JP2024031554A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給領域であり且つスカベンジ領域であるときのエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】過給領域であり且つスカベンジ領域であるときには、ポート噴射弁から燃料噴射した燃料が霧化するのに必要な時間を霧化必要時間としたときに、排気バルブを閉弁したタイミングをポート噴射弁から燃料噴射を開始する開始タイミングとし、点火時期から霧化必要時間だけ前のタイミングを最終停止タイミングとし、開始タイミングから最終停止タイミングまでの時間に基づいてポート噴射弁から燃料噴射するポート燃料噴射量を計算し、全燃料噴射量よりポート燃料噴射量が大きいときには、全燃料噴射量からポート燃料噴射量を減じて得られる燃料噴射量を筒内噴射弁から燃料噴射する筒内燃料噴射量として計算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、エンジンをスカベンジ領域内で運転するときには、エンジンの排気弁が閉弁した後に、ポート噴射弁から燃料を噴射するようにエンジンを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、上述した制御により、ポート噴射弁から噴射された燃料と空気との混合気が吸気通路から排気通路に吹き抜けるのを抑制している。

特開２０２２－０１５８１２号公報

過給機を有するエンジンを備えるエンジン装置では、過給領域では排気中の粒子状物質の低減を図るためにポート噴射弁からの燃料噴射を行なうことが良好である。過給領域であり且つスカベンジ領域では、上述のエンジン装置のように、ポート噴射弁から燃料噴射することが良好であるが、ポート噴射弁から噴射した燃料が十分に霧化する前に点火されると、噴射された燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなり、排気中の粒子状物質が増加してしまう。

本発明のエンジン装置は、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときのエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
過給機と可変バルブタイミング機構とポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するエンジンと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときには、前記ポート噴射弁から燃料噴射した燃料が霧化するのに必要な時間を霧化必要時間としたときに、排気バルブを閉弁したタイミングを前記ポート噴射弁から燃料噴射を開始する開始タイミングとし、点火時期から前記霧化必要時間だけ前のタイミングを最終停止タイミングとし、前記開始タイミングから前記最終停止タイミングまでの時間に基づいて前記ポート噴射弁から燃料噴射するポート燃料噴射量を計算し、全燃料噴射量より前記ポート燃料噴射量が大きいときには、前記全燃料噴射量から前記ポート燃料噴射量を減じて得られる燃料噴射量を前記筒内噴射弁から燃料噴射する筒内燃料噴射量として計算する、
ことを特徴とする。

本発明のエンジン装置では、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときには、排気バルブを閉弁したタイミングをポート噴射弁から燃料噴射を開始する開始タイミングとし、点火時期から霧化必要時間だけ前のタイミングを最終停止タイミングとする。開始タイミングから最終停止タイミングまでの時間に基づいてポート噴射弁から燃料噴射するポート燃料噴射量を計算し、全燃料噴射量よりポート燃料噴射量が大きいときには、全燃料噴射量からポート燃料噴射量を減じて得られる燃料噴射量を筒内噴射弁から燃料噴射する筒内燃料噴射量として計算する。ここで、霧化必要時間は、ポート噴射弁から燃料噴射した燃料が霧化するのに必要な時間である。ポート噴射弁の燃料噴射の開始タイミングを排気バルブを閉弁したタイミングとし、ポート噴射弁の燃料噴射を停止する最終のタイミングを点火時期から霧化必要時間だけ前のタイミングとすることにより、ポート噴射弁から噴射された燃料は十分に霧化するから、ポート噴射弁から噴射された燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなって排気中の粒子状物質が増加するのを抑制することができる。開始タイミングから最終停止タイミングまでの時間に基づいて計算されたポート燃料噴射量が全燃料噴射量以上のときには、ポート噴射弁から全燃料噴射量が燃料噴射される。一方、ポート燃料噴射量が全燃料噴射量未満のときには、ポート噴射弁からポート燃料噴射量が燃料噴射されると共に、筒内燃料噴射弁から全燃料噴射量からポート燃料噴射量を減じて得られる筒内燃料噴射量が燃料噴射される。即ち、ポート燃料噴射量が全燃料噴射量未満のときには、できる限りポート噴射弁から燃料噴射し、不足分を筒内噴射弁から噴射するのである。これにより、過給領域における排気中の粒子状物質の低減を図ることができる。これらの結果、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときのエミッションの悪化を抑制することができる。

霧化必要時間として吸気管から燃焼室までの温度が高いほど短く且つ吸気管圧力が大きいほど長くなる傾向に設定するものとしてもよい。これは、吸気管から燃焼室までの温度が高いほど霧化が良好となり、吸気管圧力が大きいほど霧化が不良となることに基づく。

本発明の実施例のエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット７０により実行される過給・スカベンジ領域燃料噴射量設定処理の一例を示すフローチャートである。 霧化必要時間設定用マップの一例をに示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン装置１０が備える電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、エンジン１２からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン１２に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両に搭載され、図１や図２に示すように、エンジン１２と、可変バルブタイミング機構１５と、過給機４０と、浄化装置３７と、ＰＭフィルタ３８と、燃料供給装置１６と、電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン１２は、燃料タンク１１から供給されるガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁２８と、燃焼室３１内に燃料を噴射する筒内噴射弁２９と、点火プラグ３２とを有する。筒内噴射弁２９は燃焼室３１の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ３２は、筒内噴射弁２９からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁２９の近傍に配置されている。

エンジン１２は、ポート噴射弁２８と筒内噴射弁２９とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。実施例では、全燃料噴射量に対するポート噴射弁２８による燃料噴射量の割合をポート噴射割合Ｒｐ（０≦Ｒｐ≦１）としており、ポート噴射モードはポート噴射割合Ｒｐが値１の場合であり、筒内噴射モードはポート噴射割合Ｒｐが値０の場合であり、共用噴射モードではポート噴射割合Ｒｐが値０より大きく値１より小さい場合（０＜Ｒｐ＜１の場合）である。

ポート噴射モードでは、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してインタークーラ２５、スロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させ、吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側の ポート噴射弁２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。この混合気を吸気バルブ３０を介して燃焼室３１に吸入し、点火プラグ３２による電気火花によって爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３３の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室３１に吸入し、吸気行程や圧縮行程あるいは膨張行程において筒内噴射弁２９から１回または複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ３２による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト１４の回転運動を得る。特に膨張行程で燃料噴射する場合には筒内噴射弁２９から噴射したスプレー状の燃料に点火できるように膨張行程での筒内噴射弁２９の燃料噴射と点火プラグ３２の点火とが同期して行なわれる。共用噴射モードでは、空気を燃焼室３１に吸入する際にポート噴射弁２８から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程あるいは膨張行程において筒内噴射弁２９から１回または複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ３２による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト１４の回転運動を得る。

燃焼室３１から排気バルブ３４を介して排気管３５に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）を有する浄化装置３７と排気中の粒子状物質（煤など）を除去するＰＭフィルタ３８とを介して外気に排出される。なお、クランクシャフト１４には、エンジン１２をクランキングする図示しないスタータと、エンジン１２の動力により発電するオルタネータ４８とが取り付けられている。オルタネータ４８は、図示しないバッテリからエンジン冷却系３８のファンモータ３８ｄやウォーターポンプ３８ｅなどに電力を供給する電力ラインに発電した電力を供給する。

可変バルブタイミング機構１５は、、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ３０を開閉するインテークカムシャフトの回転位置を進角したり遅角したりして吸気バルブ３０の開閉タイミングを変更すると共に排気バルブ３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を進角したり遅角したりして排気バルブ３４の開閉タイミングを変更する周知の機構として構成されている。

燃料供給装置１６は、燃料タンク１１と、フィードポンプ１１ｐと、低圧供給管１７と、高圧ポンプ１８と、高圧供給管１９と、を備える。燃料タンク１１からの燃料はフィードポンプ１１ｐにより圧送されて低圧供給管１７を介してポート噴射弁２８に供給されている。フィードポンプ１１ｐは、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク１１に配置されている。なお、図示しないが、低圧供給管１７にはフィードポンプ１１ｐ側からポート噴射弁２８側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する逆止弁も取り付けられている。また、低圧供給管１７からの燃料は高圧ポンプ１８により圧送されて高圧供給管１９を介して筒内噴射弁２９に供給されている。高圧ポンプ１８は、エンジン１２からの動力（実施例では、吸気バルブ３０を開閉するインテークカムシャフトの回転）により駆動されるポンプとして構成されている。高圧ポンプ１８は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ１８ａと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高圧供給管１９内の燃圧を保持するチェックバルブ１８ｂと、エンジン１２の回転（インテークカムシャフトの回転）により作動するプランジャ１８ｃとを有し、エンジン１２の運転中に電磁バルブ１８ａが開弁されたときに低圧供給管１７の燃料を吸入し、電磁バルブ１８ａが閉弁されたときにプランジャ１８ｃによって圧縮した燃料をチェックバルブ１８ｂを介して高圧供給管１９に断続的に送り込むことにより、高圧供給管１９に供給する燃料を加圧する。なお、高圧ポンプ１８の駆動時には、低圧供給管１７内の燃圧や高圧供給管１９内の燃圧（燃料の圧力）は、エンジン１２の回転（インテークカムシャフトの回転）に応じて脈動する。

過給機４０は、ターボチャージャとして構成されており、コンプレッサ４１と、タービン４２と、回転軸４３と、ウェイストゲートバルブ４４と、ブローオフバルブ４５とを備える。コンプレッサ４１は、吸気管２３のインタークーラ２５よりも上流側に配置されている。タービン４２は、排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に配置されている。回転軸４３は、コンプレッサ４１とタービン４２とを連結する。ウェイストゲートバルブ４４は、排気管３５におけるタービン４２よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。ブローオフバルブ４５は、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。

この過給機４０では、ウェイストゲートバルブ４４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン４２を流通する排気量との分配比が調節され、タービン４２の回転駆動力が調節され、コンプレッサ４１による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ４４の開度が小さいほど、バイパス管３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン４２を流通する排気量が多くなるように調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ４４が全開のときには、過給機４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

また、過給機４０では、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ４５を開弁させることにより、コンプレッサ４１よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ４５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持する不揮発性のフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、燃料タンク１１内の圧力を検出する内圧センサ１１ａからのタンク内圧Ｐｔｎｋや、エンジン１２のクランクシャフ
ト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒ、エンジン１２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度ＴＨを挙げることができる。吸気バルブ３０を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθｃａも挙げることができる。吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ２３ｔからの吸気温Ｔｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧（コンプレッサ前圧）Ｐｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間に取り付けられた過給圧センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられたサージ圧センサ２７ａからのサージ圧（スロットル後圧）Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｂからのサージ温度Ｔｓも挙げることができる。ポート噴射弁２８に供給する燃料の燃圧を検出する燃圧センサ２８ａからの低圧燃圧Ｐｆｐや筒内噴射弁２９に供給する燃料の燃圧を検出する燃圧センサ２９ａからの高圧燃圧Ｐｆｄも挙げることができる。排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３５ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５の浄化装置３７の下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ３５ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２、排気管３５に取り付けられたエキゾースト圧センサ３５ｃからのエキゾースト圧Ｐｅｘ、ＰＭフィルタ３８の上流側および下流側に取り付けられた差圧センサ３９からのフィルタ差圧Ｐｐｍも挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、可変バルブタイミング機構１５への制御信号や、スロットルバルブ２６への制御信号、ポート噴射弁２８への制御信号、筒内噴射弁２９への制御信号、点火プラグ３２への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ４４への制御信号や、ブローオフバルブ４５への制御信号、電磁バルブ１８ａへの制御信号も挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、エンジン１２の回転数Ｎｅや負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算している。回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいて演算される。負荷率ＫＬは、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとに基づいて演算される。電子制御ユニット７０は、冷却水温Ｔｗや負荷率ＫＬなどに基づいて吸気バルブ３０近傍の吸気管２３から燃焼室３１までの温度Ｔｃｃを推定している。また、電子制御ユニット７０は、吸入空気量に対する吸気管から排気管へ流れる空気量の比であるスカベンジ率Ｓｃを演算している。実施例では、スカベンジ率Ｓｃは、吸気管２３の圧力（サージ圧センサ２７ａからのサージ圧Ｐｓ）と排気管３５の圧力（エキゾースト圧センサ３５ｃからのエキゾースト圧Ｐｅｘ）との差圧とスカベンジ率Ｓｃとの関係を実験や機械学習などにより予め定めてスカベンジ率設定用マップとして記憶し、吸気管２３の圧力と排気管３５の圧力との差圧が与えられるとマップから対応するスカベンジ率を導出することにより演算するものとした。

こうして構成された実施例のエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、スロットルバルブ２６の開度を制御する吸入空気量制御や、ポート噴射弁２８からの燃料噴射や筒内噴射弁２９からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３２の点火時期Ｔｐを制御する点火制御、ウェイストゲートバルブ４４の開度を制御する過給制御、電磁バルブ１８ａの開閉による高圧供給管１９の燃圧制御などが行なわれる。燃料噴射制御には、ポート噴射弁２８からの燃料噴射量や筒内噴射弁２９からの燃料噴射量を設定する燃料噴射量の設定やポート噴射弁２８の噴射時期や筒内噴射弁２９の噴射時期を設定する燃料噴射時期の設定が含まれる。

次に、実施例のエンジン装置１０の動作、特に、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときの燃料噴射量の設定の際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット７０により実行される過給・スカベンジ領域燃料噴射量設定処理の一例を示すフローチャートである。

過給・スカベンジ領域燃料噴射量設定処理が実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、過給領域且つスカベンジ領域であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。過給領域であるか否かの判定は、エンジン１２の回転数Ｎｅが予め定めた閾値（例えば２０００ｒｐｍや２５００ｒｐｍなど）以上であるか以下かを判定することにより行なうことができる。スカベンジ領域であるか否かの判定は、スカベンジ率が閾値（例えば２％や５％など）以上であるか否かを判定することにより行なうことができる。過給領域且つスカベンジ領域ではない（過給領域であるがスカベンジ領域ではない領域、過給領域ではないがスカベンジ領域である領域、過給領域でもなくスカベンジ領域でもない領域）と判定したときには、ポート燃料噴射量Ｑｐおよび筒内燃料噴射量Ｑｄについては各領域における通常の設定手法により設定し（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。過給領域且つスカベンジ領域ではない領域におけるポート燃料噴射量Ｑｐおよび筒内燃料噴射量Ｑｄについては本発明の中核をなさないため、その詳細な説明は省略する。

ステップＳ１００で過給領域且つスカベンジ領域であると判定したときには、排気バルブ３４の閉タイミングをポート噴射弁２８の燃料噴射を開始するポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔとして設定する（ステップＳ１２０）。排気バルブ３４の閉タイミングは、エキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθｃａから求めることができる。

続いて、ポート噴射弁２８から噴射した燃料が霧化するのに必要な時間（霧化必要時間）Ｔｍｉｓｔを設定する（ステップＳ１３０）。霧化必要時間Ｔｍｉｓｔは、実施例では、吸気バルブ３０近傍の吸気管２３から燃焼室３１までの温度Ｔｃｃと吸気管２３のポート噴射弁２８近傍の圧力（サージ圧Ｐｓで代用）と霧化必要時間Ｔｍｉｓｔとの関係を予め実験や機械学習などにより求めて霧化必要時間設定用マップとして記憶しておき、温度Ｔｃｃとサージ圧Ｐｓとが与えられるとマップから対応する霧化必要時間を導出することにより設定するものとした。霧化必要時間設定用マップの一例を図４に示す。霧化必要時間設定用マップでは、霧化必要時間Ｔｍｉｓｔは、吸気バルブ３０近傍の吸気管２３から燃焼室３１までの温度Ｔｃｃが高いほど小さく（短く）、サージ圧Ｐｓが大きいほど大きく（長く）なるように設定される。これは、ポート噴射弁２８から噴射した燃料が、吸気バルブ３０近傍の吸気管２３から燃焼室３１までの温度Ｔｃｃが高いほど霧化しやすく、サージ圧Ｐｓが大きいほど（吸気管負圧が小さいほど）霧化し難いことに基づいている。

次に、点火時期Ｔｐから霧化必要時間Ｔｍｉｓｔだけ前のタイミングをポート噴射弁２８からの燃料噴射を停止する最終のタイミング（最終停止タイミング）Ｔｅｎｄとして設定する（ステップＳ１４０）。ここで、点火時期Ｔｐは、エンジン１２の冷却水の温度（冷却水温）Ｔｗと負荷率ＫＬとにより求めることができる。実施例では、点火時期Ｔｐは、冷却水温Ｔｗと負荷率ＫＬと点火時期Ｔｐとの関係を予め実験や機械学習などにより定めて点火時期設定用マップとして記憶しておき、冷却水温Ｔｗと負荷率ＫＬとが与えられるとマップから対応する点火時期を導出することにより求めるものとした。点火時期Ｔｐは、冷却水温Ｔｗが高いほど進角側になるように負荷率ＫＬが大きいほど進角側になるように設定するものとした。

そして、ポート噴射弁２８から噴射可能な燃料噴射量の最大値であるポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘを計算し（ステップＳ１５０）、ポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘが全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘは、最終停止タイミングＴｅｎｄからポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔを減じてポート噴射弁２８からの燃料噴射時間を計算し、得られた燃料噴射時間に低圧燃圧Ｐｆｐと係数ｋｐを乗じることにより計算することができる。全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌは、例えば吸入空気量Ｑａに基づいてフロント空燃比ＡＦ１が目標空燃比ＡＦ＊（例えば、理論空燃比）となるように計算することができる。

ステップＳ１６０でポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘが全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌ以上であると判定したときには、ポート噴射弁２８から全燃料噴射量Ｑａｌｌを噴射可能と判断し、ポート噴射弁２８から噴射する燃料噴射量であるポート燃料噴射量Ｑｐに全燃料噴射量Ｑａｌｌを設定すると共に筒内噴射弁２９から噴射する燃料噴射量である筒内燃料噴射量Ｑｄに値０を設定し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。この場合、ポート噴射弁２８については、排気バルブ３４の閉タイミングであるポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔで開弁され、全燃料噴射量Ｑａｌｌの噴射完了したタイミングで閉弁される。なお、筒内噴射弁２９からは燃料噴射されない。このようにポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔを排気バルブ２９の閉タイミングとすると共にポート噴射弁２８から噴射された燃料が霧化するのに必要な時間を経過することにより、ポート噴射弁２８から噴射された燃料の一部がそのまま排気管３５に排出されるのを抑止することができると共に燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなって排気中の粒子状物質が増加するのを抑制することができる。

ステップＳ１６０でポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘが全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌ以上ではない（未満である）と判定したときには、ポート噴射弁２８から全燃料噴射量Ｑａｌｌを噴射することができないと判断し、ポート燃料噴射量Ｑｐにポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘを設定すると共に全燃料噴射量Ｑａｌｌからポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘ（ポート燃料噴射量Ｑｐ）を減じて得られる値を筒内燃料噴射量Ｑｄとして設定し（ステップＳ１８０）、本処理を終了する。この場合、ポート噴射弁２８については、排気バルブ３４の閉タイミングであるポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔで開弁され、ポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘ（ポート燃料噴射量Ｑｐ）の噴射完了した最終停止タイミングＴｅｎｄで閉弁される。一方、筒内噴射弁２９については、吸気行程或いは圧縮行程で筒内燃料噴射量Ｑｄだけ燃料噴射する。このようにポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔを排気バルブ２９の閉タイミングとすると共にポート噴射弁２８からの燃料噴射を優先することにより、ポート噴射弁２８から噴射された燃料の一部がそのまま排気管３５に排出されるのを抑止することができると共に燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなって排気中の粒子状物質が増加するのを抑制することができる。もとより、全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌをポート噴射弁２８および筒内噴射弁２９から噴射することができる。

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、過給領域且つスカベンジ領域であるときには、ポート燃料噴射開始タイミングＴｓｔａｒｔを排気バルブ２９の閉タイミングとすると共にポート噴射弁２８からの燃料噴射を優先する。これにより、ポート噴射弁２８から噴射された燃料の一部がそのまま排気管３５に排出されるのを抑止することができると共に燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなって排気中の粒子状物質が増加するのを抑制することができる。実施例のエンジン装置１０では、過給領域且つスカベンジ領域であるときにポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘが全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌ未満であるときには、ポート燃料噴射量Ｑｐにポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘを設定すると共に全燃料噴射量Ｑａｌｌからポート燃料噴射最大量Ｑｐｍａｘ（ポート燃料噴射量Ｑｐ）を減じて得られる値を筒内燃料噴射量Ｑｄとして設定する。これにより、ポート噴射弁２８から噴射された燃料が霧化するから、燃料の一部が不完全燃焼して煤などとなって排気中の粒子状物質が増加するのを抑制することができる。これらの結果、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときのエミッションの悪化を抑制することができる。もとより、全燃料噴射量（目標燃料噴射量）Ｑａｌｌをポート噴射弁２８および筒内噴射弁２９から噴射することができる。

実施例のエンジン装置１０では、エンジン１２として、筒内噴射弁２９が燃焼室３１の頂部の略中央に配置されているものを用いたが、筒内噴射弁２９が燃焼室３１の側壁（サイド）に配置されているエンジンを用いるものとしても構わない。

実施例のエンジン装置１０では、過給機４０は、吸気管２３に配置されるコンプレッサ４１と排気管３５に配置されるタービン４２とが回転軸４３を介して連結されるターボチャージャとして構成されるものとした。しかし、これに代えて、エンジン１２やモータにより駆動されるコンプレッサが吸気管２３に配置されるスーパーチャージャとして構成されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、過給機４０が「過給機」に相当し、ポート噴射弁２８が「ポート噴射弁」に相当し、筒内噴射弁２９が「筒内噴射弁」に相当し、エンジン１２が「エンジン」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要
素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

１０ エンジン装置、１１ 燃料タンク、１１ａ 内圧センサ、１１ｐ フィードポンプ、１２ エンジン、１４ クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、１５ 可変バルブタイミング機構、１６ 燃料供給装置、１７ 低圧供給管、１８ 高圧ポンプ、１８ａ 電磁バルブ、１８ｂ チェックバルブ、１８ｃ プランジャ、１９ 高圧供給管、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ 吸気圧センサ、２３ｃ 過給圧センサ、２４ バイパス管、２５ インタークーラ、２６ スロットルバルブ、２７ サージタンク、２７ａ サージ圧センサ、２７ｂ 温度センサ、２８ 筒内噴射弁、２８ａ 燃圧センサ、２９ 吸気バルブ、３０ 燃焼室、３１ 点火プラグ、３２ ピストン、３４ 排気バルブ、３５ 排気管、３５ｃ エキゾースト圧センサ、３６ バイパス管、３７ 浄化装置、３８ ＰＭフィルタ、３９ 差圧センサ、４０ 過給機、４１ コンプレッサ、４２ タービン、４３ 回転軸、４４ ウェイストゲートバルブ、４５ ブローオフバルブ、７０ 電子制御ユニット。

Claims (2)

1. 過給機と可変バルブタイミング機構とポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するエンジンと、
   前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備えるエンジン装置であって、
   前記制御装置は、過給領域であり且つスカベンジ領域であるときには、前記ポート噴射弁から燃料噴射した燃料が霧化するのに必要な時間を霧化必要時間としたときに、排気バルブを閉弁したタイミングを前記ポート噴射弁から燃料噴射を開始する開始タイミングとし、点火時期から前記霧化必要時間だけ前のタイミングを最終停止タイミングとし、前記開始タイミングから前記最終停止タイミングまでの時間に基づいて前記ポート噴射弁から燃料噴射するポート燃料噴射量を計算し、全燃料噴射量より前記ポート燃料噴射量が大きいときには、前記全燃料噴射量から前記ポート燃料噴射量を減じて得られる燃料噴射量を前記筒内噴射弁から燃料噴射する筒内燃料噴射量として計算する、
   ことを特徴とするエンジン装置。
2. 請求項１記載のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記霧化必要時間として、吸気管から燃焼室までの温度が高いほど短く且つ吸気管圧力が大きいほど長くなる傾向に設定する、
   エンジン装置。

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