(57)【要約】【課題】エンジン１の暖機が完了する前において、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をさらに抑制する。【解決手段】制御手段（エンジン制御器１００）は、エンジン本体１の暖機が完了する前の未暖機状態において、ノック限界と最高トルク発生タイミングとの関係に基づいて、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角させない第１運転状態と、前記点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させる第２運転状態とを切り替えると共に、第１運転状態のときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、第２運転状態のときには、燃料噴射時期を所定時期よりも遅角側に設定する。【選択図】図４
2012012947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、
前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記気筒内の混合気に所定のタイミングで火花点火を行う点火プラグと、
前記燃料噴射弁及び前記点火プラグの制御を通じて、前期エンジン本体の作動を制御する制御手段と、を備え、
前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、
前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、ノック限界と最高トルク発生タイミングとの関係に基づいて、点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させない第１運転状態と、前記点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させる第２運転状態とを切り替え、
前記制御手段はまた、前記第１運転状態のときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記第２運転状態のときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記ノック限界が前記最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるときに前記第２運転状態にすると共に、その点火時期を、前記ノック限界に基づいて設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記ノック限界が前記最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるときに前記第２運転状態にすると共に、その点火時期を、前記最高トルクに対するトルク低下量が所定量以下となるように設定する直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記第２運転状態のときには、前記エンジン本体の温度上昇に従って、前記点火時期を前記最高トルク発生タイミングに向かって遅角させる直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記第２運転状態のときには、前記エンジン本体の温度上昇に従って、前記燃料噴射時期を遅角させる直噴ガソリンエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴ガソリンエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁を通じて、気筒内に直接、ガソリンを含有する燃料を噴射する直噴ガソリンエンジンにおいては、ピストンが上死点付近に位置しているような吸気行程の比較的初期のタイミングで燃料を噴射した場合は、ピストン頂面に付着する燃料が増大して、燃料の燃え残りによるスモークが発生し易くなる一方、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているような吸気行程の中期から後期のタイミングで燃料を噴射した場合は、燃料噴射弁に対向する気筒内壁面に付着する燃料が増大することで、オイルパンに入る燃料量が増えてオイル希釈が生じ易くなる。このように、燃料噴射時期が早いときにはスモークが増大する傾向にあり、燃料噴射時期が遅いときにはオイル希釈が増大する傾向にある。
【０００３】
これに対し例えば特許文献１には、燃料を分割噴射することによってピストン頂面や気筒内壁面に付着する燃料を低減させ、オイル希釈及びスモークの低減を図る構成が記載されている。この文献にはまた、エンジンの冷間時に、分割噴射のタイミングを、温間時における分割噴射タイミングよりも進角させることで、燃費の悪化やスモークの発生を抑制することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２１４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したように、オイル希釈とスモークの発生とは、燃料噴射時期の遅早に対して逆の特性を有しているため、特許文献１に記載されているように、エンジンが暖機するまでの間、燃料噴射時期を早めるだけでは、オイル希釈及びスモーク発生のそれぞれを許容できる範囲に収めているに過ぎない。
【０００６】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの暖機が完了する前において、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をさらに抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジンの完全暖機後は、オイルの温度が比較的高いため、そこに混入している燃料は蒸発し得る。このため、エンジンの完全暖機後は、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。また、エンジンを素早く完全暖機状態に到達させることによって、その完全暖機に至るまでの間にオイルに混入する燃料の量は少なくなると共に、完全暖機後にはオイルに混入した少量の燃料を確実に蒸発させ得る。つまり、エンジンを素早く完全暖機状態に到達させることは、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を実質的に回避し得る。
【０００８】
ここに開示する技術は、エンジンの未暖機状態において、点火時期の制御を通じてエンジンの暖機をできるだけ促進させてエンジンを早期に完全暖機に至るようにする一方で、前述のようにエンジンが素早く完全暖機状態に到達することでオイル希釈に起因する問題を実質的に回避し得ることから、燃料噴射時期については、オイル希釈よりもスモークの抑制を優先した制御を行うものである。このことによって、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制することにした。
【０００９】
具体的に、ここに開示する直噴ガソリンエンジンの制御装置は、ガソリンを含有する燃料が供給されるエンジン本体と、前記エンジン本体においてピストンが嵌挿された気筒内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に所定のタイミングで火花点火を行う点火プラグと、前記燃料噴射弁及び前記点火プラグの制御を通じて、前期エンジン本体の作動を制御する制御手段と、を備える。
【００１０】
そして、前記燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向するように設定され、前記制御手段は、前記エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態において、ノック限界と最高トルク発生タイミングとの関係に基づいて、点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させない第１運転状態と、前記点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させる第２運転状態とを切り替える。そうして前記制御手段は、前記第１運転状態のときには、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する一方、前記第２運転状態のときには、吸気行程時における前記燃料噴射時期を前記所定時期よりも遅角側に設定する。
【００１１】
ここで、「燃料噴射弁は、前記気筒内での燃料噴射方向が、前記気筒内壁面乃至上死点付近での前記ピストンの頂面に指向する」ことは、より具体的には、吸気行程における相対的に早い時期であって、ピストンが上死点付近に位置しているときに、燃料噴射弁から燃料が噴射されたときには、そのピストンの頂面に燃料が付着し易くなる一方、吸気行程における相対的に遅い時期であって、ピストンがストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料が噴射されたときには、気筒内壁面に燃料が付着し易くなることを意味する。これは、燃料噴射弁が、例えばシリンダヘッドの一側でかつ、吸気ポートの下側に配置されるような場合を含み得る。
【００１２】
また、「エンジン本体の暖機が完了する前の未暖機状態」とは、エンジンの温度、つまり、エンジン水温又はオイル温度が、予め設定された完全暖機温度に到達する前の状態と定義することが可能である。
【００１３】
前記の構成によると、エンジン本体の未暖機状態においては、ノック限界と最高トルク発生タイミングとの関係に基づいて、第１運転状態と第２運転状態とを切り替える。つまり、第１運転状態は、点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させない運転状態であって、点火時期を最高トルク発生タイミングか、又はそれよりも遅角側に設定する。この第１運転状態は、いわばノック限界によって、点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させることができないような、相対的にエンジン負荷の高い運転状態ということができる。
【００１４】
一方、第２運転状態は、点火時期を前記最高トルク発生タイミングよりも進角させる運転状態であり、この第２運転状態は、ノック限界が最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるような、相対的にエンジン負荷の低い運転状態ということができる。第２運転状態において、点火時期を進角させることは、気筒内の混合気に対し早期に着火をして火炎の広がりを早くするため、筒内温度の上昇により気筒内壁面の温度上昇を促進する。このことは、エンジン本体の温度上昇を、前記第１運転状態よりも促進することになり、エンジン本体を完全暖機まで素早く到達させることを可能にする。
【００１５】
そこで、第１運転状態では、エンジン本体の暖機が促進されていないため、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定する。この「進角側の所定時期」は、第１運転状態では完全暖機に至るまでに時間を要して、その間に多量の燃料がオイルに混入する虞があることから、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークも抑制し得るような燃料噴射時期である。これによって、第１運転状態では、オイル希釈とスモークの発生との双方を、可及的に低減する。
【００１６】
一方、第２運転状態では、前述の通り点火時期の制御によってエンジン本体の暖機が促進されており、オイル希釈については有利な状態であるため、燃料噴射時期については、前述した所定時期での噴射時期よりも遅角させる。これによって、オイル希釈については不利になる一方、スモークの発生は、より一層低減し得る。従って、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【００１７】
前記制御手段は、前記ノック限界が前記最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるときに前記第２運転状態にすると共に、その点火時期を、前記ノック限界に基づいて設定する、としてもよい。すなわち、点火時期の進角量は、ノック限界に基づき、ノッキングを回避し得る範囲で設定することが望ましい。
【００１８】
前記制御手段は、前記ノック限界が前記最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるときに前記第２運転状態にすると共に、その点火時期を、前記最高トルクに対するトルク低下量が所定量以下となるように設定する、としてもよい。
【００１９】
点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定することは、発生するトルクの低下を招く。そこで、仮に最高トルク発生タイミングに対して、ノック限界が大幅に進角側にあり（言い換えると、ノック余裕度が大きく）、点火時期を大幅に進角させ得るような場合であっても、トルク低下を抑制する観点から、点火時期を、最高トルクに対するトルク低下量が所定量以下となるように設定することが望ましい。ここで、トルク低下量は、最高トルクに対し例えば１０％以下に収めることが好ましく、より好ましくは１％以下である。
【００２０】
前記制御手段は、前記第２運転状態のときには、前記エンジン本体の温度上昇に従って、前記点火時期を前記最高トルク発生タイミングに向かって遅角させる、としてもよい。
【００２１】
つまり、未暖機状態のエンジン本体の温度が上昇して完全暖機に近づくに従って、点火時期を遅角側に設定することにより、トルクの低下量を小さくすることが望ましい。
【００２２】
前記制御手段は、前記第２運転状態のときには、前記エンジン本体の温度上昇に従って、前記燃料噴射時期を遅角させる、としてもよい。
【００２３】
前述したように、エンジン本体の温度が完全暖機に近づくに従ってオイル希釈については有利な状態になるため、燃料噴射時期をさらに遅角させる（つまり、遅角量を大きくする）ことで、スモークの発生をより低減させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、前記直噴ガソリンエンジンの制御装置は、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定しない第１運転状態では、エンジン本体の暖機が促進されないため、吸気行程時における燃料噴射時期を進角側の所定時期に設定することで、オイル希釈とスモークの発生との双方を可及的に低減する一方、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定する第２運転状態では、エンジン本体の暖機が促進されるため、燃料噴射時期を所定時期よりも遅角させることで、スモークの発生をより一層低減し得る結果、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響を回避しつつ、スモークの発生をより一層低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】直噴ガソリンエンジン及びその制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】燃料噴射時期に対する、スモーク発生及びオイル希釈の関係を示す図である。
【図３】噴射時期に対する気筒内壁面及びピストン頂面への燃料の付着状況の違いを説明する図であり、（ａ）噴射時期が相対的に遅い場合、（ｂ）噴射時期が相対的に早い場合である。
【図４】エンジン制御器が実行する点火時期及び燃料噴射時期の制御に係るフローチャートである。
【図５】点火時期の制御に係る各パターンの例示である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、直噴ガソリンエンジンの制御装置を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１に示されるように、エンジン・システムは、エンジン（エンジン本体）１、エンジン１に付随する様々なアクチュエーター、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエーターを制御するエンジン制御器１００を有する。
【００２７】
エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、図示は省略するが、第１〜第４の４つの気筒１１，１１，…を有する。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン１の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部に気筒１１，１１，…が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナル、ベアリングなどによりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。
【００２８】
前記ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されており、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。図１には１つのみ示すが、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。同様に、気筒１１毎に２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。図に示すように、吸気弁２１及び排気弁２２はそれぞれ、吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。
【００２９】
吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結される。動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１，４１を一回転させる。
【００３０】
吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）３２を含んで構成されている。ＶＶＴ３２は、図示は省略するが、吸気カムシャフト３１における、エンジン１の前端部に取り付けられる。吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ３５により検出され、その出力信号がエンジン制御器１００に入力される。
【００３１】
点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ５１の電極は燃焼室１７の天井部に臨んでいる。点火システム５２は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。
【００３２】
燃料噴射弁５３は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で、この実施形態ではシリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。燃料噴射弁５３の配置はこれに限定されるものではない。燃料噴射弁５３は、例えば多噴口型の燃料噴射弁であるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
燃料供給システム５４は、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ（燃料噴射ポンプ）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。前述したように、前記燃料噴射弁５３が多噴口型である場合は、微小な噴口から燃料を噴射するために、燃料噴射圧力は比較的高く設定される。電気回路は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて燃料噴射弁５３を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室１７内に噴射させる。このエンジン１は、いわゆる直噴エンジンである。
【００３４】
吸気ポート１８は、吸気マニホルド５５内の吸気経路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエーター５８が、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。
【００３５】
排気ポート１９は、排気マニホルド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホルド６０よりも下流の排気通路には、１つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００３６】
また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホルド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホルド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド５５に流れ込むようになり（ＥＧＲガスと呼ぶ）、この吸気マニホルド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲバルブ６３が配設され、このバルブ６３によってＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整する。
【００３７】
エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００３８】
エンジン制御器１００は、エアフローセンサ７１からの吸気流量、吸気圧センサ７２からの吸気マニホルド圧、クランク角センサ７３からのクランク角パルス信号、水温センサ７８からのエンジン水温、というように、種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、例えばクランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転数を計算する。また、エンジン制御器１００は、酸素濃度センサ７４からの排気ガスの酸素濃度の入力も受ける。さらに、エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号を受ける。またエンジン制御器１００には、変速機の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号が入力される。さらに、シリンダブロック１２には、当該シリンダブロック１２の振動を電圧信号に変換して出力する加速度センサからなるノックセンサ７７が取り付けられており、その出力信号もエンジン制御器１００に入力される。
【００３９】
エンジン制御器１００は前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメーターを計算する。例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号、ＥＧＲ開度信号等である。そしてエンジン制御器１００は、それらの信号を、スロットル・アクチュエーター５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、ＶＶＴ３２及びＥＧＲバルブ・アクチュエーター６４等に出力する。
【００４０】
エンジン制御器１００が実行するエンジン１の制御について最も特徴的な点は、エンジン１の始動時、より具体的には、エンジン１の未暖機状態での点火時期及び燃料噴射時期に関する制御であり、この制御を実行することにより、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響を回避しつつも、エンジン１の未暖機状態におけるスモークの発生を可及的に低減する。以下、図を参照しながらこの制御について説明する。
【００４１】
図２は、回転数１５００ｒｐｍ、水温５０度（つまり、未暖機状態）でエンジン１を運転させる条件で、吸気行程中における燃料噴射時期、より正確には燃料噴射終了時期を変更した場合の、オイル希釈率及びスモークの発生量の関係を示している。同図において明らかなように、燃料噴射終了時期を遅角側（図２における左側）に設定することによってスモークは少なくなり、スモークの発生については有利になる一方で、オイル希釈率は高くなって、オイル希釈については不利になる。これは図３（ａ）に模式的に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における中期乃至後期に設定されることにより、ピストン１５が、そのピストンストロークの中間乃至それ以降に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料は、燃料噴射弁５３に対向する気筒１１の内壁面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、ピストン１５の頂面に付着する燃料量は少なくなるためである。逆に、燃料噴射時期を進角側（図２における右側）に設定することによって、オイル希釈については有利になる一方で、スモークの発生については不利になる。これは図３（ｂ）に示すように、燃料噴射時期が吸気行程における前期に設定されることにより、ピストン１５が吸気上死点付近に位置しているときに燃料噴射弁５３を通じて燃料が噴射されるため、噴射された燃料はピストン１５の頂面に多く付着する一方（同図におけるハッチングを参照）、気筒１１の内壁面に付着する燃料量は少なくなるためである。このように、燃料噴射時期の遅早に対するオイル希釈の特性とスモークの特性とは逆であるため、オイル希釈とスモークの発生との双方を最低限に抑制するような燃料噴射時期は存在しない。そこで、オイル希釈とスモークの発生とを共に抑制しようとすれば、オイル希釈を許容範囲内に収めつつ、スモークの発生も許容範囲に収めるような燃料噴射時期に設定することになる。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の未暖機状態において（エンジン冷間時に）オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めるべく、燃料噴射の終了時期（以下、この燃料噴射の終了時期を単に燃料噴射時期と呼ぶ場合がある）を、比較的進角側の噴射時期（例えばＢＴＤＣ２８５°ＣＡ）に設定する。この燃料噴射時期を、以下においては冷間用噴射時期と呼ぶ場合がある。
【００４２】
これに対し、エンジン１の完全暖機後は、気筒１１の内壁面に多少の燃料が付着しても気化し易いため、オイルに混入する燃料の量は減少すると共に、仮にオイルに燃料が混入してもオイルの温度が高いことで燃料が蒸発し易く、オイル内に燃料が蓄積することは抑制される。このことから、エンジン１の完全暖機後は、スモークの発生が最も抑制されるように、燃料噴射時期を、前記の冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。具体的に前記のエンジン制御器１００は、エンジン１の完全暖機後（より詳細には、後述するように、エンジン水温が完全暖機温度よりも低い所定温度以上の温間時）は、燃料噴射時期を比較的遅角側の噴射時期（例えばＢＴＤＣ２６０°ＣＡ）に設定する。この噴射時期は、スモークを重視した温間用噴射時期と言うこともできる。
【００４３】
ところが、前述したように燃料噴射時期を冷間用噴射時期に設定することは、オイル希釈及びスモークの発生を共に許容範囲内に収めることしかできない一方で、オイル希釈に関しては、エンジン１が完全暖機に至ればオイル内にはオイルがほとんど残らなくなることから、オイル希釈に起因するエンジンへの悪影響は解消し得る。また、エンジン１の始動時に完全暖機まで早期に至ることができるのであれば、その間にオイルに混入する燃料の量は少なくかつ、仮にオイルに燃料が混入したとしても、少量の燃料は完全暖機後にはほぼ確実に蒸発し得る。
このことから、エンジン制御器１００は、エンジンの未暖機状態においては、点火時期の制御を通じてエンジン１の温度上昇を促進し、できるだけ早期にエンジン１を完全暖機に到達させるようにする。つまり、点火時期を可及的に進角側に設定する。
【００４４】
そしてそのようにエンジン１が完全暖機に至るまでの時間を短くすることによって、オイル希釈については有利になることから、エンジン制御器１００は、燃料噴射時期については、オイル希釈よりもスモークの抑制を重視すべく、前記の冷間用噴射時期よりも遅角側に設定する。
【００４５】
次に図４に示すフローチャートを参照しながら、前記エンジン制御器１００が実行する、前述した点火時期及び燃料噴射時期の制御について説明する。このフローは、エンジン１の始動によってスタートし、先ずステップＳ４１では、水温センサ７８からの信号に基づき、始動時におけるエンジン水温を読み込む。そうして、ステップＳ４２においては、エンジン１の運転状態が、ＡＷＳモードであるか、又は、アイドル状態であるかを判定する。ＡＷＳ（Accelerated Warm-up System） は、エンジン１の始動時に吸入空気量を増量するためのシステムであって、冷間始動時に吸入空気量の増量と共に、点火プラグ５１の点火時期を大幅に遅角させることにより、排気ガスの温度を高めて触媒コンバータ６１の活性化を早めるためのシステムである。ＡＷＳモードであるときには、触媒活性を優先させるため、後述する点火時期を進角させてエンジン１の暖機を促進する制御は実行しない。また、エンジン１がアイドル状態にあるときも、負荷変動に対する追従性を確保するために点火時期を遅角させる必要があるため、エンジン１の暖機を促進する制御は実行しない。従って、ステップＳ４２において、エンジン１の運転状態がＡＷＳモードであるか、又は、アイドル状態であるとき（ＹＥＳのとき）には、フローはそのままリターンする。一方、ステップＳ４２において、エンジン１の運転状態がＡＷＳモードでなくかつ、アイドル状態でもないとき（ＮＯのとき）には、ステップＳ４３に移行する。
【００４６】
ステップＳ４３では、エンジン始動時のエンジン水温が予め設定した所定温度未満であるか否かを判定する。この所定温度は、例えばエンジン１の完全暖機温度よりも低いものの、エンジン水温がこの所定温度よりも高いときには、気筒１１の内壁面に付着した燃料が気化し易くかつ、エンジン１の完全暖機までにほとんど時間を要しないため、後述するようにエンジン１の暖機を促進させる制御が不要となる温度として適宜設定される温度であり、例えば６０度程度に設定される。尚、完全暖機温度は、例えば８０度としてもよい。ステップＳ４３において、エンジン始動時のエンジン水温が所定温度以上であるとき（ＮＯのとき）には、エンジン１が温間であるとしてステップＳ４４に移行する一方、エンジン水温が所定温度未満であるとき（ＹＥＳのとき）には、エンジン１が未暖機であるとしてステップＳ４６に移行する。
【００４７】
ステップＳ４４では、エンジン負荷に応じて、点火時期を、図５に示すパターンＡ（図５（ａ））及びパターンＤ（図５（ｄ））から選択する。ここで、図５は、点火時期に対するトルク変化の図であり、そこに示すトルクカーブの形は一例である。図５（ａ）は、最高トルク発生タイミングよりも遅角側にノック限界がある状態、換言すればエンジン負荷が比較的高い状態を示し、図５（ｄ）は、最高トルク発生タイミングよりも進角側にノック限界が存在している状態、換言すればエンジン負荷が相対的に低い状態を示している。エンジン負荷に応じてパターンＤが選択されるときには、エンジン制御器１００は、点火時期を最高トルク発生タイミングに設定する。一方、エンジン負荷に応じてパターンＡが選択されるときには、エンジン制御器１００は、点火時期を最高トルク発生タイミングに設定することができないため、ノック限界に基づいて設定する。これによりノッキングの発生を未然に回避する。
【００４８】
そうして続くステップＳ４５では、燃料噴射時期を、温間用噴射時期（ＢＴＤＣ２６０°ＣＡ）に設定する。これにより、エンジン１の温間時には、スモークの発生を十分に抑制する。
【００４９】
ステップＳ４４及びＳ４５は、前述したように、エンジン１の温間時の制御であり、この場合は、オイル希釈に起因する問題が実質的に生じないことから、点火時期を、ノック限界を考慮しつつ、基本的には最高トルク発生タイミングに設定すると共に、燃料噴射時期を温間用噴射時期に設定して、スモークの発生を抑制する。
【００５０】
これに対し、ステップＳ４６では、エンジン１が未暖機状態であるため、前述したように点火時期を可及的に進角させることで、エンジン１の暖機を促進させる。具体的にステップＳ４６では、エンジン負荷に応じて、点火時期を、図５に示すパターンＡ（図５（ａ））、パターンＢ（図５（ｂ））及びパターンＣ（図５（ｃ））から選択する。図５（ａ）は、最高トルク発生タイミングよりも遅角側にノック限界が存在している状態、換言すればエンジン負荷が比較的高い状態を示し、図５（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、最高トルク発生タイミングよりも進角側にノック限界が存在している状態、換言すればエンジン負荷が相対的に低い状態を示している。
【００５１】
この内、エンジン負荷に応じてパターンＡが選択されるときには、エンジン制御器１００は、前記と同様に、ノック限界に基づいて点火時期を設定する。従ってこの場合は、点火時期を、最高トルク発生タイミングよりも進角させることはできない。
【００５２】
これに対し、エンジン負荷に応じてパターンＢ又はＣが選択されるときは、ノック限界が最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるため、点火時期を最高トルク発生タイミングに設定することは可能であるが、ここではエンジン１の暖機を優先するため、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定する。ここで、パターンＢは、最高トルク発生タイミングよりも進角側のノック限界に基づいて点火時期が設定されるパターンであるのに対し、パターンＣは、発生トルクの低下量に基づいて点火時期を設定するパターンである。つまり、パターンＣでは、ノック限界が最高トルク発生タイミングに対し大きく進角側にあるため、点火時期を大幅に進角側に設定することが可能であるものの、点火時期を大幅に進角側に設定することで発生トルクが最高トルクに対して大幅に低下してしまう。このため、パターンＣでは、トルクの大幅な低下を回避するために、発生トルクの、最高トルクに対する低下量が所定量以下となるように点火時期を設定する。このように、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定するときには、ノック限界に基づいて点火時期が設定される場合と、発生トルクの、最高トルクに対する低下量に基づいて点火時期が設定される場合と、が存在している。これによって、ノッキングを未然に回避することと、トルクが大幅に低下することを回避することとが可能になる。尚、パターンＢ又はＣを選択した場合でも、最高トルク発生タイミングとノック限界との関係から結果的に、点火時期が最高トルク発生タイミングに設定される場合もある。また、例えばエンジン１の始動後に、ＡＷＳモードとなった後にパターンＢ又はＣが選択されたときには、点火時期は、最高トルク発生タイミングよりも遅角側に設定された状態（ＡＷＳモード）から、その最高トルク発生タイミングを通過して、最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定された状態（パターンＢ、Ｃ）へと移行することになる。
【００５３】
ステップＳ４６においてパターンＡが選択されるとき（第１運転状態）には、ステップＳ４７に移行をし、ここでは、燃料噴射時期を、冷間用噴射時期（ＢＴＤＣ２８５°ＣＡ）に設定する。また、その後はエンジン水温の上昇に応じて、燃料噴射時期を遅角させていく。こうして、ステップＳ４７では、オイル希釈を十分に抑制しつつ、スモークの発生も許容範囲内に収めることが可能になる。尚、パターンＡにおいては、エンジン負荷が高いことで、エンジン１の温度上昇は比較的早くなるため、暖機促進のために点火時期を進角させなくても、エンジン１は比較的早期に完全暖機に至るようになる。つまりこの場合も、オイル希釈に起因するエンジンへ悪影響は回避され得る。
【００５４】
一方、ステップＳ４６において、パターンＢ又はＣが選択されるとき（第２運転状態）には、ステップＳ４８に移行をする。前述したように、パターンＢ又はＣを選択することによって点火時期が最高トルク発生タイミングよりも進角する。このことは、気筒１１内の混合気に対し早期に着火をして火炎の広がりを早くし、筒内温度が上昇することによって気筒１１の内壁面の温度上昇を促進させる。その結果、エンジン全体の温度上昇を促進して、エンジン１を完全暖機に素早く到達させることが可能になる。前述したように、エンジン１が完全暖機に至るまでの時間を短縮することは、オイル内に燃料が蓄積することを回避してオイル希釈に有利になり得る。また、筒内温度を高めることは、気筒１１の内周面に付着した燃料等の気化を促進し得ることからも、オイル希釈に有利になり得る。そこで、ステップＳ４８では、オイル希釈については冷間時噴射時期よりも不利になる一方で、スモークの発生については冷間時噴射時期よりも有利になるように、燃料噴射時期を冷間時噴射時期よりも遅角側に設定する。ここでの遅角量は、冷間時噴射時期（ＢＴＤＣ２８５°ＣＡ）と温間時噴射時期（ＢＴＤＣ２６０°ＣＡ）との間で適宜設定すればよく、例えば点火時期の進角量が大きくなるに従って、燃料噴射時期の遅角量が大きくなるように設定してもよい。こうして、ステップＳ４８では、スモークの発生を低減し得る。また、ステップＳ４８では、エンジン水温の上昇に応じて燃料噴射時期を遅角させていく。このことにより、スモークの発生をより一層低減し得るようになる。さらに、エンジン水温の上昇に応じて燃料噴射時期を遅角させていくことと同様に、点火時期も、エンジン水温の上昇に応じて最高トルク発生タイミングに向かって遅角させていく。このことにより、トルク低下が抑制されることになる。
【００５５】
このように、前述したエンジン１の燃料噴射制御によると、エンジン１の未暖機時においては、ノック限界が最高トルク発生タイミングよりも進角側にあるときには、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角側に設定する（図５（ｂ）（ｃ））。このことは、気筒１１の内壁面の温度を効率的に上昇させて、エンジン１の暖機を促進する上で有利になる。その結果、エンジン１を早期に完全暖機に到達させることが可能になる。こうして、エンジン１の暖機を促進することは、エンジン１が未暖機状態にある時間を短縮して、その間にオイルに混入する燃料量を少なくすることになるから、オイル希釈については有利になる。
【００５６】
またそうして、点火時期の制御を通じてオイル希釈について有利な状態にすることで、燃料噴射時期の制御としては、オイル希釈については若干不利になるものの、スモークの抑制にはより有利になるように、燃料噴射時期を遅角側に設定することを可能にする。その結果、オイル希釈に起因するエンジン１への悪影響は回避しつつ、スモークの発生を可及的に抑制し得るようになる。
【００５７】
また前述したように、パターンＡは、点火時期を進角側に設定しないものの、エンジン負荷が高いことに起因して、エンジン１は暖機し易い一方で、パターンＢ又はＣは、前記のパターンＡと比較して、エンジン負荷が低くエンジン１の暖機に関しては不利な状態である。この場合に、点火時期を進角させてエンジン１の暖機を促進することは、エンジン１を暖機に促進させる効果が高くなり、特に有効である。
【００５８】
また、エンジン１の温度が低いほど、ノック限界は最高トルク発生タイミングよりも比較的大きく進角側にあるため（言い換えると、ノック余裕度が大きくなるため）、点火時期の進角量を大きくし易い。このことは、点火時期をできるだけ進角させて、エンジン１の暖機を促進する上では有利になる。一方、エンジン１の暖機が進むに従って、ノック余裕度は小さくなるものの、この場合は、エンジン１の温度が高くなっており、暖機促進のために点火時期を大幅に進角させることは不要である。
【００５９】
さらに、点火時期を最高トルク発生タイミングよりも進角させるときには、ノック限界に基づいて進角量を設定するか、又は、最高トルクに対するトルクの低下量に基づいて進角量を設定することで、ノッキングの発生やトルク低下を共に回避しながら、エンジン１の暖機を促進し得る。
【００６０】
尚、図４に示すフローチャートでは、エンジン水温に基づいて、点火時期及び燃料噴射時期に係る制御を行うようにしているが、これに代えてエンジンオイルの温度に基づいて点火時期及び燃料噴射時期に係る制御を行うようにしてもよい。
【００６１】
また、前記で説明した燃料噴射は、必要量の燃料を１回で噴射する場合、及び、複数回に分割して噴射する場合の双方を含み得る。例えば分割噴射の場合、その時期を変更することは、複数回の燃料噴射の全体を遅角側及び進角側に変更すればよい。
【符号の説明】
【００６２】
１    直噴ガソリンエンジン（エンジン本体）
１００  エンジン制御器（制御手段）
１１  気筒
１５  ピストン
５１  点火プラグ
５３  燃料噴射弁
【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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