KR20190106767A - 내연기관 - Google Patents

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KR20190106767A
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duct
fuel
injection
temperature
region
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KR1020190025952A
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다케시 하시즈메
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

[과제] 압축 자착화식의 내연기관에 있어서, 연료의 예혼합을 촉진하여 스모크의 발생을 억제할 수 있는 내연기관을 제공한다.
[해결 수단] 내연기관은, 연료를 분사하는 분사 구멍이 내연기관의 실린더 헤드로부터 연소실에 노출하도록 마련된 연료 분사 노즐과, 입구 및 출구가 연소실에 노출한 중공의 덕트를 구비하고 있다. 덕트는, 연료 분사 노즐의 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무가 입구로부터 출구로 통과되도록 마련되어 있다. 그리고, 연료 분사 노즐 및 덕트는, 메인 분사 전에 행해지는 파일럿 분사에 있어서 분사된 연료 분무의 일부가, 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록 구성되어 있다.

Description

내연기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연기관에 관한 것으로서, 상세하게는, 압축된 연소실에 연료를 직접 분사함으로써 연소를 행하는 압축 자(自)착화식의 내연기관에 관한 것이다.
종래, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 압축 자착화식의 내연기관에 있어서, 연료와 충전 공기의 연소실에서의 예혼합을 촉진하기 위한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 연소실에 노출하는 연료 분사 장치의 선단부의 개구부에 근접하여, 중공관(中空管)으로 구성된 덕트가 마련되어 있다. 개구부로부터 분사된 연료는, 이 중공관을 통과하여 연소실에 분사된다. 중공관의 내부에서는, 분사된 연료가 통과하는 과정에서 충전 공기와의 예혼합이 촉진된다. 이에 의해, 연소실에 있어서 과농(過濃)한 연료의 분포가 저감되므로, 스모크의 발생이 저감된다.
일본국 공표특허 특표2017-530298호 공보
그러나, 상기의 종래의 기술에서는, 덕트가 연소실에 공중에 매달린 상태로 배치되어 있다. 이와 같은 구성에서는, 연소실에서의 연소가 계속하여 행하여졌을 경우에, 덕트의 과열이 진행될 우려가 있다. 이 경우, 덕트를 통과하는 과정에서 연료의 증발이 촉진되어 버려, 충전 공기와의 예혼합이 진행하기 전에 연소가 유발되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 압축 자착화식의 내연기관에 있어서, 연료의 예혼합을 촉진하여 스모크의 발생을 억제할 수 있는 내연기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 압축된 연소실에 연료를 분사함으로써 연소를 행하는 압축 자착화식의 내연기관을 대상으로 삼고 있다. 내연기관은, 연료를 분사하는 분사 구멍이 내연기관의 실린더 헤드로부터 연소실에 노출하도록 마련된 연료 분사 노즐과, 입구 및 출구가 연소실에 노출한 중공의 덕트를 구비하고 있다. 덕트는, 연료 분사 노즐의 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무가 입구로부터 출구로 통과되도록 마련되어 있다. 그리고, 연료 분사 노즐 및 덕트는, 메인 분사 전에 행해지는 파일럿 분사에 있어서 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무의 일부가 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록 구성되어 있다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
연료 분사 노즐은, 분사 구멍으로부터 분사되는 연료 분무의 분무각을 조정 가능하게 구성되어 있다. 연료 분사 노즐은, 파일럿 분사에 있어서 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무의 일부가 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록 하는 분무각으로 조정되어 있다.
제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
내연기관은, 파일럿 분사에 있어서 덕트에 직접 부착되는 연료의 연료 부착량을 조정하는 제어장치를 더 구비하고 있다. 제어장치는, 덕트의 온도의 지표가 되는 지표값을 취득하고, 지표값이 덕트의 온도의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 연료 부착량을 증량하도록 구성되어 있다.
제 4 발명은, 제 3 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
연료 분사 노즐은, 선단부에 분사 구멍을 가지는 바디와, 바디의 내부를 축방향으로 이동가능하게 수용된 니들 밸브와, 니들 밸브의 착좌 위치로부터의 리프트량을 조정하는 액추에이터를 포함하여 구성되어 있다. 연료 분사 노즐은, 니들 밸브의 착좌 위치로부터의 리프트량이 작을 수록, 분사 구멍으로부터의 연료 분사의 분사각이 확대되도록 구성되어 있다. 그리고, 제어장치는, 지표값에 따라 액추에이터를 조작하도록 구성되어 있다.
제 5 발명은, 제 4 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
제어장치는, 지표값이 덕트의 온도의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 파일럿 분사에 있어서의 리프트량의 최대값을 낮추도록 액추에이터를 조작한다.
제 6 발명은, 제 4 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
제어장치는, 지표값이 덕트의 온도의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 파일럿 분사에 있어서의 리프트량의 최대값까지의 상승 속도 또는 최대값으로부터의 하강 속도를 낮추도록 액추에이터를 조작한다.
제 7 발명은, 제 4 발명에 있어서, 추가로 이하의 특징을 가진다.
제어장치는, 지표값이 덕트의 온도의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 파일럿 분사에 있어서의 리프트량이 최대값을 취하는 기간을 짧게 하는 것과 함께 파일럿 분사의 횟수를 늘리도록 액추에이터를 조작한다.
제 1 발명에 의하면, 파일럿 분사에 있어서 연소실 내로 분사된 연료 분무의 일부는, 실린더 헤드의 내부에 마련된 덕트의 내벽면에 직접 부착된다. 덕트는, 부착된 연료의 잠열에 의해 냉각된다. 이에 의해, 덕트의 과열을 억제할 수 있기 때문에, 그 후의 메인 분사에 있어서 분사되는 연료 분무는, 덕트를 통과하는 과정에서 유효하게 냉각된다. 이에 의해, 연료 분무가 자착화하는 것을 억제하면서 충전 공기와의 예혼합이 진척되므로, 과농한 연료가 연소되는 것을 막을 수 있다. 이에 의해, 스모크의 저감, 및 후연소(後燃燒) 기간의 단축에 의한 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
제 2 발명에 의하면, 파일럿 분사에 있어서 연료 분무의 일부가 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록, 연료 분사 노즐의 분무각을 조정할 수 있다. 이에 의해, 간이한 구성으로 덕트의 과열을 막는 것이 가능하게 된다.
제 3 발명에 의하면, 덕트의 온도가 높은 경우에는, 낮은 경우에 비해 파일럿 분사에 있어서 덕트의 내벽면에 직접 부착되는 연료의 연료 부착량이 증량된다. 이에 의해, 덕트의 온도가 높을 수록 잠열에 의한 냉각 정도를 높일 수 있기 때문에, 덕트의 냉각의 최적화를 도모할 수 있다.
제 4 발명에 의하면, 파일럿 분사에 있어서 연료 분사 노즐의 니들 밸브의 리프트량을 조정함으로써, 연료 분무의 분무각을 조정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 덕트의 온도의 지표값에 따라 리프트량을 조정함으로써, 파일럿 분사에 있어서 덕트의 내벽면에 직접 부착되는 연료의 연료 부착량을 조정하는 것이 가능하게 된다.
제 5 발명에 의하면, 덕트의 온도가 높은 경우에는 낮은 경우보다도 파일럿 분사에서의 니들 밸브의 리프트량의 최대값이 작게 된다. 이에 의해, 덕트의 온도가 높을 수록 분무각을 확대시킬 수 있으므로, 잠열을 이용한 덕트의 냉각의 최적화를 도모할 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 덕트의 온도가 높은 경우에는 낮은 경우보다도 파일럿 분사에서의 니들 밸브의 리프트량의 최대값까지의 상승 속도 또는 최대값으로부터의 하강 속도가 작게 된다. 이에 의해, 덕트의 온도가 높을 수록 파일럿 분사에 있어서 분무각이 큰 기간을 늘릴 수 있으므로, 잠열을 이용한 덕트의 냉각의 최적화를 도모할 수 있다.
제 7 발명에 의하면, 덕트의 온도가 높은 경우에는 낮은 경우보다도 파일럿 분사의 횟수가 늘어난다. 이에 의해, 덕트의 온도가 높을 수록 파일럿 분사에 있어서 분무각이 큰 기간을 늘릴 수 있으므로, 잠열을 이용한 덕트의 냉각의 최적화를 도모할 수 있다.
도 1은 실시형태 1과 관련되는 내연기관의 연소실의 내부 구조를 하면측에서 모식적으로 투시한 도이다.
도 2는 도 1 중의 내연기관을 A-A선에서 절단하여 내부 구조를 측면측에서 모식적으로 투시한 도이다.
도 3은 니들 밸브의 리프트량과 분무각의 관계를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 실시형태 1의 엔진이 구비하는 제어장치의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 덕트 온도와 파일럿 분사에서의 리프트량의 관계를 나타내는 도이다.
도 6은 고(高)리프트 시의 파일럿 분사의 연료 분무와 덕트의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 저(低)리프트 시의 파일럿 분사의 연료 분무와 덕트의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 실시형태 1의 엔진에 있어서 실행되는 제어 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 크랭크 각도에 대한 니들 밸브의 리프트량의 관계를 나타내는 도이다.
도 10은 실시형태 1의 엔진에서 채용되는 파일럿 분사의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 실시형태 1의 엔진에서 채용되는 파일럿 분사의 다른 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 실시형태 2의 엔진에 있어서 실행되는 제어 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 이하에 나타내는 실시형태에 있어서 각 요소의 개수, 수량, 양, 범위 등의 수로 언급하였을 경우, 특별히 명시하였을 경우나 원리적으로 분명하게 그 수로 특정되는 경우를 제외하고, 그 언급한 수로, 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 있어서 설명하는 구조는, 특별히 명시하였을 경우나 분명하게 원리적으로 그에 특정되는 경우를 제외하고, 본 발명에 반드시 필수적인 것이 아니다.
실시형태 1.
실시형태 1에 대하여 도를 참조하여 설명한다.
[실시형태 1의 구성]
도 1은, 실시형태 1과 관련되는 내연기관의 연소실의 내부 구조를 하면측에서 모식적으로 투시한 도이다. 또한, 도 2는, 도 1 중의 내연기관을 A-A선에서 절단하여 내부 구조를 측면측에서 모식적으로 투시한 도이다. 실시형태 1의 내연기관(2)은, 복수 기통을 구비한 압축 자착화식의 내연기관(이하, 단지 「엔진」이라고 칭한다)이다. 또한, 도 1 및 도 2에서는, 엔진(2)이 구비하는 복수의 기통 중 1개의 기통의 내부 구조를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(2)은, 실린더 헤드(4)와 실린더 블록(6)을 구비하고 있다. 실린더 블록(6)에는 실린더 보어(62)가 형성되어 있다. 도시하지 않은 피스톤은, 실린더 보어(62)의 내부에 배치되어 있다. 실린더 헤드(4), 실린더 보어(62) 및 피스톤의 정상면으로 둘러싸인 공간에는, 연소실(8)이 형성되어 있다.
연소실(8)을 형성하는 실린더 헤드(4)의 천정면부(42)에는, 흡기 밸브(12) 및 배기 밸브(14)가, 각각 2개씩 배치되어 있다. 천정면부(42)의 중앙에는, 연료 분사 노즐(16)이 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 천정면부(42)의 중앙에는, 기통 중심 축선(L1)을 중심축으로서, 연료 분사 노즐(16)을 고정하기 위한 부착 구멍(46)이 관통되어 있다. 연료 분사 노즐(16)은, 선단에 마련된 분사 구멍(164)이 연소실(8) 내에 노출하도록 부착 구멍(46)에 고정된다.
연료 분사 노즐(16)은, 연소실(8) 내에 직접 연료를 분사하기 위한 것이다. 실시형태 1의 연료 분사 노즐(16)에는, 실린더 보어(62)를 향하여 균등하게 방사상으로 분사되는 8개의 분사 구멍(164)이 마련되어 있다. 또한, 각각의 분사 구멍(164)은, 연료의 분사 방향을 나타내는 분사 구멍 축선(L2)과 기통 중심 축선(L1)이 이루는 각(θ1)이, 예를 들면, 45°로부터 90°의 범위가 되도록 구성되어 있다. 또한, 연료 분사 노즐(16)의 내부 구조에 관해서는 상세를 후술한다.
실시형태 1의 엔진(2)은, 그 특징적인 구성으로서, 덕트(20)가 형성된 덕트 지지체(48)를 구비하고 있다. 덕트 지지체(48)는, 연료 분사 노즐(16)의 분사 구멍(164)의 주위를 둘러싸도록 볼록형상으로 구성된 고리형의 부재이다. 덕트 지지체(48)는, 실린더 헤드(4)의 천정면부(42)에 밀착하도록, 4개의 볼트(44)에 의해 고정되어 있다.
덕트(20)는, 덕트 지지체(48)의 내주측에 마련된 입구(202)로부터 외주측에 마련된 출구(204)를 향하여 덕트 지지체(48)의 내부를 관통하는 직선의 중공관에 의해 구성되어 있다. 또한, 덕트(20)는, 중공관의 중심 축선이 분사 구멍 축선(L2)과 일치하는 위치가 되도록 구성되어 있다. 실시형태 1의 엔진(2)에서는, 8개의 분사 구멍(164)의 분사 구멍 축선(L2)에 대하여 각각 덕트(20)가 마련되어 있다.
이어서, 연료 분사 노즐(16)의 내부 구조에 대하여 설명한다. 연료 분사 노즐(16)은, 바디(161)와 니들 밸브(162)를 구비하고 있다. 바디(161)는, 니들 밸브(162)를 왕복 이동가능하게 수용하는 바닥을 구비하는 원통형상을 가지고 있다. 바디(161)는, 색(sack)부(163), 복수의 분사 구멍(164), 시트부(165) 및 연료 공급 유로(166)를 가지고 있다. 연료 공급 유로(166)에는, 도시하지 않은 커먼 레일 내의 연료가 유입된다. 시트부(165)는, 선단측을 향하여 내경이 축경(縮徑)하는 원뿔면을 가지고 있다. 색부(163)는, 반구면상으로 형성되며, 시트부(165)의 하류단과 접속되어 있다. 복수의 분사 구멍(164)은, 바디(161)의 선단에 마련되어 있으며, 색부(163)와 외부를 연통(連通)하고 있다.
니들 밸브(162)는, 바디(161)의 내주에 수용된다. 니들 밸브(162)는, 바디(161)의 축방향으로 왕복 이동함으로써, 분사 구멍(164)을 통과한 연료의 분사를 개시시키거나 정지시키거나 한다. 니들 밸브(162)는, 선단부(167)와 본체부(168)를 가지고 있다. 선단부(167)는, 원뿔상으로 형성되며, 시트부(165)에 착좌가능하게 구성되어 있다. 본체부(168)는, 선단부(167)보다도 축방향 후단측의 부분이며, 연료 공급 유로(166)의 입구측으로부터 시트부(165)에 걸쳐서 축방향을 따라 연신(延伸)하고 있다.
바디(161)에는, 시트부(165)로부터 이좌(離座)시키는 측에 니들 밸브(162)를 구동하는 액추에이터(169)(도시 생략)가 접속되어 있다. 액추에이터로서는, 예를 들면 솔레노이드 액추에이터나 피에조 액추에이터가 이용된다.
연료 분사 노즐(16)은, 리턴 스프링(도시 생략)의 가압력에 의해 니들 밸브(162)가 축방향의 선단측으로 이동하면, 선단부(167)가 시트부(165)에 착좌한다. 이 때의 니들 밸브(162)의 위치를 「착좌 위치」라고 칭한다. 니들 밸브(162)가 착좌 위치에 있을 때에는, 연료 공급 유로(166)가 차단되므로, 분사 구멍(164)으로부터 연소실(8) 내에의 연료 분사가 정지된다. 한편, 연료 분사 노즐(16)은, 액추에이터(169)에 의한 구동에 의해 니들 밸브(162)가 착좌 위치로부터 축방향의 후단측으로 이동하면, 선단부(167)가 시트부(165)로부터 이좌한다. 이 때의 니들 밸브(162)의 착좌 위치로부터의 이동량을, 니들 밸브(162)의 「리프트량」이라고 칭한다. 선단부(167)가 시트부(165)로부터 이좌하고 있는 기간에는, 연료 공급 유로(166)가 개방된다. 이에 의해, 연료 공급 유로(166)로부터 색부(163)로 흐른 연료가, 분사 구멍(164)으로부터 연소실(8) 내로 분사된다.
여기에서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 분사 구멍(164)으로부터 분사된 연료는 원뿔상의 연료 분무가 된다. 이 때의 연료 분무의 벌어진 각도(θ2)를 「분무각」이라고 칭한다. 연료 분사 노즐(16)은, 액추에이터(169)에 의해 니들 밸브의 리프트량을 조정함으로써 분무각을 조정 가능하게 구성되어 있다. 도 3은, 니들 밸브의 리프트량과 분무각의 관계를 설명하기 위한 도이다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 니들 밸브(162)의 리프트량이 작은 저리프트 시에는, 시트부(165)에 있어서 캐비테이션이 발생한다. 이 때문에, 니들 밸브(162)의 저리프트 시에는, 니들 밸브(162)의 리프트량이 큰 고리프트 시보다도 분무각이 벌어진다. 또한, 니들 밸브(162)의 저리프트 시에는, 고리프트 시보다도 분사량이 소량이 된다.
이상과 같이 구성되는 엔진(2)은, 제어장치(100)에 의해 제어된다. 도 4는, 실시형태 1의 엔진이 구비하는 제어장치의 개략 구성을 나타내는 도이다. 제어장치(100)는 ECU(Electronic Control Unit)이다. ECU(100)의 처리 회로는, 적어도 입출력 인터페이스(102)와 적어도 1개의 메모리(104)와 적어도 1개의 CPU(프로세서)(106)를 구비하고 있다. 입출력 인터페이스(102)는, 엔진에 부착된 각종 센서로부터 센서 신호를 받아 들이는 것과 함께, 내연기관이 구비하는 액추에이터에 대하여 조작 신호를 출력하기 위하여 마련되어 있다. ECU(100)가 신호를 받아 들이는 센서에는, 흡기 통로에 받아 들인 신기(新氣)의 유량을 계측하기 위한 에어 플로우 미터(50), 크랭크축의 회전 각도를 검출하는 크랭크각 센서(52), 액셀러레이터 페달의 밟음량을 검출하는 액셀 포지션 센서(54) 등, 엔진의 제어에 필요한 각종의 센서가 포함된다. ECU(100)가 조작 신호를 출력하는 액추에이터에는, 상기 서술한 액추에이터(169) 등의 각종 액추에이터가 포함된다. 메모리(104)에는, 내연기관을 제어하기 위한 각종의 제어프로그램, 맵 등이 기억되어 있다. CPU(프로세서)(106)는, 제어프로그램 등을 메모리로부터 독출하여 실행하고, 받아 들인 센서 신호에 의거하여 조작 신호를 생성한다.
또한, 제어장치(100)의 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어 및 펌웨어의 적어도 일방은, 프로그램으로서 기술된다. 소프트웨어 및 펌웨어의 적어도 일방은, 적어도 1개의 메모리(104)에 저장된다. 적어도 1개의 프로세서(106)는, 적어도 1개의 메모리(104)에 기억된 프로그램을 독출하여 실행함으로써, 제어장치(100)의 각 기능을 실현한다. 적어도 1개의 프로세서(106)는, CPU(Central Processing Unit), 중앙처리장치, 처리장치, 연산장치, 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, DSP(Digital Signal Processor)라고도 한다. 예를 들면, 적어도 1개의 메모리(104)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Progra㎜able Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Progra㎜able Read-Only Memory) 등의, 불휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉시블 디스크, 광디스크 등이다.
또한, 제어장치(100)의 처리 회로가 적어도 1개의 전용의 하드웨어를 구비하는 경우, 처리 회로는, 예를 들면, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Progra㎜able Gate Array), 또는 이들을 조합시킨 것이다. 제어장치(100)의 각 부의 기능이 각각 처리 회로에서 실현되어도 된다. 또한, 제어장치(100)의 각 부의 기능이 모아져 처리 회로에서 실현되어도 된다.
또한, 제어장치(100)의 각 기능에 대하여, 일부를 전용의 하드웨어로 실현하고, 다른 일부를 소프트웨어 또는 펌웨어로 실현하여도 된다. 이와 같이, 처리 회로는, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해, 제어장치(100)의 각 기능을 실현한다.
[실시형태 1의 동작]
압축 자착화식의 엔진(2)에서는, 연소실(8) 내에 충전된 공기가 압축된 상태에서, 연료 분사 노즐(16)로부터 연료가 분사된다. 분사된 연료 분무는, 충전 공기와 혼합되어서 연료 농도의 균질화가 진척된 후, 자착화에 의한 연소가 행해지는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들면, 덕트(20)를 구비하고 있지 않는 구성에서는, 연료 분사 노즐(16)로부터 분사된 연료 분무가, 연소실(8)의 열을 받아서 재빨리 과열되어, 충전 공기와 충분하게 혼합되기 전에 자착화해버릴 우려가 있다. 이 경우, 과농 연료가 연소되는 것에 의한 스모크의 발생이나, 후연소 기간이 장기화하는 것에 의한 열효율의 저하가 문제가 된다.
실시형태 1의 엔진(2)에서는, 상기의 문제를 해결하는 수단으로서, 연소실(8) 내에 덕트(20)를 마련하는 것으로 하고 있다. 연료 분사 노즐(16)로부터 분사된 연료 분무는, 입구(202)로부터 덕트(20)의 내부에 도입된다. 또한, 덕트(20)의 입구(202)는 연소실(8) 내에 노출하고 있기 때문에, 연소실(8) 내의 신기도 또한, 덕트(20)의 내부로 유도된다. 덕트(20)의 내부는, 연소실(8)의 열의 영향을 직접적으로 받기 어렵다. 이 때문에, 덕트(20)에 분사된 연료 분무는, 냉각되면서 충전 공기의 혼합이 진척되므로, 조기에 자착화되는 일 없이 연료 농도의 균질화가 진척된다. 덕트(20)의 출구(204)로부터 분사된 혼합기는, 연소실(8)의 열을 받아서 자착화하여 연소한다.
이와 같이, 실시형태 1의 엔진(2)에 의하면, 분사된 연료 분무가 덕트(20)를 통과하는 과정에서, 자착화를 억제하면서 연료 분무와 충전 공기의 예혼합을 촉진할 수 있다. 이에 의해, 균질화되기 전의 과농 연료가 자착화하는 것에 의한 스모크의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 실시형태 1의 엔진(2)에 의하면, 덕트(20)를 통과하는 동안의 자착화가 억제되기 때문에, 자착화 시기를 늦출 수 있다. 이에 의해, 후연소 기간이 단축되므로, 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
여기에서, 본 출원의 발명자는, 상기 서술의 덕트(20)에 관한 이하의 과제를 인식하였다. 그것은, 엔진(2)의 고부하 운전이 계속되면, 덕트(20) 자체의 온도인 덕트 온도가 고온이 되어, 덕트(20)를 통과하는 연료 분무의 냉각 효과가 줄어든다고 하는 것이다. 그 결과, 자착화를 억제하면서 연료 분무와 충전 공기의 예혼합을 촉진할 수 없어, 스모크의 발생을 억제하는 효과가 저하되어 버린다.
그래서, 본 출원의 발명자는, 파일럿 분사에서의 분사 형태에 착목하였다. 또한, 파일럿 분사란, 엔진 토크를 인출하는 메인 분사에 앞서 행해지는 미량의 연료 분사이다. 파일럿 분사는, 메인 분사의 사이에 미분사 기간을 사이에 두는 형태여도 되고, 또한 파일럿 분사와 메인 분사가 연속하여 행해지는 형태여도 된다. 파일럿 분사가 이루어지면, 예혼합 연소 비율을 감소시킬 수 있으므로, 착화 지연 기간을 단축하여 소음을 저감할 수 있다.
본 실시형태의 엔진(2)에서는, 이 파일럿 분사에 있어서 분사된 연료 분무를, 덕트(20)의 내벽면(206)에 직접 부착시키는 구성을 채용하고 있다. 도 5는, 덕트 온도와 파일럿 분사에서의 리프트량의 관계를 나타내는 도이다. 도 6은, 고리프트 시의 파일럿 분사의 연료 분무와 덕트의 관계를 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 도 7은, 저리프트 시의 파일럿 분사의 연료 분무와 덕트의 관계를 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 엔진(2)으로부터 덕트(20)의 부분을 발췌하여, 그 내부를 투시한 모식도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 엔진(2)의 제어장치(100)는, 덕트 온도가 낮은 저온 영역에 속하는 경우에, 니들 밸브(162)의 리프트량을 고리프트(예를 들면, 풀리프트)로 제어한다. 이 경우의 파일럿 분사는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연료 분무의 분무각이 작아져, 이에 수반하여, 파일럿 분사량은 다량이 된다. 이 때문에, 파일럿 분사의 연료 분무는, 덕트(20)의 내벽에 접촉하지 않고, 덕트(20)의 내부를 통과하여 연소실(8)에 분사된다.
한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 엔진(2)의 제어장치(100)는, 덕트 온도가 저온 영역보다도 높은 고온 영역에 속하는 경우에, 니들 밸브(162)의 리프트량을 고리프트보다도 작은 저리프트로 제어한다. 이와 같은 상황은, 예를 들면 엔진(2)의 고부하 운전이 계속된 경우 등이 해당한다. 이 경우의 파일럿 분사는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 파일럿 분사량이 소량으로 좁혀짐으로써 연료 분무의 분무각이 커진다. 이 때문에, 파일럿 분사의 연료 분무의 일부는, 덕트(20)의 내벽면(206)에 접촉한다. 덕트(20)의 내벽면(206)에 부착된 연료는, 기화 잠열에 의해 덕트(20)의 열을 흡수한다. 이에 의해, 덕트(20)는, 메인 분사 전에 냉각된다.
이와 같이, 파일럿 분사의 연료 분무의 일부를 덕트(20)의 내벽면(206)에 부착시키면, 엔진(2)의 고부하 운전 시여도, 덕트(20)의 벽면 온도를 연소실(8)의 가스 온도보다도 저온으로 유지할 수 있다. 이에 의해, 메인 분사의 연료 분무를 당해 덕트(20)에 의해 냉각할 수 있으므로, 스모크의 저감 및 열효율의 향상과 같은 덕트(20)의 효과를 계속하여 얻을 수 있다.
[실시형태 1의 구체적 처리]
이어서, 플로우 차트를 참조하여, 상기 서술한 구성을 구비하는 실시형태 1의 엔진(2)의 제어장치(100)에 있어서 실행되는 제어의 구체적 처리에 대하여 설명한다. 도 8은, 실시형태 1의 엔진에 있어서 실행되는 제어 루틴을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 도 8에 나타내는 루틴은, 엔진(2)의 운전 중에 소정의 제어 주기로 제어장치(100)에 의해 반복 실행된다.
도 8에 나타내는 루틴에서는, 우선, 덕트 온도(Td)가 추정된다(단계 S2). 여기에서는, 우선, 덕트 온도(Td)를 추정하기 위하여 필요한 각종의 데이터로서, 엔진 회전 속도, 연료 분사량, 흡입 공기량 등이 취득된다. 이어서, 덕트(20)에의 입열량과 방열량에 의거하여 덕트 온도(Td)가 추정된다. 구체적으로는, 덕트(20)에의 입열량은, 예를 들면, 엔진 회전 속도, 연료 분사량 및 흡입 공기량 등을 이용하여 추정할 수 있다. 또한, 덕트(20)의 방열량은, 덕트(20)에의 연료 부착량, 냉각수 유량 및 냉각수 온도 등을 이용하여 추정할 수 있다. 입열량으로부터 방열량을 뺀 편차가, 덕트(20)가 보유하는 열량이 되기 때문에, 이 열량으로부터 덕트 온도(Td)를 추정할 수 있다.
이어서, 덕트 온도(Td)가 소정의 기준 온도(T1)보다도 큰지 아닌지가 판정된다(단계 S4). 기준 온도(T1)는, 덕트(20)의 과열에 의한 연료 분무의 냉각 부족이 문제가 되는지 아닌지를 판정하기 위한 문턱값에 있어서, 미리 메모리(104)에 기억되어 있는 값이 판독된다. 그 결과, 판정의 성립이 인정되었을 경우에는, 덕트 온도(Td)가 기준 온도(T1)보다 고온이 되는 고온 영역에 속한다고 판단할 수 있다. 이 경우, 덕트(20)의 과열이 문제가 된다고 판단되어서, 다음 단계로 이행되어, 파일럿 분사의 분사각이 확대된다(단계 S6).
도 9는, 크랭크 각도에 대한 니들 밸브의 리프트량의 관계를 나타내는 도이다. 단계 S6의 처리에서는, 이 도에 나타내는 바와 같이, 파일럿 분사에 있어서의 리프트량의 최대값이, 통상 시의 고리프트보다도 저리프트가 되도록, 액추에이터(169)가 조작된다. 이에 의해, 파일럿 분사의 최대 리프트 시의 분무각이 통상 시보다도 확대된다.
한편, 상기 단계 S4에 있어서 판정의 성립이 인정되지 않은 경우에는, 덕트 온도(Td)가 기준 온도(T1) 이하가 되는 저온 영역에 속한다고 판단된다. 이 경우, 덕트(20)의 과열에 의한 연료 분무의 냉각 부족의 문제는 생기지 않는다고 판단되어서, 리프트량이 통상 시의 고리프트로 유지된다.
이와 같이, 실시형태 1의 엔진(2)에 의하면, 덕트 온도(Td)가 과잉하게 상승되는 경우에, 파일럿 분사의 연료 분무의 일부를 덕트(20)에 부착시켜서 덕트(20)를 냉각할 수 있다. 이에 의해, 메인 분사의 연료 분무를 당해 덕트(20)에 의해 냉각할 수 있으므로, 스모크의 저감 및 열효율의 향상과 같은 덕트(20)의 효과를 계속하여 얻을 수 있다.
[실시형태 1의 변형예]
실시형태 1의 엔진(2)은, 이하와 같이 변형한 형태를 채용하여도 된다.
덕트(20)의 구성은, 연료 분사 노즐(16)의 분사 구멍(164)으로부터 분사된 연료 분무가 입구(202)로부터 출구(204)로 통과되도록 구성되어 있으면, 그 형상, 개수 등에 한정은 없다. 예를 들면, 덕트(20)는, 실린더 헤드(4)의 내부에 형성되어 있어도 된다. 또한, 원통형상의 덕트(20)가 실린더 헤드(4)의 천정면부(42)에 부착되어 있는 구성이어도 된다. 또한, 이 변형예는, 후술하는 실시형태 2의 엔진(2)에 대해서도 적용할 수 있다.
파일럿 분사의 분사각을 확대하기 위한 제어는 상기의 방법으로 한정되지 않는다. 도 10은, 실시형태 1의 엔진에서 채용되는 파일럿 분사의 변형예를 설명하기 위한 도이다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 파일럿 분사에서는, 덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우에, 리프트량의 최대값까지의 상승 속도를 작게 하는 것, 또는 리프트량의 최대값으로부터의 하강 속도를 작게 하는 것으로 하여도 된다. 이와 같은 제어에 의하면, 통상 시보다도 파일럿 분사의 분사각이 확대되어 있는 기간이 길어진다. 이에 의해, 덕트(20)에 부착되는 연료의 연료 부착량이 통상 시보다도 증량되므로, 덕트(20)의 냉각 효과를 통상 시보다도 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 변형예는, 후술하는 실시형태 2의 엔진(2)에 대해서도 적용할 수 있다.
도 11은, 실시형태 1의 엔진에서 채용되는 파일럿 분사의 다른 변형예를 설명하기 위한 도이다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 파일럿 분사에서는, 덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우에, 리프트량이 최대값을 취하는 기간을 통상 시보다도 단축하는 것과 함께 파일럿 분사의 분사 횟수를 늘리는 것으로 하여도 된다. 이와 같은 제어에 의하면, 통상 시보다도 파일럿 분사의 분사각이 확대되어 있는 기간이 길어진다. 이에 의해, 덕트(20)에 부착되는 연료의 연료 부착량이 통상 시보다도 증량되므로, 덕트(20)의 냉각 효과를 통상 시보다도 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 변형예는, 후술하는 실시형태 2의 엔진(2)에 대해서도 적용할 수 있다.
덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우의 파일럿 분사의 총 분사 시간은, 덕트 온도(Td)가 저온 영역(통상 시)에 속하는 경우와 같을 필요는 없다. 즉, 도 9로부터 도 11에 나타내는 파일럿 분사에서는, 덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우와 저온 영역(통상 시)에 속하는 경우의 총 분사 시간이 같은 경우를 예시하고 있다. 그러나, 덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우의 총 분사 시간은, 덕트(20)의 내벽면(206)에 부착되는 연료의 총 연료 부착량이 증량되는 범위이면, 통상 시보다도 짧아도 되고, 또한 통상 시보다도 길어도 된다. 특히, 파일럿 분사의 분사량은, 분무각이 확대될수록 감량된다. 이 때문에, 덕트 온도(Td)가 고온 영역에 속하는 경우의 파일럿 분사의 분사 시간을 통상 시보다도 길게 하는 것으로 하면, 파일럿 분사에 있어서의 총 분사량이 통상 시보다도 감량되는 것을 억제하면서, 덕트(20)의 내벽면(206)에의 연료 부착량을 증량할 수 있다. 또한, 이 변형예는, 후술하는 실시형태 2의 엔진(2)에 대해서도 적용할 수 있다.
제어장치(100)는, 덕트 온도(Td)에 따라 니들 밸브(162)의 리프트량을 단계적으로 변화시켜도 된다. 이 경우, 제어장치(100)는, 덕트 온도(Td)가 높을 수록 리프트량이 작아지도록 액추에이터(169)를 조작하면 된다. 이에 의해, 덕트 온도(Td)가 높을 수록 덕트(20)의 내벽면(206)에 부착되는 연료의 연료 부착량을 증량할 수 있으므로, 덕트 온도(Td)에 따른 냉각이 가능하게 된다.
파일럿 분사에서는, 덕트 온도(Td)에 한정되지 않고 연료 분무의 일부가 항상 덕트(20)에 접촉하는 구성이어도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 덕트(20)의 냉각을 계속하여 행할 수 있다.
실시형태 2.
[실시형태 2의 특징]
이어서, 본 발명의 실시형태 2에 대하여 설명한다. 실시형태 2의 엔진은, 도 1에 나타내는 하드웨어 구성을 이용하며, 제어장치(100)에 후술하는 도 12의 플로우 차트를 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
실시형태 2의 엔진(2)에서는, 덕트 온도(Td) 대신에 엔진(2)의 엔진 부하에 따라 파일럿 분사의 분무각을 제어하는 점에서 특징을 가지고 있다. 즉, 1사이클의 분사량이 증가하여 엔진 부하가 높아지면, 연소실(8) 내에서의 연소 온도가 상승된다. 연소 온도가 상승하면, 덕트(20)에의 입열량이 증대되기 때문에, 그에 따라 덕트 온도(Td)가 상승된다. 즉, 엔진(2)의 분사량은, 덕트 온도(Td)의 지표가 되는 지표값으로서 이용할 수 있다.
그래서, 실시형태 2의 엔진(2)의 제어장치(100)는, 분사량이 소량이 되는 저부하 영역에 속하는 경우에는, 니들 밸브(162)의 리프트량을 고리프트(예를 들면 풀리프트)로 제어한다. 이 경우, 파일럿 분사에서의 분무각이 작아지기 때문에, 연료 분무는, 덕트(20)의 내벽에 접촉하지 않고, 덕트(20)의 내부를 통과하여 연소실(8)에 분사된다.
한편, 엔진(2)의 제어장치(100)는, 분사량이 저부하 영역보다도 다량이 되는 고부하 영역에 속하는 경우에는, 니들 밸브(162)의 리프트량을 고리프트보다도 작은 저리프트로 제어한다. 이 경우, 파일럿 분사에서의 분무각이 커지기 때문에, 연료 분무의 일부는, 덕트(20)의 내벽에 접촉한다. 덕트(20)의 내벽에 부착된 연료는, 기화 잠열에 의해 덕트(20)의 열을 흡수한다. 이에 의해, 덕트(20)는, 메인 분사 전에 냉각된다.
이와 같이, 실시형태 2의 엔진(2)에서는, 엔진(2)의 고부하 운전 시에 있어서도, 덕트(20)의 벽면 온도를 연소실(8)의 가스 온도보다도 저온으로 유지할 수 있다. 이에 의해, 메인 분사의 연료 분무를 당해 덕트(20)에 의해 냉각할 수 있으므로, 스모크의 저감 및 열효율의 향상과 같은 덕트(20)의 효과를 계속하여 얻을 수 있다.
[실시형태 2의 구체적 처리]
이어서, 플로우 차트를 참조하여, 상기 서술한 구성을 구비하는 실시형태 2의 엔진(2)의 제어장치(100)에 있어서 실행되는 제어의 구체적 처리에 대하여 설명한다. 도 12는, 실시형태 2의 엔진에 있어서 실행되는 제어 루틴을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 도 12에 나타내는 루틴은, 엔진(2)의 운전 중에 소정의 제어 주기로 제어장치(100)에 의해 반복 실행된다.
도 12에 나타내는 루틴에서는, 우선, 운전 조건이 취득된다(단계 S12). 여기에서는, 구체적으로는, 1사이클의 분사량(Q)이 취득된다. 이어서, 분사량(Q)이 소정의 기준 분사량(Q1)보다도 큰지 아닌지가 판정된다(단계 S14). 기준 분사량(Q1)은, 덕트(20)의 과열에 의한 연료 분무의 냉각 부족이 문제가 되는지 아닌지를 판정하기 위한 문턱값에 있어서, 미리 메모리(104)에 기억되어 있는 값이 판독된다. 그 결과, 판정의 성립이 인정되었을 경우에는, 분사량(Q)이 기준 분사량(Q1)보다 다량이 되는 고부하 영역에 속한다고 판단할 수 있다. 이 경우, 덕트(20)의 과열이 문제가 된다고 판단되어서, 다음 단계로 이행되고, 파일럿 분사의 분사각이 확대된다(단계 S16). 여기에서는, 구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 파일럿 분사에 있어서의 리프트량의 최대값이, 통상 시의 고리프트보다도 저리프트가 되도록, 액추에이터(169)가 조작된다. 이에 의해, 파일럿 분사의 분무각은 통상 시보다도 확대된다.
한편, 상기 단계 S14에 있어서 판정의 성립이 인정되지 않은 경우에는, 분사량(Q)이 기준 분사량(Q1) 이하가 되는 저부하 영역에 속한다고 판단할 수 있다. 이 경우, 덕트(20)의 과열에 의한 연료 분무의 냉각 부족의 문제는 생기지 않는다고 판단되어서, 리프트량이 통상 시의 고리프트로 유지된다.
이와 같이, 실시형태 2의 엔진(2)에 의하면, 분사량(Q)을 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용함으로써, 과열되어 있는 덕트(20)를 유효하게 냉각할 수 있다. 이에 의해, 메인 분사의 연료 분무를 당해 덕트(20)에 의해 냉각할 수 있으므로, 스모크의 저감 및 열효율의 향상과 같은 덕트(20)의 효과를 계속하여 얻을 수 있다.
[실시형태 2의 변형예]
실시형태 2의 엔진(2)은, 이하와 같이 변형한 형태를 채용하여도 된다.
덕트 온도(Td)의 지표값은 엔진(2)의 분사량(Q)으로 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면, 제어장치(100)는, 이하에 나타내는 지표값을 이용하여 리프트량을 제어하도록 구성되어 있어도 된다.
엔진(2)의 냉각수 온도 또는 윤활유 온도가 높아지면, 덕트(20)로부터의 방열량이 감소하기 때문에, 그에 따라 덕트 온도(Td)가 상승된다. 이 때문에, 제어장치(100)는, 냉각수 온도 또는 윤활유 온도를 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 냉각수 온도 또는 윤활유 온도가 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
또한, 엔진(2)의 부하가 고부하 영역에 속하는 경우에도, 그것이 일시적인 경우에는 덕트(20)가 과승온이 되지 않을 경우도 있다. 그래서, 제어장치(100)는, 엔진(2)의 부하가 고부하 영역에 속해 있는 계속 시간을 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 계속 시간이 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
또한, 엔진(2)의 흡기 온도가 높으면 덕트(20)에의 입열량이 증대하기 때문에, 그에 따라 덕트 온도(Td)가 상승된다. 이 때문에, 제어장치(100)는, 엔진(2)의 흡기 온도를 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 외기 온도 또는 흡기 매니폴드 온도로부터 흡기 온도를 검출하고, 검출된 흡기 온도가 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
또한, 덕트 온도(Td)가 승온하면 착화 지연 기간이 짧아진다. 이 때문에, 제어장치(100)는, 착화 지연 기간을 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 통 내압 센서 또는 크랭크각 센서(52)의 검출값으로부터 착화 지연 기간을 검출하고, 검출된 착화 지연 기간이 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
또한, 배기에 포함되는 스모크의 농도가 높은 경우에는, 덕트(20)가 과열되어 있으며 메인 분사의 연료 분무가 냉각되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 때문에, 제어장치(100)는, 배기의 스모크 농도를 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 그을음량을 검출하는 그을음 센서의 검출값으로부터 스모크 농도를 검출하고, 검출된 스모크 농도가 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
또한, 엔진(2)이 탑재된 차량의 차속이 높은 상태가 계속되고 있을 경우에는, 엔진의 고부하 운전이 계속되고 있다고 판단할 수 있다. 이 때문에, 제어장치(100)는, 차속이 높은 상태가 계속되고 있는 시간을 덕트 온도(Td)의 지표값으로서 이용하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는, 차속 센서로부터 검출된 차속이 소정의 고부하 운전에 대응하는 차속보다도 높은 계속 시간을 산출하고여, 당해 계속 시간이 덕트 온도(Td)의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 저리프트로 제어하고, 덕트 온도(Td)의 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는 고리프트로 제어하도록 구성하면 된다.
2 내연기관(엔진)
4 실린더 헤드
6 실린더 블록
8 연소실
12 흡기 밸브
14 배기 밸브
16 연료 분사 노즐
161 바디
162 니들 밸브
163 색부
164 분사 구멍
165 시트부
166 연료 공급 유로
167 선단부
168 본체부
169 액추에이터
20 덕트
202 입구
204 출구
206 내벽면
42 천정면부
44 볼트
46 부착 구멍
48 덕트 지지체
50 에어 플로우 미터
52 크랭크각 센서
54 액셀 포지션 센서
62 실린더 보어
100 제어장치
102 입출력 인터페이스
104 메모리

Claims (7)

  1. 압축된 연소실에 연료를 분사함으로써 연소를 행하는 압축 자착화식의 내연기관에 있어서,
    연료를 분사하는 분사 구멍이 상기 내연기관의 실린더 헤드로부터 상기 연소실에 노출하도록 마련된 연료 분사 노즐과,
    입구 및 출구가 상기 연소실에 노출한 중공의 덕트를 구비하고,
    상기 덕트는, 상기 연료 분사 노즐의 상기 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무가 상기 입구로부터 상기 출구로 통과되도록 마련되고,
    상기 연료 분사 노즐 및 상기 덕트는, 메인 분사 전에 행해지는 파일럿 분사에 있어서 상기 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무의 일부가 상기 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은, 상기 분사 구멍으로부터 분사되는 연료 분무의 분무각을 조정 가능하게 구성되며,
    상기 연료 분사 노즐은, 상기 파일럿 분사에 있어서 상기 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무의 일부가 상기 덕트의 내벽면에 직접 부착되도록 하는 분무각으로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파일럿 분사에 있어서 상기 덕트에 직접 부착되는 연료의 연료 부착량을 조정하는 제어장치를 더 구비하며,
    상기 제어장치는,
    상기 덕트의 온도의 지표가 되는 지표값을 취득하고,
    상기 지표값이 상기 덕트의 온도의 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 상기 연료 부착량을 증량하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은,
    선단부에 상기 분사 구멍을 가지는 바디와,
    상기 바디의 내부를 축방향으로 이동가능하게 수용된 니들 밸브와,
    상기 니들 밸브의 착좌 위치로부터의 리프트량을 조정하는 액추에이터를 포함하여 구성되며,
    상기 연료 분사 노즐은, 상기 니들 밸브의 착좌 위치로부터의 리프트량이 작을 수록, 상기 분사 구멍으로부터의 연료 분사의 분사각이 확대되도록 구성되며,
    상기 제어장치는, 상기 지표값에 따라 상기 액추에이터를 조작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 지표값이 상기 덕트의 온도의 상기 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 상기 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 상기 파일럿 분사에 있어서의 상기 리프트량의 최대값을 낮추도록 상기 액추에이터를 조작하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 지표값이 상기 덕트의 온도의 상기 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 상기 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 상기 파일럿 분사에 있어서의 상기 리프트량의 최대값까지의 상승 속도 또는 상기 최대값으로부터의 하강 속도를 낮추도록 상기 액추에이터를 조작하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 지표값이 상기 덕트의 온도의 상기 고온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에는, 상기 저온 영역에 대응하는 영역에 속하는 경우에 비해, 상기 파일럿 분사에 있어서의 상기 리프트량이 최대값을 취하는 기간을 짧게 하는 것과 함께 상기 파일럿 분사의 횟수를 늘리도록 상기 액추에이터를 조작하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
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