射制御手段は、前記内燃機関の軽負荷時に、前記第１インジェクタのみから燃料が噴射されるように前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタをそれぞれ制御してもよい（請求項３）。この態様によれば、吸気バルブの開弁中に燃料が噴射されるため燃料の気化による吸気の冷却効果を得ることができる。これにより充填効率が高まる。また、内燃機関の軽負荷時に、基準線から近い側のインジェクタのみから燃料が噴射され、その噴射された燃料が気筒の中央部に偏るため、気筒の中央部の燃料濃度が外周部よりも高くなり燃料混合気の成層化を実現できる。これにより、気筒の中央部に配置された点火プラグの周辺の燃料濃度を高めることができるので着火性が向上し希薄燃焼を実現できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の燃料噴射装置によれば、一つの吸気ポートに配置された２つのインジェクタが吸気バルブのバルブステムを境界とした一方の空間と他方の空間とのそれぞれに燃料を噴射するため、吸気バルブへの燃料付着を抑制できる。しかも、２つのインジェクタとして同種のものを用いることができるのでコストが増加することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。
【図２】本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は走行用動力源として車両に搭載可能な火花点火式内燃機関として構成されている。内燃機関１は複数の（図１では一つの）気筒２を備えており、各気筒２には吸気ポート３と排気ポート４とが一つずつ設けられている。吸気ポート３は気筒２の内周面に沿う接線方向の吸気流を導くことができるタンジェンシャルポートとして構成されている。内燃機関１は吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５と、排気ポート４を開閉する排気バルブ６とを更に備えている。気筒２の中央部には、吸気ポート３及び排気ポート４の各開口部を避けるようにして点火プラグ７が設けられている。なお、気筒２毎の吸気ポート３は共通のサージタンク９に接続される。
【００１３】
気筒２内に燃料を供給するため、内燃機関１には燃料噴射装置１０が設けられている。燃料噴射装置１０は不図示の燃料タンクから燃料であるガソリンを汲み上げて吸気ポート３内に燃料を噴射させる。そのため、燃料噴射装置１０は吸気ポート３内に燃料ｆ噴射できる互いに同一構造の第１インジェクタ１１及び第２インジェクタ１２を有している。
【００１４】
２つのインジェクタ１１、１２は気筒２の中心線方向（図１の紙面と直交する方向）及び吸気ポート３を流れる吸気の流れ方向（図１の左右方向）のそれぞれと直交する方向（図１の上下方向）に並べられている。その流れ方向に平行で、かつ図１の紙面と直交する気筒２の中心線ＣＬと直交する基準線ＳＬを基準とした場合、第１インジェクタ１１はその基準線ＳＬに近い側に、第２インジェクタ１２は基準線ＳＬから遠い側にそれぞれ配置されている。
【００１５】
また、各インジェクタ１１、１２は、吸気バルブ５のバルブステム５ａを境界とした一方の空間Ｓａに向かって第１インジェクタ１１にて燃料ｆが噴射され、かつバルブステム５ａを境界とした他方の空間Ｓｂに向かって第２インジェクタ１２にて燃料ｆが噴射されるように配置されている。そのため、吸気バルブ５への燃料付着を抑制できる。
【００１６】
更に、各インジェクタ１１、１２は、第１インジェクタ１１が吸気の流れ方向の上流側に、第２インジェクタ１２が吸気の流れ方向の下流側にそれぞれずれるように配置されている。そのため、各インジェクタ１１、１２から燃料ｆを噴射させた際に噴射燃料の運動エネルギによって基準線ＳＬから遠い側が近い側に比べて速い流速の偏りを吸気の流れに与えることができる。基準線ＳＬから遠い側の流れは気筒２の外周側に導かれるため、気筒２内を矢印方向に旋回するスワールＦｓｗを強化できる。
【００１７】
各インジェクタ１１、１２の制御は内燃機関１の運転状態を制御するためのコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて行われる。ＥＣＵ３０には内燃機関１の運転状態を検出するため各種センサからの信号が入力される。本発明に関連するセンサとしては内燃機関１の回転数（回転速度）に応じた信号を出力するクランク角センサ３１及び吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３２がそれぞれ設けられており、これらの出力信号はＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０は燃料噴射制御の他にも点火プラグ７の操作による点火時期制御等の様々な制御を行っている。
【００１８】
本形態は、吸気バルブ５の開弁中に各インジェクタ１１、１２から燃料を噴射させるとともに、内燃機関１の軽負荷時に基準線ＳＬに近い側の第１インジェクタ１１のみから燃料を噴射させる点に特徴を有している。吸気バルブ５の開弁中に、即ち吸気行程中に燃料を噴射させるため燃料の気化による吸気の冷却効果を得ることができる。これにより充填効率が高まる。内燃機関１の軽負荷時に基準線ＳＬから近い側の第１インジェクタ１１のみから燃料が噴射され、その噴射された燃料が気筒２の中央部に偏るため、気筒２の中央部の燃料濃度が外周部よりも高くなり燃料混合気の成層化を実現できる。これにより、点火プラグ７の周辺の燃料濃度を高めることができるので着火性が向上し希薄燃焼を実現できる。
【００１９】
図２は本形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、ＥＣＵ３０にて適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射制御手段として機能する。まず、ステップＳ１で内燃機関１の運転状態を取得する。ここでは、機関回転数及び吸入空気量を、クランク角センサ３１及びエアフローメータ３２の各信号を参照することによって取得する。
【００２０】
ステップＳ２では、内燃機関１の運転状態が軽負荷か否かを判断する。ここでは、ステップＳ１で取得した吸入空気量に基づいて負荷率を演算し、その負荷率が所定の閾値を下回る場合に軽負荷であると判定する。ステップＳ２で軽負荷であると判定した場合はステップＳ３に進み、そうでない場合はステップＳ４に進む。
【００２１】
ステップＳ３では、第１インジェクタ１１のみから燃料が噴射させてルーチンを終える。一方、ステップＳ４では、第１インジェクタ１１及び第２インジェクタ１２の両者から燃料を噴射させてルーチンを終える。なお、これらの処理で噴射させる燃料の噴射量は図２のルーチンと並行して実施される噴射量算出ルーチン（不図示）により、内燃機関１の運転状態に基づいて演算される。また、これらの処理で燃料を噴射させる噴射時期は吸気行程中に設定される。
【００２２】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では吸気ポート３はタンジェンシャルポートとして構成されているが、本発明は吸気ポートの形状や特性が図１に示したものに限定されず、例えば吸気ポートをヘリカルポートに構成して実施することも可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  内燃機関
２  気筒
３  吸気ポート
４  排気ポート
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
１０  燃料噴射装置
１１  第１インジェクタ
１２  第２インジェクタ
３０  ＥＣＵ（噴射制御手段）
【図１】
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【図２】
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