(57)【要約】【課題】筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧が低温となった吸気バルブの傘部や機関ピストンの頂面に干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することの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は、燃焼室１８内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁２０と、吸気バルブ３１の開弁時期を変更するバルブタイミング変更機構３４とを備えている。電子制御装置１００は、吸気バルブ３１の傘部温度を推定し、推定される吸気バルブ３１の傘部温度が判定温度未満であるときには判定温度以上であるときよりも吸気バルブ３１の傘部と筒内噴射弁２０から噴射された燃料噴霧とが干渉し難くなるように、吸気バルブ３１の開弁時期及び筒内噴射弁２０の燃料噴射態様の少なくとも一方を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気バルブの開弁時期を変更するバルブタイミング変更機構とを備える内燃機関の制御装置において、
前記吸気バルブの傘部温度を推定する傘部温度推定手段と、前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が判定温度未満であるときには前記吸気バルブの傘部と前記筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧とが干渉し難くなるように前記吸気バルブの開弁時期及び前記筒内噴射弁の燃料噴射態様の少なくとも一方を変更する干渉抑制手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記干渉抑制手段は、前記吸気バルブの傘部温度が前記判定温度未満であるときには同判定温度以上であるときよりも前記吸気バルブの開弁時期が遅角されるように前記バルブタイミング変更機構を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記干渉抑制手段は、機関運転状態が過渡状態にあり機関回転速度が上昇しているときには燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉しないことを条件に前記筒内噴射弁の燃料噴射時期を最も進角させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記干渉抑制手段は、ノッキングの発生を判定するノック判定手段と、同ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、同オクタン価推定手段によって推定されるオクタン価が高いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含む
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関はガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関であり、
前記干渉抑制手段は、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、同アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段と含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は電動ウォータポンプを備え、
前記傘部温度推定手段によって推定される前記傘部温度が低いときには高いときよりも前記電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させる吐出量制御手段を備える
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、同ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気の量を調量するＥＧＲ弁とを備え、
前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも再循環される排気の量が多くなるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段を備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気を冷却するＥＧＲクーラと、同ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁とを備え、
前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも前記ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量が少なくなるように前記調量弁を制御するＥＧＲクーラ制御手段を備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、燃焼室に導入される吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラを迂回して燃焼室に吸気を導入するバイパス通路と、同バイパス通路を流れる吸気の量を調量するバイパス量調量弁とを備え、
前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも前記バイパス通路を流れる吸気の量が多くなるように前記バイパス量調量弁を制御するバイパス量制御手段を備える
請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
シリンダヘッドに設けられ燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、燃焼室の壁面の一部を構成する前記シリンダヘッドの内壁面と上死点における機関ピストンの頂面との距離を変更して圧縮比を変更する圧縮比変更機構とを備える内燃機関の制御装置において、
前記機関ピストンの頂面温度を推定する頂面温度推定手段と、同頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が判定温度未満のときには同判定温度以上のときよりも前記シリンダヘッドの内壁面と上死点における前記ピストンの頂面との距離が長くなるように前記圧縮比変更機構を制御する干渉抑制手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関の制御装置において、
前記干渉抑制手段は、ノッキングの発生を判定するノック判定手段と、同ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、同オクタン価推定手段によって推定されるオクタン価が高いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含む
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記内燃機関はガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関であり、
前記干渉抑制手段は、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、同アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含む
請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記内燃機関は電動ウォータポンプを備え、
前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させる吐出量制御手段を備える
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、同ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気の量を調量するＥＧＲ弁とを備え、
前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも再循環される排気の量が多くなるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段を備える
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気を冷却するＥＧＲクーラと、同ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁とを備え、
前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量が少なくなるように前記調量弁を制御するＥＧＲクーラ制御手段を備える
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記内燃機関は、燃焼室に導入される吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラを迂回して燃焼室に吸気を導入するバイパス通路と、同バイパス通路を流れる吸気の量を調量するバイパス量調量弁とを備え、
前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記バイパス通路を流れる吸気の量が多くなるように前記バイパス量調量弁を制御するバイパス量制御手段を備える
請求項１０〜１５のいずれか一項に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】
この発明は燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を備える内燃機関が知られている（例えば特許文献１）。こうした内燃機関にあっては、各気筒内に設けられた筒内噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射することにより、燃焼に供される燃料の量を緻密に制御するとともに、噴射された燃料が気化する際の吸気冷却作用を利用して吸気充填効率を向上させることができる。これにより、排気性状を向上させつつ、機関出力を向上させることができるようになる。
【特許文献１】特開２００４‐３４６８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、筒内噴射弁の噴口は気筒内における吸気バルブの傘部近傍に位置するため、噴射された燃料噴霧と開弁した吸気バルブの傘部とが干渉し、同傘部に多量の燃料噴霧が付着することがある。
【０００４】
具体的には図１５の中段に斜線で示されるように吸気バルブのリフト量が所定量以上のときには、筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉するようになる。本願発明者は吸気バルブの傘部温度が低いときに、このような燃料噴霧の干渉が生じると、図１５の下段に示されるように煤等の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）が発生しやすくなることを確認した。
【０００５】
また、このように燃料噴霧と吸気バルブの傘部とが干渉してＰＭが発生する他、燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉することによっても同様にＰＭが発生する。すなわち、図１５の上段に斜線で示されるようにピストンが上死点近傍にあり、機関ピストンの頂面と筒内噴射弁の噴口との距離が近いときには、筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉するようになる。そして、機関ピストンの頂面温度が低いときに、このような燃料噴霧の干渉が生じると、図１５の下段に示されるようにＰＭが発生しやすくなる。
【０００６】
この発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧が低温となった吸気バルブの傘部や機関ピストンの頂面に干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することのできる内燃機関の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】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気バルブの開弁時期を変更するバルブタイミング変更機構とを備える内燃機関の制御装置において、前記吸気バルブの傘部温度を推定する傘部温度推定手段と、前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が判定温度未満であるときには前記吸気バルブの傘部と前記筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧とが干渉し難くなるように前記吸気バルブの開弁時期及び前記筒内噴射弁の燃料噴射態様の少なくとも一方を変更する干渉抑制手段とを備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、吸気バルブの傘部の温度が高いときには通常の機関運転を行う一方、吸気バルブの傘部の温度が低く、したがって吸気バルブの傘部と燃料噴霧との干渉によってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、吸気バルブの開弁時期及び燃料噴射態様の少なくとも一方を変更することにより吸気バルブの傘部に対する燃料噴霧の干渉を抑制してＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記干渉抑制手段は、前記吸気バルブの傘部温度が前記判定温度未満であるときには同判定温度以上であるときよりも前記吸気バルブの開弁時期が遅角されるように前記バルブタイミング変更機構を制御することをその要旨とする。
【００１０】
ところで、燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉した場合にも吸気バルブに干渉した場合と同様にＰＭの発生量が増大することとなる。この点、上記構成によれば、吸気バルブの開弁時期を遅角させることにより、機関ピストンの頂面と燃料噴射弁の噴口とが近接する時期と同噴口と吸気バルブの傘部とが近接する時期との期間を長く確保することができ、その期間に燃料噴射を実行することができるようになる。そのため、機関ピストンの頂面と吸気バルブの傘部との双方に対して燃料噴霧が干渉することを抑制することができ、より好適にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記干渉抑制手段は、機関運転状態が過渡状態にあり機関回転速度が上昇しているときには燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉しないことを条件に前記筒内噴射弁の燃料噴射時期を最も進角させることをその要旨とする。
【００１２】
機関回転速度が上昇しているときには、筒内噴射弁から噴射される燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉しない期間、すなわち吸気バルブのリフト量が燃料噴霧と吸気バルブの傘部とが干渉するリフト量になるまでの期間が次第に短くなる。このため、機関回転速度が上昇しているときには、燃料噴霧と吸気バルブの傘部との干渉が生じないように燃料噴射時期を設定して燃料噴射を開始したとしても、燃料噴射中に機関回転速度が上昇して燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉してしまうおそれがある。この点、上記請求項３に記載の構成によれば、機関回転速度が上昇しているときには燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉しないことを条件に燃料噴射時期が最も進角されるようになる。これにより、機関回転速度の上昇に伴って燃料噴射中に吸気バルブのリフト量が干渉の生じるリフト量になるまでの期間が短くなったとしても、干渉の生じるリフト量以上になるまでの間により多くの燃料を噴射して吸気バルブの傘部と噴射される燃料が干渉することによるＰＭの発生を極力抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記干渉抑制手段は、ノッキングの発生を判定するノック判定手段と、同ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、同オクタン価推定手段によって推定されるオクタン価が高いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含むことをその要旨とする。
【００１４】
一般に燃料のオクタン価を高くするためには、芳香族炭化水素を含む物質が添加される。そして、こうした芳香族炭化水素を多く含む燃料ほどＰＭが発生しやすい。この点、上記請求項４に記載の発明によれば、ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定し、推定されたオクタン価が高いときほど上記判定温度を高く設定するようにしている。したがってこうした構成によれば、燃料のオクタン価の違いによるＰＭの発生度合に即した態様で効果的にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関はガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関であり、前記干渉抑制手段は、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、同アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含むことをその要旨とする。
【００１６】
ガソリンは、アルコールよりも燃焼に伴って発生するＰＭの量が多い。そのため、アルコール含有燃料を使用可能な内燃機関の制御装置にあっては、燃料に含まれるアルコール濃度が低いときほどＰＭが発生しやすくなる。この点、上記請求項５に記載の発明では、アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど上記判定温度を高く設定するようにしている。こうした構成によれば、アルコールの濃度の違いによるＰＭの発生度合に即した態様で効果的にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は電動ウォータポンプを備え、同内燃機関の制御装置は、前記傘部温度推定手段によって推定される前記傘部温度が低いときには高いときよりも前記電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させる吐出量制御手段を備えることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、推定される傘部温度が低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させるようにしている。これにより、機関温度が上昇しやすくなり、吸気バルブの傘部温度を速やかに上昇させて筒内噴射弁から噴射される燃料噴霧が低温となった吸気バルブの傘部に干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、同ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気の量を調量するＥＧＲ弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも再循環される排気の量が多くなるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段を備えることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、推定される吸気バルブの傘部温度が低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、吸気通路に再循環される排気の量を増大させるようにしている。そのため、吸気バルブの温度が低い場合にはより多くの排気が吸気通路に再循環されるようになり、高温の排気によって吸気バルブの傘部が暖められ、その温度が上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブの傘部温度をより速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気を冷却するＥＧＲクーラと、同ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも前記ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量が少なくなるように前記調量弁を制御するＥＧＲクーラ制御手段を備えることをその要旨とする。
【００２２】
上記構成によれば、推定される吸気バルブの傘部温度が低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の量が減少されるようになる。そのため、吸気通路に再循環される排気の温度が上昇し、吸気バルブの傘部温度が上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブの傘部温度を速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、燃焼室に導入される吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラを迂回して燃焼室に吸気を導入するバイパス通路と、同バイパス通路を流れる吸気の量を調量するバイパス量調量弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記傘部温度推定手段によって推定される前記吸気バルブの傘部温度が低いときには高いときよりも前記バイパス通路を流れる吸気の量が多くなるように前記バイパス量調量弁を制御するバイパス量制御手段を備えることをその要旨とする。
【００２４】
上記構成によれば、推定される吸気バルブの傘部温度が低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブの傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、バイパス通路を流れる吸気の量が増大されるようになり、インタークーラを通じて冷却される吸気の量が減少するようになる。そのため、燃焼室に導入される吸気の温度が上昇し、吸気バルブの傘部温度が上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブの傘部温度を速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、シリンダヘッドに設けられ燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、燃焼室の壁面の一部を構成する前記シリンダヘッドの内壁面と上死点における機関ピストンの頂面との距離を変更して圧縮比を変更する圧縮比変更機構とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関ピストンの頂面温度を推定する頂面温度推定手段と、同頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が判定温度未満のときには同判定温度以上のときよりも前記シリンダヘッドの内壁面と上死点における前記ピストンの頂面との距離が長くなるように前記圧縮比変更機構を制御する干渉抑制手段を備えることをその要旨とする。
【００２６】
上記構成によれば、機関ピストンの頂面温度が低いときには干渉抑制手段によってシリンダヘッドの内壁面と上死点における機関ピストンの頂面との距離が長くなるように圧縮比変更機構が制御される。これにより、シリンダヘッドの内壁面と機関ピストンの頂面との距離が長くなった分だけシリンダヘッドに設けられた筒内噴射弁の噴口と機関ピストンの頂面との距離が長くなり、筒内噴射弁から噴射される燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉する期間が短くなる。その結果、筒内噴射弁から噴射された燃料噴霧が低温の機関ピストンの頂面に干渉することが抑制され、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の制御装置において、前記干渉抑制手段は、ノッキングの発生を判定するノック判定手段と、同ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、同オクタン価推定手段によって推定されるオクタン価が高いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含むことをその要旨とする。
【００２８】
上述したようにオクタン価が高く、芳香族炭化水素を多く含む燃料ほどＰＭが発生しやすい。この点、上記請求項１１に記載の発明によれば、ノック判定手段の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定し、推定されたオクタン価が高いときほど上記判定温度を高く設定するようにしている。したがってこうした構成によれば、燃料のオクタン価の違いによるＰＭの発生度合に即した態様でＰＭの発生を効果的に抑制することができるようになる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関はガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関であり、前記干渉抑制手段は、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、同アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど前記判定温度が高くなるようにこれを設定する設定手段とを含むことをその要旨とする。
【００３０】
上述したように燃料に含まれるアルコールの濃度が低いときほどＰＭが発生しやすくなる。この点、上記請求項１２に記載の発明では、アルコール濃度推定手段によって推定されるアルコール濃度が低いときほど上記判定温度を高く設定するようにしている。こうした構成によれば、アルコールの濃度の違いによるＰＭの発生度合に即した態様でＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は電動ウォータポンプを備え、同内燃機関の制御装置は、前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させる吐出量制御手段を備えることをその要旨とする。
【００３２】
上記構成によれば、推定される機関ピストンの頂面温度が低く、したがって燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉することによりＰＭが発生しやすい状態であるときには、電動ウォータポンプによる機関冷却水の吐出量を減少させるようにしている。これにより、機関温度が上昇しやすくなり、機関ピストンの頂面温度を速やかに上昇させて筒内噴射弁から噴射される燃料噴霧が低温となった機関ピストンに干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、同ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気の量を調量するＥＧＲ弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも再循環される排気の量が多くなるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段を備えることをその要旨とする。
【００３４】
上記構成によれば、推定される機関ピストンの頂面温度が低く、したがって燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉することによるＰＭの発生が生じやすい状態であるときには、吸気通路に再循環される排気の量を増大させるようにしている。そのため、機関ピストンの頂面温度が低い場合にはより多くの排気が吸気通路に再循環されるようになり、高温の排気によって機関ピストンが暖められ、その頂面温度が上昇しやすくなる。これにより、機関ピストンの頂面温度をより速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を通じて前記吸気通路に再循環する排気を冷却するＥＧＲクーラと、同ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の流量が少なくなるように前記調量弁を制御するＥＧＲクーラ制御手段を備えることをその要旨とする。
【００３６】
上記構成によれば、推定される機関ピストンの頂面温度が低く、したがって燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉することによるＰＭの発生が生じやすい状態であるときには、ＥＧＲクーラを流れる機関冷却水の量が減少されるようになる。そのため、吸気通路に再循環される排気の温度が上昇し、機関ピストンの頂面温度が上昇しやすくなる。これにより、機関ピストンの頂面温度を速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００３７】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、燃焼室に導入される吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラを迂回して燃焼室に吸気を導入するバイパス通路と、同バイパス通路を流れる吸気の量を調量するバイパス量調量弁とを備え、同内燃機関の制御装置は、前記頂面温度推定手段によって推定される前記機関ピストンの頂面温度が低いときには高いときよりも前記バイパス通路を流れる吸気の量が多くなるように前記バイパス量調量弁を制御するバイパス量制御手段を備えることをその要旨とする。
【００３８】
上記構成によれば、推定される機関ピストンの頂面温度が低く、したがって燃料噴霧が機関ピストンの頂面に干渉することによるＰＭの発生が生じやすい状態であるときには、バイパス通路を流れる吸気の量が増大されるようになり、インタークーラを通じて冷却される吸気の量が減少するようになる。そのため、燃焼室に導入される吸気の温度が上昇し、機関ピストンの頂面温度が上昇しやすくなる。これにより、機関ピストンの頂面温度を速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、筒内噴射弁を備える内燃機関の電子制御装置に具体化した第１の実施形態について、図１〜６を参照して説明する。
【００４０】
図１は本実施形態にかかる電子制御装置１００とその制御対象である内燃機関１０の概略構成を示している。図１に示されるように内燃機関１０のシリンダブロック１１に形成された気筒１２には、ピストン１３が摺動可能に収容されている。そして、ピストン１３はコネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１６と連結されている。また、シリンダブロック１１には各気筒１２を取り囲むように機関冷却水が循環するウォータジャケット１４が形成されている。尚、内燃機関１０は、電動ウォータポンプ５０を備えており、この電動ウォータポンプ５０から吐出された機関冷却水がウォータジャケット１４内を循環する。
【００４１】
シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１７が組み付けられており、気筒１２の内周面、ピストン１３の上面及びシリンダヘッド１７の内壁面によって燃焼室１８が区画形成されている。シリンダヘッド１７には、燃焼室１８内に突出するように点火プラグ１９が設けられているとともに、燃焼室１８と連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されている。そして、吸気ポート２１の開口部近傍には燃焼室１８内にその先端部が突出するように筒内噴射弁２０が設けられている。
【００４２】
吸気ポート２１は、図示しない吸気マニホルドと接続されて吸気通路３０の一部を形成している。また、排気ポート２２は、図示しない排気マニホルドと接続されて排気通路４０の一部を形成している。尚、図１に示されるように吸気通路３０には、モータ３３ａによって駆動されて燃焼室１８に導入される吸気の量を調量するスロットルバルブ３３が設けられている。
【００４３】
図１に示されるようにシリンダヘッド１７には、吸気通路３０と燃焼室１８とを連通・遮断する吸気バルブ３１と、排気通路４０と燃焼室１８とを連通・遮断する排気バルブ４１とが設けられている。各バルブ３１，４１は図示しないバルブスプリングの付勢力によって閉弁方向に常に付勢されている。また、シリンダヘッド１７の内部には吸気バルブ３１を駆動する吸気カムシャフト３２と、排気バルブ４１を駆動する排気カムシャフト４２がそれぞれ回動可能に支持されている。これら吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２は、図示しないタイミングベルトによりクランクシャフト１６と連結されており、クランクシャフト１６が１回転するのに伴ってそれぞれ２回転するようになっている。これにより、機関運転時にクランクシャフト１６が回転すると、吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２が回転し、吸気カムシャフト３２の作用により吸気バルブ３１が開弁方向にリフトされ、排気カムシャフト４２の作用により排気バルブ４１が開弁方向にリフトされる。
【００４４】
また、吸気カムシャフト３２には、バルブタイミング変更機構３４が設けられている。このバルブタイミング変更機構３４は、クランクシャフト１６の回転位相に対する吸気カムシャフト３２の回転位相を変更することにより、吸気バルブ３１の開閉時期を進角又は遅角させるものである。
【００４５】
図１の中央に示されるように吸気通路３０には燃焼室１８に導入される吸気を冷却するインタークーラ３５が設けられている。インタークーラ３５には、電動ウォータポンプ５０から吐出される機関冷却水の一部が供給され、その内部を流れる吸気と機関冷却水との熱交換により吸気が冷却される。尚、図１に示されるように吸気通路３０にはインタークーラ３５を迂回するバイパス通路３６が設けられている。バイパス通路３６には、バイパス量調量弁３７が設けられており、機関冷間時等にはこのバイパス量調量弁３７を開弁することにより、インタークーラ３５を迂回させて吸気を燃焼室１８に導入することができるようになっている。
【００４６】
また、図１の左側に示されるように本実施形態の内燃機関１０には排気通路４０を流れる排気の一部を吸気通路３０に再循環させるＥＧＲ通路４３が設けられている。ＥＧＲ通路４３には吸気通路３０に再循環させる排気の量を調量するＥＧＲ弁４４と、再循環される排気を機関冷却水との熱交換により再循環される排気を冷却するＥＧＲクーラ４５とが設けられている。ＥＧＲクーラ４５には、インタークーラ３５と同様に電動ウォータポンプ５０から吐出される機関冷却水の一部が供給され、ＥＧＲクーラ４５の内部を流れる排気と機関冷却水との熱交換により排気が冷却される。
【００４７】
更に内燃機関１０には、機関運転状態を検出する各種のセンサが設けられている。例えば、シリンダブロック１１に設けられた水温センサ６０はウォータジャケット１４内の機関冷却水の温度である機関冷却水温ＴＨＷを検出する。クランクシャフト１６の近傍に設けられたクランク角センサ６１は機関回転速度ＮＥ及びクランク角ＣＡを検出する。図示しないアクセルペダルに設けられたアクセルポジションセンサ６２はアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。スロットルポジションセンサ６３はスロットルバルブ３３の開度であるスロットル開度ＴＡを検出する。吸気通路３０に設けられるエアフロメータ６４は燃焼室１８に導入される吸入空気量ＧＡを検出する。吸気カムシャフト３２の近傍に設けられたカムポジションセンサ６５は、吸気カムシャフト３２の回転位相に対応した信号を出力する。シリンダブロック１１に設けられたノックセンサ６６は内燃機関１０の振動を検出する。
【００４８】
電子制御装置１００は、これら各種センサ６０〜６６の検出信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいて内燃機関１０を統括的に制御する。具体的には、クランク角センサ６１及びカムポジションセンサ６５から入力される検出信号に基づき気筒判別を実行するととともに、クランク角ＣＡに基づいて、各気筒１２に対する燃料噴射及び点火を実行する。
【００４９】
また、機関回転速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＣＣＰに基づいてモータ３３ａを制御することによりスロットルバルブ３３を駆動して吸入空気量ＧＡを調量する。また、これと併せて燃料噴射量を設定し、筒内噴射弁２０を開弁駆動して燃料噴射量を調量する。また、電子制御装置１００は機関回転速度ＮＥや機関負荷ＫＬに基づいてＥＧＲ弁４４を制御し、燃焼室１８に再循環させる排気の量を調量する。更には、機関冷却水温ＴＨＷに基づいて機関運転に適した機関温度、吸気温度となるように電動ウォータポンプ５０の駆動量やバイパス量調量弁３７の開弁量を制御する。
【００５０】
ところで、図１に示されるように筒内噴射弁２０は気筒１２の上部に設けられており、その噴口が吸気バルブ３１近傍に位置している。そのため、燃料を噴射する時期によっては筒内噴射弁２０から噴射された燃料噴霧が開弁した吸気バルブ３１の傘部や上死点近傍にあるピストン１３の頂面に干渉してしまう場合がある。
【００５１】
本願発明者は、吸気バルブ３１の傘部やピストン１３の頂面の温度が低いときにこうした干渉が発生すると、燃焼に伴って煤等の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）が発生しやすくなることを確認した。
【００５２】
そこで本実施形態の内燃機関１０にあっては、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを推定し、推定される傘部温度ＴＨＶが低いときには、こうした干渉が発生することを抑制するように吸気バルブ３１の開閉時期及び燃料噴射時期を変更する干渉抑制制御を実行する。
【００５３】
以下、この干渉抑制制御について図２を参照して説明する。図２は本実施形態にかかる干渉抑制制御の一連の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この処理は機関運転中に電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００５４】
図２に示されるように、この処理が開始されると電子制御装置１００は、まずステップＳ１００において機関冷却水温ＴＨＷ及び吸入空気量ＧＡを読み込む。そして、ステップＳ１１０においてこれら機関冷却水温ＴＨＷ及び吸入空気量ＧＡに基づいて吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを推定する。具体的には、機関温度を代表する機関冷却水温ＴＨＷに基づいて基本温度を算出するとともに、吸入空気量ＧＡに基づいて燃焼室１８内の燃焼熱を推定し、この燃焼熱による温度変化を考慮した補正を行うことによって傘部温度ＴＨＶを推定する。
【００５５】
こうして傘部温度ＴＨＶを推定すると、ステップＳ１２０へと進み、ノックセンサ６６によって検出される内燃機関１０の振動強度とその発生頻度に基づいて行われているノック判定の結果に基づいて燃料のオクタン価を推定する。具体的には、ノック判定に伴って積算されている内燃機関１０の振動強度の統計分布を参照してノッキングの発生頻度を推定し、このノッキングの発生頻度に基づいて図３に示されるような演算マップを参照して燃料のオクタン価を推定する。この演算マップは、予め行う実験等の結果に基づいて図３に示されるようにノッキングの発生頻度が高いときほどオクタン価が低い旨の推定がなされるよう設定されている。
【００５６】
ステップＳ１２０において、燃料のオクタン価を推定すると、ステップＳ１３０へと進み、推定された燃料のオクタン価に基づいて判定温度ＴＨＶｊｄｇを設定する。ここでは、オクタン価の値に対応する判定温度ＴＨＶｊｄｇの値が設定された演算マップを参照して判定温度ＴＨＶｊｄｇを算出する。この演算マップにあっては、図４に示されるようにオクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＶｊｄｇが低い値に設定されるようになっている。尚、判定温度ＴＨＶｊｄｇは、筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生するようになる傘部温度ＴＨＶの最高値に基づいて設定されている。そのため、傘部温度ＴＨＶがこの判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であることに基づいて筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態である旨を判断することができる。
【００５７】
こうして推定されたオクタン価に基づいて判定温度ＴＨＶｊｄｇを設定すると、ステップＳ１４０へと進み、ステップＳ１１０において推定された傘部温度ＴＨＶが、ステップＳ１３０において設定された判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であるか否かを判定する。
【００５８】
ステップＳ１４０において、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５０へと進み、バルブタイミング変更機構３４を駆動して、クランクシャフト１６の回転位相に対する吸気カムシャフト３２の回転位相を変更し、吸気バルブ３１の開閉時期を遅角させる。
【００５９】
こうして吸気バルブ３１の開閉時期を遅角させると、ステップＳ１６０へと進み、機関回転速度ＮＥが上昇中であるか否かを判定する。ここでは、前回の制御周期における機関回転速度ＮＥ（ｉ−１）と今回の制御周期における機関回転速度ＮＥ（ｉ）とを比較し、今回の制御周期における機関回転速度ＮＥ（ｉ）が前回の制御周期における機関回転速度ＮＥ（ｉ−１）よりも所定量以上大きいことに基づいて機関回転速度ＮＥが上昇中である旨を判定する。ステップＳ１６０において、機関回転速度ＮＥが上昇中ではない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）には、ステップＳ１７０へと進む。
【００６０】
ステップＳ１７０では、筒内噴射弁２０の噴口とピストン１３の頂面とが燃料噴霧が干渉しない程度まで離間する時期と、吸気行程において吸気バルブ３１のリフト量が燃料噴霧の干渉が生じ始めるリフト量になる時期とを算出し、これらに基づいて燃料噴射時期を設定する。尚、これらの時期の算出は燃料噴射圧等によって決まる燃料噴霧の貫徹力と、筒内噴射弁２０の向き等の内燃機関１０の諸元に基づいて算出することができる。また、筒内噴射弁２０の噴口とピストン１３の頂面とが燃料噴霧が干渉しない程度まで離間する時期と、吸気行程において吸気バルブ３１のリフト量が燃料噴霧の干渉が生じ始めるリフト量になる時期との間の期間にあっては、燃料噴霧がピストン１３及び吸気バルブ３１のいずれとも干渉しないため、以下の説明ではこの期間を非干渉期間と称する。
【００６１】
このステップＳ１７０では、この非干渉期間の中央で燃料噴射が実行されるように、燃料噴射時期を設定する。こうした態様で燃料噴射時期を設定することにより、ピストン１３の頂面及び吸気バルブ３１の傘部が筒内噴射弁２０の噴口から最も離間した状態で燃料噴射が実行されるようになる。
【００６２】
こうして非干渉期間の中央に燃料噴射時期を設定すると、電子制御装置１００はこの処理を一旦終了する。
一方、ステップＳ１６０において、機関回転速度ＮＥが上昇中である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１８０へと進み、燃料噴射時期を上記非干渉期間における最進角時期に設定する。すなわち、燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉しない範囲で燃料噴射時期を最も進角させ、燃料噴射開始時期を非干渉期間における最進角時期に設定する。こうして燃料噴射時期を非干渉期間における最進角時期に設定すると、電子制御装置１００はこの処理を一旦終了する。
【００６３】
一方で、ステップＳ１４０において、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）には、ステップＳ１５０〜１８０をスキップして吸気バルブの開弁時期の遅角、燃料噴射時期の変更を行わずにそのままこの処理を終了し、通常の機関運転を行う。
【００６４】
上記干渉抑制制御の作用について図５を参照して説明する。尚、図５はピストン１３の位置及び吸気バルブ３１のリフト量と、燃料噴射時期との関係を示すタイミングチャートである。
【００６５】
上記干渉抑制制御において、推定される吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合には、図５の中段に示されるように吸気バルブ３１の開閉時期が遅角される。そのため、吸気バルブ３１のリフト量が燃料噴霧と吸気バルブ３１の傘部とが干渉し始めるリフト量Ｙになる時期がクランク角ＣＡ２まで遅角される。これにより、ピストン１３の位置が燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉しなくなる位置Ｘまで降下する時期に対応するクランク角ＣＡ１からこのクランク角ＣＡ２までの期間すなわち非干渉期間が長くなる。
【００６６】
そして、機関回転速度ＮＥが上昇中ではない旨の判定がなされているときには、図５の下段に矢印Ａで示されるように燃料噴射時期がこの非干渉期間の中央に設定される。一方で、機関回転速度ＮＥが上昇中である旨の判定がなされているときには、矢印Ｂで示されるように燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉しない範囲で燃料噴射時期が最進角されてクランク角ＣＡ１に設定される。
【００６７】
このように上記干渉抑制制御を実行することにより、推定される傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合には吸気バルブ３１の開閉時期が遅角されて非干渉期間が延長され、この非干渉期間において燃料噴射が実行されるようになる。
【００６８】
また、本実施形態の内燃機関１０にあっては、こうした干渉抑制制御と並行して吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを速やかに上昇させるための昇温制御を実行するようにしている。
【００６９】
以下、この昇温制御について図６を参照して説明する。尚、図６は昇温制御の一連の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は上述したように機関運転中に干渉抑制制御と並行して電子制御装置１００によって繰り返し実行される。
【００７０】
図６に示されるようにこの処理が開始されると電子制御装置１００はまずステップＳ２００において、上述した干渉抑制制御におけるステップＳ１４０と同様に推定された傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であるか否かを判定する。
【００７１】
ステップＳ２００において、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、ステップＳ２１０へと進む。
ステップＳ２１０では、電動ウォータポンプ５０の駆動量を傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ以上であるときの駆動量よりも所定量だけ小さい値に設定し、電動ウォータポンプ５０の吐出量を減少させる。そして、ステップＳ２２０へと進み、ＥＧＲ弁４４の開度を機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて設定される値よりも所定量だけ大きい値に設定し、燃焼室１８に再循環させる排気の量を増大させる。
【００７２】
そして、ステップＳ２３０では、バイパス量調量弁３７の開度を傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ以上であるときの開度よりも所定量だけ大きい値に設定し、インタークーラ３５を迂回して燃焼室１８に供給される吸気の量、すなわち吸気のバイパス量を増大させる。こうして吸気のバイパス量を増大させると、電子制御装置１００はこの処理を一旦終了する。
【００７３】
一方、ステップＳ２００において、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には、ステップＳ２１０〜２３０をスキップしてこの処理を一旦終了する。
【００７４】
こうした昇温制御を実行することにより、推定される吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満のときには、ステップＳ２１０〜２３０の処理が実行され、このステップＳ２１０〜２３０の処理を通じて吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが昇温されるようになる。
【００７５】
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）推定される吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であり、吸気バルブ３１の傘部と燃料噴霧との干渉によってＰＭが発生しやすい状態にある旨推定されるときには、干渉抑制制御を通じて吸気バルブ３１の傘部と筒内噴射弁２０から噴射された燃料噴霧とが干渉し難くなるように吸気バルブ３１の開弁時期及び燃料噴射態様が変更される。これにより、吸気バルブ３１の傘部に対する燃料噴霧の干渉を抑制してＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００７６】
（２）吸気バルブ３１の開弁時期を遅角させることにより、ピストン１３の頂面と筒内噴射弁２０の噴口とが近接する時期（図５におけるクランク角ＣＡ１）と同噴口と吸気バルブ３１の傘部とが近接する時期（図５におけるクランク角ＣＡ２）との期間、すなわち図５に示される非干渉期間を長く確保することができる。そして、この期間に燃料噴射を実行することができるようになる。そのため、ピストン１３の頂面と吸気バルブ３１の傘部との双方に対して燃料噴霧が干渉することを抑制することができ、より好適にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００７７】
（３）機関回転速度ＮＥが上昇しているときには、筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉しない期間、すなわち吸気バルブ３１のリフト量が燃料噴霧と吸気バルブ３１の傘部とが干渉するリフト量Ｙになるまでの期間（図５におけるクランク角ＣＡ２までの期間）が次第に短くなる。このため、機関回転速度ＮＥが上昇しているときには、燃料噴霧と吸気バルブ３１の傘部との干渉が生じないように燃料噴射時期を設定して燃料噴射を開始したとしても、燃料噴射中に機関回転速度ＮＥが上昇して燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉してしまうおそれがある。この点、上記第１の実施形態の内燃機関１０では、機関回転速度ＮＥが上昇しているときには燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉しないことを条件に燃料噴射時期が最も進角されてクランク角ＣＡ１に設定されるようになる。これにより、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って燃料噴射中に吸気バルブ３１のリフト量が干渉の生じるリフト量Ｙになるまでの期間が短くなったとしても、干渉の生じるリフト量以上になるまでの間により多くの燃料を噴射して吸気バルブ３１の傘部と噴射される燃料が干渉することによるＰＭの発生を極力抑制することができる。
【００７８】
（４）一般に燃料のオクタン価を高くするためには、芳香族炭化水素を含む物質が添加される。そして、こうした芳香族炭化水素を多く含む燃料ほどＰＭが発生しやすい。この点、上記第１の実施形態の内燃機関１０では、ノック判定の判定結果を参照してノッキングの発生頻度から燃料のオクタン価を推定し、推定されたオクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＶｊｄｇを高く設定するようにしている。したがってこうした構成によれば、燃料のオクタン価の違いによるＰＭの発生度合に即した態様で効果的にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００７９】
（５）推定される傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であり、燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、電動ウォータポンプ５０による機関冷却水の吐出量を減少させるようにしている。これにより、機関温度が上昇しやすくなり、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを速やかに上昇させて筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧が低温となった吸気バルブ３１の傘部に干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【００８０】
（６）推定される傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であり、燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、ＥＧＲ弁４４の開度を増大させて吸気通路３０に再循環される排気の量を増大させるようにしている。そのため、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが低い場合にはより多くの排気が吸気通路３０に再循環されるようになり、高温の排気によって吸気バルブ３１の傘部が暖められ、傘部温度ＴＨＶが上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶをより速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００８１】
（７）推定される傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であり、燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態であるときには、バイパス量調量弁３７の開度が増大されてバイパス通路３６を流れる吸気の量が増大されるようになり、インタークーラ３５を通じて冷却される吸気の量が減少するようになる。そのため、燃焼室１８に導入される吸気の温度が上昇し、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００８２】
尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、傘部温度推定手段として機関冷却水温ＴＨＷと吸入空気量ＧＡとに基づいて傘部温度ＴＨＶを推定する方法を例示したが、傘部温度ＴＨＶを推定する方法は適宜変更することができる。例えば、吸気バルブ３１に温度センサを設け、これによって検出される温度に基づいて傘部温度ＴＨＶを推定する構成を採用することもできる。
【００８３】
・図６を参照して説明した昇温制御にあっては、ステップＳ２００において判定温度ＴＨＶｊｄｇを閾値として、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であるか否かを判定し、傘部温度ＴＨＶが判定温度ＴＨＶｊｄｇ未満であるときに傘部温度ＴＨＶを昇温させる各種の処理を実行することとした。これに対して、傘部温度ＴＨＶを昇温させるための各種処理を実行するための閾値は、判定温度ＴＨＶｊｄｇに限定されるもではない。すなわち、昇温制御は、傘部温度ＴＨＶが低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態であるときに傘部温度ＴＨＶを昇温させる各種制御を実行するものであればよい。そのため、上記閾値は燃料噴霧が傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態であることを推定することのできる値であればよい。
【００８４】
・また上記昇温制御は、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを昇温させる昇温制御の一例であり、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを昇温させるための各種の処理、すなわちステップＳ２１０〜２３０に相当する処理は適宜変更することができる。例えば、ＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁を設け、推定される吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが低いときには高いときよりもＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の流量が少なくなるようにこの調量弁を制御する構成を更に追加することもできる。こうした構成によれば、推定される吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが低く、したがって燃料噴霧が吸気バルブ３１の傘部に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、ＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の量が減少されるようになる。そのため、吸気通路３０に再循環される排気の温度が上昇し、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶが上昇しやすくなる。これにより、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００８５】
・また、上記昇温制御におけるステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０の処理をそれぞれ省略する等してその内容を変更することもできる。
・更には上記昇温制御を省略し、干渉抑制制御のみを実行する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合には、吸気バルブ３１の傘部温度ＴＨＶを速やかに昇温させてＰＭの発生を抑制する効果を得ることはできないが、少なくとも干渉抑制制御によって燃料噴霧とピストン１３の頂面及び吸気バルブ３１の傘部とが干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができる。
【００８６】
・干渉抑制制御において機関回転速度ＮＥが上昇中であるときには、燃料噴射時期を燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉しない範囲で最も進角させる構成を示したが、こうした構成を省略することもできる。
【００８７】
・また、上記第１の実施形態では、機関回転速度ＮＥが上昇中でないときには、燃料噴射時期を非干渉期間の中央に設定する構成を示した。これに対して、非干渉期間中に燃料を噴射するように燃料噴射時期を設定する構成であればピストン１３の頂面及び吸気バルブ３１の傘部の双方との干渉を抑制することができるため、燃料噴射時期の設定は非干渉期間中であれば任意の時期に設定することができる。例えば、機関回転速度ＮＥが上昇中であるか否かにかかわらず、常に燃料噴射時期を燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉しない範囲で最も進角側の時期に設定する構成を採用することもできる。
【００８８】
・上記第１の実施形態では干渉抑制制御において、燃料のオクタン価を推定し、オクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＶｊｄｇが高くなるように同判定温度ＴＨＶｊｄｇを設定する構成を示した。これに対して、例えば、ガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関にあっては、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を設け、推定されるアルコール濃度が低いときほど判定温度ＴＨＶｊｄｇが高くなるようにこれを設定する構成を採用することもできる。
【００８９】
ガソリンは、アルコールよりも燃焼に伴って発生するＰＭの量が多い。そのため、アルコール含有燃料を使用可能な内燃機関にあっては、燃料に含まれるアルコール濃度が低いときほどＰＭが発生しやすくなる。この点、上記のように推定されるアルコール濃度が低いときほど判定温度ＴＨＶｊｄｇを高く設定する構成によれば、アルコールの濃度の違いによるＰＭの発生度合に即した態様で効果的にＰＭの発生を抑制することができるようになる。尚、アルコール濃度を推定する手段としては、燃料に含まれるアルコール濃度を直接検出するアルコール濃度センサを設ける構成の他、アルコールを燃焼させる場合とガソリンを燃焼させる場合との空燃比の違いを利用して空燃比フィードバック制御の結果に基づいてアルコール濃度を推定する構成等を採用することができる。
【００９０】
・上記実施形態では、非干渉期間内に燃料噴射時期を設定して１回の燃料噴射を実行する構成を示したが、２回以上に分割して燃料噴射を実行する構成を採用することもできる。こうした構成を採用する場合には、分割された燃料噴射のうち少なくとも１回の燃料噴射が非干渉期間内において実行されるものであればよい。また、燃料噴霧と吸気バルブ３１の傘部との干渉を極力抑制する上では、吸気バルブ３１のリフト量が燃料噴霧と干渉するリフト量Ｙ以上になる期間を避けて燃料噴射時期を設定し、非干渉期間以降に行う燃料噴射の時期を図５におけるクランク角ＣＡ３以降に設定することが望ましい。
【００９１】
・上記実施形態では、非干渉期間（クランク角ＣＡ１〜ＣＡ２の期間）において燃料噴射が実行されるように燃料噴射時期を設定し、ピストン１３の頂面及び吸気バルブ３１の傘部の双方と燃料噴霧とが干渉することを抑制する構成を示した。これに対して、少なくとも吸気バルブ３１のリフト量がリフト量Ｙ以上になるまでの期間、すなわちピストン１３の頂面と燃料噴霧とが干渉する期間（クランク角ＣＡ１以前の期間）を含むクランク角ＣＡ２以前の期間に燃料噴射時期を設定する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合であっても、燃料噴霧が吸気バルブ３１に干渉することは抑制することができる。
【００９２】
・上記実施形態では、吸気バルブ３１の開弁時期を変更するバルブタイミング変更機構としてクランクシャフト１６の回転位相に対する吸気カムシャフト３２の回転位相を変更することにより吸気バルブ３１の開閉時期を変更するバルブタイミング変更機構３４を例示した。これに対して、こうしたバルブタイミング変更機構３４に加え、吸気バルブ３１のリフト量及びリフト期間を変更するリフト量変更機構を更に備え、これらを協働させることにより吸気バルブ３１の開弁時期、閉弁時期、リフト量、リフト期間をそれぞれ変更することのできる構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合には、開弁時期のみを変更することもできるようになる。また、バルブタイミング変更機構３４に換えて、吸気バルブ３１のリフト量及びリフト期間を変更するリフト量変更機構のみを設け、リフト期間を短くすることにより、開弁時期を遅角させて燃料噴霧と吸気バルブ３１の傘部との干渉を抑制する構成を採用することもできる。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、図７〜１４を参照して説明する。尚、本実施形態にかかる内燃機関１０は、第１の実施形態にかかる内燃機関１０に圧縮比変更機構２００を追加したものであり、その基本的な構成は第１の実施形態にかかる内燃機関１０と同様であるため、以下では同様の構成については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、圧縮比変更機構２００の構成を中心に説明する。
【００９３】
図７は、本実施形態にかかる内燃機関１０のシリンダブロック１１に設けられる圧縮比変更機構２００の分解斜視図である。図７に示されるように本実施形態にかかる内燃機関１０のシリンダブロック１１は、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとに分割されている。アッパケース１１ａの下部にはそれぞれにカム収容孔２０２が形成された複数の隆起部２０１が形成されている。
【００９４】
ロアケース１１ｂには、ロアケース１１ｂとアッパケース１１ａとを組み合わせた際に隆起部２０１の間に位置するように複数の立壁部２０３が形成されている。各立壁部２０３の表面には半円形の凹部が形成されており、各立壁部２０３には、キャップ２０４がボルトによって取り付けられる。このキャップ２０４には立壁部２０３と同様の半円形の凹部が形成されており、各立壁部２０３にキャップ２０４を取り付けると、これら半円形の凹部によって円形の軸受収容孔２０５が形成される。尚、軸受収容孔２０５の形状は、上述したカム収容孔２０２と同一である。
【００９５】
アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを組み合わせることによって、カム収容孔２０２と軸受収容孔２０５とが連結されて一対の連通孔となる。こうして連結されたカム収容孔２０２及び軸受収容孔２０５には、カム軸２０６が挿入される。カム軸２０６は、図７に示されるように軸部２０６ａと、これに交互に外挿されるカム部２０６ｂ及び可動軸受部２０６ｃとによって構成されている。円形のカム部２０６ｂは軸部２０６ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部２０６ａに固定されており、可動軸受部２０６ｃはカム部２０６ｂと同一の形状を有し軸部２０６ａに対して回動自在に取り付けられている。尚、シリンダブロック１１の左右両端に配設される各カム軸２０６は鏡像の関係を有している。
【００９６】
また、カム軸２０６の端部には、ギア２０７が取り付けられる取付部２０６ｄが形成されている。軸部２０６ａの中心軸と取付部２０６ｄの中心軸とは偏心しており、全てのカム部２０６ｂの中心軸と取付部２０６ｄの中心軸とは一致している。
【００９７】
可動軸受部２０６ｃも、軸部２０６ａに対して偏心されておりその偏心量はカム部２０６ｂと等しくなっている。カム軸２０６を構築する際には、先端側に位置する一つのカム部２０６ｂが予め一体的に結合された状態でカム軸２０６が製造され、これに可動軸受部２０６ｃと他のカム部２０６ｂとが外挿される。そして、カム部２０６ｂのみがビスなどで軸部２０６ａに固定される。
【００９８】
各カム軸２０６において、複数のカム部２０６ｂの偏心方向は同一であり、可動軸受部２０６ｃの外形状はカム部２０６ｂと同一の円形であるため、可動軸受部２０６ｃを回転させることで、複数のカム部２０６ｂの外周面と複数の可動軸受部２０６ｃの外周面とを一致させることができる。
【００９９】
そして、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを組み合わせて複数のカム収容孔２０２と複数の軸受収容孔２０５とを連結させることにより形成される連通孔にこのカム軸２０６を挿入することにより、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとが連結される。尚、カム軸２０６をアッパケース１１ａ及びロアケース１１ｂに対して配置させた後にキャップ２０４を取り付けるようにすることもできる。
【０１００】
アッパケース１１ａは、ロアケース１１ｂに対して気筒１２の中心軸延伸方向にスライド可能であるが、両者の摺動面には、気筒１２とピストン１３との間の気密を確保するピストンリングのような部材を設け、気密性を確保するようにしている。
【０１０１】
図７の左側に示されるように各カム軸２０６の取付部２０６ｄにはギア２０７がボルトで固定されている。一対のカム軸２０６の端部に固定された一対のギア２０７には、それぞれウォームギア２０８ａ，２０８ｂが噛み合っている。そして、このウォームギア２０８ａ，２０８ｂはモータ２０９の出力軸に取り付けられている。ウォームギア２０８ａ，２０８ｂは、互いに逆方向の螺旋溝を有しているため、モータ２０９を回転させることにより、一対のカム軸２０６はギア２０７を介して互いに逆方向に回転する。
【０１０２】
このように構成された圧縮比変更機構２００を図８に示す。図８に示されるように本実施形態の内燃機関１０にあっては、シリンダブロック１１をアッパケース１１ａとロアケース１１ｂとによって構成し、これらアッパケース１１ａとロアケース１１ｂとの間に圧縮比変更機構２００を設けている。本実施形態の内燃機関１０にあっては、この圧縮比変更機構２００を駆動することにより、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを気筒１２の中心軸延伸方向にスライドさせてアッパケース１１ａの上部に取り付けられるシリンダヘッド１７と上死点におけるピストン１３との距離Ｄを変更することによって圧縮比を変更する。
【０１０３】
以下、圧縮比を変更する方法について図９〜１１を参照して詳しく説明する。尚、図９〜１１は、圧縮比変更機構２００による圧縮比の変更態様を示すシリンダブロック１１の断面図である。図９〜１１にあっては、説明の便宜上、点火プラグ１９や吸気バルブ３１，排気バルブ４１等を図示していない。
【０１０４】
尚、図９は上死点におけるピストン１３の頂面と、燃焼室１８の壁面を構成するシリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄが最も短い状態、すなわち圧縮比が最も大きい状態を示している。図１１は上死点におけるピストン１３の頂面と、シリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄが最も長い状態、すなわち圧縮比が最も小さい状態を示している。そして図１０はこれらの中間の状態を示している。また、図９〜１１にあっては軸部２０６ａの中心軸を「ａ」、カム部２０６ｂの中心軸を「ｂ」、可動軸受部２０６ｃの中心軸を「ｃ」としてそれぞれ示している。
【０１０５】
図９に示されるように圧縮比が最も大きくなる状態にあっては、軸部２０６ａの中心軸ａはカム収容孔２０２及び軸受収容孔２０５内において気筒１２から離間した位置にある。図９の状態から、モータ２０９を駆動してカム部２０６ｂを回動させると、図１０に示されるようにこの回動に伴ってカム収容孔２０２及び軸受収容孔２０５内における軸部２０６ａの中心軸ａの位置が変位する。そして、これに併せてカム収容孔２０２及び軸受収容孔２０５内でカム部２０６ｂ及び可動軸受部２０６ｃが回動し、カム部２０６ｂの中心軸ｂと可動軸受部２０６ｃの中心軸ｃとが互いに離間するようにアッパケース１１ａとロアケース１１ｂとがスライドする。尚、このスライド量は、図１１に示されるようにカム部２０６ｂの中心軸ｂと可動軸受部２０６ｃの中心軸ｃとが、軸部２０６ａの中心軸ａを挟んで最も離間した状態となるときに最大となる。
【０１０６】
このようにモータ２０９を駆動することによってアッパケース１１ａをロアケース１１ｂに対して、気筒１２の軸線方向にスライドさせることが可能となる。これにより、図９〜１１に示されるように上死点におけるピストン１３の頂面とシリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを変更し、圧縮比を変更することができる。また、この圧縮比の変更に伴って、図９〜１１に示されるように上死点におけるピストン１３の頂面と筒内噴射弁２０の噴口との距離ｄも変化するようになる。
【０１０７】
ところで、ピストン１３が上死点近傍にあるときに筒内噴射弁２０から燃料を噴射すると燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉する。特に、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰが低いときにこうした干渉が発生すると、機関燃焼に伴ってＰＭが発生しやすくなる。
【０１０８】
そこで、本実施形態の内燃機関１０にあっては、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰが低いときには、こうした干渉が発生することを抑制するように圧縮比変更機構２００を制御して上死点におけるピストン１３と筒内噴射弁２０の噴口との距離ｄを長くする干渉抑制制御を実行する。
【０１０９】
以下、この干渉抑制制御について図１２を参照して説明する。図１２は本実施形態にかかる干渉抑制制御の一連の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この処理は図２を参照して説明した第１の実施形態にかかる干渉抑制制御の一部を変更したものであるため、同様の処理については同じ符号を付して以下では相違点を中心に説明する。また、この処理は第１の実施形態にかかる干渉抑制制御と同様に機関運転中に電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【０１１０】
図１２に示されるように、この処理が開始されると電子制御装置１００は、まずステップＳ１００において機関冷却水温ＴＨＷ及び吸入空気量ＧＡを読み込む。そして、ステップＳ１１５においてこれら機関冷却水温ＴＨＷ及び吸入空気量ＧＡに基づいてピストン１３の頂面温度ＴＨＰを推定する。具体的には、機関温度を代表する機関冷却水温ＴＨＷに基づいて基本温度を算出するとともに、吸入空気量ＧＡに基づいて燃焼室１８内の燃焼熱を推定し、この燃焼熱による温度変化を考慮した補正を行うことによって頂面温度ＴＨＰを推定する。
【０１１１】
こうして頂面温度ＴＨＰを推定すると、ステップＳ１２０へと進み、ノックセンサ６６によって検出される内燃機関１０の振動強度とその発生頻度に基づいて行われているノック判定の結果に基づいて燃料のオクタン価を推定する。ここでは、第１の実施形態と同様に図３に示されるような演算マップを参照して燃料のオクタン価を推定する。
【０１１２】
ステップＳ１２０において、燃料のオクタン価を推定すると、ステップＳ１３５へと進み、推定された燃料のオクタン価に基づいて判定温度ＴＨＰｊｄｇを設定する。ここでは、オクタン価の値に対応する判定温度ＴＨＰｊｄｇの値が設定された演算マップを参照して判定温度ＴＨＰｊｄｇを算出する。この演算マップにあっては、図１３に示されるようにオクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＰｊｄｇが低い値に設定されるようになっている。尚、判定温度ＴＨＰｊｄｇは、筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによってＰＭが発生するようになる頂面温度ＴＨＰの最高値に基づいて設定されている。そのため、頂面温度ＴＨＰがこの判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であることに基づいて筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態である旨を判断することができる。
【０１１３】
こうして推定されたオクタン価に基づいて判定温度ＴＨＰｊｄｇを設定すると、ステップＳ１４５へと進み、ステップＳ１１５において推定された頂面温度ＴＨＰが、ステップＳ１３５において設定された判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるか否かを判定する。
【０１１４】
ステップＳ１４５において、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１９０へと進み、圧縮比変更機構２００を駆動して圧縮比を小さくし、上死点におけるピストン１３の頂面とシリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを長くする。
【０１１５】
こうして上死点におけるピストン１３の頂面と、シリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを長くすると、電子制御装置１００は、この処理を一旦終了する。
一方、ステップＳ１４５において、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４Ｐ：ＹＥＳ）には、ステップＳ１９０をスキップして圧縮比変更機構２００による圧縮比の変更を行わずにそのままこの処理を終了し、通常の機関運転を行う。
【０１１６】
本実施形態の内燃機関１０にあっては、上記のような干渉抑制制御を実行することにより、推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるときには、圧縮比変更機構を制御して圧縮比を小さくし、上死点におけるピストン１３の頂面と、シリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを長くする。これにより、推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるときには、上死点におけるピストン１３の頂面と筒内噴射弁２０の噴口との距離ｄが長くなる。
【０１１７】
また、第１の実施形態と同様に本実施形態の内燃機関１０にあっても、この干渉抑制制御と並行して図１４で示される昇温制御を実行する。
以下、この昇温制御について図１４を参照して説明する。図１４は本実施形態にかかる昇温制御の一連の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この昇温制御は第１の実施形態にかかる昇温制御と同様に機関運転中に上述した干渉抑制制御と並行して電子制御装置１００によって繰り返し実行される。
【０１１８】
図１４に示されるようにこの処理が開始されると電子制御装置１００はまずステップＳ２０５において、上述した干渉抑制制御におけるステップＳ１４５と同様に推定された頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるか否かを判定する。
【０１１９】
ステップＳ２０５において、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）には、ステップＳ２１５へと進む。
ステップＳ２１５では、電動ウォータポンプ５０の駆動量を頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ以上であるときの駆動量よりも所定量だけ小さい値に設定し、電動ウォータポンプ５０の吐出量を減少させる。そして、ステップＳ２２５へと進み、ＥＧＲ弁４４の開度を機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて設定される値よりも所定量だけ大きい値に設定し、燃焼室１８に再循環させる排気の量を増大させる。
【０１２０】
そして、ステップＳ２３５では、バイパス量調量弁３７の開度を頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ以上であるときの開度よりも所定量だけ大きい値に設定し、インタークーラ３５を迂回して燃焼室１８に供給される吸気の量、すなわち吸気のバイパス量を増大させる。こうして吸気のバイパス量を増大させると、電子制御装置１００はこの処理を一旦終了する。
【０１２１】
一方、ステップＳ２０５において、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）には、ステップＳ２１５〜２３５をスキップしてこの処理を一旦終了する。
【０１２２】
こうした昇温制御を実行することにより、推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満のときには、ステップＳ２１５〜２３５の処理が実行され、このステップＳ２１５〜２３５の処理を通じてピストン１３の頂面温度ＴＨＰが昇温されるようになる。
【０１２３】
以上説明した第２の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるときには干渉抑制手段によってシリンダヘッド１７の内壁面と上死点におけるピストン１３の頂面との距離Ｄが長くなるように圧縮比変更機構２００が制御される。これにより、シリンダヘッド１７の内壁面とピストン１３の頂面との距離Ｄが長くなった分だけシリンダヘッド１７に設けられた筒内噴射弁２０の噴口とピストン１３の頂面との距離ｄが長くなり、筒内噴射弁２０から射される燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉する期間が短くなる。その結果、筒内噴射弁２０から噴射された燃料噴霧が低温のピストン１３の頂面に干渉することが抑制され、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【０１２４】
（２）上述したようにオクタン価が高く、芳香族炭化水素を多く含む燃料ほどＰＭが発生しやすい。この点、上記第２の実施形態における内燃機関１０では、ノック判定の判定結果に基づいて燃料のオクタン価を推定し、推定されたオクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＰｊｄｇを高く設定するようにしている。したがってこうした構成によれば、燃料のオクタン価の違いによるＰＭの発生度合に即した態様でＰＭの発生を効果的に抑制することができるようになる。
【０１２５】
（３）推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であり、燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによりＰＭが発生しやすい状態であるときには、電動ウォータポンプ５０による機関冷却水の吐出量を減少させるようにしている。これにより、機関温度が上昇しやすくなり、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを速やかに上昇させて筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧が低温となったピストン１３の頂面に干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【０１２６】
（４）推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であり、燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによるＰＭの発生が生じやすい状態であるときには、ＥＧＲ弁４４の開度を増大させて吸気通路３０に再循環される排気の量を増大させるようにしている。そのため、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰが低い場合にはより多くの排気が吸気通路３０に再循環されるようになり、高温の排気によってピストン１３が暖められ、その頂面温度ＴＨＰが上昇しやすくなる。これにより、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰをより速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【０１２７】
（５）推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であり、燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによるＰＭの発生が生じやすい状態であるときには、バイパス量調量弁３７の開度が増大されてバイパス通路３６を流れる吸気の量が増大されるようになる。そのため、インタークーラ３５を通じて冷却される吸気の量が減少するようになり、燃焼室１８に導入される吸気の温度が上昇してピストン１３の頂面温度ＴＨＰが上昇しやすくなる。これにより、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【０１２８】
尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、頂面温度推定手段として機関冷却水温ＴＨＷと吸入空気量ＧＡとに基づいて頂面温度ＴＨＰを推定する方法を例示したが、頂面温度ＴＨＰを推定する方法は適宜変更することができる。例えば、ピストン１３に温度センサを設け、これによって検出される温度に基づいて頂面温度ＴＨＰを推定する構成を採用することもできる。
【０１２９】
・図１４を参照して説明した昇温制御にあっては、ステップＳ２０５において判定温度ＴＨＰｊｄｇを閾値として、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるか否かを判定し、頂面温度ＴＨＰが判定温度ＴＨＰｊｄｇ未満であるときに頂面温度ＴＨＰを昇温させる各種の処理を実行することとした。これに対して、頂面温度ＴＨＰを昇温させるための各種処理を実行するための閾値は、判定温度ＴＨＰｊｄｇに限定されるもではない。すなわち、昇温制御は、頂面温度ＴＨＰが低く、したがって燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態であるときに頂面温度ＴＨＰを昇温させる各種制御を実行するものであればよい。そのため、上記閾値は燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態であることを推定することのできる値であればよい。
【０１３０】
・また上記昇温制御は、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを昇温させる昇温制御の一例であり、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを昇温させるための各種の処理、すなわちステップＳ２１５〜２３５に相当する処理は適宜変更することができる。例えば、ＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の流量を調量する調量弁を設け、推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが低いときには高いときよりもＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の流量が少なくなるようにこの調量弁を制御する構成を更に追加することもできる。こうした構成によれば、推定されるピストン１３の頂面温度ＴＨＰが低く、したがって燃料噴霧がピストン１３の頂面に干渉することによってＰＭが発生しやすい状態にあるときには、ＥＧＲクーラ４５を流れる機関冷却水の量が減少されるようになる。そのため、吸気通路３０に再循環される排気の温度が上昇し、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰが上昇しやすくなる。これにより、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを速やかに上昇させてＰＭの発生を好適に抑制することができるようになる。
【０１３１】
・また、上記昇温制御におけるステップＳ２１５、Ｓ２２５、Ｓ２３５の処理をそれぞれ省略する等してその内容を変更することもできる。
・更には上記昇温制御を省略し、干渉抑制制御のみを実行する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合には、ピストン１３の頂面温度ＴＨＰを速やかに昇温させてＰＭの発生を抑制する効果を得ることはできないが、少なくとも干渉抑制制御によって燃料噴霧とピストン１３の頂面とが干渉することを抑制し、ＰＭの発生を抑制することができる。
【０１３２】
・上記第２の実施形態では干渉抑制制御において、燃料のオクタン価を推定し、オクタン価が高いときほど判定温度ＴＨＰｊｄｇが高くなるように同判定温度ＴＨＰｊｄｇを設定する構成を示した。これに対して、例えば、ガソリンとアルコールとを混合したアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関にあっては、燃料に含まれるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を設け、推定されるアルコール濃度が低いときほど判定温度ＴＨＰｊｄｇが高くなるようにこれを設定する構成を採用することもできる。
【０１３３】
上述したようにアルコール含有燃料を使用可能な内燃機関にあっては、燃料に含まれるアルコール濃度が低いときほどＰＭが発生しやすくなる。この点、上記のように推定されるアルコール濃度が低いときほど判定温度ＴＨＰｊｄｇを高く設定する構成によれば、アルコールの濃度の違いによるＰＭの発生度合に即した態様で効果的にＰＭの発生を抑制することができるようになる。
【０１３４】
・上記実施形態では、シリンダブロック１１をアッパケース１１ａとロアケース１１ｂとに分割し、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを気筒１２の中心軸延伸方向にスライドさせることによって圧縮比を変更する圧縮比変更機構２００を示したが、圧縮比変更機構の構成は、適宜変更することができる。例えば、クランクシャフト１６とコネクティングロッド１５との間に仲介機構を設け、この仲介機構を制御することにより上死点におけるピストン１３の頂面とシリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを変更して圧縮比を変更する圧縮比変更機構を採用することもできる。
【０１３５】
尚、上記第１及び第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１の実施形態にかかる干渉抑制制御と第２の実施形態にかかる干渉抑制制御とを組み合わせ、吸気バルブ３１の開弁時期及び燃料噴射時期を変更するとともに、圧縮比変更機構２００を制御して上死点におけるピストン１３の頂面と、シリンダヘッド１７の内壁面との距離Ｄを長くすることによって燃料噴霧の干渉を抑制する干渉抑制制御を採用することもできる。
【０１３６】
・筒内噴射弁２０に加え、吸気ポート２１内に燃料を噴射するポート噴射弁を更に備えている内燃機関に適用することもできる。尚、こうした内燃機関に本願発明を適用する場合には、傘部温度ＴＨＶや頂面温度ＴＨＰが低いときにポート噴射弁から噴射する燃料の比率を増大させて、筒内噴射弁２０からの燃料噴射量を減少させ、筒内噴射弁２０から噴射される燃料噴霧の干渉を抑制してＰＭの発生を抑制することもとできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる電子制御装置とその制御対象である内燃機関の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる干渉抑制制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】ノッキング発生頻度と燃料のオクタン価との関係を示すマップ。
【図４】燃料のオクタン価と判定温度との関係を示すマップ。
【図５】ピストン位置及び吸気バルブのリフト量と燃料噴射時期との関係を示すタイミングチャート。
【図６】第１の実施形態にかかる昇温制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる内燃機関の圧縮比変更機構の分解斜視図。
【図８】同実施形態にかかる内燃機関のシリンダブロックの斜視図。
【図９】圧縮比の変更態様を示すシリンダブロックの断面図。
【図１０】圧縮比の変更態様を示すシリンダブロックの断面図。
【図１１】圧縮比の変更態様を示すシリンダブロックの断面図。
【図１２】第２の実施形態にかかる干渉抑制制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】燃料のオクタン価と判定温度との関係を示すマップ。
【図１４】第２の実施形態にかかる昇温制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】燃料噴霧の干渉とＰＭ発生量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…気筒、１３…ピストン、１４…ウォータジャケット、１５…コネクティングロッド、１６…クランクシャフト、１７…シリンダヘッド、１８…燃焼室、１９…点火プラグ、２０…筒内噴射弁、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、３０…吸気通路、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３３…スロットルバルブ、３４…バルブタイミング変更機構、３５…インタークーラ、３６…バイパス通路、３７…バイパス量調量弁、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４３…ＥＧＲ通路、４４…ＥＧＲ弁、４５…ＥＧＲクーラ、５０…電動ウォータポンプ、６０…水温センサ、６１…クランク角センサ、６２…アクセルポジションセンサ、６３…スロットルポジションセンサ、６４…エアフロメータ、６５…カムポジションセンサ、６６…ノックセンサ、１００…電子制御装置、２００…圧縮比変更機構、２０１…隆起部、２０２…カム収容孔、２０３…立壁部、２０４…キャップ、２０５…軸受収容孔、２０６…カム軸、２０６ａ…軸部、２０６ｂ…カム部、２０６ｃ…可動軸受部、２０６ｄ…取付部、２０７…ギア、２０８ａ，２０８ｂ…ウォームギア、２０９…モータ。
【図１】
2009228530.tif 000003
【図２】
2009228530.tif 000004
【図３】
2009228530.tif 000005
【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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