JP2008133812A - 内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の噴霧を曲がって流れる状態で噴射し又は所定位置に向かうように燃料の噴霧を曲げて噴射できる内燃機関用燃料供給装置を提供する。
【解決手段】インジェクタ１０等から流速の異なる複数の噴霧燃料流Ｓ１、Ｓ２を相互に隣接し並列して進むよう噴射することにより、合流された噴霧燃料流の流れが比較的に流速の速い噴霧燃料流Ｓ２側へ曲げて、曲がって流れる気流の流れを増長するように沿わせることを可能とすると共に、合流された燃料の噴射流の流れが部材に当たるのを抑制可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インジェクタから燃焼室内又は吸気ポート内に燃料を噴射して供給する、内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する。

一般に、自動車のエンジン等として利用される内燃機関には、筒内直噴エンジンがある。
この筒内直噴エンジンには、燃焼効率を促進することにより内燃機関の性能を向上するため、吸気行程で開いた吸気バルブから燃焼室内に急速に流れ込む空気の流れによりタンブル流を形成するものがある。
このような筒内直噴エンジンでは、インジェクタから燃料を燃焼室内へ噴霧し、このタンブル流により燃焼室内の空気と燃料の混合気に乱れが存在している状態で点火する。

さらに、このような筒内直噴エンジンでは、タンブル流を強化することによって、エンジン始動時等の低回転でかつ高負荷の運転を行うときに燃焼を改善しノッキングの発生を抑制したいという要望がある。
このため筒内直噴エンジンでは、吸気行程で燃焼室内に急速に流れ込む空気の流れに沿うようインジェクタから噴霧を噴射することにより、吸気行程での空気の流れと噴射燃料の貫徹力とが相俟って強められたタンブル流を形成し、このタンブル流を圧縮行程後期の点火時期まで持続させて燃焼室内の混合気に乱れが存在している状態で点火することが有効である。

そこで、この筒内直噴エンジンでは、インジェクタからシリンダボア内に直線的に噴射する噴霧の方向であるＶ角（ここで、Ｖ角とは、シリンダボアの中心軸に直交する平面とのなす角度をいうものとする。）を低Ｖ角（鋭角となるような所要の角度）に設定する。

さらに、この筒内直噴エンジンでは、インジェクタから直線的に噴射した噴霧の噴射方向をタンブル流の湾曲した流れ方向の一部に沿わせるように構成して、燃料の貫徹力によるタンブル流の強化を図ることが考えられる。

しかし、筒内直噴エンジンでは、インジェクタから低Ｖ角で、かつ強力な貫徹力で燃料を直線的に噴射すると、インジェクタから強い貫徹力で直線的に噴射された噴霧が、低Ｖ角のため比較的に短くなった距離を直線的に飛行してシリンダボアの温度の低い内壁面に直接に当たって燃料の粒がシリンダボア内壁面に付着する。

その結果、筒内直噴エンジンでは、多量の未燃ＨＣが発生するばかりでなく、シリンダボア内壁面に付着したまま燃焼せずに残った付着燃料によって潤滑油が希釈される、さらに、インジェクタから噴射された燃料の全量が適正に燃焼しないので燃焼効率が低下するという問題を生じる。

また、筒内直噴エンジンでは、インジェクタから直線的に噴射した燃料がシリンダボア内壁面に付着することを抑制する一つの手段として、インジェクタから噴射する噴霧の貫徹力を弱める手段がある。

しかし、インジェクタからの噴霧の貫徹力を弱める手段を用いる場合には、タンブル流に対する増速効果を低減させてしまうことになる。
また、インジェクタから直線的に噴射する噴霧のＶ角を大きくする（鈍角にする）ことは、開放した吸気バルブからシリンダボア内に急速に流れ込む空気の湾曲した流れによってできるタンブル流の曲った気流方向とは異なった方向に直線的に噴霧を吹くこととなり、環状の流路を周回するように流れるタンブル流の流速を低下させてしまうことになる。

従来の内燃機関には、燃焼効率を促進する手段として、インジェクタを、相隣接する噴孔からそれぞれ燃料の噴霧を互いに離れる方向に向けて噴射するよう構成することにより、それぞれの噴孔から噴射された燃料の噴霧が互いに干渉しないようにする。その結果、それぞれの噴霧を安定させ、噴射燃料を良好に微粒化することができるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−７２０６７号公報

内燃機関では、インジェクタを備え、低回転かつ高負荷の運転条件のときにタンブル流等により燃焼室内の空気と燃料の混合気に乱れが存在している状態で点火するように構成した場合に、インジェクタから噴射される噴霧の方向が直線的であったため、インジェクタから噴射される噴霧を流路が曲った気流に乗せ又は曲った流路を通して所定位置に向かうように噴射することが困難であった。

本発明は、インジェクタ等から噴射する燃料の噴射流が曲がった軌跡に沿って所定位置に向かうように噴射することにより、燃料の壁面付着を抑制すると共に、燃料を適正に燃焼させて燃焼効率を向上可能とした、内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法を提供することを目的とする。

第１に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１の燃料の噴射流を第１の流速で噴射すると共に、第１の流速よりも速い第２の流速で第２の噴射流を第１の燃料の噴射流と相互に隣接し並列して進むよう噴射する噴射手段を有し、第１の燃料の噴射流と第２の噴射流とが合流された噴射流の流れが、流速の速い第２の噴射流側へ曲がるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、合流された燃料の噴射流の流れを、曲がって流れる気流の流れを増長するように沿わせることを可能とすると共に、合流された燃料の噴射流の流れが部材に当たるのを抑制することができる。

第２に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段は燃料を噴射する第１噴孔及び第２噴孔を有し、第１噴孔の開口面積を第２噴孔の開口面積より大きく構成し、インジェクタにおける第１噴孔と、第２噴孔とから流速の異なる燃料の噴射流を相互に隣接し並列して進むよう噴射することを特徴とする。

上述のように構成することにより、インジェクタから噴射されて合流された燃料の噴射流の流れを、曲がって流れる気流の流れを増長するように沿わせることを可能とすると共に、合流された燃料の噴射流れが部材に当たるのを抑制することができる。

第３に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段から燃料を噴射するときの燃料噴射圧力を設定する燃料圧力設定手段を設け、燃料圧力設定手段によって第２の燃料の噴射流の圧力を第１の燃料の噴射流の圧力より高くなるように設定し、第１の燃料の噴射流と第２の燃料の噴射流とが合流された燃料の噴射流である噴霧が流速の速い第２の燃料の噴射流側へ曲がって流れるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、合流された燃料の噴射流の流れを、曲がって流れる気流の流れを増長するように沿わせることを可能とすると共に、合流された燃料の噴射流の流れが部材に当たるのを抑制することができる。

第４に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段は、第１の流速で第１の燃料の噴射流を噴射する第１のインジェクタと、第２の燃料の流速で第２の燃料の噴射流を第１の燃料の噴射流と相互に隣接し並列して進むよう噴射する第２のインジェクタとを有し、燃料圧力設定手段によって第２のインジェクタの燃料の噴射圧力を第１のインジェクタの燃料の噴射圧力より高くなるように設定し、第１の燃料の噴射流と第２の燃料の噴射流とが合流された燃料の噴射流である噴霧の流れが、流速の速い第２の燃料の噴射流側へ曲がって流れるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、合流された燃料の噴射流である噴霧の流れを、曲がって流れる気流の流れを増長するように沿わせることを可能とすると共に、合流された燃料の噴射流である噴霧の流れが部材に当たるのを抑制することができる。

第５に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１乃至第４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段は、燃料の噴射流を燃焼室内に直接噴射可能であり、燃焼室内で合流された燃料の噴射流が、燃焼室内で発生するタンブル流又はスワール流に沿うように曲がって流れるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、合流された燃料の噴射流の流れを、タンブル流又はスワール流に沿うようにして、タンブル流又はスワール流の流速を増長することができる。

第６に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１乃至第４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段は、燃料の噴射流を内燃機関の吸気ポート内に噴射可能であり、第１の燃料の噴射流と第２の噴射流とが合流された噴霧の流れが、湾曲した吸気ポート内を流れる気流に沿うように曲がって流れるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、燃料の噴射流と噴射流とが合流された噴霧の流れが、吸気ポート内を流れる気流に沿うように曲がって流れるようにして、合流された噴霧燃料流の流れが部材に当たって、部材に燃料が付着することを抑制することができる。また、第２の噴射流を空気等の気体の噴射流とすることができる。

第７に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１乃至第４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段は、燃料の噴射流を燃焼室内に直接噴射可能であり、燃焼室内で合流された燃料の噴射流が、燃焼室内の点火プラグに向けて曲がって流れるように構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、合流された燃料の噴射流の流れを点火プラグの近くに向けて、そこに燃料の噴霧を集中させる状態として点火し燃焼させることにより、成層燃焼を行い内燃機関の始動時における触媒暖機のための大幅遅角燃焼を行うことができる。
第８に、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、第１の内燃機関用燃料供給装置において、噴射手段から燃料を噴射するときの燃料噴射圧力を変更して設定可能な燃料圧力設定手段を設け、燃料圧力設定手段は、第１の燃料の噴射流の圧力と、第２の燃料の噴射流の圧力とを変更することによって、合流された燃料の噴射流が燃焼室内で発生するタンブル流又はスワール流に沿うように曲がって流れる状態と、合流された燃料の噴射流が燃焼室内の点火プラグに向かって流れる状態とに、切り換え可能に構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、内燃機関の運転条件に対応して均質燃焼と成層燃焼とを切り換えて運転できる。

第９に、本発明の内燃機関用燃料供給方法は、流速の異なる複数の燃料等の噴射流を相互に隣接し並列して進むよう噴射することにより、合流された燃料等の噴射流の流れを比較的流速の速い噴射流側へ曲げるようにしたことを特徴とする。

上述の方法によれば、合流された燃料の噴射流の流れを、曲がって流れるタンブル流等の気流の流れを増長するように沿わせることができ、また合流された燃料の噴射流の流れが部材に当たるのを抑制することができる。

本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法によれば、インジェクタ等から噴射する燃料の噴射流が曲がった軌跡に沿って所定位置に向かうように噴射することにより、燃料の壁面付着を抑制すると共に、燃料を適正に燃焼させて燃焼効率を向上できるという効果がある。

〔第１実施の形態〕
本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する第１実施の形態について、図１乃至図３により説明する。

図１は、内燃機関用燃料供給装置を備えた筒内噴射式火花点火内燃機関における単一の気筒の要部を取り出して示す断面概略構成図である。なお、この筒内噴射式火花点火内燃機関は、多気筒の内燃機関又は単気筒の内燃機関として構成することができる。

この筒内噴射式火花点火内燃機関は、シリンダヘッド４、シリンダブロック３及びピストン２を備える。このシリンダヘッド４とシリンダブロック３とは、図示しないヘッドガスケットを介してボルト等で締結されて一体的に組み付けられる。

シリンダボア１内にピストン２が移動自在に支持され、コネクティングロッド（図示せず）を介してクランクシャフトに連結されることで往復移動可能となっている。

このように構成した筒内噴射式火花点火内燃機関では、シリンダヘッド４の凹部５の内壁面と、シリンダボア１の内壁面と、ピストン２の頂面とで囲まれた空間によって、燃焼室Ｃを構成する。

この筒内噴射式火花点火内燃機関では、制御装置であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５によって、機関回転数や機関負荷等の運転条件及び燃焼モードに対応した量の空気と燃料を燃焼室Ｃに送り込む制御を行う。
この筒内噴射式火花点火内燃機関では、図示しない空気供給系からシリンダヘッド４に設けた湾曲した吸気ポート６を通して外部から吸気する。また、燃料は、後述する燃料供給系からインジェクタ１０（噴射手段）を介して供給する。

この燃焼室Ｃは、いわゆるペントルーフ型に形成する。すなわち、燃焼室Ｃのペントルーフ型の燃焼室天井部（シリンダヘッド４の内壁面の凹部５）は、縦断面視で鈍角の二等辺三角形となるような２つの斜面部を有する切妻屋根形状に形成する。

図１に示すように、燃焼室Ｃの一方の斜面部には、シリンダヘッド４に設けられた空気吸入用の通路である吸気ポート６の端部を開口させる開口部分６ａを形成する。また、吸気ポート６の開口部分６ａには、開口部分６ａを開放又は遮断するための吸気バルブ７を装着する。
吸気バルブ７は、図示しない動弁装置によって操作されることにより、開口部分６ａを開放又は遮断する動作を行う。

また、燃焼室Ｃの他方の斜面部には、シリンダヘッド４に設けられた排気ガス排出用の通路である排気ポート８の端部を開口させる開口部分８ａを形成する。
排気ポート８の開口部分８ａには、開口部分８ａを開放又は遮断するための排気バルブ９をそれぞれ装着する。排気バルブ９は、図示しない動弁装置によって操作されることにより、開口部分８ａを開放又は遮断する動作を行う。

燃焼室Ｃのペントルーフ型の燃焼室天井中央部には、シリンダボア１の中心軸方向に向けて配置され、その先端部を燃焼室Ｃの内部に露呈させるように、点火プラグ１３を配置する。この点火プラグ１３による点火時期は、ＥＣＵ１５によって制御される。

また、燃焼室Ｃにおけるシリンダボア１とシリンダヘッド４との間部分の円周上の所定位置には、燃料供給系に接続されるサイド噴射式の噴射手段としてのインジェクタ１０を配置する。

この燃料供給系は、燃料をインジェクタ１０によって燃焼室Ｃ内へ直接噴射させるように構成する。
この燃料供給系では、予め燃料タンク１６に貯留されている燃料を、ＥＣＵ１５で駆動制御されるフィードポンプ１７で吸い上げて燃料流路１８を通し、ＥＣＵ１５で駆動制御される高圧燃料ポンプ１９（燃料圧力設定手段）へ送出する。

高圧燃料ポンプ１９は、送液されて来た燃料を所定の燃圧となるように加圧し高圧燃料流路２１を通して、燃焼室Ｃに設けたインジェクタ１０へ分配するためのデリバリパイプ２０へ送出する。
デリバリパイプ２０は、燃料を各燃焼室Ｃに設けたインジェクタ１０へ所定の燃圧（燃料噴射圧力）で供給する。

インジェクタ１０は、ＥＣＵ１５で駆動制御されることにより、所定の噴射条件で、デリバリパイプ２０から供給された燃料を燃焼室Ｃ内に直接噴射する。

すなわち、この燃料供給系では、インジェクタ１０を、内燃機関の運転条件及び燃焼モードに従ってＥＣＵ１５で駆動制御する。

これにより、この燃料供給系では、そのときの運転条件等に対応した燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で、インジェクタ１０から燃料を燃焼室Ｃ内に直接噴射する。

図２に示すように、このインジェクタ１０には、そのノズル部材１４の先端面部に所定複数個（ここでは２個）の燃料噴射用の開口面積が異なる第１噴孔１１と、第２噴孔１２とを設ける。

図１乃至図２に示すところから理解されるように、このインジェクタ１０では、その第１噴孔１１から第１の流速である流速の遅い噴霧燃料流（第１の噴射流）Ｓ１を噴射し、第２噴孔１２から第２の流速である流速の速い噴霧燃料流（第２の噴射流）Ｓ２を噴射するよう構成する。

このため、このインジェクタ１０では、第１噴孔１１の開口面積を第２噴孔１２の開口面積より大きく形成する。

ここでは、第１噴孔１１と、第２噴孔１２とを、いわゆる横スリットタイプに構成するため、同じ長さの長辺を持つ長方形に形成して所定間隔を開けて平行に並べて配置する。

すなわち、第１噴孔１１と、第２噴孔１２とは、それぞれの対応する短辺が一直線上にのる状態に配置する。また、第１噴孔１１の各短辺の長さを第２噴孔１２の各短辺の長さよりも長く形成する。

このように構成したインジェクタ１０では、所定の燃圧で第１噴孔１１と第２噴孔１２とから同時に燃料を噴射する際に、比較的大きい第１噴孔１１側から噴射される第１の噴射流の流速である第１の流速が、比較的小さい第２噴孔１２側から噴射される第２の噴射流の流速である第２の流速よりも所定量遅くなるように構成する。

また、このインジェクタ１０では、第１噴孔１１から噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と、第２噴孔１２から噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とを、隣接してタンブル流に沿う所定の低Ｖ角（鋭角となるような所要の角度）となる略同方向へ向けて噴射するように構成する。

例えば、このインジェクタ１０では、第１噴孔１１から噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と、第２噴孔１２から噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とが、空気層を介することなく直接的に隣接し、流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２との間部分で噴霧が交わって混合し、一体の噴霧となるように噴射するよう構成する。

なお、このインジェクタ１０では、第１噴孔１１からシリンダボア１の壁面までの距離Ｌ１よりも、第２噴孔１２からシリンダボア１の壁面までの距離Ｌ２の距離のほうが長くなるように構成する。

このように構成したインジェクタ１０では、第１噴孔１１と、第２噴孔１２とから同時に燃料を噴射すると、第１噴孔１１と第２噴孔１２との面積の差により、噴霧燃料流Ｓ１と噴霧燃料流Ｓ２との間に流速差が生じる。

このインジェクタ１０では、噴霧燃料流Ｓ１と噴霧燃料流Ｓ２との間の流速差に起因して圧力差を生じる。すなわち、流体は、早く流れるほどその周囲を含めて圧力が低くなるので、流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１側よりも流速の速い噴霧燃料流Ｓ２側のほうの圧力が低下する。

このため、図３に示すように、隣接する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とは、並列して進むに連れて流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１から流速の速い噴霧燃料流Ｓ２へ向けて巻き込む流れが発生する。

そして、この並列して進む流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とは、次第に流速の速い噴霧燃料流Ｓ２側へ向けて曲がり、シリンダボア１の壁面に当たらない方向に向きを変え、タンブル流に乗って旋回する如くなる。

この結果として、インジェクタ１０から流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とを相互に隣接し並列して進むように、略同方向へ噴射することにより、合流した噴霧燃料流の流れによって燃焼室Ｃ内にできるタンブル流の増速効果を増長させ、シリンダボア１の壁面への燃料付着を低減させることができる。
さらに、このように構成したインジェクタ１０は、構成が簡素なので廉価に製造することができる。

〔第２実施の形態〕
次に、本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する第２実施の形態について、図４により説明する。なお、この図４に示す第２実施の形態では、前述した図１乃至図３に示すものと同一の部材には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

本第２実施の形態に係わる内燃機関用燃料供給装置を備えた筒内噴射式火花点火内燃機関では、燃焼室Ｃにおけるシリンダボア１とシリンダヘッド４との間部分の円周上の所定位置に、２系統に構成された燃料供給系に各々対応して接続されたサイド噴射式の第１と第２のインジェクタ１０Ａ、１０Ｂ（噴射手段）を、シリンダボア１の中心軸方向に対応して２台並べて配置する。

これらインジェクタ１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ内燃機関制御システムの制御装置であるＥＣＵ１５で制御されるよう構成する。なお、これらインジェクタ１０Ａ、１０Ｂは、一般に用いられているものを利用できる。

この２系統の燃料供給系は、燃料を各インジェクタ１０Ａ、１０Ｂによって、それぞれ異なる燃圧で燃焼室Ｃ内へ直接噴射させるように構成する。
この燃料供給系では、予め燃料タンク１６に貯留されている燃料を、ＥＣＵ１５で駆動制御される各フィードポンプ１７Ａ、１７Ｂで吸い上げて各燃料流路１８Ａ、１８Ｂを通し、ＥＣＵ１５で駆動制御される各高圧燃料ポンプ１９Ａ、１９Ｂ（燃料圧力設定手段）へ送出する。

各高圧燃料ポンプ１９Ａ、１９Ｂは、送液されて来た燃料を、それぞれ異なる所定の燃圧に加圧する。そして、異なる所定の燃圧に加圧された燃料は、各々の高圧燃料流路２１Ａ、２１Ｂを通して、各デリバリパイプ２０Ａ、２０Ｂへ送出される。
各デリバリパイプ２０Ａ、２０Ｂは、燃焼室Ｃに設けた各インジェクタ１０Ａ、１０Ｂへ異なる燃圧の燃料を供給する。

各インジェクタ１０Ａ、１０Ｂは、それぞれＥＣＵ１５で駆動制御されることにより、各々異なる所定の燃圧と、噴射条件とで、それぞれ燃料を燃焼室Ｃ内に直接噴射する。
すなわち、この２系統の燃料供給系では、それぞれ異なる所定の燃圧に加圧する高圧燃料ポンプ１９Ａ、１９Ｂとインジェクタ１０Ａ、１０Ｂとを、内燃機関の運転条件及び燃焼モードに従ってＥＣＵ１５で駆動制御する。

これにより、この２系統の燃料供給系では、そのときの運転条件等に対応して、各インジェクタ１０Ａ、１０Ｂで異なる燃圧（燃料の噴射圧力）、燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件によって、各インジェクタ１０Ａ、１０Ｂから燃料を燃焼室Ｃ内に直接噴射する。

この内燃機関では、シリンダボア１の中心軸方向に対応して並んでいる２個のインジェクタ１０Ａ、１０Ｂのうちシリンダヘッド４側に配置されたインジェクタ１０Ａから流速の遅い（燃圧が低い）噴霧燃料流Ｓ１を噴射し、シリンダブロック３側に配置されたインジェクタ１０Ｂから流速の速い（燃圧が高い）噴霧燃料流Ｓ２を噴射するよう構成する。

すなわち、このように構成した燃料供給装置では、インジェクタ１０Ａから比較的低い所定の燃圧で燃料を噴射することにより、燃料の噴霧の流速が比較的に所定量だけ遅くなる。また、インジェクタ１０Ｂから比較的高い所定の燃圧で燃料を噴射することにより、燃料の噴霧の流速が比較的に所定量だけ早くなる。

この燃料供給装置では、インジェクタ１０Ａから噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と、インジェクタ１０Ｂから噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とを、隣接して同じ方向へ流れるように噴射するよう構成する。

このように構成した燃料供給装置では、インジェクタ１０Ａから噴射した流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と、これと並列して進むようにインジェクタ１０Ｂから噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２との間の流速差に起因して圧力差を生じる。

そして、図４に想像線の矢印Ｆで示すように、隣接する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とは、並列して進むに連れて流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１から流速の速い噴霧燃料流Ｓ２へ向けて巻き込む流れによって曲がる。

よって、この燃料供給装置では、合流した噴霧燃料流の流れが、シリンダボア１の壁面に当たらない方向（タンブル流の流れる方向）に向きを変え、タンブル流に乗って旋回するので、燃焼室Ｃ内にできるタンブル流を増速させる効果を増長させ、シリンダボア１の壁面への燃料付着を低減させることができる。

〔第３実施の形態〕
次に、本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する第３実施の形態について、図５により説明する。なお、この図５に示す第３実施の形態では、前述した図１乃至図３に示すもの又は図４に示すものと同一の部材には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

本第３実施の形態に係わる内燃機関用燃料供給装置を備えた筒内噴射式火花点火内燃機関では、例えば、内燃機関の始動時における触媒暖機のための大幅遅角燃焼を行うときに、点火プラグ１３の近くに燃料の噴霧を集中させた状態で点火して燃焼させる成層燃焼を行えるように構成する。

この筒内噴射式火花点火内燃機関では、燃焼室Ｃにおけるシリンダボア１とシリンダヘッド４との間部分の円周上の所定位置に、２系統に構成された燃料供給系に各々対応して接続されたサイド噴射式の第２と第１のインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄ（噴射手段）を、シリンダボア１の中心軸方向に対応して２台並べて配置する。

これらインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄは、それぞれ内燃機関制御システムの制御装置であるＥＣＵ１５で制御されるよう構成する。なお、これらインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄは、一般に用いられているものを利用できる。

この２系統の燃料供給系は、燃料を各インジェクタ１０Ｃ、１０Ｄによって、それぞれ異なる燃圧で燃焼室Ｃ内へ直接噴射させるように構成する。
この２系統の燃料供給系では、燃料タンク１６に貯留されている燃料を、ＥＣＵ１５で駆動制御される各フィードポンプ１７Ａ、１７Ｂで吸い上げて各燃料流路１８Ａ、１８Ｂを通し、ＥＣＵ１５で駆動制御される各高圧燃料ポンプ１９Ａ、１９Ｂへ送出する。

一方の高圧燃料ポンプ１９Ａでは、送液されて来た燃料を、比較的高い所定の燃圧に加圧し、高圧燃料流路２１Ａを通して、一方のデリバリパイプ２０Ａへ送出できるように構成する。この一方のデリバリパイプ２０Ａは、一方のインジェクタ１０Ｃへ比較的高い所定の燃圧の燃料を供給する。
また、他方の高圧燃料ポンプ１９Ｂでは、送液されて来た燃料を、比較的低い所定の燃圧に加圧し、高圧燃料流路２１Ｂを通して、他方のデリバリパイプ２０Ｂへ送出できるように構成する。この他方のデリバリパイプ２０Ｂは、他方のインジェクタ１０Ｄへ比較的低い所定の燃圧の燃料を供給する。

この筒内噴射式火花点火内燃機関では、例えば、内燃機関の始動時における触媒暖機のための大幅遅角燃焼を行う場合（低回転低負荷の運転条件の場合）に、各インジェクタ１０Ｃ、１０Ｄと高圧燃料ポンプ１９Ａ、１９Ｂとを、それぞれＥＣＵ１５で駆動制御する。

そして、この筒内噴射式火花点火内燃機関では、シリンダボア１の中心軸方向に対応して並んでいる２個のインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄのうちシリンダヘッド４側に配置されたインジェクタ１０Ｃから流速の速い（燃圧が高い）噴霧燃料流Ｓ２を噴射させる。

これと共に、この筒内噴射式火花点火内燃機関では、シリンダブロック３側に配置されたインジェクタ１０Ｂから流速の遅い（燃圧が低い）噴霧燃料流Ｓ１を噴射させる。

この燃料供給装置では、インジェクタ１０Ｃから噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２と、インジェクタ１０Ｄから噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１とを、隣接して同じ方向へ流れるように噴射するよう構成する。

このように構成した燃料供給装置では、インジェクタ１０Ｃから噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２と、これと並列して進むようにインジェクタ１０Ｄから噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１との間の流速差に起因して圧力差を生じる。

そして、図５に想像線の矢印Ｇで示すように、隣接する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とは、並列して進むに連れて流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１から流速の速い噴霧燃料流Ｓ２へ向けて巻き込む流れによって曲がる。

よって、この燃料供給装置では、合流した噴霧燃料流の流れが、点火プラグ１３に向かって流れ、点火プラグ１３の近傍に効率的に燃料を集めるようにして点火プラグ１３を取り巻く所要範囲に燃料の比率が濃い混合気の層を作り、安定した成層燃焼を行うことができる。

また、この燃料供給装置では、内燃機関制御システムの制御装置で制御することにより、インジェクタ１０Ｃとインジェクタ１０Ｄとにおける各燃圧（燃料の噴射圧力）を、所要の範囲内（低回転かつ高負荷の運転時の噴射条件若しくは始動時の大幅遅角燃焼の噴射条件又は通常運転時の噴射条件等に対応した範囲内）で自由に変更可能に構成しても良い。

このように構成した場合には、ＥＣＵ１５で制御することにより、低回転かつ低負荷の運転条件の場合と、低回転かつ高負荷の運転条件の場合とに切り換えて、この筒内噴射式火花点火内燃機関を運転することができる。

この燃料供給装置では、低回転かつ低負荷の運転条件の場合に、合流した噴霧燃料流の流れを点火プラグ１３へ向けて噴射する状態とし、低回転かつ高負荷の運転条件の場合に前述した図４に示すタンブル流に乗るように噴射する状態とするようＥＣＵ１５で制御する。

すなわち、この場合の燃料供給装置では、内燃機関の始動時における触媒暖機のための大幅遅角燃焼を行う低回転かつ低負荷の運転条件のときに、ＥＣＵ１５で制御することによって、インジェクタ１０Ｃから流速の速い噴霧燃料流Ｓ２を噴射し、インジェクタ１０Ｄから流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１を噴射するよう制御する。

また、この場合の燃料供給装置では、内燃機関において低回転でかつ高負荷の運転を行うときに、ＥＣＵ１５で制御することによって、インジェクタ１０Ｃから流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１を噴射し、インジェクタ１０Ｄから流速の速い噴霧燃料流Ｓ２を噴射するよう制御する。
このように制御することによって、この燃料供給装置では、タンブル流を強化して燃焼を改善しノッキングの発生を抑制することができる。

〔第４実施の形態〕
次に、本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する第４実施の形態について、図６により説明する。なお、この図６に示す第４実施の形態では、前述した図１乃至図３に示すものと同一の部材には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

本第４実施の形態に係わる内燃機関用燃料供給装置を備えた吸気ポート内へ燃料を噴射する方式の火花点火内燃機関では、吸気ポート６の所定位置に、２個の燃料噴射用の第１噴孔１１と第２噴孔１２とを設けた、インジェクタ１０を配置する。

このインジェクタ１０は、内燃機関制御システムの制御装置で制御されることにより、図示しない燃料タンクから加圧ポンプで送給された燃料を、制御された所要のタイミングで所要量だけ、吸気ポート内へ直接噴射するよう構成する。

このインジェクタ１０には、前述した第１実施の形態に係わる図２に示すように、そのノズル部材１４の先端面部に所定複数個（ここでは２個）の燃料噴射用の第１噴孔１１と、第２噴孔１２とを設ける。

このインジェクタ１０では、第１噴孔１１（図２に図示）と第２噴孔１２（図２に図示）とを、吸気ポート６内の空気の流れ方向に沿うように並べて配置する。

このインジェクタ１０では、第１噴孔１１の開口面積を比較的大きく形成し、第２噴孔１２の開口面積を比較的小さく形成する。
さらに、小型の第２噴孔１２を空気の流れ方向上流側に配置し、大型の第１噴孔１１を空気の流れ方向下流側に配置する。

ここでは、第１噴孔１１と、第２噴孔１２とを、いわゆる横スリットタイプに構成するため、同じ長さの長辺を持つ長方形に形成して所定間隔を開けて平方に並べて配置する。

このインジェクタ１０では、所定の燃圧で第１噴孔１１と第２噴孔１２とから同時に燃料を噴射する際に、比較的大きい第１噴孔１１側から噴射される燃料の噴霧の流速が、比較的小さい第２噴孔１２側から噴射される燃料の噴霧の流速よりも所定量遅くなるように構成する。

このインジェクタ１０では、第１噴孔１１から噴射する流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と、第２噴孔１２から噴射する流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とを、隣接して同じ方向へ流れるように噴射するよう構成する。

このように構成したインジェクタ１０では、第１噴孔１１と第２噴孔１２とから同時に燃料を噴射すると、第１噴孔１１と第２噴孔１２との面積の差により、噴霧燃料流Ｓ１と噴霧燃料流Ｓ２との間に流速差を生じることに起因して圧力差を生じる。

そして、この並列して進む流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とは、図６に矢印Ｈで示すように、次第に流速の速い噴霧燃料流Ｓ２側へ向けて曲がり、湾曲した吸気ポート６の形状に対応して流れる空気の流れ方向に沿うよう曲がって、吸気ポート６内を流れる気流に乗ることにより吸気ポート６の内壁に当たらないようにして開いた吸気バルブ７から燃焼室Ｃ内へ流入する。

この結果として、インジェクタ１０から流速の遅い噴霧燃料流Ｓ１と流速の速い噴霧燃料流Ｓ２とを並列して噴射することにより、吸気ポート６内に燃料が付着すること（ポートウェット）を抑制することができる。

また、本第４実施の形態に係わる内燃機関用燃料供給装置を備えた吸気ポート内へ燃料を噴射する方式の火花点火内燃機関では、２個の燃料噴射用の第１噴孔１１と第２噴孔１２とを設けたインジェクタ１０の代わりに、前述した図４に示す第２実施の形態に係わる内燃機関用燃料供給装置のインジェクタ１０Ａ、１０Ｂを利用して構成しても良い。

なお、前述した実施の形態では、２個のインジェクタ１０Ａ、１０Ｂ又はインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄを用いた構成について説明したが、３個以上のインジェクタを並べて配置し、これらを同時に又は選択的に動作させて噴射された燃料の噴霧を所要の方向へ曲げて流動させるように構成しても良い。
さらに、本第４実施の形態において、２個のインジェクタ１０Ａ、１０Ｂ又はインジェクタ１０Ｃ、１０Ｄを用いた構成とした場合には、２個のインジェクタの一方から燃料の噴霧を噴射し、他方のインジェクタから空気等の気体を噴射するように構成しても良い。

また、前述した第１乃至第３実施の形態では、内燃機関用燃料供給装置によって燃焼室Ｃ内に噴射された燃料の噴霧を曲げる方向を、燃焼室Ｃ内で発生するタンブル流に沿う方向にする他に、燃焼室Ｃ内で発生するスワール流等に沿う方向に設定しても良い。

さらに本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を採り得ることは勿論である。

本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第１実施の形態に係る、一つの気筒の要部を取り出して、内燃機関用燃料供給装置から燃料を噴射した状態を示す断面概略構成図である。 本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第１実施の形態に係る、燃料供給装置のインジェクタにおけるノズル部材の噴孔部分を取り出して示す概略正面図である。 本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第１実施の形態に係る、一つの気筒の要部を取り出して、内燃機関用燃料供給装置から噴射した燃料が曲って流動する状態を示す断面概略構成図である。 本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第２実施の形態に係る、一つの気筒の要部を取り出して、内燃機関用燃料供給装置から燃料を噴射した状態を示す断面概略構成図である。 本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第３実施の形態に係る、一つの気筒の要部を取り出して、内燃機関用燃料供給装置から噴射した燃料が点火プラグへ向けて曲って流動する状態を示す断面概略構成図である。 本発明の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法の第４実施の形態に係る、一つの気筒の要部を取り出して、内燃機関用燃料供給装置から吸気ポート内へ噴射した燃料が吸気ポート内の空気の流れに沿って曲って流動する状態を示す断面概略構成図である。

符号の説明

１ シリンダボア
２ ピストン
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ 凹部
６ 吸気ポート
７ 吸気バルブ
１０ インジェクタ
１０Ａ インジェクタ
１０Ｂ インジェクタ
１０Ｃ インジェクタ
１０Ｄ インジェクタ
１１ 第１噴孔
１２ 第２噴孔
１３ 点火プラグ
１４ ノズル部材

Claims (9)

1. 第１の燃料の噴射流を第１の流速で噴射すると共に、前記第１の流速よりも速い第２の流速で第２の噴射流を前記第１の燃料の噴射流と相互に隣接し並列して進むよう噴射する噴射手段を有し、
   前記第１の燃料の噴射流と前記第２の噴射流とが合流された噴射流の流れが、流速の速い前記第２の噴射流側へ曲がるように構成したことを特徴とする内燃機関用燃料供給装置。
2. 前記噴射手段は燃料を噴射する第１噴孔及び第２噴孔を有し、
   前記第１噴孔の開口面積を前記第２噴孔の開口面積より大きく構成し、
   インジェクタにおける前記第１噴孔と、前記第２噴孔とから流速の異なる燃料の噴射流を相互に隣接し並列して進むよう噴射することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
3. 前記噴射手段から燃料を噴射するときの燃料噴射圧力を設定する燃料圧力設定手段を設け、
   前記燃料圧力設定手段によって前記第２の燃料の噴射流の圧力を前記第１の燃料の噴射流の圧力より高くなるように設定し、
   前記第１の燃料の噴射流と前記第２の燃料の噴射流とが合流された前記燃料の噴射流である噴霧が流速の速い前記第２の燃料の噴射流側へ曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
4. 前記噴射手段は、第１の流速で第１の燃料の噴射流を噴射する第１のインジェクタと、第２の燃料の流速で第２の燃料の噴射流を前記第１の燃料の噴射流と相互に隣接し並列して進むよう噴射する第２のインジェクタとを有し、
   前記燃料圧力設定手段によって前記第２のインジェクタの燃料の噴射圧力を前記第１のインジェクタの燃料の噴射圧力より高くなるように設定し、
   前記第１の燃料の噴射流と前記第２の燃料の噴射流とが合流された燃料の噴射流である噴霧の流れが、流速の速い前記第２の燃料の噴射流側へ曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
5. 前記噴射手段は、前記燃料の噴射流を燃焼室内に直接噴射可能であり、
   前記燃焼室内で合流された前記燃料の噴射流が、前記燃焼室内で発生するタンブル流又はスワール流に沿うように曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
6. 前記噴射手段は、前記燃料の噴射流を内燃機関の吸気ポート内に噴射可能であり、
   前記第１の燃料の噴射流と前記第２の噴射流とが合流された噴霧の流れが、前記湾曲した吸気ポート内を流れる気流に沿うように曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
7. 前記噴射手段は、前記燃料の噴射流を前記燃焼室内に直接噴射可能であり、
   前記燃焼室内で合流された前記燃料の噴射流が、前記燃焼室内の点火プラグに向けて曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
8. 前記噴射手段から燃料を噴射するときの燃料噴射圧力を変更して設定可能な燃料圧力設定手段を設け、
   前記燃料圧力設定手段は、前記第１の燃料の噴射流の圧力と、前記第２の燃料の噴射流の圧力とを変更することによって、合流された前記燃料の噴射流が前記燃焼室内で発生するタンブル流又はスワール流に沿うように曲がって流れる状態と、合流された前記燃料の噴射流が前記燃焼室内の点火プラグに向かって流れる状態とに、切り換え可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
9. 流速の異なる複数の燃料等の噴射流を相互に隣接し並列して進むよう噴射することにより、
   合流された前記燃料等の噴射流の流れを比較的流速の速い前記噴射流側へ曲げるようにしたことを特徴とする内燃機関用燃料供給方法。

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