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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】P2024176929
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】燃料噴射システム
(51)【国際特許分類】
F02D 41/34 20060101AFI20241212BHJP
F02D 41/04 20060101ALI20241212BHJP
F02B 23/10 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
F02D41/34 100
F02D41/04
F02B23/10 D
F02B23/10 J
F02B23/10 310A
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023095818
(22)【出願日】2023-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000002082
【氏名又は名称】スズキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼▲柳▼ 泰正
【テーマコード（参考）】
3G023
3G301
【Ｆターム（参考）】
3G023AA01
3G023AB01
3G023AC05
3G301HA01
3G301JA01
3G301JA02
3G301JA21
3G301LB01
3G301MA11
3G301MA18
3G301PA01Z
3G301PA11Z
3G301PE01Z
3G301PE03Z
(57)【要約】
【課題】吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することを目的とする。
【解決手段】本発明の燃料噴射システムは、バルブヘッド４２およびバルブステム４３を有し、開弁することにより吸気ポート２０からシリンダ部１２内に吸気を取り込む吸気バルブ４０ａ、４０ｂと、吸気ポート２０に配置され、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタ５２と、吸気ポート２０のうち上流側インジェクタ５２より下流に配置され、バルブヘッド４２よりもバルブステム４３側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタ５１と、を備える。上流側インジェクタ５２は、エンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に、燃料を噴射することにより、吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することができる。
【選択図】図４
【解決手段】本発明の燃料噴射システムは、バルブヘッド４２およびバルブステム４３を有し、開弁することにより吸気ポート２０からシリンダ部１２内に吸気を取り込む吸気バルブ４０ａ、４０ｂと、吸気ポート２０に配置され、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタ５２と、吸気ポート２０のうち上流側インジェクタ５２より下流に配置され、バルブヘッド４２よりもバルブステム４３側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタ５１と、を備える。上流側インジェクタ５２は、エンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に、燃料を噴射することにより、吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することができる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バルブヘッドおよびバルブステムを有し、開弁することにより吸気ポートからシリンダ部内に吸気を取り込む吸気バルブと、
前記吸気ポートに配置され、前記吸気バルブの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタと、
前記吸気ポートのうち前記上流側インジェクタより下流に配置され、前記バルブヘッドよりも前記バルブステム側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタと、を備えるエンジンの燃料噴射システムであって、
前記上流側インジェクタは、
前記エンジンの圧縮行程であって、かつ前記吸気バルブが閉弁する前に、燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射システム。
前記吸気ポートに配置され、前記吸気バルブの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタと、
前記吸気ポートのうち前記上流側インジェクタより下流に配置され、前記バルブヘッドよりも前記バルブステム側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタと、を備えるエンジンの燃料噴射システムであって、
前記上流側インジェクタは、
前記エンジンの圧縮行程であって、かつ前記吸気バルブが閉弁する前に、燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項2】
前記上流側インジェクタは、
エンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合に、燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
エンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合に、燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項3】
前記下流側インジェクタは、
前記バルブステムを避ける方向に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射システム。
前記バルブステムを避ける方向に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料噴射システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来からエンジンに燃料を供給するために、開弁することで燃料を噴射するインジェクタが用いられている。特許文献１には、気筒に連通する各吸気ポートの上下に、計２基のインジェクタが設置されるエンジンが開示されている。特許文献１のエンジンでは、上方のインジェクタは先端部のノズルが斜め下方を向く姿勢に配置され、下方のインジェクタは先端部のノズルが水平方向を向く姿勢に配置される。上方のインジェクタは吸気バルブが開弁している吸気行程中に燃料を噴射する。一方、下方のインジェクタは吸気バルブが閉弁している排気行程中に燃料を噴射することにより、燃料が吸気バルブの弁体に当たって熱せられ気化されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２３－４９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１のエンジンにおいて排気行程中に下方のインジェクタから燃料を噴射させてもタンブル流を発生させることは困難である。また、圧縮行程中の吸気バルブが開いているタイミングでは吸気が逆流してしまうことがあるが、特許文献１のエンジンでは、吸気の逆流を防止する方法について開示されていない。特に、エンジン負荷率が大きい場合には逆流が顕著となり、吸入効率が低下してしまうことから何らかの対応が求められる。
【0005】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、バルブヘッドおよびバルブステムを有し、開弁することにより吸気ポートからシリンダ部内に吸気を取り込む吸気バルブと、前記吸気ポートに配置され、前記吸気バルブの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタと、前記吸気ポートのうち前記上流側インジェクタより下流に配置され、前記バルブヘッドよりも前記バルブステム側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタと、を備えるエンジンの燃料噴射システムであって、前記上流側インジェクタは、前記エンジンの圧縮行程であって、かつ前記吸気バルブが閉弁する前に、燃料を噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】エンジンの一部の構成の一例を示す図である。
【図2】シリンダ部内の吸気の流れを可視化した図である。
【図3】吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程を説明するための図である。
【図4】上流側インジェクタが燃料を噴射する期間を説明するための図である。
【図5】燃料噴射システムの構成の一例を示す図である。
【図6】燃料噴射システムの制御装置による処理を示すフローチャートである。
【図7】エンジン負荷率に応じて使用するインジェクタを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明に係る実施形態は、バルブヘッド４２およびバルブステム４３を有し、開弁することにより吸気ポート２０からシリンダ部１２内に吸気を取り込む吸気バルブ４０ａ、４０ｂと、吸気ポート２０に配置され、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの中心方向に向けて燃料を噴射する上流側インジェクタ５２と、吸気ポート２０のうち上流側インジェクタ５２より下流に配置され、バルブヘッド４２よりもバルブステム４３側の方向に向けて燃料を噴射する下流側インジェクタ５１と、を備える。上流側インジェクタ５２は、エンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に、燃料を噴射する。したがって、吸気の逆流を抑制しながら、タンブル流を適切に強化することができる。
【実施例0010】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
図１は、実施例に係る、車両に搭載されるエンジン１０の一部の構成の一例を示す図である。図１（ａ）はエンジン１０をシリンダ軸Ｃｙに対して直交する方向から見た図（クランク軸Ｃｒに沿って見た図）である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ｉ方向であって、エンジン１０をシリンダ軸Ｃｙに沿って見た図（クランク軸Ｃｒに対して直交する方向から見た図）である。ここでは、説明を容易にするために、エンジン１０のシリンダ軸Ｃｙに沿った方向のうち吸気バルブおよび排気バルブが配置される側を上、吸気バルブおよび排気バルブのうち吸気バルブが配置される側を前、クランク軸Ｃｒに沿った方向のうち一方側を左として説明する。ただし、エンジン１０は、車両に対してシリンダ軸Ｃｙが鉛直方向に沿うように搭載する場合に限られず、シリンダ軸Ｃｙが水平方向に沿うように搭載してもよく、鉛直方向および水平方向の何れにも傾斜する方向に搭載してもよい。
図１は、実施例に係る、車両に搭載されるエンジン１０の一部の構成の一例を示す図である。図１（ａ）はエンジン１０をシリンダ軸Ｃｙに対して直交する方向から見た図（クランク軸Ｃｒに沿って見た図）である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ｉ方向であって、エンジン１０をシリンダ軸Ｃｙに沿って見た図（クランク軸Ｃｒに対して直交する方向から見た図）である。ここでは、説明を容易にするために、エンジン１０のシリンダ軸Ｃｙに沿った方向のうち吸気バルブおよび排気バルブが配置される側を上、吸気バルブおよび排気バルブのうち吸気バルブが配置される側を前、クランク軸Ｃｒに沿った方向のうち一方側を左として説明する。ただし、エンジン１０は、車両に対してシリンダ軸Ｃｙが鉛直方向に沿うように搭載する場合に限られず、シリンダ軸Ｃｙが水平方向に沿うように搭載してもよく、鉛直方向および水平方向の何れにも傾斜する方向に搭載してもよい。
【0011】
エンジン１０は、車両の駆動源であり、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルエンジンである。本実施例のエンジン１０は、複数気筒であって、燃焼行程で燃焼させる燃料としてＣＮＧ（圧縮天然ガス）を用いるものとする。
エンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１４とを備える。
エンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１４とを備える。
【0012】
シリンダブロック１１は、クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースと、シリンダ部１２とが一体で構成される。シリンダ部１２は、内部にピストン１３がシリンダ軸Ｃｙに沿って往復運動可能に配設される。ここで、シリンダ軸Ｃｙは、シリンダ部１２の中心軸線をいうものとする。図１（ａ）、（ｂ）ではシリンダ軸Ｃｙを一点鎖線で示している。ピストン１３とクランクシャフトとはコネクティングロッドを介して接続され、ピストン１３が往復運動することにより、コネクティングロッドを介してクランクシャフトがクランク軸Ｃｒ回りに回転する。クランク軸Ｃｒは、クランクシャフトの中心軸線をいうものとする。図１（ｂ）ではクランク軸Ｃｒを一点鎖線で示している。
【0013】
シリンダヘッド１４は、シリンダブロック１１の上端に結合される。シリンダヘッド１４がシリンダブロック１１と結合されることで内部に燃焼室１５が形成される。シリンダヘッド１４には点火プラグ１６が先端を燃焼室１５内に配置される態様で配設される。
【0014】
また、シリンダヘッド１４には、シリンダ部１２内（燃焼室１５）と連通する吸気ポート２０が形成される。吸気ポート２０は、吸気管を経由して取り込まれた吸気をシリンダ部１２内に導く。図１（ａ）に示すように、吸気ポート２０は、燃焼室１５の前斜め上側から燃焼室１５に向かって延出する。また、図１（ｂ）に示すように、本実施例の吸気ポート２０は、吸気の入口となる吸気入口部２１と、吸気の燃焼室１５側の出口となる第１吸気出口部２２ａおよび第２吸気出口部２２ｂと、吸気通路部２３とを有する。第１吸気出口部２２ａと第２吸気出口部２２ｂは、燃焼室１５のうち前側に偏倚した位置で左右方向に離れて開口する。
吸気通路部２３は、主吸気通路２４と、主吸気通路２４から分岐部を経て右側に分岐する第１分岐吸気通路２６ａと、主吸気通路２４から分岐部を経て左側に分岐する第２分岐吸気通路２６ｂとを有する。主吸気通路２４は、吸気入口部２１から連通する通路である。一方、第１分岐吸気通路２６ａは第１吸気出口部２２ａに連通する通路であり、第２分岐吸気通路２６ｂは第２吸気出口部２２ｂに連通する通路である。第１分岐吸気通路２６ａと第２分岐吸気通路２６ｂとは、左右方向に離れて互いに略平行に延出する。
吸気通路部２３は、主吸気通路２４と、主吸気通路２４から分岐部を経て右側に分岐する第１分岐吸気通路２６ａと、主吸気通路２４から分岐部を経て左側に分岐する第２分岐吸気通路２６ｂとを有する。主吸気通路２４は、吸気入口部２１から連通する通路である。一方、第１分岐吸気通路２６ａは第１吸気出口部２２ａに連通する通路であり、第２分岐吸気通路２６ｂは第２吸気出口部２２ｂに連通する通路である。第１分岐吸気通路２６ａと第２分岐吸気通路２６ｂとは、左右方向に離れて互いに略平行に延出する。
【0015】
また、シリンダヘッド１４には、シリンダ部１２内（燃焼室１５）と連通する排気ポート３０が形成される。排気ポート３０は、燃焼室１５で燃焼された排気ガスを排気管に導く。排気ポート３０は、燃焼室１５から後斜め上側に向かって延出しつつ左右方向の一方側（ここでは右側）に向かって湾曲する。また、図１（ｂ）に示すように、本実施例の排気ポート３０は、排気ガスの入口となる第１排気入口部３１ａおよび第２排気入口部３１ｂと、排気の出口となる排気出口部３２と、排気通路部３３とを有する。第１排気入口部３１ａと第２排気入口部３１ｂは、燃焼室１５のうち後側に偏倚した位置で左右方向に離れて開口する。
排気通路部３３は、第１排気入口部３１ａから連通する第１分岐排気通路３４ａと、第２排気入口部３１ｂから連通する第２分岐排気通路３４ｂと、第１分岐排気通路３４ａおよび第２分岐排気通路３４ｂが合流部を経て合流する主排気通路３６とを有する。第１分岐排気通路３４ａと第２分岐排気通路３４ｂとは、左右方向に離れて互いに略平行に延出する。一方、主排気通路３６は、排気出口部３２に連通する通路である。
排気通路部３３は、第１排気入口部３１ａから連通する第１分岐排気通路３４ａと、第２排気入口部３１ｂから連通する第２分岐排気通路３４ｂと、第１分岐排気通路３４ａおよび第２分岐排気通路３４ｂが合流部を経て合流する主排気通路３６とを有する。第１分岐排気通路３４ａと第２分岐排気通路３４ｂとは、左右方向に離れて互いに略平行に延出する。一方、主排気通路３６は、排気出口部３２に連通する通路である。
【0016】
吸気ポート２０には開弁することにより吸気ポート２０からシリンダ部１２内（燃焼室１５）に吸気を取り込む吸気バルブが配設される。一方、排気ポート３０には開弁することによりシリンダ部１２から排気ポート３０に排気ガスを排出する排気バルブが配設される。
本実施例のシリンダヘッド１４は、第１吸気出口部２２ａに対応する吸気バルブ４０ａと、第２吸気出口部２２ｂに対応する吸気バルブ４０ｂとを有する。また、本実施例のシリンダヘッド１４は、第１排気入口部３１ａに対応する排気バルブ４１ａと、第２排気入口部３１ｂに対応する排気バルブ４１ｂとを有する。本実施例の吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂとは、挟み角度αが略２０°～４０°、より具体的には略２５°～３５°になるように配置される。
本実施例のシリンダヘッド１４は、第１吸気出口部２２ａに対応する吸気バルブ４０ａと、第２吸気出口部２２ｂに対応する吸気バルブ４０ｂとを有する。また、本実施例のシリンダヘッド１４は、第１排気入口部３１ａに対応する排気バルブ４１ａと、第２排気入口部３１ｂに対応する排気バルブ４１ｂとを有する。本実施例の吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂとは、挟み角度αが略２０°～４０°、より具体的には略２５°～３５°になるように配置される。
【0017】
吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、それぞれ傘状のバルブヘッド４２と、軸状のバルブステム４３とを有する。吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、それぞれバルブヘッド４２が燃焼室１５側に位置し、バルブステム４３が燃焼室１５から離れた側になるように配置される。吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、バルブステム４３がシリンダヘッド１４によって案内されることによりバルブステム４３の軸方向に沿って摺動可能である。
吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、それぞれバルブステム４３を囲むように配設されたバルブスプリングによって常に、バルブヘッド４２がそれぞれ第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂに当接する方向に付勢されている。バルブヘッド４２がそれぞれ第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂに当接することにより、吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂが閉弁する。
吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、それぞれバルブステム４３を囲むように配設されたバルブスプリングによって常に、バルブヘッド４２がそれぞれ第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂに当接する方向に付勢されている。バルブヘッド４２がそれぞれ第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂに当接することにより、吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂが閉弁する。
【0018】
一方、吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、シリンダヘッド１４に回転可能に支持された吸気カムと排気カムによってバルブスプリングの付勢に抗して押圧される。吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂは、バルブヘッド４２がシリンダ部１２の中心に向かって摺動することによって、バルブヘッド４２が第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂから一時的に離れる。バルブヘッド４２がそれぞれ第１吸気出口部２２ａ、第２吸気出口部２２ｂおよび第１排気入口部３１ａ、第２排気入口部３１ｂから離れることにより、吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂが開弁する。図１（ａ）では、吸気バルブ４０ａ、４０ｂが開弁し、排気バルブ４１ｂ、４１ｂが閉弁している状態を示している。
【0019】
吸気カムと排気カムは、カムチェーンを介してクランクシャフトに接続されており、クランクシャフトの回転と連動して回転する。吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂとは、吸気カムと排気カムによって、エンジン１０の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程における開弁と閉弁とのタイミングが制御される。
【0020】
また、エンジン１０は、下流側インジェクタ５１と、上流側インジェクタ５２とを備える。
まず、下流側インジェクタ５１について説明する。
下流側インジェクタ５１は、軸状であって、先端から燃料を噴射する。下流側インジェクタ５１は、シリンダヘッド１４に配設されており、吸気ポート２０のうち上流側インジェクタ５２よりも下流側に位置する。具体的には、下流側インジェクタ５１は、吸気ポート２０の分岐部に近接しており、吸気通路部２３の内周面のうち下側の面から噴射口が露出するように位置する。
また、本実施例の下流側インジェクタ５１は、左右方向に離れて２つの噴射口を有している。２つの噴射口のうち、左右方向の一方側（ここでは右側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ａ側に向かうように、すなわち第１吸気出口部２２ａ側に向かうように方向が設定されている。一方、左右方向の他方側（ここでは左側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ｂ側に向かうように、すなわち第２吸気出口部２２ｂ側に向かうように設定されている。
まず、下流側インジェクタ５１について説明する。
下流側インジェクタ５１は、軸状であって、先端から燃料を噴射する。下流側インジェクタ５１は、シリンダヘッド１４に配設されており、吸気ポート２０のうち上流側インジェクタ５２よりも下流側に位置する。具体的には、下流側インジェクタ５１は、吸気ポート２０の分岐部に近接しており、吸気通路部２３の内周面のうち下側の面から噴射口が露出するように位置する。
また、本実施例の下流側インジェクタ５１は、左右方向に離れて２つの噴射口を有している。２つの噴射口のうち、左右方向の一方側（ここでは右側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ａ側に向かうように、すなわち第１吸気出口部２２ａ側に向かうように方向が設定されている。一方、左右方向の他方側（ここでは左側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ｂ側に向かうように、すなわち第２吸気出口部２２ｂ側に向かうように設定されている。
【0021】
下流側インジェクタ５１は、主にタンブル流を強化できるように配置および噴射方向が設定されている。ここで、タンブル流とは、シリンダ部１２内に発生させる渦状の空気の流れであり、回転軸がシリンダ軸Ｃｙに対して直交する方向の流れをいう。タンブル流を発生させることにより、シリンダ部１２内で吸気と燃料との混合を促進させることができる。
まず、下流側インジェクタ５１は、燃料の噴射方向が水平に近い角度（ピストン１３の頂面と平行に近い角度）になるように設定される。そのために、下流側インジェクタ５１は、インジェクタ本体の軸線が上流側インジェクタ５２のインジェクタ本体の軸線よりも水平に近い角度になるように配置される。下流側インジェクタ５１は、噴射口から円錐状に広がるように燃料を噴射する。ここで、円錐状の中心（二点鎖線Ａ１を参照）を、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向とする。
まず、下流側インジェクタ５１は、燃料の噴射方向が水平に近い角度（ピストン１３の頂面と平行に近い角度）になるように設定される。そのために、下流側インジェクタ５１は、インジェクタ本体の軸線が上流側インジェクタ５２のインジェクタ本体の軸線よりも水平に近い角度になるように配置される。下流側インジェクタ５１は、噴射口から円錐状に広がるように燃料を噴射する。ここで、円錐状の中心（二点鎖線Ａ１を参照）を、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向とする。
【0022】
図１（ａ）に示すように、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２を避けて、バルブヘッド４２の上側（バルブステム４３側）を通るように設定される。したがって、下流側インジェクタ５１により噴射された燃料は、第１吸気出口部２２ａとバルブヘッド４２の間および第２吸気出口部２２ｂとバルブヘッド４２の間を通ってシリンダ部１２内に流入する。また、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向は、排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブヘッド４２の下側を通過するように設定される。ここでは、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向と、排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブヘッド４２のうちシリンダ部１２と対向する面（下面）とが平行になるように設定されている。なお、バルブヘッド４２のうちシリンダ部１２と対向する面に凹状の湾曲面が形成されている場合には、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向と、湾曲面以外の平坦な面とが平行になっている。換言すると、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向が、排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブステム４３の軸方向に対して直交する方向になるようになるように設定されている。
【0023】
また、図１（ｂ）に示すように、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向は、吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブステム４３に噴射した燃料が当たるのを避けるように、バルブステム４３の左側または右側に向けて設定されている。具体的には、下流側インジェクタ５１から吸気バルブ４０ａに向かう燃料の噴射方向は、吸気バルブ４０ａのバルブステム４３の左側に向かうように設定され、下流側インジェクタ５１から吸気バルブ４０ｂに向かう燃料の噴射方向は、吸気バルブ４０ｂのバルブステム４３の右側に向かうように設定されている。したがって、下流側インジェクタ５１により噴射された燃料は、バルブステム４３と干渉することなく、第１吸気出口部２２ａとバルブヘッド４２の間および第２吸気出口部２２ｂとバルブヘッド４２の間を通ってシリンダ部１２に流入する。
【0024】
図２は、下流側インジェクタ５１から燃料を噴射したときのシリンダ部１２内の吸気の流れを可視化した図である。図２では、吸気が流れる方向を短い矢印で示しており、流速が速いほど太くして表している。
下流側インジェクタ５１から噴射された燃料は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２を避けて、バルブヘッド４２の上側を通って、シリンダ部１２に向かって流入する。したがって、図２に示すように、シリンダ部１２内では噴射された燃料によって、燃料とともに流入した吸気はシリンダ部１２の後側のボア面に当たってピストン１３に向かって流動する。ピストン１３に向かって流動した吸気は、ピストン１３の頂面に沿って前側に向かってシリンダ部１２の前側のボア面に当たって吸気バルブ４０ａ、４０ｂに向かって流動する。したがって、長い太線の矢印で示すタンブル流を発生させることができる。ここで、上述したように、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２の上側を通り、排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブヘッド４２の下面と平行になるように設定されている。したがって、燃料とともに流入する吸気は、シリンダ部１２内で速い流速のまま流動することからタンブル流を強化することができる。
下流側インジェクタ５１から噴射された燃料は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２を避けて、バルブヘッド４２の上側を通って、シリンダ部１２に向かって流入する。したがって、図２に示すように、シリンダ部１２内では噴射された燃料によって、燃料とともに流入した吸気はシリンダ部１２の後側のボア面に当たってピストン１３に向かって流動する。ピストン１３に向かって流動した吸気は、ピストン１３の頂面に沿って前側に向かってシリンダ部１２の前側のボア面に当たって吸気バルブ４０ａ、４０ｂに向かって流動する。したがって、長い太線の矢印で示すタンブル流を発生させることができる。ここで、上述したように、下流側インジェクタ５１による燃料の噴射方向は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２の上側を通り、排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブヘッド４２の下面と平行になるように設定されている。したがって、燃料とともに流入する吸気は、シリンダ部１２内で速い流速のまま流動することからタンブル流を強化することができる。
【0025】
次に、上流側インジェクタ５２について説明する。
上流側インジェクタ５２は、軸状であって、先端から燃料を噴射する。上流側インジェクタ５２は、シリンダヘッド１４に配設されており、吸気ポート２０のうち下流側インジェクタ５１よりも上流側に位置する。具体的には、上流側インジェクタ５２は、吸気ポート２０の主吸気通路２４あるいは分岐部に配置されており、吸気通路部２３の内周面のうち上側の面から噴射口が露出するように位置する。
また、本実施例の上流側インジェクタ５２は、左右方向に離れて２つの噴射口を有している。２つの噴射口のうち、左右方向の一方側（ここでは右側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ａ側に向かうように、すなわち第１吸気出口部２２ａ側に向かうように方向が設定されている。一方、左右方向の他方側（ここでは左側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ｂ側に向かうように、すなわち第２吸気出口部２２ｂ側に向かうように設定されている。
上流側インジェクタ５２は、軸状であって、先端から燃料を噴射する。上流側インジェクタ５２は、シリンダヘッド１４に配設されており、吸気ポート２０のうち下流側インジェクタ５１よりも上流側に位置する。具体的には、上流側インジェクタ５２は、吸気ポート２０の主吸気通路２４あるいは分岐部に配置されており、吸気通路部２３の内周面のうち上側の面から噴射口が露出するように位置する。
また、本実施例の上流側インジェクタ５２は、左右方向に離れて２つの噴射口を有している。２つの噴射口のうち、左右方向の一方側（ここでは右側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ａ側に向かうように、すなわち第１吸気出口部２２ａ側に向かうように方向が設定されている。一方、左右方向の他方側（ここでは左側）の噴射口は、燃料が吸気バルブ４０ｂ側に向かうように、すなわち第２吸気出口部２２ｂ側に向かうように設定されている。
【0026】
上流側インジェクタ５２は、主に吸気の逆流を抑制できるように配置、噴射方向および噴射タイミングが設定されている。
まず、上流側インジェクタ５２は、燃料の噴射方向がシリンダ部１２に向かう方向になるように設定される。また、上流側インジェクタ５２は、燃料の噴射方向が吸気ポート２０の吸気通路部２３に沿った方向になるように設定される。そのために、上流側インジェクタ５２は、インジェクタ本体の軸線が下流側インジェクタ５１のインジェクタ本体の軸線よりも鉛直に近い角度（シリンダ軸Ｃｙに沿った角度）になるように配置される。上流側インジェクタ５２は、噴射口から円錐状に広がるように燃料を噴射する。ここで、円錐状の中心（二点鎖線Ａ２を参照）を、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射方向とする。
まず、上流側インジェクタ５２は、燃料の噴射方向がシリンダ部１２に向かう方向になるように設定される。また、上流側インジェクタ５２は、燃料の噴射方向が吸気ポート２０の吸気通路部２３に沿った方向になるように設定される。そのために、上流側インジェクタ５２は、インジェクタ本体の軸線が下流側インジェクタ５１のインジェクタ本体の軸線よりも鉛直に近い角度（シリンダ軸Ｃｙに沿った角度）になるように配置される。上流側インジェクタ５２は、噴射口から円錐状に広がるように燃料を噴射する。ここで、円錐状の中心（二点鎖線Ａ２を参照）を、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射方向とする。
【0027】
図１（ａ）に示すように、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射方向は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２に向かうように設定される。具体的には、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射方向は、開弁した吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブヘッド４２の中心方向に設定される。また、図１（ｂ）に示すように、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射方向は、吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブステム４３に向かうように設定されている。したがって、上流側インジェクタ５２により噴射された燃料は、シリンダ部１２に向かう。
【0028】
また、上流側インジェクタ５２による燃料の噴射タイミングが、エンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に設定されている。
ここで、エンジン１０の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程において、吸気バルブ４０ａ、４０ｂおよび排気バルブ４１ａ、４１ｂの開閉タイミングについて簡単に説明する。
ここで、エンジン１０の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程において、吸気バルブ４０ａ、４０ｂおよび排気バルブ４１ａ、４１ｂの開閉タイミングについて簡単に説明する。
【0029】
図３（ａ）は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程におけるエンジン１０の状態を示す概略図である。図３（ｂ）は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程における吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブリフト量および排気バルブ４１ａ、４１ｂのバルブリフト量を示す図である。図３（ｂ）は、横軸がクランク角であり、縦軸がバルブリフト量である。
【0030】
吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点に向かって下降する。排気バルブ４１ａ、４１ｂは、排気カムによって吸気行程を開始した直後に閉弁する。一方、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは、吸気カムによって吸気行程の間、開弁している。なお、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは、排気行程が終了する直前で開弁し、圧縮行程を開始した直後に閉弁する。吸気行程ではピストン１３が上死点から下死点に向かって下降することでシリンダ部１２内が負圧になるために、吸気行程で燃料を噴射することにより、燃料が混合された吸気がシリンダ部１２内に流入する。
【0031】
圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点に向かって上昇する。排気バルブ４１ａ、４１ｂは、排気カムによって圧縮行程の間、閉弁しており、吸気バルブ４０ａ、４０ｂも、圧縮行程の間、ほとんど閉弁しているために、吸気行程でシリンダ部１２内に流入した混合気が圧縮される。なお、上述したように、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは圧縮行程を開始した直後に閉弁する。すなわち、圧縮行程を開始した直後では吸気バルブ４０ａ、４０ｂが開弁している期間がある。
【0032】
燃焼行程では、圧縮された混合気が点火プラグ１６の点火によって燃焼することにより、ピストン１３が押し下げられ、上死点から下死点に向かって下降する。排気バルブ４１ａ、４１ｂは、排気カムによって燃焼行程が終了する直前に開弁する。一方、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは、吸気カムによって燃焼行程の間、閉弁している。燃焼行程によってクランクシャフトが回転する。
【0033】
排気行程では、ピストン１３が下死点から上死点に向かって上昇する。排気バルブ４１ａ、４１ｂは、排気カムによって排気行程の間、開弁している。一方、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは、排気行程の間、ほとんど閉弁しているために、燃焼行程で発生した排気ガスがシリンダ部１２から排出される。なお、排気行程と吸気行程との境界では、吸気バルブ４０ａ、４０ｂと排気バルブ４１ａ、４１ｂとの何れもが開弁しているオーバーラップ期間がある。
【0034】
このように、エンジン１０では、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程の４サイクルを繰り返すことで、エンジン１０からクランクシャフトを介して駆動力が駆動輪に伝達され、車両が走行する。
上述した圧縮行程では、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは圧縮行程を開始した直後に閉弁するために、燃料が混合された吸気の一部が下死点から上死点に向かって上昇するピストン１３によって押し返され吸気ポート２０に逆流してしまうことがある。
上述した圧縮行程では、吸気バルブ４０ａ、４０ｂは圧縮行程を開始した直後に閉弁するために、燃料が混合された吸気の一部が下死点から上死点に向かって上昇するピストン１３によって押し返され吸気ポート２０に逆流してしまうことがある。
【0035】
図４は、吸気行程を中心とした吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブリフト量と、シリンダ部１２に吸入される吸気の吸気量（吸気流量）とを示す図である。また、図４は、上流側インジェクタ５２が燃料を噴射する期間を説明するための図である。図４は、横軸がクランク角であり、縦軸が吸気バルブのバルブリフト量または吸気量である。
【0036】
図４に示すように、吸気行程ではピストン１３が上死点から下降するとともに吸気バルブ４０ａ、４０ｂが開弁することによりシリンダ部１２に吸入される吸気量が増加する。その後、ピストン１３が下死点に近づくことによりシリンダ部１２に吸入される吸気量が減少する。さらに、吸気行程から圧縮行程に移行することで、ピストン１３が下死点から上昇することにより吸気が押し返され逆流していることを示している。
【0037】
このような吸気の逆流を抑制するために、上流側インジェクタ５２は、燃料の噴射タイミングを圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前にしている。図４では、上流側インジェクタ５２が燃料を噴射している期間を白抜きの矢印で示している。具体的には、上流側インジェクタ５２は圧縮行程から燃料の噴射を開始し、吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁するときに燃料の噴射を終了する。このように、上流側インジェクタ５２が、圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に燃料を噴射することにより、逆流する吸気を反対側、すなわちシリンダ部１２側に押し返すことができるので、吸気の逆流を抑制することができる。
なお、上流側インジェクタ５２が燃料の噴射を開始するタイミングは、圧縮行程と同時あるいは略同時である場合に限られず、圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前であればよい。また、上流側インジェクタ５２が燃料の噴射を終了するタイミングは、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの閉弁と同時あるいは略同時である場合に限られず、圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前であればよい。
なお、上流側インジェクタ５２が燃料の噴射を開始するタイミングは、圧縮行程と同時あるいは略同時である場合に限られず、圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前であればよい。また、上流側インジェクタ５２が燃料の噴射を終了するタイミングは、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの閉弁と同時あるいは略同時である場合に限られず、圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前であればよい。
【0038】
特に、上述した吸気の逆流はエンジン負荷率が大きいほど顕著になる。したがって、上流側インジェクタ５２は、吸気の逆流が顕著になる場合に、燃料の噴射タイミングを圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前とすることができる。逆に、吸気の逆流が顕著にならない場合には、上流側インジェクタ５２は燃料を噴射しないようにする。
【0039】
一方、下流側インジェクタ５１は、エンジン負荷率にかかわらず、常に燃料を噴射するようにする。下流側インジェクタ５１は、吸気行程および圧縮行程の少なくとも一部の期間であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に燃料を噴射する。具体的には、下流側インジェクタ５１は、吸気バルブ４０ａ、４０ｂが開弁してから閉弁するまでの間に燃料を噴射することにより、燃料をシリンダ部１２に噴射させることができることから、タンブル流を適切に強化することができる。特に、下流側インジェクタ５１の燃料の噴射を終了するタイミングを、吸気バルブ４０ａ、４０ｂの閉弁と同時あるいは略同時にすることで、タンブル流をより強化することができる。
【0040】
なお、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２は互いの欠点を補い合っている。すなわち、下流側インジェクタ５１は、タンブル流を強化することができるものの、タンブル流を強化するために吸気バルブ４０ａ、４０ｂに近接して配置されているために、吸気ポート２０内の流れを吸気通路部２３に沿った方向に指向させることができない。一方、上流側インジェクタ５２は、吸気の逆流を抑制するために吸気ポート２０内の流れを吸気通路部２３に沿った方向に指向させることができるものの、タンブル流を強化することができない。このように、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２は互いの欠点を補うことができる。
【0041】
次に、上述したように、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２により燃料を噴射する方法を実現する、エンジンの燃料噴射システムの構成について説明する。
図５は、燃料噴射システムの構成の一例を示す図である。
燃料噴射システムは、エンジン１０、制御装置５０、検出部６０等を備える。
エンジン１０は、上述したように、下流側インジェクタ５１、上流側インジェクタ５２等を有する。
図５は、燃料噴射システムの構成の一例を示す図である。
燃料噴射システムは、エンジン１０、制御装置５０、検出部６０等を備える。
エンジン１０は、上述したように、下流側インジェクタ５１、上流側インジェクタ５２等を有する。
【0042】
制御装置５０は、エンジン１０を制御する。制御装置５０は、車両を制御する制御装置を兼ねていてもよく、車両を制御する制御装置と異なる装置であってもよい。また、制御装置５０は、例えば、一つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成したり、複数のＥＣＵが協働して構成したりしてもよい。
制御装置５０は、検出部６０により検出された情報に基づいて、下流側インジェクタ５１、上流側インジェクタ５２を制御する。
制御装置５０は、検出部６０により検出された情報に基づいて、下流側インジェクタ５１、上流側インジェクタ５２を制御する。
【0043】
検出部６０は、車両またはエンジン１０の各種状態を検出する。具体的に、検出部６０は、スロットルポジションセンサ６１、エンジンスピードセンサ６２、クランク角センサ６３、エアフローセンサ６４等を有する。
スロットルポジションセンサ６１は、吸気管に配設されるスロットルバルブのスロットル角度の情報を検出する。制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１が検出したスロットル角度の情報を受信する。
エンジンスピードセンサ６２は、エンジンの回転数、具体的にはクランクシャフトの単位時間当たりの回転数の情報を検出する。制御装置５０は、エンジンスピードセンサ６２が検出したエンジンの回転数の情報を受信する。
クランク角センサ６３は、クランク角（クランクシャフトの回転角）の情報を検出する。制御装置５０は、クランク角センサ６３が検出したクランク角の情報を受信する。
エアフローセンサ６４は、吸気量の情報を検出する。制御装置５０は、エアフローセンサ６４が検出した吸気量の情報を受信する。
スロットルポジションセンサ６１は、吸気管に配設されるスロットルバルブのスロットル角度の情報を検出する。制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１が検出したスロットル角度の情報を受信する。
エンジンスピードセンサ６２は、エンジンの回転数、具体的にはクランクシャフトの単位時間当たりの回転数の情報を検出する。制御装置５０は、エンジンスピードセンサ６２が検出したエンジンの回転数の情報を受信する。
クランク角センサ６３は、クランク角（クランクシャフトの回転角）の情報を検出する。制御装置５０は、クランク角センサ６３が検出したクランク角の情報を受信する。
エアフローセンサ６４は、吸気量の情報を検出する。制御装置５０は、エアフローセンサ６４が検出した吸気量の情報を受信する。
【0044】
次に、本実施例に係る燃料噴射システムの制御装置５０が実行する処理について図６のフローチャートを参照して説明する。図６のフローチャートは、例えば、制御装置５０のＥＣＵに含まれるＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、図６のフローチャートは、エンジン１０を駆動することにより開始され、エンジン１０が駆動している間、実行される。
【0045】
Ｓ１０では、制御装置５０は、現在のエンジン負荷率の情報を取得する。
ここで、エンジン負荷率とは、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値に対する現在の吸気量の比率である。制御装置５０のメモリには、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値を示す最大値データが予め記憶されている。制御装置５０は、現在のエンジン回転数の情報をエンジンスピードセンサ６２から取得するとともに、現在の吸気量の情報をエアフローセンサ６４から取得する。制御装置５０は、最大値データを参照することにより、現在のエンジン回転数に応じた吸気量の最大値の情報を取得する。次に、制御装置５０は、取得した吸気量の最大値の情報と、現在の吸気量の情報とに基づいて、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値に対する現在の吸気量の比率を算出することにより、現在のエンジン負荷率の情報を取得する。
なお、エンジン負荷率は、アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度であってもよい。
ここで、エンジン負荷率とは、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値に対する現在の吸気量の比率である。制御装置５０のメモリには、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値を示す最大値データが予め記憶されている。制御装置５０は、現在のエンジン回転数の情報をエンジンスピードセンサ６２から取得するとともに、現在の吸気量の情報をエアフローセンサ６４から取得する。制御装置５０は、最大値データを参照することにより、現在のエンジン回転数に応じた吸気量の最大値の情報を取得する。次に、制御装置５０は、取得した吸気量の最大値の情報と、現在の吸気量の情報とに基づいて、エンジン回転数に応じた吸気量の最大値に対する現在の吸気量の比率を算出することにより、現在のエンジン負荷率の情報を取得する。
なお、エンジン負荷率は、アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度であってもよい。
【0046】
Ｓ１１では、制御装置５０は、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きいか否かを判定する。所定の負荷率とは、圧縮行程において吸気ポート２０に吸気の逆流が顕著になる負荷率である。所定の負荷率は、実際にエンジン１０を駆動させることにより吸気の逆流が顕著となる負荷率を測定することにより設定してもよく、吸気の逆流が顕著となる負荷率をシミュレーションにより算出することにより設定してもよい。所定の負荷率の情報は、制御装置５０のメモリに記憶されている。所定の負荷率は、例えば９２％～９８％の間の値であり、本実施例では略９５％である。
現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きくない場合にはＳ１２に進み、大きい場合にはＳ１４に進む。
現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きくない場合にはＳ１２に進み、大きい場合にはＳ１４に進む。
【0047】
ここで、現在のエンジン負荷率と所定の負荷率とを比較するのは使用するインジェクタを決定するためである。
図７は、エンジン負荷率に応じて、上流側インジェクタを使用するか、下流側インジェクタを使用するかを説明するための図である。図７では、現在のエンジン負荷率が、所定の負荷率（ここでは９５％）よりも大きい場合と所定の負荷率以下である場合とで異なるインジェクタの組み合わせが選択される。また、使用されるインジェクタの組み合わせは、エンジン回転数によらずエンジン負荷率によって異なる。
具体的には、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率以下の場合には下流側インジェクタ５１のみが使用され、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合には下流側インジェクタ５１と上流側インジェクタ５２との両方が使用されることを示している。
図７は、エンジン負荷率に応じて、上流側インジェクタを使用するか、下流側インジェクタを使用するかを説明するための図である。図７では、現在のエンジン負荷率が、所定の負荷率（ここでは９５％）よりも大きい場合と所定の負荷率以下である場合とで異なるインジェクタの組み合わせが選択される。また、使用されるインジェクタの組み合わせは、エンジン回転数によらずエンジン負荷率によって異なる。
具体的には、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率以下の場合には下流側インジェクタ５１のみが使用され、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合には下流側インジェクタ５１と上流側インジェクタ５２との両方が使用されることを示している。
【0048】
図６のフローチャートに戻り、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きくない場合にはＳ１２に進む。
Ｓ１２では、制御装置５０は、下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射させるときの下流側インジェクタ５１の噴射量を算出する。下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射するのは、現在のエンジン負荷率は吸気の逆流が顕著ではないために、上流側インジェクタ５２から燃料を噴射して吸気の逆流を抑制する必要がないためである。制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１により検出されたスロットル角度の情報に基づいて噴射量を算出する。
Ｓ１２では、制御装置５０は、下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射させるときの下流側インジェクタ５１の噴射量を算出する。下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射するのは、現在のエンジン負荷率は吸気の逆流が顕著ではないために、上流側インジェクタ５２から燃料を噴射して吸気の逆流を抑制する必要がないためである。制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１により検出されたスロットル角度の情報に基づいて噴射量を算出する。
【0049】
Ｓ１３では、制御装置５０は、算出した噴射量に基づいて、下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射し、上流側インジェクタ５２からは燃料を噴射しないようにする。また、制御装置５０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角の情報に基づいて、下流側インジェクタ５１から吸気行程および圧縮行程の少なくとも一部の期間において燃料を噴射する。
このように、下流側インジェクタ５１から燃料を噴射することにより、タンブル流を強化することができる。Ｓ１３の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理が終了する。
このように、下流側インジェクタ５１から燃料を噴射することにより、タンブル流を強化することができる。Ｓ１３の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理が終了する。
【0050】
一方、現在のエンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合にはＳ１４に進む。
Ｓ１４では、制御装置５０は、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２から燃料を噴射させるときの各インジェクタの噴射量を算出する。下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２の何れからも燃料を噴射するのは、現在のエンジン負荷率は吸気の逆流が顕著であるため、上流側インジェクタ５２から燃料を噴射して吸気の逆流を抑制させるためである。まず、制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１により検出されたスロットル角度の情報に基づいて全体の噴射量を算出する。次に、制御装置５０は、エンジン負荷率に基づいて、逆流を抑制するために必要な噴射量を上流側インジェクタ５２から燃料を噴射させる噴射量として算出する。次に、制御装置５０は、全体の噴射量から逆流を抑制するために必要な噴射量を減算した噴射量を、下流側インジェクタ５１から燃料を噴射させる噴射量として算出する。
なお、スロットル角度の情報とエンジン負荷率の情報に対して、下流側インジェクタ５１の噴射量の情報および上流側インジェクタ５２の噴射量の情報を関連付けたテーブルをメモリが予め記憶していてもよい。制御装置５０は、取得したスロットル角度の情報とエンジン負荷率の情報とに基づいて、テーブルを参照することにより、下流側インジェクタ５１の噴射量と上流側インジェクタ５２の噴射量を算出することができる。
Ｓ１４では、制御装置５０は、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２から燃料を噴射させるときの各インジェクタの噴射量を算出する。下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２の何れからも燃料を噴射するのは、現在のエンジン負荷率は吸気の逆流が顕著であるため、上流側インジェクタ５２から燃料を噴射して吸気の逆流を抑制させるためである。まず、制御装置５０は、スロットルポジションセンサ６１により検出されたスロットル角度の情報に基づいて全体の噴射量を算出する。次に、制御装置５０は、エンジン負荷率に基づいて、逆流を抑制するために必要な噴射量を上流側インジェクタ５２から燃料を噴射させる噴射量として算出する。次に、制御装置５０は、全体の噴射量から逆流を抑制するために必要な噴射量を減算した噴射量を、下流側インジェクタ５１から燃料を噴射させる噴射量として算出する。
なお、スロットル角度の情報とエンジン負荷率の情報に対して、下流側インジェクタ５１の噴射量の情報および上流側インジェクタ５２の噴射量の情報を関連付けたテーブルをメモリが予め記憶していてもよい。制御装置５０は、取得したスロットル角度の情報とエンジン負荷率の情報とに基づいて、テーブルを参照することにより、下流側インジェクタ５１の噴射量と上流側インジェクタ５２の噴射量を算出することができる。
【0051】
Ｓ１５では、制御装置５０は、算出した噴射量に基づいて、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２から燃料を噴射する。また、制御装置５０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角の情報に基づいて、上流側インジェクタ５２からエンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に、燃料を噴射する。また、制御装置５０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角の情報に基づいて、下流側インジェクタ５１から吸気行程および圧縮行程の少なくとも一部の期間において燃料を噴射する。
Ｓ１５の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理が終了する。
Ｓ１５の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理が終了する。
【0052】
以上のように、本実施例によれば、上流側インジェクタ５２は、エンジン１０の圧縮行程であって、かつ吸気バルブ４０ａ、４０ｂが閉弁する前に、燃料を噴射することにより吸気の逆流に対してシリンダ部１２側に押し返すことができるので、吸気の逆流を抑制することができる。また、吸気の逆流を抑制することにより、吸入効率を向上させることができる。
【0053】
また、本実施例によれば、上流側インジェクタ５２は、エンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合に、燃料を噴射する。エンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きくない場合には吸気の逆流は顕著ではないために、タンブル流を強化できる下流側インジェクタ５１のみから燃料を噴射することにより効率よく燃料を使用することができる。一方、エンジン負荷率が所定の負荷率よりも大きい場合には、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２から燃料を噴射することにより、吸気の逆流を防ぎながらタンブル流を適切に強化することができる。
【0054】
また、本実施例によれば、下流側インジェクタ５１は、吸気バルブ４０ａ、４０ｂのバルブステム４３を避ける方向に燃料を噴射する。したがって、バルブステム４３との干渉を抑制できることから、シリンダ部１２内に大きなタンブル流を形成することができる。特に、上流側インジェクタ５２が吸気の逆流を抑制する役割を担うことにより、下流側インジェクタ５１はタンブル流を強化する役割に専念できるために、下流側インジェクタ５１はバルブステム４３を避ける方向に燃料を噴射することができる。
【0055】
以上、本発明に係る実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
【0056】
本実施例のエンジン１０は１つのシリンダ部１２につき、２つの吸気通路（第１分岐吸気通路２６ａ、第２分岐吸気通路２６ｂ）と、２つの排気通路（第１分岐排気通路３４ａ、第２分岐排気通路３４ｂ）とにより構成される場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、１つのシリンダ部１２につき１つの吸気通路であってもよい。また、１つのシリンダ部１２につき１つの排気通路であってもよい。
【0057】
本実施例の下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２は、それぞれ燃料を２方向に噴射できる場合について説明したが、この場合に限られない。
例えば、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２は、それぞれ燃料を１方向に噴射するものであってもよい。この場合には、１つの吸気通路（第１分岐吸気通路２６ａ、第２分岐吸気通路２６ｂ）ごとに、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２を配置することができる。
また、例えば、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２のうち何れか一方が燃料を１方向に噴射し、他方が燃料を２方向に噴射できるようにしてもよい。この場合には、吸気ポート２０に３つのインジェクタを配置することができる。
例えば、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２は、それぞれ燃料を１方向に噴射するものであってもよい。この場合には、１つの吸気通路（第１分岐吸気通路２６ａ、第２分岐吸気通路２６ｂ）ごとに、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２を配置することができる。
また、例えば、下流側インジェクタ５１および上流側インジェクタ５２のうち何れか一方が燃料を１方向に噴射し、他方が燃料を２方向に噴射できるようにしてもよい。この場合には、吸気ポート２０に３つのインジェクタを配置することができる。
【0058】
本実施例のエンジン１０は、複数気筒である場合について説明したが、この場合に限られず、単気筒であってもよい。また、燃焼行程で燃焼させる燃料としてＣＮＧ（圧縮天然ガス）を用いる場合について説明したが、この場合に限られず、その他の気体燃料であってもよく、液体燃料であってもよい。
【符号の説明】
【0059】
１０：エンジン １２：シリンダ部 １３：ピストン ２０：吸気ポート ４０ａ、４０ｂ：吸気バルブ ４１ａ、４１ｂ：排気バルブ ４２：バルブヘッド ４３：バルブステム ５０：制御装置 ５１：下流側インジェクタ ５２：上流側インジェクタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】