(57)【要約】【課題】燃料噴霧によりタンブル流を確実に強化できる筒内噴射エンジンを提供する。【解決手段】燃焼室内のタンブル流が強化されるように、燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁４０Ｃ，４０Ｓを複数備え、複数の噴霧用噴射弁４０Ｃ，４０Ｓからそれぞれ噴射された燃料噴霧ＦＣ，ＦＳのボア２０に衝突する高さが略同じになるように、複数の噴霧用噴射弁４０Ｃ，４０Ｓの噴射方向がそれぞれ設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内のタンブル流が強化されるように、複数の噴射方向へ燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁を備え、
前記複数の噴射方向に噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、前記複数の噴射方向が設定されている、
ことを特徴とする筒内噴射エンジン。
【請求項２】
燃焼室内のタンブル流が強化されるように、燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁を複数備え、
前記複数の噴霧用噴射弁からそれぞれ噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、前記複数の噴霧用噴射弁の噴射方向がそれぞれ設定されている、
ことを特徴とする筒内噴射エンジン。
【請求項３】
複数の噴霧用噴射弁のうち、噴霧を噴射させる噴霧用噴射弁をエンジン回転数に応じて選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射エンジン。
【請求項４】
エンジン回転数が比較的低い領域においては、吸気ポートからの吸気時間に対する燃料噴霧の噴射時間の割合を高めるために、前記複数の噴霧用噴射弁から、噴霧を噴射させる噴霧用噴射弁を削減する、
ことを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射エンジン。
【請求項５】
エンジン回転数が比較的高い領域においては、燃料噴霧が吸気弁に付着するのを抑制すべく、前記複数の噴霧用噴射弁のうち、吸気弁近傍に配置された噴霧用噴射弁からの燃料噴霧の噴射を選択的に停止させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射エンジン。
【請求項６】
選択した前記噴霧用噴射弁からの燃料噴霧の噴射を停止させる際に、吸気弁のリフト量に応じて、燃料噴霧の噴射を停止させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の筒内噴射エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に燃料噴霧を直接噴射する筒内噴射エンジンにおいては、ノッキングを防ぐ等の観点から、吸気行程で形成されるタンブル流の強化を図るために、タンブル強化用の部分遮断弁を吸気ポートに設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、タンブル流の強化の方法としては、複数の噴射方向へ燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁をシリンダの中心部に設ける、あるいは、シリンダの中心部及び吸気バルブと排気バルブとの間に噴霧用噴射弁を設け、燃料噴霧の噴射0によりタンブル流を強化することも可能である。
しかしながら、複数の噴射方向へ燃料噴霧を噴射した場合、各燃料噴霧同士が干渉し、逆にタンブル流を弱めてしまう可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、燃料噴霧によりタンブル流を確実に強化できる筒内噴射エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一の観点に係る筒内噴射エンジンは、燃焼室内のタンブル流が強化されるように、複数の噴射方向へ燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁を備え、前記複数の噴射方向に噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、前記複数の噴射方向が設定されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、複数の噴射方向に噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、複数の噴射方向を設定することにより、噴霧用噴射弁から複数の噴射方向にそれぞれ噴射された燃料噴霧により形成される各渦流の中心が略一致するので、各燃料噴霧同士の干渉が抑制され、燃焼室内のタンブル流を確実に強化できる。
【０００６】
本発明の他の観点に係る筒内噴射エンジンは、燃焼室内のタンブル流が強化されるように、燃料噴霧を噴射する噴霧用噴射弁を複数備え、前記複数の噴霧用噴射弁からそれぞれ噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、前記複数の噴霧用噴射弁の噴射方向がそれぞれ設定されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、複数の噴霧用噴射弁からそれぞれ噴射された燃料噴霧のボアに衝突する高さが略同じになるように、複数の噴霧用噴射弁の噴射方向をそれぞれ設定することにより、各噴霧用噴射弁から複数の噴射方向にそれぞれ噴射された燃料噴霧により形成される各渦流の中心が略一致するので、各燃料噴霧同士の干渉が抑制され、燃焼室内のタンブル流を確実に強化できる。
【０００７】
上記構成において、複数の噴霧用噴射弁のうち、噴霧を噴射させる噴霧用噴射弁をエンジン回転数に応じて選択する、構成を採用できる。
この構成によれば、エンジン回転数に応じてタンブル流の強化を最適化できる。
【０００８】
上記構成において、エンジン回転数が比較的低い領域においては、吸気ポートからの吸気時間に対する燃料噴霧の噴射時間の割合を高めるために、前記複数の噴霧用噴射弁から、噴霧を噴射させる噴霧用噴射弁を削減する、構成を採用できる。
この構成によれば、吸気時間に対する燃料噴霧の噴射時間の割合を高めることにより、燃料噴霧の噴射時間を確保できるので、タンブル流を確実に強化できる。
【０００９】
上記構成において、エンジン回転数が比較的高い領域においては、燃料噴霧が吸気弁に付着するのを抑制すべく、前記複数の噴霧用噴射弁のうち、吸気弁近傍に配置された噴霧用噴射弁からの燃料噴霧の噴射を選択的に停止させる、構成を採用できる。
この構成によれば、高回転数領域では、吸気ポートからの吸気流が強くなり、吸気弁のいわゆる傘表に燃料噴霧が引き込まれて付着し、スモークが発生しやすくなるが、複数の噴霧用噴射弁のうち、吸気弁近傍に配置された噴霧用噴射弁からの燃料噴霧の噴射を選択的に停止させることにより、吸気弁への燃料噴霧の付着を抑制できる。
【００１０】
上記構成において、選択した前記噴霧用噴射弁からの燃料噴霧の噴射を停止させる際に、吸気弁のリフト量に応じて、燃料噴霧の噴射を停止させる、構成を採用できる。
この構成によれば、吸気弁のリフト量に応じて、吸気ポートからの吸気流の強さが変化するので、吸気弁のリフト量が所定量よりも大きくなった場合に燃料噴霧の噴射を停止させることで、吸気弁への燃料噴霧の付着を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料噴霧によりタンブル流を確実に強化できる筒内噴射エンジンが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は本発明の筒内噴射エンジンの一実施形態を示す図であって、図１は筒内噴射エンジンのシリンダの中心軸線方向の断面図、図２はシリンダを上方から見た図である。
エンジン１０は、図１に示すように、ガソリン等の燃料噴霧Ｆを複数の燃料噴射弁４０から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ１３によって着火させる型式のものである。燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１５には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１７および排気ポート１５を開閉する排気弁１８を含む動弁機構が設けられている。燃焼室１２は、ボア２０に嵌合するピストン２１により画定されている。
【００１３】
複数の燃料噴射弁４０は、例えば、ファン状の燃料噴霧Ｆを噴射するスリットインジェクタで構成され、図２に示すように、シリンダの中心部に配置されたセンター燃料噴射弁４０Ｃと、隣り合う吸気弁１７と排気弁１８との間にそれぞれは位置された２つのサイド燃料噴射弁４０Ｓから構成されている。センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓは、図１に示すような燃焼室１２内にタンブル流ＴＦが強化されるようにファン状の燃料噴霧ＦＳ，ＦＣをそれぞれ噴射する。
【００１４】
ここで、センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓの噴射方向は、図２に示すように、それぞれ、燃料噴霧ＦＳ，ＦＣのボア２０に衝突する高さが略同じになるように、センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓの噴射方向がそれぞれ設定されている。
具体的には、センター燃料噴射弁４０Ｃの水平方向に対する噴射角をθａ、サイド燃料噴射弁４０Ｓの水平方向に対する噴射角をθｂとすると、噴射角θａと
噴射角θｂとが次式（１）を満たすように、センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓの噴射方向が設定される。
【００１５】
Ｒ・ｔａｎθａ≒ｒ・ｔａｎθｂ  …（１）
尚、Ｒは、ボア半径。
【００１６】
センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓの噴射方向を上記のように設定することにより、センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓから３つの噴射方向にそれぞれ噴射された燃料噴霧ＦＣ，ＦＳにより形成される各渦流の中心が略一致するので、各燃料噴霧ＦＣ，ＦＳ同士の干渉が抑制され、燃焼室１２内のタンブル流を確実に強化できる。
【００１７】
吸気ポート１４から燃焼室１２内に供給される空気は、燃料噴射弁４０から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成し、点火プラグ１３の火花により着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが排気ポート１５を通じて排出され、図示しない排気管に設けられた三元触媒を通って大気中に排出される。
【００１８】
制御手段としてのＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等のハードウエアと所要のソフトウエアで構成され、エンジン１０を制御する。具体的には、入力インタフェース等から各種信号を受け、出力インタフェースから電気配線を介して信号を、燃料噴射弁４０、図示しないイグニッションコイル等に出力して、これらの作動を制御するようになっている。
【００１９】
次に、エンジン１０のＥＣＵ５０による噴射弁制御の一例について図３に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図３の処理は吸気行程において実行される。
先ず、ＥＣＵ５０は、図示しないクランク角センサからの信号等に基づいてエンジン回転数を検出し（ステップＳ１）、次いで、検出したエンジン回転数が低中回転数領域（例えば、４０００ｒｐｍ以下）かを判断する（ステップＳ２）。
【００２０】
検出したエンジン回転数が低中回転数領域の場合には、センター燃料噴射弁４０Ｃからの燃料噴霧ＦＣの噴射を停止させる（ステップＳ３）。
ここで、例えば、４０００ｒｐｍ以下のエンジン回転数が低中回転数領域、特に、低負荷（例えば、最大トルクの1／２以下）の場合、燃料噴霧の噴射量が高回転領域に比べて少なく、エンジンの1回転に要する時間も高回転領域に比べて短くない。このため、センター燃料噴射弁４０Ｃ及びサイド燃料噴射弁４０Ｓの全てを使用して燃料噴霧を噴射すると、必要な噴射量の燃料噴霧を噴射するのに必要な噴射時間が非常に短くなる。噴射時間が非常に短くなると、上記したタンブル流ＴＦを燃料噴霧の噴射により強化することができない。
【００２１】
本実施形態では、ステップ３に示したように、センター燃料噴射弁４０Ｃからの燃料噴霧ＦＣの噴射を停止させることで、噴射時間の延長化を図り、タンブル流ＴＦの強化を確保する。すなわち、センター燃料噴射弁４０Ｃを停止させることで、サイド燃料噴射弁４０Ｓの噴射時間を延長化させ、吸気ポートからの吸気時間に対する燃料噴霧の噴射時間の割合を高める。尚、本実施形態では、燃焼室１２内の燃料の均質性の観点から、対称な位置に配置されたサイド燃料噴射弁４０Ｓのみを作動させる構成としたが、均質性を多少犠牲にできる場合には、任意の燃料噴射弁を選択できる。
【００２２】
ステップＳ２において、検出したエンジン回転数が低中回転数領域ではなく、高回転領域（例えば、４０００ｒｐｍ以上）の場合には、吸気弁１７のリフト量が最大リフト量の１／２以上かを判断する（ステップＳ４）。
【００２３】
ここで、高回転領域になると、吸気ポート１４からの吸気流が非常に強くなり、例えば、図４に示すように、吸気弁１７のリフト量が増加していくと、吸気弁１７の傘表１７ｆ付近が負圧となり、吸気弁１７の近傍に配置されたサイド燃料噴射弁４０Ｓから噴射される噴霧ＦＳが、吸気弁１７の傘表１７ｆに向けて引き込まれてこれに付着しやすくなる。吸気弁１７の傘表１７ｆに燃料が付着すると、スモークの発生原因となる。
【００２４】
本実施形態では、吸気弁１７のリフト量が最大リフト量の例えば、１／２以上となった場合には、吸気弁１７の傘表１７ｆに燃料が付着しやすいと判断し、燃料噴霧ＦＳが吸気弁１７に付着するのを抑制すべく、吸気弁１７近傍に配置されたサイド燃料噴射弁４０Ｓからの燃料噴霧ＦＳの噴射を選択的に停止させる（ステップＳ５）。
尚、高回転領域では、吸気流が十分に強いため、燃焼室１２内のタンブル流は十分に強化されている。
【００２５】
図５は、本発明の筒内噴射エンジンの他の実施形態を示す図であって、筒内噴射エンジンのシリンダの中心軸線方向の断面図である。尚、図５において上記実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
本実施形態では、単一の燃料噴射弁４００をシリンダの中心部に備えており、この燃料噴射弁４００は、図示しない複数（３つ）のスリット噴孔を備え、複数方向（３方向）に燃料噴霧を噴射可能となっている。尚、両側の燃料噴霧ＦＳは、中央の燃料噴霧ＦＣに関して対称な位置となっている。
【００２６】
燃料噴射弁４００の３つの噴射方向は、図５に示すように、噴射された燃料噴霧ＦＣ，ＦＳのボア２０に衝突する高さが略同じになるように設定されている。すなわち、中央の燃料噴霧ＦＣの水平方向に対する噴射角をθａ、両側の燃料噴霧ＦＳの水平方向に対する噴射角をθｂとすると、上記（１）式を満たすように燃料噴射弁４００の３つの噴射方向は設定されている。
これにより、燃料噴霧ＦＣ，ＦＳにより形成される各渦流の中心が略一致するので、各燃料噴霧ＦＣ，ＦＳ同士の干渉が抑制され、燃焼室１２内のタンブル流を確実に強化できる。
【００２７】
上記実施形態では、３つの燃料噴射弁を設けた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、さらに多くの燃料噴射弁を備える場合にも本発明を適用できる。
また、上記実施形態では、３つの噴射方向に燃料噴霧を噴射可能な燃料噴射弁について説明したが、これに限定されるわけではなく、さらに多くの噴射方向に噴射可能な燃料噴射弁を備える場合にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の筒内噴射エンジンの一実施形態を示す図であって、筒内噴射エンジンのシリンダの中心軸線方向の断面図である。
【図２】及び図２は本発明の筒内噴射エンジンの一実施形態を示す図であって、シリンダを上方から見た図である。
【図３】エンジン１０のＥＣＵ５０による噴射弁制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】高回転領域において燃料噴霧が吸気弁の傘表に付着する様子を示す図である。
【図５】本発明の筒内噴射エンジンの他の実施形態を示す図であって、筒内噴射エンジンのシリンダの中心軸線方向の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…エンジン
１２…燃焼室
１３…点火プラグ
１４…吸気ポート
１５…排気ポート
１７…吸気弁
１８…排気弁
２０…ボア
５０…ＥＣＵ
４０…燃料噴射弁
４０Ｓ…サイド燃料噴射弁
４０Ｃ…センター燃料噴射弁
ＦＳ，ＦＣ…燃料噴霧
【図１】
2009030517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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