(57)【要約】【課題】本発明は、噴射燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制しつつ、燃料の気化を促進して燃焼性を向上させることを目的とする。【解決手段】エンジン１０には、ガス供給機構１００を搭載する。ガス供給機構１００は、ガス噴射弁１０２、蓄圧タンク１０４、ガス供給通路１０６、圧力調整機構１０８、コンプレッサ１１２等を備える。ＥＣＵ５０は、冷間始動時等において燃料噴射を行うときに、ガス供給機構１００を駆動し、ガス噴射弁１０２から吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに向けて空気を噴射する。これにより、ガス噴射弁１０２から噴射された空気を、燃料付着壁面部１８Ｂに付着した燃料と衝突させることができ、また、この空気流により燃料が壁面に付着する現象自体も抑制することができる。従って、付着燃料の気化を促進し、排気エミッションを向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記吸気通路の壁面部のうち燃料が付着する部位である燃料付着壁面部に向けてガスを供給することが可能なガス供給手段と、を備え、
前記燃料噴射弁により燃料を噴射するときに、前記ガス供給手段により、ガスを供給することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ガス供給手段は、前記燃料噴射弁の上流側で前記吸気通路に設けられるガス噴射弁である請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段は、前記吸気通路の壁面部のうち前記燃料付着壁面部を含む全周部位に向けてガスをリング状に噴射するガス噴射弁により構成してなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段から前記吸気通路に供給されるガスを加熱するヒータを備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気通路は１つの気筒に配置された２つの吸気ポートであり、
前記ガス供給手段は、前記２つの吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスをそれぞれ異なる方向に噴射する２方向噴射型のガス噴射弁により構成してなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸気通路は１つの気筒に配置された複数の吸気ポートであり、
前記ガス供給手段は、前記複数の吸気ポートのうち一部の吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスを噴射するガス噴射弁により構成してなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気通路は１つの気筒に配置された複数の吸気ポートであり、
前記ガス供給手段は、前記複数の吸気ポートに対応して個別に配置され、それぞれの吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスを噴射する複数のガス噴射弁により構成してなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の始動を事前に検出する始動予測検出手段と、
前記ガス供給手段により使用される圧縮ガスを生成する圧縮ガス生成手段と、を備え、
前記始動予測検出手段により始動が行われることを検出したときに、前記圧縮ガス生成手段を作動させる構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項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、吸気通路に燃料を噴射する構成とした内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００３−８３１２６号公報）に開示されているように、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、冷間運転時に燃料噴射を行う場合に、燃料噴射期間が吸気弁の開弁期間中となり、かつ、排気ガスの吹き返し期間（吸気弁の開弁直後に筒内の排気ガスが吸気通路に吹き返す期間）と重ならないように制御し、吸気通路の壁面に対する燃料の付着を抑制する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８３１２６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、噴射燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制できるものの、燃料噴射期間と排気ガスの吹き返し期間とが重なるのを回避する必要がある。この結果、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を増加させるのが困難となる場合があり、バルブオーバーラップにより筒内（及び吸気通路内）に残留ガスを発生させて燃料の気化を促進する効果が十分に得られないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、噴射燃料が吸気通路の壁面に付着するのを抑制しつつ、燃料の気化を促進して燃焼性を向上させることが可能な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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記吸気通路の壁面部のうち燃料が付着する部位である燃料付着壁面部に向けてガスを供給することが可能なガス供給手段と、を備え、
前記燃料噴射弁により燃料を噴射するときに、前記ガス供給手段により、ガスを供給することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明によると、前記ガス供給手段は、前記燃料噴射弁の上流側で前記吸気通路に設けられるガス噴射弁により構成している。
【０００８】
第３の発明によると、前記ガス供給手段は、前記吸気通路の壁面部のうち前記燃料付着壁面部を含む全周部位に向けてガスをリング状に噴射するガス噴射弁により構成している。
【０００９】
第４の発明は、前記ガス供給手段から前記吸気通路に供給されるガスを加熱するヒータを備えている。
【００１０】
第５の発明によると、前記吸気通路は１つの気筒に配置された２つの吸気ポートであり、前記ガス供給手段は、前記２つの吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスをそれぞれ異なる方向に噴射する２方向噴射型のガス噴射弁により構成している。
【００１１】
第６の発明によると、前記吸気通路は１つの気筒に配置された複数の吸気ポートであり、前記ガス供給手段は、前記複数の吸気ポートのうち一部の吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスを噴射するガス噴射弁により構成している。
【００１２】
第７の発明によると、前記吸気通路は１つの気筒に配置された複数の吸気ポートであり、前記ガス供給手段は、前記複数の吸気ポートに対応して個別に配置され、それぞれの吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスを噴射する複数のガス噴射弁により構成している。
【００１３】
第８の発明は、内燃機関の始動を事前に検出する始動予測検出手段と、
前記ガス供給手段により使用される圧縮ガスを生成する圧縮ガス生成手段と、を備え、
前記始動予測検出手段により始動が行われることを検出したときに、前記圧縮ガス生成手段を作動させる構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、燃料を噴射するときには、ガス供給手段から供給したガスを、吸気通路の燃料付着壁面部に付着した燃料と衝突させることができる。また、噴射されたガスは、燃料付着壁面部の表面に沿って流れるので、燃料が壁面に付着する現象自体も抑制することができる。これにより、付着燃料の気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。そして、液相状態で筒内に流入する燃料の量を減少させ、筒内壁面に対する燃料の付着量も低減することができる。従って、特に冷間運転時において、燃焼性を高め、筒内から排出される未燃燃料の量を抑制し、ＨＣ等の排気エミッションを向上させることができる。
【００１５】
第２の発明によれば、ガス噴射弁を燃料噴射弁の上流側に配置しているので、燃料付着壁面部から気化した燃料を筒内へと円滑に流入させることができる。
【００１６】
第３の発明によれば、燃料噴射を行うときには、ガス噴射弁により吸気通路の壁面部の全周にガスを噴射することができる。これにより、燃料付着壁面部以外の位置でも、壁面に燃料が付着するのを抑制し、また、付着した燃料の気化を促進することができるので、排気エミッションを更に向上させることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、ガス供給手段から吸気通路に供給されるガスをヒータにより暖めて、噴射燃料の気化を更に促進することができる。また、吸気通路の暖機も促進することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、２方向噴射型のガス噴射弁を採用したので、同一気筒に開口する２つの吸気ポートの燃料付着壁面部に対して、１つのガス噴射弁によりガスを噴射することができる。従って、システムの部品点数を削減して構造を簡略化し、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
第６の発明によれば、同一気筒に配置された複数の吸気ポートのうち、一部の吸気ポートでガスを噴射することができる。これにより、筒内にスワール流を形成することができ、燃料の気化性及び燃焼性を向上させることができる。
【００２０】
第７の発明によれば、単一のガス噴射弁を用いた場合にはガスの噴流が到達しない位置にも、ガスの噴流を到達させることができる。従って、吸気ポートの壁面部の広い範囲において、壁面部に付着した燃料を効率よく気化させることができ、燃料の気化を更に促進することができる。
【００２１】
第８の発明によれば、始動予測検出手段により内燃機関の始動を事前に検出し、圧縮ガス生成手段を作動させることができる。これにより、始動（燃料噴射）の開始前に圧縮ガスを生成しておき、燃料噴射の開始時には、ガス供給手段によりガスを速やかに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】吸気ポートの近傍を拡大して示す図１中の部分拡大図である。
【図３】吸気ポートの近傍を図２中の上側からみた状態で模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図７】吸気ポートの近傍を拡大して示す図６中の部分拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるガス噴射弁の縦断面図及び外観図である。
【図９】本発明の実施の形態４において、吸気ポートの近傍を図３と同様位置からみた平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５において、吸気ポートの近傍を図３と同様位置からみた平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、車両に搭載される内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１は、エンジン１０に搭載された複数気筒のうち１つの気筒のみを例示したもので、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数の内燃機関に適用されるものである。また、図１は、前記１つの気筒を当該気筒の中心軸線に沿って破断した縦断面図を示している。エンジン１０は、気筒が形成されたシリンダブロック１０Ａと、前記シリンダブロック１０Ａ上に搭載されたシリンダヘッド１０Ｂとを備えている。エンジン１０の気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２は、連接棒等を介してクランク軸（図示せず）に連結されている。
【００２４】
また、エンジン１０は、筒内に空気を吸込む吸気通路１６を備えている。吸気通路１６は、シリンダヘッド１０Ｂに設けられて燃焼室１４に開口する吸気ポート１８と、吸気ポート１８に接続された吸気マニホールド２０とを備えている。また、本実施の形態では、後述の図３に示すように、１つの気筒に２つの吸気ポート１８が配置された構成を例示している。そして、同一気筒に開口する２つの吸気ポート１８は、平面視における全体の形状が略Ｙ字状をなすように形成され、上流側が互いに連通すると共に、下流側が隔壁部１８Ａを挟んで互いに分岐している。
【００２５】
吸気マニホールド２０は、その下流側が気筒毎に分岐した複数の分岐通路２０Ａ（１図のみ図示）となっている。そして、同一気筒に開口する２つの吸気ポート１８には、１つの分岐通路２０Ａが接続されている。また、吸気マニホールド２０の上流側には、吸気通路１６の一部を構成する吸気管（図示せず）が接続されており、この吸気管には、吸入空気を浄化するエアクリーナ、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ等が設けられている。一方、エンジン１０は、燃焼室１４に開口する排気ポート２２を備えており、排気ポート２２は、筒内の排気ガスを排出する排気通路の一部を構成している。排気通路には、排気ガスを浄化する触媒等が設けられている。
【００２６】
また、エンジン１０の気筒には、吸気ポート１８に燃料を噴射する燃料噴射弁２４と、混合気に点火する点火プラグ２６と、吸気ポート１８を開閉する吸気バルブ２８と、排気ポート２２を開閉する排気バルブ３０とが設けられている。ここで、燃料噴射弁２４は、吸気ポート１８毎に１つずつ配置され、各吸気ポート１８の壁面部のうち、例えば気筒の縦断面図において上側となる部位に固定されている。そして、燃料噴射弁２４は、図１中に点線で示すように、吸気ポート１８の下側の壁面部に向けて燃料を噴射するように構成されている。また、エンジン１０は、エンジンを始動するスタータ３２と、後述のガス供給機構１００とを備えている。
【００２７】
次に、本実施の形態によるシステムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、エンジン及び車両の運転に必要な各種のセンサにより構成されたセンサ系統と、エンジンの運転状態を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）５０とを備えている。センサ系統には、クランク軸の回転に同期した信号を出力するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ（何れも図示せず）等が含まれている。また、センサ系統には、車両のドアロックの作動状態（施錠及び開錠）を検出するドアロックセンサ４０と、後述の圧力センサ１１０とが含まれている。ドアロックセンサ４０は、本実施の形態において、エンジン１０の始動を事前に検出する始動予測検出手段を構成している。
【００２８】
ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなる記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ５０の入力側には、センサ系統の各センサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルバルブ、燃料噴射弁２４、点火プラグ２６、スタータ３２等が接続されると共に、後述のガス噴射弁１０２及びコンプレッサ１１２が接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサの出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサにより吸入空気量を検出する。また、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて機関負荷を算出し、吸入空気量、機関負荷、水温等に基いて燃料噴射量を算出すると共に、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２４を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ２６を駆動する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジンを運転する。
【００２９】
［実施の形態１の特徴］
次に、図１乃至図３を参照しつつ、本実施の形態によるガス供給機構１００について説明する。図２は、吸気ポートの近傍を拡大して示す図１中の部分拡大図である。また、図３は、吸気ポートの近傍を図２中の上側からみた状態で模式的に示す平面図である。これらの図に示すように、ガス供給機構１００は、ガス供給手段としてのガス噴射弁１０２、蓄圧タンク１０４、コンプレッサ１１２等を備えている。ガス供給機構１００は、燃料噴射弁２４により燃料を噴射するときに、吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂ及びその近傍に向けてガス（空気）を供給するものである。ここで、燃料付着壁面部１８Ｂとは、吸気ポート１８の下側の壁面部のうち燃料噴射弁２４から噴射された燃料が付着する特定の部位として定義される。以下、ガス供給機構１００の構成部品について説明する。
【００３０】
ガス噴射弁１０２は、図２に示すように、所定の方向に向けて空気を噴射（供給）する電磁駆動式の弁機構等により構成され、燃料噴射弁２４及び燃料付着壁面部１８Ｂよりも上流側の位置で吸気通路１６に設けられている。なお、本実施の形態では、ガス噴射弁１０２を吸気マニホールド２０の各分岐通路２０Ａにそれぞれ配置した構成を例示している。また、ガス噴射弁１０２の噴射方向は、噴射された空気が吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂ及びその近傍に到達するように設定されている。さらに、ガス噴射弁１０２は、図３に示す平面視において、例えば互いに異なる２つの噴射方向にガスを噴射することが可能な２方向噴射型の噴射弁により構成され、吸気ポート１８の隔壁部１８Ａと対向して配置されている。即ち、ガス噴射弁１０２は、略Ｖ字状をなす２つの噴射方向を有し、これらの噴射方向は、同一気筒に開口する２つの吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂ及びその近傍にそれぞれ空気が到達するように設定されている。
【００３１】
蓄圧タンク１０４は、ガス噴射弁１０２に供給する圧縮空気を蓄えるもので、密閉型のタンクにより構成され、ガス供給通路１０６を介してガス噴射弁１０２に接続されている。また、蓄圧タンク１０４には、ガス噴射弁１０２に供給する空気の圧力を所定圧に調整する圧力調整機構１０８と、蓄圧タンク１０４内の圧力を検出する圧力センサ１１０とが設けられている。圧力調整機構１０８としては、一般的な機械式の圧力レギュレータ等を用いることができる。また、コンプレッサ１１２は、電動ポンプ等からなり、本実施の形態の圧縮ガス生成手段を構成している。コンプレッサ１１２は、ガス噴射弁１０２により使用される圧縮空気を生成して蓄圧タンク１０４に蓄えるもので、逆止弁１１４を介して蓄圧タンク１０４に接続されている。
【００３２】
次に、本実施の形態によるシステムの作動について説明する。まず、車両の運転者等がエンジン１０を始動させようとした場合に、ＥＣＵ５０は、ドアロックセンサ４０等の出力に基いてエンジンの始動を事前に検出し、コンプレッサ１１２を作動させる。これにより、コンプレッサ１１２は、空気を圧縮して蓄圧タンク１０４に蓄える。蓄圧タンク１０４内の圧縮空気は、逆止弁１１４によりコンプレッサ１１２側への逆流を規制されている。ＥＣＵ５０は、圧力センサ１１０の出力（タンク内圧力）に基いて、蓄圧タンク１０４内の空気圧が所定圧以上の適切な圧力となるように、コンプレッサ１１２を制御する。ここで、所定圧とは、空気の噴射に必要な最低限の圧力として設定されている。
【００３３】
この状態で、運転者によりスタータ３２が駆動され、エンジンの始動（クランキング）が開始すると、ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁２４を駆動することにより、始動時の燃料噴射を実行する。これにより、燃料噴射弁２４から吸気ポート１８内に燃料が噴射され、この噴射燃料の少なくとも一部は、吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに付着する。一方、ＥＣＵ５０は、始動時の燃料噴射と同期して、以下に述べるガス噴射制御を実行する。ガス噴射制御では、例えば燃料の噴射期間と同期したタイミングで、ガス噴射弁１０２を駆動する。
【００３４】
これにより、ガス噴射弁１０２は、蓄圧タンク１０４から圧縮空気の供給を受けつつ、吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに向けて空気を噴射する。なお、ガス噴射弁１０２の駆動タイミング（空気噴射の開始タイミング）は、噴射された空気が燃料付着壁面部１８Ｂに到達するまでの時間遅れ等を考慮して、燃料噴射の開始タイミングよりも早くするのが好ましい。ガス噴射弁１０２から噴射された空気は、吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂ及びその近傍に到達し、燃料付着壁面部１８Ｂに付着した噴射燃料の液膜や、燃料付着壁面部１８Ｂに付着しようとする燃料の噴霧と衝突する。これにより、燃料付着壁面部１８Ｂ及びその近傍に存在する燃料は、噴射空気との衝突によって気化が促進され、吸気ポート１８内の空気と共に混合気を形成した状態で筒内に流入する。
【００３５】
また、エンジンが自立運転状態となって始動が完了した場合、及び始動が完了せずにスタータ３２が停止された場合には、ガス噴射弁１０２を停止し、ガス噴射制御を終了する。なお、始動が完了しなかった場合には、再始動に備えてコンプレッサ１１２を作動させ、蓄圧タンク１０４に十分な量の空気を蓄えておくのが好ましい。また、上記説明では、燃料噴射弁２４とガス噴射弁１０２の噴射期間を同期させるものとしたが、本発明はこれに限らず、例えばスタータ３２が作動してから停止するまでの始動期間中に、ガス噴射弁１０２から空気を噴射し続ける構成としてもよい。また、ガス噴射制御中に燃料噴射量を算出する場合には、エアフローセンサにより検出した吸入空気量の検出値を空気の噴射量に応じて増加側に補正するのが好ましい。
【００３６】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、ドアロックセンサ４０の出力等に基いてドアロックスイッチの状態を認識し、この認識結果に基いてエンジンの始動が近い将来に行われる状況であるか否か（エンジンの始動予定があるか否か）を判定する。そして、ステップ１０２の判定が成立した場合には、エンジンの始動が間もなく開始されるものと予測し、ステップ１０４によりコンプレッサ１１２を始動する。また、ステップ１０２の判定が不成立の場合には、この判定が成立するまで待機する。
【００３７】
次に、ステップ１０６では、圧力センサ１１０の出力に基いて、タンク内圧力が所定圧以上であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１０８によりコンプレッサ１１２を停止する。また、ステップ１１０では、運転者の始動操作等に応じてスタータ３２を駆動（ＯＮ）し、クランキングを開始する。続いて、ステップ１１２では、コンプレッサ１１２が作動中であるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１１４によりコンプレッサ１１２を停止する。
【００３８】
次の処理では、ステップ１１６によりガス噴射弁１０２を駆動して空気の噴射を開始し、更に、ステップ１１８により燃料噴射弁２４を駆動して燃料の噴射を開始する。続いて、ステップ１２０では、スタータ３２の作動状態に基いて始動が完了したか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１２２に移行する。ステップ１２２では、ガス噴射弁１０２を停止して空気の噴射（ガス噴射制御）を終了し、始動後の燃料噴射制御に移行する。一方、ステップ１２０の判定が不成立の場合、即ち、始動が完了せずにスタータ３２が停止された場合には、ステップ１２４，１２６により燃料及び空気の噴射を終了し、再始動に備えるためにステップ１０４に戻ってコンプレッサ１１２を始動する。
【００３９】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、始動時に燃料を噴射するときには、ガス噴射弁１０２から噴射した空気を、吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに付着した燃料と衝突させることができる。また、噴射された空気は、燃料付着壁面部１８Ｂの表面に沿って流れるので、燃料が壁面に付着する現象自体も抑制することができる。これにより、付着燃料の気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。そして、液相状態で筒内に流入する燃料の量を減少させ、筒内壁面に対する燃料の付着量も低減することができる。従って、特に冷間運転時において、燃焼性を高め、筒内から排出される未燃燃料の量を抑制し、ＨＣ等の排気エミッションを向上させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、ガス噴射弁１０２を燃料噴射弁２４の上流側に配置しているので、燃料付着壁面部１８Ｂから気化した燃料と空気との混合気を筒内へと円滑に流入させることができる。また、ガス噴射弁１０２として、２方向噴射型の噴射弁を採用しているので、同一気筒に開口する２つの吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに対して、１つのガス噴射弁１０２により空気を噴射することができる。従って、システムの部品点数を削減して構造を簡略化し、コストダウンを図ることができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、例えばドアロックセンサ４０の出力に基いて、エンジンの始動を事前に検出してコンプレッサ１１２を始動する構成としている。これにより、始動（燃料噴射）の開始前に蓄圧タンク１０４に圧縮空気を蓄えておき、燃料噴射の開始時には、ガス噴射弁１０２から空気を速やかに噴射させることができる。
【００４２】
なお、前記実施の形態１では、始動時にガス噴射制御を実行する場合を例示した。しかし、本発明は始動時に限らず、機関温度が低い冷間運転時にガス噴射制御を実行する構成としてもよい。具体的に述べると、本発明では、例えば水温センサにより検出した水温が冷間時に対応する所定温度以下の場合に、ガス噴射制御を実行する構成としてもよい。また、実施の形態では、ドアロックセンサ４０の出力に基いてエンジンの始動を事前に予測する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばエンジンのキースイッチがＯＦＦからＯＮに切換えられたときに、エンジンの始動が間もなく開始されるものと予測してコンプレッサ１１２を始動する構成としてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成に加えて、ヒータにより噴射ガスを加熱することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
［実施の形態２の特徴］
図５は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に構成されているものの、ガス供給機構２００は、ガス供給通路１０６を流れる空気を加熱するヒータ２０２を備えている。そして、ガス噴射制御の実行時には、例えばＥＣＵ５０により通電してヒータ２０２を作動させ、蓄圧タンク１０４からガス噴射弁１０２に供給される空気をヒータ２０２により暖める。
【００４５】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ガス噴射弁１０２から噴射される空気をヒータ２０２により暖めて、噴射燃料の気化を更に促進することができる。また、吸気ポート１８の暖機も促進することができる。
【００４６】
実施の形態３．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１とほぼ同様の構成において、ガス噴射弁によりガスを吸気ポートの壁面部の全周に沿ってリング状に噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４７】
［実施の形態３の特徴］
図６は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。また、図７は、吸気ポートの近傍を拡大して示す図６中の部分拡大図であり、図８は、図７中に示すガス噴射弁の縦断面図及び外観図である。なお、図８（Ａ）は、ガス噴射弁を中心軸線に沿って破断した縦断面図を示し、図８（Ｂ）は、ガス噴射弁を軸線方向からみた外観図を示している。これらの図に示すように、本実施の形態によるガス供給機構３００は、リング状に形成されたガス噴射弁３０２を備えている。
【００４８】
ガス噴射弁３０２は、図８に示すように、吸入口３０２Ａ、ガス通路３０２Ｂ及び複数の噴射孔３０２Ｃを備えている。吸入口３０２Ａは、ガス通路３０２Ｂ内に空気を吸入するもので、例えばガス噴射弁３０２の外周面に開口している。ガス通路３０２Ｂは環状の通路として形成され、ガス噴射弁３０２の内部の全周に延在している。また、噴射孔３０２Ｃは、吸入口３０２Ａからガス通路３０２Ｂ内に供給される空気を外部に噴射するもので、例えばガス噴射弁３０２の片方の端面に開口し、互いに間隔をもって全周に配置されている。また、ガス噴射弁３０２の内周側には、吸気ポート１８内を流れる空気が通過する通気路３０２Ｄが設けられている。
【００４９】
そして、ガス噴射弁３０２は、図７に示すように、燃料噴射弁２４及び燃料付着壁面部１８Ｂの上流側となる位置で、吸気マニホールド２０の分岐通路２０Ａまたは吸気ポート１８の壁面部に設けられ、吸気ポート１８内の空間を取囲むように配置されている。この状態で、各噴射孔３０２Ｃの開口位置は、吸気ポート１８の壁面部の全周に沿って空気を噴射するように設定されている。また、吸入口３０２Ａは、ガス供給通路１０６に接続されている。即ち、ガス噴射弁３０２は、吸気ポート１８の壁面部のうち燃料付着壁面部１８Ｂを含む全周部位に向けてガスをリング状に噴射するように構成されている。
【００５０】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、燃料噴射を行うときに、ガス噴射弁３０２により吸気ポート１８の壁面部の全周に空気を噴射することができる。これにより、燃料付着壁面部１８Ｂ以外の位置でも、壁面に燃料が付着するのを抑制し、また、付着した燃料の気化を促進することができるので、排気エミッションを更に向上させることができる。
【００５１】
なお、前記実施の形態３では、ガス噴射弁３０２により空気を噴射及び停止する構成としてもよいが、弁としての機能は他の部品により実現してもよい。即ち、本発明では、例えばガス噴射弁３０２が空気の噴射方向を設定する噴射ノズルのみとして機能するものとし、空気の噴射及び停止を行う機能は、蓄圧タンク１０４からガス噴射弁３０２に至る空気の流路に配置した電磁弁等により実現してもよい。
【００５２】
実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１とほぼ同様の構成において、同一気筒に配置された複数の吸気ポートのうち一部の吸気ポートの燃料付着壁面部に向けてガスを噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５３】
［実施の形態４の特徴］
本発明の実施の形態４において、吸気ポートの近傍を図３と同様位置からみた平面図である。この図に示すように、本実施の形態によるガス供給機構４００は、同一気筒に配置された２つの吸気ポート１８のうち、片方の吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに向けて空気を噴射するガス噴射弁４０２を備えている。
【００５４】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、燃料噴射を行うときに、片方の吸気ポート１８にのみ空気を噴射して筒内にスワール流を形成することができる。これにより、燃料の気化性及び燃焼性を向上させることができる。
【００５５】
実施の形態５．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１とほぼ同様の構成において、吸気ポート毎にガスを噴射することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５６】
［実施の形態５の特徴］
本発明の実施の形態５において、吸気ポートの近傍を図３と同様位置からみた平面図である。この図に示すように、本実施の形態によるガス供給機構５００は、２個のガス噴射弁５０２を備えている。これらのガス噴射弁５０２は、平面視において、同一気筒に配置された２つの吸気ポート１８に対応して該各吸気ポート１８の正面にそれぞれ配置され、個々の吸気ポート１８の燃料付着壁面部１８Ｂに向けて空気を噴射するように構成されている。なお、吸気ポート１８の正面とは、平面視において、例えば吸気ポート１８の開口部と対向する位置（開口部の中心を通る軸線上の位置）として定義される。
【００５７】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、図１０中に点線で示すように、例えば単一のガス噴射弁を隔壁部１８Ａの正面に配置した場合には空気の噴流が到達しない位置、即ち、隔壁１８Ａの近傍位置にも、空気の噴流を到達させることができる。従って、吸気ポート１８の壁面部の広い範囲において、壁面部に付着した燃料を効率よく気化させることができ、燃料の気化を更に促進することができる。
【００５８】
なお、前記実施の形態１乃至５では、本発明に含まれる構成を個別に例示したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態１乃至５に示す構成のうち、組合わせ可能な１つまたは複数の構成を相互に組合わせて１つのシステムを構成してもよい。具体的には、例えば実施の形態３，４を組合わせることにより、片方の吸気ポート１８にのみリング状のガス噴射弁３０２を配置する構成としてもよい。また、実施の形態３，５を組合わせることにより、両方の吸気ポート１８にそれぞれリング状のガス噴射弁３０２を配置する構成としてもよい。さらに、実施の形態２乃至４の構成において、実施の形態１で例示したガス噴射制御を実行してもよい。
【００５９】
また、実施の形態では、１つの気筒に２つの吸気ポート１８が存在する構成を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば１つの気筒に１つの吸気ポート１８が配置された構成、及び１つの気筒に３つ以上の吸気ポート１８が配置された構成に適用してもよい。また、実施の形態４において、同一気筒に３つ以上の吸気ポート１８が存在する場合には、少なくとも１つの吸気ポートを除いて、残りの吸気ポートにガスを噴射すればよい。即ち、３つの吸気ポートが存在する場合には、そのうち２つの吸気ポートにガスを噴射する構成としてもよい。さらに、実施の形態では、ガス供給機構１００〜５００により空気を噴射する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば窒素、二酸化炭素等のような不燃性のガスを噴射する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０  エンジン
１０Ａ  シリンダブロック
１０Ｂ  シリンダヘッド
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  吸気ポート
１８Ａ  隔壁部
１８Ｂ  燃料付着壁面部
２０  吸気マニホールド
２０Ａ  分岐通路
２２  排気ポート
２４  燃料噴射弁
２６  点火プラグ
２８  吸気バルブ
３０  排気バルブ
３２  スタータ
４０  ドアロックセンサ（始動予測検出手段）
５０  ＥＣＵ
１００，２００，３００，４００，５００  ガス供給機構
１０２，３０２，４０２，５０２  ガス噴射弁（ガス供給手段）
１０４  蓄圧タンク
１０６  ガス供給通路
１０８  圧力調整機構
１１０  圧力センサ
１１２  コンプレッサ（圧縮ガス生成手段）
１１４  逆止弁
２０２  ヒータ
３０２Ａ  吸入口
３０２Ｂ  ガス通路
３０２Ｃ  噴射孔
３０２Ｄ  通気路
【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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【図１０】
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