直噴ガソリンエンジンの制御装置
【課題】エンジン１の暖機が完了する前において、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつ、スモークの発生をさらに抑制する。
【解決手段】制御手段（エンジン制御器１００）は、エンジン本体１の暖機が完了する前の未暖機状態において、エンジン本体１の始動時に検出したエンジン本体１の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、始動時温度が所定温度以上のときは吸気行程時における燃料噴射時期を所定時期よりも遅角側に設定する。
【解決手段】制御手段（エンジン制御器１００）は、エンジン本体１の暖機が完了する前の未暖機状態において、エンジン本体１の始動時に検出したエンジン本体１の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、始動時温度が所定温度以上のときは吸気行程時における燃料噴射時期を所定時期よりも遅角側に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴ガソリンエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁を通じて、気筒内に直接、ガソリンを含有する燃料を噴射する直噴ガソリンエンジンにおいては、ピストンが上死点付近に位置しているような吸気行程の比較的初期のタイミングで燃料を噴射した場合は、ピストン頂面に付着する燃料が増大して、燃料の燃え残りによるスモークが発生し易くなる一方、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているような吸気行程の中期から後期のタイミングで燃料を噴射した場合は、燃料噴射弁に対向する気筒内壁面に付着する燃料が増大することで、オイルパンに入る燃料量が増えてオイル希釈が生じ易くなる。このように、燃料噴射時期が早いときにはスモークが増大する傾向にあり、燃料噴射時期が遅いときにはオイル希釈が増大する傾向にある。
【０００３】
これに対し例えば特許文献１には、燃料を分割噴射することによってピストン頂面や気筒内壁面に付着する燃料を低減させ、オイル希釈及びスモークの低減を図る構成が記載されている。この文献にはまた、エンジンの冷間時に、分割噴射のタイミングを、温間時における分割噴射タイミングよりも進角させることで、燃費の悪化やスモークの発生を抑制することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２１４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したように、オイル希釈とスモークの発生とは、燃料噴射時期の遅早に対して逆の特性を有しているため、特許文献１に記載されているように、エンジンが暖機するまでの間、燃料噴射時期を早めるだけでは、オイル希釈及びスモーク発生のそれぞれを許容できる範囲に収めているに過ぎない。
【０００６】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの暖機が完了する前において、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をさらに抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジンの未暖機状態においても、エンジンの始動時の温度が比較的高いときには完全暖機温度との温度差が小さく、エンジンは比較的早期に完全暖機に至る。このため、エンジンの完全暖機に至るまでの間にオイルに混入する燃料の量は少なくなる。また、完全暖機後は、オイルの温度が比較的高くなるため、そこに混入している燃料は蒸発し得る。このため、エンジンの完全暖機後は、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。
【０００８】
そこで、ここに開示する技術は、オイル希釈が問題にならない乃至ほとんど問題にならない状況下、具体的にはエンジンの始動時の温度が所定温度よりも高いときには、エンジンが未暖機状態において多少の燃料がオイルに混入することは許容し得るとの観点から、オイル希釈よりもスモークの抑制を優先した制御を行う。このことによって、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制することにした。
【０００９】
具体的に、ここに開示する直噴ガソリンエンジンの制御装置は、ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の制御を通じて、前期気筒内への燃料供給を制御する制御手段と、を備える。
【００１０】
そして、前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、前記エンジン本体の始動時に検出したエンジン本体の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する。
【００１１】
ここで、「燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向する」ことは、より具体的には、吸気行程における相対的に早い時期であって、ピストンが上死点付近に位置しているときに、燃料噴射弁から燃料が噴射されたときには、そのピストンの頂面に燃料が付着し易くなる一方、吸気行程における相対的に遅い時期であって、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料が噴射されたときには、気筒内壁面に燃料が付着し易くなることを意味する。これは、燃料噴射弁が、例えばシリンダヘッドの一側でかつ、吸気ポートの下側に配置されるような場合を含み得る。
【００１２】
また、「エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態」とは、エンジンの温度、つまり、エンジン水温又はオイル温度が、予め設定された完全暖機温度に到達する前の状態と定義することが可能である。
【００１３】
「始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する」ことは、始動時温度と完全暖機温度との差が大きく、完全暖機に至るまでに長い時間を要して、その間に多量の燃料がオイルに混入する虞があることから、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークも抑制するように燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定することを意味する。これによって、オイル希釈とスモークの発生との双方を、可及的に低減する。
【００１４】
これに対し、「始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する」ことは、前述した所定時期での噴射時期と比較して、オイル希釈については不利になる一方、スモークについては有利になるような噴射時期と定義することが可能である。
【００１５】
前記の構成によると、エンジン本体の未暖機状態においては、始動時のエンジン温度に応じて、燃料噴射時期を変更する制御を実行する。つまり、始動時温度が所定温度よりも低いときには、オイルに混入する燃料の量が増える虞があるため、オイル希釈の発生を十分に抑制すると共に、スモークの発生も低減する目的で、燃料噴射時期を、相対的に進角側の所定時期に設定する。これによって、前述したように、オイル希釈とスモークとの双方を可及的に低減させ得るため、オイル内への燃料の混入を抑制して、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークを可及的に抑制し得る。
【００１６】
一方、始動時温度が所定温度以上のときには、完全暖機に至るまでの時間が短く、オイルに混入する燃料の量が少なくなると共に、完全暖機後はその混入した燃料が蒸発し得る。このため、完全暖機に至るまでの間にオイル内に多少の燃料が混入しても、大きな問題にはならずに許容し得ることから、燃料噴射時期を、前記所定時期よりも遅角側に設定する。これによって、スモークの発生については、前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する場合よりも低減させ得る。従って、この場合は、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【００１７】
前記制御手段は、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは、前記燃料噴射の開始時期を、前記吸気行程を前期、中期及び後期に区分したときの中期に設定する、としてもよい。こうすることで、スモークを大幅に低減させることが可能になり、前述したように、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、前記直噴ガソリンエンジンの制御装置は、エンジンの未暖機状態においては、始動時におけるエンジン本体の温度に応じて、燃料噴射時期をオイル希釈とスモーク発生との双方を考慮した相対的に進角側の時期から、スモークを重視した相対的に遅角側の時期に変更することで、オイル内に燃料が蓄積してエンジンへ悪影響が及ぶことを確実に回避しつつ、スモークの発生を可及的に低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】直噴ガソリンエンジン及びその制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】燃料噴射時期に対する、スモーク発生及びオイル希釈の関係を示す図である。
【図３】噴射時期に対する気筒内壁面及びピストン頂面への燃料の付着状況の違いを説明する図であり、（ａ）噴射時期が相対的に遅い場合、（ｂ）噴射時期が相対的に早い場合である。
【図４】エンジン制御器が実行する燃料噴射時期の制御に係るフローチャートである。
【図５】始動時エンジン水温に対する燃料噴射時期のマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、直噴ガソリンエンジンの制御装置を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１に示されるように、エンジン・システムは、エンジン（エンジン本体）１、エンジン１に付随する様々なアクチュエーター、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエーターを制御するエンジン制御器１００を有する。
【００２１】
エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、図示は省略するが、第１〜第４の４つの気筒１１，１１，…を有する。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン１の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部に気筒１１，１１，…が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナル、ベアリングなどによりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。
【００２２】
前記ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されており、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。図１には１つのみ示すが、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。同様に、気筒１１毎に２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。図に示すように、吸気弁２１及び排気弁２２はそれぞれ、吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。
【００２３】
吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結される。動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１，４１を一回転させる。
【００２４】
吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）３２を含んで構成されている。ＶＶＴ３２は、図示は省略するが、吸気カムシャフト３１における、エンジン１の前端部に取り付けられる。吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ３５により検出され、その出力信号がエンジン制御器１００に入力される。
【００２５】
点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ５１の電極は燃焼室１７の天井部に臨んでいる。点火システム５２は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。
【００２６】
燃料噴射弁５３は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で、この実施形態ではシリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。燃料噴射弁５３の配置はこれに限定されるものではない。燃料噴射弁５３はまた、例えば多噴口型の燃料噴射弁であるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
燃料供給システム５４は、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ（燃料噴射ポンプ）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。前述したように、前記燃料噴射弁５３が多噴口型である場合は、微小な噴口から燃料を噴射するために、燃料噴射圧力は比較的高く設定される。電気回路は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて燃料噴射弁５３を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室１７内に噴射させる。このエンジン１は、いわゆる直噴エンジンである。
【００２８】
吸気ポート１８は、吸気マニホルド５５内の吸気経路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエーター５８が、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。
【００２９】
排気ポート１９は、排気マニホルド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホルド６０よりも下流の排気通路には、１つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００３０】
また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホルド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホルド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド５５に流れ込むようになり（ＥＧＲガスと呼ぶ）、この吸気マニホルド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲバルブ６３が配設され、このバルブ６３によってＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整する。
【００３１】
エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００３２】
エンジン制御器１００は、エアフローセンサ７１からの吸気流量、吸気圧センサ７２からの吸気マニホルド圧、クランク角センサ７３からのクランク角パルス信号、水温センサ７８からのエンジン水温、というように、種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、例えばクランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転数を計算する。また、エンジン制御器１００は、酸素濃度センサ７４からの排気ガスの酸素濃度の入力も受ける。さらに、エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号を受ける。またエンジン制御器１００には、変速機の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号が入力される。さらに、シリンダブロック１２には、当該シリンダブロック１２の振動を電圧信号に変換して出力する加速度センサからなるノックセンサ７７が取り付けられており、その出力信号もエンジン制御器１００に入力される。
【００３３】
エンジン制御器１００は前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメーターを計算する。例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号、ＥＧＲ開度信号等である。そしてエンジン制御器１００は、それらの信号を、スロットル・アクチュエーター５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、ＶＶＴ３２及びＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４等に出力する。
【００３４】
エンジン制御器１００が実行するエンジン１の制御について最も特徴的な点は、エンジン１の始動時、より具体的には、エンジン１の未暖機状態での燃料噴射時期に関する制御であり、この制御を実行することにより、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつも、エンジン１の未暖機状態におけるスモークの発生を可及的に低減する。以下、図を参照しながらこの燃料噴射制御について説明する。
【００３５】
図２は、回転数１５００ｒｐｍ、水温５０度（つまり、未暖機状態）でエンジン１を運転させる条件で、吸気行程中における燃料噴射時期、より正確には燃料噴射終了時期を変更した場合の、オイル希釈率及びスモークの発生量の関係を示している。同図において明らかなように、燃料噴射終了時期を遅角側（図２における左側）に設定することによってスモークは少なくなり、スモークの発生については有利になる一方で、オイル希釈率は高くなって、オイル希釈については不利になる。これは図３（ａ）に模式的に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における中期乃至後期に設定されることにより、ピストン１５が、そのピストンストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料は、燃料噴射弁５３に対向する気筒１１の内壁面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、ピストン１５の頂面に付着する燃料量は少なくなるためである。逆に、燃料噴射時期を進角側（図２における右側）に設定することによって、オイル希釈については有利になる一方で、スモークの発生については不利になる。これは図３（ｂ）に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における前期に設定されることにより、ピストン１５が吸気上死点付近に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料はピストン１５の頂面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、気筒１１の内壁面に付着する燃料量は少なくなるためである。このように、燃料噴射時期の遅早に対するオイル希釈の特性とスモークの特性とは逆であるため、オイル希釈とスモークの発生との双方を最低限に抑制するような燃料噴射時期は存在しない。そこで、オイル希釈とスモークの発生とを共に抑制しようとすれば、オイル希釈を許容範囲内に収めつつ、スモークの発生も許容範囲に収めるような燃料噴射時期に設定することになる。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の未暖機状態において（エンジン冷間時に）、オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めるべく、燃料噴射の終了時期（以下、この燃料噴射の終了時期を単に燃料噴射時期と呼ぶ場合がある）を、比較的進角側であるＢＴＤＣ２８５°ＣＡに設定する。この燃料噴射時期を、以下においては冷間用噴射時期と呼ぶ場合がある（図５も参照）。
【００３６】
これに対し、エンジン１の完全暖機後は、気筒１１の内壁面に多少の燃料が付着しても気化し易いため、オイルに混入する燃料の量は減少すると共に、仮にオイルに燃料が混入してもオイルの温度が高いことで燃料が蒸発し易く、オイル内に燃料が蓄積することは抑制される。このことから、エンジン１の完全暖機後は、スモークの発生が最も抑制されるように、燃料噴射時期を、前記の冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の完全暖機後（より詳細には、後述するように、エンジン水温が完全暖機温度よりも低い第２温度以上の温間時）は、燃料噴射時期をＢＴＤＣ２６０°ＣＡに設定する。この噴射時期は、スモークを重視した温間用噴射時期と言うことができる（図５も参照）。
【００３７】
ところが、前述したように燃料噴射時期を冷間用噴射時期に設定することは、オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めることしかできない一方で、オイル希釈に関しては、エンジン１が完全暖機に至ればオイル内にはオイルがほとんど残らなくなることから、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。また、エンジン１の始動時に完全暖機まで早期に至ることができるのであれば、その間にオイルに混入する燃料の量は少なくかつ、仮にオイルに燃料が混入したとしても、完全暖機後には蒸発し得る。このことから、エンジン制御器１００は、エンジンの未暖機状態においては、エンジン始動時の水温に応じて、前述した冷間用噴射時期と温間用噴射時期との間で燃料噴射時期を変更する。
【００３８】
つまり、始動時のエンジン水温が比較的高いときには、その始動時の水温と完全暖機温度との温度差が小さいため、エンジン１が完全暖機に至るまでの時間が短く、その間にオイルに混入する燃料の量は少なくなる。このため、エンジン１が完全暖機に至るまで間に、多少の燃料がオイルに混入することを許容しても、エンジン１が完全暖機に至った後にオイル内に混入した燃料の全て又はそのほとんどが蒸発し得る。つまり、オイル内に燃料が蓄積することがなく、エンジン１への悪影響を回避し得る。そこで、エンジン制御器１００は、図５に示すように、エンジン１の始動時の水温が所定温度（第１温度）よりも低いときには、燃料噴射時期を前記冷間用噴射時期に設定する一方で、エンジン１の始動時の水温が第１温度以上のときには、オイルへの燃料の混入を多少許容しつつも、スモークの発生はより一層抑制すべく、燃料噴射時期を冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。この場合、燃料噴射の開始時期は、吸気行程を前期、中期及び後期に分けたときの中期に相当する。
【００３９】
次に図４に示すフローチャートを参照しながら、前記エンジン制御器１００が実行する、前述した燃料噴射時期の制御について説明する。このフローは、エンジン１の始動によってスタートし、先ずステップＳ４１では、水温センサ７８からの信号に基づき、始動時におけるエンジン水温を読み込む。そうして、ステップＳ４２において、エンジン始動時のエンジン水温が予め設定した第１温度未満であるか否かを判定する。この第１温度は、図５に示すように、比較的低い温度あって、エンジン水温がこの第１温度よりも低いときには、気筒１１の内壁面に付着した燃料が気化し難くかつ、エンジン１の完全暖機までに長い時間を要することで、その間に比較的多量の燃料がオイルに混入する虞がある温度として適宜設定される温度であり、例えば１０度程度に設定される。ステップＳ４２において、エンジン始動時の水温が第１温度未満であるとき（ＹＥＳのとき）には、エンジン１が冷間であるとしてステップＳ４３に移行し、図５に示すように冷間用噴射時期（ＢＴＤＣ２８５°ＣＡ）で燃料噴射を実行する。また、その後はエンジン水温の上昇に応じて、燃料噴射時期を遅角させていく。こうして、ステップＳ４３では、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークの発生も許容範囲内に収めることが可能になる。
【００４０】
一方、ステップＳ４２において、エンジン始動時のエンジン水温が第１温度以上であるとき（ＮＯのとき）には、ステップＳ４４に移行し、そのステップＳ４４では、エンジン始動時のエンジン水温が第２温度未満であるか否かを判定する。この第２温度は、図５に示すように、エンジン１の完全暖機温度よりも低くかつ、第１温度よりも高い温度あって、エンジン水温がこの第２温度よりも高いときには、気筒１１の内壁面に付着した燃料が気化し易くかつ、エンジン１の完全暖機までにほとんど時間を要しないため、その間にオイルに混入する燃料量が少なく、さらに、その完全暖機後には燃料が蒸発してオイル内には燃料が（ほとんど）存在しなくなる温度として適宜設定される温度であり、例えば６０度程度に設定される。ステップＳ４４において、今回のエンジン始動時のエンジン水温が第２温度以上であるとき（ＮＯのとき）には、エンジン１が温間であるとしてステップＳ４５に移行し、温間用噴射時期（ＢＴＤＣ２６０°ＣＡ）で燃料噴射を実行する。こうして、ステップＳ４５では、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつ、スモークの発生を十分に抑制することが可能になる。
【００４１】
一方、ステップＳ４４において、今回のエンジン始動時のエンジン水温が第２温度未満であるとき（ＹＥＳのとき）には、エンジン１が半暖機であるとしてステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６では、始動時のエンジン水温と、完全暖機時の水温との差分に基づいて噴射時期の補正値を算出し、冷間用噴射時期からその補正値分だけ遅角させた時期で、燃料噴射を実行する。これによって、例えば図５に示すように、エンジン１の始動時の水温が第１温度と第２温度との間にあるときには、冷間用噴射時期と温間用噴射時期との間で線形補間により設定される噴射時期で燃料噴射が実行される。その後は、エンジン水温の上昇に伴い噴射時期を遅角側に変更する。例えば図５の斜めの線に沿うように噴射時期を遅角側に変更してもよい。こうして、ステップＳ４９では、オイル希釈によるエンジン１への悪影響を回避しつつも、スモークの発生を可及的に低減することが可能になる。
【００４２】
このように、前述したエンジン１の燃料噴射制御によると、エンジン１の未暖機時においては、エンジン１の始動時の水温に応じて、始動時水温が比較的高く、短時間でエンジンの完全暖機に至るような場合には、オイル内に燃料が多少混入することを許容する一方で、スモークの発生を抑制するために、燃料噴射時期を冷間時噴射時期よりも遅角側に設定する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。これによって、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響は回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制し得る。
【００４３】
こうした制御は、燃料噴射弁５３が多噴口型であって燃料噴射圧力が比較的高く設定されることにより、燃料噴霧の貫徹力が相対的に強くなる場合、換言すれば気筒１１の内壁面への燃料の付着量が増えてオイル希釈が生じ易い場合に特に有効である。尚、単噴口型の燃料噴射弁を採用した場合に、前述した制御を行うことも勿論可能である。
【００４４】
また、図４に示すフローチャートや図５に示すマップでは、エンジン水温に基づいて燃料噴射時期の変更をするようにしているが、これに代えてエンジンオイルの温度に基づいて燃料噴射時期の変更を行うようにしてもよい。
【００４５】
また、前記で説明した燃料噴射は、必要量の燃料を１回で噴射する場合、及び、複数回に分割して噴射する場合の双方を含み得る。例えば分割噴射の場合、その時期を変更することは、複数回の燃料噴射の全体を遅角側及び進角側に変更すればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ 直噴ガソリンエンジン（エンジン本体）
１００ エンジン制御器（制御手段）
１１ 気筒
１５ ピストン
５３ 燃料噴射弁
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴ガソリンエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁を通じて、気筒内に直接、ガソリンを含有する燃料を噴射する直噴ガソリンエンジンにおいては、ピストンが上死点付近に位置しているような吸気行程の比較的初期のタイミングで燃料を噴射した場合は、ピストン頂面に付着する燃料が増大して、燃料の燃え残りによるスモークが発生し易くなる一方、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているような吸気行程の中期から後期のタイミングで燃料を噴射した場合は、燃料噴射弁に対向する気筒内壁面に付着する燃料が増大することで、オイルパンに入る燃料量が増えてオイル希釈が生じ易くなる。このように、燃料噴射時期が早いときにはスモークが増大する傾向にあり、燃料噴射時期が遅いときにはオイル希釈が増大する傾向にある。
【０００３】
これに対し例えば特許文献１には、燃料を分割噴射することによってピストン頂面や気筒内壁面に付着する燃料を低減させ、オイル希釈及びスモークの低減を図る構成が記載されている。この文献にはまた、エンジンの冷間時に、分割噴射のタイミングを、温間時における分割噴射タイミングよりも進角させることで、燃費の悪化やスモークの発生を抑制することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２１４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したように、オイル希釈とスモークの発生とは、燃料噴射時期の遅早に対して逆の特性を有しているため、特許文献１に記載されているように、エンジンが暖機するまでの間、燃料噴射時期を早めるだけでは、オイル希釈及びスモーク発生のそれぞれを許容できる範囲に収めているに過ぎない。
【０００６】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの暖機が完了する前において、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をさらに抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジンの未暖機状態においても、エンジンの始動時の温度が比較的高いときには完全暖機温度との温度差が小さく、エンジンは比較的早期に完全暖機に至る。このため、エンジンの完全暖機に至るまでの間にオイルに混入する燃料の量は少なくなる。また、完全暖機後は、オイルの温度が比較的高くなるため、そこに混入している燃料は蒸発し得る。このため、エンジンの完全暖機後は、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。
【０００８】
そこで、ここに開示する技術は、オイル希釈が問題にならない乃至ほとんど問題にならない状況下、具体的にはエンジンの始動時の温度が所定温度よりも高いときには、エンジンが未暖機状態において多少の燃料がオイルに混入することは許容し得るとの観点から、オイル希釈よりもスモークの抑制を優先した制御を行う。このことによって、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制することにした。
【０００９】
具体的に、ここに開示する直噴ガソリンエンジンの制御装置は、ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の制御を通じて、前期気筒内への燃料供給を制御する制御手段と、を備える。
【００１０】
そして、前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、前記エンジン本体の始動時に検出したエンジン本体の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する。
【００１１】
ここで、「燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向する」ことは、より具体的には、吸気行程における相対的に早い時期であって、ピストンが上死点付近に位置しているときに、燃料噴射弁から燃料が噴射されたときには、そのピストンの頂面に燃料が付着し易くなる一方、吸気行程における相対的に遅い時期であって、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料が噴射されたときには、気筒内壁面に燃料が付着し易くなることを意味する。これは、燃料噴射弁が、例えばシリンダヘッドの一側でかつ、吸気ポートの下側に配置されるような場合を含み得る。
【００１２】
また、「エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態」とは、エンジンの温度、つまり、エンジン水温又はオイル温度が、予め設定された完全暖機温度に到達する前の状態と定義することが可能である。
【００１３】
「始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する」ことは、始動時温度と完全暖機温度との差が大きく、完全暖機に至るまでに長い時間を要して、その間に多量の燃料がオイルに混入する虞があることから、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークも抑制するように燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定することを意味する。これによって、オイル希釈とスモークの発生との双方を、可及的に低減する。
【００１４】
これに対し、「始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する」ことは、前述した所定時期での噴射時期と比較して、オイル希釈については不利になる一方、スモークについては有利になるような噴射時期と定義することが可能である。
【００１５】
前記の構成によると、エンジン本体の未暖機状態においては、始動時のエンジン温度に応じて、燃料噴射時期を変更する制御を実行する。つまり、始動時温度が所定温度よりも低いときには、オイルに混入する燃料の量が増える虞があるため、オイル希釈の発生を十分に抑制すると共に、スモークの発生も低減する目的で、燃料噴射時期を、相対的に進角側の所定時期に設定する。これによって、前述したように、オイル希釈とスモークとの双方を可及的に低減させ得るため、オイル内への燃料の混入を抑制して、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークを可及的に抑制し得る。
【００１６】
一方、始動時温度が所定温度以上のときには、完全暖機に至るまでの時間が短く、オイルに混入する燃料の量が少なくなると共に、完全暖機後はその混入した燃料が蒸発し得る。このため、完全暖機に至るまでの間にオイル内に多少の燃料が混入しても、大きな問題にはならずに許容し得ることから、燃料噴射時期を、前記所定時期よりも遅角側に設定する。これによって、スモークの発生については、前記燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する場合よりも低減させ得る。従って、この場合は、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【００１７】
前記制御手段は、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは、前記燃料噴射の開始時期を、前記吸気行程を前期、中期及び後期に区分したときの中期に設定する、としてもよい。こうすることで、スモークを大幅に低減させることが可能になり、前述したように、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、前記直噴ガソリンエンジンの制御装置は、エンジンの未暖機状態においては、始動時におけるエンジン本体の温度に応じて、燃料噴射時期をオイル希釈とスモーク発生との双方を考慮した相対的に進角側の時期から、スモークを重視した相対的に遅角側の時期に変更することで、オイル内に燃料が蓄積してエンジンへ悪影響が及ぶことを確実に回避しつつ、スモークの発生を可及的に低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】直噴ガソリンエンジン及びその制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】燃料噴射時期に対する、スモーク発生及びオイル希釈の関係を示す図である。
【図３】噴射時期に対する気筒内壁面及びピストン頂面への燃料の付着状況の違いを説明する図であり、（ａ）噴射時期が相対的に遅い場合、（ｂ）噴射時期が相対的に早い場合である。
【図４】エンジン制御器が実行する燃料噴射時期の制御に係るフローチャートである。
【図５】始動時エンジン水温に対する燃料噴射時期のマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、直噴ガソリンエンジンの制御装置を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１に示されるように、エンジン・システムは、エンジン（エンジン本体）１、エンジン１に付随する様々なアクチュエーター、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエーターを制御するエンジン制御器１００を有する。
【００２１】
エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、図示は省略するが、第１〜第４の４つの気筒１１，１１，…を有する。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン１の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部に気筒１１，１１，…が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナル、ベアリングなどによりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。
【００２２】
前記ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されており、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。図１には１つのみ示すが、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。同様に、気筒１１毎に２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。図に示すように、吸気弁２１及び排気弁２２はそれぞれ、吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。
【００２３】
吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結される。動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１，４１を一回転させる。
【００２４】
吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）３２を含んで構成されている。ＶＶＴ３２は、図示は省略するが、吸気カムシャフト３１における、エンジン１の前端部に取り付けられる。吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ３５により検出され、その出力信号がエンジン制御器１００に入力される。
【００２５】
点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ５１の電極は燃焼室１７の天井部に臨んでいる。点火システム５２は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。
【００２６】
燃料噴射弁５３は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で、この実施形態ではシリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。燃料噴射弁５３の配置はこれに限定されるものではない。燃料噴射弁５３はまた、例えば多噴口型の燃料噴射弁であるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
燃料供給システム５４は、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ（燃料噴射ポンプ）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。前述したように、前記燃料噴射弁５３が多噴口型である場合は、微小な噴口から燃料を噴射するために、燃料噴射圧力は比較的高く設定される。電気回路は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて燃料噴射弁５３を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室１７内に噴射させる。このエンジン１は、いわゆる直噴エンジンである。
【００２８】
吸気ポート１８は、吸気マニホルド５５内の吸気経路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエーター５８が、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。
【００２９】
排気ポート１９は、排気マニホルド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホルド６０よりも下流の排気通路には、１つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００３０】
また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホルド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホルド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド５５に流れ込むようになり（ＥＧＲガスと呼ぶ）、この吸気マニホルド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲバルブ６３が配設され、このバルブ６３によってＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整する。
【００３１】
エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００３２】
エンジン制御器１００は、エアフローセンサ７１からの吸気流量、吸気圧センサ７２からの吸気マニホルド圧、クランク角センサ７３からのクランク角パルス信号、水温センサ７８からのエンジン水温、というように、種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、例えばクランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転数を計算する。また、エンジン制御器１００は、酸素濃度センサ７４からの排気ガスの酸素濃度の入力も受ける。さらに、エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号を受ける。またエンジン制御器１００には、変速機の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号が入力される。さらに、シリンダブロック１２には、当該シリンダブロック１２の振動を電圧信号に変換して出力する加速度センサからなるノックセンサ７７が取り付けられており、その出力信号もエンジン制御器１００に入力される。
【００３３】
エンジン制御器１００は前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメーターを計算する。例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号、ＥＧＲ開度信号等である。そしてエンジン制御器１００は、それらの信号を、スロットル・アクチュエーター５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、ＶＶＴ３２及びＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４等に出力する。
【００３４】
エンジン制御器１００が実行するエンジン１の制御について最も特徴的な点は、エンジン１の始動時、より具体的には、エンジン１の未暖機状態での燃料噴射時期に関する制御であり、この制御を実行することにより、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつも、エンジン１の未暖機状態におけるスモークの発生を可及的に低減する。以下、図を参照しながらこの燃料噴射制御について説明する。
【００３５】
図２は、回転数１５００ｒｐｍ、水温５０度（つまり、未暖機状態）でエンジン１を運転させる条件で、吸気行程中における燃料噴射時期、より正確には燃料噴射終了時期を変更した場合の、オイル希釈率及びスモークの発生量の関係を示している。同図において明らかなように、燃料噴射終了時期を遅角側（図２における左側）に設定することによってスモークは少なくなり、スモークの発生については有利になる一方で、オイル希釈率は高くなって、オイル希釈については不利になる。これは図３（ａ）に模式的に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における中期乃至後期に設定されることにより、ピストン１５が、そのピストンストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料は、燃料噴射弁５３に対向する気筒１１の内壁面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、ピストン１５の頂面に付着する燃料量は少なくなるためである。逆に、燃料噴射時期を進角側（図２における右側）に設定することによって、オイル希釈については有利になる一方で、スモークの発生については不利になる。これは図３（ｂ）に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における前期に設定されることにより、ピストン１５が吸気上死点付近に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料はピストン１５の頂面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、気筒１１の内壁面に付着する燃料量は少なくなるためである。このように、燃料噴射時期の遅早に対するオイル希釈の特性とスモークの特性とは逆であるため、オイル希釈とスモークの発生との双方を最低限に抑制するような燃料噴射時期は存在しない。そこで、オイル希釈とスモークの発生とを共に抑制しようとすれば、オイル希釈を許容範囲内に収めつつ、スモークの発生も許容範囲に収めるような燃料噴射時期に設定することになる。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の未暖機状態において（エンジン冷間時に）、オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めるべく、燃料噴射の終了時期（以下、この燃料噴射の終了時期を単に燃料噴射時期と呼ぶ場合がある）を、比較的進角側であるＢＴＤＣ２８５°ＣＡに設定する。この燃料噴射時期を、以下においては冷間用噴射時期と呼ぶ場合がある（図５も参照）。
【００３６】
これに対し、エンジン１の完全暖機後は、気筒１１の内壁面に多少の燃料が付着しても気化し易いため、オイルに混入する燃料の量は減少すると共に、仮にオイルに燃料が混入してもオイルの温度が高いことで燃料が蒸発し易く、オイル内に燃料が蓄積することは抑制される。このことから、エンジン１の完全暖機後は、スモークの発生が最も抑制されるように、燃料噴射時期を、前記の冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の完全暖機後（より詳細には、後述するように、エンジン水温が完全暖機温度よりも低い第２温度以上の温間時）は、燃料噴射時期をＢＴＤＣ２６０°ＣＡに設定する。この噴射時期は、スモークを重視した温間用噴射時期と言うことができる（図５も参照）。
【００３７】
ところが、前述したように燃料噴射時期を冷間用噴射時期に設定することは、オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めることしかできない一方で、オイル希釈に関しては、エンジン１が完全暖機に至ればオイル内にはオイルがほとんど残らなくなることから、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。また、エンジン１の始動時に完全暖機まで早期に至ることができるのであれば、その間にオイルに混入する燃料の量は少なくかつ、仮にオイルに燃料が混入したとしても、完全暖機後には蒸発し得る。このことから、エンジン制御器１００は、エンジンの未暖機状態においては、エンジン始動時の水温に応じて、前述した冷間用噴射時期と温間用噴射時期との間で燃料噴射時期を変更する。
【００３８】
つまり、始動時のエンジン水温が比較的高いときには、その始動時の水温と完全暖機温度との温度差が小さいため、エンジン１が完全暖機に至るまでの時間が短く、その間にオイルに混入する燃料の量は少なくなる。このため、エンジン１が完全暖機に至るまで間に、多少の燃料がオイルに混入することを許容しても、エンジン１が完全暖機に至った後にオイル内に混入した燃料の全て又はそのほとんどが蒸発し得る。つまり、オイル内に燃料が蓄積することがなく、エンジン１への悪影響を回避し得る。そこで、エンジン制御器１００は、図５に示すように、エンジン１の始動時の水温が所定温度（第１温度）よりも低いときには、燃料噴射時期を前記冷間用噴射時期に設定する一方で、エンジン１の始動時の水温が第１温度以上のときには、オイルへの燃料の混入を多少許容しつつも、スモークの発生はより一層抑制すべく、燃料噴射時期を冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。この場合、燃料噴射の開始時期は、吸気行程を前期、中期及び後期に分けたときの中期に相当する。
【００３９】
次に図４に示すフローチャートを参照しながら、前記エンジン制御器１００が実行する、前述した燃料噴射時期の制御について説明する。このフローは、エンジン１の始動によってスタートし、先ずステップＳ４１では、水温センサ７８からの信号に基づき、始動時におけるエンジン水温を読み込む。そうして、ステップＳ４２において、エンジン始動時のエンジン水温が予め設定した第１温度未満であるか否かを判定する。この第１温度は、図５に示すように、比較的低い温度あって、エンジン水温がこの第１温度よりも低いときには、気筒１１の内壁面に付着した燃料が気化し難くかつ、エンジン１の完全暖機までに長い時間を要することで、その間に比較的多量の燃料がオイルに混入する虞がある温度として適宜設定される温度であり、例えば１０度程度に設定される。ステップＳ４２において、エンジン始動時の水温が第１温度未満であるとき（ＹＥＳのとき）には、エンジン１が冷間であるとしてステップＳ４３に移行し、図５に示すように冷間用噴射時期（ＢＴＤＣ２８５°ＣＡ）で燃料噴射を実行する。また、その後はエンジン水温の上昇に応じて、燃料噴射時期を遅角させていく。こうして、ステップＳ４３では、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークの発生も許容範囲内に収めることが可能になる。
【００４０】
一方、ステップＳ４２において、エンジン始動時のエンジン水温が第１温度以上であるとき（ＮＯのとき）には、ステップＳ４４に移行し、そのステップＳ４４では、エンジン始動時のエンジン水温が第２温度未満であるか否かを判定する。この第２温度は、図５に示すように、エンジン１の完全暖機温度よりも低くかつ、第１温度よりも高い温度あって、エンジン水温がこの第２温度よりも高いときには、気筒１１の内壁面に付着した燃料が気化し易くかつ、エンジン１の完全暖機までにほとんど時間を要しないため、その間にオイルに混入する燃料量が少なく、さらに、その完全暖機後には燃料が蒸発してオイル内には燃料が（ほとんど）存在しなくなる温度として適宜設定される温度であり、例えば６０度程度に設定される。ステップＳ４４において、今回のエンジン始動時のエンジン水温が第２温度以上であるとき（ＮＯのとき）には、エンジン１が温間であるとしてステップＳ４５に移行し、温間用噴射時期（ＢＴＤＣ２６０°ＣＡ）で燃料噴射を実行する。こうして、ステップＳ４５では、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつ、スモークの発生を十分に抑制することが可能になる。
【００４１】
一方、ステップＳ４４において、今回のエンジン始動時のエンジン水温が第２温度未満であるとき（ＹＥＳのとき）には、エンジン１が半暖機であるとしてステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６では、始動時のエンジン水温と、完全暖機時の水温との差分に基づいて噴射時期の補正値を算出し、冷間用噴射時期からその補正値分だけ遅角させた時期で、燃料噴射を実行する。これによって、例えば図５に示すように、エンジン１の始動時の水温が第１温度と第２温度との間にあるときには、冷間用噴射時期と温間用噴射時期との間で線形補間により設定される噴射時期で燃料噴射が実行される。その後は、エンジン水温の上昇に伴い噴射時期を遅角側に変更する。例えば図５の斜めの線に沿うように噴射時期を遅角側に変更してもよい。こうして、ステップＳ４９では、オイル希釈によるエンジン１への悪影響を回避しつつも、スモークの発生を可及的に低減することが可能になる。
【００４２】
このように、前述したエンジン１の燃料噴射制御によると、エンジン１の未暖機時においては、エンジン１の始動時の水温に応じて、始動時水温が比較的高く、短時間でエンジンの完全暖機に至るような場合には、オイル内に燃料が多少混入することを許容する一方で、スモークの発生を抑制するために、燃料噴射時期を冷間時噴射時期よりも遅角側に設定する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。これによって、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響は回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制し得る。
【００４３】
こうした制御は、燃料噴射弁５３が多噴口型であって燃料噴射圧力が比較的高く設定されることにより、燃料噴霧の貫徹力が相対的に強くなる場合、換言すれば気筒１１の内壁面への燃料の付着量が増えてオイル希釈が生じ易い場合に特に有効である。尚、単噴口型の燃料噴射弁を採用した場合に、前述した制御を行うことも勿論可能である。
【００４４】
また、図４に示すフローチャートや図５に示すマップでは、エンジン水温に基づいて燃料噴射時期の変更をするようにしているが、これに代えてエンジンオイルの温度に基づいて燃料噴射時期の変更を行うようにしてもよい。
【００４５】
また、前記で説明した燃料噴射は、必要量の燃料を１回で噴射する場合、及び、複数回に分割して噴射する場合の双方を含み得る。例えば分割噴射の場合、その時期を変更することは、複数回の燃料噴射の全体を遅角側及び進角側に変更すればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ 直噴ガソリンエンジン（エンジン本体）
１００ エンジン制御器（制御手段）
１１ 気筒
１５ ピストン
５３ 燃料噴射弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、
前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の制御を通じて、前期気筒内への燃料供給を制御する制御手段と、を備え、
前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、
前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、前記エンジン本体の始動時に検出したエンジン本体の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは、前記燃料噴射の開始時期を、前記吸気行程を前期、中期及び後期に区分したときの中期に設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項１】
ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、
前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の制御を通じて、前期気筒内への燃料供給を制御する制御手段と、を備え、
前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、
前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、前記エンジン本体の始動時に検出したエンジン本体の温度に基づいて、当該始動時温度が所定温度よりも低いときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記始動時温度が前記所定温度以上のときは、前記燃料噴射の開始時期を、前記吸気行程を前期、中期及び後期に区分したときの中期に設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１２９４５（Ｐ２０１２−１２９４５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７５１９（Ｐ２０１０−１４７５１９）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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