内燃機関
【課題】吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定し、シリンダ内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダ内に備えることなくシリンダ内に燃料を直接噴射した場合の性能を維持する。
【解決手段】インジェクタ１０からの燃料を、シリンダの上面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がりに設定し、シリンダの側面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲でシリンダの上面視の状態よりも狭い幅に設定し、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、噴霧の表面積を確保した状態で吸気通路５の上壁への燃料の付着を防止する。
【解決手段】インジェクタ１０からの燃料を、シリンダの上面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がりに設定し、シリンダの側面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲でシリンダの上面視の状態よりも狭い幅に設定し、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、噴霧の表面積を確保した状態で吸気通路５の上壁への燃料の付着を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）として、シリンダの内部（筒内）に備えられ筒内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射インジェクタとを備えたエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、直噴インジェクタから筒内に高圧の燃料を直接噴射することで、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用し、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制することができる。更に、吸気の冷却により空気密度を高くできるので、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、ポート噴射インジェクタから吸気通路に燃料を噴射することで、筒内の流動が弱く，混合気の均質性が悪くなる低負荷の運転領域では、混合気の均質化を促進することができる。
【０００４】
しかし、直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、筒内に装着された直噴インジェクタの先端が、高温・高圧の燃焼ガスに曝されてしまう。このため、混合気の均質化を促進するためにポート噴射インジェクタから燃料を噴射する場合であっても、直噴インジェクタの先端を燃料噴射の冷却作用によって冷却するために、直噴インジェクタから燃料の噴射を継続する必要があり、ポート噴射インジェクタだけから燃料噴射を行うことができないのが現状であった。また、直噴インジェクタから噴射した燃料の一部は燃焼室壁に衝突し、液膜となった状態で燃焼するため、粒子状物質の排出が多いという問題があった。さらに、直噴インジェクタからは高圧で燃料を噴射する必要があるため、高圧ポンプの動力損失が性能に影響を及ぼす虞があった。
【０００５】
また、直噴インジェクタは耐温性・耐圧性の確保が必要になり、更に、先端が燃焼ガスに曝されるため，燃焼生成物や燃料の炭化により、運転条件によってはデポジットが堆積しやすく、デポジット対策が必要になっていた。このため、直噴インジェクタを備えた内燃機関では、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の内燃機関は、燃料噴射口から吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、筒状部を介して前記吸気通路とシリンダの内部とを連通する吸気開口と、吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させる吸気行程噴射手段を少なくとも含む燃料噴射手段と、前記吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させ、前記吸気開口から燃料を前記シリンダの内部に導入することで前記シリンダの内部に混合気を形成する制御手段とを備え、前記インジェクタから噴射される前記燃料は、前記シリンダの上面視における広がりが前記吸気開口の内側の範囲の幅になり、前記シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射されることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、吸気行程噴射手段により吸気行程中に吸気通路内に燃料を噴射させ、吸気バルブが開いているときに燃料をシリンダの内部に流入させる。インジェクタからの燃料は、シリンダの上面視における広がりが吸気開口の内側の範囲の幅になり、シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射され、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、壁面への燃料の付着が抑制され，吸入空気と混合され、シリンダの内部に流入する。
【００１０】
これにより、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用してノッキングの発生を抑制し、また、吸気の冷却により空気密度を高くして、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。
【００１１】
このため、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、前記インジェクタから噴射される前記燃料の前記シリンダの側面視における広がりは、吸気バルブの最大リフト時における前記吸気バルブのバルブシートを起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線、及び、前記吸気開口のシート座を起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線と、前記筒状部及び前記吸気通路の境界線との２つの交点の間で広がることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、インジェクタから噴射される燃料は、シリンダの上面視における広がりが吸気開口の内側の範囲の幅になり、シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、上面視における広がりより狭い幅になるように扇形にされ、噴霧の表面積（即ち、空気との接触面積）を確保して吸入空気との混合を阻害することがない。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の内燃機関は、請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関において、前記吸気通路の前記下面は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有する下面の吸気通路に適用することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の内燃機関は、請求項３に記載の内燃機関において、前記吸気通路は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる上壁部を有し、前記インジェクタは、前記燃料の噴射方向が前記上壁部に沿って平行になるように前記燃料噴射口が配置され、前記吸気通路に送られる吸入空気は、前記インジェクタの前記燃料噴射口を挟んで前記吸気開口の反対側から前記吸気開口に向けて導入され、前記燃料の噴射方向と前記吸入空気の導入方向が平行にされることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明では、インジェクタからの燃料が、吸気開口に向けて上壁部に沿って真っ直ぐに噴射され、吸入空気が、燃料の噴射口より上流側から吸気開口に向けて導入される。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の内燃機関は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、機関の回転速度及び負荷に応じて燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段を備え、前記制御手段は、前記機関の回転速度が所定の回転速度の領域で、前記燃料圧力設定手段により前記燃料圧力を増加させることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る本発明では、吸入空気の流速が速くなる高い回転速度領域であっても、燃料圧力を増加させることで燃料の噴霧の流速が増大し、噴霧が吸気流動に更に流され難くなり、シリンダの上壁への燃料の付着を更に低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の内燃機関は、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態例に係る内燃機関の全体を表す概略構成図である。
【図２】図１中の要部構成図である。
【図３】吸気ポートの外観斜視図である。
【図４】燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの上面図である。
【図５】燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの側面図である。
【図６】エンジンの回転速度と燃料圧力の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１から図６に基づいて本発明の内燃機関を説明する。
【００２３】
図１には本発明の一実施形態例に係る内燃機関の全体の概略構成、図２には吸気ポート周りの具体的な構成、図３には吸気ポートの外観を表す斜視状況、図４には燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの上面視、図５には燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの側面視を示してある。また、図６にはエンジンの回転速度と燃料圧力の関係を示してある。
【００２４】
図１、図２に示すように、内燃機関（エンジン）であるエンジン本体（以下、エンジンと称する）１のシリンダヘッド２には気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には気筒毎に吸気通路５を構成する吸気ポート８が形成され、吸気ポート８の各吸気通路５の燃焼室６側には吸気バルブ７がそれぞれ設けられている。吸気バルブ７は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各吸気通路５と燃焼室６との間の吸気開口２２の開閉（吸気通路５と燃焼室６の連通・遮断）を行なうようになっている。
【００２５】
各吸気ポート８には吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート８に吸気マニホールド９の吸気通路が連通している。吸気マニホールド９の吸気通路は下方から延びて吸気ポート８の吸気通路５に連通している。吸気マニホールド９には電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）１０が取り付けられ、インジェクタ１０の燃料噴射口２３は吸気開口２２を指向して吸気ポート８の吸気通路５に配されている。インジェクタ１０には、燃料タンク（図示省略）からの燃料が燃料パイプ２１を介して供給される。
【００２６】
また、シリンダヘッド２には気筒毎に排気ポート１１が形成され、各排気ポート１１の燃焼室６側には排気バルブ１２がそれぞれ設けられている。排気バルブ１２は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各排気ポート１１と燃焼室６との連通・遮断を行うようになっている。そして、各排気ポート１１には排気マニホールド１３の一端がそれぞれ接続され、各排気ポート１１に排気マニホールド１３が連通している。
【００２７】
尚、このようなエンジンは公知のものであるため、構成の詳細については省略してある。
【００２８】
吸気マニホールド９の上流側には吸気管１４が接続され、吸気管１４には電磁式のスロットルバルブ１５が取り付けられ、スロットルバルブ１５の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ１６が設けられ、スロットルバルブ１５はアクセルペダルの踏み込み量に応じて動作される。
【００２９】
スロットルバルブ１５の上流側には吸入空気量を計測するエアフローセンサ１７が設けられている。エアフローセンサ１７としては、カルマン渦流式やホットフィルム式のエアフローセンサが使用される。また、吸気マニホールド９とスロットルバルブ１５との間における吸気管１４にはサージタンク１８が設けられている。
【００３０】
エンジン１には、クランク角を検出してエンジン回転速度（Ｎｅ）を求めるクランク角センサ２５、冷却水温を検出する水温センサ２６が備えられている。また、燃料パイプ２１にはインジェクタ１０に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ２７が備えられている。
【００３１】
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３１は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ３１により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
【００３２】
ＥＣＵ３１の入力側には、上述したスロットルポジションセンサ１６、エアフローセンサ１７、クランク角センサ２５、水温センサ２６、燃料圧力センサ２７等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、ＥＣＵ３１には、吸気バルブ７及び排気バルブ１２のリフト量及びリフト時期の情報が入力（もしくは記憶）される。
【００３３】
一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上述の点火コイル４、スロットルバルブ１５、インジェクタ１０の駆動装置等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３１で演算された燃料噴射量、燃料噴射期間、燃料噴射時期、点火時期、吸気バルブ７及び排気バルブ１２の動作状態（バルブ動作状態）等がそれぞれ出力される。
【００３４】
各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比に設定され、目標空燃比に応じた量の燃料が適正なタイミングでインジェクタ１０から噴射され、また、スロットルバルブ１５が適正な開度に調整され、点火プラグ３により適正なタイミングで火花点火が実施される。
【００３５】
本実施例のエンジン１は、吸気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射すると共に排気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射するようにされる。尚、噴射した燃料が吸気バルブ７の近傍に到達した際に吸気バルブ７が開弁していれば吸気行程噴射と定義し、吸気バルブ７が開弁前である場合を排気行程噴射と定義する。実際にはインジェクタ駆動指令から燃料が吸気バルブ７の近傍に到達するまでインジェクタ針弁の開弁遅れやインジェクタ１０から吸気バルブ７までの輸送遅れなど時間遅れが存在するので、吸気行程噴射のインジェクタ駆動指令が排気行程中に行われる場合もある。
【００３６】
吸気行程中に（吸気バルブ７が開いている間に）燃料を噴射することにより、吸気通路５や吸気バルブ７の傘部等への燃料の付着を抑制して燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用できる。このため、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制すると共に、空気密度を高めて全負荷時の吸入空気量を増大させ、ポート噴射であっても、吸気冷却の効果を最大限に引き出すことができる。
【００３７】
排気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射することにより、吸気通路５の内部で燃料と空気が十分に均質混合された混合気が得られる。インジェクタ１０は吸気ポート８に設けられているので、高温・高圧の燃焼ガスに曝されることがなく、耐温性・耐圧性の確保を要しない簡素な取り付け構造とされる。また、高圧の燃料を噴射する必要がないため、ポンプの動力損失による性能への影響を小さくすることができる。
【００３８】
図２に示すように、吸気ポート８と吸気開口２２は筒状部２０（スロート部）により接続され、吸気行程中のインジェクタ１０による燃料噴射は、吸気バルブ７の最大リフト時に、筒状部２０の内側で、吸気開口２２のシート座と吸気バルブ７の傘部の間を通過して燃焼室６内に燃料が向かうように、即ち、吸気開口２２の中央部に向かうようにされる。
【００３９】
そして、インジェクタ１０からの燃料は、吸気開口２２に向けて吸気通路５の上壁部に沿って真っ直ぐに噴射され、吸入空気は、インジェクタ１０の燃料噴射口２３より上流側から吸気開口２２に向けて導入され、燃料の噴射方向と吸入空気の導入方向が平行にされる。これにより、吸入空気の流れによって燃料の噴霧が乱されることなく、壁面への燃料の付着を抑制し、吸入空気と混合されて燃焼室６（シリンダの内部）に流入する。
【００４０】
吸気通路５を形成する吸気ポート８及び吸気マニホールド９の構成を図２、図３に基づいて具体的に説明する。
【００４１】
吸気通路５は吸気ポート８及び吸気マニホールド９にわたり形成され、吸気通路５には吸気開口２２に向かい直線状に延びる上壁部が設けられている。上壁部は、インジェクタ１０から噴射される燃料が流通する噴霧通路３３とされ、吸気マニホールド９（または吸気ポート８）に位置する噴霧通路３３の部位にインジェクタ１０の本体が配置されている。
【００４２】
インジェクタ１０の燃料噴射口２３は吸気開口２２に向かい吸気ポート８の吸気通路５に臨んでいる。吸気通路５には、噴霧通路３３に吸入空気を案内して噴霧通路３３に吸入空気を導入する案内部３４が形成されている。案内部３４は、吸気マニホールド９の部位から噴霧通路３３に吸入空気を導入するように吸気マニホールド９及び吸気ポート８の吸気通路に形成され、インジェクタ１０の燃料噴射口２３より上流側から吸気開口２２に向けて吸入空気が導入される。
【００４３】
これにより、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴霧通路３３に燃料が噴射され（図２中実線矢印で示す）、燃料噴射口２３の上流側から案内部３４により吸入空気が導入される。このため、吸入空気が噴霧通路３３で整流されて燃料の上流から噴射方向と平行に導入され（図２中白抜き矢印で示す）、下方から空気が供給される吸気マニホールド９の形状であっても、噴霧が吸入空気の流れに乱されることがない。
【００４４】
従って、燃料を確実に燃焼室６（シリンダの内部）に向けて噴射することができ、吸気流速が速くなる、エンジン１の中・高回転速度域で、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を大幅に減らして燃焼室６内に燃料を送ることが可能になる。
【００４５】
上述したインジェクタ１０から噴射される燃料は、吸気開口２２に対して所定の広がりで噴射されるように燃料噴射口２３が設定されている。図４、図５に基づいて燃料の広がりについて説明する。図に示すように、本実施例の内燃機関は、一つのシリンダに対して２つの吸気開口２２及び吸気ポート８が備えられ、２つの吸気ポート８に対して１つのインジェクタ１０から燃料が噴射される。
【００４６】
図４に示すように、シリンダの上面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。燃料の広がりの角度αは、例えば、１２度以上確保することが望ましい。
【００４７】
図５に示すように、シリンダの側面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、吸気開口２２の内側の範囲で、吸気バルブ７の最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。燃料の広がりの角度βは、例えば、６度以上確保することが望ましい。
【００４８】
シリンダの側面視の状態の燃料の広がりは、以下のように規定される。
【００４９】
吸気バルブ７の最大リフト時における吸気バルブ７のバルブシートの部位をＡとする。
吸気開口２２のシート座の部位をＢとする。
部位Ａを起点として吸気通路５の下面に沿って延びる線を線Ｃとする（図中点線で示してある）。
部位Ｂを起点として吸気通路５の下面に沿って延びる線（線Ｃと平行な線）をＤとする（図中点線で示してある）。
吸気ポート８と筒状部２０との境界線をＥとする（図中一点鎖線で示してある）。
線Ｃと境界線Ｅの交点をＦ１、線Ｄと境界線Ｅの交点をＦ２とする。
【００５０】
シリンダの側面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、交点Ｆ１と交点Ｆ２の間を通過するように噴射され、吸気開口２２の内側の範囲で、吸気バルブ７の最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。
【００５１】
図４、図５に示すように、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料が、シリンダの上面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がりに設定され、シリンダの側面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲でシリンダの上面視の状態よりも狭い幅に設定されるので、燃料の噴霧が上面視の広がりが大きく側面視の広がりが小さい扇形にされる。また、燃料の噴射方向は吸気ポート８の中央から吸気ポート８の下面（筒状部２０との境界線）の曲がり部近傍の範囲を通過するように設定することが望ましい。
【００５２】
このため、吸気流速が速くなる、エンジン１の中・高回転速度域で、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を防止することができる。しかも、燃料の噴霧が上面視の広がりの幅が広く、側面視の広がりの幅が狭い扇形にされ、噴霧の表面積（即ち空気との接触面積）が確保されて吸入空気との混合が阻害されることがなく、排ガス性能を悪化させる虞がない。更に、噴霧の貫徹力が強くなりすぎず、シリンダの壁面（シリンダライナー）に燃料が付着してエンジンオイルが希釈化する虞がない。
【００５３】
シリンダの上面視の状態における燃料の広がりを狭くした場合、棒状の噴霧となり、噴霧の表面積（即ち空気との接触面積）が確保できず、吸入空気との混合が阻害される。また、噴霧の貫徹力が強くなり、シリンダの壁面（シリンダライナー）に燃料が付着してエンジンオイルが希釈化される。
【００５４】
本実施例では、エンジン１の回転速度に応じて、インジェクタ１０から噴射される燃料の圧力（燃圧）が高くなるように設定されている（燃料圧力設定手段）。即ち、図６に示すように、エンジン１の回転速度が高くなると、（回転速度が高くなるほど）燃圧が高くなるように設定されている。燃圧を高くすることで、高い回転速度領域（所定の回転速度の領域）であっても、燃料の噴霧の流速が増大し、噴霧が吸気流動に更に流され難くなり、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を更に低減することができる。
【００５５】
上述したように、本実施例のエンジン１は、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御し、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用してノッキングの発生を抑制し、また、吸気の冷却により空気密度を高くして、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、吸気ポートの圧力が排気ポートの圧力よりも高い場合であっても，排気ポートへの燃料の吹き抜けを低減し、未燃ＨＣの排出を防止できる。さらには，燃料噴射の誘起する流動がシリンダ内での乱れを強めるため，火炎伝播を促進して良好な燃焼を得ることができる。
【００５６】
このため、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ 点火プラグ
４ 点火コイル
５ 吸気通路
６ 燃焼室
７ 吸気バルブ
８ 吸気ポート
９ 吸気マニホールド
１０ 燃料噴射弁（インジェクタ）
１１ 排気ポート
１２ 排気バルブ
１３ 排気マニホールド
１４ 吸気管
１５ スロットルバルブ
１６ スロットルポジションセンサ
１７ エアフローセンサ
１８ サージタンク
２１ 燃料パイプ
２２ 吸気開口
２３ 燃料噴射口
２５ クランク角センサ
２６ 水温センサ
２７ 燃料圧力センサ
３１ ＥＣＵ
３３ 噴霧通路
３４ 案内部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）として、シリンダの内部（筒内）に備えられ筒内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射インジェクタとを備えたエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、直噴インジェクタから筒内に高圧の燃料を直接噴射することで、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用し、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制することができる。更に、吸気の冷却により空気密度を高くできるので、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、ポート噴射インジェクタから吸気通路に燃料を噴射することで、筒内の流動が弱く，混合気の均質性が悪くなる低負荷の運転領域では、混合気の均質化を促進することができる。
【０００４】
しかし、直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備えたエンジンでは、筒内に装着された直噴インジェクタの先端が、高温・高圧の燃焼ガスに曝されてしまう。このため、混合気の均質化を促進するためにポート噴射インジェクタから燃料を噴射する場合であっても、直噴インジェクタの先端を燃料噴射の冷却作用によって冷却するために、直噴インジェクタから燃料の噴射を継続する必要があり、ポート噴射インジェクタだけから燃料噴射を行うことができないのが現状であった。また、直噴インジェクタから噴射した燃料の一部は燃焼室壁に衝突し、液膜となった状態で燃焼するため、粒子状物質の排出が多いという問題があった。さらに、直噴インジェクタからは高圧で燃料を噴射する必要があるため、高圧ポンプの動力損失が性能に影響を及ぼす虞があった。
【０００５】
また、直噴インジェクタは耐温性・耐圧性の確保が必要になり、更に、先端が燃焼ガスに曝されるため，燃焼生成物や燃料の炭化により、運転条件によってはデポジットが堆積しやすく、デポジット対策が必要になっていた。このため、直噴インジェクタを備えた内燃機関では、燃料噴射系のコストが嵩んでしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の内燃機関は、燃料噴射口から吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、筒状部を介して前記吸気通路とシリンダの内部とを連通する吸気開口と、吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させる吸気行程噴射手段を少なくとも含む燃料噴射手段と、前記吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させ、前記吸気開口から燃料を前記シリンダの内部に導入することで前記シリンダの内部に混合気を形成する制御手段とを備え、前記インジェクタから噴射される前記燃料は、前記シリンダの上面視における広がりが前記吸気開口の内側の範囲の幅になり、前記シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射されることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、吸気行程噴射手段により吸気行程中に吸気通路内に燃料を噴射させ、吸気バルブが開いているときに燃料をシリンダの内部に流入させる。インジェクタからの燃料は、シリンダの上面視における広がりが吸気開口の内側の範囲の幅になり、シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射され、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、壁面への燃料の付着が抑制され，吸入空気と混合され、シリンダの内部に流入する。
【００１０】
これにより、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用してノッキングの発生を抑制し、また、吸気の冷却により空気密度を高くして、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。
【００１１】
このため、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、前記インジェクタから噴射される前記燃料の前記シリンダの側面視における広がりは、吸気バルブの最大リフト時における前記吸気バルブのバルブシートを起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線、及び、前記吸気開口のシート座を起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線と、前記筒状部及び前記吸気通路の境界線との２つの交点の間で広がることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、インジェクタから噴射される燃料は、シリンダの上面視における広がりが吸気開口の内側の範囲の幅になり、シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、上面視における広がりより狭い幅になるように扇形にされ、噴霧の表面積（即ち、空気との接触面積）を確保して吸入空気との混合を阻害することがない。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の内燃機関は、請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関において、前記吸気通路の前記下面は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有する下面の吸気通路に適用することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の内燃機関は、請求項３に記載の内燃機関において、前記吸気通路は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる上壁部を有し、前記インジェクタは、前記燃料の噴射方向が前記上壁部に沿って平行になるように前記燃料噴射口が配置され、前記吸気通路に送られる吸入空気は、前記インジェクタの前記燃料噴射口を挟んで前記吸気開口の反対側から前記吸気開口に向けて導入され、前記燃料の噴射方向と前記吸入空気の導入方向が平行にされることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明では、インジェクタからの燃料が、吸気開口に向けて上壁部に沿って真っ直ぐに噴射され、吸入空気が、燃料の噴射口より上流側から吸気開口に向けて導入される。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の内燃機関は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、機関の回転速度及び負荷に応じて燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段を備え、前記制御手段は、前記機関の回転速度が所定の回転速度の領域で、前記燃料圧力設定手段により前記燃料圧力を増加させることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る本発明では、吸入空気の流速が速くなる高い回転速度領域であっても、燃料圧力を増加させることで燃料の噴霧の流速が増大し、噴霧が吸気流動に更に流され難くなり、シリンダの上壁への燃料の付着を更に低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の内燃機関は、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態例に係る内燃機関の全体を表す概略構成図である。
【図２】図１中の要部構成図である。
【図３】吸気ポートの外観斜視図である。
【図４】燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの上面図である。
【図５】燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの側面図である。
【図６】エンジンの回転速度と燃料圧力の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１から図６に基づいて本発明の内燃機関を説明する。
【００２３】
図１には本発明の一実施形態例に係る内燃機関の全体の概略構成、図２には吸気ポート周りの具体的な構成、図３には吸気ポートの外観を表す斜視状況、図４には燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの上面視、図５には燃料の広がりを説明する吸気ポート周りの側面視を示してある。また、図６にはエンジンの回転速度と燃料圧力の関係を示してある。
【００２４】
図１、図２に示すように、内燃機関（エンジン）であるエンジン本体（以下、エンジンと称する）１のシリンダヘッド２には気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には気筒毎に吸気通路５を構成する吸気ポート８が形成され、吸気ポート８の各吸気通路５の燃焼室６側には吸気バルブ７がそれぞれ設けられている。吸気バルブ７は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各吸気通路５と燃焼室６との間の吸気開口２２の開閉（吸気通路５と燃焼室６の連通・遮断）を行なうようになっている。
【００２５】
各吸気ポート８には吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート８に吸気マニホールド９の吸気通路が連通している。吸気マニホールド９の吸気通路は下方から延びて吸気ポート８の吸気通路５に連通している。吸気マニホールド９には電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）１０が取り付けられ、インジェクタ１０の燃料噴射口２３は吸気開口２２を指向して吸気ポート８の吸気通路５に配されている。インジェクタ１０には、燃料タンク（図示省略）からの燃料が燃料パイプ２１を介して供給される。
【００２６】
また、シリンダヘッド２には気筒毎に排気ポート１１が形成され、各排気ポート１１の燃焼室６側には排気バルブ１２がそれぞれ設けられている。排気バルブ１２は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各排気ポート１１と燃焼室６との連通・遮断を行うようになっている。そして、各排気ポート１１には排気マニホールド１３の一端がそれぞれ接続され、各排気ポート１１に排気マニホールド１３が連通している。
【００２７】
尚、このようなエンジンは公知のものであるため、構成の詳細については省略してある。
【００２８】
吸気マニホールド９の上流側には吸気管１４が接続され、吸気管１４には電磁式のスロットルバルブ１５が取り付けられ、スロットルバルブ１５の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ１６が設けられ、スロットルバルブ１５はアクセルペダルの踏み込み量に応じて動作される。
【００２９】
スロットルバルブ１５の上流側には吸入空気量を計測するエアフローセンサ１７が設けられている。エアフローセンサ１７としては、カルマン渦流式やホットフィルム式のエアフローセンサが使用される。また、吸気マニホールド９とスロットルバルブ１５との間における吸気管１４にはサージタンク１８が設けられている。
【００３０】
エンジン１には、クランク角を検出してエンジン回転速度（Ｎｅ）を求めるクランク角センサ２５、冷却水温を検出する水温センサ２６が備えられている。また、燃料パイプ２１にはインジェクタ１０に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ２７が備えられている。
【００３１】
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３１は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ３１により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
【００３２】
ＥＣＵ３１の入力側には、上述したスロットルポジションセンサ１６、エアフローセンサ１７、クランク角センサ２５、水温センサ２６、燃料圧力センサ２７等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、ＥＣＵ３１には、吸気バルブ７及び排気バルブ１２のリフト量及びリフト時期の情報が入力（もしくは記憶）される。
【００３３】
一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上述の点火コイル４、スロットルバルブ１５、インジェクタ１０の駆動装置等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３１で演算された燃料噴射量、燃料噴射期間、燃料噴射時期、点火時期、吸気バルブ７及び排気バルブ１２の動作状態（バルブ動作状態）等がそれぞれ出力される。
【００３４】
各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比に設定され、目標空燃比に応じた量の燃料が適正なタイミングでインジェクタ１０から噴射され、また、スロットルバルブ１５が適正な開度に調整され、点火プラグ３により適正なタイミングで火花点火が実施される。
【００３５】
本実施例のエンジン１は、吸気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射すると共に排気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射するようにされる。尚、噴射した燃料が吸気バルブ７の近傍に到達した際に吸気バルブ７が開弁していれば吸気行程噴射と定義し、吸気バルブ７が開弁前である場合を排気行程噴射と定義する。実際にはインジェクタ駆動指令から燃料が吸気バルブ７の近傍に到達するまでインジェクタ針弁の開弁遅れやインジェクタ１０から吸気バルブ７までの輸送遅れなど時間遅れが存在するので、吸気行程噴射のインジェクタ駆動指令が排気行程中に行われる場合もある。
【００３６】
吸気行程中に（吸気バルブ７が開いている間に）燃料を噴射することにより、吸気通路５や吸気バルブ７の傘部等への燃料の付着を抑制して燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用できる。このため、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制すると共に、空気密度を高めて全負荷時の吸入空気量を増大させ、ポート噴射であっても、吸気冷却の効果を最大限に引き出すことができる。
【００３７】
排気行程中にインジェクタ１０から燃料を噴射することにより、吸気通路５の内部で燃料と空気が十分に均質混合された混合気が得られる。インジェクタ１０は吸気ポート８に設けられているので、高温・高圧の燃焼ガスに曝されることがなく、耐温性・耐圧性の確保を要しない簡素な取り付け構造とされる。また、高圧の燃料を噴射する必要がないため、ポンプの動力損失による性能への影響を小さくすることができる。
【００３８】
図２に示すように、吸気ポート８と吸気開口２２は筒状部２０（スロート部）により接続され、吸気行程中のインジェクタ１０による燃料噴射は、吸気バルブ７の最大リフト時に、筒状部２０の内側で、吸気開口２２のシート座と吸気バルブ７の傘部の間を通過して燃焼室６内に燃料が向かうように、即ち、吸気開口２２の中央部に向かうようにされる。
【００３９】
そして、インジェクタ１０からの燃料は、吸気開口２２に向けて吸気通路５の上壁部に沿って真っ直ぐに噴射され、吸入空気は、インジェクタ１０の燃料噴射口２３より上流側から吸気開口２２に向けて導入され、燃料の噴射方向と吸入空気の導入方向が平行にされる。これにより、吸入空気の流れによって燃料の噴霧が乱されることなく、壁面への燃料の付着を抑制し、吸入空気と混合されて燃焼室６（シリンダの内部）に流入する。
【００４０】
吸気通路５を形成する吸気ポート８及び吸気マニホールド９の構成を図２、図３に基づいて具体的に説明する。
【００４１】
吸気通路５は吸気ポート８及び吸気マニホールド９にわたり形成され、吸気通路５には吸気開口２２に向かい直線状に延びる上壁部が設けられている。上壁部は、インジェクタ１０から噴射される燃料が流通する噴霧通路３３とされ、吸気マニホールド９（または吸気ポート８）に位置する噴霧通路３３の部位にインジェクタ１０の本体が配置されている。
【００４２】
インジェクタ１０の燃料噴射口２３は吸気開口２２に向かい吸気ポート８の吸気通路５に臨んでいる。吸気通路５には、噴霧通路３３に吸入空気を案内して噴霧通路３３に吸入空気を導入する案内部３４が形成されている。案内部３４は、吸気マニホールド９の部位から噴霧通路３３に吸入空気を導入するように吸気マニホールド９及び吸気ポート８の吸気通路に形成され、インジェクタ１０の燃料噴射口２３より上流側から吸気開口２２に向けて吸入空気が導入される。
【００４３】
これにより、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴霧通路３３に燃料が噴射され（図２中実線矢印で示す）、燃料噴射口２３の上流側から案内部３４により吸入空気が導入される。このため、吸入空気が噴霧通路３３で整流されて燃料の上流から噴射方向と平行に導入され（図２中白抜き矢印で示す）、下方から空気が供給される吸気マニホールド９の形状であっても、噴霧が吸入空気の流れに乱されることがない。
【００４４】
従って、燃料を確実に燃焼室６（シリンダの内部）に向けて噴射することができ、吸気流速が速くなる、エンジン１の中・高回転速度域で、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を大幅に減らして燃焼室６内に燃料を送ることが可能になる。
【００４５】
上述したインジェクタ１０から噴射される燃料は、吸気開口２２に対して所定の広がりで噴射されるように燃料噴射口２３が設定されている。図４、図５に基づいて燃料の広がりについて説明する。図に示すように、本実施例の内燃機関は、一つのシリンダに対して２つの吸気開口２２及び吸気ポート８が備えられ、２つの吸気ポート８に対して１つのインジェクタ１０から燃料が噴射される。
【００４６】
図４に示すように、シリンダの上面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。燃料の広がりの角度αは、例えば、１２度以上確保することが望ましい。
【００４７】
図５に示すように、シリンダの側面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、吸気開口２２の内側の範囲で、吸気バルブ７の最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。燃料の広がりの角度βは、例えば、６度以上確保することが望ましい。
【００４８】
シリンダの側面視の状態の燃料の広がりは、以下のように規定される。
【００４９】
吸気バルブ７の最大リフト時における吸気バルブ７のバルブシートの部位をＡとする。
吸気開口２２のシート座の部位をＢとする。
部位Ａを起点として吸気通路５の下面に沿って延びる線を線Ｃとする（図中点線で示してある）。
部位Ｂを起点として吸気通路５の下面に沿って延びる線（線Ｃと平行な線）をＤとする（図中点線で示してある）。
吸気ポート８と筒状部２０との境界線をＥとする（図中一点鎖線で示してある）。
線Ｃと境界線Ｅの交点をＦ１、線Ｄと境界線Ｅの交点をＦ２とする。
【００５０】
シリンダの側面視の状態において、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料は、交点Ｆ１と交点Ｆ２の間を通過するように噴射され、吸気開口２２の内側の範囲で、吸気バルブ７の最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅の広がり（図中一点鎖線で示す）に設定される。
【００５１】
図４、図５に示すように、インジェクタ１０の燃料噴射口２３から噴射される燃料が、シリンダの上面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲の幅の広がりに設定され、シリンダの側面視の状態において、吸気開口２２の内側の範囲でシリンダの上面視の状態よりも狭い幅に設定されるので、燃料の噴霧が上面視の広がりが大きく側面視の広がりが小さい扇形にされる。また、燃料の噴射方向は吸気ポート８の中央から吸気ポート８の下面（筒状部２０との境界線）の曲がり部近傍の範囲を通過するように設定することが望ましい。
【００５２】
このため、吸気流速が速くなる、エンジン１の中・高回転速度域で、燃料の噴霧が吸気流動に流されても、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を防止することができる。しかも、燃料の噴霧が上面視の広がりの幅が広く、側面視の広がりの幅が狭い扇形にされ、噴霧の表面積（即ち空気との接触面積）が確保されて吸入空気との混合が阻害されることがなく、排ガス性能を悪化させる虞がない。更に、噴霧の貫徹力が強くなりすぎず、シリンダの壁面（シリンダライナー）に燃料が付着してエンジンオイルが希釈化する虞がない。
【００５３】
シリンダの上面視の状態における燃料の広がりを狭くした場合、棒状の噴霧となり、噴霧の表面積（即ち空気との接触面積）が確保できず、吸入空気との混合が阻害される。また、噴霧の貫徹力が強くなり、シリンダの壁面（シリンダライナー）に燃料が付着してエンジンオイルが希釈化される。
【００５４】
本実施例では、エンジン１の回転速度に応じて、インジェクタ１０から噴射される燃料の圧力（燃圧）が高くなるように設定されている（燃料圧力設定手段）。即ち、図６に示すように、エンジン１の回転速度が高くなると、（回転速度が高くなるほど）燃圧が高くなるように設定されている。燃圧を高くすることで、高い回転速度領域（所定の回転速度の領域）であっても、燃料の噴霧の流速が増大し、噴霧が吸気流動に更に流され難くなり、吸気ポート８（吸気通路５）の上壁への燃料の付着を更に低減することができる。
【００５５】
上述したように、本実施例のエンジン１は、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御し、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用してノッキングの発生を抑制し、また、吸気の冷却により空気密度を高くして、全負荷時の吸入空気量を増大させて性能を向上させることができる。また、吸気ポートの圧力が排気ポートの圧力よりも高い場合であっても，排気ポートへの燃料の吹き抜けを低減し、未燃ＨＣの排出を防止できる。さらには，燃料噴射の誘起する流動がシリンダ内での乱れを強めるため，火炎伝播を促進して良好な燃焼を得ることができる。
【００５６】
このため、シリンダの内部に燃料を直接噴射する直噴インジェクタをシリンダの内部に備えることなく、吸気行程時における燃料噴射の状態を的確に制御することで、シリンダの内部に燃料を直接噴射した場合の性能を維持し、高い性能を得ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、吸気通路への燃料の噴射状態を的確に設定することで、シリンダの内部（筒内）に燃料を直接噴射する燃料噴射装置を該筒内に直接設けることなく、性能向上を図ることができる内燃機関の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ 点火プラグ
４ 点火コイル
５ 吸気通路
６ 燃焼室
７ 吸気バルブ
８ 吸気ポート
９ 吸気マニホールド
１０ 燃料噴射弁（インジェクタ）
１１ 排気ポート
１２ 排気バルブ
１３ 排気マニホールド
１４ 吸気管
１５ スロットルバルブ
１６ スロットルポジションセンサ
１７ エアフローセンサ
１８ サージタンク
２１ 燃料パイプ
２２ 吸気開口
２３ 燃料噴射口
２５ クランク角センサ
２６ 水温センサ
２７ 燃料圧力センサ
３１ ＥＣＵ
３３ 噴霧通路
３４ 案内部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射口から吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、
筒状部を介して前記吸気通路とシリンダの内部とを連通する吸気開口と、
吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させる吸気行程噴射手段を少なくとも含む燃料噴射手段と、
前記吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させ、前記吸気開口から燃料を前記シリンダの内部に導入することで前記シリンダの内部に混合気を形成する制御手段とを備え、
前記インジェクタから噴射される前記燃料は、
前記シリンダの上面視における広がりが前記吸気開口の内側の範囲の幅になり、前記シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記インジェクタから噴射される前記燃料の前記シリンダの側面視における広がりは、
吸気バルブの最大リフト時における前記吸気バルブのバルブシートを起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線、及び、前記吸気開口のシート座を起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線と、
前記筒状部及び前記吸気通路の境界線との２つの交点の間で広がる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関において、
前記吸気通路の前記下面は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有している
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関において、
前記吸気通路は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる上壁部を有し、
前記インジェクタは、前記燃料の噴射方向が前記上壁部に沿って平行になるように前記燃料噴射口が配置され、
前記吸気通路に送られる吸入空気は、前記インジェクタの前記燃料噴射口を挟んで前記吸気開口の反対側から前記吸気開口に向けて導入され、前記燃料の噴射方向と前記吸入空気の導入方向が平行にされる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、
機関の回転速度及び負荷に応じて燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段を備え、
前記制御手段は、前記機関の回転速度が所定の回転速度の領域で、前記燃料圧力設定手段により前記燃料圧力を増加させる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項１】
燃料噴射口から吸気通路内に燃料を噴射するインジェクタと、
筒状部を介して前記吸気通路とシリンダの内部とを連通する吸気開口と、
吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させる吸気行程噴射手段を少なくとも含む燃料噴射手段と、
前記吸気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射させ、前記吸気開口から燃料を前記シリンダの内部に導入することで前記シリンダの内部に混合気を形成する制御手段とを備え、
前記インジェクタから噴射される前記燃料は、
前記シリンダの上面視における広がりが前記吸気開口の内側の範囲の幅になり、前記シリンダの側面視における広がりが、吸気開口の内側の範囲で、吸気バルブの最大リフト時におけるバルブ軸からシリンダ中心側の範囲の幅になるように噴射される
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記インジェクタから噴射される前記燃料の前記シリンダの側面視における広がりは、
吸気バルブの最大リフト時における前記吸気バルブのバルブシートを起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線、及び、前記吸気開口のシート座を起点として前記吸気通路の下面に沿って延びる線と、
前記筒状部及び前記吸気通路の境界線との２つの交点の間で広がる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関において、
前記吸気通路の前記下面は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる壁面を有している
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関において、
前記吸気通路は、前記吸気開口に向かい直線状に延びる上壁部を有し、
前記インジェクタは、前記燃料の噴射方向が前記上壁部に沿って平行になるように前記燃料噴射口が配置され、
前記吸気通路に送られる吸入空気は、前記インジェクタの前記燃料噴射口を挟んで前記吸気開口の反対側から前記吸気開口に向けて導入され、前記燃料の噴射方向と前記吸入空気の導入方向が平行にされる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関において、
機関の回転速度及び負荷に応じて燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段を備え、
前記制御手段は、前記機関の回転速度が所定の回転速度の領域で、前記燃料圧力設定手段により前記燃料圧力を増加させる
ことを特徴とする内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８８９３８（Ｐ２０１２−１８８９３８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０８０３（Ｐ２０１１−５０８０３）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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