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JP2007177688A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気通路の上流側と下流側との双方に燃料噴射弁を設けたエンジンにおける性能の向上を図る。
【解決手段】燃焼室６２に繋がる吸気通路６３ａ中に設けられて吸気通路６３ａ内に燃料を噴射する下流側燃料噴射弁７１と、下流側燃料噴射弁７１よりも吸気通路６３ａの上流側に設けられて吸気通路６３ａ内に燃料を噴射する上流側燃料噴射弁７２とを備えて構成されるエンジン６０の燃料噴射装置において、上流側燃料噴射弁７２に加わる燃料噴射圧力が、下流側燃料噴射弁７１に加わる燃料噴射圧力よりも高い値に設定される。そして、検出されるエンジンの負荷に応じた燃料噴射分担率で両燃料噴射弁７１，７２から燃料を噴射させるようにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動二輪車等のエンジンに用いられる燃料噴射装置に関する。
自動二輪車等のエンジンに用いられる燃料噴射装置は、一般には、燃料を圧送供給する燃料ポンプや燃料の圧力（燃圧）を一定に保持するレギュレータ、エンジンの燃焼室に繋がる吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁及びその作動制御装置である電子制御ユニット（ＥＣＵ）等を有して構成される。電子制御ユニットはアクセル開度、エンジン回転数や吸入空気量等の情報情報に基づいて最も効率のよい燃焼状態となる空燃比を決定し、そのような空燃比となる量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる。
また、上記燃料噴射装置の改良型として、吸気通路中の上流側と下流側それぞれに燃料噴射弁を設けてこれら両燃料噴射弁を燃料タンクに繋がる燃料配管で直列に接続し、吸気通路の下流側に設けた燃料噴射弁からは燃料を常時噴射させつつ、エンジンの負荷が大きくなったときには吸気通路の上流側に設けた燃料噴射弁からも燃料を噴射させるようにしたものが知られている（下記の特許文献参照）。吸気通路の上流側に設けた燃料噴射弁が噴射した燃料は、気化する際に吸入空気から熱を奪うために体積効率が向上することが知られており、このような構成の燃料噴射装置では、エンジンの出力向上を図ることができる（下記の特許文献参照）。
特開２００４−１００６３３号公報
しかしながら、上記のように吸気通路の上流側と下流側との双方に燃料噴射弁を設けた場合、吸気通路の上流側に設けた燃料噴射弁と燃焼室との間の距離は、吸気通路の下流側に設けた燃料噴射弁と燃焼室との間の距離よりも大きいことから、上流側の燃料噴射弁が噴射した燃料は下流側の燃料噴射弁が噴射した燃料よりも遅れて燃焼室内に到達することになる。このため、吸気工程の時間内に必要な燃料の全てを燃焼室に送り込むためには、上流側よりも下流側からの燃料噴射量を大きくせざるを得ず、吸気通路の上流側にも燃料噴射弁を設けたことによる効果が十分に発揮されないという問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、吸気通路の上流側と下流側との双方に燃料噴射弁を設けたエンジンの性能向上を図ることが可能な構成のエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的としている。
本発明に係るエンジンの燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室に繋がる吸気通路中に設けられて吸気通路内に燃料を噴射する下流側燃料噴射弁と、下流側燃料噴射弁よりも吸気通路の上流側に設けられて吸気通路内に燃料を噴射する上流側燃料噴射弁とを備えて構成されるエンジンの燃料噴射装置において、上流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力が、下流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力よりも高い値に設定されている。
上記エンジンの燃料噴射装置においては、下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁による燃料の噴射制御を行う制御手段(例えば、実施形態における電子制御ユニット９０)と、エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段とを備え、制御手段は、エンジン負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷に応じた燃料噴射分担率で下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁から燃料を噴射させるようになっていることが好ましい。そして、この場合には、制御手段は、エンジン負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷が増大するに従って、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を増大させるようになっていることが好ましい。ここで、燃料噴射分担率とは、燃焼室に供給すべき燃料量に対して下流側燃料噴射弁と上流側燃料噴射弁とが負担する燃料噴射量の割合のことをいう。
また、吸気通路内に設けられて燃焼室に吸入される空気量を調節するスロットル弁及びスロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段（スロットル開度センサ９１）を備えるとともに、エンジン負荷検出手段は少なくともスロットル開度検出手段を含んでおり、制御手段は、スロットル開度検出手段によりスロットル弁の全閉状態が検出されているとき、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を０％に設定するようになっていることが好ましい。また制御手段は、スロットル開度検出手段によりスロットル弁の全開状態が検出されているとき、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を１００％に設定するようになっていることが好ましい。ここで、スロットル弁は、下流側燃料噴射弁と上流側燃料噴射弁との間に設けられていることが好ましい。
また、下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプは、燃料タンク内の燃料を下流側燃料噴射弁に圧送する第１燃料ポンプと、第１燃料ポンプから下流側燃料噴射弁に圧送される燃料を上流側燃料噴射弁に圧送する第２燃料ポンプとからなることが好ましい。
本発明に係るエンジンの燃料噴射装置では、上流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力が、下流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力よりも高い値に設定されているので、上流側燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に到達するまでに要する時間を、下流側燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に到達するまでに要する時間と同等若しくはそれ以上にすることができる。このため、必要に応じて上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を下流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率よりも大きくすることができ、従来に比して高出力なエンジンの実現が可能となる。また、上流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力を高圧にできることから、要求燃料量を短時間に噴射することができ、上流側燃料噴射弁による燃料の噴射タイミングの可変領域を広げることができる。また、高圧での燃料噴射により噴射した燃料を微粒化できるため、体積効率及び燃焼効率が向上する。この結果、高出力化が図れる。
ここで、下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁による吸気通路内への燃料噴射制御を行う制御装置と、エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段とを備え、制御装置が、エンジン負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷に応じた燃料噴射分担率で下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁から燃料を噴射させるようになっているのであれば、出力効率のよい燃料噴射分担率を設定することによって、エンジンの更なる高出力化が可能となる。特に、制御手段が、エンジン負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷が増大するに従って、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を増大させるようになっているのであれば、低負荷時には、燃焼室との距離が近い下流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率が大となって応答性の高い燃料供給を達成でき、高負荷時には、体積効率及び燃焼効率のよい上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率が大となって高出力が発揮される。
また、吸気通路内に設けられて燃焼室に吸入される空気量を調節するスロットル弁及びスロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段を備えるとともに、エンジン負荷検出手段が少なくともスロットル開度検出手段を含んでおり、制御手段が、スロットル開度検出手段によりスロットル弁の全閉状態が検出されているとき、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を０％に設定するようになっているのであれば、燃焼室に供給すべき燃料量が少ないエンジンの低負荷時（例えばエンジンの始動時）においては第２燃料ポンプを作動させる必要がなくなり、負荷（動力）の節減による始動性の向上を図ることができるとともに、始動装置自体の小型化が可能となる。
また制御手段は、スロットル開度検出手段によりスロットル弁の全開状態が検出されているとき、上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を１００％に設定するようになっているのであれば、エンジンの高負荷時には下流側燃料噴射弁からの燃料噴射がなくなって霧化特性が向上し、エンジンの出力が向上する。なお、このエンジンの高負荷時においては、上流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力が高圧になっているので、燃焼室に供給すべき燃料量を、上流側燃料噴射弁からの噴射燃料のみによって十分に燃焼室内に供給することが可能である。
更に、スロットル弁が下流側燃料噴射弁と上流側燃料噴射弁との間に設けられているのであれば、スロットル弁が両燃料噴射弁よりも吸気通路の上流側に設けられるよりも燃焼室に近づいて配置されることになるので、吸気路長を短くすることができ、高出力・高回転型のエンジンの実現が可能となる。また、スロットル弁よりも上流側に燃料噴射弁（上流側燃料噴射弁）が配置されるため、燃料の霧化特性を向上させることが可能となる。ここで、スロットル弁の開度が小さいときには下流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率が大きくなるように制御されることから、燃料の流れがスロットル弁により阻害されることはなく、スロットル弁の開度が大きいときには上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率が大きくなるものの、スロットル弁の開度そのものが大きいためにやはり燃料の流れが阻害されることはない。
また、下流側燃料噴射弁及び上流側燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプが、燃料タンク内の燃料を下流側燃料噴射弁に圧送する第１燃料ポンプと、第１燃料ポンプから下流側燃料噴射弁に圧送される燃料を上流側燃料噴射弁に圧送する第２燃料ポンプとからなっているのであれば、第２燃料ポンプが最終的に燃料を圧送する圧力は、第１燃料ポンプの圧送圧力と第２燃料ポンプ自身の圧送圧力との和となり、上流側燃料噴射弁に必要な高圧を容易に作り出すことができる。よって、第２燃料ポンプを単独で高圧ポンプとするよりも製造コストを安価にすることが可能である。また、燃料ポンプを１台のみ備えた燃料噴射装置に対しては第２燃料ポンプに相当する昇圧用の燃料ポンプを付加するだけで足りるため、既存の燃料噴射装置を有効利用することも可能である。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。ここでの説明において用いる「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は、運転者から見た方向を示す。図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの燃料噴射装置を備えた自動二輪車を示している。この自動二輪車１０は、クレードル型の車体フレーム２０と、車体フレーム２０のヘッドパイプ２１に取付けられたフロントフォーク２２と、フロントフォーク２２に取付けられた前輪１２と、フロントフォーク２２に連結されたハンドル２３と、車体フレーム２０の上部に取付けた燃料タンク２４及びエアチャンバ５０と、車体フレーム２０から後方に延びて設けられたシートレール４０と、シートレール４０に取付けられた前部シート４１及び後部シート４２と、車体フレーム２０のクレードルスペース内に配置した４サイクルエンジン６０と、エンジン６０の排気通路６３ｂ（図６参照）に取付けた排気管２７を介して接続された消音器２８と、車体フレーム２０の後部にリヤクッション（図示せず）を懸架したスイングアーム２９と、スイングアーム２９に取付けた後輪１３とを主要な構成部材とし、車体フレーム２０とシートレール４０とからなる車体１１を想像線にて示すカウル３０で覆ったフルカウリングタイプの車両である。シートレール４０はシート（前部シート４１及び後部シート４２）を支えるリヤフレームとして機能し、前部シート４１には運転者が座ることができ、後部シート４２には同乗者が座ることができる。
上記排気管２７は、エンジン６０の排気通路６３ｂからエンジン６０の下方を通って車体フレーム２０の後方へ延びた後、その後端から車体フレーム２０に沿って上方へ延び、更にその上端からシートレール４０に沿って消音器２８まで延びた金属管である。排気管２７にはその一部を覆うように熱遮蔽管３１が取付けられており、消音器２８の上部にはこれを覆うように熱遮蔽板３２が設けられている。シートレール４０の後部にはリヤフェンダ３３を取付けるためのステージ３４が設けられており、このステージ３４には消音器２８の左右後部を覆うプロテクタ３５が取付けられている。また、エンジン６０の前方位置にはラジエータ３６が上下方向に延びて設けられており、シートレール４０にはバッテリ３７が取付けられている。車体フレーム２０の下方延設部２０ａの下端部にはスタンド３８が前後方向に揺動自在に取付けられている。
次に、この自動二輪車１０に備えられた燃料噴射装置について説明する。図２に示すようにエンジン６０の真上にはエアチャンバ５０が配置されており、エアチャンバ５０の真後ろには燃料タンク２４が配置されている。燃料タンク２４は、前壁２４ａ及び底板２４ｂがほぼ平板状であり、上板２４ｃに給油口２４ｄを備え、底部には燃料ポンプ７３（第１燃料ポンプ７４）を備えている。そして、左右の側板２４ｅの前後にはマウント部２４ｆ，２４ｇが設けられており、燃料タンク２４はこれらマウント部２４ｆ，２４ｇを介して車体フレーム２０にマウントされる。
図２から分かるように、燃料タンク２４の上面はエアチャンバ５０の上面よりも若干高位にある。前壁２４ａの上部だけを下側凹状に湾曲させつつ若干前方に延ばすことによって、その延長部２４ｈでエアチャンバ５０の後上部だけを覆っている。燃料タンク２４の上半部及びエアチャンバ５０の上半部、すなわち車体フレーム２０から上方に突出している部分はカバー３９により覆われている。このカバー３９は、車体フレーム２０に対して着脱自在となっている。
エンジン６０は４気筒エンジンであり、燃料噴射装置７０を備えている。各気筒（シリンダ）６１（図６参照）の吸気通路６３ａ（図２の表裏方向に整列している）内には、各気筒６１の燃焼室６２（図６参照）に吸入される空気量を調節するためのスロットル弁６５が設けられており、各吸気通路６３ａの上端部はエアチャンバ５０に接続されている。
エアチャンバ５０は、図３に示すように、下半部の下部チャンバ５１と上半部の上部チャンバ５２とからなる、上下二分割された樹脂成形品であり、複数のビス５３によって上下を固定した容器である。下部チャンバ５１は、吸気通路６３ａの上流側端部に接続する、ほぼ水平に延びた下壁（底板）５１ａと、下壁５１ａの前端から前上方へ延びた前壁（前板）５１ｂと、下壁５１ａの後端から下方へ延びた後壁（後板）５１ｃと、左右の側壁（側板）５１ｄとからなる、上開放の容器である。下壁５１ａは、複数の吸気通路６３ａの各上流側端部に連なる複数の送気管（ファンネル）５４を備え、これら複数の送気管５４の先端を開口したものである。一方、上部チャンバ５２は、下部チャンバ５１の下壁５１ａ及び前壁５１ｂに対向して延びた上壁（天板）５２ａと、上壁５２ａの前端から下方へ延びた前壁（前板）５２ｂと、上壁５２ａの後端から下方へ延びた後壁（後板）５２ｃと、左右の側壁（側板）５２ｄとからなる、下開放の容器である。
上壁５２ａは、エアチャンバ５０を構成する壁のうち、吸気通路６３ａの上流側端部に接続する下壁５１ａに対向する壁であるということができる。このような上壁５２ａは、吸気通路６３ａの各上流側端部に向けて、すなわち、各送気管５４の先端（上端）の開口５４ａに向けて燃料を噴射する複数の上流側燃料噴射弁７２（後述）を設けたものである。詳しくは、金属製の取付け部材５５に上流側燃料噴射弁７２を取付けるとともに、取付け部材５５と上流側燃料噴射弁７２との間の隙間を防水用のラバーグロメット（シール部材）５６で塞いで組立てユニットとして組立て、上壁５２ａに取付け部材５５を図示しないボルト・ナットによって取付けている。
上記エアチャンバ５０はエアクリーナーケースとしての機能も有しており、下部チャンバ５１の前部左右に吸気入口５０ａを備えるとともに、内部に平板状のフィルタエレメント５７を有している（吸気出口は前述の送気管５４である）。フィルタエレメント５７は、その枠体５７ａが下部チャンバ５１の傾斜した前壁５１ｂ下端の引掛け部（セットプレート）５１ｅに引掛けられるとともに、枠体５７ａの上端部が下部チャンバ５１と複数のビス５８により締結されている。このためエアチャンバ５０の内部空間は、フィルタエレメント５７により、吸気入口５０ａに連通する一次側と、送気管５４に連通する二次側とに仕切られた状態となっている。
燃料噴射装置７０は、図４〜６に示すように、各気筒６１に繋がる吸気通路６３ａにおけるスロットル弁６５の下流側の位置に設けられた計４つの下流側燃料噴射弁７１と、各吸気通路６３ａにおけるスロットル弁６５の上流側となるエアチャンバ５０内に、各気筒６１に対応するように設けられた計４つの上流側燃料噴射弁７２と、これら４つの下流側燃料噴射弁７１と４つの上流側燃料噴射弁７２とに燃料タンク２４内の燃料を圧送する前述の燃料ポンプ７３とを備えて構成される。各下流側燃料噴射弁７１は、下部チャンバ５１の下壁５１ａの下方を左右方向（図３の表裏方向）に延びて設けられた下流側デリバリーパイプ７７（図４参照）の下部から斜め下方前方に延びて設けられており、各上流側燃料噴射弁７２は、上部チャンバ５２の上方を左右方向に延びて設けられた上流側デリバリーパイプ７９（図４参照）の下部から斜め下方前方に延びて設けられている。
図５に示すように、燃料ポンプ７３は、燃料タンク２４の内部に設けられた第１燃料ポンプ７４と、燃料タンク２４の外部に設けられた第２燃料ポンプ７５からなる。第１燃料ポンプ７４は燃料タンク２４内に設けられた電動モータＭによって駆動され、第１燃料供給管７６及びこれに繋がる下流側デリバリーパイプ７７を介して燃料タンク２４内の燃料（ガソリン）を下流側燃料噴射弁７１に圧送する。また、第２燃料ポンプ７５はエンジン６０によって駆動されるギヤトレーンＧを介して機械的に駆動され、第１燃料ポンプ７４から下流側燃料噴射弁７１に圧送される燃料を吸い上げて、第２燃料供給管７８及びこれに繋がる上流側デリバリーパイプ７９を介してその燃料を上流側燃料噴射弁７２に圧送する。ここで、第１燃料ポンプ７４による燃料の吐出圧は下流側燃料噴射弁７１からの燃料戻り管７６ａに設けられた第１レギュレータ８１により所望に調整することができ、第２燃料ポンプ７５による燃料の吐出圧は上流側燃料噴射弁７２からの燃料戻り管７８ａに介装された第２レギュレータ８２により所望に調整することができる。なお、第２燃料ポンプ７５は、上述のようにギヤトレーンＧを介して駆動される構成に限られず、後述の吸気弁６４ａ及び排気弁６４ｂを駆動するカムシャフト（図示せず）により図示しないプランジャーを往復運動させることによって第２燃料ポンプ７５のポンプ作動を行わせるカムフォロワ駆動タイプの構成を採用することもできる。また、第２燃料ポンプ７５を斜板タイプや電動駆動式等とすることも考えられるが、これらどの方式を採用するかによって、第２燃料ポンプ７５のエンジン側への取付け位置は異なってくる（図２に示す第２燃料ポンプ７５の取付け位置は一例）。
図６に示すように、燃焼室６２には吸気ポート６２ａ及び排気ポート６２ｂが開口しており、各ポート６２ａ，６２ｂには吸気弁６４ａ及び排気弁６４ｂがそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ６６が設けられている。吸気ポート６２ａには前述の吸気通路６３ａが接続されており、排気ポート６２ｂには前述の排気通路６３ｂが接続されている。また、吸気通路６３ａにはスロットル弁６５の開度を検出するスロットル開度センサ９１のほか、吸入負圧を検出する負圧センサ９２が設けられており、エアチャンバ５０内には、吸気（大気）温度を検出する吸気温度センサ９３が設けられている。
各気筒６１内のピストン６７ａにコンロッド６７ｂを介して連結されたクランク軸６８の近傍位置には、クランク軸６８の回転角度に基づいてエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ９４が設けられている。また、クランク軸６８に連結されて回転するギヤ等の回転体６９の近傍位置には、車速を検出する車速センサ９５が設けられている。更に、気筒６１に形成されたウォータージャケットには、エンジン温度を代表する冷却水温度を検出する水温センサ９６が設けられている。
燃料噴射装置７０の電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０は、上記各センサ９１〜９６により検出された情報（信号）に基づいて、下流側噴射弁７１及び上流側噴射弁７２に噴射指令信号を出力する。これら噴射指令信号は、噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、両噴射弁７１，７２は、このパルス幅に相当する時間だけ開弁されて燃料を噴射する。そして、これら両噴射弁７１，７２の燃料噴射タイミングに合わせて、点火プラグ６６を点火させる。ここで、電子制御ユニット９０は、スロットル開度センサ９１及び車速センサ９５等から（少なくともスロットル開度センサ９１を含んで）構成されるエンジン負荷検出手段により検出されるエンジン６０の負荷に応じた燃料噴射分担率で、下流側燃料噴射弁７１及び上流側燃料噴射弁７２から燃料を噴射させるようになっている。なお、ここでいう燃料噴射分担率とは、燃焼室６２に供給すべき燃料量に対して下流側燃料噴射弁７１と上流側燃料噴射弁７２とが負担する燃料噴射量の割合のことである。
この燃料噴射装置７０では、第２レギュレータ８２により規定される上流側燃料噴射弁７２に加わる燃料噴射圧力は、第１レギュレータ８１により規定される下流側燃料噴射弁７１に加わる燃料噴射圧力よりも高い値に設定されており、上流側燃料噴射弁７２と燃焼室６２との間の距離は、下流側燃料噴射弁７１と燃焼室６２との間の距離よりも大であるにもかかわらず、上流側燃料噴射弁７２から噴射された燃料が燃焼室６２に到達するまでに要する時間を、下流側燃料噴射弁７１から噴射された燃料が燃焼室６２に到達するまでに要する時間と同等若しくはそれ以上とすることができる。このため、必要に応じて上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率を下流側燃料噴射弁７１の燃料噴射分担率よりも大きくすることができ、従来に比して高出力なエンジンの実現が可能となる。また、上流側燃料噴射弁７２に加わる燃料噴射圧力を高圧にできることから、要求燃料量を短時間に噴射することができ、上流側燃料噴射弁７２による燃料の噴射タイミングの可変領域を広げることができる。このため、吸気弁６４ａと排気弁６４ｂのオーバーラップ時間を可変とする可変バルブタイミングシステムを備えたエンジンにおいても大きな効果を発揮し得る。また、高圧での燃料噴射により噴射した燃料を微粒化できるため、体積効率及び燃焼効率が向上する。この結果、高出力化が図れる。なお、第１レギュレータ８１のレギュレータ圧（下流側燃料噴射弁７１に加わる燃料噴射圧力）及び第２レギュレータ８２のレギュレータ圧（上流側燃料噴射弁７２に加わる燃料噴射圧力）はそれぞれ、電子制御ユニット９０が第１レギュレータ８１及び第２レギュレータ８２の圧力可変部（図示せず）を電気的に制御することにより、所望に変化させることができるようになっている。
また、この燃料噴射装置７０では、前述のように、電子制御ユニット９０が、エンジン６０の負荷を検出する前述のエンジン負荷検出手段により検出されるエンジン６０の負荷に応じた燃料噴射分担率で下流側燃料噴射弁７１及び上流側燃料噴射弁７２から燃料を噴射させるようになっており、出力効率のよい燃料噴射分担率を設定することによって、エンジン６０の更なる高出力化が可能となっている。具体的には、電子制御ユニット９０は、その記憶部９０ａに図７に示すようなアクセル開度に対する上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率についてのデータを予め記憶しており、エンジン負荷検出手段により検出されるエンジン６０の負荷（ここではアクセル開度）が増大するに従って、上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率を増大させるようになっている。このため、低負荷時には、燃焼室６２との距離が近い下流側燃料噴射弁７１の燃料噴射分担率が大となって応答性の高い燃料供給を達成でき、高負荷時には、体積効率及び燃焼効率のよい上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率が大となって高出力が発揮される。
図７に示すデータによれば、この燃料噴射装置７０では、アクセル開度が０％〜３０％の低負荷領域では上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率は０であり、アクセル開度が３０％〜８０％の中負荷領域ではアクセル開度の増大（すなわちエンジン負荷の増大）に伴って上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率は０％から１００％まで単純増加している。そして、アクセル開度が８０％〜１００％の高負荷領域では上流燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率は１００％となっている。このようにスロットル弁６５の全閉状態を含む０％〜３０％程度のスロットル開度領域において上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率を０％に設定することにより、燃焼室６２に供給すべき燃料量が少ないエンジン６０の低負荷時（例えばエンジンの始動時）において高圧側の第２燃料ポンプ７５を作動させる必要がなくなり、負荷（動力）の節減による始動性の向上を図ることができるとともに、始動装置自体の小型化が可能となる。また、スロットル弁６５の全開状態を含む８０％程度〜１００％のスロットル開度領域において上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率を１００％に設定することにより、エンジン６０の高負荷時には下流側燃料噴射弁７１からの燃料噴射がなくなって霧化特性が向上し、エンジン６０の出力が向上する。なお、このエンジン６０の高負荷時においては、上流側燃料噴射弁７２に加わる燃料噴射圧力が高圧になっているので、燃焼室６２に供給すべき燃料量を、上流側燃料噴射弁７２からの噴射燃料のみによって十分に燃焼室６２内に供給することが可能である。
また、この燃料噴射装置７０では、図６から分かるように、スロットル弁６５が下流側燃料噴射弁７１と上流側燃料噴射弁７２との間に設けられているのであるが、このような構成では、スロットル弁６５が両燃料噴射弁７１，７２よりも吸気通路６３ａの上流側に設けられるよりも燃焼室６２に近づいて配置されることになるので、吸気路長を短くすることができ、高出力・高回転型のエンジンの実現が可能となる。また、スロットル弁６５よりも上流側に燃料噴射弁（上流側燃料噴射弁７２）が配置されるため、燃料の霧化特性を向上させることが可能となる。ここで、上述のように、スロットル弁６５の開度が小さいときには下流側燃料噴射弁７１の燃料噴射分担率が大きくなるように制御されることから、燃料の流れがスロットル弁６５により阻害されることはなく、スロットル弁６５の開度が大きいときには上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率が大きくなるものの、スロットル弁６５の開度そのものが大きいためにやはり燃料の流れが阻害されることはない。
上記のように、この燃料噴射装置７０に備えられた燃料ポンプ７３は、燃料タンク２４内の燃料を下流側燃料噴射弁７１に圧送する第１燃料ポンプ７４と、第１燃料ポンプ７４から下流側燃料噴射弁７１に圧送される燃料を上流側燃料噴射弁７２に圧送する第２燃料ポンプ７５とからなっているため、第２燃料ポンプ７５が最終的に燃料を圧送する圧力は、第１燃料ポンプ７４の圧送圧力と第２燃料ポンプ７５自身の圧送圧力との和となり、上流側燃料噴射弁７５に必要な高圧を容易に作り出すことができる。よって、第２燃料ポンプ７５を単独で高圧ポンプとするよりも製造コストを安価にすることが可能である。また、燃料ポンプを１台のみ備えた燃料噴射装置に対しては第２燃料ポンプ７５に相当する昇圧用の燃料ポンプを付加するだけで足りるため、既存の燃料噴射装置を有効利用することも可能である。
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態の図７において示したデータは一例に過ぎず、エンジン６０の負荷に応じた燃料噴射分担率で下流側燃料噴射弁７１及び上流側燃料噴射弁７２から燃料を噴射させるようになっていればよく、更には、エンジン６０の負荷が増大するに従って、上流側燃料噴射弁７２の燃料噴射分担率を増大させるものであればよい。また、上述の実施形態では、本発明が適用される対象が自動二輪車のエンジンであったが、これは一例であり、本発明は、自動車をはじめ他の動力機械のエンジンに適用することが可能である。
本発明の一実施形態に係るエンジンの燃料噴射装置を備えた自動二輪車の左側面図である。 エンジン、燃料タンク及びエアチャンバ周りの左側面図である。 上記燃料噴射装置を左側方から見た断面図である。 上記燃料噴射装置の背面図である。 上記燃料噴射装置の模式的構成図である。 エンジンの各気筒に備えられた燃焼室周りの模式断面図である。 電子制御ユニットの記憶部に予め記憶される、スロットル開度に対する上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を示すデータ（グラフ）である。
符号の説明
１０ 自動二輪車
６０ エンジン
６２ 燃焼室
６３ａ 吸気通路
６５ スロットル弁
７０ 燃料噴射装置
７１ 下流側燃料噴射弁
７２ 上流側燃料噴射弁
７３ 燃料ポンプ
７４ 第１燃料ポンプ
７５ 第２燃料ポンプ
９０ 電子制御ユニット（制御手段）
９１ スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）

Claims (7)

  1. エンジンの燃焼室に繋がる吸気通路中に設けられて前記吸気通路内に燃料を噴射する下流側燃料噴射弁と、前記下流側燃料噴射弁よりも前記吸気通路の上流側に設けられて前記吸気通路内に燃料を噴射する上流側燃料噴射弁とを備えて構成されるエンジンの燃料噴射装置において、
    前記上流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力が、前記下流側燃料噴射弁に加わる燃料噴射圧力よりも高い値に設定されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
  2. 前記下流側燃料噴射弁及び前記上流側燃料噴射弁による燃料の噴射制御を行う制御手段と、前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジン負荷検出手段により検出される前記エンジンの負荷に応じた燃料噴射分担率で前記下流側燃料噴射弁及び前記上流側燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  3. 前記制御手段は、前記エンジン負荷検出手段により検出される前記エンジンの負荷が増大するに従って、前記上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を増大させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  4. 前記吸気通路内に設けられて前記燃焼室に吸入される空気量を調節するスロットル弁及び前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段を備えるとともに、前記エンジン負荷検出手段は少なくとも前記スロットル開度検出手段を含んでおり、前記制御手段は、前記スロットル開度検出手段により前記スロットル弁の全閉状態が検出されているとき、前記上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を０％に設定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  5. 前記吸気通路内に設けられて前記燃焼室に吸入される空気量を調節するスロットル弁及び前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段を備えるとともに、前記エンジン負荷検出手段は少なくとも前記スロットル開度検出手段を含んでおり、前記制御手段は、前記スロットル開度検出手段により前記スロットル弁の全開状態が検出されているとき、前記上流側燃料噴射弁の燃料噴射分担率を１００％に設定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  6. 前記スロットル弁が前記下流側燃料噴射弁と前記上流側燃料噴射弁との間に設けられたことを特徴とする請求項４又は５に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  7. 前記下流側燃料噴射弁及び前記上流側燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプが、燃料タンク内の燃料を前記下流側燃料噴射弁に圧送する第１燃料ポンプと、前記第１燃料ポンプから前記下流側燃料噴射弁に圧送される燃料を前記上流側燃料噴射弁に圧送する第２燃料ポンプとからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの燃料噴射装置。
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