(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタを備え、前記燃焼室内にタンブル流動が生成されるように構成された直噴式内燃機関において
前記インジェクタが装着された気筒の吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間内において、３回に分割して前記インジェクタによる燃料の噴射を実行する第１噴射形態と、前記吸気行程の前半において、前記インジェクタによる燃料の噴射を実行する第２噴射形態とによる燃料噴射が実行可能であり、
前記機関の暖機完了前は、前記機関の回転数が所定回転数より低くかつ前記機関の負荷が第１所定負荷以上である第１低回転高負荷運転領域において前記第１噴射形態による燃料噴射が実行され、前記機関の暖機完了後は前記機関の回転数が前記所定回転数以上である高回転運転領域において、前記第２噴射形態による燃料噴射が実行されるとともに、前記機関の回転数が前記所定回転数より低くかつ前記機関の負荷が前記第１所定負荷より高い第２所定負荷以上である第２低回転高負荷運転領域において、３回に分割して前記インジェクタによる燃料噴射が実行されることを特徴とする直噴式内燃機関。
【請求項２】
前記第１噴射形態における前記インジェクタに供給される燃料の圧力は、前記第２噴射形態における前記燃料の圧力より低いことを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃機関。
【請求項３】
前記第２噴射形態における燃料噴射回数は１回であることを特徴とする請求項１または２に記載の直噴式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタを備える直噴式内燃機関に関し、特に燃焼室内にタンブル流動が生成されるように構成された内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気行程で分割燃料噴射を行う直噴式内燃機関が示されている。分割燃料噴射は、主として排気中のすす量（粒子状物質量）を低減することを目的として、行われるものであり、より具体的には、吸気行程における分割噴射完了時期を暖機後に進角させる制御、吸気行程における最初の噴射時期を機関回転数が高くなるほど進角させる制御（図４）、機関回転数が増加するほど分割回数を減少させる制御（図５）、単一噴射で要求燃料量を噴射できないときに燃圧を増加させる制御を行うことなどが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７７４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼室内にタンブル流動が生成されるように構成された機関では、タンブル流動の生成時期の前後で燃焼室内壁やピストン冠面（燃焼室を画成するピストンの上面）への燃料の付着状態が変化するが、特許文献１に示された直噴式内燃機関ではこの点は考慮されていない。
【０００５】
本発明は、タンブル流動の生成に起因する燃料の付着を考慮した燃料噴射を行い、機関の暖機完了前及び暖機完了後の双方において排気中のすす量を効果的に低減することができる直噴式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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、燃焼室（６ａ）内に燃料を直接噴射するインジェクタ（７）を備え、前記燃焼室内にタンブル流動（ＦＡ）が生成されるように構成された直噴式内燃機関において、前記インジェクタが装着された気筒の吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間（ＣＡ３ＤＩ）内において、３回に分割して前記インジェクタ（７）による燃料の噴射を実行する第１噴射形態と、前記吸気行程の前半において、前記インジェクタ（７）による燃料の噴射を実行する第２噴射形態とによる燃料噴射が実行可能であり、前記機関の暖機完了前は、前記機関の回転数（ＮＥ）が所定回転数（ＮＥ２）より低くかつ前記機関の負荷（ＬＤ）が第１所定負荷（ＬＤ２）以上である第１低回転高負荷運転領域（Ｒ３）において前記第１噴射形態による燃料噴射が実行され、前記機関の暖機完了後は前記機関の回転数（ＮＥ）が前記所定回転数（ＮＥ２）以上である高回転運転領域において、前記第２噴射形態による燃料噴射が実行されるとともに、前記機関の回転数（ＮＥ）が前記所定回転数（ＮＥ２）より低くかつ前記機関の負荷（ＬＤ）が前記第１所定負荷（ＬＤ２）より高い第２所定負荷（ＬＤ４）以上である第２低回転高負荷運転領域（Ｒ１３）において、３回に分割して前記インジェクタ（７）による燃料噴射が実行されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、機関の暖機完了前は、機関回転数が所定回転数より低くかつ機関負荷が第１所定負荷以上である第１低回転高負荷運転領域において、第１噴射形態による燃料噴射、すなわち吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間内において、３回に分割して燃料の噴射が実行される。暖機完了前は第１低回転高負荷運転領域において、ピストン冠面への燃料付着がすす発生の主要因となるので、第１噴射形態を採用することによってピストン冠面への燃料付着量を低減し、すすの発生を効果的に抑制ができるとともに、３分割噴射を行うことにより、燃料と空気の混合状態が均質化して燃焼安定性を高めることができる。また暖機完了後は、機関回転数が所定回転数以上である高回転運転領域において、第２噴射形態による燃料噴射、すなわち吸気行程前半において燃料噴射が実行されるとともに、機関回転数が所定回転数より低くかつ機関負荷が第１所定負荷より高い第２所定負荷以上である第２低回転高負荷運転領域において、３回に分割して燃料噴射が実行される。暖機完了後の高回転運転領域においては、強度（流速）が高まるタンブル流動によるインジェクタ取り付け部近傍への燃料付着がすす発生の主要因となるので、第２噴射形態を採用することによってインジェクタ取り付け部近傍への燃料付着量を低減し、すすの発生を効果的に抑制することができる。その結果、暖機完了前の第１低回転高負荷運転領域、及び暖機完了後の高回転運転領域の双方において排気中に含まれるすす量を効果的に低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直噴式内燃機関において、前記第１噴射形態における前記インジェクタ（７）に供給される燃料の圧力（ＰＦ１１）は、前記第２噴射形態における前記燃料の圧力（ＰＦ１２）より低いことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第１噴射形態における燃料圧力は、第２噴射形態における燃料圧力より低く設定されるので、噴射された燃料のペネトレーションを効果的に低下させるとともに、３分割噴射を実行可能なエンジン運転領域を低負荷側へ拡大することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の直噴式内燃機関において、前記第２噴射形態における燃料噴射回数（ＮＩＮＪ）は１回であることを特徴とする。
この構成によれば、第２噴射形態における燃料噴射回数は１回とされる。これにより、タンブル流動が生成される前に確実に燃料噴射を完了し、インジェクタ取り付け部近傍への燃料付着量を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる直噴式内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す内燃機関の１つの気筒の構成を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す内燃機関の制御を行う制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における各気筒における１燃焼サイクル中の燃料噴射回数（ＮＩＮＪ）がどのように設定されるかを説明するための図である。
【図５】燃料噴射時期を説明するための図である。
【図６】３分割燃料噴射を実行することによるすす量低減効果を説明するための図である。
【図７】インジェクタの開弁時間である燃料噴射時間（ＴＩ）と、噴射された燃料の最大到達距離（ＤＳＴＭＡＸ）との関係を示す図である。
【図８】燃料圧力（ＰＦ）と、噴射された燃料の初速（ＶＩＮＩ）及び粒径（ＤＦ）との関係を示す図である。
【図９】燃料圧力（ＰＦ）を高めて燃料噴射終了時期（ＣＡＩＥ）を進角させることによるすす量（ＰＭ）低減効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる直噴式内燃機関の構成を模式的に示す図であり、図２は図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）１の１つの気筒の構成を模式的に示す図である。エンジン１は、４つの気筒６を有し、気筒６の燃焼室６ａ内に燃料を直接噴射する直噴式エンジンであり、各気筒６にはインジェクタ７、点火プラグ８、吸気弁２１、排気弁２２、及びピストン２３が設けられている。インジェクタ７は、燃焼室１ａ内の吸気弁２１の近傍において、斜め下方に向けて燃料を噴射するように配置されている。
【００１７】
エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、及びターボチャージャ（過給機）１２を備えている。吸気通路２は、サージタンク４に接続され、サージタンク４は吸気マニホールド５を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。吸気通路２には、加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３及びスロットル弁１３が設けられ、スロットル弁１３は、スロットルアクチュエータ１３ａによって駆動可能に構成されている。サージタンク４には、吸気圧ＰＢを検出する吸気圧センサ３１が設けられ、吸気通路２には吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ３２が設けられている。
【００１８】
ターボチャージャ１２は、排気通路１０に設けられ、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービン１２１と、シャフト１２２を介してタービン１２１に連結されたコンプレッサ１２３とを備えている。コンプレッサ１２３は、吸気通路２に設けられ、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。
【００１９】
エンジン１の各気筒６の燃焼室は排気マニホールド９を介して排気通路１０に接続されている。排気通路１０には、タービン１２１をバイパスするバイパス通路１１が接続されており、バイパス通路１１には、バイパス通路１１を通過する排気の流量を制御するウエストゲート弁（以下「ＷＧ弁」という）１４が設けられている。
【００２０】
エンジン１は、吸気ポート５ａ及び吸気弁２１を介して燃焼室６ａ内に流入する吸気によって燃焼室６ａ内にタンブル流動ＦＡが生成されるように構成されている。ターボチャージャ１２による過給を行う運転状態では、タンブル流動ＦＡの強度（流速）が増加する。
【００２１】
図３は、エンジン１の制御を行う制御系の構成を示すブロック図であり、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０には、上述した吸気圧センサ３１及び吸入空気流量センサ３２の他、エンジン１のクランク軸の回転角度（クランク角）ＣＡを検出するクランク角センサ３３、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３４、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３５、空燃比センサ３６、及び図示しない他のセンサが接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ３０に供給される。ＥＣＵ３０の出力側には、インジェクタ７、点火プラグ８、スロットルアクチュエータ１３ａ、及びＷＧ弁１４が接続されている。クランク角センサ３３の検出出力に基づいて、燃料噴射時期、点火時期などの各種タイミング制御が行われるとともに、エンジン回転数ＮＥが算出される。
【００２２】
ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態（主としてエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤ）に応じて、インジェクタ７による燃料噴射制御、点火プラグ８による点火制御、ＷＧ弁１４によるタービン駆動制御、スロットル弁１３による吸入空気量制御を行う。要求トルクＴＲＱＤは、主としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出され、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど増加するように算出される。
【００２３】
インジェクタ７による燃料噴射量ＱＩＮＪは、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて算出される基本燃料量を、空燃比センサ３６により検出される空燃比ＡＦに応じた空燃比補正係数ＫＡＦによって補正することによって制御される。空燃比補正係数ＫＡＦは、検出される空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致するように算出される。
【００２４】
図４は、本実施形態において各気筒の１燃焼サイクル中の燃料噴射回数ＮＩＮＪがどのように設定されるかを説明するための図であり、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷パラメータＬＤによって定義されるエンジン運転領域が示されている。図４（ａ）は、エンジン１の暖機が完了する前のエンジン冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＨ（例えば６０℃度）より低いエンジン運転状態に対応し、図４（ｂ）は、エンジン１の暖機完了後（ＴＷ≧７５℃）のエンジン運転状態に対応する。エンジン負荷パラメータＬＤとしては、例えば吸入空気流量ＧＡＩＲまたは吸気圧ＰＢが使用される。
【００２５】
エンジン１の温度が低いときには、領域Ｒ３において燃料噴射回数ＮＩＮＪが「３」に設定され、領域Ｒ２において燃料噴射回数ＮＩＮＪが「２」に設定され、領域Ｒ１において燃料噴射回数ＮＩＮＪが「１」に設定される。図４（ａ）に示される領域Ｒ３は、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数に相当する第１回転数ＮＥ１以上で第２回転数ＮＥ２より低い範囲にあり、かつエンジン負荷パラメータＬＤが第２境界負荷ＬＤ２以上で最大負荷ＬＤＭＡＸ以下の範囲にある低回転高負荷領域である。領域Ｒ２は、エンジン回転数ＮＥが第１回転数ＮＥ１以上で第２回転数ＮＥ２より低い範囲にあり、かつエンジン負荷パラメータＬＤが第１境界負荷ＬＤ１以上で第２境界負荷ＬＤ２より小さい範囲にある低回転中負荷領域と、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上で第３回転数ＮＥ３以下の範囲にあり、かつエンジン負荷パラメータＬＤが第１境界負荷ＬＤ１以上で最大負荷ＬＤＭＡＸ以下の範囲にある中回転中高負荷領域とで構成される。領域Ｒ１は、領域Ｒ２及びＲ３以外の低負荷領域及び高回転領域で構成される。図４に示すＮＥＭＡＸは最大回転数であり、第２回転数ＮＥ２は、例えば最大回転数ＮＥＭＡＸのほぼ１／２の回転数に設定される。また第２境界負荷ＬＤ２は、３分割噴射が実行可能な最小負荷に設定される。
【００２６】
エンジン１の暖機完了後は、図４（ｂ）に示される領域Ｒ１３、Ｒ１２、及びＲ１１において、燃料噴射回数ＮＩＮＪがそれぞれ「３」、「２」、及び「１」に設定される。領域Ｒ１３は、エンジン回転数ＮＥが第１回転数ＮＥ１以上で第２回転数ＮＥ２より低い範囲にあり、かつエンジン負荷パラメータＬＤが第４境界負荷ＬＤ４以上で最大負荷ＬＤＭＡＸ以下の範囲にある低回転高負荷領域である。領域Ｒ１２は、エンジン回転数ＮＥが第１回転数ＮＥ１以上で第２回転数ＮＥ２より低い範囲にあり、かつエンジン負荷パラメータＬＤが第３境界負荷ＬＤ３以上で第４境界負荷ＬＤ４より小さい範囲にある中回転中負荷領域である。なお、第３及び第４境界負荷ＬＤ３，ＬＤ４は、第４回転数ＮＥ４から第５回転数ＮＥ５までの範囲で徐々に増加するように設定される。領域Ｒ１１は、領域Ｒ１２及びＲ１３以外の低負荷領域及び高回転領域で構成される。
なお、各境界負荷ＬＤ１〜ＬＤ４は、ＬＤ１＜ＬＤ３，ＬＤ２＜ＬＤ４なる関係を満たすように設定される。
【００２７】
本実施形態では、エンジン１の低温時（暖機完了前）は、低回転高負荷運転領域Ｒ３において、第１噴射形態による燃料噴射を実行する。すわなち、図５（ａ）に示すように、タンブル流動が生成された後の吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間ＣＡ３ＤＩ内において、必要な燃料噴射量ＱＩＮＪを３等分して、３回の燃料噴射（３分割噴射）ＩＮＪ１，ＩＮＪ２，ＩＮＪ３を実行する。所定角度期間ＣＡ３ＤＩは、例えば３分割された燃料噴射の実行角度間隔ＤＣＡを、実行可能な最小の角度に設定した場合において、実行角度間隔ＤＣＡの２倍の角度期間であり、例えばＡＴＤＣ１３０〜２３０度の角度期間に設定される。
【００２８】
吸気行程終了下死点近傍では、すでにタンブル流動が生成されているが、３分割燃料噴射を行うことによって１回の燃料噴射時間が短縮され、噴射された燃料のペネトレーションが低下し（最大到達距離が減少し）、かつピストン２３がインジェクタ７から最も遠い位置に存在することから、ピストン２３の冠面への燃料付着量を低減して、排気中のすす量を低減することができる。また、吸気行程終了下死点近傍において、１回の噴射で必要な燃料噴射量の全てを噴射すると、燃焼室内の空燃比分布の均質性が低下するが、３分割噴射を行うことで良好な均質性を得ることができる。なお、図５に示す「ＡＴＤＣ」は、「吸気行程開始上死点後」を意味する。
【００２９】
またエンジン１の暖機完了後は、図４（ｂ）に示す領域Ｒ１１のうち、第２回転数ＮＥ２以上の高回転領域においては、第２噴射形態による燃料噴射を実行する。すなわち、図５（ｂ）に示すように、タンブル流動が生成される前の吸気行程前半において、必要な燃料噴射量ＱＩＮＪを１回の燃料噴射ＩＮＪで噴射する単一噴射を実行する。燃料噴射をタンブル流動が生成される前に確実に完了させるためには、燃料が噴射されたときの初速を高めることが有効である。そこで、本実施形態では、第２噴射形態では、インジェクタ７に供給される燃料の圧力（燃圧）ＰＦを比較的高く（例えば２０ＭＰａ程度）設定する一方、第１噴射形態における燃圧ＰＦは、第２噴射形態における燃圧ＰＦの１／４程度に設定するようにしている。燃圧ＰＦを低くすることによって、噴射された燃料のペネトレーションを効果的に低下させるとともに、３分割噴射を実行可能なエンジン運転領域を低負荷側へ拡大することが可能となる。インジェクタ７の開弁時間である燃料噴射時間は、インジェクタ７の仕様によって決まる最小開弁時間より短くすることができないため、燃圧ＰＦが高いと１回の噴射で噴射される燃料量が大きくなって３分割噴射を実行できなくなる（３分割噴射を実行すると燃料噴射量が過大となる）からである。
【００３０】
暖機が完了してエンジン１の温度が上昇すると、ピストン冠面に付着した燃料に起因するすすの発生量は減少し、燃焼室６ａ内に発生するタンブル流動ＦＡの上昇気流によって噴射された燃料の一部がインジェクタ７の近傍に戻されて付着し、この付着燃料に起因してすすの発生量が増加することが確認されている。そこで、本実施形態では、タンブル流動の流速が高くなるエンジン１の高回転運転状態においては、タンブル流動が生成される前の吸気行程前半において単一噴射を実行することによって、すす量ＰＭを低減している。
【００３１】
図６は、３分割燃料噴射を実行することによるすす量低減効果を説明するための図であり、同図に示す「○」は、単一噴射を実行した場合のデータを示し、「■」は、上記３分割噴射を実行した場合のデータを示す。図６の縦軸のＰＭは排気中のすす量を示し、すす量ＰＭはエンジン１により駆動される車両が一定距離を走行したときに排出されるすす量として定義される。また横軸のＣＡＩ1stは、単一噴射の場合のその１回の燃料噴射実行時期を示し、３分割噴射の場合は第１噴射ＩＮＪ１の実行時期を示す。横軸の角度は吸気行程開始上死点後の角度である。なお、図６に示す３分割噴射に関するデータは、第１噴射ＩＮＪ１を第１噴射時期ＣＡＩ1stに実行し、第２噴射ＩＮＪ２を第１噴射時期ＣＡＩ1stの４０度後に実行し、第３噴射ＩＮＪ３を第２噴射ＩＮＪ２の実行時期の４０度後に実行して得られたものである。
図６から、吸気行程では燃料噴射時期を遅角するほどすす量ＰＭが減少し、かつ単一噴射より３分割噴射の方がすす量ＰＭが少ないことが確認できる。
【００３２】
図７は、インジェクタ７の開弁時間である燃料噴射時間ＴＩと、噴射された燃料の最大到達距離ＤＳＴＭＡＸとの関係を示す図であり、細い実線Ｌ１、破線Ｌ２、及び太い実線Ｌ３は、それぞれ燃圧ＰＦが第１燃圧ＰＦ１、第２燃圧ＰＦ２、及び第３燃圧ＰＦ３である場合に対応する。各燃圧は、下記式（１）の関係を満たし、第２燃圧ＰＦ２は、第１燃圧ＰＦ１の３倍程度であり、第３燃圧ＰＦ３は第１燃圧ＰＦ１の５倍程度である。
ＰＦ１＜ＰＦ２＜ＰＦ３            （１）
【００３３】
図７に示されるように、燃圧ＰＦが変化しても最大到達距離ＤＳＴＭＡＸはほとんど変化せず、燃料噴射時間ＴＩが減少するほど最大到達距離ＤＳＴＭＡＸが減少する。このことから、エンジン１の暖機完了前において３分割噴射を実行し、１回の燃料噴射時間を短縮することで、噴射された燃料の最大到達距離ＤＳＴＭＡＸ（ペネトレーション）が短縮され、ピストン冠面への燃料付着量を低減できることが確認できる。
【００３４】
図８（ａ）は、燃圧ＰＦと、噴射された燃料の初速ＶＩＮＩとの関係を示し、図８（ｂ）は、燃圧ＰＦと、噴射された燃料の粒径ＤＦとの関係を示す。この図に示す燃圧ＰＦ１２は、燃圧ＰＦ１１の２．５倍程度に相当し、図７に示す第３燃圧ＰＦ３と等しい。
【００３５】
図８（ａ）から燃圧ＰＦが高くなるほど初速ＶＩＮＩが増加することが確認できる。同図に示す初速ＶＩＮＩ２は、初速ＶＩＮＩ１の１．２倍程度である。図８（ｂ）から燃圧ＰＦが高くなるほど粒径ＤＦが減少することが確認できる。粒径ＤＦ２は粒径ＤＦ１の０．７倍程度である。
【００３６】
以上のように本実施形態では、エンジン１の暖機完了前は、燃圧ＰＦを比較的低い燃圧ＰＦ１１に設定して、タンブル流動ＦＡが生成された後の吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間ＣＡ３ＤＩにおいて３分割噴射（第１噴射形態による燃料噴射）を実行し、ピストン冠面への燃料付着を抑制して排気中のすす量ＰＭを低減する。
【００３７】
またエンジン１の暖機完了後の高回転運転状態では、燃圧ＰＦを比較的高い燃圧ＰＦ１２に設定して、タンブル流動ＦＡが生成される前の吸気行程前半において単一噴射（第２噴射形態による燃料噴射）を実行し、インジェクタ７の取り付け位置近傍への燃料付着を抑制して排気中のすす量ＰＭを低減する。燃圧ＰＦを高めることによって、噴射された燃料の初速ＶＩＮＩが増加し、燃料噴射時間を短縮できるので、タンブル流動ＦＡが生成される前に確実に燃料噴射を完了できる。燃圧ＰＦを高めると最大到達距離ＤＳＴＭＡＸはほとんど増加せずに粒径ＤＦは減少し、かつ暖機完了後はピストンの温度も上昇しているため、ピストン冠面への付着燃料に起因するすすの発生量は、インジェクタ７の取り付け位置近傍への燃料付着に起因するすす発生量に比べて無視できる程度となる。
【００３８】
図９は、暖機完了後の高回転状態において、燃圧ＰＦを高めて燃料噴射終了時期を進角させることによるすす量ＰＭの低減効果を示す図である。燃圧ＰＦを図８に示すＰＦ１１に設定し、燃料噴射終了時期ＣＡＩＥをＣＡＩＥ１（ＡＴＤＣ１１３度）に設定した場合のすす量がＰＭ１であり、燃圧ＰＦを図８に示すＰＦ１２に設定し、燃料噴射終了時期ＣＡＩＥをＣＡＩＥ２（ＡＴＤＣ９０度）に設定した場合のすす量がＰＭ２である。すす量ＰＭ２はすす量ＰＭ１に比べて４５％程度小さい値となり、すす量ＰＭの低減効果が得られる。
【００３９】
以上のように本実施形態では、エンジン１の暖機完了前は第１噴射形態による燃料噴射が実行され、タンブル流動ＦＡが生成された後にインジェクタ７による燃料の噴射が完了し、暖機完了後は第２噴射形態による燃料噴射が実行され、タンブル流動ＦＡが生成される前にインジェクタ７による燃料の噴射が完了する。暖機完了前は、ピストン冠面への燃料付着がすす発生の主要因となるので、第１噴射形態を採用することによってピストン冠面への燃料付着量を低減し、すすの発生を効果的に抑制ができる。また暖機完了後は、タンブル流動によるインジェクタ７の取り付け部近傍への燃料付着がすす発生の主要因となるので、第２噴射形態を採用することによってインジェクタ取り付け部近傍への燃料付着量を低減し、すすの発生を効果的に抑制することができる。その結果、暖機完了前及び暖機完了後の双方において排気中に含まれるすす量を効果的に低減することができる。
【００４０】
より具体的には、暖機完了後であってかつエンジン回転数ＮＥが、図４に示す第２回転数ＮＥ２以上である高回転運転状態で第２噴射形態が採用される。エンジン回転数ＮＥが上昇するとタンブル流動の強度が高まるので、第２噴射形態を採用することによって、良好なすす量低減効果を得ることができる。
【００４１】
また第１噴射形態による燃料噴射は、吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間ＣＡ３ＤＩ内において、すなわち、ピストン２３がインジェクタ７から最も離れる時期を中心とした期間内における３分割燃料噴射とされる。分割噴射とすることで、噴射された燃料のペネトレーションが低下し（最大到達距離が減少し）、さらに吸気行程終了下死点を中心とした所定角度期間ＣＡ３ＤＩ内で噴射を実行することによって、ピストン冠面への燃料付着量を抑制し、良好なすす量低減効果が得られる。また、３分割噴射を行うことにより、燃料と空気の混合状態が均質化して燃焼安定性を高めることができる。
【００４２】
また、第１噴射形態における燃圧ＰＦは、第２噴射形態における燃圧ＰＦより低く設定されるので、噴射された燃料のペネトレーションを効果的に低下させるとともに、３分割噴射を実行可能なエンジン運転領域を拡大することができる。
【００４３】
また、第２噴射形態における燃料噴射回数ＮＩＮＪは１回とされる。これにより、タンブル流動が生成される前に確実に燃料噴射を完了し、インジェクタ取り付け部近傍への燃料付着量を効果的に低減することができる。
【００４４】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１には４気筒のエンジン１を示したが、本発明は気筒数に関わらず適用可能である。また、過給機を備えるエンジンではタンブル流動ＦＡの強度が高くなるので、本発明は過給機付きエンジンに適用すると顕著な効果が得られるが、比較的高い強度のタンブル流動が生成されるように構成された過給機無しのエンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  内燃機関
６ａ  燃焼室
７  インジェクタ
３０  電子制御ユニット
３３  クランク角センサ
３５  エンジン冷却水温センサ
【図１】
0006397437.tif 000002
【図２】
0006397437.tif 000003
【図３】
0006397437.tif 000004
【図４】
0006397437.tif 000005
【図５】
0006397437.tif 000006
【図６】
0006397437.tif 000007
【図７】
0006397437.tif 000008
【図８】
0006397437.tif 000009
【図９】
0006397437.tif 000010