(57)【要約】【課題】レーザ光の照射による燃焼改善効果を高めることが可能な燃焼制御装置を提供する。【解決手段】エンジン２のシリンダ７内の燃料噴霧２０にレーザ光Ｌを照射して燃焼を制御する燃焼制御装置１において、燃料噴霧２０に対するレーザ光Ｌの照射位置を燃料噴霧２０の噴射方向に沿った複数の位置間で切り替え可能なレーザ光照射装置３と、燃料噴射時の状況に基づいてレーザ光照射装置３による照射位置を切り替え制御する照射位置制御装置３０とを設ける。【選択図】図１
2009197667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内の燃料噴霧にレーザ光を照射して燃焼を制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、
前記燃料噴霧に対する前記レーザ光の照射位置を前記燃料噴霧の噴射方向に沿った複数の位置間で切り替え可能なレーザ光照射手段と、
燃料噴射時の状況に基づいて前記レーザ光照射手段による照射位置を切り替え制御する照射位置制御手段と、
を備えた内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記照射位置制御手段は、スモークの低減を優先すべき状況にある場合に、前記燃料噴霧の噴射方向先端部のスモーク生成領域に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御する請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記照射位置制御手段は、ＨＣの低減を優先すべき状況にある場合に、前記燃料噴霧の液滴部に対して噴射方向前方に隣接するＨＣ生成領域に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御する請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記照射位置制御手段は、パイロット噴射の実行段階では、前記燃料噴霧の液滴部に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記レーザ光照射手段から射出されるレーザ光の波長が変更可能であり、かつ、前記状況に基づいて前記波長を切り替え制御する波長制御手段をさらに備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記波長制御手段は、前記燃料の燃焼の前半までは前記燃料噴霧に対して紫外域波長のレーザ光が照射され、前記燃焼の後半では赤外域波長のレーザ光が照射されるように前記レーザ光照射手段を制御する請求項５に記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記レーザ光照射手段のレーザ光の出力が変更可能であり、かつ、前記状況に基づいて前記出力を変化させる出力制御手段をさらに備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃焼制御装置。
【請求項８】
前記出力制御手段は、吸気圧の増加に応じて前記出力を減少させ、又は燃料噴射量の増加に応じて前記出力を増加させる請求項７に記載の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴霧に対してレーザ光を照射して燃焼を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内にレーザ光を照射して燃料に着火し、又は着火を補助する装置は従来より種々提案されている。例えば、シリンダの外周側から入射したレーザ光を燃焼室内の複数点でクロスさせて混合気に着火する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。内燃機関の機関回転数と負荷とに応じてレーザ光の照射位置を変化させ、あるいは内燃機関の冷却水温度に応じてレーザ光の出力を変化させる着火補助装置も知られている（例えば特許文献２参照）。さらに、機関回転数の変動率等から燃焼の安定度を判定し、その判定結果に応じてレーザ光のエネルギ量又は照射時期の少なくともいずれか一方を変化させる燃焼制御装置も知られている（例えば特許文献３参照）。その他に、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献４〜６が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４２０３５号公報
【特許文献２】特開平１−１９３０８１号公報
【特許文献３】特開２００１−２０８４２号公報
【特許文献４】特開２００７−３５５６５号公報
【特許文献５】特開平６−２８０６６９号公報
【特許文献６】特開２００６−２４２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の燃料制御装置は、筒内における混合気の分布、あるいはスワール流の変化に応じてレーザ光の照射位置を変化させるものに過ぎない。すなわち、従来の装置は、筒内の燃料噴霧に対してレーザ光の照射位置を変化させるものではなく、燃料噴霧の位置あるいは流れの変化に応じてレーザ光照射位置を変化させることにより、燃料噴霧に対しては略一定の位置にレーザ光を入射させる技術に過ぎない。しかしながら、ディーゼルエンジンのような筒内噴射型の内燃機関では、燃料噴霧に対するレーザ光の照射位置によって燃焼状態が変化し、ひいてはエミッションにも影響が及ぶ。この点を考慮してレーザ光の照射を制御する従来技術は見当たらない。
【０００５】
そこで、本発明は、レーザ光の照射による燃焼改善効果を高めることが可能な燃焼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】
【０００６】
本発明は、筒内の燃料噴霧にレーザ光を照射して燃焼を制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、前記燃料噴霧に対する前記レーザ光の照射位置を前記燃料噴霧の噴射方向に沿った複数の位置間で切り替え可能なレーザ光照射手段と、燃料噴射時の状況に基づいて前記レーザ光照射手段による照射位置を切り替え制御する照射位置制御手段と、を備えた内燃機関の燃焼制御装置とした（請求項１）。
【０００７】
本発明の燃焼制御装置においては、燃料噴霧に対するレーザ光の照射位置を燃料噴射時の状況に応じて燃料の噴射方向に沿った複数の位置間で切り替えているので、照射位置を燃料噴霧に対して略一定位置に固定する場合と比較して、燃焼状態を適切に制御して燃焼改善効果を高めることができる。例えば、燃料噴霧の位置に応じてＮＯｘ、ＨＣ、スモーク等のエミッションの発生状況が異なる場合には、ＮＯｘが生成される領域を避けつつＨＣ又はスモークが生成される領域をレーザ光の照射位置として選択することにより、ＮＯｘの増加を抑えつつＨＣ又はスモークの排出量を低減するといった燃焼制御が可能となる。
【０００８】
本発明の一形態において、前記照射位置制御手段は、スモークの低減を優先すべき状況にある場合に、前記燃料噴霧の噴射方向先端部のスモーク生成領域に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御してもよい（請求項２）。燃料噴霧の噴射方向先端部には、他の領域と比較してスモークの生成量が大きい領域が存在する。従って、スモークの低減を優先すべき状況、例えば、暖機完了後、あるいは過給不足といった状況にある場合には、そのスモーク生成領域にレーザ光を照射してスモークを燃焼させることにより、スモークの排出量の低減を図ることができる。
【０００９】
本発明の一形態において、前記照射位置制御手段は、ＨＣの低減を優先すべき状況にある場合に、前記燃料噴霧の液滴部に対して噴射方向前方に隣接するＨＣ生成領域に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御してもよい（請求項３）。燃料噴霧の液滴部に対して噴射方向前方に隣接する領域には、低水温時あるいは吸気圧が比較的低いといった特定の状況下で、他の領域と比較してＨＣの生成量が大きい領域が存在する。言い換えれば、その領域で比較的大量のＨＣが生成される状況にあるときは、当該領域でのＨＣの生成を優先して抑える必要が生じる。この場合、そのＨＣ生成領域にレーザ光を照射してＨＣを燃焼させることにより、ＨＣの排出量の低減を図ることができる。
【００１０】
本発明の一形態において、前記照射位置制御手段は、パイロット噴射の実行段階では、前記燃料噴霧の液滴部に前記レーザ光が照射されるように前記照射位置を制御してもよい（請求項４）。パイロット噴射時は筒内圧が比較的低く、燃料噴射量を増加させると燃料噴霧がシリンダ壁に到達し、燃費悪化、オイル希釈といった不都合が生じる。このような場合には、液滴部にレーザ光を照射して液滴を散乱させることにより、燃料噴霧の貫徹力を低下させる。これにより、パイロット噴射時の燃料噴射量を増加させてＮＯｘ、スモークの排出量の低減を図ることができる。
【００１１】
本発明の一形態においては、前記レーザ光照射手段から射出されるレーザ光の波長が変更可能であり、かつ、前記状況に基づいて前記波長を切り替え制御する波長制御手段をさらに備えていてもよい（請求項５）。この形態によれば、低減を図るべき対象となる生成物に適した波長のレーザ光を照射してその排出量をさらに確実に低減させることができる。
【００１２】
波長を切り替え制御する形態において、前記波長制御手段は、前記燃料の燃焼の前半までは前記燃料噴霧に対して紫外域波長のレーザ光が照射され、前記燃焼の後半では赤外域波長のレーザ光が照射されるように前記レーザ光照射手段を制御してもよい（請求項６）。燃料の前半までは紫外域（好ましくは２００ｎｍ〜４００ｍ）のレーザ光を照射することにより、燃焼に伴う反応中間生成物にレーザ光を効率よく吸収させてその分解を促進することができる。一方、燃焼後半では赤外域のレーザ光でスモークを酸化させてスモーク排出量の低減を図ることができる。
【００１３】
本発明の一形態においては、前記レーザ光照射手段のレーザ光の出力が変更可能であり、かつ、前記状況に基づいて前記出力を変化させる出力制御手段をさらに備えてもよい（請求項７）。筒内の状況に応じてレーザ光の減衰が変化するため、レーザ光の出力を可変とすることによりレーザ光を過不足なく照射して無駄エネルギの消費を抑えつつ燃焼改善効果を確実に発揮させることができる。
【００１４】
レーザ光の出力を制御する形態において、前記出力制御手段は、吸気圧の増加に応じて前記出力を減少させ、又は燃料噴射量の増加に応じて前記出力を増加させてもよい（請求項８）。吸気圧が低下した場合にはレーザ光の減衰が小さくなるため、それに応じて出力を減少させることにより無駄エネルギの消費を抑えることができる。燃焼噴射量が増加した場合にはレーザ光の減衰が大きくなるため、それに応じて出力を増加させることにより、燃焼改善効果を確実に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明の燃焼制御装置によれば、燃料噴霧に対するレーザ光の照射位置を燃料噴射時の状況に応じて燃料の噴射方向に沿った複数の位置間で切り替えることにより、照射位置を燃料噴霧に対して略一定位置に固定する場合と比較して、燃焼状態を適切に制御して燃焼改善効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の一形態に係る燃焼制御装置の要部を示している。燃焼制御装置１は、内燃機関の一例としてのディーゼルエンジン２に適用されるものであって、そのディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称することがある。）２は車両に走行用の駆動源として搭載されるものである。燃焼制御装置１は、レーザ光照射装置（レーザ光照射手段）３から燃焼室４にレーザ光を照射して燃焼を制御する。燃焼室４の上部中央には燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴射弁５からは、ピストン６のキャビティ６ａ内に向かって燃料が噴射され、それによりキャビティ６ａ内に燃料噴霧２０が形成される。燃料噴射弁５からの燃料噴射は、パイロット噴射及びメイン噴射を含む多段階に分けて実行される。なお、エンジン２には複数のシリンダ７が設けられており、図１では一つのシリンダ７のみを示している。他のシリンダ７についても同様の構成である。
【００１７】
レーザ光照射装置３は、レーザ光を発振する第１〜第３のレーザ発振器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを備えている。レーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃは、いずれも波長２００ｎｍ以下の遠紫外域、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外域及び赤外域のレーザ光を選択的に出力することが可能である。レーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃから射出されるレーザ光は、ビームスプリッタ１２Ａ〜１２Ｃにより、それぞれ４本のビームに分割される。分割されたレーザ光は光ファイバ１３を介してアダプタ１４に導かれる。アダプタ１４はシリンダ７の側面に取り付けられている。レーザ光は、アダプタ１４の内部にシリンダ７の軸線と直交する方向から入射する。アダプタ１４の内部には照射光学系１５が設けられている。照射光学系１５は、分割後のレーザ光Ｌ毎に１組ずつ存在する。つまり、一つのシリンダ７に対して、照射光学系１５は合計で１２組設けられている。各照射光学系１５は、レーザ光を、シリンダ軸線ＡＸの方向に薄く、かつシリンダ軸線ＡＸと直交する方向には一定幅のシート状に成形してシリンダ７内に入射させる。ピストン６には、圧縮上死点付近にあるときにレーザ光Ｌをキャビティ６ａ内に透過させるためのスリット６ｂが形成されている。レーザ光Ｌをシート状に成形しているため、燃料噴霧２０に対するレーザ光Ｌの照射面積を十分に確保し、かつエネルギ密度を増加させることができる。
【００１８】
各照射光学系１５にて成形されたシート状のレーザ光Ｌのシリンダ７内への入射位置は図２Ａ〜図２Ｃに示すように設定されている。なお、以下では、第１のレーザ発振器１１Ａから射出されたレーザ光に参照符号Ｌ１を、第２のレーザ発振器１１Ｂから射出されたレーザ光に参照符号Ｌ２を、第３のレーザ発振器１１Ｃから射出されたレーザ光に参照符号Ｌ３をそれぞれ付して、これらを区別することがある。
【００１９】
図２Ａは第１のレーザ発振器１１Ａから射出されたレーザ光Ｌ１の入射位置を、図２Ｂは第２のレーザ発振器１１Ｂから射出されたレーザ光Ｌ２の入射位置を、図２Ｃは第３のレーザ発振器１１Ｃから射出されたレーザ光Ｌ３の入射位置をシリンダ軸線ＡＸの方向から見た状態をそれぞれ示している。但し、図２Ａ〜図２Ｃでは、アダプタ１４及び照射光学系１５の図示を省略した。これらの図から明らかなように、燃料噴射弁５からは６本の燃料噴霧２０が放射状に噴射される。但し、図２Ａ、図２Ｂはメイン噴射時の燃料噴霧を示し、図２Ｃはメイン噴射に先行して実行されるパイロット噴射時の燃料噴霧を示している。一方、各ビームスプリッタ１２Ａ〜１２Ｃにて分割された４本のレーザ光Ｌは、２本を一組として各組が直交するようにシリンダ７に入射する。しかし、図２Ａ〜２Ｃ間においては、燃料噴霧２０の噴射方向に関して互いに異なる位置にレーザ光Ｌが照射されるように、レーザ光Ｌの入射位置が差別化されている。図２Ａ〜図２Ｃに示すようにレーザ光Ｌの入射位置を変えている理由は、燃料噴霧２０とレーザ光の照射位置との関係が、エンジン２の運転状態に与える影響を考慮した照射位置制御を実現するためにある。以下、この点について説明する。
【００２０】
ディーゼルエンジン２における燃焼では、スモーク、ＨＣ等の低減のためにレーザ光Ｌを照射したい場所と照射したくない場所とが存在する。図３に示すように、燃料噴霧２０は、根元付近の液滴部２０ａと、その液滴部２０ａよりも噴射方向前方の噴霧部２０ｂとを含んでいる。噴霧部２０ｂの後端部（液滴部２０ａとの境界領域）には、低水温あるいは吸気圧が低い状態での運転時においてＨＣの生成量が大きいＨＣ生成領域２０ｃが存在し、中間部にはＮＯｘの発生量が大きいＮＯｘ発生領域２０ｄが存在し、先端部にはスモークの生成量が大きいスモーク生成領域２０ｅが存在する。例えば、ＮＯｘ発生領域２０ｄをレーザ光で加熱するとＮＯｘの発生量が急増する。なお、ＨＣ生成領域２０ｃに関しては、通常運転時、つまり暖機後でかつ吸気圧も正常な場合にはＨＣの生成量が減少し、スモークの生成量が相対的に大きくなる。
【００２１】
一方、燃料噴霧２０に対するレーザ光Ｌの照射位置は次の通り設定されている。まず、図２Ａに示すように、第１のレーザ発振器１１Ａから射出されたレーザ光Ｌ１のシリンダ７内への入射位置は、６本の燃料噴霧２０のそれぞれのスモーク生成領域２０ｅにレーザ光Ｌ１が照射されるように設定されている。次に、図２Ｂに示すように、第２のレーザ発振器１１Ｂから射出されたレーザ光Ｌ２のシリンダ７内への入射位置は、６本の燃料噴霧２０のそれぞれのＨＣ生成領域２０ｃにレーザ光Ｌ２が照射されるように設定されている。さらに、図２Ｃに示すように、第３のレーザ発振器１１Ｃから射出されたレーザ光Ｌ３のシリンダ７内への入射位置は、６本の燃料噴霧（但し、パイロット噴射時のもの）２０のそれぞれの液滴部２０ａにレーザ光Ｌ３が照射されるように設定されている。これらの照射位置の選択については後述する。
【００２２】
図１に戻って、各レーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃのレーザ光射出動作はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと略称する。）３０によって制御される。ＥＣＵ３０はマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットであり、所定のエンジンコントロールプログラムに従って燃料噴射弁５やレーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃ等を操作することにより、ディーゼルエンジン２を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ３０には、運転制御のための入力手段として、エンジン２のクランク軸の角度を検出するクランク角センサ３１と、エンジン２の冷却水温を検出する水温センサ３２と、エンジン２の吸気圧を検出する吸気圧センサ３３とが接続されている。その他にも、ＥＣＵ３０には、エンジン２の運転状態を制御するために、アクセル開度センサといった各種のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２３】
ＥＣＵ３０は、エンジン２のクランク軸の回転速度に同期した周期で燃料噴射弁５からの燃料噴射量を繰り返し演算し、所定の燃料噴射時期に燃料噴射弁５を開弁操作してシリンダ７内に燃料を噴射させる。その燃料噴射動作は上述したようにパイロット噴射及びメイン噴射を含む多段階に分けて実行される。ＥＣＵ３０による燃料噴射量の演算及び燃料噴射時期の制御は公知のディーゼルエンジンのそれと同様でよい。
【００２４】
ＥＣＵ３０は、燃料噴射量が演算されると、これに伴って図４に示すレーザ出力補正ルーチンを実行する。このルーチンは、レーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃのレーザ出力を予め定められたベース値に対して補正する処理である。図４のレーザ出力補正ルーチンにおいて、ＥＣＵ３０はまずステップＳ１で吸気圧センサ３３の出力信号に基づいて吸気圧を取得する。続くステップＳ２にて、ＥＣＵ３０は、レーザ出力のベース値に吸気圧補正係数ｃ１を乗算することにより、レーザ出力を補正する。吸気圧と吸気圧補正係数ｃ１との対応関係の一例を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2009197667.tif 000003
【００２６】
表１の例から明らかなように、吸気圧補正係数ｃ１は、吸気圧が高いほどレーザ出力が低下するように設定されている。シリンダ７内のガス圧が上昇すると着火補助のために必要なレーザ出力が低くなるためである。レーザ出力を補正係数ｃ１で補正することにより、無駄なエネルギ消費を抑えることができる。
【００２７】
続くステップＳ３において、ＥＣＵ３０は直近に演算された燃料噴射量を取得する。なお、多段階噴射の場合、各段階での燃料噴射量の合計値（以下、トータル噴射量と称することがある。）が燃料噴射量として取得される。次のステップＳ４において、ＥＣＵ３０はレーザ出力の現在値（つまりステップＳ２で補正された出力）に、噴射量補正係数ｃ２を乗算して最終的なレーザ出力を得る。トータル噴射量と噴射量補正係数ｃ２との対応関係の一例を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2009197667.tif 000004
【００２９】
表２の例から明らかなように、噴射量補正係数ｃ２は、燃料噴射量が大きいほどレーザ出力が増加するように設定されている。燃料噴射量が大きいと、レーザ光の光路内に存在する燃料液滴又は蒸気の影響によるレーザ光の減衰が大きくなり、レーザ出力が一定であればレーザ光照射の効果が相対的に低下する。レーザ出力を補正係数ｃ２で補正することにより、レーザ光照射の効果を確実に発揮させることができる。ステップＳ４で補正が完了すると、ＥＣＵ３０はレーザ出力補正ルーチンを終了する。ステップＳ４で得られたレーザ出力はＥＣＵ３０のメモリに記憶され、次回のレーザ光照射時に反映される。
【００３０】
次に、ＥＣＵ３０によるレーザ光の照射位置及び照射すべきレーザ光の波長の制御について説明する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３１の出力信号に基づいて燃料噴射弁５からの燃料噴射時期を制御するとともに、その燃料噴射動作に同期してレーザ光を照射する。図５はそのレーザ光の照射時にＥＣＵ３０が所定の周期で繰り返し実行するレーザ照射制御ルーチンを示している。レーザ照射制御ルーチンは、エンジン２の運転状態に応じてレーザ光Ｌの照射位置及び波長を切り替え制御する処理である。図５のレーザ照射制御ルーチンが開始されると、ＥＣＵ３０はまずステップＳ１１でパイロット噴射の時期か否か判断する。パイロット噴射と判別した場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１２へ進み、第３のレーザ発振器１１Ｃを駆動して燃料噴霧２０の液滴部２０ａにレーザ光Ｌ３を照射させる（図２Ｃ参照）。早期のパイロット噴射は燃料と空気の予混合化を促進してＮＯｘ、スモークを低減する点で有利である。しかし、パイロット噴射段階では筒内圧が比較的低いために、燃料噴射量を増加させると燃料噴霧２０がシリンダ壁に到達し、燃費悪化、オイル希釈といった不都合が生じる。これに対して、液滴部２０ａにレーザ光Ｌ３を照射すれば、その影響で液滴が散乱して燃料噴霧２０の貫徹力が低下する。その結果、パイロット噴射時の燃料噴射量を増加させ、それによりＮＯｘ、スモークの排出量を低減することができる。
【００３１】
一方、ステップＳ１１にてメイン噴射の時期であれば、ＥＣＵ３０はステップＳ１３に進み、水温センサ３２の出力信号に基づいてエンジン２の冷却水温が所定値未満か否か判断する。この場合の所定値は、エンジン２が低水温運転状態（冷間運転状態）にあるか否かを判別するための閾値として設定されている。ステップＳ１３で水温が所定値以上の場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１４に進み、吸気圧センサ３３の出力信号に基づいて吸気圧が所定値未満か否か判断する。この場合の所定値は、車両が高地を走行しているいった理由で、吸気圧が通常よりも低いか否かを判別するための閾値として設定されている。
【００３２】
ステップＳ１４で吸気圧が所定値以上の場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１５に進み、第１のレーザ発振器１１Ａを駆動して燃料噴霧２０のスモーク生成領域２０ｅにレーザ光Ｌ１を照射させる（図２Ａ参照）。水温及び吸気圧が何れも所定値以上であれば、エンジン２が通常の状態で運転されているとみなしてよい。その場合には、スモーク生成領域２０ｅにレーザ光Ｌ１を照射してスモークを燃焼させることにより、スモークの排出量を抑えることができる。しかも、ＮＯｘ発生領域２０ｄを避けてレーザ光Ｌ１を照射することにより、ＮＯｘの排出量も抑えることができる。
【００３３】
一方、ステップＳ１３又はステップＳ１４の条件が肯定された場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１６に進み、第２のレーザ発振器１１Ｂを駆動して燃料噴霧２０のＨＣ生成領域２０ｃにレーザ光Ｌ２を照射させる（図２Ｂ参照）。低水温時又は吸気圧が低い時は、液滴部２０ａでのレーザ光Ｌの減衰が大きく、かつＨＣを最優先に低減する必要がある。そのため、液滴部２０ａを避けつつ、その直ぐ前方のＨＣ生成領域２０ｃにレーザ光Ｌ２を照射し、レーザ光Ｌ２の熱でＨＣを燃焼させてその排出量を低減させる。なお、ステップＳ１５又はＳ１６におけるレーザ光Ｌの照射は、メイン噴射の開始後、数１００μＳ後に開始することが好ましい。
【００３４】
ステップＳ１２、Ｓ１５又はＳ１６の処理後、ＥＣＵ３０はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７において、ＥＣＵ３０はエンジン２のＥＧＲ率が所定値を超過しているか否か判断する。ＥＧＲ率は公知の手法で算出すればよい。この場合の所定値は、酸素不足によるスモーク発生が顕著となる範囲か否かを判別するための閾値であって、一例として４０％程度に設定される。酸素分子の分解（Ｏ２→２Ｏ）が速いと燃料やスモークの酸化促進効果が高く、その分解反応はレーザ光の波長が２００ｎｍ以下のときに促進される。従って、ステップＳ１７でＥＧＲ率が所定値を超過している場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１９に進み、レーザ光の波長を２００ｎｍ以下に制御する。
【００３５】
ステップＳ１７にてＥＧＲ率が所定値以下の場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８にて、ＥＣＵ３０はシリンダ７内の燃焼がその期間の後半に達しているか否か判断する。燃焼後半か否かは、例えば機関回転速度や燃料噴射量と燃焼速度との関係を示すデータを予めベンチ適合試験等で取得しておき、これをＥＣＵ３０のＲＯＭに保存してステップＳ１８で参照すればよい。ステップＳ１８で燃焼後半でない場合、ＥＣＵ３０はステップＳ２０に進み、レーザ光Ｌの波長を紫外域（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）に制御する。一方、ステップＳ１８で燃焼後半と判断した場合、ＥＣＵ３０はステップＳ２１に進み、レーザ光Ｌの波長を赤外域に制御する。このように波長を制御する理由は以下の通りである。ディーゼルエンジン２のような圧縮点火機関では反応中間生成物が多く生成され、これらの酸化を促進することがスモークの排出量の低減に有効である。反応中間生成物は紫外域（２００ｎｍ〜４００ｍ）のレーザ光をよく吸収して分解される。一方、燃焼後半では紫外域のレーザ光による分解促進効果よりも、なるべく高いレーザ出力にてスモークを酸化させた方がスモーク排出量の低減に有利である。そこで、燃焼後半に達する前、特には燃焼開始以前は紫外域のレーザ光を照射し、燃焼後半では赤外域のレーザ光を照射している。ステップＳ１９〜Ｓ２１にて波長を制御した後、ＥＣＵ３０は今回のルーチンを終える。
【００３６】
以上の形態においては、ＥＣＵ３０が図５のステップＳ１１〜Ｓ１６を実行することにより、照射位置制御手段として機能し、図５のステップＳ１７〜Ｓ２１を実行することにより波長制御手段として機能し、図４のステップＳ１〜Ｓ４を実行することにより出力制御手段として機能する。
【００３７】
本発明は以上の形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上記の形態では、レーザ光照射手段としてのレーザ光照射装置３が、照射位置毎に３台のレーザ発振器１１Ａ〜１１Ｃを有するものとしたが、照射位置間でレーザ発振器を共用し、その照射位置を切り替えられる可変光学系を設けて照射位置を変化させてもよい。上記の形態では、低水温時又は吸気圧が低い時をＨＣの低減を優先すべき状況として設定し、通常運転時をスモークの低減を優先すべき状況として設定しているが、それらの設定は一例であり、他の条件に基づいてＨＣ又はスモークの低減を優先すべき状況を区別してもよい。例えば、過給不足の際にはスモーク生成量が大きくなるので、その場合をスモークの低減を優先すべき状況として設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一形態に係る燃焼制御装置の要部を示す図。
【図２Ａ】燃料噴霧のスモーク生成領域にレーザ光を照射している状態を示す図。
【図２Ｂ】燃料噴霧のＨＣ生成領域にレーザ光を照射している状態を示す図。
【図２Ｃ】燃料噴霧のスモーク生成領域にレーザ光を照射している状態を示す図。
【図３】燃料噴霧の噴射方向における位置とエミッションとの関係を示す図。
【図４】図１のＥＣＵが実行するレーザ出力補正ルーチンを示すフローチャート。
【図５】図１のＥＣＵが実行するレーザ照射制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１  燃焼制御装置
２  ディーゼルエンジン
３  レーザ光照射装置（レーザ光照射手段）
４  燃焼室
５  燃料噴射弁
６  ピストン
６ｂ  スリット
７  シリンダ
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  レーザ発振器
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  ビームスプリッタ
１５  照射光学系
２０  燃料噴霧
２０ａ  液滴部
２０ｂ  噴霧部
２０ｃ  ＨＣ生成領域
２０ｄ  ＮＯｘ発生領域
２０ｅ  スモーク生成領域
３０  エンジンコントロールユニット（照射位置制御手段、波長制御手段、出力制御手段）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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