JP3987400B2 - 可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法に係り、特に、自動車等の車輌で用いられる内燃機関の燃料供給装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌で用いられる内燃機関として、低負荷時の燃費低減、高負荷時の出力向上等のために、吸気弁の開弁時期やリフト量を、機関運転条件に応じて可変設定する可変動弁装置を備えた内燃機関は、従来より種々提案されている。その一例として、特開２００２−９７９１６号公報に示されているようなものがある。
【０００３】
図２０は、可変動弁装置における、機関負荷に対する吸気弁のリフト量、開弁時期の制御特性を示している。機関負荷が低負荷の場合には、吸気弁のリフト量、開弁期間が小さくなるよう可変動弁装置を制御し、気筒内に供給される空気量を少なくする。機関負荷が増えるにつれて吸気弁のリフト量および開弁期間を大きくなるよう可変動弁装置を制御し、気筒内に供給される空気量を多くする。これにより、吸入空気量を計量制御できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可変動弁装置では、機関の低負荷運転時において、以下の課題がある。図２１（ａ）、（ｂ）は、可変動弁装置を備えた機関における低負荷運転時の燃料挙動を模式的に示している。図２１（ａ）に示されているように、機関の排気行程後半において、燃料噴射弁１０１より燃料噴霧Ｓが吸気弁１０２に向けて噴射される。この燃料噴射時期は吸気弁１０２が閉弁状態にあり、噴射された燃料噴霧Ｓは、吸気弁１０２に衝突し、吸気弁１０２の表面に燃料液膜Ｆを形成する。
【０００５】
次に、排気行程に続いた吸気行程では、図２１（ｂ）に示されているように、吸気弁１０２が開弁する。このとき、機関が低負荷であるため、可変動弁装置２０によって、吸気弁６のリフト量、開弁期間は小さくなるように制御される。この結果、吸気弁のリフト量は小さく、また、ピストン１０３が上死点からある程度下がった位置で吸気弁が開弁する。
【０００６】
このため、開弁時期におけるシリンダ内圧力は、吸気ポート内の圧力よりかなり下がった状態となり、吸気ポート１０４と燃焼室（気筒）１０５内で大きな圧力差が生じる。また、吸気弁１０２のリフト量が小さく、吸気ポート１０４の開口面積が小さいため、吸気ポート１０４から燃焼室１０５内に向けて非常に高速な空気流Ａが生成される。
【０００７】
この高速空気流Ａによって、排気行程に噴射された燃料による吸気弁表面の燃料液膜Ｆが微粒化し、高速空気流Ａに乗って燃焼室１０５内に流入する。この微粒化した燃料は、高速で、大きな慣性力を持っているため、燃焼室１０５の壁面に衝突して液膜Ｆ’を形成する。この液膜Ｆ’の形成により、低負荷運転時には、大量の未燃ＨＣが排出されるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、吸気弁低リフト時、すなわち低負荷運転時の未燃ＨＣの排出を低減し、併せて燃費効率向上を図ることができる可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御する制御手段とを有する。
【００１１】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御する制御手段とを有する。
これらの発明による内燃機関の燃料供給装置によれば、可変吸気動弁装置によって設定される吸気弁のリフト量が小さい時には、気化速度可変手段によって燃料気化が促進され、吸気弁低リフト時、すなわち低負荷運転時の未燃ＨＣの排出が低減する。
【００１２】
この発明による内燃機関の燃料供給装置における前記燃気化度速可変手段は、吸気通路に燃料を噴射する第１の燃料供給手段と、前記第１の燃料供給手段よりも気化速度の速い燃料を供給する第２の燃料供給手段から成り、前記第１の燃料供給手段と前記第２の燃料供給手段による燃料供給比率を変えることにより、燃料の気化速度を可変とするものであってよい。
【００１３】
この場合、前記第２の燃料供給手段は、補助燃料噴射弁と、当該補助噴射弁から噴射された燃料と機関に吸入する空気を加熱する加熱手段からなるものであってもよく、前記加熱手段は電気ヒータ、あるいは、前記加熱手段の熱源が機関冷却水と機関の排気熱とすることができる。
また、前記第２の燃料供給手段は、アシスト空気の供給によって燃料噴霧の微粒化を行える空気アシスト式燃料噴射弁を含んでいてよいもよい。
【００１４】
また、前記気化速度可変手段は、吸気通路に燃料を噴射する空気アシスト式燃料噴射弁を含み、当該空気アシスト式燃料噴射弁より噴射するアシスト空気と燃料との質量比率を変えることによって燃料の気化速度を可変とするものであってもよい。
【００１５】
また、前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁ノズルの加熱手段からなり、前記加熱手段による前記燃料噴射弁ノズルの加熱量を変えるものであってもよい。
【００１６】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が所定の閾値以下の場合には、吸気行程にて前記燃料噴射手段により燃料噴射を行う。
【００１７】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従って前記燃料噴射手段による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて変化させる。
【００１８】
これらの発明による内燃機関の燃料供給装置によれば、変吸気動弁装置によって設定される吸気弁のリフト量が小さい時には、吸気行程で、燃料噴射が行われることにより、吸気弁表面への燃料液膜の形成が防止でき、吸気弁低リフト時の未燃ＨＣを低減できる。
【００２０】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御する。
【００２１】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御する。
【００２２】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が所定の閾値以下の場合には、吸気行程にて前記燃料噴射手段により燃料噴射を行う。
【００２３】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従って前記燃料噴射手段による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて変化させる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明による内燃機関の燃料供給装置の一つの実施形態を示している。
【００２５】
この内燃機関は、４気筒内燃機関で、４個のシリンダ（気筒）４０を有している。内燃機関の吸気系は、エアクリーナ２６と、途中にスロットル弁２１を有するメイン吸気通路２３と、サージタンク２４と、各気筒に接続されるメイン通路分岐管２２を有している。吸気空気は、エアクリーナ２６よりメイン吸気通路２３、サージタンク２４を経てメイン通路分岐管２２によって各気筒に分配供給される。
各シリンダ４０には、吸気弁６と排気弁１１が設けられている。吸気弁６の開弁、閉弁動作は、可変動弁装置（ＶＶＬ）２０によって行われる。
【００２６】
可変動弁装置２０は、吸気弁６のリフト量を可変制御するものであり、機関負荷が小さい場合には、吸気弁６のリフト量を小さくし、機関負荷の増大に応じて吸気弁６のリフト量を大きくする。
なお、可変動弁装置２０は、吸気弁６のリフト量に加えて、吸気弁６の開弁期間を可変制御するものであってもよい。この場合には、可変動弁装置２０は、機関負荷が小さい場合には、吸気弁６のリフト量を小さくすると共に、吸気弁６の開弁期間を短くし、機関負荷の増大に応じて吸気弁６のリフト量を大きくすると共に、吸気弁６の開弁期間を長くする。
【００２７】
メイン通路分岐管２２には、第１の燃料供給手段として、各気筒毎に燃料噴射弁１２が設けられている。燃料噴射弁１２は、所定のタイミングで、ガソリン等の燃料を吸気弁６へ向けて噴射する。
メイン吸気通路２３とは別に、スロットル弁２１をバイパスして吸入空気をシリンダ４０に供給するバイパス吸入空気通路として、途中にバイパス空気量制御弁３２を含む補助空気通路３１と、サブ吸気通路１８と、各気筒毎のサブ通路分岐管３０が設けられている。サブ吸気通路１８は、隔壁３７によってメイン吸気通路２３とは別途独立に存在している。
【００２８】
サブ吸気通路１８には、補助燃料噴射弁１３と加熱手段である電気ヒータ３５から構成される第２の燃料供給手段の一様態である気化燃料供給装置３３が設けられている。気化燃料供給装置３３は、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射し、噴射された燃料の気化を電気ヒータ３５による加熱によって促進する。
スロットル弁２１の上流側から補助空気通路３１内に導入された吸入空気と、気化燃料供給装置３３による気化燃料との混合気は、気化燃料供給装置３３の下流側にて、メイン通路分岐管２２に並設されるサブ通路分岐管３０によって各気筒に分かれ、各サブ吸気通路出口３６から各シリンダ４０内に供給される。
サブ通路分岐管３０より混合気がシリンダ４０内に的確に供給されるよう、サブ通路分岐管３０の先端のサブ吸気通路出口３６は、サージタンク２４よりも下流であって、吸気弁６よりも上流の燃料噴射弁１２近傍に設けられている。
【００２９】
内燃機関の電子制御装置として、マイクロコンピュータ等によるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０が設けられている。ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ（図示）の信号を入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射弁１２、補助燃料噴射弁１３、電気ヒータ３５、空気量制御弁３２、スロットル弁アクチュエータ５２、可変動弁装置２０の各々に駆動信号を出力する。なお、電気ヒータ３５の通電制御はリレー５１を介して行われる。
【００３０】
これにより、スロットル弁アクチュエータ５２によるスロットル弁２１の開度制御と、機関負荷に応じた可変動弁装置２０による吸気弁６のリフト量制御、あるいはリフト量・開弁期間制御の元に、燃料噴射弁１２による燃料噴射量・噴射期間制御が行われ、機関負荷に応じた流量の吸入空気と燃料との混合気が各シリンダ４０に供給される。
【００３１】
スロットル弁２１の上流側から補助空気通路３１内に導入された吸入空気は空気量制御弁３２によって計量されてサブ吸気通路１８に流れ、この吸入空気と気化燃料供給装置３３による気化燃料との混合気が、サブ通路分岐管３０のサブ吸気通路出口３６より各シリンダ４０内に供給される。
気化燃料供給装置３３を含むサブ吸気通路１８からの燃料供給は、機関負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が、ある閾値より小さく設定された時に行われる。
【００３２】
ＥＣＵ５０によって出力される各種制御信号の時間推移の一例を図４に示す。ＥＣＵ５０は、ドライバによるアクセル踏み込み量、車速、機関回転数等から、機関要求負荷を、図４（ａ）に示されているように、求める。
【００３３】
図４（ａ）では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで機関負荷が一定に保たれた後、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて機関負荷が減少し、さらに時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで機関負荷が一定に保たれ、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５にかけて、機関負荷が増加し、時刻Ｔ５以降は機関負荷が一定に保たれている例を示している。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の機関要求負荷に応じて可変動弁装置２０で設定される吸気弁６のリフト量を示している。可変動弁装置２０では、機関負荷が小さいときには、ＥＣＵ５０から可変動弁装置２０に送られる制御信号によって、吸気弁６のリフト量が小さく設定され、シリンダ４０に供給される空気量を少なくする。機関要求負荷が高い場合には、ＥＣＵ５０から可変動弁装置２０に送られる制御信号によって、吸気弁６のリフト量が大きく設定され、シリンダ４０に供給される空気量を多くする。
従って、吸気弁６のリフト量は、図４（ｂ）に示されているように、、機関要求トルクが高い場合には、吸気弁のリフトが大きく、機関要求トルクが小さい場合には吸気弁のリフトが小さくなるよう、機関の要求負荷に応じて、吸気弁のリフト量が連続的に可変制御される。
【００３５】
図４（ｃ）は、スロットル弁アクチュエータ５２によって設定されるスロットル弁２１の開度を示す。本実施形態における内燃機関では、シリンダ４０に供給される空気量制御は、主として、可変動弁装置２０による吸気弁６のリフト量制御によって行われる。
可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が、ある閾値Ｌｃ以上の場合は、ＥＣＵ５０からスロットル弁アクチュエータ５２に送られる制御信号によって、スロットル弁２１は全開に設定される。
【００３６】
一方、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃ未満の場合は、ＥＣＵ５０からスロットル弁アクチュエータ５２に送られる制御信号によって、スロットル弁２１は全閉に設定される。
ここで、閾値Ｌｃは、吸気弁６の取り得る最大リフト量の例えば１０％程度に設定される。すなわち、吸気弁６の最大リフト量が１０ｍｍの場合、閾値Ｌｃは例えば１ｍｍ程度である。
【００３７】
図４（ｄ）は、図４（ａ）から図４（ｃ）に同期した空気量制御弁３２の弁開度の変化を示している。図４（ｂ）に示されている吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなると、空気量制御弁３２は開弁し、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより大きくなると、空気量制御弁３２は全閉となる。この場合、空気量制御弁３２は、スロットル弁２１の開閉に関して反転したパターンで開閉する。
【００３８】
図４（ｅ）は補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量を示している。メイン吸気通路２３内に設置された図示しない空気流量計によって計測された空気量計測値に基づき、補助空気通路３１から気化燃料供給装置３３を介してシリンダ４０に入る空気量に対して一定の割合になるように、補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量が制御される。
補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量は、補助燃料噴射弁１３から噴射される要求噴射量に応じた補助燃料噴射弁１３の開弁時間がＥＣＵ５０内の演算によって求められ、ＥＣＵ５０から補助燃料噴射弁１３に所定の時間の開弁信号が出力されることにより、制御される。ここで、補助空気通路３１から気化燃料供給装置３３を介してシリンダ４０に入る空気量に対する燃料噴射量は、理論混合比であることが望ましく、その質量比率は、おおよそ、空気１４．７に対し燃料１である。
【００３９】
図４（ｆ）は、気化燃料供給装置３３の電気ヒータ３５に供給される電力量の推移を示す。電気ヒータ３５に供給される電力量は、図４（ｅ）に示される補助燃料噴射弁１３から噴射される燃料噴射量に比例するように、ＥＣＵ５０により制御される。
これにより、気化燃料供給装置３３に供給される燃料は、単位質量あたり一定の熱を電気ヒータ３５から受けることになり、気化燃料供給装置３３に供給される燃料の量が変動しても、電気ヒータ３５からの受熱による同燃料の昇温速度は、ほぼ一定に保たれる。
【００４０】
機関要求負荷により可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以上の場合には、スロットル弁２１が開き、空気流制御弁３１が閉じることによって、気化燃料供給装置３３内への空気供給は停止される。シリンダ４０への空気供給は、吸気弁６が機関の要求負荷に応じたリフト量で開くことにより、メイン吸気通路２３、メイン通路分岐管２２を介して行われる。
また、図示しない空気流量計によって計測されたシリンダ４０への空気供給量に対して一定比率の燃料量が燃料噴射弁１２より噴射される。また、この場合には、噴射弁１３からの燃料噴射は行われず、また電気ヒータ３５への電力供給も停止される。
【００４１】
すなわち、本実施形態によれば、機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなった場合には、気化燃料供給装置３３から、燃料と空気の混合気がシリンダ４０へ供給される。これに対し、機関要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより大きくなった場合には、シリンダ４０へメイン通路分岐管２２から空気が供給され、燃料噴射弁１２から燃料が供給され、シリンダ４０内で燃料と空気の混合気が形成される。
【００４２】
図５は、上述の実施形態において、機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなった場合の、燃料・空気のシリンダ４０への供給過程を示している。
【００４３】
前述したように、ＥＣＵ５０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さく設定された場合には、気化燃料供給装置３３に設けられた補助燃料噴射弁１３から燃料噴霧Ｓが噴射される。燃料供給装置３３に噴射された燃料噴霧Ｓと、補助空気通路３１を通って燃料供給装置３３内に供給された空気は、電気ヒータ３５によって加熱、昇温され、燃料噴霧Ｓが速やかに気化される。
【００４４】
そして、燃料供給装置３３内で燃料噴霧Ｓの気化によって生じた気化燃料と補助空気通路３１を通って燃料供給装置３３内に供給された空気とが混合され、燃料と空気の混合気Ｍが形成された後、混合気Ｍは、サブ通路分岐管３０を通って、シリンダ４０内に供給される。
これにより、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が低く設定された場合に、気化燃料供給装置３３から、燃料が気化された状態で供給されるため、吸気弁６やシリンダ４０の壁面への燃料付着がなくなり、機関の排気中の未燃ＨＣを低く抑えることができる。
【００４５】
吸気弁６のリフト量が大きい場合の燃料供給過程を図６（ａ）、（ｂ）に示す。排気行程で、燃料噴射弁１２からメイン通路分岐管２２内へ噴射された燃料噴霧Ｓは、吸気弁６に衝突し、吸気弁６上に液膜Ｆを形成する。この液膜Ｆの一部は、吸気弁６からの受熱によって気化し、残りの未気化燃料は、吸気行程で、吸気弁６の表面からシリンダ４０に燃料液滴Ｄとなって吸入される。
【００４６】
このとき、吸気弁６のリフト量が大きいため、吸気弁６の表面をつたわってシリンダ内に入る空気の流速は比較的低いため、シリンダ４０に入る燃料液滴Ｄの慣性力が弱く、燃料液滴Ｄはシリンダ４０の壁面に衝突することなく、シリンダ４０内で気化し、混合気Ｍを形成する。このため、機関から排出される未燃ＨＣは低く保たれる。
【００４７】
上記実施形態においては、メイン通路分岐管２２と燃料噴射弁１２（以下、メイン通路系と云う）によってシリンダ４０内に供給される空気・燃料と、サブ通路分岐管３０と気化燃料供給装置３３（以下、気化燃料系と云う）によってシリンダ４０に供給される混合気との切り換えを、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃによってステップ状に切り換える例を示した。
すなわち、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以下の場合には、気化燃料系からのみシリンダ４０内へ燃料と空気を供給し、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以上の場合には、メイン通路系からのみシリンダ内へ燃料と空気を供給した。
【００４８】
しかし、メイン通路系と気化燃料系とを同時に使って、燃料・空気をシリンダ４０に供給する方法も考えられる。図７は、メイン通路系と気化燃料系を同時に使う場合の、吸気弁リフト量に対するメイン通路系と気化燃料系の燃料供給負担率の一例を示した図である。
【００４９】
機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１以下の場合には、スロットル弁２１を閉じ、空気量制御弁３２を開いて、気化燃料供給装置３３からのみ、シリンダ４０へ混合気を供給する。
機関負荷が上がり、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１より大きくなると、スロットル弁２１を開いて、メイン通路分岐管２２から空気、燃料噴射弁１２から燃料を供給すると共に、気化燃料供給装置３３からも混合気をシリンダ４０へ供給する。
【００５０】
このとき、メイン通路系と気化燃料系から供給される空気量と燃料量は、機関負荷に応じて、スロットル弁２１と空気量制御弁３２の開度、燃料噴射弁１２と補助燃料噴射弁１３の噴射量がＥＣＵ５０によって適宜制御されることにより、定量的に最適制御され、シリンダ４０に供給される空気量と燃料量の比は、ほぼ理論混合比に保たれる。
【００５１】
可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１より大きく第２の閾値Ｌｃ２より小さい場合には、吸気弁６のリフト量の増加、すなわち機関負荷の増加につれ、メイン通路系から供給される燃料量と空気量を増やし、気化燃料供給装置３３から供給される混合気量を減らしていく。
【００５２】
そして、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第２の閾値Ｌｃ２（Ｌｃ２＞Ｌｃ１）より大きくなると、気化燃料系から供給される混合気量を０とし、メイン通路系からのみ空気、燃料をシリンダ４０へ供給する。
本実施形態においては、可変動弁装置２０によって、設定される吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ１からＬｃ２の間では、メイン通路系と気化燃料供給装置３３の両方から同時に、シリンダ４０に空気と燃料が供給される。そして、前記２つの経路による燃料と空気の供給比率（以下、負担率）は、吸気弁６のリフト量が大きくなる、すなわち機関の要求負荷が上がるにつれ、メイン通路系の方が気化燃料供給装置３３に対して大きくなっていく。
また、負担率は、吸気弁６のリフト量が小さくなる、すなわち機関の要求負荷が下がるにつれ、気化燃料系がメイン通路系に対して大きくなっていく。
【００５３】
このように、メイン通路系と気化燃料系からシリンダ４０に供給される空気と燃料の負担率を、吸気弁６のリフト量に応じて、連続的に変化させることにより、空気と燃料の供給経路が、例えば、気化燃料系３３からメイン通路系に変わったときに、シリンダ４０に供給される空気量と燃料量を滑らかに変化させることができる。これにより、空気と燃料の供給経路を切り換えた時の空燃比のずれによる排気ガスの悪化や、トルクショックによる運転性の悪化などを防止することができる。
【００５４】
気化燃料供給装置３３は、メイン吸気通路２３内に設置することもできる。図８は、気化燃料供給装置３３を、メイン吸気通路２３内に配置した実施形態を示している。この実施形態では、メイン吸気通路２３の壁面に電気ヒータ３５が設けられ、スロットル弁２１の上流には、補助燃料噴射弁１３が設けられている。
【００５５】
また、スロットル弁２１と電気ヒータ３５の間のメイン吸気通路２３には、メイン吸気通路２３を流れる空気に、メイン吸気通路２３の軸線周りに回転する旋回流を生成するための、旋回流生成羽根４７が設けられている。
この場合、補助燃料噴射弁１３、旋回流生成羽根４７、電気ヒータ３５およびメイン吸気通路２３の一部で、気化燃料供給装置３３が形成されている。
【００５６】
本実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃよりも小さく設定された場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、リレー５１を介して電気電気ヒータ３５に所定の電力が供給される。また、メイン吸気通路２３を通ってシリンダ４０に供給される空気量に対して、補助燃料噴射弁１３から一定比率となる量の燃料が噴射される。
【００５７】
吸気行程において、エアクリーナ２６を通って、メイン吸気通路２３内を通過する空気は、旋回流生成羽根４７によって、メイン吸気通路２３の軸線周りの回転力を与えられ、メイン吸気通路２３内に旋回流Ｂを形成する。旋回力を与えられたメイン吸気通路２３内の空気と、補助燃料噴射弁１３によって噴射された燃料噴霧Ｓは、電気ヒータ３５からの受熱によって昇温し、気化すると共に、旋回流によって空気と混じって混合気Ｍを生成する。このようにして、燃料濃度がほぼ均一となった空気と燃料の混合気が、シリンダ４０内に供給される。
【００５８】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃよりも大きく設定された場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、電気電気ヒータ３５への電力の供給が停止される。排気行程、または吸気行程において、燃料噴射弁１２から吸気弁６に向けて燃料が噴射される。吸気行程では、エアクリーナ２６、メイン吸気通路２３を通って、シリンダ４０内に空気が吸入され、排気行程、または吸気行程において、燃料噴射弁１２によって噴射された燃料が、シリンダ４０内で気化し、空気との混合気を生成する。
【００５９】
なお、本実施形態において、シリンダ４０に供給される空気量は、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量で制御されるため、スロットル弁２１は、省略してもよい。また、旋回流生成羽根４７は、燃料と空気との混合促進、燃料の気化促進効果があるが、電気ヒータ３５からシリンダ４０までの距離が長く、燃料の混合、気化時間を充分に確保できる場合や、電気ヒータ３５の電力量が大きくして電気ヒータ３５による燃料の気化効率を上げることができる場合には、省略されてよい。
【００６０】
旋回流生成羽根４７を省略した場合には、図９に示されているように、補助燃料噴射弁１３から噴射される燃料を電気ヒータ３５に衝突させると、燃料の気化効率がよい。
【００６１】
気化燃料供給装置３３において、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、補助空気通路３１を通って気化燃料装置３３内に供給された空気を昇温させる手段として、電気ヒータ３５の他に、機関冷却水を使ってもよい。気化燃料系の熱源として、機関冷却水を用いる実施形態の冷却水路の構成を図１０を参照して説明する。
図１０において、４６は冷却水ポンプ、４５はラジエータ、４２は内燃機関本体のシリンダブロック内の冷却水通路、４４は冷却水通路４２内に冷却水を流して機関本体を冷却するメイン冷却水路を示している。
【００６２】
メイン冷却水路４４のシリンダブロック４２の下流部から分岐したバイパス冷却水路３９が設けられており、バイパス冷却水路３９は、気化燃料供給装置３３内を通過した後、再びメイン冷却水路４４に連結される。
バイパス冷却水路３９へ供給する冷却水量を制御するための冷却水制御弁４１が設けられている。冷却水制御弁４１はＥＣＵ５０によって弁開度を制御される。冷却水制御弁４１は、弁開度が全閉から全開まで連続的に可変できる流量制御弁でも、全閉、全開のみの開閉弁であっても構わない。
【００６３】
機関冷却水を用いた気化燃料供給装置３３の構成を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。メイン冷却水路４４から分岐したバイパス冷却水路３９が、気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通り、メイン冷却水路４４に戻る。
機関が暖機された状態では、通常、冷却水温は８０℃程度であり、この冷却水がバイパス冷却水路３９によって気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通ることで、気化燃料供給装置３３の壁面が加熱される。加熱された燃料供給装置３３の壁面によって、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、気化燃料供給装置３３に導かれた空気が昇温し、燃料の気化が促進され、気化燃料供給装置３３内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００６４】
図１２（ａ）、（ｂ）は、メイン吸気通路２３内に気化燃料供給装置３３を設けた実施形態において、燃料気化の加熱源に機関冷却水を用いた場合の気化燃料供給装置３３の構成例を示している。
この実施形態では、メイン冷却水路４４から分岐したバイパス冷却水路３９が、メイン吸気通路２３の壁面内を環状に通り、メイン冷却水路４４に戻る。この場合も、バイパス冷却水路３９によって高温の冷却水がメイン吸気通路２３の壁面内を環状に通ることで、メイン吸気通路２３の壁面が加熱される。加熱されたメイン吸気通路２３の壁面によって、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、メイン吸気通路２３内に導かれた空気が昇温し、燃料の気化が促進され、メイン吸気通路２３内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００６５】
図１０、図１１に示す気化燃料供給装置３３を用いた実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により冷却水制御弁４１を閉じることによって、機関冷却水をバイパス冷却水路３９内に供給する。また、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が開き、スロットル弁２１が閉じられる。
【００６６】
これによって、補助空気通路３１を通って、気化燃料供給装置３３内に導入された空気に、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射する。気化燃料供給装置３３の壁面は、バイパス冷却水路３９を通る高温の冷却水によって昇温されており、気化燃料供給装置３３の壁面から、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料に熱が伝えられ、燃料の気化が速やかに行われ、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０へ空気と燃料の混合気が供給される。
【００６７】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により冷却水制御弁４１が開くことで、機関冷却水のバイパス冷却水路３９内への供給が停止される。同時にＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が閉じられ、スロットル弁２１が開かれる。
【００６８】
これによって、空気は、メイン流路２３、メイン通路分岐管２２を通って、シリンダ４０内に供給され、燃料噴射弁１２からメイン流路メイン通路分岐管２２内の空気に向かって燃料が噴射され、シリンダ４０内に供給される。続いて、シリンダ４０内で、燃料の気化と、空気と燃料の混合が行われる。
なお、機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合に、冷却水制御弁４１を閉じてもよい。冷却水制御弁４１を閉じることによって、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０に混合気を供給しない場合でも、気化燃料供給装置３３の壁面温度を高温に保つことができる。
【００６９】
これによって、メイン流路系から気化燃料供給装置３３へ、燃料の供給経路が変わった時に、気化燃料供給装置３３の熱容量による昇温の時間遅れを防止でき、速やかに気化燃料をシリンダ４０へ供給できる。
【００７０】
また、冷却水制御弁４１の開度を全開と全閉との間で連続的に変えることで、気化燃料供給装置３３の壁面温度を制御できる。気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が多い場合には、冷却水制御弁４１の開度を小さくすることで、バイパス冷却水路３９の冷却水流量を増やして気化燃料供給装置３３の壁面温度を高くする。これに対し、気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が少ない場合には、冷却水制御弁４１の開度を大きくすることで、バイパス冷却水路３９の冷却水流量を減らして気化燃料供給装置３３の壁面温度を低くする制御をしてもよい。
なお、図１２に示されている実施形態でも、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、バイパス冷却水路３９を通る高温の冷却水によって燃料気化が促進される。
【００７１】
また、気化燃料供給装置３３において、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、補助空気通路３１を通って気化燃料装置３３内に供給された空気を昇温させる手段として、電気ヒータ３５の他に、機関の排気熱を使ってもよい。気化燃料系の熱源として、機関排気熱を用いる実施形態の排気流路の構成を図１３を参照して説明する。
【００７２】
この実施形態においては、排気管６１から分岐したＥＧＲ（排気再循環）メイン通路６２が設けられており、シリンダ４０内で生成された排気ガスを、メイン吸気通路２３に再循環させる構成となっている。このＥＧＲは、シリンダ４０内の燃焼速度を緩慢にすることで、燃焼のピーク温度を下げ、シリンダ４０内で生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）を減らすための手段である。
【００７３】
ＥＧＲメイン通路６２から分岐したバイパスＥＧＲ通路６３が設けられている。バイパスＥＧＲ通路６３は、気化燃料供給装置３３の壁面内を通ってＥＧＲメイン通路６２に連結されている。
ＥＧＲメイン通路６２とバイパスＥＧＲ通路６３には、各々ＥＧＲ制御弁６４、６５が設けられている。ＥＧＲ制御弁６４、６５は、ＥＣＵ５０からの制御信号により開閉制御される。
なお、図１３において、６６は排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を浄化するための触媒コンバータであり、６７は消音器である。
【００７４】
排気熱を用いた気化燃料供給装置３３の構成を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。メインＥＧＲ通路６２から分岐したバイパスＥＧＲ通路６３が、気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通り、メインＥＧＲ通路６２に戻る。
本実施形態においては、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を閉じ、バイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を開くことで、シリンダ４０内で生成された高温の排気が、バイパスＥＧＲ通路６３に導入される。バイパスＥＧＲ通路６３は気化燃料供給装置３３の壁面内を通っているため、排気熱によって、気化燃料供給装置３３の壁面が高温となり、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料を加熱する結果、燃料の気化が促進され、サブ吸気通路１８内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００７５】
図１３、図１４に示されている気化燃料供給装置３３を用いた実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより小さい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を閉じ、バイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を開くことによって、排気管６１内の排気をバイパスＥＧＲ通路６３内に導入する。また、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が開き、スロットル弁２１が閉じられる。
【００７６】
これによって、補助空気通路３１を通って気化燃料供給装置３３内に導入された空気に、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射する。気化燃料供給装置３３の壁面は、バイパスＥＧＲ通路６３を通る高温の排気によって昇温されているから、気化燃料供給装置３３の壁面から、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料に熱が伝えられ、燃料の気化が速やかに行われ、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０へ空気と燃料の混合気が供給される。
【００７７】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を開いてバイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を閉じることによって、バイパスＥＧＲ通路６３への排気の供給が停止される。同時に、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が閉じられ、スロットル弁２１が開かれる。
【００７８】
これによって、空気は、メイン通路２３、メイン通路分岐管２２を通って、シリンダ４０内に供給される。一方、燃料噴射弁１２から、メイン通路分岐管２２内の空気に向かって燃料が噴射され、シリンダ４０内に供給される。続いて、シリンダ４０内で、燃料の気化と、空気と燃料の混合が行われる。
なお、機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合も、ＥＧＲ制御弁６５が開いていてもよい。ＥＧＲ制御弁６５を開くことによって、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０に混合気を供給しない場合でも、気化燃料供給装置３３の壁面温度を高温に保つことができる。
【００７９】
これによって、メイン流路系から気化燃料供給装置３３へ、燃料の供給経路が変わった時に、気化燃料供給装置３３の熱容量による昇温の時間遅れを防止でき、速やかに気化燃料をシリンダ４０へ供給できる。
また、ＥＧＲ制御弁６５の開度を全開と全閉との間で連続的に変えることで、気化燃料供給装置３３の壁面温度を制御できる。気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が多い場合には、ＥＧＲ制御弁６５の開度を大きくすることで、バイパスＥＧＲ通路６３の排気流量を増やして気化燃料供給装置３３の壁面温度を高くする。これに対し、気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が少ない場合には、ＥＧＲ制御弁６５の開度を小さくすることで、バイパスＥＧＲ通路６３の排気流量を減らして気化燃料供給装置３３の壁面温度を低くする制御をしてもよい。
なお、図１５に示されている実施形態でも、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、バイパスＥＧＲ通路６３を通る高温の排気ガスによって燃料気化が促進される。
気化燃料供給装置（第２の燃料供給装置）は、熱源を用いず、燃料噴霧の微粒化によるものでもよい。図１６は、燃料噴霧の微粒化を行える空気アシスト式燃料噴射弁１４を気化燃料供給装置として用いた実施形態を示している。
【００８０】
空気アシスト式燃料噴射弁１４は、特開平９−２５０４２２号公報に示されているようなものであり、空気ポンプ５３よりアシスト空気を供給される。空気アシスト式燃料噴射弁１４は、アシスト空気によって粒径が数μｍ〜１０μｍに微粒化された燃料噴霧Ｓをサブ吸気通路１８（気化室）へ噴射する。
【００８１】
空気量制御弁３２が開かれ、スロットル弁２１が閉じられることによって、メイン吸気通路２３から分岐した補助空気通路３１によってもサブ吸気通路１８に空気が導入され、この空気が、空気アシスト式燃料噴射弁１４によってサブ吸気通路１８に噴射された微粒化の燃料噴霧Ｓと混合し、混合気Ｍを形成する。これによって、ヒータなどの熱源なしに、気化燃料を生成し、シリンダ４０内に供給することができる。
【００８２】
また、メイン通路系と空気アシスト式燃料噴射弁１４による気化燃料供給手段を一体化した構造にすることもできる。図１７に示されている実施形態では、吸気ポート部分に燃料噴射弁１２に代えて空気アシスト式燃料噴射弁１４が設置されている。アシスト空気は空気ポンプ５３によって空気アシスト式燃料噴射弁１４へ供給される。
【００８３】
本実施形態では、機関負荷が低く、吸気弁リフト量が閾値Ｌｃより小さい時には、空気ポンプ５３より空気アシスト式燃料噴射弁１４へアシスト空気が供給され、粒径が数μｍ〜１０μｍに微粒化された噴霧が、空気アシスト式燃料噴射弁１４よりメイン通路分岐管２２内へ、吸気行程に噴射される。噴霧の粒径が小さいため、低リフトの吸気弁開口部に高速の空気流が生じても、噴霧の慣性が小さく、シリンダ壁面に付着しにくい。また、シリンダ壁面に付着しても、気化が早いため、壁流が生じにくい。
機関負荷が高く、吸気弁リフト量が閾値より大きい時には、排気行程で、空気アシスト式燃料噴射弁１４よりメイン通路分岐管２２内に燃料が供給される。排気行程噴射では、排気に対する噴霧粒径の影響は比較的小さいため、気アシスト式燃料噴射弁１４へアシスト空気を供給しなくともよい。
この場合、空気アシスト式燃料噴射弁１４より噴射するアシスト空気と燃料との質量比率を変えることによって燃料の気化速度を定量的に変化させることができる。
【００８４】
また、メイン通路系と気化燃料供給手段を一体化した構造として、図１８に示されているように、吸気ポート部分に燃料噴射弁１２に代えてノズル先端に燃料噴射弁１２の加熱手段であるヒータ５４を有するヒータ付き燃料噴射弁１５が設置されてもよい。
【００８５】
ヒータ付き燃料噴射弁１５は、特開平１０−１６９５２６号公報に示されているようなものであってよく、気化燃料の供給要求があった場合には、ＥＣＵ５０の制御信号によってヒータ付き燃料噴射弁１５のヒータ５４をオンにすることにより、燃料噴射弁内部で燃料が加熱・昇温される。高温の燃料噴霧Ｓは、メイン通路分岐管２２内で速やかに気化し、混合気Ｍを形成し、シリンダ４０内に供給される。
【００８６】
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
他の実施形態として、燃料の噴射時期を制御することによっても、吸気弁低リフト時のＨＣを低減することができる。吸気弁低リフト時には、吸気弁表面に形成された燃料液膜が、低リフトに伴う高速気流によって液滴化し、シリンダ壁面に付着することで、未燃ＨＣが増加する。
【００８７】
従って、図１９に示されているように、メイン通路分岐管２２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１２を設け、可変動弁装置２０が吸気弁６のリフト量を閾値Ｌｃより低く設定した場合には、吸気行程で、燃料噴射弁１２より燃料を噴射する。これにより、吸気弁表面への燃料液膜の形成が防止でき、吸気弁低リフト時の未燃ＨＣを低減できる。
【００８８】
これに対し、可変動弁装置２０が吸気弁６のリフト量を閾値Ｌｃより高く設定した場合には、噴射液滴が吸気弁６の開口部を通ってシリンダ壁に衝突するのを防ぐため、燃料噴射弁１２の噴射時期を排気行程とすることが望ましい。
また、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁のリフト量が小さくなるに従って燃料噴射弁１２による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて、段階的に、あるいは連続的に変化させることもできる。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明による内燃機関の燃料供給装置、方法によれば、機関の負荷が低く、可変動弁装置による吸気弁のリフト量が小さいときには、燃料の気化を促進して気化燃料をシリンダ内に供給することによって、シリンダ壁への燃料液滴付着に伴う壁流の生成を未然に防止でき、未燃ＨＣの排出を低減でき、併せて可変動弁装置を用いたポンプ損失の低減による燃費効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の一実施形態を示す全体概略図。
【図２】図１の内燃機関の要部の平面図。
【図３】図１の内燃機関の全体的な平面図。
【図４】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法を適用する内燃機関における機関要求負荷に対する吸気弁リフト、スロットル弁開度、空気量制御弁開度、燃料噴射量、ヒータ電力量の制御を示すタイミングチャート。
【図５】図１の内燃機関の低バルブリフト制御時の吸気行程を示す図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図１の内燃機関の中・高バルブリフト制御時の排気行程と吸気行程を示す図。
【図７】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法を適用する内燃機関における気化燃料系とメイン通路系の吸気弁リフトに対する燃料供給負担率の制御例を示すグラフ。
【図８】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図９】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の更に他の実施形態を示す概略構成図。
【図１０】本発明に係る燃料供給装置を適用した可変動弁装置を備えた内燃機関の冷却水配管の全体構成の概略図。
【図１１】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１２】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明に係る燃料供給装置を適用した可変動弁装置を備えた内燃機関のＥＧＲ配管の全体構成を示す概略図。
【図１４】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１５】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１６】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図である。
【図１７】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図１８】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図である。
【図１９】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図２０】可変動弁装置の吸気弁リフト制御特性を示すグラフ。
【図２１】（ａ）、（ｂ）は可変動弁装置を備えた内燃機関の吸気弁低リフト時の燃料挙動を示す説明図。
【符号の説明】
６…吸気弁
１２…燃料噴射弁
１３…補助燃料噴射弁
１４…空気アシスト式燃料噴射弁
１５…ヒータ付き燃料噴射弁
１８…サブ吸気通路
２０…可変動弁装置
２１…スロットル弁
２２…メイン通路分岐管
２３…メイン通路
３０…サブ通路分岐管
３１…補助空気通路
３３…気化燃料供給装置
３５…電気ヒータ
３６…サブ吸気通路出口
３９…バイパス冷却水路
４０…シリンダ
５０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
５４…ヒータ
５３…空気ポンプ
６３…バイパスＥＧＲ通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法に係り、特に、自動車等の車輌で用いられる内燃機関の燃料供給装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌で用いられる内燃機関として、低負荷時の燃費低減、高負荷時の出力向上等のために、吸気弁の開弁時期やリフト量を、機関運転条件に応じて可変設定する可変動弁装置を備えた内燃機関は、従来より種々提案されている。その一例として、特開２００２−９７９１６号公報に示されているようなものがある。
【０００３】
図２０は、可変動弁装置における、機関負荷に対する吸気弁のリフト量、開弁時期の制御特性を示している。機関負荷が低負荷の場合には、吸気弁のリフト量、開弁期間が小さくなるよう可変動弁装置を制御し、気筒内に供給される空気量を少なくする。機関負荷が増えるにつれて吸気弁のリフト量および開弁期間を大きくなるよう可変動弁装置を制御し、気筒内に供給される空気量を多くする。これにより、吸入空気量を計量制御できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可変動弁装置では、機関の低負荷運転時において、以下の課題がある。図２１（ａ）、（ｂ）は、可変動弁装置を備えた機関における低負荷運転時の燃料挙動を模式的に示している。図２１（ａ）に示されているように、機関の排気行程後半において、燃料噴射弁１０１より燃料噴霧Ｓが吸気弁１０２に向けて噴射される。この燃料噴射時期は吸気弁１０２が閉弁状態にあり、噴射された燃料噴霧Ｓは、吸気弁１０２に衝突し、吸気弁１０２の表面に燃料液膜Ｆを形成する。
【０００５】
次に、排気行程に続いた吸気行程では、図２１（ｂ）に示されているように、吸気弁１０２が開弁する。このとき、機関が低負荷であるため、可変動弁装置２０によって、吸気弁６のリフト量、開弁期間は小さくなるように制御される。この結果、吸気弁のリフト量は小さく、また、ピストン１０３が上死点からある程度下がった位置で吸気弁が開弁する。
【０００６】
このため、開弁時期におけるシリンダ内圧力は、吸気ポート内の圧力よりかなり下がった状態となり、吸気ポート１０４と燃焼室（気筒）１０５内で大きな圧力差が生じる。また、吸気弁１０２のリフト量が小さく、吸気ポート１０４の開口面積が小さいため、吸気ポート１０４から燃焼室１０５内に向けて非常に高速な空気流Ａが生成される。
【０００７】
この高速空気流Ａによって、排気行程に噴射された燃料による吸気弁表面の燃料液膜Ｆが微粒化し、高速空気流Ａに乗って燃焼室１０５内に流入する。この微粒化した燃料は、高速で、大きな慣性力を持っているため、燃焼室１０５の壁面に衝突して液膜Ｆ’を形成する。この液膜Ｆ’の形成により、低負荷運転時には、大量の未燃ＨＣが排出されるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、吸気弁低リフト時、すなわち低負荷運転時の未燃ＨＣの排出を低減し、併せて燃費効率向上を図ることができる可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御する制御手段とを有する。
【００１１】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御する制御手段とを有する。
これらの発明による内燃機関の燃料供給装置によれば、可変吸気動弁装置によって設定される吸気弁のリフト量が小さい時には、気化速度可変手段によって燃料気化が促進され、吸気弁低リフト時、すなわち低負荷運転時の未燃ＨＣの排出が低減する。
【００１２】
この発明による内燃機関の燃料供給装置における前記燃気化度速可変手段は、吸気通路に燃料を噴射する第１の燃料供給手段と、前記第１の燃料供給手段よりも気化速度の速い燃料を供給する第２の燃料供給手段から成り、前記第１の燃料供給手段と前記第２の燃料供給手段による燃料供給比率を変えることにより、燃料の気化速度を可変とするものであってよい。
【００１３】
この場合、前記第２の燃料供給手段は、補助燃料噴射弁と、当該補助噴射弁から噴射された燃料と機関に吸入する空気を加熱する加熱手段からなるものであってもよく、前記加熱手段は電気ヒータ、あるいは、前記加熱手段の熱源が機関冷却水と機関の排気熱とすることができる。
また、前記第２の燃料供給手段は、アシスト空気の供給によって燃料噴霧の微粒化を行える空気アシスト式燃料噴射弁を含んでいてよいもよい。
【００１４】
また、前記気化速度可変手段は、吸気通路に燃料を噴射する空気アシスト式燃料噴射弁を含み、当該空気アシスト式燃料噴射弁より噴射するアシスト空気と燃料との質量比率を変えることによって燃料の気化速度を可変とするものであってもよい。
【００１５】
また、前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁ノズルの加熱手段からなり、前記加熱手段による前記燃料噴射弁ノズルの加熱量を変えるものであってもよい。
【００１６】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が所定の閾値以下の場合には、吸気行程にて前記燃料噴射手段により燃料噴射を行う。
【００１７】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従って前記燃料噴射手段による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて変化させる。
【００１８】
これらの発明による内燃機関の燃料供給装置によれば、変吸気動弁装置によって設定される吸気弁のリフト量が小さい時には、吸気行程で、燃料噴射が行われることにより、吸気弁表面への燃料液膜の形成が防止でき、吸気弁低リフト時の未燃ＨＣを低減できる。
【００２０】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御する。
【００２１】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御する。
【００２２】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が所定の閾値以下の場合には、吸気行程にて前記燃料噴射手段により燃料噴射を行う。
【００２３】
また、上述の目的を達成するために、この発明による内燃機関の燃料供給方法は、吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を有し、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従って前記燃料噴射手段による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて変化させる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明による内燃機関の燃料供給装置の一つの実施形態を示している。
【００２５】
この内燃機関は、４気筒内燃機関で、４個のシリンダ（気筒）４０を有している。内燃機関の吸気系は、エアクリーナ２６と、途中にスロットル弁２１を有するメイン吸気通路２３と、サージタンク２４と、各気筒に接続されるメイン通路分岐管２２を有している。吸気空気は、エアクリーナ２６よりメイン吸気通路２３、サージタンク２４を経てメイン通路分岐管２２によって各気筒に分配供給される。
各シリンダ４０には、吸気弁６と排気弁１１が設けられている。吸気弁６の開弁、閉弁動作は、可変動弁装置（ＶＶＬ）２０によって行われる。
【００２６】
可変動弁装置２０は、吸気弁６のリフト量を可変制御するものであり、機関負荷が小さい場合には、吸気弁６のリフト量を小さくし、機関負荷の増大に応じて吸気弁６のリフト量を大きくする。
なお、可変動弁装置２０は、吸気弁６のリフト量に加えて、吸気弁６の開弁期間を可変制御するものであってもよい。この場合には、可変動弁装置２０は、機関負荷が小さい場合には、吸気弁６のリフト量を小さくすると共に、吸気弁６の開弁期間を短くし、機関負荷の増大に応じて吸気弁６のリフト量を大きくすると共に、吸気弁６の開弁期間を長くする。
【００２７】
メイン通路分岐管２２には、第１の燃料供給手段として、各気筒毎に燃料噴射弁１２が設けられている。燃料噴射弁１２は、所定のタイミングで、ガソリン等の燃料を吸気弁６へ向けて噴射する。
メイン吸気通路２３とは別に、スロットル弁２１をバイパスして吸入空気をシリンダ４０に供給するバイパス吸入空気通路として、途中にバイパス空気量制御弁３２を含む補助空気通路３１と、サブ吸気通路１８と、各気筒毎のサブ通路分岐管３０が設けられている。サブ吸気通路１８は、隔壁３７によってメイン吸気通路２３とは別途独立に存在している。
【００２８】
サブ吸気通路１８には、補助燃料噴射弁１３と加熱手段である電気ヒータ３５から構成される第２の燃料供給手段の一様態である気化燃料供給装置３３が設けられている。気化燃料供給装置３３は、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射し、噴射された燃料の気化を電気ヒータ３５による加熱によって促進する。
スロットル弁２１の上流側から補助空気通路３１内に導入された吸入空気と、気化燃料供給装置３３による気化燃料との混合気は、気化燃料供給装置３３の下流側にて、メイン通路分岐管２２に並設されるサブ通路分岐管３０によって各気筒に分かれ、各サブ吸気通路出口３６から各シリンダ４０内に供給される。
サブ通路分岐管３０より混合気がシリンダ４０内に的確に供給されるよう、サブ通路分岐管３０の先端のサブ吸気通路出口３６は、サージタンク２４よりも下流であって、吸気弁６よりも上流の燃料噴射弁１２近傍に設けられている。
【００２９】
内燃機関の電子制御装置として、マイクロコンピュータ等によるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０が設けられている。ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ（図示）の信号を入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射弁１２、補助燃料噴射弁１３、電気ヒータ３５、空気量制御弁３２、スロットル弁アクチュエータ５２、可変動弁装置２０の各々に駆動信号を出力する。なお、電気ヒータ３５の通電制御はリレー５１を介して行われる。
【００３０】
これにより、スロットル弁アクチュエータ５２によるスロットル弁２１の開度制御と、機関負荷に応じた可変動弁装置２０による吸気弁６のリフト量制御、あるいはリフト量・開弁期間制御の元に、燃料噴射弁１２による燃料噴射量・噴射期間制御が行われ、機関負荷に応じた流量の吸入空気と燃料との混合気が各シリンダ４０に供給される。
【００３１】
スロットル弁２１の上流側から補助空気通路３１内に導入された吸入空気は空気量制御弁３２によって計量されてサブ吸気通路１８に流れ、この吸入空気と気化燃料供給装置３３による気化燃料との混合気が、サブ通路分岐管３０のサブ吸気通路出口３６より各シリンダ４０内に供給される。
気化燃料供給装置３３を含むサブ吸気通路１８からの燃料供給は、機関負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が、ある閾値より小さく設定された時に行われる。
【００３２】
ＥＣＵ５０によって出力される各種制御信号の時間推移の一例を図４に示す。ＥＣＵ５０は、ドライバによるアクセル踏み込み量、車速、機関回転数等から、機関要求負荷を、図４（ａ）に示されているように、求める。
【００３３】
図４（ａ）では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで機関負荷が一定に保たれた後、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて機関負荷が減少し、さらに時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで機関負荷が一定に保たれ、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５にかけて、機関負荷が増加し、時刻Ｔ５以降は機関負荷が一定に保たれている例を示している。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の機関要求負荷に応じて可変動弁装置２０で設定される吸気弁６のリフト量を示している。可変動弁装置２０では、機関負荷が小さいときには、ＥＣＵ５０から可変動弁装置２０に送られる制御信号によって、吸気弁６のリフト量が小さく設定され、シリンダ４０に供給される空気量を少なくする。機関要求負荷が高い場合には、ＥＣＵ５０から可変動弁装置２０に送られる制御信号によって、吸気弁６のリフト量が大きく設定され、シリンダ４０に供給される空気量を多くする。
従って、吸気弁６のリフト量は、図４（ｂ）に示されているように、、機関要求トルクが高い場合には、吸気弁のリフトが大きく、機関要求トルクが小さい場合には吸気弁のリフトが小さくなるよう、機関の要求負荷に応じて、吸気弁のリフト量が連続的に可変制御される。
【００３５】
図４（ｃ）は、スロットル弁アクチュエータ５２によって設定されるスロットル弁２１の開度を示す。本実施形態における内燃機関では、シリンダ４０に供給される空気量制御は、主として、可変動弁装置２０による吸気弁６のリフト量制御によって行われる。
可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が、ある閾値Ｌｃ以上の場合は、ＥＣＵ５０からスロットル弁アクチュエータ５２に送られる制御信号によって、スロットル弁２１は全開に設定される。
【００３６】
一方、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃ未満の場合は、ＥＣＵ５０からスロットル弁アクチュエータ５２に送られる制御信号によって、スロットル弁２１は全閉に設定される。
ここで、閾値Ｌｃは、吸気弁６の取り得る最大リフト量の例えば１０％程度に設定される。すなわち、吸気弁６の最大リフト量が１０ｍｍの場合、閾値Ｌｃは例えば１ｍｍ程度である。
【００３７】
図４（ｄ）は、図４（ａ）から図４（ｃ）に同期した空気量制御弁３２の弁開度の変化を示している。図４（ｂ）に示されている吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなると、空気量制御弁３２は開弁し、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより大きくなると、空気量制御弁３２は全閉となる。この場合、空気量制御弁３２は、スロットル弁２１の開閉に関して反転したパターンで開閉する。
【００３８】
図４（ｅ）は補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量を示している。メイン吸気通路２３内に設置された図示しない空気流量計によって計測された空気量計測値に基づき、補助空気通路３１から気化燃料供給装置３３を介してシリンダ４０に入る空気量に対して一定の割合になるように、補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量が制御される。
補助燃料噴射弁１３の燃料噴射量は、補助燃料噴射弁１３から噴射される要求噴射量に応じた補助燃料噴射弁１３の開弁時間がＥＣＵ５０内の演算によって求められ、ＥＣＵ５０から補助燃料噴射弁１３に所定の時間の開弁信号が出力されることにより、制御される。ここで、補助空気通路３１から気化燃料供給装置３３を介してシリンダ４０に入る空気量に対する燃料噴射量は、理論混合比であることが望ましく、その質量比率は、おおよそ、空気１４．７に対し燃料１である。
【００３９】
図４（ｆ）は、気化燃料供給装置３３の電気ヒータ３５に供給される電力量の推移を示す。電気ヒータ３５に供給される電力量は、図４（ｅ）に示される補助燃料噴射弁１３から噴射される燃料噴射量に比例するように、ＥＣＵ５０により制御される。
これにより、気化燃料供給装置３３に供給される燃料は、単位質量あたり一定の熱を電気ヒータ３５から受けることになり、気化燃料供給装置３３に供給される燃料の量が変動しても、電気ヒータ３５からの受熱による同燃料の昇温速度は、ほぼ一定に保たれる。
【００４０】
機関要求負荷により可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以上の場合には、スロットル弁２１が開き、空気流制御弁３１が閉じることによって、気化燃料供給装置３３内への空気供給は停止される。シリンダ４０への空気供給は、吸気弁６が機関の要求負荷に応じたリフト量で開くことにより、メイン吸気通路２３、メイン通路分岐管２２を介して行われる。
また、図示しない空気流量計によって計測されたシリンダ４０への空気供給量に対して一定比率の燃料量が燃料噴射弁１２より噴射される。また、この場合には、噴射弁１３からの燃料噴射は行われず、また電気ヒータ３５への電力供給も停止される。
【００４１】
すなわち、本実施形態によれば、機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなった場合には、気化燃料供給装置３３から、燃料と空気の混合気がシリンダ４０へ供給される。これに対し、機関要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより大きくなった場合には、シリンダ４０へメイン通路分岐管２２から空気が供給され、燃料噴射弁１２から燃料が供給され、シリンダ４０内で燃料と空気の混合気が形成される。
【００４２】
図５は、上述の実施形態において、機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さくなった場合の、燃料・空気のシリンダ４０への供給過程を示している。
【００４３】
前述したように、ＥＣＵ５０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さく設定された場合には、気化燃料供給装置３３に設けられた補助燃料噴射弁１３から燃料噴霧Ｓが噴射される。燃料供給装置３３に噴射された燃料噴霧Ｓと、補助空気通路３１を通って燃料供給装置３３内に供給された空気は、電気ヒータ３５によって加熱、昇温され、燃料噴霧Ｓが速やかに気化される。
【００４４】
そして、燃料供給装置３３内で燃料噴霧Ｓの気化によって生じた気化燃料と補助空気通路３１を通って燃料供給装置３３内に供給された空気とが混合され、燃料と空気の混合気Ｍが形成された後、混合気Ｍは、サブ通路分岐管３０を通って、シリンダ４０内に供給される。
これにより、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が低く設定された場合に、気化燃料供給装置３３から、燃料が気化された状態で供給されるため、吸気弁６やシリンダ４０の壁面への燃料付着がなくなり、機関の排気中の未燃ＨＣを低く抑えることができる。
【００４５】
吸気弁６のリフト量が大きい場合の燃料供給過程を図６（ａ）、（ｂ）に示す。排気行程で、燃料噴射弁１２からメイン通路分岐管２２内へ噴射された燃料噴霧Ｓは、吸気弁６に衝突し、吸気弁６上に液膜Ｆを形成する。この液膜Ｆの一部は、吸気弁６からの受熱によって気化し、残りの未気化燃料は、吸気行程で、吸気弁６の表面からシリンダ４０に燃料液滴Ｄとなって吸入される。
【００４６】
このとき、吸気弁６のリフト量が大きいため、吸気弁６の表面をつたわってシリンダ内に入る空気の流速は比較的低いため、シリンダ４０に入る燃料液滴Ｄの慣性力が弱く、燃料液滴Ｄはシリンダ４０の壁面に衝突することなく、シリンダ４０内で気化し、混合気Ｍを形成する。このため、機関から排出される未燃ＨＣは低く保たれる。
【００４７】
上記実施形態においては、メイン通路分岐管２２と燃料噴射弁１２（以下、メイン通路系と云う）によってシリンダ４０内に供給される空気・燃料と、サブ通路分岐管３０と気化燃料供給装置３３（以下、気化燃料系と云う）によってシリンダ４０に供給される混合気との切り換えを、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃによってステップ状に切り換える例を示した。
すなわち、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以下の場合には、気化燃料系からのみシリンダ４０内へ燃料と空気を供給し、吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ以上の場合には、メイン通路系からのみシリンダ内へ燃料と空気を供給した。
【００４８】
しかし、メイン通路系と気化燃料系とを同時に使って、燃料・空気をシリンダ４０に供給する方法も考えられる。図７は、メイン通路系と気化燃料系を同時に使う場合の、吸気弁リフト量に対するメイン通路系と気化燃料系の燃料供給負担率の一例を示した図である。
【００４９】
機関要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１以下の場合には、スロットル弁２１を閉じ、空気量制御弁３２を開いて、気化燃料供給装置３３からのみ、シリンダ４０へ混合気を供給する。
機関負荷が上がり、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１より大きくなると、スロットル弁２１を開いて、メイン通路分岐管２２から空気、燃料噴射弁１２から燃料を供給すると共に、気化燃料供給装置３３からも混合気をシリンダ４０へ供給する。
【００５０】
このとき、メイン通路系と気化燃料系から供給される空気量と燃料量は、機関負荷に応じて、スロットル弁２１と空気量制御弁３２の開度、燃料噴射弁１２と補助燃料噴射弁１３の噴射量がＥＣＵ５０によって適宜制御されることにより、定量的に最適制御され、シリンダ４０に供給される空気量と燃料量の比は、ほぼ理論混合比に保たれる。
【００５１】
可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第１の閾値Ｌｃ１より大きく第２の閾値Ｌｃ２より小さい場合には、吸気弁６のリフト量の増加、すなわち機関負荷の増加につれ、メイン通路系から供給される燃料量と空気量を増やし、気化燃料供給装置３３から供給される混合気量を減らしていく。
【００５２】
そして、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量が第２の閾値Ｌｃ２（Ｌｃ２＞Ｌｃ１）より大きくなると、気化燃料系から供給される混合気量を０とし、メイン通路系からのみ空気、燃料をシリンダ４０へ供給する。
本実施形態においては、可変動弁装置２０によって、設定される吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃ１からＬｃ２の間では、メイン通路系と気化燃料供給装置３３の両方から同時に、シリンダ４０に空気と燃料が供給される。そして、前記２つの経路による燃料と空気の供給比率（以下、負担率）は、吸気弁６のリフト量が大きくなる、すなわち機関の要求負荷が上がるにつれ、メイン通路系の方が気化燃料供給装置３３に対して大きくなっていく。
また、負担率は、吸気弁６のリフト量が小さくなる、すなわち機関の要求負荷が下がるにつれ、気化燃料系がメイン通路系に対して大きくなっていく。
【００５３】
このように、メイン通路系と気化燃料系からシリンダ４０に供給される空気と燃料の負担率を、吸気弁６のリフト量に応じて、連続的に変化させることにより、空気と燃料の供給経路が、例えば、気化燃料系３３からメイン通路系に変わったときに、シリンダ４０に供給される空気量と燃料量を滑らかに変化させることができる。これにより、空気と燃料の供給経路を切り換えた時の空燃比のずれによる排気ガスの悪化や、トルクショックによる運転性の悪化などを防止することができる。
【００５４】
気化燃料供給装置３３は、メイン吸気通路２３内に設置することもできる。図８は、気化燃料供給装置３３を、メイン吸気通路２３内に配置した実施形態を示している。この実施形態では、メイン吸気通路２３の壁面に電気ヒータ３５が設けられ、スロットル弁２１の上流には、補助燃料噴射弁１３が設けられている。
【００５５】
また、スロットル弁２１と電気ヒータ３５の間のメイン吸気通路２３には、メイン吸気通路２３を流れる空気に、メイン吸気通路２３の軸線周りに回転する旋回流を生成するための、旋回流生成羽根４７が設けられている。
この場合、補助燃料噴射弁１３、旋回流生成羽根４７、電気ヒータ３５およびメイン吸気通路２３の一部で、気化燃料供給装置３３が形成されている。
【００５６】
本実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃよりも小さく設定された場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、リレー５１を介して電気電気ヒータ３５に所定の電力が供給される。また、メイン吸気通路２３を通ってシリンダ４０に供給される空気量に対して、補助燃料噴射弁１３から一定比率となる量の燃料が噴射される。
【００５７】
吸気行程において、エアクリーナ２６を通って、メイン吸気通路２３内を通過する空気は、旋回流生成羽根４７によって、メイン吸気通路２３の軸線周りの回転力を与えられ、メイン吸気通路２３内に旋回流Ｂを形成する。旋回力を与えられたメイン吸気通路２３内の空気と、補助燃料噴射弁１３によって噴射された燃料噴霧Ｓは、電気ヒータ３５からの受熱によって昇温し、気化すると共に、旋回流によって空気と混じって混合気Ｍを生成する。このようにして、燃料濃度がほぼ均一となった空気と燃料の混合気が、シリンダ４０内に供給される。
【００５８】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃよりも大きく設定された場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、電気電気ヒータ３５への電力の供給が停止される。排気行程、または吸気行程において、燃料噴射弁１２から吸気弁６に向けて燃料が噴射される。吸気行程では、エアクリーナ２６、メイン吸気通路２３を通って、シリンダ４０内に空気が吸入され、排気行程、または吸気行程において、燃料噴射弁１２によって噴射された燃料が、シリンダ４０内で気化し、空気との混合気を生成する。
【００５９】
なお、本実施形態において、シリンダ４０に供給される空気量は、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁６のリフト量で制御されるため、スロットル弁２１は、省略してもよい。また、旋回流生成羽根４７は、燃料と空気との混合促進、燃料の気化促進効果があるが、電気ヒータ３５からシリンダ４０までの距離が長く、燃料の混合、気化時間を充分に確保できる場合や、電気ヒータ３５の電力量が大きくして電気ヒータ３５による燃料の気化効率を上げることができる場合には、省略されてよい。
【００６０】
旋回流生成羽根４７を省略した場合には、図９に示されているように、補助燃料噴射弁１３から噴射される燃料を電気ヒータ３５に衝突させると、燃料の気化効率がよい。
【００６１】
気化燃料供給装置３３において、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、補助空気通路３１を通って気化燃料装置３３内に供給された空気を昇温させる手段として、電気ヒータ３５の他に、機関冷却水を使ってもよい。気化燃料系の熱源として、機関冷却水を用いる実施形態の冷却水路の構成を図１０を参照して説明する。
図１０において、４６は冷却水ポンプ、４５はラジエータ、４２は内燃機関本体のシリンダブロック内の冷却水通路、４４は冷却水通路４２内に冷却水を流して機関本体を冷却するメイン冷却水路を示している。
【００６２】
メイン冷却水路４４のシリンダブロック４２の下流部から分岐したバイパス冷却水路３９が設けられており、バイパス冷却水路３９は、気化燃料供給装置３３内を通過した後、再びメイン冷却水路４４に連結される。
バイパス冷却水路３９へ供給する冷却水量を制御するための冷却水制御弁４１が設けられている。冷却水制御弁４１はＥＣＵ５０によって弁開度を制御される。冷却水制御弁４１は、弁開度が全閉から全開まで連続的に可変できる流量制御弁でも、全閉、全開のみの開閉弁であっても構わない。
【００６３】
機関冷却水を用いた気化燃料供給装置３３の構成を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。メイン冷却水路４４から分岐したバイパス冷却水路３９が、気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通り、メイン冷却水路４４に戻る。
機関が暖機された状態では、通常、冷却水温は８０℃程度であり、この冷却水がバイパス冷却水路３９によって気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通ることで、気化燃料供給装置３３の壁面が加熱される。加熱された燃料供給装置３３の壁面によって、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、気化燃料供給装置３３に導かれた空気が昇温し、燃料の気化が促進され、気化燃料供給装置３３内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００６４】
図１２（ａ）、（ｂ）は、メイン吸気通路２３内に気化燃料供給装置３３を設けた実施形態において、燃料気化の加熱源に機関冷却水を用いた場合の気化燃料供給装置３３の構成例を示している。
この実施形態では、メイン冷却水路４４から分岐したバイパス冷却水路３９が、メイン吸気通路２３の壁面内を環状に通り、メイン冷却水路４４に戻る。この場合も、バイパス冷却水路３９によって高温の冷却水がメイン吸気通路２３の壁面内を環状に通ることで、メイン吸気通路２３の壁面が加熱される。加熱されたメイン吸気通路２３の壁面によって、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、メイン吸気通路２３内に導かれた空気が昇温し、燃料の気化が促進され、メイン吸気通路２３内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００６５】
図１０、図１１に示す気化燃料供給装置３３を用いた実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により冷却水制御弁４１を閉じることによって、機関冷却水をバイパス冷却水路３９内に供給する。また、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が開き、スロットル弁２１が閉じられる。
【００６６】
これによって、補助空気通路３１を通って、気化燃料供給装置３３内に導入された空気に、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射する。気化燃料供給装置３３の壁面は、バイパス冷却水路３９を通る高温の冷却水によって昇温されており、気化燃料供給装置３３の壁面から、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料に熱が伝えられ、燃料の気化が速やかに行われ、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０へ空気と燃料の混合気が供給される。
【００６７】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により冷却水制御弁４１が開くことで、機関冷却水のバイパス冷却水路３９内への供給が停止される。同時にＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が閉じられ、スロットル弁２１が開かれる。
【００６８】
これによって、空気は、メイン流路２３、メイン通路分岐管２２を通って、シリンダ４０内に供給され、燃料噴射弁１２からメイン流路メイン通路分岐管２２内の空気に向かって燃料が噴射され、シリンダ４０内に供給される。続いて、シリンダ４０内で、燃料の気化と、空気と燃料の混合が行われる。
なお、機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合に、冷却水制御弁４１を閉じてもよい。冷却水制御弁４１を閉じることによって、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０に混合気を供給しない場合でも、気化燃料供給装置３３の壁面温度を高温に保つことができる。
【００６９】
これによって、メイン流路系から気化燃料供給装置３３へ、燃料の供給経路が変わった時に、気化燃料供給装置３３の熱容量による昇温の時間遅れを防止でき、速やかに気化燃料をシリンダ４０へ供給できる。
【００７０】
また、冷却水制御弁４１の開度を全開と全閉との間で連続的に変えることで、気化燃料供給装置３３の壁面温度を制御できる。気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が多い場合には、冷却水制御弁４１の開度を小さくすることで、バイパス冷却水路３９の冷却水流量を増やして気化燃料供給装置３３の壁面温度を高くする。これに対し、気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が少ない場合には、冷却水制御弁４１の開度を大きくすることで、バイパス冷却水路３９の冷却水流量を減らして気化燃料供給装置３３の壁面温度を低くする制御をしてもよい。
なお、図１２に示されている実施形態でも、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、バイパス冷却水路３９を通る高温の冷却水によって燃料気化が促進される。
【００７１】
また、気化燃料供給装置３３において、補助燃料噴射弁１３から噴射された燃料と、補助空気通路３１を通って気化燃料装置３３内に供給された空気を昇温させる手段として、電気ヒータ３５の他に、機関の排気熱を使ってもよい。気化燃料系の熱源として、機関排気熱を用いる実施形態の排気流路の構成を図１３を参照して説明する。
【００７２】
この実施形態においては、排気管６１から分岐したＥＧＲ（排気再循環）メイン通路６２が設けられており、シリンダ４０内で生成された排気ガスを、メイン吸気通路２３に再循環させる構成となっている。このＥＧＲは、シリンダ４０内の燃焼速度を緩慢にすることで、燃焼のピーク温度を下げ、シリンダ４０内で生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）を減らすための手段である。
【００７３】
ＥＧＲメイン通路６２から分岐したバイパスＥＧＲ通路６３が設けられている。バイパスＥＧＲ通路６３は、気化燃料供給装置３３の壁面内を通ってＥＧＲメイン通路６２に連結されている。
ＥＧＲメイン通路６２とバイパスＥＧＲ通路６３には、各々ＥＧＲ制御弁６４、６５が設けられている。ＥＧＲ制御弁６４、６５は、ＥＣＵ５０からの制御信号により開閉制御される。
なお、図１３において、６６は排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を浄化するための触媒コンバータであり、６７は消音器である。
【００７４】
排気熱を用いた気化燃料供給装置３３の構成を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。メインＥＧＲ通路６２から分岐したバイパスＥＧＲ通路６３が、気化燃料供給装置３３の壁面内を環状に通り、メインＥＧＲ通路６２に戻る。
本実施形態においては、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を閉じ、バイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を開くことで、シリンダ４０内で生成された高温の排気が、バイパスＥＧＲ通路６３に導入される。バイパスＥＧＲ通路６３は気化燃料供給装置３３の壁面内を通っているため、排気熱によって、気化燃料供給装置３３の壁面が高温となり、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料を加熱する結果、燃料の気化が促進され、サブ吸気通路１８内で空気と燃料の混合気が生成される。
【００７５】
図１３、図１４に示されている気化燃料供給装置３３を用いた実施形態においては、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより小さい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を閉じ、バイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を開くことによって、排気管６１内の排気をバイパスＥＧＲ通路６３内に導入する。また、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が開き、スロットル弁２１が閉じられる。
【００７６】
これによって、補助空気通路３１を通って気化燃料供給装置３３内に導入された空気に、補助燃料噴射弁１３より燃料を噴射する。気化燃料供給装置３３の壁面は、バイパスＥＧＲ通路６３を通る高温の排気によって昇温されているから、気化燃料供給装置３３の壁面から、気化燃料供給装置３３内の空気と燃料に熱が伝えられ、燃料の気化が速やかに行われ、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０へ空気と燃料の混合気が供給される。
【００７７】
機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合には、ＥＣＵ５０からの制御信号により、メインＥＧＲ通路６２のＥＧＲ制御弁６４を開いてバイパスＥＧＲ通路６３のＥＧＲ制御弁６５を閉じることによって、バイパスＥＧＲ通路６３への排気の供給が停止される。同時に、ＥＣＵ５０からの制御信号により、空気量制御弁３２が閉じられ、スロットル弁２１が開かれる。
【００７８】
これによって、空気は、メイン通路２３、メイン通路分岐管２２を通って、シリンダ４０内に供給される。一方、燃料噴射弁１２から、メイン通路分岐管２２内の空気に向かって燃料が噴射され、シリンダ４０内に供給される。続いて、シリンダ４０内で、燃料の気化と、空気と燃料の混合が行われる。
なお、機関の要求負荷が高く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が、閾値Ｌｃより大きい場合も、ＥＧＲ制御弁６５が開いていてもよい。ＥＧＲ制御弁６５を開くことによって、気化燃料供給装置３３からシリンダ４０に混合気を供給しない場合でも、気化燃料供給装置３３の壁面温度を高温に保つことができる。
【００７９】
これによって、メイン流路系から気化燃料供給装置３３へ、燃料の供給経路が変わった時に、気化燃料供給装置３３の熱容量による昇温の時間遅れを防止でき、速やかに気化燃料をシリンダ４０へ供給できる。
また、ＥＧＲ制御弁６５の開度を全開と全閉との間で連続的に変えることで、気化燃料供給装置３３の壁面温度を制御できる。気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が多い場合には、ＥＧＲ制御弁６５の開度を大きくすることで、バイパスＥＧＲ通路６３の排気流量を増やして気化燃料供給装置３３の壁面温度を高くする。これに対し、気化燃料供給装置３３から供給する燃料量が少ない場合には、ＥＧＲ制御弁６５の開度を小さくすることで、バイパスＥＧＲ通路６３の排気流量を減らして気化燃料供給装置３３の壁面温度を低くする制御をしてもよい。
なお、図１５に示されている実施形態でも、機関の要求負荷が低く、可変動弁装置２０によって設定された吸気弁６のリフト量が閾値Ｌｃより小さい場合には、バイパスＥＧＲ通路６３を通る高温の排気ガスによって燃料気化が促進される。
気化燃料供給装置（第２の燃料供給装置）は、熱源を用いず、燃料噴霧の微粒化によるものでもよい。図１６は、燃料噴霧の微粒化を行える空気アシスト式燃料噴射弁１４を気化燃料供給装置として用いた実施形態を示している。
【００８０】
空気アシスト式燃料噴射弁１４は、特開平９−２５０４２２号公報に示されているようなものであり、空気ポンプ５３よりアシスト空気を供給される。空気アシスト式燃料噴射弁１４は、アシスト空気によって粒径が数μｍ〜１０μｍに微粒化された燃料噴霧Ｓをサブ吸気通路１８（気化室）へ噴射する。
【００８１】
空気量制御弁３２が開かれ、スロットル弁２１が閉じられることによって、メイン吸気通路２３から分岐した補助空気通路３１によってもサブ吸気通路１８に空気が導入され、この空気が、空気アシスト式燃料噴射弁１４によってサブ吸気通路１８に噴射された微粒化の燃料噴霧Ｓと混合し、混合気Ｍを形成する。これによって、ヒータなどの熱源なしに、気化燃料を生成し、シリンダ４０内に供給することができる。
【００８２】
また、メイン通路系と空気アシスト式燃料噴射弁１４による気化燃料供給手段を一体化した構造にすることもできる。図１７に示されている実施形態では、吸気ポート部分に燃料噴射弁１２に代えて空気アシスト式燃料噴射弁１４が設置されている。アシスト空気は空気ポンプ５３によって空気アシスト式燃料噴射弁１４へ供給される。
【００８３】
本実施形態では、機関負荷が低く、吸気弁リフト量が閾値Ｌｃより小さい時には、空気ポンプ５３より空気アシスト式燃料噴射弁１４へアシスト空気が供給され、粒径が数μｍ〜１０μｍに微粒化された噴霧が、空気アシスト式燃料噴射弁１４よりメイン通路分岐管２２内へ、吸気行程に噴射される。噴霧の粒径が小さいため、低リフトの吸気弁開口部に高速の空気流が生じても、噴霧の慣性が小さく、シリンダ壁面に付着しにくい。また、シリンダ壁面に付着しても、気化が早いため、壁流が生じにくい。
機関負荷が高く、吸気弁リフト量が閾値より大きい時には、排気行程で、空気アシスト式燃料噴射弁１４よりメイン通路分岐管２２内に燃料が供給される。排気行程噴射では、排気に対する噴霧粒径の影響は比較的小さいため、気アシスト式燃料噴射弁１４へアシスト空気を供給しなくともよい。
この場合、空気アシスト式燃料噴射弁１４より噴射するアシスト空気と燃料との質量比率を変えることによって燃料の気化速度を定量的に変化させることができる。
【００８４】
また、メイン通路系と気化燃料供給手段を一体化した構造として、図１８に示されているように、吸気ポート部分に燃料噴射弁１２に代えてノズル先端に燃料噴射弁１２の加熱手段であるヒータ５４を有するヒータ付き燃料噴射弁１５が設置されてもよい。
【００８５】
ヒータ付き燃料噴射弁１５は、特開平１０−１６９５２６号公報に示されているようなものであってよく、気化燃料の供給要求があった場合には、ＥＣＵ５０の制御信号によってヒータ付き燃料噴射弁１５のヒータ５４をオンにすることにより、燃料噴射弁内部で燃料が加熱・昇温される。高温の燃料噴霧Ｓは、メイン通路分岐管２２内で速やかに気化し、混合気Ｍを形成し、シリンダ４０内に供給される。
【００８６】
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
他の実施形態として、燃料の噴射時期を制御することによっても、吸気弁低リフト時のＨＣを低減することができる。吸気弁低リフト時には、吸気弁表面に形成された燃料液膜が、低リフトに伴う高速気流によって液滴化し、シリンダ壁面に付着することで、未燃ＨＣが増加する。
【００８７】
従って、図１９に示されているように、メイン通路分岐管２２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１２を設け、可変動弁装置２０が吸気弁６のリフト量を閾値Ｌｃより低く設定した場合には、吸気行程で、燃料噴射弁１２より燃料を噴射する。これにより、吸気弁表面への燃料液膜の形成が防止でき、吸気弁低リフト時の未燃ＨＣを低減できる。
【００８８】
これに対し、可変動弁装置２０が吸気弁６のリフト量を閾値Ｌｃより高く設定した場合には、噴射液滴が吸気弁６の開口部を通ってシリンダ壁に衝突するのを防ぐため、燃料噴射弁１２の噴射時期を排気行程とすることが望ましい。
また、可変動弁装置２０によって設定される吸気弁のリフト量が小さくなるに従って燃料噴射弁１２による燃料噴射の時期を排気行程から吸気行程に向けて、段階的に、あるいは連続的に変化させることもできる。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明による内燃機関の燃料供給装置、方法によれば、機関の負荷が低く、可変動弁装置による吸気弁のリフト量が小さいときには、燃料の気化を促進して気化燃料をシリンダ内に供給することによって、シリンダ壁への燃料液滴付着に伴う壁流の生成を未然に防止でき、未燃ＨＣの排出を低減でき、併せて可変動弁装置を用いたポンプ損失の低減による燃費効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の一実施形態を示す全体概略図。
【図２】図１の内燃機関の要部の平面図。
【図３】図１の内燃機関の全体的な平面図。
【図４】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法を適用する内燃機関における機関要求負荷に対する吸気弁リフト、スロットル弁開度、空気量制御弁開度、燃料噴射量、ヒータ電力量の制御を示すタイミングチャート。
【図５】図１の内燃機関の低バルブリフト制御時の吸気行程を示す図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図１の内燃機関の中・高バルブリフト制御時の排気行程と吸気行程を示す図。
【図７】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法を適用する内燃機関における気化燃料系とメイン通路系の吸気弁リフトに対する燃料供給負担率の制御例を示すグラフ。
【図８】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図９】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の更に他の実施形態を示す概略構成図。
【図１０】本発明に係る燃料供給装置を適用した可変動弁装置を備えた内燃機関の冷却水配管の全体構成の概略図。
【図１１】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１２】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明に係る燃料供給装置を適用した可変動弁装置を備えた内燃機関のＥＧＲ配管の全体構成を示す概略図。
【図１４】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１５】（ａ）は本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図、（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１６】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図である。
【図１７】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図１８】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図である。
【図１９】本発明に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置の他の実施形態を示す全体概略図。
【図２０】可変動弁装置の吸気弁リフト制御特性を示すグラフ。
【図２１】（ａ）、（ｂ）は可変動弁装置を備えた内燃機関の吸気弁低リフト時の燃料挙動を示す説明図。
【符号の説明】
６…吸気弁
１２…燃料噴射弁
１３…補助燃料噴射弁
１４…空気アシスト式燃料噴射弁
１５…ヒータ付き燃料噴射弁
１８…サブ吸気通路
２０…可変動弁装置
２１…スロットル弁
２２…メイン通路分岐管
２３…メイン通路
３０…サブ通路分岐管
３１…補助空気通路
３３…気化燃料供給装置
３５…電気ヒータ
３６…サブ吸気通路出口
３９…バイパス冷却水路
４０…シリンダ
５０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
５４…ヒータ
５３…空気ポンプ
６３…バイパスＥＧＲ通路
Claims (14)
- 吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、
前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段と、
前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 前記気化度速可変手段は、吸気通路に燃料を噴射する第１の燃料供給手段と、前記第１の燃料供給手段よりも気化速度の速い燃料を供給する第２の燃料供給手段から成り、前記第１の燃料供給手段と前記第２の燃料供給手段による燃料供給比率を変えることにより、燃料の気化速度を可変とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記第２の燃料供給手段が、補助燃料噴射弁と、当該補助燃料噴射弁から噴射された燃料と吸入する空気を加熱する加熱手段からなることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記加熱手段が電気ヒータであることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記加熱手段の熱源が機関冷却水であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記加熱手段の熱源が機関の排気熱であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記第２の燃料供給手段は、空気アシスト式燃料噴射弁を含んでいることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する空気アシスト式燃料噴射弁を含み、当該空気アシスト式燃料噴射弁より噴射するアシスト空気と燃料との質量比率を変えることによって燃料の気化速度を可変とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁ノズルの加熱手段からなり、前記加熱手段による前記燃料噴射弁ノズルの加熱量を変えることによって燃料の気化速度を可変とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記吸気通路の壁面に設けられた加熱手段からなり、該加熱手段による加熱量を変えることによって燃料の 気化速度を可変とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、
吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が設定された閾値以下の場合には前記気化速度可変手段による燃料の気化が速くなるように制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給方法。 - 吸気弁のリフト量を機関の運転条件に応じて可変設定する可変吸気動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給方法において、
吸気通路に供給する燃料の気化速度を変化させる気化速度可変手段を用い、前記可変吸気動弁装置によって設定された吸気弁のリフト量が小さくなるに従い前記気化速度可変手段による燃料気化が速くなるように制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給方法。 - 前記気化速度可変手段が、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記吸気通路の壁面に設けられた加熱手段からなり、該加熱手段による加熱量を変えることによって燃料の気化速度を可変とすることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の燃料供給方法。
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