(57)【要約】【課題】吸気バルブに付着する燃料の量を低減することができるとともに、燃料混合気の均質度を向上させることができる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４が閉弁状態である場合、少なくとも上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させ、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４が開弁状態である場合、少なくとも下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させる。好ましくは、ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４が閉弁状態である場合、上流側燃料噴射弁３のみに燃料を噴射させ、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４が開弁状態である場合、下流側燃料噴射弁２のみに燃料を噴射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路に燃料を噴射する上流側燃料噴射弁と、
前記上流側燃料噴射弁より吸気流れ方向下流側に設けられ前記吸気通路に燃料を噴射する下流側燃料噴射弁と、
前記上流側燃料噴射弁および前記下流側燃料噴射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、を備える内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射制御部は、
燃料噴射の実行時に吸気バルブが閉弁状態である場合、少なくとも前記上流側燃料噴射弁に燃料を噴射させ、
燃料噴射の実行時に前記吸気バルブが開弁状態である場合、少なくとも前記下流側燃料噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御部は、
燃料噴射の実行時に前記吸気バルブが閉弁状態である場合、前記上流側燃料噴射弁のみに燃料を噴射させ、
燃料噴射の実行時に前記吸気バルブが開弁状態である場合、前記下流側燃料噴射弁のみに燃料を噴射させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記下流側燃料噴射弁は、開弁中の前記吸気バルブのバルブヘッドにおける中心位置よりもシリンダの放射外方側の位置に向かって燃料を噴射するような位置および姿勢で前記吸気通路の上部に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に通じる吸気通路に２つの燃料噴射弁を吸気流れ方向に沿って配置した内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関の燃料噴射装置においては、出力向上等を目的として、吸気通路の吸気流れ方向上流側および下流側に上流側燃料噴射弁および下流側燃料噴射弁をそれぞれ配置し、これら２つの燃料噴射弁からの燃料噴射を運転状態に応じて制御するものがある。
【０００３】
この種の内燃機関の燃料噴射装置としては、内燃機関が吸気バルブのバルブタイミングまたはバルブリフト量を変化させる可変バルブ機構を備え、燃料噴射装置は、可変バルブ機構により変化する吸気バルブのバルブ開閉特性に応じて上流側燃料噴射弁と下流側燃料噴射弁の燃料噴射割合を制御するものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものは、可変バルブ機構によって吸気バルブの開閉特性が変化しても燃焼室に吸入される燃料の量が変化しないよう、上流側燃料噴射弁と下流側燃料噴射弁との燃料噴射割合を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０３８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内燃機関の燃料噴射装置は、吸気バルブの開閉状態を考慮せずに燃料噴射を行っているため、吸気バルブの閉じている吸気行程前に下流側燃料噴射弁のみから燃料を噴射した場合、吸気バルブに多くの燃料が付着してしまうという問題があった。
【０００６】
また、下流側燃料噴射弁から燃焼室までの距離が上流側燃料噴射弁よりも短いため、吸気バルブの閉弁している吸気行程前に下流側燃料噴射弁のみから燃料を噴射した場合、燃料が空気と混合するための十分な距離と時間がないため、吸気バルブの開弁後に均質度の低い燃料混合気が燃焼室に吸入されてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、閉弁中の吸気バルブに付着する燃料の量を低減することができるとともに、燃料混合気の均質度を向上させることができる内燃機関の燃料噴射装置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】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路に燃料を噴射する上流側燃料噴射弁と、前記上流側燃料噴射弁より吸気流れ方向下流側に設けられ前記吸気通路に燃料を噴射する下流側燃料噴射弁と、前記上流側燃料噴射弁および前記下流側燃料噴射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、を備える内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射制御部は、燃料噴射の実行時に吸気バルブが閉弁状態である場合、少なくとも前記上流側燃料噴射弁に燃料を噴射させ、燃料噴射の実行時に前記吸気バルブが開弁状態である場合、少なくとも前記下流側燃料噴射弁に燃料を噴射させるものから構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、燃料噴射の実行時に吸気バルブが閉弁状態である場合は少なくとも上流側燃料噴射弁に燃料を噴射させるので、閉弁中の吸気バルブに付着する燃料の量を低減することができる。また、少なくとも上流側燃料噴射弁に燃料を噴射させることで、上流側燃料噴射弁から噴射された燃料を、下流側燃料噴射弁から噴射される燃料よりも長い距離と時間をかけて十分に気化させ、かつ、空気と混合させることができるので、燃料混合気の均質度を向上させることができる。この結果、閉弁中の吸気バルブに付着する燃料の量を低減することができるとともに、燃料混合気の均質度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の吸気バルブの開弁中の構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の吸気バルブの閉弁中の構成図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置が燃料噴射弁を制御するときの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１から図３を参照しながら本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置について説明する。まず、構成を説明する。
【００１２】
図１、図２において、内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の上部に配置されるシリンダヘッド１２とを備えている。
【００１３】
シリンダブロック１１は、シリンダ１９が形成されており、このシリンダ１９にはピストン１３が往復移動可能に収納されている。ピストン１３はコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に接続されており、このクランクシャフト１５は、ピストン１３の往復運動を回転運動に変換する。
【００１４】
シリンダヘッド１２は、燃焼室１６と、この燃焼室１６に通じる吸気通路１および排気通路２１が形成されている。燃焼室１６と吸気通路１の間には吸気バルブ４が設けられており、燃焼室１６と排気通路２１の間には排気バルブ２４が設けられている。
【００１５】
吸気バルブ４には可変動弁機構１７が設けられるとともに、排気バルブ２４には可変動弁機構１８が設けられている。可変動弁機構１７、１８とクランクシャフト１５とは、不図示のベルトまたはチェーンからなる巻き掛け伝動装置により連結されている。
【００１６】
可変動弁機構１７は、クランクシャフト１５の回転に同期して吸気バルブ４を開閉する。可変動弁機構１８は、クランクシャフト１５の回転に同期して排気バルブ２４を開閉する。具体的には、可変動弁機構１７は内燃機関１０が吸気行程（図１参照）のとき吸気バルブ４を開弁し、可変動弁機構１８は内燃機関１０が排気行程（図２参照）のとき排気バルブ２４を開弁する。
【００１７】
可変動弁機構１７は、吸気バルブ４を開閉する際に、内燃機関１０の運転状態に応じて吸気バルブ４の開閉タイミングおよびリフト量の少なくとも一方を変化させる。可変動弁機構１７は、排気バルブ２４を開閉する際に、内燃機関１０の運転状態に応じて排気バルブ２４の開閉タイミングおよびリフト量の少なくとも一方を変化させる。
【００１８】
シリンダヘッド１２の吸気通路１の吸気流れ方向上流側には、吸気管２５が接続されており、吸気通路１は吸気管２５の内部空間に連通している。吸気管２５の吸気流れ方向上流側には不図示のスロットルバルブが設けられており、このスロットスロットルバルブは吸気通路１を通過する空気の量を制御している。
【００１９】
また、吸気管２５にはエアフローセンサ６が設けられており、このエアフローセンサ６はＥＣＵ７と電気的に接続されている。エアフローセンサ６は、吸気通路１を通過する空気の量を計測し、計測信号をＥＣＵ７に出力する。
【００２０】
吸気通路１には空気流制御弁５が設けられており、この空気流制御弁５は吸気通路１の下部を塞ぐことで吸気通路１の上部に空気を通過させる。空気流制御弁５の閉弁中は、吸気通路１における空気流制御弁５より吸気流れ方向下流側では、吸気通路１の上部を通過する強い空気流動が発生する。
【００２１】
これにより、内燃機関１０の吸気行程において燃焼室１６にタンブルまたはスワールが発生する。空気流制御弁５は、後述するＥＣＵ７により、内燃機関１０の運転状態に応じて制御される。空気流制御弁５は、シリンダ１９内の空気流動を強化する運転領域のときＥＣＵ７の制御により閉弁され、空気流動を強化しない運転領域のときＥＣＵ７の制御により開弁される。
【００２２】
また、内燃機関１０は燃料噴射装置３０を備えており、この燃料噴射装置３０は、上流側燃料噴射弁３と下流側燃料噴射弁２とクランク角センサ９ａとカム角センサ９ｂとＥＣＵ７とを有している。上流側燃料噴射弁３および下流側燃料噴射弁２はＥＣＵ７と電気的に接続されており、ＥＣＵ７からの駆動信号により開弁し、不図示の燃料タンクから圧送される燃料を噴射する。
【００２３】
上流側燃料噴射弁３は、吸気通路１の吸気流れ方向下流側に燃料を噴射する姿勢でシリンダヘッド１２に設けられている。下流側燃料噴射弁２は、上流側燃料噴射弁３より吸気流れ方向下流側に設けられており、吸気通路１の吸気流れ方向下流側に燃料を噴射する姿勢でシリンダヘッド１２に設けられている。
【００２４】
具体的には、下流側燃料噴射弁２は、吸気バルブ４の開弁中のバルブヘッド４Ａにおける、中心位置４Ａｃよりもシリンダ１９の放射外方側の位置４Ａｂ、に向かって燃料を噴射するような位置および姿勢で配置されている。
【００２５】
これにより、空気流制御弁５の開弁中は、吸気通路１の空気流動が弱いため、下流側燃料噴射弁２から噴射された燃料は、図１に破線矢印Ａ１で記す軌跡を辿って吸気バルブ４の開弁中のバルブヘッド４Ａの中心位置４Ａｃよりもシリンダ１９の放射外方側の位置４Ａｂに到達する。
【００２６】
また、空気流制御弁５の閉弁中は、吸気通路１の空気流動が強いため、下流側燃料噴射弁２から噴射された燃料は空気に流され、図１に実線矢印Ａ２で記す軌跡を辿って吸気バルブ４の開弁中のバルブヘッド４Ａの中心位置４Ａｃの近傍に到達する。
【００２７】
なお、仮に下流側燃料噴射弁２がバルブヘッド４Ａの中心位置４Ａｃに燃料を噴射する姿勢でシリンダヘッド１２に設けられていた場合、下流側燃料噴射弁２から噴射された燃料は、吸気通路１の強い空気流動により流され、吸気通路１におけるバルブヘッド４Ａの上方の内壁に付着するおそれがある。
【００２８】
本実施形態では、空気流制御弁５の開弁中および閉弁中の何れの場合も、下流側燃料噴射弁２から噴射された燃料がバルブヘッド４Ａに到達するので、吸気通路１の内壁に付着することがない。
【００２９】
クランク角センサ９ａは、クランクシャフト１５の近傍に設けられている。カム角センサ９ｂは吸気側のカムシャフト１７ａの近傍に設けられている。クランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂは、ＥＣＵ７に電気的に接続されている。クランク角センサ９ａは、クランクシャフト１５のクランク角を検出して検出信号をＥＣＵ７に出力する。カム角センサ９ｂは、カムシャフト１７ａのカム角を検出して検出信号をＥＣＵ７に出力する。ＥＣＵ７は、クランク角およびカム角に基づいて吸気バルブ４の開閉状態を検出する。したがって、クランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂは、クランクシャフト１５のクランク角およびカムシャフト１７ａのカム角をそれぞれ検出することで間接的に吸気バルブ４の開閉状態を検出する。クランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂは本発明におけるバルブ開閉状態検出部を構成する。
【００３０】
ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インタフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されている。ＥＣＵ７において、ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。
【００３１】
本実施形態では、ＥＣＵ７は、エアフローセンサ６で検出された吸気通路１を通過する空気の量、内燃機関１０の運転状態、および不図示のアクセルペダルの踏み込み量等に応じて、燃料噴射量および燃料噴射時期を決定する。
【００３２】
また、ＥＣＵ７は、クランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂで検出された吸気バルブの開閉状態に応じて、上流側燃料噴射弁３および下流側燃料噴射弁２からの燃料噴射を制御する。したがってＥＣＵ７は、上流側燃料噴射弁３および下流側燃料噴射弁２の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部８を備えている。また、ＥＣＵ７は点火プラグ２７の点火時期、および空気流制御弁５の開閉を制御する。
【００３３】
次に、動作を説明する。図３のフローチャートにおいて、最初に、ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時にクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂにより吸気バルブ４の開弁が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１）。
【００３４】
なお、ＥＣＵ７は、内燃機関１０がノッキングを発生し難い運転領域にあるときは、吸気行程、即ち吸気バルブ４の開弁中に燃料噴射が実行されるように制御し、内燃機関１０がノッキングを発生しやすい運転領域にあるときは、吸気行程前、即ち吸気バルブ４の閉弁中に燃料噴射が実行されるように制御している。
【００３５】
ステップＳ１で吸気バルブ４の開弁が検出されている場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ＥＣＵ７は下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させる（ステップＳ２）。また、ステップＳ１で吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合（ステップＳ１でＮＯ）、ＥＣＵ７は上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させる（ステップＳ３）。
【００３６】
このように、ＥＣＵ７は、吸気バルブ４の開閉状態に応じて、下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させるか、または、上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させるか、を決定しており、吸気バルブ４が閉弁状態である場合は上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させ、吸気バルブ４が開弁状態である場合は下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させている。
【００３７】
ここで、ステップＳ２では、ＥＣＵ７は下流側燃料噴射弁２のみに燃料を噴射させてもよく、または、下流側燃料噴射弁２と上流側燃料噴射弁３の両方に燃料を噴射させてもよい。即ち、ステップＳ２では、ＥＣＵ７は少なくとも下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させる。下流側燃料噴射弁２と上流側燃料噴射弁３の両方に燃料を噴射させる場合、ＥＣＵ７は、下流側燃料噴射弁２からの燃料噴射量が上流側燃料噴射弁３よりも多くなるように制御する。
【００３８】
また、ステップＳ３では、ＥＣＵ７は上流側燃料噴射弁３のみに燃料を噴射させてもよく、または、上流側燃料噴射弁３と下流側燃料噴射弁２の両方に燃料を噴射させてもよい。即ち、ステップＳ３では、ＥＣＵ７は少なくとも上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させる。上流側燃料噴射弁３と下流側燃料噴射弁２の両方に燃料を噴射させる場合、ＥＣＵ７は、上流側燃料噴射弁３からの燃料噴射量が下流側燃料噴射弁２よりも多くなるように制御する。
【００３９】
なお、ステップＳ２およびステップＳ３で下流側燃料噴射弁２と上流側燃料噴射弁３の両方に燃料を噴射させる場合、ＥＣＵ７は、下流側燃料噴射弁２と上流側燃料噴射弁３の燃料噴射量の割合を内燃機関１０の運転状態に応じて変化させることが好ましい。
【００４０】
次に、効果を説明する。上記の実施の態様に係る燃料噴射装置３０は、内燃機関１０の吸気バルブ４の開閉状態を検出するクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂを備えている。そして、ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時にクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂにより吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合、少なくとも上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させる。また、ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時にクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂにより吸気バルブ４の開弁が検出されている場合、少なくとも下流側燃料噴射弁２に燃料を噴射させる。
【００４１】
これによると、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合は少なくとも上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させるので、上流側燃料噴射弁３から噴射された燃料を、下流側燃料噴射弁２から噴射される燃料よりも長い距離と時間をかけて十分に気化させ、かつ、空気と混合させることができので、燃料混合気の均質度を向上させることができる。
【００４２】
また、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合は少なくとも上流側燃料噴射弁３に燃料を噴射させるので、閉弁中の吸気バルブ４に付着する燃料の量を低減することができる。
【００４３】
この結果、閉弁中の吸気バルブ４に付着する燃料の量を低減することができるとともに、燃料混合気の均質度を向上させることができる。
【００４４】
この燃料噴射装置３０において、ＥＣＵ７は、燃料噴射の実行時にクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂにより吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合、上流側燃料噴射弁３のみに燃料を噴射させ、燃料噴射の実行時にクランク角センサ９ａおよびカム角センサ９ｂにより吸気バルブ４の開弁が検出されている場合、下流側燃料噴射弁２のみに燃料を噴射させるようにしてもよい。
【００４５】
これによると、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合は上流側燃料噴射弁３のみに燃料を噴射させるので、燃料混合気の均質度を更に向上させることができる。
【００４６】
また、燃料噴射の実行時に吸気バルブ４の閉弁が検出されている場合は上流側燃料噴射弁３のみに燃料を噴射させるので、閉弁中の吸気バルブ４に付着する燃料の量を更に低減することができる。
【００４７】
この結果、閉弁中の吸気バルブ４に付着する燃料の量を更に低減することができるとともに、燃料混合気の均質度を更に向上させることができる。
【００４８】
この燃料噴射装置３０において、下流側燃料噴射弁２は、開弁中の吸気バルブ４のバルブヘッド４Ａにおける中心位置４Ａｃよりもシリンダ１９の放射外方側の位置４Ａｂに向かって燃料を噴射するような位置および姿勢で吸気通路１の上部に設けられることが好ましい。
【００４９】
これによると、空気流制御弁吸気通路１の空気流動が強い場合であっても、下流側燃料噴射弁２から噴射された燃料が吸気通路１の上方に流されて吸気通路の上部に付着することを抑制することができるので、燃焼効率を向上させることができる。
【００５０】
上述の通り、本発明の実施の形態について説明したが、当業者によって本発明の範囲を逸脱することなく変更、修正または改変が加えられうることは明白である。そのような変更、修正または改変したものおよび等価物が特許請求の範囲に含まれることは意図されている。
【符号の説明】
【００５１】
１  吸気通路
２  下流側燃料噴射弁
３  上流側燃料噴射弁
４  吸気バルブ
４Ａ  バルブヘッド
４Ａｃ  中心位置
７  ＥＣＵ
８  燃料噴射制御部
９ａ  クランク角センサ（バルブ開閉状態検出部）
９ｂ  カム角センサ（バルブ開閉状態検出部）
１０  内燃機関
１６  燃焼室
３０  燃料噴射装置
【図１】
2016037896.tif 000003
【図２】
2016037896.tif 000004
【図３】
2016037896.tif 000005