(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポート又は筒内に燃料を噴射する主燃料噴射装置と、
吸気ポート上流の吸気通路に設けられるスロットル弁の下流側に位置し、同スロットル弁が閉塞近傍にあるとき、同スロットル弁下流側面に燃料を噴射する副燃料噴射装置と
を備え、
現在のエンジン運転情報を読み取ると共にアクセル開度が高負荷判定アクセル開度を下回るかあるいはエンジン回転速度が高速判定エンジン回転速度を下回ると判断され、且つリーン空燃比運転不可能域と判断されると、上記副燃料噴射装置により上記スロットル弁下流側面に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気通路に設けられる吸入空気量を調整するスロットル弁を備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排出ガス浄化装置の内、排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）やブローバイガス除去装置はエンジンが発生する排ガスの一部やオイル及びＨＣの蒸発成分を吸気系に導入し、吸気行程時にこれらを吸入し、燃焼行程時に再燃焼させて環境汚染を防止している。
【０００３】
このような排出ガス浄化装置を内燃機関の吸気路に連結した場合、未燃ＨＣ（ＳＯＦ）とカーボン（ＳＯＯＴ）は吸気管内で結合し，デホジットとして，スロットルバルブや吸気バルプに付着し、堆積する。堆積したデポジットが増加すると、吸入空気量が低下し、吸気の流れを阻害し、アイドル不良やエンストの原因となり、運転性が悪化することとなる。この場合、スロットルバルブに燃料を直接噴霧し、デポジットを洗浄するための燃料噴射弁を設けた技術が特開平４−３０８３３１号公報に開示されている。この技術はスロットル弁の上流に燃料噴射弁を設け、始動時や冷態期間中にスロットル弁に燃料を噴霧するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平４−３０８３３１号公報の技術ではスロットル弁の閉弁近傍にあるときスロットル弁の上流側面にデポジット時と洗浄用の燃料を噴霧している。したがって、ＥＧＲ導入や筒内からの燃焼ガスの逆流等にさらされデポジットが堆積し易いスロットル弁下流側面に直接洗浄用の燃料を噴霧することができない。また、スロットル弁全開近傍でスロットル弁に燃料を噴霧したとしても噴霧された燃料は上記スロットル弁下流側面にあたらないものである。
本発明は、上述の課題に基づき、吸気路のスロットル弁に付着するデポジット等の汚れを確実に除去することができる内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、吸気ポート又は筒内に燃料を噴射する主燃料噴射装置と、吸気ポート上流の吸気通路に設けられるスロットル弁の下流側に位置し、同スロットル弁が閉塞近傍にあるとき、同スロットル弁下流側面に燃料を噴射する副燃料噴射装置とを備え、現在のエンジン運転情報を読み取ると共にアクセル開度が高負荷判定アクセル開度を下回るかあるいはエンジン回転速度が高速判定エンジン回転速度を下回ると判断され、且つリーン空燃比運転不可能域と判断されると、上記副燃料噴射装置により上記スロットル弁下流側面に燃料を噴射することを特徴とする。
ここでは、吸気流速が低下するスロットル弁の閉塞近傍のとき、スロットル弁下流側からデポジット洗浄用の燃料を噴霧するので、吸気流に抗してスロットル下流側面全域に洗浄用燃料の噴霧が可能となる。特に、ここではエンジンにより駆動されている補機、触媒温度や浄化能力等を考慮し、リーン空燃比での運転が不可能と判断された場合に、洗浄用燃料の噴霧をおこなうので、確実にデポジットを洗浄できると共に吸入空気量が低下してアイドル不良やエンストを招くような不具合を防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態としての内燃機関を示した。この内燃機関は４気筒の筒内噴射式エンジン（以後単に筒内噴射エンジンと記す）1であり、吸気系に排気ガス還流装置２及びブロ−バイガス除去装置３を連結する。筒内噴射エンジン１の各シリンダ４の上部とシリンダヘッド５とで囲まれる部分には燃焼室６が形成される。筒内噴射エンジン１のクランクシャフト７の一端には単位クランク角信号θｃ、基準信号θo及びこれらに基づくエンジン回転速度Ｎｅ情報を検出するクランク角センサ８が対設され、これはエンジンコントロールユニット（以後単にＥＣＵと記す）９に検出信号を出力する。
【０００８】
各シリンダ４の上側内壁面には吸気弁Ｖ１に開放可能に閉鎖された吸気ポート１１および排気弁Ｖ２に開放可能に閉鎖された排気ポート１２が形成される。しかも吸、排気弁Ｖ１、Ｖ２と干渉しない位置には点火プラグ１３が、側端位置には燃料噴射用のインジェクタ１４が配備される。インジェクタ１４はインジェクタ駆動回路１５を介してＥＣＵ９に接続され、同ＥＣＵ９の噴射信号に応じて燃料噴射を行うように構成される。
シリンダヘッド５の上部には各燃焼室６の吸、排気弁Ｖ１，Ｖ２を駆動する図示しない弁駆動系が収容され、これらはシリンダヘッド５に締め付け固定されるロッカカバー２０により覆われている。
【０００９】
各燃焼室６に連通可能な各吸気ポート１１はシリンダヘッド５及びロッカカバー２０を上下に貫通する直立ポートとして形成され、これと各シリンダ４内の凹状頂部ｂを有するピストン１０との働きで、吸気及び圧縮行程において燃焼室に逆タンブル流Ｓｆを生成するように構成される。各吸気ポート１１には、図２（ａ），（ｂ）に示すようなインテークマニホールド１６と、同インテークマニホールドの各吸気ブランチが接続されるサージタンク１７と、このサージタンク１７に続く延長管１８及びエアクリーナ１９がこの順で接続され、これらが吸気路ｒ１を形成している。エアクリーナ１９内には、吸気量ｑａ情報を得るエアフローセンサ２１と、吸気温度Ｔａ情報を出力する吸気温センサ２２及び大気圧Ｐａ情報を出力する大気圧センサ２３が装着され、これら各情報はエンジン制御装置を成すＥＣＵ９に出力される。
【００１０】
延長管１８内にはスロットル弁２４が配備され、同弁のスロットル開度θｓ情報がスロットル開度センサ２５によりＥＣＵ９に出力される。更に、延長管１８内には、スロットル弁２４の下流に位置し、スロットル弁閉塞近傍時にスロットル弁下流側面に燃料を噴射させる副燃料噴射装置としてのアシストインジェクタ２７が配設される。このアシストインジェクタ２７はインジェクタ駆動回路１５を介してＥＣＵ９に接続され、同ＥＣＵ９のアシスト噴射信号に応じて洗浄燃料噴射を行うように構成される。
【００１１】
なお、ここでは単一のスロットル弁２４に対し単一式（ＳＰＩ）のアシストインジェクタ２７を配備しているが、各気筒の分岐管にスロットルと弁を備えた内燃機関の場合には、マルチポイント式（ＭＰＩ）インジェクタ方式を採ることとなる。
ＥＣＵ９には筒内噴射エンジン１の水温Ｔｗ情報を検出する水温センサ２６や、車両の駆動輪側の回転情報より車速を検出する車速センサ２８や、アクセル開度θａを検出するアクセル開度センサ４２がそれぞれ接続されている。
【００１２】
各燃焼室６に連通可能な排気ポート１２にはエキゾーストマニホールド２８および図示しない排気管やマフラーが接続され、これらが排気路ｒ２を形成している。
筒内噴射エンジン１の吸気路ｒ１と排気路ｒ２との間には排気ガス還流装置２が配備される。排気ガス還流装置２は排気路ｒ２側のエキゾーストマニホールド２８と吸気路ｒ１側のサージタンク１７を結ぶ排気ガス還流路（以下、単にＥＧＲ通路と記す）２９を備え、ＥＧＲ通路２９の途中に駆動回路３６を介してＥＣＵ９に制御されるＥＧＲ弁３１を備える。
【００１３】
筒内噴射エンジン１のロッカカバー２０と吸気路ｒ１との間に配備されるブロ−バイガス除去装置３はロッカカバー２０より延出する突状金具３７と、同金具に取り付けられるＰＣＶバルブ３８と、ＰＣＶバルブ３８の他端より延出し他端がサージタンク１７に連通するＰＣＶパイプ３９とを備える。ＰＣＶバルブ３８は筒状本体内に、図示しない可動しぼり弁及び同弁をしぼり量減側に付勢するバネとを備え、吸気路負圧の増加時（低負荷時）にブロ−バイガス流路をしぼり、低下時（高負荷時）にブロ−バイガス流路を開くという周知構成を採る。
点火プラグ１３は点火ユニット４１に接続され、点火ユニット４１はＥＣＵ９に接続されて、ＥＣＵ９により点火プラグ１３の点火作動が制御される。
【００１４】
ＥＣＵ９は筒内噴射エンジン１の点火制御処理、ＥＧＲ制御処理に加えて主燃料噴射及びアシスト燃料噴射制御を行う。
ＥＧＲ制御処理において、ＥＣＵ９はあらかじめ全運転域でのＥＧＲ率を設定した図示しないＥＧＲ域マップを用い、このマップにより、エンジン運転域が中速中負荷の中央域ほど高ＥＧＲ率（高ステップ数）を設定し、高速高負荷域では出力優先運転を行うべく低ＥＧＲ率（低ステップ数）を設定するような特性に沿ってＥＧＲ率を制御している。
【００１５】
筒内噴射エンジン１のＥＣＵ９はインジェクタ１４の作動を制御して燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する主燃料噴射制御を行い、また、スロットル弁２４の汚れ防止のためのアシスト燃料噴射制御を行うよう機能する。
ここで、主及びアシスト燃料噴射制御において、アクセル開度θａとエンジン回転数Ｎｅに基づいて求められる目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとして、低負荷（低Ｐｅ）且つ低回転数の軽負荷運転域では、燃費を稼ぐときに使用される第一モード（圧縮行程噴射でリーン空燃比）を選択し、それ以外の領域（高負荷領域、高回転数領域等）や第一モードが禁止されているときに使用される第二モード（吸気行程でストイキオまたはリッチ空燃比）を選択するという燃料噴射機能を備える。
【００１６】
更に、第一モードでは燃料噴射タイミング（時期）を圧縮行程後期の所定噴射タイミングに設定し、現在の負荷（目標平均有効圧Ｐｅ）相当の基本燃料パルス幅Ｔｆ１が図示しないパルス幅マップによりそれぞれ演算される。第二モードでは燃料噴射タイミング（時期）を、吸気行程前期から中期にかかる所定噴射タイミングに設定し、現在の負荷相当の基本燃料パルス幅Ｔｆ２ が図示しないパルス幅マップにより算出される。そしてスロットル弁２４が閉塞近傍となったとき、一定値であるアシスト燃料パルスＴｆｗが設定され、基本燃料パルス幅Ｔｆ１（又はＴｆ２）からアシスト燃料パルス幅Ｔｆｗを減算した主燃料パルス幅Ｔｆｍが演算される。なお、一定アシスト燃料パルス幅Ｔｆｗは単一値で良いが、場合により、走行距離や、負荷等のエンジン運転情報に応じて増減変化する値として設定しても良い。
【００１７】
図１の筒内噴射エンジン１及びＥＣＵ９は図示しないメインスイッチのキーオンにより駆動し、図示しないメインルーチンでの制御に入り、その途中で点火制御処理、ＥＧＲ制御処理及び燃料噴射制御処理を実行する。
次に、ＥＣＵ９が燃料噴射量制御処理に達すると、図４の燃料噴射モード設定ルーチンを実行する。
ＥＣＵ９はステップｓ１で現在のエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度θａ及びその他のセンサ出力を読み取り、各データを記憶処理する。ステップｓ２では現在のアクセル開度θａが高負荷判定アクセル開度θａ１を上回るか判断し、以下ではステップｓ４に、上回るとステップｓ３に進む。ステップｓ３では現在のエンジン回転速度Ｎｅが高速判定エンジン回転速度Ｎｅ１を上回るか判断し、以下ではステップｓ４に、上回るとステップｓ５に進む。
【００１８】
ステップｓ４では低回転低負荷側の第一モードを設定し、ステップｓ６で、エンジンにより駆動されている補機、触媒温度や浄化能力等を考慮し、リーン空燃比で運転可能かどうかを判断する。運転可能な場合にはステップ７に進み、現在の負荷（目標平均有効圧Ｐｅ）相当の基本燃料パルス幅Ｔｆ１が図示しないパルス幅マップにより演算され主燃料パルス幅Ｔｆｍとなりこの回の制御を終了させる。
【００１９】
ステップｓ６でリーン空燃比での運転が不可能と判断された場合には、ステップｓ８でアシスト燃料パルス幅Ｔｆｗと、現在の負荷相当の基本燃料パルス幅Ｔｆ１からアシスト燃料パルス幅Ｔｆｗを減算した主燃料パルス幅Ｔｆｍ（＝Ｔｆ１−Ｔｆｗ）がそれぞれ演算され，この回の制御を終了させる。この場合、低回転低負荷でかつリーン禁止となるためスロットル弁２４は閉塞近傍となる。
ステップｓ５では高速高負荷側の第二モードを設定し、ステップｓ９で現在の負荷相当の基本燃料パルス幅Ｔｆ２が図示しないパルス幅マップにより演算され主燃料パルス幅Ｔｆｍとなりこの回の制御を終了させる。
【００２０】
このように、スロットル弁２４の下流にアシストインジェクタ２７を配置したときは、スロットル弁２４のデポジットが堆積し易いスロットル弁２４の下流側面がアシストインジェクタ２７と略対向した閉塞近傍時に洗浄用の燃料を噴霧するようにして確実にデポジットを洗浄し、吸入空気量が低下してアイドル不良やエンストを招くような不具合を防止できる。また、スロットル弁２４が閉塞近傍にあるので吸気流速が低く吸気流に抗して噴射しても吸気量の影響を受け難いものである。
【００２１】
なお、上記の実施例では低回転低負荷時にデポジット洗浄を行ったが、第二モードを選択した場合でもスロットルと弁が閉塞近傍となった場合には同様の制御を行ってもよく、例えば、第一モード、第二モードに関係なく、スロットル弁の開度を検出して、デポジット洗浄の燃料噴射を行っても良い。
また、スロットル弁のデポジット付着量を検出または推定して付着量が所定値を越えたときのみスロットル弁を閉塞近傍でデポジット洗浄の燃料噴射を行っても良い。
【００２２】
図１の筒内噴射エンジン１では、図３（ａ），（ｂ）で示すように、吸気路ｒ１のスロットル弁２４に対してその下流側にアシストインジェクタ２７が配備されていたが、これに代えて、図５（ａ），（ｂ）で示すように，スロットル弁２４に対してその上流側にアシストインジェクタ２７ａを配置した構成を採っても良い。なお、このようなスロットル弁２４の上流側にアシストインジェクタ２７ａを配置した場合の筒内噴射エンジン１は，その他の部位の構成が図１の場合と同様の構成を採るため、ここではその他の部位の重複説明を略す。
【００２３】
ここで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、吸気路ｒ１に配備されたスロットル弁２４がその閉塞近傍時に下流側となる下流側面２４１に対して、その上流側（図５（ａ），（ｂ）で上側）にアシストインジェクタ２７ａが対向配備される。
この場合、アシストインジェクタ２７ａはスロットル弁２４が中高負荷時である比較的大きな開度θｓの範囲にあるとき下流側面２４１に直接燃料噴射を行え、下流側面２４１に付着するデポジットを確実に洗浄できる。
【００２４】
このように、スロットル弁２４に対してその上流側にアシストインジェクタ２７ａを配置した構成の筒内噴射エンジン１では、高速高負荷時に入った時点で第二モード（主噴射にアシスト燃料噴射を並行して実施）を選択し、出力優先の燃焼の実現を図ると共に、アシストインジェクタ２７で比較的大きな開度θｓの範囲にあるスロットル弁２４に直接燃料噴射する。
【００２５】
この場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、アシストインジェクタ２７ａの噴霧は空気流ｆとほぼ同方向に噴霧されることより、スロットル弁２４の全開時においても空気流ｆの影響を受ける比率が小さく、十分大きな貫徹力を保持して下流側面２４１に達っし、スロットル弁２４の下流側面２４１を確実に洗浄でき、この点で、強い貫徹力を保持でき、あるいは比較的小さなアシストインジェクタ２７を採用しても十分な貫徹力を保持できる利点がある。
【００２６】
なお、上記実施形態では高回転高負荷時にデポジット洗浄を行ったが、第一モードを選択した場合でもスロットル弁が全開近傍となった場合には、同様の制御を行ってもよく、例えば第一モード、第二モードに関係なく、スロットル弁の開度を検出してデポジット洗浄の燃料噴射を行っても良い。
また、スロットル弁のデポジット付着量を検出又は推定して付着量が所定値を越えたときのみスロットル弁全開近傍でデポジット洗浄の燃料噴射を行っても良い。
【００２７】
上述のところにおいて、筒内噴射エンジン１は高速高負荷域で主噴射にアシスト燃料噴射を並行して実施する第二モードを選択していたが、これに代えて、一定走行距離をカウントする毎に所定運転時間だけ、主噴射にアシスト燃料噴射を並行して実施する第二モードを選択するようにしても良く、この場合も、図１の筒内噴射エンジン１と同様の作用効果が得られ、特に、アシスト燃料噴射での運転域を抑え、本来のエンジン性能を向上できる運転域を拡大できる。
なお、上述の実施形態ではエンジン筒内に直接燃料を噴霧可能な筒内噴射エンジンで説明したが、吸気ポートに主燃料を噴霧するエンジンにおいても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内燃機関の運転時に、デポジット洗浄用の燃料噴射装置により吸気通路のスロットル弁に対しデポジットが付着し易い部分に直接燃料噴射するので、スロットル弁の表面に付着するデポジットを確実に洗浄できる。特に、ここではエンジンにより駆動されている補機、触媒温度や浄化能力等を考慮し、リーン空燃比での運転が不可能と判断された場合に、洗浄用燃料の噴霧をおこなうので、確実にデポジットを洗浄できると共に吸入空気量が低下してアイドル不良やエンストを招くような不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の吸気マニホールドの拡大図であり、（ａ）は側面図を、（ｂ）は平面図を示す。
【図３】図１の吸気マニホールド内のスロットル弁及びアシストインジェクタの配置図であり、（ａ）はスロットル弁全開時を、（ｂ）はスロットル弁全閉時を示す。
【図４】図１の内燃機関のＥＣＵが用いる燃料噴射モード設定ルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態で用いる内燃機関の吸気マニホールド内のスロットル弁及びアシストインジェクタの配置図であり、（ａ）はスロットル弁全開時を、（ｂ）はスロットル弁全閉時を示す。
【符号の説明】
１              筒内噴射エンジン
２              排気ガス還流装置
３              ブロ−バイガス除去装置
６              燃焼室（筒内）
９              ＥＣＵ
１１            吸気ポート
１４            インジェクタ（主燃料噴射装置）
２４            スロットル弁
２４１          下流側面
２７，２７ａ    アシストインジェクタ（副燃料噴射装置）
ｒ１            吸気通路
【図１】
0003838027.tif 000002
【図２】
0003838027.tif 000003
【図３】
0003838027.tif 000004
【図４】
0003838027.tif 000005
【図５】
0003838027.tif 000006