(57)【要約】【課題】この発明は、デュアルインジェクション採用の内燃機関において、十分に燃料の微粒化を促進させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】燃焼室に接続する第１吸気ポートと、隔壁で分けられた第２吸気ポートと、第１及び第２吸気ポートと合流する吸気通路と、吸気通路に設けられ第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁を備える。吸気弁の開弁前に、前記第１燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ終了させる。第１燃料噴射弁による燃料噴射が開始してから終了するまでの間に、第２燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ、第１噴射制御手段による燃料噴射が終了してから吸気弁が開弁するまでの間に、第２燃料噴射弁に燃料噴射を終了させる。【選択図】図１
2013024196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１及び第２吸気ポートと前記燃焼室との間をそれぞれ開閉する吸気弁と、
前記吸気弁が開弁する前の期間中に、前記第１燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ終了させる第１噴射制御手段と、
前記第１噴射制御手段による燃料噴射が開始してから終了するまでの間に、前記第２燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ、その後、前記第１噴射制御手段による燃料噴射が終了してから前記吸気弁が開弁するまでの間に、前記第２燃料噴射弁に燃料噴射を終了させる第２噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１吸気ポートと前記燃焼室との間を開閉する第１吸気弁と、
前記第２吸気ポートと前記燃焼室との間を開閉する第２吸気弁と、
前記第１吸気弁を動作状態とし、前記第２吸気弁を弁停止状態とする片弁停止制御手段と、
前記第２吸気弁が弁停止状態かつ前記第１吸気弁が開弁状態である場合に、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射量を、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射量よりも少なく設定する片弁停止時燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと、
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１及び第２吸気ポートのいずれか一方に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させることのできるＥＧＲ通路と、を備え、
前記第１燃料噴霧は、前記第２燃料噴霧と衝突した後に第２吸気ポート内に供給され、前記第２燃料噴霧は、前記第１燃料噴霧と衝突した後に第１吸気ポート内に供給されるように設定されていること、
を特徴とする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、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（実開昭６１−１７９３７０号公報）に開示されるように、吸気弁を介装した吸気ポートの内壁面に燃料噴霧中心軸を向けた燃料噴射弁を備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、吸気ポートの中心軸に対して燃料噴射弁の燃料噴霧中心軸方向と略線対称な方向に流体噴霧中心軸を向け、かつ、燃料噴射弁と略同一の噴射タイミングで流体を噴射する流体噴射弁を設けることが開示されている。
【０００３】
特許文献２（特開平８−２１８９８５号公報）には、２股に分岐した吸気ポートを介して燃焼室に連通する吸気通路と、吸気通路に第１燃料噴射弁と、第２燃料噴射弁に対向して吸気通路に設けられた第２燃料噴射弁とを備えるデュアルインジェクション採用の内燃機関が開示されている。また、本公報には、第１及び第２燃料噴射弁から噴射される燃料を吸気通路の下流側で互いに衝突させるように燃料噴射弁の噴射軸線を設定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１７９３７０号公報
【特許文献２】特開平８−２１８９８５号公報
【特許文献３】特開平５−２３１２７６号公報
【特許文献４】特開２００９−２１６００４号公報
【特許文献５】特開平５−１０１３９号公報
【特許文献６】特開２００８−１６３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のデュアルインジェクション採用の内燃機関では、燃料噴霧を衝突させることで噴射燃料の微粒化を図っている。しかしながら、このような燃料噴射によるだけでは、吸気ポート内の特定部位に多量の燃料が付着して厚い液膜となり燃料の気化が悪化するおそれがある。また、運転領域によって吸気弁の動作を変化させる場合には、気筒内や吸気ポートに生じる吸気流が変化するため、単に燃料噴霧を衝突させるだけでは、燃料の微粒化が十分に促進されないという課題がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気ポート内の特定部位に多量の燃料が付着して厚い液膜となり燃料の気化が悪化することを抑制すると共に、十分に燃料の微粒化を促進させることのできる内燃機関の制御装置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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１及び第２吸気ポートと前記燃焼室との間をそれぞれ開閉する吸気弁と、
前記吸気弁が開弁する前の期間中に、前記第１燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ終了させる第１噴射制御手段と、
前記第１噴射制御手段による燃料噴射が開始してから終了するまでの間に、前記第２燃料噴射弁に燃料噴射を開始させ、その後、前記第１噴射制御手段による燃料噴射が終了してから前記吸気弁が開弁するまでの間に、前記第２燃料噴射弁に燃料噴射を終了させる第２噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１吸気ポートと前記燃焼室との間を開閉する第１吸気弁と、
前記第２吸気ポートと前記燃焼室との間を開閉する第２吸気弁と、
前記第１吸気弁を動作状態とし、前記第２吸気弁を弁停止状態とする片弁停止制御手段と、
前記第２吸気弁が弁停止状態かつ前記第１吸気弁が開弁状態である場合に、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射量を、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射量よりも少なく設定する片弁停止時燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
気筒内の燃焼室に接続する第１吸気ポートと、
前記燃焼室に接続し、前記第１吸気ポートと隔壁で分けられた第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートとが合流する吸気通路と、
前記吸気通路に設けられ、前記第２吸気ポート内に向けた燃料噴射により、第１燃料噴霧を生じさせる第１燃料噴射弁と、
前記吸気通路に設けられ、前記第１吸気ポート内に向けた燃料噴射により、前記第１燃料噴霧と衝突する方向に第２燃料噴霧を生じさせる第２燃料噴射弁と、
前記第１及び第２吸気ポートのいずれか一方に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させることのできるＥＧＲ通路と、を備え、
前記第１燃料噴霧は、前記第２燃料噴霧と衝突した後に第２吸気ポート内に供給され、前記第２燃料噴霧は、前記第１燃料噴霧と衝突した後に第１吸気ポート内に供給されるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、第１燃料噴射弁のみに燃料を噴射させる期間中には、第１燃料噴霧を生じさせることができる。第２燃料噴射弁のみに燃料を噴射させる期間中には、第２燃料噴霧を生じさせる。さらに、第１及び第２燃料噴射弁の両方に燃料を噴射させる期間中には、第１燃料噴霧と第２燃料噴霧とを衝突させてこれらと異なる方向へ燃料噴霧を生じさせることができる。すなわち、２つの燃料噴射弁で３パターンの燃料噴霧を生じさせて、吸気ポート内に吸気非同期で噴射された燃料噴霧を分散させることができる。そのため、吸気ポート内の特定の部位に多量の燃料が付着して厚い液膜となり燃料の気化が悪化することを抑制することができる。また、吸気弁が開く前に燃料が噴射されるため、燃料の気化時間を十分に確保することができる。特に軽負荷において十分に噴霧の微粒化を促進させることができる。
【００１１】
第２の発明によれば、第２吸気弁が弁停止状態かつ第１吸気弁が開弁状態である場合に、第２燃料噴射弁から流速の大きい第１吸気ポート側の領域に向けて燃料を噴射する。流速の大きい領域に燃料を多く噴射することにより、微粒化を促進させることができる。さらに、第２の発明によれば、第１燃料噴射弁による燃料噴射量を、第２燃料噴射弁による燃料噴射量よりも少なく設定する。第１燃料噴射弁による噴霧は第２燃料噴射弁による噴霧より運動量が小さいため、第２燃料噴射弁による燃料噴霧は、第１燃料噴射弁の随伴流に乗り流速の大きい領域に向かうこととなる。第１燃料噴射弁のみによる噴霧形状と比べて、第１及び第２燃料噴射弁の噴射形状は、流速大領域により多くの燃料を輸送できる噴霧形状となる。そのため、流速大領域での微粒化が促進される。
【００１２】
第３の発明において、ＥＧＲガス導入側の吸気ポートはインジェクタノズル温度が高く微粒化が良い。一方、新気導入側の吸気ポートはインジェクタノズル温度が低く微粒化が悪い。また、ＥＧＲガスは新気と比べて高温であるため、ＥＧＲガス導入側の吸気ポートに向けて噴射される燃料は微粒化が促進される。第３の発明によれば、第１燃料噴射弁から第２吸気ポート内に、第２燃料噴射弁から第１吸気ポート内に燃料噴霧を供給することができる。そのため、インジェクタノズル温度とＥＧＲガス温度の関係から発生する微粒化度合いの違いを均一化することができ、燃焼やエミッションを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための図である。
【図２】第２燃料噴射弁２０ｂの本来の噴射方向（噴射軸線）を表す図である。
【図３】本発明により実現される３つの燃料噴霧パターンについて説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１における吸気非同期噴射時の燃料噴射制御のタイミングチャートである。
【図５】図４に示す期間１〜３において生じる燃料噴霧の方向を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るシステムの変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、片弁停止制御を実行する場合の燃料噴射制御について説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２において、片弁停止制御を実行する場合の燃料噴射制御について説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２における第１燃料噴射弁による燃料噴射を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における第１燃料噴射弁による燃料噴射を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るシステムの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るシステム構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態３において、吸気ポート内へのＥＧＲ導入口が片側の吸気ポートに偏った位置にあるエンジンを示すシステム構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の＃１気筒におけるＥＧＲガスの分布を説明するための図である。
【図１５】インジェクタノズル温度とガス温度の違いによる微粒化傾向の違いについて説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における燃料噴射制御について説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係るシステムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
実施の形態１．
［実施の形態１の基本的構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための図である。図１には、本実施形態における内燃機関（エンジン）１０の燃焼室及び吸気ポート付近の平面図が示されている。図１に示す内燃機関１０は車両に搭載され、図上方が車両のフロント側、図下方がリア側を表している。内燃機関１０は複数の気筒１２を備えている。図１にはそのうちの１つの気筒１２が示されている。気筒１２内には燃焼室１４が形成されている。
【００１６】
燃焼室１４には、第１吸気ポート１６ａと第２吸気ポート１６ｂの２つの吸気ポートが接続されている。第１吸気ポート１６ａと第２吸気ポート１６ｂは、その間に形成された隔壁１７により分けられている。第１吸気ポート１６ａの下流端には、第１吸気ポート１６ａを燃焼室１４に対して開閉する第１吸気弁１８ａが設けられている。第２吸気ポート１６ｂの下流端には、第２吸気ポート１６ｂを燃焼室１４に対して開閉する第２吸気弁１８ｂが設けられている。
【００１７】
吸気ポート１６ａ、１６ｂは、吸気弁１８ａ、１８ｂが共に開弁状態において、吸気流を気筒１２内に導入して、気筒１２内の中央部にタンブル流の主流を生成するように構成されている。例えば、吸気ポート１６ａ、１６ｂの形状は、その下流端がピストンの頂面に対向して燃焼室１４に開口し、燃焼室１４の斜め上方から気筒１２内に気流を導入するように構成されている。
【００１８】
吸気ポート１６ａ、１６ｂの上流部は共通の吸気通路１９に合流している。吸気通路１９には、第１燃料噴射弁（第１インジェクタ）２０ａと第２燃料噴射弁（第２インジェクタ）２０ｂの２つの燃料噴射弁が設けられている。第１燃料噴射弁２０ａは、吸気通路１９の軸心よりもフロント側の第１吸気ポート１６ａの軸心寄りに配置されている。第２燃料噴射弁２０ｂは、吸気通路１９の軸心よりもリア側の第２吸気ポート１６ｂの軸心寄りに配置されている。このように、内燃機関１０は、１つの気筒に対して２つのポート噴射式の燃料噴射弁を有するデュアルインジェクション採用の内燃機関である。
【００１９】
また、燃焼室１４には、図示しない２つの排気ポートが接続されている。２つの排気ポートには、各排気ポートを燃焼室１４に対して開閉する排気弁２２ａ、２２ｂが設けられている。
【００２０】
本実施形態のシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、吸気通路１９の上流部において吸入空気量を検出するためのエアフローメータ（図示省略）、クランク角を検出するためのクランク角センサ（図示省略）、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ（図示省略）等の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ５０の出力側には、上述の第１燃料噴射弁２０ａ、第２燃料噴射弁２０ｂの他、気筒１２内の混合気に点火するための点火プラグ（図示省略）、可変動弁機構６２等の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。可変動弁機構６２は、ＥＣＵ５０からの制御信号に応じて、第１吸気弁１８ａ及び第２吸気弁１８ｂを同時に開弁状態とする動作モードと、第１吸気弁１８ａを開弁状態とし第２吸気弁１８ｂを閉弁状態とする動作モードとを切り替えることができる動弁機構である。このような動弁機構の具体的な構成自体は、本発明における主要部でないため、その詳細な説明は省略することとするが、例えば、２つの吸気弁の開き時期に位相差やリフト量差を設ける可変制御や、片弁を閉弁状態で停止させる片弁停止制御を備えることにより実現することができる。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。例えば、軽負荷運転領域において、片弁停止制御により片方の吸気弁のみを閉弁状態とすることにより、気筒１２内のタンブル流に加えてスワール流の主流を生成させ、気筒１２内の乱れを強化し燃焼速度を向上させる。また、中〜高負荷運転領域においては、十分な吸入空気量を得るために、２つの吸気弁１８ａ、１８ｂを同時に開弁状態とし、気筒１２内にタンブル流の主流を生成させる。このように吸気弁の動作モードを切り替えることで、気筒１２内及び吸気ポート１６ａ、１６ｂ内のガス流動も変化する。
【００２３】
［実施の形態１の特徴的構成］
（第１の特徴的構成）
次に、本実施形態のシステムにおける特徴的構成について図１〜図６を用いて説明する。本実施形態のシステムは、主に２つの特徴的構成を有する。第１の特徴的構成は、第１燃料噴射弁２０ａ及び第２燃料噴射弁２０ｂの燃料噴射方向にある。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のシステムでは、吸気ポート１６ａ、１６ｂ上流の吸気通路１９内において、２つの燃料噴射弁２０ａ、２０ｂによる燃料噴霧２４ａ、２４ｂが衝突するように燃料噴射弁２０ａ、２０ｂの燃料噴射方向が配置されている。
【００２５】
具体的には、第１燃料噴射弁２０ａは、第２吸気ポート１６ｂ内に向けて、第１燃料噴霧２４ａを生じさせるように燃料噴射を行う。また、第２燃料噴射弁２０ｂは、第１吸気ポート１６ａ内に向けて、第２燃料噴霧２４ｂを生じさせるように燃料噴射を行う。ここで、第１燃料噴射弁２０ａ及び第２燃料噴射弁２０ｂの燃料噴射方向は、吸気通路１９内において、第１燃料噴霧２４ａと第２燃料噴霧２４ｂとが交差して衝突するように配置されている。
【００２６】
図１乃至図３に示す第２燃料噴霧２４ｂは、第２燃料噴射弁２０ｂが単体で燃料を噴射した場合の燃料噴霧である。図２及び図３の破線５４は、第２燃料噴射弁２０ｂの本来の噴射方向（噴射軸線）を表している。その噴射方向は、第１吸気ポート１６ａの隔壁１７に対向する内壁面の下流端方向に設定されている。
同様に、図１及び図３に示す第１燃料噴霧２４ａは、第１燃料噴射弁２０ａが単体で燃料を噴射した場合の燃料噴霧である。図３の破線５２は、第１燃料噴射弁２０ａの本来の噴射方向（噴射軸線）を表している。その噴射方向は、第２吸気ポート１６ｂの隔壁１７に対向する内壁面の下流端方向に設定されている。このように、それぞれの燃料噴射弁の燃料噴射方向は、もう一方の燃料噴射弁の外側の方向に設定されている。
【００２７】
このような構成において、２つの燃料噴射弁が次のように燃料噴射を行うことで、図３に示す３つの燃料噴霧パターンを実現することが可能となる。
【００２８】
まず、２つの燃料噴射弁２０ａ、２０ｂの燃料噴射を同時に行わない場合、もしくは、一方の燃料噴射弁のみで燃料噴射を行う場合には、それぞれの燃料噴射弁の本来の噴射方向に燃料が噴射され、第１燃料噴霧２４ａ、第２燃料噴霧２４ｂを生じさせることができる。
【００２９】
加えて、本実施形態のシステムでは、２つの燃料噴射弁２０ａ、２０ｂの燃料噴射を同時に行う場合に、２つの燃料噴霧２４ａ、２４ｂを衝突させることができる（領域Ａ）。２つの燃料噴霧の衝突により、第１燃料噴霧２４ａは、本来の噴射方向（破線５２）と異なる第２の方向（矢印５６）に変化する。また、第２燃料噴霧２４ｂは、本来の噴射方向（破線５４）と異なる第２の方向（矢印５８）に変化する。これにより、新たな方向に燃料噴霧２４ｃ、２４ｄを生じさせることができる。新たな燃料噴霧２４ｃ、２４ｄは、２つの燃料噴霧２４ａ、２４ｂに比して、図１に示す隔壁１７寄りに変化した噴霧形状となる。
【００３０】
このように、本実施形態のシステムによれば、２つの燃料噴射弁と燃料噴射制御のみで３つのパターンの燃料噴霧を実現することができる。３つ以上の燃料噴射弁や複雑な機構が不要であるため、コスト面で利点が大きい。
【００３１】
（第２の特徴的構成）
次に、本実施形態のシステムにおける第２の特徴的構成について説明する。第２の特徴的構成は、ＥＣＵ５０が次のような燃料噴射制御を実行することにある。すなわち、軽負荷運転領域において、２つの燃料噴射弁の燃料噴射時期に位相差を持たせて、２つの燃料噴射弁が同時に噴射する期間と、単独で噴射する期間とを持たせた吸気非同期噴射を実行することにある。ここで、吸気非同期噴射とは、吸気弁が開弁する前に燃料を噴射することをいう。
【００３２】
より具体的な制御の概要について図４、図５を用いて説明する。図４は、本実施形態のシステムにおける吸気非同期噴射時の燃料噴射制御のタイミングチャートである。図５は、図４に示す期間１〜３において生じる燃料噴霧の方向を示す図である。
【００３３】
図４に示す燃料噴射制御では、吸気行程で吸気弁１８ａ、１８ｂが開弁する前の時刻ｔ１〜ｔ４において、燃料噴射弁２０ａ、２０ｂによる燃料噴射を開始・終了させている。まず、時刻ｔ１において、第１燃料噴射弁２０ａによる燃料噴射を開始する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間１は、第１燃料噴射弁２０ａのみから燃料噴射が行われ、図５（Ａ）に示す第１燃料噴霧２４ａが形成される。
【００３４】
時刻ｔ２において、第１燃料噴射弁２０ａによる燃料噴射を継続しつつ、第２燃料噴射弁２０ｂによる燃料噴射を開始する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間２では、図５（Ｂ）に示すように、両方の燃料噴射弁２０ａ、２０ｂから燃料噴射が行われ、第１燃料噴霧２４ａと第２燃料噴霧２４ｂとが衝突することにより、図５（Ｂ）に示す新たな方向に燃料噴霧２４ｃ、２４ｄが形成される。
【００３５】
時刻ｔ３において、第１燃料噴射弁２０ａによる燃料噴射を終了する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間３は、第２燃料噴射弁２０ｂのみから燃料噴射が行われ、図５（Ｃ）に示す第２燃料噴霧２４ｂが形成される。
【００３６】
時刻ｔ４において、第２燃料噴射弁２０ｂによる燃料噴射を終了し、その後、吸気弁１８ａ、１８ｂが共に開弁される。
【００３７】
このような燃料噴射制御によれば、吸気弁が開く前に、上述した３パターンの燃料噴霧を生じさせることができる。すなわち、燃料噴霧２４ａと、燃料噴霧２４ａ、２４ｂよりも隔壁１７寄りの燃料噴霧２４ｃ、２４ｄと、燃料噴霧２４ｂとを生じさせることができる。これにより、吸気ポート内に吸気非同期で噴射された燃料噴霧を分散させることができる。そのため、吸気ポート内の特定の部位に多量の燃料が付着して厚い液膜となり燃料の気化が悪化することを抑制することができる。また、吸気弁が開く前に燃料が噴射されるため、燃料の気化時間を十分確保することができる。
【００３８】
次に、上述のような動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ５０は、まず、始動直後などのエンジン壁温が低く、かつ軽負荷運転領域であるか否かを判定する（ステップ１００）。例えば、始動から所定サイクル数が経過していない場合や、エンジン冷却水の水温が暖機設定値を下回る場合等に、エンジン壁温が低いと判定する。負荷が設定値よりも低い場合に軽負荷であると判定する。
【００３９】
エンジン壁温が低くかつ軽負荷運転領域であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、吸気弁１８ａ、１８ｂが開弁する前の期間中に、第１燃料噴射弁２０に燃料噴射を開始させる（ステップ１１０）。
【００４０】
次に、ＥＣＵ５０は、第１燃料噴射弁２０ａによる燃料噴射が開始されてから終了されるまでの間に、第２燃料噴射弁２０ｂに燃料噴射を開始させる（ステップ１２０）。その後、第１燃料噴射弁２０ａによる燃料噴射を終了させる（ステップ１３０）。
【００４１】
さらにその後、ＥＣＵ５０は、第１燃料噴射弁２０ａにより燃料噴射が終了されてから吸気弁１８ａ、１８ｂが開弁するまでの間に、第２燃料噴射弁２０ｂによる燃料噴射を終了させる（ステップ１４０）。
【００４２】
ところで、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のようなポート噴射式のエンジンに限定されない。図６に示すように、筒内で燃料噴霧を衝突させるように筒内噴射用の燃料噴射弁６０ａ、６０ｂを配置した直噴エンジンにおいても本発明は適用可能である。
【００４３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１０及びステップ１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１噴射制御手段」が、上記ステップ１２０及びステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２噴射制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４４】
実施の形態２．
［実施の形態２の基本的構成］
次に、図７〜図１１を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０が後述する制御を実行することで実現することができる。
【００４５】
図１に示すシステムでは、上述したように、２つの吸気弁１８ａ、１８ｂを同時に開弁状態とし、気筒１２内にタンブル流の主流を生成させる動作モードと、片弁停止制御により片弁のみ閉弁状態とし、気筒１２内にスワール流の主流を生成させる動作モードとを切り替えることができる。なお、以下の説明では、スワール流の主流を生成させる動作モードを片弁停止制御によるものとして記載するが、これに限られるものではなく、２つの吸気弁の開き時期に位相差やリフト量差を設ける可変制御によるものであってもよい。
【００４６】
図１のシステムにおいて、片弁停止制御が実行される場合には、第１吸気弁１８ａのみが動作し、第２吸気弁１８ｂが閉弁状態で停止する。その結果、吸気行程において、吸気ポート１６ａのみから吸気が流入し、図７に示すように、気筒１２内のボア壁寄りにスワール流の主流が生じる。スワール流の主流が生じるボア壁周辺が流速の大きい領域となり、気筒中心部は流速の小さな領域となる。
【００４７】
［実施の形態２における特徴的制御］
実施の形態２のシステムでは、軽負荷運転領域において、片弁停止制御を実行して気筒１２内のタンブル流に加えてスワール流を生成することにより、気筒１２内の乱れを強化し燃焼速度を向上させる。この場合において、さらに燃料の微粒化を促進させることができれば熱効率の向上や排気ガスの低減の点から望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、次のような燃料噴射制御を実行することとした。
【００４８】
（第２燃料噴射弁についての燃料噴射制御）
本実施形態のシステムでは、片弁停止制御によりスワールの主流が生成される側の吸気ポートに向かう燃料噴射弁にのみ吸気同期で噴射させる燃料噴射制御を実行する。具体的には、片弁停止制御により第２吸気弁１８ｂが弁停止する場合に、第２燃料噴射弁２０ｂから燃料噴霧２４ｂを噴射する。図８に示すように、燃料噴射方向と吸気ポート１６ａ内の吸気の流れ方向とは一定の角度を有しているため、燃料噴霧２４ｂの側方には吸気の流れが当たり易い状態となる。
【００４９】
このように、気筒１２内においてスワール流の主流を生成する流速の速い領域に向けて燃料を噴射するとともに、燃料噴射方向と吸気ポート１６ａ内の吸気の流れとに一定の角度を持たせることで、燃料のせん断が多く発生し微粒化を促進することができる。
【００５０】
（第１燃料噴射弁についての燃料噴射制御）
図９及び図１０は、本実施形態のシステムにおける第１燃料噴射弁による燃料噴射を説明するための図である。本実施形態のシステムでは、第２燃料噴射弁による燃料噴射に加えて、第２燃料噴射弁２０ｂよりも少ない噴射量及び低い燃圧で、第１燃料噴射弁２０ａから燃料噴射を行うことが好ましい（図９）。
【００５１】
第１燃料噴射弁２０ａによる噴霧は第２燃料噴射弁２０ｂによる噴霧より運動量が小さいため、第２燃料噴射弁２０ｂによる燃料噴霧２４ｂは、第１燃料噴射弁２０ａの随伴流に乗り流速大領域に向かうこととなる。第１燃料噴射弁２０ａのみによる噴霧形状と比べて、第１及び第２燃料噴射弁２０ａ、２０ｂの噴射形状は、流速大領域により多くの燃料を輸送できる噴霧形状となる。そのため、流速大領域での微粒化が促進される。
【００５２】
また、第１燃料噴射弁２０ａの噴射を完全に停止した場合は、燃料による洗浄効果がなくなるため第１燃料噴射弁２０ａの噴孔にデポジットが堆積するが、少量の噴射を行うことで、これを抑制することができる。
【００５３】
次に、上述のような動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ５０は、まず、軽負荷運転領域であるか否かを判定する（ステップ２００）。軽負荷であると判定された場合、次にＥＣＵ５０は、第１吸気弁１８ａのみが動作させ、第２吸気弁１８ｂを閉弁状態で停止させる片弁停止制御を実行する（ステップ２１０）。
【００５４】
続いて、ＥＣＵ５０は、第１吸気弁１８ａの開弁時期と同期して、第２燃料噴射弁２０ｂに燃料噴射を行わせると共に、第１燃料噴射弁２０ａに第２燃料噴射弁２０ｂよりも噴射量が少なく燃圧が低い燃料噴射を行わせる（ステップ２２０）。
【００５５】
ところで、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のようなポート噴射式のエンジンに限定されない。図１１に示すように、筒内で燃料噴霧を衝突させるように筒内噴射用の燃料噴射弁６０ａ、６０ｂを配置した直噴エンジンにおいても本発明は適用可能である。
【００５６】
また、上述した実施の形態２のシステムにおいては、ステップ２１０において片弁停止制御によりスワールの主流を生成することとしているが、これに限定されるものではない。例えば、２つの吸気弁の開き時期に位相差やリフト量差を設ける可変制御によりスワールの主流を生成することとしてもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態２のシステムにおいては、第１吸気弁１８ａを開弁状態に、第２吸気弁１８ｂを閉弁状態にすることとしているが、吸気弁１８ａ、１８ｂの開閉状態を逆にすると共に、燃料噴射弁２０ａ、２０ｂについての燃料噴射制御を逆にすることとしてもよい。
【００５８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「片弁停止制御手段」が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「片弁停止時噴射制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５９】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図１２〜図１７を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図１２に示す構成において、ＥＣＵ５０が後述する制御を実行することで実現することができる。
【００６０】
図１に示すシステムでは、上述したように、２つの吸気弁１８ａ、１８ｂを同時に開弁状態とし、気筒１２内にタンブル流の主流を生成させる動作モードと、片弁停止制御により片弁のみ閉弁状態とし、気筒１２内にスワール流の主流を生成させる動作モードとを切り替えることができる。実施の形態３は、気筒１２内にタンブル流の主流を生成させる動作モードにおける燃料噴射制御に関する。
【００６１】
（中〜高負荷運転領域における燃料噴射制御）
図１２は、気筒１２内にタンブル流の主流が生じる場合の燃料噴射制御について説明するための図である。気筒１２内にタンブル流の主流が生成される動作モードは、例えば、中〜高負荷運転領域において実行される。２つの吸気弁１８ａ、１８ｂが共に開弁されることで、気筒１２内の中央部にタンブル流の主流が生成される。より具体的には、吸気弁１８ａ、１８ｂのバルブステムの隔壁１７側であって、吸気側から排気側に渡る帯状の中央領域にタンブル流の主流が生成される。タンブル流の主流が生成される領域は、流速大領域となる。また、吸気ポート内においても、２つの吸気ポートの隔壁１７側の領域が流速大領域となる。一方、流速大領域の側方領域は流速小領域となる。
【００６２】
本実施形態のシステムでは、気筒１２内にタンブル流が生成される動作モードにおいて、２つの燃料噴射弁２０ａ、２０ｂに吸気同期で同時に噴射させる。これにより、２つの燃料噴霧２４ａ、２４ｂを衝突させて、新たな方向に燃料噴霧２４ｃ、２４ｄを生じさせる。上述したように、新たな燃料噴霧２４ｃ、２４ｄは、２つの燃料噴霧２４ａ、２４ｂに比して、隔壁１７寄りに変化した噴霧形状となる。
【００６３】
それぞれの燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧は、もう一方の燃料噴射弁がある側の吸気弁方向で、なおかつバルブステムの内側のタンブル流の主流を生成する流速大領域に噴射方向が変化することとなる。このように、流速大領域に向かって燃料を噴射することができるため、噴霧の微粒化を促進することができる。
【００６４】
（ＥＧＲ導入運転領域における燃料噴射制御）
次にＥＧＲ導入運転領域における燃料噴射制御について説明する。図１３は、本発明の実施の形態３において、吸気ポート内へのＥＧＲ導入口が片側の吸気ポートに偏った位置にあるエンジンを示すシステム構成図である。図１３のエンジンは直列４気筒型（＃１気筒〜＃４気筒）であるが本発明はこれに限定されるものではない。図１３の各気筒１２に連通する吸気通路１９には、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路６４が接続されている。ＥＧＲ通路６４には、ＥＣＵ５０の出力側に接続されたＥＧＲ弁（図示省略）が設けられている。気筒１２間にＥＧＲ通路６４を配置することで、ＥＧＲ通路６４の容積を小さくし、運転状態の変化による筒内への供給ＥＧＲ率の応答性を高めるように構成されている。
【００６５】
図１４は、＃１気筒におけるＥＧＲガスの分布を説明するための図である。＃１気筒の吸気行程では、図１４（Ａ）に示すように吸気ポート１６ａに新気が多く導入される。一方、ＥＧＲガス導入側の吸気ポート１６ｂにはＥＧＲガスが多く導入される。このようにＥＧＲガスが吸気ポート内で偏った位置から供給されたとしても、気筒１２内で新気とミキシングされ、燃焼直前における気筒１２内のＥＧＲガス分布は均質となる（図１３（Ｂ））。しかしながら、より燃料噴霧の微粒化を促進させ、燃焼やエミッションを向上させることが望ましい。
【００６６】
図１５は、インジェクタノズル温度とガス温度の違いによる微粒化傾向の違いについて説明するための図である。ＥＧＲガス導入側のインジェクタノズル温度（第２燃料噴射弁２０ｂのノズル温度）は、ＥＧＲガスと接触することにより新規導入側のインジェクタノズル温度（第１燃料噴射弁２０ａのノズル温度）に比べて高温となる。ノズル温度が高温となることで、燃料噴射温度を上げることができ微粒化が促進される。また、ＥＧＲガスは新気と比べて高温であるため、ＥＧＲガス導入側の吸気ポート１６ｂに向けて噴射される燃料は微粒化が促進される。
【００６７】
そこで、本実施形態のシステムでは、図１６に示すように、第１燃料噴射弁２０ａから第２吸気ポート１６ｂ内に向けて、第２燃料噴射弁２０ｂから第１吸気ポート１６ａ内に向けて吸気同期で同時に燃料噴射を行うこととしている。このような噴射によれば、ノズル温度が低く微粒化の悪い第１燃料噴射弁２０ａからの燃料噴霧は高温のＥＧＲガス領域へ、ノズル温度が高く微粒化が良い第２燃料噴射弁２０ｂからの燃料噴霧は低温の新気領域へ噴射させることができる。
【００６８】
本実施形態のシステムによれば、タンブルの主流の領域に燃料を噴射し微粒化を促進するとともに、インジェクタノズル温度とＥＧＲガス温度の関係から発生する微粒化度合いの違いを均一化することができる。その結果、燃焼やエミッションを向上させることができる。
【００６９】
次に、上述のような動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ５０は、まず、中〜高負荷運転領域又はＥＧＲ導入運転領域であるか否かを判定する（ステップ３００）。ステップ３００の判定条件が成立する場合、次にＥＣＵ５０は、２つの吸気弁１８ａ、１８ｂを同期して開弁させて、気筒１２内の中央部にタンブル流の主流を生成する動作モードを実行する（ステップ３１０）。続いて、ＥＣＵ５０は、吸気弁１８ａ、１８ｂの開弁時期と同期して、燃料噴射弁２０ａ、２０ｂに同時に燃料を噴射させる（ステップ３２０）。
【００７０】
ところで、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のようなポート噴射式のエンジンに限定されない。図１７に示すように、筒内で燃料噴霧を衝突させるように筒内噴射用の燃料噴射弁６０ａ、６０ｂを配置した直噴エンジンにおいても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  内燃機関
１２  気筒
１４  燃焼室
１６ａ  第１吸気ポート
１６ｂ  第２吸気ポート
１７  隔壁
１８ａ  第１吸気弁
１８ｂ  第２吸気弁
１９  吸気通路
２０ａ  第１燃料噴射弁
２０ｂ  第２燃料噴射弁
２２ａ、２２ｂ  排気弁
２４ａ  第１燃料噴霧
２４ｂ  第２燃料噴霧
２４ｃ、２４ｄ  燃料噴霧
５０  ＥＣＵ
６０ａ、６０ｂ  燃料噴射弁
６２  可変動弁機構
６４  ＥＧＲ通路
【図１】
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【図２】
2013024196.tif 000004
【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】
2013024196.tif 000009
【図８】
2013024196.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013024196.tif 000013
【図１２】
2013024196.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013024196.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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