(57)【要約】【課題】燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出されることを抑制する。【解決手段】制御装置は、エンジンが作動中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、アイドル運転状態である場合に（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、燃料補正量を算出するステップ（Ｓ１０４）と、今回の未燃燃料量を算出するステップ（Ｓ１０６）と、未燃燃料の蓄積量を算出するステップ（Ｓ１０８）と、抑制制御１の実行条件が成立する場合に（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、抑制制御１を実行するステップ（Ｓ１１２）と、抑制制御２の実行条件が成立する場合に（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、抑制制御２を実行するステップ（Ｓ１１６）と、抑制制御３の実行条件が成立する場合に（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、抑制制御３を実行するステップ（Ｓ１２０）と、いずれの実行条件も成立しない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、抑制制御を非実行とするステップ（Ｓ１２２）とを含む、処理を実行する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、
前記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
１サイクルにおける燃料の噴射パターンが予め定められた第１パターンとなるように前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、内燃機関がアイドル運転状態であって、かつ、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい場合には、前記噴射パターンを前記第１パターンよりもパイロット噴射の噴射回数が少ない第２パターンに切り替える噴射パターン切替制御を実行する、内燃機関。
【請求項２】
前記第２パターンは、前記第１パターンよりもパイロット噴射の総噴射量が少ない噴射パターンを含む、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第２パターンは、前記第１パターンよりもメイン噴射時の時期を進角側に変更した噴射パターンを含む、請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第２パターンは、前記第１パターンよりも噴射圧を予め定められた値だけ増加した噴射パターンを含む、請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関は、前記気筒内の温度を上昇させる加熱装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記未燃燃料量が前記第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合に、前記噴射パターン切替制御に加えて前記加熱装置を用いて前記気筒内の温度を上昇させる制御を実行する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記制御装置は、前記未燃燃料量が上限値に到達する場合に、前記内燃機関を停止させる、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記内燃機関が前記アイドル運転状態である場合に、前記未燃燃料量が上限値に到達するか否かを判定し、
前記未燃燃料量が前記上限値に到達しない場合に、前記未燃燃料量が前記第１しきい値よりも大きいか否かを判定し、
前記未燃燃料量が前記第１しきい値よりも大きい場合に、前記噴射パターン切替制御を実行する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項８】
前記内燃機関は、前記気筒内の温度を上昇させる加熱装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記噴射パターン切替制御による前記第２パターンへの切り替え後に、前記未燃燃料量が前記第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合に、前記加熱装置を用いて前記気筒内の温度を上昇させる制御を実行する、請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記内燃機関は、船舶に搭載される舶用内燃機関である、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小型船舶等に搭載される内燃機関の排気通路には、エンジンから排出される排気に冷却水を合流させて船外に排出するための二重管構造を有するミキシングエルボが設けられる。
【０００３】
たとえば、特開２００２−２３５５４１号公報（特許文献１）は、２つの配管を合流させるミキシングエルボによって、高温の排気に冷却水を混合して排気を冷却した上で船外に排出する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば、小型船舶を使用する際に、内燃機関をアイドル運転状態に制御して船舶を停船させる停泊運転や、内燃機関を低出力状態に制御して船舶を低速で航行させる低速運転を行なう場合がある。このような場合において、停泊運転や低速運転の連続時間が長くなると、内燃機関から排出される排気中の未燃燃料が、排気管内の冷却水とともに外部に排出されてしまうという問題が発生することがある。このような問題に対して、たとえば、内燃機関の圧縮比を上昇させることによって未燃燃料の発生を抑制することが考えられるが、燃費や騒音が悪化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出されることを抑制する内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に係る内燃機関は、気筒と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、１サイクルにおける燃料の噴射パターンが予め定められた第１パターンとなるように燃料噴射装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関がアイドル運転状態であって、かつ、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい場合には、噴射パターンを第１パターンよりもパイロット噴射の噴射回数が少ない第２パターンに切り替える噴射パターン切替制御を実行する。
【０００８】
このようにすると、内燃機関がアイドル運転状態であって、かつ、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい場合には、噴射パターン切替制御によりパイロット噴射の噴射回数が第１パターンよりも少なくなるので、燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。そのため、内燃機関の圧縮比を上昇させる場合と比較して、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出することを抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、第２パターンは、第１パターンよりもパイロット噴射の総噴射量が少ない噴射パターンを含む。
【００１０】
このようにすると、パイロット噴射の総噴射量が第１パターンよりも少なくなるので、燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、第２パターンは、前記第１パターンよりもメイン噴射時の時期を進角側に変更した噴射パターンを含む。
【００１２】
このようにすると、メイン噴射時の時期が第１パターンよりも進角側に変更されるので、燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、第２パターンは、第１パターンよりも噴射圧を予め定められた値だけ増加した噴射パターンを含む。
【００１４】
このようにすると、噴射圧が第１パターンよりも予め定められた値だけ増加されるので、燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。
【００１５】
さらに好ましくは、内燃機関は、気筒内の温度を上昇させる加熱装置をさらに備える。制御装置は、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合に、噴射パターン切替制御に加えて加熱装置を用いて気筒内の温度を上昇させる制御を実行する。
【００１６】
このようにすると、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合には、噴射パターン切替制御に加えて加熱装置を用いて気筒内の温度が上昇するので、燃料の着火性がさらに向上して未燃燃料の発生量をさらに低減することができる。
【００１７】
さらに好ましくは、制御装置は、未燃燃料量が上限値に到達する場合に、内燃機関を停止させる。
【００１８】
このようにすると、未燃燃料量が上限値に到達する場合には、内燃機関を停止させることにより未燃燃料が外部に排出されることを抑制することができる。
【００１９】
さらに好ましくは、制御装置は、内燃機関がアイドル運転状態である場合に、未燃燃料量が上限値に到達するか否かを判定し、未燃燃料量が上限値に到達しない場合に、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きいか否かを判定し、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい場合に、噴射パターン切替制御を実行する。
【００２０】
このようにすると、未燃燃料量が上限値に到達しない場合には、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きいか否かが判定され、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい場合には、噴射パターン切替制御が実行されるので燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。
【００２１】
さらに好ましくは、内燃機関は、気筒内の温度を上昇させる加熱装置をさらに備える。制御装置は、噴射パターン切替制御による第２パターンへの切り替え後に、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合に、加熱装置を用いて気筒内の温度を上昇させる制御を実行する。
【００２２】
このようにすると、噴射パターン切替制御による第２パターンへの切り替え後に、未燃燃料量が第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超える場合には、加熱装置を用いて気筒内の温度が上昇させるので、燃料の着火性がさらに向上して未燃燃料の発生量をさらに低減することができる。
【００２３】
さらに好ましくは、内燃機関は、船舶に搭載される舶用内燃機関である。
このようにすると、船舶に搭載された内燃機関からの排気に含まれる未燃燃料が船外に排出されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によると、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出されることを抑制する内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態におけるエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】エンジン本体から排出される排気に含まれる未燃燃料を説明するための図である。
【図３】制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジン水温と燃料補正量との関係の一例を示す図である。
【図５】各種抑制制御の実行領域を説明するための図である。
【図６】噴射パターンを説明するための図である。
【図７】制御装置の動作を説明するための図である。
【図８】未燃燃料量の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図９】燃費の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】騒音レベルの時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１１】変形例におけるエンジンの概略構成を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態において制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態におけるエンジン１の概略構成を示す図である。本実施の形態において、エンジン１は、たとえば、小型船舶等に搭載されたディーゼルエンジンを一例として説明する。しかしながら、エンジン１としては、その他の形式のエンジン（たとえば、ガソリンエンジン等）であってもよい。
【００２８】
エンジン１は、エンジン本体１０と、吸気マニホールド１２と、インタークーラ１８と、エアクリーナ２２と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、ウォータロック６０と、制御装置２００と、エンジン回転数センサ２０２と、エアフローメータ２０４と、水温センサ２０６とを備える。
【００２９】
エンジン本体１０は、複数の気筒１１と、コモンレール（図示せず）と、複数のインジェクタ１３と、グロープラグ１５とを含む。本実施の形態においては、エンジン１は、直列４気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。
【００３０】
複数のインジェクタ１３は、複数の気筒１１の各々に設けられ、その各々がコモンレールに接続されている燃料噴射装置である。燃料タンクに貯留された燃料は、燃料フィルタを経由して燃料ポンプ（いずれも図示せず）によって所定圧まで加圧されてコモンレールへ供給される。コモンレールに供給された燃料は複数のインジェクタ１３の各々から所定のタイミングで噴射される。複数のインジェクタ１３は、制御装置２００からの制御信号ＩＪに基づいて動作する。なお、図１においては、制御装置２００から１気筒にのみ制御信号ＩＪが送信されることが示されているが、制御信号ＩＪは、各気筒のインジェクタ１３に送信されるものとする。
【００３１】
制御装置２００は、たとえば、出力要求量（スロットル位置、あるいは、アクセル開度等）やエンジン１の状態（エンジン回転数、吸入空気量あるいはエンジン水温）等に基づいてインジェクタ１３から１サイクル中に噴射される燃料噴射量に対応する制御指令値を決定する。制御装置２００は、決定された制御指令値に基づいて予め定められた噴射パターン（第１パターンと記載する）に従ってインジェクタ１３を制御する。制御指令値は、たとえば、インジェクタ１３からの燃料の噴射時間を示す値、あるいは、噴射量そのものを示す値である。
【００３２】
グロープラグ１５は、複数の気筒１１の各々に設けられる。グロープラグ１５は、制御装置２００からの制御信号ＧＬに基づいて動作する。グロープラグ１５は、ヒータを有しており、ヒータへの通電によって発熱し、気筒１１の温度を上昇させる。なお、図１においては、制御装置２００から１気筒にのみ制御信号ＧＬが送信されることが示されているが、制御信号ＧＬは、各気筒のグロープラグ１５に送信されるものとする。
【００３３】
エアクリーナ２２は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２２には、第１吸気管１４の一方端が接続される。
【００３４】
第１吸気管１４の他方端には、過給機３０のコンプレッサ３２の流入口に接続される。コンプレッサ３２の流出口には、第２吸気管１６の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管１４から流通する空気を過給して第２吸気管１６に供給する。コンプレッサ３２の詳細な動作については後述する。
【００３５】
第２吸気管１６の他方端には、インタークーラ１８の一方端が接続される。インタークーラ１８は、第２吸気管１６から流通する空気を冷却する水冷式の熱交換器である。
【００３６】
インタークーラ１８の他方端には、第３吸気管２０の一方端が接続される。第３吸気管２０の他方端には、吸気マニホールド１２が接続される。吸気マニホールド１２は、エンジン本体１０の複数の気筒１１の各々の吸気ポート（図示せず）に連結される。
【００３７】
排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の複数の気筒１１の各々の排気ポート（図示せず）に連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の一方端が接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の排気流入口に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。タービン３６の排気流出口には、第２排気管５４の一方端が接続される。第２排気管５４の他方端は、ウォータロック６０を介在して第３排気管５６に接続される。
【００３８】
過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６とを含む。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。
【００３９】
ウォータロック６０は、船外から第３排気管５６に流入する水（たとえば、海水）がエンジン本体１０に流通することを抑制する機能を有する。ウォータロック６０は、たとえば、第３排気管５６の一方端と第２排気管５４の他方端との間に、第３排気管５６の一方端に対して予め定められた長さだけ鉛直上方向に配置された配管を介在させる構成を有する。
【００４０】
以下にウォータロック６０の構成の一例について説明する。ウォータロック６０は、たとえば、配管６１，６２，６３，６４，６５を含む。
【００４１】
配管６１は、水平方向に開口するように配置される。配管６１の一方端は、第２排気管５４の他方端に接続される。配管６１の他方端は、鉛直方向に開口するように配置された配管６２の一方端に接続される。配管６２の他方端は、水平方向に開口するように配置された配管６３の一方端に接続される。配管６３の他方端は、鉛直方向に開口するように配置された配管６４の一方端に接続される。配管６４の他方端は、水平方向に開口するように配置された配管６５の一方端に接続される。配管６５の他方端は、第３排気管５６の一方端に接続される。第３排気管５６の他方端は、船外に向けて開口する。
【００４２】
配管６４の長さは、配管６５内の海水が配管６３に到達しない程度の長さに設定される。
【００４３】
配管６４には、後述する冷却水通路１００の一方端と合流するミキシングエルボ６６が設けられる。ミキシングエルボ６６は、内周側の配管と、外周側の配管とを有する二重管によって構成される。なお、ミキシングエルボ６６の構成として周知の構成が用いられればよく、その詳細な説明は行なわない。なお、内周側の配管が、配管６４であって、外周側の配管が冷却水通路１００の一方端に接続される。そのため、ミキシングエルボ６６においては、エンジン１から排出される排気と、冷却水通路１００から流通する海水とが合流することになる。
【００４４】
エンジン１には、エンジン１の内部で冷却水を循環させてエンジン１の温度を低下させる第１冷却システム７０と、船外から取り込んだ水（たとえば、海水）を用いて第１冷却システム７０で利用される冷却水を冷却する第２冷却システム９０とが設けられる。
【００４５】
第１冷却システム７０は、冷却水通路７１，７２，７３，７４を含む。冷却水通路７１は、排気マニホールド５０の外周部分に接触した冷却水が流通するように構成される。冷却水通路７１の一方端は、冷却水通路７２の一方端に接続される。冷却水通路７２は、後述するように第２冷却システム９０による冷却対象となる箇所である。冷却水通路７２の他方端は、冷却水通路７３の一方端に接続される。冷却水通路７３の他方端は、エンジン本体１０の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）の冷却水の流入口に接続される。ウォータジャケットは、気筒１１の外周部分に冷却水が流通するように形成される。ウォータジャケットの冷却水の流出口には、冷却水通路７４の一方端が接続される。冷却水通路７４の他方端は、冷却水通路７１の他方端に接続される。
【００４６】
冷却水通路７１，７２，７３，７４およびエンジン本体１０内のウォータジャケットのうちのいずれかには、図示しない冷却水ポンプが設けられる。
【００４７】
冷却水ポンプは、たとえば、制御装置２００からの制御信号に応じて動作する電動ポンプであってもよいし、あるいは、エンジン１を動力源とする機械式ポンプであってもよい。
【００４８】
冷却水ポンプによって第１冷却システム７０内の冷却水の流通が開始すると、たとえば、冷却水通路７１内の冷却水は、図１の矢印に示すように、排気マニホールド５０を冷却しつつ、冷却水通路７２に流通する。冷却水通路７２内の冷却水は、後述する第２冷却システム９０を流通する冷却水（海水）によって冷却されつつ、冷却水通路７３に流通する。冷却水通路７３内の冷却水は、エンジン本体１０内のウォータジャケットに流通する。ウォータジャケット内を流通した冷却水は、冷却水通路７４を流通し、冷却水通路７１に循環する。
【００４９】
第２冷却システム９０は、冷却水通路９１，９２，９３，９４，９５，１００と、冷却水ポンプ８０とを含む。
【００５０】
冷却水通路９１は、船外の水を冷却水として取り込み可能に構成される。冷却水通路９１の一方端は、船外の外装部分の水面よりも下側になる位置に設けられる。冷却水通路９１の他方端は、冷却水ポンプ８０の流入口に接続される。
【００５１】
冷却水通路９２の一方端は、冷却水ポンプ８０の流出口に接続される。冷却水通路９２の他方端は、インタークーラ１８の冷却水の流入口に接続される。インタークーラ１８の内部には、冷却水を流通させる配管が所定の形状で配置されている。そのため、第２吸気管１６からインタークーラ１８内を流通する吸気とインタークーラ１８内に配置された配管に流通する冷却水との間で熱交換が行なわれる（具体的には、第２吸気管１６から流通する吸気が冷却水によって冷却される）。
【００５２】
冷却水通路９３の一方端は、インタークーラ１８の流出口に接続される。冷却水通路９３の他方端は、冷却水通路９４の一方端に接続される。冷却水通路９４は、冷却水通路７２の外周部分の一部に接触する第２冷却システム９０の冷却水が流通するように構成される。冷却水通路９４の他方端は、冷却水通路９５の一方端に接続される。冷却水通路９５は、冷却水通路７２の外周部分の一部に接触する第２冷却システム９０の冷却水が流通するように構成される。冷却水通路９５の他方端は、冷却水通路１００の一方端に接続される。冷却水通路１００の他方端は、上述したとおり、ウォータロック６０のミキシングエルボ６６に接続される。
【００５３】
冷却水ポンプ８０は、たとえば、制御装置２００からの制御信号に応じて動作する電動ポンプであってもよいし、あるいは、エンジン１を動力源とする機械式ポンプであってもよい。
【００５４】
冷却水ポンプ８０によって第２冷却システム９０内の冷却水の流通が開始すると、たとえば、冷却水通路９１の一方端から海水が取り込まれて、海水が冷却水ポンプ８０を経由して冷却水通路９２を流通する。冷却水通路９２からインタークーラ１８に流通する海水は、インタークーラ１８を流通する吸気を冷却した後に冷却水通路９３を流通する。冷却水通路９３から冷却水通路９４および冷却水通路９５を流通する海水は、冷却水通路７２内を流通する冷却水を冷却する。冷却水通路９５から冷却水通路１００を流通する海水は、ウォータロック６０のミキシングエルボ６６から配管６４に流通し、第３排気管５６を経由して排気とともに船外に排出される。
【００５５】
エンジン１の動作は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類（たとえば、エンジン回転数センサ２０２、エアフローメータ２０４および水温センサ２０６等）接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、複数のインジェクタ１３、グロープラグ１５および冷却水ポンプ８０等）が接続される。
【００５６】
制御装置２００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。また、制御装置２００には、時間の計測を行うためのタイマー回路（図示せず）が内蔵されている。
【００５７】
エンジン回転数センサ２０２は、エンジン１のクランクシャフトの回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出する。エンジン回転数センサ２０２は、検出したエンジン回転数ＮＥを示す信号を制御装置２００に送信する。
【００５８】
エアフローメータ２０４は、第１吸気管１４に導入される新気の流量（吸入空気量）Ｑｉｎを検出する。エアフローメータ２０４は、検出した吸入空気量Ｑｉｎを示す信号を制御装置２００に送信する。
【００５９】
水温センサ２０６は、第１冷却システム７０内を流通する冷却水の温度（以下、エンジン水温と記載する。）Ｔｗを検出する。水温センサ２０６は、検出した水温Ｔｗを示す信号を制御装置２００に送信する。
【００６０】
以上のような構成を有するエンジン１においては、小型船舶が停泊運転を行なう場合に、アイドル運転状態で長時間維持される場合がある。このような場合には、エンジン本体１０から排出される排気には未燃燃料が含まれていると、その未燃燃料が冷却水とともに外部に排出されることがある。特に、エンジン水温Ｔｗが極低温である場合や、エンジンの燃料として低セタン価の燃料あるいは低比重の燃料が用いられる場合などにおいて、未燃燃料の発生量が多くなる傾向にある。
【００６１】
図２は、エンジン本体１０から排出される排気に含まれる未燃燃料を説明するための図である。たとえば、エンジン１を搭載した小型船舶が停泊中であって、エンジン回転数がアイドル状態に対応する回転数（以下、アイドル回転数と記載する）になるようにエンジン１が制御されている場合を想定する。
【００６２】
エンジン１がアイドル回転数になるように制御されている場合には、排気の圧力および温度が低く、かつ、排気の流量および流速が少ないため、図２に示すように、ウォータロック６０の配管６２の壁面に未燃燃料成分を含む排気が付着しやすくなる。付着した未燃燃料が付着の限界量を超えるとき、もしくは、長時間停泊していた船舶が加速するためにエンジン回転数が上昇するときに、配管６２に付着する未燃燃料がウォータロック６０を通過して冷却水通路１００から合流する海水によって液化し、第３排気管５６から船外に油膜として排出されることがある。
【００６３】
このような問題に対して、たとえば、アイドル運転状態のエンジン１の圧縮比を上昇させることが考えられるが、燃費や騒音が悪化する可能性がある。
【００６４】
そこで、本実施の形態においては、制御装置２００は、エンジン１がアイドル運転状態であって、かつ、未燃燃料がしきい値よりも大きい場合には、１サイクル当たりの燃料の噴射パターンを第１パターンよりもパイロット噴射の噴射回数が少ない第２パターンに切り替える噴射パターン切替制御を実行するものとする。
【００６５】
このようにすると、パイロット噴射の噴射回数が第１パターンよりも少なくなるので、燃料の着火性が向上して未燃燃料の発生量を低減することができる。
【００６６】
以下、図３を参照して、本実施の形態における制御装置２００で実行される制御処理について説明する。図３は、制御装置２００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。
【００６７】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、エンジン１が作動中であるか否かを判定する。
【００６８】
制御装置２００は、たとえば、エンジン１が作動中であるか否かを示す作動中フラグがオン状態であるか否かによってエンジン１が作動中であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、ユーザによってエンジン１の始動操作（たとえば、ＩＧオンあるいはスタートスイッチに対してオン操作）が行なわれることによってエンジン１が作動状態になる場合に作動中フラグをオン状態にする。なお、制御装置２００は、たとえば、ユーザによってエンジン１の停止操作（たとえば、ＩＧオフあるいはスタートスイッチに対してオフ操作）が行なわれることによってエンジン１が停止する場合に作動中フラグをオフ状態にする。エンジン１が作動中であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。
【００６９】
Ｓ１０２にて、制御装置２００は、エンジン１がアイドル運転状態であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数ＮＥがアイドル運転状態を示す予め定められた回転数範囲内である場合に、エンジン１がアイドル運転状態であると判定してもよい。なお、制御装置２００は、エンジン回転数ＮＥがアイドル運転状態を示す予め定められた回転数範囲内であること加えて、たとえば、船舶の航行モードが前進モードと、後進モードと、ニュートラルモードとのうちのニュートラルモードである場合に、エンジン１がアイドル運転状態であると判定してもよいし、あるいは、エンジン回転数ＮＥがアイドル運転状態を示す予め定められた回転数範囲内であること加えて、たとえば、船舶の速度が停船状態を示す速度である場合に、エンジン１がアイドル運転状態であると判定してもよい。エンジン１がアイドル運転状態であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。
【００７０】
Ｓ１０４にて、制御装置２００は、燃料噴射量の補正量（以下、燃料補正量と記載する）を算出する。燃料補正量は、エンジン１がアイドル運転状態である場合における燃料噴射量の基準値に対する補正量を示す。制御装置２００は、たとえば、航行モードがニュートラルモードである場合に、燃料噴射量を基準値に設定する。さらに、制御装置２００は、アイドル回転数に対応する目標値を設定し、エンジン回転数ＮＥが目標値になるように燃料噴射量のフィードバック制御を実行する。制御装置２００は、エンジン回転数ＮＥが目標値に到達するときの燃料噴射量からこの基準値を減算した値を燃料補正量として算出する。
【００７１】
Ｓ１０６にて、制御装置２００は、今回の未燃燃料量を算出する。具体的には、制御装置２００は、Ｓ１０４にて取得された燃料補正量から基準燃料補正量を減算した値（以下、差分値とも記載する）を用いて今回の計算における未燃燃料量を算出する。基準燃料補正量とは、未燃燃料が発生しない燃料補正量の上限値を示す。
【００７２】
図４は、エンジン水温と燃料補正量との関係の一例を示す図である。図４の縦軸は、アイドル運転の回転数を維持するために必要な燃料の補正量である、燃料補正量を示す。図４の横軸は、エンジン水温Ｔｗを示す。図４の実線は、未燃燃料を発生させずにアイドル回転を維持することができる燃料補正量の上限値である基準燃料補正量を示す。
【００７３】
エンジン水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）よりも低い領域においては、エンジン水温Ｔｗと燃料補正量との関係は、エンジン水温Ｔｗが低くなるほど基準燃料補正量が増加する関係を有する。
【００７４】
一方、エンジン水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）よりも高い領域においては、エンジン水温Ｔｗと燃料補正量との関係は、エンジン水温Ｔｗの変化にかかわらず基準燃料補正量が一定となる関係を有する。
【００７５】
エンジン水温ＴｗがＴｗ（０）よりも低い領域において、使用される燃料のセタン価が低かったり、燃料の比重が低かったりする場合には、アイドル運転状態を維持するための燃料補正量が多くなり、基準燃料補正量を超える場合がある。たとえば、低セタン価の燃料が用いられる場合において、エンジン水温Ｔｗが低水温状態では、図４のＰ点に示すように、燃料補正量が基準燃料補正量（Ｂ点）を超えてしまうことになる。
【００７６】
そこで、本実施の形態においては、図４に示すように、Ｓ１０４にて取得された燃料補正量が基準燃料補正量を超える部分（差分値）を用いて今回の計算における未燃燃料量が算出される。制御装置２００は、たとえば、差分値と、実験等で適合した差分値と未燃燃料量と関係を示すマップとを用いて未燃燃料量を算出したり、差分値に予め定められた係数を乗算して未燃燃料量を算出したりしてもよい。
【００７７】
図３に戻って、Ｓ１０８にて、制御装置２００は、未燃燃料の蓄積量（付着量）を算出する。制御装置２００は、前回までの未燃燃料の蓄積量に今回の計算における未燃燃料量を加算し、今回の計算における未燃燃料量の減量分を減算することによって今回の未燃燃料の蓄積量を算出する。制御装置２００は、たとえば、今回の計算における未燃燃料量の減量分と、エンジン回転数ＮＥと、吸入空気量Ｑｉｎとの関係を示すマップを用いて今回の計算における未燃燃料量の減量分を算出する。今回の計算における未燃燃料量の燃料量と、エンジン回転数ＮＥと、吸入空気量Ｑｉｎとの関係を示すマップは、実験等によって適合され、予め作成されて制御装置２００のメモリに記憶される。
【００７８】
Ｓ１１０にて、制御装置２００は、抑制制御１の実行条件が成立するか否かを判定する。抑制制御１の実行条件は、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂ以下であるという条件を含む。抑制制御１の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。
【００７９】
図５は、各種抑制制御の実行領域を説明するための図である。図５の縦軸は、未燃燃料の蓄積量を示す。図５の横軸は、運転時間を示す。
【００８０】
図５に示すように、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａ以下の領域が各種抑制制御の非実行領域として設定される。また、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂ以下の領域が抑制制御１の実行領域として設定される。そして、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下の領域が抑制制御２の実行領域として設定される。さらに、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃよりも大きい領域が抑制制御３の実行領域として設定される。しきい値Ｃが未燃燃料の蓄積量の上限値に相当する。
【００８１】
たとえば、図５の破線に示すように、説明の便宜上、未燃燃料の蓄積量が各種抑制制御の実行の影響を受けずに線形に増加するものとすると、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａを超えるときに抑制制御１が実行され、しきい値Ｂを超えるときに抑制制御２が実行され、しきい値Ｃを超えるときに抑制制御３が実行されることになる。なお、未燃燃料の発生を抑制するための抑制制御１〜３の詳細については、後述する。
【００８２】
図３に戻って、Ｓ１１２にて、制御装置２００は、抑制制御１を実行する。抑制制御１は、たとえば、１サイクルにおける燃料の噴射パターンを抑制制御の実行時以外に用いられる第１パターンから第２パターンに切り替える噴射パターン切替制御を含む。すなわち、制御装置２００は、少なくとも第１パターンよりもパイロット噴射の分割噴射回数を減らす制御を実行する。そのため、第２パターンは、少なくともパイロット噴射の噴射回数を第１パターンよりも減らす噴射パターンとする。なお、第２パターンは、パイロット噴射の噴射回数を減らすことに加えて、着火性を向上させるために以下に説明する複数種類の噴射パターンを適宜組み合わせて設定してもよい。第２パターンは、たとえば、第１パターンよりもパイロット噴射の総噴射量が少ない噴射パターンを含むようにしてもよい。さらに、第２パターンは、第１パターンよりもメイン噴射時の時期を進角側に変更する噴射パターンを含むようにしてもよい。さらに、第２パターンは、第１パターンよりも燃料の噴射圧が予め定められた値だけ高い噴射パターンを含むようにしてもよい。なお、第２パターンにおける１サイクル当たりの燃料の噴射総量は、第１パターンにおける１サイクル当たりの燃料の噴射総量と同じである。
【００８３】
図６は、噴射パターンを説明するための図である。図６の縦軸は、インジェクタ１３への制御指令値を示す。図６の横軸は、時間を示す。図６の上段には、第１パターンによる燃料の噴射パターンが示される。図６の下段には、第２パターンによる燃料の噴射パターンが示される。
【００８４】
図６の上段に示すように、第１パターンによる燃料の噴射パターンにおいては、噴射処理が開始されると、時間ｔ（３）と、時間ｔ（４）と、時間ｔ（５）とのタイミングにおいてパイロット噴射として３回の噴射が行なわれる。パイロット噴射における３回の噴射は、噴射時間が予め定められた時間となるように行なわれる。そして、時間ｔ（５）よりも後の時間ｔ（７）のタイミングでメイン噴射が行なわれる。
【００８５】
一方、図６の下段に示すように、第２パターンによる燃料の噴射パターンにおいては、第１パターンでのパイロット噴射における３回目の噴射のタイミングである時間ｔ（５）にて噴射回数１回のパイロット噴射が行なわれる。
【００８６】
なお、第２パターンにおけるパイロット噴射の１回当りの噴射量は、第１パターンにおけるパイロット噴射の１回当りの噴射量よりも多い噴射量であるものとして説明するが、たとえば、同じ噴射量としてもよいし、少ない噴射量としてもよい。また、第２パターンにおけるパイロット噴射の総噴射量は、第１パターンにおけるパイロット噴射の総噴射量よりも少ない総噴射量であるものとして説明するが、たとえば、同じ総噴射量としてもよいし、少ない総噴射量としてもよい。
【００８７】
そして、時間ｔ（７）よりも前のタイミング（すなわち、第１パターンにおけるメイン噴射の時期よりも進角側のタイミング）である時間ｔ（６）のタイミングでメイン噴射が行なわれる。進角量としては、第１パターンよりも着火性が良くなるように設定される。第２パターンにおけるメイン噴射の噴射量は、第１パターンにおけるメイン噴射の噴射量よりも多い。なお、第１パターンにおける燃料の総噴射量は、第２パターンにおける燃料の総噴射量と同じになる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、着火性向上のためにメイン噴射のタイミングを進角したり、メイン噴射の噴射量を増加したりするものとして説明したが、第２パターンにおいて、メイン噴射のタイミングの進角およびメイン噴射の噴射量の増加を含むことに限定されるものではない。
【００８９】
図３に戻って、Ｓ１１０にて、抑制制御１の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００９０】
Ｓ１１４にて、制御装置２００は、抑制制御２の実行条件が成立するか否かを判定する。抑制制御２の実行条件は、上述のとおり、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下であるという条件を含む。抑制制御２の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。
【００９１】
Ｓ１１６にて、制御装置２００は、抑制制御２を実行する。抑制制御２は、上述の噴射パターン切替制御と、グロープラグ１５を通電する通電制御とを含む。なお、噴射パターン切替制御は、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。制御装置２００は、たとえば、グロープラグ１５のオン−オフのデューティ比が所定のデューティ比になるようにするデューティ制御を通電制御として実行する。所定のデューティ比としては、実験等によって燃料の着火性がよくなるように（すなわち、未燃燃料の発生が抑制されるように）適合され、制御装置２００のメモリに予め記憶される。
【００９２】
Ｓ１１４にて、抑制制御２の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。
【００９３】
Ｓ１１８にて、制御装置２００は、抑制制御３の実行条件が成立するか否かを判定する。抑制制御３の実行条件は、上述のとおり、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃよりも大きいという条件を含む。抑制制御３の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。
【００９４】
Ｓ１２０にて、制御装置２００は、抑制制御３を実行する。抑制制御３は、エンジン１を停止状態にする停止制御を含む。
【００９５】
Ｓ１１８にて、抑制制御３の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。Ｓ１２２にて、制御装置２００は、各種抑制制御を非実行とする。
【００９６】
なお、エンジン１が作動中でないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了される。また、エンジン１がアイドル運転状態でないと判定される場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００９７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置２００の動作について図７を参照しつつ説明する。図７は、制御装置２００の動作を説明するための図である。図７の縦軸は、未燃燃料の蓄積量を示す。図７の横軸は、時間を示す。図１のＬＮ１〜ＬＮ５は、いずれも未燃燃料の蓄積量の変化を示す。たとえば、小型船舶にて停泊運転が行なわれる場合を想定する。
【００９８】
たとえば、時間ｔ（８）にて、エンジン１が作動状態になる場合を想定する。エンジン１が作動中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、アイドル運転状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、燃料補正量が算出され（Ｓ１０４）、今回の未燃燃料量が算出され（Ｓ１０６）、未燃燃料の蓄積量が算出される（Ｓ１０８）。
【００９９】
たとえば、エンジン水温が低い場合や、低セタン価あるいは低比重の燃料が用いられる場合に、エンジン回転数ＮＥをアイドル運転状態に対応した目標値にするために必要となる燃料補正量が増加し、基準燃料補正量を超えると、上限値を超えた分が今回の未燃燃料量として算出される。そのため、図７の実線に示すように、時間ｔ（８）から未燃燃料の蓄積量は増加していくことになる。
【０１００】
なお、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａに到達する時間ｔ（１１）までは（Ｓ１１０にてＮＯ，Ｓ１１４にてＮＯ，Ｓ１１８にてＮＯ）、各種抑制制御が非実行となる（Ｓ１２２）。
【０１０１】
時間ｔ（１１）にて、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂ以下になるため、抑制制御１の実行条件が成立したと判定される（Ｓ１１０にてＹＥＳ）。そのため，抑制制御１が実行される（Ｓ１１２）。
【０１０２】
抑制制御１が実行されることによって、１サイクルの燃料の噴射パターンが第１パターンから第２パターンに切り替えられる。そのため、パイロット噴射の噴射回数が３回から１回に変更され、パイロット噴射の１回当りの噴射量が増量され、パイロット噴射の総噴射量が減量され、メイン噴射の噴射時期が第１パターンよりも進角側に変更され、噴射圧が増加される。その結果、燃料の着火性が向上し、第１パターンで燃料が噴射されていた場合よりも未燃燃料の発生量が減少する。
【０１０３】
エンジン１のアイドル運転状態が継続される場合には、図７のＬＮ１に示すように、未燃燃料の蓄積量が微増となる。あるいは、一定時間が経過するまでアイドル運転状態が継続する停泊動作と、場所を移動するために（あるいは、船体が潮流で流された分だけ元の位置に戻るために）、エンジン１の運転状態が一時的にアイドル状態よりも出力が向上した状態が一定時間が経過するまで継続する移動動作とが繰り返される場合には、図７のＬＮ２（太破線）に示すように、移動動作中に未燃燃料が燃焼することによって未燃燃料の蓄積量が減少する変化と、停泊動作中に未燃燃料の蓄積量が増加する変化とが繰り返されることになる。
【０１０４】
一方、抑制制御１によって未燃燃料の発生量が十分に減少しない場合には、図７のＬＮ３に示すように、時間ｔ（１１）にて、未燃燃料の蓄積量は、しきい値Ａを超えた後においても時間の経過とともに増加していく。
【０１０５】
時間ｔ（１３）にて、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下になるため、抑制制御２の実行条件が成立したと判定される（Ｓ１１４にてＹＥＳ）。そのため、抑制制御２が実行される（Ｓ１１６）。
【０１０６】
抑制制御２が実行されることによって、上述の噴射パターン切替制御に加えてグロープラグ１５の通電制御が実行される。グロープラグ１５の通電制御が実行されることによって、気筒１１内の温度が上昇する。その結果、燃料の着火性がさらに向上するため、第２パターンで燃料が噴射されていた場合よりも未燃燃料の発生量がさらに減少する。
【０１０７】
エンジン１のアイドル運転状態が継続される場合には、図７のＬＮ３に示すように、未燃燃料の蓄積量が微増となる。あるいは、停泊動作と、移動動作とが繰り返される場合には、図７のＬＮ４（細破線）に示すように、未燃燃料の蓄積量が減少する変化と、未燃燃料の蓄積量が増加する変化とが繰り返されることになる。
【０１０８】
なお、たとえば、エンジン水温が極低温の場合には、燃料補正量がさらに増加する。そのため、図７のＬＮ５（一点鎖線）に示すように、時間ｔ（８）〜時間ｔ（９）における未燃燃料の蓄積量の単位時間当たりの増加量（図７のＬＮ５の傾き）は、図７の実線に示される、時間ｔ（８）〜時間ｔ（１１）における未燃燃料の蓄積量の単位時間当たりの増加量よりも大きくなる。
【０１０９】
そのため、未燃燃料の蓄積量は、時間ｔ（１１）よりも前の時間ｔ（９）にてしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂ以下となり（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、抑制制御１が実行される（Ｓ１１２）。
【０１１０】
抑制制御１の実行により、時間ｔ（９）〜時間ｔ（１０）における未燃燃料の蓄積量の単位時間当たりの増加量（図７の破線の傾き）は、直前の単位時間当たりの増加量よりも減少するが、未燃燃料の蓄積量の増加は継続する。そのため、時間ｔ（１０）にて、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下になると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、抑制制御２が実行される（Ｓ１１６）。
【０１１１】
そして、抑制制御２の実行により、時間ｔ（１０）〜時間ｔ（１２）における未燃燃料の蓄積量の単位時間当たりの増加量は、直前の単位時間当たりの増加量よりも減少するが、未燃燃料の蓄積量の増加は継続する。そのため、時間ｔ（１２）にて、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃを超えると（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、抑制制御３が実行され、エンジン１が停止状態になる。
【０１１２】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関によると、エンジン１がアイドル運転状態であって、かつ、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂ以下である場合には、抑制制御１によりパイロット噴射の噴射回数およびパイロット噴射の総噴射量が第１パターンよりも少なくなり、メイン噴射の噴射時期が第１パターンよりも進角側に変更され、噴射圧が第１パターンよりも予め定められた値だけ高くなるので、着火性が向上して、未燃燃料の発生量を低減することができる。そのため、エンジン１の圧縮比を上昇させる場合と比較して、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出することを抑制することができる。
【０１１３】
図８は、未燃燃料の排出量（以下、未燃燃料量という）の時間変化を示すタイミングチャートである。図８の縦軸は、未燃燃料量を示す。図８の横軸は、時間を示す。図８の太実線は、抑制制御１を実行する場合の未燃燃料量の変化を示す。図８の短破線は、圧縮比を予め定められた値だけ上昇させた場合の未燃燃料量の変化を示す。図８の長破線は、抑制制御１を実行しない場合の未燃燃料量の変化を示す。
【０１１４】
なお、図８においては、エンジン１の始動初期のエンジン水温Ｔｗが低い状態から暖機完了状態になる場合の未燃燃料量の時間変化が示される。時間ｔ（１４）においてエンジン水温ＴｗがＴｗ（０）に到達するものとする。また、時間が経過するにつれてエンジン１の暖機が進み、燃料補正量が基準燃料補正量に収束する。このため、未燃燃料量は、エンジン水温Ｔｗの増加に応じて少なくなっていく。
【０１１５】
図８に示すように、時間ｔ（１４）以前において、抑制制御１を実行しない場合の未燃燃料量は、抑制制御１を実行する場合の未燃燃料量および圧縮比を上昇させる場合の未燃燃料量と比較して多くなるのに対して、抑制制御１を実行する場合の未燃燃料量は、圧縮比を上昇させる場合の未燃燃料量と同等になる。
【０１１６】
図９は、燃費の時間変化を示すタイミングチャートである。図９の縦軸は、燃費を示す。図９の横軸は、時間を示す。図９の太実線は、抑制制御１を実行する場合の燃費の変化を示す。図８の短破線は、圧縮比を予め定められた値だけ上昇させた場合の燃費の変化を示す。図９の長破線は、抑制制御１を実行しない場合の燃費の変化を示す。
【０１１７】
なお、図９においては、エンジン１の始動初期のエンジン水温Ｔｗが低い状態から暖機状態になる場合の燃費の時間変化が示される。時間ｔ（１４）においてエンジン水温ＴｗがＴｗ（０）に到達するものとする。また、時間が経過するにつれてエンジン１の暖機が進み、燃料補正量が基準燃料補正量に収束する。このため、燃費は、エンジン水温Ｔｗの増加に応じて改善されていく。
【０１１８】
図９に示すように、時間ｔ（１４）以前において、抑制制御１を実行しない場合の燃費は、抑制制御１を実行する場合の燃費および圧縮比を上昇させる場合の燃費と比較して悪化するのに対して、抑制制御１を実行する場合の燃費は、圧縮比を上昇させる場合の燃費よりも改善される。
【０１１９】
図１０は、騒音レベルの時間変化を示すタイミングチャートである。図１０の縦軸は、騒音のレベルを示す。図１０の横軸は、時間を示す。図１０の太実線は、抑制制御１を実行する場合の騒音レベルの変化を示す。図１０の短破線は、圧縮比を予め定められた値だけ上昇させた場合の騒音レベルの変化を示す。図１０の長破線は、抑制制御１を実行しない場合の騒音レベルの変化を示す。
【０１２０】
なお、図１０においては、エンジン１の始動初期のエンジン水温Ｔｗが低い状態から暖機状態になる場合の騒音レベルの時間変化が示される。時間ｔ（１４）においてエンジン水温ＴｗがＴｗ（０）に到達するものとする。また、時間が経過するにつれてエンジン１の暖機が進み、燃料補正量が基準燃料補正量に収束する。このため、騒音レベルは、エンジン水温Ｔｗの増加に応じて改善されていく。
【０１２１】
図１０に示すように、時間ｔ（１４）以前において、抑制制御１を実行しない場合の騒音レベルは、抑制制御１を実行する場合の騒音レベルおよび圧縮比を上昇させる場合の騒音レベルと比較して低いのに対して、抑制制御１を実行する場合の騒音レベルは、圧縮比を上昇させる場合の騒音レベルよりも改善される。
【０１２２】
したがって、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出されることを抑制する内燃機関を提供することができる。
【０１２３】
さらに、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下である場合に、噴射パターン切替制御に加えてグロープラグ１５を通電する通電制御が実行されるので、未燃燃料の発生量をさらに低減することができる。
【０１２４】
さらに、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃを超える場合には、エンジン１が停止されるので、未燃燃料の発生を抑制することができる。
【０１２５】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、抑制制御２においてグロープラグ１５を通電する通電制御を実行するものとして説明したが、気筒内の温度を上昇させる加熱装置を用いればよく、グロープラグ１５に限定されるものではない。たとえば、抑制制御２において、グロープラグ１５を通電する通電制御に代えてエンジン１の内部あるいは外部に用いられるヒータを通電する通電制御が実行されてもよい。
【０１２６】
さらに上述の実施の形態では、未燃燃料の蓄積量と、しきい値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較結果に応じて、抑制制御１〜３の実行および抑制制御の非実行のうちのいずれかの処理を実行するものとして説明したが、たとえば、未燃燃料量と、しきい値Ａ’、Ｂ’、Ｃ’との比較結果に応じて、抑制制御１〜３の実行および抑制制御の非実行のうちのいずれかの処理を実行してもよい。
【０１２７】
さらに上述の実施の形態では、ウォータロック６０は、第２排気管５４と第３排気管５６との間に鉛直上方向に配置される配管によってエンジン本体１０に海水が逆流しない構成を一例として説明したが、ウォータロック６０は、たとえば、第２排気管５４の端部を第３排気管５６の一方端よりも高い位置に配置する構成を有するようにしてもよい。このように第２排気管５４の端部と第３排気管５６の一方端との間に段差が形成されることによって、エンジン本体１０に海水が逆流しない構成にすることができる。
【０１２８】
さらに上述の実施の形態では、エンジン１は、船舶に搭載される舶用内燃機関である場合を一例として説明したが、エンジン１の搭載対象は、船舶に限定されるものではなく、たとえば、車両等の移動体であってもよい。
【０１２９】
さらに、エンジン１には、エンジン１の第２排気管５４の途中に酸化触媒や、ＰＭ除去フィルタや、ＳＣＲ（Selective  Catalytic  Reduction）触媒等の各種排気処理装置が設けられるようにしてもよいし、吸気通路と排気通路との間にＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）装置が設けられるようにしてもよい。
【０１３０】
図１１は、変形例におけるエンジンの概略構成を示す図である。図１１に示すように、エンジン１は、ウォータロック６０および第２冷却システム９０を省略し、第１冷却システム７０に代えてエンジン本体１０の内部を流通する冷却システム（図示せず）に変更し、排気処理装置５８およびＥＧＲ装置５９を追加した構成を有するものであってもよい。このようなエンジンが車両に搭載されていてもよい。
【０１３１】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、抑制制御１の実行条件の成立の有無を判定し、非成立であれば、抑制制御２の実行条件の成立の有無を判定し、さらに非成立であれば抑制制御３の実行条件の成立の有無を判定するようにした。そして、抑制制御１の実行条件が成立する場合に抑制制御１を実行し、抑制制御２の実行条件が成立する場合に抑制制御２を実行し、抑制制御３の実行条件が成立する場合に抑制制御３を実行するものとした。
【０１３２】
これに対して、第２の実施の形態では、未燃燃料の蓄積量が上限値であるしきい値Ｃに到達するか否かを判定し、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃに到達しない場合に、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きいか否かを判定し、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きい場合に、噴射パターン切替制御を実行するものとする。
【０１３３】
なお、第２の実施の形態のエンジン１の構成は、図１および図２に示した第１の実施の形態のエンジン１の構成と同様である。そのため、エンジン１の構成についての詳細な説明は繰り返さない。
【０１３４】
図１２は、第２の実施の形態において制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。なお、図１２のＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６およびＳ１０８は、上述の第１の実施の形態において説明した図３のＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６およびＳ１０８の処理とそれぞれ同じ処理を示す。そのため、それらの処理についてその詳細な説明は繰り返さない。
【０１３５】
Ｓ１０８にて、未燃燃料の蓄積量が算出されると、処理はＳ２００に移される。Ｓ２００にて、制御装置２００は、抑制制御３の実行条件が成立するか否かを判定する。なお、抑制制御３の制御内容について、および、抑制制御３の実行条件については、いずれも上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。抑制制御３の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。
【０１３６】
Ｓ２０２にて、制御装置２００は、抑制制御３を実行する。Ｓ２００にて、抑制制御３の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４に移される。
【０１３７】
Ｓ２０４にて、制御装置２００は、抑制制御１の実行条件が成立するか否かを判定する。本変形例において、抑制制御１の実行条件は、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きいという条件を含む。なお、抑制制御１の制御内容については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。抑制制御１の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。
【０１３８】
Ｓ２０６にて、制御装置２００は、抑制制御１を実行する。制御装置２００は、その後処理をＳ２０８に移す。
【０１３９】
Ｓ２０８にて、制御装置２００は、抑制制御２の実行条件が成立するか否かを判定する。なお、抑制制御２の制御内容について、および、抑制制御２の実行条件については、いずれも上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。抑制制御２の実行条件が成立すると判定される場合（Ｓ２０８にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０に移される。
【０１４０】
Ｓ２１０にて、制御装置２００は、抑制制御２を実行する。すなわち、制御装置２００は、抑制制御１によって噴射パターンが第２パターンに切り替えられた状態で、グロープラグ１５を通電する通電制御を実行する。なお、Ｓ２０４にて、抑制制御１の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２１２に移される。
【０１４１】
Ｓ２１２にて、制御装置２００は、各種抑制制御を非実行とする。また、Ｓ２０８にて、抑制制御２の実行条件が成立しないと判定される場合（Ｓ２０８にてＮＯ）、この処理は終了される。
【０１４２】
以上のようなフローチャートに基づく本変形例における制御装置２００の動作について説明する。たとえば、小型船舶にて停泊運転が行なわれる場合を想定する。
【０１４３】
たとえば、エンジン１が作動状態になる場合を想定する。エンジン１が作動中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、アイドル運転状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、燃料補正量が算出され（Ｓ１０４）、今回の未燃燃料量が算出され（Ｓ１０６）、未燃燃料の蓄積量が算出される（Ｓ１０８）。
【０１４４】
たとえば、エンジン水温が低い場合や、低セタン価あるいは低比重の燃料が用いられる場合に、エンジン回転数ＮＥをアイドル運転状態に対応した目標値にするために必要となる燃料補正量が増加し、基準燃料補正量を超えると、上限値を超えた分が今回の未燃燃料量として算出される。
【０１４５】
たとえば、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａ以下である場合には（Ｓ２００にてＮＯ，Ｓ２０４にてＮＯ）、各種抑制制御が非実行となる（Ｓ２１２）。
【０１４６】
一方、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃ以下であって（Ｓ２００にてＮＯ）、抑制制御１の実行条件が成立したか否かが判定される（Ｓ２０４）。未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きい場合には、抑制制御１の実行条件が成立したと判定される（Ｓ２０４にてＹＥＳ）。そのため、抑制制御１が実行される（Ｓ２０６）。
【０１４７】
抑制制御１が実行されることによって、１サイクルの燃料の噴射パターンが第１パターンから第２パターンに切り替えられる。そのため、パイロット噴射の噴射回数が３回から１回に変更され、パイロット噴射の１回当たりの噴射量が増量され、パイロット噴射の総噴射量が原料され、メイン噴射の噴射時期が第１パターンよりも進角側に変更され、噴射圧が増加される。その結果、燃料の着火性が向上し、第１パターンで燃料が噴射されていた場合よりも未燃燃料の発生量が減少する。
【０１４８】
エンジン１のアイドル運転状態が継続される場合には、未燃燃料の蓄積量が微増となる。あるいは、停泊動作と移動動作とが繰り返される場合には、移動動作中に未燃燃料が燃焼することによって未燃燃料の蓄積量が減少する変化と、停泊動作中に未燃燃料の蓄積量が増加する変化とが繰り返されることになる。
【０１４９】
その結果、噴射パターンが第２パターンに切り替えられた後に未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂよりも大きく、かつ、しきい値Ｃ以下になる場合には、抑制制御２の実行条件が成立したと判定される（Ｓ２０８にてＹＥＳ）。そのため、抑制制御２が実行される（Ｓ２１０）。
【０１５０】
抑制制御２が実行されることによって、噴射パターンが第２パターンに切り替えられた状態でグロープラグ１５の通電制御が実行される。グロープラグ１５の通電制御が実行されることによって、気筒１１内の温度が上昇する。その結果、燃料の着火性がさらに向上するため、通電制御を実行せずに第２パターンで燃料が噴射されていた場合よりも未燃燃料の発生量がさらに減少する。
【０１５１】
エンジン１のアイドル運転状態が継続される場合には、未燃燃料の蓄積量が微増となる。あるいは、停泊動作と、移動動作とが繰り返される場合には、未燃燃料の蓄積量が減少する変化と、未燃燃料の蓄積量が増加する変化とが繰り返されることになる。
【０１５２】
その結果、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃよりも大きくなると、抑制制御３の実行条件が成立するため（Ｓ２００にてＹＥＳ）、抑制制御３が実行され（Ｓ２０２）、エンジン１が停止状態になる。
【０１５３】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関によると、未燃燃料の蓄積量が上限値であるしきい値Ｃに到達しない場合には、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きいか否かが判定され、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ａよりも大きい場合には、抑制制御１によりパイロット噴射の噴射回数およびパイロット噴射の総噴射量が第１パターンよりも少なくなり、メイン噴射の噴射時期が第１パターンよりも進角側に変更され、噴射圧が第１パターンよりも予め定められた値だけ高くなるので、着火性が向上して、未燃燃料の発生量を低減することができる。そのため、エンジン１の圧縮比を上昇させる場合と比較して、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出することを抑制することができる。したがって、燃費や騒音を悪化させることなく、排気に含まれる未燃燃料が外部に排出されることを抑制する内燃機関を提供することができる。
【０１５４】
また、抑制制御１による第２パターンへの噴射パターンの切り替え後に、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｂを超える場合には、噴射パターンが第２パターンに切り替えられた状態でグロープラグ１５を通電する通電制御が実行されるので、未燃燃料の発生量をさらに低減することができる。さらに、未燃燃料の蓄積量がしきい値Ｃを超える場合には、エンジン１が停止されるので、未燃燃料の発生を抑制することができる。
【０１５５】
なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態の複数の変形例のうちいずれか、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
【０１５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５７】
１  エンジン、１０  エンジン本体、１１  気筒、１２  吸気マニホールド、１３  インジェクタ、１４，１６，２０  吸気管、１５  グロープラグ、１８  インタークーラ、２２  エアクリーナ、３０  過給機、３２  コンプレッサ、３４  コンプレッサホイール、３６  タービン、３８  タービンホイール、４２  連結軸、５０  排気マニホールド、５２，５４，５６  排気管、５８  排気処理装置、５９  ＥＧＲ装置、６０  ウォータロック、６１，６２，６３，６４，６５  配管、６６  ミキシングエルボ、７０，９０  冷却システム、７１，７２，７３，７４，９１，９２，９３，９４，９５，１００  冷却水通路、８０  冷却水ポンプ、２００  制御装置、２０２  エンジン回転数センサ、２０４  エアフローメータ、２０６  水温センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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