(57)【要約】【課題】マイナスオーバラップの形成と組み合わせて吸気非同期噴射を行うにあたり、吸気非同期噴射で噴射した燃料が液滴となって筒内に流入することに起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関５０は燃料噴射弁５６と動弁装置６０とＥＣＵ７０とを備える。内燃機関５０では、機関温度が所定値よりも低い場合（例えば冷却水温ＴＨＷが所定値Ｔ１よりも低い場合）に、動弁装置６０が排気弁５５をピストン５３の排気上死点よりも進角側で閉弁するとともに吸気弁５４および排気弁５５間でマイナスオーバラップを形成する。また、排気弁５５の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミングが遅くなるように燃料噴射弁５６が吸気非同期噴射を行う。【選択図】図１
2014227832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通する吸気通路に燃料を噴射する噴射部と、
前記燃焼室に隣接するピストンと、
前記燃焼室に対して配置された吸気弁および排気弁と、
前記吸気弁および前記排気弁のバルブ特性のうち少なくとも前記排気弁の閉弁時期を変更する動弁装置とを備え、
機関温度が所定値よりも低い場合に、前記動弁装置が前記排気弁を前記ピストンの排気上死点よりも進角側で閉弁するとともに前記吸気弁および前記排気弁間でマイナスオーバラップを形成し、且つ前記排気弁の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミングが遅くなるように前記噴射部が吸気非同期噴射を行う内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では燃焼室に対して配置された吸気弁および排気弁間でマイナスオーバラップを形成することがある。また、燃焼室に連通する吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁から吸気非同期噴射を行うことがある。マイナスオーバラップは排気弁の閉弁時期から吸気弁の開弁時期までの間に形成される吸気弁および排気弁間の閉弁期間のオーバラップである。吸気非同期噴射は吸気弁が開弁するまでの間に行われる燃料噴射である。
【０００３】
特許文献１では排気弁の早閉じ制御と吸気非同期噴射とを組み合わせて行う内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置は早閉じ制御によりマイナスオーバラップを形成し、筒内残留ガスの再圧縮を図ることで、吸気弁開弁時に筒内から吸気通路へ高温高圧のガスの吹き返しを発生させる。そして、吹き返したガスを吸気非同期噴射で噴射した燃料の微粒化促進に利用しつつ再度燃焼に付すことで、良好な燃費性能および排気エミッション性能が得られるようにしている。吸気非同期噴射を行う内燃機関はこのほか例えば特許文献２から４で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９１６８６号公報
【特許文献２】特開２０１２−９７７２０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３００６号公報
【特許文献４】特開平１１−５０８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関ではマイナスオーバラップの形成と組み合わせて吸気非同期噴射を行うことで、例えば特許文献１が開示するように排気エミッションの改善を図ることができる。ところが、機関冷間始動時など機関温度が低い場合には、吸気非同期噴射で噴射した燃料が吸気弁の表面に付着し易くなる。結果、付着した燃料が液滴となって吸気弁開弁時に筒内に流入する虞がある。このためこの場合には、マイナスオーバラップの形成と組み合わせて吸気非同期噴射を行っても、かかる燃料液滴の流入に起因する排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、マイナスオーバラップの形成と組み合わせて吸気非同期噴射を行うにあたり、吸気非同期噴射で噴射した燃料が液滴となって筒内に流入することに起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は燃焼室に連通する吸気通路に燃料を噴射する噴射部と、前記燃焼室に隣接するピストンと、前記燃焼室に対して配置された吸気弁および排気弁と、前記吸気弁および前記排気弁のバルブ特性のうち少なくとも前記排気弁の閉弁時期を変更する動弁装置とを備え、機関温度が所定値よりも低い場合に、前記動弁装置が前記排気弁を前記ピストンの排気上死点よりも進角側で閉弁するとともに前記吸気弁および前記排気弁間でマイナスオーバラップを形成し、且つ前記排気弁の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミングが遅くなるように前記噴射部が吸気非同期噴射を行う内燃機関である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マイナスオーバラップの形成と組み合わせて吸気非同期噴射を行うにあたり、吸気非同期噴射で噴射した燃料が液滴となって筒内に流入することに起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関の概略構成図である。
【図２】吸気弁の付着燃料の説明図である。
【図３】第３の付着部位における燃料液滴量の説明図である。
【図４】第１の噴射開始タイミングの説明図である。
【図５】第２の噴射開始タイミングの説明図である。
【図６】排気弁の早閉じ量についての説明図である。
【図７】燃料液滴に対する早閉じ量の影響の説明図である。
【図８】補正値を示す図である。
【図９】ＥＣＵの制御動作をフローチャートで示す図である。
【図１０】所定期間の第１の説明図である。
【図１１】所定期間の第２の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は内燃機関５０の概略構成図である。内燃機関５０はシリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、吸気弁５４と、排気弁５５と、燃料噴射弁５６と、動弁装置６０と、ＥＣＵ７０とを備えている。シリンダブロック５１には、シリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内にはピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室Ｅはシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２およびピストン５３に囲まれた空間として形成されている。ピストン５３は燃焼室Ｅに隣接している。
【００１２】
シリンダヘッド５２には、燃焼室Ｅに吸気を導く吸気ポート５２ａと、燃焼室Ｅからガスを排気する排気ポート５２ｂとが形成されている。またシリンダヘッド５２には、吸気ポート５２ａを開閉する吸気弁５４と、排気ポート５２ｂを開閉する排気弁５５とが設けられている。燃料噴射弁５６はシリンダヘッド５２に設けられており、吸気ポート５２ａが形成する吸気通路に燃料を噴射する。当該吸気通路は燃焼室Ｅに連通している。燃料噴射弁５６は噴射部に相当する。
【００１３】
シリンダヘッド５２には動弁装置６０が設けられている。動弁装置６０は吸気弁５４および排気弁５５のバルブ特性のうち少なくとも排気弁５５の閉弁時期を変更する。バルブ特性は開弁時期、閉弁時期、リフト量またはこれらの組み合わせ（例えば開閉時期や、閉弁時期およびリフト量や、開弁時期、閉弁時期およびリフト量など）である。
【００１４】
動弁装置６０は具体的には排気弁５５のバルブ特性を可変にする排気側可変動弁機構を備えることで、排気弁５５の閉弁時期を変更するように構成されている。排気側可変動弁機構は排気弁５５の開閉時期を変更するバルブタイミング可変機構を備えている。バルブタイミング可変機構は油圧駆動式となっており、油圧の伝達を制御するオイルコントロール部を有して構成されている。
【００１５】
排気側可変動弁機構はバルブタイミング可変機構と、排気弁５５の作用角を変更するリフト量可変機構とのうち少なくともいずれかを備えるように構成されていてもよい。動弁装置６０は吸気弁５４のバルブ特性を可変にする吸気側可変動弁機構をさらに備える構成であってもよい。動弁装置６０は必ずしも上記に限られず、排気弁５５の閉弁時期を変更可能なその他の動弁装置であってもよい。
【００１６】
ＥＣＵ７０は電子制御装置であり、ＥＣＵ７０には燃料噴射弁５６や動弁装置６０が制御対象として電気的に接続されている。また、機関運転状態を検出するための第１のセンサ群３０や、動弁装置６０の状態を検出するための第２のセンサ群４０がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。
【００１７】
第１のセンサ群３０は例えばクランク角度を検出するためのクランク角センサや、内燃機関５０の吸入空気量を計測するエアフロメータや、内燃機関５０に対する加速要求を行うアクセル開度センサや、内燃機関５０の冷却水温ＴＨＷを検知する水温センサや、吸気通路の圧力である吸気管負圧Ｐｉｎを検知する圧力センサや、イグニッションスイッチを含む。第２のセンサ群４０は例えば排気弁５５の開弁時期や閉弁時期を検出するためのセンサを含む。センサ群３０、４０はこのほか各種のパラメータを検出或いは推定するために必要なセンサを含んでいる。
【００１８】
ＥＣＵ７０ではＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、例えば以下に示す制御部や噴射制御部や算出部や補正部が実現される。なお、これらの構成は例えば複数の電子制御装置において実現されてもよい。
【００１９】
制御部は動弁装置６０を制御する。制御部は例えば排気弁５５をピストン５３の排気上死点よりも進角側で閉弁するとともに、吸気弁５４および排気弁５５間でマイナスオーバラップを形成するように動弁装置６０を制御する。制御部は例えば機関温度が所定値よりも低い場合に、上述のように動弁装置６０を制御する。動弁装置６０は制御部をさらに含む構成として把握されてもよい。
【００２０】
噴射制御部は燃料噴射弁５６の燃料噴射制御を行う。噴射制御部は機関温度が所定値よりも低い場合に吸気非同期噴射を行うように燃料噴射弁５６を制御する。したがって、燃料噴射弁５６は機関温度が所定値よりも低い場合に吸気非同期噴射を行う。なお、かかる関係は以下でも同様である。噴射部は噴射制御部をさらに含む構成として把握されてもよい。次に噴射制御部についてさらに説明する前に、まず吸気弁５４に付着する燃料の性質について説明する。
【００２１】
図２（ａ）から図２（ｃ）は吸気弁５４の付着燃料の説明図である。図２（ａ）は吸気弁５４の傘部における燃料付着部位を機関配置時の高さに応じて区別する図である。図２（ｂ）は燃料付着部位の燃料分布を示す図である。図２（ｃ）は燃料噴射開始からの経過時間に応じた吸気弁５４の燃料付着量を示す図である。図２（ｂ）では付着時の燃料分布を実線で示すとともに、時間経過時の燃料分布を破線で併せて示す。図２（ｃ）では吸気弁５４の燃料付着量を実線で示すとともに、付着部位Ｕ３における燃料液滴量を破線で併せて示す。
【００２２】
図２（ａ）に示すように説明の都合上、まず吸気弁５４の傘部における燃料の付着部位を機関配置時の高さに応じて第１から第３の付着部位である付着部位Ｕ１からＵ３に区別する。付着部位Ｕ１は吸気弁５４の傘部のうち上方に配置される部位を示す。付着部位Ｕ２は吸気弁５４の傘部のうち高さ中央に、付着部位Ｕ３は吸気弁５４の傘部のうち下方に配置される部位をそれぞれ示す。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、燃料は付着時に付着部位Ｕ２で多く、付着部位Ｕ１、Ｓ３で少なくなるように噴射される。ところが、付着した燃料は時間が経過すると重力によって下に移動する。結果、燃料は液滴となって付着部位Ｕ３側に多く分布することになる。
【００２４】
図２（ｃ）に示すように、燃料付着量は燃料飛行時間Ｔｆを経過した後に増加し始める。そして、噴射時間Ｔｒを経過すると一定になり、吸気弁５４の開弁タイミングＣで減少に転じる。燃料飛行時間Ｔｆは燃料が燃料噴射弁５６から吸気弁５４に到達するまでの時間である。噴射時間Ｔｒは燃料の噴射量Ｑに応じた噴射時間である。付着部位Ｕ３の燃料液滴量は燃料飛行時間Ｔｆ経過後に遅れを有して増加し始め、吸気弁５４の開弁タイミングＣで減少に転じる。筒内への燃料液滴の流入はこのときに発生する。
【００２５】
図３（ａ）、図３（ｂ）は付着部位Ｕ３における燃料液滴量の説明図である。図３（ａ）は燃料の付着時間Ｔｗに応じた付着部位Ｕ３の燃料液滴量を示す図である。図３（ｂ）は内燃機関５０の回転数ＮＥに応じた付着時間Ｔｗを示す図である。図３（ａ）では燃料の噴射量Ｑが相対的に少ない場合を破線で併せて示す。図３（ｂ）では燃料の噴射開始タイミングが相対的に遅い場合を破線で併せて示す。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、付着部位Ｕ３の燃料液滴量は燃料付着時から遅れを有して増加し始め、その後は付着時間Ｔｗが長くなるほど多くなる。また、噴射量Ｑが少ない場合よりも多い場合のほうが付着許容量Ｍに達する付着時間Ｔｗは短くなる。付着許容量Ｍは筒内への燃料液滴の流入に起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制するにあたり、許容可能な付着部位Ｕ３の燃料液滴量である。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、付着時間Ｔｗは回転数ＮＥが高い場合ほど短くなる。また、噴射開始タイミングが早い場合よりも遅い場合のほうが付着許容時間αに到達しない回転数ＮＥの領域が拡大する。付着許容時間αは付着許容量Ｍに対応する時間であり、噴射量Ｑに応じて変化する。付着許容時間αは噴射量Ｑの関数Ｆ（Ｑ）に比例する。図３（ｂ）から、筒内への燃料液滴の流入は回転数ＮＥが低い場合ほど発生し易くなることがわかる。
【００２８】
これらを踏まえ、噴射制御部は具体的には機関温度が所定値よりも低い場合に第１の噴射開始タイミングである噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行うように燃料噴射弁５６を制御する。噴射開始タイミングＴｉ１´は吸気弁５４への燃料到達タイミングが吸気弁５４の開弁タイミングＣよりも所定の度合いだけ早くなるように設定される。所定の度合いは付着許容時間αに対応する位相間隔である付着許容期間α´以下の位相間隔である。噴射開始タイミングＴｉ１´は換言すれば、付着時間Ｔｗが付着許容時間α以下になるように設定される。
【００２９】
噴射制御部はさらに具体的には機関温度が所定値よりも低い場合が機関冷間始動時である場合に、始動から所定期間Ｆの間、噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行うように燃料噴射弁５６を制御する。所定期間Ｆは具体的にはここでは回転数ＮＥが所定値Ａよりも低い期間となっている。噴射開始タイミングＴｉ１´は具体的には噴射開始タイミングを算出する算出部によって次のようにして算出することができる。
【００３０】
図４は噴射開始タイミングＴｉ１´の説明図である。燃料飛行時間Ｔｆは燃料飛行距離Ｌと噴射燃料速度Ｖｉとを用いて次の式（１）で算出できる。
Ｔｆ＝Ｌ／Ｖｉ／１０００  ・・・（１）
ここで、燃料飛行時間Ｔｆの単位はｓ（秒）である。また燃料飛行距離Ｌの単位はｍｍであり、噴射燃料速度Ｖｉの単位はｍ／ｓである。
【００３１】
燃料飛行時間Ｔｆはクランク角度に換算できる。燃料飛行時間Ｔｆに対応する位相間隔である燃料飛行期間Ｔｆ´は、燃料飛行時間Ｔｆと回転数ＮＥとを用いて次の式（２）で算出できる。
Ｔｆ´＝Ｔｆ×ＮＥ×３５０°／６０  ・・・（２）
燃料飛行期間Ｔｆ´の単位はＣＡ°であり、回転数ＮＥの単位はｒｐｍである。
【００３２】
付着時間Ｔｗもクランク角度に換算できる。付着時間Ｔｗに対応する位相間隔である付着期間Ｔｗ´は開弁タイミングＣ、燃料飛行期間Ｔｆ´および噴射開始タイミングＴｉ１´を用いて次の式（３）で算出できる。
Ｔｗ´＝Ｃ−Ｔｉ１´−Ｔｆ´  ・・・（３）
付着期間Ｔｗ´、開弁タイミングＣ、噴射開始タイミングＴｉ１´および燃料飛行期間Ｔｆ´の単位はともにＣＡ°である。開弁タイミングＣは具体的には排気上死点に合わせて設定されている。
【００３３】
ところで、筒内への燃料液滴の流入に起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制するには、次の式（４）に示すように付着時間Ｔｗが付着許容時間α以下であることが必要となる。
Ｔｗ≦α  ・・・（４）
付着時間Ｔｗ、付着許容時間αの単位はともにｓである。
【００３４】
式（４）の両辺をクランク角度に換算すると次の式（５）が得られる。さらに式（５）に式（３）を代入し整理すると、次の式（６）が得られる。
Ｔｗ´≦α×ＮＥ×３６０／６０  ・・・（５）
Ｔｉ１´≧Ｃ−Ｔｆ´−α×ＮＥ×３６０°／６０  ・・・（６）
式（６）の右辺は開弁タイミングＣよりも燃料飛行期間Ｔｆ´および付着許容期間α´だけ早いタイミングを示す。式（６）から、噴射開始タイミングＴｉ１´は式（６）の右辺が示すタイミング以降のタイミングに設定すればよいことがわかる。
【００３５】
噴射開始タイミングＴｉ１´を算出するにあたり、開弁タイミングＣには例えば予め設定されているタイミングを適用できる。回転数ＮＥは第１のセンサ群３０の出力に基づき検出できる。付着許容時間αは例えば噴射量Ｑを設定する機関運転状態や噴射量Ｑの増量を設定するパラメータに基づき決定できる。燃料飛行期間Ｔｆ´の算出には予め把握されている燃料飛行距離Ｌと噴射燃料速度Ｖｉとを用いることができる。噴射燃料速度Ｖｉは噴射燃料速度Ｖｉに影響するパラメータに応じて予め設定されていてもよい。燃料飛行距離Ｌが変化する場合も同様である。
【００３６】
式（６）は次の式（７）に示すように変形できる。
Ｔｉ１´＋Ｔｆ´≧Ｃ−α×ＮＥ×３６０°／６０  ・・・（７）
式（７）の左辺は吸気弁５４への燃料到達タイミングを示す。したがって、式（７）は吸気弁５４への燃料到達タイミングが吸気弁５４の開弁タイミングＣよりも所定の度合いだけ早くなるように噴射開始タイミングＴｉ１´が設定され、且つ所定の度合いが付着許容時間αに応じた位相間隔（すなわち、付着許容期間α´）以下の位相間隔である場合を式で示したものとなる。噴射開始タイミングＴｉ１´は例えば時間で把握されてもよい。この場合、所定の度合いは付着許容時間α以下の時間となる。
【００３７】
噴射制御部は機関温度が所定値よりも高い場合（ここでは所定値以上の場合）、或いは機関温度が所定値よりも低い場合であっても所定期間Ｆが経過した場合には、第２の噴射開始タイミングである噴射開始タイミングＴｉ２´で吸気非同期噴射を行うように燃料噴射弁５６を制御する。噴射開始タイミングＴｉ２´は噴射量Ｑに応じて設定されるとともに、一定のタイミングであるタイミングＩＮＪＥＮＤで燃料噴射が終了するように設定されている。タイミングＩＮＪＥＮＤは例えばＢＴＤＣ６０°ＣＡである。噴射開始タイミングＴｉ２´は具体的には算出部によって次のようにして算出することができる。
【００３８】
図５は噴射開始タイミングＴｉ２´の説明図である。噴射開始タイミングＴｉ２´はタイミングＩＮＪＥＮＤから噴射量Ｑに応じた噴射期間Ｔｒ´の分だけ早いタイミングになる。噴射期間Ｔｒ´は噴射時間Ｔｒをクランク角度に換算することで算出できる。
【００３９】
したがって、噴射開始タイミングＴｉ２´はタイミングＩＮＪＥＮＤと噴射時間Ｔｒとを用いて次の式（８）で算出できる。また、噴射時間Ｔｒは噴射量Ｑと燃料噴射弁５６の燃料流量ＱＦとを用いて次の式（９）で算出できる。
Ｔｉ２´＝ＩＮＪＥＮＤ−Ｔｒ×ＮＥ×３６０／６０  ・・・（８）
Ｔｒ＝Ｑ／ＱＦ  ・・・（９）
式（８）において、噴射開始タイミングＴｉ２´、タイミングＩＮＪＥＮＤの単位はともにＣＡ°であり、噴射時間Ｔｒの単位はｓである。式（９）において、噴射量Ｑの単位は例えばｃｍ３とすることができる。この場合、燃料流量ＱＦの単位はｃｍ３／ｓである。
【００４０】
噴射開始タイミングＴｉ２´を算出するにあたり、タイミングＩＮＪＥＮＤには予め設定されているタイミングを適用できる。噴射時間Ｔｒの算出には予め把握されている燃料流量ＱＦを用いることができる。燃料流量ＱＦは燃料流量ＱＦに影響するパラメータに応じて予め設定されていてもよい。
【００４１】
噴射制御部はさらに排気弁５５の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミングＴｉ１´が遅くなるように吸気非同期噴射を行うよう燃料噴射弁５６を制御する。したがって、燃料噴射弁５６は機関温度が所定値よりも低い場合に、排気弁５５の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミング（ここでは噴射開始タイミングＴｉ１´）が遅くなるように吸気非同期噴射を行う。次にこの点について説明する。
【００４２】
図６は排気弁５５の早閉じ量についての説明図である。図６（ａ）は排気弁５５の早閉じ量を示す図である。図６（ｂ）は排気弁５５の早閉じ量に応じて得られる効果の一例を説明する図である。図６（ａ）では排気弁５５の一般的な開閉時期を破線で併せて例示する。図６（ｂ）では開弁直後の吸気弁５４を通過するガスの通過流速に応じた燃料の筒内気化率および筒内付着率を示す。図６（ｂ）では点火時期における筒内気化率および筒内付着率を示す。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、排気弁５５の早閉じ量は排気弁５５の閉弁時期および排気上死点間の位相間隔である。排気弁５５を早閉じにした場合、筒内でガスが再圧縮される。結果、吸気弁５４開弁時に吸気ポート５２ａにガスの吹き返しが発生する。この場合、図６（ｂ）に示すように所定領域Ｒで筒内気化率と筒内付着率をともに良好にすることができる。このため、所定領域Ｒは内燃機関５０におけるガスの通過流速の要求域となっている。
【００４４】
ところで、ガスの通過流速は排気弁５５の早閉じ量に応じて変化する。したがって、排気弁５５を早閉じにする場合には、ガスの通過流速が所定領域Ｒ内に収まるように早閉じ量を設定することで、筒内気化率と筒内付着率をともに良好にすることができる。一方、排気弁５５の早閉じ量は次に説明するように筒内に流入しようとする燃料液滴にも影響を及ぼす。
【００４５】
図７は燃料液滴に対する排気弁５５の早閉じ量の影響の説明図である。図７（ａ）は排気弁５５の早閉じ量に応じたガスの圧縮端温度および吹き返し流速を示す図である。図７（ｂ）はガスの吹き返し流速に応じた筒内への燃料液滴の流入量を示す図である。図７（ｃ）は付着時間Ｔｗに応じた付着部位Ｕ３の燃料液滴量を示す図である。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、ガスの圧縮端温度は早閉じ量が大きい場合ほど高まる。また、ガスの吹き返し流速も早閉じ量が大きい場合ほど高まる。これは筒内のガスがより大きな度合いで再圧縮されるためである。一方、ガスの吹き返しによって行われる燃料微粒化はガスの吹き返し流速が高い場合ほど促進され易くなる。このため、図７（ｂ）に示すように筒内への液滴流入量はガスの吹き返し流速が高い場合ほど少なくなる。すなわち、早閉じ量が大きい場合ほど筒内への液滴流入量が少なくなる。
【００４７】
したがって、早閉じ量が大きい場合ほど図７（ｃ）に示すように付着許容量Ｍを大きく補正すれば、排気弁５５の早閉じ量が燃料液滴に及ぼす影響を噴射開始タイミングに反映させることができる。また、このように付着許容量Ｍを補正することは早閉じ量が大きい場合ほど付着許容時間αを長く補正することと同じである。このため、付着許容時間αは具体的にはさらに補正部によって次に説明するように早閉じ量に応じて補正される。
【００４８】
図８は補正値Ｋを示す図である。付着許容時間αは具体的には関数Ｆ（Ｑ）に補正値Ｋを乗算することで補正される。補正値Ｋは排気弁５５の閉弁タイミングが排気上死点からより進角側に設定されている場合ほど（すなわち、早閉じ量が大きい場合ほど）小さくなるように設定されている。この場合、早閉じ量が小さい場合ほど前述した式（６）の右辺が示すタイミングが遅れることになる。結果、早閉じ量が小さい場合ほど式（６）における噴射開始タイミングＴｉ１´の下限値が遅くなるように制限される。補正値Ｋは排気弁５５の閉弁タイミングが排気上死点である場合（すなわち、早閉じ量がゼロである場合）に１になるように設定されている。
【００４９】
次にＥＣＵ７０の制御動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。本フローチャートは機関始動時に開始されるようになっている。ＥＣＵ７０は噴射量Ｑを算出する（ステップＳ１）。噴射量Ｑは機関始動時には所定値ＴＡＵＳＴとされ、機関始動後には例えば回転数ＮＥおよび負荷に基づき決定される。噴射量Ｑはさらに増量を設定するパラメータに基づき増量されてよい。
【００５０】
続いてＥＣＵ７０は冷却水温ＴＨＷが所定値Ｔ１よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、肯定判定であれば回転数ＮＥが所定値Ａよりも低いか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ２、Ｓ３では筒内への燃料液滴の流入を考慮すべきか否かが判定される。このうちステップＳ２では機関温度が所定値よりも低いか否かが判定されることで、筒内への燃料液滴の流入を考慮すべきか否かが判定される。
【００５１】
機関温度が所定値よりも低いか否かは例えば内燃機関５０の油温が所定値よりも低いか否かで判定されてもよい。また、例えば外気温が所定値よりも低いか否かで判定されてもよい。この場合、機関温度を吸入吸気温で把握した上で吸入吸気温が及ぼす影響の度合いに応じて筒内への燃料液滴の流入を考慮すべきか否かを判定できる。機関温度は複数の異なるパラメータ（例えば冷却水温ＴＨＷや油温や外気温）で把握されてもよい。この場合、機関温度が所定値よりも低い場合は、複数の異なるパラメータで把握される機関温度それぞれのうち少なくともいずれかが対応する所定値よりも低い場合とすることができる。
【００５２】
ステップＳ２およびステップＳ３で肯定判定であれば、ＥＣＵ７０は排気弁５５の閉弁タイミングを検出し（ステップＳ４）、付着許容時間αを補正した上で（ステップＳ５）、噴射開始タイミングＴｉ１´を算出する（ステップＳ６）。ステップＳ６で噴射開始タイミングＴｉ１´は式（６）が示す範囲内で排気弁５５の早閉じ量が小さい場合ほど遅くなるように算出される。このように噴射開始タイミングＴｉ１´を算出するにあたっては、具体的には例えば式（６）における噴射開始タイミングＴｉ１´の下限値を噴射開始タイミングＴｉ１´とすることができる。
【００５３】
ステップＳ２またはステップＳ３で否定判定であれば、ＥＣＵ７０は噴射開始タイミングＴｉ２´を算出する（ステップＳ７）。ステップＳ６、Ｓ７に続いて、ＥＣＵ７０は算出した噴射開始タイミングや噴射量Ｑに基づき燃料噴射弁５６を制御する（ステップＳ８）。ステップＳ８の後にはステップＳ１に戻る。
【００５４】
次に内燃機関５０の主な作用効果について説明する。内燃機関５０では機関温度が所定値よりも低い場合に、動弁装置６０がマイナスオーバラップを形成し、且つ排気弁５５の早閉じ量が小さい場合ほど噴射開始タイミングが遅くなるように燃料噴射弁５６が吸気非同期噴射を行う。これにより、内燃機関５０はガスの吹き返し度合いに応じて筒内への燃料液滴の流入を適切に防止或いは抑制できる。結果、吸気非同期噴射で噴射した燃料が液滴となって筒内に流入することに起因する排気エミッションの悪化を防止或いは抑制できる。
【００５５】
内燃機関５０は具体的には機関温度が所定値よりも低い場合に燃料噴射弁５６が噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行う構成とすることができる。すなわち、内燃機関５０は具体的には付着時間Ｔｗが付着許容時間α以下になるように燃料噴射弁５６が吸気非同期噴射を行う構成である場合に、燃料噴射弁５６が上述したように吸気非同期噴射を行う構成であることで、排気エミッションの悪化を好適に防止或いは抑制できる。
【００５６】
この場合、内燃機関５０は具体的には排気弁５５の早閉じ量が一定の状態において、吸気弁５４に燃料が付着してから吸気弁５４が開弁するまでの時間を短縮し、且つ一定の時間に揃えることができる。このため、内燃機関５０はこれにより安定したレベルの燃料微粒化を確保しつつ、筒内への燃料液滴の流入を防止或いは抑制する効果をさらに得ることで、排気エミッションの悪化を好適に防止或いは抑制できる。またこの場合に、内燃機関５０は例えば筒内のオイル希釈を抑制することもできる。
【００５７】
内燃機関５０はさらに具体的には機関温度が所定値よりも低い場合が機関冷間始動時である場合に、燃料噴射弁５６が始動から所定期間Ｆの間、噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行う構成とすることができる。これにより、噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行うにあたり、筒内への燃料液滴の流入を考慮する必要性が高い状況をさらに選別できる。結果、さらに適切に噴射開始タイミングＴｉ１´で吸気非同期噴射を行うことができる。
【００５８】
所定機関Ｆは例えば以下に示す期間であってもよい。図１０は所定期間Ｆの第１の説明図である。図１０では機関始動時の回転数ＮＥおよび吸気管負圧Ｐｉｎの変化を示す。図１０に示すように、吸気管負圧Ｐｉｎは機関始動時に回転数ＮＥの上昇に応じて低下する。このため、所定期間Ｆは例えば吸気管負圧Ｐｉｎが所定値Ｐよりも高い期間とすることもできる。
【００５９】
図１１は所定期間Ｆの第２の説明図である。図１１において縦軸は吸気流速、横軸は噴射燃料の粒径ｄを示す。図１１は粒径ｄを１００μｍ、吸気流速を１ｍ／ｓ、気温を２５℃とした場合に得られる蒸発速度Ｖｅを１として、吸気流速および粒径ｄに応じて蒸発速度Ｖｅの大きさを示す図となっている。図１１で各領域を区分する線は蒸発速度Ｖｅの等速線である。
【００６０】
図１１に示すように、燃料の蒸発速度Ｖｅは粒径ｄが小さい場合ほど高くなり、吸気流速が高い場合ほど高くなる。一方、筒内への燃料液滴の流入は蒸発速度Ｖｅが低い場合ほど発生し易くなる。このため、所定期間Ｆは例えば蒸発速度Ｖｅが所定値よりも低い期間とすることもできる。所定期間Ｆは複数の異なるパラメータで把握されてもよい。この場合、所定期間Ｆは例えば複数のパラメータで把握される所定期間Ｆそれぞれのうち最も長い期間とすることができる。
【００６１】
なお、蒸発速度Ｖｅは例えば噴射量Ｑ、ガス密度ρｇ、噴射燃料の粒径ｄ、拡散係数Ｄ、シャーウッド数ＳｈおよびＳｐａｌｄｉｎｇのトランスファ数Ｂを用いて次の式（１０）で算出できる。
Ｖｅ＝６π×Ｑ×ρｇ／ｄ２×D×Ｓｈ×ｌｎ（１＋Ｂ）・・・（１０）
蒸発速度Ｖｅの単位は例えばＫｇ／ｓである。この場合、噴射量Ｑの単位はｍ３、ガス密度ρｇの単位はＫｇ／ｍ３、粒径ｄの単位はｍとすることができる。蒸発速度Ｖｅは例えば図１１に示すように所定のパラメータに応じて予め設定されたものであってよい。
【００６２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
内燃機関                        ５０
ピストン                        ５３
吸気弁                          ５４
排気弁                          ５５
燃料噴射弁                      ５６
動弁装置                        ６０
ＥＣＵ                          ７０
【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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