特開2017-207010(P2017-207010A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-207010(P2017-207010A)
(43)【公開日】2017年11月24日
(54)【発明の名称】エンジンの燃料噴射装置
(51)【国際特許分類】
   F02M 61/14 20060101AFI20171027BHJP
   F02M 37/00 20060101ALI20171027BHJP
   F02M 61/18 20060101ALI20171027BHJP
   F02D 41/02 20060101ALI20171027BHJP
   F02D 41/04 20060101ALI20171027BHJP
   F02D 41/32 20060101ALI20171027BHJP
【FI】
   F02M61/14 310Z
   F02M37/00 A
   F02M61/18 320Z
   F02D41/02 345
   F02D41/04 301E
   F02D41/04 345E
   F02D41/32 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2016-99937(P2016-99937)
(22)【出願日】2016年5月18日
(71)【出願人】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101236
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100166914
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】松田 征二
(72)【発明者】
【氏名】加茂 正幸
【テーマコード(参考)】
3G066
3G301
【Fターム(参考)】
3G066AA01
3G066BA03
3G066BA24
3G066CC01
3G066DA06
3G066DB08
3G066DB12
3G066DC18
3G301HA01
3G301JA24
3G301KA08
3G301KA24
3G301LB02
3G301LB06
3G301MA28
3G301PA01Z
3G301PA11Z
3G301PD03Z
3G301PD04Z
3G301PF03Z
(57)【要約】
【課題】エンジンの運転状態に拘わらず、燃料の霧化を促進して各気筒内での燃焼性能を向上することができるエンジンの燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料が貯留される燃料タンク24と、燃料タンク24の燃料を圧送するフィードポンプ25と、エンジン10の吸気ポート14に接続される吸気通路18にそれぞれ設けられ、燃料ポンプ25から燃料が供給される第1の燃料噴射弁20と、吸気通路18の第1の燃料噴射弁20よりも上流側にそれぞれ設けられ、単位時間あたりに噴射できる最大燃料噴射量が第1の燃料噴射弁20よりも少ない第2の燃料噴射弁21と、を備える構成とする。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの吸気通路に燃料を噴射するエンジンの燃料噴射装置であって、
燃料が貯留される燃料タンクと、
前記燃料タンクの燃料を圧送する燃料ポンプと、
前記エンジンの吸気ポートに接続される前記吸気通路に設けられ、前記燃料ポンプから燃料が供給される第1の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記第1の燃料噴射弁よりも上流側にそれぞれ設けられ、単位時間あたりに噴射できる最大燃料噴射量が前記第1の燃料噴射弁よりも少ない第2の燃料噴射弁と、を備える
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項2】
請求項1に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記第2の燃料噴射弁は、前記第1の燃料噴射弁よりも噴孔径が小さい
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記第2の燃料噴射弁は、前記第1の燃料噴射弁を介して前記燃料ポンプに接続され、
前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁との間には、前記第1の燃料噴射弁側から供給される燃料の圧力を所定圧力まで減少させる減圧弁を備えている
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項4】
請求項3に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記エンジンの運転状態に応じて前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて前記減圧弁を作動させ、前記第2の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項5】
請求項4に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態が、所定の第1の回転数以下であり且つ所定の第1の負荷以下である低回転低負荷領域にある場合に、前記減圧弁を作動させ、前記第2の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項6】
請求項4又は5に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記第2の燃料噴射弁から一度に噴射させる燃料噴射量が少ないほど前記減圧弁による減圧量を増加させる
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンの吸気通路に燃料を噴射するための燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、エンジン(内燃機関)の燃料噴射装置(燃料噴射システム)として、各気筒(燃焼室)内に高圧の燃料を直接噴射する筒内噴射弁(高圧燃料噴射弁)と、吸気通路に低圧の燃料を噴射する吸気路噴射弁(低圧燃料噴射弁)と、を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このように二つの燃料噴射弁から燃料を噴射する構成とすることで、燃料の霧化を促進して、エンジンの燃焼性能を向上することができる。上述のように筒内噴射弁と吸気路噴射弁とを備える装置では、筒内噴射弁から高圧の燃料を各気筒内に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。さらに、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燃焼性能を向上させることができる。また、吸気路噴射弁から低圧の燃料を吸気通路に噴射することで、滞留時間が確保され混合気の均質化を促進することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−83184号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、筒内噴射弁と吸気路噴射弁とを備える装置では、例えば、筒内噴射弁から噴射した燃料の一部は十分に気化する前に燃焼したり、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る。また筒内噴射弁の先端は、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、燃料噴射量にバラツキが生じてしまう虞もある。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転状態に拘わらず、燃料の霧化を促進して各気筒内での燃焼性能を向上することができるエンジンの燃料噴射装置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】
【0007】
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、エンジンの吸気通路に燃料を噴射するエンジンの燃料噴射装置であって、燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンクの燃料を圧送する燃料ポンプと、前記エンジンの吸気ポートに接続される前記吸気通路に設けられ、前記燃料ポンプから燃料が供給される第1の燃料噴射弁と、前記吸気通路の前記第1の燃料噴射弁よりも上流側にそれぞれ設けられ、単位時間あたりに噴射できる最大燃料噴射量が前記第1の燃料噴射弁よりも少ない第2の燃料噴射弁と、を備えることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【0008】
本発明の第2の態様は、第1の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記第2の燃料噴射弁は、前記第1の燃料噴射弁よりも噴孔径が小さいことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【0009】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記第2の燃料噴射弁は、前記第1の燃料噴射弁を介して前記燃料ポンプに接され、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁との間には、前記第1の燃料噴射弁側から供給される燃料の圧力を所定圧力まで減少させる減圧弁を備えていることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【0010】
本発明の第4の態様は、第3の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記エンジンの運転状態に応じて前記第1の燃料噴射弁及び前記第2の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて前記減圧弁を作動させ、前記第2の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【0011】
本発明の第5の態様は、第4の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態が、所定の第1の回転数以下であり且つ所定の第1の負荷以下である低回転低負荷領域にある場合に、前記減圧弁を作動させ、前記第2の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【0012】
本発明の第6の態様は、第4又は5の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記第2の燃料噴射弁から一度に噴射させる燃料噴射量が少ないほど前記減圧弁による減圧量を増加させることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【発明の効果】
【0013】
本発明のエンジンの燃料噴射装置によれば、エンジンの運転状態に応じて、第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁から吸気通路に対して燃料を適切に噴射することで、燃料の霧化を促進することができ、混合気を最適な状態で筒内(燃焼室)に供給することが可能となる。したがって、エンジンの運転状態に拘わらず、各筒内での燃焼性能を向上させて燃費及び排ガス性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を含むエンジンの概略構成を示す図である。
図2】本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を含むエンジンの概略構成を示す図である。
図3】エンジンの運転領域を規定するマップの一例を示す図である。
図4】各運転領域における燃料噴射タイミングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1及び図2に示すエンジン10は、吸気管噴射型(Multi Point Injection)の多気筒エンジン、例えば、直列4気筒の4ストロークエンジンであり、エンジン本体11には、4つの気筒12が並設されている。各気筒(燃焼室)12には、それぞれ点火プラグ13が配されると共に、吸気ポート14及び排気ポート15が設けられている。吸気ポート14は、吸気弁16によって開閉可能に構成されている。同様に、排気ポート15は、排気弁17によって開閉可能に構成されている。
【0017】
また図示は省略するが、エンジン本体11に装着されるカムシャフトには、吸気弁16及び排気弁17の開閉タイミングを可変させる可変バルブタイミング機構(VVT機構)が設けられている。この可変バルブタイミング機構は、カムのクランクシャフトに対する回転位相を変更(進角或いは遅角)することで、吸気弁16を開く時期である吸気開時期と排気弁17を閉じる時期である排気閉時期を変更する。なお可変バルブタイミング機構は、公知のものを適用すればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。また、この可変バルブタイミング機構は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【0018】
そしてエンジン本体11は、吸気ポート14に接続され吸気通路を形成する吸気マニホールド18と、排気ポート15に接続される排気マニホールド19とを備えている。
【0019】
吸気マニホールド18には、吸気通路内に燃料を噴射する第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21が、各気筒12に対応してそれぞれ設けられている。より詳細には、吸気マニホールド18は、各吸気ポート14に接続される複数本(本実施形態では4本)の枝流路部18aと、これら複数の枝流路部18aが連通する連通流路部18bと、を備えている。そして第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21は、吸気マニホールド18の各枝流路部18aにそれぞれ設けられている。
【0020】
なお各気筒に対応する2つの吸気ポートを備える4バルブ式のエンジンの場合、第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁は、これら2つの吸気ポートに対して燃料を噴射するように設けられていてもよいし、各吸気ポートのそれぞれに対応して複数組(2組)設けられていてもよい。
【0021】
第1の燃料噴射弁20は、枝流路部18aの吸気ポート14近傍(燃焼室12近傍)に配置されている。一方、第2の燃料噴射弁21は、枝流路部18aの連通流路部18b側に配置されている。つまり第2の燃料噴射弁21は第1の燃料噴射弁20よりも燃焼室12から遠い位置(吸気通路の上流側)に配置されている。
【0022】
第1の燃料噴射弁20のそれぞれは、第1のデリバリパイプ22に取り付けられている。第1のデリバリパイプ22は、燃料配管(燃料通路)23によって燃料タンク24に接続されている。燃料配管23の途中には、例えば、電動式のポンプである燃料ポンプ25が設けられている。燃料タンク24内の燃料は、この燃料ポンプ25によって汲み上げられ、燃料配管23を介して第1のデリバリパイプ22に供給される。そして第1のデリバリパイプ22に供給された燃料が第1の燃料噴射弁20のそれぞれに分配される。なお本実施形態では、燃料ポンプ25が燃料タンク24の外部に設けられているが、燃料ポンプ25は燃料タンク24の内部に設けられていてもよい。
【0023】
また本実施形態では、燃料ポンプ25によって第1のデリバリパイプ22に供給される燃料の圧力が、例えば、750KPa程度となるようにしている。この燃料の圧力は、エンジン10の運転状態に拘わらず一定としてもよいし、エンジン10の運転状態に応じて変化させるようにしてもよい。
【0024】
さらに、第1のデリバリパイプ22の下流側には、第2の燃料噴射弁21のそれぞれが取り付けられた第2のデリバリパイプ26が接続配管27を介して接続されている。接続配管27には、第1のデリバリパイプ22から供給される燃料の圧力を所定圧力まで減少させる電子制御弁からなる減圧弁28が設けられている。この減圧弁28は、通路圧損を制御することで燃料の圧力を調整するものであり、通過する燃料の流量減少に伴って燃料の圧力が低下する。なお減圧弁28は、既存のものを採用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。
【0025】
第1のデリバリパイプ22から接続配管27に供給された燃料は、詳しくは後述するが必要に応じて減圧弁28によって所定圧力まで減圧される。そして減圧された燃料が、第2のデリバリパイプ26に供給され、この第2のデリバリパイプ26から第2の燃料噴射弁21のそれぞれに分配される。
【0026】
ここで、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21は、何れも、いわゆるソレノイドインジェクタであるが、第2の燃料噴射弁21は、単位時間(所定パルス幅)あたりに噴射できる最大燃料噴射量が第1の燃料噴射弁20よりも少なくなっている。具体的には、第2の燃料噴射弁21のノズル穴の直径(噴孔径)は、第1の燃料噴射弁20の噴孔径よりも小さくなっている。換言すれば、第1の燃料噴射弁20は、単位時間あたりに噴射できる最大燃料噴射量が第2の燃料噴射弁20よりも多くなっている。具体的には、第1の燃料噴射弁20のノズル穴の直径(噴孔径)は、第2の燃料噴射弁21の噴孔径よりも大きくなっている。第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21をこのような構成とすることで、燃料の霧化を促進することができ、エンジン10の各運転状態に応じて燃焼性能を高めることができる。
【0027】
また本実施形態では、第1の燃料噴射弁20のノズルの先端が第2の燃料噴射弁21よりも長くなっている。これにより、第1の燃料噴射弁20から燃料を噴射した際に、噴霧の長さが短くなり易く、吸気弁16への燃料の付着が抑えられる。なお第1の燃料噴射弁20と第2の燃料噴射弁21の噴孔数が異なる場合、各燃料噴射弁のノズル穴の直径を、噴孔数に応じて適宜設定する必要がある。
【0028】
また第2のデリバリパイプ26の下流側には、燃圧調整弁(レギュレータ)29を介してリターン配管(リターン通路)30の一端が接続されている。リターン配管30の他端側は、燃料タンク24に接続されている。燃圧調整弁29は、第2のデリバリパイプ26内の燃料圧力を略一定に保つためのものであり、第2のデリバリパイプ26内の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると機械的に開弁するように構成されている。
【0029】
また吸気マニホールド18に接続された吸気管31には、図1に示すように、スロットルバルブ32が設けられており、併せてスロットルバルブ32の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ(TPS)33が設けられている。さらに、スロットルバルブ32の上流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ34が設けられている。また排気マニホールド19に接続された排気管35には、排気浄化用触媒である三元触媒36が介装されている。三元触媒36の出口側には、触媒通過後の排ガスのO濃度を検出するOセンサ37が設けられており、三元触媒36の入口側には、触媒通過前の排ガスの空燃比(排気空燃比)を検出するリニア空燃比センサ38が設けられている。
【0030】
このような構成のエンジン10は、電子制御ユニット(ECU)40によって制御される。ECU40は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類で構成されている。そして、ECU40が、各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン10の総合的な制御を行っている。ECU40には、例えば、上述したスロットルポジションセンサ(TPS)33、エアフローセンサ34、Oセンサ37やリニア空燃比センサ38の他、クランク角センサやアクセルポジションセンサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報に基づいて、各種制御を実行する。
【0031】
またECU40は、本願発明に係る燃料噴射装置としても機能し、各種センサ類からの情報に基づいて、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から噴射される燃料噴射量を適宜制御する。具体的には、ECU40は、エンジン10の燃料噴射制御装置としての燃料制御部50を備える。燃料制御部50は、運転状態検出手段51と、燃料噴射制御手段52と、を備えている。
【0032】
運転状態検出手段51は、上述した各種センサ類からの情報、例えば、エンジン10の負荷、回転数(回転速度)の変化等に基づいてエンジン10の運転状態を検出する。本実施形態では、運転状態検出手段51は、例えば、所定の運転領域マップ等を参照し、エンジン10の運転状態が何れの運転領域にあるかを判定する。
【0033】
運転領域マップは、図3に示すように、エンジン10の回転数と負荷とに基づいて予め設定され、ECU40によって記憶されている。この例では、エンジン10の運転状態として、第1〜第4の運転領域D1〜D4が設定されている。運転状態検出手段51は、エンジン10の運転状態がこれら第1〜第4の運転領域D1〜D4のうちの何れに相当するかを判定する。
【0034】
燃料噴射制御手段52は、エンジン10の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段51の検出結果に基づいて燃料噴射モードを選択し、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から噴射する燃料量を適宜制御する。本実施形態では、燃料噴射制御手段52は、エンジン10の運転状態が第1の運転領域D1である場合、第2の燃料噴射弁21のみから燃料を噴射させるモード(以下、「第1の噴射モード」という)を選択実行する。またエンジン10の運転状態が第2の運転領域D2或いは第4の運転領域D4である場合、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から燃料を噴射させるモード(以下、「第2の噴射モード」という)を選択実行する。また、エンジン10の運転状態が第3の運転領域D3である場合、第1の燃料噴射弁20のみから燃料を噴射させるモード(以下、「第3の噴射モード」という)を選択実行する。
【0035】
また燃料噴射制御手段52は、エンジン10の運転状態が第2の運転領域D2又は第4の運転領域D4である場合、第2の噴射モードを選択実行し、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から燃料を噴射させるが、これら第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から燃料を噴射するタイミング(噴射開始時期)を第2の運転領域D2と第4の運転領域D4とで適宜変更している。
【0036】
図4は、各運転領域における第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21から燃料を噴射するタイミングの一例を示す図である。上述のようにエンジン10の運転状態が第1の運転領域D1である場合、第1の噴射モードが選択実行される。そして第1の運転領域D1における第2の燃料噴射弁21による燃料噴射のタイミングは、図4(a)に示すように、輸送遅れを加味して排気行程の1段噴射に設定されている。
【0037】
ここで、第1の運転領域D1では、VVT機構によりバルブオーバーラップを比較的大きく取り、いわゆる内部EGRを大きくしている。このため、排気側から吸気側への噴き戻しがあり、それに伴い、筒内(燃焼室)12に流入する吸気量が減少する場合がある。このため、第1の燃料噴射弁20から燃料を噴射させると、噴霧が吸気に乗ることができず、燃料が適切に筒内(燃焼室)12まで運ばれない虞がある。しかしながら、第2の燃料噴射弁21から上記タイミングで燃料を噴射することで、噴霧を吸気によって筒内(燃焼室)12まで適切に運び込むことができる。
【0038】
第2の運転領域D2及び第4の運転領域D4では、第2の噴射モードが選択実行される。第2の運転領域D2における第2の燃料噴射弁21による燃料噴射のタイミングは、図4(b)に示すように、第1の運転領域D1の場合と同様に輸送遅れを加味して排気行程の1段噴射に設定されている。一方、第1の燃料噴射弁20による燃料噴射のタイミングは、吸気行程での2段噴射に設定されている。この例では、1段目の噴射(主噴射)は吸気弁16のリフトが高い状態、つまり吸気ポート14が大きく開いているタイミングに設定され、2段目の噴射は吸気弁16が閉じられるタイミング、つまり吸気行程の終了直前に設定されている。
【0039】
第2の運転領域D2は、スロットル開度は比較的大きいが、吸気の流速はさほど上がっていない領域である。このため、第2の燃料噴射弁21から上記タイミングで燃料を噴射することで、燃料は十分に気化された状態で筒内(燃焼室)12に供給される。さらに第1の燃料噴射弁20からも燃料を噴射することで、燃料量不足も抑制することができる。また第2の運転領域D2は、例えば、第4の運転領域D4と比べて流量を要さないので、2段噴射とすることで、噴霧貫徹力(噴霧長)を低減し、吸気ポート14への燃料の付着量を低減することができる。なお第1の燃料噴射弁20による燃料噴射は、必ずしも2段噴射でなくてもよく、もちろん1段噴射としてもよい。
【0040】
第4の運転領域D4における第2の燃料噴射弁21による燃料噴射のタイミングは、図4(c)に示すように、排気行程での1段噴射に設定され、第1の燃料噴射弁20による燃料噴射のタイミングは、吸気行程での1段噴射に設定されている。第4の運転領域D4は、負荷が最大となる領域を含むため、最大流量が要求される。このため、途中間隔を設けた2段噴射とせずに1段噴射とし、吸気弁16の開弁時は燃料を極力吹き続けるようにしている。
【0041】
またエンジン10の運転状態が第3の運転領域D3である場合、第3の噴射モードが選択実行される。そして第3の運転領域D3における第1の燃料噴射弁20による燃料噴射のタイミングは、図4(d)に示すように、吸気行程での1段噴射に設定されている。
【0042】
第3の運転領域D3では、VVT機構によりバルブオーバーラップを比較的大きく取り、吸気が筒内(燃焼室)12内に十分に供給されるようにしている。このため、吸気行程で第1の燃料噴射弁20から燃料を噴射している。詳しくは、第1の燃料噴射弁20から噴射される燃料の圧力は、比較的高い(従来のエンジンよりも高い)ため、単位時間当たりの噴射量は比較的多い(従来のエンジンよりも多い)。このため、噴射期間を比較的短くし、吸気弁16のリフトが高いタイミングで噴射するようにしている。これにより、吸気弁16への燃料の付着を低減して、筒内(燃焼室)12内への燃料の直入率を高めることができ、それに伴いノッキングの発生を抑制することができる。
【0043】
このようにエンジン10の運転状態が何れの運転領域であるかによって、噴射モードを適宜選択実行すると共に、第1の燃料噴射弁20及び第2の燃料噴射弁21による燃料噴射のタイミングを適宜設定することで、燃料の霧化を促進することができ、混合気を最適な状態で筒内(燃焼室)12に供給することができる。したがって、エンジン10の運転状態に拘わらず、各気筒12内での燃焼性能を向上させて燃費及び排ガス性能を向上させることができる。
【0044】
さらに本実施形態では、燃料噴射制御手段52は、エンジン10の運転状態が低負荷低回転領域である場合には、減圧弁28の開度を制御することで第2のデリバリパイプ26を介して各第2の燃料噴射弁21に供給される燃料の圧力を所定の第1の圧力まで減圧させる。
【0045】
ここで、低回転低負荷運転領域とは、エンジン10の回転数が所定の第1の回転数n1以下で且つ第1の負荷P1以下の運転領域である。例えば、図3のマップでは、第1の運転領域D1及び第2の運転領域D2が低回転低負荷運転領域に相当する。なお第3の運転領域D3及び第4の運転領域D4は、エンジン10の回転数が所定の第1の回転数n1よりも高回転側で且つ第1の負荷P1よりも高負荷側である高回転高負荷運転領域に相当する。言い換えれば、上記低回転低負荷領域が2つの運転領域(第1の運転領域D1及び第2の運転領域D2)に切り分けられ、高回転高負荷領域が2つの運転領域(第3の運転領域D3及び第4の運転領域D4)に切り分けられている。
【0046】
つまり本実施形態では、燃料噴射制御手段52は、エンジン10の運転状態が第1の運転領域D1又は第2の運転領域D2である場合には、減圧弁28の開度を制御することで第2のデリバリパイプ26を介して各第2の燃料噴射弁21に供給される燃料の圧力を所定の第1の圧力(例えば、300KPa程度)まで減圧させる。
【0047】
なお本実施形態では、第1の運転領域D1又は第2の運転領域D2の何れの場合も、燃料の圧力を第1の圧力まで低下させるようにしているが、第1の運転領域D1と第2の運転領域D2とで、減圧量を変化させるようにしてもよい。具体的には、第2の燃料噴射弁21から噴射させる燃料量が少ない運転領域ほど、減圧量を増加させるようにしてもよい。
【0048】
このようにエンジン10の運転状態が低回転低負荷領域(第1の運転領域D1又は第2の運転領域D2)である場合に、第2の燃料噴射弁21に供給される燃料の圧力を減圧させることで、マニホールドへの燃料付着量を抑制し、燃料を適切に吸気と混合させて各気筒12での燃焼性能をさらに向上することができる。
【0049】
詳しくは、エンジン10の運転状態が、低回転低負荷運転領域(第1の運転領域D1又は第2の運転領域D2)である場合、空気流量が比較的少ない。このため、燃焼室12から遠い位置に配置されている第2の燃料噴射弁21から燃料を噴射した場合でも、燃料と吸気との混合が不十分となる虞がある。その結果、燃焼性能(燃焼効率)が悪化し、燃費が低下したり、排ガスに悪影響を及ぼしたりする虞がある。しかしながら、エンジン10の運転状態が、低回転低負荷運転領域(第1の運転領域D1又は第2の運転領域D2)である場合に、第2の燃料噴射弁21に供給される燃料の圧力が減圧されていることで、エンジン10の運転状態に適した少量の燃料を噴射し且つ噴霧の貫徹力を低減しマニホールドへの燃料付着量を低減することができる。したがって、燃料と吸気とをより適切に混合することができる。
【0050】
一方で、第2の運転領域D2において第1の燃料噴射弁20から噴射される燃料の圧力は、従来のエンジンよりも高く設定されるため、単位時間当たりの噴射量は比較的多い。このため、噴射期間を比較的短くし、吸気弁16のリフトが高い間に所望量の燃料を噴射することができる。これにより、吸気弁16への燃料の付着を低減して、筒内(燃焼室)12内への燃料の直入率を高めることができる。
【0051】
なお本実施形態では、エンジン10の運転状態が第3の運転状態D3及び第4の運転領域D4である場合は、減圧弁28による燃料の減圧は行っていないが、必要に応じて適宜実行するようにしてもよい。
【0052】
またエンジン10の運転状態が同一の運転領域にある場合であっても、第2の燃料噴射弁21から一度に噴射される燃料噴射量は適宜変更される場合がある。このようにエンジン10の運転状態に応じて燃料噴射量が変更される場合には、燃料噴射制御手段52は、燃料噴射量の変更に応じて減圧弁28による減圧量を調整するようにしてもよい。具体的には、第2の燃料噴射弁21から一度に噴射される燃料噴射量が少ないほど減圧弁28による減圧量を増加させるようにしてもよい。これにより、燃料をより適切に吸気と混合させて、各気筒12での燃焼性能を向上させることができる。
【0053】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【0054】
例えば、上述の実施形態では、4気筒のエンジンを例示して本発明を説明したが、本発明の燃料噴射装置は、例えば、3気筒や6気筒のエンジンにも適用することができるものである。
【符号の説明】
【0055】
10 エンジン
11 エンジン本体
12 気筒(燃焼室)
13 点火プラグ
14 吸気ポート
15 排気ポート
16 吸気弁
17 排気弁
18 吸気マニホールド
18a 枝流路部(吸気通路)
18b 連通流路部
19 排気マニホールド
20 第1の燃料噴射弁
21 第2の燃料噴射弁
22 第1のデリバリパイプ
23 燃料配管
24 燃料タンク
25 フィードポンプ
26 第2のデリバリパイプ
27 接続配管
28 減圧弁
29 燃圧調整弁
30 リターン配管
31 吸気管
32 スロットルバルブ
33 スロットルポジションセンサ(TPS)
34 エアフローセンサ
35 排気管
36 三元触媒
37 Oセンサ
38 リニア空燃比センサ
50 燃料制御部
51 運転状態検出手段
52 燃料噴射制御手段
図1
図2
図3
図4