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公開番号2025059689
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023169931
出願日2023-09-29
発明の名称内燃機関の吸気装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02D 19/02 20060101AFI20250403BHJP(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】水素を燃料とする内燃機関において気筒内に空気を効率良く供給することができる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気装置100は、水素を燃料とする4サイクルの内燃機関1の吸気装置である。内燃機関の吸気装置100は、内燃機関1の一の気筒に設けられ、第一吸気バルブ3axが下流端に設けられた第一吸気ポート3cxを含む第一吸気通路8xと、当該一の気筒に設けられ、第二吸気バルブ3ayが下流端に設けられた第二吸気ポート3cyを含む第二吸気通路8yと、第一吸気通路8xに設けられ、第一吸気ポート3cxに向けて燃料を噴射する主インジェクタ11xと、を備え、第一吸気バルブ3axの開弁タイミングは、第二吸気バルブ3ayの開弁タイミングよりも遅角されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
水素を燃料とする４サイクルの内燃機関の吸気装置であって、
前記内燃機関の一の気筒に設けられ、第一吸気バルブが下流端に設けられた第一吸気ポートを含む第一吸気通路と、
前記一の気筒に設けられ、第二吸気バルブが下流端に設けられた第二吸気ポートを含む第二吸気通路と、
前記第一吸気通路に設けられ、前記第一吸気ポートに向けて前記燃料を噴射する主燃料噴射弁と、を備え、
前記第一吸気バルブの開弁タイミングは、前記第二吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角されている、内燃機関の吸気装置。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記第一吸気通路において前記主燃料噴射弁よりも上流側に設けられた可変バルブと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記主燃料噴射弁及び前記可変バルブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一吸気バルブが開弁している期間において、前記主燃料噴射弁の噴射中に前記可変バルブが全閉状態となるように、前記主燃料噴射弁及び前記可変バルブを制御する、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第一吸気バルブが開弁している期間において、前記主燃料噴射弁の噴射終了後に前記可変バルブが全閉状態よりも大きい開度となるように、前記主燃料噴射弁及び前記可変バルブを制御する、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記第二吸気通路に設けられ、前記第二吸気ポートに向けて前記燃料を噴射する補助燃料噴射弁を備え、
前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第一吸気バルブ及び前記第二吸気バルブが開弁している期間において、前記主燃料噴射弁が最大主噴射量で前記燃料を噴射する場合、前記補助燃料噴射弁が前記燃料を噴射するように、前記補助燃料噴射弁を制御する、請求項２又は３に記載の内燃機関の吸気装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、吸気ポートに燃料噴射弁が設けられ、燃料が吸気ポート内に噴射されるポート噴射式の内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－０５８４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今、水素を燃料とする内燃機関が検討されている。水素の体積当たりの熱量を考慮すると、例えば互いに等しい熱量を発生させるために、他の気体燃料よりも噴射すべき気体の体積を大きくする必要がある。水素を燃料とするポート噴射の内燃機関にあっては、吸気ポート内に占める燃料の体積が大きくなると、吸気ポート内での空気の流通が妨げられ易い。その結果、内燃機関の気筒内に空気を十分に供給できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、水素を燃料とする内燃機関において気筒内に空気を効率良く供給することができる内燃機関の吸気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】
【０００６】
本発明の一態様は、水素を燃料とする４サイクルの内燃機関の吸気装置であって、内燃機関の一の気筒に設けられ、第一吸気バルブが下流端に設けられた第一吸気ポートを含む第一吸気通路と、一の気筒に設けられ、第二吸気バルブが下流端に設けられた第二吸気ポートを含む第二吸気通路と、第一吸気通路に設けられ、第一吸気ポートに向けて燃料を噴射する主燃料噴射弁と、を備え、第一吸気バルブの開弁タイミングは、第二吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角されている。
【０００７】
本発明の一態様に係る内燃機関の吸気装置では、主燃料噴射弁が設けられている第一吸気通路は、主に燃料を気筒内に供給する通路として機能する。第二吸気通路は、主に空気を気筒内に供給する通路として機能する。このように、燃料を気筒内に供給する第一吸気通路とは別の第二吸気通路を用いて空気を気筒内に供給するため、燃料によって空気の流通が妨げられず、空気を気筒内に効率良く供給することができる。したがって、本発明の一態様に係る内燃機関の吸気装置によれば、水素を燃料とする内燃機関において気筒内に空気を効率良く供給することができる。
【０００８】
ここで、吸気ポートに向けて燃料である水素を噴射するポート噴射式の内燃機関では、吸気行程中の水素の異常着火(バックファイア)の発生を抑制することも望まれている。この点、第一吸気バルブの開弁タイミングが第二吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角されていることで、第二吸気通路からの空気が第一吸気通路からの燃料よりも先に気筒内に供給される。先に気筒内に供給された空気によって、気筒内が冷やされてから燃料が気筒内に供給されるため、燃料である水素の急激な温度上昇が抑制される。これにより、吸気行程中の水素の異常着火の発生を抑制することができる。このように、本発明の一態様に係る内燃機関の吸気装置によれば、水素を燃料とする内燃機関において、吸気行程中の水素の異常着火の発生を抑制しつつ、気筒内に空気を効率良く供給することができる。
【０００９】
一実施形態において、内燃機関の吸気装置は、第一吸気通路において主燃料噴射弁よりも上流側に設けられた可変バルブと、内燃機関の運転状態に基づいて主燃料噴射弁及び可変バルブを制御する制御部と、を備え、制御部は、第一吸気バルブが開弁している期間において、主燃料噴射弁の噴射中に可変バルブが全閉状態となるように、主燃料噴射弁及び可変バルブを制御してもよい。この場合、主燃料噴射弁の噴射中に可変バルブが全閉状態となるため、主燃料噴射弁が噴射した燃料が第一吸気通路の上流側に溢れることを抑制することができる。
【００１０】
一実施形態において、制御部は、第一吸気バルブが開弁している期間において、主燃料噴射弁の噴射終了後に可変バルブが全閉状態よりも大きい開度となるように、主燃料噴射弁及び可変バルブを制御してもよい。この場合、主燃料噴射弁の噴射中に全閉状態となっていた可変バルブは、主燃料噴射弁の噴射終了後に空気の流通を許容する。そのため、主燃料噴射弁が噴射した燃料を、流通する空気で気筒内に押し込むことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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