(57)【要約】【課題】微粒子状物質の排出を抑制する。【解決手段】主燃焼室（２）の頂面に、連通孔（５２）を介して主燃焼室（２）内に連通する副室（５１）が形成されている。主燃料噴射弁（３）から主燃焼室（２）内に燃料が噴射され、副燃料噴射弁（５３）から副室（５１）内に燃料が噴射される。連通孔（５２）からはジェット火炎が噴出せしめられる。機関燃焼室内壁面の温度を代表する温度が設定温度よりも低いときには、主燃料噴射弁（３）から主燃焼室（２）内に噴射される主噴射量を減量すると共に、副燃料噴射弁（５３）から副室（５１）内に吸気行程時に噴射される副噴射量が増量される。【選択図】図７
2019183815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室内に燃料を噴射するための主燃料噴射弁を具備しており、主燃焼室の頂面に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓および副燃料噴射弁を有する副室が形成されており、副燃料噴射弁から副室内に副燃料が噴射され、この副燃料を燃焼させることにより連通孔からジェット火炎が噴出せしめられ、このジェット火炎によって主燃焼室内の混合気が燃焼せしめられる内燃機関の制御装置において、機関燃焼室内壁面の温度を代表する温度が設定温度よりも低いときには、主燃料噴射弁から主燃焼室内に噴射される主噴射量を減量すると共に、副燃料噴射弁から副室内に吸気行程時に噴射される副噴射量を増量する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主燃料を噴射するための主燃料噴射弁が吸気ポート内に配置されており、主燃焼室の頂面に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓および副燃料噴射弁を有する副室が形成されており、副燃料噴射弁から副室内に副燃料が噴射され、この副燃料を燃焼させることにより連通孔からジェット火炎が噴出せしめられ、このジェット火炎によって主燃焼室内の混合気が燃焼せしめられる内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような内燃機関において、主燃料噴射弁を主燃焼室内に配置して主燃料噴射弁から主燃焼室内に燃料を噴射すると、冷間時のように主燃焼室の壁面温度が低いときには、主燃焼室内に噴射された燃料が十分に蒸発できないために、主燃焼室の内壁面上に付着する。このように燃料が主燃焼室内の内壁面上に付着すると、付着燃料は酸素不足の状態で加熱されて炭化し、その結果、多量の微粒子状物質（ＰＭ）が生成されるという問題を生ずる。しかしながら、上述の特許文献１では、主燃焼室の内壁面上への燃料の付着について何ら考慮が払われていない。
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明によれば、主燃焼室内に燃料を噴射するための主燃料噴射弁を具備しており、主燃焼室の頂面に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓および副燃料噴射弁を有する副室が形成されており、副燃料噴射弁から副室内に副燃料が噴射され、この副燃料を燃焼させることにより連通孔からジェット火炎が噴出せしめられ、このジェット火炎によって主燃焼室内の混合気が燃焼せしめられる内燃機関の制御装置において、機関燃焼室内壁面の温度を代表する温度が設定温度よりも低いときには、主燃料噴射弁から主燃焼室内に噴射される主噴射量を減量すると共に、副燃料噴射弁から副室内に吸気行程時に噴射される副噴射量を増量する内燃機関の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
副室は、副室内における副燃料の燃焼熱と、主燃焼室内における主燃料の燃焼熱との双方の燃焼熱を受けるために、温度が極めて高くなる。従って、吸気行程時に副燃料噴射弁から副室内に噴射される副噴射量を増量すると、副室内で十分に蒸発した燃料が連通孔を介して吸気行程時に主燃焼室内に噴出される。また、このとき燃料が連通孔内を高速で流れるので、このときにも燃料の蒸発作用が促進される。従って、副噴射量の増量分だけ、主燃焼室内の内壁面上への燃料の付着が抑制され、それにより微粒子状物質（ＰＭ）が排出されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は内燃機関の全体図である。
【図２】図２はシリンダヘッドを下方から見たときの図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面に沿ってみた内燃機関の側面断面図である。
【図４】図４は副室周りの拡大側面断面図である。
【図５】図５は図４のＢ−Ｂ断面に沿ってみた副室ケーシングの断面図である。
【図６】図６は、副室からの噴出ジェット火炎を示す図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、副噴射量と主噴射量とを示す図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、副噴射量と機関冷却水温との関係を示す図である。
【図９】図９は、副噴射量と主噴射量とを示す図である。
【図１０】図１０は、副噴射量と主噴射量とを示す図である。
【図１１】図１１は、副噴射量と主噴射量とを示す図である。
【図１２】図１２は、噴射制御を行うためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１にガソリンを燃料とする内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の主燃焼室、３は各主燃焼室２に夫々燃料を噴射するための主燃料噴射弁、４はサージタンク、５は吸気枝管、６は排気マニホルドを夫々示す。サージタンク４は吸気ダクト７を介して排気ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａの出口に連結され、コンプレッサ８ａの入口は吸入空気量検出器９を介してエアクリーナ１０に連結される。吸気ダクト７内にはアクチュエータにより駆動されるスロットル弁１１が配置され、吸気ダクト７周りには吸気ダクト７内を流れる吸入空気を冷却するためのインタクーラ１２が配置される。
【０００９】
一方、排気マニホルド６は排気ターボチャージャ８の排気タービン８ｂの入口に連結され、排気タービン８ｂの出口は排気管１３を介して排気浄化用触媒コンバータ１４に連結される。排気マニホルド５とサージタンク４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内にはＥＧＲ制御弁１６が配置される。各主燃料噴射弁３は燃料分配管１７に連結され、この燃料分配管１７は燃料ポンプ１８を介して燃料タンク１９に連結される。
【００１０】
電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。機関本体１には、機関冷却水温を検出するための水温センサ３３が取り付けられており、この水温センサ３３の出力信号および吸入空気量検出器９の出力信号は、夫々対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。また、アクセルペダル３０にはアクセルペダル３０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３１が接続され、負荷センサ３１の出力電圧は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３２が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介して主燃料噴射弁３、スロットル弁１１の駆動用アクチュエータ、ＥＧＲ制御弁１６、および燃料ポンプ１８に接続される。
【００１１】
図２は図１に示される燃焼室２の頂面の底面図を示しており、図３は図２のＡ−Ａ線に沿ってみた機関本体１の側面断面図を示している。なお、図２および図３において、４１はシリンダブロック、４２はシリンダブロック４１上に取り付けされたシリンダヘッド、４３はシリンダブロック４１内で往復動するピストン、４４は一対の吸気弁、４５は吸気ポート、４６は一対の排気弁、４７は排気ポートを夫々示す。図２から図５に示されるように、主燃焼室２の頂面中央部には、副室ケーシング５０が取付けられている。図２から図５に示す例では、この副室ケーシング５０は、両端が閉鎖された薄肉の中空円筒状をなしており、副室ケーシング５０の中心軸線がシリンダの中心軸線方向に延びるように主燃焼室２の頂面に取付けられている。また、図２から図５に示す例では、副室ケーシング５０の上方部はシリンダヘッド４２内に位置しており、副室ケーシング５０の下方部のみが主燃焼室２内に露呈している。この副室ケーシング５０内には副室５１が形成されており、副室ケーシング５０には、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部から主燃焼室２の周辺部に向けて放射状に延びる複数の連通孔５２が形成されている。
【００１２】
この場合、本発明の実施例では、図５に示されるように、各連通孔５２は、副室ケーシング５０の中心軸線に関し、等角度間隔で、副室ケーシング５０の中心軸線から放射状に延びるように形成されている。また、本発明の実施例では、副室５１の頂面中央部に、副燃料噴射弁５３が配置されており、更に副室５１の頂面周辺部には点火栓５４が配置されている。各気筒の副燃料噴射弁５３は、図１に示されるように、燃料分配管５５に連結され、この燃料分配管５５は燃料ポンプ５６を介して燃料タンク１９に連結される。また、各気筒の副燃料噴射弁５３および点火栓５４は、対応する駆動回路２８を介して出力ポート２６に連結される。
【００１３】
次に、図７Ａを参照しつつ、主燃料噴射弁３および副燃料噴射弁５３からの噴射制御について説明する。なお、図７Ａは、通常運転時において、主燃料噴射弁３から主燃焼室２に噴射される燃料量、即ち、主噴射量と、副燃料噴射弁５３から副室５１内に噴射される燃料量、即ち、副噴射量とを示している。図７Ａに示されるように、通常運転時には、吸気行程時に、主燃料噴射弁３から主燃焼室２内に燃料ＱＭが噴射され、それによって主燃焼室２内に混合気が形成される。次いで圧縮行程末期になると、副燃料噴射弁５３から副室５１内に燃料ＱＩが噴射される。次いで、副室５１内の燃料が点火栓５４による着火され、燃焼せしめられる。副室５１内の燃料が燃焼せしめられると、図６に示されるようなジェット火炎Ｊが各連通孔５２から主燃焼室２に噴出し、主燃焼室２内の混合気は、これらのジェット火炎Ｊにより燃焼せしめられる。
【００１４】
ところで、例えば、機関冷間始動時のように機関温度が低いときには、機関が始動されても主燃焼室２の壁面温度や、ピストン４３の頂面温度はなかなか上昇しない。従って、このときに、主燃料噴射弁３から主燃焼室２に直接燃料を噴射すると、主燃焼室内２に噴射された燃料が十分に蒸発できず、その結果、噴射燃料の一部が主燃焼室２の内壁面上に付着する。このように噴射燃料が主燃焼室２内の内壁面上に付着すると、付着燃料は酸素不足の状態で加熱されて炭化し、その結果、多量の微粒子状物質（ＰＭ）が生成されるという問題を生ずる。
【００１５】
一方、副室５１は、副室５１内における副燃料の燃焼熱と、主燃焼室２内における主燃料の燃焼熱との双方の燃焼熱を受けるために、温度が極めて高くなる。また、副室５１は副室ケーシング５０内に形成されており、この副室ケーシング５０の熱容量は、シリンダブロック４１やピストン４３の熱容量に比べてはるかに小さい。従って、機関冷間始動時のように機関温度が低いときであっても、副室５１の温度は極めて高くなる。そこで本発明による実施例では、このように機関温度が低いときであっても副室５１の温度が極めて高くなることを利用して、主燃料噴射弁３からの噴射燃料が主燃焼室２内の内壁面上に付着するのを抑制するようにしている。
【００１６】
即ち、本発明による実施例では、機関冷間始動時のように機関温度が低いときには、図７ＢにおいてＱＡで示されるように、主燃料噴射弁３から噴射すべき一部（ハッチング部分）の燃料を、吸気行程時に副燃料噴射弁５３から副室５１内に噴射するようにしている。このように副燃料噴射弁５３から副室５１内に燃料ＱＡを噴射すると、副室５１の温度が極めて高いために、この燃料ＱＡは、副室５１内で十分に蒸発した後、連通孔５２を介して吸気行程中に主燃焼室２内に噴出される。また、このとき燃料ＱＡは連通孔５２内を高速で流れるので、このときにも燃料ＱＡの蒸発作用が促進される。従って、燃料ＱＡ分だけ、主燃焼室２内の内壁面上への燃料の付着が抑制され、それにより微粒子状物質（ＰＭ）が排出されるのを抑制することができることになる。
【００１７】
従って、本発明による実施例では、主燃焼室２内に燃料を噴射するための主燃料噴射弁３を具備しており、主燃焼室２の頂面に、連通孔５２を介して主燃焼室２内に連通しかつ点火栓５４および副燃料噴射弁５３を有する副室５１が形成されており、副燃料噴射弁５４から副室５１内に副燃料が噴射され、この副燃料を燃焼させることにより連通孔５２からジェット火炎が噴出せしめられ、このジェット火炎によって主燃焼室２内の混合気が燃焼せしめられる内燃機関の制御装置において、機関燃焼室２の内壁面の温度を代表する温度が設定温度よりも低いとき、例えば、機関冷却水の温度が設定温度よりも低いときには、主燃料噴射弁３から主燃焼室２内に噴射される主噴射量を減量すると共に、副燃料噴射弁５４から副室５１内に吸気行程時に噴射される副噴射量を増量するようにしている。
【００１８】
図８Ａおよび図８Ｂは、副燃料噴射弁５４から吸気行程時に噴射される副燃料量ＱＡと機関冷却水温との関係を示している。図８Ａに示される例では、機関冷却水温が設定温度ＴＭよりも低いときには、機関冷却水温度が低くなるほど、副燃料量ＱＡが増大される。一方、図８Ｂに示される例では、機関冷却水温が設定温度ＴＭよりも低いときには、機関冷却水温が設定温度ＴＭよりも高いときに比べて、副燃料量ＱＡが増量される。なお、図８Ｂに示される例において、機関冷却水温が設定温度ＴＭよりも高いときには、副燃料量ＱＡを零とすることができる。
【００１９】
図９は、機関冷間始動時のように機関温度が低いときの主噴射量と副噴射量についての更に実施例を示している。ところで、連通孔５２から主燃焼室２内への副燃料ＱＡの噴出速度は、吸気行程時に最も高くなり、従って、副燃料噴射弁５３からの燃料噴射は、圧縮下死点前に終了することが好ましい。しかしながら、図９に示されるように、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＡを、吸気行程中から圧縮行程の初めまで噴射させ続けることもできる。但し、この場合、圧縮行程時には、連通孔５２から主燃焼室２内への副燃料ＱＡの噴出速度は小さくなるので、その分だけ、燃料の蒸発促進が期待できない。
【００２０】
図１０は、機関冷間始動時のように機関温度が低いときの主噴射量と副噴射量についての更に別の実施例を示している。この実施例では、図１０に示されるように、吸気行程時における副燃料噴射弁５３からの燃料噴射が、複数回に分割して行われている。なお、この場合も、一部の副燃料ＱＡを、圧縮行程初期に噴射させることもできる。
【００２１】
図１１は、機関冷間始動時のように機関温度が低いときの主噴射量と副噴射量についての更に別の実施例を示している。この実施例では、吸気上死点の少し手前から副燃料噴射弁５３からの燃料噴射ＱＡが開始される。この実施例では、これまで説明してきた実施例のうちで、副室５１内の温度が最も高くなるので、副燃料Ｑの蒸発が最も促進される。しかしながら、この実施例では、排気弁４６の閉弁時期によっては、副室５１から未燃燃料が排出される可能性がある。
【００２２】
図１２は、燃料の噴射制御を実行するためのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図１２を参照すると、まず初めにステップ６０において、機関の要求トルクに基づいて、要求噴射量Ｑｔが算出される。次いで、ステップ６１では、圧縮行程末期に副燃料噴射弁５３から噴射される副燃料量ＱＩが算出される。次いで、ステップ６２では、副燃料噴射弁５３からの副燃料量ＱＡが算出される。次いで、ステップ６３では、要求噴射量Ｑｔから、副燃料量ＱＩおよび副燃料量ＱＡを減算することによって、主燃料噴射弁３からの主噴射量ＱＭが算出される。次いで、ステップ６４では、燃料噴射処理が行われる。
【符号の説明】
【００２３】
２    主燃焼室
３    主燃料噴射弁
４４    吸気弁
４６    排気弁
５１    副室
５２    連通孔
５３    副燃料噴射弁
５４    点火栓
【図１】
2019183815.tif 000003
【図２】
2019183815.tif 000004
【図３】
2019183815.tif 000005
【図４】
2019183815.tif 000006
【図５】
2019183815.tif 000007
【図６】
2019183815.tif 000008
【図７】
2019183815.tif 000009
【図８】
2019183815.tif 000010
【図９】
2019183815.tif 000011
【図１０】
2019183815.tif 000012
【図１１】
2019183815.tif 000013
【図１２】
2019183815.tif 000014