(57)【要約】【課題】ピストン冠面に付着して点火直前まで残留する付着燃料を低減することの可能な燃料噴射装置を提案する。【解決手段】運転状況に応じて複数の吸気弁１，２のうちのいずれかを停止させる吸気弁部分停止制御を実行する直噴式内燃機関の燃料噴射装置において、点火プラグ近辺に向けた噴霧及びピストン冠面に向けた噴霧を形成する複数の噴口１０を有し、該複数の噴口１０のうち、少なくとも、吸気弁部分停止制御中に動作させる吸気弁１の下方のピストン冠面６へ向けて噴霧を形成する噴口１０ｃについて、他の噴口１０ａ，１０ｂよりも口径を小さくした燃料噴射装置を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状況に応じて複数の吸気弁のうちのいずれかを停止させる吸気弁部分停止制御を実行する直噴式内燃機関の燃料噴射装置において、
点火プラグ近辺に向けた噴霧及びピストン冠面に向けた噴霧を形成する複数の噴口を有し、該複数の噴口のうち、少なくとも、吸気弁部分停止制御中に動作させる吸気弁の下方のピストン冠面へ向けて噴霧を形成する噴口について、他の噴口よりも口径を小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
複数設けられる噴口のうちの最下列に並ぶ噴口について、他の噴口よりも口径を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
運転状況に応じて複数の吸気弁のうちのいずれかを停止させる吸気弁部分停止制御を実行する直噴式内燃機関の燃料噴射装置において、
点火プラグ近辺に向けた噴霧及びピストン冠面に向けた噴霧を形成する複数の噴口がピラミッド形に配列され、該配列の最下列に並ぶ噴口のうち、少なくとも、吸気弁部分停止制御中に動作させる吸気弁の下方のピストン冠面へ向けて噴霧を形成する噴口について、他の噴口よりも口径を小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
前記他の噴口よりも口径を小さくした噴口は、前記最下列よりも上方へ配置をずらしてあることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記最下列に並んだ噴口全部について、他の噴口よりも口径を小さくしてあることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内に燃料を噴射する直噴式内燃機関の燃料噴射装置に関するもので、特に、複数の噴口を設けた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関において、燃焼室内へ燃料を直接噴射するようにした直噴式内燃機関が知られている。このような直噴式内燃機関では成層燃焼と均一燃焼とを使い分けて燃費向上を図っているが、その両方で都合良く混合気を形成できるように、複数の噴口を設けた燃料噴射装置を使用することが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この燃料噴射装置（サイドインジェクション）は、気筒の側部から横方向へ燃料を噴射するように、二つの吸気弁（４バルブ型の場合）の間に配設され、複数の噴口の配向によって、点火プラグ近辺へ向けての噴霧とピストン冠面へ向けて（斜め下向き）の噴霧とを形成する。つまり、燃焼室内へ向け多数の角度で燃料を噴射する。
【特許文献１】特開２００５−０９８１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一例として４バルブ型の直噴式内燃機関では、可変動弁機構を採用している場合、低負荷運転領域においてバルブリフトが小さくタンブルやスワールといった吸入空気の流動が弱くなるときに、二つの吸気弁の片方を停止させて一つだけ動作させる、吸気弁部分停止制御（片弁停止運転）を実行するものがある。この吸気弁部分停止制御を実行しているときに、上記のようにピストン冠面へ向かう噴霧を形成する噴口をもっている燃料噴射装置の場合、冠面上に付着した燃料が点火直前まで気化されずに残り、炭化水素（ＨＣ）の排出が増える懸念がある。これについて、図４を用いて説明する。
【０００５】
図４は、４バルブ型直噴式内燃機関の燃焼室を排気弁側から見た断面図であり、二つの吸気弁１，２の間の筒壁３に臨んだ燃料噴射装置４の複数の噴口５について、誇張して示してある。噴射口５は一例としてピラミッド形に並べられており、上側の３個が図示せぬ点火プラグ近辺へ向けて噴霧を形成する噴口５ａで、下側の４個がピストン冠面６へ向けて噴霧を形成する噴口５ｂである。
【０００６】
吸気弁部分停止制御中、図４Ａの吸気行程で、一方の吸気弁１が動作し、他方の吸気弁２は停止している。この吸気行程において噴口５から燃料が噴射されると、特に一番下の噴口５ｂから噴射された燃料が、図中“Ｆ”で示すようにピストン冠面６に付着する。続く図４Ｂの圧縮行程において、吸気弁部分停止制御により十分なスワール流（矢印）が形成されているけれども、動作吸気弁１下方の冠面６付近はスワール流の淀みにあたるため、この部分に付着燃料Ｆが多いと気化が促進されずに残ってしまう。
【０００７】
本発明はこのような背景に着目したもので、ピストン冠面に付着して点火直前まで残留する付着燃料を低減することの可能な燃料噴射装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、運転状況に応じて複数の吸気弁のうちのいずれかを停止させる吸気弁部分停止制御を実行する直噴式内燃機関の燃料噴射装置において、点火プラグ近辺に向けた噴霧及びピストン冠面に向けた噴霧を形成する複数の噴口を有し、該複数の噴口のうち、少なくとも、吸気弁部分停止制御中に動作させる吸気弁の下方のピストン冠面へ向けて噴霧を形成する噴口について、他の噴口よりも口径を小さくした燃料噴射装置を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
この提案に係る燃料噴射装置は、吸気弁部分停止制御中に動作させる吸気弁の下方のピストン冠面、つまりスワール流の淀みにあたる領域へ向けて噴霧を形成する噴口について、他の噴口よりも口径を小さくしている。これによって当該噴口から噴射される燃料の量が減り、ピストン冠面において比較的気化しにくい部分に付着する付着燃料の量を減少させることができる。したがって、点火直前まで残留する付着燃料を低減することができ、ＨＣの排出抑制に寄与することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜図３を参照して、燃料噴射装置の好適な実施形態を説明する。
図１は、４バルブ型直噴式内燃機関の燃焼室を排気弁側から見た断面図であり、図４同様に、二つの吸気弁１，２の間の筒壁３に臨んだ燃料噴射装置４の複数の噴口１０について、誇張して示してある。なお、各図共通の部分には同じ符号を付している。
【００１１】
噴口１０は一例として、成層燃焼と均一燃焼の両方に対応できるようにピラミッド形に配列されており、上側（頂点側）の３個が図示せぬ点火プラグ近辺へ向けて噴霧を形成する噴口１０ａで、下側の４個がピストン冠面６へ向けて噴霧を形成する噴口１０ｂ，１０ｃである。
【００１２】
吸気弁１，２は、可変動弁機構により駆動され、エンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）により、運転状況に応じて吸気弁部分停止制御、全弁制御（全吸気弁が動作）、スロットル制御が実行される。これら制御を切り換える運転状況は、回転速度Ｎｅと空気流量Ｑに従ってエンジンＥＣＵが判断する。そのマップの一例を図２に示している。図示の例では、低速回転で且つ低負荷の領域Ｘにおいて吸気弁部分停止制御、これより上の領域Ｙで全弁制御、さらに上の領域Ｚでスロットル制御が行われる。
【００１３】
吸気弁部分停止制御では、一方の吸気弁１が動作して吸気が行われ、他方の吸気弁２は開閉せずに停止（閉）している。そして、その動作吸気弁１のバルブリフトも小さくするように制御される。このような吸気弁部分停止制御中、図１Ａの吸気行程において動作吸気弁１が開き、噴口１０から燃料が噴射される。
【００１４】
この燃料噴射時、特に最下列に並ぶ噴口１０ｃから噴射された燃料が、図中“Ｆ”で示すようにピストン冠面６に付着する。しかし、本実施形態における噴射口１０では、ピラミッド形配列の最下列に並んでいる噴口１０ｃが両方とも、他の噴口１０ａ，１０ｂよりも口径が小さく形成されているので、当該噴口１０ｃによる燃料の噴射量は他の噴口１０ａ，１０ｂに比べて少なくなる。したがって、ピストン冠面６に付着する付着燃料Ｆの量は、図４の従来例に比べて少ない。
【００１５】
続く図１Ｂの圧縮行程において、上述したように、吸気弁部分停止制御により十分なスワール流（矢印）が形成されるが、動作吸気弁１の下方のピストン冠面６付近は、スワール流の淀みにあたる。しかし、本実施形態の燃料噴射装置によると、最下列に位置してピストン冠面６へ向け噴霧を形成する噴口１０ｃの口径が他よりも小さくしてあって、噴射する燃料の量が少なくなるようにしてあるので、スワール流の淀み部分に付着する付着燃料Ｆの量が減少する。
【００１６】
このように、ピストン冠面６において比較的気化しにくい部分に付着する付着燃料Ｆの量を減少させることができるので、点火直前まで残留する付着燃料が低減され、ＨＣの排出抑制につながる。
【００１７】
図１の例では、ピラミッド形配列の最下列に並ぶ噴口１０ｃについて、すべて口径を小さくしているが、この他にも、図３に示すような例がある。
図３Ａの例は、ピラミッド形配列の最下列に並ぶ噴口１０ｃのうち、動作吸気弁１の下方のピストン冠面６へ向けて噴霧を形成する噴口１０ｃを一つだけ、すなわち、最下列の図中左側に配置された噴口１０ｃだけを、小口径とした例である。スワール流の淀み部分の付着燃料Ｆが減ればよいので、この例でも効果を得ることができる。
【００１８】
図３Ｂの例は、ピラミッド形配列の最下列に並ぶ噴口１０ｃのすべてを小口径にすると共に、動作吸気弁１の下方のピストン冠面６へ向けて噴霧を形成する噴口１０ｃ、すなわち最下列の図中左側に配置された噴口１０ｃについて、最下列よりも上方へ配置をずらした例である。また、図３Ｃの例は、ピラミッド形配列の最下列に並ぶ噴口１０ｃのすべてを小口径にすると共に、これら小口径とした噴口１０ｃについて、最下列よりも上方へ配置をずらした例である。配置を上方へずらすことにより、ピストン冠面６に到達する燃料の量が減るので、付着燃料Ｆの量をより少なくすることができる。
【００１９】
図３Ｄの例は、ピラミッド形配列の最下列に、ピラミッドの底辺をなすように三つの噴口１０ｃを並べた例である。且つ本例の場合、図中右寄り、すなわち動作吸気弁１からより遠い方へ噴口１０ｃを寄せ、動作吸気弁１の下方のピストン冠面６へ向かう燃料の量が少なくなるようにしている。複数の噴口１０ｃは等間隔に並べてもよいが、このように片寄らせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る燃料噴射装置の噴口配列例を示した燃焼室の断面図。
【図２】吸気弁部分停止制御を実行する条件を例示したマップ。
【図３】他の噴口配列例を示した燃焼室の断面図。
【図４】従来の燃料噴射装置の噴口配列を示した燃焼室の断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１  吸気弁（動作弁）
２  吸気弁（停止弁）
３  筒壁
４  燃料噴射装置
６  ピストン冠面
１０（１０ａ〜１０ｃ）  噴口
Ｆ  付着燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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