(57)【要約】【課題】混合気の均質性及び吸気の充填効率を高めることができる内燃機関を提供する。【解決手段】吸気ポート２０と燃焼室１７とを連通する吸気開口と、前記吸気開口に向けて燃料を前記吸気ポート２０内に噴射する燃料噴射弁と、少なくとも吸気行程中に前記燃料噴射弁２４から燃料を噴射させる燃料噴射制御装置とを備える内燃機関１において、前記燃料噴射制御装置は、吸気バルブ２８の開弁期間中に燃料の分割噴射を行うこととした。【選択図】図１
2011252451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートと燃焼室とを連通する吸気開口と、
前記吸気開口に向けて燃料を前記吸気ポート内に噴射する燃料噴射弁と、
少なくとも吸気行程中に前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる燃料噴射制御装置と
を備える内燃機関において、
前記燃料噴射制御装置は、吸気バルブの開弁期間中に燃料の分割噴射を行う
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記分割噴射は、
吸気行程前半から吸気行程中盤に行う主燃料噴射と、
吸気行程後半から圧縮行程前半に行う副燃料噴射と
により構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記副燃料噴射は、吸気下死点時期から前記吸気バルブ閉弁時期までの期間中に行う
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記副燃料噴射の燃料噴射量が、前記主燃料噴射の燃料噴射量と該副燃料噴射の燃料噴射量を合わせた総燃料噴射量に対する割合、すなわち副燃料噴射割合が５０%以下である
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記副燃料噴射割合は、前記内燃機関の機関速度に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記副燃料噴射割合は、前記内燃機関の機関速度の上昇に伴い減少させる
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポートへの燃料噴射の状況を制御することで、燃焼室内への吸気の充填効率を高めることができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から吸気バルブに向けて燃料を噴射するポート噴射型内燃機関が知られている。そして、ポート噴射型内燃機関においては、スロットル全開時（以下、吸入空気量がスロットルバルブにおける絞りで制限されていない状態をスロットル全開と呼称する。なお、低機関速度条件においては、スロットルバルブが全開の位置よりもかなり閉じ側の位置において吸入空気量が最大となるため、必ずしもスロットルバルブの最大開度と同義ではない。）、すなわち全負荷時の主に吸気重量分の慣性の小さい低機関速度条件下において吸気下死点後のピストン上昇中の吸気バルブが開いているときに、燃焼室内の空気が吸気ポートに逆流する吸気行程の吹き返しが発生することが知られている（例えば、下記特許文献１，２参照）。
【０００３】
図９は、ポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸気流速の例を示した図である。なお、図９中のグラフにおいて、横軸はクランク角［ｄｅｇ］を示し、縦軸は吸気流速［ｍ／ｓ］を示している。また、図９において、クランク角が０°のときを圧縮上死点とし、クランク角が−３６０°のときを吸気上死点とし、−１８０°のときを吸気下死点とし、吸気バルブの開弁期間を−３８０°〜−１２０°とする。
【０００４】
また、図１０は、ピストンが吸気上死点直前に位置するときに発生する吹き返しの様子を示した模式図、図１１は、ピストンが吸気下死点直後に位置するときに発生する吹き返しの様子を示した模式図である。なお、図１０，１１中にＲで示す矢印は吹き返しを示している。
【０００５】
図１０，１１に示すように、従来のポート噴射型内燃機関は、シリンダブロック１０や、シリンダブロック１０の上に載置されたシリンダヘッド１１等により構成されている。
【０００６】
シリンダブロック１０の内部にはシリンダ１２が形成されており、シリンダ１２内には上下に摺動可能にピストン１３が設置されている。なお、図１０中においては破線によりピストン１３の吸気上死点の位置を示し、図１１中においては破線によりピストン１３の吸気下死点の位置を示している。ピストン１３はコンロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。そして、シリンダヘッド１１とシリンダ１２とピストン１３とにより燃焼室１７を形成している。
【０００７】
シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に突出して点火プラグ１８が設置されている。また、シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に空気及び燃料を導入するための吸気ポート２０と、燃焼室１７において燃焼した既燃ガスを排出するための排気ポート２１が形成されている。吸気ポート２０には、吸気管２２が接続され、排気ポート２１には、排気管２３が接続されている。
【０００８】
吸気ポート２０には、燃焼室１７内に燃料を噴射する燃料噴射弁２４が設置されている。そして、シリンダヘッド１１には、燃焼室１７と吸気ポート２０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２８と、燃焼室１７と排気ポート２１との連通及び遮断を行う排気バルブ２９とが設置されている。
【０００９】
そして、図９より、図１０に示す吸気バルブ開弁〜吸気上死点近傍までの期間と、図１１に示す吸気下死点〜吸気バルブ閉弁までの期間に負の吸気流速、すなわち吹き返しが発生していることが分かる。また、図９より、吸気バルブ開弁〜吸気上死点近傍までの期間よりも、吸気下死点〜吸気バルブ閉弁までの期間の方が吹き返し量が多いことが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２５８２７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２２４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した吹き返し発生期間中に噴霧が吸気バルブ近傍を通過するよう噴射時期を設定することで、燃料噴射が誘起する気流によって吹き返しを抑制し、燃焼室内吸入空気量を増大させて全負荷性能の向上を図ることができ、特に、吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から、吸気行程中の吸気バルブ開弁時に開口部を狙い、燃焼室に直入するように燃料を噴射するセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関では、その効果は顕著である。しかし、上述した吸気下死点〜吸気バルブ閉弁までの期間の吹き返しを抑制するための燃料噴射時期は、吸気行程後半〜圧縮行程前半となるため、燃料の混合時間が十分でなく、均質な混合気を形成できずに炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の排出が増えるという問題がある。
【００１２】
また、吸気バルブの開度が小さい期間に燃料噴射を行うことになるので、燃焼室内への燃料直入率が低く、燃料は比熱の大きな吸気ポートや吸気バルブ壁面に衝突するため、セミダイレクトインジェクション方式の特長である燃料の気化潜熱による吸気冷却効果によって充填効率が向上する効果を十分に得られないという問題がある。また、燃焼室へ直入しなかった燃料は次サイクルへ持ち越されるため、次サイクルの吸気バルブと排気バルブが両方とも開弁しているバルブオーバーラップ期間に燃料が排気ポートに吹き抜けてＨＣ排出量が増えるという問題がある。
【００１３】
以上のことから、本発明は、混合気の均質性及び吸気の充填効率を高めることができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る内燃機関は、
吸気ポートと燃焼室とを連通する吸気開口と、
前記吸気開口に向けて燃料を前記吸気ポート内に噴射する燃料噴射弁と、
少なくとも吸気行程中に前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる燃料噴射制御装置と
を備える内燃機関において、
前記燃料噴射制御装置は、吸気バルブの開弁期間中に燃料の分割噴射を行う
ことを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る内燃機関は、第１の発明に係る内燃機関において、
前記分割噴射は、
吸気行程前半から吸気行程中盤に行う主燃料噴射と、
吸気行程後半から圧縮行程前半に行う副燃料噴射と
により構成される
ことを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る内燃機関は、第２の発明に係る内燃機関において、
前記副燃料噴射は、吸気下死点時期から前記吸気バルブ閉弁時期までの期間中に行う
ことを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る内燃機関は、第２の発明又は第３の発明に係る内燃機関において、
前記副燃料噴射の燃料噴射量が、前記主燃料噴射の燃料噴射量と該副燃料噴射の燃料噴射量を合わせた総燃料噴射量に対する割合、すなわち副燃料噴射割合が５０%以下である
ことを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第５の発明に係る内燃機関は、第４の発明に係る内燃機関において、
前記副燃料噴射割合は、前記内燃機関の機関速度に応じて変化させる
ことを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第６の発明に係る内燃機関は、第６の発明に係る内燃機関において、
前記副燃料噴射割合は、前記内燃機関の機関速度の上昇に伴い減少させる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、混合気の均質性及び吸気の充填効率を高めることができる内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る内燃機関の副燃料噴射の様子を示した模式図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の構成を示した模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の制御の手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係る内燃機関における副燃料噴射割合マップを示した図である。
【図５】ポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。
【図６】本発明の実施例に係る内燃機関を適用したセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸入空気量の例を示した模式図である。
【図７】ポート噴射型内燃機関における中機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。
【図８】ポート噴射型内燃機関における高機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。
【図９】ポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸気流速の例を示した図である。
【図１０】ピストンが吸気上死点直前に位置するときに発生する吹き返しの様子を示した模式図である。
【図１１】ピストンが吸気下死点直後に位置するときに発生する吹き返しの様子を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る内燃機関を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の構成を示した模式図である。なお、図１中にＲで示す矢印は吹き返しを示しており、Ｓで示す矢印は副燃料噴射の主流を示している。
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る内燃機関は、可変バルブタイミング機構を有するセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関１に適用されるものである。内燃機関１は、シリンダブロック１０や、シリンダブロック１０の上に載置されたシリンダヘッド１１等により構成されている。
【００２４】
シリンダブロック１０の内部にはシリンダ１２が形成されており、シリンダ１２内には上下に摺動可能にピストン１３が設置されている。なお、図１中においては、破線によりピストン１３の吸気下死点の位置を示している。ピストン１３はコンロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。そして、シリンダヘッド１１とシリンダ１２とピストン１３とにより燃焼室１７を形成している。
【００２５】
シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に突出して点火プラグ１８が設置されている。また、シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に空気及び燃料を導入するための吸気ポート２０と、燃焼室１７において燃焼した既燃ガスを排出するための排気ポート２１が形成されている。吸気ポート２０には、吸気管２２が接続され、排気ポート２１には、排気管２３が接続されている。
【００２６】
吸気ポート２０には、燃焼室１７内に燃料を噴射する燃料噴射弁２４が設置されている。そして、シリンダヘッド１１には、燃焼室１７と吸気ポート２０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２８と、燃焼室１７と排気ポート２１との連通及び遮断を行う排気バルブ２９とが設置されている。
【００２７】
そして、本発明に係る内燃機関においては、主に吸気行程前半から吸気行程中盤に行う吸気冷却及び均質混合用の主燃料噴射と、図１に示すように、主に吸気行程後半から圧縮行程前半に行う図１中に矢印Ｓで示す吹き返し抑制用の副燃料噴射とに分けて燃料の分割噴射を行い、「主燃料噴射の燃料量≧副燃料噴射の燃料量」とすることで、混合気の均質性と吸気の充填効率の向上を両立する。なお、ここで言う充填効率の向上とは、具体的には吸気冷却効果の確保、及び吸気行程後半に生ずる吹き返しの抑制によるものである。
【００２８】
なお、副燃料噴射量は、吹き返し抑制に必要な最低限の量であることが望ましく、副燃料噴射期間は、吹き返し期間（すなわち、吸気下死点〜吸気バルブ閉弁までの期間）以内とすることが望ましい。
【００２９】
また、燃料の混合時間に余裕があり、吹き返しの多い低機関速度においては、主燃料噴射に対する副燃料噴射の割合を大きく設定し、混合時間に余裕がなく、吹き返しの減少する中〜高機関速度においては、主燃料噴射に対する副燃料噴射の割合を小さく設定することにより、広い機関速度域で良好な機関性能を得ることができる。また、吸気冷却効果よりも均質混合を重視する場合には、主燃料噴射を排気行程噴射としても良い。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明に係る内燃機関の実施例について、図面を参照しながら説明する。
はじめに、本実施例に係る内燃機関の装置構成について説明する。
図２は、本実施例に係る内燃機関の構成を示した模式図である。
図２に示すように、本実施例に係る内燃機関は、可変バルブタイミング機構を有するセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関１に適用されるものである。内燃機関１は、シリンダブロック１０や、シリンダブロック１０の上に載置されたシリンダヘッド１１等により構成されている。また、内燃機関１は、電子制御装置２により制御されている。
【００３１】
シリンダブロック１０の内部にはシリンダ１２が形成されており、シリンダ１２内には上下に摺動可能にピストン１３が設置されている。ピストン１３はコンロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。クランクシャフト１５の近傍には、クランクシャフト１５の回転角度を検出するクランク角検出センサ１６が設置されている。そして、シリンダヘッド１１とシリンダ１２とピストン１３とにより燃焼室１７を形成している。
【００３２】
シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に突出して点火プラグ１８が設置されている。点火プラグ１８には、点火プラグ１８における放電電圧を得るための点火コイル１９が接続されている。また、シリンダヘッド１１の下部には、燃焼室１７に空気及び燃料を導入するための吸気ポート２０と、燃焼室１７において燃焼した既燃ガスを排出するための排気ポート２１が形成されている。
【００３３】
吸気ポート２０には、吸気管２２が接続され、排気ポート２１には、排気管２３が接続されている。吸気管２２には、燃焼室１７内に燃料を噴射する燃料噴射弁２４が設置されている。燃料噴射弁２４は、燃料を吸気ポート２０と燃焼室１７とを連通する吸気開口に向けて吸気ポート２０内に噴射するように備えられている。より詳しくは、噴射された燃料が吸気ポート２０と燃焼室１７とを連通する吸気開口の開口縁部と吸気バルブ２８の傘部外周との間を通り、燃焼室１７へと直入するように備えられている。
【００３４】
燃料噴射弁２４には、燃料噴射弁２４を駆動して燃料を噴射させる燃料噴射弁駆動装置２５が設置されている。吸気管２２には、吸気量を調節するスロットルバルブ２６が設置されている。スロットルバルブ２６には、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットル開度検出センサ２７が設置されている。
【００３５】
そして、シリンダヘッド１１には、燃焼室１７と吸気ポート２０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２８と、燃焼室１７と排気ポート２１との連通及び遮断を行う排気バルブ２９とが設置されている。シリンダヘッド１１の上部には、吸気バルブ２８を駆動して開閉させる吸気側カムシャフト３０に設置された吸気側カム３１と、排気バルブ２９を駆動して開閉させる排気側カムシャフト３２に設置された排気側カム３３とが設置されている。
【００３６】
吸気側カムシャフト３０には、吸気側カムシャフト３０の位相を制御する吸気側カム位相制御装置３４が設置されており、排気側カムシャフト３２には、排気側カムシャフト３２の位相を制御する排気側カム位相制御装置３５が設置されている。吸気側カム３１の近傍には、吸気側カム３１の位相を検出する吸気カム位相検出センサ３６が設置されており、排気側カム３３の近傍には、吸気側カム３３の位相を検出する排気カム位相検出センサ４７が設置されている。
【００３７】
電子制御装置２は、各種の演算処理を行う中央処理装置４０を備えている。また、電子制御装置２は、各種の命令等を記憶するＲＯＭや、各種の値等を記憶するＲＡＭにより構成される記憶装置４１を備えている。
【００３８】
また、電子制御装置２は、内燃機関１の運転状態を検出する運転状態検出手段４２を備えている。運転状態検出手段４２は、クランク角検出センサ１６によりクランク角度及び機関速度（ずなわち、内燃機関１の回転数）、スロットル開度検出センサ２７によりスロットル開度、吸気カム位相検出センサ３６により吸気カム位相、排気カム位相検出センサ４７により排気カム位相を検出する。
【００３９】
また、電子制御装置２は、燃料の主噴射を制御する主燃料噴射制御手段４３と、燃料の副噴射を制御する副燃料噴射制御手段４４を備えている。主燃料噴射制御手段４３及び副燃料噴射制御手段４４は、燃料噴射弁駆動装置２５に噴射指令を出力する。
【００４０】
また、電子制御装置２は、吸気側カム位相制御装置３４及び排気側カム位相制御装置３５を制御して吸気バルブ２８及び排気バルブ２９を開閉するバルブタイミングを変化させる可変動弁系制御手段４５を備えている。可変動弁系制御手段４５は、運転状態検出手段４２により検出した内燃機関１の運転状態に基づき中央処理装置４０において算出した可変バルブタイミングに基づき吸気側カム位相制御装置３４及び排気側カム位相制御装置３５に位相変化指令を出力する。
【００４１】
また、電子制御装置２は、点火プラグ１８における点火を制御する点火制御手段４６を備えている。点火制御手段４６は、点火コイル１９に点火指令を出力する。
そして、電子制御装置２は、中央処理装置４０において、運転状態検出手段４２において検出したクランク角度及び機関速度、スロットル開度、吸排気カム位相に基づき後述する処理を行い、主燃料噴射制御手段４３及び副燃料噴射制御手段４４、可変動弁系制御手段４５、点火制御手段４６を制御する。
以上が本発明に係る内燃機関の装置構成である。
【００４２】
次に、本実施例に係る内燃機関の制御の手順について説明する。
図３は、本実施例に係る内燃機関の制御の手順を示したフローチャートである。
図３に示すように、ステップＰ１において、電子制御装置２は、スロットル開度が全開相当であるか判断する。電子制御装置２は、スロットル開度が全開相当である場合、ステップＰ２を実行する。また、電子制御装置２は、スロットル開度が全開相当でない場合、後述するステップＰ５を実行する。
【００４３】
ステップＰ２において、電子制御装置２は、機関速度Ｎｅと、吸気カム位相変化量θＶＶＴから、吸気バルブ開弁時期θＩＯと吸気バルブ閉弁時期θＩＣを算出する。電子制御装置２は、ステップＰ２を実行後、ステップ３を実行する。
【００４４】
ステップＰ３において、電子制御装置２は、機関速度Ｎｅが所定の機関速度未満であるか判断する。電子制御装置２は、機関速度Ｎｅが所定の機関速度未満である場合、ステップＰ４を実行する。なお、所定の機関速度には、中速域と高速域との境界に位置する値を設定することとする。また、電子制御装置２は、機関速度Ｎｅが所定の機関速度未満でない場合、ステップＰ５を実行する。
【００４５】
ステップＰ４において、電子制御装置２は、吸気バルブの開弁期間中に主燃料噴射と副燃料噴射とに分割して燃料噴射を実施する。電子制御装置２は、副噴射割合と副噴射時期を記憶装置４１より読み込む。
【００４６】
図４は、本実施例に係る内燃機関における副燃料噴射割合マップを示した図である。なお、図４中のマップにおいては、横軸に機関速度［ｒｐｍ］を示し、縦軸に主燃料噴射と副燃料噴射とを合わせた総噴射量に対する副燃料噴射量の割合［％］を示している。
図４に示すように、副燃料噴射量の割合は、機関速度が中速から低速へ行くほど大きくなるように設定されている。すなわち、副燃料噴射量の割合は、機関速度に応じて変化し、機関速度の上昇に伴い減少するように設定されている。なお、副燃料噴射量の割合は最大５０［％］とする。
【００４７】
また、主噴射時期は、吸気冷却効果が大きい時期とする。また、副噴射時期は、副燃料噴射期間の中間に噴射した燃料の主流が、吸気下死点時期と吸気バルブ２８閉弁時期との中間に、図１中に矢印Ｓで示すように吸気バルブ２８に到達するよう設定する。なお、吸気下死点を基準としたクランク角度（以下、°ＢＴＤＣという）により表す副燃料噴射の開始時期は、下記式（１）により算出する。
【００４８】
【数１】
2011252451.tif 000003
【００４９】
上記式（１）において、θSOIは副燃料噴射開始時期[°ＢＴＤＣ]、θBDCは吸気下死点時期[°ＢＴＤＣ]、θICは吸気閉弁時期[°ＢＴＤＣ]、Ｔfiは副噴射期間[ｓｅｃ]、Ｔdlyは噴射指令から噴霧が吸気バルブに到達するまでの遅れ時間[ｓｅｃ]、Ｎｅは機関速度[ｒｐｍ]を示す。
【００５０】
ここで、本実施例に係る内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時における制御内容について説明する。
図５は、ポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。なお、図５中の矢印Ｒは吹き返しを示し、矢印Ｏは排気を示す。また、図５中において使用する符号は、図２において使用した符号と同一の部材を示すものとする。
【００５１】
図５に示すように、低機関速度におけるスロットル全開時においては、吸気バルブ２８の開弁時期が遅くなり、排気バルブ２９の閉弁時期が早くなるため、バルブオーバーラップは小さくなる。
【００５２】
これは、ノッキングの発生しやすい低機関速度におけるスロットル全開時においては、排気バルブ２９の閉弁を早く、吸気バルブ２８の開弁を遅くすることにより、図５中に矢印Ｒで示す吸気バルブ２８の開弁時の燃焼室１７から吸気ポート２０への既燃ガスの吹き返しを低減し、燃焼室１７内のガス温度を下げて、ノッキングを抑制するためである。
【００５３】
ただし、吸気バルブ２８の閉弁時期が遅くなり、吸気流速、すなわち吸気重量分の慣性も小さいため、吸気下死点後の吸気バルブ２８の閉弁時までに混合気の吹き返しが発生し、吸入空気量が減少してしまう。
【００５４】
そこで、吸気下死点後、吸気バルブ２８の閉弁時までに副燃料噴射を行うことで吹き返しを抑制し、充填効率の向上を図る。低機関速度においては、吸気下死点後であっても燃料が気化するための時間はあるため、副燃料噴射は多めとする。
【００５５】
図６は、本実施例に係る内燃機関を適用したセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関における低機関速度におけるスロットル全開時の吸入空気量の例を示した模式図である。なお、図６中のグラフにおいて、横軸はクランク角［ｄｅｇ］を示し、縦軸は吸入空気量［ｋｇ］を示している。また、図６においては、分割噴射を行う場合の吸入空気量を実線で示し、分割噴射を行わず排気行程に燃料を噴射した場合の吸入空気量を破線で示す。
【００５６】
図６より、本実施例のように分割噴射を行う場合の吸入空気量は、従来のように分割噴射を行わない場合の吸入空気量に比べ、多くなっていることが分かる。なお、クランク角が−３６０°〜−１８０°の間は、主燃料噴射の吸気冷却効果による吸入空気量の増加を示しており、クランク角が−１８０°〜−１２０°の間は、副燃料噴射の吹き返し抑制効果による吸入空気量の増加を示している。
【００５７】
次に、本実施例に係る内燃機関における中機関速度におけるスロットル全開時における制御内容について説明する。
図７は、ポート噴射型内燃機関における中機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。なお、図７中の矢印Ｉは吸気を示し、矢印Ｏは排気を示す。また、図７中において使用する符号は、図２において使用した符号と同一の部材を示すものとする。
【００５８】
図７に示すように、中機関速度におけるスロットル全開時においては、吸気バルブ２８の開弁時期が早くなり、排気バルブ２９の閉弁時期が遅くなるため、バルブオーバーラップは大きくなる。これは、排気流速が速くなる中機関速度において、排気の吸い出し効果を利用して吸気を促進するためである。
【００５９】
しかし、図７中に矢印Ｉで示す吸気が排気ポート２１に吹き抜けるため、吸気バルブ２８の開弁前に噴射した燃料は排気ポート２１に吹き抜けＨＣ排出量の増大を招くこととなる。このため、主燃料噴射は、排気バルブ２９の閉弁後に行い、吸気下死点後の副燃料噴射は、吸気バルブ２８の閉弁時期が早いため、副燃料噴射量は少なくて良い。
【００６０】
ステップＰ５において、電子制御装置２は、主燃料噴射のみを実施し、通常制御を行う。すなわち、機関速度Ｎｅが高速域にあるときには、主燃料噴射のみを実施し、通常制御を行う。
【００６１】
ここで、本実施例に係る内燃機関における高機関速度におけるスロットル全開時における制御内容について説明する。
図８は、ポート噴射型内燃機関における高機関速度におけるスロットル全開時の吸気の様子を示した模式図である。なお、図８中の矢印Ｉは吸気を示し、矢印Ｏは排気を示す。また、図８中において使用する符号は、図２において使用した符号と同一の部材を示すものとする。
【００６２】
図８に示すように、高機関速度におけるスロットル全開時においては、吸気バルブ２８の開弁時期が遅くなり、排気バルブ２９の閉弁時期が早くなるため、バルブオーバーラップは小さくなる。これは、吸気重量分の慣性が大きくなる高機関速度においては、吸気バルブ２８の閉弁時期を遅らせることで、実質的な開弁期間が増大させ、吸気を促進するためである。
【００６３】
このように、高機関速度においては、吸気重量分の慣性により、吸気下死点後の吹き返しはほとんどないことと、高速では、相対的に燃料噴射が誘起する流動が弱くなること、また、吸気下死点後の燃料噴射では気化時間が確保できないことから、吸気下死点後の副燃料噴射は行わないこととする。
以上が本実施例に係る内燃機関の制御の手順である。
【００６４】
以上説明したように、本実施例に係る内燃機関によれば、混合気の均質性及び吸気の充填効率を高めることができる内燃機関を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば、可変バルブタイミング機構を有するセミダイレクトインジェクション方式のポート噴射型内燃機関において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  内燃機関
２  電子制御装置
１０  シリンダブロック
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダ
１３  ピストン
１４  コンロッド
１５  クランクシャフト
１６  クランク角検出センサ
１７  燃焼室
１８  点火プラグ
１９  点火コイル
２０  吸気ポート
２１  排気ポート
２２  吸気管
２３  排気管
２４  燃料噴射弁
２５  燃料噴射弁駆動装置
２６  スロットルバルブ
２７  スロットル開度検出センサ
２８  吸気バルブ
２９  排気バルブ
３０  吸気側カムシャフト
３１  吸気側カム
３２  排気側カムシャフト
３３  排気側カム
３４  吸気側カム位相制御装置
３５  排気側カム位相制御装置
３６  吸気カム位相検出センサ
３７  排気カム位相検出センサ
４０  中央処理装置
４１  記憶装置
４２  運転状態検出手段
４３  主燃料噴射制御手段
４４  副燃料噴射制御手段
４５  可変動弁系制御手段
４６  点火制御手段
【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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