JP2005155570A

JP2005155570A - 内燃機関の燃料供給装置及び方法

Info

Publication number: JP2005155570A
Application number: JP2003398667A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Shinagawa; 知広品川; Takeshi Okumura; 猛奥村; Koichi Akita; 浩市秋田; Hiroshige Hashimoto; 浩成橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】内燃機関の燃料供給装置及び方法において、液体燃料と気体燃料との混合を促進して最適な混合状態とすることで燃費並びに排気浄化効率の向上を図る。
【解決手段】インテークマニホールド２０に、吸気通路２５にガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、水素を噴射する水素インジェクタ２７とを装着し、ガソリンインジェクタ２６から噴射されたガソリン噴霧と、水素インジェクタ２７から噴射された水素噴流とが互いに衝突するように、各インジェクタ２６，２７の装着位置を所定の位置に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体燃料と気体燃料とを併用する内燃機関の燃料供給装置及び方法に関するものである。

従来、ガソリンを主燃料とする内燃機関において、水素を副燃料として使用するものが提案されている。この水素は火炎範囲が広くて着火しやすいと共に燃焼速度が速いため、ガソリンに水素を混合して燃料として使用した場合、内燃機関におけるリーン運転領域を拡大することができ、燃費の向上や窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減による排気浄化効率の向上を図ることができる。

このような内燃機関としては、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたものは、機関本体に接続される吸気管に、ガソリンを燃料噴射ノズルを介して供給する燃料管と、水素吸蔵合金が収納されるタンクの水素供給管とが接続されたものである。従って、水素を水素供給管から吸気管に供給して空気と混合し、続いて、水素が混合された空気に燃料噴射ノズルからガソリンを供給して混合気を生成し、この混合気を燃焼室に流入して点火燃焼することができる。

特開平９−１９５８５７号公報

ところで、ガソリンに水素を混合した燃料を内燃機関に使用すると、上述したように、燃費の向上や排気浄化効率の向上を図ることができるものの、液体燃料であるガソリンと気体燃料である水素を混合しにくく、各燃料を十分に混合してから燃焼室に流入しないと、これらの効果を十分に得ることができない。上述した従来の内燃機関にあっては、まず、水素を吸気管に供給して空気と混合し、次に、水素が混合された空気にガソリンを供給して混合気を生成し、この混合気を燃焼室に流入して点火燃焼している。この場合、ガソリンは燃料噴射ノズルから吸気管に噴射されるようになっており、冷態始動時などでガソリンの気化が不十分であると、ガソリンと水素との混合を確実に行うことができない。そして、ガソリン噴霧が空気や水素と混合されずに吸気管の内壁面に付着してしまい、空燃比変動や排気浄化性能の悪化を招いてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、液体燃料と気体燃料との混合を促進して最適な混合状態とすることで燃費並びに排気浄化効率の向上を図った内燃機関の燃料供給装置及び方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の燃料供給装置は、吸気通路に液体燃料を噴射する液体燃料噴射手段と、前記吸気通路に気体燃料を噴射する気体燃料噴射手段と設け、前記液体燃料噴射手段から噴射された液体燃料と前記気体燃料噴射手段から噴射された気体燃料とが衝突するように、前記液体燃料噴射手段及び前記気体燃料噴射手段を配設したことを特徴とするものである。

また、本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記液体燃料噴射手段を、前記気体燃料噴射手段よりも燃焼室の近傍に配設したことを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記気体燃料噴射手段を、前記液体燃料噴射手段よりも燃焼室の近傍に配設したことを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記燃焼室の近傍に配設した前記液体燃料噴射手段または気体燃料噴射手段は、前記燃焼室から遠方に配設した前記液体燃料噴射手段または気体燃料噴射手段に比べて、高流速の液体燃料または気体燃料を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記液体燃料噴射手段及び前記気体燃料噴射手段を、燃焼室から同距離に並列して配設したことを特徴としている。

また、本発明の内燃機関の燃料供給方法は、液体燃料と気体燃料とが互いに衝突するように吸気通路に噴射し、この衝突した前記液体燃料と気体燃料とが混合した状態で燃焼室に流入させることを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の燃料供給装置によれば、吸気通路で液体燃料と気体燃料とが衝突するようにしたので、液体燃料と気体燃料とはこの吸気通路で衝突して混合が促進されるため、液体燃料の気化が適正に行われて吸気管壁面付着を抑制することができ、空気と液体燃料と気体燃料とが最適な混合状態となって燃焼室に流入することとなり、空燃比を安定させて燃費を向上することができると共に排気浄化効率を向上することができる。

以下に、本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置及び方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図、図２は、実施例１の内燃機関の燃料供給装置における燃料噴射タイミングを表すグラフ、図３は、実施例１の内燃機関の燃料供給装置における変形例を表す概略図である。

実施例１の内燃機関の燃料供給装置及び方法において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１１は、火花点火式のガソリン・水素併用多気筒エンジンである。このエンジン１１にて、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が締結されており、このシリンダブロック１２に形成された複数のシリンダボア１４にピストン１５がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１５はコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。以下では、一つの気筒について説明する。

燃焼室１６は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１５により構成されており、燃焼室１６の両側には吸気孔１７及び排気孔１８を介して吸気ポート１９及び排気ポート２０が連通しており、この吸気孔１７及び排気孔１８に対して吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の下端部が位置している。従って、この吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９と燃焼室１６、この燃焼室１６と排気ポート２０とを開閉することができる。そして、吸気ポート１９には、インテークマニホールド２３を介して吸気管が連結される一方、排気ポート２０には、エギゾーストマニホールド２４を介して排気管が連結されている。

そして、インテークマニホールド２３には、吸気ポート１９にかけて構成される吸気通路２５に液体燃料としてのガソリンを噴射するガソリンインジェクタ（液体燃料噴射手段）２６が装着されると共に、この吸気通路２５に気体燃料としての水素を噴射する水素インジェクタ（気体燃料噴射手段）２７が装着されている。この各インジェクタ２６，２７は、吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とが互いに衝突するように所定の位置に装着されている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室１６の上方に位置して点火プラグ２８が装着されている。

詳細に説明すると、インテークマニホールド２３の上部には吸気ポート１９に対応して燃焼室１６の近傍にガソリンインジェクタ２６が位置しており、この燃焼室１６の方向を向いた傾斜状態で固定されている。このガソリンインジェクタ２６は、先端部の噴射ノズル２９が吸気通路２５に挿通される一方、基端部にはガソリン供給管としてのデリバリパイプ３０が連結され、このデリバリパイプ３０は燃料噴射ポンプ及びガソリンタンクに連結されている。また、インテークマニホールド２３の上部には吸気ポート１９に対応してガソリンインジェクタ２６より燃焼室１６から遠方に水素インジェクタ２７が位置しており、燃焼室１６の方向を向いた傾斜状態で固定されている。この水素インジェクタ２７は、先端部の噴射ノズル３１が吸気通路２５に挿通される一方、基端部には水素供給管としてのデリバリパイプ３２が連結され、このデリバリパイプ３２は燃料噴射ポンプ及び水素タンクに連結されている。

即ち、ガソリンインジェクタ２６は水素インジェクタ２７よりも燃焼室１６に近い位置、つまり、吸気バルブ２１の開放時に吸気通路２５の混合気が燃焼室１６に流入する吸気流動方向における下流側に設けられている。そのため、ガソリンインジェクタ２６は燃焼室１６側に向けてその近傍の吸気通路２５にガソリンを噴射することができ、水素インジェクタ２７は燃焼室１６側に向けてガソリンインジェクタ２６に比べて燃焼室１６から所定距離だけ離れた吸気通路２５に水素を噴射することができる。そして、燃料噴射から燃焼室１６までの流入距離及び時間は、ガソリンに比べて水素のほうが長くなるように設定されている。

また、噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とが吸気通路２５で衝突するように、ガソリンインジェクタ２６の取付角度と水素インジェクタ２７の取付角度が異なるように設定されており、これによりガソリンインジェクタ２６の噴射軸線ＪＧと水素インジェクタ２７の噴射軸線ＪＨとが所定の位置で交差するように設定されている。なお、本実施例では、各インジェクタ２６，２７から吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とが互いに衝突させて混合促進を図るものであり、各噴射軸線ＪＧ，ＪＨが交差しなくても、少なくともガソリン噴霧と水素噴流との拡散領域が重なればよいものである。

この場合、電子制御ユニットは、ガソリンインジェクタ２６及び水素インジェクタ２７の燃料噴射タイミングを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度（またはアクセル開度）、エンジン回転数などのエンジン１１の運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。具体的には、図２に示すように、吸気バルブ２１の閉止時の所定期間に、所定量のガソリンが吸気通路２５に噴射されると共に、それよりも短い期間で所定量の水素が吸気通路２５に噴射される、所謂、吸気非同期噴射となっている。つまり、混合気が燃焼室１６へ流入する前に吸気通路２５にガソリンと水素が噴射されるようになっている。

従って、ガソリンインジェクタ２６から吸気通路２５にガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から吸気通路２５におけるガソリン噴霧に向けて水素が噴射されると、吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突する。この衝突によりガソリンと水素との混合が促進され、液体であるガソリンは適正に気化され、吸気通路２５の内壁面へ付着せずに、空気とガソリンと水素とが最適な混合状態で燃焼室１６に流入することとなる。そして、燃焼室１６に流入した混合気は最適な混合であるため、水素が燃焼室１６の全域にわたって均一に分布することとなり、適正に点火することができると共に、未燃分ガスの排出量を減少することができる。

なお、水素インジェクタ２７をガソリンインジェクタ２６よりも燃焼室１６から遠い位置、つまり、インテークマニホールド２３の上流側に配設し、ガソリン噴霧に向けて水素噴流を衝突させるように噴射させる場合、水素を高圧で噴射することで、空気とガソリンと水素との更なる混合促進を図ることができる。即ち、図３に示すように、ガソリンインジェクタ２６から、例えば、０．４ＭＰａでガソリンを噴射する一方、このガソリン噴霧に向けて、水素インジェクタ２７から、例えば、１．０Ｍｐａで水素を噴射するように構成する。

従って、水素はガソリンよりも高圧で噴射されるため、高流速の水素噴流がガソリン噴霧を巻き込みながら吸気通路２５を通して燃焼室１６内に流入することとなる。そのため、空気とガソリンと水素との混合効率を更に向上することができ、この水素噴流によるガソリン噴霧のペネトレーションを短縮してガソリンの壁面付着を減少することができる。

なお、吸気通路２５における上流側の水素噴流を高流速で噴射するために、水素の噴射圧力をガソリンの噴射圧力よりも高く設定したが、例えば、水素インジェクタ２７の噴孔をガソリンインジェクタ２６の噴孔に比べて小孔とすることで、水素噴流を高流速で噴射するようにしてもよい。

このように実施例１の内燃機関の燃料供給装置及び方法にあっては、インテークマニホールド２０に、吸気通路２５にガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、水素を噴射する水素インジェクタ２７とを装着し、ガソリンインジェクタ２６から噴射されたガソリン噴霧と、水素インジェクタ２７から噴射された水素噴流とが互いに衝突するように、各インジェクタ２６，２７の装着位置が所定の位置に設定されている。

従って、ガソリンインジェクタ２６から吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧に向けて、水素インジェクタ２７から水素が噴射されると、この吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突する。この衝突によりガソリンと水素の混合が促進され、液体燃料であるガソリンは確実に気化されることとなり、吸気通路２５の内壁面への付着を抑制することができ、空燃比を安定させて燃費を向上することができると共に、未燃のガソリンの排出量が減少して排気浄化効率を向上することができる。また、吸気通路２５で空気とガソリンと水素とが最適な混合状態なって燃焼室１６に流入するため、この混合気に含まれる水素は燃焼室１６の全域にわたって均一に分布することとなり、適正に点火して燃焼効率を向上することができる。その結果、主燃料のガソリンに対して副燃料の水素を用いた内燃機関にて、リーン運転領域を拡大することができる。

また、実施例１にあっては、水素インジェクタ２７による水素の噴射位置を、ガソリンインジェクタ２６によるガソリンの噴射位置よりも、吸気通路２３にて吸気流動方向の上流側としている。従って、水素噴流が燃焼室１６に流入するまで距離及び時間が長くなってガソリン噴霧との間で十分な混合が行われる。そのため、水素が燃焼室１６の全域に均一に分布して燃焼効率を向上することができると共に、水素噴流によりガソリン噴霧が吸気通路２５の壁面に付着せずに燃焼室１６に流入することとなり、空燃比を安定させて燃費を向上することができる。

更に、吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧に対して、その上流側から水素噴流を高流速（高圧）で衝突させてもよい。これにより、高流速の水素噴流がガソリン噴霧を巻き込みながら吸気通路２５を通して燃焼室１６内に流入することとなり、空気とガソリンと水素との更なる混合促進を図ることができる。その結果、空気とガソリンと水素との混合効率を更に向上することができ、この水素噴流によるガソリン噴霧のペネトレーションを短縮してガソリンの壁面付着を減少することができ、空燃比を安定させて燃費を向上することができる。

図４は、本発明の実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の内燃機関の燃料供給装置において、図４に示すように、インテークマニホールド２３には、吸気通路２５に気体燃料としての水素を噴射する水素インジェクタ２７が装着されると共に、この水素インジェクタ２７よりも燃焼室１７から遠方、つまり、吸気流動方向における上流側に吸気通路２５に液体燃料としてのガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６が装着されている。そのため、各インジェクタ２６，２７から吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とは互いに衝突するようになっている。

即ち、水素インジェクタ２７は燃焼室１６の近傍の吸気通路２５に水素を噴射することができ、ガソリンインジェクタ２６は水素インジェクタ２７に比べて燃焼室１６から離れた吸気通路２５にガソリンを噴射することができ、燃料噴射から燃焼室１６までの流入距離及び時間は、水素に比べてガソリンのほうが長くなるように設定されている。そして、この噴射された水素噴流とガソリン噴霧とが吸気通路２５で衝突するように各インジェクタ２６，２７の取付角度が設定されることで、ガソリンインジェクタ２６の噴射軸線ＪＧと水素インジェクタ２７の噴射軸線ＪＨとが所定の位置で交差するようになっている。

従って、吸気バルブ２１の閉止時の所定期間に、ガソリンインジェクタ２６から吸気通路２５に所定量のガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から吸気通路２５におけるガソリン噴霧に向けてそれよりも短い期間で所定量の水素が噴射されると、吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突する。この衝突によりガソリンと水素との混合が促進され、液体であるガソリンは燃料噴射から燃焼室１６に流入するまでの流入距離及び時間が長いために適正に気化され、吸気通路２５の内壁面へ付着せずに、空気とガソリンと水素とが最適な混合状態で燃焼室１６に流入することとなる。そして、燃焼室１６に流入した混合気は最適な混合であるため、水素が燃焼室１６の全域にわたって均一に分布することとなり、適正に点火することができる。

なお、実施例１のように、吸気流動方向に対してその上流側に位置するガソリンインジェクタ２６から、水素噴流に向けてガソリンを高圧（高速）で噴射して衝突させるようにしてもよく、これにより空気とガソリンと水素との更なる混合促進を図ることができる。即ち、ガソリンは水素よりも高圧で噴射されるため、高流速のガソリン噴霧が水素噴流を巻き込みながら吸気通路２５を通して燃焼室１６内に流入することとなり、ガソリン噴霧が確実に気化することで空気や水素との混合効率を更に向上することができ、ガソリンの壁面付着を減少することができる。

このように実施例２の内燃機関の燃料供給装置及び方法にあっては、インテークマニホールド２０に、吸気通路２５に水素を噴射する水素インジェクタ２７を装着すると共に、この水素インジェクタ２７よりも燃焼室１６から遠方、つまり、吸気流動方向上流側にガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６を装着し、ガソリンインジェクタ２６から噴射されたガソリン噴霧と、水素インジェクタ２７から噴射された水素噴流とが互いに衝突するように構成している。

従って、水素インジェクタ２７から吸気通路２５に噴射された水素噴流に向けて、ガソリンインジェクタ２６からガソリンが噴射されると、この吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突することで両者の混合が促進されると共に、ガソリン噴霧が燃焼室１６に流入するまで距離及び時間が長くなってガソリンは確実に気化されることとなり、吸気通路２５の内壁面への付着を抑制することができ、空燃比を安定させて燃費を向上することができると共に、未燃のガソリンの排出量が減少して排気浄化効率を向上することができる。

図５は、本発明の実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の内燃機関の燃料供給装置において、図５に示すように、インテークマニホールド２３には、吸気通路２５に液体燃料としてのガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、吸気通路２５に気体燃料としての水素を噴射する水素インジェクタ２７とが、燃焼室１６からほぼ同じ距離の位置に吸気流動方法に対して左右に並列に装着されており、各インジェクタ２６，２７から吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とは互いに衝突するようになっている。

即ち、インテークマニホールド２３の上部には、ガソリンインジェクタ２６と水素インジェクタ２７とがピストン１５の移動方向に直行する方向に隣接して位置し、且つ、互いに平行状態で装着されている。そして、吸気通路２５内に挿通された各噴射ノズル２９，３１からは、吸気通路２５の中心側に向けてガソリン及び水素を噴射することができ、燃料噴射から燃焼室１６までの流入距離及び時間は、両者共に同じに設定されている。また、この噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とが吸気通路２５で衝突するように各インジェクタ２６，２７の取付角度が設定されることで、ガソリンインジェクタ２６の噴射軸線ＪＧと水素インジェクタ２７の噴射軸線ＪＨとが所定の位置で交差するようになっている。

従って、吸気バルブ２１の閉止時の所定期間に、ガソリンインジェクタ２６から吸気通路２５に所定量のガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から吸気通路２５にそれよりも短い期間で所定量の水素が噴射されると、吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突する。この衝突によりガソリンと水素との混合が促進され、液体であるガソリン噴霧は水素噴流によりペネトレーションが抑制され、吸気通路２５の内壁面へ付着せずに、空気とガソリンと水素とが最適な混合状態で燃焼室１６に流入することとなる。

このように実施例３の内燃機関の燃料供給装置及び方法にあっては、インテークマニホールド２０の上部に、吸気通路２５にガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、吸気通路２５に水素を噴射する水素インジェクタ２７とを燃焼室１６から同距離の位置に左右に並設し、ガソリンインジェクタ２６から噴射されたガソリン噴霧と、水素インジェクタ２７から噴射された水素噴流とが吸気通路２５で互いに衝突するように構成している。

従って、ガソリンインジェクタ２６からガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から水素が噴射されると、吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突して混合が促進されると共に、ガソリン噴霧と水素噴流とが並列に衝突する。そのため、ガソリンのペネトレーションが抑えられて吸気通路２５の壁面付着を抑制して燃費を向上することができ、空燃比を安定させて燃費を向上することができると共に、未燃のガソリンの排出量が減少して排気浄化効率を向上することができる。また、各インジェクタ２６，２７はインテークマニホールド２３の上部のほぼ同位置に水平方向に並んで装着されるため、インジェクタ２６，２７の取付高さを減少してヘッドカバーなどを容易に装着することができ、取付性の向上並びに装置のコンパクト化を図ることができ、車両への搭載性を向上することができる。

なお、この実施例３では、ガソリンインジェクタ２６及び水素インジェクタ２７をインテークマニホールド２３の上部に並んで設けたが、下部に並んで設けてもよい。

図６は、本発明の実施例４にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４の内燃機関の燃料供給装置において、図６に示すように、インテークマニホールド２３の側部には、吸気通路２５に液体燃料としてのガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、吸気通路２５に気体燃料としての水素を噴射する水素インジェクタ２７とが燃焼室１６からほぼ同じ距離の位置に吸気流動方法に対して上下（縦方向）に並列に装着されており、各インジェクタ２６，２７から吸気通路２５に噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とは互いに衝突するようになっている。

即ち、インテークマニホールド２３の側部には、ガソリンインジェクタ２６と水素インジェクタ２７とがピストン１５の移動方向に沿った方向に隣接して位置して装着されている。そして、ガソリンインジェクタ２６は上方から吸気通路２５にガソリンを噴射することができ、水素インジェクタ２７は下方から吸気通路に水素を噴射することができ、燃料噴射から燃焼室１６までの流入距離及び時間は、両者共に同じに設定されている。そして、この噴射されたガソリン噴霧と水素噴流とが吸気通路２５で衝突するように各インジェクタ２６，２７の取付角度が設定されることで、ガソリンインジェクタ２６の噴射軸線ＪＧと水素インジェクタ２７の噴射軸線ＪＨとが所定の位置で交差するようになっている。

従って、吸気バルブ２１の閉止時の所定期間に、ガソリンインジェクタ２６から吸気通路２５に所定量のガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から吸気通路２５にそれよりも短い期間で所定量の水素が噴射されると、吸気通路２５で上方から噴射されたガソリン噴霧と下方から噴射された水素噴流とが衝突する。この衝突によりガソリンと水素との混合が促進され、液体であるガソリン噴霧は水素噴流によりペネトレーションが抑制され、吸気通路２５の内壁面へ付着せずに、空気とガソリンと水素とが最適な混合状態で燃焼室１６に流入することとなる。

このように実施例４の内燃機関の燃料供給装置及び方法にあっては、インテークマニホールド２０の側部に、吸気通路２５にガソリンを噴射するガソリンインジェクタ２６と、吸気通路２５に水素を噴射する水素インジェクタ２７とを上下、つまり、ピストン１５の移動方向に沿って並設し、ガソリンインジェクタ２６から噴射されたガソリン噴霧と、水素インジェクタ２７から噴射された水素噴流とが吸気通路２５で互いに衝突するように構成している。

従って、ガソリンインジェクタ２６からガソリンが噴射されると共に、水素インジェクタ２７から水素が噴射されると、吸気通路２５でガソリン噴霧と水素噴流とが衝突して混合が促進されると共に、ガソリン噴霧と水素噴流とが並列に衝突する。そのため、ガソリンのペネトレーションが抑えられて吸気通路２５の壁面付着を抑制して燃費を向上することができ、空燃比を安定させて燃費を向上することができると共に、未燃のガソリンの排出量が減少して排気浄化効率を向上することができる。また、各インジェクタ２６，２７はインテークマニホールド２３の側部のほぼ同位置に装着されるため、インジェクタ２６，２７の取付幅を減少して取付性を向上することができると共に、装置のコンパクト化を図ることができ、車両への搭載性を向上することができる。

なお、実施例４では、ガソリンインジェクタ２６及び水素インジェクタ２７をインテークマニホールド２３の側部に設け、上側にガソリンインジェクタ２６を、下側に水素インジェクタ２７を配設したが、逆であってもよい。

また、上述した各実施例では、液体燃料としてガソリンを適用し、気体燃料として水素を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体燃料としては、ＣＮＧなどの天然ガスを適用してもよい。また、各実施例にて、インテークマニホールド２３に対するガソリンインジェクタ２６及び水素インジェクタ２７の取付位置を上部、下部、側部などとしたが、その組み合わせは実施例に限定されるものではなく、シリンダヘッド１２インテークマニホールド２３などの構造に応じて適宜設定すればよいものである。更に、各実施例では、１つの吸気通路２５に対して液体燃料用のガソリンインジェクタ２６と気体燃料用の水素インジェクタ２７とを１つずつ設けたが、１つのガソリンインジェクタ２６に対して２つの水素インジェクタ２７を設けたり、その逆の構成としてもよく、各インジェクタの数は適宜設定すればよいものである。

以上のように、本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置及び方法は、吸気通路にガソリンなどの液体燃料と水素などの気体燃料を噴射混合しながら燃焼室に流入させるものであり、車両用エンジンに有用である。

本発明の実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図である。実施例１の内燃機関の燃料供給装置における燃料噴射タイミングを表すグラフである。実施例１の内燃機関の燃料供給装置における変形例を表す概略図である。本発明の実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図である。本発明の実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部平面図である。本発明の実施例４にかかる内燃機関の燃料供給装置を表すエンジンの要部断面図である。

符号の説明

１１エンジン
１６燃焼室
１９吸気ポート
２１吸気バルブ
２５吸気通路
２６ガソリンインジェクタ（液体燃料噴射手段）
２７水素インジェクタ（気体燃料噴射手段）

Claims

吸気通路に液体燃料を噴射する液体燃料噴射手段と、前記吸気通路に気体燃料を噴射する気体燃料噴射手段と設け、前記液体燃料噴射手段から噴射された液体燃料と前記気体燃料噴射手段から噴射された気体燃料とが衝突するように、前記液体燃料噴射手段及び前記気体燃料噴射手段を配設したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記液体燃料噴射手段を、前記気体燃料噴射手段よりも燃焼室の近傍に配設したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記気体燃料噴射手段を、前記液体燃料噴射手段よりも燃焼室の近傍に配設したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
請求項２または３記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃焼室の近傍に配設した前記液体燃料噴射手段または気体燃料噴射手段は、前記燃焼室から遠方に配設した前記液体燃料噴射手段または気液体燃料噴射手段に比べて、高流速の液体燃料または気体燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記液体燃料噴射手段及び前記気体燃料噴射手段を、燃焼室から同距離に並列して配設したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
液体燃料と気体燃料とが互いに衝突するように吸気通路に噴射し、この衝突した前記液体燃料と気体燃料とが混合した状態で燃焼室に流入させることを特徴とする内燃機関の燃料供給方法。