JP2010121617A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同一気筒2に対して設けられた吸気ポート6A、6Bと、吸気バルブ7A、7B間の開弁特性を相違させて各吸気バルブ7A、7Bを駆動できる吸気側動弁機構15とを備えた内燃機関1に適用されるとともに、吸気ポート6A、6B毎に設けられた燃料噴射弁11A、11Bを備え、吸気ポート6A、6B間に燃焼ガスの吹き戻し量に差が生じる場合に吹き戻し量が多い側の吸気ポート6Aに対する燃料噴射量が吹き戻し量が少ない側の吸気ポート6Bに比べて多くなるように燃料噴射弁11A、11Bを制御する。
【選択図】図2
Description
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示しており、図2は図1の内燃機関を上方から模式的に示した平面図である。内燃機関1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気筒型の多気筒内燃機関として構成されている。各気筒2にはピストン3が往復動自在に挿入されており、ピストン3の往復運動はコネクティングロッド4を介して不図示のクランクシャフトに伝達される。
次に本発明の第2の形態を図9を参照して説明する。本形態の基本構成は第1の形態と共通するため、第1の形態と同一の構成は図9に同一の符号を付してその説明を省略する。図9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模式的に示した平面図である。図9に示すように、本形態には吸気ポート6Aと吸気ポート6Bとを互いに結ぶ連通路40と、その連通路40を開閉する連通バルブ41とが設けられている。連通バルブ41の開閉動作は吸気側動弁機構15と協調するようにしてECU30にて制御される。
次に、本発明の第3の形態を図10〜図12を参照して説明する。第3の形態は制御内容を除いて第1の形態と共通する。従って、第1の形態と共通する内燃機関等の物理的構成に関しては図1及び図2が適宜参照される。
次に、本発明の第4の形態を図13〜図15を参照して説明する。なお、以下の説明において上記各形態と共通の構成については同一の参照符号を与えて説明を省略することとする。図13は本発明の第4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模式的に示した平面図である。内燃機関50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気筒型の多気筒内燃機関として構成されており各気筒2は5つのバルブで開閉される。即ち、吸気通路51は同一気筒2に対して設けられた3つの吸気ポート52A、52B、52Cを有しており、これらの吸気ポートには吸気バルブ53A、53B、53Cが設けられている。一方、排気通路54には同一気筒2に対して設けられた2つの排気ポート55A、55Bを有しており、これらの排気ポートには排気バルブ56A、56Bが設けられている。
次に、本発明の第5の形態を図16を参照しながら説明する。第5の形態は制御内容を除いて第1の形態と共通する。従って、第1の形態と共通する内燃機関等の物理的構成に関しては図1及び図2が適宜参照される。
次に、本発明の第6の形態を図17〜図19を参照しながら説明する。第6の形態の基本的な構成は第5の形態と共通するが、2つの排気バルブ10A、10Bの開弁特性を独立して変更できる排気側動弁機構を備えている点で、第6の形態の物理的構成が第5の形態(第1の形態)の物理的構成と相違している。図17は本発明の第6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模式的に示した平面図である。なお、以下の説明で上記各形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。本形態には、2つの排気バルブ10A、10Bの開弁特性を独立して変更しつつ各排気バルブ10A、10Bを駆動する排気側動弁機構70が設けられている。詳しい図示を略したが、排気側動弁機構70はその具体的な構造として吸気側動弁機構15と同様の構造を持っている。従って、排気側動弁機構70は吸気側動弁機構15と同様に、図3A〜図3Eに示した複数の駆動モードを選択的に実施することができる。排気側動弁機構70の動作は運転状態に応じてECU30にて制御される。なお、2つの排気ポート9A、9Bの各開口部は、2つの吸気ポート6A、6Bの各開口部の並び方向と同方向に、気筒2の中心を挟んで反対側に並んでいる。
図21は第1の参考例に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した平面図である。図示するように、内燃機関101には、各吸気ポート6A、6Bに共通の燃料噴射弁102が設けられている。燃料噴射弁102の動作はECU30にて行われる。図22は、各吸気バルブ7A、7B及び各排気バルブ10A、10Bのリフトカーブと、燃料噴射弁102の燃料噴射期間とを示した説明図である。この図から明らかなように、第1の参考例において、ECU30は今回のサイクルnの燃焼で必要な燃料が、前回のサイクルn−1の吸気が吹き返される期間Txに噴射された燃料で賄われるように燃料噴射弁102を制御する。この期間Txに噴射される燃料噴射量(燃料噴射期間TT)は、サイクルnで気筒2内に吸入される燃料混合気の空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比)となるように決定される。
図23は第2の参考例に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した平面図である。図示するように、内燃機関105は筒内直接噴射式の内燃機関として構成されており、燃料噴射弁106は、その先端部が気筒2内に臨むようにして、各吸気ポート6A、6B間に配置されている。燃料噴射弁106は燃料fの噴射方向が吸気ポート6Aの側に傾くように設定されている。燃料噴射弁106の動作はECU30にて行われる。図23は、各吸気バルブ7A、7B及び各排気バルブ10A、10Bのリフトカーブと、燃料噴射弁106の燃料噴射期間とを示した説明図である。この図から明らかなように、ECU30は吸気側動弁機構15を操作して吸気バルブ7Bの開弁期間が遅れるように各吸気バルブ7A、7Bに位相差Δを与えるとともに吸気バルブ7Bの閉弁時期tcを圧縮行程中に設定する。これによりアトキンソンサイクルが実施される。また、ECU30は燃料噴射弁106の噴射期間TUがオーバーラップ期間OL内に設定されるように燃料噴射弁106を制御する。このオーバーラップ期間OLにおいては、図23に示したように燃焼ガスが矢印Xの方向に吸気ポート6Aに集中する。このため、この期間OL内に燃料が噴射されることにより、吸気ポート6Aの側に傾けられた噴射方向に向かう燃料fが燃焼ガスに曝される。従って、噴射された燃料fの気化が促進される。第2の参考例によれば、各吸気バルブ7A、7Bに与えた位相差により気筒2内に偏流を発生させて気流を強化することができ、しかもその効果を維持しつつ燃料fの気化が促進されるので燃焼が改善される。これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。
2 気筒
6A、6B 吸気ポート
7A、7B 吸気バルブ
9A、9B 排気ポート
10A、10B 排気バルブ
15 吸気側動弁機構(動弁機構)
11A、11B 燃料噴射弁
30 ECU(燃料噴射制御手段、連通バルブ制御手段)
40 連通路
41 連通バルブ
50 内燃機関
52A、52B、52C 吸気ポート
53A、53B、53C 吸気バルブ
57A、57B、57C 燃料噴射弁
60 吸気側動弁機構(動弁機構)
70 排気側動弁機構
OL オーバーラップ期間
Claims (15)
- 同一気筒に対して設けられた複数の吸気ポートと、前記吸気ポート毎に設けられた吸気バルブ間の開弁特性を相違させて各吸気バルブを駆動できる動弁機構とを備えた内燃機関に適用される燃料噴射装置において、
前記吸気ポート毎に設けられた燃料噴射弁と、前記吸気バルブ間の開弁特性の相違を原因として前記吸気ポート間に燃焼ガスの吹き戻し量に差が生じる場合に前記吹き戻し量が多い側の吸気ポートに対する燃料噴射量が前記吹き戻し量が少ない側の吸気ポートに比べて多くなるように、前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記燃料噴射制御手段は、前記吹き戻し量が多い側の吸気ポートに対する燃料噴射が許容され、かつ前記吹き戻し量が少ない側の吸気ポートに対する燃料噴射が中止されるように、前記燃料噴射弁を制御する請求項1に記載の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射制御手段は、前記吹き戻し量が多い側の吸気ポートに対する燃料噴射が当該吸気ポートに設けられた吸気バルブの開弁前に完了するように、前記燃料噴射弁を制御する請求項2に記載の燃料噴射装置。
- 前記動弁機構は、前記吹き戻し量が少ない側の吸気ポートに設けられた吸気バルブの閉弁時期が圧縮行程中に設定されるように前記各吸気バルブを駆動できる請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記動弁機構は、前記吸気バルブ間で最大リフト量及び作用角が共に同じで位相差が存在し、かつ前記吹き戻し量が多い側の吸気ポートに設けられた吸気バルブのみに排気バルブとのオーバーラップ期間が設定されるように前記各吸気バルブを駆動できる請求項4に記載の燃料噴射装置。
- 前記内燃機関は、前記複数の吸気ポートとして2つの吸気ポートを備えるとともに、前記2つの吸気ポートを互いに結ぶ連通路と、前記連通路を開閉する連通バルブと、前記動弁機構による前記各吸気バルブの駆動状態に応じて前記連通バルブを制御する連通バルブ制御手段とを更に備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記動弁機構は、前記吹き戻し量が少ない側の吸気ポートに設けられた吸気バルブを閉弁状態で維持できるように構成されており、
前記連通バルブ制御手段は、前記吹き戻し量が少ない側の吸気ポートに設けられた吸気バルブが閉弁状態に維持されている間、前記連通路が閉鎖されるように前記連通バルブを制御する請求項6に記載の燃料噴射装置。 - 同一気筒に対して設けられた複数の吸気ポートと、前記吸気ポート毎に設けられた吸気バルブ間に排気バルブとのオーバーラップ期間の差を設けた状態で各吸気バルブを駆動できる動弁機構とを備えた内燃機関に適用される燃料噴射装置において、
前記吸気ポート毎に設けられた燃料噴射弁と、前記オーバーラップ期間が長い側の吸気ポートに対する燃料噴射量が前記オーバーラップ期間が短い側の吸気ポートに比べて多くなるように、前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記動弁機構は、前記オーバーラップ期間が短い側の吸気ポートに設けられた吸気バルブの閉弁時期が圧縮行程中に設定されるように前記各吸気バルブを駆動できる請求項8に記載の燃料噴射装置。
- 前記動弁機構は、前記吸気バルブ間で最大リフト量及び作用角が共に同じで位相差が存在する状態で前記各吸気バルブを駆動できる請求項9に記載の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射制御手段は、前記オーバーラップ期間が長い側の吸気ポートに対する燃料噴射が許容され、かつ前記オーバーラップ期間が短い側の吸気ポートに対する燃料噴射が中止されるように、前記燃料噴射弁を制御する請求項10に記載の燃料噴射装置。
- 同一気筒に対して設けられた2つ吸気ポートと、前記吸気ポート毎に設けられた吸気バルブの一方の吸気バルブが排気バルブとのオーバーラップ期間が形成される時期に開弁され、かつ他方の吸気バルブが圧縮行程中に閉弁されるように各吸気バルブを駆動できる吸気側動弁機構とを備えた内燃機関に適用される燃料噴射装置において、
前記吸気ポート毎に設けられた燃料噴射弁と、今回のサイクルの燃焼に必要な燃料が前記気筒内に供給されるように、前記オーバーラップ期間が形成される側の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁に対して、前回のサイクルの吸気バルブ閉じ後からでかつ前記オーバーラップ期間の開始前から燃料を噴射させるとともに、圧縮行程中に閉弁される側の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁に対して、前回のサイクルの圧縮行程で吸気が吹き返されている時に燃料を噴射させる、燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記吸気側動弁機構は、圧縮行程中に閉弁される前記他方の吸気バルブが前記排気バルブとのオーバーラップ期間が形成されない時期に開弁されるように各吸気バルブを駆動する、請求項12に記載の燃料噴射装置。
- 前記気筒に対して2つの排気ポートが設けられ、かつ前記排気バルブが前記排気ポート毎に設けられており、
前記排気ポート毎に設けられた排気バルブ間の開弁特性として、開弁時期及び閉弁時期のそれぞれが一方が他方に対して遅れ又は進む開弁特性が与えられるように各排気バルブを駆動できる排気側動弁機構を更に備え、
前記排気側動弁機構は、前記内燃機関の暖機完了前の期間において、開弁時期及び閉弁時期のそれぞれが進む側の排気バルブが、開弁時期及び閉弁時期のそれぞれが遅れる側の排気バルブに比べて作用角及びリフト量の少なくとも一つが小さくなるように、各排気バルブを駆動する、請求項12又は13に記載の燃料噴射装置。 - 前記2つの吸気ポートの各開口部の並び方向と同方向に、前記2つの排気ポートの各開口部が前記気筒の中心を挟んで反対側に並んでおり、
前記排気側動弁機構は、前記オーバーラップ期間が形成される側の吸気ポートの対角上に位置する排気ポートに設けられた前記排気バルブが、開弁時期及び閉弁時期のそれぞれが遅れる側の前記排気バルブに相当するように、各排気バルブを駆動する、請求項14に記載の燃料噴射装置。
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