(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管と、気筒のポート近傍の前記吸気管内に配置され、約７０μｍ以下の粒径の燃料に微粒化して噴射する燃料噴射手段と、噴射された燃料と前記吸気管の内壁面との間に空気流層を生成する空気流層生成手段と、を備えている内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記空気流層生成手段は、板形状であって吸気管に備えられ、前記吸気管を流れ方向に２つの空気通路に分割し、その一方の空気通路を空気流層生成通路とし、他方の空気通路をメイン空気通路とし、前記空気流層生成通路は前記ポート近傍から下流の吸気管の内壁面に燃料を付着させないように燃料と前記吸気管の内壁面との間に空気流層を生成し、
前記燃料噴射手段の噴口は、前記メイン空気通路内に突出していることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記空気流層生成手段は、前記吸気管内の前記燃料噴射手段の上流、もしくは、上流から下流に掛けてのいずれかに配置されてい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】
前記空気流層生成通路は、上流側が空気を取り込むべく下流側よりも通路面積を大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記メイン空気通路には、空気量制御弁が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置と、吸気弁、排気弁、点火プラグ、燃焼室、及びピストンとを有する気筒と、を備えた内燃機関であって、前記気筒は、前記空気流層と前記噴射燃料とが前記吸気弁を通過する位置で、前記空気流層と噴射燃料とを分離した状態で、前記空気流層を前記吸気弁の上部を通過させて前記燃焼室内に供給し、前記噴射燃料を前記吸気弁の下部を通過させて前記燃焼室に供給させることで、前記空気流層が前記排気弁側に渦を形成し、前記噴射燃料が前記吸気弁の下部側を通過して前記ピストン側に導かれ、前記燃焼室の中央部から上方に上昇して前記点火プラグの近傍に集まるように構成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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に、吸気ポートに配置された燃料噴射手段から噴射される燃料を、その下流の吸気管の内壁面に付着させないようにした内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境保護の気運の広がりと共に、自動車を取り巻く環境問題についての改善要求が一段と強化の一途を辿っており、そのため排気ガス規制や燃費規制等が行われて、内燃機関の排気ガス性能や燃費の向上を図ることが自動車の技術開発の命題となっている。内燃機関の分野においては、前記排気ガス規制や燃費規制等をクリアするべく、リーンバーンエンジン、ダイレクトインジェクションエンジン等の各種の内燃機関が提案されている。
【０００３】
前記ダイレクトインジェクションエンジンは、燃料を直接燃焼室に噴射することから前記排気ガス規制や燃費規制等に対応する内燃機関ではあるが、前記ピストンヘッドを特有の形状にすることが必要であるほか、燃料を直噴することから周辺デバイスを必要とする等、基本となる既存のベースエンジンに対する変更が多く必要となって、該内燃機関の製造コストが高くなるという面で問題がある。
【０００４】
このことから、内燃機関の各気筒の吸気ポート付近に燃料噴射弁を備えたマルチポイントインジェクションシステム（ＭＰＩ装置）を備えたリーンバーンエンジンの開発も注目されており、該内燃機関の燃焼の改善に関する研究が現在も続けられている。
【０００５】
該リーンバーンエンジンは、混合気をリーン化して燃焼させる内燃機関であり、該内燃機関は、前記の如く各気筒毎に備えられた燃料噴射弁から燃料噴射を行うマルチポイントインジェクションシステム（ＭＰＩ装置）化された燃料噴射方式を採用するものであって、吸気行程に同期した燃料噴射を行うことにより、混合気のリーン化を図る一方で、点火プラグ周りにのみ着火可能な濃い混合気を集めて、内燃機関の燃費の向上及び排気ガス性能の向上を図ることができるものである。
【０００６】
また、前記内燃機関の燃費及び排気ガス性能の向上を達成するためには、気筒内の混合気の質・形成状態の向上を図る必要があり、燃料噴射装置によって噴射する燃料の粒径は、約７０μｍ以下に微粒化することが必要であるとされている。
【０００７】
そして、前記の如きＭＰＩ装置を備えたリーンバーン内燃機関の燃焼の改善を図る技術としては、燃料噴射装置の噴口部を多孔化することで噴射燃料の粒径を微粒化するとともに、前記噴口部を前出し（ロングノズル化）して吸気ポートの中心部で燃料を噴射するもの等が各種提案されている（例えば、特開平１１−１３５８５号公報、特開平１１−１５９４２４号公報等参照）。
【０００８】
また、図１６に示したように、タンブル流を生成するために、吸気ポートを隔壁により分割し、該分割された一方から空気と燃料を混合し、内燃機関に供給するものも提案されている（特開平６−１５９２０３号公報参照）。
前記提案の技術は、いずれにしても吸気通路内の空気の流れの中に燃料を噴射し、内燃機関の燃焼室内に燃料を供給するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の技術は、吸気ポート、気筒等における噴射燃料の付着が排気ガス性能の悪化を招くことに鑑みて、いわゆる燃料ウエット性を解消するために、噴射燃料の粒径を微粒化、さらには噴口部の前出しを行って内燃機関の燃費及び排気ガス性能の向上を図ったものであるが、前記噴射燃料の粒径の微粒化を行うことは、該微粒化された噴射燃料が、通常の粒径の噴射燃料に比して質量が小さいことから、空気の流れの影響をより受けることで、その噴射流れの方向を偏向してしまい、空気の進行方向を中心に吸気管の内壁面に燃料が付着するという問題を依然として解消するに至っていない。
【００１０】
即ち、従来の燃料噴射装置は、図１７に示されているように、燃料噴射弁１から吸気管１８内の空気の流れの中に噴射された燃料の噴霧ａは、空気の進行方向に大きく偏向され、その結果として、燃料は吸気管１８の内壁面１８ａ付着することとなる。この付着する燃料の量は、吸気管１８の温度、燃料の粒径、空気の流速などによりきまる。
【００１１】
また、図１８に示されている燃料噴射装置は、燃料噴射弁１の噴霧粒径を細かくして、壁面への燃料付着を防止する目的で噴霧点を吸気弁に近づけた（ノズルを長くした）ものであるが、図１７と同様に吸気管内壁面１８ｂに燃料が付着することになる。
【００１２】
前記のように、従来の技術は、細くした燃料を、空気の流れに乗せること及び噴霧点を吸気弁に近づけて燃料付着期間を少なくすることについては示されているが、噴射された燃料を吸気管の内壁面に付着させない手段についての各別の配慮がなされていないものである。
【００１３】
そこで、本発明者は、ＭＰＩ装置化された燃料噴射方式における内燃機関が、その燃料の噴射において該噴射燃料が空気の流れの影響を受けて、空気の進行方向を中心に吸気管の内壁面に付着する問題を解消するための何等かの措置が必要であるとの新たな知見を得たものである。
【００１４】
本発明は、前記のような問題と新たな知見に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関のＭＰＩ装置化された燃料噴射装置において、気筒内の混合気の質・形成状態の向上を図るために、吸気管の内壁面に燃料が付着することを積極的に解消できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、基本的には、吸気管と、気筒のポート近傍の前記吸気管内に配置された燃料噴射手段とを備え、前記燃料噴射手段から噴射された燃料と前記吸気管の内壁面との間に前記噴射燃料を偏向させる空気流層を生成する空気流層生成手段を備えていることを特徴としている。
【００１６】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、噴射燃料を偏向させる空気流層を生成する空気流層生成手段を備えたことによって、燃料噴射手段から噴射された燃料が吸気管の内壁面への燃料付着するのを解消することができるものであり、その結果として、噴射した燃料を遅滞なく燃焼室に供給できるので、燃焼室内の実空燃比を早期に目標空燃比に実現することができるとともに、気筒内の混合気の質、形成状態の向上を図ることができるので、内燃機関の燃費の向上と排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の具体的態様は、前記空気流層生成手段が、前記吸気管内の前記燃料噴射手段の上流、下流、もしくは、上流から下流に掛けてのいずれかに配置されていることを特徴とし、前記空気流層生成手段により形成される空気流層生成通路が、上流側が空気を取り込むべく下流側よりも通路面積を大きく形成されていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の具体的態様は、前記空気流生成手段が、板形状であって、前記吸気管を流れ方向に２つの空気通路に分割し、その一方の空気通路を前記空気流層生成通路とし、他方の空気通路をメイン空気通路とすることを特徴とし、前記燃料噴射手段の噴口が、前記メイン空気通路内に位置していることを特徴としている。
更に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の他の具体的態様は、前記メイン空気通路には、空気量制御弁が配置されていることを特徴としている。
【００１９】
更にまた、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の更に他の具体的態様は、前記空気流生成手段が、前記吸気管をバイパスするバイパス管であって、該バイパス管を前記空気流層生成通路とすることを特徴とし、前記バイパス管が、前記吸気管内に配置されているスロットルバルブをバイパスしていることを特徴とし、前記バイパス管の空気流層生成通路には、空気流層制御弁が配置され、該空気流層制御弁は、アイドルコントロールバルブを兼ねていることを特徴としてしている。
【００２０】
更にまた、本発明のに係る前記燃料噴射装置を備えた内燃機関は、吸気弁、排気弁、点火プラグ、燃焼室、及びピストンとを有する気筒と、を備えたものであつて、前記気筒が、前記空気流層と前記噴射燃料とが前記吸気弁を通過する位置で、前記空気流層と噴射燃料とを分離した状態で、前記空気流層を前記吸気弁の上部を通過させて前記燃焼室内に供給し、前記噴射燃料を前記吸気弁の下部を通過させて前記燃焼室に供給させることで、前記空気流層が前記排気弁側に渦を形成し、前記噴射燃料が前記吸気弁の下部側を通過して前記ピストン側に導かれ、前記燃焼室の中央部から上方に上昇して前記点火プラグの近傍に集まるように構成されるていることを特徴としている。
【００２１】
前記の如く構成された本発明の燃料噴射装置を備えた内燃機関は、ＭＰＩの燃料噴射方式を採用するものであって、噴射燃料を偏向させる空気流層を生成する空気流層生成手段を備えた燃料噴射装置を用いたことによって、点火プラグの近傍に濃い混合気を形成することができるので、点火プラグの着火性を良くした状態とすることができ、リーンバーンエンジンを効率良く機能させる結果となって、内燃機関の燃費の向上と排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の燃料噴射装置１を備えたエンジン制御システムの全体構成を示したものである。内燃機関１００は、４気筒９、９…から成り、各気筒９、９…の吸気ポート付近に燃料噴射弁１，１・・・を備えたマルチポイントインジェクションシステム（ＭＰＩ装置）を備えたものである。
【００２３】
内燃機関１００の多弁式の各気筒９には、点火プラグ１２が配置されるとともに、吸気弁６と排気弁７と、気筒９内を往復動するピストン８とを備え、該気筒９内に燃焼室９ａを構成している。
各気筒９、９…には、前記吸気弁６及び排気弁７によってそれぞれ開閉される吸気管１８及び排気管１９が連接設置されており、前記吸気管１８は、二つの吸気ポートを有する分岐した吸気管として構成されている。
【００２４】
該吸気管１８には、その吸入端にエアクリーナ２０を備えると共にスロットルバルブ３を適宜位置に配置している。また、前記吸気管１８には、運転状態検出手段の一つであって、吸気の質量流量を計測する吸入空気量センサ２、及び前記スロットルバルブ３の開度を計測するスロットルセンサ４が各々の配置されている。
更に、内燃機関１００の冷却水温を計測する冷却水温センサ１４、及び、エンジン回転数を計測するクランク角センサ１３が各々の適宜位置に配置されている。
【００２５】
前記吸気管１８の上流部に設けられたエアクリーナ２０から流入された空気は、スロットルバルブ３で流量を調節された後、前記燃料噴射装置である燃料噴射弁（インジェクタ）１から所定の角度で噴射されたガソリンと混合されて各気筒９、９…に供給される。
前記気筒９、９…で燃焼した排ガスは、前記排気管１９を通じて触媒コンバータ（図示省略）に導かれ、浄化された後に排出される。排気管１９には、排ガス中の酸素濃度に比例して広域でかつリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ１７が適宜位置に配置されている。
【００２６】
一方、燃料タンク２１からの燃料は、燃料ポンプ２２によって吸引・加圧された後、プレッシャレギュレータ１５を備えた燃料管２３を通って前記インジェクタ１の燃料入口に導かれ、余分な燃料は、前記燃料タンク２１に戻されている。なお、燃料タンク２１から蒸発する燃料は、キャニスタ１６により大気中に放出されるのを抑制されて吸気管１８に導かれる。
【００２７】
前記吸入空気量センサ２から得られる吸入空気量を示す出力信号と、前記スロットルセンサ４からの出力信号と、冷却水温センサ１４、クランク角センサ１３、及び空燃比センサ１７等からの各出力信号は、エンジン制御装置（コントロールユニットＣ／Ｕ）１１に入力される。
【００２８】
該コントロールユニット１１は、車両の車体あるいはエンジンルーム内に配置され、前記種々のセンサから出力される内燃機関１００の運転状態を示す電気的な信号に基づいて、所定の演算処理を行ない、運転状態に最適な制御を行うべく、燃料を噴射供給する前記インジェクタ１の開閉、点火プラグ１２の駆動、及びアイドル時のエンジン回転数を目標回転数になるようにコントロールするアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣ）５の開閉を行う信号を各々出力するとともに、前記燃料ポンプ２２のほか、スワールコントロールバルブ駆動手段１０を制御する。前記コントロールユニット１１は、各気筒９、９…の吸気行程と燃料噴射のタイミングとを合わせて各気筒９毎に燃料を噴射を行うべく制御している。
【００２９】
そして、前記コントロールユニット１１の内部は、入出力インターフェイスとしてのＩ／Ｏ、演算処理装置ＭＰＵ、多数の制御プログラムを記憶させた記憶装置ＲＡＭ及びＲＯＭ、タイマーカウンター等により構成されている。
【００３０】
具体的には、前記コントロールユニット１１は、燃料噴射量設定手段と燃料噴射時期設定手段とを備え、前記燃料噴射量設定手段は、検出された吸入空気量及び設定された空燃比に基づいてインジェクタ１から気筒９に供給すべき要求燃料量を算出するとともに、該要求燃料量と、インジェクタ１の噴射量特性である流量傾斜及び無効噴射パルス幅とに基づいて要求噴射パルス幅（インジェクタ１の開弁時間）を演算し、その結果として、前記要求噴射パルス幅に基づいてインジェクタ１に該噴射パルスの時間分の開弁を行う。
【００３１】
また、燃料噴射時期設定手段は、吸入空気量及びエンジン回転数等に基づいてインジェクタ１の噴射時期を演算し、内燃機関１００の吸気行程に同期させるとともに、該吸気行程中の燃料噴射時期を後述する最適なタイミングに設定し、その結果として、該タイミングに基づいてインジェクタ１から燃料を噴射し、点火プラグ１２等を点火させる。更に、内燃機関の１００の性能によっては、冷却水温に応じて吸気行程噴射を選択したり、排気行程噴射を選択し、最適な燃料噴射を行っている。
【００３２】
図２は、本実施形態の前記インジェクタ１の縦断面図であり、該インジェクタ１は、通常の電磁式の噴射弁として構成され、弁体５０、燃料微粒化手段の一つであるスワーラ（燃料旋回素子swirler）５３、ソレノイドコイル５５、弁閉付勢ばね５６、プランジャロッド５７、噴口５２及びバルブシート面５１を有する弁本体５８等から構成され、コントロールユニット１１からの駆動信号に基づいてソレノイドコイル５５にパルスとして通電が行われると、プランジャロッド５７が、吸引されて弁体ガイド部５４ａ、５４ｂ間を移動し、前記プランジャロッド５７と一体の弁体５０が、バルブシート面５１から離れて噴口５２を開くように作動する。一方、通電が停止されると、プランジャロッド５７は、弁閉付勢ばね５６の付勢力によって移動し、弁体５０がバルブシート面５１と接触して噴口５２を閉じるものである。
【００３３】
前記スワーラ５３は、図３に示すように、該スワーラ５３の下面側に弁体５０に向う４本の燃料旋回溝５３ａ…を設け、向かい合う前記各燃料旋回溝５３ａが、同一直線上に配置されないように設けられるとともに、弁体５０に向って傾斜されるように構成され、スワーラ５３と弁本体５８との間を通ったインジェクタ１内の燃料が、燃料旋回溝５３ａ…を通って噴口５２に向って旋回し、気筒９に向けて二方向に微粒化されて噴射されることで、弁体５０の開弁初期から噴射燃料の粒径の微粒化を図っている。
【００３４】
次に、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の具体的な実施例について詳細に説明する。
図４は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の第一実施例を示したものである。図４のインジェクタ１は、図１８に示した形状と同じであり、該燃料噴射装置は、吸気管１８の内部に、インジェクタ１の上流側から下流側に向けて、図４に示すような板形状の空気案内部材（空気流層生成手段）３０を備えている。前記空気案内部材３０は、吸気管１８内を下部部分（メイン通路）１８ｄと上部部分（サブ通路）１８ｃとに分割し、上部部分（サブ通路、空気流層生成通路）１８ｃは、入り口の通路面積が下流側よりも大きくして空気を取り入れ易くしている。また。下流側に行くに連れて通路面積を絞ることで、空気流速を速める工夫を施している。吸気管１８内に空気案内部材３０を設けたことで、噴射された燃料と前記吸気管１８の内壁面との間に加速した空気の層が存在することとなり、インジェクタ１から噴射された燃料が、加速した空気によって吸気管１８の内壁面に付着させない状態となる。
【００３５】
図５は、前記第一実施例の燃料噴射装置の空気の流れと燃料の噴霧の流れを示したものである。インジェクタ１の噴霧ｂと吸気管１８の内壁面との間に空気の流れがあることから、図１８に示した従来例の内壁面１８ａ部分とは異なり、吸気管１８の内壁面１８ｂには、噴霧ｂの燃料は流れず、付着しないことが分かる。これは、メインの空気流量が少なくなることとも相俟って、その相乗効果によるものである。
【００３６】
図６は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の第二実施例を示したものである。吸気管１８の上部に設けられバイパス管の空気通路（空気流層生成通路）３１は、スロットルバルブ３をバイパスし、その入口３１ａは前記スロットルバルブ３の上流に位置しており、出口３１ｂは、インジェクタ１の下流に開口した形態としている。前記出口３１ｂから流れでる空気は、インジェクタ１から噴射される燃料と吸気管１８の内壁面との間に供給されるようになることから、前記噴射される燃料は、前記出口３１ｂから流れでる空気の層によりその噴射方向が妨げられて偏向させられて下流に運ばれることから、吸気管１８の内壁面１８ｂに付着することはない。
【００３７】
なお、図７は、前記バイパス管の空気通路３１の図６のＡ−Ａ断面を示したものである。この空気通路３１の形状は、円弧状に形成されているが、丸い形状でも四角形状でも良く、要は、廻りにある部品との干渉や吸気管１８の作り勝手等によって適宜決定することができるものである。
【００３８】
図８は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の第三実施例を示したものである。該第三実施例の燃料噴射装置は、インジェクタ１からの噴霧燃料と吸気管１８の内壁面１８ｂとの間に、空気をより積極的に導入するために、空気案内部材３０の下部のメイン通路１８ｄ側に空気量制御弁４０を設けたものである。絞り弁軸４１は、コントロールユニット１１からの信号に基づいてモータ等の駆動手段によって回転駆動制御されることで、空気量制御弁４０がその開閉量を調節され、最適空気量を得ることができるものである。 図９は、図８のＢ−Ｂ断面を示したもので、前記空気量制御弁４０の一形状例を示したものである。
【００３９】
図１０は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の第四実施例を示したものである。該第四実施例の燃料噴射装置は、図６に示した第二実施例の吸気管１８の上部に設けられた空気通路３１に空気流層制御弁５Ａを設けたものである。該空気通路３１によってアイドルスピードコントロールも兼ねるようにしたものである。なお、前記空気通路３１内に前記アイドルスピードコントロールバルブ５Ａを設ける場合には、図１に示した位置のアイドルスピードコントロールバルブ５を廃止することができる。
【００４０】
図１１は、本実施形態の燃料噴射装置を用いた場合における内燃機関の燃焼室内での噴射燃料と空気との流れの状態を示したものである。該図１１に示されているように、本実施形態の燃料噴射装置は、吸気管１８の内壁面とインジェクタ１から噴射された燃料との間に、積極的に空気を流して空気流層を形成させることによって、吸気弁６を通過する位置で、前記空気流層と噴射燃料とを分離した状態で燃焼室９ａに供給することができる。
【００４１】
前記空気流は、吸気弁６の上部を通過して燃焼室９ａ内に入り、前記噴射燃料は、前記吸気弁６の下部を通過して燃焼室９ａに入ることから、前記空気流は、排気弁７側に渦を形成するように流れる。一方、噴射燃料は、吸気弁６の下部側を通過してピストン８側に導かれるが、前記の如く前記空気流が排気弁７側に渦を形成していることから、前記燃焼室９ａ内の排気弁７側が前記空気の渦によって空気の壁ができていることから、前記燃焼室９ａの中央部から上方に上昇して、図１１に示したような噴射燃料流の挙動となり、該噴射燃料が点火プラグ１２の近傍に集まるような状態となる。
【００４２】
前記状態は、点火プラグ１２の近傍に濃い混合気を形成することができるので、点火プラグ１２の着火性を良くした状態となり、リーンバーンエンジンの機能を奏する結果となって、内燃機関の燃費の向上と排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【００４３】
図１２は、本実施形態の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置（図１７、図１８参照）とを、米国におけるＬＡ−４モードの代表点である部分負荷で、燃料噴射量をステップ的に変えた場合のおける排気管１８内での空燃比の変化の状態、即ち、空燃比の応答性を比較した結果を示したものである。
【００４４】
図１２から理解されるように、燃料噴射量をステップ的に変えたとき、空燃比は、従来の燃料噴射装置（改良前）は、緩やかに変化していたものが、本実施形態の燃料噴射装置は、急激に変化していることが確認できる。これは、噴射された燃料が、吸気管１８の壁面に付着することなく、気筒の燃焼室内に早く供給されることによって、燃焼室内の実空燃比が早く目標空燃比になることを意味しているものであることの証明である。
【００４５】
図１３は、前記図１２と同じく、部分負荷で空燃比を変化させたときの排気ガス成分の中のＨＣの状態を確認した結果を示したものである。従来（改良前）の燃料噴射装置に比べて、本実施形態の燃料噴射装置は、ＨＣの量を低減できることが確認できた。これは。気筒の燃焼室内における混合気の質及び形成状態が改善され、その結果として燃焼が良好になったことの証明である。
【００４６】
図１４は、本実施形態の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを、前記ＬＡ−４モードを走行したときのＨＣの排出量で比較し、その結果を示したものである。従来例（改良前）に比べて、本実施形態（改良後）は、ＨＣの排出量を２３％程度減少できることが確認できた。
【００４７】
また、図１５は、本実施形態の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを、前記ＬＡ−４モードでの燃費の比較結果を示したものである。従来例（改良前）に比べて、本実施形態（改良後）は、燃費を７％程度減少できることが確認できた。
【００４８】
以上、本発明の前記実施形態は、前記内燃機関の燃料噴射装置を前記構成としたことによって、次の機能を奏するものである。
（１）吸気管１８内に空気案内部材３０を設けることにより、インジェクタ１から噴射された燃料と吸気管１８の内壁面１８ｂとの間に空気の流れ（空気の層）を形成させることができることから、前記インジェクタ１から噴射された燃料が前記吸気管内壁面に付着することを防止できる。
【００４９】
（２）メイン通路に空気量制御弁４０を設け、該制御弁の駆動手段をコントロールユニット１１からの信号で制御することにより、空気の流れ（空気の層）を積極的に形成させることができるので、吸気管１８の形状等に基づく空気の流れ（空気の層）の不具合を容易に解決できる。
【００５０】
（３）吸気管１８内に前記空気案内部材３０を設けることができない場合は、スロットルバルブ３をバイパスする空気通路３１を別途設けて、該空気通路３１を介して空気を供給するようにし、インジェクタ１の下流側に前記空気通路３１の出口３１ｂを開口するようにしたので、インジェクタ１の下流側で噴射された燃料と吸気管１８の内壁面との間に空気の流れ（空気の層）を形成させることができることから、前記インジェクタ１から噴射された燃料が前記吸気管１８の内壁面１８ｂに付着することが防止できる。
【００５１】
（４）前記バイパスした空気通路３１にアイドルスピードコントロールバルブ５を設けたので、コントロールユニット１１からの信号で、前記空気の流れ（空気の層）を制御できると共に、アイドルコントロールもすることができる。
【００５２】
（５）インジェクタ１から噴射された燃料と吸気管１８の内壁面１８ｂとの間に空気を流すことにより、吸気弁６の上部から空気を、又、下部から燃料を気筒の燃焼室内に供給することができることから、気筒内の混合気の質、及び形成状態を改善できること、即ち燃焼室内の燃焼を改善でき、内燃機関の燃費の向上と排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、前記実施形態では、吸入空気量センサ２から検出された吸入空気量から要求燃料量を演算しているが、圧力センサから検出された吸気管圧力から要求燃料量を演算してもよい。
【００５４】
また、前記吸気管１７は、二つの吸気ポートを有する分岐した吸気管として構成され、前記ロングノズル化されたインジェクタ１は、微粒化した燃料を気筒９に向けて二方向に噴射しているが、一方向に噴射するインジェクタでも前記と同様な効果が得られる。
【００５５】
更に、一方向に噴射するインジェクタ（実線で示す。）が前記二つの吸気ポートのうち片側のポートにのみ燃料を噴射しても前記と同様、燃料付着を防止する観点からは効果が得られる。
以上は、インジェクタ１を吸気管１８に配置したものであるが、エンジンのヘッドに配置しても、上記説明した構成とすることで同じ効果が得られるものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、ＭＰＩ化された燃料噴射装置において、インジェクタ１から噴射された燃料の吸気管１８の内壁面への付着を解消して、燃焼室内の実空燃比を早期に目標空燃比に実現することができるとともに、気筒内の混合気の質・形成状態の向上を図ることができるので、内燃機関の燃費の向上と排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の内燃機関の燃料噴射装置を備えた内燃機関システムの全体構成図。
【図２】図１の燃料噴射装置のインジェクタの縦断面図。
【図３】図２のインジェクタのスワラーの形状を示す図。
【図４】図１の燃料噴射装置の第一実施例を示す図
【図５】図４の燃料噴射装置の第一実施例の燃料と空気の流れの状態を示す図。
【図６】図１の燃料噴射装置の第二実施例を示す図。
【図７】図６の第二実施例のＡ−Ａ断面図。
【図８】図１の燃料噴射装置の第三実施例を示す図。
【図９】図８の第三実施例のＢ−Ｂ断面図。
【図１０】図１の燃料噴射装置の第四実施例を示す図。
【図１１】図４の燃料噴射装置の第一実施例の燃料噴射装置を用いた場合における内燃機関の燃焼室内での噴射燃料と空気との流れの状態を示す図。
【図１２】図１の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置との空燃比の応答性を比較した図。
【図１３】図１の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置との空燃比の変化とＨＣの量とを比較した図。
【図１４】図１の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを、ＬＡ−４モードで走行したときのＨＣの排出量の比較した図。
【図１５】図１の燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを、ＬＡ−４モードで、燃費の比較をした図。
【図１６】従来の燃料噴射装置のインジェクタの燃料噴霧流と空気の流れを示す図。
【図１７】従来の他の燃料噴射装置のインジェクタの燃料噴霧流と空気の流れを示す図。
【図１８】従来の更に他の燃料噴射装置のインジェクタの燃料噴霧流と空気の流れを示す図。
【符号の説明】
１     インジェクタ（燃料噴射手段）
２      吸気量センサ（運転状態検出手段）
３      スロットルバルブ
５      アイドルスピードコントロールバルブ
５Ａ    空気流層制御弁（アイドルスピードコントロールバルブ）
９      気筒
９ａ    燃焼室
１１    エンジン制御装置（コントロールユニット）
１３    クランク角センサ（運転状態検出手段）
１８    吸気管
１８ａ  壁面
１８ｂ  壁面
１８ｃ  サブ通路（空気流層生成通路）
１８ｄ  メイン通路
３０    空気案内部材（空気流層生成手段）
３１    バイパス管（空気流層生成手段）
４０    空気量制御弁
５０    弁体
５２    噴口部
５３    燃料微粒化手段（スワーラ）
５８    弁本体部
１００  内燃機関
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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