JP2012251510A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁とを備えたエンジンにおいてＰＭ排出量（排出ガス中に含まれるＰＭ量）を効果的に低減できるようにする。
【解決手段】空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中に、ＰＭセンサ３０で検出したＰＭ排出量が上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定したときに、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させるＰＭ排出量低減制御を実行する。これにより、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量（筒内に噴射される燃料量）を減量して、ピストン２９上面等に付着する燃料量を減少させて、ＰＭ排出量を低減する共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量の減量分を、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射量の増量分で補って、エンジン１１の出力性能を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。

例えば、特許文献１（特許第４３３７７１０号公報）に記載されているように、筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁とを備えた内燃機関において、筒内噴射用の燃料噴射弁の先端温度を推定し、筒内噴射用の燃料噴射弁の先端温度が所定温度以上に上昇してから筒内噴射用の燃料噴射弁の燃料噴射を開始することで、筒内噴射用の燃料噴射弁の先端へのデポジット堆積を抑制するようにしたものがある。

特許第４３３７７１０号公報

ところで、筒内噴射用の燃料噴射弁を備えた内燃機関では、筒内に噴射した燃料のうちピストン上面等に付着する量が多いと、煤（カーボンスーツ）や可溶有機成分（ＳＯＦ）等を含む粒子状物質（いわゆるＰＭ）が生成され易くなり、更に、空燃比をリーンに制御するリーン燃焼運転中は、燃焼温度の低下に伴う排出ガス温度の低下によってＰＭの再燃焼が抑制されるため、排出ガス中に含まれるＰＭ量が増加してＰＭ排出量が増加するという問題がある。しかし、上記特許文献１の技術は、筒内噴射用の燃料噴射弁の先端へのデポジット堆積を抑制する技術であり、内燃機関のＰＭ排出量を十分に低減することができない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、筒内噴射用の燃料噴射弁を備えた内燃機関においてＰＭ排出量を効果的に低減することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用の燃料噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の排出ガス中に含まれる粒子状物質の量又は煤の量（以下これらを「ＰＭ排出量」と総称する）を判定するＰＭ排出量判定手段と、ＰＭ排出量が所定の上限値を越えたと判定したときに筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合、筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つをＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行するＰＭ排出量低減制御手段とを備えた構成としたものである。

この構成では、ＰＭ排出量判定手段によりＰＭ排出量（排出ガス中に含まれる粒子状物質の量又は煤の量）を判定し、ＰＭ排出量が所定の上限値を越えたと判定したときに筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合、筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つをＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行することで、ピストン上面等に付着する燃料量を減少させることができ、ＰＭ排出量を効果的に低減することができる。

この場合、請求項２のように、ＰＭ排出量低減制御手段は、空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中にＰＭ排出量が上限値を越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値を越えたと判定したときにＰＭ排出量低減制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、ＰＭ排出量が増加し易いリーン燃焼運転中にＰＭ排出量低減制御を実行して、リーン燃焼運転中のＰＭ排出量を低減することができる。

また、請求項３のように、ＰＭ排出量判定手段として、ＰＭ排出量を検出するセンサを用いるようにしても良い。このようにすれば、ＰＭセンサ（ＰＭ排出量を検出するセンサ）でＰＭ排出量を直接検出することができる。

或は、請求項４のように、内燃機関の排出ガス温度を検出する排出ガス温度センサと空燃比を検出する空燃比センサのうちの少なくとも一方を備え、ＰＭ排出量判定手段は、排出ガス温度センサで検出した排出ガス温度と空燃比センサで検出した空燃比のうちの少なくとも一方に基づいてＰＭ排出量を判定するようにしても良い。ＰＭ排出量は、排出ガス温度や空燃比と相関関係があるため、排出ガス温度や空燃比を用いれば、ＰＭ排出量を判定することができる。この場合、排出ガス温度センサや空燃比センサと比べて高価なＰＭセンサ（ＰＭ排出量を検出するセンサ）を設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

また、請求項５のように、ＰＭ排出量低減制御手段は、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を増加させるようにすると良い。このようにすれば、筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射量（筒内に噴射される燃料量）を減量して、ピストン上面等に付着する燃料量を減少させることができ、ＰＭ排出量を低減することができると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射量の減量分を、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射量の増量分で補って、両者の合計噴射量を一定に維持することができ、内燃機関の出力性能を確保することができる。

更に、請求項６のように、ＰＭ排出量低減制御手段は、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁の吸気行程の噴射時期を遅角させるようにしても良い。このようにすれば、吸気行程でピストンがある程度下降してから筒内に燃料を噴射して、ピストン上面等に付着する燃料量を減少させることができ、ＰＭ排出量を低減することができる。

更に、請求項７のように、ＰＭ排出量低減制御手段は、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射圧力を低下させるようにしても良い。このようにすれば、筒内に噴射される燃料の貫徹力を低下させて、ピストン上面等に付着する燃料量を減少させることができ、ＰＭ排出量を低減することができる。

また、請求項８のように、ＰＭ排出量低減制御手段は、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁の燃料噴射を停止して吸気ポート噴射用の燃料噴射弁のみで燃料を噴射するようにしても良い。つまり、筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を０％にして、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を１００％にする。このようにしても、ＰＭ排出量を低減しながら、内燃機関の出力性能を確保することができる。

本発明は、筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の両方を備えた内燃機関に限定されず、請求項９のように、内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の排出ガス中に含まれる粒子状物質の量又は煤の量（以下これらを「ＰＭ排出量」と総称する）を判定するＰＭ排出量判定手段と、空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中にＰＭ排出量が所定の上限値を越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値を越えたと判定したときに筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つをＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行するＰＭ排出量低減制御手段とを備えた構成としても良い。このようにしても、ＰＭ排出量が増加し易いリーン燃焼運転中にＰＭ排出量低減制御を実行して、リーン燃焼運転中のＰＭ排出量を低減することができる。

また、請求項１０のように、ＰＭ排出量低減制御を実行するか否かを判定する際に用いる上限値は、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量を基準値として該基準値の２倍の値に設定するようにしても良い。このようにすれば、ＰＭ排出量が基準値（ストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量）の２倍を越えたと判定されたときに、ＰＭ排出量低減制御を実行して、ＰＭ排出量を低減することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。である。 図２は実施例１のＰＭ排出量低減制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図３はリーン燃焼領域判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４はリーン燃焼領域を説明する図である。 図５は実施例２のＰＭ排出量低減制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例３のエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図７は実施例３のＰＭ排出量低減制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図８は排出ガス温度の閾値βを説明する図である。 図９は空燃比の閾値γを説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。

内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、モータ（図示せず）によって開度調節されるスロットルバルブ１３が設けられている。尚、スロットルバルブ１３の上流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示せず）を設けるようにしても良い。スロットルバルブ１３の下流側には、サージタンク１４が設けられ、このサージタンク１４又はサージタンク１４の下流側に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１５が設けられている。また、サージタンク１４には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられている。

エンジン１１には、吸気ポート１７に燃料を噴射する吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８が各気筒毎に取り付けられていると共に、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁１９が各気筒毎に取り付けられている。また、各気筒の吸気ポート１７には、それぞれ筒内の気流強度（スワール流やタンブル流の強度）を制御する気流制御弁２０が設けられている。更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２３が設けられ、この空燃比センサ２３の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒（図示せず）が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２４が取り付けられている。また、エンジン１１のクランク軸２５の外周側には、クランク軸２５が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられ、このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ２７によってアクセル操作量（アクセルペダルの踏込量）が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。その際、ＥＣＵ２８は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じて、各燃料噴射弁１８，１９の要求噴射量Ｑp(0)，Ｑd(0)や噴射時期ＳＯＩp(0)，ＳＯＩd(0)等を設定する。

ところで、筒内噴射用の燃料噴射弁１９を備えたエンジン１１では、筒内に噴射した燃料のうちピストン２９上面等に付着する量が多いと、煤（カーボンスーツ）や可溶有機成分（ＳＯＦ）等を含む粒子状物質（いわゆるＰＭ）が生成され易くなり、更に、空燃比をリーンに制御するリーン燃焼運転中は、燃焼温度の低下に伴う排出ガス温度の低下によってＰＭの再燃焼が抑制されるため、排出ガス中に含まれるＰＭ量が増加してＰＭ排出量が増加するという問題がある。

この対策として、本実施例１では、エンジン１１の排気管２２（例えば空燃比センサ２３の下流側）に、ＰＭ排出量（排出ガス中に含まれるＰＭ量）を検出するＰＭセンサ３０（ＰＭ排出量判定手段）が設けられ、ＥＣＵ２８により後述する図２及び図３の各ルーチンを実行することで、空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中に、ＰＭセンサ３０で検出したＰＭ排出量が所定の上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定したときに、筒内噴射用の燃料噴射弁１９と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合をＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行する。

具体的には、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる。これにより、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量（筒内に噴射される燃料量）を減量して、ピストン２９上面等に付着する燃料量を減少させてＰＭ排出量を低減する共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量の減量分を、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射量の増量分で補って、両者の合計噴射量を一定に維持してエンジン１１の出力性能を確保する。

以下、本実施例１でＥＣＵ２８が実行する図２及び図３の各ルーチンの処理内容を説明する。

［ＰＭ排出量低減制御］
図２に示すＰＭ排出量低減制御ルーチンは、ＥＣＵ２８の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうＰＭ排出量低減制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、後述する図３のリーン燃焼領域判定ルーチンを実行することで、エンジン運転状態に応じてリーン燃焼運転フラグをＯＮ（オン）にセットするか又はＯＦＦ（オフ）にリセットする。

この後、ステップ１０２に進み、リーン燃焼運転フラグがＯＮであるか否かによって、リーン燃焼運転中であるか否かを判定し、リーン燃焼運転フラグがＯＦＦである（リーン燃焼運転中ではない）と判定された場合には、ＰＭ排出量低減制御を実行する必要がないと判断して、ステップ１０３以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０２で、リーン燃焼運転フラグがＯＮである（リーン燃焼運転中である）と判定された場合には、ステップ１０３に進み、エンジン運転状態に応じて設定された筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd(0)と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp(0)を読み込む。

この後、ステップ１０４に進み、ＰＭセンサ３０で検出したＰＭ排出量が所定の上限値αを越えたか否かを判定する。ここで、ＰＭ排出量の上限値αは、例えば、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量を基準値として該基準値の２倍の値に設定されている。尚、ＰＭ排出量の上限値αは、基準値（ストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量）の２倍の値に限定されず、適宜変更しても良い。

このステップ１０４で、ＰＭ排出量が上限値α以下であると判定された場合には、ＰＭ排出量低減制御を実行する必要がないと判断して、ステップ１０５以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０４で、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定された場合には、ＰＭ排出量低減制御を次のようにして実行する。まず、ステップ１０５に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる。この際、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量の減量分を、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射量の増量分で補って、補正後の各燃料噴射弁１８，１９の要求噴射量の合計値（Ｑp ＋Ｑd ）を、エンジン運転状態に応じた各燃料噴射弁１８，１９の要求噴射量の合計値（Ｑp(0)＋Ｑd(0)）と等しくなるようにする。

例えば、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd は、エンジン運転状態に応じた要求噴射量Ｑd(0)に対して要求噴射量Ｑd(0)の１／２だけ減量した値に設定する。一方、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp は、エンジン運転状態に応じた要求噴射量Ｑp(0)に対して筒内噴射用の燃料噴射弁１９の減量分（Ｑd(0)／２）だけ増量した値に設定する。
Ｑd ＝Ｑd(0)−Ｑd(0)／２
Ｑp ＝Ｑp(0)＋Ｑd(0)／２

この後、ステップ１０６に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd に基づいて筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射時間ＴＡＵd を算出すると共に、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp に基づいて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射時間ＴＡＵp を算出し、これらの噴射条件に基づいて各燃料噴射弁１８，１９の燃料噴射を制御する。

［リーン燃焼領域判定］
図３に示すリーン燃焼領域判定ルーチンは、前記図２のＰＭ排出量低減制御ルーチンのステップ１０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、冷却水温センサ２４で検出した冷却水温が所定の暖機判定温度（例えば６０℃）以上であるか否かによって、暖機完了後であるか否かを判定する。

このステップ２０１で、冷却水温が暖機判定温度よりも低い（暖機完了前である）と判定された場合には、ステップ２０５に進み、リーン燃焼運転フラグをＯＦＦにする。この場合、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼運転又は空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御するリッチ燃焼運転が行われる。

一方、上記ステップ２０１で、冷却水温が暖機判定温度以上である（暖機完了後である）と判定された場合には、ステップ２０２に進み、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度ＮＥと負荷率ＫＬ）を読み込んだ後、ステップ２０３に進み、現在のエンジン運転状態が所定のリーン燃焼領域内であるか否かを判定する。具体的には、図４に示すように、エンジン回転速度ＮＥが所定のリーン燃焼範囲内（Ａ≦ＮＥ≦Ｂ）で且つ負荷率ＫＬが所定のリーン燃焼範囲内（Ｃ≦ＫＬ≦Ｄ）であるか否かによって、リーン燃焼領域内であるか否かを判定する。

このステップ２０３で、現在のエンジン運転状態がリーン燃焼領域内ではない（ストイキ燃焼領域内である）と判定された場合には、ステップ２０５に進み、リーン燃焼運転フラグをＯＦＦにする。この場合、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼運転が行われる。

一方、上記ステップ２０３で、現在のエンジン運転状態がリーン燃焼領域内であると判定された場合には、ステップ２０４に進み、リーン燃焼運転フラグをＯＮにする。この場合、空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転が行われる。

以上説明した本実施例１では、リーン燃焼運転中に、ＰＭセンサ３０で検出したＰＭ排出量が上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定したときに、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させるＰＭ排出量低減制御を実行するようにしたので、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量（筒内に噴射される燃料量）を減量して、ピストン２９上面等に付着する燃料量を減少させることができ、ＰＭ排出量を効果的に低減することができると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射量の減量分を、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射量の増量分で補って、両者の合計噴射量を一定に維持することができ、エンジン１１の出力性能を確保することができる。

尚、上記実施例１では、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の両方で燃料を噴射するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の燃料噴射を停止して吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８のみで燃料を噴射するようにしても良い。つまり、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を０％にして、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を１００％にする。このようにしても、ＰＭ排出量を低減しながら、エンジン１１の出力性能を確保することができる。

次に、図５を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ２８により後述する図５のＰＭ排出量低減制御ルーチンを実行することで、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させるようにしている。

本実施例２で実行する図５のルーチンは、前記実施例１で説明した図２のルーチンのステップ１０３の後にステップ１０３ａの処理を追加すると共に、ステップ１０５の後にステップ１０５ａの処理を追加したものであり、それ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

図５のＰＭ排出量低減制御ルーチンでは、まず、ステップ１０１で、前述した図３のリーン燃焼領域判定ルーチンを実行して、リーン燃焼運転フラグをＯＮにセットするか又はＯＦＦにリセットした後、ステップ１０２に進み、リーン燃焼運転フラグがＯＮであるか否かを判定し、リーン燃焼運転フラグがＯＮである（リーン燃焼運転中である）と判定された場合には、ステップ１０３に進み、エンジン運転状態に応じて設定された筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd(0)と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp(0)を読み込んだ後、ステップ１０３ａに進み、エンジン運転状態に応じて設定された筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射時期ＳＯＩd(0)を読み込む。

この後、ステップ１０４に進み、ＰＭセンサ３０で検出したＰＭ排出量が上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定された場合には、ＰＭ排出量低減制御を次のようにして実行する。まず、ステップ１０５に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる。

この後、ステップ１０５ａに進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させる。この場合、例えば、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射時期ＳＯＩd は、エンジン運転状態に応じた噴射時期ＳＯＩd(0)から所定値（例えば１０℃Ａ）だけ遅角した値に設定する。
ＳＯＩd ＝ＳＯＩd(0)−１０

この後、ステップ１０６に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd に基づいて筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射時間ＴＡＵd を算出すると共に、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp に基づいて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射時間ＴＡＵp を算出し、これらの噴射条件に基づいて各燃料噴射弁１８，１９の燃料噴射を制御する。

以上説明した本実施例２では、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させるようにしたので、吸気行程でピストン２９がある程度下降してから筒内に燃料を噴射して、ピストン２９上面等に付着する燃料量を更に減少させることができ、ＰＭ排出量を更に低減することができる。

尚、上記実施例２では、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させるようにしたが、これに限定されず、例えば、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させると共に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射圧力を低下させるようにしても良い。このようにすれば、筒内に噴射される燃料の貫徹力を低下させて、ピストン２９上面等に付着する燃料量を更に減少させることができ、ＰＭ排出量を更に低減することができる。

或は、ＰＭ排出量低減制御の際に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射圧力を低下させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射回数を変更する制御のうちの１つのみ又は２つ以上を実行するようにしても良い。

次に、図６乃至図９を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、図６に示すように、エンジン１１の排気管２２（例えば空燃比センサ２３の下流側）に、排出ガス温度を検出する排出ガス温度センサ３１が設けられ、ＰＭセンサ３０が省略されている。その他のシステム構成は、前記図１と同じである。

そして、ＥＣＵ２８により後述する図７のＰＭ排出量低減制御ルーチンを実行することで、排出ガス温度センサ３１で検出した排出ガス温度と空燃比センサ２３で検出した空燃比とに基づいてＰＭ排出量が上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定したときに、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させるＰＭ排出量低減制御を実行するようにしている。

本実施例３で実行する図７のルーチンは、前記実施例１で説明した図２のルーチンのステップ１０４の処理をステップ１０４ａ，１０４ｂの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

図７のＰＭ排出量低減制御ルーチンでは、まず、ステップ１０１で、前述した図３のリーン燃焼領域判定ルーチンを実行して、リーン燃焼運転フラグをＯＮにセットするか又はＯＦＦにリセットした後、ステップ１０２に進み、リーン燃焼運転フラグがＯＮであるか否かを判定し、リーン燃焼運転フラグがＯＮである（リーン燃焼運転中である）と判定された場合には、ステップ１０３に進み、エンジン運転状態に応じて設定された筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd(0)と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp(0)を読み込む。

この後、ステップ１０４ａに進み、排出ガス温度センサ３１で検出した排出ガス温度が所定の閾値βよりも低いか否かを判定する。図８に示すように、排出ガス温度が低くなるほどＰＭ排出量が増加する傾向があり、排出ガス温度の閾値βは、ＰＭ排出量の上限値αに相当する排出ガス温度に設定されている。ＰＭ排出量の上限値αは、例えば、基準値（ストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量）の２倍の値に設定されている。ＰＭ排出量が基準値の２倍以上となる領域で、排出ガス温度の変化に対するＰＭ排出量の増加割合が高くなるため、排出ガス温度の閾値βをＰＭ排出量の基準値の２倍相当に設定して、排出ガス温度が閾値βよりも低いか否かを判定することで、ＰＭ排出量が基準値の２倍（上限値α）を越えたか否かを精度良く判定することができる。尚、排出ガス温度の閾値βは、ＰＭ排出量の基準値の２倍相当に限定されず、適宜変更しても良い。

このステップ１０４ａで、排出ガス温度が閾値βよりも低いと判定された場合には、ステップ１０４ｂに進み、空燃比センサ２３で検出した空燃比が所定の閾値γよりもリーンか否かを判定する。図９に示すように、空燃比がリーンになるほどＰＭ排出量が増加する傾向があり、空燃比の閾値γは、ＰＭ排出量の上限値αに相当する空燃比に設定されている。ＰＭ排出量の上限値αは、例えば、基準値（ストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量）の２倍の値に設定されている。ＰＭ排出量が基準値の２倍以上となる領域で、空燃比の変化に対するＰＭ排出量の増加割合が高くなるため、空燃比の閾値γをＰＭ排出量の基準値の２倍相当に設定して、空燃比が閾値γよりもリーンか否かを判定することで、ＰＭ排出量が基準値の２倍（上限値α）を越えたか否かを精度良く判定することができる。尚、空燃比の閾値γは、ＰＭ排出量の基準値の２倍相当に限定されず、適宜変更しても良い。

これらのステップ１０４ａ，１０４ｂの処理が特許請求の範囲でいうＰＭ排出量判定手段としての役割を果たす。

上記ステップ１０４ａで排出ガス温度が閾値β以上と判定された場合、又は、上記ステップ１０４ｂで空燃比が閾値γよりもリッチと判定された場合には、ＰＭ排出量低減制御を実行する必要がないと判断して、ステップ１０５以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０４ａで排出ガス温度が閾値βよりも低いと判定され、且つ、上記ステップ１０４ｂで空燃比が閾値γよりもリーンと判定された場合には、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判断して、ＰＭ排出量低減制御を次のようにして実行する。まず、ステップ１０５に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる。この後、ステップ１０６に進み、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の要求噴射量Ｑd に基づいて筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射時間ＴＡＵd を算出すると共に、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の要求噴射量Ｑp に基づいて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射時間ＴＡＵp を算出し、これらの噴射条件に基づいて各燃料噴射弁１８，１９の燃料噴射を制御する。

以上説明した本実施例３では、排出ガス温度センサ３１で検出した排出ガス温度と空燃比センサ２３で検出した空燃比とに基づいてＰＭ排出量が上限値αを越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値αを越えたと判定したときに、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させるＰＭ排出量低減制御を実行するようにしたので、上記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。しかも、排出ガス温度センサ３１や空燃比センサ２３と比べて高価なＰＭセンサ３０を設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

尚、上記実施例３では、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の両方で燃料を噴射するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＰＭ排出量低減制御の際に筒内噴射用の燃料噴射弁１９の燃料噴射を停止して吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８のみで燃料を噴射するようにしても良い。

或は、ＰＭ排出量低減制御の際に、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射割合を減少させて吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８の噴射割合を増加させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の吸気行程の噴射時期を遅角させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射圧力を低下させる制御と、筒内噴射用の燃料噴射弁１９の噴射回数を変更する制御のうちの１つのみ又は２つ以上を実行するようにしても良い。

また、上記実施例１〜３では、筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたエンジンに本発明を適用したが、これに限定されず、筒内噴射用の燃料噴射弁のみを備えたエンジンに本発明を適用して、リーン燃焼運転中にＰＭ排出量が所定の上限値を越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値を越えたと判定したときに筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つをＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行するようにしても良く、このようにしても、ＰＭ排出量が増加し易いリーン燃焼運転中にＰＭ排出量低減制御を実行して、リーン燃焼運転中のＰＭ排出量を低減することができる。

また、上記実施例１〜３では、リーン燃焼運転中にＰＭ排出量が所定の上限値を越えたか否かを判定するようにしたが、これに限定されず、本発明は、リーン燃焼運転中であるか否かに拘らず、ＰＭ排出量が所定の上限値を越えたか否かを判定し、ＰＭ排出量が上限値を越えたと判定したときにＰＭ排出量低減制御を実行するようにしても良い。

また、上記実施例１〜３では、ＰＭ排出量（排出ガス中に含まれるＰＭ量）が所定の上限値を越えたか否かを判定するようにしたが、これに限定されず、本発明は、煤排出量（排出ガス中に含まれる煤の量）が所定の上限値を越えたか否かを判定し、煤排出量が上限値を越えたと判定したときにＰＭ排出量低減制御を実行するようにしても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…スロットルバルブ、１８…吸気ポート噴射用の燃料噴射弁、１９…筒内噴射用の燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２３…空燃比センサ、２４…冷却水温センサ、２６…クランク角センサ、２８…ＥＣＵ（ＰＭ排出量低減制御手段）、３０…ＰＭセンサ（ＰＭ排出量判定手段）、３１…排出ガス温度センサ

Claims (10)

1. 内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用の燃料噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の排出ガス中に含まれる粒子状物質の量又は煤の量（以下これらを「ＰＭ排出量」と総称する）を判定するＰＭ排出量判定手段と、
   前記ＰＭ排出量が所定の上限値を越えたと判定したときに前記筒内噴射用の燃料噴射弁と前記吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合、前記筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つを前記ＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行するＰＭ排出量低減制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ＰＭ排出量低減制御手段は、空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中に前記ＰＭ排出量が前記上限値を越えたか否かを判定し、前記ＰＭ排出量が前記上限値を越えたと判定したときに前記ＰＭ排出量低減制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ＰＭ排出量判定手段は、前記ＰＭ排出量を検出するセンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関の排出ガス温度を検出する排出ガス温度センサと空燃比を検出する空燃比センサのうちの少なくとも一方を備え、
   前記ＰＭ排出量判定手段は、前記排出ガス温度センサで検出した排出ガス温度と前記空燃比センサで検出した空燃比のうちの少なくとも一方に基づいて前記ＰＭ排出量を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記ＰＭ排出量低減制御手段は、前記ＰＭ排出量低減制御の際に前記筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を減少させて前記吸気ポート噴射用の燃料噴射弁の噴射割合を増加させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記ＰＭ排出量低減制御手段は、前記ＰＭ排出量低減制御の際に前記筒内噴射用の燃料噴射弁の吸気行程の噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記ＰＭ排出量低減制御手段は、前記ＰＭ排出量低減制御の際に前記筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射圧力を低下させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記ＰＭ排出量低減制御手段は、前記ＰＭ排出量低減制御の際に前記筒内噴射用の燃料噴射弁の燃料噴射を停止して前記吸気ポート噴射用の燃料噴射弁のみで燃料を噴射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の排出ガス中に含まれる粒子状物質の量又は煤の量（以下これらを「ＰＭ排出量」と総称する）を判定するＰＭ排出量判定手段と、
   空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン燃焼運転中に前記ＰＭ排出量が所定の上限値を越えたか否かを判定し、前記ＰＭ排出量が前記上限値を越えたと判定したときに前記筒内噴射用の燃料噴射弁の噴射時期、噴射圧力、噴射回数のうちの少なくとも１つを前記ＰＭ排出量の低減方向に変更するＰＭ排出量低減制御を実行するＰＭ排出量低減制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 前記上限値は、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼運転中の標準的なＰＭ排出量を基準値として該基準値の２倍の値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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