JP5167854B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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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、吸気行程中の吸気流に乗るように燃料を燃焼室に直接噴射する、いわゆる、筒内直接噴射式のエンジンが知られている。このような従来の筒内直接噴射式のエンジンとして、例えば、特許文献1に記載されている筒内噴射式エンジンの制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃圧を調節する燃料圧送量可変の燃料圧送ポンプと、EGR装置と、EGR弁を制御するEGR弁制御手段と、加速検出手段と、燃圧制御手段とを備える。そして、この筒内噴射式エンジンの制御装置は、燃圧制御手段が加速検出手段による検出に基づき、加速初期に上記燃料噴射圧力を一時的に高め、加速途中から上記燃料噴射圧力を下げるように燃料圧送ポンプを制御することで、排気還流が行われているような状態からの加速時に、加速初期のスモークの発生を抑制するとともに、エンジンに対する外部負荷が増大することを抑制して、加速性を確保しいている。そして、この筒内噴射式エンジンの制御装置は、加速初期に、燃料噴射弁からの燃料噴射を同一サイクルで複数回に分割して行うように制御する噴射制御手段を備えている。   Conventionally, a so-called in-cylinder direct injection type engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber so as to ride on an intake air flow during an intake stroke is known. As such a conventional in-cylinder direct injection engine, for example, a control device for an in-cylinder injection engine described in Patent Document 1 adjusts a fuel pressure and a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber. A fuel pressure feed pump having a variable fuel pressure feed amount, an EGR device, an EGR valve control means for controlling the EGR valve, an acceleration detection means, and a fuel pressure control means are provided. Then, the control device for the direct injection engine is configured so that the fuel pressure control means increases the fuel injection pressure temporarily in the early stage of acceleration based on detection by the acceleration detection means, and lowers the fuel injection pressure in the middle of acceleration. By controlling the pump, it is possible to suppress the generation of smoke at the initial stage of acceleration when accelerating from a state where exhaust gas recirculation is performed, and to suppress an increase in the external load on the engine, thereby improving the acceleration performance. It is secured. The control device for the in-cylinder injection engine includes injection control means for controlling the fuel injection from the fuel injection valve to be divided into a plurality of times in the same cycle in the early stage of acceleration.

特開2000−205014号公報JP 2000-205014 A

ところで、上述した特許文献1に記載されている筒内噴射式エンジンの制御装置では、例えば、粒子状物質、いわゆる、パティキュレートマター(PM:Particulate Matter)を効果的に抑制するために、燃料の分割噴射期間をピストンやシリンダボア壁への燃料の付着を防止可能な期間に設定しても、エンジンの運転状態が変動することでこのパティキュレートマターを適正に抑制できないことがあった。   By the way, in the control apparatus for a cylinder injection engine described in Patent Document 1 described above, for example, in order to effectively suppress particulate matter, so-called particulate matter (PM), Even if the split injection period is set to a period in which the fuel can be prevented from adhering to the piston or cylinder bore wall, the particulate matter may not be properly suppressed due to fluctuations in the operating state of the engine.

そこで本発明は、パティキュレートマターを確実に抑制することができる内燃機関を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the internal combustion engine which can suppress a particulate matter reliably.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による内燃機関は、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、定常運転時における前記分割噴射の期間より前記混合気の前記空気と前記燃料との均質性を促進可能な前記燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記定常運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を当該定常運転時において前記燃焼室の壁面への前記燃料の付着を抑制可能な前記燃料の噴射期間である定常運転時PM抑制期間内に設定すると共に、前記均質性促進期間を前記定常運転時PM抑制期間より遅角した期間であって前記吸気弁の燃焼室側へのリフト量が最大となる最大リフト時期の近傍の期間であって前記吸気弁のリフト量が予め設定される所定以上である期間に設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention is a combustion chamber in which a mixture of air and fuel can be combusted, and the fuel can be dividedly injected into the combustion chamber in a plurality of times. A fuel injection means; an intake port and an exhaust port communicating with the combustion chamber; an intake valve and an exhaust valve that can freely open and close the intake port and the exhaust port; and Control means for setting a final injection timing of the divided injection during acceleration operation within a homogeneity promotion period that is an injection period of the fuel capable of promoting homogeneity between the air and the fuel, and the control means Indicates that the final injection timing of the divided injection during the steady operation is the fuel injection period during which the fuel can be prevented from adhering to the wall of the combustion chamber during the steady operation. And sets within a period, the period in the vicinity of the maximum lift timing where the lift amount to the combustion chamber side of the intake valve the homogeneity promoting period a period retarded than when the PM suppression period the steady operation is maximum In this case, the lift amount of the intake valve is set to a predetermined period or more .

請求項に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、前記定常運転時及び前記加速運転時における前記分割噴射の最初の噴射時期を前記定常運転時PM抑制期間内に設定することを特徴とする。 In the internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the control means sets the first injection timing of the divided injection during the steady operation and the acceleration operation within the steady operation PM suppression period. To do.

請求項に係る発明による内燃機関では、内燃機関温度を検出可能な温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定することを禁止することを特徴とする。 An internal combustion engine according to a third aspect of the present invention includes temperature detection means capable of detecting an internal combustion engine temperature, and the control means is configured to perform the acceleration operation when the internal combustion engine temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. It is prohibited to set the last injection timing of the divided injection within the homogeneity promotion period.

請求項に係る発明による内燃機関では、前記吸気弁及び前記排気弁を用いて前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な可変動弁手段と、内燃機関温度を検出可能な温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定すると共に、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に前記可変動弁手段を制御して前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくすることを特徴とする。 In an internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention , variable valve operating means capable of opening and closing the intake port and the exhaust port and changing the opening and closing timing using the intake valve and the exhaust valve, and the internal combustion engine temperature Temperature control means capable of detecting the temperature, and the control means sets the final injection timing of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period, and the internal combustion engine temperature is preset. When the temperature is lower than a predetermined temperature, the variable valve means is controlled to increase the overlap of the valve opening periods of the intake valve and the exhaust valve.

本発明に係る内燃機関によれば、定常運転時における分割噴射の期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段を備えるので、制御手段が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間内に設定することで、加速運転時における混合気の均質性が促進され、パティキュレートマターを確実に抑制することができる。   According to the internal combustion engine of the present invention, the division at the time of acceleration operation is performed within the homogeneity promotion period, which is the fuel injection period that can promote the homogeneity of the air and fuel of the air-fuel mixture from the period of division injection at the time of steady operation. Since the control means for setting the final injection timing of the injection is provided, the control means sets the final injection timing of the divided injection at the time of the acceleration operation within the homogeneity promotion period, so that the homogeneity of the air-fuel mixture at the time of the acceleration operation is set. Property is promoted, and particulate matter can be reliably suppressed.

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1に係るエンジンを表す概略構成図、図2は、本発明の実施例1に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図3は、本発明の実施例1に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図、図4は、本発明の実施例1に係るエンジンの分割噴射期間を説明するタイムチャート、図5は、本発明の実施例1に係るエンジンにおける定常運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフ、図6は、本発明の実施例1に係るエンジンにおける加速運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフ、図7は、本発明の実施例1に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。   1 is a schematic configuration diagram showing an engine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view including a combustion chamber of the engine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a time chart for explaining a divided injection period of the engine according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the engine speed, the load factor, and the number of divided fuel injections of the engine according to FIG. FIG. 5 is a graph conceptually showing the relationship between the fuel split injection period and the mixture distribution during steady operation in the engine according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is the engine according to the first embodiment of the present invention. 7 is a graph conceptually showing the relationship between the fuel split injection period and the air-fuel mixture distribution during acceleration operation in FIG. 7, and FIG. 7 is a flowchart for explaining the injection timing retard control during acceleration operation of the engine according to Embodiment 1 of the present invention. It is.

本実施例1に係る内燃機関としてのエンジン10は、図1、図2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41a(図2参照)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。   An engine 10 as an internal combustion engine according to the first embodiment is mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck as shown in FIGS. 1 and 2, and a fuel spray 41 a (see FIG. 2) is injected into a combustion chamber by an injector 41 described later. 18 is a multi-cylinder in-cylinder injection type engine that directly injects fuel into a cylinder 18, and a series of intake strokes, compression strokes, expansion strokes, and exhaust strokes while a piston 14 provided in the cylinder bore 13 is capable of reciprocating twice. This is a so-called four-cycle engine that performs four strokes.

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オイルが貯留されている。   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. Note that oil supplied to each part of the engine 10 is stored at the bottom of the crankcase 15.

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12a(図2参照)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12a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12aに吸気ポート19及び排気ポート20が対向して形成されており、この吸気ポート19及び排気ポート20に対して吸気弁21及び排気弁22の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁21及び排気弁22は、シリンダヘッド12に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート19及び排気ポート20を閉止する方向(図1にて上方)に付勢支持されている。また、シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転自在に支持されており、吸気カム25及び排気カム26が吸気弁21及び排気弁22の上端部に接触している。   The combustion chamber 18 is composed of a wall surface of the cylinder bore 13 in the cylinder block 11, an in-cylinder ceiling portion 12 a (see FIG. 2) as a lower surface of the cylinder head 12, and a top surface of the piston 14. That is, it has a pent roof shape that is inclined so that the central portion of the in-cylinder ceiling portion 12a as the lower surface of the cylinder head 12 becomes higher. 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 the in-cylinder ceiling portion 12 a that is an upper portion of the combustion chamber 18. The lower end portions of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are positioned with respect to the port 19 and the exhaust port 20, 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 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が吸気弁21及び排気弁22を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉し、吸気ポート19と燃焼室18、燃焼室18と排気ポート20とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24は、クランクシャフト16が2回転(720度)する間に1回転(360度)するように設定されている。そのため、エンジン10は、クランクシャフト16が2回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が1回転することとなる。   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弁21及び排気弁22を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)27,28となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構27,28は、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24の軸端部にVVTコントローラ29,30が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ31,32からの油圧をこのVVTコントローラ29,30の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト23,24の位相を変更し、吸気弁21及び排気弁22の開閉時期を進角又は遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構27,28は、吸気弁21及び排気弁22の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角又は遅角する。また、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ33,34が設けられている。   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 causing the hydraulic pressure from 32 to act on an advance chamber and a retard chamber (not shown) of the VVT controllers 29 and 30, and the opening / closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is changed. 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 angle (opening period) 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弁39を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置40が設けられている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室18に直接燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ(燃料噴射弁)41が装着されている。このインジェクタ41は、吸気ポート19側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。このインジェクタ41は、燃焼室18に生成される吸気流動に燃料が乗るようにピストン14の頂面に向かって燃料を噴射可能である。各気筒に装着されるインジェクタ41は、デリバリパイプ42に連結され、このデリバリパイプ42には、高圧燃料供給管43を介して高圧燃料ポンプ(燃料ポンプ)44が連結されている。更に、シリンダヘッド12には、燃焼室18の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ45が装着されている。   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 serving 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 that detects the engine cooling water temperature, and outputs the detected engine cooling 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、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量(燃料噴射期間)、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ41及び点火プラグ45を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ECU51は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ(理論空燃比)となるように燃料噴射量を補正している。   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, etc. are determined based on the engine operating state such as the engine speed and the engine cooling water temperature, and the injector 41 and the spark plug 45 are driven to perform the fuel injection and ignition. Run. 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、排気弁22の閉止時期と吸気弁21の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート19又は燃焼室18に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁21の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート19に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁21の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。   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 rotation speed, so that the timing is adjusted to the inertial force of the intake air and the volume efficiency is improved.

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.

なお、本実施例1のエンジン10は、運転条件に対応して2つの燃焼形態を利用している。この2つの燃焼形態は、圧縮行程時に燃料噴射を行うことで混合気を点火プラグ45近傍に集中させ成層化し空燃比がリーン(酸素過多雰囲気)状態での運転を実現可能とする成層燃焼と、吸気行程時に燃料噴射を行い、十分な混合時間をとることで、燃焼室全体に噴霧を均質に分散させ空燃比がストイキ(理論空燃比)状態での運転を実現可能とする均質燃焼である。ここでは、エンジン10は、ピストン14の頂面の吸気側部分に成層燃焼を成立させるための凹状のキャビティ14a(図2参照)が形成されている。このエンジン10は、成層燃焼には、圧縮行程時にインジェクタ41からこのキャビティ14aに向けて燃料を噴射することで、ピストン14のキャビティ14aの壁に沿って燃料噴霧が案内され、この燃料噴霧の噴流に点火プラグ45に向かう指向性が付加され、よって、点火プラグ45まで混合気を案内することができ、この点火プラグ45近傍に成層混合気を形成することができる。本実施例1のエンジン10は、エンジン回転数とスロットル開度とに基づいて燃料噴射モードを決定しており、例えば、全運転条件の中で比較的低負荷及び低回転の運転領域にて成層燃焼を行う一方、比較的高負荷及び高回転の運転領域にて均質燃焼を行う。   Note that the engine 10 of the first embodiment uses two combustion modes corresponding to operating conditions. In these two combustion modes, stratified combustion that enables fuel-injection during the compression stroke to concentrate the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug 45 and stratify to realize operation in a lean (oxygen-rich atmosphere) state. By performing fuel injection during the intake stroke and taking a sufficient mixing time, the spray is homogeneously dispersed throughout the combustion chamber, so that the operation with the air-fuel ratio stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) can be realized. Here, in the engine 10, a concave cavity 14 a (see FIG. 2) for forming stratified combustion is formed in the intake side portion of the top surface of the piston 14. In the stratified combustion, the engine 10 injects fuel from the injector 41 toward the cavity 14a during the compression stroke, so that the fuel spray is guided along the wall of the cavity 14a of the piston 14, and the jet of the fuel spray The directivity toward the spark plug 45 is added to the spark plug 45, so that the air-fuel mixture can be guided to the spark plug 45 and a stratified air-fuel mixture can be formed in the vicinity of the spark plug 45. The engine 10 of the first embodiment determines the fuel injection mode based on the engine speed and the throttle opening. For example, the stratification is performed in a relatively low load and low rotation operation region in all operation conditions. While performing combustion, homogeneous combustion is performed in a relatively high load and high speed operation region.

ここで、本実施例1のエンジン10は、燃料噴射手段としてのインジェクタ41による1サイクルで必要な量の燃料の噴射を複数回に分けて分割噴射している。   Here, in the engine 10 of the first embodiment, the fuel injection of a necessary amount in one cycle by the injector 41 as the fuel injection means is divided into a plurality of divided injections.

具体的には、上述したインジェクタ41は、燃焼室18に向けて燃料を複数回に分けて分割噴射可能である。インジェクタ41による分割噴射の分割数は、ECU51によりエンジン回転数、負荷率に基づいて設定される。すなわち、ECU51は、現時点のエンジン10のエンジン回転数と負荷率とから、必要な燃料噴射量を算出し設定するとともに、例えば、図3に示すマップを用いて、噴射の分割数を設定する。ここで、図3は、エンジン回転数と負荷率に基づいて噴射の分割数(例えば、n1、n2、・・・、n5)を求めるためにECU51の記憶部に記憶されているマップの一例であり、予め実験等により作成されたものである。図3は、縦軸を負荷率、横軸をエンジン回転数としている。   Specifically, the injector 41 described above can divide and inject fuel into the combustion chamber 18 in a plurality of times. The division number of the divided injection by the injector 41 is set by the ECU 51 based on the engine speed and the load factor. That is, the ECU 51 calculates and sets a required fuel injection amount from the current engine speed and load factor of the engine 10, and sets the number of injection divisions using, for example, a map shown in FIG. Here, FIG. 3 is an example of a map stored in the storage unit of the ECU 51 in order to obtain the number of injection divisions (for example, n1, n2,..., N5) based on the engine speed and the load factor. Yes, it was created in advance by experiments. In FIG. 3, the vertical axis represents the load factor and the horizontal axis represents the engine speed.

そして、インジェクタ41は、ECU51によって設定された燃料噴射量及び分割数に基づいて、燃料の噴射を複数回に分割し噴射休止期間を設けて間欠的に燃焼室18に燃料を噴射する。したがって、例えば、必要な燃料噴射量の総量を一回で噴射する場合と比較して、複数回に分割された短い各期間で燃料が噴射されることとなり、一回の噴射による燃料噴霧41aの噴射量を低減することができる。このため、一回の燃料噴霧は、インジェクタ41から短い期間内に噴射されることになるので、燃料の噴霧のペネトレーション(貫徹力)を低く抑えることができる。すなわち、インジェクタ41により燃料を分割噴射する場合の燃料噴霧41aでは、個々の噴霧期間が短くなることで噴霧のペネトレーションが低下することにより、ピストン14の頂面及びシリンダボア13の壁面などに燃料が付着することを抑制することができる。よって、燃料噴霧41aを分割噴射する場合には、ピストン14の頂面や燃焼室18の内壁面などに燃料が付着することを抑制することができ、未燃炭化水素(未燃HC)の発生やスモーク、粒子状物質、いわゆる、パティキュレートマター(PM:Particulate Matter)の発生を抑制することができる。また、噴霧の貫徹力が低下することにより、ピストン14にあたって飛び散る燃料の量を抑制することができ、シリンダボア13の壁面に燃料が付着することも抑制することができ、燃料がピストンリングを介してクランクケース15の底部に貯留されるオイルに流れ込むことを抑制することができる。この結果、オイルが希釈してエンジン品質を低下させることも防止することができ、また、未燃HC(炭化水素)の発生やスモークの発生を抑制することができる。   The injector 41 divides the fuel injection into a plurality of times based on the fuel injection amount and the number of divisions set by the ECU 51, and intermittently injects the fuel into the combustion chamber 18 with an injection pause period. Therefore, for example, as compared with the case where the total amount of required fuel injection is injected once, fuel is injected in each short period divided into a plurality of times, and the fuel spray 41a of one injection is injected. The injection amount can be reduced. For this reason, since one fuel spray is injected from the injector 41 within a short period of time, the penetration (penetration force) of the fuel spray can be kept low. That is, in the fuel spray 41a when the fuel is divided and injected by the injector 41, the fuel adheres to the top surface of the piston 14 and the wall surface of the cylinder bore 13 and the like due to the decrease in the spray penetration due to the shortening of each spray period. Can be suppressed. Therefore, when the fuel spray 41a is divided and injected, it is possible to suppress the fuel from adhering to the top surface of the piston 14 or the inner wall surface of the combustion chamber 18 and to generate unburned hydrocarbons (unburned HC). And smoke, particulate matter, so-called particulate matter (PM) can be suppressed. In addition, since the spray penetration force is reduced, the amount of fuel scattered on the piston 14 can be suppressed, and the fuel can be prevented from adhering to the wall surface of the cylinder bore 13. It is possible to suppress the oil flowing into the oil stored at the bottom of the crankcase 15. As a result, it is possible to prevent the oil from diluting and degrading the engine quality, and it is possible to suppress the generation of unburned HC (hydrocarbon) and smoke.

ところで、上記のようにインジェクタ41により燃料を分割噴射する場合、例えば、PMの発生を効果的に抑制するために、燃料の分割噴射期間をピストン14の頂面やシリンダボア13の壁面などの燃焼室18の壁面への燃料の付着を防止可能な期間に設定しても、エンジン10の運転状態が変動することでPMを適正に抑制できないことがある。   By the way, when the fuel is divided and injected by the injector 41 as described above, for example, in order to effectively suppress the generation of PM, the fuel divided injection period is a combustion chamber such as the top surface of the piston 14 or the wall surface of the cylinder bore 13. Even if it is set to a period during which the fuel can be prevented from adhering to the 18 wall surfaces, PM may not be properly suppressed due to fluctuations in the operating state of the engine 10.

すなわち、エンジン10は、ピストン14の頂面やシリンダボア13の壁面などの燃焼室18の壁面への燃料の付着を抑制することでPMの発生を効果的に抑制することができる。このため、エンジン10は、定常運転時においては、燃焼室18の壁面への燃料の付着を抑制可能な燃料の噴射期間である定常運転時PM抑制期間内にインジェクタ41による燃料の分割噴射の期間(以下、特に断りの無い限り単に「分割噴射期間」という)を設定することで、燃焼室18の壁面への燃料の付着を抑制することができ、PMの発生を効果的に抑制することができる。   That is, the engine 10 can effectively suppress the generation of PM by suppressing the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber 18 such as the top surface of the piston 14 and the wall surface of the cylinder bore 13. For this reason, during the steady operation, the engine 10 is a period of fuel split injection by the injector 41 within the steady operation PM suppression period, which is a fuel injection period that can suppress the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber 18. By setting (hereinafter, simply referred to as “divided injection period” unless otherwise specified), it is possible to suppress the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber 18 and to effectively suppress the generation of PM. it can.

ここで、定常運転時PM抑制期間は、エンジン10の定常運転時にPMを効果的に低減することができる燃料噴射期間である。エンジン10は、燃料の分割噴射時期を吸気行程の前半側にて上死点TDC(TDC: Top Dead Center)側に進角しすぎると、上死点に向けて移動してくるピストン14とインジェクタ41との距離が短くなり、インジェクタ41から噴射された燃料噴霧41aがピストン14に直撃し燃料がピストン14に付着し易くなり、この結果、スモークやPMを増加させてしまうおそれがある。一方、エンジン10は、燃料の分割噴射時期を下死点BDC(BDC: Bottom Dead Center)側に遅角しすぎると、インジェクタ41から噴射された燃料噴霧41aが燃焼室18側に突出して開弁される吸気弁21に干渉し易くなり、この結果、燃料噴霧41aが吸気弁21にあたって飛び散り、飛び散った燃料がシリンダボア13壁面などの燃焼室18の壁面に燃料が付着し、PMが発生するおそれがある。したがって、エンジン10は、進角側(吸気行程前半側)にて燃料噴霧41aがピストン14の頂面に直撃せず、かつ、遅角側にて燃料噴霧41aと吸気弁21とが干渉しにくい期間に定常運転時PM抑制期間を設定し、燃料の分割噴射期間をこの定常運転時PM抑制期間内に設定する。つまり、エンジン10は、定常運転時において、燃料の分割噴射の最初の噴射時期と最後の噴射時期がともに定常運転時PM抑制期間内に設定される。   Here, the PM suppression period during steady operation is a fuel injection period during which PM can be effectively reduced during steady operation of the engine 10. If the engine 10 advances the fuel split injection timing toward the top dead center TDC (TDC: Top Dead Center) side in the first half of the intake stroke, the piston 14 and the injector that move toward the top dead center As a result, the fuel spray 41a injected from the injector 41 directly hits the piston 14 and the fuel easily adheres to the piston 14. As a result, smoke and PM may be increased. On the other hand, if the fuel injection timing is too retarded to the bottom dead center BDC (BDC: Bottom Dead Center) side, the engine 10 causes the fuel spray 41a injected from the injector 41 to protrude toward the combustion chamber 18 and open. As a result, the fuel spray 41a scatters on the intake valve 21, and the scattered fuel adheres to the wall surface of the combustion chamber 18 such as the wall surface of the cylinder bore 13 and PM may be generated. is there. Therefore, in the engine 10, the fuel spray 41a does not directly hit the top surface of the piston 14 on the advance side (first half of the intake stroke), and the fuel spray 41a and the intake valve 21 are unlikely to interfere with each other on the retard side. The PM suppression period during steady operation is set as the period, and the fuel split injection period is set within the PM suppression period during steady operation. That is, in the steady operation, the first injection timing and the final injection timing of fuel split injection are both set within the steady operation PM suppression period.

一方、エンジン10は、加速運転時などの過渡運転時では、仮に燃料の分割噴射期間を定常運転時PM抑制期間内に設定し、燃焼室18の壁面への燃料の付着を抑制することでPMの発生を抑制したとしても、定常運転時と比較して相対的に大量に噴射される燃料と空気との混合が不均一になり加速運転中の混合気の均質性が悪くなることで、燃焼室18の混合気分布に局所的に燃料過多なリッチ領域が発生し、この混合気の燃料リッチ領域からPMが大量に発生するおそれがある。つまり、このエンジン10は、定常運転時と加速運転時とにおいて、燃料の分割噴射期間を同じ定常運転時PM抑制期間に設定すると、定常運転時においてはPMを効果的に抑制できたとしても、加速運転時においてPMが大量に発生してしまうおそれがある。   On the other hand, during transient operation such as during acceleration operation, the engine 10 temporarily sets the fuel split injection period within the PM suppression period during steady operation, thereby suppressing the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber 18. Even if the generation of fuel is suppressed, the mixture of fuel and air injected in a relatively large amount becomes non-uniform compared to that during steady operation, and the homogeneity of the air-fuel mixture during acceleration operation deteriorates. There is a possibility that a rich region where the fuel is excessively generated locally in the mixture distribution in the chamber 18 and a large amount of PM is generated from the fuel-rich region of the mixture. That is, when the engine 10 is configured to set the fuel split injection period to the same steady operation PM suppression period during steady operation and acceleration operation, even if PM can be effectively suppressed during steady operation, There is a risk that a large amount of PM may be generated during acceleration operation.

そこで、本実施例のエンジン10は、上記のようにインジェクタ41により燃焼室18に燃料を複数回に分けて分割噴射すると共に、図4に示すように、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間B内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段としてのECU51を設け、このECU51が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間B内に設定することで、加速運転時における混合気の均質性を促進し、PMの発生を確実に抑制している。   Therefore, the engine 10 of the present embodiment performs split injection of the fuel into the combustion chamber 18 in a plurality of times by the injector 41 as described above, and also, as shown in FIG. 4, the air-fuel mixture from the split injection period during steady operation. ECU 51 is provided as a control means for setting the final injection timing of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, which is a fuel injection period that can promote the homogeneity of the air and the fuel. By setting the final injection timing of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, the homogeneity of the air-fuel mixture during the acceleration operation is promoted and the generation of PM is reliably suppressed.

なお、図4は、横軸を時間、縦軸を吸気弁リフト量、定常運転時燃料噴射期間、加速運転時燃料噴射期間、燃料の壁面付着によるPM量及びトルク変動としている。また、以下の説明では、燃料の分割噴射における分割数は、2回である場合で説明し、すなわち、分割噴射における最後の燃料噴射が2回目の燃料噴射である場合で説明するが、これに限らず、当該分割数は、3回以上であってもよい。   In FIG. 4, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the intake valve lift amount, the fuel injection period during steady operation, the fuel injection period during acceleration operation, the PM amount and the torque fluctuation due to fuel wall adhesion. Further, in the following description, the case where the number of divisions in the fuel split injection is two will be described, that is, the case where the last fuel injection in the split injection is the second fuel injection will be described. Not limited to this, the number of divisions may be three or more.

まず、制御手段としてのECU51は、エンジン10の定常運転時では極端に混合気の均質性が悪化することは少ないため、トルク変動に問題が無い範囲で、上述したように、インジェクタ41による分割噴射期間を燃料の燃焼室18壁面への付着を効果的に抑制できる定常運転時PM抑制期間A内に設定する。すなわち、ECU51は、定常運転時PM抑制期間Aを進角側(吸気行程前半側)にて燃料噴霧41aがピストン14の頂面に直撃せず、かつ、遅角側にて燃料噴霧41aと吸気弁21とが干渉しにくい時刻t1から時刻t3までの期間に設定する。エンジン10は、燃料の分割噴射の各燃料噴射時期が時刻t1より進角(TDC側)側に設定されると燃料噴霧41aがピストン14の頂面に直撃するおそれがある一方、時刻t3より遅角(BDC側)側に設定されると燃料噴霧41aと吸気弁21とが干渉するおそれがある。   First, the ECU 51 as the control means hardly deteriorates the homogeneity of the air-fuel mixture at the time of steady operation of the engine 10, so that the divided injection by the injector 41 is performed within the range where there is no problem in torque fluctuation as described above. The period is set within the PM suppression period A during steady operation that can effectively suppress the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber 18. That is, the ECU 51 does not directly hit the top surface of the piston 14 on the advance side (the first half of the intake stroke) during the PM suppression period A during steady operation, and the intake side of the fuel spray 41a and the intake air on the retard side. The period is set from time t1 to time t3 at which the valve 21 hardly interferes. The engine 10 may cause the fuel spray 41a to hit the top surface of the piston 14 directly when the fuel injection timing of the divided fuel injection is set to the advance angle (TDC side) side from the time t1, but is later than the time t3. If the angle (BDC side) is set, the fuel spray 41a and the intake valve 21 may interfere with each other.

ここでは、ECU51は、エンジン10の定常運転時に燃料噴霧41aの燃焼室18壁面への付着を抑制しPMの発生を効果的に低減することができる期間として、燃料噴霧41aが吸気弁21と干渉しうる干渉期間より前の期間、さらに言えば、吸気弁21のリフト量が予め設定される所定以上になる時刻t3より前の期間に定常運転時PM抑制期間Aを設定する。そして、ECU51は、定常運転時における燃料の分割噴射の1回目(最初)の噴射時期Ainj1(定常運転時における分割噴射期間の開始時期)と2回目(最後)の噴射時期Ainj2(定常運転時における分割噴射期間の終了時期)とをそれぞれ定常運転時PM抑制期間A内の時刻t1、時刻t2に設定する。したがって、インジェクタ41は、エンジン10の定常運転時では、燃料の分割噴射における各噴射を定常運転時PM抑制期間A内の噴射時期Ainj1、Ainj2で行う。この結果、このエンジン10は、定常運転時にて、インジェクタ41から噴射時期Ainj1にて噴射された燃料噴霧41aがピストン14に直撃することを抑制することができると共に、噴射時期Ainj2にて噴射された燃料噴霧41aが吸気弁21に干渉することが防止され、燃料噴霧41aがこの吸気弁21にあたって飛び散り、飛び散った燃料がシリンダボア13壁面などの燃焼室18の壁面に付着することを抑制することができる。これにより、PMの発生を抑制することができる。   Here, the ECU 51 prevents the fuel spray 41a from interfering with the intake valve 21 as a period during which the fuel spray 41a can be prevented from adhering to the wall surface of the combustion chamber 18 and the generation of PM can be effectively reduced during steady operation of the engine 10. The PM suppression period A during steady operation is set in a period before the possible interference period, that is, in a period before time t3 when the lift amount of the intake valve 21 becomes equal to or higher than a predetermined value. Then, the ECU 51 performs the first (first) injection timing Ainj1 (start timing of the divided injection period during steady operation) and the second (last) injection timing Ainj2 (in steady operation) during steady operation. The end timing of the divided injection period) is set at time t1 and time t2 within the PM suppression period A during steady operation. Therefore, the injector 41 performs each injection in the split fuel injection at the injection timings Ainj1 and Ainj2 within the PM suppression period A during the steady operation during the steady operation of the engine 10. As a result, during steady operation, the engine 10 can prevent the fuel spray 41a injected from the injector 41 at the injection timing Ainj1 from directly hitting the piston 14 and is injected at the injection timing Ainj2. It is possible to prevent the fuel spray 41a from interfering with the intake valve 21, and to prevent the fuel spray 41a from splashing on the intake valve 21 and attaching the scattered fuel to the wall surface of the combustion chamber 18 such as the cylinder bore 13 wall surface. . Thereby, generation | occurrence | production of PM can be suppressed.

一方、ECU51は、定常運転時PM抑制期間Aより混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間として均質性促進期間Bを設定する。均質性促進期間Bは、燃焼室18内に生成される吸気噴流が増加することで定常運転時PM抑制期間Aより混合気の空気と燃料との均質性が促進される期間であり、ここでは、ECU51は、この均質性促進期間Bを定常運転時PM抑制期間Aより遅角した期間に設定する。さらに言えば、ECU51は、燃焼室18内の吸気噴流が増加する期間として、吸気弁21の燃焼室18側への移動量、すなわち、リフト量が最大となる最大リフト時期t4の近傍の時刻t3から時刻t5のまでの期間、つまり、吸気弁21のリフト量が予め設定される所定以上である時刻t3から時刻t5のまでの期間を均質性促進期間Bに設定する。この均質性促進期間Bは、上述したように、定常運転時PM抑制期間Aと比較すると燃料噴霧41aと吸気弁21とが干渉しうる期間であるものの、混合気の燃料と空気との均質性を効果的に促進することができる期間でもある。なお、吸気弁21と燃料噴霧41aとの干渉期間、言い換えれば、吸気噴流により燃料と空気との均質性が促進される均質性促進期間Bは、冷間時、温間時ともにほぼ同じであり、エンジン10の仕様等から一義的に定まる期間である。   On the other hand, the ECU 51 sets the homogeneity promotion period B as a fuel injection period that can promote the homogeneity of the air-fuel mixture and the fuel from the PM suppression period A during steady operation. The homogeneity promotion period B is a period in which the homogeneity between the air and the fuel in the air-fuel mixture is promoted more than the PM suppression period A during steady operation by increasing the intake jet generated in the combustion chamber 18. The ECU 51 sets the homogeneity promotion period B to a period delayed from the PM suppression period A during steady operation. In other words, the ECU 51 sets the amount of movement of the intake valve 21 toward the combustion chamber 18 as a period during which the intake jet flow in the combustion chamber 18 increases, that is, a time t3 near the maximum lift timing t4 at which the lift amount is maximum. A period from time t5 to time t5, that is, a period from time t3 to time t5 when the lift amount of the intake valve 21 is equal to or greater than a predetermined value is set as the homogeneity promotion period B. As described above, the homogeneity promotion period B is a period during which the fuel spray 41a and the intake valve 21 can interfere with each other as compared with the PM suppression period A during steady operation. It is also a period during which can be effectively promoted. It should be noted that the interference period between the intake valve 21 and the fuel spray 41a, in other words, the homogeneity promotion period B in which the homogeneity of fuel and air is promoted by the intake jet is substantially the same in both cold and warm conditions. This is a period that is uniquely determined from the specifications of the engine 10 and the like.

そして、ECU51は、加速運転時の1回目(最初)の噴射時期Ainj1を定常運転時と同様に定常運転時PM抑制期間A内の時刻t1に設定する一方で、加速運転時の分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内の時刻t4に設定する。したがって、インジェクタ41は、エンジン10の加速運転時では、燃料の分割噴射における各噴射を定常運転時PM抑制期間A内の噴射時期Ainj1(時刻t1)にて1回目(最初)の燃料噴射を行った後、間隔をあけて均質性促進期間B内の噴射時期Ainj2(時刻t4)にて2回目(最後)の燃料噴射を行う。   Then, the ECU 51 sets the first (first) injection timing Ainj1 during the acceleration operation to the time t1 within the PM suppression period A during the steady operation as in the steady operation, while the divided injection 2 during the acceleration operation. The second (last) injection timing Ainj2 is set to time t4 within the homogeneity promotion period B. Therefore, the injector 41 performs the first (first) fuel injection at the injection timing Ainj1 (time t1) within the PM suppression period A during the steady operation during the acceleration operation of the engine 10 during the fuel split injection. After that, the second (last) fuel injection is performed at an injection timing Ainj2 (time t4) within the homogeneity promotion period B with an interval.

この結果、このエンジン10は、加速運転時にて、インジェクタ41から噴射時期Ainj1にて噴射された燃料噴霧41aがピストン14に直撃することを抑制することができる。そして、このエンジン10は、加速運転時にて、均質性促進期間B内の噴射時期Ainj2にてインジェクタ41から噴射された燃料噴霧41aが燃焼室18に生成される吸気流動にのることで、噴流を活用し、この噴流効果により燃料噴霧41aの気流が増速され、燃料の微粒化や空気との混合が促進され、燃料噴霧41aの均質化を向上することができる。つまり、エンジン10は、加速運転時において燃料と空気との混合が不均一になり混合気の均質性が悪くなることを防止することができ、燃焼室18の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生することを防止することができる。この結果、エンジン10は、加速運転時における均質性促進期間B内の噴射時期Ainj2にて2回目(最後)の燃料噴射が行われることで、仮に燃焼室18の壁面に付着する燃料の量が多少増えたとしても、燃焼室18の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生することを防止することができることから、混合気の燃料リッチ領域からPMが大量に発生することを抑制することができるので、結果的に総量ではPMの発生を抑制することができる。つまり、このエンジン10は、定常運転時と加速運転時とで燃料の分割噴射における各燃料噴射時期を適正に変更することで、定常運転時におけるPM発生の抑制と加速運転時におけるPM発生の抑制とを両立することができ、よって、エンジン10の運転状態が変動しても適正にPMの発生を抑制することができる。   As a result, the engine 10 can prevent the fuel spray 41a injected from the injector 41 at the injection timing Ainj1 from directly hitting the piston 14 during acceleration operation. In the acceleration operation, the engine 10 jets the fuel spray 41a injected from the injector 41 at the injection timing Ainj2 within the homogeneity promotion period B into the intake air flow generated in the combustion chamber 18. By utilizing this, the air flow of the fuel spray 41a is increased by the jet effect, the atomization of the fuel and the mixing with the air are promoted, and the homogenization of the fuel spray 41a can be improved. That is, the engine 10 can prevent the mixture of fuel and air from becoming non-uniform during acceleration operation, thereby preventing the homogeneity of the air-fuel mixture from being deteriorated. Generation of a fuel rich region can be prevented. As a result, the engine 10 performs the second (last) fuel injection at the injection timing Ainj2 within the homogeneity promotion period B during the acceleration operation, so that the amount of fuel adhering to the wall surface of the combustion chamber 18 is temporarily reduced. Even if it increases slightly, it is possible to prevent a fuel-rich region that is locally excessive in the mixture distribution in the combustion chamber 18 from occurring, so that a large amount of PM is generated from the fuel-rich region of the mixture. Since it can suppress, generation | occurrence | production of PM can be suppressed by the total amount as a result. That is, the engine 10 appropriately changes each fuel injection timing in the split fuel injection during the steady operation and the acceleration operation, thereby suppressing the PM generation during the steady operation and the PM generation during the acceleration operation. Therefore, even if the operating state of the engine 10 fluctuates, the generation of PM can be suppressed appropriately.

図5、図6は、エンジン10における燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフであり、図5が定常運転時の混合気分布を示す一方、図6が加速運転時の混合気分布を示す。また、図5、図6は、実線が燃料の分割噴射における2回目(最後)の噴射時期Ainj2を定常運転時PM抑制期間A内に設定した場合を示し、破線が均質性促進期間B内に設定した場合を示す。   5 and 6 are graphs conceptually showing the relationship between the fuel split injection period and the mixture distribution in the engine 10, and FIG. 5 shows the mixture distribution during steady operation, while FIG. 6 shows the acceleration operation. The mixture distribution at the time is shown. FIGS. 5 and 6 show the case where the solid line represents the second (last) injection timing Ainj2 in the fuel split injection within the PM suppression period A during steady operation, and the broken line represents the homogeneity promotion period B. Indicates the case of setting.

エンジン10は、定常運転時では、図5に示すように、2回目(最後)の噴射時期Ainj2を定常運転時PM抑制期間A内に設定した場合と均質性促進期間B内に設定した場合のいずれの場合でも極端に混合気の均質性が悪化することはなく、このため、燃焼室18の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域がほとんど発生しないことから、燃料リッチ領域からPMが大量に発生することはほとんどない。このため、定常運転時では、トルク変動を許容できる範囲で、2回目(最後)の噴射時期Ainj2を定常運転時PM抑制期間A内の時期に設定することで、燃焼室18の壁面への燃料の付着を防止でき、したがって、燃料の壁面付着によるPMの発生を効果的に抑制できる。   When the engine 10 is in steady operation, the second (last) injection timing Ainj2 is set in the steady operation PM suppression period A and in the homogeneity promotion period B as shown in FIG. In any case, the homogeneity of the air-fuel mixture is not extremely deteriorated. For this reason, there is almost no locally fuel-rich fuel-rich region in the air-fuel mixture distribution in the combustion chamber 18, so that PM from the fuel-rich region is reduced. Is rarely generated in large quantities. For this reason, during steady operation, the fuel injection to the wall surface of the combustion chamber 18 is performed by setting the second (last) injection timing Ainj2 to a time within the PM suppression period A during steady operation within a range in which torque fluctuation can be tolerated. Therefore, the generation of PM due to the fuel wall surface adhesion can be effectively suppressed.

一方、エンジン10は、加速運転時では、図6に示すように、仮に2回目(最後)の噴射時期Ainj2を定常運転時PM抑制期間A内の時期に設定した場合、燃焼室18内の混合気の均質性が悪化することで、混合気の空燃比のばらつきの幅が相対的に大きくなり、燃焼室18の混合気分布に局所的に燃料過多な燃料リッチ領域が発生し、この燃料リッチ領域からPMが発生するおそれがある。しかしながら、本実施例のエンジン10は、上述したように、加速運転時では、2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内の時期に設定することで吸気噴流の噴流効果により混合気の燃料と空気との均質性が促進され、混合気の空燃比のばらつきの幅が相対的に小さくなり燃料リッチ領域の発生が抑制されるので、この結果、燃料リッチ領域からPMが発生することを抑制でき、このため、総量としてPMの発生を抑制することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the engine 10 is mixed in the combustion chamber 18 when the second (last) injection timing Ainj2 is set to a timing within the PM suppression period A during steady operation, as shown in FIG. As the homogeneity of the air deteriorates, the variation range of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes relatively large, and a locally rich fuel rich region is generated in the air-fuel mixture distribution in the combustion chamber 18. There is a possibility that PM is generated from the area. However, as described above, the engine 10 of the present embodiment is mixed by the jet effect of the intake jet by setting the second (last) injection timing Ainj2 to the timing within the homogeneity promotion period B during acceleration operation. The homogeneity of the fuel and the air is promoted, the variation of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is relatively reduced, and the generation of the fuel rich region is suppressed. As a result, PM is generated from the fuel rich region. Therefore, the generation of PM as a total amount can be suppressed.

次に、図7のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン10の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 7, the acceleration timing retarding control during acceleration operation of the engine 10 according to the present embodiment will be described. This control routine is repeatedly executed at a control cycle of several ms to several tens of ms.

ECU51は、スロットルポジションセンサ55やクランク角センサ57などの検出結果に基づいて、エンジン回転数、負荷率(エンジン負荷)を読み込み(S100)、例えば、図3に示すマップに基づいてこのエンジン回転数、負荷率からインジェクタ41による分割噴射の分割数を設定する。ここでは、上述したように、燃料の分割噴射における分割数は、2回である場合で説明する。   The ECU 51 reads the engine speed and the load factor (engine load) based on the detection results of the throttle position sensor 55, the crank angle sensor 57, etc. (S100), for example, this engine speed based on the map shown in FIG. Then, the division number of the divided injection by the injector 41 is set from the load factor. Here, as described above, the case where the number of divisions in the divided fuel injection is two will be described.

次に、ECU51は、S100にて読み込んだエンジン回転数、負荷率などに基づいて、定常運転時における燃料の分割噴射の1回目(最初)の噴射時期Ainj1と2回目(最後)の噴射時期Ainj2とを設定する(S102)。ECU51は、例えば、記憶部(不図示)に予め記憶されるエンジン回転数、負荷率と噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2との対応関係を表す定常運転時マップに基づいて、エンジン回転数、負荷率などから定常運転時における噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2を読み込み、設定する。ここでは、噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2は、ともに定常運転時PM抑制期間A内の時期に設定される。   Next, the ECU 51 determines the first (first) injection timing Ainj1 and the second (last) injection timing Ainj2 of split fuel injection during steady operation based on the engine speed, load factor, etc. read in S100. Are set (S102). For example, the ECU 51 determines the engine speed and the load factor based on a steady operation time map representing the correspondence between the engine speed and the load factor stored in advance in a storage unit (not shown) and the injection timing Ainj1 and the injection timing Ainj2. From the above, the injection timing Ainj1 and the injection timing Ainj2 during steady operation are read and set. Here, the injection timing Ainj1 and the injection timing Ainj2 are both set to the timing within the steady operation PM suppression period A.

次に、ECU51は、エアフローセンサ52が検出した吸入空気量Gaを読み込み、この吸入空気量Gaが1サイクル前の吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する(S104)。すなわち、ECU51は、吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定することで、現在のエンジン10の運転状態が加速運転状態であるか否かを判定する。   Next, the ECU 51 reads the intake air amount Ga detected by the airflow sensor 52 and determines whether or not the intake air amount Ga is larger than a value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 one cycle before by a predetermined coefficient. (S104). That is, the ECU 51 determines whether or not the current operation state of the engine 10 is an acceleration operation state by determining whether or not the intake air amount Ga is larger than a value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient. Determine.

吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合(S104:Yes)、すなわち、エンジン10が加速運転中であると判定された場合、ECU51は、エンジン回転数、負荷率などに基づいて、加速運転時における燃料の分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を設定する(S106)。ECU51は、例えば、記憶部(不図示)に予め記憶されるエンジン回転数、負荷率と噴射時期Ainj2との対応関係を表す加速運転時マップに基づいて、エンジン回転数、負荷率などから加速運転時における噴射時期Ainj2を読み込み、設定する。ここでは、噴射時期Ainj1は、そのまま定常運転時PM抑制期間A内の時期に設定されているのに対して、噴射時期Ainj2は、均質性促進期間B内に設定される。そして、インジェクタ41は、S102とS106で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   When it is determined that the intake air amount Ga is larger than the value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: Yes), that is, when it is determined that the engine 10 is in the acceleration operation, the ECU 51 Based on the engine speed, the load factor, etc., the second (last) injection timing Ainj2 of the fuel split injection during the acceleration operation is set (S106). For example, the ECU 51 accelerates the engine based on the engine speed, the load factor, and the like based on the acceleration operation time map representing the correspondence between the engine speed, the load factor and the injection timing Ainj2 stored in advance in a storage unit (not shown). The injection timing Ainj2 at the time is read and set. Here, the injection timing Ainj1 is set as it is in the steady operation PM suppression period A, while the injection timing Ainj2 is set in the homogeneity promotion period B. Then, the injector 41 performs fuel split injection based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 and S106 (S108), and shifts to the next control cycle.

吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合(S104:No)、すなわち、エンジン10が定常運転中であると判定された場合、ECU51は、今回の吸入空気量Gaを1サイクル前の吸入空気量Ga0にセットして(S110)、S102で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   When it is determined that the intake air amount Ga is equal to or less than a value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: No), that is, when it is determined that the engine 10 is in steady operation, the ECU 51 The intake air amount Ga this time is set to the intake air amount Ga0 one cycle before (S110), and fuel split injection is executed based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 (S108). Shift to the control cycle.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン10によれば、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室18と、燃焼室18に燃料を複数回に分けて分割噴射可能なインジェクタ41と、定常運転時における分割噴射の期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料の噴射期間である均質性促進期間B内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を設定するECU51とを備える。   According to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the combustion chamber 18 in which a mixture of air and fuel can be combusted, and the injector 41 in which fuel can be dividedly injected into the combustion chamber 18 in a plurality of times. And the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, which is the fuel injection period during which the homogeneity of the air-fuel mixture and the fuel can be promoted from the divided injection period during the steady operation. ECU 51 for setting

したがって、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間B内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を設定するECU51を備え、このECU51が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、PMの発生を確実に抑制することができる。すなわち、このエンジン10は、定常運転時と加速運転時とで燃料の分割噴射における各燃料噴射時期を適正に変更することで、定常運転時におけるPM発生の抑制と加速運転時におけるPM発生の抑制とを両立することができ、よって、エンジン10の運転状態が変動しても適正にPMの発生を抑制することができる。   Therefore, the final injection timing Ainj2 of the divided injection in the acceleration operation is set within the homogeneity promotion period B which is the fuel injection period in which the homogeneity of the air-fuel mixture and the fuel can be promoted from the divided injection period in the steady operation. The ECU 51 sets at least the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, so that the homogeneity of the air-fuel mixture during the acceleration operation is promoted and the generation of PM is suppressed. It can be surely suppressed. That is, the engine 10 appropriately changes each fuel injection timing in the split fuel injection during the steady operation and the acceleration operation, thereby suppressing the PM generation during the steady operation and the PM generation during the acceleration operation. Therefore, even if the operating state of the engine 10 fluctuates, the generation of PM can be suppressed appropriately.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン10によれば、ECU51は、定常運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を当該定常運転時において燃焼室18の壁面への燃料の付着を抑制可能な燃料の噴射期間である定常運転時PM抑制期間A内に設定すると共に、均質性促進期間Bを定常運転時PM抑制期間Aより遅角した期間に設定する。したがって、ECU51が定常運転時に最後の噴射時期Ainj2を定常運転時PM抑制期間A内に設定するので、定常運転時の噴射時期Ainj2にて噴射された燃料噴霧41aがシリンダボア13壁面などの燃焼室18の壁面に付着することを抑制することができ、これにより、PMの発生を抑制することができる。そして、ECU51が均質性促進期間Bを定常運転時PM抑制期間Aより遅角した期間に設定するので、少なくとも加速運転時の噴射時期Ainj2を吸気噴流による噴流効果が高い期間内に設定することができ、これにより、混合気の空気と燃料との均質性を促進することができる。   Furthermore, according to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the ECU 51 determines the final injection timing Ainj2 of the divided injection at the time of steady operation as the fuel adheres to the wall surface of the combustion chamber 18 at the time of steady operation. Is set within the steady operation PM suppression period A, which is a fuel injection period capable of suppressing the above, and the homogeneity promotion period B is set to a period delayed from the steady operation PM suppression period A. Therefore, since the ECU 51 sets the last injection timing Ainj2 during the steady operation within the PM suppression period A during the steady operation, the fuel spray 41a injected at the injection timing Ainj2 during the steady operation is the combustion chamber 18 such as the wall surface of the cylinder bore 13 or the like. It can suppress adhering to the wall surface of this, and, thereby, generation | occurrence | production of PM can be suppressed. Since the ECU 51 sets the homogeneity promotion period B to a period delayed from the PM suppression period A during steady operation, at least the injection timing Ainj2 during acceleration operation can be set within a period during which the jet effect by the intake jet is high. This makes it possible to promote the homogeneity between the air in the mixture and the fuel.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン10によれば、ECU51は、定常運転時及び加速運転時における分割噴射の最初の噴射時期Ainj1を定常運転時PM抑制期間A内に設定する。したがって、ECU51が分割噴射の最初の噴射時期Ainj1を定常運転時PM抑制期間A内に設定することから、定常運転時及び加速運転時にて、インジェクタ41から噴射時期Ainj1にて噴射された燃料噴霧41aがピストン14に直撃することを抑制することができ、この結果、PMが発生することを抑制することができる。   Furthermore, according to the engine 10 according to the embodiment of the present invention described above, the ECU 51 sets the first injection timing Ainj1 of the divided injection during the steady operation and the acceleration operation within the PM suppression period A during the steady operation. . Therefore, since the ECU 51 sets the first injection timing Ainj1 of the divided injection within the PM suppression period A during steady operation, the fuel spray 41a injected from the injector 41 at the injection timing Ainj1 during steady operation and acceleration operation. Can be prevented from directly hitting the piston 14, and as a result, generation of PM can be suppressed.

図8は、本発明の実施例2に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。実施例2に係る内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、所定の運転状態において分割噴射の最後の噴射時期を均質性促進期間内に設定することを禁止する点が実施例1に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図1、図2を参照する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating the injection timing retard control during acceleration operation of the engine according to the second embodiment of the present invention. The internal combustion engine according to the second embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the first embodiment, but prohibits setting the final injection timing of the divided injection within the homogeneity promotion period in a predetermined operation state. This is different from the internal combustion engine according to the first embodiment. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected. 1 and 2 are referred to for the configuration of the main part.

本実施例の内燃機関としてのエンジン210は、制御手段としてのECU51が冷間時に加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止することで、オイル希釈を低減している。   The engine 210 as the internal combustion engine of the present embodiment prohibits the ECU 51 as the control means from setting the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation in the homogeneity promotion period B when it is cold. By doing so, oil dilution is reduced.

具体的には、エンジン210は、図1、図2、図8に示すように、温度検出手段としての水温センサ58が検出する内燃機関温度としてのエンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高い場合、すなわち、エンジン210の温間時に、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定する。一方、エンジン210は、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下である場合、すなわち、エンジン210の冷間時に、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を遅角する制御を行わない。なお、ここでは、本発明の内燃機関温度は、水温センサ58が検出するエンジン冷却水温Twを用いるものとして説明するが、これに限らず、エンジン油温を用いてもよい。   Specifically, as shown in FIGS. 1, 2, and 8, the engine 210 has a predetermined water temperature Tw0 in which an engine cooling water temperature Tw as an internal combustion engine temperature detected by a water temperature sensor 58 as a temperature detecting means is preset. If higher, that is, when the engine 210 is warm, the ECU 51 sets the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B. On the other hand, when the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 that is set in advance, that is, when the engine 210 is cold, the engine 210 homogenizes the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection in the acceleration operation. It is prohibited to set it within the acceleration promotion period B, and the control for retarding the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation is not performed. Here, the internal combustion engine temperature of the present invention is described as using the engine cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 58, but is not limited to this, and the engine oil temperature may be used.

エンジン210は、分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定すると、この期間はピストン14が下死点側に位置しているため、インジェクタ41から噴射された燃料がシリンダボア13をつたってクランクケース15の底部に貯留されているオイルに流入しやすくなるおそれがある。ここで、エンジン210が冷間時である場合、オイルに流入した燃料は、機関温度が低いためすぐには蒸発せず、この結果、エンジン210の各部を潤滑するオイルが希釈され、エンジン品質を低下させてしまうおそれがある。しかしながら、本実施例のエンジン210は、エンジン210の冷間時には、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を遅角する制御を行わないので、オイル希釈を抑制することができ、この結果、エンジン品質の低下を抑制することができる。一方、エンジン210が温間時である場合は、オイルに燃料が流入しても機関温度が高いためすぐに蒸発することから、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定し、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を遅角する制御を行っても、オイル希釈は発生しない。   When the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection is set within the homogeneity promotion period B, the engine 210 is injected from the injector 41 during this period because the piston 14 is located on the bottom dead center side. There is a risk that the fuel tends to flow into the oil stored in the bottom of the crankcase 15 through the cylinder bore 13. Here, when the engine 210 is cold, the fuel that has flowed into the oil does not evaporate immediately because the engine temperature is low. As a result, the oil that lubricates each part of the engine 210 is diluted to improve the engine quality. There is a risk of lowering. However, the engine 210 of this embodiment prohibits the ECU 51 from setting the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B when the engine 210 is cold. Since control for retarding the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation is not performed, oil dilution can be suppressed, and as a result, deterioration in engine quality can be suppressed. On the other hand, when the engine 210 is warm, since the engine temperature is high even if fuel flows into the oil, the engine 51 evaporates immediately. Therefore, the ECU 51 causes the second (last) injection timing of the divided injection during the acceleration operation. Even if Ainj2 is set within the homogeneity promotion period B and control is performed to retard the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation, oil dilution does not occur.

次に、図8のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン210の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 8, the acceleration timing retarding control during the acceleration operation of the engine 210 according to the present embodiment will be described.

ECU51は、エンジン回転数、負荷率(エンジン負荷)を読み込み(S100)、インジェクタ41による分割噴射の分割数を設定する。   The ECU 51 reads the engine speed and the load factor (engine load) (S100), and sets the number of divided injections by the injector 41.

次に、ECU51は、定常運転時における燃料の分割噴射の1回目(最初)の噴射時期Ainj1と2回目(最後)の噴射時期Ainj2とを設定する(S102)。   Next, the ECU 51 sets the first (first) injection timing Ainj1 and the second (last) injection timing Ainj2 of the split fuel injection in the steady operation (S102).

次に、ECU51は、水温センサ58が検出したエンジン冷却水温Twを読み込み、このエンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高いか否かを判定する(S203)。   Next, the ECU 51 reads the engine cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 58, and determines whether or not the engine cooling water temperature Tw is higher than a preset predetermined water temperature Tw0 (S203).

エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高いと判定された場合(S203:Yes)、すなわち、エンジン210が温間時であると判定された場合、ECU51は、吸入空気量Gaが1サイクル前の吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する(S104)。そして、吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合(S104:Yes)、ECU51は、加速運転時における燃料の分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を設定し(S106)、設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合(S104:No)、ECU51は、今回の吸入空気量Gaを1サイクル前の吸入空気量Ga0にセットして(S110)、S102で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   When it is determined that the engine cooling water temperature Tw is higher than a predetermined water temperature Tw0 set in advance (S203: Yes), that is, when it is determined that the engine 210 is warm, the ECU 51 determines that the intake air amount Ga is 1. It is determined whether or not the intake air amount Ga0 before the cycle is larger than a value obtained by multiplying a predetermined coefficient (S104). When it is determined that the intake air amount Ga is larger than the value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: Yes), the ECU 51 performs the second (last) fuel split injection during the acceleration operation. Injection timing Ainj2 is set (S106), fuel split injection is executed based on the set injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 (S108), and the process proceeds to the next control cycle. When it is determined that the intake air amount Ga is equal to or less than the value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: No), the ECU 51 sets the current intake air amount Ga to the intake air amount Ga0 one cycle before. After setting (S110), fuel split injection is executed based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 (S108), and the process proceeds to the next control cycle.

エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下であると判定された場合(S203:No)、すなわち、エンジン210が冷間時であると判定された場合、ECU51は、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を遅角する制御を行わずに、今回の吸入空気量Gaを1サイクル前の吸入空気量Ga0にセットして(S110)、S102で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   When it is determined that the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 set in advance (S203: No), that is, when it is determined that the engine 210 is cold, the ECU 51 performs division during acceleration operation. It is prohibited to set the second (last) injection timing Ainj2 within the homogeneity promotion period B, and control is not performed to retard the second (last) injection timing Ainj2 of divided injection during acceleration operation. Then, the current intake air amount Ga is set to the intake air amount Ga0 one cycle before (S110), and split fuel injection is executed based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 (S108). Then, the next control cycle is started.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン210によれば、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間B内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を設定するECU51を備え、このECU51が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、PMの発生を確実に抑制することができる。   According to the engine 210 according to the embodiment of the present invention described above, within the homogeneity promotion period B, which is a fuel injection period that can promote the homogeneity of air and fuel in the air-fuel mixture from the divided injection period during steady operation. Is provided with an ECU 51 for setting the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation, and since this ECU 51 sets at least the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, the acceleration operation is performed. The homogeneity of the air-fuel mixture at the time is promoted, and the generation of PM can be reliably suppressed.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン210によれば、エンジン冷却水温Twを検出可能な水温センサ58を備え、ECU51は、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下である場合に、加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止する。したがって、エンジン210の冷間時には、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することを禁止し、加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を遅角する制御を行わないので、オイル希釈を抑制することができる。   Further, the engine 210 according to the embodiment of the present invention described above includes the water temperature sensor 58 that can detect the engine cooling water temperature Tw, and the ECU 51 is configured to have the engine cooling water temperature Tw equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 that is set in advance. In some cases, it is prohibited to set the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B. Therefore, when the engine 210 is cold, the ECU 51 is prohibited from setting the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, and 2 of the divided injection during the acceleration operation is performed. Since control for retarding the second (final) injection timing Ainj2 is not performed, oil dilution can be suppressed.

図9は、本発明の実施例3に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。実施例3に係る内燃機関は、実施例2に係る内燃機関と略同様の構成であるが、所定の運転状態において吸気弁及び排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくする点が実施例2に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図1、図2を参照する。   FIG. 9 is a flowchart illustrating the injection timing retard control during acceleration operation of the engine according to Embodiment 3 of the present invention. The internal combustion engine according to the third embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the second embodiment, but the second embodiment is that the overlap between the valve opening periods of the intake valve and the exhaust valve is increased in a predetermined operating state. It differs from the internal combustion engine which concerns on. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected. 1 and 2 are referred to for the configuration of the main part.

本実施例の内燃機関としてのエンジン310は、制御手段としてのECU51が冷間時に可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構27,28を制御して吸気弁21及び排気弁22の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、オイル希釈を低減している。   In the engine 310 as the internal combustion engine of this embodiment, the ECU 51 as the control means controls the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 as variable valve means when the engine 51 is cold so that the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened. Oil dilution is reduced by increasing the valve period overlap.

具体的には、エンジン310は、図1、図2、図9に示すように、温度検出手段としての水温センサ58が検出する内燃機関温度としてのエンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高い場合、すなわち、エンジン310の温間時、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下である場合、すなわち、エンジン310の冷間時のいずれの場合でもECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定する。   Specifically, as shown in FIGS. 1, 2, and 9, the engine 310 has a predetermined water temperature Tw0 in which an engine cooling water temperature Tw as an internal combustion engine temperature detected by a water temperature sensor 58 as a temperature detecting means is preset. When the engine temperature is higher, that is, when the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 that is set in advance, that is, when the engine 310 is cold, the ECU 51 is divided during acceleration operation. The second (last) injection timing Ainj2 of the injection is set within the homogeneity promotion period B.

そして、エンジン310は、エンジン310の冷間時には、ECU51が吸気・排気可変動弁機構27,28を制御し、吸気弁21の開弁時期を進角させて、吸気弁21及び排気弁22の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めている。この結果、エンジン310は、内部EGR率が高くなることで筒内温度が上昇するので、冷間時でも、オイルに混入した燃料をすぐに蒸発させることができ、この結果、オイル希釈を低減することができる。また、これによりPMも抑制できる。そして、このエンジン310は、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下である場合、すなわち、エンジン310の冷間時でも、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することができるので、冷間時の加速運転時でも適正にPMを低減することができる。すなわち、オイル希釈の低減とPM発生の抑制とを両立することができる。   When the engine 310 is cold, the ECU 51 controls the intake / exhaust variable valve operating mechanisms 27 and 28 to advance the opening timing of the intake valve 21 so that the intake valve 21 and the exhaust valve 22 The internal EGR rate is increased by increasing the overlap of the valve opening period. As a result, since the in-cylinder temperature rises due to an increase in the internal EGR rate, the engine 310 can immediately evaporate the fuel mixed in the oil even when it is cold, thereby reducing oil dilution. be able to. Moreover, PM can also be suppressed by this. In the engine 310, when the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 set in advance, that is, even when the engine 310 is cold, the ECU 51 performs the second (last) injection of the divided injection during the acceleration operation. Since the time Ainj2 can be set within the homogeneity promotion period B, PM can be appropriately reduced even during the cold acceleration operation. That is, it is possible to achieve both reduction of oil dilution and suppression of PM generation.

次に、図9のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン310の加速運転時噴射時期遅角制御を説明する。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 9, the acceleration timing retarding control during the acceleration operation of the engine 310 according to the present embodiment will be described.

ECU51は、エンジン回転数、負荷率(エンジン負荷)を読み込み(S100)、インジェクタ41による分割噴射の分割数を設定する。   The ECU 51 reads the engine speed and the load factor (engine load) (S100), and sets the number of divided injections by the injector 41.

次に、ECU51は、定常運転時における燃料の分割噴射の1回目(最初)の噴射時期Ainj1と2回目(最後)の噴射時期Ainj2とを設定する(S102)。   Next, the ECU 51 sets the first (first) injection timing Ainj1 and the second (last) injection timing Ainj2 of the split fuel injection in the steady operation (S102).

次に、ECU51は、吸入空気量Gaが1サイクル前の吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいか否かを判定する(S104)。そして、吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値よりも大きいと判定された場合(S104:Yes)、ECU51は、加速運転時における燃料の分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を設定する(S106)。   Next, the ECU 51 determines whether or not the intake air amount Ga is larger than a value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 one cycle before by a predetermined coefficient (S104). When it is determined that the intake air amount Ga is larger than the value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: Yes), the ECU 51 performs the second (last) fuel split injection during the acceleration operation. The injection timing Ainj2 is set (S106).

そして、ECU51は、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高いか否かを判定し、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下であると判定された場合は、吸気弁21の開弁時期進角量最大値VVTin,maxを吸気弁21の開弁時期進角量VVTinに設定し、吸気弁21及び排気弁22の開弁期間のオーバーラップを大きくする(S307)一方、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0より高いと判定された場合はそのままS102、S106で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   The ECU 51 determines whether or not the engine cooling water temperature Tw is higher than a predetermined water temperature Tw0 that is set in advance, and if it is determined that the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than the predetermined water temperature Tw0 that is set in advance, the intake valve 21 is set to the valve opening timing advance amount VVTin of the intake valve 21 to increase the overlap between the opening periods of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 (S307). If it is determined that the engine cooling water temperature Tw is higher than the predetermined water temperature Tw0 set in advance, fuel split injection is executed based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 and S106 as they are (S108). Transition to the next control cycle.

吸入空気量Gaが吸入空気量Ga0に所定の係数を掛けた値以下であると判定された場合(S104:No)、ECU51は、今回の吸入空気量Gaを1サイクル前の吸入空気量Ga0にセットして(S110)、S102で設定された噴射時期Ainj1、噴射時期Ainj2に基づいて燃料の分割噴射を実行し(S108)、次の制御周期に移行する。   When it is determined that the intake air amount Ga is equal to or less than the value obtained by multiplying the intake air amount Ga0 by a predetermined coefficient (S104: No), the ECU 51 sets the current intake air amount Ga to the intake air amount Ga0 one cycle before. After setting (S110), fuel split injection is executed based on the injection timing Ainj1 and injection timing Ainj2 set in S102 (S108), and the process proceeds to the next control cycle.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン310によれば、定常運転時における分割噴射期間より混合気の空気と燃料との均質性を促進可能な燃料噴射期間である均質性促進期間B内に加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を設定するECU51を備え、このECU51が少なくとも加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定するので、加速運転時における混合気の均質性が促進され、PMの発生を確実に抑制することができる。   According to the engine 310 according to the embodiment of the present invention described above, within the homogeneity promotion period B, which is a fuel injection period that can promote the homogeneity of the air and the fuel in the air-fuel mixture from the divided injection period during steady operation. Is provided with an ECU 51 for setting the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation, and since this ECU 51 sets at least the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, the acceleration operation is performed. The homogeneity of the air-fuel mixture at the time is promoted, and the generation of PM can be reliably suppressed.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン310によれば、燃焼室18に連通する吸気ポート19及び排気ポート20と、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉自在な吸気弁21及び排気弁22と、吸気弁21及び排気弁22を用いて吸気ポート19及び排気ポート20を開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な吸気・排気可変動弁機構27,28と、エンジン冷却水温Twを検出可能な水温センサ58とを備え、ECU51は、加速運転時における分割噴射の最後の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定すると共に、エンジン冷却水温Twが予め設定される所定水温Tw0以下である場合に吸気・排気可変動弁機構27,28を制御して吸気弁21及び排気弁22の開弁期間のオーバーラップを大きくする。   Further, according to the engine 310 according to the embodiment of the present invention described above, the intake port 19 and the exhaust port 20 communicating with the combustion chamber 18, the intake valve 21 and the exhaust that can freely open and close the intake port 19 and the exhaust port 20. The intake port 19 and the exhaust port 20 can be opened and closed using the valve 22, the intake valve 21 and the exhaust valve 22, and the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 capable of changing the opening / closing timing, and the engine coolant temperature Tw The ECU 51 sets the final injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B, and the engine cooling water temperature Tw is equal to or lower than a predetermined water temperature Tw0 set in advance. In this case, the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 are controlled to increase the overlap of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 during the valve opening period. To.

したがって、エンジン310は、エンジン310の冷間時には、ECU51が吸気・排気可変動弁機構27,28を制御し吸気弁21及び排気弁22の開弁期間のオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率が高まりオイル希釈を低減することができると共に、これにより、エンジン310の冷間時でも、ECU51が加速運転時における分割噴射の2回目(最後)の噴射時期Ainj2を均質性促進期間B内に設定することができるので、冷間時の加速運転時でも適正にPMを低減することができる。すなわち、オイル希釈の低減とPM発生の抑制とを両立することができる。   Therefore, when the engine 310 is cold, the ECU 51 controls the intake / exhaust variable valve mechanisms 27 and 28 to increase the overlap of the valve opening periods of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, thereby increasing the internal EGR. The rate can be increased and oil dilution can be reduced. As a result, even when the engine 310 is cold, the ECU 51 sets the second (last) injection timing Ainj2 of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period B. Since it can be set, PM can be appropriately reduced even during the cold acceleration operation. That is, it is possible to achieve both reduction of oil dilution and suppression of PM generation.

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。   The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims.

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1に係るエンジンを表す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an engine according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。It is a fragmentary sectional view containing the combustion chamber of the engine which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るエンジンのエンジン回転数、負荷率と燃料噴射の分割回数との関係の一例を表す線図である。It is a diagram showing an example of the relationship between the engine speed of the engine which concerns on Example 1 of this invention, a load factor, and the frequency | count of division | segmentation of fuel injection. 本発明の実施例1に係るエンジンの分割噴射期間を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the division | segmentation injection period of the engine which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るエンジンにおける定常運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relation between the division injection period of fuel at the time of steady operation in the engine concerning Example 1 of the present invention, and mixture distribution. 本発明の実施例1に係るエンジンにおける加速運転時の燃料の分割噴射期間と混合気分布との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the fuel split injection period at the time of the acceleration driving | operation in the engine which concerns on Example 1 of this invention, and mixture distribution. 本発明の実施例1に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the injection timing retardation control at the time of acceleration operation of the engine which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the injection timing delay angle control at the time of the acceleration operation of the engine which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るエンジンの加速運転時噴射時期遅角制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the injection timing retardation control at the time of the acceleration operation of the engine which concerns on Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、210、310 エンジン(内燃機関)
13 シリンダボア
14 ピストン
18 燃焼室
19 吸気ポート
20 排気ポート
21 吸気弁
22 排気弁
27 吸気可変動弁機構(可変動弁手段)
28 排気可変動弁機構(可変動弁手段)
41 インジェクタ(燃料噴射手段)
45 点火プラグ
51 ECU(制御手段)
58 水温センサ(温度検出手段)
10, 210, 310 engine (internal combustion engine)
13 Cylinder bore 14 Piston 18 Combustion chamber 19 Intake port 20 Exhaust port 21 Intake valve 22 Exhaust valve 27 Intake variable valve mechanism (variable valve means)
28 Exhaust variable valve mechanism (variable valve mechanism)
41 Injector (fuel injection means)
45 Spark plug 51 ECU (control means)
58 Water temperature sensor (temperature detection means)

Claims (4)

空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、
前記燃焼室に前記燃料を複数回に分けて分割噴射可能な燃料噴射手段と、
前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、
前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉自在な吸気弁及び排気弁と、
定常運転時における前記分割噴射の期間より前記混合気の前記空気と前記燃料との均質性を促進可能な前記燃料の噴射期間である均質性促進期間内に加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記定常運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を当該定常運転時において前記燃焼室の壁面への前記燃料の付着を抑制可能な前記燃料の噴射期間である定常運転時PM抑制期間内に設定すると共に、前記均質性促進期間を前記定常運転時PM抑制期間より遅角した期間であって前記吸気弁の燃焼室側へのリフト量が最大となる最大リフト時期の近傍の期間であって前記吸気弁のリフト量が予め設定される所定以上である期間に設定することを特徴とする、
内燃機関。
A combustion chamber capable of burning a mixture of air and fuel;
Fuel injection means capable of dividing and injecting the fuel into the combustion chamber a plurality of times;
An intake port and an exhaust port communicating with the combustion chamber;
An intake valve and an exhaust valve that can freely open and close the intake port and the exhaust port;
The last of the split injections in the acceleration operation is within the homogeneity promotion period that is the fuel injection period that can promote the homogeneity of the air and the fuel of the air-fuel mixture from the split injection period in the steady operation. Control means for setting the injection timing,
The control means determines the last injection timing of the divided injection during the steady operation as the fuel injection period during which the fuel can be suppressed from adhering to the wall surface of the combustion chamber during the steady operation. Set within the suppression period, and is a period retarded from the PM suppression period during steady operation, and in the vicinity of the maximum lift timing at which the lift amount to the combustion chamber side of the intake valve is maximum . The period is set to a period in which the lift amount of the intake valve is greater than or equal to a predetermined value ,
Internal combustion engine.
前記制御手段は、前記定常運転時及び前記加速運転時における前記分割噴射の最初の噴射時期を前記定常運転時PM抑制期間内に設定することを特徴とする、
請求項1に記載の内燃機関。
The control means sets the initial injection timing of the divided injection during the steady operation and the acceleration operation within the steady operation PM suppression period,
The internal combustion engine according to claim 1.
内燃機関温度を検出可能な温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定することを禁止することを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。
Temperature detecting means capable of detecting the temperature of the internal combustion engine,
The control means prohibits setting the last injection timing of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period when the internal combustion engine temperature is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance. Characterized by the
The internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記吸気弁及び前記排気弁を用いて前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能であると共に開閉タイミングを変更可能な可変動弁手段と、
内燃機関温度を検出可能な温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記加速運転時における前記分割噴射の最後の噴射時期を前記均質性促進期間内に設定すると共に、前記内燃機関温度が予め設定される所定温度以下である場合に前記可変動弁手段を制御して前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間のオーバーラップを大きくすることを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。
Variable valve operating means capable of opening and closing the intake port and the exhaust port using the intake valve and the exhaust valve and capable of changing the opening and closing timing;
Temperature detecting means capable of detecting the internal combustion engine temperature,
The control means sets the final injection timing of the divided injection during the acceleration operation within the homogeneity promotion period, and the variable valve when the internal combustion engine temperature is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance. Characterized by controlling the means to increase the overlap of the intake valve and the exhaust valve open period,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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