JP7479232B2

JP7479232B2 - 燃料噴射吸気装置

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Publication number: JP7479232B2
Application number: JP2020122518A
Authority: JP
Inventors: 宏水井
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2024-05-08
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Description

本発明は、内燃エンジンの吸気通路に燃料を噴射するインジェクタを備えた燃料噴射吸気装置に関する。

本発明者等は、噴霧燃料の微粒化を図るべく、内燃エンジンの吸気バルブに向かう吸気通路と、吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタの近傍にアシストエアを供給するアシストエア通路を備えた燃料噴射装置において、インジェクタの燃料噴射口及びアシストエア通路のエア噴出口を吸気通路のベンチュリ部に配置した構造を提案した（特許文献１を参照）。

この燃料噴射装置においては、インジェクタから噴射された噴霧燃料が、インジェクタの燃料噴射口の近傍において微粒化される。
しかしながら、インジェクタから吸気バルブまでの吸気通路が、比較的に長い場合や湾曲している場合において、燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制ないし防止するには十分ではなく、改善の余地があった。
そこで、噴射された噴霧燃料の微粒化に加えて、構造の簡素化、小型化等を図りつつ、噴射された燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制ないし防止することが望まれる。

特開２０１９－１５２０９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、構造の簡素化、小型化等を図りつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて噴霧燃料の微粒化を促進すると共に燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制ないし防止できる燃料噴射吸気装置を提供することにある。

本発明の燃料噴射吸気装置は、内燃エンジンの吸気バルブに向かう吸気通路と、吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタの近傍においてアシストエアを供給する第１アシストエア通路と、インジェクタと吸気バルブの間において吸気通路内にアシストエアを供給する第２アシストエア通路と、第１アシストエア通路と第２アシストエア通路を流れるアシストエアの流量割合を調整する調整弁を備え、第１アシストエア通路は、吸気通路からアシストエアを取り込むエア取り込み口に連通する上流側アシストエア通路と、上流側アシストエア通路から分岐する第１下流側アシストエア通路を含み、第２アシストエア通路は、上流側アシストエア通路と、上流側アシストエア通路から分岐する第２下流側アシストエア通路を含み、調整弁は、第２下流側アシストエア通路のみを開閉するべく第２下流側アシストエア通路の途中に配置されている、構成となっている。

上記燃料噴射吸気装置において、吸気通路は、通路面積が絞られたベンチュリ部を含み、インジェクタの燃料噴出口及び第１アシストエア通路の第１エア噴出口は、ベンチュリ部に配置され、第２アシストエア通路の第２エア噴出口は、ベンチュリ部よりも下流側に配置されている、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、第２エア噴出口は、燃料噴出口から噴射される噴霧燃料に対向する領域に配置されている、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、インジェクタよりも上流側において、吸気通路を開閉するスロットルバルブを含み、エア取り込み口は、スロットルバルブよりも上流側において吸気通路に開口する、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、インジェクタよりも上流側において、吸気通路を開閉するスロットルバルブを含み、エア取り込み口は、インジェクタよりも上流側でかつスロットルバルブよりも下流側において吸気通路に開口する、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、内燃エンジンのシリンダヘッドに着脱自在で吸気通路の一部を画定する吸気通路部材を含み、インジェクタは、吸気通路部材に取り付けられ、第１アシストエア通路及び第２アシストエア通路は、吸気通路部材に形成されている、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、調整弁の駆動を制御する制御ユニットを含み、制御ユニットは、内燃エンジンが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき第２下流側アシストエア通路を全閉し、内燃エンジンが低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき第２下流側アシストエア通路を全開するべく、調整弁を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記燃料噴射吸気装置において、調整弁の駆動を制御する制御ユニットを含み、制御ユニットは、内燃エンジンが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき第２下流側アシストエア通路を全閉し又は第２下流側アシストエア通路の流量割合を減少させ、内燃エンジンが低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき第２下流側アシストエア通路の流量割合を負荷に応じて増加させるべく、調整弁を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記構成をなす燃料噴射吸気装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。

本発明に係る燃料噴射吸気装置の第１実施形態を示す模式図である。図１に示す燃料噴射吸気装置において、インジェクタ、第１アシストエア通路、第２アシストエア通路、調整弁、吸気通路の一部を拡大した拡大断面図である。インジェクタの燃料噴射口から噴射される噴霧の一実施形態を示す模式図である。インジェクタの燃料噴射口から噴射される噴霧の他の実施形態を示す模式図である。図２に示す燃料噴射吸気装置において、第２アシストエア通路の第２エア噴出口の位置を変更した第２実施形態を示す拡大断面図である。図１に示す燃料噴射吸気装置において、上流側アシストエア通路のエア取り込み口を変更した第３実施形態を示す模式図である。本発明に係る燃料噴射吸気装置の第４実施形態を示す模式図である。図７に示す燃料噴射吸気装置において、インジェクタ、第１アシストエア通路、第２アシストエア通路、調整弁、吸気通路の一部を拡大した拡大断面図である。図８に示す燃料噴射吸気装置において、第２アシストエア通路の第２エア噴出口の位置を変更した第５実施形態を示す拡大断面図である。図７に示す燃料噴射吸気装置において、上流側アシストエア通路のエア取り込み口を変更した第６実施形態を示す模式図である。図７に示す燃料噴射吸気装置において、第１アシストエア通路及び第２アシストエア通路の配置を変更した第７実施形態を示す模式図である。図１１に示す燃料噴射吸気装置において、インジェクタ、第１アシストエア通路、第２アシストエア通路、調整弁、吸気通路の一部を拡大した拡大断面図である。図１１に示す燃料噴射吸気装置において、第１アシストエア通路及び第２アシストエア通路の配置を変更した第８実施形態を示す模式図である。

以下、本発明に係る燃料噴射吸気装置の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
第１実施形態に係る燃料噴射吸気装置は、図１及び図２に示すように、内燃エンジンＥの吸気系Ｓに含まれるものである。
内燃エンジンＥは、シリンダブロック１、シリンダブロック１のボア内を往復動するピストン２、吸気通路の一部をなす吸気ポート３ａ及び排気ポート３ｂを画定するシリンダヘッド３、吸気ポート３ａを開閉する吸気バルブ４、排気ポート３ｂを開閉する排気バルブ５、吸気バルブ４及び排気バルブ５を開閉駆動する駆動系６、シリンダヘッド３の上方を覆うヘッドカバー７、シリンダヘッド３に接続される吸気系Ｓを備えている。

吸気系Ｓは、吸気通路部材１０、スロットルバルブ２０、インジェクタ３０、アシストエア通路部材４０、調整弁５０、エアクリーナ６０、制御ユニット７０を備えている。
ここでは、吸気通路部材１０、スロットルバルブ２０、インジェクタ３０、アシストエア通路部材４０、調整弁５０、及び制御ユニット７０により、燃料噴射吸気装置が構成される。

吸気通路部材１０は、第１吸気通路部材１０ａ、第２吸気通路部材１０ｂ、及び第３吸気通路部材１０ｃをネジ等により互いに連結して形成されている。
第１吸気通路部材１０ａは、下流側端部であるフランジ部１１、吸気通路１２、ベンチュリ部１３、インジェクタ３０の取付け部１４、アシストエア通路部材４０を接続する下流側接続部１５，１６を備え、フランジ部１１がエンジンＥのシリンダヘッド３に接合されている。
第２吸気通路部材１０ｂは、吸気通路１２、スロットルバルブ２０のシャフトを回動自在に支持する軸受け部（不図示）を備え、下流側端部が第１吸気通路部材１０ａの上流側端部に接合されている。
第３吸気通路部材１０ｃは、吸気通路１２、アシストエア通路部材４０を接続する上流側接続部１７を備え、下流側端部が第２吸気通路部材１０ｂの上流側端部に接合されている。

すなわち、吸気通路部材１０は、フランジ部１１、軸線Ｌを中心として伸長する吸気通路１２、吸気通路１２の一部をなすベンチュリ部１３、インジェクタ３０を取り付ける取付け部１４、アシストエア通路部材４０を接続する下流側接続部１５，１６及び上流側接続部１７、スロットルバルブ２０のシャフトを回動自在に支持する軸受け部（不図示）を備えている。

ここでは、吸気通路部材１０が、第１吸気通路部材１０ａ、第２吸気通路部材１０ｂ、第３吸気通路部材１０ｃにより形成されているため、ベンチュリ部１３を容易に形成でき、又、スルットルバルブ２０を容易に組み付けることができる。
尚、吸気通路部材として、上記のように三分割の部材ではなく、一体形成された単一の部材を用いてもよい。

フランジ部１１は、シリンダヘッド３にボルトあるいはスタッドボルトに捩じ込まれるナット等を用いて接続するように形成されている。
吸気通路１２は、所定の通路面積Ａ１をなす筒状の通路、例えば円筒状あるは楕円筒状の通路として形成されている。
ベンチュリ部１３は、フランジ部１１に近い領域の吸気通路１２の途中において、通路面積Ａ１よりも小さくなるように絞られた通路面積Ａ２をなす筒状の通路として形成されている。
吸気通路１２の通路面積Ａ１に対するベンチュリ部１３の通路面積Ａ２の割合（Ａ２／Ａ１）は、高速運転側で要求される吸入空気の流量と微粒化のためのベンチュリ効果を考慮して適宜選定される。
ベンチュリ部１３は、通路面積Ａ１から徐々に絞られて通路面積Ａ２になりさらに徐々に拡大して通路面積Ａ１になるように、通路面積が連続的に変化するように形成されている。
これにより、吸気通路の一部を構成するベンチュリ部１３を設けつつも、通路抵抗としての絞り損失及び拡大損失を抑制するこことができる。

取付け部１４は、嵌合部１４ａ、吸気通路１２のベンチュリ部１３に連通する連通路１４ｂを備えている。
嵌合部１４ａは、インジェクタ３０の本体３１を嵌合して固定するべく、軸線Ｌ１を中心とする円筒状に形成されている。
連通路１４ｂは、嵌合部１４ａの下流側に連続して、嵌合部１４ａよりも小径の軸線Ｌ１を中心とする円筒状に形成され、インジェクタ３０の先端部３２が挿入されると共にベンチュリ部１３に開口している。
嵌合部１４ａ及び連通路１４ｂの軸線Ｌ１は、図２に示すように、吸気通路１２の軸線Ｌに対して所定の鋭角な角度θをなして下流側を向くように方向付けられている。

下流側接続部１５は、アシストエア通路部材４０を構成する第１分岐通路部材４２の下流側端部４２ａを接続するものであり、アシストエアを噴き出す第１エア噴出口１５ａを備えている。
第１エア噴出口１５ａは、ベンチュリ部１３の領域において、連通路１４ｂに開口する。また、第１エア噴出口１５ａは、インジェクタ３０の燃料噴出口３２ａよりも下流側に配置され、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して略直交する方向にアシストエアを噴き出すように方向付けられている。

下流側接続部１６は、アシストエア通路部材４０を構成する第２分岐通路部材４３の下流側端部４３ａを接続するものであり、アシストエアを噴き出す第２エア噴出口１６ａを備えている。
第２エア噴出口１６ａは、ベンチュリ部１３よりも下流側の領域において吸気通路１２に開口し、又、吸気通路１２の軸線Ｌに対して直交する方向にアシストエアを噴き出すように方向付けられている。

上流側接続部１７は、アシストエア通路部材４０を構成する上流側通路部材４１の上流側端部４１ａを接続するものであり、吸気通路１２からアシストエアを取り込むエア取り込み口１７ａを備えている。
エア取り込み口１７ａは、ベンチュリ部１３よりも上流側でかつスロットルバルブ２０よりも上流側において、吸気通路１２に開口する。
ここで、エア取り込み口１７ａは、吸気通路１２の軸線Ｌに対して直交する方向に開口して形成されているが、通路抵抗及び流れ損失を低減するべく、軸線Ｌに対して鋭角な角度をなして下流側に取り込まれるように方向付けられてもよい。

スロットルバルブ２０は、吸気通路部材１０を構成する第２吸気通路部材１０ｂに対して、回動自在に支持されている。
そして、スロットルバルブ２０は、所定の駆動源（不図示）により回転駆動されて、ベンチュリ部１３よりも上流側において吸気通路１２を開閉するようになっている。

インジェクタ３０は、外輪郭を画定する本体３１、本体３１よりも小径をなす先端部３２、先端部３２に形成された燃料噴出口３２ａ、制御ユニット７０に電気的に接続されるコネクタ３３を備え、制御ユニット７０から出力される制御信号に基づいて作動する電磁駆動式のプランジャ（不図示）を内蔵している。

そして、インジェクタ３０は、本体３１が吸気通路部材１０（第１吸気通路部材１０ａ）の嵌合部１４ａに嵌合され、先端部３２が連通孔１４ｂに挿入されることにより、吸気通路部材１０に固定される。
ここで、燃料噴出口３２ａは、連通路１４ｂを介して、ベンチュリ部１３に開口するように配置されている。
また、インジェクタ３０の燃料噴射口３２ａは、一つ又は複数個設けられて燃料を噴射するように形成されている。
ここで、一つの燃料噴射口３２ａで噴射する１スプレー形式の場合、噴霧は、図３に示すように、軸線Ｌ，Ｌ１を含む平面に対して面対称的に、かつ、軸線Ｌ１に対して下流側に偏倚する方向に噴霧の中心が方向付けられた一つの円錐状をなす形態となる。
また、二つの燃料噴射口３２ａで噴射する２スプレー形式の場合、噴霧は、図４に示すように、軸線Ｌ，Ｌ１を含む平面に対して面対称的に、かつ、軸線Ｌ１に対して下流側に偏倚する方向に二つの噴霧の中心が方向付けられた二つの円錐状をなす状態となる。
尚、上記噴霧の形態は、一例であって、これに限るものではなく、その他の形態をなすように燃料が噴射されてもよい。

ここでは、インジェクタ３０が、ベンチュリ部１３を画定する吸気通路部材１０（第１吸気通路部材１０ａ）に取り付けられているため、シリンダヘッド２とは別個に取り扱うことができる。それ故に、ベンチュリ部１３に対するインジェクタ３０（燃料噴出口３２ａ）の位置決め及び方向付けを高精度に行うことができる。

アシストエア通路部材４０は、吸気通路部材１０の外側に配置されており、上流側通路部材４１、上流側通路４１から分岐する第１分岐通路部材４２、上流側通路部材４１から分岐する第２分岐通路部材４３により構成されている。
上流側通路部材４１は、上流側端部４１ａが上流側接続部１７に接続されて、吸気通路１２からアシストエアを取り込むエア取り込み口１７ａに連通する上流側アシストエア通路４１ｂを画定する。

第１分岐通路部材４２は、下流側端部４２ａが下流側接続部１５に接続されて、上流側アシストエア通路４１ｂから分岐して第１エア噴出口１５ａに連通する第１下流側アシストエア通路４２ｂを画定する。
第２分岐通路部材４３は、下流側端部４３ａが下流側接続部１６に接続されて、上流側アシストエア通路４１ｂから分岐して第２エア噴出口１６ａに連通する第２下流側アシストエア通路４３ｂを画定する。
また、第２分岐通路部材４３は、その途中において、調整弁５０を収容する収容部４３ｃを備えている。

すなわち、第１アシストエア通路は、上流側アシストエア通路４１ｂと第１下流側アシストエア通路４２ｂにより構成されている。また、第２アシストエア通路は、上流側アシストエア通路４１ｂと第２下流側アシストエア通路４３ｂにより構成されている。
そして、吸気通路１２を流れる吸気の一部が、アシストエアとしてエア取り込み口１７ａから取り込まれて、上流側アシストエア通路４１ｂ及び第１下流側アシストエア通路４２ｂからなる第１アシストエア通路を経てベンチュリ部１３の領域に位置する第１エア噴出口１５ａから連通路１４ｂ内に噴き出し、又、上流側アシストエア通路４１ｂ及び第２下流側アシストエア通路４３ｂからなる第２アシストエア通路を経てベンチュリ部１３よりも下流側に位置する第２エア噴出口１６ａから吸気通路１２内に噴き出すようになっている。

第１エア噴出口１５ａから噴き出すアシストエアの流れは、ベンチュリ部１３によるベンチュリ効果が寄与するものであり、ベンチュリ部１３を設けない場合に比べると、スロットルバルブ２０が全開の状態であっても、アシストエアとしての所望の流量を確保することができる。また、第２エア噴出口１６ａから噴き出すアシストエアの流れは、主として、吸気行程に伴う吸気通路１２からピストン２に向けての吸込み作用による。
そして、第１エア噴出口１５ａから噴き出すアシストエアは、インジェクタ３０から噴射される噴霧燃料の微粒化を促進し、第２エア噴出口１６ａから噴き出すアシストエアは、インジェクタ３０と吸気バルブ４の間の吸気通路１２において、図３又は図４に示すように噴射される噴霧燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止する。

調整弁５０は、第１アシストエア通路（４１ｂ，４２ｂ）と第２アシストエア通路（４１ｂ，４３ｂ）を流れるアシストエアの流量割合を調整するものであり、第２分岐通路部材４３の収容部４３ｃに収容されて、第２下流側アシストエア通路４３ｂを全開又は全閉すると共に、所望される開度（通路面積）に調整し得るものである。
ここで、調整弁５０は、ステッピングモータ等により回転駆動されるロータリ弁として示されている。尚、調整弁としては、ソレノイド等によりデューティ制御されるポペット弁、その他の形態をなす開閉弁又は絞り弁を採用してもよい。
また、調整弁５０は、制御ユニット７０により駆動制御されるが、その駆動方法としては、第２下流側アシストエア通路４３ｂを全閉又は全開するだけのオン／オフ駆動制御、又は、内燃エンジンの運転状態に応じて第２下流側アシストエア通路４３ｂの開度を調整する駆動制御を選択することができる。

エアクリーナ６０は、吸気通路部材１０の上流側に配置されるべく、第３吸気通路部材１０ｃの上流側端部に接続されている。
制御ユニット７０は、内燃エンジンＥ及び内燃エンジンＥを搭載した車両に関する種々の情報に基づいて種々の制御を司るものであり、スロットルバルブ２０の駆動源、インジェクタ３０、調整弁５０等を駆動制御する。
ここで、調整弁５０の駆動制御においては、内燃エンジンＥの運転モード、例えば、始動時やアイドル時の低負荷運転モード、定常走行時や加速時の中高負荷運転モードに応じて、エンジン回転数、吸気圧力、スロットルバルブ２０の開度、吸気温度等の種々の情報に基づき、調整弁５０の駆動モードが予め制御マップとして制御ユニット７０の記憶部に記憶されている。

そして、制御ユニット７０は、内燃エンジンＥが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全閉し、内燃エンジンＥが低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全開するべく、調整弁５０を駆動制御することができる。
この場合、制御が簡単であり、制御回路の簡略化、コスト増加の抑制等を達成することができる。
また、制御ユニット７０は、内燃エンジンＥが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全閉し又は第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）の流量割合を減少させ、内燃エンジンＥが低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）の流量割合を負荷に応じて増加させるべく、調整弁５０を駆動制御することができる。
この場合、第１アシストエア通路（４１ｂ，４２ｂ）と第２アシストエア通路（４１ｂ，４３ｂ）を流れるアシストエアの流量割合を、内燃エンジンＥの運転状態に応じて高精度に調整することができ、噴霧燃料の微粒化促進と、燃料の壁面付着を効果的に抑制ないし防止することができる。

次に、上記構成をなす燃料噴射吸気装置の動作について説明する。
内燃エンジンＥが始動時及びアイドル時の低負荷運転モードにあるとき、調整弁５０は、制御ユニット７０により、第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全閉にするべく駆動制御される。
そして、この運転モードにおける吸気行程において、外部の空気が、エアクリーナ６０を介して吸気通路１２内に吸い込まれると、吸い込まれた空気（吸気）は、吸気通路１２の一部としてのベンチュリ部１３を流れる。

同時に、インジェクタ３０が適宜駆動制御されて、加圧された燃料が燃料噴射口３２ａからベンチュリ部１３の領域において吸気通路１２内に噴射される。
これにより、空気と燃料が混ざり合った噴霧状の混合気が、吸気ポート３ａから燃焼室内に流れ込む。
また、エア取り込み口１７ａから取り込まれたアシストエアは、第１アシストエア通路（４１ｂ，４２ｂ）を経て、ベンチュリ部１３の領域に配置された第１エア噴出口１５ａから噴き出す。
これにより、アシストエアが混合気に作用して、噴霧燃料の微粒化を促進する。
特に、第１エア噴出口１５ａから噴き出すアシストエアが、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して略直交する方向から噴き出すため、撹拌作用が加わり噴射燃料の微粒化をより促進できる。

ここでは、第１エア噴出口１５ａが、燃料噴出口３２ａよりも下流側の連通路１４ｂにおいて開口し、ベンチュリ部１３に直接露出するように形成されているため、第１エア噴出口１５ａの領域の吸気圧力とエア取り込み口１７ａの領域の吸気圧力との圧力差が十分確保されて、所望するベンチュリ効果が得られる。

続いて、内燃エンジンＥが低負荷運転モード以外の運転モード、すなわち、定常運転や加速時の中高負荷運転モードにあるとき、調整弁５０は、制御ユニット７０により、第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全開にするように駆動制御される。
この運転モードにおいては、エア取り込み口１７ａから取り込まれたアシストエアは、第１アシストエア通路（４１ｂ，４２ｂ）を経て、ベンチュリ部１３の領域に配置された第１エア噴出口１５ａから噴き出すと共に、第２アシストエア通路（４１ｂ，４３ｂ）を経て、ベンチュリ部１３よりも下流側に配置された第２エア噴出口１６ａから噴き出す。
これにより、第１噴出口１５ａから噴き出したアシストエアが混合気に作用して、噴霧燃料の微粒化を促進する。また、第２噴出口１６ａから噴き出したアシストエアが混合気に作用して、混合気中の燃料が吸気通路１２の壁面へ付着するのを抑制ないし防止する。
また、上記のように調整弁５０を駆動制御することにより、制御が簡単であり、制御回路の簡略化、コスト増加の抑制等を達成することができる。

一方、内燃エンジンＥが上記の低負荷運転モードにあるとき、調整弁５０は、制御ユニット７０により、第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）を全閉し又は第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）の流量割合を減少させ、内燃エンジンＥが低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき第２アシストエア通路（第２下流側アシストエア通路４３ｂ）の流量割合を負荷に応じて増加させるべく、調整弁５０が駆動制御されてもよい。

この場合、第１アシストエア通路（４１ｂ，４２ｂ）と第２アシストエア通路（４１ｂ，４３ｂ）を流れるアシストエアの流量割合を、内燃エンジンＥの運転状態に応じて高精度に調整することができ、噴霧の微粒化促進と、燃料の壁面付着を効果的に抑制ないし防止することができる。

上記構成の燃料噴射吸気装置においては、アシストエアが、スロットルバルブ２０よりも上流側から取り込まれるため、吸気通路１２内の圧力を適宜測定することにより、燃料噴射量あるいは空燃比の制御を適切に行うことができる。

第１実施形態に係る燃料噴射吸気装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。

図５は、第１実施形態における第２エア噴出口１６ａの位置を変更した第２実施形態を示すものであり、第１実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態において、第２アシストエア通路４３ｂの第２エア噴出口１６ａ_２は、ベンチュリ部１３よりも下流側で、図３又は図４に示すように燃料噴射口３２ａから噴射される噴霧燃料に対向する領域に配置されている。

これによれば、燃料噴射口３２ａから噴射された燃料が、第２エア噴出口１６ａ_２から噴出するアシストエアが噴射燃料と効率よく衝突するため、当該領域の壁面に燃料が付着するのを効率よく抑制ないし防止することができる。

第２実施形態に係る燃料噴射吸気装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
尚、図５に示す第２分岐通路部材４３は模式的に示したものである。したがって、第２分岐通路部材４３は、流体力学的な通路抵抗や流れ損失を考慮して、最適な経路でレイアウトされるのが好ましい。

図６は、第１実施形態におけるエア取り込み口１７ａの位置を変更した第３実施形態を示すものであり、第１実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第３実施形態においては、上流側接続部１７は、スロットルバルブ２０よりも下流側において、吸気通路部材１０（第１吸気通路部材１０ａ）に設けられ、吸気通路１２からアシストエアを取り込むエア取り込み口１７ａ_２を備えている。
エア取り込み口１７ａ_２は、ベンチュリ部１３よりも上流側でかつスロットルバルブ２０よりも下流側において、吸気通路１２に開口する。

第３実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
また、圧力センサ等を設けることなく、スロットルバルブ２０の開度情報のみで、吸気通路１２内を流れる空気量を算出することができ、燃料噴射量あるいは空燃比の制御を適切に行うことができる。

図７及び図８は、第１実施形態におけるエア噴出口１５ａの向きを変更した第４実施形態を示すものであり、第１実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第４実施形態においては、下流側接続部１５は、インジェクタ３０の取付け部１４の近傍上流側において、吸気通路部材１０（第１吸気通路部材１０ａ）に設けられ、アシストエアを噴き出す第１エア噴出口１５ａ_２を備えている。
第１エア噴出口１５ａ_２は、燃料噴出口３２ａの下流側に連通する連通路１４ｂに対して斜め方向から隣接してベンチュリ部１３の領域に開口する。
すなわち、第１エア噴出口１５ａ_２は、図８に示すように、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して僅かに傾斜した状態から略平行に近い角度範囲、すなわち、アシストエアの噴出方向と軸線Ｌ１との挟角が角度θよりも小さい角度範囲において適切な角度位置に方向付けられている。これにより、第１エア噴出口１５ａ_２から噴き出すアシストエアは、噴射される燃料に沿って噴き出すように方向付けられる。

第４実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
また、第１エア噴出口１５ａ_２から噴出するアシストエアが、噴射される燃料に沿って噴き出すように形成されているため、噴射燃料を必要以上に乱すことなく、吸気通路１２の下流側に方向付けつつ噴霧燃料の微粒化を促進することができる。

図９は、第４実施形態における第２エア噴出口１６ａの位置を変更した第５実施形態を示すものであり、第４実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第５実施形態において、第２アシストエア通路４３ｂの第２エア噴出口１６ａ_２は、ベンチュリ部１３よりも下流側で、図３又は図４に示すように燃料噴射口３２ａから噴射される噴霧燃料に対向する領域に配置されている。

第５実施形態に係る燃料噴射吸気装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
尚、図９に示す第２分岐通路部材４３は模式的に示したものである。したがって、第２分岐通路部材４３は、流体力学的な通路抵抗や流れ損失を考慮して、最適な経路でレイアウトされるのが好ましい。

図１０は、第４実施形態におけるエア取り込み口１７ａの位置を変更した第６実施形態を示すものであり、第４実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第６実施形態においては、上流側接続部１７は、スロットルバルブ２０よりも下流側において、吸気通路部材１０（第１吸気通路部材１０ａ）に設けられ、吸気通路１２からアシストエアを取り込むエア取り込み口１７ａ_２を備えている。
エア取り込み口１７ａ_２は、ベンチュリ部１３よりも上流側でかつスロットルバルブ２０よりも下流側において、吸気通路１２に開口する。

第６実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
また、圧力センサ等を設けることなく、スロットルバルブ２０の開度情報のみで、吸気通路１２内を流れる空気量を算出することができ、燃料噴射量あるいは空燃比の制御を適切に行うことができる。

図１１及び図１２は、第６実施形態におけるアシストエア通路部材４０を廃止して、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１９を吸気通路部材１０に一体的に備えた第７実施形態を示すものであり、第６実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第７実施形態においては、吸気通路部材１０の一部をなす第１吸気通路部材１０ａに対して、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１９が一体的に形成されている。

第１アシストエア通路１８は、第１エア取り込み口１８ａ、第１エア噴出口１８ｂにより形成されている。
第１エア取り込み口１８ａは、第２吸気通路部材１０ｂが接続される第１吸気通路部材１０ａの上流側端部の端面上において溝状に形成されて吸気通路１２と連通している。
第１エア噴出口１８ｂは、燃料噴出口３２ａの下流側に連通する連通路１４ｂに対して斜め方向から隣接してベンチュリ部１３の領域に開口する。
すなわち、第１エア噴出口１８ｂは、図１２に示すように、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して僅かに傾斜した状態から略平行に近い角度範囲、すなわち、アシストエアの噴出方向と軸線Ｌ１との挟角が角度θよりも小さい角度範囲において適切な角度位置に方向付けられている。これにより、第１エア噴出口１８ｂから噴き出すアシストエアは、噴射される燃料に沿って噴き出すように方向付けられる。
これによれば、第１エア噴出口１８ｂから噴出するアシストエアが、噴射される燃料に沿って噴き出すため、噴射燃料を必要以上に乱すことなく、吸気通路１２の下流側に方向付けつつ噴霧燃料の微粒化を促進することができる。

第２アシストエア通路１９は、第２エア取り込み口１９ａ、第２エア噴出口１９ｂ、調整弁５０が介在する介在部１９ｃにより形成されている。
第２エア取り込み口１９ａは、第２吸気通路部材１０ｂが接続される第１吸気通路部材１０ａの上流側端部の端面上において溝状に形成されて吸気通路１２と連通している。
第２エア噴出口１９ｂは、ベンチュリ部１３よりも下流側で、図３又は図４に示すように燃料噴射口３２ａから噴射される噴霧燃料に対向する領域に配置されている。
これによれば、第２エア噴出口１９ｂから噴出するアシストエアが、燃料噴射口３２ａから噴射された燃料と効率よく衝突するため、当該領域の壁面に燃料が付着するのを効率よく抑制ないし防止することができる。

第７実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路１２の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
また、圧力センサ等を設けることなく、スロットルバルブ２０の開度情報のみで、吸気通路１２内を流れる空気量を算出することができ、燃料噴射量あるいは空燃比の制御を適切に行うことができる。
さらに、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１９が、吸気通路部材１０に一体的に形成されているため、専用の吸気通路部材４０が不要になり、その分だけ、部品の削減及び低コスト化を達成することができる。
また、第１エア取り込み口１８ａ及び第２エア取り込み口１９ａが、第２吸気通路部材１０ｂの上流側端部の端面上に溝状に形成されているため、第１吸気通路部材１０ａに対して上流側及び下流側の両端部から機械加工等を施すことにより、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１９を容易に形成することができる。

図１３は、第７実施形態における第２アシストエア通路１９を第２アシストエア通路１１９に変更しかつシリンダヘッド３に第２アシストエア通路９を設けた第８実施形態を示すものであり、第７実施形態と同一の機能をなす構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第８実施形態においては、吸気通路部材１０の一部をなす第１吸気通路部材１０ａに対して、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１１９が一体的に形成されている。また、内燃エンジンＥのシリンダヘッド３に対して、第２アシストエア通路９が形成されている。

第２アシストエア通路１１９は、第２エア取り込み口１９ａ、第２エア連通口１１９ｂ、調整弁５０が介在する介在部１９ｃにより形成されている。
第２アシストエア通路９は、第２エア連通口１１９ｂに連通する開口部９ａ、吸気ポート３ａに開口する第２エア噴出口９ｂにより形成されている。
開口部９ａは、第２エア連通口１１９ｂに連通するように配置される。
第２エア噴出口９ｂは、湾曲する吸気ポート３ａにおいて、混合気の流速が遅くなる内側の湾曲壁において開口する。
これによれば、第２エア噴出口９ｂから噴出するアシストエアが、吸気ポート３ａを流れる混合気を攪拌するように噴出するため、流速の遅い領域や淀み領域の壁面に燃料が付着するのを効率よく抑制ないし防止することができる。

第８実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路の一部をなす吸気ポート３ａの壁面に付着するのを抑制ないし防止することができる。
また、圧力センサ等を設けることなく、スロットルバルブ２０の開度情報のみで、吸気通路１２内を流れる空気量を算出することができ、燃料噴射量あるいは空燃比の制御を適切に行うことができる。
さらに、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１１９が、吸気通路部材１０に一体的に形成されているため、専用の吸気通路部材４０が不要になり、その分だけ、部品の削減及び低コスト化を達成することができる。
また、第１エア取り込み口１８ａ及び第２エア取り込み口１１９ａが、第２吸気通路部材１０ｂの上流側端部の端面上に溝状に形成されているため、第１吸気通路部材１０ａに対して上流側及び下流側の両端部から機械加工等を施すことにより、第１アシストエア通路１８及び第２アシストエア通路１１９を容易に形成することができる。

上記実施形態においては、吸気通路１２及びベンチュリ部１３を画定する吸気通路部材として、第１吸気通路部材１０ａ、第２吸気通路部材１０ｂ、及び第３吸気通路部材１０ｃにより構成された吸気通路部材１０を示したが、これに限定されるものではなく、一体形成された吸気通路部材を採用してもよい。

上記実施形態においては、シリンダヘッド３とは別個に形成された吸気通路部材１０においてベンチュリ部１３を設けた構成を示したが、これに限定されるものではなく、シリンダヘッドに形成された吸気通路の一部にベンチュリ部を設けた構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、第１エア噴出口１５ａから噴出されるアシストエアの噴出方向が、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して略直交する向きに方向付けられた構成、あるいは、インジェクタ３０の軸線Ｌ１方向に対して小さい傾斜角度で沿うように方向付けられた構成を示したが、これに限定されるものではなく、その他の配置構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、第２エア噴出口１６ａ，１６ａ_２，１９ｂから噴出されるアイストエアの噴出方向が、吸気通路１２の壁面に垂直な向きに方向付けられた構成を示したが、これに限定されるものではなく、燃料の付着を効率よく抑制ないし防止できる形態であれば、その他の形態を採用してもよい。
また、第２エア噴出口１６ａ，１６ａ_２，１９ｂの配置場所は、上述の実施形態に限られるものではなく、インジェクタ３０と吸気バルブ４との間の吸気通路において、燃料の付着が懸念される領域であれば、当該領域に設けることが好ましい。

以上述べたように、本発明の燃料噴射吸気装置は、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、内燃エンジンの運転状態に応じて、噴霧燃料の微粒化を促進でき、又、燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制ないし防止することができるため、二輪車、自動車等の車両に搭載される内燃エンジンの燃料噴射吸気装置として適用できるのは勿論のこと、その他の汎用エンジンの燃料噴射吸気装置としても有用である。

Ｅ内燃エンジン
３ａ吸気ポート（吸気通路）
４吸気バルブ
９第２アシストエア通路
９ｂ第２エア噴出口
１０吸気通路部材
１２吸気通路
１３ベンチュリ部
１５ａ，１５ａ_２第１エア噴出口
１６ａ，１６ａ_２第２エア噴出口
１７ａ，１７ａ_２エア取り込み口
１８第１アシストエア通路
１８ａ第１エア取り込み口
１８ｂ第１エア噴出口
１９第２アシストエア通路
１９ａ第２エア取り込み口
１９ｂ第２エア噴出口
Ｌ１軸線（燃料の噴出方向）
２０スロットルバルブ
３０インジェクタ
３２ａ燃料噴出口
４０アシストエア通路部材
４１上流側通路部材
４１ｂ上流側アシストエア通路
４２第１分岐通路部材
４２ｂ第１下流側アシストエア通路
４３第２分岐通路部材
４３ｂ第２下流側アシストエア通路
５０調整弁
７０制御ユニット
１１９第２アシストエア通路

Claims

内燃エンジンの吸気バルブに向かう吸気通路と、
前記吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、
前記インジェクタの近傍においてアシストエアを供給する第１アシストエア通路と、
前記インジェクタと前記吸気バルブの間において前記吸気通路内にアシストエアを供給する第２アシストエア通路と、
前記第１アシストエア通路と前記第２アシストエア通路を流れるアシストエアの流量割合を調整する調整弁と、を備え、
前記第１アシストエア通路は、前記吸気通路からアシストエアを取り込むエア取り込み口に連通する上流側アシストエア通路と、前記上流側アシストエア通路から分岐する第１下流側アシストエア通路を含み、
前記第２アシストエア通路は、前記上流側アシストエア通路と、前記上流側アシストエア通路から分岐する第２下流側アシストエア通路を含み、
前記調整弁は、前記第２下流側アシストエア通路のみを開閉するべく前記第２下流側アシストエア通路の途中に配置されている、
ことを特徴とする燃料噴射吸気装置。
前記吸気通路は、通路面積が絞られたベンチュリ部を含み、
前記インジェクタの燃料噴出口及び前記第１アシストエア通路の第１エア噴出口は、前記ベンチュリ部に配置され、
前記第２アシストエア通路の第２エア噴出口は、前記ベンチュリ部よりも下流側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射吸気装置。
前記第２エア噴出口は、前記燃料噴出口から噴射される噴霧燃料に対向する領域に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射吸気装置。
前記インジェクタよりも上流側において、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブを含み、
前記エア取り込み口は、前記スロットルバルブよりも上流側において、前記吸気通路に開口する、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の燃料噴射吸気装置。
前記インジェクタよりも上流側において、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブを含み、
前記エア取り込み口は、前記インジェクタよりも上流側でかつ前記スロットルバルブよりも下流側において、前記吸気通路に開口する、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の燃料噴射吸気装置。
前記内燃エンジンのシリンダヘッドに着脱自在で前記吸気通路の一部を画定する吸気通路部材を含み、
前記インジェクタは、前記吸気通路部材に取り付けられ、
前記第１アシストエア通路及び前記第２アシストエア通路は、前記吸気通路部材に形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載の燃料噴射吸気装置。
前記調整弁の駆動を制御する制御ユニットを含み、
前記制御ユニットは、前記内燃エンジンが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき前記第２下流側アシストエア通路を全閉し、前記内燃エンジンが前記低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき前記第２下流側アシストエア通路を全開するべく、前記調整弁を駆動制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の燃料噴射吸気装置。
前記調整弁の駆動を制御する制御ユニットを含み、
前記制御ユニットは、前記内燃エンジンが始動時又はアイドル時の低負荷運転モードにあるとき前記第２下流側アシストエア通路を全閉し又は前記第２下流側アシストエア通路の流量割合を減少させ、前記内燃エンジンが前記低負荷運転モード以外の中高負荷運転モードにあるとき前記第２下流側アシストエア通路の流量割合を負荷に応じて増加させるべく、前記調整弁を駆動制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の燃料噴射吸気装置。