(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気系に排気ガスを浄化する触媒部を有するものにおいて、気筒の燃焼室に発生する熱を効率的に触媒部へ送り込むことが可能な内燃機関用触媒暖機装置を提供する。【解決手段】  燃焼室１０６から燃焼ガスを排出する排気通路１０２ｅ、１１０と、排気通路１０２ｅ、１１０内に設けられ、排気ガスを浄化する触媒部１２０とを備え、燃焼室１０６内に流入された可燃混合気に点火し、燃焼ガスを排気通路１０２ｅ、１１０から排出するとともに、燃焼ガスを浄化する内燃機関１００に用いられ、  燃焼室１０６内の点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射手段１０５、９０と、レーザ照射手段により可燃混合気に点火し、燃焼ガスを触媒部１２０に導く触媒暖機手段９０を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室から燃焼ガスを排出する排気通路と、前記排気通路内に設けられ、排気ガスを浄化する触媒部とを備え、前記燃焼室内に流入された可燃混合気に点火し、前記燃焼ガスを排気通路から排出するとともに、前記燃焼ガスを浄化する内燃機関に用いられ、
前記燃焼室内の点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射手段と、
前記レーザ照射手段により前記可燃混合気に点火し、燃焼ガスを前記触媒部に導く触媒暖機手段を備えていることを特徴とする内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項２】
前記触媒暖機手段は、前記触媒部が暖機過程であるか否かを判定する判定手段を備えており、
前記レーザ照射手段は、前記判定手段により前記触媒部が暖機過程であると判断される場合には、膨張行程から排気行程直前までの間に、前記可燃混合気にレーザ光を当てることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記燃焼室を有する気筒を複数個有しており、
前記判定手段により前記触媒部が暖機過程であると判断される場合には、前記複数の気筒のうち少なくともいずれかの気筒では、排気行程の略直前に、前記レーザ照射手段により可燃混合気に点火することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記燃焼室へ燃料を噴射供給する燃料噴射手段を備え、
前記燃料噴射手段は、一燃焼サイクル中に複数回噴射し、前記複数回噴射のうちのいずれか一方の噴射は前記内燃機関の出力に寄与しない噴射を実施し、
前記レーザ照射手段は、一燃焼サイクル中に複数回点火し、前記複数回点火のうちいずれか一方の点火は、排気行程の略直前に、前記燃焼室内に存在する可燃混合気に向けてレーザ光を当てることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項５】
前記レーザ照射手段は、
可燃混合気の存在の有無を判定する点火判定手段とを備え、
前記点火判定手段によりレーザ光の照射方向に可燃混合気が存在しないと判定される場合には、レーザ光による点火を中止することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項６】
前記レーザ照射手段は、
前記点火判定手段により可燃混合気が存在しないと判定される回数が、一燃焼サイクル中に所定回数を超える場合には、レーザ光による点火を終了することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項７】
前記レーザ照射手段は、
レーザ光を発するレーザ発生装置部と、
レーザ光を光学的に集光可能な光学装置部と、
前記光学装置部のレーザ光の入光部側に設けられるハーフミラーと、
前記ハーフミラーにより被集光対象を検出可能な受光部とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【請求項８】
前記光学装置部は、レーザ光を集光する集光レンズを有する集光レンズ稼動部を備え、
前記集光レンズ稼動部は、
前記レーザ発生装置部から発せられるレーザ光の光軸に垂直な面に対して前記集光レンズを所望の角度に傾斜させて固定する固定部と、
レーザ光の光軸を中心に前記固定部を回転および径方向のうち少なくともいずれかが可能な駆動部とを有していることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用触媒暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用触媒暖機装置に関し、例えば気筒の燃焼室内に空気と燃料が混合された可燃混合気を形成し、その可燃混合気を点火装置により着火燃焼する内燃機関に排気ガス浄化装置を有するものに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関としては、例えば気筒の燃焼室に直接あるいは間接的に燃料が燃料噴射装置により噴射供給され、燃焼室内で空気と混合された可燃混合気を点火装置により着火燃焼する内燃機関が知られている。この種の内燃機関は、排気管内に触媒部を配置した排気ガス浄化装置が設けられているものがある。この触媒に、燃焼室内で生じた燃焼ガスによる熱を導入することで排気ガス中の有害成分を酸化、還元している。触媒には、有害成分を酸化、還元するいわゆる転化効率の高い適切な温度帯があり、特に始動時や冷間時などの触媒が比較的低温の場合には、有害成分を十分浄化することができず、有害成分の排出量が高くなるおそれがあった。
【０００３】
この対策として、特許文献１では燃焼による熱を触媒部へより多く流入させる技術が開示されており、その技術では、始動時に点火装置の点火時期を遅らせるいわゆる大遅角点火を行い燃焼による熱の発生時期を遅らせることで、燃焼による熱を触媒部へより多く流入させるようとしている。
【特許文献１】特開平１０−４７０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等による従来技術では、点火時期が、可燃混合気に点火が可能な時期に限定されるため、より熱を効率的に触媒部へ送り込むことが難しい。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に排気ガスを浄化する触媒部を有するものにおいて、気筒の燃焼室に発生する熱を効率的に触媒部へ送り込むことが可能な内燃機関用触媒暖機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】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【０００７】
請求項１乃至８に記載の発明では、燃焼室から燃焼ガスを排出する排気通路と、排気通路内に設けられ、排気ガスを浄化する触媒部とを備え、燃焼室内に流入された可燃混合気に点火し、燃焼ガスを排気通路から排出するとともに、燃焼ガスを浄化する内燃機関に用いられ、
燃焼室内の点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射手段と、
レーザ照射手段により可燃混合気に点火し、燃焼ガスを触媒部に導く触媒暖機手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
これによると、点火装置は、燃焼室内の点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射手段を有するので、燃焼室内に存在する可燃混合気に向けて点火するためのレーザ光を照射することが可能である。これにより、従来の点火プラグでは点火することができない点火時期であっても、レーザ照射手段により燃焼室内の可燃混合気にレーザ光を当て点火することが可能である。さらに、レーザ照射手段により可燃混合気に点火し、燃焼ガスを触媒部に導く触媒暖機手段を備えているので、触媒部の暖機過程時に、燃焼室内の可燃混合気に例えば排気行程直前に点火し、燃焼ガスを触媒部に効率的に導くことができる。したがって、内燃機関の排気通路内に排気ガスを浄化する触媒部を有するものにおいて、燃焼室に発生する燃焼ガスつまり熱を効率的に触媒部へ送り込むことができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、触媒暖機手段は、触媒部が暖機過程であるか否かを判定する判定手段を備えており、レーザ照射手段は、判定手段により触媒部が暖機過程であると判断される場合には、膨張行程から排気行程直前までの間に、可燃混合気にレーザ光を当てることを特徴としている。
【００１０】
これによると、触媒部の暖機過程時における燃焼室内の可燃混合気に点火する点火時期としては、従来の点火プラグでは点火することができない膨張行程から排気行程直前までの間の点火時期に、可燃混合気にレーザ照射手段のレーザ光を当てて点火することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、内燃機関は、燃焼室を有する気筒を複数個有しており、判定手段により触媒部が暖機過程であると判断される場合には、複数の気筒のうち少なくともいずれかの気筒では、排気行程の略直前に、レーザ照射手段により可燃混合気に点火することを特徴としている。
【００１２】
これによると、燃焼室を有する気筒は複数個有している場合において、判定手段により触媒部が暖機過程であると判断されると、複数の気筒のうち少なくともいずれかの気筒では、排気行程の略直前に、レーザ照射手段により可燃混合気に点火することが好ましい。これにより、内燃機関の運転状態を維持しながら、複数の気筒のうち少なくともいずれかの気筒を利用して燃焼室に発生する熱を効率的に触媒部へ送り込むことができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、燃焼室へ燃料を噴射供給する燃料噴射手段を備え、燃料噴射手段は、一燃焼サイクル中に複数回噴射し、複数回噴射のうちのいずれか一方の噴射は内燃機関の出力に寄与しない噴射を実施し、
レーザ照射手段は、一燃焼サイクル中に複数回点火し、複数回点火のうちいずれか一方の点火は、排気行程の略直前に、燃焼室内に存在する可燃混合気に向けてレーザ光を当てることを特徴としている。
【００１４】
燃焼室内で燃焼が発生した後に、燃焼室内に新たに燃料を噴射することで、内燃機関の出力に寄与する噴射をして内燃機関の要求される運転状態を維持しながら、この噴射とは別に触媒部を暖機するための噴射をしたい場合がある。
【００１５】
これに対して請求項４に記載の発明では、燃料噴射手段は、一燃焼サイクル中の複数回噴射のうちのいずれか一方の噴射は内燃機関の出力に寄与しない噴射を実施することで触媒部を暖機するための噴射をする。さらに、レーザ照射手段は、一燃焼サイクル中の複数回点火のうちいずれか一方の点火は、排気行程の略直前に、燃焼室内に存在する可燃混合気に向けてレーザ光を当てるので、その噴射燃料により生じる可燃混合気にレーザ光を向けて点火することで排気行程で再度燃焼を発生させ、効率的に燃焼による熱を触媒部へ送り込むことが可能である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、レーザ照射手段は、可燃混合気の存在の有無を判定する点火判定手段とを備え、点火判定手段によりレーザ光の照射方向に可燃混合気が存在しないと判定される場合には、レーザ光による点火を中止することを特徴としている。
【００１７】
燃焼室内で燃焼が発生した後に、燃焼室内に新たに噴射した燃料に点火により着火しようとする場合、燃焼室内の空気は燃焼により減少しているため、その燃料の周りの空気との空燃比が着火可能となる可燃混合気が存在しない可能性がある。
【００１８】
これに対して請求項５に記載の発明では、レーザ照射手段は、可燃混合気の存在の有無を判定する点火判定手段とを備え、点火判定手段によりレーザ光の照射方向に可燃混合気が存在しないと判定される場合には、レーザ光による点火を中止するように構成していることが好ましい。これにより、レーザ光を発するためのエネルギの無駄消費の防止が図れる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明では、レーザ照射手段は、点火判定手段により可燃混合気が存在しないと判定される回数が、一燃焼サイクル中に所定回数を超える場合には、レーザ光による点火を終了することを特徴としている。
【００２０】
上記判定手段による判定で着火可能でない可燃混合気であっても、その後、その燃料の噴霧の成長により着火可能な可燃混合気に形成される場合や、噴霧成長の全過程中および後でも可燃混合気が形成されない場合がある。
【００２１】
これに対して請求項６に記載の発明では、レーザ照射手段は、一燃焼サイクル中に所定回数を限度として、燃焼室内の存在する可燃混合気の点火判定手段による探索を行なうとともに、所定回数を超える場合にはレーザ光による点火動作を終了させることができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明では、レーザ照射手段は、レーザ光を発するレーザ発生装置部と、レーザ光を光学的に集光可能な光学装置部と、光学装置部のレーザ光の入光部側に設けられるハーフミラーと、ハーフミラーにより被集光対象を検出可能な受光部とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
これによると、レーザ照射手段は、レーザ光を発するレーザ発生装置部と、レーザ光を光学的に集光可能な光学装置部と、光学装置部のレーザ光の入光部側に設けられるハーフミラーと、ハーフミラーにより被集光対象を検出可能な受光部とを備えていることが好ましい。これにより、レーザ照射手段は、燃焼室内のいずれかにある可燃混合気を直接検出することができるとともに、その可燃混合気に向けてレーザ光を照射して点火することができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明では、光学装置部は、レーザ光を集光する集光レンズを有する集光レンズ稼動部を備え、集光レンズ稼動部は、レーザ発生装置部から発せられるレーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズを所望の角度に傾斜させて固定する固定部と、レーザ光の光軸を中心に固定部を回転可能な駆動部とを有していることを特徴としている。
【００２５】
これによると、光学装置部は、レーザ光を集光する集光レンズを有する集光レンズ稼動部を備え、集光レンズ稼動部は、レーザ発生装置部から発せられるレーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズを所望の角度に傾斜させて固定する固定部と、レーザ光の光軸を中心に固定部を回転および径方向のうち少なくともいずれかが可能な駆動部とを有していることが好ましい。これにより、燃焼室内における可燃混合気が存在しうる領域を探索することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の内燃機関用触媒暖機装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の内燃機関用触媒暖機装置を適用する内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。図２は、図１中の内燃機関の燃焼サイクル過程と噴射および点火タイミングとの関係を示すタイムチャートである。
【００２８】
内燃機関用触媒暖機装置（以下、触媒暖機装置と呼ぶ）は、図１に示すように、燃料の噴射供給により動力を得る内燃機関１００、特にガソリンエンジンに用いられ、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）１００に用いられている。この触媒暖機装置は、例えば内燃機関の排気ガスの浄化のため排気管１１０等内に配置された触媒部１２０を、暖機する装置であって、触媒の活性化を図るものである。
【００２９】
図１に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック１０１と、シリンダヘッド１０２と、ピストン１０４と、シリンダブロック（以下、シリンダと呼ぶ）１０１の内周壁、ピストン１０４およびシリンダヘッド１０２の天井内壁とで区画される燃焼室１０６と、可燃混合気もしくは燃料等に着火する点火装置１０５とを備える周知の内燃機関である。なお、ピストン１０４のシリンダ１０１内周壁内における往復運動はコンロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）の連続回転運動に変換される。燃焼室１０６は、ピストン１０４の往復移動により容積が増減する。なお、ここで、図１では、図面作図上、４気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００３０】
シリンダヘッド１０２は、図１に示すように、吸入空気が流れる通路を形成する吸気管（図示せず）に接続し、吸入空気が導かれる吸気ポート１０２ｉと、燃焼ガス等が流れる通路を形成する排気管１１０に接続し、排気を排出する排気ポート１０２ｅとを備えている。なお、排気ポート１０２ｅと排気管１１０は、燃焼室１０６から燃焼ガスを排出する排気通路を構成する。吸気ポート１０２ｉと吸気管は、燃焼室１０６へ空気等を導く吸気通路を構成する。
【００３１】
図１に示すように、吸気弁（以下、吸気バルブと呼ぶ）１０７は、吸気ポート１０２ｉの内壁に着座、および離座することで、吸気ポート１０２ｉに導かれた吸入空気または燃料と空気が混合した可燃混合気の燃焼室１０６への流れを遮断および許容する。なお、詳しくは、図１に示すように、吸気バルブ１０７は、例えば図示しない吸気カムシャフトにより往復軸移動する軸部１０７ｂと、軸部１０７ｂに固定され、吸気ポート１０２ｉの内壁（詳しくは内壁のシート部）に着座および離座するフェイス部１０７ａとを有しており、吸気バルブ１０７の軸移動するバルブリフト量に応じて、シート部とフェイス部１０７ａの間に所定の隙間が形成される。
【００３２】
また、排気弁（以下、排気バルブと呼ぶ）１０９は、同様に、図示しない排気カムシャフトにより往復軸移動する軸部１０９ｂと、軸部１０９ｂに固定され、排気ポート１０２ｅの内壁（詳しくは内壁のシート部）に着座および離座するフェイス部１０９ａとを有しており、例えば離座することで開弁し、排気バルブ１０９の軸移動するバルブリフト量に応じて、シート部とフェイス部１０９ａの間に所定の隙間が形成される。
【００３３】
なお、ここで、吸気バルブ１０７は燃焼室１０６への空気または可燃混合気を流入および流入停止する。吸気ポート１０２ｉのシート部とフェイス部１０７ａは離間および当接することで、燃焼室１０６への空気または可燃混合気を流入および流入停止する。排気バルブ１０９は燃焼室１０６からの燃焼ガスを排出および排出停止する。排気ポート１０２ｅのシート部とフェイス部１０９ａは離間および当接することで、燃焼室１０６からの燃焼ガスを排出および排出停止する。
【００３４】
点火装置１０５は、点火対象の可燃混合気もしくは燃料に点火するための装置である。詳しくは、この点火装置１０５は、点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射装置である。点火装置１０５は、レーザ光を発生するレーザ発生装置部（図示せず）と、レーザ光を点火対象に集光可能な集光装置部（図示せず）とから構成されている。なお、集光装置部は、点火対象に光学的に集光可能な装置であっても、光学的方法以外で点火対象に集光可能な装置に構成されていてもよい。なお、以下本実施形態では、集光装置部（以下、光学装置部と呼ぶ）は、点火対象に光学的に集光可能なものとする。これにより、点火装置１０５は、点火対象に点火するためのレーザ光を発する機能を有するので、燃焼室１０６内に存在する可燃混合気に向けてレーザ光を照射することが可能である。なお、ここで、点火装置１０５は、点火することで、燃焼室１０６内に形成される空気と燃料が混合した可燃混合気もしくは燃料に着火する点火手段である。点火装置１０５（詳しくは、レーザ発生装置部および光学装置部）は、燃焼室１０６内の点火対象に点火するためのレーザ光を発するレーザ照射手段を構成する。
【００３５】
なお、吸気バルブ１０７、吸気カムシャフト、排気バルブ１０９、および排気カムシャフトは、周知構造の駆動弁装置であればいずれの構造であってもよい。駆動弁装置は、例えばエンジン１００の吸気行程において吸気バルブ１０７を開弁し、排気バルブ１０９を閉弁する。また、圧縮行程および燃焼行程では、吸気バルブ１０７および排気バルブ１０９を閉弁する。なお、吸気バルブ１０７および排気バルブ１０９は、１気筒に各２つ配置されるものでも、各１つ配置されるものであってもよい。
【００３６】
なお、以下に説明するエンジン１００は、燃焼室１０６内に燃料を間接的に噴射されるポート噴射式エンジンとする。なお、燃料噴射弁２から噴射される燃料は、吸気ポート１０２ｉ内に噴射供給される。
【００３７】
燃料噴射装置としての燃料噴射弁２は、図１に示すように、シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０２ｉ側に設けられている。燃料噴射弁２は、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料が、燃料分配管（図示せず）を介して供給される。燃料噴射弁２は図１に示すように略円筒形状であり、一端から燃料を受け、他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁２は、図１に示すように、燃料の噴射を遮断および許容する弁部２ａと、弁部２ａを駆動する電磁駆動部２ｂとを含んで構成されている周知構造の燃料噴射弁である。なお、エンジン１００が直噴用エンジンの場合には、燃料噴射弁２は燃焼室１０６に燃料を直接噴射供給する。この場合、燃焼室１０６へ供給する燃料の圧力を約２ＭＰａ以上とするために、燃料ポンプによって燃料タンクから吸上げられた所定の低圧（例えば０．２ＭＰａ）の燃料を、図示しない高圧ポンプでさらに加圧し、この加圧された所定の高圧の燃料（例えば、２〜１３ＭＰａの範囲内の所定圧の燃料）が、燃料分配管を介して燃料噴射弁２に供給される。燃料ポンプから吐出される燃料、高圧ポンプからさらに加圧されて吐出される燃料は、それぞれ図示しない燃料調圧装置としてのプレッシャレギュレータによって所定の圧力に調圧されている。
【００３８】
弁部２ａは、ノズルニードルと、内部にノズルニードルを軸方向移動可能に収容する弁ボディとを有する周知構造の弁部である。弁部２ａの先端側は燃料を噴射し、噴霧化する噴孔（図示せず）を有している。詳しくは弁ボディに内外に貫通する噴孔が設けられている。なお、噴孔２１は弁ボディに形成されるものに限らず、弁ボディの先端側に配置され、略薄板状の周知の噴孔プレート（図示せず）に形成されるものであってもよい。なお、ここで、ノズルニードルは弁ボディに離座および着座することで弁部２ａが開弁および閉弁する。弁部２ａが開弁および閉弁すると、弁部２ａつまり燃料噴射弁２は、内部に供給される燃料の流れ（燃料噴射）を遮断および許容する。また、弁部２ａおよび噴孔は、燃料噴射弁２の燃料を噴射する先端部を構成している。
【００３９】
なお、噴孔は、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定される。また、噴孔の開口面積は、開弁時の流量を規定する。なお、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、開弁している噴孔の開口面積と、ノズルニードルのリフト量（以下、ニードルリフト量と呼ぶ）と、開弁期間とによって計量されている。ノズルニードルが弁ボディに着座し、弁部２ａが閉弁すると噴孔からの燃料噴射が遮断され、ノズルニードルが弁ボディから離座し、弁部２ａが開弁すると噴孔からの燃料噴射が許容され燃料が噴射される。なお、ここで、噴孔は燃料を微粒化し、噴霧を形成する燃料噴霧形成手段を構成する。
【００４０】
電磁駆動部２ｂは、図１に示すように、ノズルニードルと協働する可動コア（図示せず）、内部に可動可能に可動コアを収容する固定コア（図示せず）、および可動コアおよび固定コアに電磁力作用するコイル（図示せず）とを有する周知構造の電磁駆動部である。なお、電磁駆動部２ｂには、可動コアと固定コアの間の軸方向隙間（以下、エアギャップ）等を調整するなど、ニードルリフト量の最大移動量を規制するためのリフト調整機構を備えている。なお、ノズルニードルは、可動コアを噴孔側に付勢するスプリング等の付勢部材によって閉弁方向に付勢されており、コイルに通電されない状態ではノズルニードルつまり燃料噴射弁２は付勢部材の付勢力により閉弁する。なお、燃料噴射弁２には、付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構（図示せず）を備えている。コイルに通電すると、コイルに電磁力が発生し、固定コアと可動コアとの間に電磁吸引力が作用するので、可動コアは、付勢部材の付勢力に抗してニードルリフト量が増加する側に引寄せられ、ノズルニードルつまり燃料噴射弁２が開弁する。
【００４１】
触媒部１２０は、排気ポート１０２ｅの下流の排気管１１０等の排気通路内に取り付けられ、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒を収容する触媒コンバータである。触媒部１２０は、例えば排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸを同時に浄化する周知の三元触媒が収容されている。
【００４２】
制御手段としてのＥＣＵ９０は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
【００４３】
このＥＣＵ９０は、バッテリ等の電源を用いて、燃料噴射弁２のコイルへの通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。エンジン１００の回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する各種センサ９１、９２、９３、９４、９８の信号を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部２ｂの動作を制御する。なお、詳しくは、クランクシャフトの回転状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出力する基準位置センサ９１と、より細かなクランク角毎（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転角センサ９２とが設けられている。シリンダ１０１（ウォータジャケット）など冷却水通路には、冷却水温を検出するための水温センサ９３が配設されている。吸気管には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ９４などが配設されている。排気管には、排ガス中の酸素濃等に比例し、空燃比信号を出力する空燃比センサ９８などが設けられている。また、運転者の要求等を検出するためのアクセルペダルセンサ（図示せず）、スロットル開度センサ（図示せず）等が設けられている。なお、エンジン１００の負荷等、運転状態は、エンジン回転速度、吸入空気量、空燃比センサなどを検出する各種センサの信号に基づいてＥＣＵ９０により判定される。
【００４４】
ＥＣＵ９０は、エンジン１００の運転状態等に基いて、触媒部１２０が暖機の途中過程等の暖機過程（以下、暖機時とも呼ぶ）であることを検出する。なお、詳しくはＥＣＵ９０は、エンジン１００の始動時や冷間時などの運転状態にあることを検出すると、触媒部１２０が暖機過程であることを検知する。そして、ＥＣＵ９０は、触媒部１２０の暖機過程を検知した場合には、触媒部１２０の暖機を早める判断をする。さらに、ＥＣＵ９０は、触媒部１２０の暖機を早めると判断した場合には、燃焼室１０６内の可燃混合気を点火装置１０５により点火し燃焼ガスを触媒部１２０に導くように、点火装置１０５もしくは燃料噴射弁２（本実施例では、点火装置１０５）を駆動制御する。
【００４５】
なお、ここで、ＥＣＵ９０は、上記プログラムで実行する機能を主な手段で示すと、燃料噴射弁２の噴射動作を制御する燃料噴射制御手段と、点火装置１０５の点火動作を制御する点火制御手段と、触媒部１２０が暖機過程であることを検出する検出手段（以下、暖機過程検出手段と呼ぶ）と、触媒部１２０の暖機過程を検知した場合には、触媒部１２０の暖機を早める判断をする触媒暖機早期化判断手段とから構成されている。また、燃料噴射弁２および燃料噴射制御手段は、請求範囲に記載の燃料噴射手段を構成する。点火装置１０５および点火制御手段は、請求範囲に記載のレーザ照射手段を構成する。暖機過程検出手段と触媒暖機早期化判断手段は、請求範囲に記載の判定手段を構成する。
【００４６】
なお、本実施形態では、駆動弁装置を構成する吸気バルブ１０７の開閉タイミングをエンジン１００の運転状態に応じて変更する周知構造のバルブタイミング調整装置（以下、吸気ＶＶＴ装置と呼ぶ）（図示せず）を備えている。また、排気バルブ１０９の開閉タイミングをエンジン１００の運転状態に応じて変更する周知構造のバルブタイミング調整装置（以下、排気ＶＶＴ装置と呼ぶ）（図示せず）を備えている。ＥＣＵ９０は、各種センサから検出したエンジン１００の運転状態に応じて、吸気ＶＶＴ装置を駆動制御して吸気バルブ１０７の開閉タイミングを制御する。そして、吸気ＶＶＴ装置の制御量または吸気バルブ１０７のバルブリフト量の検出値に基いて、電磁駆動部Ｓを駆動制御し、インジェクタ１０の噴射時期を調整する。また、ＥＣＵ９０は、各種センサから検出したエンジン１００の運転状態に応じて、排気ＶＶＴ装置を駆動制御して排気バルブ１０９の開閉タイミングを制御する。そして、排気ＶＶＴ装置の制御量または排気バルブ１０９のバルブリフト量の検出値に基いて、点火装置１０５を制御し、点火時期を調整する。
【００４７】
次に上述した構成を有する本実施形態に係わる燃料噴射および点火の制御方法について、図２に従って説明する。なお、触媒部１２０が暖機された後の燃料噴射および点火の制御方法は周知であるため、省略する。ここでは、暖機過程検出手段により触媒部１２０の暖機過程を検知した後、触媒暖機早期化判断手段により触媒部１２０の暖機を早める判断がなされた場合における燃料噴射および点火の制御方法について説明する。
【００４８】
図２において、横軸はクランク角度、縦軸は、噴射信号Ａ、点火信号Ｂ、吸気および排気のバルブリフトＣ、筒内の圧力波形Ｄを示している。ここで、図２中の横軸を燃焼サイクルで概略を示すと、ＴＤＣまでの圧縮行程、ＴＤＣから排気バルブ１０９のバルブリフトを開始するまでの膨張行程、排気バルブ１０９のバルブリフト開始から吸気バルブ１０７のバルブリフトを開始するまでの排気行程、吸気バルブ１０７のバルブリフト開始からの吸気行程の順で表される。
【００４９】
燃料噴射制御手段は、図２の噴射信号Ａに示すように、吸気行程あるいは圧縮行程（本実施例では圧縮行程）中に、燃料噴射弁２から吸気ポート１０２ｉ内に燃料を噴射する。噴射された燃料は、吸気ポート１０２ｉに導かれた空気と混合されながら燃焼室１０６内に導入され、可燃混合気を形成する。
【００５０】
点火制御手段は、圧縮行程にて可燃混合気が圧縮されると、図２の点火信号Ｂに示すように、排気行程直前つまり膨張行程中の排気バルブ１０９が開く直前に、点火装置１０５から点火のためのレーザ光を発する。点火装置１０５から発されたレーザ光は、可燃混合気に向けて照射され、可燃混合気を点火により着火する。これにより、燃焼による熱を、燃焼室１０６のシリンダ１０１壁面等に奪われる熱量を最小限とし、効率的に触媒部１２０の触媒へ送り込むことができ、触媒部１２０を効率的に暖機することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、点火時期は、図２ＢおよびＣに示すように、吸気ＴＤＣ前１８０°ＣＡから吸気バルブ１０７が開く以前に設定することが好ましい。
【００５２】
さらになお、本実施形態では、点火時期は、図２Ｂ、ＣおよびＤに示すように、排気バルブ１０９の開く直前（ΔＣＡ１＞０）でかつ、燃焼が吸気バルブ１０７の開く前に終了する（ΔＣＡ２＞０）に設定することが好ましい。これにより、燃焼による熱を、燃焼室１０６のシリンダ１０１の壁面等に奪われる熱量を最小限とするとともに、燃焼ガスが排気側に送り込まれず吸気側へ流出するのを防止できる。したがって、効率的に触媒部１２０の触媒へ送り込むことができる。
【００５３】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、燃焼室１０６から燃焼ガスを排出する排気通路１０２ｅ、１１０と、排気通路１０２ｅ、１１０内に設けられ、排気ガスを浄化する触媒部１２０とを備え、燃焼室１０６内に流入された可燃混合気に点火し、燃焼ガスを排気通路１０２ｅ、１１０から排出するとともに、燃焼ガスを浄化するエンジン１００に用いられるものにおいて、燃焼室１０６内の点火対象に点火するためのレーザ光を発する点火装置１０５を有する。これにより、燃焼室１０６内に存在する可燃混合気に向けて点火するためのレーザ光を照射することが可能であるので、従来の点火プラグでは点火することができない点火時期であっても、点火装置１０５により燃焼室１０６内の可燃混合気にレーザ光を当て点火することが可能である。
【００５４】
さらに、さらに上記点火対象に点火するために、点火対象に向けてレーザ光を照射するレーザ照射手段として、点火装置１０５と、点火装置１０５の点火動作を制御するＥＣＵ９０（詳しくは点火制御手段と、暖気過程検出手段と触媒暖機早期化判断とを有する触媒暖機手段）を備えている。ＥＣＵ９０は、点火装置１０５によるレーザ光の照射により可燃混合気に点火し、燃焼ガスを触媒部１２０に導く触媒暖機手段を備えているので、触媒部１２０の暖機過程時に、燃焼室１２０内の可燃混合気に例えば排気行程直前に点火し、燃焼ガスを触媒部１２０に効率的に導くことができる。したがって、燃焼室１０６に発生する燃焼ガスつまり熱を効率的に触媒部１２０へ送り込むことができる。
【００５５】
（２）なお、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、触媒部１２０が暖機過程であるか否かを判定する判定手段を備えており、この判定手段により触媒部１２０が暖機過程であると判断される場合には、膨張行程から排気行程直前までの間に、点火装置１０５のレーザ光を可燃混合気に当てるように構成されている。これにより、ＥＣＵ９０は、触媒部１２０の暖機過程であると判断した場合の燃焼室内の可燃混合気に点火する点火時期として、従来の点火プラグでは点火することができない膨張行程から排気行程直前までの間の点火時期に、点火装置１０５のレーザ光を可燃混合気に当てて点火することができる。
【００５６】
（３）なお、この場合、膨張行程から排気行程直前までの間の点火時期範囲は、排気弁１０９が開く３０ＣＡ°前（以下、排気弁１０９開前３０ＣＡ°と呼ぶ）から排気弁１０９が開く直前までのクランク角度までの角度範囲にあることが好ましい。なお、ＶＶＴ装置の作動で排気弁１０９の開時期が変化した場合は、上記排気弁１０９開前３０ＣＡ°のクランク角度が、ＶＶＴ装置の動作に追従するものとする。
【００５７】
排気弁１０９開前３０ＣＡ°より前に点火すると、燃焼によるエネルギがピストン１０４を稼働するために使われてしまう。また、排気弁１０９が開く直前より後に点火すると、排気弁１０９開と同時に未燃ＨＣが大量に排出されてしまい、エンジン１００から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ等の有害成分が増加するおそれがある。
【００５８】
（４）なお、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、触媒部１２０が暖機過程であると判断する場合には、複数（本実施例では４気筒）の気筒のうち少なくともいずれかの気筒で、排気行程直前つまり排気バルブ１０９が開く略直前に点火装置１０５により可燃混合気に点火するようにすることが好ましい。これにより、エンジン１００の運転状態を維持しながら、４気筒のうち少なくともいずれかの気筒を利用して燃焼室１０６に発生する熱を効率的に触媒部１２０へ送り込むことができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００６０】
第２実施形態では、第１の実施形態で説明したエンジン１００を、ポート噴射式エンジンに代えて、図３に示すように、直噴用エンジンとする。図３は、本実施形態に係わる内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。
【００６１】
図３に示すように、燃焼室１０６には、燃料が燃料噴射弁２から直接噴射供給されるように構成されている。燃料噴射弁２から吸気行程あるいは圧縮行程中に噴射された燃料を、膨張行程の排気バルブ１０９が開く直前に点火制御手段により点火装置１０５で点火することで、燃焼による熱を燃焼室１０６のシリンダ１０１壁面等へ奪われる熱量を低減し、効率的に触媒部１２０の触媒へ送り込むことができ、触媒部１２０を効率的に暖機することができる。
【００６２】
この様に構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態を、図４、図５、および図６に従って説明する。図４は、本実施形態に係わる内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。図５は、本実施形態に係わる燃料噴射および点火の制御処理を示す図であって、触媒暖機制御を示すフローチャートである。図６は、図４中の内燃機関の燃焼サイクル過程と噴射および点火タイミングとの関係を示すタイムチャートである。
【００６４】
第３の実施形態では、第２の実施形態で説明した直噴用エンジン１００において、図６に示すように、ＥＣＵ９０は、一燃焼サイクル中に、燃料噴射弁２から２回噴射し、点火装置１０５で２回点火するように構成する。図６に示すように、燃料噴射制御手段による燃料噴射弁２からの１回目の燃料噴射ではエンジン１００の出力に寄与する噴射を行ない、２回目の燃料噴射ではエンジン１００の出力に寄与しない噴射を行なう。また、点火制御手段による点火装置１０５の１回目の点火では１回目に噴射した燃料を点火し、２回目の点火では２回目に噴射した燃料を点火するようにする。
【００６５】
この様に構成することで、燃焼室１０６内で燃焼した後（図６Ｄ参照）に、燃料噴射弁２から新たに燃料を噴射し（詳しくは２回目の燃料噴射）、排気行程でこの燃料に点火装置１０５を用いてレーザ光で点火させて、図６Ｄの圧力波形にように、再燃焼を発生させられる。これにより、効率的に触媒部１２０の触媒へ送り込むことができ、触媒部１２０を効率的に暖機することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、図４に示すように、点火装置１０５は、レーザ発生装置部１０５ｂと、光学装置部１０５ａと、ハーフミラー１０５ｄと、受光部１０５ｃとを備えていることが好ましい。ハーフミラー１０５ｄは、光学装置部１０５ａのレーザ光の入射部側に設けられる。受光部１０５ｃは、レーザ光による被集光対象としての可燃混合気もしくは燃料を、ハーフミラー１０５ｄにより検出することが可能である。これにより、点火装置１０５は、燃焼室１０６内のいずれかにある可燃混合気もしくは燃料を直接検出することができるとともに、その可燃混合気もしくは燃料に向けてレーザ光を照射して点火することができる。
【００６７】
さらになお、本実施形態では、図４に示すように、光学装置部１０５ａは、レーザ光を集光する集光レンズを有する集光レンズ稼動部を備え、集光レンズ稼動部は、レーザ発生装置部１０５ｂから発せられるレーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズを所望の角度に傾斜させて固定する固定部と、レーザ光の光軸を中心に固定部を回転および径方向のうち少なくともいずれかが可能な駆動部とを有していることが好ましい。これにより、燃焼室１０６内における可燃混合気が存在しうる領域を探索することができる。
【００６８】
さらになお、本実施形態では、ＥＣＵ９０による燃料噴射制御手段と点火制御手段とは、図５に示すような制御処理で実行されるように構成されていることが好ましい。図５に示すように、Ｓ６０１（Ｓはステップ）からＳ６０３の制御処理では、エンジンの回転速度Ｎｅ、アイドル状態を示すアイドル信号、冷却水温Ｔｗ等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号をＥＣＵ１００に読み込む。これらの信号よりエンジン１００の運転状態が触媒部１２０の暖機過程であることを検出する。なお詳しくは、Ｓ６０１では検出した回転速度Ｎｅに基いてエンジン１００が始動しているか否かを判定する。回転速度Ｎｅを検出したならば、始動していると判断し、Ｓ６０２へ移行する。逆に回転速度Ｎｅを検出しないならば、始動するまでＳ６０１へ繰り返す。
【００６９】
Ｓ６０２では、検出したアイドル信号に基いてエンジン１００がアイドル状態にあるか否かを判定する。アイドル信号を検出したならば、アイドル状態にあると判断し、Ｓ６０３へ移行する。逆にアイドル信号を検出しないならば、アイドル状態となるまでＳ６０２へ繰り返す。
【００７０】
Ｓ６０３では、検出した水温Ｔに基いてエンジン１００がいわゆる冷間状態にあるか否かを判定する。水温Ｔが所定の温度ａより小さい（Ｔ＜ａ）ならば、冷間状態にあると判断し、Ｓ６０９へ移行する。逆に、水温Ｔが所定の温度ａより大きい（Ｔ＞ａ）ならば、冷間状態ではないと判断し、当該制御処理を終了する。
【００７１】
Ｓ６０１、Ｓ６０２、およびＳ６０３の判定処理にて、エンジン１００が始動しており、アイドル状態で、かつ冷間状態にあると判断されると、Ｓ６０９では、エアフローメータ９４の信号（以下、エアフロ信号）に基いて吸入空気流量を読み込み（Ｓ６０５）、回転速度Ｎｅを読み込む（Ｓ６０７）。さらに、Ｓ６０９では、燃料噴射弁２から噴射する燃料の噴射時期Ｔｉｎｊ、および噴射期間Ｔｉｎｔと、点火装置１０５の点火時期Ｔｉｇを算出し、Ｓ６１１へ移行する。
【００７２】
なお、噴射時期Ｔｉｎｊおよび噴射期間Ｔｉｎｔは、図６Ａ中の２回目の燃料噴射に対応する。また、点火時期Ｔｉｇは、図６Ｂ中の２回目の点火に対応する。なお、この点火時期Ｔｉｇは、図６Ｂ、ＣおよびＤに示すように、排気バルブ１０９の開く直前（ΔＣＡ３＞０）でかつ、燃焼が吸気バルブ１０７の開く前に終了する（ΔＣＡ４＞０）に設定することが好ましい。これにより、燃焼による熱を、燃焼室１０６のシリンダ１０１の壁面等に奪われる熱量を低減できるとともに、燃焼ガスが排気側に送り込まれず吸気側へ流出するのを防止できる。
【００７３】
Ｓ６１１では、いわゆるループ回数制御のためのループ回数の初期化を行ない（Ｎｌｏｏｐｉｎ＝０、Ｎｌｏｏｐｉｇ＝０）、Ｓ６１３へ移行する。
【００７４】
Ｓ６１３では、一燃焼サイクル中の経過時間（詳しくはクランク角度）が噴射時期Ｔｉｎに到達し、かつ噴射可能状態であるか否かを判定する。経過時間が噴射時期Ｔｉｎに到達し、かつ噴射可能状態であるならば、Ｓ６１５へ移行する。逆に、経過時間が噴射時期Ｔｉｎに到達し、かつ噴射可能状態でないならば、Ｓ６１７へ移行する。
【００７５】
Ｓ６１５では、燃料噴射弁２を駆動制御して燃料噴射を実行し、Ｓ６１９へ移行する。
【００７６】
Ｓ６１７では、ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｎをインクリメントして更新し（Ｎｌｏｏｐｉｎ＝Ｎｌｏｏｐｉｎ＋１）、Ｓ６１８へ移行する。Ｓ６１８では、更新したループ回数Ｎｌｏｏｐｉｎが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘとなっているか否かを判定する。ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｎが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘでないならば、Ｓ６１３へ戻る。逆に、ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｎが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘとなっていれば、Ｓ６１５へ移行する。なお、ここで、Ｓ６１７およびＳ６１８の制御処理は、Ｓ６１３の判定処理にて経過時間が噴射時期Ｔｉｎに到達し、かつ噴射可能状態でない場合と判定された場合、Ｓ６１３に戻ってその判定処理を繰返す回数を制限するものである。
【００７７】
Ｓ６１９では、一燃焼サイクル中の経過時間が点火時期Ｔｉｇに到達し、かつ点火可能状態であるか否かを判定する。経過時間が点火時期Ｔｉｇに到達し、かつ点火可能状態であるならば、Ｓ６２５へ移行する。逆に、経過時間が点火時期Ｔｉｇに到達し、かつ点火可能状態でないならば、Ｓ６２３へ移行する。
【００７８】
Ｓ６２５では、点火装置１０５を駆動制御してレーザ光の照射による点火を実行し、Ｓ６２７へ移行する。
【００７９】
Ｓ６２３では、ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｇをインクリメントして更新し（Ｎｌｏｏｐｉｇ＝Ｎｌｏｏｐｉｇ＋１）、Ｓ６２４へ移行する。Ｓ６２４では、更新したループ回数Ｎｌｏｏｐｉｇが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘとなっているか否かを判定する。ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｇが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘでないならば、Ｓ６１９へ戻る。逆に、ループ回数Ｎｌｏｏｐｉｇが所定のループ回数Ｎｌｉｍａｘとなっていれば、Ｓ６２５を実行することなく、Ｓ６２７へ移行する。なお、ここで、Ｓ６２３およびＳ６２４の制御処理は、Ｓ６１９の判定処理にて経過時間が点火時期Ｔｉｇに到達し、かつ点火可能状態でない場合と判定された場合、Ｓ６１９に戻ってその判定処理を繰返す回数を制限するものである。
【００８０】
Ｓ６２７では、Ｓ６１５およびＳ６２５の制御処理にて膨張行程にて燃料噴射および点火制御を実行した後の水温Ｔに基いてエンジン１００が冷間状態にあるか否かを判定する。水温Ｔが所定の温度ａより小さい（Ｔ＜ａ）ならば、冷間状態にあると判断し、Ｓ６０９へ移行する。逆に、水温Ｔが所定の温度ａより大きい（Ｔ＞ａ）ならば、冷間状態ではないと判断し、当該制御処理を終了する。
【００８１】
なお、ここで、Ｓ６０１、Ｓ６０２、およびＳ６０３の制御処理は、暖機過程検出手段を構成する。また、Ｓ６０３の制御処理は、触媒暖機早期化判断手段を構成する。Ｓ６０９、Ｓ６１３、およびＳ６１５の制御処理は、燃料噴射制御手段のうち、触媒暖機早期化判断手段により触媒部１２０の暖機を早める判断をした場合の燃料噴射（詳しくは、膨張行程中の出力に寄与しない燃料噴射）を制御する制御手段（以下、触媒暖機用燃料噴射制御手段と呼ぶ）を構成する。Ｓ６０９、Ｓ６１９、およびＳ６２５の制御処理は、点火制御手段のうち、触媒暖機早期化判断手段により触媒部１２０の暖機を早める判断をした場合の点火（詳しくは、排気バルブ１０９が開く直前の点火）を制御する制御手段（以下、触媒暖機用点火制御手段と呼ぶ）を構成する。また、Ｓ６０９、Ｓ６１９、およびＳ６２５の制御処理は、請求範囲に記載の触媒早期暖機手段を構成する。
【００８２】
さらになお、Ｓ６１９の制御処理は、点火可能状態であるか否かを判定する判定手段を構成する。なお、本実施形態では、Ｓ６１９の制御処理は、例えば燃焼室１０６内に可燃混合気の存在の有無を判定する点火判定手段を有することが好ましい。
【００８３】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、一燃焼サイクル中に、燃料噴射制御手段により燃料噴射弁２から２回噴射し、点火制御手段により点火装置１０５で２回点火するようにしており、２回目の燃料噴射ではエンジン１００の出力に寄与しない噴射を行ない、２回目の点火では２回目に噴射した燃料を点火するようにする構成されている。これにより、燃焼室１０６内で燃焼した後に、燃料噴射弁２から新たに燃料を噴射し（詳しくは２回目の燃料噴射）、排気行程でこの２回目の燃料に向かってレーザ光照射させることで点火させて再燃焼を発生させられる。したがって、効率的に触媒部１２０の触媒へ送り込むことができ、触媒部１２０を効率的に暖機することができる。
【００８４】
（２）なお、本実施形態では、一燃焼サイクル中に、ＥＣＵ９０（詳しくは燃料噴射制御手段および点火制御手段）により２回噴射し、２回点火するものとして説明したが、
燃料噴射制御手段は、一燃焼サイクル中に複数回噴射し、複数回噴射のうちのいずれか一方の噴射はエンジン１００の出力に寄与しない噴射を実施するとともに、
点火制御手段により駆動制御される点火装置１０５は、一燃焼サイクル中に複数回点火し、複数回点火のうちいずれか一方の点火は、排気バルブ１０９が開く略直前で、レーザ光を燃焼室１０６内に存在する可燃混合気もしくは燃料に向けて集光するように照射する構成としてもよい。この様に構成しても、燃料噴射制御手段は、一燃焼サイクル中に複数回噴射のうちのいずれか一方の噴射はエンジン１００の出力に寄与しない噴射を実施することで触媒部１２０を暖機するための噴射が実行される。さらに、点火制御手段により駆動制御される点火装置１０５は、一燃焼サイクル中の複数回点火のうちいずれか一方の点火は、排気バルブ１０９が開く直前に、燃焼室１０６内に存在する可燃混合気もしくは燃料に向けてレーザ光を集光するので、排気行程で再度燃焼を発生させ、効率的に燃焼による熱を触媒部へ送り込むことが可能である。
【００８５】
（３）ここで、燃焼室１０６内で燃焼が発生した後に、燃焼室１０６内に新たに噴射した燃料に点火により着火しようとする場合、燃焼室１０６内の空気は燃焼により減少しているため、その燃料と空気との空燃比が着火可能となる可燃混合気が存在しない可能性がある。
【００８６】
これに対して本実施形態では、ＥＣＵ９０は、燃焼室１０６内に可燃混合気の存在の有無を判定する点火判定手段（Ｓ６１９の制御処理）を有し、判定手段によりレーザ光の照射方向に可燃混合気が存在しないと判定される場合には、レーザ光による点火を中止するように構成していることが好ましい。これにより、レーザ光を発するためのエネルギの無駄消費の防止が図れる。
【００８７】
（４）なお、ここで、上記点火判定手段による判定で着火可能でない可燃混合気であっても、その後、その燃料の噴霧の成長により着火可能な可燃混合気に形成される場合や、噴霧成長の全過程中および後でも可燃混合気が形成されない場合がある。
【００８８】
これに対して本実施形態では、点火装置１０５は、Ｓ６１９、Ｓ６２３、およびＳ６２４の制御処理により、可燃混合気が存在しないと判定される回数が一燃焼サイクル中に所定回数を超える場合には、レーザ光による点火を終了するように構成されていることが好ましい。これにより、点火装置１０５は、一燃焼サイクル中に所定回数を限度として、燃焼室１０６内の存在する可燃混合気の探索を行なうとともに、所定回数を超える場合にはレーザ光による点火動作を終了させることができる。
【００８９】
（５）その場合、本実施形態では、点火装置１０５は、レーザ発生装置部１０５ｂと、光学装置部１０５ａと、光学装置部１０５ａのレーザ光の入射部側に設けられるハーフミラー１０５ｄと、レーザ光による被集光対象としての可燃混合気もしくは燃料を検出可能な受光部１０５ｃとを備えていることが好ましい。これにより、点火装置１０５は、燃焼室１０６内のいずれかにある可燃混合気もしくは燃料を直接検出することができるとともに、その可燃混合気もしくは燃料に向けてレーザ光を照射して点火することができる。
【００９０】
（６）さらになお、本実施形態では、光学装置部１０５ａは、レーザ光を集光する集光レンズを有する集光レンズ稼動部を備え、集光レンズ稼動部は、レーザ発生装置部１０５ｂから発せられるレーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズを所望の角度に傾斜させて固定する固定部と、レーザ光の光軸を中心に固定部を回転および径方向のうち少なくともいずれかが可能な駆動部とを有していることが好ましい。これにより、燃焼室１０６内における可燃混合気が存在しうる領域を探索することができる。
【００９１】
（他の実施形態）
なお、以上説明した本実施形態おいて、第３の実施形態で説明した燃料噴射および点火の制御方法について説明した制御処理は、第１および第２の実施形態における燃料噴射および点火の制御方法にも適用してもよい。この場合、上記制御処理において、一燃焼サイクル中に燃料噴射制御手段および点火制御手段により２回噴射し、２回点火するものに代えて、１回噴射し、１回点火するものとすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態の内燃機関用触媒暖機装置を適用する内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１中の内燃機関の燃焼サイクル過程と噴射および点火タイミングとの関係を示すタイムチャートである。
【図３】第２の実施形態に係わる内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。
【図４】第３の実施形態に係わる内燃機関の全体構成を示す模式的断面図である。
【図５】第３の実施形態に係わる燃料噴射および点火の制御処理を示す図であって、触媒暖機制御を示すフローチャートである。
【図６】図４中の内燃機関の燃焼サイクル過程と噴射および点火タイミングとの関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１００  エンジン（内燃機関）
１０１  シリンダ（シリンダブロック）
１０２  シリンダヘッド
１０２ｉ  吸気ポート
１０２ｅ  排気ポート
１０５  点火装置（レーザ照射手段）
１０６  燃焼室
１０７  吸気バルブ（吸気弁）
１０９  排気バルブ（排気弁）
１１０  排気管
１２０  触媒部
２  燃料噴射弁（燃料噴射装置）
２ａ  弁部
２ｂ  電磁駆動部
９０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2006226193.tif 000003
【図２】
2006226193.tif 000004
【図３】
2006226193.tif 000005
【図４】
2006226193.tif 000006
【図５】
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【図６】
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