(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料を噴射するインジェクタを吸気ポートの近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、インジェクタの昇温に起因するデポジットの堆積や短命化等の不具合を緩和ないし解消する。【解決手段】燃料を噴射するインジェクタ１１を吸気ポート５２の近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、インジェクタ１１を吸気ポート５２に対して相対的に変位可能であるように支持させ、内燃機関の運転中に生じる流体圧力即ち燃料圧力を利用してインジェクタ１１を吸気ポート５２に近づけるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するインジェクタを吸気ポートの近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、
インジェクタの先端部を吸気ポートに対して相対的に変位可能であるように支持させ、
内燃機関の運転中に生じる流体圧力を利用してインジェクタの先端部を吸気ポートに近づけるようにしたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射するインジェクタを吸気ポートの近傍に配置したポート噴射式の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関において、気筒に流入する吸気に燃料を好適に混交せしめるべく、インジェクタをシリンダヘッドに組み付け、インジェクタをより吸気ポートに近い位置に配置する試みがなされている。
【０００３】
吸気ポートは燃焼室に隣接している。インジェクタを吸気ポートに近づけた場合、これが吸気ポート内の高温の雰囲気に曝される上、燃焼室の天井部を構成するシリンダヘッドからも熱伝導を受けることとなる。結果、インジェクタの（噴孔を有する）先端部の温度が顕著に上昇する。
【０００４】
インジェクタの先端部の温度上昇は、当該インジェクタから噴射された燃料の気化を促進し、その気化潜熱による燃焼室内温度の低下をもたらす。つまり、ノッキングの防止（そして、ノッキングの抑制のための点火タイミングの遅角化の回避）にとっては有利なのであるが、反面、インジェクタにデポジットが付着し堆積しやすくなるという副作用を招く。
【０００５】
また、内燃機関の運転を停止したとき、冷却水の循環や吸気の流通が停止することで内燃機関からの放熱の作用が失われ、特定部位の温度が却って上昇することがある。この昇温が、インジェクタの寿命を縮める懸念もある。
【０００６】
インジェクタへのデポジットの堆積その他の不具合を回避するべく、インジェクタ近傍に相変化により冷熱を吸収／放出する潜熱蓄冷材を配設することも考えられている（例えば、下記特許文献を参照）。しかしながら、蓄冷材を配設するスペースの確保が難しく、コストも増加するきらいがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１８５４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、燃料を噴射するインジェクタを吸気ポートの近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、インジェクタの昇温に起因するデポジットの堆積や短命化等の不具合を緩和ないし解消することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、燃料を噴射するインジェクタを吸気ポートの近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、インジェクタの先端部を吸気ポートに対して相対的に変位可能であるように支持させ、内燃機関の運転中に生じる流体圧力を利用してインジェクタの先端部を吸気ポートに近づけるようにしたことを特徴とする内燃機関を構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インジェクタの昇温に起因するデポジットの堆積や短命化等の不具合を緩和ないし解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の内燃機関の燃焼室及び吸気ポートの周辺部を拡大して示す断面図。
【図３】同実施形態の内燃機関の燃焼室及び吸気ポートの周辺部を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート５２近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室５１の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１３】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポート５２へと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１４】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１５】
本実施形態の内燃機関には、外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２が付帯している。ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１６】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００１７】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、触媒４１の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサから出力される空燃比信号ｆ、触媒４１の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサから出力される空燃比信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｈ等が入力される。
【００１８】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。
【００１９】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ量（または、ＥＧＲ率）等といった運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２０】
しかして、本実施形態では、インジェクタ１１を吸気ポート５２に対して相対的に変位可能であるように支持させるとともに、内燃機関の運転中に生じる流体圧力を利用して当該インジェクタ１１を吸気ポート５２に近づける一方、内燃機関の停止時には当該インジェクタ１１を吸気ポート５２から遠ざけるようにしている。
【００２１】
図２及び図３に、気筒１の燃焼室５１及び吸気ポート５２周辺の部位を拡大して示している。本実施形態の内燃機関にあっては、インジェクタ１１をできる限り吸気ポート５２に近い位置に配置するべく、インジェクタ１１を吸気マニホルド３４でなくシリンダヘッド５に支持させている。
【００２２】
因みに、インジェクタ１１は、気筒１の燃焼室５１に連通する吸気ポート５２毎に、吸気ポート５２の数と同数配備する。一つの気筒１に二つの吸気ポート５２を有する態様の内燃機関では、各気筒１毎に二つのインジェクタ１１を設置することとなる。
【００２３】
それぞれのインジェクタ１１は、シリンダヘッド５に形成したインジェクタ挿入孔５３内で、軸心方向に沿って進退するようなスライド動作が可能である。インジェクタ１１は、弾性付勢部材６により、図３に示している没入位置に向かう方向に弾性付勢されている。図２及び図３に示す実施例の付勢部材６は、インジェクタ１１の基端側に接続し、インジェクタ挿入孔５３内でインジェクタ１１を引っ張り上げる方向の弾性付勢力を発生させる引っ張りコイルばねである。
【００２４】
内燃機関を運転している最中は、電動の燃料ポンプが吐出する高圧の燃料が燃料配管１３を介してインジェクタ１１に継続的に供給される。そして、その燃料の圧力により、インジェクタ１１が付勢部材６の発揮する弾性付勢力に抗して、図２に示した突出位置まで突出する。突出位置にあるインジェクタ１１の、燃料を噴出させる噴孔を有する先端部は、吸気ポート５２内に突き出している。この突出位置は、インジェクタ１１のスライド動作の範囲の中で、インジェクタ１１が吸気ポート５２に最も近づく位置である。
【００２５】
内燃機関を停止させ、燃料ポンプを停止させると、インジェクタ１１に高圧の燃料が供給されなくなる。即ち、インジェクタ１１を突出位置に突出させていた燃料圧力が失われる。従って、付勢部材６の発揮する弾性付勢力により、インジェクタ１１が図３に示した没入位置まで退避する。没入位置にあるインジェクタ１１の先端部は、吸気ポート５２内に殆ど突き出さず、または全く突き出さない。この没入位置は、インジェクタ１１のスライド動作の範囲の中で、インジェクタ１１が吸気ポート５２から最も遠く離れる位置である。
【００２６】
本実施形態では、燃料を噴射するインジェクタ１１を吸気ポート５２の近傍に配置したポート噴射式の内燃機関において、インジェクタ１１を吸気ポート５２に対して相対的に変位可能であるように支持させ、内燃機関の運転中に生じる流体圧力即ち燃料圧力を利用してインジェクタ１１を吸気ポート５２に近づけるようにした。
【００２７】
本実施形態によれば、内燃機関の運転中はインジェクタ１１を吸気ポート５２に可能な限り接近させ、吸気ポート５２から気筒１に流入する吸気に燃料を好適に混交せしめることができる。翻って、内燃機関が停止した暁には、インジェクタ１１を吸気ポート５２から可能な限り遠ざけることで、内燃機関の停止直後の時期（デッドソーク）におけるインジェクタ１１の過度の昇温を回避し、インジェクタ１１が受ける熱害を減らすことができる。
【００２８】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態には限られない。例えば、上記実施形態では、内燃機関の運転中に発生する燃料圧力を用いて、インジェクタ１１を没入位置から突出位置に突出させるようにしていた。これに代えて、内燃機関の運転中に冷却水ポンプが吐出する冷却水の圧力や、潤滑油ポンプが吐出する潤滑油の圧力等を利用して、インジェクタ１１を没入位置から突出位置に突出させるようにしても構わない。内燃機関の停止時には、冷却水ポンプや潤滑油ポンプ等の稼働も停止することから、インジェクタ１１を突出させていた冷却水や潤滑油等の圧力も失われ、インジェクタ１１が突出位置から没入位置に没入することになる。
【００２９】
インジェクタ１１を没入位置に向けて弾性付勢する付勢部材は、引っ張りコイルばねには限定されない。弾性付勢部材として、圧縮コイルばねを用いることも考えられる。その場合、弾性付勢部材たる圧縮コイルばねをインジェクタ１１の基端側ではなく先端側に接続し、インジェクタ挿入孔５３内でインジェクタ１１を没入位置に向けて押し上げるような弾性付勢力を発生させる。
【００３０】
また、上記実施形態では、インジェクタ１１の全体を突出位置と没入位置との間で変位させるようにしていたが、インジェクタ１１の先端部のみをインジェクタ１１の本体に対して可動とし、内燃機関の運転中にこの先端部のみを燃料圧力（または、冷却水や潤滑油等の圧力）を以て吸気ポート５２に近づけるようにしてもよい。
【００３１】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…気筒
１１…インジェクタ
１３…燃料配管
５…シリンダヘッド
５２…吸気ポート
５３…インジェクタ挿入孔
６…弾性付勢部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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