JP7040309B2 - ディーゼルエンジンの制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの制御システムに関する。

特開平６－１７６５１号公報には、ピストンの頂面にキャビティが形成されたディーゼルエンジンが開示されている。この従来のエンジンは、キャビティの中央部に隔壁を備えている。この隔壁は、キャビティを同心円状に隔てるものである。この隔壁は、ピストンの位置が上死点近傍にあるときに、燃料噴射弁のノズル部の先端を囲うものでもある。

この隔壁は、メッシュ部材を備えている。メッシュ部材は、ノズル部の先端から噴射される燃料噴霧に対向する位置に設けられている。メッシュ部材は、燃料噴霧を通過させる。この通過の際、燃料噴霧とその周囲の空気との混合が促進される。したがって、この従来のエンジンによれば、スモークの発生を低レベルに抑えることができる。

特開平６－１７６５１号公報 特開２０１７－５３０２９８号公報 特開平９－８８６０９号公報 特開２０１４－２０２７７号公報

しかしながら、上述した従来のエンジンでは、運転条件や環境条件に関係なく燃料噴霧がメッシュ部材を通過する。そのため、着火し難い条件では過剰な混合が失火を誘発するおそれがある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、キャビティの中央部に燃料噴霧を通過させるメッシュ部材を備えるディーゼルエンジンにおいて、スモークの発生の抑制と失火の発生の抑制とを両立させることを目的とする。

第１の発明は、上述した課題を解決するためのディーゼルエンジンの制御システムであり、次の特徴を有する。
前記制御システムは、ノズル部と、ピストンと、メッシュ部材と、割合変更手段と、制御手段と、を備える。
前記ノズル部には、燃料の噴射孔が形成されている。
前記ピストンは、前記ノズル部に対向するキャビティを有する。
前記メッシュ部材は、前記キャビティの中央部に設けられている。前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲う。
前記割合変更手段は、前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する。
前記制御手段は、前記割合変更手段を制御する。
前記制御手段は、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御する。
前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低い。
前記割合変更手段は、燃料の噴射タイミングを変更するように構成されている。
前記制御手段は、前記第２条件では燃料の噴射タイミングが上死点近傍のクランク角となるように前記割合変更手段を制御する。
前記割合変更手段の制御において、前記制御手段は、前記第１条件では燃料の噴射タイミングが前記第２条件での燃料の噴射タイミングよりも進角側のクランク角となるように前記割合変更手段を制御する。

第２の発明は、上述した課題を解決するためのディーゼルエンジンの制御システムであり、次の特徴を有する。
前記制御システムは、ノズル部と、ピストンと、メッシュ部材と、割合変更手段と、制御手段と、を備える。
前記ノズル部には、燃料の噴射孔が形成されている。
前記ピストンは、前記ノズル部に対向するキャビティを有する。
前記メッシュ部材は、前記キャビティの中央部に設けられている。前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲う。
前記割合変更手段は、前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する。
前記制御手段は、前記割合変更手段を制御する。
前記制御手段は、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御する。
前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低い。
前記割合変更手段は、燃料の噴射タイミングを変更するように構成されている。
前記割合変更手段の制御において、前記制御手段は、前記第２条件では燃料の噴射タイミングが上死点近傍のクランク角となるように前記割合変更手段を制御する。
前記割合変更手段の制御において、前記制御手段は、前記第１条件では燃料の噴射タイミングが前記第２条件での燃料の噴射タイミングよりも進角側のクランク角となるように前記割合変更手段を制御する。

第３の発明は、上述した課題を解決するためのディーゼルエンジンの制御システムであり、次の特徴を有する。
前記制御システムは、ノズル部と、ピストンと、メッシュ部材と、割合変更手段と、制御手段と、を備える。
前記ノズル部には、燃料の噴射孔が形成されている。
前記ピストンは、前記ノズル部に対向するキャビティを有する。
前記メッシュ部材は、前記キャビティの中央部に設けられている。前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲う。
前記割合変更手段は、前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する。
前記制御手段は、前記割合変更手段を制御する。
前記制御手段は、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御する。
前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低い。
前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記噴射孔の軸線と交差する位置に形成された隙間を備える。
前記割合変更手段は、前記ノズル部に燃料を送るデリバリパイプ内の燃圧を変更するように構成されている。
前記割合変更手段の制御において、前記制御手段は、前記第１条件での燃圧が、前記第２条件での燃圧よりも低くなるように前記割合変更手段を制御する。

第１乃至第３の発明によれば、着火性の低い第１条件での噴射燃料の通過割合が、着火性の高い第２条件でのそれに比べて低くされる。換言すると、第２条件での噴射燃料の通過割合が、第１条件でのそれに比べて高くされる。そのため、第２条件では燃料噴霧とその周囲の空気との混合を促進して、スモークの発生を抑えることができる。一方、第１条件ではこのような混合を抑えて、過剰な混合による失火の発生を抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係るシステムの構成を説明する図である。 ＴＤＣ近傍での燃料噴射動作を説明する図である。 本発明の実施の形態１の第１のエンジン制御例を説明する図である。 本発明の実施の形態１の第２のエンジン制御例を説明する図である。 本発明の実施の形態１のエンジン制御を実現する第１の処理例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１のエンジン制御を実現する第２の処理例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１のエンジン制御を実現する第３の処理例を説明するフローチャートである。 燃料噴射動作の期間とメッシュ通過面積との関係の一例を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るシステムの構成を説明する図である。 メッシュ部材の隙間を説明する図である。 第１条件での燃料噴霧の拡散状態を示す図である。 第２条件での燃料噴霧の拡散状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るシステムの構成を説明する図である。 本発明の実施の形態３における燃料噴霧の拡大模式図である。 第１条件での燃料噴霧の拡散状態を示す図である。 第２条件での燃料噴霧の拡散状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図７を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。

１．システムの構成の説明
図１は、実施の形態１に係るシステムの構成を説明する図である。図１に示すシステムは、車両に搭載されるディーゼルエンジン１０（以下、「エンジン１０」ともいう。）を備えている。エンジン１０の気筒数および気筒配列に特に限定はない。

エンジン１０は、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４を備えている。シリンダブロック１２には、シリンダ１６が形成されている。シリンダ１６には、ピストン１８が収容されている。ピストン１８の頂面の中央部には、キャビティ２０が形成されている。キャビティ２０の中央部には、筒状のメッシュ部材２２が設けられている。メッシュ部材２２は、ステンレス等の耐熱性、耐久性を有する材料から構成されている。なお、メッシュ部材２２の形状は一例であり、メッシュ部材２２が多角形状を有していてもよい。

シリンダヘッド１４には、燃料噴射弁３０が取り付けられている。燃料噴射弁３０は常閉式の電磁弁であり、ソレノイド３２を備えている。燃料噴射弁３０は、ソレノイド３２への通電指令（噴射指令）に応じて開弁する。燃料噴射弁３０のノズル部３４の先端には、複数の噴射孔（例えば、８つの噴射孔）が放射状に形成されている。燃料噴射弁３０は、高圧状態の燃料が供給されるデリバリパイプ（図示しない）に接続されている。燃料噴射弁３０の開弁時には各噴射孔が開放され、各噴射孔からの燃料は噴霧状態で拡散する。

図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやパップに基づいて各種の演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や、車両に搭載されたセンサ群５０からの情報（センサ情報）を一時的に記憶する。

センサ群５０には、エアフローメータ、吸気温センサ、クランク角センサ、アクセル開度センサ、水温センサ、大気圧センサ、筒内圧センサおよび燃圧センサが少なくとも含まれる。エアフローメータは、吸入空気量Ｇ_ａを検出する。吸気温センサは、吸気温Ｔ_ａを検出する。クランク角センサは、エンジン回転速度ＮＥを検出する。アクセル開度センサは、車両のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する。水温センサは、エンジン１０の冷却水温Ｔ_ｗを検出する。大気圧センサは、大気圧ＣＰを検出する。筒内圧センサは、シリンダ１６内のガスの圧力（筒内圧）Ｐ_ａを検出する。燃圧センサは、デリバリパイプ内の燃料の圧力（燃圧）Ｐ_ｃｒを検出する。

２．燃料噴射動作について
実施の形態１では、燃料噴射動作が１サイクル当たり少なくとも１回行われる。燃料噴射動作は、通常、ＴＤＣ（上死点）の近傍で行われる。図２は、ＴＤＣ近傍での燃料噴射動作を説明する図である。図２には、ＴＤＣ近傍での燃料噴射動作が時系列で描かれている。図２から分かるように、ＴＤＣ近傍ではピストン１８から燃料噴射弁３０までの距離が短いので、燃料噴霧３６の一部がメッシュ部材２２に衝突する。

メッシュ部材２２には、その網目のサイズが燃料噴霧３６を構成する個々の微粒子のサイズよりも大きいものが選択されている。そのため、メッシュ部材２２の線材に衝突するのは一部の微粒子であり、残りの多くはメッシュ部材２２の網目をすり抜ける。但し、微粒子がメッシュ部材２２の網目をすり抜ける際、燃料噴霧３６に乱れが発生する。そうすると、燃料噴霧３６がその周囲のガスを取り込み易くなる。また、微粒子がメッシュ部材２２の網目をすり抜ける際、メッシュ部材２２によって燃料噴霧３６が冷やされる。これらの要因により、セットオフ位置（着火位置）が延びることになる。

３．実施の形態１のエンジン制御の特徴
実施の形態１では、エンジン１０の運転条件および環境条件に基づいて、燃料の噴射タイミングＩＴを変更するエンジン制御を行う。噴射タイミングＩＴを変更すると、メッシュ部材２２の網目を通過する燃料の割合（以下、「メッシュ通過割合」ともいう。）が変わる。このメッシュ通過割合は、１サイクル中に噴射される燃料の総量に対する、メッシュ部材２２の網目を通過する燃料の量として定義される。メッシュ通過割合が変われば、上述した乱れや冷却の程度が変わる。これらの程度が変われば、セットオフ位置が延び、または、短くなる。

３．１ 第１の制御例
図３は、実施の形態１の第１のエンジン制御例を説明する図である。第１の制御例では、第１条件での噴射タイミングＩＴ_ｃ１が、第２条件での噴射タイミングＩＴ_ｃ２よりも進角側のクランク角に設定される。なお、図３において、上段の模式図は、燃料噴射動作の開始直後の筒内状態にそれぞれ相当する。下段の模式図は、燃料噴射動作がある程度進行したときの筒内状態にそれぞれ相当する。

第１条件と第２条件とは、着火性を指標として区別されている。第１条件は、軽負荷運転条件（アイドル運転条件を含む）、低水温条件といった着火し難い条件である。第２条件は、中負荷運転条件、高負荷運転条件といった着火し易い条件である。

噴射タイミングＩＴ_ｃ２は、ＴＤＣ近傍のクランク角に設定される。つまり、噴射タイミングＩＴ_ｃ２は、図２で説明した通常の燃料噴射動作での噴射タイミングＩＴと同じである。したがって、図３に示すように、第２条件では、燃料噴霧３６の一部がメッシュ部材２２に衝突する。燃料噴霧３６の一部がメッシュ部材２２に衝突すれば、セットオフ位置が延びることは既述のとおりである。セットオフ位置が延びれば、燃料噴霧３６内の局所的な燃料リッチ領域が減少する。したがって、第２条件ではスモークの発生が抑えられる。

これに対し、第１条件では、燃料噴霧３６の殆どがメッシュ部材２２に衝突しない。燃料噴霧３６の殆どがメッシュ部材２２に衝突しなければ、上述した乱れの発生が抑えられる。加えて、メッシュ部材２２による燃料噴霧３６の冷却も抑えられる。したがって、第１条件では着火性の低下が抑えられる。

３．２ 第２の制御例
図４は、実施の形態１の第２のエンジン制御例を説明する図である。第２の制御例では、メイン噴射動作とパイロット噴射動作とが行われる。パイロット噴射動作は、メイン噴射動作に先駆けて行われる。パイロット噴射量は少量（固定量）に設定されている。メイン噴射量は、１サイクル中に噴射する燃料の総量からパイロット噴射量の分だけ差し引いた量に相当する。

第２の制御例では、第１条件でのメイン噴射タイミングＩＴ_ｍｃ１が、第２条件でのメイン噴射タイミングＩＴ_ｍｃ２よりも進角側のクランク角に設定される。なお、図４において、上段の模式図は、パイロット噴射動作の最中の筒内状態にそれ相当する。中段の模式図は、メイン噴射動作の開始直後の筒内状態にそれぞれ相当する。下段の模式図は、メイン噴射動作がある程度進行したときの筒内状態にそれぞれ相当する。

第１条件および第２条件は、図３で説明した第１の制御例と共通する。

メイン噴射タイミングＩＴ_ｍｃ２は、ＴＤＣ近傍のクランク角に設定される。つまり、メイン噴射タイミングＩＴ_ｍｃ２は、図２で説明した通常の燃料噴射動作での噴射タイミングＩＴと同じである。したがって、図４に示すように、第２条件では、メイン噴射による燃料噴霧３８ｍの一部がメッシュ部材２２に衝突する。したがって、第１の制御例と同様に、第２条件ではスモークの発生が抑えられる。なお、メイン噴射に先駆けて行われるパイロット噴射による燃料噴霧３８ｐは、メッシュ部材２２に衝突しない。

これに対し、第１条件では、燃料噴霧３８ｍおよび燃料噴霧３８ｐの殆どがメッシュ部材２２に衝突しない。したがって、第１の制御例と同様に、第１条件では着火性の低下が抑えられる。

４．実施の形態１のエンジン制御を実現するための処理
上述したエンジン制御を実現するための処理例について説明する。

４．１ 第１の処理例
図５は、実施の形態１のエンジン制御を実現する第１の処理例を説明するフローチャートである。図５の処理ルーチンは、エンジン１０の駆動中、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図５に示す処理ルーチンでは、先ず、センサ情報が取得される（ステップＳ１０）。取得されるセンサ情報は、センサ群５０が検出した各種情報のうち、エンジン１０の運転条件および環境条件を特定するために必要な情報である。必要な運転条件は、例えば、エンジン回転速度ＮＥ、燃圧Ｐ_ｃｒ、燃料噴射量Ｑ_ｖなどに基づいて特定される。燃料噴射量Ｑ_ｖは、吸入空気量Ｇ_ａなどに基づいて算出される。必要な環境条件は、外気温（吸気温Ｔ_ａ）、冷却水温Ｔ_ｗ、大気圧ＣＰなどに基づいて特定される。

ステップＳ１０に続いて、噴射タイミングＩＴが算出される（ステップＳ１２）。噴射タイミングＩＴは、必要な運転条件および環境条件と、噴射タイミングＩＴと、の関係を定めたマップを参照することで算出される。つまり、第１の処理例では、噴射タイミングＩＴがマップに基づいて算出される。

ステップＳ１２に続き、噴射指令が出される（ステップＳ１４）。噴射指令は、ソレノイド３２に出力される。これにより、ステップＳ１２で算出した噴射タイミングＩＴにおいて、ソレノイド３２が作動する。

４．２ 第２の処理例
図６は、実施の形態１のエンジン制御を実現する第２の処理例を説明するフローチャートである。図６の処理ルーチンは、エンジン１０の駆動中、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図６に示す処理ルーチンでは、ステップＳ１０においてセンサ情報が取得された後、噴射タイミングＩＴが算出される（ステップＳ２０）。噴射タイミングＩＴは、必要な運転条件および環境条件と、噴射タイミングＩＴとの関係を表した下記式（１）に基づいて算出される。
ＩＴ＝ｆ（Ａ・ＮＥ＋Ｂ・Ｑ_ｖ＋Ｃ・Ｔ_ａ＋Ｄ・ＣＰ＋Ｅ・Ｔ_ｗ）・・・（１）
つまり、第２の処理例では、噴射タイミングＩＴがモデル式に基づいて算出される。
なお、式（１）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは係数である。メイン噴射とパイロット噴射を行う場合は、式（１）と同様のモデル式が個別に準備される。

ステップＳ２０に続き、噴射指令が出される（ステップＳ２２）。噴射指令は、ソレノイド３２に出力される。これにより、ステップＳ２０で算出した噴射タイミングＩＴにおいて、ソレノイド３２が作動する。

４．３ 第３の処理例
図７は、実施の形態１のエンジン制御を実現する第３の処理例を説明するフローチャートである。図７の処理ルーチンは、エンジン１０の駆動中、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図７に示す処理ルーチンでは、ステップＳ１０においてセンサ情報が取得された後、メッシュ通過面積Ａ_Ｍが算出される（ステップＳ３０）。メッシュ通過面積Ａ_Ｍは、燃料噴射動作の期間と、メッシュ通過面積Ａ_Ｍと、の関係を定めたマップを参照することで算出される。

図８は、燃料噴射動作の期間と、メッシュ通過面積Ａ_Ｍとの関係の一例を示した図である。この関係は、燃圧Ｐ_ｃｒごとに定めることができる。なお、燃料噴射動作の期間は、仮設定した噴射タイミングＩＴ_ｔに基づいて算出される。噴射タイミングＩＴ_ｔは、例えば、図５のステップＳ１２で使用したマップを参照することで算出される。

ステップＳ３０に続き、目標セットオフ長Ｌ_ｓ０と推定セットオフ長Ｌ_ｓとの差Ｌ_ｓｄが算出される（ステップＳ３２）。「セットオフ長」とは、噴射孔位置からセットオフ位置までの距離である。「目標セットオフ長Ｌ_ｓ０」とは、セットオフ長の目標値である。目標セットオフ長Ｌ_ｓ０は、ステップＳ１０で取得されたセンサ情報に基づいて算出される。

「推定セットオフ長Ｌ_ｓ」とは、セットオフ長の推定値である。推定セットオフ長Ｌ_ｓは、下記式（２）に基づいて算出される。

式（２）において、ｖ_ｓｐは噴霧流速であり、Ｔ_ｓｐは噴霧温度であり、Ｐ_ｓｐは噴射圧力（つまり、燃圧Ｐ_ｃｒ）であり、Ｐ_ａは雰囲気圧力（つまり、筒内圧）である。α，β，γは係数である。

式（２）の噴霧流速ｖ_ｓｐは、オリフィスの式を変形した下記式（３）に基づいて算出される。

式（３）において、Ｃ_ｄはノズル流量係数であり、ρ_ｆは燃料密度である。

式（２）の噴霧温度Ｔ_ｓｐは、燃料噴霧３６が持ち去る燃料噴霧３６の周囲のガス（エントレインガス）を考慮した下記式（４）に基づいて算出される。

式（４）において、Ｍ_ｆは燃料重量であり、Ｃ_ｆは燃料比熱であり、Ｔ_ｆは燃料温度である。Ｍ_ａはエントレインガス重量であり、Ｃ_ａはエントレインガス比熱であり、Ｔ_ａはエントレインガス温度である。

式（２）のメッシュ通過面積Ａ_Ｍは、噴霧到達距離Ｌ_ＳＰを表す廣安の式（下記式（５））および噴霧角θを表す座間の式（下記式（６））に基づいて算出される。

式（５）において、ρ_ａは雰囲気密度である。

式（６）において、μ_ａは雰囲気粘度である。

ステップＳ３２に続き、ステップＳ３２で算出した差の絶対値｜Ｌ_ｓｄ｜が、閾値よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３４）。そして、差Ｌ_ｓｄが閾値以上であると判定された場合、差Ｌ_ｓｄに応じてメッシュ通過面積Ａ_Ｍが変更される（ステップＳ３６）。メッシュ通過面積Ａ_Ｍの変更は、目標セットオフ長Ｌ_ｓ０と推定セットオフ長Ｌ_ｓの大小関係に応じて決定される。具体的に、Ｌ_ｓ０＞Ｌ_ｓの場合、メッシュ通過面積Ａ_Ｍを増やす。Ｌ_ｓ０＜Ｌ_ｓの場合、メッシュ通過面積Ａ_Ｍを減らす。

ステップＳ３２～Ｓ３６の処理は、ステップＳ３４において絶対値｜Ｌ_ｓｄ｜が閾値よりも小さいと判定されるまで繰り返される。

ステップＳ３４において絶対値｜Ｌ_ｓｄ｜が閾値よりも小さいと判定された場合、噴射タイミングＩＴが算出される（ステップＳ３８）。噴射タイミングＩＴの算出は、ステップＳ３８の処理の直前のステップＳ３２の処理で使用したメッシュ通過面積Ａ_Ｍ（メッシュ通過面積Ａ_Ｍ３２）に基づいて行われる。具体的には、メッシュ通過面積ＡＭ_３２を用い、図８の関係を示したマップを参照する。このマップを参照することで、燃料噴射動作の期間が算出される。そして、算出した期間に基づいて、噴射タイミングＩＴが算出される。

ステップＳ３８に続き、噴射指令が出される（ステップＳ４０）。噴射指令は、ソレノイド３２に出力される。これにより、ステップＳ３８で算出した噴射タイミングＩＴにおいて、ソレノイド３２が作動する。

５．実施の形態１のエンジン制御による効果
以上説明した実施の形態１のエンジン制御によれば、着火性の高い条件（第２条件）ではセットオフ位置を延ばすことができる。また、着火性の低い条件（第１条件）ではセットオフ位置を延ばさないか、または、セットオフ位置が延び過ぎるのを抑えることができる。したがって、スモークの発生の抑制と着火性の確保とを両立させることができる。

６．実施の形態と本発明の対応関係
上記実施の形態１においては、ソレノイド３２が第１の発明の「割合変更手段」に対応している。ＥＣＵ４０が同発明の「制御手段」に対応している。

実施の形態２．
次に、図９乃至図１２を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。
なお、以下においては、上記実施の形態１との相違部分を中心に説明し、上記実施の形態１との共通部分の説明については適宜省略する。

１．システムの構成の説明
図９は、実施の形態２に係るシステムの構成を説明する図である。図９に示すシステムは、キャビティ２０の中央部に筒状のメッシュ部材２４を備えている。図１に示したメッシュ部材２２と同様に、メッシュ部材２４は、ステンレス等の耐熱性、耐久性を有する材料から構成されている。ただし、メッシュ部材２２とは異なり、メッシュ部材２４の上部には、複数の隙間２６が形成されている。なお、隙間２６がメッシュ部材２４の上部から下部にかけて形成されていてもよい。この場合のメッシュ部材２４は、複数個の湾曲部材から構成されることになる。

図１０は、隙間２６を説明する図である。図１０に示すように、隙間２６は、メッシュ部材２４の壁周りに等間隔で形成されている。隙間２６の数は８つであり、この数は噴射孔の数と一致している。隙間２６は、噴射孔の軸線３４ａとメッシュ部材２４とが交差する位置に形成されている。

図９に戻り、システムの構成の説明を続ける。図９に示すシステムは、ＳＣＶ（Swirl Control Valve）６０を備えている。ＳＣＶ６０は、シリンダ１６に連通する２本の吸気ポート（図示しない）のうちの一方に設けられる。ＳＣＶ６０は電動弁であり、ＤＣモータ６２を備えている。ＳＣＶ６０は、ＤＣモータ６２への駆動指令（開閉指令）に応じて、ＳＣＶ６０が設けれた吸気ポート（以下、「スワールポート」ともいう。）を開閉する。スワールポートが閉じられると、シリンダ１６内にスワール流ＳＷが生成する。なお、スワール流ＳＷは、可変バルブ機構の駆動によって生成してもよい。この場合は、可変バルブ機構によって、２本の吸気バルブのリフト量に差を設ければよい。

２．実施の形態２のエンジン制御の特徴
上記実施の形態１のエンジン制御では、エンジン１０の運転条件および環境条件に基づいて、燃料の噴射タイミングＩＴを変更した。これに対し、実施の形態２のエンジン制御では、噴射タイミングＩＴを変更しない（噴射タイミングＩＴはＴＤＣ近傍に固定する）。その代わり、スワールポートの閉度ＣＤを変更する。閉度ＣＤを変更すると、スワール比ＳＲ（スワール流ＳＷの回転速度に対するエンジン回転速度ＮＥの比をいう。以下同じ。）が変わる。スワール比ＳＲが変われば、メッシュ通過割合が変わる。メッシュ通過割合が変われば、上述した乱れや冷却の程度が変わる。これらの程度が変われば、セットオフ位置が延び、または、短くなる。

２．１ 制御例
実施の形態２のエンジン制御では、第１条件での閉度ＣＤ_ｃ１が略ゼロに制御される。つまり、スワールポートは全開となり、スワール比ＳＲは略ゼロ（ゼロまたはゼロに近い値をいう。以下同じ。）になる。また、実施の形態２のエンジン制御では、第２条件での閉度ＣＤ_ｃ２が閉度ＣＤ_ｃ１よりも大きな値に制御される。つまり、スワールポートの開口面積が小さくなり、スワール比ＳＲが高い値になる。なお、閉度ＣＤ_ｃ２は、エンジン１０の運転条件および環境条件に基づいて、２種類以上の開度に細分化されていてもよい。

図１１は、第１条件での燃料噴霧３６の拡散状態を示す図である。図１２は、第２条件での燃料噴霧３６の拡散状態を示す図である。図１１に示すように、第１条件では燃料噴霧３６の殆どが隙間２６を通過する。つまり、燃料噴霧３６の殆どがメッシュ部材２４に衝突しない。一方、図１２に示すように、第２条件ではスワール流ＳＷの旋回方向に燃料噴霧３６が流され、燃料噴霧３６の一部がメッシュ部材２４に衝突する。

２．２ 処理例
上述したエンジン制御を実現するための処理例については、図５乃至図７の説明において、「噴射タイミングＩＴ」を「閉度ＣＤ」に適宜読み替えればよい。

３．実施の形態２のエンジン制御による効果
以上説明した実施の形態２のエンジン制御によれば、上記実施の形態１のエンジン制御により得られる効果と同等の効果を得ることができる。

４．実施の形態と本発明の対応関係
上記実施の形態２においては、ＤＣモータ６２が第１の発明の「割合変更手段」に対応している。ＥＣＵ４０が同発明の「制御手段」に対応している。

実施の形態３．
次に、図１３乃至図１６を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。
なお、以下においては、上記実施の形態１，２との相違部分を中心に説明し、上記実施の形態１，２との共通部分の説明については適宜省略する。

１．システムの構成の説明
図１３は、実施の形態３に係るシステムの構成を説明する図である。図１３に示すシステムは、図９に示したシステムと同様に、メッシュ部材２４を備えている。既に説明した通り、メッシュ部材２４は複数の隙間２６を備えている。

図１３に示すシステムは、高圧燃料ポンプ７０を備えている。高圧燃料ポンプ７０は、上述したデリバリパイプに接続されている。高圧燃料ポンプ７０は、クランクシャフト（図示しない）の回転により駆動され、加圧室（図示しない）内の燃料を加圧してデリバリパイプに送り出す。高圧燃料ポンプ７０は、加圧室の吸入口にスピル弁（図示しない）を備えている。スピル弁は常開式の電磁弁であり、ソレノイド７２への通電指令（送液指令）に基づいて閉弁する。なお、加圧室やスピル弁を備えるポンプの構成自体は公知であることから、これ以上の説明は省略する。

２．実施の形態３のエンジン制御の特徴
上記実施の形態１のエンジン制御では、エンジン１０の運転条件および環境条件に基づいて、噴射タイミングＩＴを変更した。上記実施の形態２のエンジン制御では、噴射タイミングＩＴの代わりに、閉度ＣＤを変更した。これらのエンジン制御は、メッシュ通過割合を変えて、セットオフ位置を変えるものである。これに対し、実施の形態３のエンジン制御では、燃圧Ｐ_ｃｒを変更する。燃圧Ｐ_ｃｒを変更すると、燃料噴霧３６の体積が変わる。燃料噴霧３６の体積が変われば、メッシュ通過割合が変わる。メッシュ通過割合が変われば、上述した乱れや冷却の程度が変わる。これらの程度が変われば、セットオフ位置が延び、または、短くなる。

２．１ 制御例
実施の形態３のエンジン制御では、第１条件での燃圧Ｐ_ｃｒｃ１よりも、第２条件での燃圧Ｐ_ｃｒｃ２が高い値に制御される。図１４は、燃料噴霧３６の拡大模式図である。図１４に示すように、燃料噴霧３６は、液相部３６ａと気相部３６ｂとから構成される。気相部３６ｂは、液相部３６ａを構成する微粒子が液相部３６ａの周囲に拡散することで形成される。燃圧Ｐ_ｃｒが高くなれば、液相部３６ａの体積が拡大する。液相部３６ａの体積が拡大すれば、気相部３６ｂの体積も拡大する。故に、燃料噴霧３６の体積が拡大する。なお、燃圧Ｐ_ｃｒｃ２は、エンジン１０の運転条件および環境条件に基づいて、２種類以上の燃圧に細分化されていてもよい。

図１５は、第１条件での燃料噴霧３６の拡散状態を示す図である。図１６は、第２条件での燃料噴霧３６の拡散状態を示す図である。図１５に示すように、第１条件では燃料噴霧３６の殆どが隙間２６を通過する。つまり、燃料噴霧３６の殆どがメッシュ部材２４に衝突しない。一方、図１６に示すように、第２条件では気相部３６ｂの一部がメッシュ部材２４に衝突する。

２．２ 処理例
上述したエンジン制御を実現するための処理例については、図５乃至図７の説明において、「噴射タイミングＩＴ」を「燃圧Ｐ_ｃｒ」に適宜読み替えればよい。

３．実施の形態３のエンジン制御による効果
以上説明した実施の形態３のエンジン制御によれば、上記実施の形態１のエンジン制御により得られる効果と同等の効果を得ることができる。

４．実施の形態と本発明の対応関係
上記実施の形態３においては、ソレノイド７２が第１の発明の「割合変更手段」に対応している。ＥＣＵ４０が同発明の「制御手段」に対応している。

１０ ディーゼルエンジン
１８ ピストン
２０ キャビティ
２２，２４ メッシュ部材
２６ 隙間
３０ 燃料噴射弁
３２，７２ ソレノイド
３４ ノズル部
３４ａ 軸線
３６，３８ｍ，３８ｐ 燃料噴霧
３６ａ 液相部
３６ｂ 気相部
４０ ＥＣＵ
５０ センサ群
６０ ＳＣＶ
６２ ＤＣモータ
７０ 高圧燃料ポンプ
Ａ_Ｍ メッシュ通過面積
ＣＤ 閉度
ＩＴ 噴射タイミング
Ｐ_ｃｒ 燃圧
ＳＲ スワール比

Claims (3)

1. 燃料の噴射孔が形成されたノズル部と、
   前記ノズル部に対向するキャビティを有するピストンと、
   前記キャビティの中央部に設けられ、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲うメッシュ部材と、
   前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する割合変更手段と、
   前記割合変更手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段が、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御し、
   前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低く、
   前記割合変更手段は、燃料の噴射タイミングを変更するように構成され、
   前記制御手段は、前記割合変更手段の制御において、
   前記第２条件では燃料の噴射タイミングが上死点近傍のクランク角となるように前記割合変更手段を制御し、
   前記第１条件では燃料の噴射タイミングが前記第２条件での燃料の噴射タイミングよりも進角側のクランク角となるように前記割合変更手段を制御する
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御システム。
2. 燃料の噴射孔が形成されたノズル部と、
   前記ノズル部に対向するキャビティを有するピストンと、
   前記キャビティの中央部に設けられ、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲うメッシュ部材と、
   前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する割合変更手段と、
   前記割合変更手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段が、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御し、
   前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低く、
   前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記噴射孔の軸線と交差する位置に形成された隙間を備え、
   前記割合変更手段は、スワール比を変更するように構成され、
   前記制御手段は、前記割合変更手段の制御において、
   前記第１条件ではスワール比が略ゼロとなるように前記割合変更手段を制御し、
   前記第２条件ではスワール比が前記第１条件でのスワール比よりも高くなるように前記割合変更手段を制御する
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御システム。
3. 燃料の噴射孔が形成されたノズル部と、
   前記ノズル部に対向するキャビティを有するピストンと、
   前記キャビティの中央部に設けられ、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記ノズル部の周囲を囲うメッシュ部材と、
   前記メッシュ部材の網目を通過する噴射燃料の通過割合を変更する割合変更手段と、
   前記割合変更手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段が、第１条件での噴射燃料の通過割合が、第２条件での噴射燃料の通過割合よりも低くなるように前記割合変更手段を制御し、
   前記第１条件の着火性は、前記第２条件の着火性よりも低く、
   前記メッシュ部材は、前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときに前記噴射孔の軸線と交差する位置に形成された隙間を備え、
   前記割合変更手段は、前記ノズル部に燃料を送るデリバリパイプ内の燃圧を変更するように構成され、
   前記制御手段は、前記割合変更手段の制御において、前記第１条件での燃圧が、前記第２条件での燃圧よりも低くなるように前記割合変更手段を制御する
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御システム。

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