JP2010048178A

JP2010048178A - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP2010048178A
Application number: JP2008213335A
Authority: JP
Inventors: Eiji Murase; 栄二村瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP4983747B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine effectively reducing the number of PM particles and oil dilution during cold operation. <P>SOLUTION: An ECU 51 suppresses and controls the number of PM particles during cold operation to restrain fuel injection timing when water temperature is not higher than a threshold value. The suppression and control of the number of PM particles determines the advance limit injection timing T1 on the basis of water temperature and difference between water temperature and oil temperature, and calculates the delay limit injection timing T1 (first delay limit injection timing) on the basis of water temperature at startup, and the delay limit injection timing T2 (second delay limit injection timing) on the basis of oil temperature. The later timing of the two is determined to be taken as the delay limit injection timing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber.

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（例えば、特許文献１参照）。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。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、ピストン頂面に燃料が付着するため、ＰＭ発生の原因となるという問題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an in-cylinder injection internal combustion engine in which fuel spray is directly injected into a combustion chamber in an intake stroke or a compression stroke, and a mixture of fuel spray and air is spark-ignited by an ignition plug is known (for example, Patent Literature 1). Such an in-cylinder injection internal combustion engine is characterized in that the injected fuel spray is more likely to adhere to the cylinder inner wall than an internal combustion engine that injects fuel spray into the intake passage. For this reason, in a cold state where the engine temperature is low, vaporization of fuel spray adhering to the inner wall of the cylinder (hereinafter referred to as “adhered fuel”) is not promoted, and the adhering fuel may remain even at the ignition timing. In this case, the attached fuel may be discharged into the atmosphere without being burned, or the attached fuel may be mixed into the oil and cause oil dilution. Although it is possible to suppress oil dilution by suppressing the fuel injection timing, when the fuel injection timing is set to the initial stage of the intake stroke, fuel adheres to the piston top surface, which may cause PM generation. is there.

エンジン水温に基づいて燃料噴射時期の進角量を抑制することにより、主に、ピストン頂面と噴霧との干渉によるＰＭ粒子数は低減されるが、オイル希釈抑制の点からは、できるだけ噴射時期は進角したい。しかしながら、冷間時には、吸気バルブとの干渉によってもＰＭ粒子数が発生することが知られているため、吸気バルブとの干渉も抑制する必要がある。 By suppressing the advance amount of the fuel injection timing based on the engine water temperature, the number of PM particles mainly due to interference between the piston top surface and the spray is reduced. However, from the viewpoint of suppressing oil dilution, the injection timing is as much as possible. Want to advance. However, since it is known that the number of PM particles is generated due to interference with the intake valve when it is cold, it is also necessary to suppress interference with the intake valve.

特開２００３−２０９７５号公報JP 2003-20975 A

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、冷間時にＰＭ粒子数およびオイル希釈を効果的に低減することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of effectively reducing the number of PM particles and oil dilution when cold.

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、エンジン水温を検出する水温検出手段と、エンジンオイルの油温を検出する油温検出手段と、前記検出されたエンジン水温が閾値以下の場合に、前記燃料噴射装置の燃料噴射時期を制限し、前記検出されたエンジン水温、および前記検出されたエンジン水温と前記検出された油温との差分に基づいて、前記燃料噴射装置の進角限界噴射時期を決定する制御手段と、を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder by a fuel injection device, a water temperature detecting means that detects an engine water temperature, and an oil temperature of engine oil. When the detected oil temperature detecting means and the detected engine water temperature are below a threshold, the fuel injection timing of the fuel injection device is limited, the detected engine water temperature, and the detected engine water temperature and the detected Control means for determining the advance angle limit injection timing of the fuel injection device based on the difference between the oil temperature and the oil temperature.

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、エンジン水温を検出する水温検出手段と、エンジンオイルの油温を検出する油温検出手段と、前記検出されたエンジン水温が閾値以下の場合に、前記燃料噴射装置の燃料噴射時期を制限し、前記検出されたエンジン水温、および前記検出されたエンジン水温と前記検出された油温との差分に基づいて、前記燃料噴射装置の進角限界噴射時期を決定する制御手段と、を備えているので、冷間時にＰＭ粒子数およびオイル希釈を効果的に低減す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。 According to the internal combustion engine according to the present invention, in the internal combustion engine in which fuel is directly injected into the cylinder by the fuel injection device, the water temperature detecting means for detecting the engine water temperature, the oil temperature detecting means for detecting the oil temperature of the engine oil, When the detected engine water temperature is less than or equal to a threshold value, the fuel injection timing of the fuel injection device is limited, and the detected engine water temperature and the difference between the detected engine water temperature and the detected oil temperature And an internal combustion engine capable of effectively reducing the number of PM particles and oil dilution when cold, since the control means for determining the advance limit injection timing of the fuel injection device is provided. There is an effect that it becomes possible.

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。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

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。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine according to an embodiment of the present invention. An engine 10 as an internal combustion engine according to this embodiment is mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck as shown in FIG. 1, and a multi-cylinder in-cylinder injection in which fuel spray is directly injected into a combustion chamber 18 by an injector 41 described later. This is a so-called four-cycle engine that performs a series of four strokes consisting of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke while a piston 14 provided in a cylinder bore 13 so as to be capable of reciprocating is reciprocated twice. is there.

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。 The engine 10 is a multi-cylinder in-cylinder injection type, and a cylinder head 12 is fastened on a cylinder block 11. A plurality of cylinder bores 13 formed in the cylinder block 11 can move pistons 14 up and down. It is mated. A crankcase 15 is fastened to the lower part of the cylinder block 11, and a crankshaft 16 is rotatably supported in the crankcase 15. Each piston 14 is connected to the crankshaft 16 via a connecting rod 17. Has been. An oil pan 62 for storing engine oil supplied to each part of the engine 10 is provided at the bottom of the crankcase 15. The oil pan 62 is provided with an oil temperature sensor 63 that detects the oil temperature of the engine oil, and outputs the detected oil temperature to the ECU 51. Although the oil temperature is detected by the oil temperature sensor 63 here, it may be estimated based on the engine coolant temperature, the operating state, or the like.

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に対して吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気バルブ２１及び排気バルブ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が吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の上端部に接触している。 The combustion chamber 18 is constituted by a wall surface of the cylinder bore 13 in the cylinder block 11, an in-cylinder ceiling as a lower surface of the cylinder head 12, and a top surface of the piston 14, and the combustion chamber 18 is an upper portion, that is, the cylinder head 12. The pent roof shape which inclines so that the center part of the in-cylinder ceiling part as a lower surface of this may become high is comprised. In the combustion chamber 18, a mixture of fuel and air can be combusted, and an intake port 19 and an exhaust port 20 are formed to face each other on an in-cylinder ceiling that is an upper portion of the combustion chamber 18. 19 and the exhaust port 20, the lower end portions of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are located, respectively. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 are supported by the cylinder head 12 so as to be movable in the axial direction, and are urged and supported in a direction (upward in FIG. 1) for closing the intake port 19 and the exhaust port 20. ing. An intake camshaft 23 and an exhaust camshaft 24 are rotatably supported on the cylinder head 12, and the intake cam 25 and the exhaust cam 26 are in contact with the upper ends of the intake valve 21 and the exhaust valve 22.

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。 Although not shown, the crankshaft sprocket fixed to the crankshaft 16 and the camshaft sprockets respectively fixed to the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are wound with endless timing chains. The crankshaft 16, the intake camshaft 23, and the exhaust camshaft 24 can be interlocked.

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が吸気バルブ２１及び排気バルブ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。 Therefore, when the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 rotate in synchronization with the crankshaft 16, the intake cam 25 and the exhaust cam 26 move up and down the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at a predetermined timing. 19 and the exhaust port 20 can be opened and closed so that the intake port 19 and the combustion chamber 18 can communicate with the combustion chamber 18 and the exhaust port 20, respectively. In this case, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are set to rotate once (360 degrees) while the crankshaft 16 rotates twice (720 degrees). Therefore, the engine 10 executes the four strokes of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke while the crankshaft 16 rotates twice. At this time, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are set to one. It will rotate.

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バルブ２１及び排気バルブ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：ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ-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、吸気バルブ２１及び排気バルブ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、吸気バルブ２１及び排気バルブ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。 In addition, the valve mechanism of the engine 10 is a variable valve timing mechanism (VVT) 27, 28 that controls the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at an optimal opening / closing timing according to the operating state. It has become. The intake / exhaust variable valve mechanisms 27, 28 as variable valve means are configured by providing VVT controllers 29, 30 at the shaft ends of the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24. 32, the phase of the camshafts 23 and 24 with respect to the cam sprocket is changed by applying the hydraulic pressure from the VVT controllers 29 and 30 to an advance angle chamber and a retard angle chamber (not shown). Can be advanced or retarded. In this case, the intake / exhaust variable valve mechanisms 27, 28 advance or retard the opening / closing timing with the operating angles (opening periods) of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 being constant. In addition, the intake camshaft 23 and the exhaust camshaft 24 are provided with cam position sensors 33 and 34 for detecting the rotational phase thereof.

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バルブ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。 A surge tank 36 is connected to the intake port 19 via an intake manifold 35, and an intake pipe 37 is connected to the surge tank 36. An air cleaner 38 is attached to an air intake port of the intake pipe 37. . An electronic throttle device 40 as a load adjusting means having a throttle valve 39 is provided downstream of the air cleaner 38 in the air flow direction. Further, the cylinder head 12 is provided with an injector (fuel injection valve) 41 as fuel injection means for directly injecting fuel into the combustion chamber 18. The injector 41 is located on the intake port 19 side and is inclined at a predetermined angle in the vertical direction. The injector 41 is capable of injecting fuel toward the top surface of the piston 14 so that the fuel gets on the intake air flow generated in the combustion chamber 18. An injector 41 attached to each cylinder is connected to a delivery pipe 42, and a high pressure fuel pump (fuel pump) 44 is connected to the delivery pipe 42 via a high pressure fuel supply pipe 43. Further, the cylinder head 12 is provided with a spark plug 45 that is located above the combustion chamber 18 and ignites the air-fuel mixture.

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。 On the other hand, an exhaust pipe 47 is connected to the exhaust port 20 via an exhaust manifold 46. The exhaust pipe 47 is a three-way element that purifies harmful substances such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust gas. Catalysts 48 and 49 are mounted. Further, the engine 10 is provided with a starter motor 50 that performs cranking. When an unillustrated pinion gear meshes with the ring gear when the engine is started, the rotational force is transmitted from the pinion gear to the ring gear to rotate the crankshaft 16. Can do.

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。 By the way, the vehicle is equipped with an electronic control unit (ECU) 51 that is configured around a microcomputer and can control each part of the engine 10, and the ECU 51 can control the injector 41, the spark plug 45, and the like. Yes. That is, an air flow sensor 52 and an intake air temperature sensor 53 are mounted on the upstream side of the air flow direction of the intake pipe 37, and an intake pressure sensor 54 is provided in the surge tank 36, and the measured intake air amount and intake air temperature are measured. The intake pressure (intake pipe negative pressure) is output to the ECU 51. In addition, a throttle position sensor 55 is attached to the electronic throttle device 40, and the current throttle opening is output to the ECU 51. Here, the ECU 51 can calculate the engine load (load factor) as the internal combustion engine load based on the detected throttle opening and intake air amount. The accelerator position sensor 56 outputs the current accelerator opening to the ECU 51. Further, a crank angle sensor 57 as a crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine 10 outputs the detected crank angle of each cylinder to the ECU 51, and the ECU 51 performs an intake stroke in each cylinder based on the detected crank angle. In addition to determining the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke, the engine speed is calculated. Here, the engine speed corresponds to the rotational speed of the crankshaft 16 in other words. If the rotational speed of the crankshaft 16 increases, the rotational speed of the crankshaft 16, that is, the engine rotational speed of the engine 10 also increases. Get higher.

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（以下、「エンジン水温」または「水温」と称する）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。 The cylinder block 11 is provided with a water temperature sensor 58 for detecting the engine cooling water temperature, and outputs the detected engine cooling water temperature (hereinafter referred to as “engine water temperature” or “water temperature”) to the ECU 51. The delivery pipe 42 communicating with each injector 41 is provided with a fuel pressure sensor 59 that detects the fuel pressure, and outputs the detected fuel pressure to the ECU 51. On the other hand, the exhaust pipe 47 is provided with an A / F sensor 60 that detects the air-fuel ratio of the engine 10 upstream of the three-way catalyst 48 in the exhaust gas flow direction, and an oxygen sensor 61 downstream of the exhaust gas flow direction. The A / F sensor 60 detects the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas before being introduced into the three-way catalyst 48, outputs the detected air-fuel ratio to the ECU 51, and the oxygen sensor 61 is discharged from the three-way catalyst 48. Thereafter, the oxygen concentration of the exhaust gas is detected, and the detected oxygen concentration is output to the ECU 51. The air-fuel ratio (estimated air-fuel ratio) detected by the A / F sensor 60 is used for feedback control of the air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) of the mixed gas composed of intake air and fuel. That is, the A / F sensor 60 detects the exhaust air-fuel ratio from the rich range to the lean range from the oxygen concentration in the exhaust gas and the unburned gas concentration, and feeds this back to the ECU 51 to correct the fuel injection amount. Thus, the combustion can be controlled to an optimum combustion state that matches the operating state.

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、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。 Therefore, the ECU 51 drives the high-pressure fuel pump 44 based on the detected fuel pressure so that the fuel pressure becomes a predetermined pressure, and also detects the detected intake air amount, intake air temperature, intake pressure, throttle opening, accelerator opening. The fuel injection amount (fuel injection period), the injection timing, the ignition timing, and the like are determined based on the engine operating state such as the engine speed and the water temperature, and the fuel injection and ignition are executed by driving the injector 41 and the spark plug 45. . Further, the ECU 51 feeds back the detected oxygen concentration of the exhaust gas to correct the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes stoichiometric (theoretical air-fuel ratio).

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、排気バルブ２２の閉止時期と吸気バルブ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、吸気バルブ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、吸気バルブ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。 The ECU 51 can control the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 based on the engine operating state. That is, when the temperature is low, the engine is started, the engine is idle, or the load is light, the exhaust gas blows back to the intake port 19 or the combustion chamber 18 by eliminating the overlap between the exhaust valve 22 closing timing and the intake valve 21 opening timing. Reduce the amount to enable stable combustion and improved fuel efficiency. Further, at the time of medium load, by increasing the overlap, the internal EGR rate is increased to improve the exhaust gas purification efficiency, and the pumping loss is reduced to improve the fuel consumption. Further, at the time of high-load low-medium rotation, the closing timing of the intake valve 21 is advanced, thereby reducing the amount of intake air that blows back to the intake port 19 and improving the volume efficiency. At the time of high load and high rotation, the closing timing of the intake valve 21 is retarded in accordance with the rotational speed, so that the timing is adjusted to the inertial force of the intake air and the volume efficiency is improved.

さらに、本実施例では、ＥＣＵ５１は、冷間時のＰＭ粒子数およびオイル希釈を効果的に低減するために、水温が閾値以下の場合に、冷間ＰＭ粒子数抑制制御を実行する。かかる冷間ＰＭ粒子数抑制制御では、インジェクタ４１の燃料噴射時期を制限し、水温、および水温と油温との差分に基づいて、その進角限界噴射時期Ｔ３を決定する。また、エンジン始動時の水温に基づいてその遅角限界噴射時期Ｔ１（第１の遅角限界噴射時期）を算出し、また、油温に基づいてその遅角限界噴射時期Ｔ２（第２の遅角限界噴射時期）を算出し、いずれか遅い時期を遅角限界噴射時期に決定している。 Furthermore, in the present embodiment, the ECU 51 executes cold PM particle number suppression control when the water temperature is equal to or lower than a threshold value in order to effectively reduce the number of PM particles and oil dilution during cold. In such cold PM particle number suppression control, the fuel injection timing of the injector 41 is limited, and the advance limit injection timing T3 is determined based on the water temperature and the difference between the water temperature and the oil temperature. Further, the retard limit injection timing T1 (first retard limit injection timing) is calculated based on the water temperature when the engine is started, and the retard limit injection timing T2 (second delay limit injection timing) is calculated based on the oil temperature. The angle limit injection timing) is calculated, and the later one is determined as the retard limit injection timing.

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。 In the engine 10 configured as described above, when the piston 14 descends in the cylinder bore 13, air is sucked into the combustion chamber 18 through the intake port 19 (intake stroke), and the piston 14 falls under the intake stroke. The air is compressed by moving up in the cylinder bore 13 through the dead center (compression stroke). At this time, fuel is injected into the combustion chamber 18 from the injector 41 in the intake stroke or compression stroke, and this fuel and air mix to form an air-fuel mixture. When the piston 14 approaches the top dead center of the compression stroke, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 45, the air-fuel mixture burns, and the piston 14 is lowered by the combustion pressure (expansion stroke). The air-fuel mixture after combustion is discharged as exhaust gas through the exhaust port 20 when the piston 14 rises again toward the top dead center of the intake stroke via the expansion stroke bottom dead center (exhaust stroke). The reciprocating motion of the piston 14 in the cylinder bore 13 is transmitted to the crankshaft 16 through the connecting rod 17, where it is converted into a rotational motion and taken out as an output. When 16 further rotates due to inertial force, the cylinder bore 13 reciprocates as the crankshaft 16 rotates. By rotating the crankshaft 16 twice, the piston 14 reciprocates the cylinder bore 13 twice, during which a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke is performed, and once in the combustion chamber 18. Explosion takes place.

次に、図２〜図１５を参照して、上記ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間始動時のＰＭ粒子数抑制制御を詳細に説明する。図２は、エンジン始動後の各部温度（吸気バルブ温度、油温、水温）の挙動Ａ（水温と油温との差が大きい場合）を示す図である。同図において、横軸はエンジン始動後時間（分）、縦軸は温度（℃）を示している。従来より、ＰＭ粒子数は冷間時の吸気バルブ２１との干渉により増加することが知られているが、実際の車両においては、冷間時の吸気バルブ２１との干渉によるＰＭ粒子数が問題となるのは、図２に示す吸気バルブ温度が急激に上昇する領域Ｉである。 Next, with reference to FIGS. 2 to 15, the PM particle number suppression control during the cold start of the engine 10 by the ECU 51 will be described in detail. FIG. 2 is a diagram showing a behavior A (when the difference between the water temperature and the oil temperature is large) of each part temperature (intake valve temperature, oil temperature, water temperature) after the engine is started. In the figure, the horizontal axis indicates the time (minutes) after engine start, and the vertical axis indicates the temperature (° C.). Conventionally, it is known that the number of PM particles increases due to interference with the intake valve 21 during cold, but in an actual vehicle, the number of PM particles due to interference with the intake valve 21 during cold is a problem. The region I in which the intake valve temperature rapidly increases as shown in FIG.

図３は、図２の領域ＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。図４は、図２の領域ＩＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。図３および図４において、横軸は噴射時期、縦軸はＰＭ粒子数を示している。図３において、領域Ｉでは、吸気バルブ２１との干渉割合により噴射時期の遅角限界を算出することで吸気バルブ２１からのＰＭ粒子数の影響を減少させることが可能となる。また、この遅角限界は、始動時の水温から算出される積算噴射量（積算噴射規定量Ｑｍ）によって決定可能である。 FIG. 3 is a diagram showing the PM particle number injection timing sensitivity in region I of FIG. FIG. 4 is a diagram showing the PM particle number injection timing sensitivity in region II of FIG. 3 and 4, the horizontal axis indicates the injection timing, and the vertical axis indicates the number of PM particles. In FIG. 3, in region I, the influence of the number of PM particles from the intake valve 21 can be reduced by calculating the retard limit of the injection timing from the interference ratio with the intake valve 21. The retard limit can be determined by the integrated injection amount (integrated injection regulation amount Qm) calculated from the water temperature at the start.

図５は、エンジン始動後の各部温度（吸気バルブ温度、油温、水温）の挙動Ｂ（水温と油温との差が小さい場合）を示す図である。同図において、横軸はエンジン始動後時間（分）、縦軸は温度（℃）を示している。 FIG. 5 is a diagram showing a behavior B (when the difference between the water temperature and the oil temperature is small) of each part temperature (intake valve temperature, oil temperature, water temperature) after the engine is started. In the figure, the horizontal axis indicates the time (minutes) after engine start, and the vertical axis indicates the temperature (° C.).

図６は、領域ＩＩでの同一水温でのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。同図において、横軸は噴射時期、縦軸はＰＭ粒子数を示している。図６に示すように、水温が低く、水温と油温との差が大きいほどピストン１４との干渉によるＰＭ粒子数は急激に増加する。このため、実際の車両においては、燃料の積算噴射量以上の場合、ＰＭ粒子数はピストン１４からの排出が支配的となる。水温が低く油温との差が大きいほど、進角限界噴射時期を遅角することでＰＭ粒子数を抑制する噴射時期を設定可能となる。 FIG. 6 is a diagram showing the PM particle number injection timing sensitivity at the same water temperature in region II. In the figure, the horizontal axis indicates the injection timing, and the vertical axis indicates the number of PM particles. As shown in FIG. 6, the number of PM particles due to interference with the piston 14 increases more rapidly as the water temperature is lower and the difference between the water temperature and the oil temperature is larger. For this reason, in an actual vehicle, when the fuel injection amount is greater than or equal to, the PM particle count is predominantly discharged from the piston 14. As the water temperature is lower and the difference from the oil temperature is larger, it is possible to set the injection timing for suppressing the number of PM particles by retarding the advance limit injection timing.

本実施例では、後述するように、各部温度（例えば、吸気バルブ温度やピストン温度）を直接計測することなく、油温および水温と、エンジン始動からの燃料の積算噴射量とだけにより簡便に、ＰＭ粒子数とオイル希釈の低減が可能となり、併せてスモークも低減可能となる。 In this embodiment, as will be described later, without directly measuring each part temperature (for example, intake valve temperature or piston temperature), only by the oil temperature and the water temperature, and the integrated fuel injection amount from the engine start, The number of PM particles and oil dilution can be reduced, and smoke can also be reduced.

図７は、上記ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間時の制御を説明するためのフローチャート、図８は、図７の冷間ＰＭ粒子数抑制制御を説明するためのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the cold control of the engine 10 by the ECU 51, and FIG. 8 is a flowchart for explaining the cold PM particle number suppression control of FIG.

図７において、まず、ＥＣＵ５１は、水温Ｔｗ≦閾値Ｔｔｈであるか否かを判断し（ステップＳ１）、水温Ｔｗ≦閾値Ｔｔｈである場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、冷間ＰＭ粒子数抑制制御を実行する一方（ステップＳ２）、水温Ｔｗ≦閾値Ｔｔｈでない場合には（ステップＳ１の「Ｎｏ」）、通常噴射時期制御を実行する（ステップＳ３）。 In FIG. 7, first, the ECU 51 determines whether or not the water temperature Tw ≦ the threshold value Tth (step S1). If the water temperature Tw ≦ the threshold value Tth (“Yes” in step S1), the cold PM particles are determined. While the number suppression control is executed (step S2), when the water temperature Tw ≦ the threshold value Tth is not satisfied (“No” in step S1), the normal injection timing control is executed (step S3).

つぎに、上記ステップＳ２の冷間ＰＭ粒子数抑制制御を図８を参照して説明する。同図において、まず、ＥＣＵ５１は、始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップを参照して、エンジン始動時水温に基づいて積算噴射量規定値Ｑｍを算出する（ステップＳ１０）。 Next, the cold PM particle number suppression control in step S2 will be described with reference to FIG. In the figure, first, the ECU 51 refers to a starting water temperature / integrated injection amount prescribed value Qm map and calculates an integrated injection amount prescribed value Qm based on the engine starting water temperature (step S10).

図９は、始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップの一例を示す図である。同図に示すように、始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップは、エンジン始動時水温を変数として、実験またはシミュレーションで算出した積算噴射量規定値Ｑｍが登録されている。エンジン始動時水温が低いほど吸気バルブ温度が上がるのに積算噴射量が多く必要であるため、積算噴射量規定値Ｑｍを増加させている。この始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップは、ＥＣＵ５１のメモリに記憶されている。ＥＣＵ５１は、検出したエンジン始動時水温に対応する始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップの積算噴射量規定値Ｑｍを算出する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the starting water temperature / integrated injection amount prescribed value Qm map. As shown in the figure, in the starting water temperature / accumulated injection amount prescribed value Qm map, the accumulated injection amount defining value Qm calculated by experiment or simulation with the engine starting water temperature as a variable is registered. The lower the water temperature at the time of engine start, the higher the integrated injection amount is required for the intake valve temperature to rise, so the integrated injection amount prescribed value Qm is increased. The starting water temperature / integrated injection amount prescribed value Qm map is stored in the memory of the ECU 51. The ECU 51 calculates an integrated injection amount prescribed value Qm of a starting water temperature / integrated injection amount prescribed value Qm map corresponding to the detected engine starting water temperature.

つぎに、ＥＣＵ５１は、エンジン始動からの積算噴射量Ｑ≦算出した積算噴射量規定値Ｑｍであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。エンジン始動からの積算噴射量Ｑ≦算出した積算噴射量規定値Ｑｍでない場合には（ステップＳ１１「Ｎｏ」）、ステップＳ１３に移行する。他方、ＥＣＵ５１は、エンジン始動からの積算噴射量Ｑ≦算出した積算噴射量規定値Ｑｍである場合には（ステップＳ１１の「Ｙｅｓ」）、進角量マップを参照して、吸気バルブ最大バルブリフト量からの進角量を算出した後（ステップＳ１２）、ステップＳ１３に移行する。 Next, the ECU 51 determines whether or not the integrated injection amount Q ≦ the calculated integrated injection amount prescribed value Qm from the engine start (step S11). If the integrated injection amount Q from the engine start is not equal to or less than the calculated integrated injection amount prescribed value Qm (step S11 “No”), the process proceeds to step S13. On the other hand, when the integrated injection amount Q from the engine start is equal to or less than the calculated integrated injection amount prescribed value Qm (“Yes” in step S11), the ECU 51 refers to the advance amount map and refers to the intake valve maximum valve lift. After calculating the advance amount from the amount (step S12), the process proceeds to step S13.

図１０は、進角量マップの一例を示す図である。進角量マップは、同図に示すように、積算噴射量Ｑ／積算噴射量規定値Ｑｍ（積算噴射量Ｑを積算噴射量規定値Ｑｍで除算した値）を変数として、実験またはシミュレーションで算出した好適な吸気バルブ最大バルブリフト時からの進角量が登録されている。積算噴射量Ｑ／積算噴射量規定値Ｑｍが小さいほど、吸気バルブ２１の温度が低いため、吸気バルブ最大リフトタイミングからの進角量を増加させる。この進角量マップは、ＥＣＵ５１のメモリに記憶されている。ＥＣＵ５１は、算出した積算噴射量Ｑ／積算噴射量規定値Ｑｍに対応する進角量マップの吸気バルブ最大バルブリフト時からの進角量を算出する。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the advance amount map. As shown in the figure, the advance amount map is calculated by experiment or simulation using the integrated injection amount Q / the integrated injection amount specified value Qm (the value obtained by dividing the integrated injection amount Q by the integrated injection amount specified value Qm) as a variable. The amount of advancement from the time of the preferred maximum valve lift is registered. The smaller the integrated injection amount Q / integrated injection amount prescribed value Qm, the lower the temperature of the intake valve 21, so the advance amount from the intake valve maximum lift timing is increased. This advance amount map is stored in the memory of the ECU 51. The ECU 51 calculates the advance amount from the intake valve maximum valve lift of the advance amount map corresponding to the calculated integrated injection amount Q / integrated injection amount specified value Qm.

ステップＳ１３では、ＥＣＵ５１は、遅角限界噴射時期Ｔ１を算出する。エンジン始動からの積算噴射量Ｑ≦算出した積算噴射量規定値Ｑｍである場合には、遅角限界噴射時期Ｔ１＝ステップＳ１２で算出した吸気バルブ最大バルブリフトタイミングからの進角量とする。エンジン始動からの積算噴射量Ｑ≦算出した積算噴射量規定値Ｑｍでない場合には、遅角限界噴射時期Ｔ１＝初期値とする。この場合の遅角限界噴射時期Ｔ１の初期値＜遅角限界噴射時期Ｔ２とする。 In step S13, the ECU 51 calculates the retard limit injection timing T1. If the integrated injection amount Q from engine startup is equal to the calculated integrated injection amount prescribed value Qm, the retard limit injection timing T1 = the advance amount from the intake valve maximum valve lift timing calculated in step S12. When the integrated injection amount Q from engine start is not equal to the calculated integrated injection amount prescribed value Qm, the retard limit injection timing T1 is set to the initial value. In this case, the initial value of the retard limit injection timing T1 <the retard limit injection timing T2.

つぎに、ＥＣＵ５１は、遅角限界噴射時期Ｔ２マップを参照して、遅角限界噴射時期Ｔ２を算出する（ステップＳ１４）。図１１は、遅角限界噴射時期Ｔ２マップの一例を示す図である。遅角限界噴射時期Ｔ２マップは、図１１に示すように、油温を変数として、遅角限界噴射時期Ｔ２が登録されている。ＥＣＵ５１は、現在の油温に対応する遅角限界噴射時期Ｔ２マップの遅角限界噴射時期Ｔ２を算出する。 Next, the ECU 51 calculates the retard limit injection timing T2 with reference to the retard limit injection timing T2 map (step S14). FIG. 11 is a diagram showing an example of the retard limit injection timing T2 map. As shown in FIG. 11, the retard limit injection timing T2 is registered in the retard limit injection timing T2 map with the oil temperature as a variable. The ECU 51 calculates the retard limit injection timing T2 of the retard limit injection timing T2 map corresponding to the current oil temperature.

ＥＣＵ５１は、進角限界噴射時期Ｔ３マップを参照して、進角限界噴射時期Ｔ３を算出する（ステップＳ１５）。図１２は、進角限界噴射時期Ｔ３マップの一例を示す図である。進角限界噴射時期Ｔ３マップは、図１２に示すように、水温と水温−油温（水温と油温の差分）とを変数として、実験またはシミュレーションで算出した好適な進角限界噴射時期Ｔ３が段階的に登録されている。水温が低いほど、また、水温−油温が大きいほど遅角させる。進角限界噴射時期Ｔ３マップはＥＣＵ５１のメモリに記憶されている。ＥＣＵ５１は、現在の水温および水温−油温に対応する進角限界噴射時期Ｔ３マップの進角限界噴射時期Ｔ３を算出する。 The ECU 51 calculates the advance angle limit injection time T3 with reference to the advance angle limit injection time T3 map (step S15). FIG. 12 is a diagram showing an example of the advance limit injection timing T3 map. As shown in FIG. 12, the advance angle limit injection timing T3 map shows a suitable advance angle limit injection timing T3 calculated by experiment or simulation using the water temperature and water temperature-oil temperature (difference between water temperature and oil temperature) as variables. It is registered in stages. The lower the water temperature and the higher the water temperature-oil temperature, the more retarded. The advance limit injection timing T3 map is stored in the memory of the ECU 51. The ECU 51 calculates the advance angle limit injection timing T3 of the advance angle limit injection timing T3 map corresponding to the current water temperature and water temperature-oil temperature.

つぎに、ＥＣＵ５１は、遅角限界噴射時期Ｔ１＜遅角限界噴射時期Ｔ２であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ＥＣＵ５１は、遅角限界噴射時期Ｔ１＜遅角限界噴射時期Ｔ２である場合には（ステップＳ１６の「Ｙｅｓ」）、進角限界噴射時期Ｔ３＜噴射時期＜遅角限界噴射時期Ｔ２の範囲で燃料噴射を行う（ステップＳ１７）。他方、ＥＣＵ５１は、遅角限界噴射時期Ｔ１＜遅角限界噴射時期Ｔ２でない場合には（ステップＳ１６の「Ｎｏ」）、進角限界噴射時期Ｔ３＜噴射時期＜遅角限界噴射時期Ｔ１の範囲で燃料噴射を行う（ステップＳ１８）。 Next, the ECU 51 determines whether or not the retard limit injection timing T1 <the retard limit injection timing T2 (step S16). When the retard angle limit injection timing T1 <the retard angle limit injection timing T2 is satisfied (“Yes” in step S16), the ECU 51 sets the fuel within the range of the advance angle limit injection timing T3 <the injection timing <the retard angle limit injection timing T2. Injection is performed (step S17). On the other hand, if the retard limit injection timing T1 <the retard limit injection timing T2 is not satisfied (“No” in step S16), the ECU 51 is in the range of the advance limit injection timing T3 <injection timing <the retard limit injection timing T1. Fuel injection is performed (step S18).

図１３〜図１５は、本実施例による燃料噴射時期を説明するための図であり、図１３は、図２の領域ＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図、図１４は、図２の領域ＩＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図、図１５は図２の領域ＩＩでの同一水温でのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図であり、矢印は本実施例による燃料噴射時期を示している。図１３〜図１５に示すように、ＰＭ粒子数が最も少ない領域で燃料を噴射することができ、いたずらに噴射時期を遅角することによるオイル希釈の悪化や吸気バルブ２１との干渉によるＰＭ粒子数の増加を抑制することができる。 13 to 15 are diagrams for explaining the fuel injection timing according to the present embodiment. FIG. 13 is a diagram showing the PM particle number injection timing sensitivity in the region I of FIG. 2, and FIG. FIG. 15 is a diagram showing the PM particle number injection timing sensitivity at the same water temperature in region II of FIG. 2, and the arrow indicates the fuel injection timing according to the present embodiment. Is shown. As shown in FIG. 13 to FIG. 15, fuel can be injected in the region where the number of PM particles is the smallest, and PM particles caused by deterioration of oil dilution due to unnecessarily retarding the injection timing and interference with the intake valve 21. The increase in the number can be suppressed.

以上説明したように、本実施例によれば、ＥＣＵ５１は、水温が閾値以下の場合に、冷間ＰＭ粒子数抑制制御を実行して燃料噴射時期を制限し、かかる冷間ＰＭ粒子数抑制制御では、水温、および水温と油温との差分に基づいて、その進角限界噴射時期Ｔ１を決定すると共に、始動時の水温に基づいてその遅角限界噴射時期Ｔ１（第１の遅角限界噴射時期）を算出し、また、油温に基づいてその遅角限界噴射時期Ｔ２（第２の遅角限界噴射時期）を算出し、いずれか遅い時期を遅角限界噴射時期に決定しているので、冷間時にＰＭ粒子数およびオイル希釈を効果的に低減することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, when the water temperature is equal to or lower than the threshold value, the ECU 51 executes the cold PM particle number suppression control to limit the fuel injection timing, and the cold PM particle number suppression control. Then, the advance limit injection timing T1 is determined based on the water temperature and the difference between the water temperature and the oil temperature, and the retard limit injection timing T1 (first delay limit injection) is determined based on the water temperature at the start. (Time)) and the retard limit injection timing T2 (second retard limit injection timing) is calculated based on the oil temperature, and the later one is determined as the retard limit injection timing. It is possible to effectively reduce the number of PM particles and oil dilution when cold.

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。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention is suitable for use in various in-cylinder direct injection internal combustion engines that inject fuel directly into a combustion chamber.

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。It is a schematic block diagram showing the engine which concerns on the Example of this invention. エンジン始動後の各部温度（吸気バルブ温度、油温、水温）の挙動Ａ（水温と油温との差が大きい場合）を示す図である。It is a figure which shows the behavior A (when the difference of water temperature and oil temperature is large) of each part temperature (intake valve temperature, oil temperature, water temperature) after engine starting. 図２の領域ＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。It is a figure which shows the PM particle number injection timing sensitivity in the area | region I of FIG. 図２の領域ＩＩでのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。It is a figure which shows the PM particle number injection timing sensitivity in the area | region II of FIG. エンジン始動後の各部温度（吸気バルブ温度、油温、水温）の挙動Ｂ（水温と油温との差が小さい場合）を示す図である。It is a figure which shows the behavior B (when the difference of water temperature and oil temperature is small) of each part temperature (intake valve temperature, oil temperature, water temperature) after engine starting. 領域ＩＩでの同一水温でのＰＭ粒子数噴射時期感度を示す図である。It is a figure which shows the PM particle number injection timing sensitivity in the same water temperature in the area | region II. ＥＣＵ５１によるエンジン１０の冷間時の制御を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for illustrating control by ECU 51 when the engine 10 is cold. 図７の冷間ＰＭ粒子数抑制制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating cold PM particle number suppression control of FIG. 始動時水温・積算噴射量規定値Ｑｍマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the water temperature at the time of starting, and integrated injection amount regulation value Qm map. 進角量マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an advance amount map. 遅角限界噴射時期Ｔ２マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the retard limit injection timing T2 map. 進角限界噴射時期Ｔ３マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an advance angle limit injection time T3 map. 本実施例による燃料噴射時期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fuel-injection time by a present Example. 本実施例による燃料噴射時期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fuel-injection time by a present Example. 本実施例による燃料噴射時期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fuel-injection time by a present Example.

Explanation of symbols

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
２１吸気バルブ
２２排気バルブ
４１インジェクタ
５１ＥＣＵ（制御手段）
５８水温センサ（水温検出手段）
６２油温センサ（油温検出手段） 10 Engine (Internal combustion engine)
13 Cylinder bore 14 Piston 18 Combustion chamber 21 Intake valve 22 Exhaust valve 41 Injector 51 ECU (control means)
58 Water temperature sensor (Water temperature detection means)
62 Oil temperature sensor (oil temperature detection means)

Claims

In an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder by a fuel injection device,
Water temperature detecting means for detecting engine water temperature;
Oil temperature detection means for detecting the oil temperature of the engine oil;
When the detected engine water temperature is less than or equal to a threshold value, the fuel injection timing of the fuel injection device is limited, and the detected engine water temperature and the difference between the detected engine water temperature and the detected oil temperature Based on the control means for determining the advance limit injection timing of the fuel injection device,
An internal combustion engine comprising:

The control means delays the advance limit injection timing as the detected engine water temperature is low and the difference between the detected engine water temperature and the detected oil temperature is large. The internal combustion engine according to claim 1.

The control means calculates a first retard limit injection timing of the fuel injection device based on an engine water temperature when the internal combustion engine is started, and a second delay time of the fuel injection device based on the detected oil temperature. 3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the retard limit injection timing is calculated, and the later one is determined as the retard limit injection timing of the fuel injection device. 4.