JP6825553B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。
主燃焼室の頂面中央部に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓と副燃料噴射弁とを有する副室が形成されており、副室内の圧力を調整する圧力調整手段を具備した内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。この内燃機関では、副室内の混合気を点火栓により着火することにより連通孔から主燃焼室内にジェット火炎を噴出させ、このジェット火炎によって主燃焼室内の混合気が燃焼せしめられる。この場合、この内燃機関では、機関負荷が高いときには、圧縮行程時に主燃焼室から副室内に送り込まれた混合気を点火栓により着火することによりジェット火炎が生成され、機関負荷が低いときには、圧縮行程時に主燃焼室から副室内に送り込まれた混合気に副燃料噴射弁から燃焼促進用副燃料が噴射され、副燃料を含んだ混合気を点火栓により着火することによりジェット火炎が生成される。
特開２００７−２０５２３６号公報
ところで、副室は、通常、副室から噴出するジェット火炎を主燃焼室内に均一に分散させるために、副室内から主燃焼室の周辺部に向けて放射状に延びる複数の連通孔を有している。ところが、主燃焼室内において、供給された吸入空気によりシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流を発生させるようにした場合、副室が、副室内から主燃焼室の周辺部に向けて放射状に延びる複数の連通孔を有していると、タンブル流の到来する側に位置する連通孔から副室内にタンブル流が流入することになる。このように副室内にタンブル流が流入すると、点火栓により副室内の混合気が着火されたときに、着火火炎は、タンブル流に押されて、タンブル流が流入する側の副室周辺部に広がることができず、その結果、タンブル流の流入する連通孔から噴出するジェット火炎が弱まってしまうことになる。このように一部の連通孔から噴出するジェット火炎が弱まると、このジェット火炎の進行方向の主燃焼室周辺部の位置する混合気は、周囲の混合気の燃焼による圧力上昇により圧縮されて自着火し、それによりノッキングが発生するという問題を生ずる。しかしながら、特許文献１は、タンブル流に基づくノッキングの発生について何ら考慮が払われていない。
上記問題を解決するために、本発明によれば、主燃焼室の頂面中央部に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓と副燃料噴射弁とを有する副室が形成されており、点火栓により副室内の混合気を燃焼させたときに連通孔から噴出するジェット火炎によって主燃焼室内の混合気を燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、主燃焼室内においてシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流を発生させるために吸気ポート内における吸入空気流の流通経路を制御可能なタンブル流制御弁を具備しており、副室が、副室の主燃焼室側の端部周辺部から主燃焼室の周辺部に向けて放射状に延びかつタンブル流の流通路内に開口する複数の連通孔を具備しており、副室の主燃焼室側の端部周辺部のうちでタンブル流が連通孔から流入する側のタンブル流流入周辺部領域に、副燃料噴射弁の噴口が指向されており、タンブル流制御弁により主燃焼室内にタンブル流が発生せしめられているときに、副燃料噴射弁から副室のタンブル流流入周辺部領域に向けて副燃料が噴射される内燃機関の制御装置が提供される。
副室のタンブル流流入周辺部領域に向けて副燃料噴射弁から副燃料が噴射されると、副室のタンブル流流入周辺部領域周りの混合気の濃度が高くなると共に混合気中に大きな乱れが発生し、更に、連通孔から流入するタンブル流が減速されるために、点火栓による着火火炎がタンブル流流入周辺部領域まで十分に広がることになる。その結果、タンブル流の流入する連通孔から噴出するジェット火炎も、他の連通孔から噴出するジェット火炎と同様に強力となり、それによりノッキングが発生するのを抑制することができる。
図１は内燃機関の全体図である。 図２はシリンダヘッドを下方から見たときの図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面に沿ってみた内燃機関の側面断面図である。 図４は副室周りの拡大側面断面図である。 図５は図４のＢ−Ｂ断面に沿ってみた副室ケーシングの断面図である。 図６はタンブル流制御弁の開領域と閉領域を示す図である。 図７Ａはタンブル流が発生せしめられていないときの正常な副室内の火炎の伝播状態を示す図であり、図７Ｂはタンブル流が発生せしめられていないときの正常な副室からの噴出ジェット火炎を示す図である。 図８Ａはタンブル流が発生せしめられたときに生ずる好ましくない副室内の火炎の伝播状態を示す図であり、図８Ｂはタンブル流が発生せしめられたときに生ずる好ましくない副室からの噴出ジェット火炎を示す図である。 図９Ａは副室周りの拡大側面断面図であり、図９Ｂは図９ＡのＣ−Ｃ断面に沿ってみた副室ケーシングの断面図である。 図１０Ａはタンブル流が発生せしめられたときの好ましい副室内の火炎の伝播状態を示す図であり、図１０Ｂはタンブル流が発生せしめられたときの好ましい副室からの噴出ジェット火炎を示す図である。 図１１は副燃料噴射弁からの副燃料の噴射時期と点火時期とを示す図である。 図１２Ａは副室の変形例の拡大側面断面図であり、図１２Ｂは図１２ＡのＣ−Ｃ断面に沿ってみた副室ケーシングの断面図である。 図１３は主燃焼室内および副室内の平均空燃比と、副燃料噴射量と、副燃料噴射圧と、副燃料の噴射形態とを示す図である。 図１４は機関の運転制御を行うためのフローチャートである。
図１にガソリンを燃料とする内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の主燃焼室、３は各気筒に対して夫々設けられた主燃料噴射弁、４はサージタンク、５は吸気枝管、６は排気マニホルドを夫々示す。サージタンク４は吸気ダクト７を介して排気ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａの出口に連結され、コンプレッサ８ａの入口は吸入空気量検出器９を介してエアクリーナ１０に連結される。吸気ダクト７内にはアクチュエータにより駆動されるスロットル弁１１が配置され、吸気ダクト７周りには吸気ダクト７内を流れる吸入空気を冷却するためのインタクーラ１２が配置される。
一方、排気マニホルド６は排気ターボチャージャ８の排気タービン８ｂの入口に連結され、排気タービン８ｂの出口は排気管１３を介して排気浄化用触媒コンバータ１４に連結される。排気マニホルド５とサージタンク４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内にはＥＧＲ制御弁１６が配置される。各主燃料噴射弁３は燃料分配管１７に連結され、この燃料分配管１７は燃料ポンプ１８を介して燃料タンク１９に連結される。
電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたROM（リードオンリメモリ）２２、RAM（ランダムアクセスメモリ）２３、CPU（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。吸入空気量検出器９の出力信号は対応するAD変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。また、アクセルペダル３０にはアクセルペダル３０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３１が接続され、負荷センサ３１の出力電圧は対応するAD変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３２が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介して主燃料噴射弁３、スロットル弁１１の駆動用アクチュエータ、ＥＧＲ制御弁１６、および燃料ポンプ１８に接続される。
図３は図１に示される機関本体１の断面図を示しており、図２は図３に示される燃焼室２の頂面の底面図を示している。なお、図２および図３において、４１はシリンダブロック、４２はシリンダブロック４１上に取り付けされたシリンダヘッド、４３はシリンダブロック４１内で往復動するピストン、４４は一対の吸気弁、４５は吸気ポート、４６は一対の排気弁、４７は排気ポートを夫々示す。図２および図３に示されるように、吸気ポート４４は主燃焼室２から離れるに従ってシリンダの中心軸線から離れるようにシリンダヘッド４２内を延びており、図２および図３に示される例では、吸気ポート４５が、一対の吸気弁４４に対して共通の通路部分４５ａと、この共通の通路部分４５ａから各吸気弁４４に向けて分岐した分岐通路部分４５ｂから形成されており、吸気ポート４５の共通通路部分４５ａ内にタンブル流制御弁４８が配置されている。
図２および図３に示されるように、タンブル流制御弁４８は、吸気ポート４５の下壁面上を機関本体１の長手方向に延びる弁軸４８ａと、タンブル流制御弁４８の閉弁時に弁軸４８ａよりも下流側に位置する吸気ポート４５の上壁面に向けて傾斜して延びる弁体４８ｂとにより構成される。タンブル流制御弁４８は、弁軸４８ａに連結されたアクチュエータ４９により、電子制御ユニット２０の出力信号に基づいて、図３において破線で示される開弁位置と、図３において実線で示される閉弁位置とに制御される。タンブル流制御弁４８が閉弁位置に制御されると、吸気ポート４５内に流入した吸入空気は吸気ポート４５の上壁面に沿って流れ、図３において矢印Ｗで示されるように、主燃焼室２の頂面に接線状に流入して、主燃焼室２内においてシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流が発生せしめられる。このように本発明の実施例では、主燃焼室２内においてシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流Ｗを発生させるために吸気ポート４５内における吸入空気流の流通経路を制御可能なタンブル流制御弁４８が設けられている。なお、図３に示されるように、主燃料噴射弁３はタンブル流制御弁４８よりも上流側の吸気ポート４５内に配置されている。
一方、図２から図５を参照すると、主燃焼室２の頂面中央部には、副室ケーシング５０が取付けられている。図２から図５に示す例では、この副室ケーシング５０は、両端が閉鎖された薄肉の中空円筒状をなしており、副室ケーシング５０の中心軸線がシリンダの中心軸線方向に延びるように主燃焼室２の頂面に取付けられている。また、図２から図５に示す例では、副室ケーシング５０の上方部はシリンダヘッド４２内に位置しており、副室ケーシング５０の下方部のみが主燃焼室２内に露呈している。この副室ケーシング５０内には副室５１が形成されており、副室ケーシング５０には、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部から主燃焼室２の周辺部に向けて放射状に延びる複数の連通孔５２が形成されている。
この場合、本発明の実施例では、図５に示されるように、各連通孔５２は、副室ケーシング５０の中心軸線に関し、等角度間隔で、副室ケーシング５０の中心軸線から放射状に延びるように形成されている。また、本発明の実施例では、図４に示されるように、各連通孔５２は主燃焼室２の周辺部に向けてやや下向きに延びている。図３に示されるように、主燃焼室２内においてタンブル流Ｗが発生せしめられると、このタンブル流Ｗは主燃焼室２の頂面に沿って流れ、従って、主燃焼室２内においてタンブル流Ｗが発生せしめられると、タンブル流Ｗが、主燃焼室２内に露呈している副室ケーシング５０の下方部周り、即ち、連通孔５２が開口している副室ケーシング下方部の外周壁面周りを流れることになる。従って、本発明の実施例では、副室５１が、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部から主燃焼室２の周辺部に向けて放射状に延びかつタンブル流Ｗの流通路内に開口する複数の連通孔５２を具備していると言える。
一方、本発明の実施例では、副室５１の頂面中央部に、副燃料噴射弁５３が配置されており、更に副室５１の頂面周辺部には点火栓５４が配置されている。各気筒の副燃料噴射弁５３は、図１に示されるように、燃料分配管５５に連結され、この燃料分配管５５は燃料ポンプ５６を介して燃料タンク１９に連結される。この燃料分配管５５には、燃料分配管５５内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ５７が取付けられており、この燃料圧センサ５７の出力信号は、対応するAD変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。また、各気筒の副燃料噴射弁５３および点火栓５４は、対応する駆動回路２８を介して出力ポート２６に連結される。
図６は、タンブル流制御弁４８が図３において破線で示されるように開弁せしめられる開領域と、タンブル流制御弁４８が図３において実線で示されるように閉弁せしめられる閉領域とを示している。なお、図６において、縦軸Ｌは機関負荷を示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。図６から、本発明の実施例では、機関高負荷高速運転時にタンブル流制御弁４８が開弁せしめられ、機関低負荷低速運転時にタンブル流制御弁４８が閉弁せしめられることがわかる。なお、本発明の実施例では、タンブル流制御弁４８が開弁せしめられる機関高負荷高速運転時には、主燃焼室２内と副室５１内の平均空燃比が理論空燃比、或いはリッチ空燃比とされ、タンブル流制御弁４８が閉弁せしめられる機関低負荷低速運転時には、主燃焼室２内と副室５１内の平均空燃比が理論空燃比、或いはリーン空燃比とされる。
図１から図５に示される内燃機関では、基本的には、主燃料噴射弁３からのみ燃料を噴射することによって、副室５１内および主燃焼室２内での燃焼が行われる。図７Ａは、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられていないときの副室５１内における火炎Ｆの伝播状態を示しており、図７Ｂは、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられていないときの副室５１からの噴出ジェット火炎Ｊを示している。即ち、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられていないときには、吸気弁４４か開弁すると、主燃料噴射弁３から噴射された燃料が吸入空気と共に主燃焼室２内に供給され、それによって主燃焼室２内には混合気が形成される。
次いで圧縮行程が開始されると、主燃焼室２内の混合気が全連通孔５２から均一に副室５１内に流入する。次いで圧縮行程末期になると、点火栓５４による点火作用が行われ、点火栓５４周りの混合気が最初に着火される。次いで、着火火炎は副室５１内を主燃焼室２に向けて伝播し、図７ＡにおいてＦ１で示されるように、連通孔５２が形成されている副室５１内の主燃焼室２側の端部では、副室５１内の中央部に火炎が伝播する。次いで、図７ＡにおいてＦ２およびＦ３で示されるように、火炎は副室５１内の中央部から周辺部に向かって一様に伝播していく。その結果、各連通孔５２からは一様な強さでジェット火炎Ｊが噴出し、従って、図７Ｂに示されるように、全てのジェット火炎Ｊが主燃焼室２の周辺部まで到達する。
主燃焼室２内の混合気は、これらのジェット火炎Ｊにより同時に燃焼が開始され、主燃焼室２内の全領域において圧力が一様に増加していく。その結果、ノッキングが発生することのない良好な燃焼が得られることになる。
ところが、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられた場合には、問題を生ずる。このことについて、図８Ａおよび図８Ｂを参照しつつ説明する。なお、図８Ａは、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられているときの副室５１内における火炎Ｆの伝播状態を示しており、図８Ｂは、主燃料噴射弁３からのみ燃料が噴射された場合において、タンブル流Ｗが発生せしめられているときの副室５１からの噴出ジェット火炎Ｊを示している。
タンブル流Ｗが発生せしめられると、前述したように、タンブル流Ｗが、主燃焼室２内に露呈している副室ケーシング５０の下方部周り、即ち、連通孔５２が開口している副室ケーシング下方部の外周壁面周りを流れ、その結果、図８Ａにおいて矢印Ｗで示されるように、タンブル流Ｗが衝突する副室ケーシング５０の外壁面上に開口している連通孔５２からタンブル流Ｗが副室５１内に流入する。次いで、タンブル流Ｗは副室５１内を横切るように流れ、次いでタンブル流Ｗは、図８Ａにおいて矢印Ｗで示されるように、タンブル流Ｗが流入した連通孔５２と反対側に位置する連通孔５２から流出する。
このようにタンブル流Ｗが副室５１内を流れると、点火栓５４により着火された混合気の着火火炎は、タンブル流Ｗにより、図８ＡにおいてＦ１、Ｆ２，Ｆ３で示されるように、タンブル流Ｗが流出する連通孔５２側の副室５１内に、即ち、排気弁４６側の副室５１内に偏らされた状態で成長し、タンブル流Ｗが流入する連通孔５２側の副室５１内への、即ち、吸気弁４４側の副室５１内への着火火炎の成長が抑制される。その結果、図８ＢにおいてＪ１で示されるように、吸気弁４４側に噴出するジェット火炎は、他のジェット火炎Ｊに比べて弱まり、吸気弁４４側に噴出するジェット火炎Ｊ１は主燃焼室２の周辺部まで到達しなくなる。このように一部の噴出ジェット火炎Ｊ１が弱まると、このジェット火炎Ｊ１の進行方向の主燃焼室周辺部の位置する混合気Ｇは、周囲の混合気の燃焼による圧力上昇により圧縮されて自着火し、それによりノッキングが生ずることになる。
そこで、本発明の実施例では、タンブル流Ｗが発生せしめられたときには、吸気弁４４側に噴出するジェット火炎を強めるために、主燃料噴射弁３からの燃料噴射に加え、副燃料噴射弁５３からも燃料を噴射し、それによりノッキングが発生するのを阻止するようにしている。次に、このことについて、図９Ａから図１１を参照しつつ説明する。
即ち、本発明の実施例では、タンブル流Ｗが発生せしめられたときには、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部のうちでタンブル流が連通孔５２から流入する側のタンブル流流入周辺部領域Ｒに向けて、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦが噴射される。即ち、本発明の実施例では、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部のうちでタンブル流が連通孔５２から流入する側のタンブル流流入周辺部領域Ｒに、副燃料噴射弁５３の噴口が指向されている。なお、このタンブル流流入周辺部領域Ｒの範囲について、副室５１の中心軸線方向における範囲が図９Ａにおいて矢印Ｒで示されており、副室５１の円周方向における範囲が図９Ｂにおいて矢印Ｒで示されている。
なお、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦが噴射されるときには、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦが噴射された後、暫くしてから点火栓５４による点火作用が行われる。この場合の副燃料噴射弁５３からの副燃料ＱＦの最適な噴射時期の範囲と、点火栓５４による最適な点火時期の範囲とが図１１に示されている。
さて、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、タンブル流Ｗが発生せしめられたときに、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦが、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに向けて噴射されると、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒ周りの混合気の濃度が高くなると共に混合気中に大きな乱れが発生する。更に、副燃料ＱＦの噴霧により連通孔５２から流入するタンブル流Ｗが減速される。その結果、タンブル流Ｗが副室５１内を流れていたとしても、点火栓５４による着火火炎は、着火し易い混合気の濃い領域に伝播するため、図１０ＡにおいてＦ１で示されるように、着火火炎は副室５１内の中央部か、或いは、副室５１内の中央部よりもややタンブル流流入周辺部領域Ｒ寄りに伝播する。次いで、図１０ＡにおいてＦ２およびＦ３で示されるように、着火火炎は副室５１内の中央部、或いは、副室５１内の中央部よりもややタンブル流流入周辺部領域Ｒ寄りから周辺部に向かって一様に伝播していく。
その結果、各連通孔５２からは一様な強さでジェット火炎Ｊが噴出し、従って、図１０Ｂに示されるように、全てのジェット火炎Ｊが主燃焼室２の周辺部まで到達する。次いで、これらのジェット火炎Ｊにより主燃焼室２内の混合気の燃焼が同時に開始され、主燃焼室２内の全領域において圧力が一様に増加していく。その結果、ノッキングが発生することのない良好な燃焼が得られることになる。
図１２に、本発明の変形例を示す。この変形例では、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦ１が、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに向けて噴射されると共に、副燃料噴射弁５３から副燃料ＱＦ２が、タンブル流流入周辺部領域Ｒと反対側に位置する副室５１の周辺部領域に向けて噴射される。この場合、副燃料ＱＦ２は副燃料ＱＦ１に比べてかなり少量であり、従って、全ての副燃料ＱＦ１、ＱＦ２のうちで副燃料ＱＦ１が最大となっている。従って、この変形例では、副燃料噴射弁５３の噴口のうちで噴射量が最大となる噴口が、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに指向されていると言える。
即ち、本発明の実施例では、主燃焼室２の頂面中央部に、連通孔５２を介して主燃焼室２内に連通しかつ点火栓５４と副燃料噴射弁５３とを有する副室５１が形成されており、点火栓５４により副室５１内の混合気を燃焼させたときに連通孔５２から噴出するジェット火炎によって主燃焼室２内の混合気が燃焼せしめられる。主燃焼室２内においてシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流Ｗを発生させるために吸気ポート４５内における吸入空気流の流通経路を制御可能なタンブル流制御弁４８を具備しており、副室５１が、副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部から主燃焼室２の周辺部に向けて放射状に延びかつタンブル流Ｗの流通路内に開口する複数の連通孔５２を具備している。副室５１の主燃焼室２側の端部周辺部のうちでタンブル流Ｗが連通孔５２から流入する側のタンブル流流入周辺部領域Ｒに、副燃料噴射弁５３の噴口が指向されており、タンブル流制御弁４８により主燃焼室２内にタンブル流Ｗが発生せしめられているときに、副燃料噴射弁５３から副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに向けて副燃料ＱＦ，ＱＦ１が噴射される。
この場合、本発明の実施例では、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、副燃料噴射弁５３の全ての噴口が、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに指向されており、本発明の変形例では、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるように、副燃料噴射弁５３の噴口のうちで噴射量が最大となる噴口が、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒに指向されている。
前述したように、本発明の実施例では、副燃料噴射弁５３からの燃料噴射は、タンブル流Ｗが発生しているときに、即ち、タンブル流制御弁４８が閉弁せしめられているときに行われ、タンブル流制御弁が全開せしめられているときには、副燃料噴射弁５３からの燃料噴射が停止される。即ち、図６に示されるように、本発明の実施例では、機関高負荷高速運転時にタンブル流制御弁４８が開弁せしめられ、機関低負荷低速運転時にタンブル流制御弁４８が閉弁せしめられるので、機関高負荷高速運転時には副燃料噴射弁５３からの燃料噴射が停止され、機関低負荷低速運転時に副燃料噴射弁５３からの燃料噴射が行われることになる。
一方、前述したように、タンブル流制御弁４８が閉弁せしめられる機関低負荷低速運転時には、主燃焼室２内と副室５１内の平均空燃比が理論空燃比、或いはリーン空燃比とされる。図１３には、タンブル流制御弁４８が閉弁せしめられる機関低負荷低速運転時において、平均空燃比（Ａ/Ｆ）ｍが理論空燃比とされた場合（Ａ）、平均空燃比（Ａ/Ｆ）ｍがリーン空燃比とされた場合（Ｂ）および平均空燃比（Ａ/Ｆ）ｍが（Ｂ）の場合よりも更にリーン空燃比とされた場合（Ｃ）における、副燃料噴射量Ｑａ、副燃料噴射圧Ｐａおよび副燃料の噴射形態が示されている。
ところで、副室５１内において良好な燃焼を確保するためには、副室５１内における混合気の濃度を一定濃度以上に維持する必要がある。従って、図１３に示されるように、平均空燃比（Ａ/Ｆ）ｍが大きくなるほど、副燃料噴射量Ｑａが増大される。ところが、このように副燃料噴射量Ｑａが増大されると、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒ周りの混合気の濃度がかなり高くなると共に混合気中に発生する乱れがかなり大きくなる。その結果、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒ周りでの燃焼が活発となるために、吸気弁４４側に噴出するジェット火炎は、他のジェット火炎に比べて強くなりすぎる。
そこで、副燃料噴射量Ｑａが増大されたときに、副室５１のタンブル流流入周辺部領域Ｒ周りでの燃焼が極度に活発とならないように、副燃料噴射量Ｑａが増大されたときには、図１３に示されるように、副燃料噴射圧Ｐａが低下せしめられ、副燃料の噴射時間が長くされる。即ち、本発明の実施例では、タンブル流制御弁４８により主燃焼室２内にタンブル流が発生せしめられているときに、主燃焼室２および副室５１内における平均空燃比が大きくされるほど副燃料の噴射量Ｑａが増大され、副燃料の噴射圧Ｐａが低下せしめられる。このようにすることによって、平均空燃比（Ａ/Ｆ）ｍがどのような空燃比であろうとも、各連通孔５２から一様な強さでもってジェット火炎を噴出させることができる。
図１４は、機関の運転制御ルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図１４を参照すると、まず初めにステップ１００において、機関の運転状態が、図６に示されるタンブル流制御弁４８が開領域であるか否かが判別される。機関の運転状態が、図６に示されるタンブル流制御弁４８が開領域であるときには、ステップ１０１に進んで、タンブル流制御弁４８が全開せしめられる。次いで、ステップ１０２では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている目標平均空燃比が読み込まれる。この目標平均空燃比は理論空燃比か又はリッチ空燃比である。次いで、ステップ１０３では、この目標平均空燃比と、吸入空気量検出器９により検出された吸入空気量から全燃料噴射量Ｑｔが算出される。
次いで、ステップ１０４では、全燃料噴射量Ｑｔが主燃料噴射弁３からの主燃料噴射量Ｑｍとされる。次いで、ステップ１０５では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている機関の運転状態に応じた点火時期が算出される。次いで、ステップ１０６では、主燃料噴射弁３からの主燃料の噴射制御が行われ、次いで、ステップ１０７では、点火栓５４による点火制御が行われる。
一方、ステップ１００において、機関の運転状態が、図６に示されるタンブル流制御弁４８が開領域でないと判別されたときには、ステップ１０８に進んで、タンブル流制御弁４８が、図３において実線で示されるように、閉弁せしめられる。次いで、ステップ１０９では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている目標平均空燃比が読み込まれる。この目標平均空燃比は理論空燃比か又はリーン空燃比である。次いで、ステップ１１０では、この目標平均空燃比と、吸入空気量検出器９により検出された吸入空気量から全燃料噴射量Ｑｔが算出される。次いで、ステップ１１１では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている副燃料噴射量Ｑａが算出される。
次いで、ステップ１１２では、全燃料噴射量Ｑｔから副燃料噴射量Ｑａを減算することによって、主燃料噴射量Ｑｍが算出される。次いで、ステップ１１３では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている副燃料噴射圧Ｐａが算出される。次いで、ステップ１１４では、電子制御ユニット２０のＲＯＭ２３内に予め記憶されている機関の運転状態に応じた点火時期が算出される。次いで、ステップ１１５では、燃料圧センサ５７により検出された燃料圧が副燃料噴射圧Ｐａとなるように、燃料ポンプ５６の駆動制御が行われる。次いで、ステップ１１６では、主燃料噴射弁３から主燃料噴射量Ｑｍでもって主燃料を噴射し、副燃料噴射弁５３から副燃料噴射量Ｑａでもって副燃料を噴射する 噴射制御が行われ、次いで、ステップ１１７では、点火栓５４による点火制御が行われる。
２ 主燃焼室
３ 主燃料噴射弁
４４ 吸気弁
４６ 排気弁
４８ タンブル流制御弁
５０ 副室ケーシング
５１ 副室
５２ 連通孔
５３ 副燃料噴射弁
５４ 点火栓
Ｒ タンブル流流入周辺部領域

Claims (5)

  1. 主燃焼室の頂面中央部に、連通孔を介して主燃焼室内に連通しかつ点火栓と副燃料噴射弁とを有する副室が形成されており、点火栓により副室内の混合気を燃焼させたときに連通孔から噴出するジェット火炎によって主燃焼室内の混合気を燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、主燃焼室内においてシリンダ軸線と直交する軸線回りに旋回するタンブル流を発生させるために吸気ポート内における吸入空気流の流通経路を制御可能なタンブル流制御弁を具備しており、該副室が、副室の主燃焼室側の端部周辺部から主燃焼室の周辺部に向けて放射状に延びかつタンブル流の流通路内に開口する複数の連通孔を具備しており、該副室の主燃焼室側の端部周辺部のうちでタンブル流が連通孔から流入する側のタンブル流流入周辺部領域に、該副燃料噴射弁の噴口が指向されており、タンブル流制御弁により主燃焼室内にタンブル流が発生せしめられているときに、該副燃料噴射弁から副室の該タンブル流流入周辺部領域に向けて副燃料が噴射される内燃機関の制御装置。
  2. 該副燃料噴射弁の全ての噴口が、副室の該タンブル流流入周辺部領域に指向されている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 該副燃料噴射弁の噴口のうちで噴射量が最大となる噴口が、副室の該タンブル流流入周辺部領域に指向されている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  4. タンブル流制御弁が全開せしめられているときには、該副燃料噴射弁からの燃料噴射が停止される請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  5. タンブル流制御弁により主燃焼室内にタンブル流が発生せしめられているときに、主燃焼室および副室内における平均空燃比が大きくされるほど副燃料の噴射量が増大され、副燃料の噴射圧が低下せしめられる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
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