JP2010096079A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合を揃えつつ、吸気弁に燃料が付着することを抑え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】同一の気筒2に開口する2つの吸気ポート3と、2つの吸気ポート3のいずれか一方の吸気弁5の最大リフト量を変更できる可変動弁機構7と、を備えた内燃機関1Aに適用され、2つの吸気ポート3のそれぞれに燃料噴射弁9、10が設けられた内燃機関1Aの燃料噴射装置8Aであって、最大リフト量が変更される吸気弁5a側の吸気ポート3に設けられた小噴射用燃料噴射弁9は、大噴射用燃料噴射弁10よりも小さい噴射率を有し、かつ気筒2までの距離が大噴射用燃料噴射弁10から気筒2までの距離よりも小さくなるように位置している。
【選択図】図1
【解決手段】同一の気筒2に開口する2つの吸気ポート3と、2つの吸気ポート3のいずれか一方の吸気弁5の最大リフト量を変更できる可変動弁機構7と、を備えた内燃機関1Aに適用され、2つの吸気ポート3のそれぞれに燃料噴射弁9、10が設けられた内燃機関1Aの燃料噴射装置8Aであって、最大リフト量が変更される吸気弁5a側の吸気ポート3に設けられた小噴射用燃料噴射弁9は、大噴射用燃料噴射弁10よりも小さい噴射率を有し、かつ気筒2までの距離が大噴射用燃料噴射弁10から気筒2までの距離よりも小さくなるように位置している。
【選択図】図1
Description
本発明は、同一の気筒に開口する2つの吸気ポートのそれぞれに噴射率の異なる燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。
燃費向上や燃焼促進などのために、同一の気筒を開閉する2つの吸気弁のうち、一方の吸気弁の最大リフト量が他方の吸気弁の最大リフト量よりも小さくなるような状態で運転される内燃機関が周知である。また、内燃機関の燃料噴射装置として、同一の気筒に開口する2つの吸気ポートのそれぞれに噴射率の異なる燃料噴射弁を気筒までの距離が等しくなるように設け、燃料噴射弁の燃料の噴射量を吸気ポートの吸気量に応じて制御することにより、不完全燃焼を低減する装置が知られている(特許文献1)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2及び3が存在する。
特許文献1の装置では、気筒までの距離が互いに等しいことから各燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気ポート内に均一に分散するまでの期間に差が生じるので、各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合が不揃いになることがある。噴射時期や噴射期間を燃料噴射弁毎に制御することにより各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の混合度合を揃えることも可能であるが、燃料噴射弁の制御が複雑になる。また、上述した内燃機関に特許文献1の装置を適用した場合、最大リフト量が小さい吸気弁側の吸気ポートに噴射率の大きい燃料噴射弁から噴射された燃料が導かれると、その吸気弁に燃料が付着することがある。その結果、内燃機関の燃焼が不安定になるおそれがある。
そこで、本発明は、各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合を揃えつつ、吸気弁に燃料が付着することを抑え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。
本発明の燃料噴射装置は、同一の気筒に開口する2つの吸気ポートと、前記2つの吸気ポートのいずれか一方の吸気弁の最大リフト量を変更できる可変動弁機構と、を備えた内燃機関に適用され、前記2つの吸気ポートのそれぞれに燃料噴射弁が設けられた内燃機関の燃料噴射装置であって、最大リフト量が変更される吸気弁側の吸気ポートに設けられた一方の燃料噴射弁は、他方の燃料噴射弁よりも小さい噴射率を有し、かつ前記気筒までの距離が前記他方の燃料噴射弁から前記気筒までの距離よりも小さくなるように位置していることにより上述した課題を解決する(請求項1)。
本発明の燃料噴射装置によれば、噴射率の大きい燃料噴射弁から気筒までの距離が噴射率の小さい燃料噴射弁から気筒までの距離よりも大きいので、噴射率の大きい燃料噴射弁から噴射された燃料が気筒に到達するまでの期間が長くなり、その燃料噴射弁が設けられた吸気ポート内における混合度合が高められる。これにより、噴射時期や噴射期間を燃料噴射弁毎に制御しなくても各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合を揃えることができる。また、可変動弁機構により一方の吸気弁の最大リフト量が他方の吸気弁の最大リフト量よりも小さくされた状態で内燃機関が運転された場合でも、最大リフト量の小さい吸気弁側の吸気ポートに噴射率の小さい燃料噴射弁から噴射された燃料が導かれるので、その燃料が吸気弁に付着することを抑えることができる。よって、内燃機関の燃焼が不安定になる懸念を排除することができる。
本発明の一形態においては、前記一方の燃料噴射弁が設けられた吸気ポートの内径が、前記他方の燃料噴射弁が設けられた吸気ポートの内径よりも小さく形成され、前記一方の燃料噴射弁の噴霧角度は、前記他方の燃料噴射弁の噴霧角度よりも小さく設定されてもよい(請求項2)。この形態によれば、噴射率の大きい燃料噴射弁が設けられた吸気ポートの内径が大きく、かつ気筒までの距離が大きいので噴射率の大きい燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気ポートの半径方向に分散しやすくなる。従って、噴射率の大きい燃料噴射弁が設けられた吸気ポート内の燃料と空気との混合度合をさらに高めることができる。これにより、噴射率の大きい燃料噴射弁から気筒までの距離を大きくするだけでは吸気ポート内の燃料と空気との混合度合を調整しきれない場合でも、その燃料噴射弁の噴射率を落とすことなく対処できる。また、噴霧角度の大きい燃料噴射弁が設けられている吸気ポートの内径が大きく形成されているので、吸気ポートへの燃料の付着も抑えることができる。
以上に説明したように、本発明の燃料噴射装置によれば、噴射率の大きい燃料噴射弁から気筒までの距離が噴射率の小さい燃料噴射弁から気筒までの距離よりも大きいので、噴射率の大きい燃料噴射弁から噴射された燃料が気筒に到達するまでの期間が長くなり、その燃料噴射弁が設けられた吸気ポート内における混合度合が高められる。これにより、噴射時期や噴射期間を燃料噴射弁毎に制御しなくても各吸気ポートから気筒に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合を揃えることができる。また、可変動弁機構により一方の吸気弁の最大リフト量が他方の吸気弁の最大リフト量よりも小さくされた状態で内燃機関が運転された場合でも、最大リフト量の小さい吸気弁側の吸気ポートに噴射率の小さい燃料噴射弁から噴射された燃料が導かれるので、その燃料が吸気弁に付着することを抑えることができる。
(第1の形態)
図1は本発明の第1の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を示した図である。内燃機関1Aは、複数(図では1つのみ示す。)の気筒2と、各気筒2に2つずつ開口する吸気ポート3及び排気ポート4とを備えている。各吸気ポート3の内径は同じ程度の大きさに設定されている。吸気ポート3には、これを開閉する吸気弁5が、排気ポート4にはこれを開閉する排気弁6がそれぞれ設けられている。内燃機関1Aには、吸気弁5を開閉駆動するとともに一方の吸気弁(以下、可変吸気弁と呼ぶことがある。)5aの最大リフト量を変更できる可変動弁機構7がさらに設けられている。可変動弁機構7は周知の構成を持っているため詳細な図示説明を省略するが、可変動弁機構7は、カムに押されて回転するローラアームと一体回転し、かつ可変吸気弁5aを作動させる揺動アームを有しており、アクチュエータにて揺動アームの位相を変化させることにより可変吸気弁5aの最大リフト量が変更されるように構成されている。但し、可変動弁機構7は、電磁石を利用して電磁的に可変吸気弁5aの最大リフト量を変更できるように構成されていても構わない。
図1は本発明の第1の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を示した図である。内燃機関1Aは、複数(図では1つのみ示す。)の気筒2と、各気筒2に2つずつ開口する吸気ポート3及び排気ポート4とを備えている。各吸気ポート3の内径は同じ程度の大きさに設定されている。吸気ポート3には、これを開閉する吸気弁5が、排気ポート4にはこれを開閉する排気弁6がそれぞれ設けられている。内燃機関1Aには、吸気弁5を開閉駆動するとともに一方の吸気弁(以下、可変吸気弁と呼ぶことがある。)5aの最大リフト量を変更できる可変動弁機構7がさらに設けられている。可変動弁機構7は周知の構成を持っているため詳細な図示説明を省略するが、可変動弁機構7は、カムに押されて回転するローラアームと一体回転し、かつ可変吸気弁5aを作動させる揺動アームを有しており、アクチュエータにて揺動アームの位相を変化させることにより可変吸気弁5aの最大リフト量が変更されるように構成されている。但し、可変動弁機構7は、電磁石を利用して電磁的に可変吸気弁5aの最大リフト量を変更できるように構成されていても構わない。
燃料噴射装置8Aは、最大リフト量が変更される一方の吸気弁5a側の吸気ポート3に設けられた小噴射用燃料噴射弁9と、他方の吸気弁5b側の吸気ポート3に設けられた大噴射用燃料噴射弁10とを備えている。小噴射用燃料噴射弁9の噴射率(単位時間あたりの噴射量)は、大噴射用燃料噴射弁10の噴射率よりも小さく設定されており、これら噴射率は固定されている。各燃料噴射弁9、10の噴霧角度は同じ程度に設定されている。各燃料噴射弁9、10は、吸気の流れ方向にオフセットされており、小噴射用燃料噴射弁9から気筒2までの距離が大噴射用燃料噴射弁10から気筒2までの距離よりも小さくなるように配置されている。
可変動弁機構7及び燃料噴射弁9、10はエンジンコントロールユニット(ECU)11にて制御される。ECU11はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なROM、RAM等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。本発明に関連するセンサとしては、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ12と、機関回転数(回転速度)に応じた信号を出力するクランク角センサ13とが利用される。
図2は本発明のECU11が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1Aの運転中に所定の周期で繰り返し実行される。まず、ステップS1において、ECU11は内燃機関1Aの運転状態を取得する。ここでは、吸入空気量をエアフローメータ12の出力信号に基づいて、機関回転数をクランク角センサ13の出力信号に基づいてそれぞれ取得する。
ステップS2では、内燃機関1Aが高負荷状態であるか否かを判断する。この判断には、ステップS1で取得した吸入空気量が利用され、その吸入空気量が所定値を超えるか否かにより高負荷状態であるか否かを判断する。高負荷状態である場合はステップS3に進み、否定判断である場合はステップS5に進む。
ステップS3では、内燃機関1Aが始動時か否かを判断する。この判断には、ステップS1で取得した機関回転数が利用され、その機関回転数が所定値を超えるか否かにより始動時か否かを判断する。始動時である場合はステップS5に進み、否定判断である場合はステップS4に進む。
ステップS4では、通常制御を行う。通常制御では、可変吸気弁5aの最大リフト量が変更されず、内燃機関1Aの運転状態に応じて燃料噴射弁9、10が制御される。ステップS4の処理後、ECU10は今回のルーチンを終了する。
ステップS5では、可変吸気弁5aの最大リフト量が変更されるように可変動弁機構7を制御する。これにより、内燃機関1Aは、一方の吸気弁5aが休止する状態又は一方の吸気弁5aの最大リフト量が他方の吸気弁5bの最大リフト量よりも小さい状態で運転される。前者の状態の場合、ECU11は小噴射用燃料噴射弁9を停止する。後者の状態の場合、ECU11は小噴射用燃料噴射弁9側の吸気ポート3を流れる吸気量に基づいて小噴射用燃料噴射弁9を制御する。これにより、可変吸気弁5aの最大リフト量が小さくても、可変吸気弁5a側の吸気ポート3に小噴射用燃料噴射弁9から噴射された燃料が導かれるので、その燃料が可変吸気弁5aに付着することを抑えることができる。ステップS5の処理後、ECU11は今回のルーチンを終了する。
燃料噴射装置8Aにおいては、大噴射用燃料噴射弁10から気筒2までの距離が小噴射用燃料噴射弁9から気筒2までの距離よりも大きいので、大噴射用燃料噴射弁10から噴射された燃料が気筒2に到達するまでの期間が長くなり、大噴射用燃料噴射弁10が設けられた吸気ポート3内における混合度合が高められる。これにより、噴射時期や噴射期間を燃料噴射弁9、10毎に制御しなくても各吸気ポート3から気筒2に導かれる混合気の燃料と空気との混合度合を揃えることができる。よって、内燃機関1の燃焼が不安定になる懸念を排除することができる。
本形態は上記の例に限定されない。吸気ポート3の内径及び燃料噴射弁9、10の噴霧角度は任意に設定してもよい。
(第2の形態)
図3は本発明の第2の形態に係る燃料噴射装置8Bが適用された内燃機関1Bの要部を示した図である。なお、図3は図1に対応しており、上述した図1と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図3に示すように、本形態においては、小噴射用燃料噴射弁9Bが設けられた吸気ポート3Bの内径が、大噴射用燃料噴射弁10Bが設けられた吸気ポート3Bの内径よりも小さく形成されている。大噴射用燃料噴射弁10Bの噴霧角度が小噴射用燃料噴射弁9Bの噴霧角度よりも大きく設定されている。
図3は本発明の第2の形態に係る燃料噴射装置8Bが適用された内燃機関1Bの要部を示した図である。なお、図3は図1に対応しており、上述した図1と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図3に示すように、本形態においては、小噴射用燃料噴射弁9Bが設けられた吸気ポート3Bの内径が、大噴射用燃料噴射弁10Bが設けられた吸気ポート3Bの内径よりも小さく形成されている。大噴射用燃料噴射弁10Bの噴霧角度が小噴射用燃料噴射弁9Bの噴霧角度よりも大きく設定されている。
この形態では、大噴射用燃料噴射弁10Bが設けられた吸気ポート3Bの内径が大きく、かつ気筒2までの距離が大きいので大噴射用燃料噴射弁10Bから噴射された燃料が吸気ポート3Bの半径方向に拡散しやすくなる。従って、大噴射用燃料噴射弁10Bが設けられた吸気ポート3B内の燃料と空気との混合度合をさらに高めることができる。これにより、大噴射用燃料噴射弁10Bから気筒2までの距離を大きくするだけでは吸気ポート3B内の燃料と空気との混合度合を調整しきれない場合でも、大噴射用燃料噴射弁10Bの噴射率を落とすことなく対処できる。また、大噴射用燃料噴射弁10Bが設けられている吸気ポート3Bの内径が大きく形成されているので、吸気ポート3Bへの燃料の付着も抑えることができる。
本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。可変動弁機構7は、2つの吸気弁5のうちいずれか一方の最大リフト量を変更できるように構成していればよい。
1A、1B 内燃機関
2 気筒
3、3B 吸気ポート
5 吸気弁
7 可変動弁機構
8A、8B 燃料噴射装置
9、9B 小噴射用燃料噴射弁
10、10B 大噴射用燃料噴射弁
2 気筒
3、3B 吸気ポート
5 吸気弁
7 可変動弁機構
8A、8B 燃料噴射装置
9、9B 小噴射用燃料噴射弁
10、10B 大噴射用燃料噴射弁
Claims (2)
- 同一の気筒に開口する2つの吸気ポートと、前記2つの吸気ポートのいずれか一方の吸気弁の最大リフト量を変更できる可変動弁機構と、を備えた内燃機関に適用され、前記2つの吸気ポートのそれぞれに燃料噴射弁が設けられた内燃機関の燃料噴射装置であって、
最大リフト量が変更される吸気弁側の吸気ポートに設けられた一方の燃料噴射弁は、他方の燃料噴射弁よりも小さい噴射率を有し、かつ前記気筒までの距離が前記他方の燃料噴射弁から前記気筒までの距離よりも小さくなるように位置していることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 - 前記一方の燃料噴射弁が設けられた吸気ポートの内径が、前記他方の燃料噴射弁が設けられた吸気ポートの内径よりも小さく形成され、前記一方の燃料噴射弁の噴霧角度は、前記他方の燃料噴射弁の噴霧角度よりも小さく設定されている請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008267317A JP2010096079A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008267317A JP2010096079A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010096079A true JP2010096079A (ja) | 2010-04-30 |
Family
ID=42257938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2008267317A Pending JP2010096079A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2010096079A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012510589A (ja) * | 2008-12-01 | 2012-05-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関 |
-
2008
- 2008-10-16 JP JP2008267317A patent/JP2010096079A/ja active Pending
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JP2012510589A (ja) * | 2008-12-01 | 2012-05-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関 |
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