JP4525441B2

JP4525441B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP4525441B2
Application number: JP2005123267A
Authority: JP
Inventors: 規夫稲見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006299945A

Description

本発明は内燃機関に関し、特には吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を設けた4サイクル内燃機関に関する。

気筒内に直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関が増えてきたとはいえ、多くの内燃機関では吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から燃料を噴射するようにされている。
ここで、吸気弁が開弁している間に燃料を噴射する吸気同期噴射がおこなわれることが多い。この吸気同期噴射をおこなうと筒内での燃料気化潜熱を活用して吸気冷却がおこなわれ充填効率の向上とノック性の低下を得ることができる。

この利点を得るには短時間に燃料を噴射した方がよいことから燃料は短い噴射時間で噴射するようにしたものが多い。その結果、筒内での混合気形成に偏りが発生し、燃焼が悪化してしまう。そして、燃料供給量の制御は噴射時間（＝噴射弁開弁時間）で制御されるので、エンジン回転数が低い場合はバルブ開弁期間に対して短時間で燃料が噴射されることになり偏りが発生しやすい。

本発明は上記問題に鑑み、燃焼の悪化を誘起せず、充填効率の向上と、ノック性の低下を実現できるように燃料噴射がおこなわれる内燃機関を提供することを目的とする。

請求項１の発明によれば、4サイクル内燃機関であって、吸気ポートに取り付けた燃料噴射弁から吸気弁の開弁期間中にのみ燃料を噴射するものにおいて、
要求される量の燃料が、吸気弁の開弁期間の略全期間にわたって略均等に噴射されるようにされており、吸気ポートに複数の燃料噴射弁を設け、複数の燃料噴射弁から位相差を設けて燃料を噴射する、ようにした内燃機関が提供される。
このように構成される内燃機関では偏りなく燃料が噴射され燃焼がよい。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、各燃料噴射弁から、複数回ずつ燃料を噴射する、ようにした内燃機関が提供される。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明において、各気筒に複数の吸気ポートが取り付けられ、各吸気ポートにそれぞれ少なくとも１個の燃料噴射弁が取り付けられている、ようにされている内燃機関が提供される。

請求項４の発明によれば、請求項１から３の発明において、燃料噴射量の制御を燃料圧力の変さらによりおこなうようにした内燃機関が提供される。

本発明によれば燃料が吸気弁の開弁期間の略全域にわたって噴射され燃料の偏りが発生せず燃焼が悪化しない。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の各実施の形態に共通のハード構成を概略的に示す図であって、本発明が適用されている内燃機関の１つの気筒を上方から見た場合を示している。
シリンダ１に対して第１吸気ポート１１と第２吸気ポート１２の２つの吸気ポート、および、第１排気ポート２１と第２排気ポート２２の２つの排気ポートが取り付けられている。

第１吸気ポート１１と第２吸気ポート１２には、それぞれ第１燃料噴射弁３１と第２燃料噴射弁３２が取り付けられている。第１燃料噴射弁３１と第２燃料噴射弁３２には燃料タンク３０から燃料ポンプ３３により燃料パイプ３４を通って燃料が供給される。この実施の形態では燃料ポンプ３３の吐出圧が可変とされている。

第１吸気ポート１１と第２吸気ポート１２からシリンダ１への入り口には、それぞれ、第１吸気弁１３と第２吸気弁１４が配設されており、第１吸気弁１３と第２吸気弁１４は同じタイミングで開閉される。
一方、シリンダ１から第１排気ポート２１と第２排気ポート２２への出口には、それぞれ、第１排気弁２３と第２排気弁２４が配設されている。第１排気弁２３と第２排気弁２４は同じタイミングで開閉される。

電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）４０は入力ポート４１、出力ポート４２、ＲＡＭ４３、ＲＯＭ４４、ＣＰＵ４５等を共通のバス回路４６で結合したマイクロコンピュータから成り、回転数、負荷等の運転条件に応じて第１燃料噴射弁３１と第２燃料噴射弁３２から噴射される燃料噴射量と燃料噴射時期を制御する。ＥＣＵ４０はその他、例えば、点火時期の制御等を色々な制御をおこなうが本発明とは関係がないので説明はしない。

以下、各の実施の形態における燃料の噴射について説明するが、はじめに従来技術における燃料の噴射について説明する。図５に示すのが従来技術における燃料噴射であって、従来技術によれば第１、第２燃料噴射弁３１、３２から第１、第２吸気弁１３、１４の開弁期間の中央部分において同時に燃料が噴射され、燃料の偏りが発生しやすい。
なお、参考にクランク角が示されているが噴射期間（長さ）は時間で制御される。また、図の矢印の巾の大きさは燃料圧力を示している。

図２は第１の実施の形態における燃料の噴射を説明する図であるが、比較のために、図５の場合と同じ運転条件、すなわち図５と同じ量の燃料を噴射する場合を示している。
図２に示されるように、第１燃料噴射弁３１から第１吸気弁１３の開弁期間の前半の略５０％の期間にわたって、第２燃料噴射弁３２から第２吸気弁１４の開弁期間の後半の略５０％の期間にわたって、燃料が噴射される。その結果、第１、第２吸気弁１３、１４の開弁期間の略全期間にわたって燃料が噴射され燃料の偏りが発生しにくい。矢印の巾は図５に比べると小さくされているが、燃料の噴射期間が長いので、同じ量の燃料が噴射されるようにするには燃料の圧力を下げる必要があるためである。なお、図５に示した場合と同様に噴射期間（長さ）は時間で制御される。

図３は、同様に、第２の実施の形態における燃料の噴射を説明する図である。
図３に示されるように、第１燃料噴射弁３１、３２から、それぞれ第１、第２吸気弁１３、１４の開弁期間の略１／６ずつ交互に燃料が噴射される。その結果、吸気弁１３、１４の開弁期間の略全期間にわたって燃料がより均等に噴射され、さらに、燃料の偏りが発生しにくい。各燃料噴射弁３１，３２からの噴射期間は図２の場合と同じであるので燃料圧力を示す矢印の巾は図２と同じとされている。なお、図５に示した場合と同様に噴射期間（長さ）は時間で制御される。

図４は、同様に、第３の実施の形態における燃料の噴射を説明する図である。
この第４の実施の形態では、第１、第２の実施の形態とは異なり燃料噴射期間を時間ではなくクランク角で制御している。図示されるように第１、第２燃料噴射弁３１、３２から、それぞれ第１、第２吸気弁１３、１４の開弁期間の略全期間にわたって燃料が噴射される。燃料がより均等に噴射され、さらに、燃料の偏りが発生しにくい。第１、第２の実施の形態に比べて燃料の噴射期間は２倍になっているので燃料圧力の大きさを示す矢印の巾は逆に１／２にされている。

本発明は吸気ポートに燃料を噴射する４サイクル内燃機関に適用することができる。

本発明の構成を概略的に示す図である。本発明の第１の実施の形態の燃料噴射を説明する図である。本発明の第２の実施の形態の燃料噴射を説明する図である。本発明の第３の実施の形態の燃料噴射を説明する図である。従来技術における燃料噴射を説明する図である。

符号の説明

１１、１２第１、第２吸気ポート
１３、１４第１、第２吸気弁
２１、２２第１、第２排気ポート
２３、２４第１、第２排気弁
３１、３２第１、第２燃料噴射弁
４０ＥＣＵ

Claims

４サイクル内燃機関であって、吸気ポートに取り付けた燃料噴射弁から吸気弁の開弁期間中にのみ燃料を噴射するものにおいて、
要求される量の燃料が、吸気弁の開弁期間の略全期間にわたって略均等に噴射されるようにされており、
吸気ポートに複数の燃料噴射弁を設け、複数の燃料噴射弁から位相差を設けて燃料を噴射する、ことを特徴とする内燃機関。
各燃料噴射弁から、複数回ずつ燃料を噴射する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
各気筒に複数の吸気ポートが取り付けられ、各吸気ポートにそれぞれ少なくとも１個の燃料噴射弁が取り付けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
燃料噴射量の制御を燃料圧力の変さらによりおこなうことを特徴とする請求項１から３に記載の内燃機関。