(57)【要約】【課題】センタインジェクション式の筒内噴射エンジンにおいて、インジェクタ噴口部及びその周辺へのデポジット付着によって燃料噴霧形状が変化しても、点火プラグのくすぶりを防止できる筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射偏向手段２２は、筒内流動制御弁１０を制御することにより、燃料噴霧２５が点火プラグ７の電極部に接しない所定の偏向量より大きく偏向するように、筒内流動速度を制御する。噴射可能期間算出手段２３は、制御された筒内流動速度に基づいて燃料噴霧２５が点火プラグ６に接しない期間である噴射可能期間を算出する。燃料噴霧設定手段は、噴射可能期間内に燃料を噴射するようにインジェクタ６を制御する。【選択図】図１
2005344643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に設けられたインジェクタと、
前記インジェクタの近傍に設置した点火プラグと
を備える筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置であって、
前記インジェクタより噴射される燃料噴霧が、前記点火プラグの電極部に接しない所定の偏向量より大きく偏向する期間が存在するように、前記燃料噴霧の偏向を制御する燃料噴霧偏向手段と、
前記燃料噴霧の偏向が前記所定の偏向量より大きくなる噴射可能期間を算出する噴射可能期間算出手段と、
前記噴射可能期間内に前記燃料噴霧を行うように前記インジェクタを制御する燃料噴霧設定手段と
を備えることを特徴とする筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴霧偏向手段は、前記気筒に接続された吸気管に設けられた筒内流動制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴霧偏向手段は、前記インジェクタに供給される燃料の圧力である燃料圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴霧偏向手段は、前記気筒に接続された吸気管に設けられた筒内流動制御弁を制御し、前記インジェクタに供給される燃料の圧力である燃料圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射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】
本発明は、筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室天井部にインジェクタを配置し、ピストンへ向かって燃料を噴射する従来の筒内噴射ガソリンエンジンでは、燃料噴霧の形状を制御することで燃料噴霧濃度が不均一な噴霧を形成するインジェクタが用いられている。そして、燃料噴霧濃度が粗となる部分を点火プラグ方向に噴霧するようにインジェクタを設置することにより、インジェクタ近傍に配置された点火プラグのくすぶりを防止している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２０２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インジェクタ噴口部及びその周辺にデポジット（煤や燃料の残量成分等）が付着すると、燃料噴霧の形状が変化し、燃料噴霧濃度の分布が変化する。そのため、燃料噴霧濃度が密の部分が点火プラグに当たる可能性があり、点火プラグのくすぶりを完全には防止できないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、センタインジェクション式の筒内噴射エンジンにおいて、インジェクタ噴口部及びその周辺へのデポジット付着によって燃料噴霧の形状が変化しても、点火プラグのくすぶりを防止できる筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置は、気筒に設けられたインジェクタと、前記インジェクタの近傍に設置した点火プラグとを備える筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置であって、前記インジェクタより噴射される燃料噴霧が、前記点火プラグの電極部に接しない所定の偏向量より大きく偏向する期間が存在するように、前記燃料噴霧の偏向を制御する燃料噴霧偏向手段と、前記燃料噴霧の偏向が前記所定の偏向量より大きくなる噴射可能期間を算出する噴射可能期間算出手段と、前記噴射可能期間内に前記燃料噴霧を行うように前記インジェクタを制御する燃料噴霧設定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、インジェクタより噴射される燃料噴霧の偏向が、点火プラグの電極部に接しない所定の偏向量より大きくなるように燃料噴霧を行うことができる。
【０００８】
そのため、インジェクタ噴口部及びその周辺へのデポジット付着によって燃料噴霧形状が変化しても、点火プラグのくすぶりを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の構成を示す図である。気筒１に吸気ポート８及び排気ポート９が接合されている。吸気ポート８は、吸気弁３を介して気筒１内の燃焼室５に通じている。また、排気ポート９は、排気弁４を介して燃焼室５へ通じている。気筒１内にはピストン２が配置されている。ピストン２下部にはクランク軸１５が接合されている。
【００１０】
ピストン２は、クランク軸１５により気筒１内を上下方向に揺動する。そしてピストン２の上下動にあわせて吸気弁３と排気弁４が開閉するように動作する。ここで、燃焼室５は気筒１とピストン２によって囲まれた領域を指している。また、クランク軸１５の回転角によりエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ１６がクランク軸１５近傍に設置されている。
【００１１】
燃焼室５の天井部である燃焼室天井部４２の略中央部に、燃焼室５内へ直接燃料を噴射するためのインジェクタ６が設置されている。このようにインジェクタ６が設置され、本エンジンは、燃料を燃焼室５の略中央部からピストン２側へ向けて噴射するセンタインジェクション式の筒内噴射ガソリンエンジンとなっている。そして、インジェクタ６近傍には点火プラグ７が配置されている。
【００１２】
なお、図１には燃料室５内にタンブル流、スワール流を生成していない状態で、インジェクタ６から噴霧された燃料噴霧２５の形状を図示している。
【００１３】
次に吸気ポート８の構成について説明する。吸気ポート８内には、吸気ポート８の断面を上下に分離する分離板３１、及び燃焼室５内の空気流動を制御する筒内流動制御弁１０が設けられている。後述する図４において説明するように、筒内流動制御弁１０はタンブル制御弁３２及びスワール制御弁３３により構成されている。
【００１４】
吸気ポート８には吸気管１１が接続されている。そして吸気管１１内には、吸入空気量を制御するスロットル弁１２が設置されている。さらにスロットル弁１２の開度を検出するスロットル開度センサ１３、及び吸入空気量を計測するエアーフローセンサ１４が吸気管１１に配置されている。
【００１５】
次に、筒内噴射ガソリンエンジンを制御するための制御装置１７の構成について説明する。制御装置１７には、スロットル開度センサ１３により検出したスロットル開度、クランク角センサ１６により検出したエンジン回転数、エアーフローセンサ１４により計測した吸入空気量、及び冷却水温度等を検出するセンサ（図示せず）からのセンサ信号により、筒内噴射ガソリンエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段２１が備えられている。また運動状態検出手段２１は、スロットル開度及びエンジン回転数等の運転状態に対応した筒内流動強度を出力するように構成されている。
【００１６】
筒内流動強度は、例えばスロットル開度、エンジン回転数等のデータに対応した筒内流動強度のデータマップを運動状態検出手段２１内の記憶装置に記憶させておき、スロットル開度等のデータが入力されると記憶装置から対応するデータマップを読み出すことによって出力される。なお、データマップは、予め実験等により求めておくことができる。もしくは、筒内流動強度を与える経験式を予め実験等から求めておき、経験式から算出して出力するようにしてもよい。
【００１７】
そして、制御装置１７は、筒内流動強度から燃料噴霧が可能な期間を設定する噴射可能期間設定手段２３を備えている。さらに、燃料噴霧に偏向を発生させるために、筒内流動制御弁１０と燃料噴射を制御する燃料噴霧偏向手段２２、燃料噴射の開始時間である燃料噴射開始時間と燃料噴射を続ける期間である燃料噴射時間、及び燃量圧力を設定する燃料噴射設定手段２４を備えている。
【００１８】
燃料噴射設定手段２４の出力は、インジェクタ６の動作を制御する燃料噴霧設定装置２７に入力されている。燃料噴霧設定装置２７は、燃料噴霧設定手段２４からの出力信号に基づいて、燃料噴霧の開始時間、燃料噴霧時間を制御する。また燃料噴射設定手段２４の出力は、燃料圧力を発生する燃料レギュレータ若しくは燃料ポンプの制御装置に出力されている。
【００１９】
次に点火プラグ７の設置位置について説明する。図２は、燃焼室天井部４２をピストン２側から見た図（下面図）である。燃焼室天井部４２の略中央部にインジェクタ６が配置され、インジェクタ６と吸気弁３の近くに点火プラグ７が配置されている。そして、点火プラグ７の電極部は、インジェクタ６から噴射された燃料噴霧２５に点火できるように、燃料噴霧２５が直接あたる位置若しくは近接した位置にセッティングされている。
【００２０】
なお、インジェクタ６の設置位置は、図２に示した位置に限られず、図３のように点火プラグ７と点火プラグ７に近い側の吸気弁３との距離が、インジェクタ６と吸気弁３との距離より長くならない位置に設置してもよい。
【００２１】
次に筒内流動制御弁１０の構成、及び筒内流動制御弁１０によって制御される筒内流動について詳細に説明する。図４は、筒内流動制御弁１０の一例を示す概略図である。排気ポート９は、以下の説明で関連が薄いので省略している。気筒１ごとに吸気バルブ３が２個配置されたエンジンにおいて、両吸気ポート８に断面を上下に分離する分離板３１がそれぞれ設置されている。そして分離板３１の上流（気筒１から離れる方向）側にタンブル制御弁３２が両吸気ポート８で連動するように設置されている。タンブル制御弁３２は、半円状の板を有しており、完全に閉じた状態では、吸気ポート８の下半部を遮断し、上半分のみ吸気を通すように設計されている。
【００２２】
さらに、両吸気ポート８の片側にのみ、タンブル制御弁３２の上流にスワール制御弁３３が設置されている。スワール制御弁３３は、吸気ポート８の断面面積と略等しい面積の円状板を有しており、完全に閉じた状態で吸気ポート８を通る吸気を遮断するように設計されている。
【００２３】
この筒内流動制御弁１０は、スワール制御弁３３を閉じることにより、図５の斜視図の矢印に示すようにスワール制御弁３３のない吸気ポート８からのみ燃焼室５へ吸気が流入し、燃焼室５の壁に沿って空気が流れることによりスワール流動（横渦）を形成する。ここで図５は、タンブル制御弁３２が完全に開いた状態を示しており、簡単化のためタンブル制御弁３２は省略している。
【００２４】
そしてこのとき、スワール制御弁３３の開度を調整することによりスワール制御弁３３ある吸気ポート８からも燃焼室５へ吸気が流入し、左右の吸気ポート８から流入する吸気の質量差によりスワール流動の強度が調整できる。一般的にスワール流動の強度を表す指標としてスワール比Ｓｒが使用され、
Ｓｒ ＝ ωｓ／ωe  ・・・（１）
で与えられる。ここで、ωｓはスワール流による燃焼室内ガスの角速度、ωｅはエンジン角速度（エンジン回転数）を表している。
【００２５】
また、図６の矢印に示すようにタンブル制御弁３２を閉じることにより、燃焼室５へ流入する吸気はタンブル制御弁３２により吸気ポート８の上側に誘導され、分離板３１の上側を流れ、吸気弁３の排気側からのみ燃焼室へ流入するために、タンブル流（縦渦）を形成する。ここで図６は、スワール制御弁３３が完全に開いた状態を示している。
【００２６】
このとき、スワール制御弁３３と同様にタンブル制御弁３２の開度を調整することにより、分離板３１の下側を流れる吸気が増加し、タンブル流動の強度が調整できる。タンブル流動の強度もタンブル比Ｔｒで表され、
Ｔｒ ＝ ωｔ／ωe  ・・・（２）
で与えられる。ここで、ωｔはタンブル流による燃焼室内ガスの角速度、ωｅはエンジン角速度を表す。
【００２７】
次に、以上のように構成された筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の動作について説明する。図７〜９は、筒内流動弁１０の状態による燃料噴霧の偏向を説明するための模式図である。図７に示すように、吸気行程中に燃料を筒内に噴射し、混合気を燃焼室全体に均一に形成する均質燃焼運転時、又はエンジンの冷却水が低温（概ね５０℃以下）である場合におけるエンジン始動（以下冷間始動）時において、吸気行程にて吸気弁３が開弁し、吸気ポート８から吸気が図中の矢印のように燃焼室５に吸入される。
【００２８】
このときインジェクタ６から燃料を噴射すると、吸気流動により燃料噴霧２５は排気ポート９側に偏向角αをもって噴霧噴霧４１ように偏向する。
【００２９】
さらに、吸気ポート８に設けた筒内流動制御弁１０によりタンブル流動を生成する。具体的にはスワール制御弁３３を完全に開き、タンブル制御弁３２の開度を調節する。タンブル流動は、点火プラグ７近傍で右から左の方向に発生する。このようなタンブル流動が元の吸気に加わることによって燃料噴霧４１の偏向角αを大きくすることができる。そしてタンブル制御弁３２の開度を調節することによって、偏向角αを大きさを調整することができる。
【００３０】
図８は、タンブル流動を生じさせた場合の燃料噴霧の位置の変化を示す上面図である。吸気ポート８の上半分を通って矢印の方向に吸気が燃料室５内に流れ込む。そして、図６において説明したように、タンブル流動が矢印の方向に発生する。元の吸気流動にタンブル流動が加わることで燃料噴霧２５は燃料噴霧４１の位置に偏向する。その結果、燃料噴霧の偏向角αが点火プラグ７の電極部に燃料噴霧が接触しない角度以上にタンブル流動を調節することで、点火プラグ７の電極部への液体燃料の付着が防止される。
【００３１】
また、タンブル流動に代えてスワール流動によっても燃料噴霧２５が点火プラグ７に接触しないようにすることができる。図９は、スワール流動を発生した場合の燃料噴霧２５の変化を示す上面図である。図９は、スワール制御弁３３を閉じて、さらにタンブル制御弁３２を開けた場合を図示している。スワール制御弁３３を閉じた結果、図９に示すようにスワール制御弁３３の無い吸気ポート８からのみ吸気が燃料室５に流れ込む。その結果、燃料噴霧２５のうち吸気が流れ込む吸気ポート８に対応する領域は、吸気流動によって移動する。そして、燃料噴霧２５のうち吸気が流れ込まない領域では、吸気流動によって移動が殆ど起こらないことになる。
【００３２】
さらに燃料室５内には、図５において説明したようにスワール流動が発生する。このスワール流動は、主として燃料噴霧２５のうち図９中下側の領域において、吸気ポート８からの吸気流動に加わる。そうして、燃料噴霧２５の形状は図９に示す燃料噴霧４１の形状に変形し、点火プラグ７に接触しないようにすることができる。
【００３３】
図７〜９では、説明の簡単化のためスワール流動若しくはタンブル流動のみを発生する場合を示したが、それらを組み合わせることによっても燃料噴霧２５を点火プラグ７に接触しないようにすることができる。
【００３４】
次に、タンブル比Ｔｒ、スワール比Ｓｒ等の筒内流動強度から、式（１）、式（２）に基づいて算出した点火プラグ７近傍の筒内流動速度（以下、単に流動速度と称する場合がある）と偏向角αの関係を図１０に示す。縦軸に偏向角α、横軸に流動速度を示している。ここで流動速度は、点火プラグ７近傍の図７中水平方向の速度の大きさを表し、式（１）、式（２）から角速度ωｓ、ωｅを求め、それらを合成することによって得られる。
【００３５】
偏向角αは流動速度に比例して増加する。点火プラグ７の電極部に燃料噴霧がかからなくなる偏向角αを必要偏向角β（所定の偏向量）とし、これを満たす流動速度を必要流速Ｖ１とする。従って、流動速度がＶ１以上であれば点火プラグ７の電極部への液体燃料付着が防止されることになる。なお、必要偏向角βは点火プラグ７の位置や気筒１の形状等、エンジン構成と燃料噴霧２５の形状により決定されるもので、予め設定される。
【００３６】
次に図１１は、点火プラグ７近傍の流動速度（縦軸）とクランク角（横軸）の関係の一例を示す図である。図７〜９は、吸気弁３の状態を特定せず説明したが、実際は吸気弁３の動きに合わせ流動速度が変化する。図１１に示すように、クランク角の状態に応じて流動速度は変化する。なお、筒内流動制御弁１１、スロットル開度等の状態に応じて図１１に示す曲線は変化する。
【００３７】
図１１のライン１１ａに示す例では、吸気弁３の開度が大きくなる略吸気行程中に、前記流動速度は必要流速Ｖ１以上となる期間が存在する。このように流動速度が必要流速Ｖ１以上になる期間を噴射可能期間ａとする。この噴射可能期間ａに燃料を噴射することによって、点火プラグ７の電極部に燃料噴霧はかからなくなり、点火プラグ７の電極部への液体燃料付着が防止される。
【００３８】
なお、排気弁４が開くことによっても点火プラグ７から燃料噴霧２５を遠ざける方向に流動が発生し、噴射可能期間ｂを形成する。この期間は排気行程であるが、噴射した燃料が排気されない場合には、点火プラグ７の電極部に燃料噴霧がかからないように燃料噴射をすることが可能である。
【００３９】
次に上記動作における制御装置１７での制御を図１２に示すフローチャートで説明する。まず、ステップＳ１０１では、運転状態検出手段２１（図１参照）によりスロットル開度等、エンジン回転数等の運転状態を検出する。また、筒内流動強度を算出し出力する。
【００４０】
ステップＳ１０２では、運転状態検出手段２１の出力に基づいて吸気行程均質燃焼状態か否かを判定する。
【００４１】
次にステップＳ１０３ではエンジン冷却水温度Ｔｗが、予め設定された冷間始動判定温度Ｔｏ以下であるか否かを判定する。
【００４２】
ステップＳ１０２又はステップＳ１０３において、吸気行程均質燃焼状態又はエンジン冷却水温度Ｔｗが冷間始動判定温度Ｔｏ以下にある冷間始動と判定された場合にはステップＳ１０４に進む。
【００４３】
以下に説明するステップＳ１０４〜Ｓ１０６の動作は、噴射可能期間算出手段２３において行う。
【００４４】
次に、ステップＳ１０４で図１０の関係より予め設定された必要偏向角βから必要流速Ｖ１を算出する。
【００４５】
ステップＳ１０５では、運転状態検出手段２１から出力された筒内流動強度から式（１）及び（２）に基づいて筒内流動速度を算出する。
【００４６】
ステップＳ１０６で予め設定された図１１に示す流動速度とクランク角の関係から噴射可能期間が算出可能か否かを判断する。すなわち、燃料噴霧２５の偏向角α（偏向）が必要変更角β（所定の偏向量）より大きくなる噴射可能期間を算出可能か否かを判断する。
【００４７】
ここで図１１に示したライン１１ａでは、流動速度が必要流速Ｖ１以上にある期間が存在するため、噴射可能期間が設定可能である。しかし、筒内流動制御弁１０の状態によっては、図１１のライン１１ｂのように、流動速度が必要流速Ｖ１以上となる期間が存在しない場合がある。
【００４８】
噴射可能期間が算出できない場合には、ステップＳ１０７に進み、燃料噴霧偏向手段２２により筒内流動制御弁１０の開度を変更する。
【００４９】
すなわち、インジェクタ６より噴射される燃料噴霧が、点火プラグ７の電極部に接しない必要変更角βより大きく偏向する期間が存在するように、燃料噴霧の偏向角αを制御する。
【００５０】
そして、ステップＳ１０５に戻り新たな筒内流動制御弁１０の状態で筒内流動速度を算出する。そして再び噴射可能期間が設定可能か否かを判断する。このステップを噴射可能期間が設定できるまで繰り返す。
【００５１】
噴射可能期間が設定できた場合、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、燃料噴射設定手段２４において、噴射可能期間に燃料噴霧を行うようにインジェクタ６を制御する。
【００５２】
以上のような構成を備えているので、燃料噴霧２５が点火プラグ７の電極部に接しない噴射可能期間を設定できるように、筒内流動制御弁１０を制御している。そして噴射可能期間内に燃料噴霧２５を行うようにインジェクタ６を制御している。
【００５３】
その結果、インジェクタ噴口部及びその周辺へのデポジット付着により燃料噴霧２５の形状が変化しても、点火プラグ７への燃料付着を抑制し、点火プラグ７のくすぶりを防止することができる。
【００５４】
実施の形態２．
実施の形態１では、筒内流動制御弁１０により流動速度を制御することによって、燃料噴霧２５が点火プラグ６の電極部に接しない所定の偏向量より大きく偏向する噴射可能期間を算出した。本実施の形態では、筒内流動制御弁１０は一定のまま、もしくは、実施の形態１では噴射可能期間が設定できない場合、インジェクタ６に供給される燃料の圧力である燃料圧力を制御することによって、燃料噴霧２５の偏向を制御して燃料噴射可能期間を設定する。
【００５５】
本実施の形態に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５６】
ここで、図１において筒内流動制御弁１０が設置されているが、燃焼状態を最適に保つために、所望の筒内流動を起こすように別途制御されており（本発明においては、重要性がないため省略している）、本実施の形態では筒内流動制御弁１０は制御されていない。
【００５７】
図１３は、図１０において示した点火プラグ７近傍の流動速度と燃料噴霧２５の偏向角αの関係を示したものに、燃料圧力の変化による影響を追記したものである。図１３において、ラインＬ１３１は、燃料圧力を変化させる前の流動速度と燃料噴霧２５の偏向角αの関係を示している。また、ラインＬ１３２は、燃料圧力を増加させた場合の流動速度と燃料噴霧２５の偏向角αの関係を示している。そしてラインＬ１３３は、燃料圧力を減少させた場合の流動速度と燃料噴霧２５の偏向角αの関係を示している。この図１３から、流動速度をある値に固定しても、燃料圧力を制御することによって燃料噴霧２５の偏向角αが制御できることがわかる。
【００５８】
ここで、燃料圧力が大きくなると、燃料圧力の大きさに比例して燃料噴霧２５の流速が増加する。燃料噴霧２５の流速が増加すると運動量が増加するため、燃料噴霧２５の偏向に必要な筒内流動の運動量も増加させる必要がある。そのため、必要偏向角βを達成するための筒内流動の流動速度は大きくなり、必要流速は必要流速Ｖ２となる（ラインＬ１３２参照）。
【００５９】
逆に、燃料圧力が小さくなると、燃料噴霧２５の流速が減少する。燃料噴霧２５の流速が減少すると運動量が減少するため、燃料噴霧２５の偏向に必要な筒内流動の運動量も減少する。そのため、必要偏向角βを達成するための筒内流動の流動速度は小さくなり、必要流速は必要流速Ｖ３となる（ラインＬ１３３参照）。
【００６０】
以上のように燃料圧力により必要流速が変化するために、噴射可能期間及び燃料噴射タイミングは、燃料圧力により変化する。逆にいうと、燃料圧力を制御することで、噴射可能期間及び燃料噴射タイミングを制御することができる。
【００６１】
図１４は、ある状態におけるクランク角に対する筒内流動の流動速度の関係を示す図に、燃料圧力の変化による必要流速の変化を追記した図である。燃料圧力を変化させる前に必要偏向角βを達成するのに必要な筒内流動速度を必要流速Ｖ１とすると、吸気行程において必要流速Ｖ１以上となる噴射可能期間は、噴射可能期間Ｗ１によって与えられる。また、吸気行程において必要流速Ｖ１以上となる始まりのタイミングである噴射開始タイミングは噴射開始タイミングＳ１によって与えられる。
【００６２】
また、燃料圧力が増加すると、前述したように必要流速は、必要流速Ｖ２となる。図１４に示すように、吸気行程において、筒内流動速度が必要流速Ｖ２以上となる噴射可能期間はＷ２となる。また、吸気行程において必要流速Ｖ２以上となる始まりのタイミングである噴射開始タイミングは、噴射開始タイミングＳ２によって与えられる。
【００６３】
さらに、燃料圧力が減少すると、前述したように必要流速は、必要流速Ｖ３となる。図１３に示すように、吸気行程において、筒内流動速度が必要流速Ｖ３以上となる噴射可能期間はＷ３となる。また、吸気行程において必要流速Ｖ３以上となる始まりのタイミングである噴射開始タイミングは、噴射開始タイミングＳ３によって与えられる。
【００６４】
図１５は、吸気行程における噴射開始タイミングと燃料圧力の関係を示している。図１５には、必要流速Ｖ１〜Ｖ３に対応した噴射開始タイミングＳ１〜Ｓ３を示している。燃料圧力が増加するとともに噴射開始タイミングは増加する。図１５中のＢＤＣは、ピストンの下死点（ＢＤＣ：Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）に対応する点を示している。燃料圧力が増加するとともに必要流速は増加するが、筒内流動速度はＢＤＣで最大となる。燃料圧力が大きくなって必要流速がＢＤＣでの筒内流動速度よりも大きくなると、必要流速以上となる噴射可能期間は存在しなくなる。そのため、図１５の噴射開始タイミングは、ＢＤＣまでとなっている。
【００６５】
また、図１６は、噴射可能期間と燃料圧力の関係を示している。図１５と図１６を満たすように噴射可能期間を設定することにより、点火プラグ７の電極部に燃料噴霧２５がかからず、点火プラグ７の電極部への燃料付着が防止される。なお、上記は筒内流動制御弁１０が一定の値で設定されており、筒内流動制御弁１０の開度が変化すると上記の関係も変化することはいうまでもない。
【００６６】
次に本実施形態における制御装置１７での制御を、図１７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
まずステップＳ１２１では、実施の形態１と同様にして運転状態検出手段２１（図１参照）により初期状態の運転状態、筒内流動強度及び燃料圧力を検出する。その結果を基にステップＳ１２２では吸気行程均質燃焼状態か判定する。さらに、ステップＳ１２３ではエンジン冷却水温度Ｔｗが、予め設定された冷間始動判定温度Ｔｏ以下であるか判定する。ステップＳ１２２またはステップＳ１２３により、吸気行程均質燃焼状態か冷間始動と判定された場合はステップＳ１２４に進む。
【００６８】
以下のステップＳ１２４〜Ｓ１２７は、噴射可能期間算出手段２３において処理を行う。ステップＳ１２４では、運動状態検出手段２１から得た筒内流動強度から、式（１）、式（２）に従って筒内流動速度を算出する。
【００６９】
次に、ステップＳ１２５では予め設定された必要偏向角βと筒内流動速度から算出された燃料圧力と燃料噴射開始タイミングの関係（図１５）から、燃料圧力に応じた燃料噴射開始タイミングを算出する。
【００７０】
ステップＳ１２６では、必要偏向角βと筒内流動速度から算出された、燃料圧力と噴射可能期間の関係（図１６）から燃料圧力に応じた噴射可能期間を算出する。
【００７１】
なお運転状態検出手段２１は、筒内流動制御弁１０の開度も検出し、他の情報と合わせて対応する筒内流動強度のデータマップを出力する。筒内流動制御弁１０の開度によって筒内流動速度は変化するので、図１４，１５のラインも変化することはいうまでもない。
【００７２】
ここで、初期の燃料圧力の大きさによっては、必要流速が大きくなりすぎて噴射可能期間が設定できない可能性がある。そこでステップＳ１２７では、ステップＳ１２５からステップＳ１２６により、噴射可能期間及び燃料噴射開始タイミングが設定できたか否かを判断する。設定ができなかった場合、燃料噴霧偏向手段２２は、燃料圧力を小さく設定する。そうして再びステップＳ１２５及びステップＳ１２６により燃料噴射開始タイミング及び噴射可能期間を算出する。燃料噴射開始タイミング及び噴射可能期間が算出できるまで、ステップＳ１２５からステップＳ１２７までの動作を繰り返す。
【００７３】
そして、燃料噴射開始タイミング及び噴射可能期間が設定できるような燃料圧力が定まると、燃料噴霧偏向手段２２は、燃料噴射開始タイミング、噴射可能期間及び燃料圧力のデータを燃料噴射設定手段２４に出力する。燃料噴霧偏向手段２２は、燃料噴霧設定手段２４を介して燃料圧力を制御する。
【００７４】
ステップＳ１２８では、燃料噴射設定手段２４において、噴射可能期間内に燃料を噴射するようにインジェクタ６を制御する。また、燃料噴射設定手段２４は、燃料噴霧偏向手段２２において設定された燃料圧力を実現するように、燃料ポンプ（図示せず）に燃料圧力指示信号を出力する。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態では、燃料噴霧偏向手段２２がインジェクタ７に供給される燃料の圧力である燃料圧力を制御する。燃料圧力を制御することによって、燃料噴霧２５が点火プラグ７の電極部に接しない所定の偏向量より大きく偏向する噴射可能期間が算出できるように、燃料噴霧２５の偏向を制御している。その結果、筒内流動制御弁１０を制御することなく、点火プラグ７のくすぶりを防止できる。
【００７６】
実施の形態３．
本実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２の組み合わせであって、実施の形態１又は実施の形態２と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７７】
実施の形態１は、筒内流動制御弁１０（図１参照）を制御し、実施の形態２は、筒内流動制御弁１０は固定したまま燃料圧力を制御することによって、燃料噴霧２５（図１参照）が点火プラグ７（図１参照）の電極部に接しない所定の偏向量より大きくなる噴射可能期間が算出できるように構成した。
【００７８】
本実施の形態では、燃料噴霧偏向手段２２において筒内流動制御弁１０を制御し、さらに燃料圧力を制御する。
【００７９】
その結果、本実施の形態では、噴射可能期間が算出できる範囲を広げることができる。例えば燃料圧力が大きすぎて、筒内流動制御弁１０による制御では噴射可能期間を算出することが不可能な場合であっても、さらに燃料圧力を制御することによって噴射可能期間を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の全体構成を表す図である。
【図２】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンに用いられる点火プラグ７の配置を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンに用いられる点火プラグ７の別の配置を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンに用いられる筒内流動制御弁１０の概念図である。
【図５】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンの気筒内に発生するスワール流動の概念図である。
【図６】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンの気筒内に発生するタンブル流動の概念図である。
【図７】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンにおいて、吸気行程中に生じる燃料噴霧の偏向を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンにおいて、タンブル流動による燃料噴霧の偏向を示す上面図である。
【図９】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンにおいて、スワール流動による燃料噴霧の偏向を示す上面図である。
【図１０】実施の形態１に係る気筒内の流動速度と偏向角の関係を表す図である。
【図１１】実施の形態１に係るクランク角と気筒内の流動速度の関係を表す図である。
【図１２】実施の形態１に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施の形態２に係る気筒内の流動速度と偏向角の関係を表す図である。
【図１４】実施の形態２に係るクランク角と気筒内の流動速度の関係を表す図である。
【図１５】実施の形態２に係る燃料噴射開始タイミングと燃料圧力の関係を表す図である。
【図１６】実施の形態２に係る燃料噴射可能期間と燃料圧力の関係を表す図である。
【図１７】実施の形態２に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１  気筒、２  ピストン、３  吸気弁、４  排気弁、５  燃焼室、６  インジェクタ、７  点火プラグ、８  吸気ポート、９  排気ポート、１０  筒内流動制御弁、１１  吸気管、１２  スロットル弁、１３  スロットル開度センサ、１４  エアーフローセンサ、１５  クランク軸、１６  クランク角センサ、１７  制御装置、３１  分離板、３２  タンブル制御弁、３３  スワール制御弁。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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