JP2000087792A

JP2000087792A - 筒内噴射型内燃機関

Info

Publication number: JP2000087792A
Application number: JP10254203A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yamamoto; 茂雄山本; Kazuyoshi Nakane; 一芳中根; Hiroaki Miyamoto; 寛明宮本; Kojiro Okada; 公二郎岡田; Jun Takemura; 純竹村; Hiromitsu Ando; 弘光安東
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2000-03-28
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP3693090B2

Abstract

(57)【要約】【課題】膨張行程で燃料噴射することにより排気昇温
を行う場合に、その噴射タイミングを最適に設定するこ
とで、機関回転速度や機関負荷に拘わらず未燃燃料成分
（未燃ＨＣ等の可燃物）を効率よく燃焼に寄与させて十
分な触媒昇温を実現可能な筒内噴射型内燃機関を提供す
る。【解決手段】排気昇温が要求される機関運転時には、
主噴射制御手段によって吸気行程及び圧縮行程のいずれ
か一方で主燃焼のための主噴射を行い、さらに、副噴射
制御手段によって該主噴射とは別に膨張行程中期におい
て第１副噴射（１st膨張行程噴射）を行い且つ排気弁開
弁後に第２副噴射（２nd膨張行程噴射）を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
関に係り、詳しくは、筒内噴射型内燃機関における排気
昇温技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】筒内噴射型内燃機関は、吸気行程
のみならず圧縮行程において燃料を直接燃焼室内に噴射
して層状燃焼させることにより、空燃比を理論空燃比
（値１４．７）よりも超希薄側としてリーン側の目標値
（例えば、値２４）以上の超リーン空燃比運転を可能と
している。そして、低負荷域では積極的に超リーン空燃
比運転を実施することで、エンジンの燃費特性の改善を
図っている。

【０００３】ところが、このような超リーン空燃比運転
では、排気温度がなかなか上昇せず、例えば内燃機関の
始動直後にこのような超リーン空燃比運転を行うと、触
媒が早期に活性化せず、排ガス特性が悪化するという問
題がある。そこで、排気温度を昇温させる手法として、
筒内噴射型内燃機関では、燃焼室内に直接燃料を噴射で
きるという利点を生かし、例えば、燃料噴射を主燃焼の
主噴射（圧縮行程噴射）と膨張行程における副噴射との
２回の噴射に分割（分割噴射）し、当該副噴射により供
給される燃料を燃焼室内或いは排気弁直後の排気通路内
で謂再燃焼させることで排気を昇温させる技術が特開平
１０−１２２０１５号公報にて公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
筒内噴射型内燃機関において分割噴射を行う場合、極力
未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を排気通路内で再
燃焼させて未燃燃料成分の低減を図りながら排気昇温さ
せることが好ましい。この場合、燃焼室内に流入する空
気量を増やして機関負荷保持のための主噴射を極力希薄
状態とすることで余剰酸素を増やし、一方で副噴射によ
る燃料噴射量を極力多くして未燃燃料成分を増やすよう
にし、該未燃燃料成分と余剰酸素とを効率よく反応させ
る必要がある。

【０００５】ところが、機関負荷が増大すると機関負荷
保持のための燃料量、即ち主噴射量を増量して燃焼させ
ざるを得ず、副噴射による未燃燃料成分と反応する余剰
酸素が不足して消炎し易くなり、再燃焼せずに排気マニ
ホールドから排出される未燃燃料成分の量が多くなると
いう問題がある。また、機関回転速度が低くなると、１
サイクル中の着火から排気までの時間が長くなり、高温
の燃焼ガスが冷却されて消炎し易くなり、副噴射による
燃料が良好に燃焼せず、やはり排気マニホールドから排
出される未燃燃料成分の量が多くなるという問題があ
る。

【０００６】つまり、機関負荷が高く且つ機関回転速度
が低い場合には、分割噴射を行うと燃焼せずに排気マニ
ホールドから排出される未燃燃料成分の量が多くなって
しまい、排気昇温効果が小さく、触媒を十分に活性化す
ることが困難となるのである。従って、例えば、筒内噴
射型内燃機関にＡ／Ｔ（オートマチック・トランスミッ
ション）を連結してなる車両では、低温状態での始動時
（コールドスタート時）にレンジ位置をＰ（パーキン
グ）レンジまたはＮ（ニュートラル）レンジからＤ（ド
ライブ）レンジへ切り換えると、内燃機関にＡ／Ｔの負
荷が加わりアイドル回転速度が若干低下するのである
が、このような低回転・高負荷の場合において、上述の
分割噴射を実行すると、排気マニホールドから排出され
る未燃燃料成分の低減及び排気昇温を十分に達成できな
い虞がある。

【０００７】そこで、特に上述した消炎による問題を解
消するために、副噴射の回数を少なくとも２回とし、１
回の副噴射により噴射される燃料量を少なくすることで
確実に燃焼させることが考えられる。しかしながら、こ
の場合においても、例えば、１回目の副噴射のタイミン
グが早いと、主噴射の燃焼火炎が残存しているので、１
回目の副噴射が液滴の状態で燃焼される（液滴燃焼）と
なりスモークが増大してしまう。また、１回目の副噴射
により誘発される燃焼反応は、主に筒内で進行し、早期
に消炎するので、２回目の副噴射により燃焼の支援を受
けたとしても反応が弱く、排気温度上昇も鈍くなるとい
う問題がある。

【０００８】また、例えば、２回目の副噴射のタイミン
グを排気弁の開弁直前に設定すると、２回目の副噴射が
排気弁開弁直後の排気のブローダウンにより排気マニホ
ールド側へ流れてしまい、１回目の副噴射の反応を支援
できず、十分な排気昇温が得られなくなったり、逆に２
回目の副噴射のタイミングを遅くし過ぎると（例えば、
排気行程初期）、１回目の副噴射による燃焼反応を支援
するための反応時間が得られず、この場合にも十分な排
気昇温が得られないという問題が生じる。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、膨張行程
で燃料噴射することにより排気昇温を行う場合に、その
噴射タイミングを最適に設定することで、機関回転速度
や機関負荷に拘わらず未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃
物）を効率よく燃焼に寄与させて十分な触媒昇温を実現
可能な筒内噴射型内燃機関を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、筒内噴射型内燃機関にお
いて、排気昇温が要求される機関運転時には、主噴射制
御手段によって吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で
主燃焼のための主噴射が行われ、さらに、副噴射制御手
段によって該主噴射とは別に膨張行程中期において第１
副噴射が行われ且つ排気弁開弁後に第２副噴射が行われ
る。

【００１１】従って、例えば、主噴射量を増量せざるを
得ず、副噴射による未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃
物）と反応する余剰酸素が不足して消炎し易くなり、或
いは、１サイクル中の着火から排気までの時間が長くな
って高温の燃焼ガスが冷却されてやはり消炎し易くなる
場合であっても、燃料が膨張行程において極めて適正な
タイミングで分割して燃焼室内に供給されることにな
り、膨張行程後の消炎が好適に防止されて副噴射による
未燃燃料成分が良好に反応し、十分な排気昇温が得られ
る。

【００１２】好ましくは、第１副噴射の噴射量と第２副
噴射の噴射量の燃料噴射割合は７：３から３：７の範囲
であるのがよく、このような噴射割合にすることで排気
昇温効率をより一層高めることが可能とされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１を参照すると、車両に搭載さ
れた本発明に係る筒内噴射型内燃機関の概略構成図が示
されており、以下同図に基づいて本発明に係る筒内噴射
型内燃機関の構成を説明する。

【００１４】機関本体（以下、単にエンジンという）１
は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換える
ことで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）ま
たは圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）を実
施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエン
ジンとされている。そして、この筒内噴射型のエンジン
１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）での運転や
リッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リー
ン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能とさ
れており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃
比での運転が可能とされている。

【００１５】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式
の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃
焼室８内に燃料を直接噴射可能とされている。燃料噴射
弁６には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料
供給装置（共に図示せず）が接続されている。より詳し
くは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポ
ンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の
燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給
し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の
燃圧で噴射可能とされている。この際、燃料噴射量は高
圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁６の開弁時間、
即ち燃料噴射時間とから決定される。

【００１６】シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞ
れ接続されている。そして、吸気マニホールド１０の他
端にはスロットル弁１１が接続されており、該スロット
ル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットル
センサ１１ａが設けられている。

【００１７】また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に
略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポー
トと連通するようにして排気マニホールド１２の一端が
それぞれ接続されている。なお、図中符号１３は、クラ
ンク角を検出するクランク角センサであり、該クランク
角センサ１３はエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされ
ている。

【００１８】なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に
公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは
説明を省略する。排気マニホールド１２としては、排出
された未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を効率よく
排気通路内で燃焼させるべく、図６（正面図）、図７
（側面図）に示すような反応型排気マニホールドが採用
されている。該反応型排気マニホールド１２は、同図に
示すように、通常の排気マニホールドに比べて排気合流
部１２ａの容積が大きく、該排気合流部１２ａにおいて
暫時滞留する未燃燃料成分が余剰酸素と混合し十分に反
応（燃焼）するように設計されている。これにより、分
割噴射の副噴射によって排出された未燃燃料成分が十分
に反応（燃焼）し、良好に排気昇温される。

【００１９】また、同図に示すように、排気マニホール
ド１２には排気管（排気通路）１４が接続されており、
この排気管１４にはエンジン１に近接した小型の近接三
元触媒２０及び排気浄化触媒装置３０を介してマフラー
（図示せず）が接続されている。また、排気管１４には
排気温度を検出する高温センサ１６が設けられている。

【００２０】排気浄化触媒装置３０は、吸蔵型ＮＯx触
媒３０ａと三元触媒３０ｂとの２つの触媒を備えて構成
されており、三元触媒３０ｂの方が吸蔵型ＮＯx触媒３
０ａよりも下流側に配設されている。吸蔵型ＮＯx触媒
３０ａは、酸化雰囲気においてＮＯxを一旦吸蔵させ、
主としてＣＯの存在する還元雰囲気中においてＮＯxを
Ｎ₂（窒素）等に還元させる機能を持つものである。詳
しくは、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａは、貴金属として白金
（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒として構成
されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアル
カリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。

【００２１】また、吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒
３０ｂとの間にはＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ３２
が設けられている。さらに、入出力装置、記憶装置（Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コント
ロールユニット）４０が設置されており、このＥＣＵ４
０により、エンジン１を含めた本発明に係る筒内噴射型
内燃機関の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入力
側には、上述した高温センサ１６やＮＯxセンサ３２等
の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類から
の検出情報が入力する。

【００２２】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ４や燃料噴射弁６等が接
続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁６等に
は、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃
料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。
これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料が適正なタ
イミングで噴射され、点火プラグ４によって適正なタイ
ミングで点火が実施される。

【００２３】実際には、ＥＣＵ４０では、スロットルセ
ンサ１１ａからのスロットル開度情報θthとクランク角
センサ１３からのエンジン回転速度情報Ｎeとに基づい
てエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐeを求める
ようにされており、さらに、当該目標平均有効圧Ｐeと
エンジン回転速度情報Ｎeとに応じてマップ（図示せ
ず）より燃料噴射モードを設定するようにされている。
例えば、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとが
共に小さいときには、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モ
ードとされ、燃料は圧縮行程で噴射され、一方、目標平
均有効圧Ｐeが大きくなり或いはエンジン回転速度Ｎeが
大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとさ
れ、燃料は吸気行程で噴射される。

【００２４】そして、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回
転速度Ｎeとから制御目標となる目標空燃比（目標Ａ／
Ｆ）が設定され、上記適正量の燃料噴射量は該目標Ａ／
Ｆに基づいて決定される。上記高温センサ１６により検
出された排気温度情報からは触媒温度Ｔcatが推定され
る。詳しくは、高温センサ１６を触媒に直接設置できな
いことに起因して発生する誤差を補正するために、目標
平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報Ｎeとに応じて予
め実験等により温度差マップ（図示せず）が設定されて
おり、故に触媒温度Ｔcatは、目標平均有効圧Ｐeとエン
ジン回転速度情報Ｎeとが決まると一義に推定されるよ
うにされている。

【００２５】以下、このように構成された本発明に係る
筒内噴射型内燃機関の作用について説明する。筒内噴射
型内燃機関では、上述したように、燃料噴射を主燃焼の
主噴射（圧縮行程噴射）と膨張行程における副噴射との
２回の噴射に分割し、当該副噴射により供給される燃料
を燃焼室内或いは排気通路内で反応させて排気昇温させ
ることが可能とされている。

【００２６】ところが、このような分割噴射では、やは
り上述したように、機関負荷が高く且つ機関回転速度が
低い場合には、副噴射によって燃料が供給されても燃焼
ガスが消炎し易いために燃焼し難く、副噴射による未燃
燃料成分が排気昇温に寄与せず触媒活性化が図れないと
いう問題がある。そこで、本発明ではこのような問題を
解決するように図っており、以下、本発明に係る分割噴
射について説明する。

【００２７】図２を参照すると、本発明に係る分割噴射
の燃料噴射信号出力タイミングが筒内圧、点火信号出力
タイミングとともにタイムチャートで示されているが、
同図に示すように、本実施形態では、分割噴射のうち、
主噴射を圧縮行程で行い（主噴射制御手段）、膨張行程
における副噴射を１st膨張行程噴射（第１副噴射）と２
nd膨張行程噴射（第２副噴射）の２回に分けて行うよう
にしている（副噴射制御手段）。詳しくは、本発明で
は、１回目の副噴射である１st膨張行程噴射を膨張行程
中期に行い、さらに、２回目の副噴射である２nd膨張行
程噴射を排気弁の開弁後に行うようにしている。

【００２８】ここでは、これら１st膨張行程噴射と２nd
膨張行程噴射について説明する。実際には１st膨張行程
噴射と２nd膨張行程噴射の各燃料噴射時期と各燃料噴射
量（燃料噴射割合）との適正化によって上記問題を解決
するようにしており、以下、これら１st膨張行程噴射と
２nd膨張行程噴射の本発明に係る燃料噴射時期と燃料噴
射割合について詳しく説明する。

【００２９】図３を参照すると、エンジン回転速度、エ
ンジン負荷を低回転・高負荷で一定とし、且つ空気過剰
率（空燃比）を一定とし、さらに１st膨張行程噴射の噴
射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１
０°の任意値）とした場合の２nd膨張行程噴射の噴射時
期と排気マニホールド１２から排出される未燃燃料成分
排出量（以下、ＨＣ排出量という）、排気温度Ｔex及び
スモーク量との実験に基づく関係が示されており（実
線）、併せて、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程
前期とした場合の実験に基づく関係（破線）及び膨張行
程噴射を１回のみとした場合の（一点鎖線）の膨張行程
噴射の噴射時期と上記ＨＣ排出量、排気温度Ｔex及びス
モーク量との実験に基づく関係が示されており、以下同
図に基づき１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射の最適
な燃料噴射時期について説明する。

【００３０】同図によれば、膨張行程噴射を１回のみと
した場合（一点鎖線）には、噴射時期が膨張行程中期
（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１１０°の任意値）の狭い
範囲以外では排気マニホールド１２から排出されるＨＣ
排出量が極めて多くなり、故に排気温度Ｔexも低くなっ
ているのであるが、膨張行程噴射を２回とし、１st膨張
行程噴射の噴射時期を上記膨張行程中期にするとともに
２nd膨張行程噴射の噴射時期を膨張行程中の排気弁開弁
後に設定すると、１st膨張行程噴射の液滴燃焼が抑制さ
れてスモークが抑えられるとともに、２nd膨張行程噴射
が排気弁開弁直後のブローダウンの影響を大きく受ける
ことなく確実に１st膨張行程噴射の燃焼反応を促進させ
ることができるために十分な排気昇温が得られることが
わかる。特に２nd膨張行程噴射を排気弁の開弁後所定の
噴射時期（例えば、排気弁開弁後＋４０°までの範囲）
とすると、１st膨張行程噴射の反応を支援する反応時間
が十分にとれるために確実な燃焼が行え、ＨＣ排出量が
極めて少なくなることがわかる。

【００３１】また、１st膨張行程噴射の噴射時期を膨張
行程前期とした場合と比べても、１st膨張行程噴射の噴
射時期を上記膨張行程中期とした場合には、全体的にＨ
Ｃ排出量が少なく、排気温度Ｔexが高く、発生するスモ
ーク量が良好に減少することがわかる。このことより、
低回転・高負荷の場合にあっては、１st膨張行程噴射の
噴射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°〜１
１０°）とするとともに、２nd膨張行程噴射の噴射時期
を膨脹行程中の排気弁開弁後、特に排気弁の開弁後所定
の噴射時期（例えば、排気弁開弁後＋４０°以内）に設
定するのがよいといえ、このようにすれば、低回転・高
負荷であっても、排気マニホールド１２から排出される
ＨＣ排出量を極力少なくし且つ排気温度Ｔexを高めるこ
とが可能となる。

【００３２】また、図４を参照すると、エンジン回転速
度、エンジン負荷を低回転・高負荷で一定とし、且つ空
気過剰率（空燃比）を一定とし、さらに１st膨張行程噴
射の噴射時期を膨張行程中期（例えば、ＡＴＤＣ７０°
〜１１０°の任意値）とする一方、２nd膨張行程噴射の
噴射時期を膨張行程後期（例えば、排気弁開弁後＋４０
°以内の任意値）とした場合の２nd膨張行程噴射の燃料
噴射割合と排気マニホールド１２から排出されるＨＣ排
出量、排気温度Ｔexとの実験に基づく関係が示されてお
り、以下、同図に基づき１st膨張行程噴射と２nd膨張行
程噴射の最適な燃料噴射割合について説明する。

【００３３】同図によれば、２nd膨張行程噴射の燃料噴
射割合｛（２nd噴射量）／（１st噴射量＋２nd噴射
量）｝が約７０％を越えると、ＨＣ排出量が大きく増加
し、これに伴って排気温度Ｔexが減少するものの、２nd
膨張行程噴射の燃料噴射割合が５０％より若干少ない範
囲（例えば、３０〜４０％近傍）にあると、ＨＣ排出量
が最も少なく、排気温度Ｔexが最も多くなっていること
がわかる。

【００３４】このことより、低回転・高負荷において膨
張行程噴射を２回に分割する場合には、２nd膨張行程噴
射の燃料噴射割合を約３０％〜約７０％の範囲に設定す
るのがよく、つまり１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴
射の燃料噴射割合を３：７〜７：３の範囲とするのがよ
いといえ、このようにすれば、膨張行程噴射を分割した
場合において、排気マニホールド１２から排出されるＨ
Ｃ排出量を極力少なくし且つ排気温度Ｔexを高めること
が可能となる。

【００３５】故に、図５を参照すると、エンジン１のコ
ールドスタート時（例えば、冷却水温２５°でのスター
ト時）においてＡ／Ｔのレンジ位置がＮレンジ（または
Ｐレンジ）からＤレンジへ切り換えられ、エンジン１が
低回転・高負荷となったときに、１st膨張行程噴射の噴
射時期を膨張行程中期とするとともに２nd膨張行程噴射
の噴射時期を排気弁の開弁後とし、且つ、１st膨張行程
噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を例えば７：３
とした場合の測定結果、即ちエンジン回転速度Ｎe、エ
ンジン負荷、排気マニホールド１２から排出されるＨＣ
排出量、排気温度Ｔexの各実測値の時間変化が実線で示
されており、同図には併せて膨張行程噴射を膨張行程中
期の１回のみとした場合の結果が一点鎖線で示されてい
るが、このように１st膨張行程噴射と２nd膨張行程噴射
の燃料噴射時期及び燃料噴射割合をそれぞれ上記適正値
に設定するようにすれば、エンジン１が低回転・高負荷
となった場合であっても排気マニホールド１２から排出
されるＨＣ排出量を少なく抑えて排気温度Ｔexを高く維
持することが可能となるのである。これにより、低回転
・高負荷の状況下において吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを速
やかに活性化させることが可能となる。

【００３６】なお、ここではＡ／Ｔのレンジ位置がＮレ
ンジ（またはＰレンジ）からＤレンジへ切り換えられた
場合を例に説明したが、本発明をエアコン作動時に適用
することもできる。つまり、エアコン作動時において
も、エンジン１にエアコンのコンプレッサの負荷が加わ
りエンジン１が低回転・高負荷となるため、上記同様の
効果が得られるのである。

【００３７】また、本実施形態では、排気浄化触媒装置
３０として吸蔵型ＮＯx触媒３０ａと三元触媒３０ｂと
を有し、さらに排気浄化触媒装置３０の上流に近接三元
触媒２０を備えた構成としているが、本発明は、特にこ
の構成に限定されるものではなく、酸化雰囲気で排ガス
中のＮＯxを浄化する選択型還元型ＮＯx触媒のみの構成
や、三元触媒のみの構成等、あらゆる構成に適用できる
ものである。

【００３８】また、上記実施形態では、主としてエンジ
ン１が低温状態にある場合の触媒の早期活性化について
説明したが、超リーン空燃比運転が継続して触媒温度が
降下した際に触媒を昇温する場合にも適用できる。ま
た、上記吸蔵型ＮＯx触媒３０ａにはＮＯx以外に燃料中
のＳ（サルファ）成分（浄化能力低下物質）、即ちＳＯ
xも吸蔵され、公知の如く、該ＳＯxを除去（ＳＯxパー
ジ）する際には吸蔵型ＮＯx触媒３０ａを所定の高温
（例えば、６５０℃）にする必要があるのであるが、本
発明を当該ＳＯxパージ時の触媒昇温に適用することも
できる。

【００３９】また、上記実施形態では、未燃燃料を効率
良く燃焼させるようにするために、排気マニホールド１
２を反応型排気マニホールドとしたが、排気マニホール
ド１２を通常の排気マニホールドとしてもよく、これに
よっても本発明の効果は得られる。また、上記実施形態
では、主噴射を圧縮行程噴射としているが、これをリー
ン空燃比運転での吸気行程噴射としても同様の効果は得
られる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の筒内噴射型内燃機関によれば、燃料を膨張行程
において極めて適正なタイミングで分割して燃焼室内に
供給するようにしているので、内燃機関が低回転・高負
荷の場合であっても、膨張行程後の消炎を好適に防止し
て副噴射による未燃燃料成分（未燃ＨＣ等の可燃物）を
良好に排気昇温に寄与させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒内噴射型内燃機関を示す概略構
成図である。

【図２】本発明に係る２段噴射の燃料噴射信号出力タイ
ミングを示す図である。

【図３】２nd膨張行程噴射の噴射時期と排気マニホール
ドから排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔex及びスモー
ク量との実験に基づく関係を示す図である。

【図４】２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合と排気マニホ
ールドから排出されるＨＣ排出量、排気温度Ｔexとの実
験に基づく関係を示す図である。

【図５】低回転・高負荷において、１st膨張行程噴射の
噴射時期を膨張行程中期とするとともに２nd膨張行程噴
射の噴射時期を排気弁開弁後とし、且つ、１st膨張行程
噴射と２nd膨張行程噴射の燃料噴射割合を例えば７：３
とした場合の測定結果を示すタイムチャートである。

【図６】反応型排気マニホールドを示す正面図である。

【図７】反応型排気マニホールドを示す側面図である。

【符号の説明】

１エンジン（筒内噴射型内燃機関）４点火プラグ６燃料噴射弁１１スロットル弁１１ａスロットルセンサ１２排気マニホールド１３クランク角センサ１６高温センサ３０ａ吸蔵型ＮＯx触媒４０電子コントロールユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮本寛明東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者岡田公二郎東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者竹村純東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者安東弘光東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 AA00 BA13 BA15 DA00 FA10 FA27 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 JA00 LB04 MA19 MA26 PA11Z PD11Z PE01Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する噴射弁
と、吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方で主燃焼のための
主噴射を実行すべく前記噴射弁の作動を制御する主噴射
制御手段と、排気昇温が要求される機関運転時に、前記主噴射とは別
に膨張行程中期において第１副噴射を行うとともに膨張
行程中の排気弁開弁後に第２副噴射を実行すべく前記噴
射弁の作動を制御する副噴射制御手段と、を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関。