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図面 (14)

課題

主噴射燃料着火を十分に促進することができる内燃機関制御装置を提供する。

解決手段

制御装置20は、内燃機関10の運転状態として筒内温度を検出する筒内温度センサ21と、燃料の反応を活性化させる物質であるオゾンを供給するオゾン供給部22と、内燃機関10のインジェクタ16を作動させ、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射を行う主噴射制御部27と、インジェクタ16およびオゾン供給部22を作動させ、主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射を行うとともにオゾンを供給する前段供給制御部28と、を備える。さらに前段供給制御部28は、主噴射の時期に前段噴射による燃料の反応が起こるように、内燃機関10の運転状態に応じて燃料およびオゾンを供給する。

概要

背景

従来、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射と、主噴射に先立って少量の燃料噴射する前段噴射とを行う内燃機関制御装置が知られている。特許文献1には、前段噴射に同期して気筒内にオゾンを生成する圧縮着火式エンジン制御装置が開示されている。オゾンによって前段噴射による燃料の反応が活性化され、気筒内の環境を燃料の着火性が向上する環境にする。

概要

主噴射燃料着火を十分に促進することができる内燃機関制御装置を提供する。制御装置20は、内燃機関10の運転状態として筒内温度を検出する筒内温度センサ21と、燃料の反応を活性化させる物質であるオゾンを供給するオゾン供給部22と、内燃機関10のインジェクタ16を作動させ、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射を行う主噴射制御部27と、インジェクタ16およびオゾン供給部22を作動させ、主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射を行うとともにオゾンを供給する前段供給制御部28と、を備える。さらに前段供給制御部28は、主噴射の時期に前段噴射による燃料の反応が起こるように、内燃機関10の運転状態に応じて燃料およびオゾンを供給する。

目的

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、主噴射燃料の着火を十分に促進することができる内燃機関制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

拡散燃焼モードを有し、軽油と比べて着火性が低い燃料燃焼させる内燃機関(10)に適用される内燃機関制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部(21)と、燃料の反応を活性化させる物質である活性化物質を供給する活性化物質供給部(22)と、前記内燃機関の燃料噴射部(16)を作動させ、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射を行う主噴射制御部(27)と、前記燃料噴射部および前記活性化物質供給部を作動させ、前記主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射を行うとともに前記活性化物質を供給する前段供給制御部(28、34、42)とを備え、前記前段供給制御部は、前記主噴射の時期に前記前段噴射による燃料の反応が起こるように、前記内燃機関の運転状態に応じて燃料および前記活性化物質を供給する内燃機関制御装置。

請求項2

前記活性化物質はオゾンである請求項1に記載の内燃機関制御装置。

請求項3

前記活性化物質は過酸化水素である請求項1に記載の内燃機関制御装置。

請求項4

前記前段供給制御部による燃料および前記活性化物質の供給時期は、前記内燃機関の吸気行程または圧縮行程前期であって、圧縮行程において筒内温度が前記活性化物質の分解温度以上となる前である請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項5

前記活性化物質供給部は、前記内燃機関の吸気通路(17)または気筒(11)内に前記活性化物質を供給する請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項6

前記前段供給制御部は、筒内温度が高いほど燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を減らすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を遅角する請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項7

前記前段供給制御部は、前記内燃機関の負荷が高いほど燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を減らすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を遅角する請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項8

前記前段供給制御部は、前記内燃機関の吸気温度が高いほど燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を減らすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を遅角する請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項9

前記内燃機関は可変圧縮比エンジンであり、前記前段供給制御部は、前記内燃機関の圧縮比が高いほど燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を減らすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を遅角する請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項10

前記内燃機関制御装置は、前記前段噴射による燃料の反応時期を検出する反応時期検出部(32)をさらに備え、前記前段供給制御部(34)は、前記主噴射の時期に対して前記前段噴射による燃料の反応時期が進んでいる場合には、燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を減らすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を遅角し、前記主噴射の時期に対して前記前段噴射による燃料の反応時期が遅れている場合には、燃料および前記活性化物質の少なくとも一方の供給量を増やすか、あるいは燃料および前記活性化物質の供給時期を進角する請求項1〜9のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項11

前記反応時期検出部は、筒内圧センサ(33)による計測値を用いて前記前段噴射による燃料の反応時期を推定する請求項10に記載の内燃機関制御装置。

請求項12

前記反応時期検出部は、筒内温度センサによる計測値を用いて前記前段噴射による燃料の反応時期を推定する請求項10に記載の内燃機関制御装置。

請求項13

前記前段供給制御部(42)は、前記主噴射の噴射圧が低いほど前記前段噴射による燃料の反応位置燃焼室(15)内の中心寄りとし、前記主噴射の噴射圧が高いほど前記前段噴射による燃料の反応位置を前記燃焼室内の外側寄りとする請求項1〜12のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。

請求項14

前記前段供給制御部は、前記前段噴射の貫徹力を変えることにより前記前段噴射による燃料の反応位置を変える請求項13に記載の内燃機関制御装置。

請求項15

前記前段供給制御部は、前記燃料噴射部の噴孔径を変更することで前記前段噴射の貫徹力を変える請求項14に記載の内燃機関制御装置。

請求項16

前記前段供給制御部は、前記燃料噴射部の噴射圧を変更することで前記前段噴射の貫徹力を変える請求項14に記載の内燃機関制御装置。

請求項17

前記前段供給制御部は、吸気時に燃料と前記活性化物質を含む空気を前記燃焼室内に層状に配置することにより前記前段噴射による燃料の反応位置を変える請求項13に記載の内燃機関制御装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関制御装置に関する。

背景技術

0002

従来、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射と、主噴射に先立って少量の燃料噴射する前段噴射とを行う内燃機関制御装置が知られている。特許文献1には、前段噴射に同期して気筒内にオゾンを生成する圧縮着火式エンジン制御装置が開示されている。オゾンによって前段噴射による燃料の反応が活性化され、気筒内の環境を燃料の着火性が向上する環境にする。

先行技術

0003

特開2015−194110号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1では、オゾンにより前段噴射燃料の反応を活性化させることで主噴射燃料着火促進を図っている。しかし、主噴射燃料の着火の十分な促進のためには前段噴射燃料の反応時期を主噴射時期に合わせることが必要である。特許文献1ではその点が考慮されていない。単に前段噴射燃料やオゾンを吸気行程で供給するだけでは、前段噴射燃料の反応時期が主噴射時期に合うとは限らない。そればかりか、着火および燃焼の不安定化によるエミッションの悪化や、等容度低下による効率低下を招くおそれがある。

0005

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、主噴射燃料の着火を十分に促進することができる内燃機関制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、拡散燃焼モードを有し、軽油と比べて着火性が低い燃料を気筒内で燃焼させる内燃機関(10)に適用される内燃機関制御装置である。内燃機関制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部(21)と、燃料の反応を活性化させる物質である活性化物質を供給する活性化物質供給部(22)と、内燃機関の燃料噴射部(16)を作動させ、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射を行う主噴射制御部(27)と、燃料噴射部および活性化物質供給部を作動させ、主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射を行うとともに活性化物質を供給する前段供給制御部(28、34、42)とを備える。

0007

さらに前段供給制御部は、主噴射の時期に前段噴射による燃料の反応が起こるように、内燃機関の運転状態に応じて燃料および活性化物質を供給する。

0008

このように運転状態に応じた前段噴射燃料および活性化物質の供給により、主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。これにより筒内温度が上昇し、また前段噴射燃料の連鎖分岐反応により生じたラジカルを主噴射燃料に効果的に供給することができるので、主噴射燃料の着火を十分に促進することができる。また、着火および燃焼を安定化させてエミッションの悪化を抑制し、熱効率を向上させることができる。

0009

本明細書において、「拡散燃焼モードを有する内燃機関」とは、拡散燃焼のみを実施する内燃機関と、点火プラグを備えており火花点火モードと拡散燃焼モードとを切り替えて実施する内燃機関とを含む。また、本明細書において、「燃料の反応を活性化させる物質」とは、それ自体は燃料ではなく、燃料の連鎖分岐反応(すなわち、低温酸化反応)を促進させる物質である。この物質は、例えばオゾン、過酸化水素等である。

図面の簡単な説明

0010

第1実施形態の内燃機関制御装置と、それが適用された内燃機関を示す概略図。
図1の内燃機関制御装置が用いる筒内温度と前段噴射燃料の供給量との関係を示す図。
図1の内燃機関制御装置が用いる筒内温度とオゾンの供給量との関係を示す図。
図1の内燃機関制御装置が実行する燃料噴射およびオゾン供給の時期と熱発生時期との関係を示すタイムチャート
図1の内燃機関制御装置が実行する処理を説明するフローチャート
第2実施形態の内燃機関制御装置が実行する燃料噴射およびオゾン供給の時期を示すタイムチャート。
第3実施形態の内燃機関制御装置を示す概略図。
図7の内燃機関制御装置が用いる反応ピーク時期と前段噴射燃料の供給量との関係を示す図。
図7の内燃機関制御装置が用いる反応ピーク時期とオゾンの供給量との関係を示す図。
図7の内燃機関制御装置が実行する処理を説明するフローチャート。
第4実施形態の内燃機関制御装置が実行する燃料噴射およびオゾン供給の時期を示すタイムチャート。
主噴射による噴霧着火位置を示す模式図。
第5実施形態の内燃機関制御装置を示す概略図。

実施例

0011

以下、電流制御装置の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0012

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による内燃機関制御装置(以下、制御装置)は、図1に示す内燃機関10を制御する。

0013

(内燃機関)
図1に示す内燃機関10は、軽油と比べて着火性が低い低着火性燃料を気筒11内で燃焼させる圧縮着火式エンジンである。圧縮着火は、気筒11内の圧縮加熱空気に噴射された燃料が自己発火することを利用する点火方法である。このときの燃焼は、噴霧中の微細な液滴が蒸発して個別に自己発火と燃焼を繰り返し、隣の液滴に燃え広がって群としての火炎が発生する拡散燃焼となる。燃料は、例えばガソリンが用いられる。

0014

燃料の噴射は、シリンダヘッド12とシリンダ13とピストン14との間に区画される燃焼室15に直接燃料を噴射する直接噴射式インジェクタ16により行われる。燃料噴射部としてのインジェクタ16は、制御装置20のコントロールユニット(以下、ECU)23からの指令に応じて作動し、吸入圧縮膨張(燃焼)・排気の各行程を経る1サイクル中に燃料を少なくとも2回噴射可能である。インジェクタ16による燃料噴射には、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射、および、主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射がある。

0015

前段噴射による燃料は、活性化物質であるオゾンと共に気筒内に入れておくと、圧縮行程中に連鎖分岐反応してラジカルを発生させる。オゾンは、分解されて生成するOラジカルにより前段噴射燃料の連鎖分岐反応を活性化させる。ラジカルは、反応性の高い中間生成物であり、冷炎とも呼ばれ、主噴射燃料の着火性を高めることができる。

0016

しかしラジカルは、その化学的不安定性からごく限られた時間のみしか高濃度に存在しない。そのため、主噴射燃料の着火の十分な促進のためには前段噴射燃料の反応時期を主噴射時期に合わせることが必要である。前段噴射燃料の反応時期は、例えば気筒11内の温度(以下、筒内温度)等、内燃機関10の運転状態の影響を受けて変化する。制御装置20は、前段噴射燃料の反応時期を主噴射時期に合わせるために内燃機関10の運転状態に応じた制御を実行する。

0017

(制御装置)
図1に示すように、制御装置20は、筒内温度センサ21と、オゾン供給部22と、ECU23とを備える。運転状態検出部としての筒内温度センサ21は、例えばシリンダヘッド12等に設けられ、筒内温度を検出する。筒内温度は、内燃機関10の運転状態を表す情報の一つである。なお、他の実施形態では、筒内温度は、吸気温度や気筒11内の圧力(以下、筒内圧)の変化から推定されてもよい。

0018

活性化物質供給部としてのオゾン供給部22は、燃料の反応を活性化させる物質であるオゾンを供給する。オゾン供給部22は、吸気通路17のバイパス通路18に設けられたオゾン生成器24と、バイパス通路18の出口に設けられた供給弁25とを有する。オゾン生成器24で生成されたオゾンは、供給弁25を通じて吸気通路17に放出され、吸気と共に気筒11内に供給される。

0019

ECU23は、情報取得部26、主噴射制御部27、および前段供給制御部28を有する。情報取得部26は、筒内温度センサ21が検出する筒内温度と、他の制御部が算出する内燃機関10の目標負荷とを取得する。主噴射制御部27は、目標負荷に基づき主噴射燃料の供給量および供給時期を決定し、それらに基づきインジェクタ16を作動させて主噴射を行う。前段供給制御部28は、目標負荷に基づき前段噴射燃料の供給量および供給時期とオゾンの供給量とを決定し、それらに基づきインジェクタ16およびオゾン供給部22を作動させて、前段噴射を行うとともにオゾンを供給する。前段噴射燃料とオゾンの供給は同時である必要はなく、同じサイクルでなされていればよい。

0020

前段供給制御部28は、主噴射時期に前段噴射燃料の反応が起こるように、内燃機関10の運転状態に応じて前段噴射燃料およびオゾンを供給する。第1実施形態では、前段供給制御部28は、図2および図3に示すように筒内温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量を減少させる。筒内温度が高いほど前段噴射燃料の反応が促進される(すなわち、燃料供給から反応して熱発生するまでの時間が短くなる)ことから、前段噴射燃料およびオゾンの供給量を減少させることで早期に反応することを防ぐことができる。

0021

前段供給制御部28による燃料およびオゾンの供給時期は、図4に示すように内燃機関10の吸気行程または圧縮行程前期であって、圧縮行程において筒内温度がオゾンの分解温度(すなわち、500K程度)以上となる前である。図4において前段供給制御部28による燃料およびオゾンの供給時期は同時になっているが、これは一例であり、前述のように必ずしも同時である必要はなく、一部が重なっていてもよいし離れていてもよい。

0022

(ECUが実行する処理)
ECU23は図5に示す処理を実行する。図5に示すルーチンは、所定のタイミングで繰り返し実行される。以降、「S」はステップを意味する。

0023

先ずS10では、筒内温度および目標負荷が取得される。S10の後、処理はS20に移行する。

0024

S20では、主噴射燃料の供給量および供給時期が決定される。S20の後、処理はS30に移行する。

0025

S30では、前段噴射燃料の供給量および供給時期と、オゾンの供給量が決定される。S30の後、処理はS40に移行する。

0026

S40では、オゾン供給部22が作動させられ、オゾン供給が行われる。S40の後、処理はS50に移行する。

0027

S50では、インジェクタ16が作動させられ、前段噴射が行われる。S50の後、処理はS60に移行する。

0028

S60では、インジェクタ16が作動させられ、主噴射が行われる。S60の後、処理は図5のルーチンを抜ける。

0029

(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、制御装置20は、内燃機関10の運転状態として筒内温度を検出する筒内温度センサ21と、燃料の反応を活性化させる物質であるオゾンを供給するオゾン供給部22と、内燃機関10のインジェクタ16を作動させ、トルクを生み出す主燃焼のための主噴射を行う主噴射制御部27と、インジェクタ16およびオゾン供給部22を作動させ、主噴射に先立って当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前段噴射を行うとともに、前段噴射に同期してオゾンを供給する前段供給制御部28と、を備える。

0030

さらに前段供給制御部28は、主噴射の時期に前段噴射による燃料の反応が起こるように、内燃機関10の運転状態に応じて燃料およびオゾンを供給する。

0031

このように運転状態に応じた前段噴射燃料およびオゾンの供給により、図4に示すように主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。これにより筒内温度が上昇し、また前段噴射燃料の連鎖分岐反応により生じたラジカルを主噴射燃料に効果的に供給することができるので、主噴射燃料の着火を十分に促進することができる。また、着火および燃焼を安定化させてエミッションの悪化を抑制し、熱効率を向上させることができる。

0032

また、第1実施形態では、活性化物質はオゾンである。そのため活性化物質の生成および供給が容易である。

0033

また、第1実施形態では、前段供給制御部28による燃料およびオゾンの供給時期は、内燃機関10の吸気行程または圧縮行程の前期であって、圧縮行程において筒内温度がオゾンの分解温度以上となる前である。これによりオゾン分解時期に燃料とオゾンとを共存させることで燃料の反応を促進することができる。

0034

また、第1実施形態では、オゾン供給部22は、内燃機関10の吸気通路17にオゾンを供給する。オゾン分解時期の前に気筒内にオゾンが供給されていればよいので、オゾン供給部22は気筒外設置も可能であり、設計の自由度が高い。

0035

また、第1実施形態では、前段供給制御部28は、筒内温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量を減少させる。筒内温度が高いほど前段噴射燃料の反応が促進されることから、前段噴射燃料およびオゾンの供給量を減少させることで主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。

0036

[第1実施形態の変形例]
第1実施形態の変形例では、前段供給制御部は、筒内温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンのどちらか一方の供給量を減少させる。それでも第1実施形態と同様の効果が得られる。

0037

[第1実施形態の別の変形例]
第1実施形態の変形例では、前段供給制御部は、筒内温度以外であって、前段噴射燃料の反応時期に寄与する他の因子に応じて前段噴射燃料およびオゾンを供給する。それでも第1実施形態と同様の効果が得られる。ある変形例では、吸気温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量が減少させられる。別の変形例では、内燃機関が可変圧縮比エンジンであり、内燃機関の圧縮比が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量が減少させられる。別の変形例では、吸気圧が大きいほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量が減少させられる。別の変形例では、当量比が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給量が減少させられる。他にも、燃料組成に応じて前段噴射燃料およびオゾンの供給量が変更されてもよい。

0038

[第2実施形態]
第2実施形態では、前段供給制御部28は、図6に示すように筒内温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期を遅角する。筒内温度が高いほど燃料供給から反応して熱発生されるまでの時間が短くなることから、前段噴射燃料およびオゾンの供給時期を遅角することで主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。

0039

[第2実施形態の変形例]
第2実施形態の変形例では、前段供給制御部は、筒内温度以外であって、前段噴射燃料の反応時期に寄与する他の因子に応じて前段噴射燃料およびオゾンの供給時期を変更する。それでも第2実施形態と同様の効果が得られる。ある変形例では、吸気温度が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期が遅角させられる。別の変形例では、内燃機関が可変圧縮比エンジンであり、内燃機関の圧縮比が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期が遅角させられる。別の変形例では、吸気圧が大きいほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期が遅角させられる。別の変形例では、当量比が高いほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期が遅角させられる。他にも、燃料組成に応じて前段噴射燃料およびオゾンの供給時期が変更されてもよい。

0040

[第3実施形態]
第3実施形態では、図7に示すようにECU31は、前段噴射燃料の反応時期を検出する反応時期検出部32をさらに備える。反応時期検出部32は、筒内圧センサ33による計測値を用いて前段噴射による燃料の反応時期を推定する。なお、他の実施形態では、筒内温度センサ、光学センサ、ラジカルセンサ等の成分分析が可能なセンサ、または、エンジン回転角センサ等の回転変動を検出するセンサによる計測値が用いられ、前段噴射燃料の反応時期が推定されてもよい。

0041

前段供給制御部34は、反応時期検出部32による検出結果に基づき、主噴射時期に対して前段噴射燃料の反応時期が進んでいるか否かを判定する。第3実施形態では、主噴射開始時期に対して前段噴射燃料の反応ピーク時期が進んでいるか否かが判定される。そして前段供給制御部34は、図8および図9に示すように反応ピーク時期が進んでいる場合には前段噴射燃料およびオゾンの供給量を減少させる。一方、前段供給制御部34は、反応ピーク時期が遅れている場合には前段噴射燃料およびオゾンの供給量を増加させる。

0042

(ECUが実行する処理)
ECU31は図10に示す処理を実行する。S60の後に実行されるS70では、今回の主噴射時期および前段噴射燃料の反応時期が記録される。S70の後、処理は図10に示すルーチンを抜ける。

0043

S20の後に実行されるS35では、前回の主噴射開始時期と前段噴射燃料の反応ピーク時期との比較結果に基づき、前段噴射燃料の供給量および供給時期と、オゾンの供給量が決定される。主噴射開始時期に対して前段噴射燃料の反応ピーク時期が進んでいる場合には前段噴射燃料およびオゾンの供給量が減少させられる。一方、反応ピーク時期が遅れている場合には前段噴射燃料およびオゾンの供給量が増加させられる。S35の後、処理はS40に移行する。

0044

(効果)
以上説明したように、第3実施形態では、前段噴射燃料の反応時期を監視し、前段噴射燃料およびオゾンの供給量をフィードバック制御することで主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。これにより機差ばらつきや、経年変化燃料性状ばらつきが生じても燃焼の悪化(すなわち、効率低下、エミッション増大)を抑制することができる。

0045

[第3実施形態の変形例]
第3実施形態の変形例では、前段供給制御部は、反応ピーク時期が進んでいる場合には前段噴射燃料およびオゾンのどちらか一方の供給量を減少させ、また反応ピーク時期が遅れている場合には前段噴射燃料およびオゾンのどちらか一方の供給量を増加させる。それでも第3実施形態と同様の効果が得られる。

0046

[第4実施形態]
第4実施形態では、前段供給制御部34は、図11に示すように反応ピーク時期が進んでいるほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期を遅角し、反応ピーク時期が遅れているほど前段噴射燃料およびオゾンの供給時期を進角する。これにより主噴射時期に前段噴射燃料の反応時期を合わせることができる。

0047

[第5実施形態]
図12に示すように、主噴射燃料はインジェクタ16より噴射されたのち、気化・空気との混合を経て着火に至る。主噴射の噴射圧が大きい場合、主噴射の噴射圧が小さい場合と比べて噴霧の貫徹力が大きくなるため、着火位置がインジェクタ16から離れた位置となる。主噴射燃料の着火促進効果を十分発揮するためには、着火位置にラジカルを供給する必要がある。

0048

第5実施形態では、図13に示すようにECU41の前段供給制御部42は、主噴射の噴射圧が低いほど前段噴射燃料の反応位置(すなわちラジカル供給位置)を燃焼室15内の中心寄りとする。また、前段供給制御部42は、主噴射の噴射圧が高いほど前段噴射燃料の反応位置を燃焼室15内の外側寄りとする。

0049

前段供給制御部42は、前段噴射の貫徹力を変えることにより前段噴射燃料の反応位置を変える。第5実施形態では、インジェクタ16の噴孔径を変更することで前段噴射の貫徹力が変えられる。例えば特開2013−119836号公報に記載されているように、径の異なる2種の噴孔が用いられる。

0050

以上のように主噴射の噴射圧が低いほど前段噴射燃料の反応位置を燃焼室15内の中心寄りとし、また主噴射の噴射圧が高いほど前段噴射燃料の反応位置を燃焼室15内の外側寄りとすることで、主噴射噴霧の貫徹力に応じて効果的に主噴射燃料にラジカルを取り込むことができる。そのため、主噴射燃料の着火促進効果が大きくなる。

0051

[第5実施形態の変形例]
第5実施形態では、前段噴射の貫徹力を変えることにより前段噴射燃料の反応位置を変えていた。この貫徹力は、インジェクタ16の噴孔径を変更することにより変えられていた。これに対して、変形例では、例えば特表2009−545701号明細書に記載されているようにインジェクタ16の噴射圧を変更することで、前段噴射の貫徹力が変えられる。

0052

また、別の変形例では、前段供給制御部は、吸気時に燃料とオゾンを含む空気を燃焼室15内に層状に配置することにより前段噴射燃料の反応位置を変える。例えば特開2014−222049号公報に記載された「第1ガス」を通常の空気、「第2ガス」を燃料とオゾンを含む空気とすることで、上述の層状配置が可能である。

0053

[他の実施形態]
他の実施形態では、吸気ポートオゾン検出器が設けられ、内燃機関を停止する際、燃焼室外のオゾン生成器を停止してから、オゾン検出器で検出されたオゾン濃度が予め定められた基準値以下となるまで内燃機関を回転させる構成としてもよい。このように制御することで吸気経路にオゾンが残留することが抑制され、オゾン漏洩を防止することができる。

0054

他の実施形態では、吸気とともに供給されたオゾンが高温燃焼室内壁面近傍で圧縮前に分解してしまうことを抑制するため、高負荷条件(すなわち、燃焼室内壁面の温度が高い条件)ほど燃焼室の内側にオゾンを含む吸気を配置する構成としてもよい。オゾンを含む吸気を燃焼室の内側に配置するには、例えば特開2014−222049号公報に記載された技術が用いられる。

0055

他の実施形態では、前段噴射は、直接噴射に限らず、ポート噴射であってもよい。要するに、オゾン分解時期の前に気筒内に前段噴射燃料が供給されていればよい。

0056

他の実施形態では、オゾン供給部は気筒内に設置され、気筒内に直接オゾンを供給してもよい。また、他の実施形態では、活性化物質は、オゾンに限らず、例えば過酸化水素や、OHラジカル等の活性酸素などであってもよい。

0057

他の実施形態では、燃焼は、ガソリンに限らず、例えばアルコール等であってもよい。要するに、軽油よりも着火性が低い燃料であれば、本発明を実施する利益がある。

0058

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

0059

10:内燃機関
16:インジェクタ(燃料噴射部)
21:筒内温度センサ(運転状態検出部)
22:オゾン供給部(活性化物質供給部)
27:主噴射制御部
28、34、42:前段供給制御部

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