(57)【要約】【課題】ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関において、直噴噴射弁の温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くすること。【解決手段】この内燃機関の制御装置１０は、内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部１１と、直噴噴射弁の先端部における温度と、前記直噴噴射弁の先端部における温度の制限値とを比較する直噴噴射弁温度判定部１３と、内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる直噴噴射時期決定部１４と、を含んで構成される。【選択図】        図９
2005291123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関を制御するものであり、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記直噴噴射弁の先端部における温度と、前記直噴噴射弁の先端部における温度の制限値とを比較する直噴噴射弁温度判定部と、
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる直噴噴射時期決定部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合においては、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを変化させることのできる燃料噴射量決定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期が遅角側の制限値に到達したと前記直噴噴射時期決定部が判定したときには、
前記燃料噴射量決定部は、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっていると前記直噴噴射時期決定部が判定した場合に、
前記燃料噴射量決定部は、前記直噴噴射時期決定部が前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる前に、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を制限値まで増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させ、
その後に前記直噴噴射時期決定部が前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関の運転条件を判定する手順と、
前記直噴噴射弁の先端部における温度と、前記直噴噴射弁の先端部における温度の制限値とを比較する手順と、
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項６】
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期が所定の制限値よりも遅角側に移行したときには、
前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を制限値まで増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させ、
その後に前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、
前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる前に、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
燃料の燃焼に必要な空気を燃焼室に導くための吸気系に燃料を噴射するポート噴射弁と、
前記燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴噴射弁と、
前記直噴噴射弁の先端部の温度を取得する直噴噴射弁温度測定手段と、
を備え、
均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が予め定めた制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
前記直噴噴射弁温度測定手段は、前記直噴噴射弁の先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内へ直接燃料を噴射する内燃機関に関し、さらに詳しくは、燃焼室内へ燃料を噴射する直噴噴射弁先端部の温度上昇を効率的に抑制できる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法、並びに内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に直接燃料を噴射して点火する、いわゆる直噴の内燃機関は、圧縮行程中に直接燃料を噴射して、点火プラグ付近に燃料噴霧をとどめて着火しやすい混合気を形成し、その周りの空気層と分離、すなわち成層化する。この状態で点火プラグ付近の混合気に点火して燃焼させ、いわゆる成層燃焼の下で運転することで、超希薄燃焼運転を実現できる。これにより、内燃機関の燃費を向上させるとともに、ＣＯ2の排出量を低減させることができる。
【０００３】
また、直噴の内燃機関は、吸入行程中に気筒内へ直接燃料を噴射して気筒内へ燃料を拡散させ、均質の混合気を形成して燃焼させる、いわゆる均質燃焼の下で運転することもできる。均質燃焼領域では、吸入行程中に気筒内へ直接噴射した燃料の気化熱によって吸入空気をより冷却できるので、充填効率を高めることができる。これにより、直噴の内燃機関の均質燃焼領域における運転では高出力を得ることもできる。このような利点から、近年、直噴の火花点火式内燃機関が注目されており、実用化されている。
【０００４】
直噴の内燃機関は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えており、この燃料噴射弁の燃料噴射孔は燃焼室内へ開口している。そして、内燃機関の運転中においては、燃料噴射弁の燃料噴射孔付近が高温の燃焼ガスにさらされるので、燃料噴射孔の近傍にはカーボンが付着する。その結果、燃料噴射弁から噴射される燃料の流量低下、燃料噴霧形状の悪化という問題が発生することがある。この問題を解決するため、例えば特許文献１には、噴射した燃料がインジェクタ先端に反射するようにし、噴射開始時期を吸気行程の上死点付近とした技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、直噴噴射弁を備える内燃機関には、吸気系に燃料を噴射するポート噴射弁をさらに備えるものがある。このような内燃機関においては、成層燃焼領域を除き、燃費及び出力性能の観点からできるだけポート噴射弁を使用して運転したい要求がある。しかし、直噴噴射弁の先端部が昇温して、燃料噴射孔周辺にデポジットが付着するという問題があるため、直噴噴射弁を冷却するため、ある程度の割合で直噴噴射弁を使用する必要がある。特許文献１の技術では、直噴の噴射開始時期を吸気上死点とするのみであり、直噴噴射弁の先端部における昇温を抑制するには改善の余地がある。同様に、ポート噴射弁の使用割合をできるだけ多くするためには、改善の余地がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関において、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法、並びに内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関を制御するものであり、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記直噴噴射弁の先端部における温度と、前記直噴噴射弁の先端部における温度の制限値とを比較する直噴噴射弁温度判定部と、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる直噴噴射時期決定部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置は、直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の先端部の温度を効率的に低下させてデポジットの付着を抑制する。また、直噴噴射弁の先端部の温度を低下させることにより、直噴噴射弁からの燃料噴射量を低減できるので、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増加させることができる。その結果、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる。なお、ポート噴射弁は、内燃機関の燃焼室外部であって、前記燃焼室よりも吸気通路側に配置される（以下同様）。この点で、ポート噴射弁は必ずしも吸気通路に配置されるものではない。
【００１０】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合においては、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを変化させることのできる燃料噴射量決定部を備えることを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置の構成を備えるので、前記内燃機関の制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の制御装置では、内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを変化させることのできる燃料噴射量決定部を備える。これにより、直噴噴射弁とポート噴射弁との燃料噴射割合を変更して、効率的に直噴噴射弁の先端部における温度上昇を抑制できる。
【００１２】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期が遅角側の制限値に到達したと前記直噴噴射時期決定部が判定したときには、前記燃料噴射量決定部は、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させることを特徴とする。
【００１３】
この内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置の構成を備えるので、前記内燃機関の制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の制御装置では、直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させる。これにより、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制することができる。また、直噴噴射弁の燃料噴射時期を限界まで遅角してから直噴噴射弁の噴射量を増加するので、ポート噴射弁の使用割合を高く維持できる。
【００１４】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっていると前記直噴噴射時期決定部が判定した場合に、前記燃料噴射量決定部は、前記直噴噴射時期決定部が前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる前に、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を制限値まで増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させ、その後に前記直噴噴射時期決定部が前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする。
【００１５】
この内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置の構成を備えるので、前記内燃機関の制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の制御装置では、直噴噴射弁の燃料噴射割合を一定値まで増加させてから、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の燃料噴射割合を無闇に増加させることはないので、燃料消費の悪化を抑制しながら、効率的に直噴噴射弁の先端部における温度を低下させることができる。
【００１６】
次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関の運転条件を判定する手順と、前記直噴噴射弁の先端部における温度と、前記直噴噴射弁の先端部における温度の制限値とを比較する手順と、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる手順と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この内燃機関の制御方法は、直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の先端部の温度を効率的に低下させてデポジットの付着を抑制する。また、直噴噴射弁の先端部の温度を低下させることにより、直噴噴射弁からの燃料噴射量を低減できるので、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増加させることができる。その結果、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる。
【００１８】
次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法において、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期が所定の制限値よりも遅角側に移行したときには、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を制限値まで増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させ、その後に前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする。
【００１９】
この内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法の構成を備えるので、前記内燃機関の制御方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の制御方法では、直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させる。これにより、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制することができる。また、直噴噴射弁の燃料噴射時期を限界まで遅角してから直噴噴射弁の噴射量を増加するので、ポート噴射弁の使用割合を高く維持できる。
【００２０】
次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法において、前記内燃機関が均質部分負荷領域で運転されており、かつ前記直噴噴射弁の先端部における温度が前記制限値以上となっている場合に、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる前に、前記内燃機関に噴射する全燃料噴射量は一定として、前記直噴噴射弁の燃料噴射量を増加させるとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を低減させることを特徴とする。
【００２１】
この内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法の構成を備えるので、前記内燃機関の制御方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の制御方法では、直噴噴射弁の燃料噴射割合を一定値まで増加させてから、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の燃料噴射割合を無闇に増加させることはないので、燃料消費の悪化を抑制しながら、効率的に直噴噴射弁の先端部における温度を低下させることができる。
【００２２】
次の本発明に係る内燃機関は、燃料の燃焼に必要な空気を燃焼室に導くための吸気系に燃料を噴射するポート噴射弁と、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴噴射弁と、前記直噴噴射弁の先端部の温度を取得する直噴噴射弁温度測定手段と、を備え、均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が予め定めた制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする。
【００２３】
この内燃機関は、直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の先端部の温度を効率的に低下させてデポジットの付着を抑制する。また、直噴噴射弁の先端部の温度を低下させることにより、直噴噴射弁からの燃料噴射量を低減できるので、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増加させることができる。その結果、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる。
【００２４】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記直噴噴射弁温度測定手段は、前記直噴噴射弁の先端部に取り付けられていることを特徴とする。
【００２５】
この内燃機関は、前記内燃機関の構成を備えるので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関では、直噴噴射弁温度測定手段を、直噴噴射弁の先端部に取り付ける。これにより、測定したい部分の温度を直接取得できるので、直噴噴射弁の燃料噴射時期を精度よく変更できる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法、並びに内燃機関によれば、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例１によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例１における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、燃焼室内へ直接燃料を噴射する内燃機関であれば適用できる。また、本発明は、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。
【実施例１】
【００２８】
この実施例１に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、内燃機関が均質部分負荷領域で運転されている場合において、前記直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、前記直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させるである点に特徴がある。
【００２９】
図１は、実施例１に係る内燃機関の制御を適用する内燃機関の構成例を示す説明図である。なお、図１では、単一の気筒を取り出して説明しているが、実施例１に係る内燃機関の制御は、多気筒、単気筒を問わずに適用できる。この内燃機関１は、ガソリンを燃料としたレシプロ式の内燃機関であり、吸気通路を構成する吸気ポート４内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２と、気筒１ｓの燃焼室１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射する直噴噴射弁３とを備える。そして、ポート噴射弁２と直噴噴射弁３とによって、内燃機関１へ燃料Ｆを供給する。ここで、燃焼室１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射することを直噴という。
【００３０】
直噴噴射弁３は、内燃機関１のシリンダヘッド１ｈに取り付けられている。そして、シリンダヘッド１ｈ及び直噴噴射弁３を冷却するための冷却液通路１ｗｊが直噴噴射弁３の周囲に形成されている。直噴噴射弁３には、その先端部３ｔ（以下弁先端部３ｔという）の温度を測定するための直噴噴射弁温度測定手段として、熱電対４４が取り付けられている。これにより、この実施例１に係る内燃機関１では、その運転中に直噴噴射弁３の弁先端部３ｔの温度を測定することができる。直噴噴射弁温度測定手段は熱電対に限られず、サーミスタやその他の測温手段を用いてもよい（以下同様）。また、弁先端部３ｔに直噴噴射弁温度測定手段を取り付けなくとも、直噴噴射弁台座３ＢＬｂに直噴噴射弁温度測定手段を取り付け、直噴噴射弁台座３ＢＬｂにおける温度から弁先端部３ｔの温度を推定してもよい。さらに、冷却液通路１ｗｊにおける冷却液温度から弁先端部３ｔの温度を推定してもよい。また、弁先端部３ｔの温度とシリンダヘッド１ｈの温度とは相関が比較的高いので、シリンダヘッド１ｈの温度から弁先端部３ｔの温度を推定してもよい。さらには、事前の実験や解析により、機関回転数、負荷に対する弁先端部３ｔの温度を推定しておいてもよい。
【００３１】
内燃機関１の吸気系を構成する吸気ポート４から吸気弁８ｉを通って燃焼室１ｂ内に導入される空気は、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３から噴射される燃料Ｆと混合気を形成し、この混合気が点火プラグ７で着火されて火炎伝播により燃焼する。混合気の燃焼圧力はピストン５に伝えられ、ピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動はコネテクティングロッド６ｃを介してクランク軸６に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排ガスＥｘとなり、排気弁８ｅを通ってエキゾーストマニホールド９へ排出される。そして、この排ガスＥｘは排気通路２２を通って触媒２２へ導かれ、ここで浄化されて空気中へ排出される。
【００３２】
クランク軸６にはクランク角センサ４１が取り付けられている。そして、クランク角センサ４１の出力をエンジンＥＣＵ（Engine Control Unit）３０が取得して、ポート噴射弁２や直噴噴射弁３が燃料Ｆを噴射する時期を制御するために使用する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１、アクセル開度センサ４２、水温センサ４５、吸気温度センサ４６、エアフローセンサ４６、回転数センサ４７その他の各種センサ類からの出力を取得して、内燃機関１の運転を制御する。
【００３３】
この内燃機関１は、内燃機関１の吸気系を構成する吸気通路２１に設けられる電子スロットル弁２５により、吸入空気量が調整される。電子スロットル弁２５は、バタフライバルブ２５ｂと、これを駆動するアクチュエータ２５ａと、バタフライバルブ２５ｂの開度を検出する開度センサ２５ｃとで構成される。エンジンＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ４２からの出力を取得して、アクチュエータ２５ａに制御信号を送り、開度センサ２５ｃからのバタフライバルブ開度のフィードバック信号に基づいて、バタフライバルブ２５ｂを適切な開度に制御する。
【００３４】
直噴噴射弁３は、内燃機関１の燃焼室１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射することができる。すなわち、内燃機関１は、いわゆる直噴の内燃機関であり、直噴噴射弁のみを使用するとともに、圧縮行程で燃料を噴射して内燃機関を運転する場合には、成層燃焼領域での運転となる。また、ポート噴射弁２により、吸気ポート４内へ燃料Ｆを噴射する、いわゆるポート噴射のみによっても内燃機関１を運転することができる。このときは、均質燃焼領域での運転となる。内燃機関１は、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３の少なくとも一方、あるいは両方を併用して運転することができる。次に、内燃機関１の運転領域について説明する。
【００３５】
成層燃焼領域では、ピストン５の圧縮行程で直噴噴射弁３から燃焼室１ｂ内へ燃料を噴射する。このとき、スロットル弁２５のバタフライバルブ２５ｂの開度をほぼ全開として、大量の空気Ａを燃焼室１ｂ内へ取り込む。燃料噴霧Ｆｍは、ピストン５の頂部５ｔに形成したキャビティ５ｃによって点火プラグ７の近傍に導かれ、点火プラグ７の周辺に燃焼に適した空燃比の混合気が形成される。この混合気に点火して燃焼させることで、成層燃焼が実現できる。成層燃焼においては燃料を希薄燃焼させることができるため、燃料消費を低減することができる。
【００３６】
いわゆるＷＯＴ（Wide Open Throttle）領域、すなわち高負荷の運転領域は均質燃焼領域における運転である。ＷＯＴ領域においては、弁先端部３ｔが過熱して、デポジットが付着しやすくなる。このため、ＷＯＴ領域で内燃機関１を運転する場合には、直噴噴射弁３のみで燃料を噴射する。これにより、直噴噴射弁３及びその弁先端部３ｔを冷却してデポジットの付着を抑制する。ここで、アクセル開度がおよそ８０％以上の運転領域であれば、ＷＯＴ領域と判定できる。
【００３７】
成層燃焼領域でなく、かつＷＯＴ領域でない運転領域、すなわち均質部分負荷領域においては、内燃機関１は均質燃焼領域で運転される。このときには、原則として内燃機関１はポート噴射のみで運転することが好ましい。これは、直噴と比較して噴射の方が、より容易に燃料と空気との混合状態を均一にできるので、直噴よりも出力及び燃料消費を改善しやすいからである。しかし、運転条件によっては弁先端部３ｔが昇温して、デポジットが付着する場合があるため、必要に応じて直噴を使用する。
【００３８】
次に、実施例１で使用する直噴噴射弁について説明する。図２−１、図２−２は、実施例１に係る直噴噴射弁の一例を示す断面図である。直噴噴射弁３は、弁体３Ｂ内に弁針３ｖを挿入し、弁針３ｖが弁体３Ｂの中心軸Ｚ方向に往復できるように構成してある。なお、弁体３Ｂの中心軸Ｚ方向は、直噴噴射弁３の中心軸方向である。弁針３ｖの外径は、弁孔の内径よりも小さくなっており、これによって弁針３ｖと弁孔内壁との間には燃料Ｆが流れる燃料通路が形成される。弁針３ｖの先端部は円錐状に形成されている。弁針３ｖの先端部は、弁体３Ｂの先端部内側に形成される円錐状の弁座部に当接する。また、弁体３Ｂの先端部内側には、サック部３ｓが形成されている。このサック部３ｓから弁先端部３ｔへ向かって燃料噴射孔３ｎが貫通し、燃料噴射孔３ｎは直噴噴射弁３の弁先端部３ｔに開口している。弁先端部３ｔにデポジットが付着すると、燃料噴射孔３ｎからの燃料噴射量が低下したり、燃料噴射孔３ｎが目詰まりしたりして、内燃機関１の運転に支障をきたすことがある。
【００３９】
直噴噴射弁３の燃料供給孔３ｉに供給された燃料Ｆは、弁針３ｖと弁体３Ｂの内壁との間に形成される燃料通路３ｆｓに満たされる。燃料Ｆを噴射しない場合には、弁針３ｖの先端部と弁座部とが当接して、サック部３ｓに対する燃料Ｆの供給を停止する。燃料Ｆを噴射する場合には、弁針３ｖが燃料噴射孔３ｎとは反対の方向に移動して、弁針３ｖの先端部と弁座部との当接が解除される。すると、燃料通路に満たされた燃料Ｆがサック部３ｓに流れ込み、燃料噴射孔３ｎから燃料Ｆが噴射される。
【００４０】
実施例１においては、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔの温度を測定しながら内燃機関１を運転する。このため、上述したように、直噴噴射弁３は、その弁先端部３ｔに、直噴噴射弁温度測定手段として、熱電対４４を備える（図２−２）。図２−２、図２−２に示すように、直噴噴射弁３の内部には、温度測定手段取付穴３ｃｈが形成されている。この温度測定手段取付穴３ｃｈは、弁先端部３ｔの近傍まで形成されおり、この温度測定手段取付穴３ｃｈの底部３ｃｈｂに熱電対４４の測温部４４ｍを配置することで、弁先端部３ｔの温度を正確に知ることができる。なお、温度測定手段取付穴３ｃｈは、弁先端部３ｔの近傍まで形成されているが、熱電対４４の測温部４４ｍは弁先端部３ｔそのものの温度を測定するわけではない。このため、より測定精度を向上させるため、温度測定手段取付穴３ｃｈの底部３ｃｈｂと弁先端部３ｔとの距離を考慮して、熱電対４４の測定値を補正してもよい。
【００４１】
図３−１は、実施例１に係る直噴噴射弁の他の例を示す側面図である。図３−２は、図３−１の矢印Ａ方向から見た正面図である。図３−１、図３−２に示すように、この直噴噴射弁３ａは、弁体３Ｂ'の外面にスリット３ｏｓが形成される。そして、弁先端部３ｔに形成されるスリット３ｏｓに、熱電対４４の測温部４４ｍが位置するように構成する。このようにすれば、熱電対４４の測温部４４ｍが内燃機関１の燃焼室１ｂ内に位置することになるので、弁先端部３ｔの温度を正確に測定することができる。
【００４２】
図４−１は、実施例１に係る直噴噴射弁の他の例を示す側面図である。図４−２は、図４−１の矢印Ａ方向から見た正面図である。図４−１、図４−２に示すように、この直噴噴射弁３ｂの弁先端部３ｔは、異なる金属Ｍａと金属Ｍｂを組み合わせて構成した測温部を含んでいる。金属Ｍａ（例えばアルメル）と、Ｍｂ（例えばクロメル）とは異種金属なので、両者を組み合わせることによりＫ型の熱電対４４'を構成できる。この直噴噴射弁３ｂでは、熱電対４４'を直噴噴射弁温度測定手段として使用する。金属Ｍａには、補償線Ｍａｌが接続されており、金属Ｍｂｌには補償線Ｍｂｌが接続されている。両補償線Ｍａｌ、Ｍｂｌは、弁体３Ｂ''の内部を通ってから弁体３Ｂ''へ取り出され、熱起電力が測定され、温度に変換される。この直噴噴射弁３ｂでは、熱電対４４'が内燃機関１の燃焼室１ｂ内に位置することになるので、弁先端部３ｔを正確に測定することができる。
【００４３】
図５−１、図５−２は、ロータリー式の内燃機関を示す説明図である。実施例１は、ロータリー式の内燃機関（以下ロータリー機関）１００、１００ａに対しても適用できる。ロータリー機関１００、１００ａは、断面略三角形状のローター１０５がケーシング１０１内を矢印Ｒ方向に回転する過程で、吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を繰り返す。ローター１０５の回転は、ローター１０５に設けられるエキセントリックシャフト１０６により出力として取り出される。
【００４４】
図５−１に示すロータリー機関１００は、吸気系を構成する吸気ポート４内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２と、燃焼室１０１ｂ内へ燃料Ｆを直接噴射する直噴噴射弁３とを備える。このロータリー機関１００で、直噴噴射弁３を用いて成層燃焼領域で運転する場合、吸気ポート４内へ導入された空気Ａを圧縮室１０１ａに導入し、ローター１０５の回転とともに圧縮する。そして、燃焼室１０１ｂ内においては、直噴噴射弁３から圧縮された空気Ａに対して、所定のタイミングで燃料Ｆを噴射する。直噴噴射弁３から噴射された燃料Ｆは、ローター１０５に衝突して点火プラグ７の周辺に燃焼に適した混合気を形成する。
【００４５】
この混合気が点火プラグ７で着火されて火炎伝播により燃焼する。混合気の燃焼圧力はローター１０５に伝えられ、ローター１０５を回転運動させる。ローター１０５の回転運動は、エキセントリックシャフト１０６により出力として取り出される。燃焼後の混合気は排ガスＥｘとなり、排気室１０１ｃからエキゾーストマニホールド９へ排出される。
均質燃焼の場合
【００４６】
図５−２に示すロータリー機関１００ａは、圧縮室１０１ａに直接燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２ａと、燃焼室１０１ｂ内へ燃料Ｆを直接噴射する直噴噴射弁３とを備える。ここで、本発明でいうポート噴射弁は、内燃機関の燃焼室外部であって、前記燃焼室よりも吸気通路側に配置されるものである。したがって、圧縮室１０１ａに直接燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２ａは本発明でいうポート噴射弁に該当する。また、本発明において、ロータリー機関では、混合気の圧縮室１０１ａも、吸気系に含まれるものとする。このロータリー機関１００ａで、直噴噴射弁３を用いて成層燃焼領域で運転する場合は、前記ロータリー機関１００と同様である。実施例１に係る内燃機関の制御は、燃焼室１０１ｂに対して直接燃料を噴射する直噴噴射弁を備える内燃機関であれば、レシプロ、ロータリーを問わず適用できる。
【００４７】
図６は、直噴噴射弁の弁先端部における温度と直噴噴射弁の燃料噴射時期との関係を示す説明図である。図７は、クランク角に対する燃料噴射時期を示す説明図である。図８−１、図８−２は、ピストン位置を示す断面図である。図６の横軸は、直噴噴射弁からの燃料噴射時期Ａｉｎｊを、クランク角度（ＢＴＤＣ：Before Top Death Center：上死点前）で表している。ここで、ＴＤＣ（Top Death Center：上死点）は、点火上死点（圧縮上死点）をいう。また、クランク軸６は、図７の矢印Ｒ方向に回転する。
【００４８】
図６に示すように、直噴噴射弁３からの燃料噴射時期Ａｉｎｊを遅角側、すなわち点火上死点側へ移行させると、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔの温度は低下することがわかる。これは、直噴噴射弁３から噴射された燃料Ｆが、ピストン５の頂部５ｔに衝突して直噴噴射弁３の弁先端部３ｔに巻き返すことにより、弁先端部３ｔが冷却されることによるものである。したがって、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔの温度が上昇した場合には、直噴噴射弁３からの燃料噴射時期Ａｉｎｊを遅角側へ移行させれば、弁先端部３ｔの温度を低下させ、デポジットの付着による燃料噴射孔３ｎの目詰まりを抑制することができる。
【００４９】
例えば、直噴噴射弁３からの燃料噴射時期Ａｉｎｊが吸気下死点（ＢＴＤＣ１８０度）近傍（図８−２）で内燃機関１を運転しているときに、弁先端部３ｔが許容温度を超えた場合は、直噴噴射弁３からの燃料噴射時期Ａｉｎｊを遅角側（例えばＢＴＤＣ９０度よりも遅角側：図８−１）に移行させる。このようにすれば、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔの温度を低下させることができるので、弁先端部３ｔへのデポジットの付着を抑制し、燃料噴射孔３ｎの詰まりを抑制できる。
【００５０】
次に、実施例１に係る内燃機関の制御装置について説明する。図９は、実施例１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。実施例１に係る内燃機関の制御方法は、本発明の内燃機関の制御装置１０によって実現できる。内燃機関の制御装置１０は、エンジンＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。なお、エンジンＥＣＵ３０とは別個に、この実施例１に係る内燃機関の制御装置１０を用意し、これをエンジンＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施例１に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の制御装置１０が利用できるように構成してもよい。
【００５１】
内燃機関の制御装置１０は、運転条件判定部１１と、燃料噴射量決定部１２と、直噴噴射弁温度判定部１３と、直噴噴射時期決定部１４とを含んで構成される。これらが、この実施例１に係る内燃機関の制御方法を実行する部分となる。運転条件判定部１１と、燃料噴射量決定部１２と、直噴噴射弁温度判定部１３と、直噴噴射時期決定部１４とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９を介して接続される。これにより、運転条件判定部１１と、燃料噴射量決定部１２と、直噴噴射弁温度判定部１３と、直噴噴射時期決定部１４とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するように構成してもよい（以下同様）。
【００５２】
内燃機関の制御装置１０とエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐと記憶部３０ｍとは、エンジンＥＣＵ３０に備えられる入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９を介して接続されており、これらの間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の制御装置１０はエンジンＥＣＵ３０が有する内燃機関１等の負荷や機関回転数その他の内燃機関の運転制御データを取得したり、内燃機関の制御装置１０の制御をエンジンＥＣＵ３０の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００５３】
また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９には、アクセル開度センサ４２、回転数センサ４７、エアフローセンサ４６その他の、内燃機関１の運転状態に関する情報を取得する各種センサ類が接続されている。これにより、エンジンＥＣＵ３０や内燃機関の制御装置１０は、内燃機関１等の運転制御に必要な情報を取得することができる。また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９には、直噴噴射弁開時期制御装置やポート噴射弁開時期制御装置その他の制御対象が接続されており、内燃機関の制御装置１０の燃料噴射量決定部１２、直噴噴射時期決定部１４やエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐからの制御信号によりこれらの動作を制御できるように構成されている。
【００５４】
記憶部３０ｍには、実施例１に係る内燃機関の制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部３０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、内燃機関の制御装置１０やエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成することができる。
【００５５】
上記コンピュータプログラムは、燃料噴射量決定部１２や直噴噴射時期決定部１４等へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施例１に係る内燃機関の制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この内燃機関の制御装置１０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、燃料噴射量決定部１２や直噴噴射時期決定部１４等の機能を実現するものであってもよい。次に、この内燃機関の制御装置１０を用いて、実施例１に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１、９を参照されたい。
【００５６】
図１０は、実施例１に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例１に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、内燃機関の制御装置が備える運転条件判定部１１は、内燃機関１の運転状態を監視して、内燃機関１が成層燃焼領域又はＷＯＴ領域で運転されているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。内燃機関１が成層燃焼領域又はＷＯＴ領域のいずれか一方で運転されている場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、直噴噴射弁３のみを用いて内燃機関１を運転するので、実施例１に係る内燃機関の制御方法は実行しない。このため、ＳＴＡＲＴに戻り、内燃機関１の運転状態を監視する。
【００５７】
内燃機関１が成層燃焼領域でなく、かつＷＯＴ領域でない領域、すなわち部分負荷領域で運転されている場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、原則としてポート噴射弁２のみを用いて内燃機関１を運転する。この場合、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔにおける温度が上昇して、許容値を超える場合がある。したがって、次の手順で弁先端部３ｔの昇温を抑制する。ここで、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５を噴射量決定ループといい、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１０を直噴噴射時期決定ループという。
【００５８】
まず、燃料噴射量決定部１２は、内燃機関１の機関回転数、負荷からエンジンＥＣＵ３０が決定した内燃機関１の全燃料噴射量Ｑａｌｌを取得する（ステップＳ１０２）。このとき、燃料噴射量決定部１２は、噴射量決定ループ繰り返し数Ｎを０にリセットする。直噴噴射時期決定部１４は、直噴噴射時期決定ループ繰り返し数Ｍを０にリセットするとともに、直噴噴射時期ＡｉｎｊをＡｉｎｊ＿ｉｎｉにセットする。ここで、Ａｉｎｊ＿ｉｎｉは、直噴噴射時期初期値であり、図６における直噴噴射時期Ａｉｎｊの変曲点Ａｔにおけるクランク角度（ＢＴＤＣ）である。実施例１では、直噴噴射時期初期値Ａｉｎｊ＿ｉｎｉは、ＢＴＤＣ９０度前後である（図６、図７）。なお、変曲点Ａｔは、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔにおける温度が下がり始める噴射時期である。
【００５９】
部分負荷領域で直噴噴射弁３を用いる場合、燃料と空気との混合促進のため、できるだけ進角側で燃料を噴射したい要求がある。このように、直噴噴射時期初期値Ａｉｎｊ＿ｉｎｉを直噴噴射時期Ａｉｎｊの変曲点Ａｔに設定すると、前記混合促進の要求を可能な限り満たしつつ、直噴噴射時期を遅角させたときには、速やかに弁先端部３ｔにおける温度を低下させることができる。
【００６０】
次に、燃料噴射量決定部１２は、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定する（ステップＳ１０３）。以下、ポート噴射弁２の燃料噴射量をポート噴射量といい、直噴噴射弁３の燃料噴射量を直噴噴射量という。ポート噴射量Ｑｐｆｉ、及び直噴噴射量Ｑｄｉは、次の式（１）、式（２）を用いて決定する。
Ｑｐｆｉ＝Ｑａｌｌ−（Ｑｓｔｅｐ×Ｎ）・・・（１）
Ｑｄｉ＝Ｑｓｔｅｐ×Ｎ・・・（２）
ここで、Ｑｓｔｅｐは、燃料噴射量増量ステップである。噴射量決定ループ繰り返し数Ｎの初期値は０なので、初期のポート噴射量ＱｐｆｉはＱａｌｌであり、初期の直噴噴射量Ｑｄｉは０である。
【００６１】
燃料噴射量増量ステップＱｓｔｅｐは、例えば、Ｑｓｔｅｐ＝０．０５×Ｑａｌｌとするように、内燃機関１の運転条件に応じて定まる全燃料噴射量Ｑａｌｌに対する一定の比率とすることが好ましい。このようにすれば、内燃機関１の運転条件に応じて全燃料噴射量Ｑａｌｌが変化しても、同じ比率でポート噴射量Ｑｐｆｉ及び直噴噴射量Ｑｄｉを変化させることができる。
【００６２】
ポート噴射量Ｑｐｆｉ及び直噴噴射量Ｑｄｉを決定したら、エンジンＥＣＵの処理部３０ｐは、この噴射量でポート噴射弁２及び直噴噴射弁３から燃料を噴射させる（ステップＳ１０４）。次に、直噴噴射弁温度判定部１３は、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔｔの温度（以下先端温度という）Ｔｉｎｊと、予め定めた直噴噴射弁３の弁先端部３ｔにおける温度の制限値（以下先端温度制限値という）Ｔｌｉｍとを比較する（ステップＳ１０５）。この先端温度制限値Ｔｌｉｍは、例えば、１２０℃〜１６０℃程度の範囲で設定することができる。先端温度Ｔｉｎｊが先端温度制限値Ｔｌｉｍよりも小さい場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３で決定した燃料噴射量のまま、燃料噴射を継続する（ステップＳ１０４）。直噴噴射弁３の弁先端部３ｔｔにデポジットが付着するおそれは極めて小さいからである。
【００６３】
先端温度Ｔｉｎｊが先端温度制限値Ｔｌｉｍよりも以上である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、直噴噴射時期決定部１４は、直噴の噴射時期を遅角側に変更する（ステップＳ１０６）。直噴噴射時期Ａｉｎｊ（ＢＴＤＣ）は、次の式（３）を用いて決定する。
Ａｉｎｊ＝Ａｉｎｊ−（Ａｉｎｊ＿ｓｔｅｐ×Ｍ）・・・（３）
ここで、Ａｉｎｊ＿ｓｔｅｐは、直噴噴射時期ステップ値であり、実験や解析等により決定される。例えば、直噴噴射時期初期値Ａｉｎｊ＿ｉｎｉと、直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍとの差の１／１０〜１／２０程度とすることができる。｜Ａｉｎｊ＿ｉｎｉ−Ａｉｊｎ＿ｌｉｍ｜＝３０度のとき、Ａｉｎｊ＿ｓｔｅｐは、１．５度〜３度となる。ここで、直噴噴射時期を遅角させていくと、噴射から点火までの時間が短くなる結果、燃料の微粒化が不十分になり、燃焼不良、ひいては失火を引き起こす場合がある。このため、直噴噴射弁３の燃料噴射時期に対する遅角側の制限値である直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍを定めておき、直噴噴射時期Ａｉｎｊが直噴噴射時期下限値以下になったら、直噴噴射時期の遅角を制限する。
【００６４】
次に、直噴噴射時期決定部１４は、決定した直噴噴射時期Ａｉｎｊが、直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。決定した直噴噴射時期Ａｉｎｊが直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍ以下である場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、これ以上直噴噴射時期Ａｉｎｊを遅角させることはできないので、直噴噴射量Ｑｄｉの噴射量を増加させる。このため、燃料噴射量決定部１２は噴射量決定ループ繰り返し数ＮをＮ＋１にセットするとともに、直噴噴射時期決定部１４は直噴噴射時期決定ループ繰り返し数Ｍを０にリセットする（ステップＳ１１１）。
【００６５】
次に、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが、噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ここで、噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍは、例えば、Ｑａｌｌ／Ｑｓｔｅｐと定めることができる（以下同様）。噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが前記噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍを超えると、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることはできないからである。Ｎ≦Ｎ＿ｌｉｍのときは（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることができるので、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ（＝Ｎ＋１）、及び上記式（１）、（２）を用いて、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定する（ステップＳ１０３）。例えば、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ＝１のとき、ポート噴射量Ｑｐｆｉ＝Ｑａｌｌ−Ｑｓｔｅｐとなり、直噴噴射量Ｑｄｉ＝Ｑｓｔｅｐとなる。ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定したら（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５を実行する。
【００６６】
Ｎ＞Ｎ＿ｌｉｍのときは（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることができない。このときは、直噴噴射弁３に何らかの異常が発生したと考えられるので、警告を表示したり、直噴噴射弁３の異常をエンジンＥＣＵ３０の記憶部３０ｍに記憶させたりする（ステップＳ１１３）。これにより、点検、修理を促したり、点検、修理の際には異常個所を特定しやすくしたりできる。ステップＳ１１３に到達した時点で、実施例１に係る内燃機関の制御方法の処理ルーチンから抜けて、例えば、すべての運転領域でポート噴射弁２のみを用いて内燃機関１を運転する等、緊急走行モードに入るようにしてもよい。
【００６７】
決定した直噴噴射時期Ａｉｎｊが直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍよりも大きい場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、エンジンＥＣＵの処理部３０ｐは、ステップＳ１０２で定めた噴射量でポート噴射弁２及び直噴噴射弁３から燃料を噴射させる（ステップＳ１０８）。次に、直噴噴射弁温度判定部１３は、直噴噴射弁３の先端温度というＴｉｎｊと、予め定めた直噴噴射弁３の先端温度制限値Ｔｌｉｍとを比較する（ステップＳ１０９）。先端温度Ｔｉｎｊが先端温度制限値Ｔｌｉｍよりも小さい場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３で決定した燃料噴射量のまま、燃料噴射を継続する（ステップＳ１０８）。直噴噴射弁３の弁先端部３ｔｔにデポジットが付着するおそれは極めて小さいからである。
【００６８】
先端温度Ｔｉｎｊが先端温度制限値Ｔｌｉｍ以上である場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、先端温度Ｔｉｎｊが上昇して、直噴噴射弁３の弁先端部３ｔｔにデポジットが付着するおそれが大きくなる。このため、ステップＳ１０３で決定した燃料噴射量を維持して、直噴噴射時期Ａｉｎｊを遅角させる。このため、直噴噴射時期決定部１４は、現在の直噴噴射時期決定ループ繰り返し数Ｍに１を加算した値（Ｍ＋１）を、新たな直噴噴射時期決定ループ繰り返し数Ｍとする（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１０６に戻り、この新たなＭと上記式（３）とを用いて、さらに遅角させた、新たな直噴噴射時期Ａｉｎｊを決定する。例えば、Ｍ＝１のときには、上記式（３）の右辺にＭ＝１を代入して、Ａｉｎｊ＝Ａｉｎｊ−Ａｉｎｊ＿ｓｔｅｐとなる。ここで、Ｍ＝１のとき、右辺のＡｉｎｊは、ステップＳ１０２で初期化した直噴噴射時期初期値Ａｉｎｊ＿ｉｎｉなので、Ａｉｎｊ＝Ａｉｎｊ＿ｉｎｉ−Ａｉｎｊ＿ｓｔｅｐとなる。その後は、上述したように、順次ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０を実行する。
【００６９】
以上、実施例１によれば、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関において、直噴噴射弁の先端部における温度が制限値以上となっている場合には、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の先端部の温度を効率的に低下させてデポジットの付着を抑制する。また、直噴噴射弁の先端部の温度を低下させることにより、直噴噴射弁からの燃料噴射量を低減できるので、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増加させることができる。その結果、直噴噴射弁の先端部における温度上昇を効率的に抑制するとともに、ポート噴射弁の使用割合を高くできる。なお、実施例１で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できる。また、実施例１に開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例１と同様の作用、効果を奏する。
【実施例２】
【００７０】
実施例２に係る内燃機関の制御は、実施例１に係る内燃機関の制御とほぼ同様の構成であるが、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる前に直噴噴射弁の燃料噴射量を制限値まで増加させる点で実施例１と異なる。他の構成は実施例１と同様なのでその説明を省略する。なお、実施例２に係る内燃機関の制御方法は、実施例１に係る内燃機関、及び内燃機関の制御装置１０（図９）により実現できる。次の説明では、適宜図１、図９を参照されたい。
【００７１】
図１１は、実施例２に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例２に係る内燃機関の制御方法のステップＳ２０１〜ステップＳ２０５までは、実施例１に係る内燃機関の制御方法のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５と同様なので、その説明を省略する。ここで、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０７を噴射量決定ループといい、ステップＳ２０８〜ステップＳ２１２を直噴噴射時期決定ループという。
【００７２】
先端温度Ｔｉｎｊが先端温度制限値Ｔｌｉｍよりも以上であると直噴噴射弁温度判定部１３が判定した場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、燃料噴射量決定部１２は、直噴噴射量Ｑｄｉが直噴噴射量制限値Ｑｄｉ＿ｌｉｍよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。Ｑｄｉ＜Ｑｄｉ＿ｌｉｍの場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増量する余地があるので、先端温度Ｔｉｎｊを低下させるため、直噴噴射量Ｑｄｉの噴射量を増加させる。このため、燃料噴射量決定部１２は噴射量決定ループ繰り返し数ＮをＮ＋１にセットする（ステップＳ２０７）。ここで、直噴噴射量制限値Ｑｄｉ＿ｌｉｍは、例えば、全燃料噴射量Ｑａｌｌの２０％程度とすることができる。
【００７３】
次に、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが、噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが前記噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍを超えると、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることはできないからである。Ｎ≦Ｎ＿ｌｉｍのときは（ステップＳ２１４；Ｙｅｓ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることができるので、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ（＝Ｎ＋１）、及び上記式（１）、（２）を用いて、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定する（ステップＳ２０３）。なお、噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍについては実施例１で説明した通りである。
【００７４】
燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ（＝Ｎ＋１）、及び上記式（１）、（２）を用いて、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定する（ステップＳ２０３）。例えば、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ＝１のとき、ポート噴射量Ｑｐｆｉ＝Ｑａｌｌ−Ｑｓｔｅｐとなり、直噴噴射量Ｑｄｉ＝Ｑｓｔｅｐとなる。ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定したら（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５を実行する。
【００７５】
Ｎ＞Ｎ＿ｌｉｍのときは（ステップＳ２１４；Ｎｏ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることができない。このときは、直噴噴射弁３に何らかの異常が発生したと考えられるので、警告を表示したり、直噴噴射弁３の異常をエンジンＥＣＵ３０の記憶部３０ｍに記憶させたりする（ステップＳ２１５）。これにより、点検、修理を促したり、点検、修理の際には異常個所を特定しやすくしたりできる。ステップＳ２１５に到達した時点で、実施例１に係る内燃機関の制御方法の処理ルーチンから抜けて、例えば、すべての運転領域でポート噴射弁２のみを用いて内燃機関１を運転する等、緊急走行モードに入るようにしてもよい。
【００７６】
Ｑｄｉ≧Ｑｄｉ＿ｌｉｍの場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増量する余地はないので、直噴噴射時期Ａｉｎｊを遅角側に変更する。この手順はステップＳ２０８〜ステップＳ２１２であるが、これは上記ステップＳ１０６〜ステップＳ１１０と同様なので、説明を省略する。決定した直噴噴射時期Ａｉｎｊが、直噴噴射時期下限値Ａｉｊｎ＿ｌｉｍ以下であると直噴噴射時期決定部１４が判断した場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、これ以上直噴噴射時期Ａｉｎｊを遅角させることはできないので、直噴噴射量Ｑｄｉの噴射量を増加させる。このため、燃料噴射量決定部１２は噴射量決定ループ繰り返し数ＮをＮ＋１にセットするとともに、直噴噴射時期決定部１４は直噴噴射時期決定ループ繰り返し数Ｍを０にリセットする（ステップＳ２１３）。また、現状の噴射量決定ループ（ステップＳ２０３〜ステップＳ２０７）においては、直噴噴射量Ｑｄｉが直噴噴射量制限値Ｑｄｉ＿ｌｉｍに到達しているため、直噴噴射量Ｑｄｉをこれ以上増加させることはできない。このため、燃料噴射量決定部１２は、直噴噴射量制限値Ｑｄｉ＿ｌｉｍ＝Ｑａｌｌとする（ステップＳ２１３）。
【００７７】
次に、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが、噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。噴射量決定ループ繰り返し数Ｎが前記噴射量決定ループ繰り返し数制限値Ｎ＿ｌｉｍを超えると、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることはできないからである。Ｎ≦Ｎ＿ｌｉｍのときは（ステップＳ２１４；Ｙｅｓ）、直噴噴射量Ｑｄｉを増加させることができる。このため、燃料噴射量決定部１２は、新たな噴射量決定ループ繰り返し数Ｎ（＝Ｎ＋１）、及び上記式（１）、（２）を用いて、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定する（ステップＳ２０３）。ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３の燃料噴射量を決定したら（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５を実行する。
【００７８】
以上、実施例２によれば、直噴噴射弁の燃料噴射割合を一定値まで増加させてから、直噴噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる。これにより、直噴噴射弁の燃料噴射割合を無闇に増加させることはないので、燃料消費の悪化を抑制しながら、効率的に直噴噴射弁の先端部における温度を低下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法、並びに内燃機関は、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関に適し、直噴噴射弁先端部に対するデポジットの付着を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１に係る内燃機関の制御を適用する内燃機関の構成例を示す説明図である。
【図２−１】実施例１に係る直噴噴射弁の一例を示す断面図である。
【図２−２】実施例１に係る直噴噴射弁の一例を示す断面図である。
【図３−１】実施例１に係る直噴噴射弁の他の例を示す側面図である。
【図３−２】図３−１の矢印Ａ方向から見た正面図である。
【図４−１】実施例１に係る直噴噴射弁の他の例を示す側面図である。
【図４−２】図４−１の矢印Ａ方向から見た正面図である。
【図５−１】ロータリー式の内燃機関を示す説明図である。
【図５−２】ロータリー式の内燃機関を示す説明図である。
【図６】直噴噴射弁の弁先端部における温度と直噴噴射弁の燃料噴射時期との関係を示す説明図である。
【図７】クランク角に対する燃料噴射時期を示す説明図である。
【図８−１】ピストン位置を示す断面図である。
【図８−２】ピストン位置を示す断面図である。
【図９】実施例１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。
【図１０】実施例１に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施例２に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１  内燃機関
１ｂ  燃焼室
１ｈ  シリンダヘッド
１ｓ  気筒
１ｗｊ  冷却液通路
２、２ａ  ポート噴射弁
３、３ａ、３ｂ  直噴噴射弁
３ｔ  弁先端部
３ｎ  燃料噴射孔
５  ピストン
１０  内燃機関の制御装置
１１  運転条件判定部
１２  燃料噴射量決定部
１３  直噴噴射弁温度判定部
１４  直噴噴射時期決定部
３０  エンジンＥＣＵ
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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