(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射する噴射弁と、
吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で主燃焼のための主噴射を実行すべく前記噴射弁の作動を制御する主噴射制御手段と、
排気昇温が要求され且つ低回転且つ高負荷となる機関運転時に未燃燃料成分を排気通路内で再燃焼するために、前記主噴射とは別に膨張行程中期において第１副噴射を行うとともに膨張行程中の排気弁開弁後に第２副噴射を実行すべく前記噴射弁の作動を制御する副噴射制御手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項２】
前記副噴射制御手段は、前記第１副噴射を上死点後クランク角７０°〜１１０°において行うとともに、前記第２副噴射を排気弁開弁後クランク各４０°以内に実行すべく前記噴射弁の作動を制御することを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項３】
前記副噴射制御手段は、第１副噴射による燃料量と第２副噴射による燃料量との比率が３：７〜７：３の範囲となるように前記噴射弁を制御することを特徴とする、請求項１または２記載の筒内噴射型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射型内燃機関に係り、詳しくは、筒内噴射型内燃機関における排気昇温技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
筒内噴射型内燃機関は、吸気行程のみならず圧縮行程において燃料を直接燃焼室内に噴射して層状燃焼させることにより、空燃比を理論空燃比（値１４．７）よりも超希薄側としてリーン側の目標値（例えば、値２４）以上の超リーン空燃比運転を可能としている。そして、低負荷域では積極的に超リーン空燃比運転を実施することで、エンジンの燃費特性の改善を図っている。
【０００３】
ところが、このような超リーン空燃比運転では、排気温度がなかなか上昇せず、例えば内燃機関の始動直後にこのような超リーン空燃比運転を行うと、触媒が早期に活性化せず、排ガス特性が悪化するという問題がある。
そこで、排気温度を昇温させる手法として、筒内噴射型内燃機関では、燃焼室内に直接燃料を噴射できるという利点を生かし、例えば、燃料噴射を主燃焼の主噴射（圧縮行程噴射）と膨張行程における副噴射との２回の噴射に分割（分割噴射）し、当該副噴射により供給される燃料を燃焼室内或いは排気弁直後の排気通路内で謂再燃焼させることで排気を昇温させる技術が特開平１０−１２２０１５号公報にて公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように筒内噴射型内燃機関において分割噴射を行う場合、極力未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を排気通路内で再燃焼させて未燃燃料成分の低減を図りながら排気昇温させることが好ましい。この場合、燃焼室内に流入する空気量を増やして機関負荷保持のための主噴射を極力希薄状態とすることで余剰酸素を増やし、一方で副噴射による燃料噴射量を極力多くして未燃燃料成分を増やすようにし、該未燃燃料成分と余剰酸素とを効率よく反応させる必要がある。
【０００５】
ところが、機関負荷が増大すると機関負荷保持のための燃料量、即ち主噴射量を増量して燃焼させざるを得ず、副噴射による未燃燃料成分と反応する余剰酸素が不足して消炎し易くなり、再燃焼せずに排気マニホールドから排出される未燃燃料成分の量が多くなるという問題がある。また、機関回転速度が低くなると、１サイクル中の着火から排気までの時間が長くなり、高温の燃焼ガスが冷却されて消炎し易くなり、副噴射による燃料が良好に燃焼せず、やはり排気マニホールドから排出される未燃燃料成分の量が多くなるという問題がある。
【０００６】
つまり、機関負荷が高く且つ機関回転速度が低い場合には、分割噴射を行うと燃焼せずに排気マニホールドから排出される未燃燃料成分の量が多くなってしまい、排気昇温効果が小さく、触媒を十分に活性化することが困難となるのである。
従って、例えば、筒内噴射型内燃機関にＡ／Ｔ（オートマチック・トランスミッション）を連結してなる車両では、低温状態での始動時（コールドスタート時）にレンジ位置をＰ（パーキング）レンジまたはＮ（ニュートラル）レンジからＤ（ドライブ）レンジへ切り換えると、内燃機関にＡ／Ｔの負荷が加わりアイドル回転速度が若干低下するのであるが、このような低回転・高負荷の場合において、上述の分割噴射を実行すると、排気マニホールドから排出される未燃燃料成分の低減及び排気昇温を十分に達成できない虞がある。
【０００７】
そこで、特に上述した消炎による問題を解消するために、副噴射の回数を少なくとも２回とし、１回の副噴射により噴射される燃料量を少なくすることで確実に燃焼させることが考えられる。
しかしながら、この場合においても、例えば、１回目の副噴射のタイミングが早いと、主噴射の燃焼火炎が残存しているので、１回目の副噴射が液滴の状態で燃焼される（液滴燃焼）となりスモークが増大してしまう。また、１回目の副噴射により誘発される燃焼反応は、主に筒内で進行し、早期に消炎するので、２回目の副噴射により燃焼の支援を受けたとしても反応が弱く、排気温度上昇も鈍くなるという問題がある。
【０００８】
また、例えば、２回目の副噴射のタイミングを排気弁の開弁直前に設定すると、２回目の副噴射が排気弁開弁直後の排気のブローダウンにより排気マニホールド側へ流れてしまい、１回目の副噴射の反応を支援できず、十分な排気昇温が得られなくなったり、逆に２回目の副噴射のタイミングを遅くし過ぎると（例えば、排気行程初期）、１回目の副噴射による燃焼反応を支援するための反応時間が得られず、この場合にも十分な排気昇温が得られないという問題が生じる。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、膨張行程で燃料噴射することにより排気昇温を行う場合に、その噴射タイミングを最適に設定することで、機関回転速度や機関負荷に拘わらず未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を効率よく燃焼に寄与させて十分な触媒昇温を実現可能な筒内噴射型内燃機関を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、筒内噴射型内燃機関において、排気昇温が要求され且つ低回転且つ高負荷となる機関運転時には、主噴射制御手段によって吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で主燃焼のための主噴射が行われ、さらに、未燃燃料成分を排気通路内で再燃焼するために、副噴射制御手段によって該主噴射とは別に膨張行程中期において第１副噴射が行われ且つ排気弁開弁後に第２副噴射が行われる。
また、請求項２の発明では、第１副噴射が上死点後クランク角７０°〜１１０°において行われ、第２副噴射が排気弁開弁後クランク各４０°以内に実行される。
【００１１】
従って、例えば、主噴射量を増量せざるを得ず、副噴射による未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）と反応する余剰酸素が不足して消炎し易くなり、或いは、１サイクル中の着火から排気までの時間が長くなって高温の燃焼ガスが冷却されてやはり消炎し易くなる場合であっても、燃料が膨張行程において極めて適正なタイミングで分割して燃焼室内に供給されることになり、膨張行程後の消炎が好適に防止されて副噴射による未燃燃料成分が良好に反応し、十分な排気昇温が得られる。
【００１２】
また、請求項３の発明では、第１副噴射の噴射量と第２副噴射の噴射量の燃料噴射割合が７：３から３：７の範囲である。
このような噴射割合にすることで排気昇温効率をより一層高めることが可能とされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る筒内噴射型内燃機関の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る筒内噴射型内燃機関の構成を説明する。
【００１４】
機関本体（以下、単にエンジンという）１は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）または圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンとされている。そして、この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能とされており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能とされている。
【００１５】
同図に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃焼室８内に燃料を直接噴射可能とされている。
燃料噴射弁６には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（共に図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料噴射量は高圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の開弁時間、即ち燃料噴射時間とから決定される。
【００１６】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド１０の他端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロットル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ１１ａが設けられている。
【００１７】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
なお、図中符号１３は、クランク角を検出するクランク角センサであり、該クランク角センサ１３はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされている。
【００１８】
なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
排気マニホールド１２としては、排出された未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を効率よく排気通路内で燃焼させるべく、図６（正面図）、図７（側面図）に示すような反応型排気マニホールドが採用されている。該反応型排気マニホールド１２は、同図に示すように、通常の排気マニホールドに比べて排気合流部１２ａの容積が大きく、該排気合流部１２ａにおいて暫時滞留する未燃燃料成分が余剰酸素と混合し十分に反応（燃焼）するように設計されている。これにより、分割噴射の副噴射によって排出された未燃燃料成分が十分に反応（燃焼）し、良好に排気昇温される。
【００１９】
また、同図に示すように、排気マニホールド１２には排気管（排気通路）１４が接続されており、この排気管１４にはエンジン１に近接した小型の近接三元触媒２０及び排気浄化触媒装置３０を介してマフラー（図示せず）が接続されている。また、排気管１４には排気温度を検出する高温センサ１６が設けられている。
【００２０】
排気浄化触媒装置３０は、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒３０ｂとの２つの触媒を備えて構成されており、三元触媒３０ｂの方が吸蔵型ＮＯx触媒３０ａよりも下流側に配設されている。
吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、酸化雰囲気においてＮＯxを一旦吸蔵させ、主としてＣＯの存在する還元雰囲気中においてＮＯxをＮ2（窒素）等に還元させる機能を持つものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、貴金属として白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒として構成されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
【００２１】
また、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒３０ｂとの間にはＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ３２が設けられている。
さらに、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コントロールユニット）４０が設置されており、このＥＣＵ４０により、エンジン１を含めた本発明に係る筒内噴射型内燃機関の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入力側には、上述した高温センサ１６やＮＯxセンサ３２等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。
【００２２】
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、点火コイルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４によって適正なタイミングで点火が実施される。
【００２３】
実際には、ＥＣＵ４０では、スロットルセンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角センサ１３からのエンジン回転速度情報Ｎeとに基づいてエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐeを求めるようにされており、さらに、当該目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに応じてマップ（図示せず）より燃料噴射モードを設定するようにされている。例えば、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとが共に小さいときには、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされ、燃料は圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐeが大きくなり或いはエンジン回転速度Ｎeが大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料は吸気行程で噴射される。
【００２４】
そして、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとから制御目標となる目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）が設定され、上記適正量の燃料噴射量は該目標Ａ／Ｆに基づいて決定される。
上記高温センサ１６により検出された排気温度情報からは触媒温度Ｔcatが推定される。詳しくは、高温センサ１６を触媒に直接設置できないことに起因して発生する誤差を補正するために、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに応じて予め実験等により温度差マップ（図示せず）が設定されており、故に触媒温度Ｔcatは、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとが決まると一義に推定されるようにされている。
【００２５】
以下、このように構成された本発明に係る筒内噴射型内燃機関の作用について説明する。
筒内噴射型内燃機関では、上述したように、燃料噴射を主燃焼の主噴射（圧縮行程噴射）と膨張行程における副噴射との２回の噴射に分割し、当該副噴射により供給される燃料を燃焼室内或いは排気通路内で反応させて排気昇温させることが可能とされている。
【００２６】
ところが、このような分割噴射では、やはり上述したように、機関負荷が高く且つ機関回転速度が低い場合には、副噴射によって燃料が供給されても燃焼ガスが消炎し易いために燃焼し難く、副噴射による未燃燃料成分が排気昇温に寄与せず触媒活性化が図れないという問題がある。
そこで、本発明ではこのような問題を解決するように図っており、以下、本発明に係る分割噴射について説明する。
【００２７】
図２を参照すると、本発明に係る分割噴射の燃料噴射信号出力タイミングが筒内圧、点火信号出力タイミングとともにタイムチャートで示されているが、同図に示すように、本実施形態では、分割噴射のうち、主噴射を圧縮行程で行い（主噴射制御手段）、膨張行程における副噴射を１st膨張行程噴射（第１副噴射）と２nd膨張行程噴射（第２副噴射）の２回に分けて行うようにしている（副噴射制御手段）。詳しくは、本発明では、１回目の副噴射である１st膨張行程噴射を膨張行程中期に行い、さらに、２回目の副噴射である２nd膨張行程噴射を排気弁の開弁後に行うようにしている。
【００２８】
ここでは、これら１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射について説明する。実際には１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の各燃料噴射時期と各燃料噴射量（燃料噴射割合）との適正化によって上記問題を解決するようにしており、以下、これら１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の本発明に係る燃料噴射時期と燃料噴射割合について詳しく説明する。
【００２９】
図３を参照すると、エンジン回転速度、エンジン負荷を低回転・高負荷で一定とし、且つ空気過剰率（空燃比）を一定とし、さらに１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１０°の任意値）とした場合の２nd膨張行程噴射の噴射時期と排気マニホールド１２から排出される未燃燃料成分排出量（以下、ＨＣ排出量という）、排気温度Ｔex及びスモーク量との実験に基づく関係が示されており（実線）、併せて、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程前期とした場合の実験に基づく関係（破線）及び膨張行程噴射を１回のみとした場合の（一点鎖線）の膨張行程噴射の噴射時期と上記ＨＣ排出量、排気温度Ｔex及びスモーク量との実験に基づく関係が示されており、以下同図に基づき１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の最適な燃料噴射時期について説明する。
【００３０】
同図によれば、膨張行程噴射を１回のみとした場合（一点鎖線）には、噴射時期が膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１０°の任意値）の狭い範囲以外では排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量が極めて多くなり、故に排気温度Ｔexも低くなっているのであるが、膨張行程噴射を２回とし、１st膨張行程噴射の噴射時期を上記膨張行程中期にするとともに２nd膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中の排気弁開弁後に設定すると、１st膨張行程噴射の液滴燃焼が抑制されてスモークが抑えられるとともに、２nd膨張行程噴射が排気弁開弁直後のブローダウンの影響を大きく受けることなく確実に１st膨張行程噴射の燃焼反応を促進させることができるために十分な排気昇温が得られることがわかる。特に２nd膨張行程噴射を排気弁の開弁後所定の噴射時期（例えば、排気弁開弁後＋４０°までの範囲）とすると、１st膨張行程噴射の反応を支援する反応時間が十分にとれるために確実な燃焼が行え、ＨＣ排出量が極めて少なくなることがわかる。
【００３１】
また、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程前期とした場合と比べても、１st膨張行程噴射の噴射時期を上記膨張行程中期とした場合には、全体的にＨＣ排出量が少なく、排気温度Ｔexが高く、発生するスモーク量が良好に減少することがわかる。
このことより、低回転・高負荷の場合にあっては、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１０°）とするとともに、２nd膨張行程噴射の噴射時期を膨脹行程中の排気弁開弁後、特に排気弁の開弁後所定の噴射時期（例えば、排気弁開弁後＋４０°以内）に設定するのがよいといえ、このようにすれば、低回転・高負荷であっても、排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量を極力少なくし且つ排気温度Ｔexを高めることが可能となる。
【００３２】
また、図４を参照すると、エンジン回転速度、エンジン負荷を低回転・高負荷で一定とし、且つ空気過剰率（空燃比）を一定とし、さらに１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１０°の任意値）とする一方、２nd膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程後期（例えば、排気弁開弁後＋４０°以内の任意値）とした場合の２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合と排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔexとの実験に基づく関係が示されており、以下、同図に基づき１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の最適な燃料噴射割合について説明する。
【００３３】
同図によれば、２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合｛（２nd噴射量）／（１st噴射量＋２nd噴射量）｝が約７０％を越えると、ＨＣ排出量が大きく増加し、これに伴って排気温度Ｔexが減少するものの、２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合が５０％より若干少ない範囲（例えば、３０〜４０％近傍）にあると、ＨＣ排出量が最も少なく、排気温度Ｔexが最も多くなっていることがわかる。
【００３４】
このことより、低回転・高負荷において膨張行程噴射を２回に分割する場合には、２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を約３０％〜約７０％の範囲に設定するのがよく、つまり１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を３：７〜７：３の範囲とするのがよいといえ、このようにすれば、膨張行程噴射を分割した場合において、排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量を極力少なくし且つ排気温度Ｔexを高めることが可能となる。
【００３５】
故に、図５を参照すると、エンジン１のコールドスタート時（例えば、冷却水温２５°でのスタート時）においてＡ／Ｔのレンジ位置がＮレンジ（またはＰレンジ）からＤレンジへ切り換えられ、エンジン１が低回転・高負荷となったときに、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中期とするとともに２nd膨張行程噴射の噴射時期を排気弁の開弁後とし、且つ、１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を例えば７：３とした場合の測定結果、即ちエンジン回転速度Ｎe、エンジン負荷、排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔexの各実測値の時間変化が実線で示されており、同図には併せて膨張行程噴射を膨張行程中期の１回のみとした場合の結果が一点鎖線で示されているが、このように１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射割合をそれぞれ上記適正値に設定するようにすれば、エンジン１が低回転・高負荷となった場合であっても排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排出量を少なく抑えて排気温度Ｔexを高く維持することが可能となるのである。これにより、低回転・高負荷の状況下において吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを速やかに活性化させることが可能となる。
【００３６】
なお、ここではＡ／Ｔのレンジ位置がＮレンジ（またはＰレンジ）からＤレンジへ切り換えられた場合を例に説明したが、本発明をエアコン作動時に適用することもできる。つまり、エアコン作動時においても、エンジン１にエアコンのコンプレッサの負荷が加わりエンジン１が低回転・高負荷となるため、上記同様の効果が得られるのである。
【００３７】
また、本実施形態では、排気浄化触媒装置３０として吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒３０ｂとを有し、さらに排気浄化触媒装置３０の上流に近接三元触媒２０を備えた構成としているが、本発明は、特にこの構成に限定されるものではなく、酸化雰囲気で排ガス中のＮＯxを浄化する選択型還元型ＮＯx触媒のみの構成や、三元触媒のみの構成等、あらゆる構成に適用できるものである。
【００３８】
また、上記実施形態では、主としてエンジン１が低温状態にある場合の触媒の早期活性化について説明したが、超リーン空燃比運転が継続して触媒温度が降下した際に触媒を昇温する場合にも適用できる。また、上記吸蔵型ＮＯx触媒３０ａにはＮＯx以外に燃料中のＳ（サルファ）成分（浄化能力低下物質）、即ちＳＯxも吸蔵され、公知の如く、該ＳＯxを除去（ＳＯxパージ）する際には吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを所定の高温（例えば、６５０℃）にする必要があるのであるが、本発明を当該ＳＯxパージ時の触媒昇温に適用することもできる。
【００３９】
また、上記実施形態では、未燃燃料を効率良く燃焼させるようにするために、排気マニホールド１２を反応型排気マニホールドとしたが、排気マニホールド１２を通常の排気マニホールドとしてもよく、これによっても本発明の効果は得られる。
また、上記実施形態では、主噴射を圧縮行程噴射としているが、これをリーン空燃比運転での吸気行程噴射としても同様の効果は得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１、２の筒内噴射型内燃機関によれば、燃料を膨張行程において極めて適正なタイミングで分割して燃焼室内に供給するようにしているので、内燃機関が低回転・高負荷の場合であっても、膨張行程後の消炎を好適に防止して副噴射による未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を良好に排気昇温に寄与させることができる。
また、請求項３の筒内噴射型内燃機関によれば、第１副噴射の噴射量と第２副噴射の噴射量の燃料噴射割合を７：３から３：７の範囲としているので、排気昇温効率をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る筒内噴射型内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る２段噴射の燃料噴射信号出力タイミングを示す図である。
【図３】２nd膨張行程噴射の噴射時期と排気マニホールドから排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔex及びスモーク量との実験に基づく関係を示す図である。
【図４】２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合と排気マニホールドから排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔexとの実験に基づく関係を示す図である。
【図５】低回転・高負荷において、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中期とするとともに２nd膨張行程噴射の噴射時期を排気弁開弁後とし、且つ、１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を例えば７：３とした場合の測定結果を示すタイムチャートである。
【図６】反応型排気マニホールドを示す正面図である。
【図７】反応型排気マニホールドを示す側面図である。
【符号の説明】
１  エンジン（筒内噴射型内燃機関）
４  点火プラグ
６  燃料噴射弁
１１  スロットル弁
１１ａ  スロットルセンサ
１２  排気マニホールド
１３  クランク角センサ
１６  高温センサ
３０ａ  吸蔵型ＮＯx触媒
４０  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0003693090.tif 000002
【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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