JP4600361B2

JP4600361B2 - 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4600361B2
Application number: JP2006196824A
Authority: JP
Inventors: 剛芦澤; 修冨野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008025399A

Description

本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置に関する。

機関排気系には、一般的に、排気ガスを浄化するための触媒装置が配置されている。触媒装置に担持された触媒は、活性化温度未満では良好に機能しないために、機関始動直後において、触媒装置を早期に活性化温度に暖機することが必要となる。

そのためには、一般的に、点火時期を遅角して排気ガス温度が高められる。点火時期の遅角に際して、通常の均質燃焼では、良好な着火性を確保することができないために、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁により、吸気行程において燃料を噴射して気筒内に均質混合気を形成すると共に、圧縮行程後半においても燃料を噴射し、この噴射燃料をピストン頂面に形成されたキャビティにより偏向して点火プラグ近傍に集中させ、点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２８０３１特開２００４−６０５０４

確かに、点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気が形成されれば、点火時期の大幅な遅角が可能となり、排気ガス温度を十分に高めて触媒装置の良好な暖機を実現することができる。しかしながら、この一方で、圧縮行程後半に噴射された燃料の一部は、ピストン頂面に付着し、機関始動直後の筒内温度が低いと、蒸発せずに付着したままとなって燃焼しないために、未燃燃料の排出量が増大してしまう。

従って、本発明の目的は、未燃燃料の排出量を増大させることなく点火時期の大幅な遅角を可能として触媒装置の良好な暖機を実現することができる筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを具備する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置であって、前記燃料噴射弁の燃料噴射方向は、吸気下死点近傍において噴射される燃料によってシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流を強めるように向けられ、機関排気系の触媒装置を暖機する際には、前記燃料噴射弁により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施すると共に前記点火プラグの点火時期遅角を実施することを特徴とする。

本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、機関排気系の触媒装置を暖機する際には、前記燃料噴射弁により圧縮行程後半においても燃料噴射を実施し、圧縮行程後半の噴射燃料をタンブル流によって前記点火プラグ近傍に導いて点火時期において前記点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成することを特徴とする。

本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、噴射燃料の貫徹力が大きいほど圧縮行程後半の前記燃料噴射の時期を遅角することを特徴とする。

本発明による請求項４に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、機関排気系の触媒装置を暖機する際に、機関温度が設定温度以上の時には、吸気下死点近傍の燃料噴射を実施せずに、点火時期遅角を実施すると共に前記燃料噴射弁により圧縮行程後半以降において燃料噴射を実施し、点火時期において点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成することを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射方向は、吸気下死点近傍において噴射される燃料によってシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流を強めるように向けられおり、機関排気系の触媒装置を暖機する際には、燃料噴射弁により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施するようになっている。それにより、噴射燃料は殆どピストン頂面に付着することはなく気筒内に均質混合気を形成する。また、吸気下死点近傍の噴射燃料によってタンブル流は強められるために圧縮行程においても確実に持続し、圧縮上死点近傍において気筒内に乱れを発生させる。こうして、一般的には、均質混合気は点火時期を例えば圧縮上死点後に大幅に遅角すると着火性が悪化するが、本筒内噴射式火花点火内燃機関では、気筒内には乱れが発生されており、大幅に点火時期を遅角しても着火性は確保されるために、未燃燃料の排出量を増大させることなく触媒装置の良好な暖機を実現することができる。

本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、機関排気系の触媒装置を暖機する際には、燃料噴射弁により圧縮行程後半においても燃料噴射を実施するようになっている。こうして圧縮行程後半に噴射された燃料は、ピストン位置が燃料噴射弁に近いために、一般的にはピストン頂面に付着し易いが、本筒内噴射式火花点火内燃機関では気筒内に吸気下死点近傍の噴射燃料により強められたタンブル流が存在するために、このタンブル流によって点火プラグ近傍に導かれ、ピストン頂面には殆ど付着せずに、点火時期において点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成する。それにより、さらに着火性を向上させることができ、大幅に点火時期を遅角しても着火性は確保されるために、未燃燃料の排出量を増大させることなく触媒装置の良好な暖機を実現することができる。

本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、噴射燃料の貫徹力が大きいほど、吸気下死点近傍の噴射燃料によりタンブル流がより強められるために、圧縮行程後半の燃料噴射時期を遅角することにより、点火時期において丁度良く点火プラグ近傍に可燃混合気が位置するようにしている。

本発明による請求項４に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、機関排気系の触媒装置を暖機する際に、機関温度が設定温度未満の時には、請求項１の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置と同様な燃料噴射制御及び点火時期制御が実施され、未燃燃料の排出量を増大させることなく触媒装置の良好な暖機を実現する。しかしながら、機関温度が設定温度以上であれば、圧縮行程後半において燃料噴射を実施して噴射燃料の一部がピストン頂面に付着しても筒内温度が比較的高いために付着燃料は容易に蒸発して燃焼するために、未燃燃料の排出量を増大させることはない。また、乱れを発生させた均質混合気より点火プラグ近傍の可燃混合気の方が着火性に優れているために、機関温度が設定温度以上の時には、吸気下死点近傍において燃料噴射を実施することなく圧縮行程後半以降において燃料噴射を実施して、タンブル流を利用せずに点火プラグ近傍に可燃混合気を形成し、点火時期を遅角するようにしている。機関温度が設定温度未満の時から触媒装置の暖機を実施する場合には、機関温度が設定温度となった時に、吸気下死点近傍の燃料噴射から圧縮行程後半以降の燃料噴射へ切り換えられることとなる。

図１は本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第一実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。同図において、１は気筒上部略中心に配置されて気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁であり、２は燃料噴射弁１の吸気弁側近傍に配置された点火プラグである。また、３はピストンであり、図示されていないが、気筒上部の右側には一対の吸気弁が配置されており、気筒上部の左側には一対の排気弁が配置されている。

本筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内に理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな均質混合気を形成し、この均質混合気を点火プラグ２により着火燃焼させる均質燃焼を実施するものである。理論空燃比よりリーンな均質燃焼が実施される場合のリーン空燃比は、ＮＯ_X生成量が比較的少なくなるように設定される（例えば、２０）。高出力が必要な高回転高負荷時等においては、理論空燃比又はリッチ空燃比での均質燃焼を実施するようにしても良い。また、機関排気系に排気ガスの空燃比がリーンである時にＮＯ_Xを吸蔵するＮＯ_X吸蔵触媒装置が配置されている場合においては、ＮＯ_X吸蔵触媒装置から吸蔵ＮＯ_Xを放出して還元浄化する時に、燃焼空燃比を設定リッチ空燃比とする均質燃焼が実施される。

特に、リーン空燃比での均質燃焼は、点火時期において気筒内に乱れを存在させて燃焼速度を速めないと、所望の機関出力が得られない。それにより、吸気行程において気筒内に供給される吸気によってシリンダボアの排気弁側に沿って下降して吸気弁側に沿って上昇して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流Ｔ（ピストン頂面のキャビティにより偏向されてシリンダボアの吸気弁側に沿わずに気筒内を上昇することもある）を気筒内に形成し、このタンブル流Ｔを圧縮行程末期の点火時期まで持続させて点火時期において気筒内に乱れを存在させることが好ましい。

しかしながら、シリンダヘッドを厚くして吸気ポートの形状配置を工夫したり、吸気ポート内に吸気流制御弁を設ける等しない限り、一般的に気筒内に形成されるタンブル流は、それほど強いものではなく、減衰により圧縮行程後半までには容易に消滅し、点火時期においてタンブル流により気筒内に乱れを存在させることはできない。それにより、本筒内噴射式火花点火内燃機関においては、吸気行程において気筒内に形成されたタンブル流Ｔを、吸気下死点近傍、好ましくは、吸気行程末期において燃料噴射弁１によりシリンダボアの排気弁側へ向けて斜め下方向に噴射される燃料Ｆ１の貫徹力を利用して強めるようにしている。点火プラグ２は燃料噴射弁１より吸気弁側に配置されているために、噴射燃料により濡らされてアークの発生が阻害されることはない。

タンブル流Ｔを確実に強めるために、噴射燃料Ｆ１の貫徹力は、例えば、噴射開始から１ｍｓ後の燃料先端が６０ｍｍ以上に達するように強くすることが好ましい。本筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁１は、例えば、直線スリット状の噴孔を有して比較的厚さの薄い略扇形状に燃料を噴射し、又は、円弧スリット状の噴孔を有して比較的厚さの薄い断面円弧形状の燃料を噴射し（好ましくは上側又は排気弁側を凸として噴射することが好ましい）、噴射燃料Ｆの幅方向の中心平面が、タンブル流Ｔと平行に気筒中心軸線を通る縦平面とほぼ一致するようにされる。この縦平面は図１の断面である。もちろん、燃料噴射弁１は、円形噴孔を有して、燃料を柱状又は円錐状に噴射するものでも良い。また、複数の円形噴孔を直線状又は円弧状に配列して、全体として比較的厚さの薄い略扇形状に燃料を噴射し、又は、全体として比較的厚さの薄い断面円弧形状の燃料を噴射するようにしても良い。

ところで、機関排気系には、例えば、理論空燃比の排気ガスを浄化するための三元触媒装置及びリーン空燃比の排気ガス中のＮＯ_Xを浄化するためのＮＯ_X吸蔵還元触媒装置のような触媒装置が配置されている。このような触媒装置に担持された触媒は、それぞれに良好に機能する活性化温度を有し、機関始動直後のように触媒装置が低温である時には、触媒装置を早期に暖機して触媒を活性化温度以上に昇温することが必要である。

触媒装置を暖機するためには、一般的に、点火時期を遅角して排気ガス温度が高められる。点火時期を遅角するほど排気ガス温度を高めることができるために、点火時期を大幅に遅角して、例えば、膨張行程初期又は中期とすることが好ましいが、通常の均質燃焼においては、このように点火時期を遅角すると着火性を確保することができなくなる。

本発明による制御装置は、触媒装置を暖機する際には、前述の筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁１により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施すると共に点火プラグ２の点火時期を圧縮上死点後に遅角する。燃料噴射弁１の燃料噴射方向は、前述したように、吸気下死点近傍において噴射される燃料がシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流Ｔを強めるように向けられている。それにより、吸気下死点近傍の噴射燃料は、タンブル流Ｔを強めて気筒内に均質混合気を形成する。この時の均質混合気の空燃比は、着火性を高めるために、理論空燃比又は理論空燃比よりリッチな空燃比とすることが好ましい。

こうして強められたタンブル流Ｔは、圧縮行程においても確実に持続し、圧縮上死点近傍において気筒内に乱れを発生させる。この気筒内の乱れが均質混合気の着火性を向上させるために、大幅に点火時期を遅角しても着火性が確保され、排気ガス温度を十分に高めて触媒装置の良好な暖機を実現することができる。また、機関始動直後のような機関温度が低い時に、ピストン頂面に燃料が付着すると、付着燃料は、点火までには蒸発しないために燃焼せず、その後に蒸発して未燃燃料として排出されることとなるが、吸気下死点近傍において噴射される燃料は、ピストン位置が低いために、殆どピストン頂面に付着することはなく、本燃料噴射制御により未燃燃料の排出量が増大するようなことはない。

図２は本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第二実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。第一実施形態との違いは、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁１’が、気筒上部周囲の排気弁側に配置されていることである。吸気行程において気筒内に形成されたタンブル流Ｔは、吸気下死点近傍、好ましくは、吸気行程末期において燃料噴射弁１’によりシリンダボアの排気弁側に沿って略垂直方向にピストン頂面へ向けて噴射される燃料Ｆ１’の貫徹力を利用して強めることができる。

本発明による制御装置は、触媒装置を暖機する際には、前述の筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁１’により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施すると共に点火プラグ２の点火時期を圧縮上死点後に遅角する。燃料噴射弁１’の燃料噴射方向は、前述したように、吸気下死点近傍において噴射される燃料がシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流Ｔを強めるように向けられている。それにより、吸気下死点近傍の噴射燃料は、タンブル流Ｔを強めて気筒内に均質混合気を形成する。それにより、第一実施形態と同様に排気ガス温度を十分に高めて触媒装置の良好な暖機を実現することができる。

図３は本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第三実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。第一実施形態との違いは、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁１”が、気筒上部周囲の吸気側に配置されていることである。吸気行程において気筒内に形成されたタンブル流Ｔは、吸気下死点近傍、好ましくは、吸気行程末期において燃料噴射弁１”によりシリンダヘッドに沿って略水平方向にシリンダボアの排気弁側へ向けて噴射される燃料Ｆ１”の貫徹力を利用して強めることができる。

本発明による制御装置は、触媒装置を暖機する際には、前述の筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁１”により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施すると共に点火プラグ２の点火時期を圧縮上死点後に遅角する。燃料噴射弁１”の燃料噴射方向は、前述したように、吸気下死点近傍において噴射される燃料がシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流Ｔを強めるように向けられている。それにより、吸気下死点近傍の噴射燃料は、タンブル流Ｔを強めて気筒内に均質混合気を形成する。それにより、第一実施形態と同様に排気ガス温度を十分に高めて触媒装置の良好な暖機を実現することができる。

こうして均質混合気でも乱れを発生させれば、圧縮上死点後の点火時期において着火性が確保されるが、点火プラグ２近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成すれば、さらに着火性を向上させることができ、点火時期のさらなる遅角も可能となる。そのために、本制御装置により、図１から３の筒内噴射式火花点火内燃機関において、さらに圧縮行程後半に燃料噴射を実施するようにしても良い。一般的に、圧縮行程後半に燃料噴射を実施すると、ピストン位置が高いために、噴射燃料の一部がピストン頂面に付着し、前述したように未燃燃料の排出量が増大してしまう。しかしながら、図１から３の筒内噴射式火花点火内燃機関では、吸気行程末期の燃料噴射によりタンブル流Ｔが強められ、圧縮行程においても気筒内にはタンブル流Ｔが存在するために、例えば、第一実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁１から圧縮行程後半に噴射される燃料Ｆ２は、図４に示すように、圧縮行程後半のような高い筒内圧力により吸気との摩擦により微粒化されて気化し易くなると共にタンブル流Ｔによっても気化し易くなり、一部が微細な液滴として存在してもピストン頂面に衝突することなくタンブル流Ｔと共に気筒内を移動する。こうして、圧縮行程後半に噴射される燃料Ｆ２は殆どピストン頂面に付着することはなく、未燃燃料の排出量が増大することはない。

噴射燃料Ｆ２は、タンブル流Ｔと共に移動する間に気化して一塊の可燃混合気となる。圧縮行程後半の燃料噴射時期は、このような一塊の可燃混合気がタンブル流Ｔと共にシリンダヘッドに沿って移動する時において点火プラグ２の点火ギャップを通過している間に遅角された点火時期となるように設定される。こうして、遅角された点火時期に対して可燃混合気を点火プラグ２近傍に位置させて良好な着火性を確保することができ、触媒装置の良好な暖機を実現することができる。このような燃料噴射制御に際して、吸気下死点近傍において噴射される燃料により形成される均質混合気は、理論空燃比よりリーンな空燃比として、点火プラグ２により着火させる可燃混合気が失火をもたらすような過剰リッチ空燃比とならないようにすることが好ましい。

また、機関始動直後では高圧ポンプの作動状況等により噴射圧力が変化して噴射燃料の貫徹力が変化することがある。このような噴射圧力変化に伴って吸気下死点近傍の噴射燃料の貫徹力が大きくなれば、タンブル流Ｔがより強められ、圧縮行程後半のタンブル流Ｔの流速が速くなる。それにより、吸気下死点近傍の噴射燃料の貫徹力が大きいほど、圧縮行程後半の噴射燃料は、より早く点火プラグ２近傍に到達するようになるために、圧縮行程後半の燃料噴射時期を遅角して、点火時期において可燃混合気が点火プラグ２近傍に確実に位置するようにすることが好ましい。

前述した図２及び３に示す筒内噴射式火花点火内燃機関においても、吸気下死点近傍の燃料噴射に加えて圧縮行程後半の燃料噴射を実施すれば、遅角された点火時期において点火プラグ近傍に可燃混合気を位置させることができる。

前述したように、機関始動直後において、機関温度が低い時には、圧縮行程後半の燃料噴射だけを実施すると、ピストン頂面へ燃料が付着して点火までに気化しないために未燃燃料の排出量が増大してしまう。それにより、吸気下死点近傍の噴射燃料によりタンブル流を強めて気筒内に乱れを発生させて、遅角された点火時期に対して良好な着火性を確保することが必要となる。

しかしながら、機関温度が設定温度以上であれば、ピストン頂面へ燃料が付着しても付着燃料は点火までに気化して燃焼するために、未燃燃料の排出量が増大することはない。それにより、機関始動直後において触媒装置を暖気するに際して、機関温度が設定温度未満の時には、吸気下死点近傍の燃料噴射を実施すると共に点火プラグの点火時期遅角を実施し、機関温度が設定温度以上であれば、圧縮行程後半において燃料噴射を実施してタンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成して点火時期遅角を実施するようにしても良い。

このような場合において、機関始動直後において触媒装置を暖気する時に、機関温度が設定温度以上であれば、最初からタンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成して点火時期遅角を実施することとなるが、機関温度が設定温度未満であれば、機関温度が設定温度となった時に、吸気下死点近傍の燃料噴射から圧縮行程後半の燃料噴射へ切り換えられることとなる。

吸気下死点近傍の燃料噴射を実施することなく、圧縮行程後半において燃料噴射を実施する場合には、図１の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁１に対して、図５に示すように、点火プラグ２’は、燃料噴射弁１より排気弁側として、点火プラグ２’の点火ギャップ近傍を噴射燃料が通過するようにする。それにより、圧縮行程後半の噴射燃料Ｆ２は、気筒内の高圧の吸気との摩擦により気化して可燃混合気となって広がり、この可燃混合気内に点火プラグ２’の点火ギャップを位置させることができ、遅角された点火時期において良好な着火性を確保することができる。

圧縮行程後半の噴射燃料の一部は、気化せずにピストン３の頂面に付着するが、機関温度が設定温度以上であるために、付着燃料はピストン３からの受熱により点火までには気化して燃焼し、未燃燃料の排出量が増大することはない。このように、吸気下死点近傍及び圧縮行程後半の両方において燃料噴射を実施する場合に比較して、吸気下死点近傍の燃料噴射が省略されることにより燃料消費を低減することができる。

また、吸気下死点近傍の燃料噴射を実施することなく、圧縮行程後半において燃料噴射を実施する場合には、図１の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁１に対して、図６に示すように、ピストン３’の頂面にキャビティ３ａ’を形成し、圧縮行程後半の噴射燃料がキャビティ３ａ’により偏向されて点火ギャップ２の近傍へ導かれるようにしても良い。それにより、圧縮行程後半の噴射燃料Ｆ２は、ピストン頂面のキャビティ３ａ’により偏向されて点火プラグ２近傍へ導かれる間に気化して可燃混合気となり、この可燃混合気内に点火プラグ２の点火ギャップを位置させることができ、遅角された点火時期において良好な着火性を確保することができる。圧縮行程後半の噴射燃料の一部は、気化せずにピストン頂面のキャビティ３ａ’内に付着するが、機関温度が設定温度以上であるために、付着燃料はピストン３’からの受熱により点火までには気化して燃焼し、未燃燃料の排出量が増大することはない。

図２及び３の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁１’及び１”に対しても、点火ギャップ近傍を噴射燃料が通過するように点火プラグを配置すれば、触媒装置を暖機するために、タンブル流を強化せずに圧縮行程後半において燃料噴射を実施することができる。また、図２の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁１’に対しても、ピストン頂面にキャビティを形成して、噴射燃料がキャビティにより点火プラグ近傍へ偏向されるようにすれば、触媒装置を暖機するために、タンブル流を強化せずに圧縮行程後半において燃料噴射を実施することができる。

このように、触媒装置を暖機するためにタンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成する場合には、遅角された点火時期において点火プラグ近傍に可燃混合気が位置するようにしなければならず、遅角された点火時期によっては、燃料噴射時期が圧縮行程後半以降の膨張行程とされることもある。

このようにタンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成することができるようになっていれば、触媒装置を暖機しない時には、点火時期を遅角せずに圧縮上死点近傍とする成層燃焼も実施することができる。それにより、機関低負荷時等に成層燃焼を実施して燃料消費を低減することも可能である。

本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第一実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第二実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。本発明による制御装置により制御される筒内噴射式火花点火内燃機関の第三実施形態を示す吸気下死点近傍の概略縦断面図である。図１の筒内噴射式火花点火内燃機関において、圧縮行程後半の燃料噴射が実施される場合を示す圧縮行程後半の概略縦断面図である。図１の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁に対して、タンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成することができる筒内噴射式火花点火内燃機関の圧縮行程後半の概略縦断面図である。図１の筒内噴射式火花点火内燃機関と同じ燃料噴射弁に対して、タンブル流を利用することなく点火プラグ近傍に可燃混合気を形成することができるもう一つの筒内噴射式火花点火内燃機関の圧縮行程後半の概略縦断面図である。

符号の説明

１，１’，１” 燃料噴射弁
２，２’ 点火プラグ
３，３’ ピストン
Ｔタンブル流
Ｆ１，Ｆ１’，Ｆ１”，Ｆ２噴射燃料

Claims

気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを具備する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置であって、前記燃料噴射弁の燃料噴射方向は、吸気下死点近傍において噴射される燃料によってシリンダボアの排気弁側に沿って下降して気筒内を縦方向に旋回するタンブル流を強めるように向けられ、機関排気系の触媒装置を暖機する際には、前記燃料噴射弁により吸気下死点近傍において燃料噴射を実施すると共に前記点火プラグの点火時期遅角を実施することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
機関排気系の触媒装置を暖機する際には、前記燃料噴射弁により圧縮行程後半においても燃料噴射を実施し、圧縮行程後半の噴射燃料をタンブル流によって前記点火プラグ近傍に導いて点火時期において前記点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
噴射燃料の貫徹力が大きいほど圧縮行程後半の前記燃料噴射の時期を遅角することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
機関排気系の触媒装置を暖機する際に、機関温度が設定温度以上の時には、吸気下死点近傍の燃料噴射を実施せずに、点火時期遅角を実施すると共に前記燃料噴射弁により圧縮行程後半以降において燃料噴射を実施し、点火時期において点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。