JPH11159424A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微粒化燃料の再肥大化を抑制しつつ、燃料噴霧
のポートウエットを低減する。 【解決手段】エンジン１の吸気ポート１７に対して燃料
を噴射供給するためのインジェクタ１８は、その噴口部
が吸気ポート１７の中心部に位置するように配設されて
いる。インジェクタ１８は、吸気バルブ１４の傘部１４
ａを狙って燃料を噴射する。インジェクタ噴口部は多孔
化され、それにより燃料噴霧が微粒化される。インジェ
クタ１８の噴霧角は８〜１５°の範囲で規制されてい
る。かかる場合、燃料の殆どが流速の速いポート中心部
を経て気筒内に流入するため、ポートウエットが低減さ
れる。インジェクタ噴口部が吸気ポート中心部に前出し
され、且つ吸気バルブ１４の傘部狙いで燃料が噴射され
るため、ポートウエットのない状態下で燃料の噴霧角が
拡張できる。その結果、燃料噴霧の流線の干渉による粒
子の再肥大化が抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクタ噴口
部を多孔化して燃料噴霧を微粒化し、その微粒化燃料を
吸気ポートに噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排ガス中の未燃ＨＣの低減や
燃焼の安定化を主たる目的として、インジェクタによる
噴射燃料を微粒化する技術が各種具体化されている。例
えば燃料噴口部を多孔化したインジェクタや、更にはス
ロットル弁の上流側及び下流側の差圧を用いて微粒化を
促進するようにしたインジェクタが具体化されている。
なお現状では、部品点数やコストが抑えられることか
ら、多孔化インジェクタが多用化されつつある。既存の
多孔化インジェクタでは、燃圧が比較的低くても（例え
ば３００〜５００ｋＰａ程度）、燃料微粒化の効果が得
られることが分かっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、インジェク
タ噴口部を多孔化したインジェクタでは、当該噴口部の
各孔から噴出される１本当たりの流線を細くすることで
噴霧の微粒化が達成されるものの、それら１本１本の微
粒化された流線が相互に干渉すると、粒子が再肥大化し
てしまう。かかる場合、粒径が大きくなると燃料噴霧の
微粒化効果が低下するため、燃料粒子の再肥大化を回避
するにはインジェクタの噴霧角を拡げる必要が生じる。
しかしながら、噴霧角を拡大すると、ポート壁部に燃料
噴霧が衝突して付着しやすくなり、ポートウエット量が
増大するという問題を招く。

【０００４】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、微粒化燃料の再
肥大化を抑制しつつ、燃料噴霧のポートウエットを低減
することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、インジェクタ噴口部を
多孔化し、且つインジェクタから吸気ポートに対して燃
料を噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置において、前
記インジェクタ噴口部が吸気ポートの中心部に位置する
と共に、吸気バルブの傘部狙いで燃料が噴射されるよう
当該インジェクタを配置し、さらに吸気バルブの傘部の
径に応じてインジェクタによる燃料の噴霧角を設定して
いる。

【０００６】要するに、吸入空気が流れる吸気ポート内
には空気流速の異なる領域が存在し、通常、ポート中心
部ほど流速が速い。そこで、この速い空気流に乗せるべ
く、インジェクタ噴口部を前出しし、ポート中心部で燃
料を噴射する。この場合、燃料の殆どが流速の速い主流
部分に乗って気筒内に流入するため、ポートウエットが
低減される。一方、インジェクタ噴口部が吸気ポート中
心部に前出しされ、且つ吸気バルブの傘部狙いで燃料が
噴射されるため、インジェクタ噴口部の多孔化により燃
料噴霧が微粒化される際において、ポートウエットのな
い状態下で燃料の噴霧角が拡張できることとなる。その
結果、燃料噴霧の流線の干渉による粒子の再肥大化が抑
制できる。インジェクタによる燃料の噴霧角は、吸気バ
ルブの傘部の径に応じて設定されるとよい。こうした噴
霧角の設定により、微粒化燃料の再肥大化を抑制しつ
つ、燃料噴霧のポートウエットを低減するといった本案
の目的が達せられる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明では、インジ
ェクタ噴口部を多孔化し、且つインジェクタから吸気ポ
ートに対して燃料を噴射供給する内燃機関の燃料噴射装
置において、前記インジェクタ噴口部が吸気ポートの中
心部に位置すると共に、吸気バルブの傘部狙いで燃料が
噴射されるよう当該インジェクタを配置し、さらに前記
インジェクタによる燃料の噴霧角を８〜１５°の範囲で
規制している。

【０００８】上記噴霧角の設定により（噴霧角＝８〜１
５°）、上記請求項１の発明と同様に、微粒化燃料の再
肥大化を抑制しつつ、燃料噴霧のポートウエットを低減
するといった本案の目的が達せられる。なおここで、噴
霧角＝８°は、微粒化燃料の再肥大化を抑制するための
噴霧角の下限値に相当するが、かかる再肥大化の抑制を
重視する場合には、上記範囲内で噴霧角を例えば１２〜
１５°程度に制限してもよい。また、噴霧角＝１５°
は、ポートウエットを回避するための噴霧角の上限値に
相当するが、かかるポートウエットの回避を重視する場
合には、上記範囲で噴霧角を例えば８〜１０°程度に制
限してもよい。

【０００９】但し、上記８〜１５°の噴霧角の範囲は、
本願発明者らが実験により導き出した汎用的な数値であ
って、例えばバルブ傘部の径が大きくなれば、又はイン
ジェクタ噴口部と吸気バルブの傘部との距離が短縮され
れば、その分だけ角度範囲を拡張側に移行させるように
してもよい。

【００１０】請求項３に記載の発明では、複数の吸気バ
ルブに対して同時に燃料噴射を行う多方向ジェット式の
インジェクタを適用する燃料噴射装置において、前記複
数の吸気バルブに対応する吸気通路を区画するためのシ
リンダヘッド隔壁を、前記インジェクタ噴口部に対して
後退させて構成している。シリンダヘッドの隔壁を後退
させることで、インジェクタ噴口部をポート中心部まで
前出しする際の妨げとなる要因が排除できる。

【００１１】請求項４に記載の発明では、インジェクタ
噴口部を多孔化し、且つインジェクタから吸気ポートに
対して燃料を噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置にお
いて、前記インジェクタを吸気バルブの傘部狙いで機関
のシリンダヘッドに取り付け、インジェクタ噴口部を吸
気バルブの傘部に近づけている。この場合、インジェク
タ噴口部が吸気バルブに近づくことで、燃料の噴霧角が
比較的大きな角度で設定できる。これは、微粒化燃料の
再肥大化の抑制や燃料噴霧のポートウエット低減を図る
上で大いに有効な手段となる。その結果、既述した通り
本発明の目的が達せられる。

【００１２】請求項４の発明において、インジェクタの
噴霧角の最適値は、請求項５に記載したように、２０〜
３０°の範囲で設定されるのが望ましく、この噴霧角で
は既述の効果が確実に得られることとなる。なおここ
で、噴霧角の下限値を比較的大きな値（２０°）とした
のは以下の理由による。つまり、上記請求項４の発明の
場合、インジェクタ噴口部をバルブ傘部に近づけたた
め、噴霧角が微粒化燃料の再肥大化を招くような小さな
角度となることはない（再肥大化が確実に防止でき
る）。そのため、燃料噴霧の均一化を実現するべく噴霧
角＝２０°を設定している。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明
する。

【００１４】本実施の形態の装置は、ガソリン噴射式内
燃機関の燃料噴射量を最適に制御するものであり、各気
筒に燃料を噴射供給するためのインジェクタは、マイク
ロコンピュータを主体とする電子制御装置（以下、ＥＣ
Ｕという）によりその駆動が制御される。特に本実施の
形態では、インジェクタ噴口部の多孔化によりインジェ
クタの噴射燃料を微粒化している。また、インジェクタ
噴口部が吸気ポート中心部に位置するよう、インジェク
タ先端を延長させた構成としている。以下には本装置の
詳細を説明する。

【００１５】図１は、本実施の形態における燃料噴射制
御装置の概要を示す全体構成図である。図１において、
内燃機関は４気筒４サイクルエンジン（以下、単にエン
ジン１という）として構成されており、エンジン１には
吸気管２と排気管３とが接続されている。吸気管２に
は、アクセルペダル４に連動するスロットル弁５が設け
られており、同スロットル弁５の開度はスロットル開度
センサ６により検出される。また、吸気管２のサージタ
ンク７には吸気圧センサ８が配設されている。

【００１６】エンジン１の気筒を構成するシリンダ９内
には図の上下方向に往復動するピストン１０が配設され
ており、同ピストン１０はコンロッド１１を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン１０の上
方にはシリンダ９及びシリンダヘッド１２にて区画され
た燃焼室１３が形成されており、燃焼室１３は、吸気バ
ルブ１４及び排気バルブ１５を介して前記吸気管２及び
排気管３に連通している。

【００１７】排気管３には、排ガス中の酸素濃度（或い
は、未燃ガス中の一酸化炭素などの濃度）に比例して広
域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式空
燃比センサからなるＡ／Ｆセンサ１６が設けられてい
る。また、シリンダ９（ウォータジャケット）には、冷
却水温を検出するための水温センサ２３が配設されてい
る。

【００１８】エンジン１の吸気ポート１７には電磁駆動
式のインジェクタ１８が設けられており、このインジェ
クタ１８には燃料タンク１９から燃料（ガソリン）が供
給される。本実施の形態では、吸気マニホールドの各分
岐管毎に１つずつインジェクタ１８を有するマルチポイ
ントインジェクション（ＭＰＩ）システムが構成されて
おり、各気筒のインジェクタ１８はデリバリパイプ２５
により連結されている。なお、本実施の形態では、多孔
化タイプのインジェクタ１８を採用しており、その詳細
な構成については後述する。燃料タンク１９とインジェ
クタ１８との間には、燃料圧力（燃圧）を調整しつつ燃
料をデリバリパイプ２５に給送する燃料ポンプ２６が配
設されている。

【００１９】シリンダヘッド１２に配設された点火プラ
グ２７は、イグナイタ２８からの点火用高電圧により発
火する。イグナイタ２８には、点火用高電圧を各気筒の
点火プラグ２７に分配するためのディストリビュータ２
０が接続され、同ディストリビュータ２０にはクランク
軸の回転状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出
力する基準位置センサ２１と、より細かなクランク角毎
（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転
角センサ２２が配設されている。

【００２０】この場合、吸気管上流から供給される新気
とインジェクタ１８による噴射燃料とが吸気ポート１７
にて混合され、その混合気が吸気バルブ１４の開弁動作
に伴い燃焼室１３内（シリンダ９内）に流入する。そし
て、点火プラグ２７の点火火花により、燃焼室１３内に
流入した混合気が燃焼に供される。

【００２１】ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４、Ａ／Ｄ変換
器３５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３６等を備
える。前記スロットル開度センサ６、吸気圧センサ８、
Ａ／Ｆセンサ１６及び水温センサ２３の各検出信号は、
Ａ／Ｄ変換器３５に入力され、Ａ／Ｄ変換された後にバ
ス３７を介してＣＰＵ３１に取り込まれる。また、前記
基準位置センサ２１及び回転角センサ２２のパルス信号
は、入出力インターフェース３６及びバス３７を介して
ＣＰＵ３１に取り込まれる。

【００２２】ＣＰＵ３１は、前記各センサの検出信号に
基づいてスロットル開度ＴＨ、吸気圧ＰＭ、空燃比（Ａ
／Ｆ）、冷却水温Ｔｗ、基準クランク位置（Ｇ信号）及
びエンジン回転数Ｎｅなどのエンジン運転状態を検知す
る。また、ＣＰＵ３１は、エンジン運転状態に基づいて
燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算し、その制御
信号をインジェクタ１８やイグナイタ２８に出力する。
特にインジェクタ制御に際し、エンジン１が排気行程か
ら吸気行程に移行する所定期間内に燃料が噴射され、こ
の噴射燃料が吸気行程での吸気バルブ１４の開弁に伴い
気筒内（燃焼室１３内）に流入する。

【００２３】次に、図２を用いてインジェクタ１８の詳
細な構成を説明する。なお本実施の形態のインジェクタ
１８は、電磁式の常閉弁として構成されるものである。
略筒状をなすバルブボディ４１において、その先端（図
の下端）には燃料を吸気管２内に噴射するための噴射口
４５が形成され、バルブボディ４１内部には弁体４２を
摺動可能に収容する摺動孔４６が形成されている。バル
ブボディ４１の噴射口４５と摺動孔４６との間には、円
錐面からなる弁座４７が形成されている。バルブボディ
４１の円管部４１ａは、その長さが従来一般のものより
も延長化されている。

【００２４】また、バルブボディ４１の先端には、多孔
化された噴口部を構成するプレート４４が装着されてい
る。プレート４４は、各気筒２個ずつの吸気バルブ１４
の傘部１４ａの中心を向くように２方向に分岐され、且
つ例えば計１２個の噴口を有する。具体的には図３に示
すように、インジェクタ１８はその先端から２方向に燃
料が噴射される、いわゆる２ジェット式インジェクタで
構成される。

【００２５】ニードル形状の弁体４２にはその軸方向の
二位置に摺接部５１ａ，５１ｂが形成されており、この
摺接部５１ａ，５１ｂが摺動孔４６の内周面に当接する
ことで、弁体４２が摺動孔４６内を摺動する。また、こ
の弁体４２において、摺接部５１ａ，５１ｂに周方向に
隣接する部位には平坦部５２ａ，５２ｂが形成されてお
り、平坦部５２ａ，５２ｂと摺動孔４６の内周面との間
に形成される隙間を燃料が流通するようになっている。

【００２６】弁体４２には、バルブボディ４１の弁座４
７に当接する当接部５３が形成されており、弁体４２
は、その当接部５３が弁座４７に当接して噴射口４５を
閉鎖する閉弁位置（図示する位置）と、当接部５３が弁
座４７から所定量だけ離れて噴射口４５を開放する開弁
位置との間で移動可能となっている。

【００２７】一方、バルブボディ４１の図の上端面には
リング状をなすストッパ５４が配設されており、弁体４
２はこのストッパ５４に挿通されてケーシング５５側に
突出している。ここで、弁体４２には周方向に張り出し
たフランジ５６が形成されており、弁体４２が電磁アク
チュエータ４３の駆動により引き上げられた時には、フ
ランジ５６がストッパ５４に当たり弁体４２の開弁位置
が規制される。

【００２８】ケーシング５５内に収容された電磁アクチ
ュエータ４３は、大別してコア（アーマチュア）５７、
ステータ５８及び電磁コイル５９から構成されている。
コア５７は、弁体４２に一体移動可能に連結され、リタ
ーンスプリング６０によって常に弁体４２の閉弁側（図
２の下側）に付勢されている。筒状の磁性体からなるス
テータ５８は、コア５７と同軸上に配設され、そのフラ
ンジ部５８ａがケーシング５５の端部によりカシメ着さ
れることによりケーシング５５に対して固定されてい
る。ステータ５８内には円管状の筒体６１が配設されて
いる。筒体６１の上流部には燃料を流入するための流入
口６２が形成され、同流入口６２にはフィルタ６３が配
設されている。

【００２９】電磁コイル５９には、外部（ＥＣＵ３０）
からの制御信号を取り込むための端子６４が接続されて
いる。この端子６４はコネクタ６５内に支持されるもの
であって、同コネクタ６５はケーシング５５端部に配設
されたモールド樹脂６６により形成されている。

【００３０】こうして構成されたインジェクタ１８で
は、燃料が流入口６２から流入すると、同燃料はフィル
タ６３、筒体６１、コア５７、さらにストッパ５４と弁
体４２との間の間隙を介して摺動孔４６内に導かれる。
そして、電磁コイル５９がＥＣＵ３０によって通電され
ると、磁力が発生しコア５７がリターンスプリング６０
の付勢力に抗して図２の上方へ引き上げられる。これに
より、弁座４７と当接部５３との隙間が開放され、噴射
口４５並びにプレート４４を介して燃料が吸気ポート１
７に噴射される。

【００３１】上記の如く構成される燃料噴射制御装置で
は、次の（イ）〜（ニ）の構成を採用することをその要
旨としている。 （イ）インジェクタ１８による「吸気行程同期噴射」を
実施する。 （ロ）インジェクタ噴口部を多孔化して燃料の微粒化を
図る。 （ハ）インジェクタ１８の先端を延長し、インジェクタ
噴口部を吸気ポート１７の中心部まで前出しして構成す
る。 （ニ）インジェクタ１８の噴霧角を所定角度で規制す
る。以下、上記（イ）〜（ニ）の構成を詳述する。

【００３２】先ず、上記（イ）について説明する。すな
わち、かかる吸気行程同期噴射によれば、エンジン１が
排気行程から吸気行程に移行する所定期間内において燃
料が吸気ポート１７に噴射供給され、この噴射燃料が吸
気行程での吸気バルブ１４の開弁に伴い燃焼室１３内に
流入する。この場合、燃焼室１３に混合気が流入する際
の燃料気化によって吸入空気が冷却され、この気化冷却
効果により吸気の充填効率が向上する。

【００３３】上記（ロ）について説明する。エンジン１
の燃焼効率を高めてより大きなトルクを引き出し、且つ
エミッションを低レベルに抑えるには、燃焼室１３内で
の生成混合気をできる限り均一にするとよい。その一手
法として、インジェクタ噴口部を多孔化し、それにより
燃料噴霧を微粒化する。具体的には、エアアシストを行
わず且つ通常時のままの燃圧で（燃圧＝３００〜５００
ｋＰａ程度）、燃料粒径（ザウタ平均粒径ＳＭＤ：Saut
er's mean diameter）を５０μｍ程度にまで微粒化する
こととしている。

【００３４】上記（ハ）について説明する。要するに、
吸気ポート１７内には空気流速が異なる領域が存在し、
通常、ポート中心部の方が壁面近傍よりも空気流速が大
きいと考えられる。こうした吸気ポート１７内の流速の
分布は、空気流の観察を目的としたシュリーレン可視化
試験などの模擬実験により発明者らによって確認されて
いる。

【００３５】そこで本実施の形態では、インジェクタ１
８のバルブボディ４１を延長し（前記図２参照）、イン
ジェクタ１８の先端（噴口部）が吸気ポート１７の中心
部に位置するよう、当該インジェクタ１８を前出しして
配設する。またここで、インジェクタ１８は吸気バルブ
１４の傘部１４ａに向けて配設される。かかる場合、吸
気ポート１７内を流れる吸入空気の主流部分（流速の大
きい領域）に乗ってインジェクタ１８の燃料噴霧が流れ
る。この燃料噴霧は吸気ポート１７内で滞ることなく流
れ、吸気バルブ１４の開弁に伴い吸入空気と共に燃焼室
１３に流入する。

【００３６】図５には、吸気ポート１７での燃料噴霧の
シミュレーション検討の一例を示す。図中の「Ａ⇔Ｂ」
を跨ぐ各領域は燃料濃度が相違する領域を示し、Ａ側
（ポート中心部）ほど燃料濃度が濃く、Ｂ側（ポート外
側）ほど燃料濃度が薄いことを表す。つまり、インジェ
クタ１８をポート中心部に前出ししたことにより、空気
流速の速いポート中央部に燃料の多くが供給され、吸気
バルブ１４の開弁に伴い筒内に流入する。なお、吸気流
速の遅いポート壁面近傍には殆ど燃料が存在しないこと
が分かる。

【００３７】上記（ニ）について説明する。前述の通り
吸気ポート中心部に前出しした状態でインジェクタ１８
が配設されており、図４に示すインジェクタ１８の噴霧
角γは、γ角＝８〜１５°の範囲で設定される。γ角＝
８°は微粒化燃料の再肥大化を抑制するための噴霧角の
下限値に相当し、γ角＝１５°はポートウエットを回避
するための噴霧角の上限値に相当する。

【００３８】一方、図３において、２ジェット式インジ
ェクタの噴霧特性を決定付ける噴霧角α，βはそれぞ
れ、α角＝１８〜２２°、β角＝４６〜５１°の範囲内
で設定される。α，β角は、２つの吸気バルブ１４を分
離するシリンダヘッド１２の隔壁１２ａにより制約され
るが、この際、隔壁１２ａをできるだけ後退させる。こ
れにより、インジェクタ噴口部をポート中心部まで前出
しする際の妨げとなる要因が排除できる。

【００３９】上記した噴霧角α，β，γの各値や、イン
ジェクタ１８の取付位置（前出しの位置）など、実機で
の具体的条件は、主にシミュレーション計算や可視化に
よる検討に基づき求められる。例えばインジェクタ１８
による燃料の噴霧角は、吸気バルブ１４の傘部１４ａの
径に応じて設定されるとよい。因みに、本実施の形態で
は、バルブ傘部１４ａの直径を２９ｍｍとし、この傘部
１４ａに向けて燃料噴射が行われるよう噴霧角が設定さ
れる。

【００４０】上記構成の燃料噴射制御装置では、インジ
ェクタ１８による燃料噴射に際し、吸気バルブ１４の傘
部狙いで燃料が吸気ポート１７に噴射供給され、吸気ポ
ート１７の主流部分（流速の大きい領域）に乗って燃料
噴霧が流れる。このとき、燃料の多くは開弁時のバルブ
隙間を通り抜けてそのまま燃焼室１３内に流入し、残り
の燃料はバルブ傘部１４ａ等に気流と共に衡突して粉砕
微粒化された後、燃焼室１３内に流入する。比較的流速
の遅いポート壁面近傍には燃料が存在しないため、従来
既存の装置に比べてポートウエットが低減される。ポー
トウエット低減により、トルクアップが達成される。

【００４１】かかる場合、ポートウエットのない状態下
で燃料の噴霧角γが拡張できることとなる。その結果、
燃料噴霧の流線の干渉による粒子の再肥大化が抑制で
き、本発明の目的が達せられる。

【００４２】図６は、噴霧角γと筒内への燃料流入率
（％）との関係を、ＳＭＤ＝２０μｍ，５０μｍのそれ
ぞれについて示す実験結果である。図中のＳＭＤ＝５０
μｍの３つのデータは、インジェクタの前出し位置の違
いによるそれぞれの実験結果を示す。同図によれば、燃
料粒径ＳＭＤ＝５０μｍレベルの燃料噴霧では、噴霧角
γを８〜１５°とすることで高い燃料流入率が得られる
ことが分かる。但し、ＳＭＤ＝２０μｍの場合には、噴
霧角γを例えば１０〜４０°の範囲で変更しても高い燃
料流入率が維持できる。

【００４３】図７は、インジェクタ１８を前出しした装
置と、前出ししていない装置（非前出しの従来装置）と
について、吸気行程同期噴射での燃料気化冷却効果によ
るトルクアップ量を比較した実験結果である。同図によ
れば、前出しものの方がトルクアップ量が大きいことが
分かる。これは、インジェクタ１８による噴射燃料が筒
内に良好に流入していることを意味する。

【００４４】一方、上記の如くポートウエットが低減さ
れると、エンジン過渡時の空燃比スパイクが大幅に改善
される。この効果を実機で確認した結果を図８を用いて
説明する。図８に示す実験結果は、Ｎｅ＝２０００ｒｐ
ｍ、Ｔｗ＝２０℃、空燃比＝ストイキの状態下から低温
補正なしの条件で吸気管圧力を増減させ、空燃比のリー
ンスパイク又はリッチスパイクを発生させたものであ
る。なおかかる実験では、空燃比のリーンスパイク時に
おいて、図９（ａ）に示すように、吸気管圧力を４００
ｍｍＨｇから６００ｍｍＨｇにステップ的に変化させ、
逆に空燃比のリッチスパイク時において、図９（ｂ）に
示すように、吸気管圧力を６００ｍｍＨｇから４００ｍ
ｍＨｇにステップ的に変化させている。

【００４５】図８の縦軸には、インジェクタ噴口部を前
出しした装置（△印）と、そうでない装置（●印）とに
ついて、リーン又はリッチスパイク時のリーン側又はリ
ッチ側への空燃比ずれ幅ΔＡ／Ｆ（リーンピーク，リッ
チピーク）をプロットしている。図８の横軸はエンジン
１のクランク角度であり、同図には、気筒内への燃料流
入までの時間を見込んだ噴射終了時期をそれぞれ吸気Ｔ
ＤＣ前３０°ＣＡ、吸気ＴＤＣ後１２０°ＣＡ（吸気バ
ルブ開弁中央）、圧縮ＴＤＣ後３０°ＣＡとして、これ
らクランク角でのΔＡ／Ｆを各々に示している。

【００４６】図８によれば、リーン及びリッチスパイク
時のいずれの場合にも、前出しした装置の方がそうでな
い装置に較べて空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆ（ピーク値）が小
さく、ウエット量低減による効果が得られるのが分か
る。なお、噴霧角の最適化によっても空燃比のリーン，
リッチピークが小さくなるのが確認されている。

【００４７】また、吸気行程初期に気筒内に燃料が流入
するよう、吸気バルブ開弁前に噴射終了時期を設定した
場合（図８の最左のプロット点）、空燃比ずれ量ΔＡ／
Ｆが最も小さくなることが判明した。これは、吸気バル
ブ開弁直前に噴射終了させることにより、開弁直後の比
較的速い空気流に乗って燃料がポート壁面に付着しにく
くなるためであると考えられる。この結果から、過渡時
の空燃比ズレによるエミッションの悪化が抑制される。
この現象は、冷却水温Ｔｗが８０℃の高温時でも同様に
得られることが確認されている。

【００４８】なお因みに本実施の形態における装置で
は、インジェクタ先端部を延長して新たなインジェクタ
１８を具体化したが、その諸特性や性能は従来式のもの
と同一の仕様とする。またエンジンの諸特性も同一と
し、現行の性能に影響を及ぼすことのないよう配慮して
おく。

【００４９】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態を図１０を用いて説明する。但し、
第２の実施の形態の構成において、上述した第１の実施
の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を
付すと共にその説明を簡略化する。

【００５０】本実施の形態では、図１０（ａ），（ｂ）
に示すように、インジェクタ１８を吸気バルブ１４の傘
部狙いとしつつシリンダヘッド１２に直接搭載する。ま
た、インジェクタ１８をシリンダヘッド１２に搭載する
ことで、インジェクタ噴口部を吸気バルブ１４に近づけ
ることとしている。ここで、シリンダヘッド１２の隔壁
１２ａを後退させ、燃料噴霧が壁面に干渉しないように
しておく。

【００５１】インジェクタ１８は、吸気バルブ１４の傘
部１４ａより４０〜５０ｍｍ程度離れた位置から、傘部
狙いで気流に乗せるように燃料を噴射する。燃料の多く
は吸気バルブ１４の隙間から気流に乗って燃焼室１３内
へ流入し、残りの燃料は高温のバルブ表面に衝突して微
粒化された後、燃焼室１３内に流入する。

【００５２】この場合、インジェクタ噴口部をバルブ傘
部１４ａに近づけることにより、燃料の噴霧角γが比較
的大きな角度で設定できる。これは、微粒化燃料の再肥
大化の抑制や燃料噴霧のポートウエット低減を図る上で
大いに有効な手段となる。噴霧角γの最適値は２０〜３
０°の範囲で設定され、このγ角では燃料の再肥大化防
止やウエット量低減といった既述の効果が確実に得られ
ることとなる。γ角＝２０°は、燃料噴霧の均一化を実
現するための下限値であり、γ角＝３０°はポートウエ
ットを回避するための上限値である。

【００５３】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。上記各実施の形態では、２個
の吸気バルブ１４に対して同時に燃料噴射を行う２ジェ
ット式インジェクタを具体化したが、これ以外に、例え
ば１ジェット式又は３ジェット式のインジェクタに具体
化してもよい。

【００５４】上記実施の形態では、吸気行程同期噴射を
実施したが、これを変更する。吸気バルブ１４の閉鎖時
に燃料噴射する「吸気行程外噴射」であっても、吸気バ
ルブ１４の傘部狙いの噴霧角で燃料を噴射することによ
り、バルブ傘部に衝突した燃料は***して微粒化され
る。従って、燃料の壁面付着（ポートウエット）が大幅
に低減される。

【００５５】上記第１の実施の形態では、インジェクタ
１８の噴霧角γを８〜１５°の範囲で規制したが、これ
を変更する。例えば微粒化燃料の再肥大化の抑制を重視
する場合には、上記範囲内で噴霧角γを例えば１２〜１
５°程度に制限する。また、ポートウエットの回避を重
視する場合には、上記範囲で噴霧角γを例えば８〜１０
°程度に制限する。但し、γ角＝８〜１５°の範囲は、
本願発明者らが実験により導き出した汎用的な数値であ
って、例えばインジェクタ噴口部と吸気バルブの傘部と
の距離が短縮されれば、その分だけ角度範囲を拡張側に
移行させるようにしてもよい。

【００５６】また上記第２の実施の形態では、インジェ
クタ１８の噴霧角γを２０〜３０°の範囲で規制した
が、これを変更する。例えば噴霧角γの下限値を小さく
する。既述したように、γ角＝８°程度でも微粒化燃料
の再肥大化が防止できるため、γ角の下限値を８°に変
更する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における内燃機関の燃料噴射
制御装置の概要を示す全体構成図。

【図２】インジェクタの詳細な構成を示す断面図。

【図３】インジェクタの取付状態と燃料噴霧の状態とを
示す吸気ポート部の断面図。

【図４】インジェクタの取付状態と燃料噴霧の状態とを
示す吸気ポート部の断面図。

【図５】燃料噴霧のシミュレーション結果を示す図。

【図６】噴霧角γと筒内への燃料流入率との関係を示す
グラフ。

【図７】インジェクタの前出しの有無と出力トルクとの
関係を示す図。

【図８】インジェクタの前出しの有無と空燃比ずれ量Δ
Ａ／Ｆとの関係を示す図。

【図９】過渡運転時における空燃比のリーンスパイクと
リッチスパイクとを示す図。

【図１０】第２の実施の形態におけるインジェクタの取
付状態と燃料噴霧の状態とを示す断面図。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、１２…シリンダヘッド、１
２ａ…隔壁、１４…吸気バルブ、１４ａ…傘部、１７…
吸気ポート、１８…インジェクタ、４４…インジェクタ
の噴口部を構成するプレート。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インジェクタ噴口部を多孔化し、且つイン
   ジェクタから吸気ポートに対して燃料を噴射供給する内
   燃機関の燃料噴射装置において、 前記インジェクタ噴口部が吸気ポートの中心部に位置す
   ると共に、吸気バルブの傘部狙いで燃料が噴射されるよ
   う当該インジェクタを配置し、さらに吸気バルブの傘部
   の径に応じてインジェクタによる燃料の噴霧角を設定す
   ることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 【請求項２】インジェクタ噴口部を多孔化し、且つイン
   ジェクタから吸気ポートに対して燃料を噴射供給する内
   燃機関の燃料噴射装置において、 前記インジェクタ噴口部が吸気ポートの中心部に位置す
   ると共に、吸気バルブの傘部狙いで燃料が噴射されるよ
   う当該インジェクタを配置し、さらに前記インジェクタ
   による燃料の噴霧角を８〜１５°の範囲で規制したこと
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】複数の吸気バルブに対して同時に燃料噴射
   を行う多方向ジェット式のインジェクタを適用する燃料
   噴射装置において、 前記複数の吸気バルブに対応する吸気通路を区画するた
   めのシリンダヘッド隔壁を、前記インジェクタ噴口部に
   対して後退させて構成する請求項１又は請求項２に記載
   の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】インジェクタ噴口部を多孔化し、且つイン
   ジェクタから吸気ポートに対して燃料を噴射供給する内
   燃機関の燃料噴射装置において、 前記インジェクタを吸気バルブの傘部狙いで機関のシリ
   ンダヘッドに取り付け、インジェクタ噴口部を吸気バル
   ブの傘部に近づけたことを特徴とする内燃機関の燃料噴
   射装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の燃料噴射装置において、 前記インジェクタの噴霧角を２０〜３０°の範囲で規制
   した内燃機関の燃料噴射装置。