(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料噴霧制御装置において、燃料噴霧を制御することで燃焼促進を図る技術を提供する。【解決手段】燃焼室３内に直接燃料噴霧を噴射する燃料噴射弁９と、燃料噴射弁９によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付機構１０と、を備え、燃料噴霧を燃焼室３内の隅に向かわせて燃料噴霧による第１スワール流Ｃ１を形成し、その後に燃料噴霧を第１スワール流Ｃ１を形成した場合とは反対側の燃焼室３内の隅に向かわせて第１スワール流Ｃ１とは逆回転の燃料噴霧による第２スワール流Ｃ２を形成し、第１、第２スワール流Ｃ１，Ｃ２を衝突させる。【選択図】図３
2009127501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する噴霧指向変更手段と、
前記噴霧指向変更手段によって燃料噴霧を前記燃焼室内の隅に向かわせて燃料噴霧による第１渦流を形成し、その後に前記噴霧指向変更手段によって燃料噴霧を前記第１渦流を形成した場合とは異なる前記燃焼室内の隅に向かわせて前記第１渦流とは異なる燃料噴霧による第２渦流を形成し、前記第１、第２渦流を衝突させる第１燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【請求項２】
前記噴霧指向変更手段は、前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【請求項３】
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
内燃機関の運転状態が高回転域にある場合に、噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧の微粒化を促進させる第２燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【請求項４】
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
前記筒内燃料噴射手段が燃料噴霧を噴射している期間中に、噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向の内いずれか一方と他方とから交互に空気を吹き付け、燃料噴霧を前記燃焼室内で幅広く振る第３燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【請求項５】
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
暖機を行う場合に、圧縮行程中に前記筒内燃料噴射手段が噴射する噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧の微粒化を促進させると共に燃料噴霧の貫徹力を低下させ、燃料噴霧を圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する上昇流に乗せて点火領域に導く第４燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【請求項６】
前記空気吹付手段は、前記筒内燃料噴射手段の燃料噴霧を噴射する先端部分に形成された空間部に吹き付ける空気を供給する複数の空気供給通路と、前記複数の空気供給通路にそれぞれ設けられ各空気供給通路を開閉する複数の開閉弁と、少なくとも圧縮行程中に空気を吹き付ける空気供給通路へ空気を送り出す空気ポンプと、を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴霧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴霧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に燃料噴霧を噴射する燃料噴射装置において、噴射時の燃料噴霧に空気を供給し、供給される空気流により燃料噴霧の指向や本数を可変とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
空気ポンプにより過給空気が供給されるアシストエア式の燃料噴射装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
空気通路から噴射された空気を燃料噴霧に衝突させる燃料噴射装置において、第１、第２の空気通路の空気量をそれぞれ制御して燃料噴霧の微粒化を図る技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
燃料噴射装置の先端部分に空気噴孔を設け、噴射時の燃料噴霧に向けて空気を噴射して燃料噴霧の微粒化を図る技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特許第３１０７４８９号公報
【特許文献２】特開平０６−１０７９８号公報
【特許文献３】特開平０６−２７２６４０号公報
【特許文献４】特開平０８−８６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、内燃機関の燃料噴霧制御装置において、燃料噴霧を制御することで燃焼促進を図る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する噴霧指向変更手段と、
前記噴霧指向変更手段によって燃料噴霧を前記燃焼室内の隅に向かわせて燃料噴霧による第１渦流を形成し、その後に前記噴霧指向変更手段によって燃料噴霧を前記第１渦流を形成した場合とは異なる前記燃焼室内の隅に向かわせて前記第１渦流とは異なる燃料噴霧による第２渦流を形成し、前記第１、第２渦流を衝突させる第１燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置である。
【０００８】
本発明によると、燃焼室内を一体的に流動する剛体渦となっている第１渦流に第２渦流が衝突して気流がせん断され、燃焼室内に気流の乱れを生じさせる。このため、燃焼室内の気流の乱れによって火炎伝播を促進し、燃焼を促進することができる。
【０００９】
前記噴霧指向変更手段は、前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段であるとよい。
【００１０】
本発明によると、筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のい
ずれか一方から空気が吹き付けられ、筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更することができる。
【００１１】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
内燃機関の運転状態が高回転域にある場合に、噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧の微粒化を促進させる第２燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置である。
【００１２】
本発明によると、内燃機関の運転状態が高回転域にある場合に微粒化された燃料噴霧の気化が促進され、燃焼を促進することができる。
【００１３】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
前記筒内燃料噴射手段が燃料噴霧を噴射している期間中に、噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向の内いずれか一方と他方とから交互に空気を吹き付け、燃料噴霧を前記燃焼室内で幅広く振る第３燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置である。
【００１４】
本発明によると、燃料噴霧を燃焼室内で幅広く振るので、燃焼室内に燃料が均等に分配され、燃焼室内の混合気の均質性を向上し、燃焼を促進することができる。
【００１５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
燃焼室内に直接燃料噴霧を噴射する筒内燃料噴射手段と、
前記筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向のいずれか一方から空気を吹き付け、前記筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更する空気吹付手段と、
暖機を行う場合に、圧縮行程中に前記筒内燃料噴射手段が噴射する噴射時の燃料噴霧に対して前記空気吹付手段によって複数方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧の微粒化を促進させると共に燃料噴霧の貫徹力を低下させ、燃料噴霧を圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する上昇流に乗せて点火領域に導く第４燃料噴霧制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴霧制御装置である。
【００１６】
本発明によると、微粒化され且つ貫徹力が低下し燃焼室中央に滞留する燃料噴霧が、圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する上昇流に乗って燃焼室上方の点火領域に導かれ、スプレーガイド燃焼を実現でき、着火性が確保でき、燃焼を促進できる。このため、点火時期を遅角させて燃料の後燃えを生じさせて排気温度を上昇させ、暖機を促進することができる。
【００１７】
前記空気吹付手段は、前記筒内燃料噴射手段の燃料噴霧を噴射する先端部分に形成された空間部に吹き付ける空気を供給する複数の空気供給通路と、前記複数の空気供給通路にそれぞれ設けられ各空気供給通路を開閉する複数の開閉弁と、少なくとも圧縮行程中に空気を吹き付ける空気供給通路へ空気を送り出す空気ポンプと、を有するとよい。
【００１８】
本発明によると、筒内燃料噴射手段によって噴射される燃料噴霧の指向を変更するために、筒内燃料噴射手段が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して複数方向から空気を吹き付けることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、内燃機関の燃料噴霧制御装置において、燃料噴霧を制御することで燃焼を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴霧制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリンを燃料とする筒内直噴火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００２２】
内燃機関１のシリンダヘッド２には、燃焼室３に連通する吸気ポート４と排気ポート５とが各々設けられている。シリンダヘッド２には、吸気ポート４を開閉する吸気弁６と、排気ポート５を開閉する排気弁７とが設けられている。
【００２３】
シリンダヘッド２には、内燃機関１の燃焼室３内中心上方にて火花を発生する点火プラグ８が設けられている。点火プラグ８が火花を発生させる燃焼室３内の上方が点火領域である。
【００２４】
シリンダヘッド２には、燃焼室３内の側方から燃焼噴霧Ｆを噴射する燃料噴射弁９が設けられている。燃料噴射弁９から噴射される燃料噴霧Ｆは燃焼室３内中央に指向されている。本実施例における燃料噴射弁９が本発明の筒内燃料噴射手段に相当する。
【００２５】
燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する先端部分には、燃料噴射弁９が噴射した噴射時の燃料噴霧に対して水平方向の左右両側のいずれか一方から空気を吹き付け、燃料噴射弁９によって噴射される燃料噴霧Ｆの指向を変更する空気吹付機構１０が設けられている。
【００２６】
空気吹付機構１０は、燃料噴射弁９の燃料噴霧Ｆを噴射する先端部分に形成された空間部Ｓに水平方向に左右両側それぞれから吹き付ける空気を供給する第１、第２空気供給枝管１１，１２と、第１、第２空気供給枝管１１，１２にそれぞれ設けられ各空気供給枝管を開閉する第１、第２開閉弁１３，１４と、吸気供給管１５を介して吸気ポート４から取り込んだ空気を第１、第２空気供給枝管１１，１２へ送り出す空気ポンプ１６と、を有する。本実施例における空気吹付機構１０が本発明の空気吹付手段に相当し、本実施例における第１、第２空気供給枝管１１，１２が本発明の吸気供給通路に相当する。
【００２７】
シリンダヘッド２には、吸気ポート４に連通する吸気管１７と、排気ポート５に連通する排気管１８とが接続されている。排気管１８の下流には、排気を浄化するための触媒を有する触媒コンバータ１９が配置されている。
【００２８】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０には、吸気管１７に配置されたエアフローメータ２１に加え、内燃機関１に取り付けられた水温センサ２２及びクランクポジションセンサ２３などの各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの出力信号に基づいて、点火プラグ８、燃料噴射弁９、及び第１、第２開閉弁１３，１４を電気的に制御することが可能になっている。
【００２９】
ところで、内燃機関１の燃焼促進を図るために燃焼室３内にスワール流を発生させる場合がある。燃焼室３内にスワール流を発生させると、火炎伝播が促進され、燃焼が促進されると考えられていた。しかしなら、燃焼室３内に発生したスワール流は燃焼室３内を一体的に流動する剛体渦となっている。このため、スワール流では燃焼室３内の気流にせん断を生じさせることができず、スワール流は気流の乱れに変換されていない。したがって、燃焼室３内にスワール流を発生させても、火炎伝播が促進できず、燃焼を促進できていない場合があった。また、燃焼室３内に流入する吸気流でスワール流を発生させるためには、吸気を絞ることなどが行われ、吸気抵抗が増加して体積効率が低下していた。
【００３０】
そこで、本実施例では、吸気行程では燃料噴霧Ｆを燃焼室３内の隅に向かわせて燃料噴霧による第１スワール流を形成し、その後の圧縮行程では燃料噴霧Ｆを第１スワール流を形成した場合とは反対側の燃焼室３内の隅に向かわせて第１スワールとは逆回転の燃料噴霧による第２スワール流を形成し、第１、第２スワールを衝突させるようにした。なお、本実施例における第１、第２スワール流が本発明の第１、第２渦流に相当する。
【００３１】
図２は、燃料噴霧による第１スワール流Ｃ１を形成する場合を示す図である。吸気行程中では、燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第１噴射期間Ｊ１の前後にわたって空気吹付機構１０の第１開閉弁１３を開弁状態にし、第１空気供給枝管１１から空気を噴射時の燃料噴霧に吹き付ける。これによって、図２に示すように燃料噴霧Ｆは燃焼室３内の図２の紙面上において下方に偏り、シリンダ内側壁に沿って渦を巻き図示点線矢印の第１スワール流Ｃ１が形成される。
【００３２】
図３は、燃料噴霧による第２スワール流Ｃ２を形成し、第１、第２スワール流Ｃ１，Ｃ２が衝突する場合を示す図である。圧縮行程後半（圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）前９０°以降）では、燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第２噴射期間Ｊ２の前後にわたって空気吹付機構１０の第２開閉弁１４を開弁状態にし、第２空気供給枝管１２から空気を噴射時の燃料噴霧に吹き付ける。これによって、図３に示すように燃料噴霧Ｆは燃焼室３内の図３の紙面上において上方に偏り、シリンダ内側壁に沿って渦を巻き図示点線矢印の第２スワール流Ｃ２が形成される。そして同時に、先に形成されていた第１スワール流Ｃ１と第２スワール流Ｃ２とが衝突する。
【００３３】
図４は、吸気上死点（吸気ＴＤＣ）から圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）までの燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４の制御を示すタイムチャートである。図４に示すように、吸気行程中には燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第１噴射期間Ｊ１があり、この第１噴射期間Ｊ１の前後にわたって第１開閉弁１３を開弁状態にする。また、圧縮行程後半（圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）前９０°以降）には第１噴射期間Ｊ１から離れて燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第２噴射期間Ｊ２があり、この第２噴射期間Ｊ２の前後にわたって第２開閉弁１４を開弁状態にする。このように燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４を制御することを第１燃料噴霧制御という。この第１燃料噴霧制御を実行するＥＣＵ２０が本発明の第１燃料噴霧制御手段に相当する。
【００３４】
このような本実施例によると、燃焼室３内を一体的に流動する剛体渦となっている第１スワール流Ｃ１に第２スワール流Ｃ２が衝突して図３の矢印の気流Ｃ３ように気流がせん断され、燃焼室３内に気流の乱れを生じさせることができる。このため、燃焼室３内の気流の乱れによって火炎伝播を促進し、燃焼を促進することができる。この時生じる気流の乱れは燃焼室３内の外側であるシリンダ内側壁周辺で強くなっており、シリンダ内側壁周辺で生じるノッキングを抑制することができる。上記のように燃焼室３内に生じる気流の乱れは消失し易いので、燃料噴霧による第２スワール流Ｃ２を形成するタイミングを点火直近の圧縮行程後半（圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）前９０°以降）としている。
【００３５】
また、燃焼室３内に流入する吸気流でスワール流を発生させていないので、吸気を絞ることなどが必要なくなり、吸気抵抗は増加せず体積効率の低下を防止できる。
【００３６】
ところで、内燃機関１の運転状態が４０００ｒｐｍ以上の機関回転数となる高回転域では、燃焼室３内に流入する吸気流で生じる燃焼室３内の気流の乱れが十分大きくなる。このため、上記第１燃料噴霧制御によって燃焼室３内の気流の乱れを生じさせる必要がない。一方、内燃機関１の運転状態が高回転域では、各行程時間が短くなるので、燃料噴霧が気化するまでの時間を短縮する気化促進が重要となる。
【００３７】
そこで、本実施例では、内燃機関１の運転状態が高回転域にある場合に、噴射時の燃料噴霧に対して第１、第２開閉弁１３，１４を開弁状態にして２方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧Ｆの微粒化を促進させるようにした。
【００３８】
図５は、内燃機関１の運転状態が高回転域のときに２方向から同時に空気を吹き付ける場合を示す図である。燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第３噴射期間Ｊ３の前後にわたって空気吹付機構１０の第１、第２開閉弁１３，１４の両方を開弁状態にし、第１、第２空気供給枝管１１，１２から空気を噴射時の燃料噴霧に吹き付ける。これによって、図５に示すように燃料噴霧Ｆに水平方向の左右両側から空気が吹き付けられることで、燃料噴霧Ｆは微粒化が促進され、偏らずに燃焼室３内の中央付近に噴射される。
【００３９】
図６は、内燃機関１の運転状態が高回転域にある場合の吸気上死点（吸気ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）までの燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４の制御を示すタイムチャートである。図６に示すように、吸気行程中には燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第３噴射期間Ｊ３があり、この第３噴射期間Ｊ３の前後にわたって第１、第２開閉弁１３，１４の両方を開弁状態にする。このように燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４を制御することを第２燃料噴霧制御という。この第２燃料噴霧制御を実行するＥＣＵ２０が本発明の第２燃料噴霧制御手段に相当する。
【００４０】
このような本実施例によると、内燃機関１の運転状態が高回転域にある場合に燃料噴霧Ｆが微粒化され、微粒化された燃料噴霧Ｆの気化が促進され、燃料噴霧Ｆが気化するまでの時間を短縮して燃焼を促進することができる。
【００４１】
ところで、内燃機関１の運転状態がパーシャル運転時（部分負荷運転時）などでは、燃焼室３内の混合気の均質性を向上させることが重要となる。
【００４２】
そこで、本実施例では、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態にある場合に、燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射している期間中に、噴射時の燃料噴霧に対して第１、第２開閉弁１３，１４を交互に開弁状態にして２方向から交互に空気を吹き付け、燃料噴霧Ｆを燃焼室３内で幅広く振るようにした。
【００４３】
図７は、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態のときに２方向から交互に空気を吹き付ける場合を示す図である。燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第４噴射期間Ｊ４中に空気吹付機構１０の第１、第２開閉弁１３，１４を交互に開弁状態にし、第１、第２空気供給枝管１１，１２から空気を噴射時の燃料噴霧に交互に吹き付ける。これによって、図７に示すように燃料噴霧Ｆに水平方向の左右両側から交互に空気が吹き付けられることで、燃料噴霧Ｆは燃焼室３内の図７の紙面上において上方から下方にわたって幅広く振られる。なお、空気の吹き付けが交互に行われる際に燃料噴霧Ｆは連続して噴射されているため、燃料噴霧Ｆは燃焼室３内の図７の紙面上において上方と下方とに交互に噴射されるのではなく、燃料噴霧Ｆの指向が図７の紙面上において
上方に指向される場合から下方に指向される場合までの間を連続して変化している。
【００４４】
図８は、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態の場合の吸気上死点（吸気ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）までの燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４の制御を示すタイムチャートである。図８に示すように、吸気行程中には燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第４噴射期間Ｊ４があり、この第４噴射期間Ｊ４中において第１、第２開閉弁１３，１４を交互に開弁状態にする。このように燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４を制御することを第３燃料噴霧制御という。この第３燃料噴霧制御を実行するＥＣＵ２０が本発明の第３燃料噴霧制御手段に相当する。
【００４５】
このような本実施例によると、内燃機関１の運転状態がパーシャル運転時などの燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態にある場合に燃料噴霧Ｆを燃焼室３内で幅広く振るので、燃焼室３内に燃料が均等に分配され、燃焼室３内の混合気の均質性を向上し、燃焼を促進することができる。
【００４６】
ところで、内燃機関１の始動時などでは、排気管１８に設けられた触媒コンバータ１９に備えられた触媒を早期に活性化させるため暖機を行う。暖機を行う場合には、点火時期を遅角させて燃料の後燃えを生じさせて排気温度を上昇させるが、点火時期を遅角するために燃焼室３内の混合気に対する着火性が悪化してしまう。
【００４７】
そこで、本実施例では、暖機を行う場合に、圧縮行程中に燃料噴射弁９が噴射する噴射時の燃料噴霧に対して第１、第２開閉弁１３，１４の両方を開弁状態にして２方向から同時に空気を吹き付け、燃料噴霧Ｆの微粒化を促進させると共に燃料噴霧Ｆの貫徹力を低下させ、燃料噴霧Ｆを圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する上昇流に乗せて点火プラグ８近傍の点火領域に導くようにした。
【００４８】
図９は、暖機を行うときに２方向から同時に空気を吹き付ける場合を示す図である。圧縮行程中に燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第５噴射期間Ｊ５の前後にわたって空気吹付機構１０の第１、第２開閉弁１３，１４の両方を開弁状態にし、第１、第２空気供給枝管１１，１２から空気を噴射時の燃料噴霧に吹き付ける。これによって、図９に示すように燃料噴霧Ｆに水平方向の左右両側から空気が吹き付けられることで、燃料噴霧Ｆは微粒化が促進されると共に燃料噴霧Ｆの貫徹力が低下し、偏らずに燃焼室３内の中央に滞留する。そして、燃焼室３内の中央に滞留した燃料噴霧Ｆは、圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する図示矢印の上昇流に乗って燃焼室３上方の点火プラグ８近傍の点火領域に導かれる。
【００４９】
図１０は、暖機を行う場合の下死点（ＢＤＣ）から圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）までの燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４の制御を示すタイムチャートである。図１０に示すように、圧縮行程中に燃料噴射弁９が燃料噴霧を噴射する第５噴射期間Ｊ５があり、この第５噴射期間Ｊ５の前後にわたって第１、第２開閉弁１３，１４の両方を開弁状態にする。このように燃料噴射弁９及び第１、第２開閉弁１３，１４を制御することを第４燃料噴霧制御という。この第４燃料噴霧制御を実行するＥＣＵ２０が本発明の第４燃料噴霧制御手段に相当する。
【００５０】
このような本実施例によると、微粒化され且つ貫徹力が低下し燃焼室３中央に滞留する燃料噴霧Ｆが、圧縮行程時のピストンの上昇に伴い発生する上昇流に乗って燃焼室３上方の点火プラグ８近傍の点火領域に導かれ、スプレーガイド燃焼を実現でき、着火性が確保でき、燃焼を促進できる。このため、点火時期を遅角させて燃料の後燃えを生じさせて排気温度を上昇させ、暖機を促進することができる。
【００５１】
次に、本実施例による燃料噴霧制御ルーチンについて説明する。図１１は、本実施例による燃料噴霧制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５２】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、各種センサの出力信号に基づいて内燃機関１の運転状態を検出する。
【００５３】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、暖機を行うか否か判別する。ステップＳ１０２において、暖機を行うと肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。一方、暖機を行わないと否定判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。
【００５４】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、図１０に示す第４燃料噴霧制御を実行する。ステップＳ１０３の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させる要求のある運転状態であるか否か判別する。ステップＳ１０４において、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態であると肯定判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。一方、内燃機関１の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態ではないと否定判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
【００５６】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２０は、図８に示す第３燃料噴霧制御を実行する。ステップＳ１０５の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００５７】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が高回転域にあるか否か判別する。ステップＳ１０６において、内燃機関１の運転状態が高回転域にあると肯定判定された場合には、ステップＳ１０７へ移行する。一方、内燃機関１の運転状態が高回転域にないと否定判定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。
【００５８】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ２０は、図６に示す第２燃料噴霧制御を実行する。ステップＳ１０７の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０８では、ＥＣＵ２０は、図４に示す第１燃料噴霧制御を実行する。ステップＳ１０８の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００６０】
以上の本ルーチンを実施することにより、内燃機関１の運転状態に合わせて燃焼室３内へ噴射される燃料噴霧を好適に制御でき、燃焼を促進できる。
【００６１】
なお、上記実施例では、図１１に示すルーチンにより第１〜第４燃料噴霧制御を図１に示す内燃機関１で全て実行するようにしていたが、これに限られず、第１〜第４燃料噴霧制御のいずれか一つ以上を個別に実行するようにしてもよい。
【００６２】
ここで、第２、第３燃料噴霧制御を個別に実行する場合には、空気吹付機構１０には空気ポンプ１６を設けなくてもよい。第２、第３燃料噴霧制御では、第１、第２開閉弁１３，１４を開弁状態にすると、吸気行程時の吸気慣性効果によって第１、第２空気供給枝管１１，１２に吸気ポート４から空気が送り込まれ、燃料噴霧に対して空気の吹き付けができるからである。また、これと同様な理由から、第１燃料噴霧制御を個別に実行する場合には、少なくとも圧縮行程で空気の吹き付けを行う第２空気供給枝管１２に空気ポンプ１６が設けられていればよく、吸気行程で空気の吹き付けを行う第１空気供給枝管１１には空気ポンプ１６を設けなくてもよい。
【００６３】
また、上記実施例では、空気吹付機構１０により燃料噴射弁９の燃料噴霧の指向を変更させていたが、これに限られず、燃料噴射弁９の燃料噴霧の指向を変更できる他の機構を用いて第１、第２スワール流Ｃ１，Ｃ２を形成するものであってもよい。また、第１燃料噴霧制御により形成する渦流はスワール流に限られず、例えばスワール流とタンブル流を形成したり、互いに異なる２つのタンブル流を形成したりするものであってもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、燃料噴射弁９の燃料噴霧に対して空気吹付機構１０により水平方向の左右両側の２方向から空気を吹き付けるようにしていたが、これに限られず、３方向以上から燃料噴霧に対して空気を吹き付けるものであってもよい。
【００６５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る燃料噴霧による第１スワールを形成する場合を示す図である。
【図３】実施例１に係る燃料噴霧による第２スワールを形成し、第１、第２スワール流が衝突する場合を示す図である。
【図４】実施例１に係る第１燃料噴霧制御を示すタイムチャートである。
【図５】実施例１に係る内燃機関の運転状態が高回転域のときに２方向から同時に空気を吹き付ける場合を示す図である。
【図６】実施例１に係る第２燃料噴霧制御を示すタイムチャートである。
【図７】実施例１に係る内燃機関の運転状態が燃焼室３内の混合気の均質性を向上させたい運転状態のときに２方向から交互に空気を吹き付ける場合を示す図である。
【図８】実施例１に係る第３燃料噴霧制御を示すタイムチャートである。
【図９】実施例１に係る暖機を行うときに２方向から同時に空気を吹き付ける場合を示す図である。
【図１０】実施例１に係る第４燃料噴霧制御を示すタイムチャートである。
【図１１】実施例１に係る燃料噴霧制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１     内燃機関
２     シリンダヘッド
３     燃焼室
４     吸気ポート
５     排気ポート
６     吸気弁
７     排気弁
８     点火プラグ
９     燃料噴射弁
１０   空気吹付機構
１１   第１空気供給枝管
１２   第２空気供給枝管
１３   第１開閉弁
１４   第２開閉弁
１５   吸気供給管
１６   空気ポンプ
１７   吸気管
１８   排気管
１９   触媒コンバータ
２０   ＥＣＵ
２１   エアフローメータ
２２   水温センサ
２３   クランクポジションセンサ
【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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