(57)【要約】【課題】筒内噴射式内燃機関において圧縮行程から吸気行程へ噴射時期が移動する際に黒煙の発生を効果的に抑制する。【解決手段】噴射時期が圧縮行程から吸気行程へ移動した直後に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを設定して（Ｓ１２０）、燃料噴射時期を一時的に遅角している（Ｓ１１８で「ＮＯ」、Ｓ１２０）。このため吸気行程噴射ではピストンが十分に燃料噴射弁から離れた状態で燃料噴射が実行されることになり吸気行程噴射開始時に、圧縮行程噴射時に蓄積されていたピストン頂面の付着燃料に大量の燃料が加わることがない。こうして後燃え状態で燃焼する燃料量を少なくすることができ、黒煙発生を効果的に抑制できる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射式内燃機関の各気筒に対して、吸気行程と圧縮行程とから選択された行程期間に燃料噴射時期を設定して燃料噴射を実行する燃料噴射制御装置であって、
圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期を移動する場合には、該行程間移動直後における吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させる行程間移動時噴射時期遅角手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１において、筒内噴射式内燃機関が冷間状態か否かを判定する冷間時判定手段を備え、
前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記冷間時判定手段にて冷間時であると判定された場合に限り、圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期を移動する場合には、該行程間移動直後における吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を内燃機関温度が低いほど大きくすることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を内燃機関負荷が高いほど大きくすることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を空燃比が低いほど大きくすることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項６において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記行程間移動直後からの燃料噴射回数又は内燃機関回転回数に応じて、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
請求項６において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記行程間移動直後からの経過時間に応じて、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角の減衰中に、内燃機関が暖機完了、あるいは非アイドル状態となった場合には、前記遅角を直ちに停止することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段により吸気行程での燃料噴射時期が一時的に遅角された場合に燃料噴射量を一時的に増加させる遅角時燃料増量手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式内燃機関の各気筒に対して、吸気行程と圧縮行程とから選択された行程期間に燃料噴射時期を設定して燃料噴射を実行する燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アイドル時などのように内燃機関が低負荷にある時には圧縮行程時に燃料を気筒内に噴射して成層燃焼を実行し、高負荷時には吸気行程時に燃料を気筒内に噴射することにより均質燃焼を実行し、このことにより低燃費と高出力とを両立させている筒内噴射式内燃機関が存在する（例えば特許文献１）。
【０００３】
この公知技術では、冷間時に圧縮行程噴射（例えば触媒暖機のため）から吸気行程噴射に燃料噴射時期が移動した時には、吸気行程における燃料噴射量をしばらくの間、減量している。これは圧縮行程噴射時にピストン頂面に付着していた燃料が気化する分を相殺して燃焼室内の混合気を適切な燃料濃度に維持するためである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８２２１６号公報（第６頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような筒内噴射式内燃機関においては、圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期を移動した場合に、この燃料噴射時期の移動直後における吸気行程噴射では、排気中の黒煙について特に発生しやすい状態となることが判明した。しかし上述した公知技術による燃料噴射量の減量では黒煙抑制効果が小さいことが判明した。
【０００６】
これは直前まで実行されていた圧縮行程噴射により特にピストン頂面に付着蓄積されていた燃料が、吸気行程噴射による均質燃焼を実行する時に後燃えを生じて黒煙を発生し易くなっているためである。そしてこのような後燃えが生じるような状況下においてピストン頂面に吸気行程時に噴射された燃料が到達することになる。このピストン頂面への燃料到達は吸気行程噴射では燃料噴射量が少なくても生じる。
【０００７】
このことにより、ピストン頂面に直前までの圧縮行程噴射時に既に付着蓄積している燃料が、圧縮行程噴射や吸気行程噴射を継続している時よりも、更に大きく増加することになる。このため、圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期が移動した直後では、後燃えする燃料量が増加して黒煙が特に発生し易くなるのである。
【０００８】
このように圧縮行程から吸気行程への噴射時期移動時の黒煙発生は、特許文献１のような吸気行程噴射時の燃料減量でも、ピストン頂面への付着量増加抑制に対してはほとんど効果はないため黒煙抑制効果は小さい。
【０００９】
本発明は、圧縮行程から吸気行程へ噴射時期が移動する際に黒煙の発生を効果的に抑制することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内噴射式内燃機関の各気筒に対して、吸気行程と圧縮行程とから選択された行程期間に燃料噴射時期を設定して燃料噴射を実行する燃料噴射制御装置であって、圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期を移動する場合には、該行程間移動直後における吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させる行程間移動時噴射時期遅角手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
圧縮行程にて燃料噴射を実行している場合には、後燃えしない状態でピストン頂面に燃料蓄積が生じている。行程間移動時噴射時期遅角手段により、圧縮行程から吸気行程へ噴射時期を移動する場合には、この行程間移動直後における吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させている。この噴射時期の遅角により、吸気行程噴射にてはピストン頂面が十分に燃料噴射弁から離れた状態で燃料噴射が実行されることになる。このため吸気行程噴射の開始時に、圧縮行程噴射時に蓄積されていたピストン頂面の付着燃料に大量の燃料が加わることがなく、均質燃焼により後燃え状態で燃焼する分の燃料量を少なくすることができる。
【００１２】
このことにより圧縮行程から吸気行程へ噴射時期が移動する際の黒煙発生を効果的に抑制することができる。
そして吸気行程噴射による均質燃焼が継続すれば、ピストン頂面の付着燃料は気化や燃焼により消滅するとともに、以後、吸気行程噴射にてピストン頂面に付着したとしても直ちに均質燃焼時に消費されて蓄積されないことから、燃料噴射時期の遅角は一時的なものとしている。このことにより燃料噴射時期の遅角処理が継続することはなく、遅角によるエネルギー損失を最小限に抑えて燃費を良好に維持できる。
【００１３】
請求項２に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１において、筒内噴射式内燃機関が冷間状態か否かを判定する冷間時判定手段を備え、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記冷間時判定手段にて冷間時であると判定された場合に限り、圧縮行程から吸気行程へ燃料噴射時期を移動する場合には、該行程間移動直後における吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させることを特徴とする。
【００１４】
尚、特に内燃機関の暖機後では圧縮行程噴射においてピストン頂面への燃料付着量は少なくなることから、圧縮行程から吸気行程への燃料噴射時期移動時において黒煙発生は抑制される。このため上記冷間時判定手段により冷間時であると判定された場合に限って、吸気行程での燃料噴射時期を一時的に遅角させる処理を実行するようにしても良い。
【００１５】
このことにより、より適切に吸気行程噴射時期を遅角でき、圧縮行程から吸気行程へ噴射時期が移動する際の黒煙発生を効果的に抑制することができるとともに、遅角によるエネルギー損失を更に抑制して燃費を良好に維持できる。
【００１６】
請求項３に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１又は２において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を内燃機関温度が低いほど大きくすることを特徴とする。
【００１７】
内燃機関温度が低いほど、ピストン頂面における付着燃料は気化しにくく蓄積し易いので、前記燃料噴射時期の一時的な遅角は、内燃機関温度が低いほど大きくすることにより、より効果的に黒煙が抑制できる。
【００１８】
請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を内燃機関負荷が高いほど大きくすることを特徴とする。
【００１９】
内燃機関負荷が高いほど、燃料噴射量は増加しピストン頂面に燃料が付着しやすくなることから、前記燃料噴射時期の一時的な遅角は、内燃機関負荷が高いほど大きくすることにより、より効果的に黒煙が抑制できる。
【００２０】
請求項５に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を空燃比が低いほど大きくすることを特徴とする。
【００２１】
空燃比が低いほど、すなわち混合気中の燃料濃度が濃いほど、ピストン頂面から気化するよりも付着する燃料量が増加することから、前記燃料噴射時期の一時的な遅角を、空燃比が低いほど大きくすることにより、黒煙抑制作用を強めることができる。
【００２２】
請求項６に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする。
【００２３】
ピストン頂面からの付着燃料の消滅は徐々になされることから、この付着燃料の消滅に適合させて、一時的な遅角を徐々に減衰させるようにしても良い。このことによりピストン頂面に存在する付着燃料の消滅状態に適合でき、効果的に黒煙が抑制できるとともに、噴射時期変化が徐々になされるので内燃機関運転上のショックも抑制される。
【００２４】
請求項７に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項６において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記行程間移動直後からの燃料噴射回数又は内燃機関回転回数に応じて、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする。
【００２５】
ピストン頂面からの付着燃料の消滅は燃焼毎に進行することから、行程間移動直後からの燃料噴射回数又は内燃機関回転回数に応じて、前記遅角を徐々に減衰させるようにしても良い。
【００２６】
請求項８に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項６において、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記行程間移動直後からの経過時間に応じて、前記遅角を徐々に減衰させることを特徴とする。
【００２７】
又、ピストン頂面の付着燃料は時間経過により気化して消滅することから、行程間移動直後からの経過時間に応じて、前記遅角を徐々に減衰させるようにしても良い。
【００２８】
請求項９に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項６〜８のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段は、前記遅角の減衰中に、内燃機関が暖機完了、あるいは非アイドル状態となった場合には、前記遅角を直ちに停止することを特徴とする。
【００２９】
遅角の減衰中に、内燃機関の暖機完了、すなわち冷間時でなくなった場合には、黒煙の発生は問題なくなるので、遅角を直ちに停止しても良い。
又、非アイドル状態となった場合には、機関出力を確保することが必要な場合があることから、遅角を直ちに停止するようにしても良い。
【００３０】
請求項１０に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１〜９のいずれかにおいて、前記行程間移動時噴射時期遅角手段により吸気行程での燃料噴射時期が一時的に遅角された場合に燃料噴射量を一時的に増加させる遅角時燃料増量手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
尚、燃料噴射時期の遅角は、燃焼性が悪化して熱エネルギーに変換されることによる損失が大きくなることから、同一燃料噴射量では内燃機関の出力が低下するおそれがある。したがって遅角時燃料増量手段により燃料噴射量を一時的に増加することにより、この出力低下に対処しても良い。この燃料増量はピストン頂面への付着に対してはマイナス要因であるが、遅角による黒煙抑制効果は十分に大きいので、燃焼性を安定化させるための燃料増量程度では黒煙抑制については問題ない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射式内燃機関に相当するガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２、及び、燃料噴射制御装置に相当する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略系統図を示している。尚、エンジン２は４気筒の内燃機関であるが、図１では１気筒のみ縦断面図にて示している。又、各気筒には吸気バルブ２ａと排気バルブ２ｂとはそれぞれ２つ設けられた４バルブエンジンである。尚、気筒数は６気筒でも８気筒でも良く、更に２バルブエンジンでも５バルブエンジンでも良い。
【００３３】
エンジン２の出力は変速機（図示略）を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ２ａが駆動されることにより開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。このスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸気量が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内の吸気圧ＰＭは、サージタンク２２に設けられた吸気圧センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００３４】
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ２ｂが駆動されることにより開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６の途中には三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒３８が配置されている。
【００３５】
燃料噴射弁１２は、高圧燃料経路を構成しているデリバリパイプ（図示略）に接続して、デリバリパイプを介して高圧燃料ポンプ（図示略）から高圧燃料が供給されている。デリバリパイプにおける燃料圧力は燃料圧力センサ４０により検出される燃料圧力がエンジン運転状態に応じた目標燃料圧力となるように、ＥＣＵ４により高圧燃料ポンプからの吐出量を調整することにより行われている。
【００３６】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路であり、上述したスロットル開度センサ２８、吸気圧センサ３０、燃料圧力センサ４０以外にもセンサ類から信号を入力している。すなわちアクセルペダル４６の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ４８、クランクシャフト回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５０、吸気カムシャフト回転から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ５２から信号を入力している。更に、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５４から、排気通路において排気成分から混合気の空燃比を検出する空燃比センサ５６から信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているが各種のセンサが必要に応じて設けられている。
【００３７】
ＥＣＵ４は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量及びスロットル開度等を適宜制御する。このことにより、燃焼形態が、圧縮行程噴射による成層燃焼と、吸気行程噴射による均質燃焼との間で切り換えられる。本実施の形態１では、始動時には吸気行程噴射が実行され、始動後にエンジン回転数ＮＥが安定すると圧縮行程噴射に切り換え、その後、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて燃焼形態が決定される。ここで負荷率ｅｋｌｑは、アクセル開度ＡＣＣＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。
【００３８】
次にＥＣＵ４により実行される制御の内、燃料噴射時期制御処理について説明する。本処理のフローチャートを図２に示す。本処理は気筒数に対応した角度周期周期、ここでは４気筒であるので１８０°ＣＡ（クランク角）周期で繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３９】
本処理が開始されると、まず現在、噴射形態として吸気行程噴射が選択されているか否かが判定される（Ｓ１００）。吸気行程噴射であれば（Ｓ１００で「ＹＥＳ」）、次にエンジン回転数ＮＥと負荷（ここでは負荷率ｅｋｌｑ）とに基づいて燃料噴射時期マップにより、吸気行程噴射用のマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出する（Ｓ１０２）。ここでマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊは噴射用の基準クランク角からの進角量（°ＣＡ）で表されている値である。
【００４０】
そして次にマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊから黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを減算して基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊを算出する（Ｓ１０４）。この黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは後述する図３の燃料噴射時期遅角量算出処理により求められている値である。
【００４１】
そして基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊに基づいて燃料噴射時期が設定されて（Ｓ１０６）、一旦本処理を終了する。
一方、噴射形態として圧縮行程噴射が選択されている場合には（Ｓ１００で「ＮＯ」）、圧縮行程噴射用の燃料噴射時期Ｃｉｎｊが算出される（Ｓ１０８）。具体的には圧縮行程噴射用の燃料噴射時期マップによりエンジン回転数ＮＥと負荷とに基づいて燃料噴射時期Ｃｉｎｊを算出する。そしてこの圧縮行程噴射用の燃料噴射時期Ｃｉｎｊに基づいて燃料噴射時期が設定されて（Ｓ１１０）、一旦本処理を終了する。
【００４２】
次に図３の燃料噴射時期遅角量算出処理について説明する。本処理は１８０°ＣＡ（クランク角）周期で前記燃料噴射時期制御処理（図２）の直前に実行される処理である。
【００４３】
本処理が開始されると、まず冷間時か否かが判定される（Ｓ１１２）。冷間時か否かは、内燃機関温度、ここではエンジン冷却水温ＴＨＷが暖機完了を判定する基準温度よりも低いか否かにより判定される。ここで冷間時でなければ（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに「０（°ＣＡ）」を設定して（Ｓ１１４）、一旦本処理を終了する。このことにより暖機後である温間時においては前記燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４での基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊの計算ではマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊがそのまま設定され、実質的には黒煙対策のための噴射時期遅角はなされない。
【００４４】
一方、冷間時である場合には（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、圧縮行程噴射から吸気行程噴射に変化したタイミングか否かが判定される（Ｓ１１６）。すなわち前回の制御周期では圧縮行程噴射であったが、今回の制御周期では吸気行程噴射に切り換わっていたか否かが判定される。前回も今回も圧縮行程噴射であった場合、前回も今回も吸気行程噴射であった場合、あるいは前回は吸気行程噴射であったが今回は圧縮行程噴射に切り換わっていた場合には（Ｓ１１６で「ＮＯ」）、次に現在、吸気行程噴射であるか否かが判定される（Ｓ１１７）。ここで今回、圧縮行程噴射であれば（Ｓ１１７で「ＮＯ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに「０（°ＣＡ）」を設定して（Ｓ１１４）、一旦本処理を終了する。尚、圧縮行程噴射においては前述したごとく前記燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０８，Ｓ１１０が実行されるので、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊによる噴射時期遅角は無関係である。
【００４５】
一方、吸気行程噴射であると判定された場合には（Ｓ１１７で「ＹＥＳ」）、次に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定時点から遅角処理期間が経過したか否かが判定される（Ｓ１１８）。すなわち後述するステップＳ１２０にて黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの実質的な設定があった場合、その設定タイミングから、遅角処理期間（予め設定されている遅角を実行する期間であり、時間あるいはクランク角で表される期間）経過したか否かが判定される。
【００４６】
黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定が未だなされていない場合、あるいは黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定時点から遅角処理期間が経過していた場合には（Ｓ１１８で「ＹＥＳ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに「０」を設定して（Ｓ１１４）、一旦本処理を終了する。したがって、この場合にも前記燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４での基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊ計算ではマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊの値がそのまま設定され、実質的には黒煙対策のための噴射時期遅角はなされない。
【００４７】
一方、圧縮行程噴射から吸気行程噴射に変化したタイミングである場合には（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、次にエンジン冷却水温ＴＨＷ及び負荷に応じた黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを算出する（Ｓ１２０）。例えば図４に示すごとく、エンジン冷却水温ＴＨＷが高い方では、ピストン１１の頂面、ここでは特に凹状に設けられたチャンバ１１ａ内に燃料が付着しにくくなる。このことから黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは小さくなる傾向に設定されている。そして、高負荷側では燃料噴射量が大きくなることから黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは大きくなる傾向に設定されている。こうして一旦本処理を終了する。
【００４８】
このように黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに値が設定されることにより、燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４では実質的にマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊに対して黒煙対策遅角量ｄｉｎｊ分の遅角処理が行われて基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊが設定されるようになる。
【００４９】
そして燃料噴射時期遅角量算出処理（図３）における次の制御周期では、冷間時にて吸気行程噴射が継続しているとすると（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」、Ｓ１１６で「ＮＯ」、Ｓ１１７で「ＹＥＳ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定時点から遅角処理期間が経過したか否かが判定される（Ｓ１１８）。当初は遅角処理期間は経過していないことから（Ｓ１１８で「ＮＯ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを算出して（Ｓ１２０）、一旦本処理を終了する。したがって黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの値は、エンジン回転数ＮＥと負荷とにより設定されるので、燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４では基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊがマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊよりも黒煙対策遅角量ｄｉｎｊ分、遅角される状態が継続する。
【００５０】
そして遅角処理期間が経過すれば（Ｓ１１８で「ＹＥＳ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは「０」に戻されるので（Ｓ１１４）、燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４では、実質的に遅角されずに基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊにマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊが設定されるようになる。図５に示すタイミングチャートの実線は、冷間状態が継続している時に燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ変化した（ｔ０）場合を示している。この場合には時刻ｔ０〜ｔ２までの遅角処理期間に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの実質的な設定がなされている。
【００５１】
尚、図５に一点鎖線で示すごとく、遅角処理期間が経過する前にエンジン２が暖機完了となった場合も（Ｓ１１２で「ＮＯ」、ｔ１）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは「０」に戻される（Ｓ１１４）。このため燃料噴射時期制御処理（図２）のステップＳ１０４では、これ以上、遅角は継続されずに基本燃料噴射時期Ｂｉｎｊにマップ燃料噴射時期Ａｉｎｊの値が設定されるようになる。
【００５２】
上述した構成において、燃料噴射時期遅角量算出処理（図３）が冷間時判定手段及び行程間移動時噴射時期遅角手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
【００５３】
（イ）．図５の時刻ｔ０前では圧縮行程にて燃料噴射を実行しているため、後燃えしない状態でピストン１１の頂面に対する燃料蓄積が生じているが、噴射時期が圧縮行程から吸気行程へ移動した直後の遅角処理期間（ｔ０〜ｔ２）では、燃料噴射時期を一時的に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの遅角をしている。このため吸気行程噴射ではピストン１１が十分に燃料噴射弁１２から離れた状態で燃料噴射が実行されることになる。このため吸気行程噴射による噴射形態開始時に、圧縮行程噴射時に蓄積されていたピストン１１の頂面の付着燃料に大量の燃料が加わることがないので、均質燃焼により後燃え状態で燃焼する燃料量を少なくすることができる。
【００５４】
そして吸気行程噴射による均質燃焼が継続すれば、ピストン頂面の付着燃料も気化や燃焼により消滅し、吸気行程噴射にてピストン１１の頂面に付着したとしても直ちに均質燃焼時に消費されて蓄積されることはなくなる。このため遅角処理期間（ｔ０〜ｔ２）は一時的なものとしている。このことにより燃料噴射時期の遅角処理が継続することはなく、噴射時期遅角によるエネルギー損失を最小限に抑えて燃費の向上を図ることができる。
【００５５】
又、エンジン暖機後では圧縮行程噴射においてはピストン頂面への燃料付着量は少なくなることから、暖機完了となれば（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、遅角処理期間の途中でも、噴射時期の遅角処理を停止している。このことにより、より適切に吸気行程噴射時期を遅角でき、遅角によるエネルギー損失を抑えて燃費を良好に維持できる。
【００５６】
（ロ）．内燃機関温度（ここではエンジン冷却水温ＴＨＷを内燃機関温度の代用としている）が低いほど、ピストン１１の頂面における付着燃料は気化しにくい。更に負荷が高いほど燃料噴射量は増加しピストン頂面に燃料が付着しやすくなる。
【００５７】
このため黒煙対策遅角量ｄｉｎｊはエンジン冷却水温ＴＨＷが低いほど大きくし、負荷が高いほど大きくしているので、より効果的に黒煙を抑制できる。
［実施の形態２］
本実施の形態では、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを設定した場合には、その後、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを次第に減衰させるようにしている。このために、前記図３の処理の代わりに図６に示す燃料噴射時期遅角量算出処理を１８０°ＣＡ周期で実行する。これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。
【００５８】
燃料噴射時期遅角量算出処理（図６）について説明する。尚、本処理において前記図３と同一の処理については同一のステップ番号を付している。前記図３と異なる点は、ステップＳ１１７にて「ＹＥＳ」と判定されると、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが「０」を越えた値が設定されているか否かが判定される（Ｓ１２２）。そしてｄｉｎｊ＞０であれば（Ｓ１２２で「ＹＥＳ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが減衰値αだけ減少されて（Ｓ１２４）、一旦本処理を終了する。
【００５９】
又、ｄｉｎｊ≦０であれば（Ｓ１２２で「ＮＯ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに「０」を設定して（Ｓ１１４）、一旦本処理を終了する。
このことにより図７のタイミングチャートに実線で示すごとく、冷間時に圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ噴射形態が変化すると（ｔ１０）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが設定されることで、以後の吸気行程噴射では黒煙対策遅角量ｄｉｎｊ分の噴射時期遅角がなされる。そして、この黒煙対策遅角量ｄｉｎｊは燃料噴射毎に減衰値αだけ減少されることになる。このことにより吸気行程噴射の噴射時期が次第に通常の噴射時期（マップ燃料噴射時期Ａｉｎｊ）に戻って行く（ｔ１０〜ｔ１２）。
【００６０】
尚、図７の一点鎖線は、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの減衰の途中で（ｔ１１）、エンジン暖機が完了することで、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが「０」となった場合を示している。
【００６１】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．ピストン１１の頂面からの付着燃料の消滅が徐々になされるのに適合して、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊによる一時的な遅角を徐々に減衰させている。このため、ピストン１１の頂面に存在する付着燃料の消滅状態に適合させて、効果的に黒煙が抑制できるとともに、噴射時期変化が徐々になされるのでエンジン運転上のショックも抑制される。
【００６２】
［実施の形態３］
本実施の形態では、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの一時的な設定に対応して、燃料噴射量を増量して燃焼性を良好に維持するものである。このために図８に示す燃料噴射量制御処理を１８０°ＣＡ周期で、燃料噴射時期遅角量算出処理（図６）の直後に実行する。これ以外の構成については前記実施の形態２と同じである。
【００６３】
燃料噴射量制御処理（図８）について説明する。本処理が開始されると、まず現在の燃料噴射形態が吸気行程噴射であるか否かが判定される（Ｓ３０２）。圧縮行程噴射である場合には（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、エンジン回転数ＮＥ及び負荷に基づいて圧縮行程噴射用のマップから圧縮行程噴射用マップ噴射量ｑｃが算出される（Ｓ３０４）。そしてこの圧縮行程噴射用マップ噴射量ｑｃが基本燃料噴射量Ｑに設定されて（Ｓ３０６）、この基本燃料噴射量Ｑに基づいて各種補正を加えて燃料噴射量（実際には燃料噴射時間として）が設定され（Ｓ３０８）、一旦本処理を終了する。このことにより圧縮行程時での燃料噴射量が制御される。
【００６４】
一方、吸気行程噴射である場合には（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、次にエンジン回転数ＮＥ及び負荷に基づいて吸気行程噴射用のマップから吸気行程噴射用マップ噴射量ｑｓが算出される（Ｓ３１０）。
【００６５】
そして次に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが「０」を越えているか否かが判定される（Ｓ３１２）。ここで黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが実質的に設定されていない状態、すなわちｄｉｎｊ＝０の場合には（Ｓ３１２で「ＮＯ」）、黒煙対策時噴射量補正係数ｋｑに「１．０」を設定する（Ｓ３１４）。
【００６６】
次に空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３１６）。空燃比フィードバック条件が成立していなければ（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、吸気行程噴射用マップ噴射量ｑｓと黒煙対策時噴射量補正係数ｋｑとの積により基本燃料噴射量Ｑが算出される（Ｓ３２２）。ここではｋｑ＝１．０であるので、吸気行程噴射用マップ噴射量ｑｓがそのまま基本燃料噴射量Ｑに設定されることになる。そしてこの基本燃料噴射量Ｑに基づいて各種補正を加えて燃料噴射量が設定され（Ｓ３０８）、一旦本処理を終了する。又、空燃比フィードバック条件が成立していると（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、吸気行程噴射用マップ噴射量ｑｓを用いてフィードバック計算を実行して基本燃料噴射量Ｑを求め（Ｓ３１８）、前記ステップＳ３０８を実行して、一旦本処理を終了する。このことにより吸気行程時にて噴射時期遅角がなされていない状態での燃料噴射量が制御される。
【００６７】
一方、吸気行程燃料噴射時期が遅角されている時、すなわちｄｉｎｊ＞０の場合には（Ｓ３１２で「ＹＥＳ」）、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊに基づいて黒煙対策時噴射量補正係数ｋｑが算出される（Ｓ３２０）。具体的には噴射時期が遅角された分、点火時の混合気が十分な混合状態でなくなり均質燃焼の燃焼状態が悪化するため、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊが大きくなるのに対応して燃焼状態を維持するために黒煙対策時噴射量補正係数ｋｑを「１．０」より大きくするように設定する。
【００６８】
次に「ｋｑ×ｑｓ」により基本燃料噴射量Ｑが算出される（Ｓ３２２）。ここではｋｑ＞１．０であるので、吸気行程噴射用マップ噴射量ｑｓが増量されて基本燃料噴射量Ｑに設定されることになる。
【００６９】
そしてこの基本燃料噴射量Ｑに基づいて各種補正を加えて燃料噴射量が設定され（Ｓ３０８）、一旦本処理を終了する。このことにより吸気行程時にて噴射時期遅角がなされている状態での燃料噴射量が制御される。
【００７０】
上述した構成において、燃料噴射量制御処理（図８）のステップＳ３１２，Ｓ３２０，Ｓ３２２が遅角時燃料増量手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【００７１】
（イ）．前記実施の形態２の（イ）、（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．黒煙対策のためになされる燃料噴射時期の遅角時には燃料噴射量を一時的に増加している（Ｓ３２０，Ｓ３２２）。このことにより燃焼性を確保して出力低下を防止している。このような燃料増量はピストン１１の頂面への付着に対してはマイナス要因であるが、遅角による黒煙抑制効果は十分に大きいので、燃焼性を安定化させるための燃料増量程度では黒煙抑制については問題ない。
【００７２】
［その他の実施の形態］
（ａ）．空燃比センサ５６から検出される空燃比に応じて、空燃比が低い（混合気中の燃料濃度が濃い）ほど、ピストン１１の頂面から気化するよりも付着する燃料量が増加する。このことから、前記各実施の形態においては、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊについては、更に空燃比が低いほど大きくして、黒煙抑制作用を強めても良い。
【００７３】
又、前記各実施の形態においては、エンジン冷却水温ＴＨＷのみに応じて黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの値を設定しても良く、負荷のみに応じて黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの値を設定しても良く、又、空燃比のみに応じて黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの値を設定しても良い。
【００７４】
（ｂ）．前記実施の形態２，３においては、燃料噴射毎に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊをα分減衰させていたが、エンジン回転毎に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを徐々に減衰させても良い。
【００７５】
又、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを設定した時からの経過時間に応じて徐々に減衰させても良い。
（ｃ）．前記各実施の形態では、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定は冷間時に限っていたが、冷間時に限らずに圧縮行程噴射から吸気行程噴射に移動した時に、常に黒煙対策遅角量ｄｉｎｊの設定を実行しても良い。
【００７６】
（ｄ）．前記各実施の形態において、噴射時期遅角実行前提条件として冷間時以外に、更にアイドル条件も含めても良い。このことにより、黒煙対策遅角量ｄｉｎｊを維持あるいは減衰している期間に、非アイドル状態となった場合、すなわち運転者がアクセルペダル４６を踏み込んだ場合には、出力を確保することが必要な場合となることから、遅角を直ちに停止して十分なエンジン出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の筒内噴射式エンジン及びＥＣＵの概略系統図。
【図２】上記ＥＣＵが実行する燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図３】同じく燃料噴射時期遅角量算出処理のフローチャート。
【図４】同じく黒煙対策遅角量ｄｉｎｊ算出のためのマップ構成説明図。
【図５】同じく処理例を示すタイミングチャート。
【図６】実施の形態２の燃料噴射時期遅角量算出処理のフローチャート。
【図７】同じく処理例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態３の燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…吸気バルブ、２ｂ…排気バルブ、４…ＥＣＵ、１０…燃焼室、１１…ピストン、１１ａ…チャンバ、１２…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、１６…吸気ポート、２０…吸気通路、２２…サージタンク、２４…モータ、２６…スロットルバルブ、２８…スロットル開度センサ、３０…吸気圧センサ、３２…排気ポート、３６…排気通路、３８…排気浄化触媒、４０…燃料圧力センサ、４６…アクセルペダル、４８…アクセル開度センサ、５０…エンジン回転数センサ、５２…基準クランク角センサ、５４…冷却水温センサ、５６…空燃比センサ。
【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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