JP2009197635A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】パティキュレートマターを確実に抑制することができる内燃機関を提供する。
【解決手段】空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室１８と、燃焼室１８に燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段４１と、定常運転時における分割噴射の期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段５１とを備えることを特徴とするので、パティキュレートマターを確実に抑制することができる内燃機関を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、燃焼室に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に関するものである。

従来、吸気行程中の吸気流に乗るように燃料を燃焼室に直接噴射する、いわゆる、筒内直接噴射式のエンジンが知られている。このような従来の筒内直接噴射式のエンジンとして、例えば、特許文献１に記載されている筒内噴射式エンジンの制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃圧を調節する燃料圧送量可変の燃料圧送ポンプと、ＥＧＲ装置と、ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、加速検出手段と、燃圧制御手段とを備える。そして、この筒内噴射式エンジンの制御装置は、燃圧制御手段が加速検出手段による検出に基づき、加速初期に上記燃料噴射圧力を一時的に高め、加速途中から上記燃料噴射圧力を下げるように燃料圧送ポンプを制御することで、排気還流が行われているような状態からの加速時に、加速初期のスモークの発生を抑制するとともに、エンジンに対する外部負荷が増大することを抑制して、加速性を確保しいている。そして、この筒内噴射式エンジンの制御装置は、加速初期に、燃料噴射弁からの燃料噴射を同一サイクルで複数回に分割して行うように制御する噴射制御手段を備えている。

特開２０００−２０５０１４号公報

ところで、上述した特許文献１に記載されている筒内噴射式エンジンの制御装置では、例えば、粒子状物質、いわゆる、パティキュレートマター（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を効果的に抑制するために、燃料の分割噴射期間をピストンやシリンダボア壁への燃料の付着を防止可能な期間に設定しても、エンジンの運転状態が変動することでこのパティキュレートマターを適正に抑制できないことがあった。

そこで本発明は、パティキュレートマターを確実に抑制することができる内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、定常運転時における前記分割噴射の期間より前記混合気の前記空気と前記燃料との均質性を促進可能な前記燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、前記定常運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を当該定常運転時において前記燃焼室の壁面への前記燃料の付着を抑制可能な前記燃料の噴射期間である定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定すると共に、前記均質性促進期間を前記定常運転時ＰＭ抑制期間より遅角した期間に設定することを特徴とする。

請求項３に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、前記定常運転時及び前記加速運転時における前記分割噴射の最初の噴射時期を前記定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定することを特徴とする。

請求項４に係る発明による内燃機関では、内燃機関温度を検出可能な温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定することを禁止することを特徴とする。

請求項５に係る発明による内燃機関では、前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を用いて前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な可変動弁手段と、内燃機関温度を検出可能な温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定すると共に、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に前記可変動弁手段を制御して前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくすることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関によれば、定常運転時における分割噴射の期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段を備えるので、制御手段が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間内に設定することで、加速運転時における混合気の均質性が促進され、パティキュレートマターを確実に抑制することができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係るエンジンを表す概略構成図、図２は、本発明の実施例１に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図３は、本発明の実施例１に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図、図４は、本発明の実施例１に係るエンジンの分割噴射期間を説明するタイムチャート、図５は、本発明の実施例１に係るエンジンにおける定常運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフ、図６は、本発明の実施例１に係るエンジンにおける加速運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフ、図７は、本発明の実施例１に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。

本実施例１に係る内燃機関としてのエンジン１０は、図１、図２に示すように、乗用車、トラックなどの車両に搭載され、後述するインジェクタ４１によって燃料噴霧４１ａ（図２参照）を燃焼室１８に直接噴射する多気筒筒内噴射式のエンジンであり、シリンダボア１３内に往復運動可能に設けられるピストン１４が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。

このエンジン１０は、多気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。なお、このクランクケース１５の底部には、エンジン１０の各部に供給されるオイルが貯留されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面としての筒内天井部１２ａ（図２参照）とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部、すなわち、シリンダヘッド１２の下面としての筒内天井部１２ａの中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。燃焼室１８は、燃料と空気との混合気が燃焼可能であり、この燃焼室１８の上部である筒内天井部１２ａに吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

したがって、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ-ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）２７，２８となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角又は遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角又は遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の空気流動方向下流側にスロットル弁３９を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されている。このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。このインジェクタ４１は、燃焼室１８に生成される吸気流動に燃料が乗るようにピストン１４の頂面に向かって燃料を噴射可能である。各気筒に装着されるインジェクタ４１は、デリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には、高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。

一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。

ところで、車両にはマイクロコンピュータを中心として構成されエンジン１０の各部を制御可能な電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５などを制御可能となっている。すなわち、吸気管３７の空気流動方向上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力している。ここで、ＥＣＵ５１は、検出されたスロットル開度や吸入空気量に基づいて内燃機関負荷としてのエンジン負荷（負荷率）を算出することができる。アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、エンジン１０のクランク角度を検出するクランク角度検出手段としてのクランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１６の回転速度に対応し、このクランクシャフト１６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１６の回転数、すなわち、エンジン１０のエンジン回転数も高くなる。

また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の排気ガス流動方向上流側にエンジン１０の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ６０、排気ガス流動方向下流側に酸素センサ６１が設けられている。Ａ／Ｆセンサ６０は、三元触媒４８に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、検出した空燃比をＥＣＵ５１に出力し、酸素センサ６１は、三元触媒４８から排出された後の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。このＡ／Ｆセンサ６０により検出された空燃比（推定空燃比）は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比（理論空燃比）をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、Ａ／Ｆセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをＥＣＵ５１にフィードバックすることにより燃料噴射量を補正し、燃焼を運転状態に合わせた最適な燃焼状態に制御可能となる。

したがって、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。

また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９又は燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

上記のように構成されるエンジン１０では、ピストン１４がシリンダボア１３内を下降することで、吸気ポート１９を介して燃焼室１８内に空気が吸入され（吸気行程）、このピストン１４が吸気行程下死点を経てシリンダボア１３内を上昇することで空気が圧縮される（圧縮行程）。このとき、吸気行程又は圧縮行程にてインジェクタ４１から燃焼室１８内へ燃料が噴射され、この燃料と空気とが混合して混合気を形成する。そして、ピストン１４が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ４５により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１４を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン１４が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート２０を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン１４のシリンダボア１３内での往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１６に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン１４は、カウンタウェイトと共にクランクシャフト１６が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１６の回転に伴ってシリンダボア１３内を往復する。このクランクシャフト１６が２回転することで、ピストン１４はシリンダボア１３を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室１８内で１回の爆発が行われる。

なお、本実施例１のエンジン１０は、運転条件に対応して２つの燃焼形態を利用している。この２つの燃焼形態は、圧縮行程時に燃料噴射を行うことで混合気を点火プラグ４５近傍に集中させ成層化し空燃比がリーン（酸素過多雰囲気）状態での運転を実現可能とする成層燃焼と、吸気行程時に燃料噴射を行い、十分な混合時間をとることで、燃焼室全体に噴霧を均質に分散させ空燃比がストイキ（理論空燃比）状態での運転を実現可能とする均質燃焼である。ここでは、エンジン１０は、ピストン１４の頂面の吸気側部分に成層燃焼を成立させるための凹状のキャビティ１４ａ（図２参照）が形成されている。このエンジン１０は、成層燃焼には、圧縮行程時にインジェクタ４１からこのキャビティ１４ａに向けて燃料を噴射することで、ピストン１４のキャビティ１４ａの壁に沿って燃料噴霧が案内され、この燃料噴霧の噴流に点火プラグ４５に向かう指向性が付加され、よって、点火プラグ４５まで混合気を案内することができ、この点火プラグ４５近傍に成層混合気を形成することができる。本実施例１のエンジン１０は、エンジン回転数とスロットル開度とに基づいて燃料噴射モードを決定しており、例えば、全運転条件の中で比較的低負荷及び低回転の運転領域にて成層燃焼を行う一方、比較的高負荷及び高回転の運転領域にて均質燃焼を行う。

ここで、本実施例１のエンジン１０は、燃料噴射手段としてのインジェクタ４１による１サイクルで必要な量の燃料の噴射を複数回に分けて分割噴射している。

具体的には、上述したインジェクタ４１は、燃焼室１８に向けて燃料を複数回に分けて分割噴射可能である。インジェクタ４１による分割噴射の分割数は、ＥＣＵ５１によりエンジン回転数、負荷率に基づいて設定される。すなわち、ＥＣＵ５１は、現時点のエンジン１０のエンジン回転数と負荷率とから、必要な燃料噴射量を算出し設定するとともに、例えば、図３に示すマップを用いて、噴射の分割数を設定する。ここで、図３は、エンジン回転数と負荷率に基づいて噴射の分割数（例えば、ｎ１、ｎ２、・・・、ｎ５）を求めるためにＥＣＵ５１の記憶部に記憶されているマップの一例であり、予め実験等により作成されたものである。図３は、縦軸を負荷率、横軸をエンジン回転数としている。

そして、インジェクタ４１は、ＥＣＵ５１によって設定された燃料噴射量及び分割数に基づいて、燃料の噴射を複数回に分割し噴射休止期間を設けて間欠的に燃焼室１８に燃料を噴射する。したがって、例えば、必要な燃料噴射量の総量を一回で噴射する場合と比較して、複数回に分割された短い各期間で燃料が噴射されることとなり、一回の噴射による燃料噴霧４１ａの噴射量を低減することができる。このため、一回の燃料噴霧は、インジェクタ４１から短い期間内に噴射されることになるので、燃料の噴霧のペネトレーション（貫徹力）を低く抑えることができる。すなわち、インジェクタ４１により燃料を分割噴射する場合の燃料噴霧４１ａでは、個々の噴霧期間が短くなることで噴霧のペネトレーションが低下することにより、ピストン１４の頂面及びシリンダボア１３の壁面などに燃料が付着することを抑制することができる。よって、燃料噴霧４１ａを分割噴射する場合には、ピストン１４の頂面や燃焼室１８の内壁面などに燃料が付着することを抑制することができ、未燃炭化水素（未燃ＨＣ）の発生やスモーク、粒子状物質、いわゆる、パティキュレートマター（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）の発生を抑制することができる。また、噴霧の貫徹力が低下することにより、ピストン１４にあたって飛び散る燃料の量を抑制することができ、シリンダボア１３の壁面に燃料が付着することも抑制することができ、燃料がピストンリングを介してクランクケース１５の底部に貯留されるオイルに流れ込むことを抑制することができる。この結果、オイルが希釈してエンジン品質を低下させることも防止することができ、また、未燃ＨＣ（炭化水素）の発生やスモークの発生を抑制することができる。

ところで、上記のようにインジェクタ４１により燃料を分割噴射する場合、例えば、ＰＭの発生を効果的に抑制するために、燃料の分割噴射期間をピストン１４の頂面やシリンダボア１３の壁面などの燃焼室１８の壁面への燃料の付着を防止可能な期間に設定しても、エンジン１０の運転状態が変動することでＰＭを適正に抑制できないことがある。

すなわち、エンジン１０は、ピストン１４の頂面やシリンダボア１３の壁面などの燃焼室１８の壁面への燃料の付着を抑制することでＰＭの発生を効果的に抑制することができる。このため、エンジン１０は、定常運転時においては、燃焼室１８の壁面への燃料の付着を抑制可能な燃料の噴射期間である定常運転時ＰＭ抑制期間内にインジェクタ４１による燃料の分割噴射の期間（以下、特に断りの無い限り単に「分割噴射期間」という）を設定することで、燃焼室１８の壁面への燃料の付着を抑制することができ、ＰＭの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、定常運転時ＰＭ抑制期間は、エンジン１０の定常運転時にＰＭを効果的に低減することができる燃料噴射期間である。エンジン１０は、燃料の分割噴射時期を吸気行程の前半側にて上死点ＴＤＣ（ＴＤＣ: Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）側に進角しすぎると、上死点に向けて移動してくるピストン１４とインジェクタ４１との距離が短くなり、インジェクタ４１から噴射された燃料噴霧４１ａがピストン１４に直撃し燃料がピストン１４に付着し易くなり、この結果、スモークやＰＭを増加させてしまうおそれがある。一方、エンジン１０は、燃料の分割噴射時期を下死点ＢＤＣ（ＢＤＣ: Ｂｏｔｔｏｍ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）側に遅角しすぎると、インジェクタ４１から噴射された燃料噴霧４１ａが燃焼室１８側に突出して開弁される吸気弁２１に干渉し易くなり、この結果、燃料噴霧４１ａが吸気弁２１にあたって飛び散り、飛び散った燃料がシリンダボア１３壁面などの燃焼室１８の壁面に燃料が付着し、ＰＭが発生するおそれがある。したがって、エンジン１０は、進角側（吸気行程前半側）にて燃料噴霧４１ａがピストン１４の頂面に直撃せず、かつ、遅角側にて燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉しにくい期間に定常運転時ＰＭ抑制期間を設定し、燃料の分割噴射期間をこの定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定する。つまり、エンジン１０は、定常運転時において、燃料の分割噴射の最初の噴射時期と最後の噴射時期がともに定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定される。

一方、エンジン１０は、加速運転時などの過渡運転時では、仮に燃料の分割噴射期間を定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定し、燃焼室１８の壁面への燃料の付着を抑制することでＰＭの発生を抑制したとしても、定常運転時と比較して相対的に大量に噴射される燃料と空気との混合が不均一になり加速運転中の混合気の均質性が悪くなることで、燃焼室１８の混合気分布に局所的に燃料過多なリッチ領域が発生し、この混合気の燃料リッチ領域からＰＭが大量に発生するおそれがある。つまり、このエンジン１０は、定常運転時と加速運転時とにおいて、燃料の分割噴射期間を同じ定常運転時ＰＭ抑制期間に設定すると、定常運転時においてはＰＭを効果的に抑制できたとしても、加速運転時においてＰＭが大量に発生してしまうおそれがある。

そこで、本実施例のエンジン１０は、上記のようにインジェクタ４１により燃焼室１８に燃料を複数回に分けて分割噴射すると共に、図４に示すように、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間Ｂ内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段としてのＥＣＵ５１を設け、このＥＣＵ５１が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間Ｂ内に設定することで、加速運転時における混合気の均質性を促進し、ＰＭの発生を確実に抑制している。

なお、図４は、横軸を時間、縦軸を吸気弁リフト量、定常運転時燃料噴射期間、加速運転時燃料噴射期間、燃料の壁面付着によるＰＭ量及びトルク変動としている。また、以下の説明では、燃料の分割噴射における分割数は、２回である場合で説明し、すなわち、分割噴射における最後の燃料噴射が２回目の燃料噴射である場合で説明するが、これに限らず、当該分割数は、３回以上であってもよい。

まず、制御手段としてのＥＣＵ５１は、エンジン１０の定常運転時では極端に混合気の均質性が悪化することは少ないため、トルク変動に問題が無い範囲で、上述したように、インジェクタ４１による分割噴射期間を燃料の燃焼室１８壁面への付着を効果的に抑制できる定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定する。すなわち、ＥＣＵ５１は、定常運転時ＰＭ抑制期間Ａを進角側（吸気行程前半側）にて燃料噴霧４１ａがピストン１４の頂面に直撃せず、かつ、遅角側にて燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉しにくい時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間に設定する。エンジン１０は、燃料の分割噴射の各燃料噴射時期が時刻ｔ１より進角（ＴＤＣ側）側に設定されると燃料噴霧４１ａがピストン１４の頂面に直撃するおそれがある一方、時刻ｔ３より遅角（ＢＤＣ側）側に設定されると燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉するおそれがある。

ここでは、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の定常運転時に燃料噴霧４１ａの燃焼室１８壁面への付着を抑制しＰＭの発生を効果的に低減することができる期間として、燃料噴霧４１ａが吸気弁２１と干渉しうる干渉期間より前の期間、さらに言えば、吸気弁２１のリフト量が予め設定される所定以上になる時刻ｔ３より前の期間に定常運転時ＰＭ抑制期間Ａを設定する。そして、ＥＣＵ５１は、定常運転時における燃料の分割噴射の１回目（最初）の噴射時期Ａｉｎｊ１（定常運転時における分割噴射期間の開始時期）と２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２（定常運転時における分割噴射期間の終了時期）とをそれぞれ定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時刻ｔ１、時刻ｔ２に設定する。したがって、インジェクタ４１は、エンジン１０の定常運転時では、燃料の分割噴射における各噴射を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の噴射時期Ａｉｎｊ１、Ａｉｎｊ２で行う。この結果、このエンジン１０は、定常運転時にて、インジェクタ４１から噴射時期Ａｉｎｊ１にて噴射された燃料噴霧４１ａがピストン１４に直撃することを抑制することができると共に、噴射時期Ａｉｎｊ２にて噴射された燃料噴霧４１ａが吸気弁２１に干渉することが防止され、燃料噴霧４１ａがこの吸気弁２１にあたって飛び散り、飛び散った燃料がシリンダボア１３壁面などの燃焼室１８の壁面に付着することを抑制することができる。これにより、ＰＭの発生を抑制することができる。

一方、ＥＣＵ５１は、定常運転時ＰＭ抑制期間Ａより混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間として均質性促進期間Ｂを設定する。均質性促進期間Ｂは、燃焼室１８内に生成される吸気噴流が増加することで定常運転時ＰＭ抑制期間Ａより混合気の空気と燃料との均質性が促進される期間であり、ここでは、ＥＣＵ５１は、この均質性促進期間Ｂを定常運転時ＰＭ抑制期間Ａより遅角した期間に設定する。さらに言えば、ＥＣＵ５１は、燃焼室１８内の吸気噴流が増加する期間として、吸気弁２１の燃焼室１８側への移動量、すなわち、リフト量が最大となる最大リフト時期ｔ４の近傍の時刻ｔ３から時刻ｔ５のまでの期間、つまり、吸気弁２１のリフト量が予め設定される所定以上である時刻ｔ３から時刻ｔ５のまでの期間を均質性促進期間Ｂに設定する。この均質性促進期間Ｂは、上述したように、定常運転時ＰＭ抑制期間Ａと比較すると燃料噴霧４１ａと吸気弁２１とが干渉しうる期間であるものの、混合気の燃料と空気との均質性を効果的に促進することができる期間でもある。なお、吸気弁２１と燃料噴霧４１ａとの干渉期間、言い換えれば、吸気噴流により燃料と空気との均質性が促進される均質性促進期間Ｂは、冷間時、温間時ともにほぼ同じであり、エンジン１０の仕様等から一義的に定まる期間である。

そして、ＥＣＵ５１は、加速運転時の１回目（最初）の噴射時期Ａｉｎｊ１を定常運転時と同様に定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時刻ｔ１に設定する一方で、加速運転時の分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内の時刻ｔ４に設定する。したがって、インジェクタ４１は、エンジン１０の加速運転時では、燃料の分割噴射における各噴射を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の噴射時期Ａｉｎｊ１（時刻ｔ１）にて１回目（最初）の燃料噴射を行った後、間隔をあけて均質性促進期間Ｂ内の噴射時期Ａｉｎｊ２（時刻ｔ４）にて２回目（最後）の燃料噴射を行う。

この結果、このエンジン１０は、加速運転時にて、インジェクタ４１から噴射時期Ａｉｎｊ１にて噴射された燃料噴霧４１ａがピストン１４に直撃することを抑制することができる。そして、このエンジン１０は、加速運転時にて、均質性促進期間Ｂ内の噴射時期Ａｉｎｊ２にてインジェクタ４１から噴射された燃料噴霧４１ａが燃焼室１８に生成される吸気流動にのることで、噴流を活用し、この噴流効果により燃料噴霧４１ａの気流が増速され、燃料の微粒化や空気との混合が促進され、燃料噴霧４１ａの均質化を向上することができる。つまり、エンジン１０は、加速運転時において燃料と空気との混合が不均一になり混合気の均質性が悪くなることを防止することができ、燃焼室１８の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生することを防止することができる。この結果、エンジン１０は、加速運転時における均質性促進期間Ｂ内の噴射時期Ａｉｎｊ２にて２回目（最後）の燃料噴射が行われることで、仮に燃焼室１８の壁面に付着する燃料の量が多少増えたとしても、燃焼室１８の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生することを防止することができることから、混合気の燃料リッチ領域からＰＭが大量に発生することを抑制することができるので、結果的に総量ではＰＭの発生を抑制することができる。つまり、このエンジン１０は、定常運転時と加速運転時とで燃料の分割噴射における各燃料噴射時期を適正に変更することで、定常運転時におけるＰＭ発生の抑制と加速運転時におけるＰＭ発生の抑制とを両立することができ、よって、エンジン１０の運転状態が変動しても適正にＰＭの発生を抑制することができる。

図５、図６は、エンジン１０における燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフであり、図５が定常運転時の混合気分布を示す一方、図６が加速運転時の混合気分布を示す。また、図５、図６は、実線が燃料の分割噴射における２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定した場合を示し、破線が均質性促進期間Ｂ内に設定した場合を示す。

エンジン１０は、定常運転時では、図５に示すように、２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定した場合と均質性促進期間Ｂ内に設定した場合のいずれの場合でも極端に混合気の均質性が悪化することはなく、このため、燃焼室１８の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域がほとんど発生しないことから、燃料リッチ領域からＰＭが大量に発生することはほとんどない。このため、定常運転時では、トルク変動を許容できる範囲で、２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時期に設定することで、燃焼室１８の壁面への燃料の付着を防止でき、したがって、燃料の壁面付着によるＰＭの発生を効果的に抑制できる。

一方、エンジン１０は、加速運転時では、図６に示すように、仮に２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時期に設定した場合、燃焼室１８内の混合気の均質性が悪化することで、混合気の空燃比のばらつきの幅が相対的に大きくなり、燃焼室１８の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生し、この燃料リッチ領域からＰＭが発生するおそれがある。しかしながら、本実施例のエンジン１０は、上述したように、加速運転時では、２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内の時期に設定することで吸気噴流の噴流効果により混合気の燃料と空気との均質性が促進され、混合気の空燃比のばらつきの幅が相対的に小さくなり燃料リッチ領域の発生が抑制されるので、この結果、燃料リッチ領域からＰＭが発生することを抑制でき、このため、総量としてＰＭの発生を抑制することができる。

次に、図７のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン１０の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。

ＥＣＵ５１は、スロットルポジションセンサ５５やクランク角センサ５７などの検出結果に基づいて、エンジン回転数、負荷率（エンジン負荷）を読み込み（Ｓ１００）、例えば、図３に示すマップに基づいてこのエンジン回転数、負荷率からインジェクタ４１による分割噴射の分割数を設定する。ここでは、上述したように、燃料の分割噴射における分割数は、２回である場合で説明する。

次に、ＥＣＵ５１は、Ｓ１００にて読み込んだエンジン回転数、負荷率などに基づいて、定常運転時における燃料の分割噴射の１回目（最初）の噴射時期Ａｉｎｊ１と２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２とを設定する（Ｓ１０２）。ＥＣＵ５１は、例えば、記憶部（不図示）に予め記憶されるエンジン回転数、負荷率と噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２との対応関係を表す定常運転時マップに基づいて、エンジン回転数、負荷率などから定常運転時における噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２を読み込み、設定する。ここでは、噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２は、ともに定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時期に設定される。

次に、ＥＣＵ５１は、エアフローセンサ５２が検出した吸入空気量Ｇａを読み込み、この吸入空気量Ｇａが１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。すなわち、ＥＣＵ５１は、吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定することで、現在のエンジン１０の運転状態が加速運転状態であるか否かを判定する。

吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、すなわち、エンジン１０が加速運転中であると判定された場合、ＥＣＵ５１は、エンジン回転数、負荷率などに基づいて、加速運転時における燃料の分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定する（Ｓ１０６）。ＥＣＵ５１は、例えば、記憶部（不図示）に予め記憶されるエンジン回転数、負荷率と噴射時期Ａｉｎｊ２との対応関係を表す加速運転時マップに基づいて、エンジン回転数、負荷率などから加速運転時における噴射時期Ａｉｎｊ２を読み込み、設定する。ここでは、噴射時期Ａｉｎｊ１は、そのまま定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内の時期に設定されているのに対して、噴射時期Ａｉｎｊ２は、均質性促進期間Ｂ内に設定される。そして、インジェクタ４１は、Ｓ１０２とＳ１０６で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、すなわち、エンジン１０が定常運転中であると判定された場合、ＥＣＵ５１は、今回の吸入空気量Ｇａを１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０にセットして（Ｓ１１０）、Ｓ１０２で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室１８と、燃焼室１８に燃料を複数回に分けて分割噴射可能なインジェクタ４１と、定常運転時における分割噴射の期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間である均質性促進期間Ｂ内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定するＥＣＵ５１とを備える。

したがって、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間Ｂ内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定するＥＣＵ５１を備え、このＥＣＵ５１が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、ＰＭの発生を確実に抑制することができる。すなわち、このエンジン１０は、定常運転時と加速運転時とで燃料の分割噴射における各燃料噴射時期を適正に変更することで、定常運転時におけるＰＭ発生の抑制と加速運転時におけるＰＭ発生の抑制とを両立することができ、よって、エンジン１０の運転状態が変動しても適正にＰＭの発生を抑制することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、定常運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を当該定常運転時において燃焼室１８の壁面への燃料の付着を抑制可能な燃料の噴射期間である定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定すると共に、均質性促進期間Ｂを定常運転時ＰＭ抑制期間Ａより遅角した期間に設定する。したがって、ＥＣＵ５１が定常運転時に最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定するので、定常運転時の噴射時期Ａｉｎｊ２にて噴射された燃料噴霧４１ａがシリンダボア１３壁面などの燃焼室１８の壁面に付着することを抑制することができ、これにより、ＰＭの発生を抑制することができる。そして、ＥＣＵ５１が均質性促進期間Ｂを定常運転時ＰＭ抑制期間Ａより遅角した期間に設定するので、少なくとも加速運転時の噴射時期Ａｉｎｊ２を吸気噴流による噴流効果が高い期間内に設定することができ、これにより、混合気の空気と燃料との均質性を促進することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、定常運転時及び加速運転時における分割噴射の最初の噴射時期Ａｉｎｊ１を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定する。したがって、ＥＣＵ５１が分割噴射の最初の噴射時期Ａｉｎｊ１を定常運転時ＰＭ抑制期間Ａ内に設定することから、定常運転時及び加速運転時にて、インジェクタ４１から噴射時期Ａｉｎｊ１にて噴射された燃料噴霧４１ａがピストン１４に直撃することを抑制することができ、この結果、ＰＭが発生することを抑制することができる。

図８は、本発明の実施例２に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。実施例２に係る内燃機関は、実施例１に係る内燃機関と略同様の構成であるが、所定の運転状態において分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間内に設定することを禁止する点が実施例１に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図１、図２を参照する。

本実施例の内燃機関としてのエンジン２１０は、制御手段としてのＥＣＵ５１が冷間時に加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止することで、オイル希釈を低減している。

具体的には、エンジン２１０は、図１、図２、図８に示すように、温度検出手段としての水温センサ５８が検出する内燃機関温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高い場合、すなわち、エンジン２１０の温間時に、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定する。一方、エンジン２１０は、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下である場合、すなわち、エンジン２１０の冷間時に、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を遅角する制御を行わない。なお、ここでは、本発明の内燃機関温度は、水温センサ５８が検出するエンジン冷却水温Ｔｗを用いるものとして説明するが、これに限らず、エンジン油温を用いてもよい。

エンジン２１０は、分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定すると、この期間はピストン１４が下死点側に位置しているため、インジェクタ４１から噴射された燃料がシリンダボア１３をつたってクランクケース１５の底部に貯留されているオイルに流入しやすくなるおそれがある。ここで、エンジン２１０が冷間時である場合、オイルに流入した燃料は、機関温度が低いためすぐには蒸発せず、この結果、エンジン２１０の各部を潤滑するオイルが希釈され、エンジン品質を低下させてしまうおそれがある。しかしながら、本実施例のエンジン２１０は、エンジン２１０の冷間時には、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を遅角する制御を行わないので、オイル希釈を抑制することができ、この結果、エンジン品質の低下を抑制することができる。一方、エンジン２１０が温間時である場合は、オイルに燃料が流入しても機関温度が高いためすぐに蒸発することから、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定し、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を遅角する制御を行っても、オイル希釈は発生しない。

次に、図８のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン２１０の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。

ＥＣＵ５１は、エンジン回転数、負荷率（エンジン負荷）を読み込み（Ｓ１００）、インジェクタ４１による分割噴射の分割数を設定する。

次に、ＥＣＵ５１は、定常運転時における燃料の分割噴射の１回目（最初）の噴射時期Ａｉｎｊ１と２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２とを設定する（Ｓ１０２）。

次に、ＥＣＵ５１は、水温センサ５８が検出したエンジン冷却水温Ｔｗを読み込み、このエンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高いか否かを判定する（Ｓ２０３）。

エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高いと判定された場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、すなわち、エンジン２１０が温間時であると判定された場合、ＥＣＵ５１は、吸入空気量Ｇａが１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、加速運転時における燃料の分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定し（Ｓ１０６）、設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、今回の吸入空気量Ｇａを１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０にセットして（Ｓ１１０）、Ｓ１０２で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下であると判定された場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、すなわち、エンジン２１０が冷間時であると判定された場合、ＥＣＵ５１は、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を遅角する制御を行わずに、今回の吸入空気量Ｇａを１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０にセットして（Ｓ１１０）、Ｓ１０２で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン２１０によれば、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間Ｂ内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定するＥＣＵ５１を備え、このＥＣＵ５１が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、ＰＭの発生を確実に抑制することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン２１０によれば、エンジン冷却水温Ｔｗを検出可能な水温センサ５８を備え、ＥＣＵ５１は、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下である場合に、加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止する。したがって、エンジン２１０の冷間時には、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を遅角する制御を行わないので、オイル希釈を抑制することができる。

図９は、本発明の実施例３に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。実施例３に係る内燃機関は、実施例２に係る内燃機関と略同様の構成であるが、所定の運転状態において吸気弁及び排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくする点が実施例２に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図１、図２を参照する。

本実施例の内燃機関としてのエンジン３１０は、制御手段としてのＥＣＵ５１が冷間時に可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御して吸気弁２１及び排気弁２２の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、オイル希釈を低減している。

具体的には、エンジン３１０は、図１、図２、図９に示すように、温度検出手段としての水温センサ５８が検出する内燃機関温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高い場合、すなわち、エンジン３１０の温間時、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下である場合、すなわち、エンジン３１０の冷間時のいずれの場合でもＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定する。

そして、エンジン３１０は、エンジン３１０の冷間時には、ＥＣＵ５１が吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御し、吸気弁２１の開弁時期を進角させて、吸気弁２１及び排気弁２２の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めている。この結果、エンジン３１０は、内部ＥＧＲ率が高くなることで筒内温度が上昇するので、冷間時でも、オイルに混入した燃料をすぐに蒸発させることができ、この結果、オイル希釈を低減することができる。また、これによりＰＭも抑制できる。そして、このエンジン３１０は、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下である場合、すなわち、エンジン３１０の冷間時でも、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することができるので、冷間時の加速運転時でも適正にＰＭを低減することができる。すなわち、オイル希釈の低減とＰＭ発生の抑制とを両立することができる。

次に、図９のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン３１０の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。

ＥＣＵ５１は、エンジン回転数、負荷率（エンジン負荷）を読み込み（Ｓ１００）、インジェクタ４１による分割噴射の分割数を設定する。

次に、ＥＣＵ５１は、定常運転時における燃料の分割噴射の１回目（最初）の噴射時期Ａｉｎｊ１と２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２とを設定する（Ｓ１０２）。

次に、ＥＣＵ５１は、吸入空気量Ｇａが１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、加速運転時における燃料の分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定する（Ｓ１０６）。

そして、ＥＣＵ５１は、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高いか否かを判定し、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下であると判定された場合は、吸気弁２１の開弁時期進角量最大値ＶＶＴｉｎ，ｍａｘを吸気弁２１の開弁時期進角量ＶＶＴｉｎに設定し、吸気弁２１及び排気弁２２の開弁期間のオーバーラップを大きくする（Ｓ３０７）一方、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０より高いと判定された場合はそのままＳ１０２、Ｓ１０６で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

吸入空気量Ｇａが吸入空気量Ｇａ０に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、今回の吸入空気量Ｇａを１サイクル前の吸入空気量Ｇａ０にセットして（Ｓ１１０）、Ｓ１０２で設定された噴射時期Ａｉｎｊ１、噴射時期Ａｉｎｊ２に基づいて燃料の分割噴射を実行し（Ｓ１０８）、次の制御周期に移行する。

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン３１０によれば、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間Ｂ内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を設定するＥＣＵ５１を備え、このＥＣＵ５１が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、ＰＭの発生を確実に抑制することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン３１０によれば、燃焼室１８に連通する吸気ポート１９及び排気ポート２０と、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉自在な吸気弁２１及び排気弁２２と、吸気弁２１及び排気弁２２を用いて吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な吸気・排気可変動弁機構２７，２８と、エンジン冷却水温Ｔｗを検出可能な水温センサ５８とを備え、ＥＣＵ５１は、加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定すると共に、エンジン冷却水温Ｔｗが予め設定される所定水温Ｔｗ０以下である場合に吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御して吸気弁２１及び排気弁２２の開弁期間のオーバーラップを大きくする。

したがって、エンジン３１０は、エンジン３１０の冷間時には、ＥＣＵ５１が吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御し吸気弁２１及び排気弁２２の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率が高まりオイル希釈を低減することができると共に、これにより、エンジン３１０の冷間時でも、ＥＣＵ５１が加速運転時における分割噴射の２回目（最後）の噴射時期Ａｉｎｊ２を均質性促進期間Ｂ内に設定することができるので、冷間時の加速運転時でも適正にＰＭを低減することができる。すなわち、オイル希釈の低減とＰＭ発生の抑制とを両立することができる。

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射する種々の筒内直接噴射式内燃機関に用いて好適である。

本発明の実施例１に係るエンジンを表す概略構成図である。 本発明の実施例１に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。 本発明の実施例１に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図である。 本発明の実施例１に係るエンジンの分割噴射期間を説明するタイムチャートである。 本発明の実施例１に係るエンジンにおける定常運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフである。 本発明の実施例１に係るエンジンにおける加速運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフである。 本発明の実施例１に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。 本発明の実施例２に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。 本発明の実施例３に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０、２１０、３１０ エンジン（内燃機関）
１３ シリンダボア
１４ ピストン
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２７ 吸気可変動弁機構（可変動弁手段）
２８ 排気可変動弁機構（可変動弁手段）
４１ インジェクタ（燃料噴射手段）
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ（制御手段）
５８ 水温センサ（温度検出手段）

Claims (5)

1. 空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、
   前記燃焼室に前記燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、
   定常運転時における前記分割噴射の期間より前記混合気の前記空気と前記燃料との均質性を促進可能な前記燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段とを備えることを特徴とする、
   内燃機関。
2. 前記制御手段は、前記定常運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を当該定常運転時において前記燃焼室の壁面への前記燃料の付着を抑制可能な前記燃料の噴射期間である定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定すると共に、前記均質性促進期間を前記定常運転時ＰＭ抑制期間より遅角した期間に設定することを特徴とする、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記制御手段は、前記定常運転時及び前記加速運転時における前記分割噴射の最初の噴射時期を前記定常運転時ＰＭ抑制期間内に設定することを特徴とする、
   請求項２に記載の内燃機関。
4. 内燃機関温度を検出可能な温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定することを禁止することを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、
   前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、
   前記吸気弁及び前記排気弁を用いて前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な可変動弁手段と、
   内燃機関温度を検出可能な温度検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定すると共に、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に前記可変動弁手段を制御して前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくすることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。

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