JP2002202033A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、を備えた内燃機関の
燃料噴射装置であって、該燃料噴射装置が、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なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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（ＭＰ
Ｉ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１１−１３
５８５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（ＭＰ
Ｉ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１
１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５３
ａ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１
８ｄ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１
８の上部に設けられた空気通路３１に空気流層制御弁５
Ａ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１
１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１
８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３
０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１
８ｂ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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 染野 禎 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 豊原 正裕 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AB01 AC02 AD03 AD05 AD08 AF01 AG01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気管と、気筒のポート近傍の前記吸気
    管内に配置された燃料噴射手段と、を備えた内燃機関の
    燃料噴射装置であって、 該燃料噴射装置は、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
    ることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
  2. 【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、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
    する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 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。
  4. 【請求項４】 前記空気流生成手段は、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する請
    求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 前記燃料噴射手段の噴口は、前記メイン
    空気通路内に位置していることを特徴とする請求項４に
    記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  6. 【請求項６】 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４に記載の内
    燃機関の燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 前記空気流生成手段は、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する請求項３に記載
    の内燃機関の燃料噴射装置。
  8. 【請求項８】 前記バイパス管は、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
    特徴とする請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 前記燃料噴射手段の噴口は、前記吸気管
    内に位置していることを特徴とする請求項７又は８に記
    載の内燃機関の燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 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
    した請求項７又８に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０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
    関であつて、 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るていることを特徴
    とする内燃機関。
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