(57)【要約】【課題】ノッキングの発生を抑制しつつ燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関（１０）の制御装置（１００）は、シリンダブロック（１１）の冷却を確保しつつシリンダヘッド（１２）における冷却損失の発生がシリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造と、燃料と空気とが混合した混合気が燃焼室（１４）に流入するときの流動方向を調整する気流調整弁（２１）と、を備える内燃機関の燃料が重質燃料であるか否かを検出する重質燃料検出手段（１０４）によって燃料が重質燃料であると検出された場合に、燃焼室に流入した混合気がシリンダヘッドに衝突するように気流調整弁の開度を制御する制御部（１０５）を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの冷却を確保しつつシリンダヘッドにおける冷却損失の発生が前記シリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造と、燃料と空気とが混合した混合気が燃焼室に流入するときの流動方向を調整する気流調整弁と、を備える内燃機関の前記燃料が重質燃料であるか否かを検出する重質燃料検出手段によって前記燃料が前記重質燃料であると検出された場合に、前記燃焼室に流入した前記混合気が前記シリンダヘッドに衝突するように前記気流調整弁の開度を制御する制御部を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記シリンダブロックの冷却を確保しつつ前記シリンダヘッドにおける冷却損失の発生が前記シリンダヘッドの断熱によって抑制可能な前記構造は、前記シリンダブロックの前記燃焼室に面した壁面の一部分である局所壁面を冷却することで、前記シリンダブロックの冷却を確保し、
前記制御部は、前記燃料が前記重質燃料でないと前記重質燃料検出手段によって検出された場合には、前記燃焼室に流入した前記混合気が前記局所壁面に衝突するように前記気流調整弁の開度を制御する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の正味仕事に用いられない損失として、ポンプ損失、排気損失、冷却損失、機械損失等がある。これらの損失のうち冷却損失は大きなウエイトを占めることから、冷却損失の発生を抑制して燃費向上を図るための技術が考案されている。例えば特許文献１は、内燃機関のシリンダヘッドを断熱部材によって燃焼室から断熱することで、シリンダヘッドにおける冷却損失の発生を抑制する技術を開示している。
【０００３】
また内燃機関の燃料として、所定の比重より大きい比重を有する重質燃料が使用される場合がある。特許文献２には、燃料が重質燃料であるか否かを内燃機関の空燃比、回転速度等に基づいて検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７０４０４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の燃費向上を図るために、特許文献１に係る技術を応用してシリンダヘッドを断熱部材によって燃焼室から断熱した場合、燃焼室の温度が上昇してノッキングが発生するおそれがある。一方、ノッキングの発生を抑制するために冷却によって燃焼室の温度上昇を抑制した場合、燃料として重質燃料が用いられたときには、重質燃料の揮発性は重質燃料でない燃料に比較して低いことから、重質燃料の気化が不十分になるおそれがある。重質燃料の気化が不十分になった場合、内燃機関の燃費の向上を図ることは困難になる。
【０００６】
本発明は、ノッキングの発生を抑制しつつ燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置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】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、シリンダブロックの冷却を確保しつつシリンダヘッドにおける冷却損失の発生が前記シリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造と、燃料と空気とが混合した混合気が燃焼室に流入するときの流動方向を調整する気流調整弁と、を備える内燃機関の前記燃料が重質燃料であるか否かを検出する重質燃料検出手段によって前記燃料が前記重質燃料であると検出された場合に、前記燃焼室に流入した前記混合気が前記シリンダヘッドに衝突するように前記気流調整弁の開度を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関がシリンダブロックの冷却を確保しつつシリンダヘッドにおける冷却損失の発生がシリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造を有することから、シリンダブロックの冷却によって燃焼室の温度上昇を抑制してノッキングの発生を抑制できるととともに、シリンダヘッドにおける冷却損失の発生を抑制することができる。それにより、ノッキングの発生を抑制しつつ内燃機関の燃費を向上させることができる。
【０００９】
また、制御部は、燃料が重質燃料であると検出された場合に燃焼室に流入した混合気がシリンダヘッドに衝突するように気流調整弁の開度を制御することから、混合気に含まれる重質燃料をシリンダヘッドの熱で加熱することができる。それにより、混合気に含まれる重質燃料の気化を促進させることができる。その結果、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【００１０】
上記構成において、前記シリンダブロックの冷却を確保しつつ前記シリンダヘッドにおける冷却損失の発生が前記シリンダヘッドの断熱によって抑制可能な前記構造は、前記シリンダブロックの前記燃焼室に面した壁面の一部分である局所壁面を冷却することで、前記シリンダブロックの冷却を確保し、前記制御部は、前記燃料が前記重質燃料でないと前記重質燃料検出手段によって検出された場合には、前記燃焼室に流入した前記混合気が前記局所壁面に衝突するように前記気流調整弁の開度を制御する
【００１１】
この構成によれば、燃料が重質燃料でないと検出された場合には、燃焼室に流入した混合気を局所壁面によって効率的に冷却することができる。それにより、ノッキングの発生を抑制することができる。また、シリンダブロックの燃焼室に面した壁面の一部分が冷却されていることから、シリンダブロックの燃焼室に面した壁面全体が冷却される場合に比較して、シリンダブロックにおける冷却損失の発生を抑制することができる。その結果、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ノッキングの発生を抑制しつつ燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る制御装置を備える内燃機関の模式図である。図１（ｂ）は、制御装置による気流調整弁および局所冷却装置の制御機能をブロックで図示した機能ブロック図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、局所壁面および局所流路を説明するための図である。
【図３】図３は、局所冷却装置および内燃機関の冷却構造を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、シリンダブロックの冷却を確保しつつシリンダヘッドにおける冷却損失の発生がシリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造による効果を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、シリンダブロックの冷却を確保しつつシリンダヘッドにおける冷却損失の発生がシリンダヘッドの断熱によって抑制可能な構造による効果を説明するための図である。
【図６】図６は、制御装置のフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係る内燃機関１０の制御装置１００（以下、制御装置１００と略称する）について説明する。図１（ａ）は、本実施例に係る制御装置１００を備える内燃機関１０の模式図である。内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上方に配置されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１内に配置されたピストン１３とを備えている。
【００１６】
シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１３とによって囲まれた領域に、燃焼室１４が形成されている。なお、本実施例に係る上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例に係る上方および下方は水平方向であってもよい。また、図１（ａ）のシリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３は、内燃機関１０のクランク軸の軸線方向からこれらを見た断面図によって図示されている。
【００１７】
シリンダヘッド１２は、燃焼室１４に吸気を導くための吸気通路１５と、燃焼室１４から排気を排出するための排気通路１６とを備えている。内燃機関１０の吸気行程において燃焼室１４には、吸気として燃料と空気とが混合した混合気が導かれる。シリンダヘッド１２には、ヘッド流路１７が形成されている。ヘッド流路１７は、シリンダヘッド１２を冷却するための流体が流通する流路である。
【００１８】
内燃機関１０は、吸気通路１５を開閉する吸気弁１８と、排気通路１６を開閉する排気弁１９とを備えている。また内燃機関１０は、燃焼室１４の混合気に火花を点火する点火プラグ２０を備えている。すなわち、本実施例に係る内燃機関１０は、火花点火式の内燃機関である。本実施例において点火プラグ２０は、燃焼室１４の天井部の中央に配置されている。但し、点火プラグ２０の配置箇所は、これに限定されるものではない。また、本実施例に係る制御装置１００は火花点火式の内燃機関以外の内燃機関に適用することもできる。
【００１９】
内燃機関１０は、吸気通路１５に気流調整弁２１を備えている。気流調整弁２１は制御装置１００に制御されて、燃焼室１４に流入する気流の流動方向を調整する弁である。混合気は気流に乗って燃焼室１４に流入する。したがって、気流調整弁２１は、気流の流動方向を調整することで、混合気が燃焼室１４に流入するときの流動方向も調整している。
【００２０】
気流調整弁２１としては、タンブルコントロールバルブ、スワールコントロールバルブ等を用いることができる。本実施例においては、吸気行程において燃焼室１４にタンブルが生成されるため、気流調整弁２１としてタンブルコントロールバルブを用いる。なお、吸気行程において燃焼室１４にスワールが生成される内燃機関の場合、気流調整弁２１としてスワールコントロールバルブを用いればよい。
【００２１】
内燃機関１０は、局所冷却装置３０を備えている。局所冷却装置３０は、シリンダブロック１１の燃焼室１４に面した壁面（以下、シリンダブロック１１の壁面と略称する）の一部分である局所壁面２２を冷却する装置である。局所冷却装置３０は、制御装置１００によって制御される。局所冷却装置３０は、局所流路３１を備えている。なお、図１（ａ）において、シリンダブロック１１の局所壁面２２と局所流路３１とによって挟まれた領域には、水平方向に対して＋側に傾斜した線と−側に傾斜した線とによってハッチングが施されている。局所壁面２２および局所冷却装置３０の詳細は後述する。
【００２２】
内燃機関１０は、制御装置１００の動作に必要な情報を検出するためのセンサを備えている。図１においてはセンサの一例として、クランクポジションセンサ４０が図示されている。クランクポジションセンサ４０は、内燃機関１０のクランク軸の位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。制御装置１００は、クランクポジションセンサ４０の検出結果に基づいて内燃機関１０のクランク角を取得する。内燃機関１０の吸気行程、圧縮行程等の各行程、ピストン１３の位置、吸気弁１８および排気弁１９の位置等は、クランク角を基準に設定されている。したがって制御装置１００は、クランク角を取得することで内燃機関１０の運転状態を取得することができる。
【００２３】
制御装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３を備える電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。制御装置１００は、クランク角に基づいて内燃機関１０の燃料噴射時期、火花点火時期等を統合的に制御する。また制御装置１００は、気流調整弁２１および局所冷却装置３０を制御する。
【００２４】
図１（ｂ）は、制御装置１００による気流調整弁２１および局所冷却装置３０の制御機能をブロックで図示した機能ブロック図である。制御装置１００による気流調整弁２１および局所冷却装置３０の制御機能は、重質燃料検出部１０４、制御部１０５および記憶部１０６によって実現することができる。重質燃料検出部１０４は、内燃機関１０の燃料が所定の比重より大きい比重を有する重質燃料であるか否かを検出する機能を有している。重質燃料検出部１０４は、検出結果を制御部１０５に伝える。
【００２５】
すなわち、本実施例に係る重質燃料検出部１０４は、燃料が重質燃料であるか否かを検出する重質燃料検出手段としての機能を有している。したがって制御装置１００は、燃料が重質燃料であるか否かを検出する重質燃料検出装置としての機能も有していることになる。なお、本実施例に係る重質燃料検出手段は制御装置１００の機能の一部であるが、これに限られるものではない。重質燃料検出手段は、制御装置１００とは別の装置として設けられていてもよい。
【００２６】
重質燃料検出部１０４による燃料が重質燃料であるか否かの具体的検出手法は、特に限定されるものではない。例えば燃料が重質燃料の場合、吸気通路１５に付着する燃料量は重質燃料でない燃料の場合に比較して多くなる傾向がある。その結果、燃料が重質燃料の場合、燃焼室１４に供給される燃料量は燃料が重質燃料でない場合に比較してリーンになる傾向がある。そのため、燃料が重質燃料になった場合、燃料が重質燃料でない場合に比較して空燃比が変化する。したがって、空燃比に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出することができる。
【００２７】
そこで本実施例に係る重質燃料検出部１０４は、一例として、空燃比に基づいて燃料が重質燃料か否かを検出する。具体的には、重質燃料検出部１０４は、空燃比センサの検出結果に基づいて空燃比を取得し、取得された空燃比に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する。より具体的には、重質燃料検出部１０４は、取得された空燃比が目標空燃比よりもリーンになったときに燃料が重質燃料であると判定し、取得された空燃比が目標空燃比よりもリーンにならなかったときに燃料が重質燃料でないと判定することで、燃料が重質燃料であるか否かを検出する。目標空燃比は記憶部１０６が記憶しておき、重質燃料検出部１０４は記憶部１０６の目標空燃比を参照しながら、上記検出処理を行う。
【００２８】
また、燃料が重質燃料になった場合に空燃比がリーンになる結果、内燃機関１０のトルクは小さくなる傾向がある。内燃機関１０のトルクが小さくなった場合、内燃機関１０の回転速度も低下する傾向にある。したがって、内燃機関１０の回転速度に基づいて燃料が重質燃料か否かを検出することができる。
【００２９】
そこで、重質燃料検出部１０４は、上述した空燃比に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する手法に代えて、または上記空燃比に基づく手法とともに、内燃機関１０の回転速度に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出してもよい。内燃機関１０の回転速度に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する場合、重質燃料検出部１０４は、例えばクランクポジションセンサ４０の検出結果に基づいて内燃機関１０の回転速度を取得し、取得された回転速度に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する。具体的には重質燃料検出部１０４は、取得された回転速度の目標回転速度に対する減少量が基準値よりも大きくなったときに燃料が重質燃料であると判定し、取得された回転速度の目標回転速度に対する減少量が基準値以下のときに燃料が重質燃料でないと判定することで、燃料が重質燃料であるか否かを検出する。目標回転速度および基準値は記憶部１０６が記憶しておき、重質燃料検出部１０４は記憶部１０６の目標回転速度および基準値を参照しながら、上記検出処理を行う。
【００３０】
また、重質燃料検出部１０４は、上述した空燃比または回転速度に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する手法に代えて、またはこれらの手法とともに、燃料の比重を検出する比重検出計の検出結果に基づいて、燃料が重質燃料であるか否かを検出してもよい。比重検出計としては、特に限定されるものではないが、例えば燃料の屈折率を検出することで間接的に燃料の比重を検出する光学式燃料センサ等を用いることができる。重質燃料検出部１０４は、比重検出計の検出した比重が記憶部１０６に記憶された所定比重より大きいときに燃料が重質燃料であると判定し、比重検出計の検出した比重が所定比重以下のときに燃料が重質燃料でないと判定することで、燃料が重質燃料であるか否かを検出することができる。
【００３１】
また、燃料が重質燃料であるか否かの検出は、上述した空燃比、回転速度、比重等に基づいて行われるのではなく、ユーザーの判断に基づいて行われてもよい。この場合、例えば内燃機関１０は、燃料が重質燃料であると判断したユーザーがその旨を制御装置１００に伝達するための信号を入力する入力装置を備えている。重質燃料検出部１０４は、この入力装置からの信号の有無に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出することができる。
【００３２】
制御部１０５は、気流調整弁２１および局所冷却装置３０を制御する機能を有している。記憶部１０６は、重質燃料検出部１０４および制御部１０５の動作に必要なデータ等を記憶する機能を有している。重質燃料検出部１０４および制御部１０５の機能はＣＰＵ１０１によって実行され、記憶部１０６の機能はＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３によって実行される。
【００３３】
続いて局所壁面２２および局所流路３１について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、局所壁面２２および局所流路３１を説明するための図である。図２（ａ）は、気流調整弁２１の開度がゼロの場合における内燃機関１０の一部を示し、図２（ｂ）は気流調整弁２１の開度が所定の開度の場合における内燃機関１０の一部を示している。図２（ａ）および図２（ｂ）において、気流が矢印で図示されている。図２（ｃ）は、局所流路３１を上方側から見た図である。なお、図２（ｃ）において、吸気弁１８および排気弁１９も想像線によって図示されている。
【００３４】
図２（ｃ）に示すように、本実施例に係る吸気弁１８はクランク軸線２３を挟んで一方の側に２つ配置され、排気弁１９はクランク軸線２３を挟んで他方の側に２つ配置されている。但し吸気弁１８および排気弁１９の個数は、これに限定されるものではない。
【００３５】
内燃機関１０において、燃焼室１４に流入した混合気がシリンダブロック１１の壁面に衝突する箇所は、気流調整弁２１の開度に応じて変化する。気流調整弁２１および局所壁面２２は、気流調整弁２１の開度に応じて燃焼室１４に流入した混合気が局所壁面２２に衝突しない状態と局所壁面２２に衝突する状態とが得られるように設定されている。本実施例においては、図２（ａ）に示すように、気流調整弁２１の開度がゼロの場合、気流に乗って燃焼室１４に流入した直後の混合気は、シリンダヘッド１２の燃焼室１４に面した部分に衝突する。図２（ｂ）に示すように、気流調整弁２１の開度が所定の開度の場合、気流に乗って燃焼室１４に流入した直後の混合気は、局所壁面２２に衝突する。
【００３６】
局所壁面２２は、気流調整弁２１の開度が所定の開度のときに燃焼室１４に流入した混合気が衝突するシリンダブロック１１の壁面部分である。本実施例においては、局所壁面２２とシリンダヘッド１２との間には所定の距離が設けられている。またピストン１３が下死点に位置した場合、ピストン１３の冠面と局所壁面２２との間にも所定の距離が設けられている。なお、気流調整弁２１の所定の開度は、記憶部１０６が記憶しておく。
【００３７】
局所流路３１は、シリンダブロック１１における局所壁面２２に対応した部分に限定して形成された流路である。本実施例においては、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、局所流路３１の高さと局所壁面２２の高さとは等しく設定されている。図２（ｃ）に示すように局所流路３１は、シリンダブロック１１のクランク軸線２３よりも排気弁１９側に形成されている。なお、図２（ｃ）において局所壁面２２は、シリンダブロック１１の壁面のうちクランク軸線２３よりも排気弁１９側の部分である。
【００３８】
後述するように、局所流路３１には局所壁面２２よりも低温の流体が流動する。それにより局所流路３１は、局所壁面２２を冷却する機能を有している。局所流路３１の形状等は、局所壁面２２を冷却できる形状等であれば、特に限定されるものではない。例えば、図２（ａ）および図２（ｂ）において、局所流路３１の高さは局所壁面２２の高さと同じでなくてもよい。また、図２（ｃ）において局所流路３１は、シリンダブロック１１の壁面のうち、クランク軸線２３よりも排気弁１９側の箇所のさらに一部分に限定して形成されていてもよい。なお、局所流路３１の体積は小さい方が好ましい。冷却時のエネルギー損失が少なくて済むからである。
【００３９】
続いて局所冷却装置３０および内燃機関１０の冷却構造について説明する。図３は、局所冷却装置３０および内燃機関１０の冷却構造を説明するための図である。局所冷却装置３０は、前述した局所流路３１の他に、ポンプ３２、冷却装置３３および循環流路３４を備えている。
【００４０】
局所流路３１とポンプ３２と冷却装置３３とは、循環流路３４によって連通されている。ポンプ３２は、制御部１０５によって制御されて流体を圧送する。流体としては特に限定されないが、例えば水、不凍液等の冷却媒体としての機能を有する流体を用いることができる。冷却装置３３は、制御部１０５に制御されることで、局所流路３１に供給される流体を局所壁面２２の温度よりも低い温度に冷却する装置である。
【００４１】
制御部１０５がポンプ３２および冷却装置３３を作動させることで、ポンプ３２から圧送された流体は、循環流路３４を循環しながら、冷却装置３３によって冷却されて局所流路３１において局所壁面２２を冷却する。すなわち、本実施例に係る局所冷却装置３０は、局所流路３１と、制御部１０５に制御されることで局所壁面２２の温度よりも低い温度の流体を局所流路３１に流通させる流体供給手段（ポンプ３２および冷却装置３３）とを備えている。
【００４２】
なお、制御部１０５がポンプ３２および冷却装置３３を作動させる時期は、特に限定されるものではない。例えば、内燃機関１０の冷却の必要性は、暖機運転時には小さく、暖機運転終了後においては高い。そのため制御部１０５は、暖機運転時にはポンプ３２および冷却装置３３を停止させ、暖機運転終了後においてポンプ３２および冷却装置３３を作動させてもよい。また、局所冷却装置３０の構成は図３の構成に限定されるものではない。例えば局所冷却装置３０は、冷却装置３３を備えていなくてもよい。この場合、制御部１０５は、暖機運転終了後には、暖機運転時において局所流路３１に流入する流体の流量よりも多い流量の流体が局所流路３１に流入するようにポンプ３２を制御してもよい。この場合においても、暖機運転終了後において、局所流路３１を流動する流体によって局所壁面２２を冷却することができる。
【００４３】
続いて内燃機関１０の冷却構造について説明する。内燃機関１０の冷却構造は、前述した局所冷却装置３０（局所流路３１、ポンプ３２、冷却装置３３および循環流路３４）に加えて、循環流路５０および流量調整弁５１を備えている。循環流路５０は、ヘッド流路１７とポンプ３２とを連通するための流路である。なお、図３において循環流路５０の一部および循環流路３４の一部は、合流しているがこれに限定されるものではない。
【００４４】
流量調整弁５１は、制御部１０５に制御されて循環流路５０における流量を調整する弁である。本実施例において流量調整弁５１は、循環流路５０のヘッド流路１７よりも上流側に配置されている。但し、流量調整弁５１の配置箇所はこれに限定されるものではない。例えば流量調整弁５１は、循環流路５０のヘッド流路１７よりも下流側に配置されていてもよい。
【００４５】
制御部１０５は、例えば内燃機関１０の負荷に応じて流量調整弁５１を制御することで、循環流路５０における流体の流量を循環流路３４における流体の流量よりも小さく制御する。この場合、ヘッド流路１７における流体の流量（すなわち、シリンダヘッド１２を冷却する流体の流量）は、局所流路３１における流体の流量よりも小さく制御される。その結果、シリンダヘッド１２と流体との熱伝導は、シリンダブロック１１と流体との熱伝導に比較して低く制御される。それにより、本実施例に係る冷却構造は、シリンダヘッド１２が冷却用の流体から断熱された構造となっている。
【００４６】
内燃機関１０がこのような冷却構造を有することで、局所冷却装置３０によってシリンダブロック１１の冷却を確保することができる。また、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生をシリンダブロック１１における冷却損失の発生よりも低く抑えることができる。すなわち、本実施例に係る冷却構造は、シリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造となっている。
【００４７】
なお内燃機関１０は、上述したヘッド流路１７における流体の流量を局所流路３１における流体の流量よりも小さく制御する冷却構造に代えて、またはこの冷却構造とともに、断熱部材を有する構造を備えていてもよい。具体的には、内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を燃焼室１４から断熱する断熱部材を備えた構造を有していてもよい。この構造の一例として、シリンダヘッド１２の燃焼室１４に露出した部分に断熱部材を配置する構造を用いることができる。断熱部材としては、例えば、シリンダヘッド１２を構成する材料である金属よりも熱伝導率の小さい部材を用いることができる。この場合、断熱部材によって燃焼室１４からシリンダヘッド１２への熱伝導を抑制することができる。それにより、シリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２が燃焼室１４から断熱された構造が得られる。この場合においても、シリンダヘッド１２が燃焼室１４から断熱されることで、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生が抑制されている。
【００４８】
あるいは内燃機関１０は、上記断熱部材を有する構造に代えてまたは上記断熱部材を有する構造とともに、シリンダヘッド１２をシリンダブロック１１から断熱する断熱部材を備える構造を有していてもよい。この構造として、例えばシリンダヘッド１２のシリンダブロック１１側の界面に断熱部材を配置する構造を用いることができる。この場合、断熱部材によってシリンダブロック１１からシリンダヘッド１２への熱伝導が抑制されることで、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１から断熱された構造が得られる。この場合においても、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１から断熱されることで、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生が抑制されている。
【００４９】
上述したように内燃機関１０がシリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造を有することで、以下の効果が得られる。図４（ａ）〜図４（ｃ）並びに図５（ａ）および図５（ｂ）は、シリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造による効果を説明するための図である。
【００５０】
まず、図４（ａ）に示すように、内燃機関１０の正味仕事に用いられない損失として、ポンプ損失、排気損失、冷却損失、機械損失がある。これらの損失のうち冷却損失が占めるウエイトは大きい。そのため、冷却損失の発生抑制は内燃機関１０の燃費向上に効果的である。
【００５１】
図４（ｃ）に示すように、冷却損失の発生抑制のためには、空気を断熱することが効果的である。しかしながら、例えばシリンダブロック１１の壁面に断熱部材を配置する、ピストン１３の冠面とシリンダブロック１１との間に断熱部材を配置する等の方法でシリンダブロック１１が燃焼室１４から断熱された場合、図４（ｂ）に示すように、シリンダブロック１１の温度が上昇して燃焼室１４内の混合気が加熱されてしまい、ノッキングが生じる可能性が高くなる。
【００５２】
これに対して本実施例のようにシリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造の場合、シリンダブロック１１の冷却が確保されていることから、シリンダブロック１１の温度上昇が抑制されている。それにより、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生を抑止して燃費向上を図りつつ、燃焼室１４内の混合気の加熱を抑制してノッキングの発生を抑制することができる。
【００５３】
また燃焼室１４に占めるシリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３の表面積の割合は、図５（ａ）のようになっている。上死点付近において燃焼室１４に占めるシリンダヘッド１２およびピストン１３の表面積の割合は、燃焼室１４に占めるシリンダブロック１１の表面積の割合よりも高くなっている。図５（ｂ）に示すように、混合気の熱伝達率は、圧縮行程の上死点付近において顕著に高くなることが分る。したがって、内燃機関１０の冷却損失の発生を抑制するためには、シリンダヘッド１２における熱の移動量を抑制する方がシリンダブロック１１における熱の移動量を抑制するよりも効果的である。すなわち、シリンダブロック１１を断熱するよりもシリンダヘッド１２を断熱することの方が、内燃機関１０の冷却損失の発生を効果的に抑制することができ、以って内燃機関１０の燃費を効果的に向上させることができる。
【００５４】
一方、ノッキングの発生は圧縮端温度に依存する。したがって、吸気圧縮行程において燃焼室１４に占める表面積の割合が相対的に大きいシリンダブロック１１の温度上昇を抑制することが、ノッキングの発生の抑制にとって特に効果的である。
【００５５】
以上のことから、本実施例のように内燃機関１０がシリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造を有することで、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑制しつつ内燃機関１０の燃費を効果的に向上できることが分る。
【００５６】
続いて、制御装置１００による気流調整弁２１の制御について説明する。まず、図２（ａ）および図２（ｂ）において前述したように、本実施例に係る内燃機関１０は、気流調整弁２１の開度に応じて、燃焼室１４に流入した混合気がシリンダヘッド１２に衝突する状態（図２（ａ））と、シリンダヘッド１２に衝突せずにシリンダブロック１１の局所壁面２２に衝突する状態（図２（ｂ））とが得られるような構造を有している。本実施例に係る制御部１０５は、燃料が重質燃料であるか否かに基づいて気流調整弁２１を制御する。具体的には、制御部１０５は、重質燃料検出部１０４によって燃料が重質燃料であると検出された場合、燃焼室１４に流入した混合気がシリンダヘッド１２に衝突するように気流調整弁２１の開度を図２（ａ）で前述した開度に制御する。
【００５７】
この場合、混合気に含まれる重質燃料をシリンダヘッド１２の熱で加熱することができる。それにより、混合気に含まれる重質燃料の気化を促進させることができる。その結果、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。重質燃料の気化が促進されることで、重質燃料が内燃機関１０の潤滑用オイルに混入すること（すなわち、オイル希釈）も抑制される。また、重質燃料がシリンダブロック１１に衝突して局所壁面２２によって冷却されて液化することによって生じるオイル希釈も抑制することができる。
【００５８】
一方、制御部１０５は、重質燃料検出部１０４によって燃料が重質燃料でないと検出された場合、燃焼室１４に流入した混合気が局所壁面２２に衝突するように気流調整弁２１の開度を図２（ｂ）で前述した所定の開度に制御する。この場合、燃焼室１４に流入した混合気を局所壁面２２によって効率的に冷却することができる。それによりノッキングの発生を抑制することができる。なお、燃料が重質燃料でない場合には混合気を局所壁面２２によって冷却しても燃料の気化が不十分になるおそれは少なく、またオイル希釈が生じるおそれも少ない。
【００５９】
図６は、制御装置１００のフローチャートの一例を示す図である。制御装置１００は、図６のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。なお、図６のフローチャートのスタート時点において局所壁面２２は局所冷却装置３０によって冷却されているものとする。まず重質燃料検出部１０４は、空燃比に基づいて燃料が重質燃料であるか否かを検出する（ステップＳ１０）。
【００６０】
ステップＳ１０において燃料が重質燃料であると検出された場合、制御部１０５は燃焼室１４に流入した混合気がシリンダヘッド１２に衝突するように気流調整弁２１の開度を制御する（ステップＳ２０）。次いで制御部１０５はフローチャートの実行を終了する。
【００６１】
ステップＳ１０において燃料が重質燃料であると検出されなかった場合（すなわち、燃料が重質燃料でないと検出された場合）、制御部１０５は燃焼室１４に流入した混合気が局所壁面２２に衝突するように気流調整弁２１の開度を制御する（ステップＳ３０）。次いで制御部１０５はフローチャートの実行を終了する。
【００６２】
以上のように本実施例に係る内燃機関１０の制御装置１００によれば、内燃機関１０がシリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造を有することから、燃焼室１４の温度上昇を抑制してノッキングの発生を抑制できるとともに、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生を抑制して内燃機関１０の燃費を向上させることができる。
【００６３】
また制御部１０５は、燃料が重質燃料であると検出された場合に燃焼室１４に流入した混合気がシリンダヘッド１２に衝突するように気流調整弁２１の開度を制御することから、混合気に含まれる重質燃料をシリンダヘッド１２の熱で加熱することができる。それにより、混合気に含まれる重質燃料の気化を促進させることができる。その結果、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。また、オイル希釈が生じることを抑制することもできる。オイル希釈の発生が抑制されることで、さらに燃費が向上するとともに排気エミッションの悪化も抑制される。
【００６４】
また、制御部１０５は、燃料が重質燃料でないと検出された場合には、燃焼室１４に流入した混合気が局所壁面２２に衝突するように気流調整弁２１の開度を制御することから、燃焼室１４に流入した混合気を局所壁面２２によって効率的に冷却することができる。それによりノッキングの発生を抑制することができる。また、内燃機関１０が局所冷却装置３０を備えていることで、シリンダブロック１１の燃焼室１４に面した壁面の一部分が冷却されていることから、シリンダブロック１１の燃焼室１４に面した壁面全体が冷却される場合に比較して、シリンダブロック１１における冷却損失の発生は抑制されている。その結果、シリンダブロック１１の燃焼室１４に面した壁面全体が冷却される場合に比較して内燃機関１０の燃費を向上させることができる。
【００６５】
なお、シリンダブロック１１の冷却を確保するための構造は、局所冷却装置３０を備える構造に限定されるものではない。例えば、シリンダブロック１１の冷却を確保するための構造は、シリンダブロック１１の燃焼室１４に面した壁面全体を冷却媒体によって冷却する構造であってもよい。この場合においても、内燃機関１０は、シリンダブロック１１の冷却を確保しつつシリンダヘッド１２における冷却損失の発生がシリンダヘッド１２の断熱によって抑制可能な構造を備えることになる。それにより、燃焼室１４の温度上昇を抑制してノッキングの発生を抑制できるとともに、シリンダヘッド１２における冷却損失の発生を抑制して内燃機関１０の燃費を向上させることができる。また、制御部１０５が、燃料が重質燃料であると検出された場合に燃焼室１４に流入した混合気がシリンダヘッド１２に衝突するように気流調整弁２１の開度を制御することから、燃料として重質燃料が使用された場合における重質燃料の気化を促進して内燃機関１０の燃費向上を図ることができる。
【００６６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  内燃機関
１１  シリンダブロック
１２  シリンダヘッド
１４  燃焼室
２１  気流調整弁
２２  局所壁面
３０  局所冷却装置
３１  局所流路
４０  クランクポジションセンサ
１００  制御装置
１０４  重質燃料検出部
１０５  制御部
【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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