(57)【要約】【課題】  シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図る。【解決手段】  燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第１インジェクタ１０及び第２インジェクタ２５から燃料を独立して噴射し、燃料の気化の促進と燃料の成層化の維持を任意に調整して両立し、吸気行程中に吸気バルブ７が開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御して、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、燃焼室６の内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路と筒内とを連通する吸気開口と、
燃料を吸気通路内に噴射する第１インジェクタと、
吸気通路での噴射燃料の滞留時間が前記第１インジェクタのものより長くなるように該第１インジェクタによる燃料噴射とは独立して燃料を吸気通路内に噴射する第２インジェクタと、
少なくとも吸気行程で前記第１インジェクタから燃料を噴射させて噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するようにすると共に、噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するように前記第２インジェクタから燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
機関の運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段の判断に応じて前記第１インジェクタからの燃料の噴射、及び、前記第２インジェクタからの燃料の噴射を制御する
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
吸気行程よりも前の行程で前記第２インジェクタから燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記機関の吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期が変更され、前記排気バルブが閉じる前に前記吸気バルブが開く状態のバルブオーバーラップ期間を形成するバルブ開閉時期変更手段を備え、
前記燃料噴射制御手段は、
前記バルブ開閉時期変更手段により形成された前記バルブオーバーラップ期間の後に、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタからの燃料が前記吸気開口に到達するように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により前記機関が始動・暖気運転状態、もしくは、中高速・高負荷運転状態であると判断された際に、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第１インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第２インジェクタの燃料噴射量を多くし、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第１インジェクタの燃料噴射量を多くするように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射制御手段は、
前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタから噴射された燃料が前記吸気開口に到達した後に前記第１インジェクタから燃料を噴射するように噴射時期が設定され、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期と、前記第１インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記第２インジェクタは、前記第１インジェクタの上流側の吸気通路に配されている
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、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）として、シリンダの内部（筒内）に備えられ筒内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射インジェクタとを備えたエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、直噴インジェクタから筒内に高圧の燃料を直接噴射することで、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用し、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制することができる。更に、吸気の冷却により空気密度を高くできるので、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、ポート噴射インジェクタから吸気通路に燃料を噴射することで、滞留時間が確保され混合気の均質化を促進することができる。
【０００４】
しかし、直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、筒内に装着された直噴インジェクタの先端が、高温・高圧の燃焼ガスに曝されてしまう。このため、混合気の均質化を促進するためにポート噴射インジェクタから燃料を噴射する場合であっても、直噴インジェクタの先端を燃料噴射の冷却作用によって冷却するために、直噴インジェクタから燃料の噴射を継続する必要があり、ポート噴射インジェクタだけから燃料噴射を行うことができないのが現状であった。また、直噴インジェクタから噴射した燃料の一部は十分に気化する前に燃焼したり、燃焼室壁に衝突し、液膜となった状態で燃焼するため、粒子状物質の排出が多いという問題があった。さらに、直噴インジェクタからは高圧で燃料を噴射する必要があるため、高圧ポンプの動力損失が性能に影響を及ぼす虞があった。
【０００５】
また、直噴を行うには耐温・耐圧性を有するインジェクタや高圧燃料ポンプ、専用インジェクタドライバなどが必要となり、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。
【０００６】
また、直噴インジェクタは耐温性・耐圧性の確保が必要になり、更に、先端が燃焼ガスに曝されるため、燃焼生成物や燃料の炭化により、運転条件によってはデポジットが堆積しやすく、デポジット対策が必要になっていた。このため、直噴インジェクタを備えた内燃機関では、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが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】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の内燃機関は、吸気通路と筒内とを連通する吸気開口と、燃料を吸気通路内に噴射する第１インジェクタと、吸気通路での噴射燃料の滞留時間が前記第１インジェクタのものより長くなるように該第１インジェクタによる燃料噴射とは独立して燃料を吸気通路内に噴射する第２インジェクタと、少なくとも吸気行程で前記第１インジェクタから燃料を噴射させて噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するようにすると共に、噴射された燃料が吸気行程中に前記吸気開口に到達するように前記第２インジェクタから燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第１インジェクタ、及び、噴射燃料の滞留時間が第１インジェクタよりも長くなる第２インジェクタから燃料を独立して噴射することで、燃料の気化の促進と燃料の成層化の維持を任意に調整して両立することができ、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御して、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【００１１】
第１インジェクタは、少なくとも吸気行程で燃料が噴射され、始動時等の冷態状態では、成層燃焼のための燃料を供給することが好ましい。また、中・高速の高負荷状態では、可能な限り必要とされる燃料量のうち、全量または大部分を供給することが好ましい。第２インジェクタは、排気行程で燃料が噴射されることが好ましく、始動時等の冷態状態では、燃料の気化を促進し、中・高速の高負荷状態では、第１インジェクタから供給しきれなかった燃料を供給することが好ましい。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、機関の運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段の判断に応じて前記第１インジェクタからの燃料の噴射、及び、前記第２インジェクタからの燃料の噴射を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、運転状態判断手段で判断された機関の運転状態に応じて、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第２インジェクタから燃料を噴射すると共に、第１インジェクタから燃料を噴射することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の内燃機関は、請求項１又は２に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、吸気行程よりも前の行程で前記第２インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明では、吸気行程よりも前の行程である排気行程で第２インジェクタから燃料を噴射させることができる。燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料を噴射することができれば、吸気ポートの状況により、排気行程より前の行程で第２インジェクタから燃料を噴射させることもできる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の内燃機関は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記機関の吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期が変更され、前記排気バルブが閉じる前に前記吸気バルブが開く状態のバルブオーバーラップ期間を形成するバルブ開閉時期変更手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記バルブ開閉時期変更手段により形成された前記バルブオーバーラップ期間の後に、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタからの燃料が前記吸気開口に到達するように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明では、バルブオーバーラップ期間の後に、即ち、排気バルブが閉じた後に、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタからの燃料が吸気開口に到達するように燃料を噴射させるので、排気通路への燃料の吹き抜けをなくすことができる。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の内燃機関は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により前記機関が始動・暖気運転状態、もしくは、中高速・高負荷運転状態であると判断された際に、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る本発明では、冷態時等で燃料が十分に気化できない虞があると判断された場合、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第２インジェクタから燃料を噴射すると共に、第１インジェクタから燃料を噴射することで、第２インジェクタから噴射された燃料が吸気開口に到達するまでに燃料の気化が促進されてシリンダの内部に送られ、第１インジェクタから噴射された燃料の成層燃焼が確保される。これにより、燃焼の安定性を維持した状態で、未燃ＨＣやＰＭ（粒子状物質）の増大を抑制することができ、また、エンジンオイルの希薄化の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、例えば、第２インジェクタから噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第１インジェクタから燃料を噴射することで、直噴と同様に濃淡のある混合気を形成することが可能となる。その結果、濃い部分では不完全燃焼により一酸化炭素が多く発生する一方で、淡い部分では酸素が余るため、排気管に排出された一酸化炭素と酸素が排気浄化触媒で酸化反応を起こし発熱するため、触媒の早期昇温効果が得られる。
【００２１】
また、請求項５に係る本発明では、中・高速の高負荷運転時であると判断された場合、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように燃料が噴射される第２インジェクタから燃料を噴射すると共に、第１インジェクタから燃料を噴射することで、多くの燃料を必要とする運転状態に対応する燃料を一回の行程で噴射することができる。これにより、次行程への燃料の持ち越しが生じる虞がなくなり、燃料の吹き抜けを抑えて未燃ＨＣの増大をなくすと共に、燃料の気化を促進してＰＭ（粒子状物質）の増大を抑制することができる。
【００２２】
また、請求項６に係る本発明の内燃機関は、請求項５に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第１インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第２インジェクタの燃料噴射量を多くし、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタの燃料噴射量に比べ、前記第１インジェクタの燃料噴射量を多くするように、前記第１インジェクタ及び前記第２インジェクタから燃料を噴射させることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る本発明では、始動時等の冷態状態では、第２インジェクタの燃料噴射量を多くして気化が促進された燃料が多く供給され、中・高速の高負荷状態では、第１インジェクタの燃料噴射量を多くして大量の燃料がシリンダ内に供給される。
【００２４】
また、請求項７に係る本発明の内燃機関は、請求項５又は６に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態判断手段により、前記機関が始動・暖気運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタから噴射された燃料が前記吸気開口に到達した後に前記第１インジェクタから燃料を噴射するように噴射時期が設定され、前記機関が中高速・高負荷運転状態であると判断された場合、前記第２インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期と、前記第１インジェクタで噴射された燃料が前記吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７にかかる本発明では、始動・暖気運転状態の時には、第２インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達し、その後に第１インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達するので、第２インジェクタで噴射されて気化が促進された燃料を第１インジェクタで噴射された燃料でシリンダ内に押し込むことができ、第１インジェクタで噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて燃焼を安定させることができると共に、濃淡の混合気を形成し燃焼後に一酸化炭素と酸素を触媒へ供給することで、早期昇温効果が得られる。
【００２６】
また、中・高速の高負荷状態の時には、第２インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達する時期と、第１インジェクタで噴射された燃料が吸気開口に到達する時期が略同時になるので、排気通路への燃料の吹き抜けを最小限に抑制することができる。
【００２７】
また、請求項８に係る本発明の内燃機関は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関において、前記第２インジェクタは、前記第１インジェクタの上流側の吸気通路に配されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項８に係る本発明では、第１インジェクタの上流側の吸気通路に第２インジェクタを配したので、第２インジェクタから噴射された燃料の吸気通路での滞留時間が確保され、燃料の気化を十分に促進することができる。
【００２９】
第１インジェクタと第２インジェクタを流れ方向で吸気通路の同じ位置に配置し、第２インジェクタの噴射口を吸気通路の上流側に向けることも可能である。この場合、第２インジェクタから吸気通路の上流側に燃料が噴射され、吸気流により吸気開口側に送られることで、燃料の吸気通路での滞留時間が確保される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の内燃機関は、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブが開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本本発明の一実施形態例に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１中の要部構成図である。
【図３】燃料噴射制御の概略ブロック図である。
【図４】燃料噴射の制御フローチャートである。
【図５】燃料噴射時期を説明する行程説明図である。
【図６】燃料噴射時期を説明する行程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１、図２に基づいて本発明の内燃機関を説明する。
【００３３】
図１には本発明の一実施例に係る内燃機関の全体の概略構成、図２（ａ）には吸気ポート周りの側面状態の構成、図２（ｂ）には吸気ポート周りの平面状態の構成を示してある。
【００３４】
図１に示すように、内燃機関（エンジン）であるエンジン本体（以下、エンジンと称する）１のシリンダヘッド２には気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には気筒毎に吸気ポート５（吸気通路）が形成され、各吸気ポート５の燃焼室６側の吸気開口には吸気バルブ７がそれぞれ設けられている。吸気バルブ７は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各吸気ポート５と燃焼室６との連通・遮断を行なうようになっている。
【００３５】
各吸気ポート５には吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート５に吸気マニホールド９が連通している。吸気マニホールド９（またはシリンダヘッド２）には電磁式の第１燃料噴射弁（第１インジェクタ）１０が取り付けられ、燃料タンクから燃料パイプを介して第１インジェクタ１０に燃料が供給される。
【００３６】
吸気マニホールド９（またはシリンダヘッド２）の第１インジェクタ１０の上流側には電磁式の第２燃料噴射弁（第２インジェクタ）２５が取り付けられ、燃料タンクから燃料パイプを介して第２インジェクタ２５に燃料が供給される。第１インジェクタ１０及び第２インジェクタ２５は、吸気ポート５内に独立して個別に燃料を噴射する。
【００３７】
シリンダヘッド２には気筒毎に排気ポート１１が形成され、各排気ポート１１の燃焼室６側には排気バルブ１２がそれぞれ設けられている。排気バルブ１２は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各排気ポート１１と燃焼室６との連通・遮断を行うようになっている。そして、各排気ポート１１には排気マニホールド１３の一端がそれぞれ接続され、各排気ポート１１に排気マニホールド１３が連通している。
【００３８】
尚、このようなエンジンは公知のものであるため、構成の詳細については省略してある。
【００３９】
第１インジェクタ１０、第２インジェクタ２５の上流側における吸気マニホールド９には吸気管１４が接続され、吸気管１４には電磁式のスロットルバルブ１５が取り付けられ、スロットルバルブ１５の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ１６が設けられている。アクセルペダル６１の踏み込み状態がアクセルポジションセンサ６２で検出され、アクセルポジションセンサ６２の検出情報に基づいてスロットルバルブ１５が動作される。また、アクセルポジションセンサ６２によりアクセルペダル６１の踏み込みの解除（減速・下り坂走行）が検出される。
【００４０】
スロットルバルブ１５の上流側には吸入空気量を計測するエアフローセンサ１７が設けられている。エアフローセンサ１７としては、カルマン渦流式やホットフィルム式のエアフローセンサが使用される。また、吸気マニホールド９とスロットルバルブ１５との間における吸気管１４にはサージタンク１８が設けられている。
【００４１】
排気マニホールド１３の他端には排気管２０が接続され、排気マニホールド１３には排気ガス循環ポート（ＥＧＲポート）２１が分岐している。ＥＧＲポート２１にはＥＧＲ管２２の一端が接続され、ＥＧＲ管２２の他端はサージタンク１８の上流部の吸気管１４に接続されている。サージタンク１８に近接するＥＧＲ管２２にはＥＧＲバルブ２３が設けられ、ＥＧＲバルブ２３が開かれることにより排気ガスの一部がＥＧＲ管２２を介してサージタンク１８の上流部の吸気管１４に導入される。
【００４２】
ＥＧＲ装置は、排気ガスの一部をエンジン１の吸気系（サージタンク１８）に還流させ、エンジン１の燃焼室６内の燃焼温度を低下させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減させるための装置であり、ＥＧＲバルブ２３が開閉動作されることにより開度に応じて所定のＥＧＲ率で排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気系に還流される。
【００４３】
ＥＧＲ装置により排気ガスをエンジン１の吸気系に還流させることにより、スロットルバルブ１５で規制される空気量を減らすことができ、即ち、スロットルバルブ１５を開いても大量の空気が流入することがなく、スロットルバルブ１５の絞り損失を減少させることができる。また、低速、低回転領域であっても、燃焼室に流入する吸気に乱れを生じさせることができる。
【００４４】
サージタンク１８の上流部の吸気管１４には過給機５１が備えられ、過給機５１はエンジン１の排気ガスが、排気マニホールド１３に設けられた排気タービン５１ａを回転させ、排気タービン５１ａに直結した吸気コンプレッサ５１ｂの作動により、吸気が加圧されて体積密度が高められ、加圧されて体積密度が高められた吸気が燃焼室６に送られる（過給される）。
【００４５】
排気マニホールド１３に接続された排気管２０には、排気浄化触媒（例えば、三元触媒）５５が介装され、排気浄化触媒５５により排気ガスが浄化される。例えば、排気浄化触媒５５では、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍の時に排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が浄化される。また、排気空燃比が酸化雰囲気（リーン空燃比）になった際に、ＨＣやＣＯが酸化・浄化されると共に、排気空燃比が還元雰囲気（リッチ空燃比）となるまで酸素（Ｏ２）がストレージされ、リッチ空燃比となった際に、ＮＯｘが還元・浄化されると共に、ストレージされたＯ２が放出され、ＨＣやＣＯが酸化・浄化される。
【００４６】
エンジン１には、吸気バルブ７及び排気バルブ１２のリフト量及びリフト時期（バルブ動作状態）を任意に変更する可変動弁機構６３が設けられ、可変動弁機構６３によりカムの位相が変更される等して、吸気バルブ７及び排気バルブ１２の動作状態が任意に設定される。また、エンジン１には、クランク角を検出してエンジン回転速度（Ｎｅ）を求めるクランク角センサ３２、冷却水温を検出する水温センサ３３が備えられている。
【００４７】
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３１は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ３１により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
【００４８】
ＥＣＵ３１の入力側には、上述したスロットルポジションセンサ１６、エアフローセンサ１７、クランク角センサ３２、水温センサ３３、アクセルポジションセンサ６２等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、ＥＣＵ３１には、可変動弁機構６３の情報が入力され、吸気バルブ７及び排気バルブ１２のリフト量及びリフト時期の情報が送られる。
【００４９】
一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上述の点火コイル４、スロットルバルブ１５、第１インジェクタ１０、第２インジェクタ２５の駆動装置、ＥＧＲバルブ２３、可変動弁機構６３等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３１で演算された燃料噴射量、燃料噴射期間、燃料噴射時期、点火時期、ＥＧＲバルブ２３の操作時期・操作量、吸気バルブ７及び排気バルブ１２の動作状態（バルブ動作状態）等がそれぞれ出力される。
【００５０】
各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比に設定され、目標空燃比に応じた量の燃料が適正なタイミングでインジェクタ１０から噴射され、また、スロットルバルブ１５が適正な開度に調整され、点火プラグ３により適正なタイミングで火花点火が実施される。
【００５１】
本実施例のエンジン１は、吸気通路に第１インジェクタ１０を備えると共に、第１インジェクタ１０の上流側、即ち、第１インジェクタ１０よりも燃料の噴射経路が長くなるように第２インジェクタ２５を備え、第１インジェクタ１０及び第２インジェクタ２５から燃料を噴射させるようになっている（燃料噴射制御手段）。つまり、少なくとも吸気行程で第１インジェクタ１０から燃料を噴射し、吸気行程の前である排気行程で第２インジェクタ２５から燃料を噴射し、吸気バルブ７が開弁している時期に、噴射した燃料が吸気バルブ７の近傍（吸気開口）に到達するように制御される。
【００５２】
つまり、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように、制御性良く燃料が噴射される第１インジェクタ１０、及び、吸気通路での滞留時間が確保され、燃料の気化を十分に促進することができるように燃料が噴射される第２インジェクタ２５から、燃料を独立して噴射することができる。
【００５３】
これにより、燃料の気化の促進と燃料の成層化の維持を任意に調整して両立することができ、吸気行程中に吸気バルブ７が開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御して、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、燃焼室６の内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【００５４】
吸気バルブ７が開弁している時期に、噴射した燃料が吸気バルブ７の近傍（吸気開口）に到達するように、第１インジェクタ１０及び第２インジェクタ２５から燃料を噴射することにより、吸気ポート５や吸気バルブ７の傘部等への燃料の付着を抑制して燃料を供給することができ、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用できる。
【００５５】
このため、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制すると共に、空気密度を高めて全負荷時の吸入空気量を増大させ、ポート噴射であっても、吸気冷却の効果を最大限に引き出すことができる。
【００５６】
そして、本実施例のエンジン１は、運転状態を判断する運転状態判断手段を備え、運転状態判断手段の判断に応じて（エンジン１の運転状態に応じて）第１インジェクタ１０からの燃料の噴射、及び、第２インジェクタ２５からの燃料の噴射が制御される。
【００５７】
図３から図６に基づいて燃料噴射の具体的な制御を説明する。
【００５８】
図３には燃料噴射制御の制御ブロックの概略構成、図４には燃料噴射の制御フローチャート、図５には始動・暖気運転時の燃料噴射時期の行程説明、図６には高負荷運転時の燃料噴射時期の行程説明を示してある。
【００５９】
図３に示すように、ＥＣＵ３１には、クランク角センサ３２の検出情報によるエンジン回転速度（Ｎｅ）、エアフローセンサ１７の検出情報、アクセルポジションセンサ６２の検出情報、スロットルポジションセンサ１６の検出情報、可変動弁機構６３の情報による位相リフト情報（バルブ位相、バルブリフト）、車速情報が入力される。
【００６０】
ＥＣＵ３１には、エンジン１の運転状態を判断する運転状態判断手段７１が備えられ、運転状態判断手段７１では各種の入力情報に応じて、例えば、始動（クランキング）状態であるか、暖気運転状態であるか、中・高速の高負荷運転状態であるかが判断される。運転状態判断手段７１で判断された運転状態の情報は噴射状態設定手段７２に送られる。噴射状態設定手段７２では、運転状態に応じて第１インジェクタ１０及び第２インジェクタ２５の燃料噴射量、燃料噴射時期が設定される。噴射状態設定手段７２で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期は、第１インジェクタ噴射手段７３及び第２インジェクタ噴射手段７４に送られる。
【００６１】
第１インジェクタ噴射手段７３からは、噴射状態設定手段７２で設定された燃料噴射量が、少なくとも吸気行程で噴射されるように、第１インジェクタ１０に燃料噴射の指示が出力される。第２インジェクタ噴射手段７４からは、噴射状態設定手段７２で設定された燃料噴射量が、吸気行程の前である排気行程で噴射されるように、第２インジェクタ２５に燃料噴射の指示が出力される。
【００６２】
具体的な処理の状況を説明する。
【００６３】
図４に示すように、処理がスタートすると、ステップＳ１で運転状態が読込まれ、ステップＳ２で燃料噴射量、燃料噴射時期が決定される。ステップＳ３で始動運転であるか（クランキング中であるか）否かが判断され、始動運転ではないと判断された場合、ステップＳ４で暖気運転であるか否かが判断される。
【００６４】
ステップＳ３で始動運転であると判断された場合、もしくは、ステップＳ４で暖気運転であると判断された場合、即ち、エンジン１が始動・暖気運転状態であると判断された場合、ステップＳ５で始動・暖機運転の燃料噴射が実行される。
【００６５】
ステップＳ４で暖気運転ではないと判断された場合、ステップＳ６で中（高）速・高負荷運転（中高速・高負荷運転）であるか否かが判断される。ステップＳ６で中（高）速・高負荷運転であると判断された場合、ステップＳ７で高負荷運転の燃料噴射が実行される。
【００６６】
ステップＳ６で中（高）速・高負荷運転ではないと判断された場合、ステップＳ８で通常運転の燃料噴射が実行される。通常運転の燃料噴射は、第１インジェクタ１０から、少なくとも吸気行程を含む時期に所定量の燃料が噴射される。
【００６７】
図５に基づいて、始動・暖機運転の燃料噴射について説明する。
【００６８】
始動・暖気運転では、冷態時等で燃料が十分に気化できないことが考えられるため、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように（図５中実線で示してある）、排気行程で燃料が噴射される第２インジェクタ２５から燃料を噴射すると共に（図５中点線で示してある）、吸気行程で第１インジェクタ１０から燃料を噴射する（図５中点線で示してある）。
【００６９】
燃料の噴射量（図５中左右方向の幅）は、第１インジェクタ１０から噴射される燃料量よりも第２インジェクタ２５から噴射される燃料量が多く設定されている。そして、第２インジェクタ２５から噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第１インジェクタ１０から燃料を噴射するように噴射時期が設定されている（図５中点線で示してある）。
【００７０】
これにより、燃料の吸気開口への到達時期は、第２インジェクタ２５から噴射された燃料が、全て吸気開口に到達した後に、第１インジェクタ１０から噴射された燃料が吸気開口に到達するように設定される。そして、第２インジェクタ２５から噴射される燃料は、バルブオーバーラップ期間の後に吸気開口に到達するように設定されている。
【００７１】
始動・暖気運転における燃料噴射では、第２インジェクタ２５から噴射された燃料が吸気開口に到達するまでに燃料の気化が促進されて燃焼室６の内部に送られ、第１インジェクタ１０から噴射された燃料の成層燃焼が確保される。これにより、燃焼の安定性を維持した状態で、未燃ＨＣやＰＭ（粒子状物質）の増大を抑制することができ、また、エンジンオイルの希薄化の発生を抑制することができる。
【００７２】
また、第２インジェクタ２５から噴射された燃料が吸気開口に到達した後に第１インジェクタ１０から燃料を噴射することで、十分に気化した燃料を、第１インジェクタ１０から噴射される燃料で燃焼室６内に押し込むことができ、第１インジェクタ１０で噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて燃焼を安定させることができ、点火時期の遅角時に燃焼を安定させることができると共に、濃淡の混合気を形成し燃焼後に一酸化炭素と酸素を触媒へ供給することで、早期昇温効果が得られる。
【００７３】
図６に基づいて、中（高）速・高負荷運転の燃料噴射について説明する。
【００７４】
中（高）速・高負荷運転では、多くの燃料を必要とする運転状態に対応する燃料を一回の行程で噴射するため、燃料が吸気行程中に吸気開口に到達するように排気行程で第２インジェクタ２５から燃料を噴射すると共に（図６中実線で示してある）、排気行程から吸気行程にかけて第１インジェクタ１０から燃料を噴射する（図６中実線で示してある）。
【００７５】
燃料の噴射量（図６中左右方向の幅）は、第２インジェクタ２５から噴射される燃料量よりも第１インジェクタ１０から噴射される燃料量が多く設定されている。そして、第２インジェクタ２５で噴射された燃料が吸気開口に到達する時期と、第１インジェクタ１０で噴射された燃料が吸気開口に到達する時期が略同時になるように噴射時期が設定されている（図６中点線で示してある）。そして、第１インジェクタ１０から噴射される燃料、及び、第２インジェクタ２５から噴射される燃料は、バルブオーバーラップ期間の後に吸気開口に到達するように設定されている（図６中点線で示してある）。
【００７６】
これにより、一回の行程で（吸気行程中に）多くの燃料を噴射することができ、次行程への燃料の持ち越しが生じる虞がなくなり、排気通路への燃料の吹き抜けを最小限に抑制して燃料の吹き抜けを抑え、未燃ＨＣの増大をなくし、ＰＭ（粒子状物質）の増大を抑制することができる。
【００７７】
上述した実施例では、第２インジェクタ２５から燃料を噴射させる時期を吸気行程よりも前の行程である排気行程に設定したが、吸気経路の状況により、排気行程よりも前の行程である膨張行程で燃料を噴射させるようにすることも可能である。
【００７８】
また、第１インジェクタ１０の上流に第２インジェクタ２５を配置した例を挙げて説明したが、第１インジェクタ１０と第２インジェクタ２５を流れ方向で吸気通路の同じ位置に配置し、第２インジェクタ２５の噴射口を吸気通路の上流側に向けることも可能である。この場合、第２インジェクタ２５から吸気通路の上流側に燃料が噴射され、吸気流により吸気開口側に送られることで、燃料の吸気通路での滞留時間が確保される。
【００７９】
従って、上述したエンジン１は、燃焼室６の内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程中に吸気バルブ７が開く時期の吸気開口への燃料到達の状態を的確に制御することで、冷態時から暖気後の中・高速の高負荷運転時までの広い運転状態の範囲で、燃焼室６の内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン本体（エンジン）
２  シリンダヘッド
３  点火プラグ
４  点火コイル
５  吸気ポート
６  燃焼室
７  吸気バルブ
９  吸気マニホールド
１０  第１燃料噴射弁（第１インジェクタ）
１１  排気ポート
１２  排気バルブ
１３  排気マニホールド
１４  吸気管
１５  スロットルバルブ
１６  スロットルポジションセンサ
１７  エアフローセンサ
１８  サージタンク
２０  排気管
２１  排気ガス循環ポート（ＥＧＲポート）
２２  ＥＧＲ管
２５  第２燃料噴射弁（第２インジェクタ）
３１  ＥＣＵ
３２  クランク角センサ
３３  水温センサ
５１  過給機
５５  排気浄化触媒
６１  アクセルペダル
６２  アクセルポジションセンサ
６３  可変動弁機構
７１  運転状態判断手段
７２  噴射状態設定手段
７３  第１インジェクタ噴射手段
７４  第２インジェクタ噴射手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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