(57)【要約】【課題】エンジンの燃費率およびトルク変動を向上できる内燃機関を提供すること。【解決手段】この内燃機関は、ピストンと、ピストンを収容するシリンダと、シリンダ内に連結される吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび排気ポートを開閉する排気バルブと、シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを有する。また、インジェクタが吸気ポート側のシリンダボアサイドに配置されている。また、インジェクタの燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ内に排気バルブの開弁開始時Ｔｖａが位置する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に連結される吸気ポートおよび排気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび前記排気ポートを開閉する排気バルブと、前記シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを有すると共に、前記インジェクタが前記吸気ポート側のシリンダボアサイドに配置されている内燃機関であって、
前記インジェクタの燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ内に前記排気バルブの開弁開始時Ｔｖａが位置することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記インジェクタの燃料噴射期間Ｔｉｏｎが第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２を含む複数の噴射期間に分割されると共に、これらの第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２の間に前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが配置される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの開始時Ｔｉａと、前記排気バルブの開弁開始時Ｔｖａとが略一致する請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
エンジン回転数２０００［ｒｐｍ］の運転条件下にて、前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが少なくとも前記吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａから所定のクランク角度Δθ［°ＣＡ］以上の範囲を含むように設定され、且つ、このクランク角度Δθが１０［°ＣＡ］≦Δθ≦３０［°ＣＡ］の範囲内にある請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、エンジンの燃費率およびトルク変動を向上できる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関では、インジェクタから燃焼室への燃料噴射が複数の噴射期間に分割されて行われる構成が採用されている（分割噴射）。かかる構成では、均質燃焼時のすすやＨＣの発生が防止され、また、成層燃焼との両立が行われる。
【０００３】
かかる構成を採用する従来の内燃機関には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の内燃機関（直噴火花点火式内燃機関の燃焼制御装置）では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを備え、かつ、機関運転条件に応じて、点火プラグ近傍に噴霧を集中させる成層運転と、燃焼室全体に噴霧を均質に分散させる均質運転と、が行われる直噴火花点火式内燃機関の燃焼制御装置において、均質運転時に１サイクル中複数回の燃料噴射を実行する分割噴射制御手段を備え、この分割噴射制御手段は、機関回転速度および負荷に応じて各噴射の時間間隔および噴射量割合を可変とすることを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６１７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、吸気バルブの開弁開始時は、吸気バルブの開弁中よりも吸気の噴き出し流速が強い。このため、吸気バルブの開弁開始時とインジェクタの燃料噴射期間とが一致すると、噴射された燃料が強い吸気によって吸気バルブ側のシリンダボアに吹き付けられて付着する。すると、吸気と燃料とのミキシングが悪化してエンジンの燃費率が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、エンジンの燃費率およびトルク変動を向上できる内燃機関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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関は、ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に連結される吸気ポートおよび排気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび前記排気ポートを開閉する排気バルブと、前記シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを有すると共に、前記インジェクタが前記吸気ポート側のシリンダボアサイドに配置されている内燃機関であって、前記インジェクタの燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ内に前記排気バルブの開弁開始時Ｔｖａが位置することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関では、インジェクタの燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、この噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａ（開弁期間Ｔｖの開始時）が位置する。かかる構成では、吸気の流速が強くなる吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａにて、インジェクタの燃料噴射が禁止される。したがって、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が抑制される。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われてしてエンジンの燃費率が向上する利点があり、また、トルク変動が向上する利点がある。
【０００９】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記インジェクタの燃料噴射期間Ｔｉｏｎが第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２を含む複数の噴射期間に分割されると共に、これらの第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２の間に前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが配置される。
【００１０】
この内燃機関では、複数の噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２にて燃料が分割噴射されるので、単一の噴射期間により燃料噴射が行われる構成（連続噴射）と比較して、各噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２における燃料噴射量が少ない。したがって、吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａよりも進角側あるいは遅角側にて規定量の燃料が一括噴射される構成（連続噴射）と比較して、一度に噴射される燃料が少ない。これにより、スモークの発生量が低減されると共に燃費率およびトルク変動が向上する利点がある。
【００１１】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの開始時Ｔｉａと、前記排気バルブの開弁開始時Ｔｖａとが略一致する。
【００１２】
この内燃機関では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが排気バルブの開弁開始時Ｔｖａよりも進角側から開始される構成と比較して、吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａよりも進角側にてより多くの燃料噴射量が確保される。すなわち、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが排気バルブの開弁開始時Ｔｖａよりも進角側から開始される構成では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの開始時から排気バルブの開弁開始時Ｔｖａまで燃料噴射が行われない。また、この期間では、燃料噴射が吸気バルブ４１の開弁開始による影響を受けない。したがって、この期間にて燃料噴射が行われることにより、より進角側（より遅角側）にて燃料噴射を行う必要がなくなり、規定の燃料噴射量が適正に確保される。これにより、スモークの発生（燃費率およびトルク変動の悪化）が抑制される利点がある。
【００１３】
また、この発明にかかる内燃機関は、エンジン回転数２０００［ｒｐｍ］の運転条件下にて、前記インジェクタの噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが少なくとも前記吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａから所定のクランク角度Δθ［°ＣＡ］以上の範囲を含むように設定され、且つ、このクランク角度Δθが１０［°ＣＡ］≦Δθ≦３０［°ＣＡ］の範囲内にある。
【００１４】
この内燃機関では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ（所定のクランク角度Δθ）の範囲が適正化されるので、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が効果的に抑制される。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われてエンジンの燃費率が向上する利点があり、また、トルク変動が向上する利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明にかかる内燃機関では、インジェクタの燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、この噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａ（開弁期間Ｔｖの開始時）が位置する。かかる構成では、吸気の流速が強くなる吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａにて、インジェクタの燃料噴射が禁止される。したがって、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が抑制される。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われてしてエンジンの燃費率が向上する利点があり、また、トルク変動が向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００１７】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関を示す断面図である。図２〜図５は、図１に記載した内燃機関の作用を示すフローチャート（図２）および作用説明図（図３〜図５）である。
【００１８】
［内燃機関］
この内燃機関１は、筒内噴射式の４サイクルガソリンエンジンである。内燃機関１は、シリンダ（シリンダボア）２と、シリンダ２内に往復可能に収容されるピストン３と、シリンダ２に連結される吸気ポート４および排気ポート５と、吸気ポート４を開閉する吸気バルブ４１ならびに排気ポート５を開閉する排気バルブ５１と、シリンダ２（燃焼室）に燃料を噴射するインジェクタ６と、シリンダ２内の燃料に点火する点火プラグ７とを有する（図１参照）。
【００１９】
エンジン稼働時には、まず、ピストン３が下降すると共に吸気バルブ４１が開弁されて、吸気が吸気ポート４からシリンダ２（燃焼室）内に吸入される（吸気行程）。次に、ピストン３が上昇してシリンダ２内の吸気が圧縮される（圧縮行程）。次に、この吸気とインジェクタ６から噴射された燃料とがシリンダ２内にて混合されて混合気となる。次に、この混合気が点火プラグ７により点火されてシリンダ２内で燃焼し（燃焼行程）、その燃焼エネルギーによりピストン３が駆動されてシリンダ２内を往復運動する。そして、このピストン３の往復運動がクランクシャフト（図示省略）の回転運動に変換されて動力が発生する。その後に、ピストン３が上昇すると共に排気バルブ５１が開放されて、シリンダ２内の燃焼ガスが排気ポート５から外部に排出される（排気行程）。
【００２０】
［燃料噴射制御］
また、この内燃機関１では、インジェクタ６が吸気ポート４側のシリンダボアサイドに設置される。そして、噴射された燃料が吸気行程中の吸気流（タンブル）に乗るように、インジェクタ６が一方のシリンダボアサイドから対向するシリンダボアサイドに向けて燃料を噴射する。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われ、混合気の均質性が向上してエンジンの燃費率が向上する。
【００２１】
ここで、吸気バルブが開弁し始めたとき（以下、吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａという。）には、吸気バルブが開弁しているときよりも吸気の噴き出し流速が強い。このため、吸気バルブの開弁開始時Ｔｖａとインジェクタの燃料噴射期間とが一致すると、噴射された燃料が強い吸気によって吸気バルブ側のシリンダボアに吹き付けられて付着する。すると、吸気と燃料とのミキシングが悪化してエンジンの燃費率が低下するおそれがあり、また、トルク変動が悪化するおそれがある（図５参照）。なお、図５では、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａとインジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎとが重なるときの燃費率およびトルク変動が波線で示されている。
【００２２】
この点において、この内燃機関１では、インジェクタ６の燃料噴射を禁止する噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられ、且つ、この噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａ（開弁期間Ｔｖの開始時）が位置する（図４参照）。すなわち、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中にて吸気バルブ４１が開弁を開始するように、インジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎが設定される。かかる構成では、吸気の流速が強くなる吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａにて、インジェクタ６の燃料噴射が禁止される。したがって、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が抑制される。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われてしてエンジンの燃費率が向上する利点があり、また、トルク変動が向上する利点がある（図５参照）。
【００２３】
例えば、この実施例では、インジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎ（燃料の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ）、燃料噴射量などを制御する制御部８が設けられる（図１参照）。この制御部８は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される。また、制御部８は、吸気バルブ４１のバルブタイミング（開弁期間Ｔｖおよび開弁開始時Ｔｖａ）を検出するバルブタイミングセンサー（図示省略）を有する。
【００２４】
吸気行程では、制御部８のバルブタイミングセンサーにより吸気バルブ４１のバルブタイミングが計測されている（ＳＴ１）（図２〜図４参照）。そして、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａとインジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎとが重なるか否か（吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａがインジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎ中にあるか否か）が判断される（ＳＴ２）。そして、開弁開始時Ｔｖａと燃料噴射期間Ｔｉｏｎとが重なる場合には、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａに応じてインジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎが調整される。具体的には、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａが位置するように、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設定される（ＳＴ３）。例えば、インジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎが噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆによって複数の噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２に分断される。そして、設定された各噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２にて燃料噴射が行われる（分割噴射）（ＳＴ４）。このとき、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａが位置するので、これらの噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２では吸気バルブ４１が開弁しない。一方、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａとインジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎとが重ならない場合には、通常通りの燃料噴射（例えば、連続噴射）が行われる（ＳＴ５）（図４参照）。
【００２５】
具体的には、インジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎが第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２に二分割され、これらの噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２の間に噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが配置される（図３参照）。そして、これらの噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２にて燃料噴射がそれぞれ行われること（分割噴射）により、必要な燃料噴射量が確保される。また、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ中に吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａが位置するように、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設定される。すなわち、分割された各噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２が吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａを跨いで配置される。
【００２６】
かかる構成では、複数の噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２にて燃料が分割噴射されるので、単一の噴射期間により燃料噴射が行われる構成（連続噴射）と比較して、各噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２における燃料噴射量が少ない。したがって、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側あるいは遅角側にて規定量の燃料が一括噴射される構成（連続噴射）と比較して、一度に噴射される燃料が少ない。これにより、スモークの発生量が低減されると共に燃費率およびトルク変動が向上する利点がある（図５参照）。例えば、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側にて規定量の燃料が一括噴射される構成では、燃料噴霧がピストンに当たってスモークが発生し易くなり好ましくない。また、開弁開始時Ｔｖａよりも遅角側にて規定量の燃料が一括噴射される構成では、吸気と燃料との混合時間が短くなるため燃費率およびトルク変動が悪化し易くなり好ましくない。
【００２７】
なお、この内燃機関１では、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの開始時Ｔｉａと吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａとが略一致することが好ましい（図３参照）。すなわち、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側にて燃料噴射が行われるときに、この燃料噴射の噴射期間（第一噴射期間Ｔｉｏｎ１）の終了時と吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａとが略一致するように、インジェクタ６の燃料噴射タイミングが設定される。
【００２８】
かかる構成では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側から開始される構成（図示省略）と比較して、吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側にてより多くの燃料噴射量が確保される。すなわち、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａよりも進角側から開始される構成では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの開始時から吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａまで燃料噴射が行われない。また、この期間では、燃料噴射が吸気バルブ４１の開弁開始による影響を受けない。したがって、この期間にて燃料噴射が行われることにより、より進角側（より遅角側）にて燃料噴射を行う必要がなくなり、規定の燃料噴射量が適正に確保される。これにより、スモークの発生（燃費率およびトルク変動の悪化）が抑制される利点がある。
【００２９】
また、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの長さ（クランク角度Δθ）は、エンジン回転数などの運転条件に応じて適宜設定されることが好ましい。例えば、エンジン回転数２０００［ｒｐｍ］の運転条件下では、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが少なくとも吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａから所定のクランク角度Δθ［°ＣＡ］以上の範囲を含むように設定され、且つ、このクランク角度Δθが１０［°ＣＡ］≦Δθ≦３０［°ＣＡ］の範囲内にあることが好ましい。また、このクランク角度ΔθがΔθ≧２０［°ＣＡ］の範囲に設定されることがより好ましい。
【００３０】
かかる構成では、噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆ（所定のクランク角度Δθ）の範囲が適正化されるので、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が効果的に抑制される。すなわち、かかる噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの範囲では、吸気の流速が十分に減少するため、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が低減される。これにより、吸気と燃料との混合が良好に行われてエンジンの燃費率が向上する利点があり、また、トルク変動が向上する利点がある。例えば、インジェクタ６の噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが所定のクランク角度Δθよりも小さい場合には、吸気の流速が強いため、噴射された燃料が吸気によってシリンダボアの壁面に吹き付けられて付着する事態が生じ易い。
【００３１】
例えば、この実施例では、インジェクタ６の燃料噴射期間Ｔｉｏｎが第一噴射期間Ｔｉｏｎ１および第二噴射期間Ｔｉｏｎ２に二分割され、これらの噴射期間Ｔｉｏｎ１、Ｔｉｏｎ２を結んで噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆが設けられる（図３参照）。そして、この噴射禁止期間Ｔｉｏｆｆの終了時（第二噴射期間Ｔｉｏｎ２の開始時）が吸気バルブ４１の開弁開始時Ｔｖａから所定のクランク角度Δθ［°ＣＡ］の範囲内にあるように、インジェクタ６の燃料噴射タイミングが設定されている。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる内燃機関は、エンジンの燃費率およびトルク変動を向上できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関を示す断面図である。
【図２】図１に記載した内燃機関の作用を示すフローチャートである。
【図３】図１に記載した内燃機関の作用を示す作用説明図である。
【図４】図１に記載した内燃機関の作用を示す作用説明図である。
【図５】図１に記載した内燃機関の作用を示す作用説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    内燃機関
２    シリンダ
３    ピストン
４    吸気ポート
４１  吸気バルブ
５    排気ポート
５１  排気バルブ
６    インジェクタ
７    点火プラグ
８    制御部
【図１】
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【図２】
2008163868.tif 000004
【図３】
2008163868.tif 000005
【図４】
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【図５】
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