(57)【要約】【課題】燃焼室から吸気通路への吸気の逆流がない場合にも、ＨＣの排出を抑えることを目的とする。【解決手段】燃焼室１３に連通する吸気通路１４と、前記燃焼室１３と吸気通路１４との連通を遮断可能な吸気弁７と、前記吸気弁７の開閉時期を変化させる可変動弁機構と、前記吸気通路１４内の逆流を検出する手段１１と、前記吸気通路１４に設けられ、噴射方向を二つの異なる方向へ切り替え可能な燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段の噴射方向を制御する燃料噴射制御装置１とを備え、前記逆流検出手段１１からの検出信号に応じて燃料噴射手段の噴射方向を切り替えることを特徴とする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通する吸気通路と、
前記燃焼室と吸気通路との連通を遮断可能な吸気弁と、
前記燃焼室から前記吸気通路への逆流を検出する手段と、
前記吸気通路に設けられ、噴射方向を二つの異なる方向へ切り替え可能な燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段の噴射方向を制御する燃料噴射制御装置とを備え、
前記逆流検出手段からの検出信号に応じて燃料噴射手段の噴射方向を切り替えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記逆流検出手段によって前記吸気通路中の逆流を検出したときは、吸気弁全体に向けて燃料を噴射し、逆流を検出しないときは、吸気弁の気筒壁側の部分に向けて燃料を噴射するよう切り替える請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料噴射手段は、それぞれ異なった方向に噴射するよう設置された二つのフューエルインジェクタである請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃料噴射手段は、燃料噴射方向を二つの異なる方向に切り替え可能な一つのフューエルインジェクタである請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、特にＨＣの排出量を低減するための燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各気筒の吸気通路の途中に一つのフューエルインジェクタを設け、そのフューエルインジェクタから吸気通路に向けて燃料の噴射を行う内燃機関の燃料噴射装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−７７１３９号公報
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１のような燃料噴射装置では、フューエルインジェクタが常に一定の方向に向けて固定されているため、フューエルインジェクタの燃料噴射軸線と吸入空気の流れる方向が所定の角度を成している。したがって所定の吸入空気の流速時には吸気弁の傘部に向けて燃料を噴射できるものの、吸入空気の流速が増加、または減少することにより噴射された燃料の流れる方向が変化した時には燃料噴霧が吸気弁の傘部を外れる方向に曲げられることとなる。その結果、吸気弁の傘部を指向しない燃料噴霧が吸気通路の壁面に付着して燃料の壁流となる。
【０００５】
これらの燃料が気化しないまま燃焼室へ入り、排気弁方向へ移動して排気弁周辺に付着することによってＨＣの排出を招くことになる。
【０００６】
特に、吸気弁上側（燃焼室の上側方向）の吸気通路壁から燃焼室に流入した壁流が排気弁周辺に付着しやすい。
【０００７】
そこで本発明は、気化していない燃料が吸気弁上側（燃焼室の上側方向）の吸気通路壁から燃焼室に流入することを防止することによって、排気弁周辺への壁流の付着を防止し、ＨＣの排出を低減させることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃焼室に連通する吸気通路と、前記燃焼室と吸気通路との連通を遮断可能な吸気弁と、前記吸気弁の開閉時期を変化させる可変動弁機構と、前記吸気通路内の逆流を検出する手段と、前記吸気通路に設けられ、噴射方向を二つの異なる方向へ切り替え可能な燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段の噴射方向を制御する燃料噴射制御装置とを備え、前記逆流検出手段からの検出信号に応じて燃料噴射手段の噴射方向を切り替えることとする。
【０００９】
【作用・効果】
本発明によれば、筒内から吸気通路への吸気の吹き返し（逆流）がなく、吸気弁付近に付着している燃料が気化しにくい状況では、吸気弁の下側（筒壁側）にのみ燃料を噴射するので、吸気弁上側（燃焼室の上側方向）の吸気通路壁に気化していない燃料が付着して壁流を生じることが無い。
【００１０】
したがって、壁流が吸気弁上側から燃焼室に流入することがなく、気化していない燃料の排気弁周辺への付着を防止できる。この結果ＨＣに排出を低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は第１の実施形態に用いる内燃機関の構成図であり、多気筒内燃機関の一個の気筒を示している。
【００１３】
従来の内燃機関と同様に、シリンダブロック１５の上部にシリンダヘッド１６が固定されており、ピストン１８の上面１８ａとシリンダヘッド１６の下面との間に燃焼室１３を形成している。
【００１４】
また、シリンダヘッド１６には互いに対向する吸気通路１４と排気通路１７が各シリンダ毎に設けられ、それぞれ燃焼室１３に連通している。
【００１５】
吸気通路１４は吸気ポート１４ａと吸気管１４ｂとからなり、その上流側はコレクタタンク４を介してスロットルチャンバ３、エアフローメータ２へと接続され、下流側は燃焼室１３に接続されている。また、吸気通路１４には本発明の特徴であるフューエルインジェクタ５、６、および燃焼室１３から吸気通路１４への吸気の吹き返し（逆流）を検知するための逆流検知センサ１１が設けられている。フューエルインジェクタ５，６はそれぞれ異なった方向に燃料噴射するよう取り付けられている。
【００１６】
排気通路１７も同様に排気ポート１７ａと排気管１７ｂからなり、上流側は燃焼室１３に接続され、下流は触媒（図示せず）に接続されている。
【００１７】
吸気通路１４、排気通路１７は各シリンダ１５ｂ毎に開閉自在に取り付けられた吸気弁７、排気弁８によって燃焼室１３との連通を遮断可能にしてあり、これら吸気弁７、排気弁８は図示しない動弁機構によって駆動される。
【００１８】
特に吸気弁７は走行状態に応じて開閉期間を変更できる可変動弁機構によって駆動される。
【００１９】
この可変動弁機構については既に周知の技術であるために詳細な説明を省略するが、その構造や作動については例えば特開２００２−８９３０５号に開示されており、本実施形態でも同様の機構を用いている。
【００２０】
また、吸気弁７、排気弁８に間には、シリンダ１５ｂの略軸心に対応して点火プラグ９が設けられ、この点火プラグ９はイグニションコイル１０に接続されている。
【００２１】
また、シリンダブロック１５の下方には、クランクシャフト１９の回転角を検出するクランク角センサ１２が設けられている。
【００２２】
エアフローメータ２、スロットルチャンバー３に設けられたスロットルポジションセンサ３ａ、逆流検知センサ１１、クランク角センサ１２からの信号はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＭ）１に読み込まれ、ＥＣＭ１はこれらの信号に基づいて、フューエルインジェクタ５、６の噴射切り替え、吸気弁７の開閉期間の制御等を行う。
【００２３】
次に、フューエルインジェクタ５，６の噴射方向について図２、３を用いて説明をする。
【００２４】
図２は図１の吸気弁７及びフューエルインジェクタ５、６周辺の拡大図、図３は図２の上面図であり、それぞれの燃料噴射時の噴射状態を網掛け部として示してある。
【００２５】
フューエルインジェクタ５は吸気弁７の傘部７ａ全体に燃料が当たるように噴射し、フューエルインジェクタ６は吸気弁７の傘部７ａの下側（筒壁１５ａ側）にのみ燃料が当たるように噴射するように取り付けられている。
【００２６】
次に本発明においてＥＣＭ１が行う燃料噴射装置の制御について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、フローチャート中ではフューエルインジェクタ５をインジェクタ１（ＩＮＪ１）、フューエルインジェクタ６をインジェクタ２（ＩＮＪ２）と記す。
【００２７】
ステップＳ１１では燃料噴射時間ＴＰを読み込む。
【００２８】
ステップＳ１２ではクランク角センサからの検出信号によってエンジン回転数ＥｎｇＲＥＶを読み込む。
【００２９】
ステップＳ１３では逆流検知センサ１１からの検出信号を読み込む。
【００３０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１１〜１３で読み込んだ値に基づいて吸気通路中に逆流があるか否かを判定し、ある場合はステップＳ１５へ、無い場合はステップＳ１６へ進む。
【００３１】
逆流があってステップＳ１５に進んだ場合は、フューエルインジェクタ５（ＩＮＪ１）をパルス幅ＴＰで噴射し、逆流が無くてステップＳ１６へ進んだ場合はフューエルインジェクタ６（ＩＮＪ２）をパルス幅ＴＰで噴射する。
【００３２】
以上の実施形態の効果について図１０を用いて説明する。
【００３３】
図１０は吸気弁７付近を表している。燃焼室１３から吸気通路１４内に逆流がない場合は、吸気弁傘部７ａ上側や吸気通路１４の上側に付着している燃料が気化し難く、この気化していない燃料が排気弁９方向へ飛散して排気弁９の周辺下部の筒壁Ｃに付着することによってＨＣ排出の原因となる。
【００３４】
しかし本実施形態では、燃焼室１３から吸気通路１４への逆流がない場合にはフューエルインジェクタ６によって燃料が吸気弁下側のみに当たるように燃料噴射するので、気化しない燃料が吸気弁７上側に溜まることがなくなる。したがって、そこから排気弁９側に気化しない燃料が付着することもなくなるのでＨＣの排出量を低減できる。
【００３５】
なお、燃焼室１３内に吸入される混合気について考えると、混合気中に燃料が均等に分布していることが理想的である。したがって、噴射した燃料が気化しやすい状態では、ＩＮＪ１を用いて吸入弁傘部７ａ全体に均等に燃料を噴射することによって、混合気中の燃料分布が均等に近づくようにする。
【００３６】
次に第２実施形態について説明する。
【００３７】
第２実施形態の制御を表すフローチャートを図５に示す。
【００３８】
本実施形態では、第１実施形態のステップＳ１３に相当するステップＳ２３のみが異なっている。
【００３９】
ステップＳ２３では、予め求めておいた逆流判定マップ（図８）を用いて、ステップＳ２１、Ｓ２２で読み込んだ燃料噴射時間ＴＰ、エンジン回転数ＥｎｇＲＥＶに基づいて、逆流があるか否かの判定を行う。
【００４０】
逆流がある場合にはステップＳ２５へ、無い場合にはステップＳ２６へ進み、第１実施例と同様に、ＩＮＪ１もしくはＩＮＪ２による噴射を行う。
【００４１】
本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、逆流検知センサを設ける必要がなくなるので、コスト低減が可能となる。
【００４２】
なお、本発明を用いることにより、ＨＣの排出量を抑えながらもさまざまな時期に吸気弁を開閉することが可能となるので、吸気管圧力が大気圧となるミラーサイクルを実現することも可能である。
【００４３】
ところで、ミラーサイクルでエンジンを運転するときには、図７に示すような吸排気弁開閉タイミングの設定がよい。
【００４４】
ミラーサイクルでは、吸気通路１４の圧力をスロットル全開状態で大気圧にし、吸気弁開閉時期によって吸入空気量を調整することとなる。
【００４５】
したがって、高負荷運転時には図８に示すように吸気弁７が開く吸気上死点（吸気ＴＤＣ）付近において筒内圧力は大気圧よりも高いので、吸気通路１４への逆流が生じるが、低負荷運転時には図９に示すように吸気ＴＤＣ付近において筒内圧力も大気圧に近いため、吸気通路１４への逆流が生じない。
【００４６】
このため、従来の燃料噴射噴射装置では、　　　　　燃焼室１３から吸気通路１４への逆流が生じない低負荷運転時には吸気弁付近に気化しない燃料が発生し、これが移動して排気弁付近に付着することによってＨＣの排出量が増加してしまい、実用化が難しかった。
【００４７】
しかし本発明の燃料噴射装置を用いることによって、すなわち低負荷運転時には吸気弁傘部７ａの下側にのみ燃料が当たるように燃料噴射することによって、燃焼室１３から吸気通路１４への逆流がない場合にも吸気弁７の上側付近に気化しない燃料が発生することを抑制し、低負荷運転時のＨＣ排出量の増加を抑制できるので、ミラーサイクルを実用化することが可能になる。
【００４８】
なお、図１１のように、吸気弁傘部７ａ全体に燃料が当たるような噴射方向と、傘部７ａの下側のみに燃料が当たるような噴射方向の二つの噴射方向への噴射切り替えが可能なフューエルインジェクタを用いて、上記実施形態におけるＩＮＪ１、ＩＮＪ２の切り替えと同様の方法で噴射方向を切り替えることによっても上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のシステム構成を表す図である。
【図２】第１実施形態のフューエルインジェクタの噴射状態を表す図（横断面図）である。
【図３】第１実施形態のフューエルインジェクタの噴射状態を表す図（上面図）である。
【図４】第１実施形態の制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図６】逆流判定マップである。
【図７】ミラーサイクルにおける吸排気弁開閉時期を表す図である。
【図８】ミラーサイクルにおいて、高負荷運転時の筒内圧力と吸気弁開閉時期との関係を表す図である。
【図９】ミラーサイクルにおいて、低負荷運転時の筒内圧力と吸気弁開閉時期との関係を表す図である。
【図１０】吸気弁付近の気化しない燃料の流れを表す図である。
【図１１】異なる方向への噴射切り替えが可能なフューエルインジェクタを用いた場合の噴射状態を表す図（横断面図）である。
【符号の説明】
１　エンジンコントロールユニット（ＥＣＭ）
２　エアフローメータ
３　スロットルチャンバー
４　コレクタタンク
５　フューエルインジェクタ（ＩＮＪ１）
６　フューエルインジェクタ（ＩＮＪ２）
７　吸気弁
７ａ　吸気弁傘部
８　排気弁
９　点火プラグ
１０　イグニッションコイル
１１　逆流検知センサ
１２　クランク角センサ
１３　燃焼室
１４　吸気通路
１５　シリンダブロック
１６　シリンダヘッド
１７　排気通路
１８　ピストン
１９　クランクシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004137960.tif 000010
【図９】
2004137960.tif 000011
【図１０】
2004137960.tif 000012
【図１１】
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