JP2010112294A

JP2010112294A - 内燃機関の燃料噴射装置

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Publication number: JP2010112294A
Application number: JP2008286485A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakai; 洋志坂井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】均質度の高い混合気を気筒内に形できる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】同一気筒２に対して設けられ、気筒２の中心線ＣＬと直交する基準線Ｌｓを横切る方向の一方の側と他方の側とに開口し、かつ開口部が基準線Ｌｓの方向に関して互いにオフセットされた２つの吸気ポート６Ａ、６Ｂを備えた内燃機関に適用され、第１吸気ポート６Ａに設けられた第１燃料噴射弁１１Ａと、第２吸気ポートに設けられた第２燃料噴射弁１１Ｂと、を備え、第１燃料噴射弁１１Ａが基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃから遠い側に偏るようにして第１吸気ポート６Ａに、第２燃料噴射弁１１Ｂが基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃに近い側に偏るようにして第２吸気ポートにそれぞれ配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、同一気筒に対して複数の吸気ポートが設けられた内燃機関に適用される燃料噴射装置に関する。

同一気筒内に燃料を噴射する２つの燃料噴射弁を互いに向かい合うように設けるとともに、燃料噴霧が気筒内に形成されるスワールの流れ方向に沿って旋回するように２つの燃料噴射弁の噴射方向を気筒の径方向に関してオフセットさせることにより、気筒内の燃料濃度の均質度を高めた内燃機関の燃料噴射装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２〜４が存在する。

特開２００７−２３１９０８号公報特開２００３−３２８７５８号公報特開２００４−１４４０５２号公報特開２００３−１９３８４１号公報

特許文献１の燃料噴射装置は、気筒内を旋回するスワールの遠心力の影響により燃料噴霧（液滴）が気筒の壁面側に集まって、気筒内の燃料濃度が気筒の中心側に比べて壁面側が高くなる。従って、特許文献１の燃料噴射装置では気筒内の混合気を十分に均質化できないおそれがある。

そこで、本発明は、均質度の高い混合気を気筒内に形できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料噴射装置は、同一気筒に対して設けられ、前記気筒の中心線と直交する基準線を横切る方向の一方の側と他方の側とに開口し、かつ開口部が前記基準線の方向に関して互いにオフセットされた２つの吸気ポートを備えた内燃機関に適用される内燃機関の燃料噴射装置において、前記２つの吸気ポートのいずれか一方の吸気ポートに設けられた第１燃料噴射弁と、前記２つの吸気ポートのいずれか他方の吸気ポートに設けられた第２燃料噴射弁と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御する噴射制御手段と、を備え、前記第１燃料噴射弁が前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側に偏るようにして前記一方の吸気ポートに、前記第２燃料噴射弁が前記基準線の方向に関して前記気筒の中心に近い側に偏るようにして前記他方の吸気ポートにそれぞれ配置されているものである（請求項１）。

この燃料噴射装置によれば、同一気筒に設けられた２つの吸気ポートが気筒の中心線と直交する基準線を横切る方向の一方の側と他方の側とに開口し、かつ開口部が基準線の方向に関して互いにオフセットされているため、吸気行程において気筒内を旋回するスワールが形成される。また、第１燃料噴射弁が気筒の中心から遠い側に、第２燃料噴射弁が気筒の中心に近い側にそれぞれ偏って配置されているため、スワールの遠心力の影響によって燃料濃度が低くなりやすい気筒の中央部に第２燃料噴射弁から噴射された燃料が集中する。このため、スワールの影響下にあっても気筒の中央部の燃料濃度の低下が抑えられる結果、均質度が高い混合気を気筒内に形成できる。

本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記噴射制御手段は、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射量に比べて前記第２燃料噴射弁による燃料噴射量が多くなるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、第２燃料噴射弁による燃料噴射量が第１燃料噴射弁による燃料噴射量よりも多いため、気筒の中央部に噴射された燃料の一部がスワールの遠心力によって気筒の壁面側に移動することにより気筒内における燃料濃度の径方向の分布が均される。これにより、２つの燃料噴射弁に対する燃料噴射量を同一とした場合に比べて、燃料濃度の均質度が気筒内の燃料濃度の均質度が更に向上する。

本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記内燃機関には、前記一方の吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記他方の吸気ポートを開閉する第２吸気弁と、前記第１吸気弁を閉弁状態に維持しつつ前記第２吸気弁を開閉駆動する片弁停止モードを実行できるように構成された片弁停止機構と、が設けられていてもよい（請求項３）。この態様によれば、ポンピングロスの減少のために第１吸気弁を閉弁状態に保持する片弁停止モードを実行された際には第２吸気弁により他方の吸気ポートが開かれて、第２燃料噴射弁により気筒の中央部に燃料が導かれる。これにより、気筒の中央部に導かれた燃料がスワールにより拡散するため、片弁停止モード実行時の燃料濃度の均質度を高めることが可能になる。

本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記内燃機関は、前記気筒内に供給された燃料を圧縮行程で自着火させる圧縮自着火型の内燃機関として構成されており、前記第１燃料噴射弁に高オクタン価の燃料を、前記第２燃料噴射弁に低オクタン価の燃料をそれぞれ供給する燃料供給手段を更に備えてもよい（請求項４）。この内燃機関によって燃料が自着火する場合には、その燃焼は例えば予混合圧縮着火燃焼となる。この場合、自着火し易い低オクタン価の燃料が気筒の中央側に、自着火し難い高オクタン価の燃料が気筒の壁面側にそれぞれ配置されるため、気筒の中央部における着火性を良好に確保しつつ壁面側の燃焼を緩慢にすることができる。これにより、負荷を上げた際の過早着火、ノッキング等の異常燃焼の発生を抑制できるため、予混合圧縮着火燃焼による内燃機関の運転範囲（負荷領域）を拡大することができる。なお、高オクタン価、低オクタン価というのは、絶対的なオクタン価の値に基づいて名付けたものではなく、オクタン価の異なる２種類の燃料のうち、オクタン価が高い方を高オクタン価の燃料と表現し、オクタン価が低い方を低オクタン価の燃料と表現したものにすぎない。

本発明の燃料噴射装置の一態様において、前記内燃機関には、前記一方の吸気ポートを前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側の第１外側路と近い側の第１内側路とに２分割する第１隔壁部と、前記他方の吸気ポートを前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側の第２外側路と近い側の第２内側路とに２分割する第２隔壁部と、排気を前記２つの吸気ポートのそれぞれに還流させることができる排気還流手段と、が設けられており、前記排気還流手段は、前記第１外側路に排気を導入できる第１導入手段と、前記第２外側路及び前記第２内側路のそれぞれに排気を導入する第１状態と前記第２外側路に排気を導入する一方で前記第２内側路への排気の導入を阻止する第２状態とを切り替え可能な第２導入手段と、を備えてもよい（請求項５）。これにより、第１導入手段と第２導入手段とを利用することにより、第１外側路及び第２外側路のみから排気を導入することで気筒の壁面側にＥＧＲガスを偏在させる成層状態と、前記第１外側路、第２外側路及び第２内側路のそれぞれから排気を導入することで気筒内にＥＧＲガスを均一に分布させる均質状態とを選択的に実現することが可能になる。この態様で得られる成層状態においては、気筒の中央部の燃焼を周囲に偏在するＥＧＲガスで効果的に冷却できるので、ＥＧＲガスの理想的な配置となり窒素酸化物の低減効果が向上する。

以上説明したように、本発明によれば、第１燃料噴射弁が気筒の中心から遠い側に、第２燃料噴射弁が気筒の中心に近い側にそれぞれ偏って配置されているため、スワールの遠心力の影響によって燃料濃度が低くなりやすい気筒の中央部に第２燃料噴射弁から噴射された燃料が集中する。このため、スワールの影響下にあっても気筒の中央部の燃料濃度の低下が抑えられる結果、均質度が高い混合気を気筒内に形成できる。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図である。内燃機関１Ａは一方向に並ぶ４つ（図では１つのみを示した。）の気筒２を有した直列４気筒型で火花点火型の内燃機関として構成されている。

各気筒２には吸気通路５が接続されている。吸気通路５は同一の気筒２に対して２つずつ設けられた吸気ポート６Ａ、６Ｂを有しており、これらの吸気ポート６Ａ、６Ｂは不図示の吸気マニホルドに接続されている。２つの吸気ポート６Ａ、６Ｂは、気筒２の中心線ＣＬと直交する基準線Ｌｓを横切る方向（図１の左右方向）の一方の側と、他方の側とに開口している。それらの開口部は基準線Ｌｓの方向（図１の上下方向）に関して互いにオフセットされている。各吸気ポート６Ａ、６Ｂがこのように配置されているため、吸気行程において気筒２内を旋回するスワールＦｓが形成される。

各吸気ポート６Ａ、６Ｂを開閉するため、第１吸気ポート６Ａには第１吸気弁７Ａが、第２吸気ポート６Ｂには第２吸気弁７Ｂがそれぞれ設けられている。また、各気筒２には排気ポート９Ａ、９Ｂが設けられており、各排気ポート９Ａ、９Ｂを開閉するため、各排気ポート９Ａ、９Ｂには排気弁１０がそれぞれ設けられている。

第１吸気ポート６Ａには第１燃料噴射弁１１Ａが、第１吸気ポート６Ｂには第２燃料噴射弁１１Ｂがそれぞれ設けられている。第１燃料噴射弁１１Ａは基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃから遠い側に偏るようにして第１吸気ポート６Ａに配置されており、第２燃料噴射弁１１Ｂは基準線Ｌｓの方向に関して中心Ｃに近い側に偏るようにして第２吸気ポート６Ｂに配置されている。つまり、これらの燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂは、各吸気ポート６Ａ、６Ｂの中心線Ｌａ、Ｌｂから上述した方向にずれるようにして配置されていて、いずれの配置も各中心線Ｌａ、Ｌｂよりも図１の下側に偏っている。

各吸気ポート６Ａ、６Ｂ及び各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂのそれぞれが上記のように配置されているため、スワールＦの遠心力の影響によって燃料濃度が低くなりやすい気筒２の中央部に第２燃料噴射弁１１Ｂから噴射された燃料Ｆｅｂが集中する。一方、第１燃料噴射弁１１Ａから噴射された燃料Ｆｅａは気筒２の壁面側に導かれる。このため、スワールＦの影響下にあっても気筒２の中央部の燃料濃度の低下が抑えられる結果、均質度が高い混合気を気筒２内に形成できる。

各吸気弁７Ａ、７Ｂは動弁機構１５にて開閉駆動される。動弁機構１５は、第１吸気弁７Ａのみを閉弁状態に維持できる、換言すれば第１吸気弁７Ａの動作のみを閉弁状態で停止させることができる片弁停止機構１５ａが設けられている。第１吸気弁７Ａのみ閉弁状態に維持し、第２吸気弁７Ｂで気筒２内に空気を取り込む片弁停止モードを行う場合には軽負荷時のポンピングロスを軽減しつつ空気量を調整することが可能になる。片弁停止モードが実行された際には第２吸気弁７Ｂにより第２吸気ポート６Ｂが開かれて、第２燃料噴射弁１１Ｂにより気筒２の中央部に燃料Ｆｅｂが導かれる。これにより、気筒２の中央部に導かれた燃料ＦｅｂがスワールＦｓにより拡散するため、片弁停止モード実行時の燃料濃度の均質度を高めることが可能になる。なお、各排気弁１０も不図示の動弁機構にて所定タイミングで開閉駆動される。

各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂ及び動弁機構１５のそれぞれの動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御されている。ＥＣＵ３０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成されており、各種センサからの出力信号を参照して燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等の運転パラメータを演算し、その演算結果に基づいて燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂ等の制御対象の動作を制御するものである。本発明に関連するセンサとしては、内燃機関１の機関回転数（回転速度）に応じた信号を出力するクランク角センサ３１と、内燃機関１の負荷に相関する吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３２とが設けられている。

図２は、ＥＣＵ３０が行う燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ３０のＲＯＭに予め保持されており、適時に読み出されて所定のクランク角毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１では、ＥＣＵ３０は各種の運転パラメータを取得する。ここでは、クランク角センサ３１の出力信号に基づいて機関回転数を取得するとともに、エアフローメータ３２の出力信号に基づいて負荷を取得する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で取得した機関回転数及び負荷に基づいて燃料噴射量を算出する。燃料噴射量は、これらのパラメータを変数としたマップ（不図示）を検索することにより基本噴射量を算出し、その基本噴射量を不図示のＯ２センサ等の出力に基づいてフィードバック補正することにより算出される。

ステップＳ３では、各吸気弁７Ａ、７Ｂの駆動モードを設定する。ここでは、２つの吸気弁７Ａ、７Ｂの両方を開閉駆動する通常モードと、第１吸気弁７Ａのみを閉弁状態に維持する片弁停止モードのいずれか一方を選択する。例えば、ＥＣＵ３０は、負荷と回転数とで定義された運転領域に各駆動モードが対応付けられた不図示の駆動モード設定マップを検索し、その検索結果に基づいて駆動モードを選択する。なお、片弁停止モードは駆動モード設定マップにおいて軽負荷運転領域に対応付けられている。

ステップＳ４では、ステップＳ１で取得した運転パラメータ及びステップＳ３で設定した駆動モードに応じて２つの燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂに対する燃料噴射量の配分を決定する。

まず、負荷が所定の高負荷判定閾値よりも低く、かつ通常モード時においては、図３に示した噴き分け率算出マップを利用して、各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂに対する燃料噴射量の配分を決定する。図３のマップは、負荷に基づいて演算された目標空燃比Ａ／Ｆを変数として噴き分け率ｎを与えるように構成されている。噴き分け率ｎは全燃料噴射量に対して第２燃料噴射弁１１Ｂの噴射量が占める割合として定義されている。一般に、負荷が低いほど空燃比Ａ／Ｆは高くなる（リーンとなる）ように演算されるが、このマップでは、空燃比Ａ／Ｆがリーンとなるほど噴き分け率ｎが高くなるように設定されている。また、ストイキよりもリッチ側には、噴き分け率ｎが一定値のフラット領域Ｒが設定される。つまり、ストイキよりもリッチ側に空燃比が演算される運転領域では燃料噴射量の配分が一定値となる。このマップから明らかなように、全ての運転領域で噴き分け率ｎが５０％を超えているので、燃料噴射量は第１燃料噴射弁１１Ａによる燃料噴射量に比べて第２燃料噴射弁１１Ｂによる燃料噴射量が多くなるように配分される。

次に、負荷が高負荷判定閾値よりも高く、かつ通常モード時においては、図３のマップから図４の噴き分け率算出マップに切り替える。マップを切り替えるための高負荷判定閾値は、スワールＦｓの強化（高スワール）ができる限り求められる負荷値に対応するよう設定されている。スワールＦｓの強化には第１燃料噴射弁１１Ａの配分を多くして噴射燃料の運動エネルギーを利用することが好ましいため、図３のマップにおいては、噴き分け率ｎが５０％未満に設定されている。

更に、吸気弁７Ａ、７Ｂの駆動モードが片弁停止モード時の場合においては、噴き分け率ｎを１００％に設定する。つまり、第１吸気弁６Ａが閉弁状態に維持される側の第１燃料噴射弁１１Ａによる燃料噴射が中止され、全燃料噴射量が第２燃料噴射弁１１Ｂから噴射される。

ステップＳ５では、各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂに対する燃料噴射時期を設定する。通常モード時においては、第１燃料噴射弁１１Ａによる燃料噴射が第２燃料噴射弁１１Ｂによる燃料噴射よりも先に行われるように各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂの燃料噴射時期を設定する。第１燃料噴射弁１１Ａから噴射された燃料は気筒２の中央部に集中するので、スワールＦｓの遠心力の影響が少なく気筒２の全体に拡散速度が第２燃料噴射弁１１Ｂから噴射された燃料よりも遅いためである。また、燃料濃度の均質度を向上させるため、第２燃料噴射弁１１Ｂによる燃料噴射を複数回に分けるようにする。なお、第１燃料噴射弁１１Ａによる燃料噴射はスワール強化のため一回で行うようにしている。また、各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂの燃料噴射時期は、通常は吸気行程に同期させるが、極軽負荷時などの特定条件下では、燃料噴射による吸気冷却よりも燃料濃度の均質度の向上を優先すべきであるため、第１燃料噴射弁１１Ａのみを同期噴射とし、第２燃料噴射弁１１Ｂの燃料噴射時期は第２吸気弁７Ｂが閉弁時に設定される。

ステップＳ６では、ステップＳ４で設定された配分及びステップＳ５で設定された燃料噴射時期に従って燃料噴射が行われるように各燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｂが制御される。

図２のルーチンによれば、第２燃料噴射弁１１Ｂによる燃料噴射量が第１燃料噴射弁１１Ａによる燃料噴射量よりも多いため、気筒２の中央部に噴射された燃料の一部がスワールＦｓの遠心力によって気筒２の壁面側に移動することにより気筒２内における燃料濃度の径方向の分布が均される。そのため、２つの燃料噴射弁に対する燃料噴射量を同一とした場合に比べて、燃料濃度の均質度が気筒内の燃料濃度の均質度が更に向上する。ＥＣＵ３０が図２の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射制御手段として機能する。

（第２の形態）
次に本発明の第２の形態を図５を参照して説明する。図５は本発明の第２の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図である。なお、特に断らない限り、第１の形態と共通する構成には図５に同一符号を付して重複した説明を省略することとする。内燃機関１Ｂは、いわゆる予混合圧縮着火燃焼を実現できる直列４気筒の多気筒内燃機関として構成されており、燃料噴射弁毎に燃料供給系が設けられている。

第１燃料供給装置２０Ａは、第１燃料噴射弁１１Ａに燃料を供給するためのものであり、高オクタン価の燃料Ｆｅｈを貯留する燃料タンク２１Ａと、燃料タンク２１Ａから燃料Ｆｅｈを汲み上げる燃料ポンプ２２Ａと、燃料ポンプ２２Ａが汲み上げた燃料Ｆｅｈを第１燃料噴射弁１１Ａに分配する第１デリバリパイプ２３Ａとを備えている。一方、第２燃料供給装置２０Ｂは、第２燃料噴射弁１１Ｂに燃料を供給するためのものであり、低オクタン価の燃料Ｆｅｌを貯留する燃料タンク２１Ｂと、燃料タンク２１Ｂから燃料Ｆｅｌを汲み上げる燃料ポンプ２２Ｂと、燃料ポンプ２２Ｂが汲み上げた燃料Ｆｅｌを第２燃料噴射弁１１Ｂに分配する第１デリバリパイプ２３Ｂとを備えている。これにより、第１燃料噴射弁１１Ａに対して高オクタン価の燃料Ｆｅｈが、第２燃料噴射弁１１Ｂに対して低オクタン価の燃料Ｆｅｌがそれぞれ供給されるから、第１燃料供給装置２０Ａ及び第２燃料供給装置２０Ｂの組み合わせが本発明に係る燃料供給手段に相当する。

本形態の内燃機関１Ｂによれば、自着火し易い低オクタン価の燃料Ｆｅｌが気筒２の中央側に、自着火し難い高オクタン価の燃料Ｆｅｈが気筒２の壁面側にそれぞれ配置されるため、気筒２の中央部における着火性を良好に確保しつつ壁面側の燃焼を緩慢にすることができる。これにより、負荷を上げた際の過早着火、ノッキング等の異常燃焼の発生を抑制できるため、予混合圧縮着火燃焼による運転範囲（負荷領域）を拡大できる。なお、第２の形態の構成を前提として、第１の形態に係る制御を実行することも可能である。

（第３の形態）
次に本発明の第３の形態を図６及び図７を参照して説明する。図６は本発明の第３の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図である。なお、特に断らない限り、第１の形態と共通する構成には図６に同一符号を付して重複した説明を省略することとする。内燃機関１Ｃは、直列４気筒型で火花点火型の内燃機関として構成されており、排気を２つの吸気ポート６Ａ、６Ｂに還流させることができる排気還流手段としての排気還流装置４０が設けられている。また、内燃機関１Ｃは吸気系に戻す排気（ＥＧＲガス）の導入形態を変更するための工夫が施されている。

第１吸気ポート６Ａには、その中心線Ｌａに沿って延びる第１隔壁部４１Ａが設けられており、第２吸気ポート６Ｂには、その中心線Ｌｂに沿って延びる第２隔壁部４１Ｂが設けられている。第１隔壁部４１Ａは、第１吸気ポート６Ａを基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃから遠い側の第１外側路４２ａと、近い側の第１内側路４２ｂとに２分割する。同様に、第２隔壁部４１Ｂは、第２吸気ポート６Ｂを基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃから遠い側の第２外側路４３ａと、近い側の第２内側路４２ｂとに２分割する。

排気還流装置４０は、内燃機関１Ｃの排気通路４５から排気を取り出すＥＧＲ通路４６と、ＥＧＲ通路４６に設けられて排気の還流の許可と禁止とを切り替えるとともに排気の還流量（ＥＧＲ量）を調整するためのＥＧＲ弁４７と、ＥＧＲ弁４７の下流側に設けられて、ＥＧＲガスを各吸気ポート６Ａ、６Ｂに導入するための導入装置４８と、を備えている。導入装置４８は、第１吸気ポート６ＡにＥＧＲガスを導入するための第１導入部４８Ａと、第２吸気ポート６ＢにＥＧＲガスを導入するための第２導入部４８Ｂと、第２導入部４８Ｂの導入形態を切り替える切替装置４９とを備えている。

第１導入部４８ＢはＥＧＲ通路４６から分岐した導入通路５０を有しており、その導入通路５０は第１吸気ポート６Ａの第１外側路４２ａに接続されている。第２導入部４８Ｂは、ＥＧＲ通路４６から分岐して第２吸気ポート６Ｂの第２外側路４３ａに接続された外側導入通路５１ａと、ＥＧＲ通路４６から分岐して第２内側路４３ｂに接続された内側導入通路５１ｂをそれぞれ備えている。切替装置４９は、第２導入部４８Ｂの外側導入通路５１ａを開閉する第１開閉弁４９Ａと、内側導入通路５１ｂを開閉できる第２開閉弁４９Ｂとを備えている。

ＥＧＲ弁４７及び切替装置４９のそれぞれの動作はＥＣＵ３０（図１参照）にて制御されるようになっており、本形態に係るＥＣＵ３０には、これらの動作を制御するための所定のプログラムが保持されている。例えば、ＥＣＵ３０は内燃機関１Ｃの負荷や回転数に応じて排気還流の実行の可否を決定し、かつ排気還流を実行する場合には内燃機関１Ｃの運転状態に適したＥＧＲ量を演算する。これらのＥＧＲ制御の基本的内容は周知のものと同様であるので詳細は省略する。

切替装置４９に対する制御は、気筒２内におけるＥＧＲガスの分布状態（導入形態）を変更するために行われる。切替装置４９の第１開閉弁４９Ａ及び第２開閉弁４９Ｂのそれぞれが開かれた場合、ＥＧＲ通路４６に導かれたＥＧＲガスは導入通路５０を通じて第１吸気ポート６Ａの第１外側路４２ａに、外側導入通路５１ａ及び内側導入通路５１ｂを通じて第２吸気ポート６Ｂの第２外側路４３ａ及び第２内側路４３ｂに、それぞれ導かれる。これにより、気筒２内にＥＧＲガスを均一に分布させる均質状態を実現できる。

一方、切替装置４９の第１開閉弁４９Ａが閉じられてかつ第２開閉弁４９Ｂが開かれた場合、ＥＧＲガスは導入通路５０を通じて第１外側路４２ａに、外側導入通路５１ａを通じて第２外側路４３ａに、それぞれ導かれる。即ち、ＥＧＲガスが各外側路４２ａ、４３ａのみから導入されることになるので、図７に示すような気筒２の壁面側にＥＧＲガスを偏在させる成層状態を実現できる。図７の成層状態においては、気筒２の中央部の燃焼を周囲に偏在するＥＧＲガスで効果的に冷却できるので、ＥＧＲガスの理想的な配置となり窒素酸化物の低減効果が向上する。ＥＧＲガスの分布状態の切り替えは内燃機関１Ｃの運転状態に応じて適宜行われる。

第３の形態において、導入通路５０が本発明に係る第１導入手段に相当し、外側導入通路５１ａ、内側導入通路５１ｂ及び切替装置４９の組み合わせが本発明に係る第２導入手段に相当する。なお、第３の形態においても、第３の形態の構成を前提として、第１の形態に係る制御を実行することができる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態では、２つの吸気ポートのそれぞれに対して燃料噴射弁を一つずつ設けているが、それ以上の燃料噴射弁を設けることを妨げるものではない。図８は上記各形態の変形例を示している。この例では、第２吸気ポート６Ｂの中心線Ｌｂを挟んで第２燃料噴射弁１１Ｂの反対側に第３燃料噴射弁１１Ｃが、つまり基準線Ｌｓの方向に関して気筒２の中心Ｃから遠い側に第３燃料噴射弁１１Ｃが配置されている。この変形例においては、第１燃料噴射弁１１Ａの燃料噴射量をＩｎａ、第２燃料噴射弁１１Ｂの燃料噴射量をＩｎｂ、第２燃料噴射弁１１Ｃの燃料噴射量をＩｎｃとした場合、これらの関係がＩｎａ＋Ｉｎｃ＜Ｉｎｂとなるように燃料噴射量の配分を決定することができる。このような配分とした場合には、気筒２の中心Ｃから遠い側の２つの燃料噴射弁１１Ａ、１１Ｃから噴射された燃料Ｆｅａ、Ｆｅｃの運動エネルギーを利用してスワールＦｓを強化しつつ、燃料濃度の均質度を向上させることができるようになる。

本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図。燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。負荷が高負荷判定閾値よりも低く、かつ通常モード時に利用される噴き分け率算出マップの一例を示した図。負荷が高負荷判定閾値よりも高く、かつ通常モード時に利用される噴き分け率算出マップの一例を示した図。第２の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図。第３の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を上方から模式的に示した平面図。ＥＧＲガスの成層状態を説明する説明図。各形態の変形例を示した平面図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ内燃機関
２気筒
６Ａ、６Ｂ吸気ポート
７Ａ第１吸気弁
７Ｂ第２吸気弁
１５ａ片弁停止機構
１１Ａ、１１Ｂ燃料噴射弁
２０Ａ、２０Ｂ燃料供給装置（燃料供給手段）
３０ＥＣＵ（噴射制御手段）
４０排気還流装置（排気還流手段）
ＣＬ気筒の中心線
Ｌｓ基準線

Claims

同一気筒に対して設けられ、前記気筒の中心線と直交する基準線を横切る方向の一方の側と他方の側とに開口し、かつ開口部が前記基準線の方向に関して互いにオフセットされた２つの吸気ポートを備えた内燃機関に適用される内燃機関の燃料噴射装置において、
前記２つの吸気ポートのいずれか一方の吸気ポートに設けられた第１燃料噴射弁と、前記２つの吸気ポートのいずれか他方の吸気ポートに設けられた第２燃料噴射弁と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御する噴射制御手段と、を備え、
前記第１燃料噴射弁が前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側に偏るようにして前記一方の吸気ポートに、前記第２燃料噴射弁が前記基準線の方向に関して前記気筒の中心に近い側に偏るようにして前記他方の吸気ポートにそれぞれ配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
前記噴射制御手段は、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射量に比べて前記第２燃料噴射弁による燃料噴射量が多くなるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
前記内燃機関には、前記一方の吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記他方の吸気ポートを開閉する第２吸気弁と、前記第１吸気弁を閉弁状態に維持しつつ前記第２吸気弁を開閉駆動する片弁停止モードを実行できるように構成された片弁停止機構と、が設けられている請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
前記内燃機関は、前記気筒内に供給された燃料を圧縮行程で自着火させる圧縮自着火型の内燃機関として構成されており、
前記第１燃料噴射弁に高オクタン価の燃料を、前記第２燃料噴射弁に低オクタン価の燃料をそれぞれ供給する燃料供給手段を更に備える請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
前記内燃機関には、前記一方の吸気ポートを前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側の第１外側路と近い側の第１内側路とに２分割する第１隔壁部と、前記他方の吸気ポートを前記基準線の方向に関して前記気筒の中心から遠い側の第２外側路と近い側の第２内側路とに２分割する第２隔壁部と、排気を前記２つの吸気ポートのそれぞれに還流させることができる排気還流手段と、が設けられており、
前記排気還流手段は、前記第１外側路に排気を導入できる第１導入手段と、前記第２外側路及び前記第２内側路のそれぞれに排気を導入する第１状態と前記第２外側路に排気を導入する一方で前記第２内側路への排気の導入を阻止する第２状態とを切り替え可能な第２導入手段と、を備える請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。