JP2006144572A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関において、燃料噴射口へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図る。
【解決手段】燃焼室１６に連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８を設け、吸気弁１９及び排気弁２０により開閉可能とし、燃焼室１６に燃料を噴射する燃料噴射弁２１を設けると共に燃焼室１６の混合気に着火する点火プラグ２５を設け、燃料噴射弁２１に隣接してこの燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射する塩基性溶媒噴射弁２６を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒内に燃料を噴射可能な内燃機関に関するものである。

燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンで圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射弁から燃料が直接噴射される。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発し、排気弁の開放時に、排気ガスが排気ポートから排出される。

このような筒内噴射式内燃機関にて、燃料噴射弁は、先端部に噴射口を有するハウジング内にニードル弁が移動自在で、且つ、燃料通路を閉塞するように付勢支持されて構成されている。そして、所定のタイミングで、このニードル弁を移動して燃料通路を所定期間開放することで、燃料通路の燃料が噴射口から燃焼室に向けて噴射される。ところが、燃料噴射期間が経過してニードル弁により燃料通路を閉じても、全ての燃料が燃焼室に噴射されずに一部の燃料が噴射口に付着して残留し、この残留した燃料が燃焼ガスにより蒸し焼きにされ、デポジットとして堆積してしまう。

即ち、燃料噴射弁の噴射口に燃料としてのガソリンが付着して残留すると、このガソリンが吸気に含まれる酸素により次第に酸化されて酸化ガソリン（Soluble gum）となる。また、車両が長時間放置されると、燃料タンク内のガソリンが酸化してしまい、この酸化ガソリンが燃料噴射弁により噴射されることで、噴射口に酸化したガソリンが付着して残留する。すると、この酸化ガソリンに対して、燃焼ガスやＥＧＲガスに含まれるＳＯｘやＮＯｘなどの成分が付着して過熱されることで重合反応が発生し、燃料噴射弁の噴射口に硬質のデポジットが生成される。燃料噴射弁の噴射口にデポジットが堆積すると、このデポジットが燃料通路の流路面積を狭めて燃料の流路抵抗となり、流量低下を引き起こして燃料噴射量がばらつき、燃焼悪化を招いてしまう。

このような問題を解決するものとして、例えば、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に記載された内燃機関を運転するための方法は、吸気管に水または別の洗浄液体を空気に付加するためのノズルを設け、噴射弁への堆積物が認知された場合に、このノズルにより水を吸気管に導入して吸気過程時に燃焼室に到達させ、噴射過程の間に燃焼室に到達させて空気及び燃料と混合し、水をすぐに蒸発させることで燃焼室の洗浄に貢献させるものである。

特表２００３−５１０５０１号公報

上述した従来の内燃機関を運転するための方法にあっては、吸気管に水を導入して吸気過程時に燃焼室に到達させ、この水を蒸発させることで燃焼室の洗浄に貢献させるようにしている。しかし、前述したように、燃料噴射弁の噴射口に付着しているガソリンは酸化ガソリンであり、水蒸気によりこれを洗浄することは困難である。特に、この酸化ガソリンは粘質状態にあり、水により全てを洗い流すことはできない。

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、燃料噴射口へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図った内燃機関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、本発明の内燃機関は、燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートをそれぞれ開閉可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室の混合気に着火する点火プラグと、前記燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒供給手段とを具えたことを特徴とするものである。

また、本発明の内燃機関では、前記燃焼室の上部略中央に前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁が設けられ、該燃料噴射弁に隣接して前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁が設けられたことを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記燃焼室の上部略中央に前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁が設けられ、前記排気ポートに前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁が設けられたことを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁は、前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁の非作動時に該燃料噴射弁の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記塩基性溶媒供給手段は、内燃機関の排気行程時に前記燃料噴射手段の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記塩基性溶媒供給手段は、内燃機関の吸気行程時に前記燃料噴射手段の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記燃料噴射手段は、前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを有し、前記塩基性溶媒供給手段は、前記第２燃料噴射弁が作動して前記第１燃料噴射弁が作動していないときに該第１燃料噴射弁の噴射口に塩基性溶媒を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、運転状態に応じて燃料噴射を実行しない休止可能な気筒を有し、前記塩基性溶媒供給手段は、前記休止可能な気筒が休止状態にあるとき前記燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を噴射することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記燃料噴射手段と前記塩基性溶媒供給手段は共通の噴射弁であり、該噴射弁に燃料を供給する燃料供給路と塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒通路が切換可能に設けられたことを特徴としている。

本発明の内燃機関によれば、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを設け、吸気弁及び排気弁により開閉可能とし、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と燃焼室の混合気に着火する点火プラグを設けると共に、燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒供給手段を設けたので、燃料噴射後に噴射口に酸化した噴射燃料が付着して残留していても、塩基性溶媒供給手段により噴射口に塩基性溶媒が供給されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、噴射口へのデポジットの堆積を抑制することができ、内燃機関の燃焼改善を図ることができる。

以下に、本発明に係る内燃機関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に係る内燃機関を表す要部断面図、図２は、実施例１の内燃機関における燃料及び塩基性溶媒の噴射タイミングを表すタイムチャートである。

実施例１の内燃機関において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジンは、筒内噴射式の火花点火エンジンである。このエンジンにて、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４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１１の下部に図示しない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１４はコネクティングロッド１５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。

燃焼室１６は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１４により構成されており、燃焼室１６は、上部（シリンダヘッド１３の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１６の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面にそれぞれ２つの吸気ポート１７及び排気ポート１８が対向して形成されており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部が位置している。従って、この吸気弁１９及び排気弁２０が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。なお、吸気ポート１７にはインテークマニホールドを介して図示しない吸気管が連結される一方、排気ポート１８にはエギゾーストマニホールドを介して図示しない排気管が連結されている。

燃焼室１６の上部略中央には、この燃焼室１６に直接燃料（ガソリン）を噴射する燃料噴射弁（燃料噴射手段）２１が装着されている。この燃料噴射弁２１は、４つのポート１７，１８の間で、且つ、吸気ポート１７側に接近して設けられ、先端部がシリンダヘッド１２の下面から所定量下方に突出して取付けられており、燃焼室１６に位置する噴射口２１ａから下方に向けて燃料を噴射することができる。この場合、燃料噴射弁２１からの燃料噴霧が燃焼室１６の壁面へ直接付着しないように燃料の噴射角度が設定されている。そして、燃料噴射弁２１にはデリバリパイプ２２を介して燃料噴射ポンプ２３、燃料タンク２４が連結されている。

また、燃焼室１６の上部略中央には、燃料噴射弁２１の近傍に隣接して点火プラグ２５が装着されている。この点火プラグ２５は４つのポート１７，１８の間で、且つ、排気ポート１８側に接近して設けられ、先端部がシリンダヘッド１２の下面から所定量下方に突出して取付けられており、燃焼室１６を流動する混合気に着火することができる。この場合、燃料噴射弁２１からの燃料噴霧が点火プラグ２５の着火部（電極部）２５ａへ直接付着しないように、この点火プラグ２５の着火部２５ａは燃料の噴霧領域よりも上方に位置するように設定されている。

そして、本実施例では、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化燃料としての酸化ガソリンに、燃焼ガス中のＳＯｘやＮＯｘが反応することで生成されるデポジットの堆積を抑制するため、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を供給することで、付着した酸化ガソリンを脱離させる塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁２６が設けられている。即ち、燃焼室１６の上部略中央には、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射する塩基性溶媒噴射弁２６が装着されている。この塩基性溶媒噴射弁２６は、４つのポート１７，１８の間で、且つ、燃料噴射弁２１に近接して設けられ、先端部がシリンダヘッド１２の下面から所定量下方に突出し、且つ、燃料噴射弁２１側に傾斜して取付けられており、燃焼室１６に位置する噴射口２６ａから斜め下方に向けて塩基性溶媒を噴射することができる。この場合、塩基性溶媒噴射弁２６からの塩基性溶媒の噴霧が燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに所定圧で直接噴射されるようにその噴射角度が設定されている。そして、塩基性溶媒噴射弁２６にはデリバリパイプ２７を介して塩基性溶媒噴射ポンプ２８、塩基性溶媒タンク２９が連結されている。なお、塩基性溶媒として、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの希釈液を用いればよく、また、これに限定されるものでもない。

そして、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、燃料噴射弁２１の燃料噴射タイミング及び点火プラグ２５の点火時期などを制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ３０は、燃料噴射ポンプ２３を制御することでデリバリパイプ２２内の燃圧を所定値に維持しており、検出した吸入空気量Ｑ、スロットル開度（またはアクセル開度）θ、エンジン回転数Ｎｅなどのエンジン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、燃料噴射弁２１及び点火プラグ２５を制御することで燃料噴射及び点火を実行している。本実施例のエンジンは、燃焼室１６に直接燃料を噴射する筒内噴射式エンジンであるため、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θとに基づいて燃料噴射モードを決定している。例えば、エンジンの高負荷領域では、主に吸気行程中に燃料を噴射して理論空燃比で均質燃焼を行い、エンジンの中低負荷領域では、主に圧縮行程中に燃料を噴射してリーンな空燃比で成層燃焼を行う切換制御を実施可能としている。

また、ＥＣＵ３０は、塩基性溶媒噴射弁２６の噴射タイミングを制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ３０は、塩基性溶媒噴射ポンプ２８を制御することでデリバリパイプ２７内の溶媒圧を所定値に維持しており、燃料噴射タイミングに基づいて塩基性溶媒の噴射時期を決定し、塩基性溶媒噴射弁２６を制御することで塩基性溶媒噴射を実行している。本実施例のエンジンは筒内噴射式エンジンであり、図２に示すように、エンジン運転状態に応じて吸気行程燃料噴射または圧縮行程燃料噴射を実行するものであり、ＥＣＵ３０は、燃料噴射時期に基づいて塩基性溶媒噴射弁２６を制御し、エンジンの運転状態に拘らず排気行程中に塩基性溶媒を噴射するようにしている。

ここで、本実施例のエンジンの運転状態に応じた燃料噴射弁２１及び塩基性溶媒噴射弁２６の作動について説明する。

図１及び図２に示すように、例えば、エンジンの運転状態が低負荷領域にあるとき、圧縮行程で、燃料噴射弁２１により燃焼室１６に高圧燃料を噴射することで、点火プラグ２５の近傍に成層混合気が形成され、点火プラグ２５によりこの成層混合気に点火することで成層燃焼が実行される。そして、排気行程で、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を所定期間噴射することで、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化ガソリンを還元して洗い流す。

即ち、燃料噴射弁２１は、内部のニードル弁を移動して燃料通路を開放することで、この燃料通路の燃料を噴射口２１ａから燃焼室１６に向けて噴射するものであり、ニードル弁により燃料通路を閉じても一部の燃料が噴射口２１ａに付着して残留してしまう。すると、この残留した燃料が吸気などにより酸化し、酸化ガソリンに燃焼ガスやＥＧＲガスに含まれるＳＯｘやＮＯｘなどの成分が付着して過熱されることで重合反応が発生し、デポジットが生成される。そこで、燃料噴射後に、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射すると、この噴射口２１ａに残留して酸化した酸化ガソリンが還元されて洗い流されることとなる。そのため、酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口２１ａへのデポジットの堆積が抑制される。

また、エンジンの運転状態が高負荷領域にあるとき、吸気行程で燃料噴射弁２１により燃焼室１６に高圧燃料を噴射し、圧縮行程で燃焼室１６全体に均質混合気が形成され、点火プラグ２５によりこの均質混合気に点火することで均質燃焼が実行される。このときも前述と同様に、排気行程で、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を所定期間噴射することで、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化ガソリンを還元して洗い流すため、酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口２１ａへのデポジットの堆積が抑制される。

なお、塩基性溶媒により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａから脱離したガソリンは、燃焼室１６内の燃焼ガスにより気化された後、燃焼して外部に排出される。

このように実施例１の内燃機関にあっては、燃焼室１６に連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８を設け、吸気弁１９及び排気弁２０により開閉可能とし、燃焼室１６に燃料を噴射する燃料噴射弁２１を設けると共に燃焼室１６の混合気に着火する点火プラグ２５を設け、燃料噴射弁２１に隣接してこの燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射する塩基性溶媒噴射弁２６設けている。

従って、燃料噴射後に燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに燃料が残留し、且つ、酸化していても、塩基性溶媒噴射弁２６からこの噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒が噴射されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、エンジンの燃焼改善を図ることができる。

また、エンジンの排気行程時に、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射している。従って、噴射口２１ａに付着している酸化燃料は塩基性溶媒により還元されて脱離した後、高温の燃焼ガスにより気化、燃焼することとなり、燃焼室１６での燃焼に悪影響を与えることなく酸化燃料を噴射口２１ａから取り除くことができる。

図３は、本発明の実施例２に係る内燃機関における燃料及び塩基性溶媒の噴射タイミングを表すタイムチャートである。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の内燃機関の基本的な構成は、上述した実施例１と同様であるため、図１を用いて説明する。本実施例では、燃焼室１６に、燃料噴射弁２１に隣接してその噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射する塩基性溶媒噴射弁２６設け、エンジンの排気行程及び吸気行程で、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射している。

即ち、図１及び図３に示すように、エンジンの運転状態に応じて、吸気行程または圧縮行程で、燃料噴射弁２１により燃焼室１６に高圧燃料を噴射すると、燃焼室１６に均質混合気または成層混合気が形成され、点火プラグ２５によりこの混合気に点火することで、均質燃焼または成層燃焼が実行される。そして、排気行程で、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒の１次噴射を実行することで、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化ガソリンを還元して洗い流す。また、続く吸気行程の前期で、且つ、燃料噴射弁２１からの燃料噴射前に、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒の２次噴射を実行することで、塩基性溶媒の１次噴射で還元し切れなかった酸化ガソリンを還元して噴射口２１ａから取り除く。

そのため、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留した酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口２１ａへのデポジットの堆積が抑制される。なお、塩基性溶媒により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａから脱離したガソリンは、燃焼室１６内の燃焼ガスにより気化された後、燃焼して外部に排出される。

このように実施例２の内燃機関にあっては、燃焼室１６に燃料を噴射する燃料噴射弁２１に隣接してこの燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射する塩基性溶媒噴射弁２６を設け、エンジンの吸気行程及び排気行程で、塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射している。

従って、燃料噴射後に、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに酸化した燃料が付着していても、塩基性溶媒噴射弁２６からこの噴射口２１ａに向けて２度にわたって塩基性溶媒が噴射されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により確実に還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、エンジンの燃焼改善を図ることができる。また、エンジンの吸気行程で、燃焼室１６に塩基性溶媒を噴射するため、この塩基性溶媒の気化熱により燃焼室１６の温度を低下させることができ、空気過剰率を向上することができると共に、ノッキングを抑制することができる。

図４は、本発明の実施例３に係る内燃機関を表す要部断面図である。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３の内燃機関にて、図４に示すように、燃焼室１６の上部略中央に燃料噴射弁２１及び点火プラグ２５が装着される一方、排気ポート１８に燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射可能な塩基性溶媒噴射弁２６が装着されている。この塩基性溶媒噴射弁２６は、排気ポート１８における燃焼室１６の近傍に位置して設けられ、先端部が燃焼室１６側に突出し、且つ、燃料噴射弁２１側に傾斜して取付けられており、排気弁２０の開放時に、噴射口２６ａから燃焼室１６に位置する燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて斜め下方に塩基性溶媒を噴射することができる。そして、塩基性溶媒噴射弁２６にはデリバリパイプ２７を介して塩基性溶媒噴射ポンプ２８、塩基性溶媒タンク２９が連結されている。

従って、エンジンの運転状態に応じて、吸気行程または圧縮行程で、燃料噴射弁２１により燃焼室１６に高圧燃料を噴射すると、燃焼室１６に均質混合気または成層混合気が形成され、点火プラグ２５によりこの混合気に点火することで、均質燃焼または成層燃焼が実行される。そして、排気行程で、排気弁２０が開放状態になると、排気ポート１８の塩基性溶媒噴射弁２６から燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒が噴射されることで、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化ガソリンを還元して洗い流す。

そのため、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留した酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口２１ａへのデポジットの堆積が抑制される。なお、塩基性溶媒により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａから脱離したガソリンは、燃焼室１６内の燃焼ガスにより気化された後、燃焼して外部に排出される。

このように実施例３の内燃機関にあっては、燃焼室１６に燃料を噴射する燃料噴射弁２１に対して、排気ポート１８にこの燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射可能な塩基性溶媒噴射弁２６を設け、エンジンの排気行程で、排気弁２０に開放時に塩基性溶媒噴射弁２６により燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射している。

従って、燃料噴射後に、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに酸化した燃料が付着していても、塩基性溶媒噴射弁２６からこの噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒が噴射されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、燃料噴射弁２１の噴射口２１ａへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、エンジンの燃焼改善を図ることができる。また、塩基性溶媒噴射弁２６を排気ポート１８に設けたことで、燃焼室１６における燃料噴射弁２１及び点火プラグ２５の取付スペースを適正に確保することができる。

図５は、本発明の実施例４に係る内燃機関を表す要部断面図である。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の内燃機関において、図５に示すように、燃焼室１６の上部に吸気ポート１７及び排気ポート１８が形成され、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部が位置している。燃焼室１６の上部略中央には、この燃焼室１６に直接燃料（ガソリン）を噴射する第１燃料噴射弁２１が装着され、この第１燃料噴射弁２１にはデリバリパイプ２２を介して燃料噴射ポンプ２３、燃料タンク２４が連結されている。そして、燃料噴射弁２１の近傍に隣接して点火プラグ２５が装着されている。また、吸気ポート１７には、この吸気ポート１７に燃料（ガソリン）を噴射する第２燃料噴射弁３１が装着されており、この第２燃料噴射弁３１は、先端部が燃焼室１６側を向いて傾斜状態で取付けられており、噴射口３１ａから吸気ポート１７に燃料を噴射することができる。そして、第２燃料噴射弁３１にはデリバリパイプ３２、燃料噴射ポンプ３３を介して燃料タンク２４が連結されている。

そして、本実施例では、第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を供給することで、付着した酸化ガソリンを脱離させる塩基性溶媒噴射弁２６が設けられている。そして、この塩基性溶媒噴射弁２６にはデリバリパイプ２７を介して塩基性溶媒噴射ポンプ２８、塩基性溶媒タンク２９が連結されている。

そして、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、各燃料噴射弁２１，３１の燃料噴射タイミング及び点火プラグ２５の点火時期などを制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ３０は、各燃料噴射ポンプ２３，３３を制御することで各デリバリパイプ２２，３２内の燃圧を所定値に維持しており、検出した吸入空気量Ｑ、スロットル開度（アクセル開度）θ、エンジン回転数Ｎｅなどのエンジン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、第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁３１を制御している。即ち、エンジン運転状態に基づいて第１燃料噴射弁２１により燃焼室１６に直接燃料を噴射するか、第２燃料噴射弁３１により吸気ポート１７に燃料を噴射するか、または、両方の燃料噴射弁２１，３１を用いて燃焼室１６及び吸気ポート１７に燃料を噴射するかを決定している。

また、ＥＣＵ３０は、塩基性溶媒噴射弁２６の噴射タイミングを制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ３０は、塩基性溶媒噴射ポンプ２８を制御することでデリバリパイプ２７内の溶媒圧を所定値に維持しており、燃料噴射タイミングに基づいて塩基性溶媒の噴射時期を決定し、塩基性溶媒噴射弁２６を制御することで塩基性溶媒噴射を実行している。本実施例のエンジンは燃焼室１６及び吸気ポート１７に燃料を噴射する２つの燃料噴射弁２１，３１を有するエンジンであり、エンジン運転状態に応じて燃焼室１６または吸気ポート１７に燃料を噴射するものである。そのため、ＥＣＵ３０は、各燃料噴射弁２１，３１の燃料噴射時期に基づいて塩基性溶媒噴射弁２６を制御し、全負荷領域で第２燃料噴射弁３１が稼動し、第１燃料噴射弁２１が休止しているときに、この第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射するようにしている。

従って、エンジンの全負荷領域にて、第２燃料噴射弁３１が稼動して吸気ポート１７にだけ燃料を噴射しているとき、休止している第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒噴射弁２６から塩基性溶媒が噴射されることで、この第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留する酸化ガソリンを還元して洗い流す。そのため、第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに残留した酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口２１ａへのデポジットの堆積が抑制される。なお、塩基性溶媒により第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａから脱離したガソリンは、燃焼室１６内の燃焼ガスにより気化された後、燃焼して外部に排出される。

このように実施例４の内燃機関にあっては、燃焼室１６に燃料を噴射する第１燃料噴射弁２１と、吸気ポート１７に燃料を噴射する第２燃料噴射弁３１とを設け、この第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射可能な塩基性溶媒噴射弁２６を設け、第１燃料噴射弁２１の休止時に、塩基性溶媒噴射弁２６により第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒を噴射している。

従って、第１燃料噴射弁２１から燃料を噴射した後に、その噴射口２１ａに酸化した燃料が付着していても、第１燃料噴射弁２１の休止時に塩基性溶媒噴射弁２６からこの噴射口２１ａに向けて塩基性溶媒が噴射されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、第１燃料噴射弁２１の噴射口２１ａへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、エンジンの燃焼改善を図ることができる。

なお、上述した実施例４では、燃焼室１６に燃料を噴射する第１燃料噴射弁２１と、吸気ポート１７に燃料を噴射する第２燃料噴射弁３１とを有するエンジンに対して、第１燃料噴射弁２１の休止時に、塩基性溶媒噴射弁２６によりその噴射口２１ａに塩基性溶媒を噴射して付着した酸化ガソリンを還元して除去するようにしたが、休止可能な気筒を有するエンジンに対しても適用することができる。休止している気筒では、燃料噴射弁の噴射口に付着している酸化燃料に対して、残留ガスやブローバイガス中のＳＯｘやＮＯｘが反応しやすく、デポジットが堆積しやすい構造となっている。

即ち、複数の気筒を有すると共に、各気筒（燃焼室）に燃料を噴射する燃料噴射弁をそれぞれ有し、運転状態に応じて一部の燃料噴射弁による燃料噴射を実行しない休止可能な気筒を有するエンジンにおいて、休止している気筒の燃料噴射弁に対して、塩基性溶媒噴射弁によりその噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射する。従って、燃料噴射弁の噴射口に付着した酸化燃料は、その休止時に塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、デポジットの堆積を抑制することができる。

図６は、本発明の実施例５に係る内燃機関を表す要部断面図である。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５の内燃機関において、図６に示すように、燃焼室１６の上部に吸気ポート１７及び排気ポート１８が形成され、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部が位置している。燃焼室１６の上部略中央には、燃料噴射手段と塩基性溶媒噴射手段を兼用する噴射弁４１が装着され、この噴射弁４１にはデリバリパイプ４２を介して噴射ポンプ４３が連結され、２つの分岐通路４４，４５により燃料タンク２４及び塩基性溶媒タンク２９が連結されている。そして、この分岐通路４４，４５にそれぞれ開閉弁４６，４７が装着されている。また、吸気ポート１７には、燃料噴射弁３１が装着され、この燃料噴射弁３１にはデリバリパイプ３２を介して噴射ポンプ３３及び燃料タンク２４が連結されている。更に、噴射弁４１の近傍に隣接して点火プラグ２５が装着されている。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、開閉弁４６，４７の開閉タイミング、噴射弁４１の噴射タイミング、燃料噴射弁３１の開閉タイミング、点火プラグ２５の点火時期などを制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ３０は、開閉弁４６，４７の開閉タイミングを制御することで、燃料タンク２４の燃料または塩基性溶媒タンク２９の塩基性溶媒を噴射弁４１に供給可能である。そして、ＥＣＵ３０は、噴射ポンプ４３を制御することでデリバリパイプ４２内の燃料または塩基性溶媒の圧力を所定値に維持しており、検出した吸入空気量Ｑ、スロットル開度（アクセル開度）θ、エンジン回転数Ｎｅなどのエンジン運転状態に基づいて燃料または塩基性溶媒の噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、噴射弁４１を制御している。また、ＥＣＵ３０は、燃料噴射ポンプ３３を制御することでデリバリパイプ３２内の燃圧を所定値に維持しており、エンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び噴射時期などを決定し、燃料噴射弁３１を制御している。

即ち、エンジン運転状態に基づいて噴射弁４１により燃焼室１６に直接燃料を噴射するか、燃料噴射弁３１により吸気ポート１７に燃料を噴射するか、または、両方の噴射弁３１，４１を用いて燃焼室１６及び吸気ポート１７に燃料を噴射するかを決定している。そして、燃料噴射弁３１により吸気ポート１７に燃料を噴射するとき、噴射弁４１により燃焼室１６塩基性溶媒を噴射するようにしている。

従って、エンジン運転状態により燃焼室１６に燃料を噴射する必要があるとき、開閉弁４６を開放して開閉弁４７を閉止し、燃料タンク２４の燃料を分岐通路４４から噴射ポンプ４３に供給する。そして、この噴射ポンプ４３を作動してデリバリパイプ４２内の燃圧を一定に維持し、噴射弁４１を駆動することで燃焼室１６に燃料を噴射する。一方、吸気ポート１７にだけ燃料を噴射する必要があるとき、開閉弁４６を閉止して開閉弁４７を開放し、塩基性溶媒タンク２９の塩基性溶媒を分岐通路４５から噴射ポンプ４３に供給する。そして、この噴射ポンプ４３を作動してデリバリパイプ４２内の溶媒圧を一定に維持し、噴射弁４１を駆動することで燃焼室１６に塩基性溶媒を噴射する。

即ち、燃焼室１６に燃料を噴射する必要がないとき、噴射弁４１は塩基性溶媒を燃焼室１６に噴射することとなり、噴射口４１ａに付着して残留していた酸化ガソリンを還元して洗い流す。そのため、噴射弁４１の噴射口４１ａに残留した酸化ガソリンにＳＯｘやＮＯｘなどの成分が反応することはなく、噴射口４１ａへのデポジットの堆積が抑制される。なお、噴射弁４１から噴射した塩基性溶媒は、噴射口４１ａに付着した酸化ガソリンを脱離した後、このガソリンと共に燃焼室１６内の燃焼ガスにより気化された後、燃焼して外部に排出される。

このように実施例５の内燃機関にあっては、燃焼室１６に噴射弁４１を設け、この噴射弁４１にデリバリパイプ４２、噴射ポンプ４３、開閉弁４６を有する分岐通路４４により燃料タンク２４を連結すると共に、開閉弁４７を有する分岐通路４５により塩基性溶媒タンク２９に連結し、燃焼室１６に燃料を噴射する必要がないときに、開閉弁４７を開放して噴射弁４１により塩基性溶媒を燃焼室１６に噴射している。

従って、噴射弁４１から燃料を噴射した後に、その噴射口４１ａに酸化した燃料が付着していても、続いてこの噴射弁４１から塩基性溶媒が噴射されることで、酸化燃料はこの塩基性溶媒により還元されて洗い流されることとなり、酸化燃料が燃焼ガスやＥＧＲガス中のＳＯｘやＮＯｘなどと反応することはなく、噴射弁４１の噴射口４１ａへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、エンジンの燃焼改善を図ることができる。また、エンジンの吸気行程で、燃焼室１６に塩基性溶媒を噴射する場合、この塩基性溶媒の気化熱により燃焼室１６の温度を低下させることができ、空気過剰率を向上することができると共に、ノッキングを抑制することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒供給手段を設けることでデポジットの生成・堆積を防止するものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。

本発明の実施例１に係る内燃機関を表す要部断面図である。 実施例１の内燃機関における燃料及び塩基性溶媒の噴射タイミングを表すタイムチャートである。 本発明の実施例２に係る内燃機関における燃料及び塩基性溶媒の噴射タイミングを表すタイムチャートである。 本発明の実施例３に係る内燃機関を表す要部断面図である。 本発明の実施例４に係る内燃機関を表す要部断面図である。 本発明の実施例５に係る内燃機関を表す要部断面図である。

符号の説明

１６ 燃焼室
１７ 吸気ポート
１８ 排気ポート
１９ 吸気弁
２０ 排気弁
２１ 燃料噴射弁、第１燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２４ 燃料タンク
２５ 点火プラグ
２６ 塩基性溶媒噴射弁（塩基性溶媒供給手段）
２９ 塩基性溶媒タンク
３１ 第２燃料噴射弁（燃料噴射手段）
４１ 噴射弁
４６，４７ 開閉弁

Claims (9)

1. 燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートをそれぞれ開閉可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室の混合気に着火する点火プラグと、前記燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒供給手段とを具えたことを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、前記燃焼室の上部略中央に前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁が設けられ、該燃料噴射弁に隣接して前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁が設けられたことを特徴とする内燃機関。
3. 請求項１に記載の内燃機関において、前記燃焼室の上部略中央に前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁が設けられ、前記排気ポートに前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁が設けられたことを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１に記載の内燃機関において、前記塩基性溶媒供給手段としての塩基性溶媒噴射弁は、前記燃料噴射手段としての燃料噴射弁の非作動時に該燃料噴射弁の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴とする内燃機関。
5. 請求項１に記載の内燃機関において、前記塩基性溶媒供給手段は、内燃機関の排気行程時に前記燃料噴射手段の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴とする内燃機関。
6. 請求項１に記載の内燃機関において、前記塩基性溶媒供給手段は、内燃機関の吸気行程時に前記燃料噴射手段の噴射口に向けて塩基性溶媒を噴射することを特徴とする内燃機関。
7. 請求項１に記載の内燃機関において、前記燃料噴射手段は、前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを有し、前記塩基性溶媒供給手段は、前記第２燃料噴射弁が作動して前記第１燃料噴射弁が作動していないときに該第１燃料噴射弁の噴射口に塩基性溶媒を噴射することを特徴とする内燃機関。
8. 請求項１に記載の内燃機関において、運転状態に応じて燃料噴射を実行しない休止可能な気筒を有し、前記塩基性溶媒供給手段は、前記休止可能な気筒が休止状態にあるとき前記燃料噴射手段の噴射口に塩基性溶媒を噴射することを特徴とする内燃機関。
9. 請求項１に記載の内燃機関において、前記燃料噴射手段と前記塩基性溶媒供給手段は共通の噴射弁であり、該噴射弁に燃料を供給する燃料供給路と塩基性溶媒を供給する塩基性溶媒通路が切換可能に設けられたことを特徴とする内燃機関。
   
   

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