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公開番号2024148458
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023061621
出願日2023-04-05
発明の名称内燃機関、及び内燃機関の制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類F02D 19/12 20060101AFI20241010BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】水噴射弁から噴射される水の微細化を図る。
【解決手段】内燃機関10は、気筒12と、水噴射弁51と、燃料噴射弁52と、を備えている。気筒12は、中心軸Cを有する円筒状である。水噴射弁51は、気筒12内に水を噴射する。燃料噴射弁52は、気筒12内に気体燃料を噴射する。気筒12の中心軸Cに平行、且つ水噴射弁51の先端及び燃料噴射弁52の先端を含む平面で断面視したとき、水噴射弁51の噴射軸線WJ及び燃料噴射弁52の噴射軸線GJが、気筒12内において交差する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
中心軸を有する円筒状の気筒と、
前記気筒内に水を噴射する水噴射弁と、
前記気筒内に気体燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を備え、
前記気筒の中心軸に平行、且つ前記水噴射弁の先端及び前記燃料噴射弁の先端を含む平面で断面視したとき、
前記水噴射弁の噴射軸線及び前記燃料噴射弁の噴射軸線が、前記気筒内において交差する
内燃機関。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記気筒に接続する吸気通路と、前記気筒に接続する排気通路と、をさらに備え、
前記断面視において、前記気筒の中心軸に対して前記吸気通路側を吸気側領域とし、前記気筒の中心軸に対して前記排気通路側を排気側領域としたとき、
前記水噴射弁は、前記吸気側領域に位置し、前記燃料噴射弁は、前記排気側領域に位置する
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記気筒に接続する吸気通路と、前記気筒に接続する排気通路と、をさらに備え、
前記断面視において、前記気筒の中心軸に対して前記吸気通路側を吸気側領域とし、前記気筒の中心軸に対して前記排気通路側を排気側領域としたとき、
前記水噴射弁及び前記燃料噴射弁は、いずれも前記吸気側領域に位置する
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記断面視において、
前記燃料噴射弁の噴射軸線は、前記燃料噴射弁の中心軸線に対して、前記水噴射弁から遠い側に位置する
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
中心軸を有する円筒状の気筒と、
前記気筒に接続する吸気通路と、
前記吸気通路に位置し、前記気筒内に水を噴射する水噴射弁と、
前記気筒内に気体燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記吸気通路における前記気筒側の開口を開閉する吸気弁と、
を備え、
前記気筒の中心軸に平行、且つ前記水噴射弁の先端及び前記燃料噴射弁の先端を含む平面で断面視したとき、
前記水噴射弁の噴射軸線及び前記燃料噴射弁の噴射軸線が、前記気筒内において交差する
内燃機関を対象とする制御装置であって、
前記吸気弁が開状態であるときに前記水噴射弁から水を噴射させ、
前記吸気弁が閉状態になる前に前記燃料噴射弁から気体燃料を噴射させる
内燃機関の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、及び内燃機関の制御装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１の内燃機関は、気筒と、吸気通路と、を備えている。吸気通路は、第１通路と、サージタンクと、第２通路と、を有している。第１通路の下流端に、サージタンクが接続している。サージタンクの下流端に、第２通路が接続している。第２通路の下流端に、気筒が接続している。また、内燃機関は、ポート噴射弁と、筒内噴射弁と、水噴射弁と、を備えている。ポート噴射弁は、第２通路内に燃料を噴射する。筒内噴射弁は、気筒内に燃料を噴射する。水噴射弁は、第１通路内に水を噴射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２-３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような内燃機関では、水噴射弁から噴射された水が微細であるほど、水が気化しやすい。すなわち、噴射された水が微細であるほど、気化熱により気筒に流入する吸気の温度を低下できる。しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関においては、水噴射弁から噴射される水の微細化について、何ら検討されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、中心軸を有する円筒状の気筒と、前記気筒内に水を噴射する水噴射弁と、前記気筒内に気体燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備え、前記気筒の中心軸に平行、且つ前記水噴射弁の先端及び前記燃料噴射弁の先端を含む平面で断面視したとき、前記水噴射弁の噴射軸線及び前記燃料噴射弁の噴射軸線が、前記気筒内において交差する内燃機関である。
【０００６】
また、上記課題を解決するため、本発明は、中心軸を有する円筒状の気筒と、前記気筒に接続する吸気通路と、前記吸気通路に位置し、前記気筒内に水を噴射する水噴射弁と、前記気筒内に気体燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記吸気通路における前記気筒側の開口を開閉する吸気弁と、を備え、前記気筒の中心軸に平行、且つ前記水噴射弁の先端及び前記燃料噴射弁の先端を含む平面で断面視したとき、前記水噴射弁の噴射軸線及び前記燃料噴射弁の噴射軸線が、前記気筒内において交差する内燃機関を対象とする制御装置であって、前記吸気弁が開状態であるときに前記水噴射弁から水を噴射させ、前記吸気弁が閉状態になる前に前記燃料噴射弁から気体燃料を噴射させる内燃機関の制御装置である。
【０００７】
上記構成によれば、水噴射弁から噴射される水の多くが、燃料噴射弁から噴射される気体燃料に衝突する。そして、水は、気体燃料と衝突することで、粒径がより小さくなる。すなわち、上記構成によれば、水噴射弁から噴射される水が、より微細化する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、内燃機関の概略構成図である。
図２は、水噴射弁の水噴射タイミングと、燃料噴射弁の燃料噴射タイミングとを説明する図である。
図３は、水噴射弁の噴射軸線と、燃料噴射弁の噴射軸線と、を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関の一実施形態を、図面を参照して説明する。
＜内燃機関の概略構成について＞
図１に示すように、車両５００は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両５００の駆動源である。内燃機関１０は、クランク軸１１と、４つの気筒１２と、４つのピストン１３と、４つのコネクティングロッド１４と、４つの点火プラグ１５と、を備えている。なお、図１では、４組存在する気筒１２、ピストン１３、コネクティングロッド１４、点火プラグ１５の組のうちの１組のみを図示している。
【００１０】
気筒１２は、燃料と吸入空気との混合気を燃焼させるための空間である。気筒１２は、中心軸Ｃを有する円筒状である。ピストン１３は、気筒１２内に位置している。ピストン１３は、混合気の燃焼に伴い気筒１２内を往復運動する。ピストン１３は、コネクティングロッド１４を介してクランク軸１１に連結している。したがって、「気筒１２内」とは、下死点に位置するピストン１３に対して上死点側の空間である。コネクティングロッド１４は、ピストン１３の往復運動を、クランク軸１１の回転運動として伝達する。点火プラグ１５の先端は、気筒１２内に位置している。点火プラグ１５は、気筒１２内の混合気に点火する。クランク軸１１は、内燃機関１０の出力軸である。クランク軸１１は、自動変速機５０１、及び図示しないディファレンシャル等を介して駆動輪５０２に連結している。
（【００１１】以降は省略されています）

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