JP2010048108A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびＰＭ発生量を低減することが可能な筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。
【解決手段】筒内直噴内燃機関において、ＥＣＵ５１は、エンジン始動後暖機運転時に、検出または推定したオイル希釈率および油温センサ６３で検出された油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定し、オイル希釈抑制制御が必要と判断した場合には、オイル希釈抑制制御を実行し、排気可変動弁機構２８による排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程中期とし、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁２２が閉じるまでの間にインジェクタ４１に噴射させる。
【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、吸気行程または圧縮行程において燃焼室内に燃料噴霧を直接噴射して、点火プラグにより燃料噴霧と空気との混合気に火花点火する筒内噴射式内燃機関が知られている。かかる筒内噴射式内燃機関は、吸気通路に燃料噴霧を噴射する内燃機関に比べて、噴射される燃料噴霧がシリンダ内壁に付着しやすいという特徴がある。このため、機関温度が低い冷機状態では、シリンダ内壁に付着した燃料噴霧（以下「付着燃料」という）の気化が促進されず、点火時期になっても付着燃料が残っているおそれがある。この場合には、付着燃料が燃焼されることなく大気中に排出されたり、或いは、付着燃料がオイルに混入してオイル希釈を起こすおそれがあった。

例えば、特許文献１では、筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射時期を燃料がシリンダライナに付着しないタイミングに設定することにより燃料によるオイル希釈を抑制する技術が開示されている。

しかしながら、燃料噴射時期を抑制することでオイル希釈を抑制することが可能であるが、燃料噴射時期を吸気行程初期とした場合、ピストン冠面に燃料が付着するため、スモークやＰＭ発生の原因となるという問題がある。

特開２００２−１３４２８号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびＰＭ発生量を低減することが可能な筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃料噴射装置により直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、を備え、前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させること特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記オイル希釈抑制制御では、前記燃料の分割噴射を行い、吸気行程で前記排気弁が閉じるまでの間に２回の燃料噴射を行うことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、２回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のＸ（％）を噴射し、１回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の１００−Ｘ（％）を噴射し、前記Ｘ（％）を前記オイル希釈率が高いほど増加させることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記オイル希釈抑制制御では、前記排気弁の閉じタイミングを前記オイル希釈率が高いほど遅角させることが望ましい。

本発明に係る内燃機関によれば、燃料噴射装置により直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、を備え、前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させることとしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびＰＭ発生量を低減させることが可能な内燃機関を提供することが可能になるという効果を奏する。

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、本発明の実施例に係るエンジンを表す概略構成図である。本実施例に係る内燃機関としてのエンジン１０は、図１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エンジンオイルが貯留されるオイルパン６２が設けられている。オイルパン６２には、エンジンオイルの油温を検出する油温センサ６３が設けられており、検出した油温をＥＣＵ５１に出力している。なお、ここでは、油温を油温センサ６３で検出することにしているが、エンジン冷却水温や運転状態等に基づいて推定することにしてもよい。

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。

さらに、本実施例では、ＥＣＵ５１は、冷間始動後暖機運転時に、所定の条件を満たす場合は、オイル希釈およびＰＭ発生量（質量および粒子数）を低減するために、オイル希釈抑制制御を実行する。このオイル希釈抑制制御では、排気可変動弁機構２８を制御して、排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程中期として、要求燃料噴射量の一部または全部を吸気行程初期から排気弁２２が閉じるまでの間に、インジェクタ４１に噴射させることにより、オイル希釈およびＰＭ発生を防止している。

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。

次に、図２〜図７を参照して、上記ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間始動後暖機運転時の制御を詳細に説明する。図２は、本実施例のオイル希釈抑制制御による効果を説明するための模式図である。

上述したように、筒内直噴エンジンの冷間始動時には、気筒内の流動が弱いため、燃料の気筒壁面への付着量が多くなりやすく、気筒壁面に付着した燃料液滴の一部が気化することなくエンジンオイルに混入することで、いわゆるオイル希釈等の弊害を引き起こす虞れがある。この場合、燃料噴射時期を燃料が気筒壁面に付着しない吸気行程初期に設定することにより燃料によるオイル希釈を抑制する方法が考えられるが、燃料噴射時期を吸気行程初期とした場合、ピストン冠面に燃料が付着するため、スモークやＰＭ発生の原因となるという問題がある。そこで、本実施例では、エンジン始動後暖機運転時に、オイル希釈抑制制御を行う場合には、排気可変動弁機構２８の排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程中期とし、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁２２が閉じるまでの間に、インジェクタ４１から噴射させることで、オイル希釈およびＰＭ発生量（ＰＭ質量およびＰＭ粒子数）を低減する。

図２に示すように、排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程の中期として、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁２２が閉じるまでに噴射すると、インジェクタ４１により燃焼室１８内に噴射された燃料７０は、排気弁２２から逆流した排気ガスの空気の流れと温度上昇により、燃料の蒸発の促進およびその貫徹力の低下により、燃料７０がピストン１４の冠面やシリンダボア１３（シリンダ壁面）に付着することを抑制でき、オイル希釈およびＰＭ発生量の低減を両立させることが可能となる。

図３は、上記ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間始動後暖機運転時の制御を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、上記ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間始動後暖機運転時の制御を説明する。同図において、まず、ＥＣＵ５１は、油温センサ６３で検出された油温を取り込んだ後（ステップＳ１）、オイル希釈率ｗｔ％を検出または推定して算出する（ステップＳ２）。

ここで、オイル希釈率ｗｔ％は、エンジンオイルに含まれる燃料重量をエンジンオイル重量で除した値であり、例えば、下記式（１）で表すことができる。オイル希釈率ｗｔ％の検出または推定方法は公知の方法を使用することができ、例えば、特開２００６−１８３５６３号公報の方法を使用することができるので、ここではその詳細な説明を省略する。

オイル希釈率＝（エンジンオイルに供給された燃料重量−エンジンオイルから蒸発した燃料重量）／エンジンオイル重量・・・（１）

ＥＣＵ５１は、算出したオイル希釈率および検出した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御判定マップを参照して、オイル希釈抑制制御を実行するか否かを判定する（ステップＳ３）。図４は、オイル希釈抑制制御判定マップの一例を示す図である。同図に示すように、オイル希釈抑制制御判定マップは、油温およびオイル希釈率％を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適なオイル希釈抑制制御実行領域Ａ１が登録されている。オイル希釈抑制制御実行領域Ａ１は、油温＜規定温度Ｔ２（エンジン暖機前）、かつ、オイル希釈率が基準値以上の領域である。ＥＣＵ５１は、現在のオイル希釈率および油温に基づいて、オイル希釈抑制制御判定マップを参照して、オイル希釈抑制制御実行領域Ａ１にあるか否かを判定する。

ＥＣＵ５１は、オイル希釈抑制制御を実行しない場合には（ステップＳ３の「Ｎｏ」）、通常運転制御を実行し（ステップＳ４）、通常のバルブタイミングおよび燃料噴射時期でインジェクタ４１から燃料を噴射する（ステップＳ５）。通常運転制御では、排気弁２２の閉じ後に、吸気行程で２回燃料噴射を行う。

他方、ＥＣＵ５１は、オイル希釈抑制制御を実行する場合には（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）、油温・オイル希釈率／吸気行程噴射量算出マップを参照して、算出したオイル希釈率ｗｔ（％）および検出した油温（℃）に基づいて、吸気行程での燃料噴射量Ｘ（％）を決定する（ステップＳ６）。

図５は、油温・オイル希釈率／吸気行程噴射量マップの一例を示す図である。同図に示すように、油温・オイル希釈率／吸気行程噴射量マップは、油温およびオイル希釈率を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適な吸気行程の２回目の燃料噴射量Ｘ（％）が５０％〜１００％の間で段階的に登録されており、オイル希釈率が高くなるほど、吸気行程の２回目の燃料噴射量Ｘ（％）を増加させている。ＥＣＵ５１は、油温・オイル希釈率／吸気行程噴射量マップを参照し、現在のオイル希釈率および油温に対応する油温・オイル希釈率／吸気行程噴射量マップの吸気行程の２回目の燃料噴射量Ｘ（％）を算出する。

つぎに、ＥＣＵ５１は、油温・オイル希釈率／排気弁閉じタイミング（ＥＶＣ）マップを参照して、算出したオイル希釈率および検出した油温に対応する排気弁閉じタイミングを決定する（ステップＳ７）。図６は、油温・オイル希釈率／排気弁閉じタイミングマップの一例を示す図である。同図に示すように、油温・オイル希釈率／排気弁閉じタイミングマップは、油温およびオイル希釈率を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適な排気弁閉じタイミングが、ＡＴＤＣ＝６０°〜９０°の間で段階的に登録されており、通常運転領域の排気弁閉じタイミング（ＥＣＶ）のＡＴＤＣ＝３°に比して、排気弁２２閉じタイミングを遅角し、オイル希釈率が高くなるほど、排気弁２２の閉じタイミングの遅角量を増加させている。

ＥＣＵ５１は、算出した排気弁閉じタイミングおよび燃料噴射量でインジェクタ４１に燃料噴射を行わせる（ステップＳ５）。すなわち、排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程中期として、吸気行程で排気弁２２が閉じられるまでの間に、燃料の分割噴射を行い、１回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の１００−Ｘ（％）の燃料を噴射し、２回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のＸ（％）の燃料を噴射する。

図７は、通常運転制御時とオイル希釈抑制制御時の排気弁開閉タイミングおよび燃料噴射時期のタイミングチャートの一例を示す図である。同図において、（Ａ）は通常運転制御時、（Ｂ）はオイル希釈抑制制御時を示しており、燃料噴射を２回行う場合を示している。通常運転制御時には、（Ａ）に示すように、排気弁２２を閉じた後、吸気工程で２回燃料噴射する。例えば、通常運転制御における各回の燃料噴射量は要求燃料噴射量の５０％とすることができる。他方、オイル希釈抑制制御の場合には、（Ｂ）に示すように、排気弁２２の閉じタイミングを、通常運転制御時よりも遅角して、吸気行程中期とする。そして、吸気工程において、排気弁２２が閉じる前に、要求燃料噴射量の１００−Ｘ（％）の１回目の燃料噴射および要求燃料噴射量のＸ（％）の２回目の燃料噴射を行う。

以上説明したように、本実施例によれば、筒内直噴内燃機関において、ＥＣＵ５１は、エンジン始動後暖機運転時に、検出または推定したオイル希釈率および油温センサ６３で検出された油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定し、オイル希釈抑制制御が必要と判断した場合には、オイル希釈抑制制御を実行し、排気可変動弁機構２８による排気弁２２の閉じタイミングを吸気行程中期とし、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁２２が閉じるまでの間にインジェクタ４１に噴射させることとしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびＰＭ発生量を低減することが可能となる。

また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御では、燃料の分割噴射を行い、吸気行程で排気弁２２が閉じるまでの間に２回目の燃料噴射を行うこととしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈とＰＭ発生量のバランスを図ることが可能となる。

また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御の２回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のＸ（％）を噴射し、１回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の１００−Ｘ（％）を噴射し、噴射量Ｘ（％）をオイル希釈率が高いほど増加させることとしたので、オイル希釈率に応じてオイル希釈抑制の度合いを調整することが可能となる。

また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御では、排気弁２２の閉じタイミングをオイル希釈率が高いほど遅角させることとしたので、オイル希釈率に応じてオイル希釈抑制の度合いを調整することが可能となる。

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。また、オイル希釈抑制制御では、吸気行程での燃料噴射時期に合わせて、電磁バルブ等を用いて排気弁２２を再度開閉する構成としてもよい。

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。

本発明の実施例に係るエンジンを表す概略構成図である。 本実施例による冷間始動時のエンジン制御による効果を説明するための模式図である。 ＥＣＵによるエンジンの冷間始動後暖機運転時の制御を説明するためのフローチャートである。 オイル希釈抑制制御判定マップの一例を示す図である。 油温・オイル希釈率／吸気工程噴射量マップの一例を示す図である。 油温・オイル希釈率／排気弁閉じタイミングマップの一例を示す図である。 通常運転制御時とオイル希釈抑制制御時の排気弁開閉タイミングおよび燃料噴射時期のタイミングチャートの一例を示す図である。

符号の説明

１０ 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
２８ 排気可変動弁機構
４１ インジェクタ（燃料噴射装置）
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ（制御手段、判定手段、オイル希釈率算出手段）
５８ 水温センサ
６３ 油温センサ（油温算出手段）

Claims (4)

1. 燃料噴射装置により直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、
   少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
   エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、
   前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、
   エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、
   を備え、
   前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させること特徴とする内燃機関。
2. 前記オイル希釈抑制制御では、前記燃料の分割噴射を行い、吸気行程で前記排気弁が閉じるまでの間に２回の燃料噴射を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. ２回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のＸ（％）を噴射し、１回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の１００−Ｘ（％）を噴射し、前記Ｘ（％）を前記オイル希釈率が高いほど増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記オイル希釈抑制制御では、前記排気弁の閉じタイミングを前記オイル希釈率が高いほど遅角させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関。

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