(57)【要約】【課題】吸気ポート壁面及び吸気弁のステム部への燃料付着を抑制する。【解決手段】内燃機関の吸気通路には、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、吸気通路の燃料噴射弁より吸気の上流側に配置される気流制御弁とを設置する。気流制御弁は、少なくとも一面において吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、複数の弁それぞれが対応する燃料噴射領域と重なるように設置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記複数方向は、前記吸気弁のステムを中心に分割される領域に、前記ステムを避ける角度で設定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】
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
前記内燃機関の要求燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射量に応じて、前記気流制御弁の角度を算出する気流制御弁角度算出手段と、
前記角度に応じて前記気流制御弁の角度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段を、更に備え、
前記気流制御弁角度算出手段は、前記燃料噴射量と前記水温とに応じて、前記気流制御弁の角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段と、
前記水温に応じて、前記気流制御弁の角度を算出する気流制御弁角度算出手段と、
前記角度に応じて前記気流制御弁の角度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記複数方向は、前記吸気弁のステムを中心に分割される領域に、前記ステムを避ける角度で設定されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の現在の燃焼状態が、所定のリーン限界付近の状態であるか否かを判別するリーン判別手段と、
前記リーン限界付近の状態であると判別された場合に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が１方向となるように制御する燃料噴射制御手段と、を更に備え、
前記気流制御弁角度算出手段は、
前記リーン限界付近の状態であると判別された場合に、前記燃料が噴射される前記１方向の燃料噴射領域に対応する弁を、吸気下流方向に投影させた投影面の面積が、前記燃料噴射が停止された燃料噴射領域に対応する弁を、吸気下流方向に投影させた投影面の面積よりも大きくなるように、前記複数の弁それぞれの角度を算出することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関及び内燃機関の制御装置に関する。更に具体的には、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、メインポートとサブポートとに分割された吸気ポートを有する内燃機関が開示されている。この吸気ポートは、サイアミーズ型に形成されており、サイアミーズ型のメインポートとその左右両側に配置されたサブポートとで構成されている。吸気ポートは、左右一対の吸気弁を介して内燃機関の燃焼室に連通している。この内燃機関には、メインポートに沿って、左右一対の吸気弁に向けて２方向に燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられ、燃料噴射弁の噴射孔より上流にはメインポートを開閉する弁が設置されている。
【０００３】
この特許文献１の技術では、内燃機関の運転領域に応じて弁が制御される。例えば、内燃機関の低負荷領域においては、メインポート上流の弁を閉弁する制御が実行される。メインポート上流で弁が閉弁されると、噴射された燃料はメインポートから直接的に気筒内に流入する。一方、吸入空気は、サブポートのみを介して気筒内に導入され、気筒内に生じるダンブル流が強化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０７−３８６６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０６７３７号公報
【特許文献３】特開２００１−１５９３２２号公報
【特許文献４】特開２００３−２９３８２７号公報
【特許文献５】特開平０８−３２６５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、吸気ポートを、燃料付着が抑制される構造としているが、メインポート隔壁への燃料付着の抑制は十分ではない。また吸気ポート中央の領域から燃料を噴射する構成となっているため、吸気弁のステム部への燃料付着量は却って増加することも考えられる。隔壁や吸気弁のステム部への燃料付着は、空燃比の変動の原因となり得るため好ましいものではない。
【０００６】
従って、この発明は、上記課題を解決することを目的とし、吸気ポート壁面及び吸気弁のステム部への燃料付着を抑制することができるよう改良した内燃機関及び内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
を備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記複数方向は、前記吸気弁のステムを中心に分割される領域に、前記ステムを避ける角度に設定される。
【０００９】
第３の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
前記内燃機関の要求燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射量に応じて、前記気流制御弁の角度を算出する気流制御弁角度算出手段と、
前記角度に応じて前記気流制御弁の角度を制御する制御手段と、
を備える。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段を、更に備え、
前記気流制御弁角度算出手段は、前記燃料噴射量と前記水温とに応じて、前記気流制御弁の角度を算出する。
【００１１】
第５の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に配置され、１つの吸気弁に対して、異なる複数方向の燃料噴射領域に燃料を噴射するように設けられた１又は２以上の燃料噴射弁と、
前記吸気通路の前記燃料噴射弁より吸気の上流側に、少なくとも一面において前記吸気通路の壁面と空間を空けて配置され、前記複数方向の燃料噴射領域それぞれに対応するように回転可能に設置された複数の弁であって、かつ、前記複数の弁のそれぞれは、吸気の下流方向に投影された場合に、少なくともその回転の中心が、前記複数の弁それぞれが対応する前記燃料噴射領域と重なるように設置された気流制御弁と、
前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段と、
前記水温に応じて、前記気流制御弁の角度を算出する気流制御弁角度算出手段と、
前記角度に応じて前記気流制御弁の角度を制御する制御手段と、
を備える。
【００１２】
第６の発明は、第３から第５のいずれかの発明において、前記複数方向は、前記吸気弁のステムを中心に分割される領域に、前記ステムを避ける角度に設定される。
【００１３】
第７の発明は、第３から第６のいずれかの発明において、
内燃機関の現在の燃焼状態が、所定のリーン限界付近の状態であるか否かを判別するリーン判別手段と、
前記リーン限界付近の状態であると判別された場合に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が１方向となるように制御する燃料噴射制御手段と、を更に備え、
前記気流制御弁角度算出手段は、
前記リーン限界付近の状態であると判別された場合に、前記燃料が噴射される前記１方向の燃料噴射領域に対応する弁を、吸気下流方向に投影させた投影面の面積が、前記燃料噴射が停止された燃料噴射領域に対応する弁を、吸気下流方向に投影させた投影面の面積よりも大きくなるように、前記複数の弁それぞれの角度を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、異なる複数方向の燃料噴射領域それぞれの上流側に、吸気通路壁面と空間を空けて回転可能に配置された複数の弁が配置されている。これにより、燃料噴射領域上流側で吸入空気の流れを阻むことができ、必要な場合に燃料噴射領域に負圧を発生させることができる。また、このとき吸入空気を、弁と吸気通路との間の空間から集中的に流すことができる。これにより噴射された燃料の気化を促進すると共に、吸気通路壁面近傍の吸入空気の流れを早めることができ、吸気通路や吸気弁ステム部への燃料付着を抑制することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、燃料噴射方向が、ステム部を中心に分割される領域にステム部を避けるように設定される。これにより、より効果的にステム部への燃料付着を抑制することができ、空燃比制御の精度を向上させることができる。
【００１６】
ところで、燃料が実際に噴射される範囲の広さは燃料噴射量に応じて変化する。従って、燃料噴射量に対して、最適な範囲で負圧を生じさせると共に、気流制御弁による抵抗が最小となるようにすることが望まれる。この点、第３の発明によれば、燃料噴射量に応じて気流制御弁の角度を決定することができるため、吸気通路の吸気流通方向に気流制御弁を投影した場合の投影面積の大きさを変化させることができ、適正な範囲に負圧を生じさせると共に、気流制御弁による抵抗を必要最小限の適正な範囲に抑えることができる。
【００１７】
また、内燃機関の冷却水の温度が低温である場合、燃料の付着量は多くなりやすい。従って、冷却水が低温である場合にはより大きな負圧を生じさせ、燃料の気化を促進することが望まれる。この点、第４又は第５の発明によれば、水温に応じて気流制御弁の角度を決定することができるため、燃料噴射領域に対する投影面積の大きさを変化させることができ、内燃機関の低温時、適正な広い範囲で負圧を生じるよう制御することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、燃料噴射方向が、ステム部を中心に分割される領域にステム部を避けるように設定される。これにより、より効果的にステム部への燃料付着を抑制することができ、空燃比制御の精度を向上させることができる。
【００１９】
第７の発明によれば、内燃機関の燃焼状態がリーン限界状態であると判断された場合に、燃料噴射方向を１方向に絞り、他の方向の燃料噴射を停止することができる。また、このとき、燃料が噴射される燃料噴射領域に対する弁の、吸気下流方向への投影面の面積が、燃料噴射が停止される領域に対応する弁の、吸気下流方向への投影面の面積より大きくなるように制御される。これにより、燃料が噴射される領域に大きな負圧を生じさせることができると共に、燃料噴射が行なわれない領域に吸気の流れを集中させることができる。これにより燃料の気化を促進しつつ、気筒内に強いスワール流を発生させることができ、リーン限界付近での燃焼の安定化を図り、リーン限界領域を拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１のシステムの全体構成を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１の他の例のシステム構成を説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施の形態２における水温と気流制御弁の開度との関係について説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態２における要求噴射量と気流制御弁の開度との関係について説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態３の制御実行時の気流制御弁の状態について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図１のシステムは内燃機関２を備えている。内燃機関２の燃焼室４には点火プラグ６が設置されている。また、燃焼室４を構成するシリンダヘッド８には、吸気ポート１０及び排気ポート１２が形成され、それぞれ燃焼室４に連通している。吸気ポート１０は吸気マニホールド（図示せず）に連通し、吸気ポート１０及び吸気マニホールドにより内燃機関２の吸気通路が構成される。吸気ポート１０、排気ポート１２の燃焼室４との連結部にはそれぞれ、吸気弁１４、排気弁１６が設置されている。
【００２３】
吸気ポート１０には、吸気ポート１０内に燃料を噴射するためのインジェクタ１８（燃料噴射弁）が設けられている。尚、この実施の形態１のシステムでは、後述するように１つの吸気弁１４ごとに、２つずつのインジェクタが設置される。吸気ポート１０の、インジェクタ１８設置位置より吸気の上流側には、気流制御弁２０が設置されている。
【００２４】
図２は、実施の形態１のシステムの吸気ポート１０の、インジェクタ１８設置部付近の構成を説明するための模式図であり、図２の（ａ）は、図１のA-A部の断面であり、図２の（ｂ）は、図２（ａ）のB-B部の断面を表している。図２に示されるように、吸気ポート１０の中心軸１０ａ（即ち、吸気ポート１０内の平均的な空気の流通方向）に対して、ほぼ対称に２つのインジェクタ１８ａ、１８ｂが設置されている。インジェクタ１８ａ、１８ｂは、それぞれ吸気弁１４のステム部１４ａを中心に分割される燃料噴射領域Ｃ内に、このステム部１４ａを避ける角度で燃料が噴射されるように、その燃料噴射方向が設定されている。
【００２５】
気流制御弁２０は、２つの弁２２ａ、２２ｂを有している。弁２２ａ、２２ｂそれぞれは、回転軸２４ａ、２４ｂを中心に回転可能な状態で吸気ポート１０に設置されている。弁２２ａ、２２ｂの回転角度は、それぞれ独立して制御される。弁２２ａ、２２ｂそれぞれは、長手方向の吸気ポート１０に近い側の一面において、弁２２ａ、２２ｂの回転により吸気ポート１０壁面との間隔が最も狭くなる場合であっても、所定の空間２６ｃ、２６ｄが確保されるように構成されている。また、弁２２ａ、２２ｂは、回転により両者が衝突することがないように、弁２２ａと弁２２ｂとの間の空間２８が確保されている。
【００２６】
図２（ａ）の断面において、弁２２ａ、２２ｂの回転軸２４ａ、２４ｂは、それぞれを吸気下流側に投影した場合に、通常の運転状態においてインジェクタ１８ａ、１８ｂそれぞれから噴射される燃料の燃料噴射領域Ｃ内に入る位置に設置されている。また、弁２２ａ、２２ｂを、吸気下流方向に投影した場合の投影面の面積（以下、これを弁２２ａ、２２ｂの「投影面積」と称することとする）は、弁２２ａ、２２ｂそれぞれの角度により変化する。弁２２ａ、２２ｂは、その投影面積が大きくなるにつれて、インジェクタ１８ａ、１８ｂの燃料噴射領域とより広く重なるように構成されている。
【００２７】
再び、図１を参照して、実施の形態１の内燃機関２の制御系には、制御装置３０が備えられる。制御装置３０は、内燃機関２のシステム全体を総合制御する制御装置である。制御装置３０の出力側には弁２２ａ、２２ｂやインジェクタ１８ａ、１８ｂのアクチュエータの他、各種アクチュエータが接続され、入力側には水温センサやクランク角センサ等、各種センサが接続される。制御装置３０は、センサ信号を受けて内燃機関２の運転に必要な種々の情報を検出すると共に、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを操作する。なお、制御装置３０に接続されるアクチュエータやセンサは多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００２８】
この実施の形態１において、制御装置３０が実行する制御には、燃料噴射弁からの燃料噴射量の制御や、気流制御弁２０の弁２２ａ、２２ｂの角度の制御が含まれている。制御装置３０は、弁２２ａ、２２ｂの角度を制御することで、投影面積、即ち、吸気ポート１０の、気流制御弁２０の設置位置における吸入空気の通過断面積を変化させることができる。
【００２９】
具体的に、例えば、弁２２ａ、２２ｂの角度が、投影面積が比較的大きな状態となるように制御されているとき、インジェクタ１８ａ、１８ｂの各燃料噴射領域上流側がより広い範囲で覆われている状態となる。つまり、吸気ポート１０内を流通する吸入空気の流れは、インジェクタ１８ａ、１８ｂのすぐ上流で、弁２２ａ、２２ｂによって、より大きな面積で阻まれることとなる。このため吸入空気は、弁２２ａ、２２ｂにより閉じられていない空間２６ｃ、２６ｄ及び２８ａのみから強い勢いで押し出される。
【００３０】
その結果、弁２２ａ、２２ｂの吸気下流側の領域、即ちインジェクタ１８ａ、１８ｂの燃料噴射領域Ｃを含む領域に、空気が流入しない負圧の領域Ｄが発生する。これにより噴射された燃料の気化（微粒化）を促進することができる。またこのとき吸気ポート１０の壁面近傍には、弁２２ａ、２２ｂに阻まれた吸入空気が集中し、強い勢いで流通する。従って、弁２２ａ、２２ｂの投影面積を大きくすることで、吸気ポート１０壁面や、吸気弁１４のステム部１４ａへの噴射燃料の壁面への付着を、効果的に抑制することができる。
【００３１】
以上のように、実施の形態１によれば、制御装置３０により、弁２２ａ、２２ｂの角度を制御することで、投影面積を変化させることができる。これにより、運転条件等により、吸気ポート１０壁面は吸気弁１４のステム部１４ａへの燃料付着を抑制する必要がある環境下では、弁２２ａ、２２ｂの投影面積が大きくなるようその角度を制御して、燃料噴射領域に負圧して燃料の気化を促進すると共に、吸気ポート１０壁面近傍に吸入空気の流通を集中させることで、より効果的に吸気ポートやステム部１４ａへの燃料付着量を低減することができる。
【００３２】
一方、燃料付着量が少ないと予想される場合など、インジェクタ１８ａ、１８ｂの燃料噴射領域に負圧を形成する必要がないような場合には、投影面積が小さくなるように弁２２ａ、２２ｂの角度を制御することで、弁２２ａ、２２ｂにより生じる抵抗を小さく抑えることができる。
【００３３】
なお、実施の形態１では、２つのインジェクタ１８ａ、１８ｂを吸気ポート１０の中心軸１０ａに対しほぼ対称に設置する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。この発明においては、例えば、２方向に燃料を噴射可能な１つのインジェクタを用いたものであってもよい。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態１の他のシステム例について説明するための図である。図３は、２方向に燃料を噴射可能な１のインジェクタ４０を用いた場合のシステム例を表すものである。この場合にもインジェクタ４０の燃料噴射方向を、吸気弁１４のステム部１４ａを中心に分割される領域に、ステム部１４ａを避ける角度に設定する。また、弁２２ａ、２２ｂは、その回転の中心を吸気下流側に投影した場合に、回転の中心がインジェクタ４０の２方向の平均的な燃料噴射領域内に配置され、かつ、弁２２ａ、２２ｂの投影面積が大きくなるにつれて、インジェクタ４０の燃料噴射領域Ｃと重なる領域が広くなるように構成する。これにより、２つインジェクタ１８ａ、１８ｂを設置した場合と同様に、吸気ポート１０に向けて２方向に燃料を噴射するものとし、かつ、その両方向の燃料噴射領域それぞれを必要に応じて負圧状態とすることができる。
【００３５】
また、実施の形態１では、吸気ポート１０にインジェクタ１８及び気流制御弁２０を設置する場合について説明した。しかし、この発明においてインジェクタ１８及び気流制御弁２０の設置位置はこれに限るものではなく、吸気ポート１０内に燃料が噴射されるものであれば、インジェクタ１８を吸気通路の他の位置に設置するものであってもよい。また気流制御弁２０の設置位置も同様に、吸気ポート１０に限られるものではなく、吸気通路の他の位置に設置されるものであってもよい。但し、燃料噴射領域に負圧が形成されるように、インジェクタ１８の燃料噴射孔近傍に設置することが望ましい。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、実施の形態１の図１、図２において説明したシステムと同様の構成を有している。実施の形態２のシステムにおいて、制御装置３０は、内燃機関２の冷却水の水温と要求負荷に応じた弁２２ａ、２２ｂの角度の制御を実行する。
【００３７】
具体的に、冷間条件下など、内燃機関２が低温である場合、吸気ポート１０壁面やステム部１４ａへの燃料付着量は増大すると予想される。これに対し、実施の形態２のこのシステムでは、冷間条件下において弁２２ａ、２２ｂの投影面積を増大させることで、燃料噴射領域に形成される負圧を大きくし、燃料気化を促進する。
【００３８】
具体的に、制御装置３０は、内燃機関２の冷却水の水温に応じて弁２２ａ、２２の角度を制御する。図４は、この発明の実施の形態２における冷却水の水温と弁２２ａ、２２ｂの投影面積との関係を説明するための図である。図４において、横軸は冷却水の水温を表し、縦軸は投影面積を表している。
【００３９】
図４に示されるように、実施の形態２のシステムでは、冷却水温がある程度低い領域にあるとき、冷却水の水温が低い場合ほど、弁２２ａ、２２ｂはその投影面積が大きくなる角度に制御される。これにより、低温である場合ほど、燃料噴射領域に生じる負圧を増大させることができるため、低温時に燃料の気化を促進し、吸気ポート１０壁面やステム部１４ａへの燃料付着量を小さくすることができる。また、同時に、吸気ポート１０の壁面近傍を流通する空気の流速を早めることができる。従って、更に効果的に吸気ポート１０壁面やステム部１４ａへの燃料付着を抑制することができる。
【００４０】
また、要求負荷が大きく要求噴射量が多くなるほど、実際に燃料が噴射される範囲も大きくなり、要求噴射量が少なくなるほど、燃料噴射される範囲も小さくなる。これに対し、実施の形態２のシステムでは、実際の燃料噴射領域に応じて、最適な負圧領域を形成するよう制御する。
【００４１】
具体的に、制御装置は、要求噴射量に応じて弁２２ａ、２２ｂの角度を制御する。図５は、この発明の実施の形態２における要求噴射量と弁２２ａ、２２ｂの投影面積との関係を説明するための図である。図５において、横軸は要求噴射量を表し、縦軸は投影面積を表している。
【００４２】
図５に示されるように、要求噴射量が大きい場合ほど、弁２２ａ、２２ｂの角度は、投影面積が大きくなるように制御される。これにより、要求噴射量が多く、燃料噴射領域が大きくなる場合ほど、その上流側を覆う弁２２ａ、２２ｂの投影面積を大きくして負圧領域を大きくすることができる。これにより、燃料噴射領域に応じて最適な負圧領域を形成することができ、噴射された燃料をより確実に気化し、吸気ポート１０壁面やステム部１４ａへの燃料付着を抑制することができる。
【００４３】
また、要求噴射量が小さく負荷が小さい場合、燃料噴射領域は小さくなる。また、吸入空気量の減少する。従って、要求噴射量が少なく燃料噴射領域が小さくなる場合ほど、投影面積が小さくなるように弁２２ａ、２２ｂを制御する。従って、要求負荷が小さい場合には、小さな燃料噴射領域に対し負圧領域を最適な範囲とすることができると共に、吸入空気に対する弁２２ａ、２２ｂによる抵抗を必要最小限の適正な範囲に抑えることができる。
【００４４】
実施の形態２においては、上記のような冷却水温に応じた弁２２ａ、２２ｂの角度と、要求噴射量に応じた弁２２ａ、２２ｂの角度との関係を調整し、冷却水温と要求噴射量とに応じた最適な弁２２ａ、２２ｂの角度を設定する。このような冷却水温と燃料噴射量とに応じた最適な気流制御弁２０の角度は、予め実験等により求められ、制御装置３０には冷却水温と要求噴射量と、弁２２ａ、２２ｂの角度との関係を定めるマップとして記憶される。
【００４５】
制御装置３０が実行する制御では、このマップに従って気流制御弁２０の角度が設定される。この制御においては、まず、内燃機関２に設置された水温センサ（図示せず）の出力に応じて、内燃機関２の冷却水の水温が検出される。また、要求噴射量が算出される。具体的には、まず、アクセル開度、補機類等、ＡＢＳ等を調整して要求負荷が算出され、この要求負荷に応じて制御装置３０に記憶された演算式等に従って、要求噴射量が算出される。
【００４６】
その後、弁２２ａ、２２ｂの角度が算出される。弁２２ａ、２２ｂの角度は、制御装置３０に記憶されたマップに従って、水温と要求噴射量とに応じて算出される。弁２２ａ、２２ｂは、このように設定された角度に基づく制御装置３０からの制御信号により、気流制御弁２０のアクチュエータが駆動することで制御される。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態２においては、水温と要求噴射量とに応じて弁２２ａ、２２ｂの開度を制御することができる。これにより、そのときの状態に応じた最適な範囲で負圧の領域を形成することができる。
【００４８】
なお、実施の形態２のシステムにおいても、実施の形態１の場合と同様に、インジェクタ１８ａ、１８ｂに替えて、２方向に燃料を噴射する１のインジェクタを適用することができる。また、実施の形態１と同様に、インジェクタ１８と気流制御弁２０の設置位置は、吸気ポート１０に限らず、吸気通路の他の位置であってもよい。
【００４９】
また、この実施の形態２では、水温と要求噴射量とをパラメータとして弁２２ａ、２２ｂの開度を決定する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、水温及び要求噴射量のいずれか一方のみに応じて弁２２ａ、２２ｂの角度を決定するものであってもよい。
【００５０】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、実施の形態１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態３のシステムでは、リーン限界付近において、特徴的な弁２２ａ、２２ｂの制御が実行される。
【００５１】
図６は、この発明の実施の形態３のシステムが実行するリーン限界付近での制御の状態を表す模式図である。図６に示されるように、実施の形態３のシステムでは、リーン限界付近の運転領域である場合、一方のインジェクタ１８ｂのみから燃料噴射を行い、他方のインジェクタ１８ａからの燃料噴射は行なわない状態とする。
【００５２】
このとき、燃料噴射を行なうインジェクタ１８ｂ上流に位置する弁２２ｂは、その投影面積が大きくなる角度に制御される。他方、燃料噴射を行なわないインジェクタ１８ａ上流の弁２２ａは、投影面積が弁２２ｂの投影面積より小さくなり、吸入空気が吸気ポート１０側面側に流れるように、その角度が制御される。これにより、図６に示されるように、吸入空気の流れは、停止中のインジェクタ１８ａ側に多く寄って、インジェクタ１８ｂの燃料噴射領域に大きな負圧が形成される。これにより燃料の付着を効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、このときインジェクタ１８ａ側に吸入空気の流れを大きく偏らせることができる。これによりスワール流をより強化することが可能となり、リーン限界を拡大させることができる。
【００５４】
このようなリーン限界時の弁２２ａ、２２ｂそれぞれの角度は、予め実験等により最適値が求められ、制御装置３０に記憶されている。具体的な制御においては、制御装置３０は、現在の空燃比を検出し、現在の燃焼状態が予め定められたリーン限界付近の空燃比であるかを判別する。ここでリーン限界付近の空燃比であると判別された場合に、弁２２ａ、２２ｂは、リーン限界時の角度に設定される。
【００５５】
なお、この発明においてリーン限界状態と判断された場合の弁２２ａ、２２ｂの角度は、予め制御装置３０に記憶された固定値である場合に限られるものではない。例えば、空燃比に応じた最適な角度を予め実験等により求めて、マップ等に記憶しておき、リーン限界付近の希薄燃焼時に、このマップに基づいて、空燃比に応じた弁２２ａ、２２ｂの角度を設定するものであってもよい。
【００５６】
また、実施の形態３のリーン限界の付近においても、例えば、実施の形態２のように水温等に応じた弁２２ｂの角度の制御を組み合わせて行なうこともできる。
【００５７】
また、実施の形態３では、２つの燃料噴射弁の一方を停止し、一方のみを噴射に用いる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、図３に示すような２方向に燃料噴射可能な１つのインジェクタを用いる場合には、一方の噴射孔を閉じて、一方向に燃料を噴射することで同様の制御を行なうものとすることができる。
【００５８】
また、実施の形態１、２と同様に、インジェクタ１８の設置位置、気流制御弁２０の設置位置は、吸気ポート１０に限られるものではない。
【００５９】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００６０】
２  内燃機関
１０  吸気ポート
１０ａ  中心軸
１４  吸気弁
１４ａ  ステム部
１８、１８ａ、１８ｂ  インジェクタ
２０  気流制御弁
２２ａ、２２ｂ  弁
２４ａ  回転軸
２６ｃ、２６ｄ、２８  空間
３０  制御装置
４０  インジェクタ
【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】
2012036759.tif 000008