(57)【要約】【課題】燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射する筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置において、燃料供給管の一部をエンジンの排気ポートの近傍に配設し、燃料をエンジンの排気側の温められた領域に通過させ、燃料の霧化を促進し、未燃ＨＣ量を低減することにある。【解決手段】各気筒毎に燃料を噴射するインジェクタを設け、燃料タンクから燃料を前記インジェクタに供給する燃料供給管を設け、この燃料供給管の一部をエンジンの排気ポートの近傍に配設している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射する筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置において、前記各気筒毎に燃料を噴射するインジェクタを設け、燃料を燃料タンクから前記インジェクタに供給する燃料供給管を設け、この燃料供給管の一部を前記エンジンの排気ポートの近傍に配設したことを特徴とする筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料供給管は、前記燃料タンク側から順に、少なくとも前記排気ポート近傍に位置する第一供給管と前記インジェクタに連結する燃料デリバリパイプとから構成され、前記燃料供給管を通過する燃料量を制御する燃料制御弁を設け、燃料温度を検出する燃料温度検出手段を設け、この燃料温度検出手段から検出された燃料温度が設定目標燃料温度になるように前記燃料制御弁を作動制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料タンクから前記第一供給管を通らずに燃料を前記燃料デリバリパイプに供給するバイパス通路を設け、前記第一供給管と前記バイパス通路とのどちらか一方に燃料を供給するための通路切換弁を設け、前記エンジンの始動時には前記バイパス通路側に燃料を供給するように前記通路切替弁を切換制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置に係り、特に燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射する筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいては、インジェクタから燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射エンジンがある。この筒内直接噴射エンジンでは、ポート噴射エンジンに比べて燃料の圧力を高くして燃料をインジェクタに供給している。
【０００３】
このような筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置には、エンジンの低負荷時に、圧縮行程中に燃料を噴射することで、点火プラグ周辺に適度な燃料を集め、希薄運転を実現することにより、大幅な燃費向上を図るものがある。
しかし、この筒内直接噴射エンジンにおいては、燃料噴射から点火までの燃料の霧化時間が短く、このため燃焼室壁面への燃料付着により、スモークや未燃ＨＣが増加し、燃料利用率の悪化を招く問題があった。
そこで、このような問題を解決するために、筒内直接噴射エンジンには、デリバリパイプを冷却水により加熱し、霧化を促進するものがある。
【特許文献１】特開２００５−０９８１８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４５５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来、上記の特許文献２の筒内直接噴射エンジンにおいては、加熱温度が冷却水温度で制限されるため、十分に燃料霧化の効果が得られない等の問題があり、また、燃料温度により噴霧の形状・燃料噴射率が変化するため、燃料制御性が悪く、排ガス性能の悪化を招くというおそれがあった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、燃料をエンジンの排気側の温められた領域に通過させ、燃料の霧化を促進し、未燃ＨＣ量を低減する筒内直接噴射エンジンの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】
【０００６】
この発明は、燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射する筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置において、前記各気筒毎に燃料を噴射するインジェクタを設け、燃料を燃料タンクから前記インジェクタに供給する燃料供給管を設け、この燃料供給管の一部を前記エンジンの排気ポートの近傍に配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置は、燃料供給管の一部をエンジンの排気ポートの近傍に配設し、燃料をエンジンの排気側の温められた領域に通過させ、燃料の霧化を促進し、未燃ＨＣ量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明は、燃料の霧化を促進し、未燃ＨＣ量を低減する目的を、燃料供給管の一部をエンジンの排気ポートの近傍に配設し、燃料をエンジンの排気側の温められた領域に通過させて実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。 
【実施例１】
【０００９】
図１〜図３は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、１は車載用で多気筒用（３気筒）の筒内直接噴射エンジン（以下「エンジン」という）、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッドである。
シリンダヘッド３は、吸気側において吸気側壁部４及び吸気側軸受部５を備え、また、排気側において排気側壁部６及び排気側軸受部７を備え、更に、中央部位の下部に燃焼室８を形成している。この燃焼室８は、シリンダブロック２の気筒（シリンダ）９に連通している。
シリンダヘッド３の吸気側壁部４には、点火プラグ取付部１０で、先端が燃焼室８に臨むように配置された点火プラグ１１が傾斜して取り付けられている。
シリンダヘッド３の排気側壁部６には、燃焼室８に連通する排気ポート１２が形成されているとともに、排気マニホルド取付部１３で排気ポート１２に接続する排気マニホルド１４が取り付けられている。
【００１０】
また、エンジン１には、図１、図２に示すように、燃料噴射装置１５が設けられる。即ち、シリンダヘッド３には、中央部位のインジェクタ取付部１６で、先端が燃焼室８の臨んで燃料をエンジン１の各気筒９内に直接噴射するインジェクタ１７が上下方向に指向して取り付けられている。このインジェクタ１７は、図２に示すように、インジェクタ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃとして、各気筒９毎に配置され、各気筒９毎に燃料を噴射するものである。また、シリンダヘッド３には、インジェクタ１７周りで冷却水通路１８が形成されている。
インジェクタ１７には、燃料タンク１９からの燃料が、高圧燃料ポンプ２０の駆動で送給され、そして、燃料供給管２１によって供給される。
この燃料供給管２１の一部は、エンジン１の排気ポート１２の近傍に配設される。つまり、燃料供給管２１は、図１、図２に示すように、燃料タンク１８側から順に、少なくとも排気ポート１２近傍に位置する第一供給管２２と、この第一供給管２２に接続するとともにインジェクタ１７に連結する燃料デリバリパイプ２３とから構成されている。この燃料デリバリパイプ２３は、エンジン１の長手方向に指向して配置され、インジェクタ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃに連結している
第一供給管２２は、図１に示すように、排気側壁部６の排気マニホルド取付部１３近くで排気ポート１２の上側且つ近傍に燃料加熱用の排気側デリバリパイプとして構成されている。従って、第一供給管２２は、冷却水通路１８から大きく離れた排気マニホルド取付部１３付近で且つ上側に配置されていることから、排気ポート１２を流通する排気の熱によって管通路２２Ａを通過する燃料を効果的に加熱する。
燃料供給管２１には、第一供給管２２と燃料デリバリパイプ２３との間で、第一供給管２２側から順次に、燃料供給管２１を通過する燃料量を制御する燃料制御弁（電磁弁）２４と、燃料の逆流を防止する第一のチェック弁２５とが設けられている。
【００１１】
また、燃料噴射装置１５においては、図２に示すように、燃料タンク１８から第一供給管２２を通らずに燃料を燃料デリバリパイプ２３に供給するバイパス通路２６が設けられる。このバイパス通路２６は、一端が高圧燃料ポンプ１９側の燃料供給管２１の途中に接続されているとともに、他端が燃料デリバリパイプ２３側の燃料供給管２１の途中に接続され、第一供給管２２及び燃料制御弁２４・第一チェック弁２５を迂回するように配置されている。
更に、燃料デリバリパイプ２３には、例えば、両端側で、燃料温度を検出する燃料温度検出手段（燃料温度センサ）２７として、２つの燃料温度検出手段２７Ａ、２７Ｂが設けられている。
この燃料温度検出手段２７は、制御手段２８に連絡している。この制御手段２８には、インジェクタ１７と高圧燃料ポンプ１９と燃料制御弁２４とが連絡している。
この制御手段２８は、燃料温度検出手段２７から検出された燃料温度（Ｔｆｕｅｌ）が設定目標燃料温度（ＴＦ１）になるように燃料制御弁２４を作動制御、つまり、燃料制御弁２４の燃料温度制御バルブ開度（Ｖｆｕｅｌ）を調整する。
【００１２】
次に、この第１実施例の作用を説明する。 
図３に示すように、制御手段２８のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、燃料温度制御バルブ開度（Ｖｆｕｅｌ）を、Ｖｆｕｅｌ０＝０と設定し（ステップＡ０２）、そして、燃料温度制御バルブ開度（Ｖｆｕｅｌ）を、Ｖｆｕｅｌ＝Ｖｆｕｅｌ０＋ＫＦ１＊（ＴＦ１−Ｔｆｕｅｌ）で計算する（ステップＡ０３）。ここで、ＫＦ１は、制御定数である。
そして、Ｖｆｕｅｌ０＝Ｖｆｕｅｌとし、燃料温度制御バルブ開度（Ｖｆｕｅｌ）を求め（ステップＡ０４）、この燃料温度制御バルブ開度（Ｖｆｕｅｌ）の信号を燃料制御弁２４に送り、プログラムをエンドとする（ステップＡ０５）。
このような制御により、飽和蒸気温度以上に加熱された燃料が、燃料噴射後に起こる減圧沸騰により噴霧粒径が極めて小さくなり、霧化時間が短縮し、未燃ＨＣ・スモークの低減を図るとともに、燃費を向上することができる。
また、燃料が減圧沸騰することによりインジェクタ１７の噴霧形状が変化し、インジェクタ１７の噴射率が変化する。このため、燃料噴射時間に燃料温度に対する補正をかけることにより、気筒９内に燃料温度によらず適切な噴射量を供給することができる。
【００１３】
以上、この発明の第１実施例について説明してきたが、上述の第１実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。 
先ず、請求項１に記載の発明は、各気筒９毎に燃料を噴射するインジェクタ１７を設け、燃料タンク１８から燃料をインジェクタ１７に供給する燃料供給管２１を設け、この燃料供給管２１の一部をエンジン１の排気ポート１２の近傍に配設していることにより、燃料がエンジン１の排気側の温められた領域を通過するため、簡単なシステムで且つ高精度に燃料温度を適正に制御し、燃料の霧化を促進し、これにより、未燃ＨＣ量を低減することができる。
また、請求項２に記載の発明は、燃料供給管２１が、燃料タンク１８側から順に、少なくとも排気ポート１２近傍に位置する第一供給管２２とインジェクタ１７に連結する燃料デリバリパイプ２３とから構成され、燃料供給管２１を通過する燃料量を制御する燃料制御弁２４を設け、燃料温度を検出する燃料温度検出手段２７を設け、この燃料温度検出手段２７から検出された燃料温度が設定目標燃料温度になるように燃料制御弁２４を作動制御する制御手段２８を設けたことにより、燃焼室８に噴射する燃料の温度を最適な値に制御することが可能となり、これにより、燃料消費量の低減と、有害な排出ガス成分の排出量の低減とを両立することが可能となる。
【実施例２】
【００１４】
図４は、この発明の第２実施例を示すものである。 
この第２実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。 
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図４に示すように、燃料噴射装置１５においては、第一供給管２２とバイパス通路２６とのどちらか一方に燃料を供給するための通路切換弁３１を設けた。そして、制御手段２８は、エンジン１の始動時にバイパス通路２６側に燃料を供給するように通路切替弁（電磁弁）３１を切換制御する。
この場合、通路切換弁３１は、バイパス通路２６の一端と燃料供給管２１との接続部位よりも高圧燃料ポンプ１９側の燃料供給管２１に設けられている。また、通路切換弁３１と高圧燃料ポンプ１９との間の燃料供給管２１には、燃料デリバリパイプ２３に連絡する燃料供給管の第二供給管としての連絡通路３２が接続されている。更に、この連絡通路３２の途中には、燃料の逆流を防止する第二のチェック弁３３が設けられている。
【００１５】
この第２実施例の構成によれば、エンジン１の始動時に、燃料をインジェクタ１７までの距離が短い燃料供給管である連絡通路３２を利用して供給するので、燃料の昇圧を早期に高めることが可能となり、これにより、エンジン１の始動時から燃料を高圧で噴射させることが可能となり、エンジン１の始動性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
燃料供給管の一部をエンジンの排気ポートの近傍に配設し、燃料をエンジンの排気側の温められた領域に通過させる構造を、他のエンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施例におけるエンジンの断面図である。
【図２】第１実施例における筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置のシステム構成図である。
【図３】第１実施例における筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御のフローチャートである。
【図４】第２実施例における筒内直接噴射エンジンの燃料噴射装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  エンジン 
３  シリンダヘッド 
８  燃焼室 
９  気筒 
１５  燃料噴射装置 
１７  インジェクタ 
１８  燃料タンク 
２０  高圧燃料ポンプ 
２１  燃料供給管
２２  第一供給管
２３  燃料デリバリパイプ
２４  燃料制御弁 
２６  バイパス通路 
２７  燃料温度検出手段
２８  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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