(57)【要約】  【課題】機関始動時に燃料の微細化を行い、壁面付着燃料量を最小限にとどめ、混合気の最適形成を行って機関始動時の燃焼改善を行う。  【解決手段】機関始動時には、機関始動後の通常運転時に比して燃料インジェクタに供給する燃料圧力を高める制御と、燃料インジェクタによる機関１サイクル分の燃料噴射を複数回に分けて噴射する分割噴射の制御とを行う。【選択図】  図８
2006336509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒に燃料噴射を行う燃料噴射手段を備えた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、
機関始動時には、機関始動後の通常運転時に比して前記燃料噴射手段に供給する燃料圧力を高める制御と、前記燃料噴射手段による機関１サイクル分の燃料噴射を複数回に分けて噴射する分割噴射の制御を行うことを特徴とする燃料噴射式の内燃機関の制御装置。
【請求項２】
各気筒に燃料噴射を行う燃料噴射手段を備えた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、
機関始動時には、機関始動後の通常運転時に比して前記燃料噴射手段に供給する燃料圧力を高める制御と、前記燃料噴射手段による機関１サイクル分の燃料噴射を吸気行程中に複数回に分けて噴射する分割噴射の制御を行うことを特徴とする燃料噴射式の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
機関始動後の内燃機関の状態に応じて燃料噴射時期を吸気行程時より排気行程時へ移行させる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射式の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
吸気行程での噴射時期を、機関始動時には空気流速が速いクランク角度位置に設定し、機関回転数が上昇を始めたら機関回転数に応じて空気流速の遅いクランク角度位置に変更する制御を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料噴射式の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
分割噴射制御時には、点火時期をリタードする制御を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の燃料噴射式の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
分割噴射制御終了後に、二次空気を機関排気通路に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の燃料噴射式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、燃料噴射式の内燃機関の制御装置に係り、特に、機関始動時（冷機時）の燃焼改善を行なう燃料噴射式の内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各気筒に燃料噴射弁によって燃料噴射を行う燃料噴射式の内燃機関においては、機関１サイクル分の燃料噴射を複数回に分割して噴射するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この燃料噴射式の内燃機関は、燃焼室（気筒）内に燃料を直接噴射して火花により着火する内燃機関であり、予混合燃料噴射を行う時点では、主燃料噴射を行う時に比べて燃焼室の筒内温度、筒内圧力のいずれも低い状態にあるから、燃料を微細化して気化し易い状態にする必要がある。
【０００４】
そこで、スワールノズル付きの燃料噴射弁を使用し、燃料と空気との混合をよくするために、噴射される燃料の拡散噴射角度を大きくすることが行われている。但し、燃料の拡散噴射角度を大きくし過ぎると、噴射された燃料が燃焼室の筒内側壁に衝突して付着する燃料量が増大する。
【０００５】
このことに対して、内燃機関の高負荷時に、吸気行程に燃料噴射弁から噴射される燃料が、気筒内面に接触するかどうか接触判定手段で判定し、気筒内面に燃料が接触すると判定された場合には、噴射燃料量を増減して補正を行い、併せて吸気行程中での燃料の噴射回数を増減することが行われる。
【０００６】
分量の分割噴射に関しては、そのほか、筒内噴射方式で、吸気行程と圧縮行程の２回で噴射を行い、黒煙の発生抑制などを行うものがある（例えば、特許文献２、３）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−５２６６０号公報
【特許文献２】特開２００３−３２８８１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２８０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、益々厳しくなる排気規制対応のためには、始動から始動直後の冷機時における燃焼の改善が必要である。このためには、内燃機関の燃焼室内での燃料と空気との混合気の最適形成を行うことが要求される。
【０００９】
本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、機関始動時に燃料の微細化を行い、壁面付着燃料量を最小限にとどめ、混合気の最適形成を行って始動時の燃焼改善を行うことのできる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】
本発明による燃料噴射式の内燃機関の制御装置は、各気筒に燃料噴射を行う燃料噴射手段を備えた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、機関始動時（機関始動から始動直後）には、機関始動後の通常運転時に比して前記燃料噴射手段に供給する燃料圧力を高める制御と、前記燃料噴射手段による機関１サイクル分の燃料噴射を複数回に分けて噴射する分割噴射の制御を行う。
【００１１】
本発明による燃料噴射式の内燃機関の制御装置は、各気筒に燃料噴射を行う燃料噴射手段を備えた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、機関始動時には、機関始動後の通常運転時に比して前記燃料噴射手段に供給する燃料圧力を高める制御と、前記燃料噴射手段による機関１サイクル分の燃料噴射を吸気行程中に複数回に分けて噴射する分割噴射の制御を行う。
【００１２】
本発明による燃料噴射式の内燃機関の制御装置は、好ましくは、機関始動後の内燃機関の状態に応じて燃料噴射時期を吸気行程時より排気行程時へ移行させる制御を行う。
【００１３】
本発明による燃料噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、吸気行程での噴射時期を、機関始動時には空気流速が速いクランク角度位置に設定し、機関回転数が上昇を始めたら機関回転数に応じて空気流速の遅いクランク角度位置に変更する制御を行う。
【００１４】
本発明による燃料噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、分割噴射制御時には、点火時期をリタードする制御を行う。
【００１５】
本発明による燃料噴射式の内燃機関の制御装置は、好ましくは、分割噴射制御終了後に、二次空気を機関排気通路に供給する制御を行う。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による燃料噴射式の内燃機関の制御装置によれば、機関始動から始動直後は、燃料圧力を高めることで燃料の微細化が行われ、分割噴射を行うことから、壁面付着燃料量が低減し、混合気の最適形成が行われ、機関始動時の燃焼が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の内燃機関の制御装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用される燃料噴射式の内燃機関の一つの実施形態を示す全体構成図である。
【００１９】
図１において、内燃機関（エンジン）１０は、多気筒、例えば、４気筒からなるの多弁式のものであり、各気筒９毎に点火プラグ１２を配置され、吸気弁６、排気弁７と、気筒９内を往復動するピストン８とで燃焼室１１を構成している。
【００２０】
各気筒９には吸気弁６及び排気弁７によってそれぞれ開閉される吸気管１８及び排気管１９が接続されている。吸気管１８は二つの吸気ポートを有する分岐した吸気管として構成されている。
【００２１】
吸気管１８には、運転状態検出手段の一つであって、吸気流量を計測するエアフローセンサ（吸入空気量センサ）２と、スロットルバルブ３の開度を計測するスロットルセンサ４と、吸気管圧力（コレクタ１８ａ内の圧力）を検出する吸気管圧力センサ３０が各々の適宜位置に配置されている。
【００２２】
また、内燃機関１０には、エンジン冷却水温を計測する水温センサ１４と、エンジン回転数を計測するクランク角センサ１３が各々の適宜位置に配置されている。
【００２３】
吸気管１８の上流部に設けられたエアクリーナ２０から流入された空気は、スロットルバルブ３で流量を調節され、燃料噴射手段である燃料インジェクタ（燃料噴射弁）１から所定の角度で吸気通路へ噴射されたガソリンと混合されて各燃焼室１１に供給される。
【００２４】
燃料インジェクタ１は、４気筒の内燃機関１０の各気筒９の上流側に一つずつ配設され、マルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システム化された燃料噴射方式を採用している。
【００２５】
燃料インジェクタ１は、スワラー付き燃料インジェクタであり、図２、図３に示されているように、スワラー（スワールノズル）２５を有している。スワラー２５は、燃料インジェクタ１のシート部の上流側に配置されており、燃料通路２７に対して接線方向に開口した燃料噴出通路２６を有する。燃料（液体燃料）は、燃料噴出通路２６より燃料通路２７内に入り込み、旋回をかけられた状態で吸気管１８内に噴射される。
【００２６】
燃料タンク２１からの燃料は、燃料ポンプ２２によって吸引、加圧された後、燃料配管１５、燃料ギャラリ１５ａを通って燃料インジェクタ１の燃料入口に導かれる。
【００２７】
燃料ポンプ２２は、駆動回路一体型の電動ポンプであり、電流制御（デュティ比制御）によって吐出圧、つまり、燃料圧力（燃圧）を可変設定できる。燃料ギャラリ１５ａには燃料インジェクタ１に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ３１が設けられている。
【００２８】
なお、燃料タンク２１から蒸発する燃料は、キャニスタ３６に捕捉され、大気中に放出されるのを抑制される。
【００２９】
燃焼室１１で燃焼した排ガスは、排気管１９を通じて触媒コンバータ１６に導かれ、浄化された後に排出される。
【００３０】
排気管１９には、排ガス中の酸素濃度に比例して広域で、且つリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ１７が適宜位置に配置されている。
【００３１】
内燃機関１０には二次空気供給システムが取り付けられている。二次空気供給装置はエアポンプ５０を有する。エアポンプ５０は入口５１より空気を吸引し、この空気は二次空気として、配管５２へ圧送し、開閉バルブ５３、チェックバルブ５５を介して供給管５６から排気管１９へ供給される。
【００３２】
内燃機関１０の燃料噴射制御、燃料圧力制御、点火時期制御、二次空気供給制御等のエンジン制御は、全て電子制御式のコントロールユニット１００によって行われる。
【００３３】
図４は以上説明してきた構成の中から燃料系を取り出したものである。コントロールユニット１００は、運転状態（エンジントルクと回転数）に応じて燃圧を設定した制御目標燃圧マップデータ１０１を有している。この燃圧は吸気管圧力との差圧で設定している。コントロールユニット１００は、燃料ギャラリ１５ａに配置された燃圧センサ３１によって検出される燃圧と、コレクタ１８ａに配置されている吸気管圧力センサ３０によって検出される吸気管圧力との差圧が運転状態によって決まる制御目標燃圧になるように、燃料ポンプ２２に対する通電を制御してフィードバック補償式に燃料圧力制御を行う。
【００３４】
本実施形態では、機関始動時には、制御目標燃圧が機関始動後の通常運転時に比して高く設定されている。これにより、機関始動時には、燃料インジェクタ１に供給する燃料圧力が、機関始動後の通常運転時に比した高くなる。
【００３５】
図５は、以上説明してきた構成の中から二次空気供給システムを取り出したものである。二次空気供給システムは、コントロールユニット１００によって運転状態に応じた作動を予め設定されている。コントロールユニット１００からの指令信号によってエアポンプ５０が作動し、開閉弁５３が開くと、二次空気がチェックバルブ５５、供給管５６を介して排気管１８へ供給される。なお、図６はエアポンプ５０の概観を示している。
たものである。
【００３６】
コントロールユニット１００は、マイクロコンピュータ式のものであり、図７に示されているように、マルチプロセッサユニット（ＭＰＵ）１５１、書き換え可能な不揮発生メモリ（ＥＰ−ＲＯＭ）１５２、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)１５３、そして各種センサにより検出されたエンジン運転状態を表わす信号を入力し、各種アクチュエータを駆動する制御信号を出力する入出力回路であるＬＳＩ回路部品、すなわちＩ／ＯＬＳＩ１５４等により構成されている。
【００３７】
具体的には、Ｉ／ＯＬＳＩ１５４は、吸気管圧力センサ３０、エアフローセンサ２、クランク角センサ１３、燃圧センサ３１、スタータスイッチ１５７、空燃比センサ１７、水温センサ２９、バッテリ電圧センサ１６０及びスロットルセンサ２６からの出力信号を、必要に応じてＩ／ＯＬＳＩ内蔵のＡ−Ｄ変換器を介して、あるいは外部のＡ−Ｄ変換器を介して入力する。ＭＰＵ１５１が所定の演算を行い、エンジン制御用アクチュエータである燃料インジェクタ１、点火プラグ１２、燃料ポンプ２２、エアポンプ５０、開閉バルブ５３の各々の動作を制御する。
【００３８】
有害排出ガス削減の基本的な考え方は、機関始動から始動直後の排気低減のために、燃焼を改善して如何に内燃機関１０から有害排気ガスを出さないようにするか、次に、触媒１６を早期に活性させ、排出される有害排気ガスを如何に触媒１６で浄化するかである。
【００３９】
このことに基づき、本実施形態では、コントロールユニット１００は、図８のタイムチャートに示されているように、以下のような制御を行う。
【００４０】
（１）機関始動から数十秒が経過した時点Ｔ１までは、機関始動時制御Ａとして、燃料インジェクタ１に供給する燃料圧力を機関始動後の通常運転時に比して高める制御と、燃料インジェクタ１による機関１サイクル分の燃料噴射を複数回に分けて噴射する分割噴射の制御を行う。燃料インジェクタ１に供給する燃料圧力を高める制御は、燃料ポンプ２２の通電制御によって燃料ポンプ２２の燃料吐出圧を高めることにより行われる。
【００４１】
この機関始動時制御Ａにおける分割噴射は吸気行程中に行い、機関始動後の内燃機関１００の状態に応じて燃料噴射時期を吸気行程時より排気行程時へ移行させる制御を行う。
【００４２】
更に、燃料噴射時期を、機関始動時には空気流速が速いクランク角度位置に設定し、機関回転数が上昇を始めたら機関回転数に応じて空気流速の遅いクランク角度位置に変更する制御を行う。
【００４３】
また、上述の制御に併せて点火時期をリタードする制御を行う。
【００４４】
図２７は、機関始動時制御Ａを実行する制御装置の詳細例を示している。この制御装置では、エンジンの温度検出手段６１と、始動検出手段６２と、燃焼回数（噴射回数、点火回数など）検出手段６０の各々の出力信号が、始動時制御手段６３に送られる
始動時制御手段６３は、エンジンの温度検出手段６１、始動検出手段６２、燃焼回数検出手段６０からの信号の処理を行い、目標燃圧設定手段６５と、噴射タイミング設定手段６８、燃料分割設定手段７１、点火時期リタード設定手段７２の各々に所定の信号を送る。
【００４５】
目標燃圧設定手段６５は、燃圧センサ３１により検出される燃圧と吸気管圧力センサ３０によって検出される吸気管圧力との差圧を演算する燃圧検出手段６４からの信号が目標燃圧となるように指令信号を燃圧制御手段６６に信号を送り、駆動手段６７を介して燃料ポンプ２２が制御される。
【００４６】
燃料噴射量算出手段７５から燃料噴射量を示す信号が燃料分割設定手段７１へ送られ、始動制御手段６３からの信号が噴射タイミング設定手段６８に送られる。噴射タイミング制御手段６９は、噴射タイミング設定手段６８と燃料分割手段７１からの信号に基づいて所定のクランク角度で分割噴射が行われる演算を行い、駆動手段７０を介して燃料インジェクタ１が駆動される。
【００４７】
点火時期リタード設定手段７２は、点火時期算出手段７６と始動時制御手段６３の信号により運転状態に応じたリタード量を決定し、その信号が点火時期制御手段７３に送られ、駆動手段７４を介して点火プラグ１２が駆動さる。
【００４８】
（２）時点Ｔ１以降は、燃料インジェクタ１に供給する燃料圧力を機関始動後の通常運転時の通常値に戻し、通常の１回全量噴射による燃料噴射制御を行う。この時の燃料噴射時期は排気行程時に設定する。
【００４９】
また、時点Ｔ１より１分程度が経過する時点Ｔ２の期間は、機関始動後制御Ｂとして、点火時期のリタードを続行した状態で、二次空気の供給を行う。
【００５０】
ここで、内燃機関用の液体燃料の粒径を細かくすると、どのような効果があるかについて、シミュレーションを行うこととした。
【００５１】
図２８は、機関始動後制御Ｂを実行する制御装置の詳細例を示している。この制御装置では、始動時制御手段６３からの信号によって二次空気制御手段８０が起動タイミングを算出し、二次空気制御手段８０が出力する起動指令信号によって駆動手段８２、８３を介して開閉バルブ５３、エアポンプ５０が駆動される。なお、燃料系、点火系については、図２７で説明した動作と同等の動作を行うことから、説明を割愛する。
【００５２】
図９は、液適燃料の壁面付着に関するシミュレーション結果を示してる。吸気管内壁面や吸気弁への液適燃料の付着率は、燃料の粒径が３０μｍより細かくなると、急激に低下することが分かる。
【００５３】
これは、燃料粒径を細かくすると、微細化された液体燃料が空気の流れに乗り易くなるために、吸気管内壁面への付着が減少するものである。
【００５４】
吸気管内壁面が暖まっている状態では、多少壁面に付着しても気化されるが、燃料の微細化は、始動から始動直後の冷機状態においては非常に有効と考える。
【００５５】
液体燃料の微細化は、燃料インジェクタ１より噴射する燃料の圧力（燃料インジェクタ１に供給する燃料圧力とほぼ同じ）を高めることが有効である。このことにより、燃圧と粒径の関係について確認を行った。図１０は、燃圧と燃料インジェクタ１から噴射された燃料の粒径の関係を、横軸に燃圧、縦軸に粒径をとって示したものである。
【００５６】
このグラフから燃圧を高めるにつれて粒径が細かくなっていることがわかる。このことから始動時から始動直後にかけて燃料の粒径を細かくするためには、燃圧を高くすることが効果的であることが分かる。
【００５７】
しかし、全運転領域の燃圧を上げることは、現在の燃料系を構成する部品の仕様の見直しと品質確認などの工数発生、燃料ポンプの消費電力増大、コストアップに繋がることなどが懸念される。したって、燃圧アップは、燃料の微細化が必要な運転領域のみ行うことが望ましいと考える。
【００５８】
因みに、通常時の燃圧は０．３Ｍｐａであるが、燃料系を構成する燃料ポンプ２２、配管１５等部品の仕様にもよるが、現在の燃料系で、上述の機関始動時制御Ａにおける燃圧を０．５から０.６Ｍｐａ程度まで上げることが可能である。
【００５９】
図１１（ａ）は、０．３ＭＰａ時の粒径の分布を、図１１（ｂ）は、０．５ＭＰａ時の燃料粒径の分布を示している。両図とも、横軸に粒径（μ）、縦軸に累積体積（％）を示している。燃圧を上げることにより、燃料粒径の分布は細かいほうへシフトしていることが分かる。
【００６０】
図１２は、燃料の微細化を行い、吸気行程噴射の状態をシミュレーションした結果を示している。燃料が微細化されていることから、霧状の液体燃料が空気流に乗り、スムースに燃焼室１１内に流入していることが分かる。また、燃焼室１１の中では、空気の流れに乗って流動することから、燃料の気筒側壁面への付着量が低減し、燃焼の悪化を回避して燃焼の改善を行うことができる。
【００６１】
図１３は、その後の排気行程噴射の状態をシミュレーションした結果を示している。排気行程噴射では、吸気弁６、その近傍が熱くなってから、燃料付着はあるものの、気化されていることから、燃料は燃焼室１１内にスムースに供給される。燃焼室１１内では燃料が気化されていることから、空気流に乗って空気の流れに乗って流動するため、燃料の気筒側壁面への付着量が低減し、燃焼の悪化を回避して燃焼の改善を行うことができる。
【００６２】
図１４は、吸気行程における空気の流速を示している。吸気行程噴射でもクランキング時のように回転数が低い場合には、空気流速の一番速い1)近傍のクランク角度位置のタイミングで燃料噴射を行う。
【００６３】
回転数が高くなってくれば、空気流速が速くなることから、2)又は3)の空気流速の遅いクランク角度位置のタイミングで燃料噴射を行う。吸気系の形状、吸気弁６の位置及びピストン冠面の形状で、最適噴射タイミング2)側又は3)側は異なってくるので、それぞれ最適な適合が必要となる。
【００６４】
次に、燃圧を高くした場合の分割噴射の有用性について説明を行う。
【００６５】
図１５は、通常の燃圧時の噴霧１ａと、それよりも高い燃圧時の噴霧１ｂを模式的に示している。燃圧を高くすると、粒径は細かくなるが、噴霧の角度が広くなり、吸気管１８の内壁面に付着する燃料が増えることから燃焼室１１内に燃料がにスムースに入らない。このため、燃焼室１１の中で最適な混合気が形成されず、燃焼を害うことになる。この状態では、燃圧を高くした効果が得られないことが分かる。
【００６６】
そこで噴霧の観察を行った。噴霧の状況を実機で確認した結果を、図１７、１８に示した。図１７は噴射時間が長い場合、図１８は噴射時間が短い時のものである。また、図１６は、このことを模式的にしめしている。図１６では、噴射時間が長い場合の噴霧１ａと、噴射時間が短い場合の噴霧１ｂを示した。噴射時間を短くすると、噴霧は吸気管１８の内壁面には到達せず、燃料が内壁面に付着しないことが判った。
【００６７】
しかし、一吸気に必要な燃料は決まっている。そこで、１回の吸気に必要な燃料量を複数回に分けて噴射することを考えた。
【００６８】
図１９は、分割噴射の詳細を示したものである。燃料の噴射は、従来、機関１サイクル分の燃料噴射を一度に長い時間で行っていたが、つまり、一回全量噴射であるが、分割噴射は、機関１サイクル分の燃料噴射を短い時間で複数回に分けて行うものである。
【００６９】
燃料噴射は、一定時間間隔でも、クランク角度のどちらでも実現できる。考慮すべき点は、燃料インジェクタ１の最少噴射量である。図２０に燃料インジェクタ１の噴射時間と噴射量の関係を示した。燃料インジェクタ１は、最少噴射量、即ち、噴射時間と噴射量の関係が直線から外れる最小噴射時間Ｔｍｉｎが決まっている。この最小噴射時間Ｔｍｉｎよりも噴射時間が短いと、正確な燃料量で燃料を噴射できない。したがって、分割された１回の噴射時間は最小噴射時間Ｔｍｉｎより長く設定する必要がある。また、分割噴射から通常時の一回全量噴射の移行は、分割噴射が不可能となる以前で行うことが必要である。
【００７０】
図２１は、分割噴射時の燃料噴射タイミングを示している。図２１において、○部は吸気行程を、斜線部は燃料噴射区間を示している。燃料の噴射タイミングは、燃圧を高めている時には吸気行程で噴射し、通常時の燃圧に戻したら排気行程噴射へ、吸気行程噴射中に分割噴射が不可能となったときに排気行程噴射へ、或いは内燃機関１０の状態の応じて吸気行程噴射から排気行程噴射へ移動させるものである。
【００７１】
内燃機関１０の状態を水温センサ１４などで直接検出し、その信号に応じて燃料噴射タイミングを移動、或いは、推定例えば、噴射回数、点火回数、始動からのエンジン回転数の積算値等で移動させることができる。
【００７２】
以上により、混合気の質が良くなり、混合気が最適に形成できることから、燃焼が改善できる。
【００７３】
このことにより、点火時期をリタードすることが可能になり、点火時期のリタードによって排気ガスの温度を上昇させることができる。点火時期のリタード量は、水温、エンジン回転数、排気ガスの温度あるいは触媒１６の温度に応じて決定することとする。
【００７４】
次に、二次空気供給の作用について説明を行う。図２２は、内燃機関１０から排気管１９、二次空気の供給口５６ａ、触媒１６の位置関係を示している。
【００７５】
二次空気は、できるだけ排気ガス温度の高い部位、つまり内燃機関１０の排気ガスの出口、即ち、排気弁７の近くに供給することが好ましい。
【００７６】
二次空気を、排気管１９内に供給することにより、未燃ガスが燃焼し、ＨＣが低減すると共に排気ガスの温度が上昇、下流にある触媒１６が暖められる。したがって、二次空気を供給することによって触媒１６を早期に活性化させるめことができる。
【００７７】
図２３は実機でのテスト結果を示した。実線は二次空気を供給した場合の触媒１６の出口温度の上昇を、破線は二次空気供給を行わない場合の触媒１６の出口温度の上昇を各々示している。二次空気を供給した場合、触媒１６の出口温度の上昇が二次空気供給を行わない場合に比して早くなり、触媒１６が早期に活性化し、図２４の破線から実線までの面積分の排気ガスを低減できる。
【００７８】
図２５は、始動から始動直後の触媒出口のＨＣと排気ガス温度の測定結果を示したものである。ＨＣは、図示されているように、ピークを低く、また減少も早くすることができることが確認できた。また、排気ガスの温度は、触媒入口排気ガス温度で示したように従来に比べて高くすることが確認できた。
【００７９】
図２６は、米国における排気測定のＬＡ４−ＣＨモードでのＨＣ測定結果を示したもので、ＨＣを５２％低減できた。
【００８０】
本実施形態の効果をまとめると、燃圧を高めることによって液体燃料の微細化を行うと共に分割噴射を行うことから、良質の混合気の最適形成ができ、燃焼の改善ができ、内燃機関１０より排出される排気ガス中の有害成分量を低減できる。また、内燃機関１０より排出された排気ガスについては、二次空気供給と点火時期のリタードによって触媒１６を早期に活性化し、排気ガス中の有害成分を浄化ができることから、排ガス性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による制御装置が適用される燃料噴射式の内燃機関の一つの実施形態を示す全体構成図。
【図２】本発明による制御装置が適用される燃料噴射式内燃機関で使用されるスワラー付き燃料インジェクタの外観を示す図。
【図３】図２の線III−IIIに沿った断面図。
【図４】本実施形態の燃料系を取り出して示す構成図。
【図５】本実施形態の二次空気供給系を取り出して示す構成図。
【図６】エアポンプの概観を示す図。
【図７】本発明による燃料噴射式内燃機関の制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。
【図８】本発明による燃料噴射式内燃機関の制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。
【図９】液適燃料の壁面付着に関するシミュレーション結果を示すグラフ。
【図１０】燃圧と燃料粒径の関係を示すグラフ。
【図１１】（ａ）は燃圧０．３ＭＰａ時の粒径分布を示すグラフ、（ｂ）は燃圧０．５ＭＰａ時の粒径分布を示すグラフ。
【図１２】本実施形態における吸気行程噴射時の燃料の挙動示す図。
【図１３】本実施形態における排気行程噴射時の燃料の挙動示す図。
【図１４】吸気行程時の空気流速を示すグラフ。
【図１５】燃圧による燃料噴霧の変化を模式的に示す図。
【図１６】分割噴射時の噴霧を模式的に示す図。
【図１７】噴射時間が長い場合の噴霧状態を示す図。
【図１８】噴射時間が短い場合の噴霧状態を示す図。
【図１９】一回全量分種と分割噴射の燃料インジェクタの動作を示す図。
【図２０】燃料インジェクタの噴射時間と噴射量との関係を示すグラフ。
【図２１】本実施形態における燃料噴射タイミングを示すタイムチャート。
【図２２】内燃機関から排気管、二次空気の供給口、触媒の位置関係を示す図。
【図２３】二次空気供給の有無の関する触媒出口温度の変化を示すグラフ。
【図２４】触媒早期活性化の効果を示すグラフ。
【図２５】本実施形態を採用した始動から始動後の排気ガス測定結果を示すグラフ。
【図２６】本発明を採用したＬＡ４―ＣＨモードの排気ガス測定結果を示すグラフ。
【図２７】機関始動時制御を実行する制御装置の詳細例を示すブロック図。
【図２８】機関始動後制御を実行する制御装置の詳細例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８２】
１    燃料インジェクタ
２    エアフローセンサ
３    スロットルボディ
１０  内燃機関
１１  燃焼室
１２  点火プラグ
１３  クランク角センサ
１４  水温センサ
１６  触媒コンバータ
１８  吸気管
１９  排気管
２２  燃料ポンプ
３０  吸気管圧力センサ
３１  燃圧センサ
５０  エアポンプ
５３  開閉バルブ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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