(57)【要約】【課題】  エンジンの運転状態に応じて、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御されることで、環境性能がさらに向上されたエンジンを提供する。【解決手段】  エンジン１００の冷却水を循環させる冷却水循環系統１７０は、運転状態に応じて、シリンダヘッド１１０に対する冷却水の供給状態と、シリンダブロック１２０に対する冷却水の供給状態とを変化させ得るように構成されている。この冷却水循環系統１７０による、シリンダヘッド１１０の冷却状態に応じた信号が、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６から発せられる。この信号に基づいて、制御部１９０は、燃焼室インジェクタ１５６、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３、及びＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃの動作を制御することで、パイロット噴射及びメイン噴射の時期・量、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の供給状態、並びにＥＧＲの実施状態を制御する。【選択図】  図１
2007211594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路、気筒、及び燃焼室を含む燃料混合気導入路内にて、燃料が噴射されるように構成されたエンジンにおいて、
冷却媒体によって冷却され得るように構成されたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドと接合されていて、前記冷却媒体によって冷却され得るように構成されたシリンダブロックと、
運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態を変化させ得るように構成された冷却媒体循環系統と、
前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力し得るように構成されたシリンダヘッド側冷却媒体温度センサと、
前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、主噴射及び当該主噴射に先立つ前噴射における燃料噴射の状態を制御するように構成された燃料噴射制御部と、
を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンであって、
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射における燃料噴射量を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンジンであって、
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射の噴射時期を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエンジンであって、
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射における燃料噴射量を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエンジンであって、
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射の噴射時期を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のエンジンであって、
前記冷却媒体循環系統は、
前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに向けて送出し得るように構成された冷却媒体送出部と、
前記シリンダヘッド内に形成されたシリンダヘッド内冷却媒体通路から、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内冷却媒体通路に前記冷却媒体を供給し得るように、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と前記シリンダブロック内冷却媒体通路とを接続するブロック間流路と、
前記シリンダヘッド内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を前記シリンダヘッドから排出するための前記冷却媒体の通路を構成するシリンダヘッド排出通路と、
前記シリンダブロック内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を前記シリンダブロックから排出するための前記冷却媒体の通路を構成するシリンダブロック排出通路と、
前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックを経た前記冷却媒体を外気との熱交換によって冷却し得るように構成されたラジエータと、
前記シリンダヘッド内冷却媒体通路及び前記シリンダブロック内冷却媒体通路を経た前記冷却媒体が前記ラジエータに流入し得るように、前記シリンダヘッド排出通路及び前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータとを接続するラジエータ流入通路と、
前記ラジエータによって冷却されて当該ラジエータから排出された前記冷却媒体を前記冷却媒体送出部に送り得るように、前記ラジエータと前記冷却媒体送出部とを接続するラジエータ排出通路と、
前記シリンダヘッド排出通路と前記ラジエータ排出通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部との連通状態を制御し得るように構成された第一制御弁と、
前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路との連通状態を制御し得るように構成された第二制御弁と、
を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンであって、
前記冷却媒体循環系統は、
前記冷却媒体送出部と前記シリンダヘッドとを接続する前記冷却媒体の通路を構成するシリンダヘッド供給通路と、
排気通路から前記吸気通路へ燃焼済みガスを導入し得るように構成されたＥＧＲ通路に介装されていて、前記燃焼済みガスと前記冷却媒体との熱交換によって当該燃焼済みガスを冷却し得るように構成されたＥＧＲクーラと、
前記シリンダヘッド供給通路から分岐して前記ＥＧＲクーラに前記冷却媒体を供給するための前記冷却媒体の通路を構成するＥＧＲクーラ供給通路と、
前記ＥＧＲクーラ供給通路に介装されていて、前記ＥＧＲクーラへの前記冷却媒体の供給状態を制御し得るように構成されたＥＧＲ冷却制御弁と、
をさらに備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
請求項７に記載のエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ通路に介装されていて、当該ＥＧＲ通路における前記燃焼済みガスの流量を制御し得るように構成されたＥＧＲガス量制御弁と、
前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記ＥＧＲガス量制御弁の開度を制御し得るように構成されたＥＧＲ制御部と、
をさらに備えたことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路、気筒、及び燃焼室を含む燃料混合気導入路内にて、燃料が噴射されるように構成されたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料噴射式エンジンとして、従来、様々な構成のものが知られている。例えば、特開平４−１４３６号公報（特許文献１）には、エンジンの冷却系統が、シリンダブロック用冷却系統とシリンダヘッド用冷却系統との２つに分けられている構成が開示されている。かかる構成を備えたエンジンにおいては、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとが異なる温度に設定され得る。
【０００３】
例えば、前記シリンダブロックの温度が相対的に高くされ得る。これにより、ピストン等の可動部材の摺動抵抗が小さくなり、燃費が向上する。また、前記シリンダヘッドの温度が相対的に低くされ得る。これにより、ガソリンエンジンにおけるノッキングの発生や、ディーゼルエンジンにおけるＮＯｘの発生が抑制される。
【特許文献１】特開平４−１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日、排気ガスの浄化や、燃費の向上等の、エンジンの環境対策に対する要求が、ますます高まっている。この環境対策のため、この種の燃料噴射式エンジンにおいて、燃料噴射が多段階で行われることがある。すなわち、主噴射に先立って、当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前噴射が行われることがある。この多段階燃料噴射は、主に、ディーゼルエンジンにおいて行われている。なお、この前噴射は、さらに多段階に分けられることがある。
【０００５】
この前噴射によって、燃焼（圧縮上死点及び主噴射の後の、主たる燃焼をいう。以下同じ。）前に、燃焼室内の燃料混合気の温度が予め上昇するとともに、燃料と空気との混合が促進され得る。したがって、燃焼効率が向上し、燃費が向上する。さらに、前記気筒内の急激な圧力上昇が抑制される。よって、騒音やＮＯｘの発生が抑制される。
【０００６】
しかしながら、主噴射及び前噴射の量・比率・噴射時期等の、多段階燃料噴射の状態が、エンジンの運転状態に応じて適切に制御されないと、多段階燃料噴射による環境性能の改善効果が減殺されることがあり得る。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
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る。よって、本発明の目的は、エンジンの運転状態に応じて、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御されることで、環境性能がさらに向上されたエンジンを提供することにある。
【０００８】
（１）本発明のエンジンは、シリンダヘッドと、シリンダブロックと、冷却媒体循環系統と、シリンダヘッド側冷却媒体温度センサと、を備えている。このエンジンは、吸気通路、気筒、及び燃焼室を含む燃料混合気導入路内にて、燃料が噴射されるように構成されている。
【０００９】
前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックは、冷却媒体によって冷却され得るように構成されている。前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとは、互いに接合されている。前記冷却媒体循環系統は、運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態を変化させ得るように構成されている。すなわち、この冷却媒体循環系統は、運転状態に応じて、前記シリンダヘッドへの前記冷却媒体の供給状態と、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態とを異ならせることで、当該冷却媒体による前記シリンダヘッドの冷却状態と前記シリンダブロックの冷却状態とを異ならせ得るように構成されている。前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサは、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力し得るように構成されている。
【００１０】
そして、本発明の特徴は、前記エンジンが、さらに、特徴的な構成を有する燃料噴射制御部を備えたことにある。この燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態を制御するように構成されている。
【００１１】
かかる構成を備えた本発明のエンジンにおいては、運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態が、前記冷却媒体循環系統によって適宜設定される。例えば、冷間始動後の暖機運転中においては、前記シリンダヘッドへの前記冷却媒体の供給が確保されつつ、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給が制限される。これにより、前記シリンダヘッドが良好に冷却されつつ、前記シリンダブロックの温度上昇が促進される。一方、暖機運転終了後においては、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給の制限が緩和又は解除される。
【００１２】
上述のように、前記冷却媒体循環系統によって前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態が適宜設定されている間、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサは、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力する。ここで、前記シリンダヘッドは、燃料噴射位置及び前記燃焼室と近接する部材であって、前記シリンダブロックよりも熱容量が小さい。したがって、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度変化と、燃料噴射時の前記燃料噴射位置及び前記燃焼室内のガス温度の変化とが、比較的小さな遅延で対応し得る。
【００１３】
そこで、前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態を制御する。これにより、前記燃料噴射位置及び前記燃焼室内のガス温度の変化に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態が、適切に制御され得る。
【００１４】
すなわち、前記前噴射は、前記主噴射に先立つ前記気筒内の昇温の側面と、燃焼に先立つ予混合の側面とを有する。そして、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態（主噴射量、主噴射時期、前噴射量、前噴射時期）が、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて適切に制御される。これにより、前記冷却媒体循環系統によって適宜設定された前記シリンダヘッドの冷却状態に応じて、前記前噴射による昇温及び予混合と、動力発生のための燃焼とが、より適切な態様で行われ得る。
【００１５】
以上の通り、かかる構成を備えた本発明のエンジンによれば、運転状態に応じて、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
【００１６】
（２）前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射量を制御するように構成され得る。
【００１７】
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射量が増加される。
【００１８】
前記シリンダヘッドの温度が比較的低温である場合、当該前噴射の際に、或る程度多めの燃料が噴射されることで、前記前噴射量の燃料のうちの一部が、燃焼前の前記気筒内のガス温度の上昇に用いられるとともに、当該燃料の残部が、当該気筒内のガスと良好に混合される。
【００１９】
この燃焼前の当該気筒内のガス温度上昇により、前記主噴射の際の着火遅れ時間が短縮される。そして、この着火遅れ時間の短縮により、当該気筒内の急激な圧力上昇が抑制され、騒音やＮＯｘの発生が抑制される。また、前記前噴射量の燃料のうちの、燃焼前の当該気筒内のガス温度上昇に供されなかった残部が、前記主噴射に先立って当該気筒内に残留する。この残留した燃料が、当該気筒内のガスと良好に混合される。これにより、燃焼効率が向上する。したがって、高負荷運転の際の出力の増加や、（当該前噴射に続く前記主噴射の量を抑制することによる）燃費の向上が達成され得る。
【００２０】
さらに、前記前噴射量が増加されることで、当該前噴射に係る発生熱量が増大する。これにより、排気温度を上昇させて触媒装置を暖機するために前記主噴射時期が遅角された場合であっても、燃焼の際の失火の発生が抑制され得る。
【００２１】
これに対し、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が低温である場合に、前記前噴射量が少なすぎると、前記主噴射及び燃焼の際の当該気筒内のガス温度上昇が不足する。また、当該主噴射に先立って当該気筒内に残留する未着火の燃料の量が不足する。よって、前記前噴射による、燃焼時の騒音やＮＯｘの発生の抑制効果や、燃焼効率向上の効果が減殺される。
【００２２】
一方、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が高温である場合に、前記前噴射量が多いと、動力発生に供されずに前記主噴射及び燃焼の前に着火される燃料の量が増加してしまう。よって、燃費が悪化してしまう。そこで、この場合、前記前噴射が制限される。すなわち、前記前噴射がカットされたり、前記前噴射量が減少されたりする。これにより、前記前噴射が、所定の効果を奏し得る最低限度で実施され得る。
【００２３】
（３）前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射時期を制御するように構成され得る。
【００２４】
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射時期が進角される。この場合、前記気筒内の温度及び圧力が低いうちに、前記前噴射に係る燃料が噴射されるので、当該前噴射によって充分な予混合が行われる。また、当該前噴射の着火遅れ分が、前記前噴射時期の進角によって補填される。
【００２５】
したがって、前記前噴射時期の進角により、前記主噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やＮＯｘの発生が抑制される。
【００２６】
一方、暖機運転中等、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が極低温である場合には、前記前噴射時期が遅角される。この場合、前記気筒内の温度及び圧力が高くなった後に燃料が噴射されるので、当該前噴射によって比較的多量の熱量が発生する。これにより、前記主噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止され得る。
【００２７】
（４）前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射量を制御するように構成され得る。
【００２８】
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射量が増加される反面、前記主噴射量が減少される。これにより、燃費が向上する。
【００２９】
（５）前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射の噴射時期を制御するように構成され得る。
【００３０】
例えば、前記冷却媒体循環系統によって前記シリンダヘッドが良好に冷却されていて、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記主噴射時期が進角される。すなわち、通常は圧縮上死点よりも或る程度遅角されている前記主噴射時期が、圧縮上死点に近づく。これにより、燃焼効率が向上される。このとき、前記シリンダヘッドは記冷却媒体循環系統によって良好に冷却されているので、燃焼温度の過大な上昇が引き起こされない。よって、ＮＯｘの発生が抑制されつつ、燃費が向上される。
【００３１】
また、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合であって、前記前噴射時期が進角されているときに、前記主噴射時期が進角される。これにより、前記前噴射と前記主噴射とのインターバルの延長が抑制される。よって、前記前噴射によって発生した熱量が、前記主噴射及び燃焼の際にも維持され得る。したがって、前記主噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止される。
【００３２】
（６）前記冷却媒体循環系統は、冷却媒体送出部と、ブロック間流路と、シリンダヘッド排出通路と、シリンダブロック排出通路と、ラジエータと、ラジエータ流入通路と、ラジエータ排出通路と、バイパス通路と、第一制御弁と、第二制御弁と、を備えていてもよい。
【００３３】
前記冷却媒体送出部は、前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに向けて送出し得るように構成されている。
【００３４】
前記ブロック間流路は、前記シリンダヘッド内に形成されたシリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内冷却媒体通路とを接続するように設けられている。このブロック間流路を介して、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路から前記シリンダブロック内冷却媒体通路に前記冷却媒体が供給されるようになっている。
【００３５】
前記シリンダヘッド排出通路は、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を、前記シリンダヘッドから排出するための、前記冷却媒体の通路である。
【００３６】
前記シリンダブロック排出通路は、前記シリンダブロック内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を、前記シリンダブロックから排出するための、前記冷却媒体の通路である。
【００３７】
前記ラジエータは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックを経た前記冷却媒体を外気との熱交換によって冷却し得るように構成されている。
【００３８】
前記ラジエータ流入通路は、前記シリンダヘッド排出通路及び前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータとを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。前記シリンダヘッド内冷却媒体通路及び前記シリンダブロック内冷却媒体通路を経た前記冷却媒体は、このラジエータ流入通路を介して、前記ラジエータに流入し得るようになっている。
【００３９】
前記ラジエータ排出通路は、前記ラジエータと前記冷却媒体送出部とを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。前記ラジエータによって冷却されて当該ラジエータから排出された前記冷却媒体は、このラジエータ排出通路を介して、前記冷却媒体送出部に送られるようになっている。
【００４０】
前記バイパス通路は、前記シリンダヘッド排出通路と前記ラジエータ排出通路とを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。すなわち、このバイパス通路は、前記シリンダヘッド排出通路を介して前記シリンダヘッド内冷却媒体通路から排出された前記冷却媒体を、前記ラジエータをバイパスして前記冷却媒体送出部に還流させ得るように構成されている。
【００４１】
前記第一制御弁は、前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部との連通状態を制御し得るように構成されている。すなわち、この第一制御弁は、前記冷却媒体送出部と、前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路のいずれか一方とを、選択的に連通させ得るように構成されている。
【００４２】
前記第二制御弁は、前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路との連通状態を制御し得るように構成されている。
【００４３】
かかる構成においては、前記第一制御弁によって前記バイパス通路と前記冷却媒体送出部とが連通されることで、前記ラジエータをバイパスする前記冷却媒体の循環通路が形成される。すなわち、前記冷却媒体送出部から、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック排出通路と、前記バイパス通路とを介して、再び前記冷却媒体送出部に還流するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。
【００４４】
これに対し、前記第一制御弁によって前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部とが連通されて、前記バイパス通路と前記冷却媒体送出部との連通が解除（閉塞）されることで、前記ラジエータをバイパスする前記冷却媒体の循環通路が解消される。その一方で、前記ラジエータを通る前記冷却媒体の循環通路が形成される。すなわち、前記冷却媒体送出部から、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック排出通路と、前記ラジエータ流入通路と、前記ラジエータと、前記ラジエータ排出通路とを介して、再び前記冷却媒体送出部に還流するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。
【００４５】
また、前記第一制御弁によって前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部とが連通され、且つ前記第二制御弁によって前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路とが連通されることで、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータを通って前記冷却媒体送出部に達するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。
【００４６】
かかる構成においては、前記第一制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダヘッドから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータによって冷却されるか否かが設定される。また、前記第一制御弁及び前記第二制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダブロックから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータによって冷却されるか否かが設定される。すなわち、前記第一制御弁及び前記第二制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダヘッドの前記冷却媒体による冷却状態と、前記シリンダブロックの前記冷却媒体による冷却状態とが、個別に設定され得る。
【００４７】
かかる構成によれば、前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに集中的に供給することで、当該シリンダヘッドが良好に冷却され得る。特に、前記ラジエータを経て外気との熱交換によって冷却された前記冷却媒体が、前記冷却媒体送出部によって前記シリンダヘッドに供給されることで、当該シリンダヘッドの昇温が効果的に抑制され得る。そして、このように良好に冷却された前記シリンダヘッドの温度に応じて、上述のように、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
【００４８】
（７）前記冷却媒体循環系統は、シリンダヘッド供給通路と、ＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラ供給通路と、ＥＧＲ冷却制御弁と、をさらに備えていてもよい。ここで、ＥＧＲ（排気ガス再循環：exhaust  gas  recirculation）は、排気ガス中のＮＯｘの排出量を低減するために、燃焼済みガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に再循環することで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制する技術である。
【００４９】
前記シリンダヘッド供給通路によって、前記冷却媒体送出部と前記シリンダヘッドとを接続する前記冷却媒体の通路が構成されている。
【００５０】
前記ＥＧＲクーラは、排気通路から前記吸気通路へ前記ＥＧＲガスを導入し得るように構成されたＥＧＲ通路に介装されている。このＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲガスと前記冷却媒体との熱交換によって当該ＥＧＲガスを冷却し得るように構成されている。
【００５１】
前記ＥＧＲクーラ供給通路によって、前記シリンダヘッド供給通路から分岐して前記ＥＧＲクーラに前記冷却媒体を供給するための前記冷却媒体の通路が構成されている。
【００５２】
前記ＥＧＲ冷却制御弁は、前記ＥＧＲクーラ供給通路に介装されている。このＥＧＲ冷却制御弁は、前記ＥＧＲクーラへの前記冷却媒体の供給状態を制御し得るように構成されている。
【００５３】
かかる構成によれば、適切な温度の前記ＥＧＲガスが前記吸気通路に導入されつつ、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
【００５４】
（８）前記エンジンは、さらに、ＥＧＲガス量制御弁と、ＥＧＲ制御部と、を備えていてもよい。
【００５５】
前記ＥＧＲガス量制御弁は、前記ＥＧＲ通路に介装されている。このＥＧＲガス量制御弁は、前記ＥＧＲ通路における前記燃焼済みガスの流量を制御し得るように構成されている。
【００５６】
前記ＥＧＲ制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記ＥＧＲガス量制御弁の開度を制御し得るように構成されている。
【００５７】
かかる構成によれば、必要に応じてＥＧＲの実施状況が適切に制御されるとともに、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
＜エンジンの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン１００の概略構成図である。このエンジン１００は、ディーゼルエンジンであって、シリンダヘッド１１０と、シリンダブロック１２０と、吸気系統１３０と、排気系統１４０と、コモンレール式燃料噴射系統１５０と、ＥＧＲ系統１６０と、冷却水循環系統１７０と、制御部１９０と、を備えている。
【００６０】
＜＜エンジンブロックの構成＞＞
最初に、本実施形態に係るエンジン１００の本体部分であるエンジンブロックを構成する、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０の構成について説明する。
【００６１】
シリンダヘッド１１０の主要部分を構成するシリンダヘッド本体１１１は、金属製のブロックから構成されている。このシリンダヘッド本体１１１には、冷却水の通路であるシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａが形成されている。そして、シリンダヘッド１１０は、このシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａを冷却水が通過することで、当該冷却水とシリンダヘッド１１０との熱交換によって冷却され得るように構成されている。
【００６２】
また、シリンダヘッド本体１１１には、吸気ポート１１１ｂと、排気ポート１１１ｃとが形成されている。吸気ポート１１１ｂは、エンジン１００の吸気通路を構成する空洞部である。この吸気ポート１１１ｂの終端部（吸入空気の流動方向における下流側の端部）は、吸気バルブ１１２によって開閉されるようになっている。排気ポート１１１ｃは、エンジン１００の排気通路を構成する空洞部である。この排気ポート１１１ｃの始端部（燃焼済みガスの流動方向における上流側の端部）は、排気バルブ１１３によって開閉されるようになっている。
【００６３】
シリンダブロック１２０の主要部分を構成するシリンダブロック本体１２１は、金属製のブロックから構成されている。シリンダブロック本体１２１には、円筒状の空間であるシリンダボア１２１ａが形成されている。このシリンダボア１２１ａを囲むように、シリンダブロック本体１２１には、冷却水の通路であるシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂが形成されている。そして、シリンダブロック１２０は、このシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂを冷却水が通過することで、当該冷却水とシリンダブロック１２０との熱交換によって冷却され得るように構成されている。
【００６４】
シリンダボア１２１ａ内には、ピストン１２２が、図中上下方向に往復移動可能に収容されている。ピストン１２２の頂部には、燃焼室の主要部を構成する凹部であるキャビティ１２２ａが形成されている。
【００６５】
＜＜吸気系統・排気系統の構成＞＞
次に、吸気系統１３０及び排気系統１４０の構成について説明する。
【００６６】
吸気ポート１１１ｂの始端部（吸入空気の流動方向における上流側の端部）には、吸気管１３１が接続されている。この吸気管１３１には、サージタンク１３２が介装されている。このサージタンク１３２は、各気筒間における吸気干渉を抑制し、かつ吸気の脈動を抑制し得るように、所定の体積を有する空間として形成されている。
【００６７】
サージタンク１３２よりも、吸入空気の流動方向における上流側には、スロットルバルブ１３３が介装されている。スロットルバルブ１３３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ１３３ａによって開度が変更され得るように構成されている。
【００６８】
排気ポート１１１ｃの終端部（燃焼済みガスの流動方向における下流側の端部）には、排気管１４１が接続されている。吸気管１３１及び排気管１４１には、ターボチャージャー１４２が介装されている。
【００６９】
ターボチャージャー１４２よりも、燃焼済みガスの流動方向における下流側の排気管１４１には、触媒装置１４３が介装されている。触媒装置１４３には、ＤＰＦ触媒１４３ａが収容されている。ここで、ＤＰＦは、Diesel  Particulate  Filterの略である。このＤＰＦ触媒１４３ａは、排気中の微粒子（パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタとして機能し得るとともに、ＮＯｘとを同時に処理し得る触媒としても機能し得るように構成されている。
【００７０】
すなわち、ＤＰＦ触媒１４３ａは、当該触媒装置１４３に達した燃焼済みガス（排気ガス）の空燃比がリーンである場合に、ＮＯｘを硝酸塩に変化させることで吸蔵し、このとき放出される活性酸素及び排気ガス中の酸素によってパティキュレートを酸化し得るように構成されている。また、ＤＰＦ触媒１４３ａは、排気ガスの空燃比がリッチである場合、吸蔵されたＮＯｘをＮＯとしてリリースし、このリリースされたＮＯがＨＣ及びＣＯによって還元される際に発生した活性酸素によってパティキュレートを酸化し得るように構成されている。
【００７１】
＜＜コモンレール式燃料噴射装置の構成＞＞
コモンレール式燃料噴射系統１５０は、燃料タンク１５１と、燃料吸入管１５２と、燃料供給ポンプ１５３と、コモンレール１５４と、燃料供給管１５５と、燃焼室インジェクタ１５６と、燃料供給分岐管１５７と、排気ポートインジェクタ１５８とを備えている。
【００７２】
燃料タンク１５１は、ディーゼル燃料を貯留し得るように構成されている。この燃料タンク１５１には、燃料吸入管１５２の一端が挿入されている。燃料吸入管１５２には、燃料供給ポンプ１５３が介装されている。燃料供給ポンプ１５３は、燃料吸入管１５２の他端と接続されたコモンレール１５４に向けて燃料を高圧で供給（送出）し得るように構成されている。コモンレール１５４は、内部に容積一定の蓄圧室を有している。そして、コモンレール１５４は、燃料供給ポンプ１５３によって高圧状態で供給された燃料を、当該蓄圧室内にて貯留し得るように構成されている。
【００７３】
燃料供給管１５５は、コモンレール１５４からシリンダヘッド１１０に向かって延びるように設けられている。この燃料供給管１５５の先端には、シリンダヘッド本体１１１内に収容された燃焼室インジェクタ１５６が接続されている。燃焼室インジェクタ１５６は、ピストン１２２の頂部に形成されたキャビティ１２２ａによって主要部が構成されている燃焼室内に、燃料を噴射し得るように配置されている。
【００７４】
すなわち、コモンレール式燃料噴射系統１５０は、燃料供給ポンプ１５３で昇圧された燃料を、コモンレール１５４内に蓄積して均圧化させた後に、各気筒における燃焼室インジェクタ１５６に供給することで、燃焼室に対して精度の高い燃料噴射を行い得るように構成されている。
【００７５】
また、燃料供給管１５５から分岐するように、燃料供給分岐管１５７が設けられている。この燃料供給分岐管１５７の先端には、排気ポートインジェクタ１５８が接続されている。排気ポートインジェクタ１５８は、排気管１４１に装着されている。この排気ポートインジェクタ１５８は、排気ポート１１１ｃを介して燃焼室から排出された排気ガス中に燃料を噴射し得るように構成されている。
【００７６】
＜＜ＥＧＲ系統の構成＞＞
ＥＧＲ（排気ガス再循環：exhaust  gas  recirculation）系統１６０は、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制するために、燃焼済みガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に再循環し得るように構成されている。このＥＧＲ系統１６０は、ＥＧＲ通路１６１と、ＥＧＲクーラ１６２と、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３とを備えている。
【００７７】
ＥＧＲ通路１６１は、排気管１４１における排気ポートインジェクタ１５８よりも上流側の位置とサージタンク１３２とを接続するガス通路として設けられている。このＥＧＲ通路１６１は、排気ポート１１１ｃを介して燃焼室から排出された燃焼済みガスの一部を、サージタンク１３２を介して吸気管１３１に導入し得るように構成されている。
【００７８】
ＥＧＲクーラ１６２は、ＥＧＲ通路１６１に介装されている。このＥＧＲクーラ１６２は、ＥＧＲ通路１６１を通過するＥＧＲガスを冷却し得るように構成されている。
【００７９】
ＥＧＲ通路１６１には、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３が介装されている。ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３は、電磁弁機構から構成されている。このＥＧＲ通路開閉制御弁１６３の開閉状態によって、ＥＧＲの実施状況が制御され得るようになっている。
【００８０】
＜＜冷却水循環システムの構成＞＞
冷却水循環系統１７０は、運転状態に応じて冷却水の循環状態を変化させることで、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０に対する冷却水の供給状態を変化させ得るように構成されている。すなわち、冷却水循環系統１７０は、いわゆる「２系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」を備えている。この冷却水循環系統１７０は、具体的には、以下のように構成されている。
【００８１】
シリンダブロック１２０の側方かつ下方における外壁部には、冷却水送出ポンプ１７１が装着されている。冷却水送出ポンプ１７１は、シリンダヘッド本体１１１に形成されたシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａに向けて冷却水を送出することで、当該冷却水循環系統１７０内における冷却水の循環の流れを生じさせ得るように構成されている。
【００８２】
ラジエータ１７２は、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０を経た冷却水を、外気との熱交換によって冷却し得るように構成されている。
【００８３】
冷却水送出ポンプ１７１における冷却水送出口には、ポンプ送出管１７３ａが接続されている。冷却水送出ポンプ１７１は、このポンプ送出管１７３ａを介して、シリンダヘッド１１０に形成されたシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａと接続されている。また、冷却水送出ポンプ１７１の冷却水吸入口には、ポンプ吸入管１７３ｂが接続されている。
【００８４】
シリンダヘッド１１０とシリンダブロック１２０との接合部には、ブロック間連通路１７４が設けられている。このブロック間連通路１７４は、シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａとシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂとを接続するように形成されている。
【００８５】
すなわち、本実施形態における冷却水循環系統１７０は、冷却水送出ポンプ１７１によってシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａに冷却水が供給され、このシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａからブロック間連通路１７４を介してシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂに冷却水が供給され得るように構成されている。
【００８６】
シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａには、シリンダヘッド排出管１７５ａが接続されている。このシリンダヘッド排出管１７５ａは、シリンダヘッド１１０（シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａ）から排出されてラジエータ１７２に向かう冷却水の通路を構成する部材である。また、シリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂには、シリンダブロック排出管１７５ｂが接続されている。このシリンダブロック排出管１７５ｂは、シリンダブロック１２０（シリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂ）から排出されてラジエータ１７２に向かう冷却水の通路を構成する部材である。
【００８７】
ラジエータ１７２の冷却水流入口には、ラジエータ流入管１７６ａの一端部が接続されている。このラジエータ流入管１７６ａの他端部は、シリンダヘッド排出管１７５ａ及びシリンダブロック排出管１７５ｂと接続されている。このラジエータ流入管１７６ａは、シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａ及びシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂを経た冷却水をラジエータ１７２に流入させ得るように構成されている。
【００８８】
ラジエータ１７２の冷却水排出口には、ラジエータ排出管１７６ｂの一端部が接続されている。ラジエータ排出管１７６ｂの他端部は、ポンプ吸入管１７３ｂと接続されている。すなわち、ラジエータ排出管１７６ｂは、ラジエータ１７２と冷却水送出ポンプ１７１とを接続するように設けられている。また、このラジエータ排出管１７６ｂは、ラジエータ１７２によって冷却されて当該ラジエータ１７２から排出された冷却水を、冷却水送出ポンプ１７１に送り得るように構成されている。
【００８９】
シリンダヘッド排出管１７５ａとラジエータ流入管１７６ａとの接続部よりも、冷却水の流動方向における上流側には、バイパス管１７７の一端部が接続されている。バイパス管１７７の他端部は、ポンプ吸入管１７３ｂと接続されている。すなわち、バイパス管１７７は、ラジエータ１７２をバイパスするように、シリンダヘッド排出管１７５ａとポンプ吸入管１７３ｂとを接続する部材である。
【００９０】
ＥＧＲクーラ供給管１７８ａが、ポンプ送出管１７３ａから分岐するように設けられている。ＥＧＲクーラ供給管１７８ａは、ＥＧＲクーラ１６２の冷却水流入口と接続されている。このＥＧＲクーラ供給管１７８ａは、冷却水をＥＧＲクーラ１６２に供給し得るように構成されている。ＥＧＲクーラ１６２の冷却水排出口には、ＥＧＲクーラ排出管１７８ｂの一端部が接続されている。このＥＧＲクーラ排出管１７８ｂの他端部は、ポンプ吸入管１７３ｂにおける、ラジエータ排出管１７６ｂ及びバイパス管１７７との合流位置よりも下流側の部分と接続されている。
【００９１】
ポンプ吸入管１７３ｂにおける、ラジエータ排出管１７６ｂ及びバイパス管１７７との合流位置には、第一制御弁１７９ａが介装されている。第一制御弁１７９ａは、電磁的に作動する二方向切換弁であって、バイパス管１７７及びラジエータ排出管１７６ｂと冷却水送出ポンプ１７１との連通状態を制御し得るように構成されている。すなわち、第一制御弁１７９ａは、冷却水送出ポンプ１７１の冷却水吸入口と、ラジエータ１７２又はバイパス管１７７とを、選択的に連通させるように構成されている。
【００９２】
具体的には、第一制御弁１７９ａは、第一の状態において、ラジエータ１７２（ラジエータ排出管１７６ｂ）と冷却水送出ポンプ１７１との連通を遮断し、かつバイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１とを連通させるように構成されている。また、この第一制御弁１７９ａは、第二の状態において、ラジエータ１７２（ラジエータ排出管１７６ｂ）と冷却水送出ポンプ１７１とを連通させ、かつバイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１との連通を遮断するように構成されている。
【００９３】
シリンダヘッド排出管１７５ａ及びシリンダブロック排出管１７５ｂとラジエータ流入管１７６ａとの合流位置には、第二制御弁１７９ｂが介装されている。第二制御弁１７９ｂは、シリンダブロック排出管１７５ｂとラジエータ流入管１７６ａとの連通状態を制御し得るように構成されている。
【００９４】
すなわち、本実施形態においては、第二制御弁１７９ｂは、開弁することで、シリンダブロック１２０（シリンダブロック排出管１７５ｂ）とラジエータ１７２（ラジエータ流入管１７６ａ）とを連通させ、閉弁することで、シリンダブロック１２０とラジエータ１７２との連通を遮断するように構成されている。なお、本実施形態においては、シリンダヘッド排出管１７５ａとラジエータ１７２（ラジエータ流入管１７６ａ）とは、第二制御弁１７９ｂの動作状態にかかわらず、常時連通されている。
【００９５】
ＥＧＲクーラ供給管１７８ａには、電磁弁からなるＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが介装されている。このＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃは、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の供給状態を制御し得るように構成されている。
【００９６】
＜＜制御系の構成＞＞
本実施形態におけるエンジン１００は、運転状態に基づく信号を発生するように構成された各種のセンサ１８１〜１８６と、これらのセンサ１８１〜１８６等からの信号に基づいて各部の動作を制御するように構成された制御部１９０と、を備えている。
【００９７】
吸気管１３１における、スロットルバルブ１３３に対応する位置には、スロットルポジションセンサ１８１が介装されている。このスロットルポジションセンサ１８１は、スロットルバルブ１３３の開度（スロットル弁開度ＴＡ）に応じた信号を出力し得るように構成されている。
【００９８】
スロットルバルブ１３３よりも、吸入空気の流動方向における上流側には、エアフローメータ１８２が介装されている。このエアフローメータ１８２は、周知の熱線式エアフローメータであって、吸気管１３１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた出力を発生するように構成されている。
【００９９】
排気管１４１には、上流側空燃比センサ１８３ａ、及び下流側空燃比センサ１８３ｂが介装されている。上流側空燃比センサ１８３ａは、触媒装置１４３よりも排気ガスの流動方向における上流側の位置に介装されている。一方、下流側空燃比センサ１８３ｂは、触媒装置１４３よりも排気ガスの流動方向における下流側の位置に介装されている。これらの空燃比センサ１８３ａ，１８３ｂは、排気ガスの空燃比に応じた出力を発生し得るように構成されている。
【０１００】
触媒装置１４３には、ＤＰＦ触媒１４３ａの床温に応じた出力を発生するように構成された触媒床温センサ１８４が設けられている。
【０１０１】
コモンレール１５４には、蓄圧室内の燃料の圧力に応じた出力を発生するように構成された燃料圧センサ１８５が装着されている。
【０１０２】
冷却水循環系統１７０におけるシリンダヘッド１１０側には、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６が介装されている。シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６は、シリンダヘッド１１０（シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａ）側の冷却水温に応じた出力信号を発生するように構成されている。すなわち、このシリンダヘッド側冷却水温センサ１８６は、シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａ内、又は当該シリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａから排出された直後のシリンダブロック排出管１７５ｂ内の冷却水温に応じた出力信号を発生するように構成されている。
【０１０３】
制御部１９０は、スロットルバルブアクチュエータ１３３ａ、燃焼室インジェクタ１５６、排気ポートインジェクタ１５８、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３、第一制御弁１７９ａ、第二制御弁１７９ｂ、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃ等の各種のアクチュエータの動作を制御し得るように構成されている。具体的には、制御部１９０は、ＣＰＵ１９１と、ＲＯＭ１９２と、ＲＡＭ１９３と、バックアップＲＡＭ１９４と、インターフェース１９５とを備えている。これらは、互いにバス１９６で接続されている。
【０１０４】
ＣＰＵ１９１は、インターフェース１９５を介して上述のセンサ１８１〜１８６からの信号を受領するとともに、当該信号に基づいて各種の演算を行い、当該演算結果に基づいて、燃焼室インジェクタ１５６等の各種のアクチュエータを動作させるための指令信号を発生させ得るように構成されている。
【０１０５】
ＲＯＭ１９２には、上述のＣＰＵ１９１による演算の際に実行されるルーチン（プログラム）や、当該ルーチンの実行の際に参照されるテーブル（ルックアップテーブル、マップ）等が、予め格納されている。ＲＡＭ１９３及びバックアップＲＡＭ１９４は、ＣＰＵ１９１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ１９４は、電源が投入された状態でデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
【０１０６】
インターフェース１９５は、スロットルバルブアクチュエータ１３３ａ等の各種のアクチュエータ、及びスロットルポジションセンサ１８１等の各種のセンサと電気的に接続されている。このインターフェース１９５は、上述の各種のセンサから受領した信号をＣＰＵ１９１に供給するとともに、当該ＣＰＵ１９１から受領した指令信号を上述の各種のアクチュエータに送信し得るように構成されている。
【０１０７】
本実施形態の制御部１９０は、上流側空燃比センサ１８３ａ、下流側空燃比センサ１８３ｂやシリンダヘッド側冷却水温センサ１８６等からの信号に基づいて、燃焼室インジェクタ１５６及び排気ポートインジェクタ１５８による燃料の噴射時期及び噴射量を制御し得るように構成されている。特に、本実施形態の制御部１９０は、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６からの信号に基づいて、燃焼室インジェクタ１５６による燃焼室へのメイン噴射及びパイロット噴射の時期や量を制御するように構成されている。
【０１０８】
ここで、「メイン噴射」とは、圧縮上死点近辺で行われる燃料噴射である。また、「パイロット噴射」とは、メイン噴射に先立って行われる、比較的少量の燃料噴射である。このパイロット噴射は、圧縮上死点よりも前に行われ、メイン噴射はパイロット噴射よりも若干のインターバルを置いた後に行われるようになっている。シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６の出力信号に基づくメイン噴射及びパイロット噴射の制御の詳細については後述する。
【０１０９】
また、本実施形態の制御部１９０は、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６等からの信号に基づいて、第一制御弁１７９ａ、第二制御弁１７９ｂ、及びＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃの動作状態を制御することで、冷却水の循環状態を制御し得るように構成されている。
【０１１０】
具体的には、制御部１９０は、冷却水温が所定の第１基準温度（７０℃）以上となった場合に、第一制御弁１７９ａを開弁させることで、ラジエータ１７２（ラジエータ排出管１７６ｂ）と冷却水送出ポンプ１７１とを連通させ、かつバイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１との連通を遮断するように構成されている。一方、制御部１９０は、冷却水温が所定の第２基準温度（８０℃）以上となった場合に、第二制御弁１７９ｂを開弁させることで、シリンダブロック１２０（シリンダブロック排出管１７５ｂ）とラジエータ１７２（ラジエータ流入管１７６ａ）とを連通させるように構成されている。
【０１１１】
すなわち、制御部１９０は、以下の動作説明にて詳述する通り、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６からの信号に応じて第一制御弁１７９ａ及び第二制御弁１７９ｂの動作状態を制御することで、運転状態に応じて冷却水の循環状態を変化させ、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０に対する冷却水の供給状態を変化させ得るように構成されている。
【０１１２】
また、制御部１９０は、エンジン１００の運転状態、すなわちシリンダヘッド１１０側の冷却水温に応じて、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３の開弁状態を制御することで、ＥＧＲガス量を増減させ得るように構成されている。
【０１１３】
さらに、制御部１９０は、エンジン１００の運転状態に応じて、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃの開閉状態を制御することで、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の供給状態を制御し得るように構成されている。
【０１１４】
例えば、制御部１９０は、始動後に冷却水温が所定温度（前記第２基準温度）に達していない暖機運転中に、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃを閉弁することで、暖機運転中における冷却水のＥＧＲクーラ１６２への供給を遮断するように構成されている。また、制御部１９０は、暖機運転の終了後にＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃを開弁することで、冷却水のＥＧＲクーラ１６２への供給を許可し得るように構成されている。さらに、制御部１９０は、暖機運転中であっても、エンジン負荷が高い場合等、必要に応じて、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃを開弁するように構成されている。
【０１１５】
＜実施形態のエンジンの動作説明＞
次に、上述の構成を備えた本実施形態のエンジン１００の動作について説明する。
【０１１６】
＜＜冷却水循環系統の動作＞＞
図２ないし図４は、図１に示されている本実施形態のエンジン１００における冷却水の流動状態を示すための概略図である。
【０１１７】
（Ａ）まず、暖機運転中であって、冷却水温が前記第１基準温度よりも低い場合、第一制御弁１７９ａが前記第一の状態とされ、第二制御弁１７９ｂが閉弁される。これにより、シリンダヘッド排出管１７５ａからバイパス管１７７を介して（ラジエータ１７２をバイパスして）、冷却水送出ポンプ１７１に達するバイパス流路が形成される。また、シリンダブロック排出管１７５ｂとラジエータ流入管１７６ａとの連通が遮断される。よって、図２において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
【０１１８】
すなわち、冷却水が、冷却水送出ポンプ１７１からポンプ送出管１７３ａに向けて送出される。このポンプ送出管１７３ａに向けて送出された冷却水は、シリンダヘッド１１０（図１におけるシリンダヘッド内ウォータージャケット１１１ａ）に流入する。シリンダヘッド１１０に流入した冷却水は、当該シリンダヘッド１１０を冷却した後、シリンダヘッド排出管１７５ａに排出される。
【０１１９】
このとき、第二制御弁１７９ｂが閉弁しているので、バイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１とが連通する一方、ラジエータ排出管１７６ｂと冷却水送出ポンプ１７１との連通が遮断されている。よって、シリンダヘッド１１０からシリンダヘッド排出管１７５ａに排出された冷却水は、ラジエータ流入管１７６ａ、ラジエータ１７２、及びラジエータ排出管１７６ｂを通る流路ではなく、バイパス管１７７を通るバイパス流路を介して、冷却水送出ポンプ１７１に還流する。
【０１２０】
また、第二制御弁１７９ｂが閉弁していることにより、シリンダブロック排出管１７５ｂにおける冷却水の流れ、すなわち、シリンダブロック１２０から排出される冷却水の流れが、遮断されている。よって、当該シリンダブロック１２０内（図１におけるシリンダブロック内ウォータージャケット１２１ｂ内）には、冷却水が滞留している。これにより、シリンダブロック１２０における速やかな昇温が達成される。すなわち、速やかな暖機運転の進行が達成される。よって、当該シリンダブロック１２０におけるフリクションが早期に低減される。
【０１２１】
なお、当該冷却水温においては、通常は、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃは閉弁されている。よって、この場合、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の供給は停止される。もっとも、エンジン負荷が高い場合等、必要に応じて、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが開放されることで、ＥＧＲクーラ１６２とシリンダヘッド１１０との間の冷却水の交流が行われる（図中破線で描かれた矢印参照）。
【０１２２】
（Ｂ）次に、冷却水温が前記第１基準温度以上であって、前記第２基準温度よりも低い場合、第一制御弁１７９ａが前記第二の状態とされる。これにより、バイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１とを連通させるバイパス流路が遮断される。よって、図３において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
【０１２３】
すなわち、シリンダヘッド１１０からシリンダヘッド排出管１７５ａに排出された冷却水は、ラジエータ流入管１７６ａ、ラジエータ１７２、及びラジエータ排出管１７６ｂを通る流路を介して、冷却水送出ポンプ１７１に還流する。これにより、ラジエータ１７２で外気との熱交換によって冷却された冷却水が、冷却水送出ポンプ１７１に供給される。
【０１２４】
ここで、上述の（Ａ）の場合と同様に、当該冷却水温においても暖機運転中であるので、通常は、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃは閉鎖され、必要に応じて、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが開放される（図中破線で描かれた矢印参照）。
【０１２５】
（Ｃ）次に、冷却水温が前記第２基準温度以上である場合、第二制御弁１７９ｂが開弁する（暖機運転終了）。これにより、シリンダブロック排出管１７５ｂとラジエータ流入管１７６ａとが連通され、図４において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
【０１２６】
すなわち、冷却水送出ポンプ１７１からポンプ送出管１７３ａを介してシリンダヘッド１１０に流入した冷却水は、当該シリンダヘッド１１０を冷却した後、その一部がブロック間連通路１７４（図１参照）を介して、シリンダブロック１２０に流入する。シリンダヘッド１１０に流入した冷却水のうちの、シリンダブロック１２０に流入した残りの部分は、シリンダヘッド排出管１７５ａに排出され、ラジエータ１７２で冷却された後に冷却水送出ポンプ１７１に還流する。
【０１２７】
また、シリンダブロック１２０に流入した冷却水は、当該シリンダブロック１２０を冷却した後、シリンダブロック排出管１７５ｂに排出され、ラジエータ１７２で冷却された後に冷却水送出ポンプ１７１に還流する。
【０１２８】
ここで、当該冷却水温においては、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが開放される。よって、この場合、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の供給が行われる。これにより、ＥＧＲクーラ１６２が冷却される。
【０１２９】
（Ｄ）なお、上述の（Ａ）及び（Ｂ）の条件下であっても、エンジン負荷が急激に高くなった場合、上述の（Ｃ）と同様に、第一制御弁１７９ａが前記第二の状態とされるとともに、第二制御弁１７９ｂが開弁される。これにより、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０内の冷却水がラジエータ１７２に導入される（図４参照）。
【０１３０】
（Ｅ）また、上述の（Ｂ）の条件下であっても、冷間始動時であって、特に始動時の外気温が極低温である場合においては、冷却水温が前記第２基準温度に達するまで、上述の（Ａ）と同様に、第一制御弁１７９ａが前記第一の状態とされ、第二制御弁１７９ｂが閉弁される（図２参照）。これにより、暖機がより促進される。
【０１３１】
（Ｆ）また、上述の（Ｃ）の条件下、すなわち、暖機運転終了後であっても、エンジン１００においてＤＰＦ再生処理が行われる場合、第一制御弁１７９ａ前記第一の状態とされる。この場合、上述の（Ａ）の場合と同様に、シリンダヘッド１１０を経た冷却水が、ラジエータ１７２によって冷却されることなく、冷却水送出ポンプ１７１に還流する。これにより、シリンダヘッド１１０が昇温され、以て排気ガスの温度が上昇し、ＤＰＦ触媒１４３ａの再生処理が効率的に行われる。
【０１３２】
なお、この場合、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが開弁されていると、ＥＧＲクーラ１６２への冷却水の導入が継続される。この場合、ＥＧＲ通路１６１に導入された、昇温したＥＧＲガスと、ＥＧＲクーラ１６２に導入された冷却水との間で、熱交換が生じる。これにより、ＮＯｘ低減効果が充分奏され得る程度に、ＥＧＲガスが良好に冷却される。また、ＥＧＲクーラ１６２における、ＥＧＲガスから冷却水への伝熱によって、当該冷却水がさらに昇温することで、シリンダヘッド１１０の昇温が促進される。したがって、ＮＯｘ低減のための排気ガス再循環（ＥＧＲ）を不都合なく実施しつつ、ＤＰＦ触媒１４３ａの再生処理（ＤＰＦ再生処理）を効率的に行うことができる。
【０１３３】
（Ｇ）さらに、上述の（Ｃ）の条件下、すなわち、暖機運転終了後であっても、低負荷運転や燃料カット運転等が或る程度長時間継続されることで、シリンダヘッド側冷却水温が前記第２基準温度近辺や当該前記第２基準温度以下になる場合があり得る。このような場合、ＥＧＲガスに対する過度の冷却を防止するために、ＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃが閉弁される。これにより、ＥＧＲガスが過度に冷却されたことによるＨＣ等の発生が抑制され得る。
【０１３４】
＜＜ＥＧＲガス量の制御＞＞
本実施形態においては、排気温度を高くして触媒装置１４３の暖機を行う触媒暖機の実施中は、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３が閉弁される。すなわち、ＥＧＲがカットされる。
【０１３５】
また、ＥＧＲの実施中は、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、上述のエンジン運転状態に基づくパラメータとに基づいて、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３の開弁状態が制御される。
【０１３６】
すなわち、本実施形態においては、シリンダヘッド１１０側の冷却水温が高くなった場合に、ＥＧＲ量が多くされる。これにより、ＥＧＲクーラ１６２によって良好に冷却されたＥＧＲガスが比較的多量に燃焼室に導入される。よって、ＥＧＲガスの導入自体の効果である燃料混合気の熱容量の増大及び酸素濃度の低下とも相まって、燃焼温度が下がる。したがって、ＮＯｘが低減される。
【０１３７】
一方、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド１１０側の冷却水温が低くなった場合には、ＥＧＲ量がそれほど多くなくても、ＮＯｘの発生量は充分低減され得る。よって、この場合、ＥＧＲ量が少なくされる。これにより、失火やＨＣ等の発生が抑制され得る。
【０１３８】
＜＜燃料噴射系統の動作＞＞
再び図１を参照すると、制御部１９０は、シリンダヘッド１１０及びシリンダブロック１２０に対する冷却水の供給状態をシリンダヘッド側冷却水温センサ１８６からの信号に応じて上述のように制御しつつ、燃焼室インジェクタ１５６及び排気ポートインジェクタ１５８の動作を、以下のようにして制御する。
【０１３９】
＜＜＜目標燃料噴射量の算出＞＞＞
まず、ＣＰＵ１９１は、エンジン回転数ＮＥと、エアフローメータ１８２の出力に基づいて得られた吸入空気流量Ｇａと、ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３の開度と、ＲＯＭ１９２が記憶しているテーブルと、に基づいて、吸気行程を迎える気筒の今回の吸入空気量である筒内吸入空気量を求める。
【０１４０】
次に、ＣＰＵ１９１は、エンジン回転数ＮＥや、スロットルポジションセンサ１８１の出力に基づいて得られたスロットル弁開度ＴＡ等の、エンジン運転状態に基づく各種のパラメータと、先程求められた筒内吸入空気量とに基づいて、基本燃料噴射量Ｑｂを算出する。この基本燃料噴射量Ｑｂの算出は、エンジン回転数ＮＥとスロットル弁開度ＴＡと基本燃料噴射量Ｑｂとの関係を示すマップ又は演算式に基づいて行われる。このマップ又は演算式は、予め行われた実験やシミュレーション等に基づいて作成されたものであって、ＲＯＭ１９２に予め格納されている。
【０１４１】
この基本燃料噴射量Ｑｂに対して、上流側空燃比センサ１８３ａ及び下流側空燃比センサ１８３ｂの出力に基づくフィードバック補正がなされる。これにより、今回の行程で必要な燃料量である、目標燃料噴射量Ｑｔが算出される。
【０１４２】
＜＜＜メイン噴射時期・パイロット噴射時期の決定＞＞＞
続いて、ＣＰＵ１９１は、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotを決定する。ここで、メイン噴射時期Ｔmainとは、メイン噴射の開始時期であって、より正確には、ＣＰＵ１９１によって燃焼室インジェクタ１５６に燃料噴射指令信号が発せられる時期である。パイロット噴射時期Ｔpilotも同様である。
【０１４３】
このパイロット噴射により、メイン噴射及び燃焼に先立って、燃焼室内の昇温と予混合とが行われる。すなわち、パイロット噴射に係る噴射燃料のうちの一部が、燃焼前の燃焼室内のガス温度の上昇に用いられるとともに、当該燃料の残部が、燃焼室内のガスと良好に混合される。
【０１４４】
このパイロット噴射による燃焼前の燃焼室内のガス温度上昇によって、メイン噴射の際の着火遅れ時間が短縮される。そして、この着火遅れ時間の短縮により、燃焼室内の急激な圧力上昇が抑制され、騒音やＮＯｘの発生が抑制される。また、パイロット噴射に係る燃料のうちの、燃焼前の燃焼室内のガス温度上昇に供されなかった残部が、メイン噴射に先立って燃焼室内に残留する。この残留した燃料が、燃焼室内のガスと良好に混合される。
【０１４５】
メイン噴射時期Ｔmainは、主に、触媒床温センサ１８４及びシリンダヘッド側冷却水温センサ１８６の出力に基づいて決定される。このメイン噴射時期Ｔmainは、燃焼温度の高温化によるＮＯｘの発生を抑制するために、通常は、圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも遅角された時点で行われる。本実施形態においては、通常運転時のメイン噴射時期Ｔmainは、圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも５°程度遅角された時点のクランク角度（ＡＴＤＣ５°ＣＡ）の近辺に設定されている。そして、燃料噴射量にもよるが、クランク角度がほぼ圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°ＣＡ）近辺となった時点で、通常運転時のメイン噴射が終了する。
【０１４６】
暖機運転中であって、ＤＰＦ触媒１４３ａの床温が低温である場合、触媒暖機のためにメイン噴射時期Ｔmainが５°程度遅角される。これにより、排気温度が上昇し、触媒暖機が速やかに行われる。触媒暖機が終了すると、メイン噴射時期Ｔmainは、通常運転時のものに戻される。
【０１４７】
一方、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド１１０側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、メイン噴射時期Ｔmainが進角される。この場合、メイン噴射が、より圧縮上死点に近接した時点で行われる。本実施形態においては、この場合のメイン噴射時期Ｔmainは、圧縮上死点前２°（ＢＴＤＣ２°ＣＡ）近辺に設定される。これにより、燃焼効率が向上される。このとき、シリンダヘッド１１０は良好に冷却されているので、燃焼温度の過大な上昇が引き起こされない。よって、ＮＯｘの発生が抑制されつつ、燃費が向上される。
【０１４８】
パイロット噴射は、通常、メイン噴射よりも所定のクランク角度（本実施形態においては２０°ＣＡ）だけ先立って行われる。すなわち、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルＴintは、２０°ＣＡ程度となる。よって、通常のパイロット噴射時期Ｔpilotは、本実施形態においては、ＢＴＤＣ１５°ＣＡ近辺となる。
【０１４９】
ここで、暖機運転の初期であって、上述の触媒暖機中には、パイロット噴射時期Ｔpilotが５°程度遅角される。これにより、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルＴintが維持され得る。よって、インターバルＴintが長くなりすぎることで失火することが防止される。
【０１５０】
また、暖機運転中であって、上述の触媒暖機が行われていない場合には、パイロット噴射時期Ｔpilotが５°程度進角される。これにより、当該パイロット噴射それ自体の着火遅れ分が、進角によって補填される。よって、メイン噴射時期Ｔmainが到来した際に、燃焼室内が適切に昇温される。したがって、機関温度が低温な暖機運転中における燃焼が安定化される。
【０１５１】
さらに、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド１１０側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、パイロット噴射時期Ｔpilotが進角される。この場合、燃焼室内の温度及び圧力が低いうちに、パイロット噴射によって燃料が噴射される。これにより、充分な予混合と燃焼室の昇温とが行われる。したがって、暖機運転終了後のパイロット噴射時期Ｔpilotの進角により、メイン噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やＮＯｘの発生が抑制される。
【０１５２】
＜＜＜メイン噴射量・パイロット噴射量の決定＞＞＞
また、ＣＰＵ１９１は、目標燃料噴射量Ｑｔ、及びパイロット噴射とメイン噴射とのインターバルＴint等から、メイン噴射量Ｑmain及びパイロット噴射量Ｑpilotを算出する。
【０１５３】
すなわち、パイロット噴射による燃焼前の着火分は、燃焼時の動力発生に寄与しない一方、パイロット噴射による予混合分（燃焼前の未着火分）は、燃焼時の動力発生に寄与する。
【０１５４】
ここで、インターバルＴintが長い場合、パイロット噴射による燃焼前の着火分を多くしないと、メイン噴射及び燃焼の際の燃焼室内の昇温が不足する。この場合、パイロット噴射量Ｑpilotが増加される。もっとも、このパイロット噴射量Ｑpilotの増加分のほとんどが、燃焼時の動力発生に寄与しないので、パイロット噴射量Ｑpilotの増加分に対応してメイン噴射量Ｑmainを減少させることはできない。
【０１５５】
一方、インターバルＴintが短い場合や、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド１１０側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合、パイロット噴射による予混合分の割合が大きくなる。これらの場合、当該予混合分に対応してメイン噴射量Ｑmainが減少される。これにより、充分な予混合によって燃焼効率が高められるとともに、燃費が向上する。
【０１５６】
ＣＰＵ１９１は、これらのことを考慮して作成されたテーブルを、ＲＯＭ１９２から呼び出し、上述の各パラメータに基づいて、メイン噴射量Ｑmain及びパイロット噴射量Ｑpilotを算出するとともに、当該算出値を、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６の出力に応じて、以下のように適宜補正する。
【０１５７】
例えば、シリンダヘッド１１０側の冷却水温が比較的低温である場合に、パイロット噴射量Ｑpilotが増加される。
【０１５８】
シリンダヘッド１１０の温度が比較的低温である場合、パイロット噴射の際に、通常よりも或る程度多めの燃料が噴射されることで、パイロット噴射に係る燃料のうちの一部が、燃焼前の燃焼室内のガス温度の上昇に用いられて、当該燃焼室が良好に昇温されるとともに、充分な量の着火残りの燃料が燃焼室内に残留する。この残留した燃料が燃焼室内のガスと良好に混合されることで、燃焼効率が向上する。
【０１５９】
また、パイロット噴射量Ｑpilotが増加されることで、当該パイロット噴射に係る発生熱量が増大する。これにより、排気温度を上昇させて触媒装置１４３を暖機するためにメイン噴射時期Ｔmainが遅角された場合であっても、燃焼の際の失火の発生が抑制され得る。
【０１６０】
一方、シリンダヘッド１１０側の冷却水温が高温である場合に、パイロット噴射量Ｑpilotが多いと、動力発生に供されずにメイン噴射及び燃焼の前に着火される燃料の量が増加してしまう。よって、燃費が悪化してしまう。そこで、この場合、パイロット噴射が制限される。すなわち、パイロット噴射がカットされたり、パイロット噴射量Ｑpilotが減少されたりする。これにより、パイロット噴射が、所定の効果を奏し得る最低限度で実施され得る。
【０１６１】
さらに、シリンダヘッド１１０側の冷却水温が比較的低温である場合に、パイロット噴射量Ｑpilotが増加される反面、メイン噴射量Ｑmainが減少され得る。これにより、燃費が向上する。
【０１６２】
＜＜＜排気ポートへの噴射制御＞＞＞
また、ＤＰＦ再生処理が行われる際には、排気ポートインジェクタ１５８から適宜燃料噴射が行われる。これにより、排気温度が上昇し、ＤＰＦ触媒１４３ａの再生処理が効率的に行われる。
【０１６３】
＜＜制御部による燃焼室燃料噴射制御の実施例＞＞
次に、図１に示されている制御部１９０にて実行される燃焼室への燃料噴射制御処理の実施例について、図１に示された各部材の符号を参照しつつ、図５のフローチャートを用いて説明する。
【０１６４】
図５は、燃焼室燃料噴射制御のルーチンである。本実施例においては、所定時間毎（例えば、クランク角度がＢＴＤＣ３０°ＣＡになる毎）に、起動・実行される。
【０１６５】
図５における燃料噴射制御ルーチン５００が起動されると、まず、ステップ５０５にて、エンジン始動からの経過時間ｔ、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、スロットル弁開度ＴＡ、シリンダヘッド側冷却水温ＴＨＷ、触媒床温ＴＨＣ等のパラメータが読み込まれる。
【０１６６】
次に、ステップ５１０にて、ＲＯＭ１９２に予め格納された上述のマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて、基本燃料噴射量Ｑｂが算出される。この算出された基本燃料噴射量Ｑｂに対して、ステップ５１５にて適宜補正がなされることで、目標燃料噴射量Ｑｔが算出される。
【０１６７】
続いて、ステップ５２０にて、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて、パイロット噴射量Ｑpilot、メイン噴射量Ｑmain、メイン噴射時期Ｔmain、及びパイロット噴射時期Ｔpilotが決定される。
【０１６８】
その後、ステップ５２５にて、現在の運転状態が暖機運転中であるか否かが判定される。すなわち、エンジン始動からの経過時間ｔが所定時間ｔ１経過前であり、且つシリンダヘッド側冷却水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ１（前記第２基準温度すなわち８０℃）よりも低温であるか否かが判定される。
【０１６９】
現在の運転状態が暖機運転中である場合（ステップ５２５＝Ｙｅｓ）、続いて、現在の運転状態が触媒暖気中であるか否かが判定される。すなわち、触媒床温ＴＨＣが所定温度ＴＨＣ１よりも低温であるか否かが判定される。
【０１７０】
ここで、現在の運転状態が触媒暖気中である場合（ステップ５３０＝Ｙｅｓ）、ステップ５４０にて、メイン噴射時期Ｔmainが所定時間ΔＴmainだけ遅角されるとともに、ステップ５４５にて、パイロット噴射量Ｑpilotが所定量ΔＱpilotだけ増量される。これらのΔＴmain及びΔＱpilotは、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
【０１７１】
一方、現在の運転状態が触媒暖気中でない場合（ステップ５３０＝Ｎｏ）、ステップ５５０にて、パイロット噴射時期Ｔpilotが所定時間ΔＴpilotだけ進角されるとともに、ステップ５５５にて、パイロット噴射量Ｑpilotが所定量ΔＱpilotだけ増量される。これらのΔＴpilot及びΔＱpilotは、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
【０１７２】
現在の運転状態が暖機運転終了後である場合（ステップ５２５＝Ｎｏ）、続いて、ステップ５６０にて、現在のシリンダヘッド側冷却水温ＴＨＷが、上述の所定水温ＴＨＷ１よりも高温側の所定水温ＴＨＷ２よりも低温であるか否かが判定される。
【０１７３】
現在のシリンダヘッド側冷却水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ２よりも低温である場合（ステップ５６０＝Ｙｅｓ）、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されているので、メイン噴射時期Ｔmainをより圧縮上死点に近づけても、燃焼温度の高温化によるＮＯｘ発生が抑制され、且つ燃焼効率が高められ得る。よって、この場合、ステップ５７０にて、メイン噴射時期Ｔmainが所定時間ΔＴmainだけ進角される。このΔＴmain、は、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
【０１７４】
また、ステップ５７５にて、メイン噴射時期Ｔmainの進角に対応して、パイロット噴射時期Ｔpilotが所定時間ΔＴpilotだけ進角される。このΔＴpilotは、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
【０１７５】
さらに、ステップ５８０にて、パイロット噴射量Ｑpilotが所定量ΔＱpilotだけ増量される。そして、ステップ５８５にて、このパイロット噴射量Ｑpilotの増量に対応して、メイン噴射量Ｑmainが所定量ΔＱmainだけ減量される。これらのΔＱmain及びΔＱpilotは、ＲＯＭ１９２に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
【０１７６】
現在のシリンダヘッド側冷却水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ２よりも低温でない場合（ステップ５６０＝Ｎｏ）、シリンダヘッド１１０の温度が比較的高温であるので、ステップ５２０で算出されたパイロット噴射量Ｑpilot、メイン噴射量Ｑmain、メイン噴射時期Ｔmain、及びパイロット噴射時期Ｔpilotが維持される。すなわち、通常の燃料噴射条件で燃料噴射が行われる。
【０１７７】
このようにして、最終的なパイロット噴射量Ｑpilot、メイン噴射量Ｑmain、メイン噴射時期Ｔmain、及びパイロット噴射時期Ｔpilotが決定された後、処理がステップ５９０に進む。このステップ５９０においては、これらの決定された最終的なパイロット噴射量Ｑpilot、メイン噴射量Ｑmain、メイン噴射時期Ｔmain、及びパイロット噴射時期Ｔpilotと、燃料圧センサ１８５の出力（コモンレール内圧力）とに基づいて、燃焼室インジェクタ１５６が所定時間動作される。すなわち、決定された所定時期及び所定量（所定噴射時間）の、パイロット噴射及びメイン噴射が、燃焼室に対して行われる。その後、処理がステップ５９５に進み、本ルーチンが一旦終了される。
【０１７８】
＜実施形態及び実施例による効果＞
以下、本実施形態の構成による作用・効果を、図面を参照しつつ説明する。
【０１７９】
・図１を参照すると、本実施形態の冷却水循環系統１７０は、いわゆる「２系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」を備えている。特に、本実施形態の冷却水循環系統１７０においては、（ラジエータ１７２によって冷却されて）冷却水送出ポンプ１７１から送出された直後の、比較的低温の冷却水が、シリンダヘッド１１０に供給される。そして、シリンダヘッド１１０側の冷却水温に応じて、パイロット噴射、メイン噴射、及びＥＧＲの実施状況が、制御部１９０によって制御される。
【０１８０】
よって、本実施形態の構成によれば、上述の実施例のように、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されている場合、パイロット噴射量Ｑpilotを増加させることで、燃焼前の燃焼室内の昇温と予混合とが適切に行われる。これにより、燃焼効率が向上する。
【０１８１】
特に、この場合、パイロット噴射量Ｑpilotの燃料のうちの、昇温に寄与せず燃焼時の動力発生に寄与する予混合分（着火残り分）の燃料量が確保される。したがって、当該予混合分に対応してメイン噴射量Ｑmainを減量させることで、燃費が向上する。
【０１８２】
また、この場合、メイン噴射時期Ｔmainを進角させて、より圧縮上死点に近い時期にメイン噴射を行っても、ＮＯｘの発生量が抑制され得る。すなわち、ＮＯｘの発生を抑制しつつ、従来よりも燃焼効率が高くなるようなメイン噴射時期Ｔmainを設定することができる。
【０１８３】
さらに、この場合、パイロット噴射時期Ｔpilotが進角される。これにより、当該パイロット噴射によって充分な予混合が行われる。また、当該パイロット噴射の着火遅れ分が、進角によって補填される。よって、メイン噴射時期Ｔmainが到来した際に、燃焼室内が適切に昇温される。したがって、このパイロット噴射時期Ｔpilotの進角により、メイン噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やＮＯｘの発生がより良好に抑制される。
【０１８４】
・上述の実施例によれば、暖機運転中等、シリンダヘッド１１０の温度が低温である場合に、パイロット噴射時期Ｔpilotが進角される。よって、低温時の燃焼が安定する。
【０１８５】
・上述の実施例によれば、触媒暖機中に、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotが５°程度遅角される。よって、燃焼時の失火の発生が抑制されつつ、触媒暖機が速やかに行われる。
【０１８６】
・本実施形態の構成によれば、（ラジエータ１７２によって冷却されて）冷却水送出ポンプ１７１から送出された直後の、比較的低温の冷却水が、ＥＧＲクーラ１６２に供給される。これにより、ＥＧＲガスの冷却がより効率的に行われる。したがって、上述の燃料噴射制御と相まって、ＮＯｘの発生がさらに抑制され得る。
【０１８７】
・本実施形態のＥＧＲ通路開閉制御弁１６３の開度は、シリンダヘッド側冷却水温センサ１８６の出力に応じて、制御部１９０によって制御されている。この制御部１９０によって、ＥＧＲの実施状況が必要に応じて適切に制御されるとともに、上述のパイロット噴射及びメイン噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
【０１８８】
＜変形例の示唆＞
なお、上述の実施形態及び実施例は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた、本発明の代表的な実施形態及び実施例を、単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態等に何ら限定されるものではなく、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態や実施例には種々の変形が施され得ることは当然である。
【０１８９】
以下、先願主義の下で本願の出願の際に追記し得る程度で、変形例について幾つか例示するが、変形例とてこれらに限定されるものではないことはいうまでもない。本願発明を、上述の実施形態・実施例、及び下記変形例の記載に基づき限定解釈することは、先願主義の下で出願を急ぐ出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、発明の保護及び利用を目的とする特許法の目的に反し、許されない。
【０１９０】
また、技術的に矛盾しない範囲において、下記の各変形例のうちの複数のものが適宜組み合わされ得ることは、言うまでもない。
【０１９１】
（ｉ）本発明の構成は、ガソリンエンジン等、ディーゼルエンジン以外のエンジンに対しても適用可能である。また、エンジンの用途も、自動車の他、発電機にも適用され得る。
【０１９２】
（ii）燃焼室インジェクタ１５６は、吸気ポート１１１ｂ内に燃料を噴射するように配置されていてもよい。あるいは、燃焼室内に燃料を噴射する燃焼室インジェクタ１５６の他に、吸気ポート１１１ｂ内に燃料を噴射する別のインジェクタが備えられていてもよい。
【０１９３】
（iii）メイン噴射・パイロット噴射の進角・遅角や、増量・減量のパターンは、上述の実施形態や実施例で挙げられたものの他にも、適宜のパターンが選択され得る。
【０１９４】
例えば、上述の実施例において、メイン噴射・パイロット噴射の進角・遅角と、増量・減量とが、組み合わされて行われていた部分については、その一方のみが行われるようにしてもよいし、さらに細かい条件分けがされていてもよい。
【０１９５】
また、触媒暖機の際の、メイン噴射時期Ｔmainの遅角と対応するように、パイロット噴射時期Ｔpilotが遅角されてもよい。
【０１９６】
また、極低温始動後の暖機運転中等、シリンダヘッド１１０側の冷却水温が極低温である場合に、パイロット噴射時期Ｔpilotが遅角されてもよい。これにより、燃焼室内の温度及び圧力が高くなった後にパイロット噴射が行われることとなるので、当該パイロット噴射によって比較的多量の熱量が発生する。よって、メイン噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止され得る。
【０１９７】
また、上述の実施形態においては、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド１１０が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド１１０側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotを進角させるとともに、パイロット噴射量Ｑpilotの増加分に対応してメイン噴射量Ｑmainを減少させていた。しかしながら、メイン噴射時期Ｔmainを進角させた場合、燃焼効率が向上するので、パイロット噴射量Ｑpilotを増加させずにメイン噴射量Ｑmainのみを減少させてもよい。これにより、燃費がさらに向上する。
【０１９８】
また、上述の実施例のようなメイン噴射・パイロット噴射の制御ルーチン中に、ＥＧＲ制御処理（ＥＧＲ通路開閉制御弁１６３、及びＥＧＲ冷却制御弁１７９ｃの動作制御のための処理）が組み込まれていてもよい。
【０１９９】
さらに、上述の実施例においてはメイン噴射時期Ｔmainとパイロット噴射時期Ｔpilotとを設定する処理が行われていた。もっとも、これに代えて、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotのうちのいずれか一方とインターバルＴintとを設定することで、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotのうちの前記一方とは異なる他方が結果的に設定されるような処理が行われてもよい。すなわち、インターバルＴintを変化させることで、メイン噴射時期Ｔmain及びパイロット噴射時期Ｔpilotのうちの前記他方の進角・遅角が行なわれるようにしてもよい。
【０２００】
（iv）冷却水送出ポンプ１７１が、運転状態に応じて冷却水の送出量を調整し得るように構成されていてもよい。この場合、冷却水送出ポンプ１７１は、電気的に駆動されるポンプや、送出流量が可変な、いわゆる可変式ウォーターポンプから構成され得る。
【０２０１】
かかる構成によれば、例えば、運転状態に応じて送出流量を上げることで、シリンダヘッド１１０やＥＧＲクーラ１６２の冷却性を向上させることが可能になる。また、ＤＰＦ触媒１４３ａの再生処理（ＤＰＦ再生処理）の際に、制御部１９０の制御下で冷却水送出ポンプ１７１を停止させてもよい。これにより、排気ガスの昇温が効果的に行われ、ＤＰＦ再生処理が効率的に行われる。
【０２０２】
（ｖ）第一制御弁１７９ａに代えて、ラジエータ排出管１７６ｂに介装されていてラジエータ１７２と冷却水送出ポンプ１７１との連通状態を制御する弁と、バイパス管１７７に介装されていて当該バイパス管１７７と冷却水送出ポンプ１７１との連通状態を制御する弁と、の２つの弁が用いられていてもよい。
【０２０３】
（vi）第二制御弁１７９ｂは、シリンダブロック排出管１７５ｂに介装されていてもよい。
【０２０４】
（vii）第二制御弁１７９ｂは、前記第１基準温度以上にてシリンダヘッド排出管１７５ａとラジエータ流入管１７６ａとを連通させ、前記第１基準温度よりも低温にてシリンダヘッド排出管１７５ａとラジエータ流入管１７６ａとの連通を遮断するように構成されていてもよい。
【０２０５】
（viii）第一制御弁１７９ａ及び第二制御弁１７９ｂとしては、電磁弁以外に、サーモスタット弁や、いわゆる電子サーモスタット弁が用いられ得る。この電子サーモスタット弁は、上述のサーモスタット弁とヒータとを組み合わせたものである。かかる電子サーモスタット弁は、ヒータに電流を流して当該ヒータを発熱させることで、当該ヒータからの熱によってサーモスタット弁を強制的に開弁させ得るように構成されている。
【０２０６】
（xi）上述の実施形態の冷却水循環系統１７０は、第一制御弁１７９ａ及び第二制御弁１７９ｂを用いて、（ａ）ラジエータ１７２によって冷却されていない冷却水がシリンダブロック１２０に供給されずにシリンダヘッド１１０に集中的に供給される状態と、（ｂ）ラジエータ１７２によって冷却されている冷却水がシリンダブロック１２０に供給されずにシリンダヘッド１１０に集中的に供給される状態と、（ｃ）ラジエータ１７２によって冷却されている冷却水がシリンダブロックにも供給される状態と、の３つの状態に、冷却水の循環状態を制御するように構成されていた。
【０２０７】
もっとも、本発明は、上述のような構成の冷却水循環系統１７０に限定されない。すなわち、本発明は、いわゆる「２系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」と称され得るような構成であれば、上述の実施形態の構成以外の任意の構成の冷却水循環系統が採用され得る。
【０２０８】
例えば、シリンダヘッド１１０の冷却状態とシリンダブロック１２０の冷却状態とが完全に独立して制御され得るような構成が、上述の実施形態の冷却水循環系統１７０に代えて用いられ得る。具体的には、例えば、シリンダヘッド１１０用の冷却水送出ポンプ及びラジエータを備えたシリンダヘッド用冷却系統と、シリンダブロック１２０用の冷却水送出ポンプ及びラジエータを備えたシリンダブロック用冷却系統とが、それぞれ独立に存在し且つ動作するような構成が用いられ得る（かかる意味において、本実施形態の冷却水循環系統１７０は、「擬似２系統冷却構造」ないし「擬似分離冷却構造」とも称され得る）。
【０２０９】
（ｘ）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。例えば、上述の各実施形態の説明において、一体に形成されていた構成要素は、継ぎ目なく一体成形されていてもよいし、複数の別体のパーツを接着・溶着・ネジ止め等により接合することによって形成されていてもよいことは当然である。
【０２１０】
（xi）また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの概略構成図である。
【図２】図１に示されている本実施形態のエンジンにおける冷却水の流動状態を示すための概略図である。
【図３】図１に示されている本実施形態のエンジンにおける冷却水の流動状態を示すための概略図である。
【図４】図１に示されている本実施形態のエンジンにおける冷却水の流動状態を示すための概略図である。
【図５】図１に示されている制御部にて実行される、燃焼室への燃料噴射制御処理の実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２１２】
１００…エンジン、                      １１０…シリンダヘッド、
１１１ａ…シリンダヘッド内ウォータージャケット、  １１１ｂ…吸気ポート、
１１１ｃ…排気ポート、                  １２０…シリンダブロック、
１２１ｂ…シリンダブロック内ウォータージャケット、１２２ａ…キャビティ、
１３１…吸気管、                        １４１…排気管、
１５０…コモンレール式燃料噴射系統、    １５６…燃焼室インジェクタ、
１６１…ＥＧＲ通路、                    １６２…ＥＧＲクーラ、
１６３…ＥＧＲ通路開閉制御弁、          １７０…冷却水循環系統、
１７１…冷却水送出ポンプ、              １７２…ラジエータ、
１７３ａ…ポンプ送出管（シリンダヘッド供給通路）、１７３ｂ…ポンプ吸入管、
１７４…ブロック間連通路、              １７５ａ…シリンダヘッド排出管、
１７５ｂ…シリンダブロック排出管、      １７６ａ…ラジエータ流入管、
１７６ｂ…ラジエータ排出管、            １７７…バイパス管、
１７８ａ…ＥＧＲクーラ供給管、          １７８ｂ…ＥＧＲクーラ排出管、
１７９ａ…第一制御弁、                  １７９ｂ…第二制御弁、
１７９ｃ…ＥＧＲ冷却制御弁、            １８６…シリンダヘッド側冷却水温センサ、
１９０…制御部、                        １９１…ＣＰＵ、
１９２…ＲＯＭ
【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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