(57)【要約】【課題】吸気ポートに配置される水噴射弁にデポジットが堆積することを抑制する。【解決手段】内燃機関１の吸気が流通する通路であって、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の低負荷領域において通路の断面積を小さくする開閉弁２４を備える第一通路２１と、内燃機関１の吸気が流通する通路であって、開閉弁２４を備えない第二通路２２と、開閉弁２４よりも吸気の流れの上流側の第一通路２１に配置され、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の高負荷領域において水を噴射する水噴射弁２５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気が流通する通路であって、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の低負荷領域において前記通路の断面積を小さくする開閉弁を備える第一通路と、
前記内燃機関の吸気が流通する通路であって、前記開閉弁を備えない第二通路と、
前記開閉弁よりも吸気の流れの上流側の前記第一通路に配置され、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の高負荷領域において水を噴射する水噴射弁と、
を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノッキングを抑制するために吸気ポートに水噴射弁を配置することが考えられている。例えば、スワールコントロールバルブと水噴射弁とを異なる吸気ポートに夫々配置することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０１０１６４号公報
【特許文献２】実開昭５９−１１４４４９号公報
【特許文献３】特開昭５８−０４８７１４号公報
【特許文献４】特開２０１１−２３１６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料室からの吹き戻しガスが水噴射弁に到達すると、水噴射弁にデポジットが堆積する虞がある。また、ＥＧＲガスやブローバイガスなどが水噴射弁よりも上流から流れてくることによっても、水噴射弁にデポジットが堆積する虞がある。そして、水噴射弁にデポジットが堆積すると、水噴射弁に詰まりが生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気ポートに配置される水噴射弁にデポジットが堆積することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、内燃機関の吸気が流通する通路であって、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の低負荷領域において前記通路の断面積を小さくする開閉弁を備える第一通路と、前記内燃機関の吸気が流通する通路であって、前記開閉弁を備えない第二通路と、前記開閉弁よりも吸気の流れの上流側の前記第一通路に配置され、機関回転速度及び機関負荷により定まる所定の高負荷領域において水を噴射する水噴射弁と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸気ポートに配置される水噴射弁にデポジットが堆積することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】内燃機関の運転領域と開閉弁の開閉状態との関係を示した図である。
【図３】内燃機関の運転領域と水噴射弁からの水噴射の状態と関係を示した図である。
【図４】内燃機関の運転領域と開閉弁を閉じる運転領域と水噴射を実施する運転領域と関係を示した図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す横断面図である。
【図６】実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１０】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を示す縦断面図である。内燃機関１は車両に搭載される。本実施例に係る内燃機関１は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの何れであってもよい。また、図１には１つの気筒２のみを記載しているが、内燃機関１は、複数の気筒２を有していてもよい。
【００１１】
内燃機関１のシリンダヘッド１０には、吸気ポート２０が形成されている。吸気ポート２０の気筒２側端部には、図示しない吸気弁が備わる。吸気ポート２０には、該吸気ポート２０を第一通路２１と第二通路２２とに分ける隔壁２３が設けられている。隔壁２３の上流側の端部には、第一通路２１の断面積を変更する開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４が開いているときには、吸気が第一通路２１及び第二通路２２を流通する。一方、開閉弁２４が全閉のときには、吸気が第一通路２１にほとんど流通せず、吸気のほとんどは第二通路２２を流通する。この開閉弁２４を開閉することにより、気筒２内のタンブル流の流速が調整される。また、開閉弁２４よりも吸気の流れ方向の上流側には、該第一通路２１内に水を噴射する水噴射弁２５が設けられている。
【００１２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。ＥＣＵ９０には、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ９１、および内燃機関１のクランクシャフトの回転角に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ９２が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ９０に入力される。ＥＣＵ９０は、アクセル開度センサ９１からの信号に基づいて、機関負荷を算出する。また、ＥＣＵ９０は、クランクポジションセンサ９２からの信号に基づいて、機関回転速度を算出する。一方、ＥＣＵ９０には、開閉弁２４及び水噴射弁２５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。
【００１３】
ＥＣＵ９０は、機関回転速度及び機関負荷（トルク）によって決まる運転領域に基づいて開閉弁２４を制御する。図２は、内燃機関１の運転領域と開閉弁２４の開閉状態との関係を示した図である。ハッチングを施したＲ１で示される領域は内燃機関１の吸入空気量が少ない運転領域である。内燃機関１の吸入空気量が少ない運転領域では、吸気の流速が遅くなるため、吸気の乱れが小さくなるので、燃料の燃焼速度が低下する虞がある。したがって本実施例では、Ｒ１で示される所定の低負荷領域では、開閉弁２４を全閉として第一通路２１に吸気が流れないようにしている。そうすると、第二通路２２を流通する吸気の速度が増加して、気筒２内に速度の高いタンブル流を発生させることができる。一方、図２のＲ１で示される領域よりもトルクの大きな領域であるＲ２では、内燃機関１の吸入空気量が多いために、吸気の流速が高い。このため、タンブル流の速度を高める必要はないので、開閉弁２４は全開としている。なお、本実施例においてはＲ１が、本発明における所定の低負荷領域に相当する。
【００１４】
また、図３は、内燃機関１の運転領域と水噴射弁２５からの水噴射の状態と関係を示した図である。Ｒ３で示される高負荷領域は、ＥＣＵ９０が水噴射弁２５からの水噴射を実施する運転領域である。Ｒ３で示される高負荷領域では、ノッキングが発生し易い。ノッキングが発生し得る領域で水噴射を実施することにより、気筒２内の温度を低下させるこ
とができるため、ノッキングの発生を抑制できる。また、Ｒ３よりもトルクの低い領域であるＲ４では、ノッキングが発生し難い領域のため、水噴射を実施する必要はない。なお、Ｒ５で示される領域では、燃焼が不安定となる虞がある領域であるため、水噴射を実施してはならない領域である。なお、本実施例においてはＲ３が、本発明における所定の高負荷領域に相当する。
【００１５】
図４は、内燃機関１の運転領域と開閉弁２４を閉じる運転領域Ｒ１と水噴射を実施する運転領域Ｒ３と関係を示した図である。図２に示した開閉弁２４を閉じる運転領域Ｒ１と、図３に示した水噴射を実施する運転領域Ｒ３とはほとんど重ならない。ここで、図１に示したように、本実施例では、第一通路２１に水噴射弁２５が設けられている。開閉弁２４が閉じられているときには、第一通路２１を吸気がほとんど流通しない。したがって、開閉弁２４が閉じられているときには、ＥＧＲガスやブローバイガスが水噴射弁２５に到達し難くなるため、これらに起因するデポジットが、水噴射弁２５に付着し難い。さらに、開閉弁２４が閉じられていると、気筒２からの吹き戻しガスが第一通路２１に流入することが抑制される。したがって、開閉弁２４が閉じられているときには、気筒２からの吹き戻しガスに起因するデポジットが、水噴射弁２５に付着し難い。このため、水噴射を実施していないときに水噴射弁２５にデポジットが堆積することを抑制できる。すなわち、水噴射弁２５からの水噴射を実施していないために水噴射弁２５にデポジットが付着し易くなる運転領域の中の広い領域（Ｒ１）において開閉弁２４が閉じられているため、水噴射弁２５にデポジットが堆積することを可及的に抑制できる。一方、水噴射弁２５から水噴射を実施しているときには、水噴射弁２５から高圧の水が噴射されるため、水噴射弁２５の噴孔付近にはデポジットが付着し難い。したがって、水噴射弁２５から水噴射を実施している場合には、開閉弁２４を開いていてもデポジットの付着は抑制される。
【００１６】
以上説明したように本実施例によれば、水噴射弁２５を第一通路２１に設けることにより、水噴射弁２５から水噴射が実施されるときには、開閉弁２４が開いているために、気筒２に水を好適に供給することができる。一方、水噴射弁２５からの水噴射を実施していない運転領域の中のほとんどの領域において開閉弁２４が閉じられているため、水噴射弁２５にデポジットが付着することを抑制できる。したがって、水噴射弁２５にデポジットが堆積することを抑制できるため、水噴射弁２５に詰まりが発生することを抑制できる。
【００１７】
＜実施例２＞
実施例１では、１つの吸気ポートを２つの通路に分けて、一方の通路のみに吸気を流通させることによってタンブル流を発生させているが、本実施例では、２つの吸気ポートを備えており、一方の吸気ポートのみに吸気を流通させることによってスワール流を発生させる。
【００１８】
ここで、図５は、本実施例に係る内燃機関５０の概略構成を示す横断面図である。また、図６は、本実施例に係る内燃機関５０の概略構成を示す縦断面図である。内燃機関５０は車両に搭載される。本実施例に係る内燃機関５０は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの何れであってもよい。また、図５及び図６には１つの気筒２のみを記載しているが、内燃機関５０は、複数の気筒２を有していてもよい。
【００１９】
内燃機関５０には、吸気ポート１２０が形成されている。吸気ポート１２０は、第一通路１２１と第二通路１２２とに分岐して気筒２に接続される。各気筒２には、吸気弁１２６及び排気弁１２７（共に図６では図示省略）が夫々２つ設けられており、第一通路１２１及び第二通路１２２は、夫々吸気弁１２６により開閉される。第一通路１２１には、該第一通路１２１の断面積を調整する開閉弁１２４が設けられている。開閉弁１２４よりも吸気の流れの上流側には、第一通路１２１内に水を噴射する水噴射弁１２５が設けられている。開閉弁１２４及び水噴射弁１２５はＥＣＵ９０により制御される。その他の装置等
は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００２０】
ＥＣＵ９０は、機関回転速度及び機関負荷（トルク）によって決まる運転領域に基づいて開閉弁１２４を制御する。本実施例に係る開閉弁１２４を開く運転領域及び閉じる運転領域は、実施例１に係る開閉弁２４を開く運転領域及び閉じる運転領域と同様に考えることができる。したがって、図２のＲ１は開閉弁１２４を閉じる領域であり、Ｒ２は開閉弁１２４を開く領域といえる。また、図３のＲ３は水噴射弁１２５から水噴射を実施する領域であり、Ｒ４，Ｒ５は水噴射を実施しない領域といえる。
【００２１】
したがって、本実施例においても、開閉弁１２４を閉じる運転領域Ｒ１と、水噴射弁１２５から水噴射を実施する運転領域Ｒ３とはほとんど重ならない。ここで、図５及び図６に示したように、本実施例では、第一通路１２１に水噴射弁１２５が設けられている。開閉弁１２４が閉じられているときには、第一通路１２１を吸気がほとんど流通しない。したがって、開閉弁１２４が閉じられているときには、ＥＧＲガスやブローバイガスが水噴射弁１２５に到達し難くなるため、これらに起因するデポジットが、水噴射弁１２５に付着し難い。さらに、開閉弁１２４が閉じられていると、気筒２からの吹き戻しガスが第一通路１２１に流入することが抑制される。したがって、開閉弁１２４が閉じられているときには、気筒２からの吹き戻しガスに起因するデポジットが、水噴射弁１２５に付着し難い。このため、水噴射を実施していないときに水噴射弁１２５にデポジットが堆積することを抑制できる。すなわち、水噴射弁１２５からの水噴射を実施していないために水噴射弁１２５にデポジットが付着し易くなる運転領域の中の広い領域（Ｒ１）において開閉弁１２４が閉じられているため、水噴射弁１２５にデポジットが堆積することを可及的に抑制できる。一方、水噴射弁１２５から水噴射を実施しているときには、水噴射弁１２５から高圧の水が噴射されるため、水噴射弁１２５の噴孔付近にはデポジットが付着し難い。したがって、水噴射弁１２５から水噴射を実施している場合には、開閉弁１２４を開いていてもデポジットの付着は抑制される。
【００２２】
以上説明したように本実施例によれば、水噴射弁１２５を第一通路１２１に設けることにより、水噴射弁１２５から水噴射が実施されるときには、開閉弁１２４が開いているために、気筒２に水を好適に供給することができる。一方、水噴射弁１２５からの水噴射を実施していない運転領域の中のほとんどの領域において開閉弁１２４が閉じられているため、水噴射弁１２５にデポジットが付着することを抑制できる。したがって、水噴射弁１２５にデポジットが堆積することを抑制できるため、水噴射弁１２５に詰まりが発生することを抑制できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  内燃機関
２  気筒
１０  シリンダヘッド
２０  吸気ポート
２１  第一通路
２２  第二通路
２３  隔壁
２４  開閉弁
２５  水噴射弁
９０  ＥＣＵ
９１  アクセル開度センサ
９２  クランクポジションセンサ
【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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