(57)【要約】【課題】燃料噴射量が少ない場合であっても吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上可能な内燃機関及び内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】シリンダ内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関において、シリンダの頂部に備えられ、点火部を有する点火プラグと、シリンダの周部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少なくとも一部の燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、シリンダの頂部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの第１の燃料噴射弁から噴射される燃料を除く少量の燃料を、第１の燃料噴射弁からの噴射後に点火部に向けて噴射する第２の燃料噴射弁を備え、第１の燃料噴射弁は、内燃機関の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量の燃料を正常噴霧可能であり、第２の燃料噴射弁は、第１の燃料噴射弁における正常噴霧可能な最小燃料噴射量よりも少量の燃料を正常噴霧可能である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１１）内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関（１）において、
前記シリンダ（１１）の頂部（１１ａ）に備えられ、点火部（４１ａ）を有する点火プラグ（４１）と、
前記シリンダ（１１）の周部（１１ｂ）に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少なくとも一部の燃料を噴射する第１の燃料噴射弁（４５）と、
前記シリンダ（１１）の頂部（１１ａ）に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの前記第１の燃料噴射弁（４５）から噴射される燃料を除く少量の燃料を、前記第１の燃料噴射弁（４５）からの噴射後に前記点火部（４１ａ）に向けて噴射する第２の燃料噴射弁（４３）と、を備え、
前記第１の燃料噴射弁（４５）は、前記内燃機関（１）の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量の燃料を正常噴霧可能であり、
前記第２の燃料噴射弁（４３）は、前記第１の燃料噴射弁（４５）における正常噴霧可能な最小燃料噴射量よりも少量の燃料を正常噴霧可能である
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第２の燃料噴射弁（４３）からの燃料噴射量が、前記第１の燃料噴射弁（４５）からの燃料噴射量の５〜１５％の範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第２の燃料噴射弁（４３）は、前記点火部（４１ａ）に向けられた１〜３個の噴射孔を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第２の燃料噴射弁（４３）は、前記少量の燃料噴射により前記点火プラグ（４１）による点火動作によって形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関（１）を制御する内燃機関の制御装置（１００）であって、
前記第１の燃料噴射弁（４５）の駆動を制御する第１の燃料噴射弁制御部（１０７）と、
前記第２の燃料噴射弁（４３）の駆動を制御する第２の燃料噴射弁制御部（１０５）を備え、
前記第２の燃料噴射弁制御部（１０５）は、
前記シリンダ（１１）内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態において、前記第２の燃料噴射弁（４３）から前記点火部（４１ａ）に向けて前記燃料噴射量のうちの少量の燃料を噴射させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定の運転状態は、
混合気のラムダ値が２〜３の範囲内である運転状態、又は、前記内燃機関（１）の排気通路（９）に備えられた触媒を昇温させる運転状態の少なくとも一方である
ことを特徴とする請求項５に記載の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、シリンダ内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関及び内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来燃料が混合された混合気に点火プラグにより点火して燃焼させるガソリンエンジン等の火花点火式の内燃機関が知られている。火花点火式の内燃機関としてシリンダ内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関がある。
【０００３】
このような内燃機関では混合気に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態で内燃機関の制御が行われる場合がある。例えば特許文献１には内燃機関の排気通路に備えられた触媒を昇温させる場合に内燃機関の空燃比をリーン状態にするとともに点火時期を遅らせる技術が開示されている。
【０００４】
また直接噴射式の内燃機関において燃焼効率を向上させるために一つのシリンダに二つの燃料噴射弁を備える技術が提案されている。例えば特許文献２〜３には一方の燃料噴射弁をシリンダの頂部に設け他方の燃料噴射弁をシリンダの周部に設けた内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１８７４３９号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７４６４号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００８０４４２４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載されたように空燃比をリーン状態にした場合には燃焼安定性が低下しやすくなる。これに対して点火プラグの点火部付近に燃料を直接噴射することにより燃焼安定性が向上することが知られている。これは点火部付近に燃料を直接噴射することにより火炎核の初期成長を補助する乱流が生成されることに起因する。
【０００７】
特許文献２〜３に開示された内燃機関はシリンダの頂部に設けられた一方の燃料噴射弁から噴射される一部の燃料が点火プラグの点火部に向けられている。特許文献２には二つの燃料噴射弁からの燃料噴射量の比率は開示されていない。また特許文献３には頂部に設けられた燃料噴射弁と周部に設けられた燃料噴射弁とによる燃料噴射量の比率を１：２にすることが開示されている。
【０００８】
しかしながら二つの燃料噴射弁を用いて燃料を噴射する場合には吸気と燃料との混合が不十分となり、粒子状物質や窒素酸化物の排出量が増えるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料噴射量が少ない場合であっても吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上可能な内燃機関及び内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点によれば、シリンダ内に燃料を直接噴射する火花点火式の内燃機関において、シリンダの頂部に備えられ、点火部を有する点火プラグと、シリンダの周部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少なくとも一部の燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、シリンダの頂部に備えられ、一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの第１の燃料噴射弁から噴射される燃料を除く少量の燃料を、第１の燃料噴射弁からの噴射後に点火部に向けて噴射する第２の燃料噴射弁と、を備え、第１の燃料噴射弁は、内燃機関の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量の燃料を正常噴霧可能であり、第２の燃料噴射弁は、第１の燃料噴射弁における正常噴霧可能な最小燃料噴射量よりも少量の燃料を正常噴霧可能であることを特徴とする内燃機関が提供される。
【００１１】
また本発明の別の観点によれば、上記の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、第１の燃料噴射弁の駆動を制御する第１の燃料噴射弁制御部と、第２の燃料噴射弁の駆動を制御する第２の燃料噴射弁制御部を備え、第２の燃料噴射弁制御部は、シリンダ内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない所定の運転状態において、第２の燃料噴射弁から点火部に向けて燃料噴射量のうちの少量の燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば燃料噴射量が少ない場合であっても吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る内燃機関を上方から見た模式図である。
【図３】第１の燃料噴射弁及び第２の燃料噴射弁の噴射性能を説明するための説明図である。
【図４】シリンダの側方から見た噴霧の状態を示す模式図である。
【図５】図４のシリンダを矢印Ｘの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。
【図６】図４のシリンダを矢印Ｙの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。
【図７】図４のシリンダを矢印Ｚの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成例を示す説明図である。
【図９】同実施形態に係る内燃機関の制御装置により実行される燃料噴射制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
＜１．内燃機関の構成例＞
図１〜図２を参照して本実施形態に係る内燃機関１の構成例を説明する。図１は本実施形態の内燃機関１における一つのシリンダ１１の断面を示す。図２は図１の内燃機関１を上方から見た模式図である。
【００１６】
内燃機関１はシリンダ１１内に燃料を直接噴射する火花点火式のガソリンエンジンの一例である。内燃機関１はいわゆる４ストロークの火花点火式ガソリンエンジンであり、例えば自動車に搭載されて自動車の動力源として機能する。
【００１７】
内燃機関１は、シリンダ１１、吸気バルブ２１、排気バルブ３１、吸気カムシャフト２３、排気カムシャフト３３、ピストン１３、コンロッド１５、点火プラグ４１、第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３を備える。
【００１８】
ピストン１３はシリンダ１１に摺動自在に収容される。シリンダ１１内をピストン１３により区画された空間が燃焼室５として機能する。燃焼室５の形状はいわゆるペントルーフ型である。
【００１９】
コンロッド１５の一端部はピンを介してピストン１３に支持される。コンロッド１５の他端部は図示しないクランクシャフトに回転自在に支持される。ピストン１３はコンロッド１５を介してクランクシャフトに連結される。
【００２０】
吸気ポート１９及び排気ポート１７はそれぞれシリンダ１１に接続される。吸気ポート１９は管状であり吸気通路７から二つに分岐して燃焼室５に接続される（図２参照）。排気ポート１７は管状であり燃焼室５に接続された二つの排気ポート１７が合流して一つの排気通路９となる（図２参照）。
【００２１】
シリンダ１１には二つの吸気バルブ２１と二つの排気バルブ３１が設置される。吸気カムシャフト２３は二つの吸気バルブ２１が並ぶ方向にクランクシャフトと略平行に延びる。排気カムシャフト３３は二つの排気バルブ３１が並ぶ方向にクランクシャフトと略平行に延びる。
【００２２】
それぞれの吸気バルブ２１の一端は燃焼室５の内部であって吸気ポート１９（の分岐）が燃焼室５へ開口する部位またはその近傍に位置する。それぞれの吸気バルブ２１の他端には吸気カム２５が当接する。
【００２３】
吸気カム２５は吸気カムシャフト２３により回転駆動される。吸気カム２５が回転することで吸気バルブ２１が往復移動する。これにより吸気バルブ２１は吸気ポート１９（の分岐）と燃焼室５との間を開閉する。
【００２４】
同様に排気カム３５が排気カムシャフト３３により回転駆動されることで排気バルブ３１が往復移動する。これにより排気バルブ３１は排気ポート１７（の分岐）と燃焼室５との間を開閉する。
【００２５】
点火プラグ４１はシリンダ１１の頂部１１ａに設けられる。点火プラグ４１の先端に設けられた点火部４１ａはシリンダ１１の軸心に近接する位置であって吸気ポート１９と排気ポート１７に囲まれた位置で燃焼室５の内部に突出する。
【００２６】
第１の燃料噴射弁４５はシリンダ１１の周部１１ｂに設けられる。シリンダ１１の周部１１ｂとはシリンダ１１に開口する吸気ポート１９及び排気ポート１７よりも概ね外側に位置する領域を指す。シリンダ１１の周部１１ｂはシリンダ１１の軸方向に位置する面及びシリンダ１１の周面をともに含む。第１の燃料噴射弁４５の先端は吸気ポート１９よりも外周側の位置で燃焼室５の内部に突出し燃焼室５内に燃料を噴射する。
【００２７】
第２の燃料噴射弁４３はシリンダ１１の頂部１１ａに設けられる。シリンダ１１の頂部１１ａとはシリンダ１１に開口する吸気ポート１９及び排気ポート１７により概ね囲まれるシリンダ１１の軸心を含む領域を指す。第２の燃料噴射弁４３の先端は燃焼室５の内部に突出し点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて燃料を噴射する。
【００２８】
内燃機関１の吸気行程では吸気バルブ２１が開くとともに燃焼室５の体積が増加することで空気が吸気ポート１９を介して燃焼室５に流入する。空気の流入に合わせて第１の燃料噴射弁４５から、あるいは第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３から燃料が噴射されて混合気が形成される。
【００２９】
吸気行程後の圧縮行程で燃焼室５の混合気が圧縮される。点火プラグ４１が所定のタイミングで火花を発生すると混合気が点火されて燃焼する。これにより燃焼室５の体積が増加する（燃焼行程）。
【００３０】
その後に排気バルブ３１が開くとともに燃焼室５の体積が減少することで燃焼後の混合気が排気ポート１７を介して燃焼室５から流出する（排気行程）。これらの吸気行程から排気行程を一燃焼サイクルとして燃焼によりピストン１３が往復運動を行う。往復運動はコンロッド１５を介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００３１】
＜２．第１の燃料噴射弁及び第２の燃料噴射弁の機能＞
次に内燃機関１に備えられた第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３の機能について詳細に説明する。
【００３２】
第１の燃料噴射弁４５はシリンダ１１の周部１１ｂに備えられる。本実施形態に係る内燃機関１において第１の燃料噴射弁４５は二つの吸気ポート１９の開口の間のシリンダ１１の周部１１ｂに備えられる（図２を参照）。第１の燃料噴射弁４５は一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの第２の燃料噴射弁４３から噴射される燃料を除く燃料を噴射する。
【００３３】
第１の燃料噴射弁４５は内燃機関１に出力させる要求トルクに応じて設定される燃料噴射量の大部分を吸気行程において噴射して燃焼室５内に混合気を形成する機能を有する。第１の燃料噴射弁４５の先端は吸気ポート１９の開口の近傍で燃焼室５の内部に突出し吸気ポート１９を介して導入される空気流に向けて燃料を噴射する。
【００３４】
第１の燃料噴射弁４５は例えば５個以上の比較的多くの噴射孔を有する。これにより第１の燃料噴射弁４５から噴射される燃料を燃焼室５全体に向けて広範に噴射させることができる。
【００３５】
第２の燃料噴射弁４３はシリンダ１１の頂部１１ａに備えられる。第２の燃料噴射弁４３は一燃焼サイクル中に噴射される燃料噴射量のうちの少量の燃料を点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて噴射する。
【００３６】
第２の燃料噴射弁４３は点火プラグ４１による混合気への点火動作時に点火部４１ａに向けて少量の燃料を噴射して、形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与する機能を有する。これにより火炎が燃焼室５内の混合気全体に効率的に伝播し燃焼安定性が向上する。
【００３７】
第２の燃料噴射弁４３は例えば１〜３個の噴射孔を有する。少ない数の噴射孔から燃料を噴射することにより点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて少量の燃料を噴射する精度を高めることができる。
【００３８】
第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３はいずれも例えば電磁式アクチュエータ又は電歪式アクチュエータを備える制御弁である。第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３は制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）により制御される。
【００３９】
制御弁のアクチュエータへの電力供給を開始してから開弁するまでの応答性、アクチュエータへの電力供給を停止してから閉弁するまでの応答性、噴射孔の総断面積及び燃料通路面積等によって制御弁の噴射性能が異なる。
【００４０】
制御弁の噴射性能が異なる場合には一燃焼サイクルにおいて正常噴霧可能な最大燃料噴射量は異なる。また制御弁の噴射性能によって最大燃料噴射量だけでなく正常噴霧可能な最小燃料噴射量も異なる。
【００４１】
なお正常噴霧可能な状態とは噴射された燃料が液滴化することなく霧化される状態をいう。
【００４２】
図３は第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３の噴射性能を説明するための説明図である。図３中の左には内燃機関１の最大出力を生成可能に設定される一燃焼サイクルの燃料噴射量Q_flが示されている。第１の燃料噴射弁４５は少なくとも一燃焼サイクル中に燃料噴射量Q_flの燃料を噴射可能に構成される。
【００４３】
図３中の中央には正常噴霧可能な第１の燃料噴射弁４５の最小燃料噴射量Q_minが示されている。内燃機関１の最大出力を生成可能な燃料噴射量Q_flを噴射可能に構成された第１の燃料噴射弁４５は最小燃料噴射量Q_min未満の燃料を正常噴霧することができない。
【００４４】
図３中の右には点火プラグ４１の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与するために必要な燃焼補助噴射量Q_comが示されている。第２の燃料噴射弁４３は燃焼補助噴射量Q_comの燃料を噴射可能に構成される。
【００４５】
本実施形態に係る内燃機関１では第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３からそれぞれ噴射される燃料と空気との混合が不十分になることを抑制するために吸気行程においては第１の燃料噴射弁４５が目標燃料噴射量のうちの大部分の燃料を噴射する。
【００４６】
また燃焼室５内に混合気が形成された後の点火動作時においては第２の燃料噴射弁４３が混合気への燃焼を補助するために極少量の燃料を噴射する。このため第２の燃料噴射弁４３は第１の燃料噴射弁４５により正常噴霧可能な最小燃料噴射量Q_minよりも少ない燃焼補助噴射量Q_comの燃料を噴射可能な性能を有する。
【００４７】
例えば一燃焼サイクルにおける第２の燃料噴射弁４３からの燃料噴射量は第１の燃料噴射弁４５からの燃料噴射量の５〜１５％の範囲内であってもよい。
【００４８】
図４〜図７は第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３による噴霧の状態を示している。図４は吸気カムシャフトの軸方向に沿ってシリンダ１１の側方から見た噴霧の状態を示す模式図である。図５は図４のシリンダ１１を矢印Ｘの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。図６は図４のシリンダ１１を矢印Ｙの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。図７は図４のシリンダ１１を矢印Ｚの方向に見た噴霧の状態を示す模式図である。
【００４９】
図４〜図７において第１の燃料噴射弁４５からの噴霧がドットハッチングで示され第２の燃料噴射弁４３からの噴霧がクロスハッチングで示されている。なお図４〜図７は第１の燃料噴射弁４５が６つの噴射孔を有し第２の燃料噴射弁４３が二つの噴射孔を有する例を示している。
【００５０】
シリンダ１１の周部１１ｂに備えられた第１の燃料噴射弁４５は燃焼室５全体に向けられた６つの噴射孔を介して広範囲に燃料を噴射する。噴射される燃料は吸気ポート１９を介して導入される空気と混合されて燃焼室５内に混合気が形成される。
【００５１】
したがって吸気行程において内燃機関１の要求出力に応じて設定される目標噴射量のうちの大部分の燃料は第１の燃料噴射弁４５から広範囲に噴射される。これにより燃焼室５内に均一に混合分散された混合気を形成することができる。
【００５２】
またシリンダ１１の頂部１１ａに備えられた第２の燃料噴射弁４３は点火プラグ４１の点火部４１ａに向けられた二つの噴射孔を介して極少量の燃料を噴射する。
【００５３】
したがって燃焼室５内に形成された混合気に点火プラグ４１により点火する際には第２の燃料噴射弁４３から少量の燃料が噴射されて火炎核に乱流生成運動エネルギが付与される。これにより火炎が燃焼室５全体に効率的に伝播して燃焼安定性を向上させることができる。
【００５４】
第２の燃料噴射弁４３から噴射される燃料は燃焼を補助するための極少量の燃料であることから第１の燃料噴射弁４５から噴射される燃料と空気との均一混合分散を妨げるおそれが低減される。
【００５５】
＜３．制御装置の構成例＞
図８を参照して本実施形態に係る内燃機関１を制御する制御装置１００の構成例を説明する。なお以下の制御装置１００の構成例は第２の燃料噴射弁４３による少量の燃料噴射をシリンダ１１内に形成される混合気中に占める燃料の割合が少ない運転モード（以下、「リーン燃焼モード」ともいう。）において実行する例である。
【００５６】
図８は制御装置１００の構成例を機能的に示したブロック図である。制御装置１００は運転モード設定部１０１、目標噴射量算出部１０３、第１の燃料噴射弁制御部１０７、第２の燃料噴射弁制御部１０５及び点火プラグ制御部１０９を備える。
【００５７】
制御装置１００の一部又は全部は例えばマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されてもよい。この場合制御装置１００を構成する上記の各部の一部又は全部はマイクロコンピュータ等によるプログラムの実行により実現される機能であってよい。
【００５８】
また制御装置１００の一部又は全部はファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
【００５９】
制御装置１００はＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）等の図示しない記憶素子あるいは記憶装置を備える。さらに制御装置１００は点火プラグ４１、第１の燃料噴射弁４５及び第２の燃料噴射弁４３を駆動するための図示しない駆動回路を備える。
【００６０】
（運転モード設定部）
運転モード設定部１０１は内燃機関１の運転モードを設定する。運転モード設定部１０１は内燃機関１の運転モードをリーン燃焼モードに設定可能になっている。リーン燃焼モードにおいて内燃機関１のシリンダ１１に供給される混合気のラムダ値は２．０〜３．０の範囲内であってもよい。
【００６１】
リーン燃焼モードは例えば内燃機関１の排気通路９に備えられた三元触媒等の触媒を昇温して活性化させる場合に設定される。この場合運転モード設定部１０１は触媒温度の情報を取得して運転モードをリーン燃焼モードに設定するか否かを判定してもよい。
【００６２】
ただしリーン燃焼モードは触媒の活性化を目的とする場合に限られず、これ以外の目的で設定されてもよい。
【００６３】
（目標噴射量算出部）
目標噴射量算出部１０３は内燃機関１の要求出力に応じて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。目標燃料噴射量Q_tgtの算出方法は特に限定されない。例えば目標噴射量算出部１０３はあらかじめ格納された噴射量マップを参照して内燃機関１の要求出力及び内燃機関１の回転数に基づいて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。
【００６４】
（第１の燃料噴射弁制御部）
第１の燃料噴射弁制御部１０７は第１の燃料噴射弁４５の駆動を制御する。第１の燃料噴射弁制御部１０７は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合に目標燃料噴射量Q_tgtから燃焼補助噴射量Q_comを除いた量の燃料を主として吸気行程において第１の燃料噴射弁４５から噴射させる。
【００６５】
第１の燃料噴射弁制御部１０７は運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を主として吸気行程において第１の燃料噴射弁４５から噴射させる。
【００６６】
（第２の燃料噴射弁制御部）
第２の燃料噴射弁制御部１０５は第２の燃料噴射弁４３の駆動を制御する。第２の燃料噴射弁制御部１０５は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合に第２の燃料噴射弁４３を駆動し、点火プラグ４１の点火動作に合わせて燃焼補助噴射量Q_comの燃料を点火部４１ａに向けて噴射させる。
【００６７】
燃焼補助噴射量Q_comはあらかじめ設定された固定値であってもよく目標燃料噴射量Q_tgtに応じた可変値であってもよい。
【００６８】
第２の燃料噴射弁制御部１０５は運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には第２の燃料噴射弁４３の駆動を中止し第２の燃料噴射弁４３による燃料噴射を行わないようにしてもよい。
【００６９】
本実施形態に係る制御装置１００においては混合気中の燃料の割合が少なく燃焼安定性が低下しやすいリーン燃焼モードにおいて燃焼を補助するための少量の燃料を点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて噴射するように構成されている。
【００７０】
（点火プラグ制御部）
点火プラグ制御部１０９は点火プラグ４１の駆動を制御する。点火プラグ制御部１０９は運転状態に応じて適宜設定される点火時期にしたがって点火プラグ４１を駆動して燃焼室５内に形成された混合気に点火する。
【００７１】
＜４．内燃機関の動作例＞
図９を参照して制御装置１００による制御処理の一例を説明する。図９は制御装置１００により実行される燃料噴射制御のフローチャートを示している。
【００７２】
制御装置１００の目標噴射量算出部１０３は目標燃料噴射量Q_tgtを算出する（ステップＳ１１）。例えば目標噴射量算出部１０３はアクセルペダルの踏み込み量等の要求加速度及び内燃機関１の回転数の情報に基づいて内燃機関１の要求出力を算出し、噴射量マップを参照して内燃機関１の要求出力及び回転数の情報に基づいて目標燃料噴射量Q_tgtを算出する。
【００７３】
次いで制御装置１００の第１の燃料噴射弁制御部１０７及び第２の燃料噴射弁制御部１０５は内燃機関１の運転モードがリーン燃焼モードに設定されているか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００７４】
運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、制御装置１００の第１の燃料噴射弁制御部１０７は各シリンダ１１の吸気行程において第１の燃料噴射弁４５を駆動して目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を燃焼室５内に噴射させる（ステップＳ２１）。
【００７５】
これにより吸気行程において燃焼室５に導入される空気に燃料が分散混合され燃焼室５内に混合気が形成される。
【００７６】
次いで制御装置１００の点火プラグ制御部１０９は運転状態に応じて適宜設定された点火時期に点火プラグ４１を駆動して燃焼室５内に形成された混合気に点火する（ステップＳ２３）。
【００７７】
これにより火炎が燃焼室５内に伝播して燃焼室５内の混合気が燃焼する。混合気中の燃料の割合が少なくない場合には燃焼室５内に火炎が伝播しやすく燃焼安定性が保たれやすい。
【００７８】
一方上述のステップＳ１３において運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、第１の燃料噴射弁制御部１０７は各シリンダ１１の吸気行程において第１の燃料噴射弁４５を駆動して目標燃料噴射量Q_tgtから燃焼補助噴射量Q_comを除いた燃料を燃焼室５内に噴射させる（ステップＳ１５）。
【００７９】
次いで制御装置１００の第２の燃料噴射弁制御部１０５は運転状態に応じて適宜設定された点火時期に合わせてあるいはその直前に第２の燃料噴射弁４３を駆動して燃焼補助噴射量Q_comの燃料を点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて噴射させる（ステップＳ１７）。
【００８０】
次いで点火プラグ制御部１０９は点火時期に合わせて点火プラグ４１を駆動して燃焼室５内に形成された混合気に点火する（ステップＳ１９）。このとき点火部４１ａに向けて第２の燃料噴射弁４３から燃料が噴射されているため形成される火炎核に乱流生成運動エネルギが付与される。
【００８１】
これにより混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても火炎が燃焼室５全体に渡って効率的に伝播して燃焼安定性が向上する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関１はシリンダ１１の周部１１ｂに備えられて内燃機関１の最大出力を生成可能に設定される燃料噴射量Q_flの燃料を正常噴霧可能な第１の燃料噴射弁４５を備える。また内燃機関１はシリンダ１１の頂部１１ａに備えられて第１の燃料噴射弁４５の正常噴霧可能な最小燃料噴射量Q_minよりも少量の燃料を正常噴霧可能な第２の燃料噴射弁４３を備える。
【００８３】
このため第２の燃料噴射弁４３から極少量の燃料を点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて噴射させることができる。したがって混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても点火プラグ４１の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与することができ燃焼安定性を向上させることができる。
【００８４】
また本実施形態に係る内燃機関１では吸気行程に噴射されて混合気を形成する燃料は一つの第１の燃料噴射弁４５から噴射されるために空気と燃料との混合が不十分となるおそれを低減することができる。
【００８５】
また本実施形態に係る内燃機関１の制御装置１００は内燃機関１の運転モードがリーン燃焼モードに設定されていない場合には第１の燃料噴射弁４５から目標燃料噴射量Q_tgtの燃料を噴射させる。一方制御装置１００は運転モードがリーン燃焼モードに設定されている場合には目標燃料噴射量Q_tgtのうちの極少量の燃料を第２の燃料噴射弁４３から点火プラグ４１の点火部４１ａに向けて噴射させる。
【００８６】
したがって混合気中の燃料の割合が少ない場合であっても点火プラグ４１の点火動作により形成される火炎核に乱流生成運動エネルギを付与することができ燃焼安定性を向上させることができる。その結果粒子状物質や窒素酸化物の排出量を抑制することができる。
【００８７】
また本実施形態に係る内燃機関１の制御装置１００は運転モードがリーン燃焼モードであるか否かにかかわらず混合気を形成するための燃料を吸気行程において一つの第１の燃料噴射弁４５から噴射させる。したがって空気と燃料との混合が不十分となるおそれを低減することができる。
【００８８】
このように本実施形態に係る内燃機関１及び内燃機関１の制御装置１００は吸気と燃料との混合性及び燃焼安定性をともに向上させることができる。その結果粒子状物質や窒素酸化物の排出量を抑制することができる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・内燃機関、１１・・・シリンダ、１１ａ・・・頂部、１１ｂ・・・周部、４１・・・点火プラグ、４１ａ・・・点火部、４３・・・第２の燃料噴射弁、４５・・・第１の燃料噴射弁、１００・・・制御装置、１０１・・・運転モード設定部、１０３・・・目標噴射量算出部、１０５・・・第２の燃料噴射弁制御部、１０７・・・第１の燃料噴射弁制御部、１０９・・・点火プラグ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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