(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射時期を適切に変化させ、粒子状物質の発生を抑制することができる制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ６０は、加速判定部６２によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定部６１によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正部６３を備える。噴射時期補正部６３は、気筒１２内の温度が低い場合は、気筒１２内の温度が高い場合に比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内の温度が低い場合は、前記気筒内の温度が高い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記噴射時期補正手段は、前記気筒を冷却する冷却水の温度が低い場合は、前記冷却水の温度が高い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内に噴射される燃料の温度が低い場合は、前記燃料の温度が高い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記噴射時期補正手段は、排気行程において前記気筒内から排出された後に吸気行程で前記気筒内に吸引される排出ガスの量が少ない場合は、前記排出ガスの量が多い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記内燃機関の回転数が大きい場合は、前記内燃機関の回転数が小さい場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の開始時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
車両の走行に用いられ燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の制御装置であって、
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内の圧力が高い場合は、前記気筒内の圧力が低い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、タンブル流が多い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行に用いられ燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃費向上や、排出ガス中の有害物質の低減等を目的として、気筒内における燃料の燃焼を最適なものに制御しようとする検討が進められている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、インジェクタによる燃料の噴射時期を一時的に変化させる内燃機関の制御装置が記載されている。詳細には、下記特許文献１の制御装置は、燃料噴射量を増加又は減少させる過渡運転時に、燃料噴射時期を一時的に変化させ、噴射した燃料が液状のままシリンダやピストンに付着することを抑制するものである。
【０００４】
気筒内に液状で付着する燃料は、内燃機関の燃焼行程でＰＭ(粒子状物質：Particuculate Matter)を発生させる要因となることが知られている。この他、ＰＭ発生の要因としては、気筒内における燃料と空気との混合が不十分となり、この燃料が不完全燃焼すること等が挙げられる。下記特許文献１の制御装置は、燃料が液状のまま気筒内に付着することを抑制し、ＰＭ発生の低減を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の内燃機関では、燃焼制御の高度化、複雑化が進んでいる。例えば、気筒内において、燃料をリーンな状態で燃焼させる内燃機関が広く普及しており、燃費向上に寄与している。
【０００７】
また、ＥＧＲ（排気還流：Exhaust Gas Recirculation）技術が採用された内燃機関の普及も進んでいる。ＥＧＲ技術では、気筒内における燃料の燃焼によって発生した排出ガスの一部を、内燃機関の吸気側に取り込む。これにより、燃費を向上させるとともに、有害な窒素酸化物の発生を抑制することが可能となる。
【０００８】
このように高度化、複雑化した近年の内燃機関では、単に燃料噴射時期を一時的に変化させる手法のみでは、気筒内における燃料の燃焼を最適なものとすることができず、ＰＭ発生対策としては不十分であった。燃料噴射時期を過度に遅らせる（燃料噴射時期を吸気行程の終了時寄りに過度に変化させる）と、噴射終了から点火までの時間が短くなるため、燃料と空気とが十分に混合された混合気を得ることが困難となり、却ってＰＭが多量に発生するおそれがある。一方、燃料噴射時期を過度に早める（燃料噴射時期を吸気行程の開始時寄りに過度に変化させる）と、インジェクタとピストンとが近接した状態で燃料が噴射されるため、燃料が液状のままピストンに付着し、やはりＰＭが多量に発生するおそれがある。すなわち、運転状態が複雑に変化する近年の内燃機関では、その運転状態において燃料噴射時期が遅すぎる又は早すぎるものとなってしまい、ＰＭ発生を十分に抑制できないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射時期を適切に変化させ、粒子状物質の発生を抑制することができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備える。噴射時期補正手段は、気筒内の温度が低い場合は、気筒内の温度が高い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。
【００１１】
本発明では、気筒内の温度が低い場合は、気筒内の温度が高い場合と比べて吸気行程の終了時寄りの時期に燃料が噴射される。つまり、気筒内の温度が低く、燃料が液状のままとなり易い場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、気筒内でインジェクタとピストンとが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストンに付着することを抑制し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備える。噴射時期補正手段は、内燃機関の回転数が大きい場合は、内燃機関の回転数が小さい場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の開始時寄りとなるように補正を行う。
【００１３】
本発明では、内燃機関の回転数が大きい場合は、内燃機関の回転数が小さい場合と比べて吸気行程の開始時寄りの時期に燃料が噴射される。つまり、内燃機関の回転数が大きく、気筒内において燃料と空気とを十分混合させる時間を確保し難い場合は、吸気行程の開始時寄りの時期に燃料を噴射させることで、当該時間を確保することができる。これにより、気筒内で燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の制御装置であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備える。噴射時期補正手段は、気筒内の圧力が高い場合は、気筒内の圧力が低い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。
【００１５】
気筒内の圧力が高まると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。本発明では、気筒内の圧力が高い場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストンに付着することを抑制することができる。これにより、気筒内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒（１２）内に直接噴射する内燃機関（１０）の制御装置（６０）であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段（６１）と、前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段（６２）と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段（６３）と、を備え、噴射時期補正手段は、気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、タンブル流が多い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。
【００１７】
気筒内では、混合気の縦の渦流であるタンブル流が発生する。このタンブル流が少なくなると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。本発明では、気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストンに付着することを抑制することができる。これにより、気筒内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射時期を適切に変化させ、粒子状物質の発生を抑制することができる制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るＥＣＵを適用した駆動システムの概略構成図である。
【図２】図１に示すＥＣＵの機能的なブロックを説明するための制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＥＣＵによる制御を示すフローチャートである。
【図４】冷却水温度又は燃料温度に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【図５】冷却水温度又は燃料温度に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【図６】エンジン回転数に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【図７】ＥＧＲ率に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【図８】タンブル流の量に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【図９】ＶＶＴ制御量に基づいて補正量を決定する際に用いられるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２１】
本実施形態に係るＥＣＵ６０は、図示しない車両に搭載される筒内噴射式のエンジン（内燃機関）１０を制御する。はじめに、図１を参照しながら、このエンジン１０の駆動システムの概略構成について詳述する。本実施形態のエンジン１０としては、多気筒の火花点火式レシプロエンジンを想定しているが、この図１においては、説明の便宜上１つの気筒１２のみを図示している。
【００２２】
図１に示されるように、この駆動システムは、ガソリンを燃料とする筒内噴射式のエンジン１０や、該エンジン１０を制御に用いる各種センサ、各種アクチュエータ、及びＥＣＵ（制御装置）６０等によって構成されている。
【００２３】
エンジン１０は、シリンダブロック１１により気筒１２が形成されて構成されている。シリンダブロック１１には、冷却水路１１ａが設けられている。エンジン１０は、その冷却水路１１ａを流れる冷却水によって冷却される。また、冷却水路１１ａには冷却水温センサ１１ｂが設けられている。冷却水温センサ１１ｂは、冷却水路１１ａを流れる冷却水の温度を検出する。
【００２４】
気筒１２内には、ピストン１３が収容されている。ピストン１３は、その頂面に、螺旋状の渦流であるスワール流や、縦の渦流であるタンブル流Ｔを発生させるためのキャビティ（窪み）１３ａを有している。
【００２５】
気筒１２内でのピストン１３の往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するように構成されている。クランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ１２ａが配設され、そのクランク軸の回転角度が検出可能とされている。
【００２６】
また、シリンダブロック１１の上端面にはシリンダヘッド１５が固定されている。そのシリンダヘッド１５とピストン１３上面との間には、燃焼室１６が形成されている。
【００２７】
シリンダヘッド１５には、燃焼室１６に開口する吸気ポート１７及び排気ポート１８が形成されている。吸気ポート１７及び排気ポート１８は、それぞれカム２１ａ，２２ａによって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とによって開閉されるように構成されている。
【００２８】
吸気弁２１は、可変バルブタイミング機構２１ｂが取り付けられている。可変バルブタイミング機構２１ｂは、吸気弁２１が開閉するタイミングであるバルブタイミングの調整を行う。また、排気弁２２は、可変バルブタイミング機構２２ｂが取り付けられている。可変バルブタイミング機構２１ｂは、排気弁２２が開閉するタイミングであるバルブタイミングの調整を行う。
【００２９】
吸気ポート１７には、吸気管２３が接続されている。吸気ポート１７は、車両の外部から取り入れた空気をエンジン１０の各気筒１２に導く。また、排気ポート１８には、排気管２４が接続されている。排気管２４は、エンジン１０の各気筒１２から排出された排出ガスを車両の外部に導く。
【００３０】
吸気管２３には、通路面積の拡大（拡径）されたサージタンク２３ａが設けられている。サージタンク２３ａは、吸気脈動や吸気干渉を防止する。また、吸気管２３には、エアフロメータ３１が設けられている。エアフロメータ３１は、吸気管２３最上流部のエアクリーナ（図示略）を通じて吸入される空気量を検出する。
【００３１】
エアフロメータ３１の下流側には、スロットルバルブ３２及びスロットル開度センサ３２ａが設けられている。スロットルバルブ３２は、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式の開閉弁である。スロットル開度センサ３２ａは、このスロットルバルブ３２の開度や動き（開度変動）を検出する。スロットルバルブ３２の開度の開度を変更することによって、その下流側に設けられた上記サージタンク２３ａへ送る空気量を調節することができるように構成されている。
【００３２】
サージタンク２３ａには吸気管圧力センサ２３ｂが設けられている。吸気管圧力センサ２３ｂは、吸気管圧力（吸気管負圧等）を検出する。また吸気ポート１７近傍には、気流制御弁１７ａが設けられている。気流制御弁１７ａは、火炎伝播速度等に影響する気筒１２内のスワール流強度やタンブル流強度等の気流強度を制御する。
【００３３】
排気管２４には、触媒３５が設けられている。触媒３５は三元触媒等からなり、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等の浄化を行う。この触媒３５の上流側には、酸素濃度センサ３５ａが設けられている。酸素濃度センサ３５ａは、例えばリニア検出式のＡ／Ｆセンサや２値検出式のＯ２センサ等であり、気筒１２から排出された排出ガスを検出対象として混合気の空燃比又はリッチ／リーンを検出する。
【００３４】
気筒１２内の燃焼室１６には、インジェクタ２７が取り付けられている。インジェクタ２７は、燃焼室１６内での燃焼に供される燃料を気筒１２内に直接噴射して供給する電磁駆動式のアクチュエータである。尚、ここでは便宜上１つの気筒１２に設けられたインジェクタ２７のみを図示しているが、このようなインジェクタ２７は、エンジン１０の各気筒１２に対して設けられている。そして、エンジン１０の各インジェクタ２７は、燃料タンク４１に接続されており、燃料ポンプ４２によりくみ上げられた燃料タンク４１内の燃料が、燃料配管４３を通じて各インジェクタ２７へ供給されるように構成されている。
【００３５】
さらに、燃焼室１６には、筒内圧センサ１９及び点火プラグ２８が取り付けられている。筒内圧センサ１９は、気筒１２内の圧力の検出を行う。点火プラグ２８は、ＥＣＵ６０からの指示に基づき、所定の点火時期に高電圧が印加されることにより混合気中の燃料に対して着火（火花点火）を行う。
【００３６】
燃料配管４３の中途には、燃圧センサ４４及び燃温センサ４５が設けられている。燃圧センサ４４は、燃料配管４３によって供給される燃料の圧力を検出する。燃温センサ４５は、燃料配管４３によって供給される燃料の温度を検出する。この燃圧センサ４４及び燃温センサ４５により、エンジン１０の各インジェクタ２７の燃料の圧力及び温度の管理が可能とされている。
【００３７】
エンジン１０の吸気行程では、吸気弁２１の開動作によって空気が吸気管２３から燃焼室１６内へ導入される。このとき、インジェクタ２７から気筒１２内に燃料が直接噴射される。吸入された空気は、気筒１２内で燃料と混合する。その混合気は、圧縮状態で点火プラグ２８により点火され、着火、燃焼する。この燃焼によって発生した排出ガスは、排気弁２２の開動作により、燃焼室１６から排気管２４へ排出される。
【００３８】
さらに、この駆動システムは、高温の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置も備えている。このＥＧＲ装置は、ＥＧＲ配管５１と、ＥＧＲバルブ５２と、ＥＧＲセンサ５３と、を有している。ＥＧＲ配管５１は、吸気管２３と排気管２４とを連通するように設けられた配管である。ＥＧＲバルブ５２は、ＥＧＲ配管５１の流路断面積をバルブ開度により調節する電磁弁である。ＥＧＲセンサ５３は、ＥＧＲバルブ５２の開度に基づいて、燃焼室１６から排気管２４へ排出された排出ガスのうち、ＥＧＲ配管５１によって吸気系に還流される排出ガスの割合（ＥＧＲ率）を検出する。ＥＧＲ装置では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管５１を通じて排気の一部を吸気系に再循環し、燃焼温度を下げることによりＮＯｘの発生を抑制している。
【００３９】
また、図示しない車両には、上記各センサの他にも、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５４等が設けられている。
【００４０】
ＥＣＵ６０は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリ（不図示）を備えたデジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した電気信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ＥＣＵ６０には機能的な制御ブロックが構成される。
【００４１】
次に、図２を参照しながら、ＥＣＵ６０について詳述する。図２は、ＥＣＵ６０を、機能的な制御ブロック図として示したものである。尚、ＥＣＵ６０を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図２に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。ＥＣＵ６０として後述する処理フローを実行できるように構成されていれば、ＥＣＵ６０内部の実際の構成は当業者が適宜変更できるものである。
【００４２】
ＥＣＵ６０は、冷却水温センサ１１ｂ等の各種センサや、気流制御弁１７ａ等の各種アクチュエータと電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、基準噴射時期設定部（基準噴射時期設定手段）６１と、加速判定部（加速判定手段）６２と、噴射時期補正部（噴射時期補正手段）６３と、を備えている。
【００４３】
基準噴射時期設定部６１は、エンジン１０の吸気行程において、インジェクタ２７から気筒１２内に燃料を噴射する時期を設定する部分である。後述するように、燃料噴射時期はエンジン１０の運転状態に基づいて種々の補正がなされた後に決定されるが、基準噴射時期設定部６１は、当該補正がなされる前の基準となる基準噴射時期を設定する。
【００４４】
加速判定部６２は、エンジン１０が搭載される車両が加速状態であるか否かを判定する部分である。具体的には、加速判定部６２は、スロットル開度センサ３２ａが検出するスロットル開度の増加や、アクセル開度センサ５４が検出するアクセル開度の増加等に基づいて、当該車両が加速状態であるか否かを判定する。
【００４５】
噴射時期補正部６３は、基準噴射時期設定部６１によって設定された基準噴射時期を補正する部分である。具体的には、噴射時期補正部６３は、インジェクタ２７が燃料を噴射する時期を、基準噴射時期から進角側（エンジン１０の吸気行程の開始時側）にずらすか、又は、遅角側（エンジン１０の吸気行程の終了時側）にずらすように補正する。当該補正を経て、エンジン１０の吸気行程において、インジェクタ２７から気筒１２内に燃料を噴射する時期（燃料噴射時期）が決定される。
【００４６】
次に、図３乃至図９を参照しながら、ＥＣＵ６０による燃料噴射時期の決定について説明する。尚、以下では簡便のため、詳細にはＥＣＵ６０の基準噴射時期設定部６１等の各部分によって行われている処理も、総括してＥＣＵ６０が行うとして説明する。また、この説明では、フローチャートを示す図３を主として参照しながら説明を行い、図４乃至図９を適宜参照するものとする。
【００４７】
図３は、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示している。ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転中に本ルーチンを所定周期（例えば１０ｍｓ周期）で繰り返し実行する。
【００４８】
まず、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１で、基準噴射時期を設定する。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、エンジン１０の運転状態に基づいて基準噴射時期を設定するためのマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、前述した各種センサから得られた値を当該マップに対照させることで、基準噴射時期を設定する。
【００４９】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０２で、エンジン１０が搭載される車両が加速状態であるか否かを判定する。車両が加速状態ではないと判定された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、基準噴射時期の補正を行うことなく本ルーチンを終了する。この場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１で設定された基準噴射時期に、インジェクタ２７から燃料を噴射させる。
【００５０】
一方、ステップＳ１０２で、車両が加速状態であると判定された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、エンジン１０の出力を大きくするために、インジェクタ２７から気筒１２内に噴射される燃料の量が増加するため、燃焼行程において多数のＰＭが発生する懸念が高まる。すなわち、ＰＭの発生を抑制するために、基準噴射時期の補正が必要な状態であると推定できる。この場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３に進む。
【００５１】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３で、冷却水温度に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図４に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、冷却水温センサ１１ｂが検出した冷却水温度を当該マップに対照させ、冷却水温度に基づく補正量を決定し、補正を行う。
【００５２】
図４に示されるように、当該マップでは、冷却水の温度が低い場合は、冷却水の温度が高い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。補正量は、冷却水の温度の低下に伴って遅角側に大きくなるように設定されている。
【００５３】
冷却水の温度はエンジン１０の気筒１２内の温度と相関がある。冷却水の温度が低い、すなわち、気筒１２内の温度が低い場合は、気筒１２内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン１０の燃焼行程において、多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００５４】
そこで、ＥＣＵ６０は、気筒１２内の温度が低い場合は、気筒１２内の温度が高い場合と比べて、エンジン１０の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ２７から燃料を噴射させることで、気筒１２内でインジェクタ２７とピストン１３とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００５５】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０４で、エンジン１０の回転数に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図５に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１２ａの検出値から算出されるエンジン１０の回転数を当該マップに対照させ、エンジン１０の回転数に基づく補正量を決定し、補正を行う。
【００５６】
図５に示されるように、当該マップでは、エンジン１０の回転数が大きい場合は、エンジン１０の回転数が小さい場合と比べて燃料噴射時期が進角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。補正量は、所定回転数以上の範囲ではエンジン１０の回転数の増加に伴って進角側に多くなるように設定され、所定回転数未満の範囲ではエンジン１０の回転数の低下に伴って遅角側に多くなるように設定されている。
【００５７】
エンジン１０の回転数が大きい場合、気筒１２内において燃料と空気とを十分混合させる時間を確保し難い。この場合、エンジン１０の燃焼行程において、多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００５８】
そこで、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の回転数が大きい場合は、エンジン１０の回転数が小さい場合と比べて、エンジン１０の吸気行程の開始時寄りの時期にインジェクタ２７から燃料を噴射させることで、気筒１２内で燃料と空気とを十分混合させる時間を確保することができる。これにより、気筒１２内で燃料と空気とを十分混合し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００５９】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０５で、ＥＧＲ率に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図６に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、ＥＧＲセンサ５３が検出したＥＧＲ率を当該マップに対照させ、ＥＧＲ率に基づく補正量を決定し、補正を行う。
【００６０】
図６に示されるように、当該マップでは、ＥＧＲ率が低い場合は、ＥＧＲ率が高い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。当該補正量は、ＥＧＲ率の増加に伴って進角側に大きくなるように設定されている。
【００６１】
ＥＧＲ率が低い場合、エンジン１０の吸気系に還流する高温の排出ガスの流量が小さく、気筒１２内の温度が低くなり、気筒１２内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン１０の燃焼行程において、多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００６２】
そこで、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ率が低い場合は、ＥＧＲ率が高い場合と比べて、エンジン１０の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ２７から燃料を噴射させることで、気筒１２内でインジェクタ２７とピストン１３とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００６３】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０６で、気筒１２内の圧力に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図７に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、筒内圧センサ１９が検出した気筒１２内の圧力を当該マップに対照させ、気筒１２内の圧力に基づく補正量を決定し、補正を行う。
【００６４】
図７に示されるように、当該マップでは、気筒１２内の圧力が高い場合は、気筒１２内の圧力が低い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。
【００６５】
気筒１２内の圧力が高まると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。このため、気筒１２内における燃料と空気との混合が不十分となり、エンジン１０の燃焼行程において多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００６６】
そこで、ＥＣＵ６０は、気筒１２内の圧力が高い場合は、気筒１２内の圧力が低い場合と比べて、エンジン１０の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ２７から燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制することができる。これにより、気筒１２内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００６７】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０７で、気筒１２内のタンブル率に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図８に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、エンジン１０の回転数、負荷及び気流制御弁１７ａの開度に基づき、公知の手法によって気筒１２内のタンブル流の割合であるタンブル率を算出する。そして、ＥＣＵ６０は、このタンブル率を当該マップに対照させ、タンブル率に基づく補正量を決定する。
【００６８】
図８に示されるように、当該マップでは、気筒１２内におけるタンブル率が小さい場合は、気筒１２内におけるタンブル率が大きい場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。
【００６９】
気筒１２内におけるタンブル率が小さい、すなわち、タンブル流の量が少ない場合は、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。これにより、気筒１２内における燃料と空気との混合が不十分となり、エンジン１０の燃焼行程において多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００７０】
そこで、ＥＣＵ６０は、気筒１２内のタンブル率が小さい場合は、タンブル率が大きい場合と比べて、エンジン１０の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ２７から燃料を噴射させる。これにより、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制することができる。したがって、気筒１２内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０８で、吸気弁２１の可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量に基づいて基本噴射時期の補正を行う。ここで、ＥＣＵ６０のメモリには、図９に示されるようなマップが格納されている。ＥＣＵ６０は、可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量を当該マップに対照させ、可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量に基づく補正量を決定し、補正を行う。
【００７２】
可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量が小さい場合は、当該制御量が大きい場合と比べてＥＧＲ配管５１を介して気筒１２内に取り込む排出ガスの量が少なくなる。気筒１２内に取り込む高温の排出ガスの量が少なくなることで、気筒１２内の温度が上昇し難くなり、気筒１２内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン１０の燃焼行程において、多数のＰＭが発生する懸念が高まる。
【００７３】
そこで、ＥＣＵ６０は、可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量が小さい場合は、可変バルブタイミング機構２１ｂの制御量が大きい場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。これにより、燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【００７４】
次に、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０９で、点火プラグ２８の点火時期に基づいて補正の制限を行う。前述したステップＳ１０３からステップＳ１０８による基準燃料噴射時期の補正が、点火プラグ２８の点火時期との関係から妥当ではないものとなっている場合、エンジン１０の出力が低下する等、エンジン１０の運転に悪影響を与えるおそれがある。そこで、本ステップＳ１０９では、この点火プラグ２８の点火時期の観点から、ステップＳ１０３からステップＳ１０８による補正が過度となっている場合に、その補正に制限を設けるものである。
【００７５】
以上のように、ステップＳ１０３からステップＳ１０８によって基準燃料噴射時期を補正するとともに、ステップＳ１０９でその補正に制限を与えることで、燃料噴射時期が決定される。このようにして決定された燃料噴射時期に、インジェクタ２７から燃料を噴射することで、ＰＭの発生を抑制する上で、燃料噴射時期を理想的なものとすることができる。
【００７６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００７７】
例えば、前述したステップＳ１０３では、エンジン１０の気筒１２内の温度と相関がある指標として冷却水の温度を用いたが、これに代えて、図３及び図４に括弧書きで示されるように、燃料温度を指標として用いてもよい。
【００７８】
すなわち、ＥＣＵ６０は、燃料温度が低く気筒１２内の温度が低い場合は、エンジン１０の吸気行程の終了時寄りにインジェクタ２７から燃料を噴射させることで、気筒１２内でインジェクタ２７とピストン１３とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン１３に付着することを抑制し、その結果、ＰＭの発生を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００７９】
１０：エンジン（内燃機関）
１２：気筒
６０：ＥＣＵ（制御装置）
６１：基準噴射時期設定部（基準噴射時期設定手段）
６２：加速判定部（加速判定手段）
６３：噴射時期補正部（噴射時期補正手段）
Ｔ：タンブル流
【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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