(57)【要約】【課題】燃焼室内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することを抑制することが可能な内燃機関用流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体噴射装置５０は、気筒１１ａ内がピストン１１により圧縮された圧縮行程において、燃焼室３０内に発生した縦渦状のタンブル流Ｔを増幅させる方向またはタンブル流を破壊する方向に、流体噴射部５３から所定の流体を噴射させるように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料以外の流体を噴射する流体噴射部を備え、
前記気筒内がピストンにより圧縮された圧縮行程において、前記燃焼室内に発生した縦渦状のタンブル流を増幅させる方向またはタンブル流を破壊する方向に、前記流体噴射部から前記流体を噴射させるように構成されている、内燃機関用流体噴射装置。
【請求項２】
前記圧縮行程において、前記流体噴射部により前記流体としての新気、排気ガス、水素ガスまたは霧状の水を前記タンブル流を増幅させる方向に噴射することによって、前記タンブル流を増幅させるように構成されている、請求項１に記載の内燃機関用流体噴射装置。
【請求項３】
前記圧縮行程時において、前記燃焼室における前記タンブル流のうちの上部に向かって、かつ、前記タンブル流の旋回方向に沿って、前記流体噴射部により前記流体を噴射することによって、前記タンブル流を増幅させるように構成されている、請求項２に記載の内燃機関用流体噴射装置。
【請求項４】
前記流体噴射部は、複数種類の前記流体を噴射可能であり、
前記内燃機関の状態に基づいて、前記流体噴射部から噴射される前記流体の種類を切り替えるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関用流体噴射装置。
【請求項５】
理論空燃比よりも燃料の割合が大きい場合には、前記圧縮行程時において、前記流体噴射部により、前記タンブル流を破壊する方向としての前記タンブル流の旋回方向に交差する方向に向かって、前記流体としての新気を噴射するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用流体噴射装置。
【請求項６】
前記圧縮行程に加えて、前記ピストンにより前記気筒内に空気を吸入する吸入行程においても、前記タンブル流を増幅させる方向に、前記流体噴射部から前記流体を噴射させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関用流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用流体噴射装置に関し、特に、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料以外の流体を噴射する流体噴射部を備える内燃機関用流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料以外の流体を噴射する流体噴射部を備える内燃機関用流体噴射装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、燃焼室を含むシリンダと、シリンダに接続され、シリンダに空気を流入させる吸気ポートとを備える内燃機関に用いられる外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｒａｔｉｏｎ）噴射装置を有する予混合圧着火機関が開示されている。この予混合圧着火機関の外部ＥＧＲ噴射装置は、燃焼室における燃焼の際に生じる排気ガスの一部を還流させ、ＥＧＲガスとして燃焼室内に噴射する。また、シリンダ内には、空気を吸入するとともに、吸入した空気を圧縮するためのピストンが設けられている。上記特許文献１に記載の予混合圧着火機関では、外部ＥＧＲ噴射装置が、吸入した空気を圧縮する圧縮行程において、シリンダ内の壁面に沿う方向の旋回流（以下、横渦状のスワール流）の旋回方向に沿ってＥＧＲガスを燃焼室内に噴射するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３８８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された予混合圧着火機関を備える内燃機関では、横渦状のスワール流の旋回流に沿う方向にＥＧＲガスを噴射することにより、シリンダの壁面付近にＥＧＲガスが集中しやすくなるので、燃焼室の燃焼の後半において燃焼速度が極端に鈍化してしまうおそれがあるという不都合がある。また、予混合圧着火機関を備える内燃機関では、たとえば、始動時などの燃料が多く導入される運転条件などでは、圧縮行程時のピストン上死点付近において、燃焼室内の燃料が十分に撹拌されずに偏った分布になってしまい、燃料が未燃焼の状態で排気されてしまうという不都合があると考えられる。これらの結果、燃焼室内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、燃焼室内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することを抑制することが可能な内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関用流体噴射装置は、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料以外の流体を噴射する流体噴射部を備え、気筒内がピストンにより圧縮された圧縮行程において、燃焼室内に発生した縦渦状のタンブル流を増幅させる方向またはタンブル流を破壊する方向に、流体噴射部から流体を噴射させるように構成されている。なお、タンブル流とは、燃焼室に流入する吸気において、クランクシャフトの中心軸の軸線回りに旋回する縦渦を示す。
【０００８】
この発明の一の局面による内燃機関用流体噴射装置では、上記のように、気筒内がピストンにより圧縮された圧縮行程において、燃焼室内に発生した縦渦状のタンブル流を増幅させる方向またはタンブル流を破壊する方向に、流体噴射部から流体を噴射させるように構成されている。これにより、圧縮行程時において、ピストンによる燃焼室の圧縮に起因してタンブル流が減衰したとしても、その減衰したタンブル流を増幅することができるので、燃焼室内のタンブル流の減衰を抑制することができる。ここで、横渦状のスワール流とは異なる縦渦状のタンブル流を増幅することにより、気筒の壁面付近に燃料以外の流体が集中することを抑制することができるので、燃焼室の燃焼の後半における燃焼速度の鈍化（燃焼速度の低下）を抑制することができる。また、流体噴射部から流体をタンブル流を破壊する方向に噴射することにより、燃料が多く導入される運転条件（始動時など）において、タンブル流を破壊させて燃焼室内の空気の流れを様々な方向に拡散させて、燃料の分布の偏りを抑制することができるので、燃焼室内の燃料を十分に撹拌させることができる。したがって、燃料が多く導入される運転条件（始動時など）において、燃料が未燃焼の状態で排気されてしまうことを抑制することができる。これらの結果、燃焼室内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、好ましくは、圧縮行程において、流体噴射部により流体としての新気、排気ガス、水素ガスまたは霧状の水をタンブル流を増幅させる方向に噴射することによって、タンブル流を増幅させるように構成されている。
【００１０】
このように構成すれば、燃焼室内の空気にさらに新気または水素ガスを加えることにより、燃焼室内の燃焼が促進されるので、タンブル流を増幅させつつ燃焼室内における燃料を確実に燃焼させることができる。この結果、燃料が有効な仕事に変換された効率を示す熱効率を向上させることができる。また、排気ガスまたは霧状の水によりタンブル流を増幅させることによって、タンブル流を増幅させつつ燃焼室内における燃焼を鈍化（燃焼速度を低下）させることにより気筒の温度上昇を抑制することができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。この結果、上死点に近い位置において燃焼を発生させることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、圧縮行程時において、燃焼室におけるタンブル流のうちの上部に向かって、かつ、タンブル流の旋回方向に沿って、流体噴射部により流体を噴射することによって、タンブル流を増幅させるように構成されている。
【００１２】
このように構成すれば、圧縮行程時の最後（ピストン上死点）付近まで流体噴射部によるタンブル流の増幅を行うことができるので、燃焼室内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することをより抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、好ましくは、流体噴射部は、複数種類の流体を噴射可能であり、内燃機関の状態に基づいて、流体噴射部から噴射される流体の種類を切り替えるように構成されている。
【００１４】
このように構成すれば、内燃機関の状態として、たとえば、燃焼室内の圧力が高い場合には、流体噴射部が、燃焼室内の燃焼を抑制して燃焼室内の温度を下げることにより、燃焼室内の圧力を下げるような流体（ＥＧＲガス、霧状の水など）を噴射するので、燃焼室内の圧力の状態を適切な状態にすることができる。また、内燃機関の状態として、たとえば、燃焼室内の圧力が低い場合には、流体噴射部が、燃焼室内の燃焼を促進して燃焼室内の温度を上げることにより、燃焼室内の圧力を上げるような流体（新気または水素ガスなど）を噴射するので、燃焼室内の圧力の状態を適切な状態にすることができる。
【００１５】
上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、好ましくは、理論空燃比よりも燃料の割合が大きい場合には、圧縮行程時において、流体噴射部により、タンブル流を破壊する方向としてのタンブル流の旋回方向に交差する方向に向かって、流体としての新気を噴射するように構成されている。
【００１６】
このように構成すれば、タンブル流を確実に破壊することができるので、燃焼室内の燃料を確実に撹拌させることができる。この結果、燃料の割合が多い場合にも、燃料の霧化が促進されるので、粒子性排気物質の発生を抑制することができる。
【００１７】
上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、好ましくは、圧縮行程に加えて、ピストンにより気筒内に空気を吸入する吸入行程においても、タンブル流を増幅させる方向に、流体噴射部から流体を噴射させるように構成されている。
【００１８】
このように構成すれば、縦渦状のタンブル流を増幅させることにより、吸気行程における燃焼室内の負圧を大きくすることができるので、吸入行程において気筒内に流入する空気の量を増加させることができる。
【００１９】
なお、本出願では、上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、以下のような構成も考えられる。
【００２０】
（付記項１）
すなわち、上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、複数配置された気筒のそれぞれに複数の流体噴射部が配置され、複数配置された気筒の各々の燃焼室内に、複数の流体噴射部の各々における１サイクル中の噴射時期を合わせて同量の流体を、複数の流体噴射部の各々から噴射するように構成されている。このように構成すれば、複数配置された気筒の各々の燃焼室内の燃焼のばらつきを抑制することができるので、燃焼室内の燃焼の制御を行う際の各気筒間における流体の噴射量のばらつきを抑制することができる。
【００２１】
（付記項２）
上記複数種類の前記流体を噴射可能な流体噴射部を備える内燃機関用流体噴射装置において、圧縮行程時において、ノッキングの発生の推定に基づいて、流体噴射部により、複数種類の流体のうち燃焼室内の燃焼を抑制する第１流体を噴射する第１噴射と、流体噴射部により、複数種類の流体のうち燃焼室内の燃焼を促進する第２流体を噴射する第２噴射とを切り替えるように構成されている。
【００２２】
（付記項３）
この場合、燃焼室内の圧力がノッキング閾値以上であることにより、燃焼室内の燃焼の向上に起因するノッキングが発生すると推定されたことに基づいて、流体噴射部により、第１流体としての排気ガス、水素ガスまたは霧状の水が噴射される第１噴射が行われ、燃焼室内の圧力がノッキング閾値未満であることにより、燃焼室内の燃焼の向上に起因するノッキングが発生しないと推定されたことに基づいて、流体噴射部により、第２流体としての新気が噴射される第２噴射が行われるように構成されている。
【００２３】
（付記項４）
上記タンブル流の旋回方向に交差する方向に向かって、新気を噴射するように構成されている内燃機関用流体噴射装置において、エンジン始動時において、理論空燃比よりも燃料の割合が大きく、かつ、排気ガス中の粒子性排気物質の量が閾値以上であることに基づいて、流体噴射部により流体としての新気を燃焼室の中心部に噴射することにより、タンブル流を破壊するように構成されている。
【００２４】
（付記項５）
上記一の局面による内燃機関用流体噴射装置において、気筒から排出された排気ガスのうち気筒に還流する一部の排気ガスであるＥＧＲガスを貯留する貯留部をさらに備え、エンジン始動時の最初の燃焼室内における燃焼の際に、貯留部から流体噴射部にＥＧＲガスを供給することにより、流体噴射部により流体としてのＥＧＲガスを燃焼室内に噴射するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態による車両の排気系の全体構成を概略的に示した図である。
【図２】第１実施形態によるエンジンにおけるシリンダブロック周辺の縦断面構造を示した図である。
【図３】図３（Ａ）は流体噴射装置の構成を示した模式図である。図３（Ｂ）は流体噴射部の先端部分の構成を示した模式図である。
【図４】第１実施形態によるエンジンにおける、圧縮行程時に燃焼室内のタンブル流を増幅させた状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図５】第１実施形態によるエンジンにおける、圧縮行程時に燃焼室内にＥＧＲガスを噴射させた状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図６】第１実施形態によるエンジンにおける、圧縮行程時に燃焼室内に新気を噴射させた状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図７】第１実施形態によるエンジンにおける、吸入行程時に燃焼室内のタンブル流を増幅させた状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図８】第１実施形態によるエンジンにおける、複数の気筒のそれぞれに複数の流体噴射装置が配置された状態のシリンダブロックの断面構造を示した図である。
【図９】第１実施形態のエンジンのＥＣＵによるタンブル流強化処理を示したフローチャートである。
【図１０】第２実施形態によるエンジンにおける、圧縮行程時に燃焼室内の中心部分に燃料の濃い領域が形成された状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図１１】第２実施形態によるエンジンにおける、圧縮行程時に燃焼室内のタンブル流を破壊させた状態のシリンダブロック周辺の断面構造を示した図である。
【図１２】第２実施形態のエンジンのＥＣＵによるタンブル流破壊処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
まず、図１〜図３を参照して、第１実施形態による内燃機関１（以下、エンジン１）の構成について説明する。エンジン１は、図１に示すように、車両２（自動車）に組み込まれている。また、エンジン１は、エンジン本体３と、エンジン本体３に取り付けられる排気管４とを備えている。排気管４は、エンジン１に接続される排気マニホールド５と、排気マニホールド５の配置される触媒コンバータ６と、触媒コンバータ６の後方に配置されるマフラー７とを含んでいる。
【００２８】
エンジン本体３は、図２に示すように、一列に並んだ複数（図１参照）の気筒１１ａが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に取り付けられるシリンダヘッド１０とを含んでいる。エンジン本体３は、シリンダブロック１１の下部に固定されるクランクケース１２と、シリンダヘッド１０に被せられたヘッドカバー１３とを含んでいる。ここで、気筒１１ａが一列に並ぶ方向をＸ方向とし、水平方向においてＸ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向（上下方向）とする。
【００２９】
クランクケース１２には、Ｘ方向に延びる回転軸線回りに回転するクランクシャフト１４が配置されている。シリンダブロック１１の複数の気筒１１ａのそれぞれには、コンロッド１５によりクランクシャフト１４に接続され、クランクシャフト１４の回転に伴いＺ方向（上下方向）に移動するピストン１６が配置されている。シリンダヘッド１０には、カムシャフトの回転により周期的に開閉される吸気バルブ１７および排気バルブ１８と、点火プラグ１９とが組み込まれている。また、シリンダヘッド１０は、第１燃焼室２１と、第１燃焼室２１に空気を送り込む吸気ポート２２と、第１燃焼室２１から既燃ガスを排出する排気ポート２３とを有する。ここで、シリンダブロック１１の複数の気筒１１ａのそれぞれにおいて、ピストン１６のＺ１方向（上方向）側の端部よりも、Ｚ１方向（上方向）側の空間が第２燃焼室１１ｂである。第１燃焼室２１と第２燃焼室１１ｂとを合わせた空間が、燃焼室３０である。
【００３０】
燃焼室３０では、吸気ポート２２から流入する空気の流れによりタンブル流Ｔが発生している。なお、タンブル流Ｔとは、クランクシャフト１４の延びる方向（Ｘ方向）を回転軸線として旋回する空気の流れである。つまり、タンブル流Ｔの旋回方向は、クランクシャフト１４の延びる方向（Ｘ方向）を回転軸線として旋回する空気の流れのうち、吸気ポート２２側から排気ポート２３側に向かう旋回方向である。
【００３１】
（ＥＣＵ）
エンジン１は、制御回路としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、図示せず）と、記憶媒体としてのメモリ（図示せず）とを含むＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵがメモリに記憶されている所定の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の各部を制御する制御部として機能する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン１、燃焼室３０内の圧力を計測する圧力センサ（図示せず）、トルクセンサ（図示せず）、排気管４内の酸素濃度を計測するＡ／Ｆ（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ  ｒａｔｉｏ）センサ（図示せず）、排気管４内の粒子性排気物質を計測するＰＭ・ＰＮ（ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）およびＰＮ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｎｕｍｂｅｒ））センサ（図示せず）、および、エンジン１内を循環するクーラント液の温度を計測する水温センサ（図示せず）に電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数、アクセル開度、燃焼室内の圧力、トルク、空燃比、粒子性排気物質の量および水温の計測値を取得することが可能である。
【００３２】
（流体噴射装置）
エンジン１は、図２に示すように、燃焼室３０に燃料以外の流体として直接新気またはＥＧＲガスを噴射する流体噴射装置５０（特許請求の範囲の「内燃機関用流体噴射装置」の一例）を備えている。具体的には、流体噴射装置５０は、ＥＧＲガス供給部５１と、新気供給部５２と、流体噴射部５３とを含んでいる。ここで、流体噴射装置５０は、吸気ポート２２に流体を噴射することにより、燃焼室３０に複数種類の流体（新気またはＥＧＲガス）を供給するように構成されていない。
【００３３】
ＥＧＲガス供給部５１は、流体噴射部５３に流体としてのＥＧＲガスを供給するように構成されている。具体的には、ＥＧＲガス供給部５１は、排気管４における触媒コンバータ６よりも上流側の部分と流体噴射部５３とを接続するＥＧＲ管路５１ａと、ＥＧＲ管路５１ａ内のＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５１ｂと、冷却されたＥＧＲガスを貯留するＥＧＲタンク５１ｃ（特許請求の範囲の「貯留部」の一例）と、ＥＧＲ管路５１ａ内のＥＧＲガスを加圧するＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄとを有している。ＥＧＲガス供給部５１では、ＥＧＲ管路５１ａの上流側から順に、ＥＧＲクーラ５１ｂ、ＥＧＲタンク５１ｃおよびＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄが配置されている。ここで、ＥＧＲガス供給部５１では、ＥＣＵ４０の制御により、ＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄによりＥＧＲガスの圧力が変化される。
【００３４】
新気供給部５２は、流体噴射部５３に流体としての新気を供給するように構成されている。具体的には、新気供給部５２は、吸気管におけるエアクリーナ（図示せず）よりも下流側の部分と流体噴射部５３とを接続する新気管路５２ａと、新気管路５２ａ内の新気を加圧する新気用電動ポンプ５２ｂとを有している。ここで、新気供給部５２では、ＥＣＵ４０の制御により、新気用電動ポンプ５２ｂによって新気の圧力が変化される。
【００３５】
〈流体噴射部〉
流体噴射部５３は、エンジン１の気筒１１ａの燃焼室３０内に、ＥＧＲガス供給部５１および新気供給部５２のそれぞれから供給される燃料以外のＥＧＲガスおよび新気を噴射するように構成されている。具体的には、図３（Ａ）に示すように、流体噴射部５３は、ＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄにより加圧されたＥＧＲガスが流れる第１流体流路５３ａと、新気用電動ポンプ５２ｂにより加圧された新気が流れる第２流体流路５３ｂとを有している。第１流体流路５３ａでは、上流側の端部がＥＧＲ管路５１ａに接続され、下流側の端部が燃焼室３０に接続されている。第２流体流路５３ｂでは、上流側の端部が新気管路５２ａに接続され、下流側の端部が燃焼室３０に接続されている。第１流体流路５３ａは、第２流体流路５３ｂよりもＺ１方向（上方向）側に配置されている。このように、流体噴射部５３は、新気またはＥＧＲガスを噴射可能である。なお、流体噴射部５３としては、たとえば、燃料を噴射する公知のインジェクタを用いることが可能である。
【００３６】
また、流体噴射部５３は、第１流体流路５３ａから噴射されるＥＧＲガスおよび第２流体流路５３ｂから噴射される新気の各々の噴射方向を変更可能に構成されている。ＥＧＲガスおよび新気の各々の噴射方向を変更可能にする構成の一例として、図３（Ｂ）に示すように、第１流体流路５３ａの下流側端部および第２流体流路５３ｂの下流側端部のそれぞれに第１シャッタ６１および第２シャッタ６２が設けられる。第１シャッタ６１および第２シャッタ６２は、各々、Ｚ方向（上下方向）に独立して移動可能である。これにより、たとえば、ＥＧＲガスを斜め下方に噴射したい場合には、第１シャッタ６１により第１流体流路５３ａの下流側端部の開口のＺ２側端部近傍以外を閉塞すればよい。この際、第２シャッタ６２により第２流体流路５３ｂの下流側端部の開口は閉塞される。なお、第１シャッタ６１および第２シャッタ６２は、それぞれ、ＥＣＵ４０の制御により制御されるように構成されている。
【００３７】
流体噴射部５３では、第１流体流路５３ａにＥＧＲガスを噴射する圧力が常にかかっており、ＥＧＲガスを供給する場合に第１シャッタ６１により第１流体流路５３ａを開放してＥＧＲガスが噴射され、ＥＧＲガスの供給を止める場合に第１シャッタ６１により第１流体流路５３ａが閉塞されてＥＧＲガスの噴射が止められる。また、流体噴射部５３では、第２流体流路５３ｂに新気を噴射する圧力が常にかかっており、新気を供給する場合に第２シャッタ６２により第２流体流路５３ｂを開放して新気が噴射され、新気の供給を止める場合に第２シャッタ６２により第２流体流路５３ｂが閉塞されて新気の噴射が止められる。
【００３８】
このように、エンジン１では、流体噴射装置５０により、排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲガス供給部５１を介して燃焼室３０に還流される。また、エンジン１では、流体噴射装置５０により、吸気されエアクリーナにより浄化された空気（新気）の一部が新気供給部５２を介して燃焼室３０に供給される。
【００３９】
〈圧縮行程におけるタンブル流の増幅〉
第１実施形態の流体噴射部５３は、図４に示すように、ピストン１６により気筒１１ａ内を圧縮する圧縮行程において、燃焼室３０内に発生した縦渦状のタンブル流Ｔを増幅させる方向に、ＥＧＲガスおよび新気のうちの所定の流体を噴射するように構成されている。具体的には、流体噴射部５３は、シリンダヘッド１０における吸気ポート２２のＺ２方向（下方向）側に配置されている。流体噴射部５３は、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対して傾斜するように、シリンダヘッド１０に設けられている。すなわち、流体噴射部５３は、上流側の端部から下流側の端部に行くにしたがいＺ２方向（下方向）に傾斜するように、シリンダヘッド１０に取り付けられている。
【００４０】
流体噴射部５３は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程時において、燃焼室３０におけるタンブル流Ｔのうちの上部に向かって、かつ、タンブル流Ｔの旋回方向に沿って、所定の流体を噴射することによって、タンブル流Ｔを増幅させるように構成されている。具体的には、流体噴射部５３は、ＥＣＵ４０の制御により、所定の流体に対応する第１シャッタ６１または第２シャッタ６２を移動させることにより、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対して傾斜する方向に、所定の流体を噴射するように構成されている。すなわち、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対してＺ１方向（上方向）側に傾斜するように、流体噴射部５３により燃焼室３０内へ所定の流体を噴射するように構成されている。
【００４１】
このように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、流体噴射部５３から排気ポート２３の上流側端部の開口に向かって、所定の流体を噴射することによって、吸気行程において燃焼室３０内に形成されて圧縮行程が進むにつれて減衰してしまうタンブル流Ｔを増幅させることが可能である。すなわち、エンジン１において、流体噴射部５３から噴射した所定の流体が、燃焼室３０に形成されたタンブル流Ｔを補助する。これにより、ピストン１６が上死点に移動した際に、燃焼室３０内のタンブル流Ｔを増幅させていない場合よりも、燃焼室３０内のタンブル流Ｔを活性化することが可能である。この結果、エンジン１において、燃焼室３０内の燃焼状態が改善されて燃費を向上させることが可能である。
【００４２】
また、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程の後半からピストン１６が上死点付近に移動するまでの間、流体噴射部５３によって所定の流体を持続して噴射するように構成されている。すなわち、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程において、吸気バルブ１７および排気バルブ１８の両方が閉じた状態から点火プラグ１９による点火が行われるまでの間、流体噴射部５３によって所定の流体を持続して噴射するように構成されている。
【００４３】
なお、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０によるＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄまたは新気用電動ポンプ５２ｂの制御によって、流体噴射部５３から噴射する所定の流体の圧力を、圧縮された燃焼室３０内の圧力よりも大きくするように構成されている。
【００４４】
〈所定の流体の切り替え〉
また、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、図５および図６に示すように、エンジン１の状態に基づいて、流体噴射部５３から噴射される所定の流体（ＥＧＲガスまたは新気）の種類を切り替えるように構成されている。なお、エンジン１の状態とは、燃焼室３０内の圧力がノッキングを発生させる可能性（リスク）のある圧力である高圧力状態、または、燃焼室３０内の圧力がノッキングを発生させない圧力である通常圧力状態に分けられる。さらに、エンジン１の状態とは、エンジン１のトルクが現在のエンジン回転数に対応する理論最大トルクよりも小さいトルク向上可能状態、または、エンジン１のトルクが現在のエンジン回転数に対応する理論上の最大トルクとなっている理想トルク状態に分けられる。
【００４５】
具体的には、図５に示すように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値以上であることに基づいて、流体噴射部５３にＥＧＲガス（特許請求の範囲の「第１流体」の一例）を噴射させる第１噴射を行うように構成されている。ここでＥＣＵ４０は、圧力センサの計測値がノッキング閾値以上であるので、燃焼室３０内の燃焼の上昇に起因するノッキングが発生すると推定する。なお、ノッキング閾値とは、燃焼室３０内の圧力がこの閾値よりも大きいと、上記高圧力状態となる圧力値である。
【００４６】
この場合には、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、流体噴射部５３に冷却されたＥＧＲガスを噴射させることによって、燃焼室３０内の燃焼を抑制させるように構成されている。これにより、燃焼室３０内が冷却されるとともに圧力が低下するので、燃焼室３０内におけるノッキングの発生を抑制させることが可能である。また、ＥＧＲガスを燃焼室３０内に噴射したことにより燃焼室３０内の燃焼が抑制されるので、燃焼速度を低下させることが可能である。ここで、ＥＣＵ４０は、エンジン１の状態として、ノッキングが発生するか否かのみを判断し、エンジン１のトルクの状態は判断しないように構成されている。
【００４７】
また、具体的には、図６に示すように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値未満であることに基づいて、流体噴射部５３に新気（特許請求の範囲の「第２流体」の一例）を噴射させる第１噴射を行うように構成されている。ここで、ＥＣＵ４０は、圧力センサの計測値がノッキング閾値未満であるので、燃焼室３０内の燃焼の促進に起因するノッキングが発生しないと推定するように構成されている。なお、ＥＣＵ４０は、計測されたエンジン１のトルクが理論最大トルク値よりも小さいか否かも判断し、小さいと判断したことに基づいた上で、流体噴射装置５０は、新気を噴射させる第２噴射を行うように構成されていることが好ましい。これにより、トルク向上による燃費の改善の余地があるかに関してもＥＣＵ４０に判断させることができるので、エンジン状態に適した制御をＥＣＵ４０に行わせることが可能である。
【００４８】
この場合には、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、流体噴射部５３に新気を噴射させることによって、燃焼室３０内の燃焼を促進させるように構成されている。これにより、燃焼室３０内の燃焼が促進されるので、エンジン１のトルクを大きくすることが可能である。
【００４９】
このように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、ノッキングの発生の推定に基づいて、流体噴射部５３による燃焼室３０内の燃焼を抑制するＥＧＲガスを噴射する第１噴射と、燃焼室３０内の燃焼を促進する新気を噴射する第２噴射とを切り替えるように構成されている。
【００５０】
〈吸入行程におけるタンブル流の増幅〉
流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、図７に示すように、圧縮行程に加えて、ピストン１６により気筒１１ａ内に空気を吸入する吸入行程においても、タンブル流Ｔを増幅させる方向に、流体噴射部５３から流体を噴射させるように構成されている。
【００５１】
流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、吸入行程時において、燃焼室３０におけるタンブル流Ｔのうちの上部に向かって、かつ、タンブル流Ｔの旋回方向に沿って、流体噴射部５３により、所定の流体（ＥＧＲガスまたは新気）を噴射することによって、タンブル流Ｔを増幅させるように構成されている。具体的には、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、所定の流体に対応する第１シャッタ６１または第２シャッタ６２を移動させることによって、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対して傾斜する方向に、流体噴射部５３により所定の流体を噴射させるように構成されている。すなわち、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対してＺ１方向（上方向）側に傾斜するように、流体噴射部５３に燃焼室３０内へ所定の流体を噴射させるように構成されている。
【００５２】
このように、流体噴射装置５０では、流体噴射部５３により排気ポート２３の上流側端部の開口に向かって、所定の流体が噴射されることによって、吸気行程において形成されるタンブル流Ｔを増幅させることが可能である。すなわち、エンジン１において、流体噴射部５３から噴射した所定の流体が、燃焼室３０に形成されるタンブル流Ｔを補助している。
【００５３】
なお、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、ＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄまたは新気用電動ポンプ５２ｂによって、流体噴射部５３から噴射する所定の流体の圧力を、吸入行程時の燃焼室３０内の圧力よりも大きくするように構成されている。これにより、運転条件が高負荷の状態であったとしても、流体噴射部５３から噴射された所定の流体を安定して燃焼室３０内に噴射することができる。
【００５４】
ここで、流体噴射装置５０は、吸入行程時において、ＥＣＵ４０の制御により、所定の流体として冷却されたＥＧＲガスを流体噴射部５３から噴射させるように構成されていることが好ましい。これにより、燃焼室３０内での燃焼が抑制されて燃焼室内の温度が下がるとともに燃焼室３０内の圧力が低下するので、ノッキングの発生を抑制することが可能である。
【００５５】
〈複数の気筒間における所定の流体の噴射時期および量〉
図８に示すように、エンジン１では、複数（４個）配置された気筒１１ａの各々に流体噴射部５３が配置されている。ここで、複数の気筒１１ａは、それぞれ、Ｘ１方向側から順に、第１気筒７１、第２気筒７２、第３気筒７３および第４気筒７４である。
【００５６】
流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、複数配置された気筒１１ａの各々の燃焼室３０内に、複数の流体噴射部５３の各々における１サイクル中の噴射時期を合わせて同量のＥＧＲガスを、複数の流体噴射部５３の各々から噴射するように構成されている。具体的には、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、第１気筒７１における流体噴射部５３によるＥＧＲガスを噴射した際のピストン１６の位置およびＥＧＲガスの量にしたがって、第２気筒７２、第３気筒７３および第４気筒７４においても同じピストン位置および量で流体噴射部５３によるＥＧＲガスの噴射を行わせるように構成されている。たとえば、図４に示す圧縮行程時のピストン１６の位置において、ＥＧＲガスが、第１気筒７１に設けられた流体噴射部５３により、所定量噴射された場合には、第２気筒７２、第３気筒７３および第４気筒７４においても、各々が圧縮行程になった際に第１気筒７１の場合と同じピストン１６の位置および同じ所定量で流体噴射部５３による噴射が行われる。このように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、複数の気筒１１ａの各々に均等にＥＧＲガスを噴射するように構成されている。
【００５７】
これにより、エンジン１の複数の気筒１１ａの各々において、同様の燃焼を行わせることが可能である。この結果、エンジン１の複数の気筒１１ａのいずれかが適切な燃焼を行うことにより、他の気筒１１ａも適切な燃焼を行うことが可能となるので、サイクル間および複数の気筒１１ａ間の間で燃焼のばらつきを生じにくくすることが可能である。
【００５８】
（タンブル流強化処理フローのフローチャート）
次に、図９を参照して、エンジン１によるタンブル流強化処理フローをフローチャートに基づいて説明する。タンブル流強化処理フローの各処理は、エンジン暖機完了後においてＥＣＵ４０により行われる。
【００５９】
図９に示すように、まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ４０では、スロットルボディの開度およびクランクシャフト１４の回転数に基づいて、アクセル開度およびエンジン回転数が算出される。ステップＳ２において、ＥＣＵ４０では、燃焼速度・トルク・ノックレベルが算出される。すなわち、ＥＣＵ４０では、燃焼室３０内の燃焼に起因する圧力変化に基づいて、噴射された燃料および空気のうちの燃焼が完了した量を算出することにより燃焼速度が算出される。ＥＣＵ４０では、トルクセンサの計測値に基づいて、トルクが算出される。ＥＣＵ４０では、燃焼室３０内の圧力に基づいて、ノックレベルが算出される。ここで、燃焼室３０内の圧力が高くなるとノッキングが発生しやすくなるので、ノックレベルは高くなる。
【００６０】
ステップＳ３において、ＥＣＵ４０では、燃焼速度向上により燃費改善可能、かつ、ノックレベルに余裕があるか否かが判断される。すなわち、ＥＣＵ４０では、算出されたトルクが理想最大トルク未満であり、燃焼速度を向上させることによりトルクを大きくすることが可能か否かが判断される。さらに、ＥＣＵ４０では、トルクを大きくするために新気を導入したとしても、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値未満に収まるか否かが判断される。ＥＣＵ４０では、燃焼速度向上により燃費改善可能、かつ、ノックレベルに余裕があると判断された場合には、ステップＳ４に進む。また、ＥＣＵ４０では、燃焼速度向上により燃費改善可能、かつ、ノックレベルに余裕がないと判断された場合には、ステップＳ５に進む。
【００６１】
ステップＳ４において、ＥＣＵ４０では、流体噴射装置５０によって、燃焼室３０内のタンブル流Ｔに沿って新気が噴射される。そして、ステップＳ２に戻る。ステップＳ５において、ＥＣＵ４０では、ノックレベルが限界か否かが判断される。すなわち、ＥＣＵ４０では、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値未満か否かが判断される。ＥＣＵ４０では、ノックレベルが限界である場合には、ステップＳ６に進む。また、ＥＣＵ４０では、ノックレベルが限界でない場合には、タンブル流強化処理フローを終了する。ＥＣＵ４０では、ステップＳ６において、流体噴射装置５０により、タンブル流Ｔに沿ってＥＧＲが噴射される。そして、ステップＳ２に戻る。
【００６２】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６３】
第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０により、気筒１１ａ内がピストン１６により圧縮された圧縮行程において、燃焼室３０内に発生した縦渦状のタンブル流Ｔを増幅させる方向に、流体噴射部５３から所定の流体を噴射させるように構成されている。これにより、圧縮行程時において、ピストン１６による燃焼室３０の圧縮に起因してタンブル流Ｔが減衰したとしても、その減衰したタンブル流を増幅させることができるので、燃焼室３０内のタンブル流Ｔの減衰を抑制することができる。ここで、横渦状のスワール流とは異なる縦渦状のタンブル流Ｔを増幅することにより、気筒１１ａの壁面付近にＥＧＲガスが集中することを抑制することができるので、燃焼室３０の燃焼の後半における燃焼速度の鈍化（燃焼速度の低下）を抑制することができる。この結果、燃焼室３０内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することを抑制することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程において、流体噴射部５３により流体としての新気またはＥＧＲガスを噴射することによって、タンブル流Ｔを増幅させるように構成されている。これにより、燃焼室３０内の空気にさらに新気を加えることにより、燃焼室３０内の燃焼が促進されるので、タンブル流を増幅させつつ燃焼室３０内における燃料を確実に燃焼させることができる。この結果、燃料が有効な仕事に変換された効率を示す熱効率を向上させることができる。また、ＥＧＲガスによりタンブル流Ｔを増幅させることによって、タンブル流Ｔを増幅させつつ燃焼室３０内における燃焼を鈍化（燃焼速度を低下）させることにより気筒１１ａの温度上昇を抑制することができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。この結果、上死点に近い位置において燃焼を発生させることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程時において、燃焼室３０におけるタンブル流Ｔのうちの上部に向かって、かつ、タンブル流Ｔの旋回方向に沿って、流体噴射部５３により流体を噴射することによって、タンブル流Ｔを増幅させるように構成されている。これにより、圧縮行程時の最後（ピストン１６の上死点）付近まで流体噴射部５３によるタンブル流Ｔの増幅を行うことができるので、燃焼室３０内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することをより抑制することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射部５３は、所定の流体（ＥＧＲガスまたは新気）を噴射可能である。流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、エンジン１の状態に基づいて、流体噴射部５３から噴射される所定の流体を切り替えるように構成されている。これにより、エンジン１の状態として、たとえば、燃焼室３０内の圧力が高い場合には、流体噴射部５３が、燃焼室３０内の燃焼を抑制して燃焼室３０内の温度を下げることにより、燃焼室３０内の圧力を下げるＥＧＲガスを噴射するので、燃焼室３０内の圧力の状態を適切な状態にすることができる。また、エンジン１の状態として、たとえば、燃焼室３０内の圧力が低い場合には、流体噴射部５３が、燃焼室３０内の燃焼を促進して燃焼室３０内の温度を上げることにより、燃焼室３０内の圧力を上げる新気を噴射するので、燃焼室３０内の圧力の状態を適切な状態にすることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程に加えて、ピストン１６により気筒１１ａ内に空気を吸入する吸入行程においても、タンブル流Ｔを増幅させる方向に、流体噴射部５３から流体を噴射させるように構成されている。これにより、縦渦状のタンブル流Ｔを増幅させることにより、吸気行程における燃焼室３０内の負圧を大きくすることができるので、吸入行程において気筒１１ａ内に流入する空気の量を増加させることができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、エンジン１では、複数配置された気筒１１ａのそれぞれに複数の流体噴射部５３が配置されている。流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、複数配置された気筒１１ａの各々の燃焼室３０内に、複数の流体噴射部５３の各々における１サイクル中の噴射時期を合わせて同量のＥＧＲガスを、複数の流体噴射部５３の各々から噴射するように構成されている。これにより、複数の気筒１１ａ間における燃焼室３０に供給されるＥＧＲガスの量のばらつきが抑制されることにより、複数の気筒１１ａの各々の燃焼室３０において同様の燃焼を発生させることが可能である。さらに、複数の気筒１１ａの各々の燃焼室３０において同様の燃焼を発生させることにより、複数の気筒１１ａのうちのいずれかが適切な燃焼を行うことによって、他の気筒１１ａでも適切な燃焼を行うことが可能であるので、複数の気筒１１ａの各々のサイクルにおける燃焼の状態も同様にすることも可能である。このように、複数の気筒１１ａの各々における燃焼室３０での燃焼を安定して行いやすく、ＥＧＲガスの噴射量を増加させても燃焼室３０の燃焼が不安定になりにくいので、ＥＧＲガスの噴射量を増加させることが可能である。この結果、燃焼室３０内の燃焼が抑制され燃焼室３０内の温度が低下するので、燃焼室３０から気筒１１ａへの熱伝達の量（冷損）を減少させることが可能である。また、ＥＧＲガスの噴射量を増加させて燃焼室３０内の燃焼が抑制され燃焼室３０内の温度が低下することにより、燃焼室３０内の圧力を小さくすることが可能であるので、スロットルボディのポンピングロスを減少させることが可能である。また、ＥＧＲガスの噴射量を増加させることにより、燃焼室３０内の燃焼が抑制され燃焼室３０内の温度が低下することによって、燃焼室３０内の圧力を小さくすることが可能であるので、燃焼室３０での燃焼のタイミングを進角させて、上死点により近い位置において燃焼を発生させることが可能である。また、複数の気筒１１ａの各々における燃焼室３０での燃焼が安定して行われるので、複数の気筒１１ａの各々の制御を容易にさせることが可能である。この結果、複数の気筒１１ａの各々の燃焼室３０における燃焼の制御のために必要な空気または燃料の量を抑制することが可能であるので、エンジン１の燃費を改善することが可能である。また、複数の気筒１１ａの各々における燃焼室３０での燃焼が安定して行われるので、ＥＣＵ４０の処理を軽減することが可能である。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程時において、ノッキングの発生の推定に基づいて、流体噴射部５３により、燃焼室３０内の燃焼を抑制するＥＧＲガスを噴射する第１噴射と、流体噴射部５３により、燃焼室３０内の燃焼を促進する新気を噴射する第２噴射とを切り替えるように構成されている。これにより、ノッキングが発生すると推定される場合には、ＥＧＲガスを噴射し燃焼室３０内の燃焼を抑制させることにより、燃焼室３０内の温度を低下させることが可能であるので、ノッキングを抑制することができる。また、ノッキングが発生しないと推定される場合には、新気を噴射し燃焼室３０内の燃焼を促進させることにより、エンジン１のトルクを向上させることが可能であるので、燃費を改善することが可能である。
【００７０】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値以上であり、燃焼室３０内の燃焼の向上に起因するノッキングが発生すると推定されたことに基づいて、流体噴射部５３によって、第１流体としてのＥＧＲガスが噴射される第１噴射を行わせるように構成されている。これにより、流体噴射部５３によりノッキングの抑制を高精度に行うとともに、燃費をより改善させることが可能である。
【００７１】
また、第１実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程時において、流体噴射部５３により、ＥＧＲガスを燃焼室３０内に供給するように構成されている。これにより、圧縮行程時において、燃焼室３０内におけるＥＧＲガスの充填率を向上させることが可能であるので、排気ガス中の全炭化水素の量を減少させることができる。また、エンジン１の過渡性能を向上させることが可能である。また、ＥＧＲガスを燃焼室３０内に供給することにより、燃焼室３０内の燃焼が抑制され燃焼室３０内の温度が低下するので、空気の充填効率をさらに高めてトルクを向上させることが可能である。
【００７２】
［第２実施形態］
図３（Ｂ）および図１０〜図１２を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは、流体噴射装置２５０から噴射される所定の流体の噴射方向が異なる例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。
【００７３】
〈圧縮行程におけるタンブル流の破壊〉
エンジン１では、エンジン始動時において、空燃比を理論空燃費よりも空気の割合を小さくし、燃料の割合を大きくすることにより、燃焼を促進させる場合があるが、図１０に示すように、燃料が燃焼室３０内で十分に拡散されずに燃料が多く含まれる燃料濃領域が生じてしまうことがある。これにより、燃料濃領域では、酸素量が不足して未燃焼となりやすいので、排気管４内の粒子性排気物質の発生が促進されてしまう。
【００７４】
そこで、第２実施形態の流体噴射部２５３は、図１１に示すように、ピストン１６により気筒１１ａ内を圧縮する圧縮行程において、燃焼室３０内に発生した縦渦状のタンブル流Ｔを破壊する方向に、新気を噴射するように構成されている。具体的には、流体噴射装置２５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、エンジン始動時において、理論空燃比よりも燃料の割合が大きく、かつ、排気ガス中の粒子性排気物質の量が閾値以上であることに基づいて、流体噴射部２５３によって新気を燃焼室３０の中心部に噴射することにより、タンブル流Ｔを破壊するように構成されている。
【００７５】
つまり、流体噴射装置２５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、新気に対応する第２シャッタ６２（図３（Ｂ）参照）を移動させることによって、気筒１１ａの延びる方向に直交する方向Ａに対してＺ２方向（下方向）側に傾斜する方向に、流体噴射部２５３により新気を噴射させるように構成されている。このように、流体噴射装置２５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、圧縮行程時において、理論空燃比よりも燃料の割合が大きい場合には、流体噴射部２５３によって、タンブル流Ｔを破壊する方向としてのタンブル流Ｔの旋回する縦方向に交差する方向に向かって、新気を噴射するように構成されている。
【００７６】
これにより、タンブル流Ｔの旋回流を破壊することにより、様々な方向に燃焼室３０内の空気が流れることになるので、燃料濃領域に溜まった燃料を拡散させることが可能である。この結果、燃焼室３０内における燃料の未燃焼が抑制されるので、排気管４内の粒子性排気物質の発生を抑止することが可能である。
【００７７】
また、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程の後半からピストン１６が上死点に移動する前の間に、流体噴射部５３によって所定の流体をタンブル流Ｔを破壊する方向に噴射するように構成されている。これにより、ピストンが上死点に移動することにより上昇した燃焼室３０内の圧力によってタンブル流を破壊して燃焼室３０内の燃料を撹拌する場合よりも、早期に燃焼室３０内の燃料を撹拌することが可能であるので、燃焼室３０内の燃料を撹拌する時間を十分に確保することが可能である。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７８】
（タンブル流破壊処理フローのフローチャート）
次に、図１２を参照して、エンジン１によるタンブル流破壊処理フローをフローチャートに基づいて説明する。タンブル流破壊処理フローの各処理は、エンジン始動時においてＥＣＵ２４０により行われる。なお、エンジン始動時とは、水温センサの温度により計測された温度が、エンジン暖機完了後よりも低く、エンジン１が低温の状態である。
【００７９】
図１２に示すように、まず、ステップＳ２１において、ＥＣＵ２４０では、Ａ／Ｆセンサにより計測された排気管４内の酸素濃度とインジェクタにおいて噴射される燃料の量とに基づいて、空燃比が算出される。ステップＳ２２において、ＥＣＵ２４０では、算出された空燃比およびＰＭ・ＰＮセンサに計測された排気管４内の粒子性排気物質の量に基づいて、空燃比が閾値以下、かつ、粒子性排気物質の発生量が閾値以上であるか否かが判断される。ＥＣＵ２４０では、空燃比が閾値以下、かつ、粒子性排気物質の発生量が閾値以上である場合には、ステップＳ２３に進む。また、ＥＣＵ２４０では、空燃比が閾値以下、かつ、粒子性排気物質の発生量が閾値以上でない場合には、タンブル流破壊処理フローを終了する。
【００８０】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ２４０では、流体噴射部２５３によって、新気が燃焼室３０中心に向けて噴射される。ステップＳ２４において、ＥＣＵ２４０では、燃焼状態・空燃比・粒子性排気物質の発生量が確認されて、ステップＳ２２に戻る。ここで、ＥＣＵ２４０では、燃焼室３０内の燃焼に起因する圧力変化に基づいて、噴射された燃料および空気のうちの燃焼が完了した量を算出することにより燃焼室３０内の燃焼状態が取得される。
【００８１】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８２】
第２実施形態では、上記のように、流体噴射装置２５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、気筒１１ａ内がピストン１６により圧縮された圧縮行程において、燃焼室３０内に発生した縦渦状のタンブル流Ｔを破壊する方向に、流体噴射部２５３から流体を噴射させるように構成されている。これにより、圧縮行程時において、ピストン１６による燃焼室３０の圧縮に起因してタンブル流Ｔが吸入行程時より減衰したとしても、流体噴射部２５３から流体をタンブル流Ｔを破壊する方向に噴射することにより、燃料が多く導入される運転条件（始動時など）において、タンブル流Ｔを破壊させて燃焼室３０内の空気の流れを様々な方向に拡散して燃焼室３０内の燃料を十分に撹拌させて、燃料の分布の偏りを抑制することができる。したがって、燃料が多く導入される運転条件（始動時など）において、燃料が未燃焼の状態で排気されてしまうことを抑制することができる。この結果、燃焼室３０内での燃料の燃焼状態の悪化に起因して燃費が悪化することを抑制することができる。
【００８３】
また、第２実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、理論空燃比よりも燃料の割合が大きい場合には、圧縮行程時において、流体噴射部２５３によって、タンブル流Ｔを破壊する方向としてのタンブル流Ｔの旋回方向に交差する方向に向かって、流体としての新気を噴射するように構成されている。これにより、タンブル流Ｔを確実に破壊することができるので、燃焼室３０内の燃料を確実に撹拌させることができる。この結果、燃料の割合が多い場合にも、燃料の霧化が促進されるので、粒子性排気物質（ＰＭおよびＰＮ）の発生量を抑制することができる。
【００８４】
また、第２実施形態では、上記のように、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ２４０の制御により、エンジン始動時において、理論空燃比よりも燃料の割合が大きく、かつ、排気ガス中の粒子性排気物質の量が閾値以上であることに基づいて、流体噴射部２５３により新気を燃焼室３０の中心部に噴射することによって、タンブル流Ｔを破壊するように構成されている。これにより、燃料の濃い領域が生じやすい燃焼室３０の中心部に新気を噴射させることにより、燃料をより効果的に拡散させることが可能であるので、燃焼室３０内の燃焼状態の悪化をより抑制することが可能である。
【００８５】
また、上記第２実施形態では、流体噴射装置５０は、ＥＣＵ４０の制御により、圧縮行程の後半からピストン１６が上死点に移動する前の間に、流体噴射部５３によって所定の流体をタンブル流Ｔを破壊する方向に噴射するように構成されている。これにより、燃焼室３０内の燃料を撹拌する時間を十分に確保することが可能であるので、粒子性排気物質（ＰＭおよびＰＮ）の発生量をより抑制することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８６】
＜変形例＞
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、流体噴射部５３（２５３）は、シリンダヘッド１０における吸気ポート２２のＺ２方向（下方向）側に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射部は、シリンダヘッドの上面側に配置され、気筒の延びる方向に対して排気ポート側に傾斜する方向に所定の流体を噴射してもよい。また、流体噴射部は、排気ポートのＺ２方向（下方向）側に配置され、気筒の延びる方向に直交する方向に対して下側に傾斜する方向に所定の流体を噴射してもよい。
【００８８】
また、第２実施形態では、シリンダヘッド１０における吸気ポート２２のＺ２方向（下方向）側に配置された流体噴射部２５３により、タンブル流を破壊する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射部は、シリンダヘッドの上面側に配置され、または、排気ポートのＺ２方向（下方向）側に配置されて、タンブル流を破壊する方向に所定の流体を噴射してもよい。
【００８９】
また、上記第１および第２実施形態では、流体噴射部５３（２５３）は、新気とは別に、ＥＧＲガスを噴射可能なように構成されているが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射部は、ＥＧＲガスの代わりに、霧状の水または新気の一部が冷却された冷却新気を新気とは別に噴射してもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、流体噴射部５３（２５３）は、ＥＧＲガスとは別に、新気を噴射可能なように構成されているが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射部は、新気の代わりに、水素ガスをＥＧＲガスとは別に噴射してもよい。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、シリンダブロック１１には、４個の気筒１１ａが配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の気筒は、１〜３個、または、５個以上であってもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、流体噴射部５３（２５３）は、ＥＧＲ用電動ポンプ５１ｄにより加圧されたＥＧＲガスが流れる第１流体流路５３ａと、新気用電動ポンプ５２ｂにより加圧された新気が流れる第２流体流路５３ｂとを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射部が複数（２個）設けられ、複数の流体噴射部が、それぞれ、第１流体流路および第２流体流路を有していてもよい。
【００９３】
また、上記第１および第２実施形態では、ＥＣＵ４０（２４０）が、エンジン暖機後にＥＧＲガスを供給する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵは、エンジン始動時の最初の燃焼室内における燃焼（初爆）の際に、ＥＧＲタンクから流体噴射部にＥＧＲガスを供給することにより、流体噴射部によりＥＧＲガスを燃焼室内に噴射するように構成されていてもよい。これにより、ＥＧＲガスが生成されてないエンジン始動時の初爆の際に、ＥＧＲガスを燃焼室内に供給することが可能であるので、エンジン始動時の初爆においても燃焼室内の温度を低下させて窒素酸化物の発生を抑制することが可能である。また、エンジン始動時の初爆においてもノッキングの発生を抑制することが可能である。
【００９４】
また、上記第１および第２実施形態では、エンジン１が、シリンダヘッド１０に点火プラグ１９を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンジンが点火プラグを有していない、たとえばディーゼルエンジンであってもよい。
【００９５】
また、上記第１および第２実施形態では、ＥＣＵ４０（２４０）が、トルクを大きくしたとしても、燃焼室３０内の圧力がノッキング閾値未満に収まるか否かを判断するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵが、トルクを大きくしたとしても、燃焼室内の圧力がノッキング閾値から所定範囲未満に収まるか否かを判断してもよい。
【００９６】
また、上記第１および第２実施形態では、流体噴射装置５０（２５０）は、ＥＣＵ４０（２４０）により、流体噴射部５３（２５３）による所定の流体の噴射によって、タンブル流の増幅または破壊の一方を行うことが可能な例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射装置は、ＥＣＵにより、流体噴射部による所定の流体の噴射によって、タンブル流の増幅または破壊の両方を行うことが可能であってもよい。
【００９７】
また、上記第１および第２実施形態では、流体噴射装置５０（２５０）は、ＥＣＵ４０（２４０）により、流体噴射部５３（２５３）による所定の流体を噴射させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体噴射装置は、ＥＣＵ以外の制御装置により、流体噴射部による所定の流体を噴射させてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、説明の便宜上、ＥＣＵ４０（２４０）の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行なうフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵの処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１  エンジン（内燃機関）
１６  ピストン
３０  燃焼室
５０、２５０  流体噴射装置
５３、２５３  流体噴射部
Ｔ  タンブル流
【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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