JP2002098022A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機関燃焼状態の悪化を極力抑えつつ、燃料噴射
弁のデポジット堆積を抑制することのできる筒内噴射式
内燃機関の制御装置を提供する。 【解決手段】内燃機関１０の機関冷却系は、ラジエータ
２７に導入される冷却水の流量を増減して冷却水温度を
調節する流路制御弁２９を備える。電子制御装置３０
は、燃料噴射弁１４の噴孔部１４ａにおける機関定常時
の温度を、燃料噴射量、機関回転速度、冷却水温度、機
関燃焼形態に基づき算出し、更にこれを徐変処理した温
度を同噴孔部１４ａの実際の温度として検出する。電子
制御装置３０は、この噴孔部１４ａの実温度と噴射イン
ターバルに基づき設定される許容温度とを比較し、実温
度がこの許容温度を上回っている場合には、ラジエータ
２７の冷却水流量が増大するように流路制御弁２９を制
御して冷却水温度を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料噴射弁から
気筒内に燃料を直接噴射供給する筒内噴射式内燃機関の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】筒内噴射式の内燃機関では、その気筒内
に燃料噴射弁から燃料を直接噴射供給し、点火プラグの
近傍に燃料を偏在させることにより、理論空燃比よりも
極めてリーンな空燃比での燃焼、いわゆる成層燃焼を実
現するようにしている。

【０００３】ところで、こうした筒内噴射式の内燃機関
では、噴射された燃料の一部が燃焼することなく、その
燃料噴射弁の噴孔部に付着したままの状態になることが
ある。このように燃料が噴孔部に付着すると、その付着
した燃料の揮発性分が燃料噴射弁の熱によって蒸発し、
同燃料中の揮発性の低い炭化成分がデポジットとして噴
孔部に堆積するようになる。そして、このデポジットの
堆積量が多くなると、燃料噴射量の減少や燃料噴霧形状
の変化等、燃料噴射弁における噴射特性が変化し、ひい
ては機関燃焼状態の悪化を招くこととなる。

【０００４】そこで従来では、特開平９−２８７５２５
号公報に提案されるように、機関温度が高くデポジット
が堆積し易い状況にあると判断されるときに、点火時期
を遅角制御して燃焼温度を低下させ、これによりデポジ
ットの堆積を抑制するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように点火時期を
遅角制御して燃焼温度を低下させることで、確かにデポ
ジットの堆積は抑制されるようになる。但し、このよう
に点火時期といった、いわば燃焼を直接制御する因子を
変更するようにすると、その変更に伴う機関燃焼状態へ
の悪影響が無視できないものとなる。例えば、デポジッ
トの堆積を確実に抑制すべく点火時期を遅角させるよう
にすると、失火が発生して機関燃焼状態の悪化を招くこ
ととなる。従って、上記従来の装置にあっては、こうし
た失火の発生を抑えるために点火時期の遅角量を制限せ
ざるを得ず、デポジットの堆積を抑制するにも自ずと限
界が生じていた。

【０００６】特に、上記成層燃焼時においては、燃料噴
射弁から噴射された燃料が点火プラグの近傍に偏在して
いるごく限られた期間に点火を実行する必要がある。こ
のため、こうした成層燃焼時には、点火時期の遅角量が
一層制限されるようになり、点火時期の遅角制御を通じ
てデポジットの堆積を十分に抑制することは極めて困難
になる。

【０００７】この発明は、こうした従来の実情に鑑みて
なされたものであり、その目的は機関燃焼状態の悪化を
極力抑えつつ、燃料噴射弁のデポジット堆積を抑制する
ことのできる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１記載の発明では、燃料噴射弁から気筒内に燃料を直
接噴射供給する筒内噴射式内燃機関の制御装置におい
て、機関本体を冷却水によって冷却する冷却手段と、前
記燃料噴射弁の温度を検出する温度検出手段と、前記検
出される燃料噴射弁の温度に基づいて前記冷却手段によ
る冷却態様を制御する制御手段とを備えるようにしてい
る。

【０００９】上記構成によれば、燃料噴射弁の温度に基
づいて機関本体の冷却態様を制御することにより、燃料
噴射弁から機関本体への放熱性を高めて同燃料噴射弁の
温度を効果的に低下させることができる。しかも、点火
時期等、燃焼を直接制御する因子を変更した場合と比較
して機関燃焼状態への悪影響が小さく抑えられるように
なる。その結果、機関燃焼状態の悪化を極力抑えつつ、
燃料噴射弁のデポジット堆積を抑制することができるよ
うになる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の筒
内噴射式内燃機関の制御装置において、前記冷却手段は
前記冷却水の温度を調整する調整手段を備え、前記制御
手段は前記検出される燃料噴射弁の温度が所定温度より
高いときには前記燃料噴射弁の温度が前記所定温度以下
になるように前記調整手段を通じて前記冷却水の温度を
制御するものとして構成される。

【００１１】上記構成によれば、機関本体を冷却する冷
却水の温度を制御して機関本体の温度を低下させること
により、燃料噴射弁から機関本体への放熱性を高めて同
燃料噴射弁の温度を効果的に低下させることができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の筒
内噴射式内燃機関の制御装置において、前記冷却手段は
前記機関本体において前記燃料噴射弁の取付部位近傍を
流れる冷却水の流量を調整する調整手段を備え、前記制
御手段は前記検出される燃料噴射弁の温度が所定温度よ
り高いときには前記燃料噴射弁の温度が前記所定温度以
下になるように前記調整手段を通じて前記取付部位近傍
の冷却水流量を制御するものとして構成される。

【００１３】上記構成によれば、燃料噴射弁の取付部位
近傍における冷却水流量を制御し、機関本体において前
記取付部位近傍の温度を低下させることにより、燃料噴
射弁から機関本体への放熱性を高めて同燃料噴射弁の温
度を効果的に低下させることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記制御
手段は前記燃料噴射弁の噴射が終了してから同弁による
次の噴射が開始されるまでの期間に応じて前記所定温度
を可変設定するものとして構成される。

【００１５】燃料噴射中は、燃料の冷却効果により燃料
噴射弁の温度が一時的に低下しており、また噴孔部の燃
料も常に流動しているため、デポジットの堆積は進行し
ない。寧ろこの場合には、燃料が噴射されるのに伴って
堆積したデポジットが除去されるようになる。一方、燃
料噴射弁の噴射が終了してから同弁による次の噴射が開
始されるまでの期間（以下、「噴射インターバル」とい
う）は、燃料噴射弁の噴孔部における温度が上昇し、ま
た噴孔部に付着した燃料に流れも生じていないため、燃
料に含まれる揮発成分の蒸発が促進され、デポジットの
堆積が進行するようになる。従って、この噴射インター
バルが長くなる運転状況下にあるほど、デポジットの堆
積速度が増大するようになる。

【００１６】この点、上記請求項４に記載の発明によれ
ば、冷却水温度或いは冷却水流量を制御するに際して、
上記所定温度を噴射インターバルに応じて可変設定する
ようにしている。従って、噴射インターバルに応じて変
化するデポジットの堆積速度に見合ったかたちで冷却水
温度或いは冷却水流量を制御することができ、デポジッ
トの堆積を一層効果的に抑制することができるようにな
る。更に、冷却水温度或いは冷却水流量の制御を通じて
機関本体の温度が不必要に低下してしまうのを極力抑制
することができ、過冷却による熱損失の増大、ひいては
燃費の悪化を併せて回避することができるようになる。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項２乃至４の
いずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置におい
て、揮発性に関連する燃料の性状を検出する燃料性状検
出手段を更に備え、前記制御手段は前記検出される燃料
性状に応じて前記所定温度を可変設定するものとして構
成される。

【００１８】上記構成によれば、燃料性状に応じて燃料
の揮発性が変化し、デポジットの堆積速度が異なる場合
でも、その堆積速度に見合ったかたちで冷却水温度或い
は冷却水流量を制御することができ、デポジットの堆積
を一層効果的に抑制することができるようになる。更
に、冷却水温度或いは冷却水流量の制御を通じて機関本
体の温度が不必要に低下してしまうのを極力抑制し、過
冷却による熱損失の増大、ひいては燃費の悪化を併せて
回避することができるようになる。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項５記載の筒
内噴射式内燃機関の制御装置において、前記燃料性状検
出手段は前記内燃機関のノッキング発生状況に基づいて
前記燃料性状を検出するものとして構成される。

【００２０】一般に、アンチノック性を高めるためにオ
クタン価向上剤を添加した燃料は、揮発性が低下する傾
向がみられる。従って、内燃機関においてノッキングが
発生し難い場合には、高オクタン価の燃料が用いられて
おり、その揮発性が低いと判断することができる。

【００２１】上記構成によれば、こうした内燃機関のノ
ッキング発生状況と燃料の揮発性に関連する燃料性状と
の関係に基づいて燃料性状を検出するようにしているた
め、これを正確に検出することができるようになる。

【００２２】請求項７記載の発明では、請求項１乃至６
のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置にお
いて、前記温度検出手段は燃料噴射量及び機関回転速
度、並びに前記冷却水の温度に対応した前記燃料噴射弁
の機関定常時における温度を求め、該温度を徐変処理し
た温度を前記燃料噴射弁の温度として検出するものとし
て構成される。

【００２３】機関定常時における燃料噴射弁の温度は、
内燃機関において単位時間当たりに発生する発生熱量
と、同じく単位時間当たりに内燃機関から冷却水に伝達
される放熱量とに基づいて求めることができる。そし
て、これら燃焼熱量及び放熱量のうち、燃焼熱量は燃料
噴射量及び機関回転速度と相関をもって変化し、放熱量
は冷却水温度と相関をもって変化する。即ち、燃料噴射
量が多くなるほど一回の燃焼爆発により発生する熱量
（発生熱量）が増大し、機関定常時における燃料噴射弁
の温度は高くなる。また機関回転速度が高くなるほど単
位時間当たりの燃焼回数が増加し、やはり機関定常時に
おける燃料噴射弁の温度は高くなる。一方、冷却水温度
が低くなるほど、機関本体から冷却水に伝達される熱量
（放熱量）が増大し、機関定常時における燃料噴射弁の
温度は低くなる。

【００２４】上記請求項７記載の発明では、こうした関
係に基づいて、機関定常時における燃料噴射弁の温度
を、燃料噴射量及び機関回転速度、並びに冷却水温度に
対応するものとして求めるようにしている。そして更
に、機関本体及び燃料噴射弁が所定の熱容量を有してお
り、それらの温度変化には所定の応答遅れがあることを
考慮して、上述のようにして求めた機関定常時における
燃料噴射弁の温度を徐変処理し、その徐変処理された温
度を同燃料噴射弁の温度として検出するようにしてい
る。従って、請求項７記載の発明によれば、燃料噴射弁
の温度を直接測定するセンサを別途設けなくとも、同燃
料噴射弁の温度を正確に推定してこれを検出することが
できるようになる。尚、上記徐変処理における時定数
は、機関本体及び燃料噴射弁の熱容量に応じて定められ
るものであり、例えばこれは実験等により同定すること
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、この発
明の第１の実施形態にかかる筒内噴射式内燃機関の制御
装置について図１〜図８を参照して説明する。

【００２６】図１に示されるように、この内燃機関１０
のシリンダヘッド１２には、各気筒（同図では一つの気
筒のみ示す）に対応して燃料噴射弁１４及び点火プラグ
１６がそれぞれ取り付けられている。燃料噴射弁１４
は、デリバリパイプ（図示略）を介して高圧ポンプ（図
示略）に接続されており、同高圧ポンプから供給される
燃料は、燃料噴射弁１４の噴孔部１４ａから燃焼室１８
内に直接噴射供給される。また、点火プラグ１６はイグ
ナイタ（図示略）を備えた点火コイル２０に接続されて
いる。イグナイタに入力される点火信号に同期して、点
火コイル２０に発生する高電圧が点火プラグ１６に供給
されることにより、混合気の点火が行われる。

【００２７】次に、シリンダヘッド１２及びシリンダブ
ロック１３等、機関本体を冷却水によって冷却するため
の機関冷却系について説明する。シリンダヘッド１２及
びシリンダブロック１３の内部には、冷却水が循環する
冷却水通路２１，２２がそれぞれ形成されている。これ
ら各冷却水通路２１，２２のうち、シリンダブロック１
３の冷却水通路２２は、燃料噴射弁１４の取り付け側に
位置する通路２２ａと、その反対側に位置する通路２２
ｂとによって構成されており、これら各通路２２ａ，２
２ｂはシリンダブロック１３内において各別に形成され
ている。

【００２８】シリンダヘッド１２の冷却水通路２１は、
送り通路２３を介してウォータポンプ２５の吐出口に接
続されている。また、シリンダブロック１３の冷却水通
路２２ａ，２２ｂも同様に、それぞれ送り通路２４ａ，
２４ｂを介してウォータポンプ２５の吐出口に接続され
ている。ウォータポンプ２５から吐出された冷却水はこ
れら送り通路２３，２４ａ，２４ｂを通じて各冷却水通
路２１，２２ａ，２２ｂにそれぞれ導入される。

【００２９】一方、各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂ
は、それぞれ戻り通路２６を介してラジエータ２７に接
続されている。従って、シリンダヘッド１２及びシリン
ダブロック１３を冷却することにより温度上昇した各冷
却水通路２１，２２ａ，２２ｂ内の冷却水は、この戻り
通路２６を通じてラジエータ２７に導入され、同ラジエ
ータ２７の熱交換作用によって冷却される。そして、こ
のように冷却された冷却水はウォータポンプ２５に戻さ
れ、同ウォータポンプ２５から再び各冷却水通路２１，
２２ａ，２２ｂに吐出される。

【００３０】上記戻り通路２６とウォータポンプ２５と
の間には、ラジエータ２７をバイパスしてこれら戻り通
路２６とウォータポンプ２５とを直接接続するバイパス
通路２８が設けられている。このバイパス通路２８が戻
り通路２６から分岐する部分には、戻り通路２６からラ
ジエータ２７を介してウォータポンプ２５に戻される冷
却水の流量（以下、「ラジエータ流量」という）Ｑｒ
と、同戻り通路２６からウォータポンプ２５に直接戻さ
れる冷却水の流量（以下、「バイパス流量」という）Ｑ
ｂとの割合を、所定のデューティ比Ｄを有する制御信号
に基づいて調整する流路制御弁２９が設けられている。

【００３１】図２は、ラジエータ流量Ｑｒ及びバイパス
流量Ｑｂと上記デューティ比Ｄとの関係を示している。
同図２に示されるように、デューティ比Ｄがその最小値
「０％」に設定されるときには、バイパス流量Ｑｂは
「０」となり、各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂから
戻り通路２６を通じて流路制御弁２９に達した冷却水
は、同流路制御弁２９を介して全てラジエータ２７側に
送られるようになる。そしてこの場合、ラジエータ流量
Ｑｒが最大になるため、各冷却水通路２１，２２ａ，２
２ｂから戻り通路２６に戻される冷却水の温度とウォー
タポンプ２５から各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂに
送られる冷却水の温度との差は最も大きくなる。

【００３２】また、このようにデューティ比Ｄが「０
％」に設定された状態から同デューティ比Ｄを増大させ
ると、ラジエータ流量Ｑｒが減少するとともに、その減
少分だけバイパス流量Ｑｂが増大するようになる。従っ
て、流路制御弁２９の開度が増大するのに伴ってラジエ
ータ流量Ｑｒが減少し、各冷却水通路２１，２２ａ，２
２ｂから戻り通路２６に戻される冷却水の温度とウォー
タポンプ２５から各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂに
送られる冷却水の温度との差も徐々に小さくなる。

【００３３】そして、デューティ比Ｄがその最大値「１
００％」に設定されると、ラジエータ流量Ｑｒは「０」
となり、各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂから戻り通
路２６を通じて流路制御弁２９に達した冷却水は全てウ
ォータポンプ２５に直接送られるようになる。そしてこ
の場合、ラジエータ流量Ｑｒが最小（「０」）になるた
め、各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂから戻り通路２
６に戻される冷却水の温度とウォータポンプ２５から各
冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂに送られる冷却水の温
度との差は最も小さくなる。

【００３４】このように流路制御弁２９に入力される制
御信号のデューティ比Ｄの大きさに応じてラジエータ流
量Ｑｒが変化し、ラジエータ２７によって冷却される冷
却水の量、即ち機関冷却系の冷却効率が変化する。従っ
て、各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂから戻り通路２
６に戻される冷却水の温度が同じであるとすれば、上記
制御信号のデューティ比Ｄが小さく設定されるほど、ウ
ォータポンプ２５から各冷却水通路２１，２２ａ，２２
ｂに送られる冷却水の温度が低下するようになる。

【００３５】また、この流路制御弁２９についての上記
デューティ制御、換言すれば機関冷却系の冷却態様にか
かる制御は、内燃機関１０の電子制御装置３０を通じて
行われており、通常は、冷却水温度が所定温度（例え
ば、「８０℃」）となるように同機関冷却系が制御され
ている。

【００３６】この電子制御装置３０は、中央演算処理装
置の他、流路制御弁２９を駆動するための駆動回路、更
に各種演算結果や関数データを記憶するメモリ３０ａを
備えている。そして、電子制御装置３０には、機関回転
速度を検出する回転速度センサ３１、アクセルペダル
（図示略）の踏込量（アクセル開度）を検出するアクセ
ルセンサ３２等々、機関運転状態を把握するための各種
センサの検出信号が取り込まれる。またこれらセンサ３
１，３２の他、シリンダブロック１３において燃料噴射
弁１４の取付位置近傍には水温センサ３３が取り付けら
れており、同水温センサ３３により上記各冷却水通路２
２ａ，２２ｂのうち、燃料噴射弁１４の取り付け側に位
置する通路２２ａの冷却水温度ＴＨＷが検出される。こ
の水温センサ３３の検出信号も上記各センサ３１，３２
と同様に電子制御装置３０に取り込まれる。

【００３７】そして、電子制御装置３０は、これら各セ
ンサ３１〜３３の検出信号等に基づいて所定のデューテ
ィ比Ｄを有する制御信号を生成し、この制御信号に基づ
いて流路制御弁２９を駆動することにより冷却水温度を
制御する。

【００３８】また、電子制御装置３０は、こうした冷却
水温度にかかる制御の他、内燃機関１０の各種制御を統
括して実行する。例えば、電子制御装置３０は、燃料噴
射にかかる制御を実行する。即ち、電子制御装置３０
は、機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＰＡ等に基づい
て燃料噴射量ＱＩＮＪを算出するとともに、燃料噴射圧
とこの燃料噴射量ＱＩＮＪとに基づいて燃料噴射時間を
算出する。そして、この燃料噴射時間に基づいて燃料噴
射弁１４を開閉駆動する。

【００３９】更に、電子制御装置３０は、機関回転速度
ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪとに基づき定まる機関運転
状態に応じて燃料噴射弁１４の燃料噴射時期等を変更す
ることにより、内燃機関１０の燃焼形態を成層燃焼、弱
成層燃焼、及び均質燃焼との間で切り替える制御を実行
する。

【００４０】即ち、図３に示されるように、機関回転速
度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに基づき定まる機関運転
状態が成層燃焼を実行すべき領域（成層燃焼領域）にあ
るときには、燃料噴射時期が各気筒の圧縮行程後期に設
定されるとともに、空燃比が理論空燃比よりもリーン側
に設定される。この成層燃焼時には、点火プラグ１６の
近傍にのみ燃料濃度の濃い混合気が偏在した状態で燃焼
が行われるようになる。

【００４１】尚、この成層燃焼時には、燃料と吸入空気
との混合時間が短いため、機関燃焼状態を適切に維持す
る上で、燃料噴射弁１４から噴射される燃料が燃焼室１
８の熱によって十分に気化されることが条件となる。こ
のため、成層燃焼は、冷却水温度ＴＨＷが所定の温度
（成層燃焼許可温度ＴＨＷＡ）以上であることを条件に
行われる。

【００４２】一方、機関運転状態が均質燃焼を実行すべ
き領域（均質燃焼領域）にあるときには、燃料噴射時期
が各気筒の吸気行程に設定される。その結果、燃料噴射
弁１４から噴射された燃料と吸入空気との混合時間が確
保され、噴射燃料と吸入空気とが十分に混ざり合った略
均質な状態で燃焼が行われるようになる。この均質燃焼
では、空燃比が、理論空燃比或いは同理論空燃比よりも
リッチになるように機関運転状態に応じて適宜設定され
る。

【００４３】更に、機関運転状態が弱成層燃焼を実行す
べき領域（弱成層燃焼領域）にあるときには、燃料噴射
時期が各気筒の吸気行程と圧縮行程とに設定される。そ
の結果、燃料は２段階に分割して噴射されるようにな
り、成層燃焼時よりも成層度が低下した均質燃焼に近い
状態で燃焼が行われるようになる。この弱成層燃焼で
は、空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定される。

【００４４】次に、本実施形態の制御装置により実行さ
れる機関冷却系の冷却態様にかかる制御について、その
具体的な手順を図４に示すフローチャートを参照して説
明する。尚、このフローチャートにおける一連の処理
は、所定時間毎に繰り返し実行される。

【００４５】この一連の処理では、まず、燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪ、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、及び現
在の燃焼形態Ｓｎ（成層燃焼Ｓ１、弱成層燃焼Ｓ２、均
質燃焼Ｓ３）に対応した機関定常時における燃料噴射弁
１４（正確には噴孔部１４ａ）の温度（以下、単に「定
常温度」という）ＴＨＩＳが算出される（ステップ１０
０）。

【００４６】この定常温度ＴＨＩＳと上記各種パラメー
タＱＩＮＪ，ＮＥ，ＴＨＷ，Ｓｎとの関係は、実機を用
いた実験や計算機上でのシミュレーション等に基づいて
予め設定され、メモリ３０ａに関数マップとして記憶さ
れている。

【００４７】因みに、この定常温度ＴＨＩＳの各値は例
えば以下のような手順に従って求めることができる。
（ｉ）まず、燃料噴射量ＱＩＮＪ、機関回転速度ＮＥ、
及び冷却水温度ＴＨＷをそれぞれ所定値のまま固定し、
燃焼形態Ｓｎについてもこれを上記各形態Ｓ１〜Ｓ３の
いずれかに固定する。（ii）そして、この状態のまま十
分に時間が経過した後において、噴孔部１４ａの温度を
測定し、これをそれら各パラメータＱＩＮＪ，ＮＥ，Ｔ
ＨＷ，Ｓｎのそのときの状態に対応した定常温度ＴＨＩ
Ｓの値とする。更に、この（ｉ），（ii）の手順を各パ
ラメータＱＩＮＪ，ＮＥ，ＴＨＷ，Ｓｎをそれぞれ変更
して繰り返し、また必要に応じて補間演算を行うことに
より、それら各パラメータＱＩＮＪ，ＮＥ，ＴＨＷ，Ｓ
ｎに対応する定常温度ＴＨＩＳの値を全て求めることが
できる。

【００４８】図５は、冷却水温度ＴＨＷを所定値に、燃
焼形態Ｓｎを所定の形態Ｓ１〜Ｓ３にそれぞれ固定した
場合における、上記定常温度ＴＨＩＳと燃料噴射量ＱＩ
ＮＪ及び機関回転速度ＮＥとの関係を示している。同図
５に示されるように、定常温度ＴＨＩＳは、燃料噴射量
ＱＩＮＪが多くなるほど、また機関回転速度ＮＥが高く
なるほど高い値になる。これは、燃料噴射量ＱＩＮＪが
多くなるほど一回の燃焼爆発により発生する熱量が増大
し、また機関回転速度ＮＥが高回転になるほど単位時間
当たりの燃焼爆発回数が増加し、いずれも燃焼室１８に
おける単位時間当たりの発生熱量が増大する結果、機関
本体から燃料噴射弁１４に伝達される熱量が増大するた
めである。

【００４９】図６は、燃料噴射量ＱＩＮＪ及び機関回転
速度ＮＥをそれぞれ所定値に、燃焼形態Ｓｎを所定の形
態Ｓ１〜Ｓ３にそれぞれ固定した場合における、冷却水
温度ＴＨＷと定常温度ＴＨＩＳとの関係を示している。
同図６に示されるように、定常温度ＴＨＩＳは、冷却水
温度ＴＨＷが低くなるほど低い値になる。これは、冷却
水温度ＴＨＷが低くなるほど、機関本体から冷却水に伝
達される熱量（放熱量）が増大して機関温度が低下する
結果、燃料噴射弁１４から機関本体に伝達される熱量が
増大するためである。

【００５０】また、これら燃料噴射量ＱＩＮＪ、機関回
転速度ＮＥ、及び冷却水温度ＴＨＷをいずれも所定値に
固定した場合において、燃焼形態Ｓｎを成層燃焼Ｓ１と
したときの定常温度ＴＨＩＳの値ＴＨＩＳ＿Ｓ１、弱成
層燃焼Ｓ２としたときの定常温度ＴＨＩＳの値ＴＨＩＳ
＿Ｓ２、均質燃焼Ｓ３としたときの定常温度ＴＨＩＳの
値ＴＨＩＳ＿Ｓ３は以下の関係にある。

【００５１】 ＴＨＩＳ＿Ｓ１＞ＴＨＩＳ＿Ｓ２＞ＴＨＩＳ＿Ｓ３ ・・・（１） 上式（１）より明らかなように、定常温度ＴＨＩＳは燃
焼形態の成層度が強いほど高い値になる。これは以下の
ような理由によるものと推測される。成層度が強くなる
ほど、点火プラグ１６の近傍に偏在する混合気の燃料濃
度が高くなり、燃焼時においてこの点火プラグ１６近傍
の燃焼温度も局所的に高くなる。燃料噴射弁１４の噴孔
部１４ａはこの点火プラグ１６と近接して位置している
ため、このように点火プラグ１６近傍の燃焼温度が局所
的に高くなると、同噴孔部１４ａの温度も高くなる。従
って、燃料噴射量ＱＩＮＪ、機関回転速度ＮＥ、及び冷
却水温度ＴＨＷをいずれも所定値に固定した場合におけ
る、各燃焼形態Ｓ１〜Ｓ３に対応した定常温度ＴＨＩＳ
の値は、上式（１）に示されるような関係となる。

【００５２】このようにして各パラメータＱＩＮＪ，Ｎ
Ｅ，ＴＨＷ，Ｓｎに対応する定常温度ＴＨＩＳが求めら
れると、次にこの定常温度ＴＨＩＳに基づいて燃料噴射
弁１４の実際の温度（以下、「実温度」という）ＴＨＩ
Ａが算出される（ステップ１１０）。

【００５３】シリンダヘッド１２及びシリンダブロック
１３の他、燃料噴射弁１４は所定の熱容量を有している
ため、その噴孔部１４ａの実際の温度、即ち上記実温度
ＴＨＩＡは、先に求めた定常温度ＴＨＩＳと常に一致し
ているわけではない。即ち、この定常温度ＴＨＩＳが変
化する場合、実温度ＴＨＩＡは、この定常温度ＴＨＩＳ
に対して遅れて変化するようになる。

【００５４】図７は、定常温度ＴＨＩＳ及び実温度ＴＨ
ＩＡについてそれらの推移態様の一例を示している。例
えば、同図７のタイミングｔ１において上記燃料噴射量
ＱＩＮＪ、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、及び
燃焼形態Ｓｎにより定まる機関運転状態が変化したとす
ると、一点鎖線にて示されるように、定常温度ＴＨＩＳ
もその機関運転状態の変化に合わせて所定値ＴＨＩＳ１
から所定値ＴＨＩＳ２まで変化する。一方、このように
定常温度ＴＨＩＳが変化すると、同図７に実線にて示さ
れるように、実温度ＴＨＩＡはこの定常温度ＴＨＩＳに
対して所定の応答遅れをもって追従し、所定時間が経過
したタイミングｔ２において定常温度ＴＨＩＳと一致す
るようになる。

【００５５】このため、実温度ＴＨＩＡの算出に際して
は、こうした応答遅れを考慮する必要があり、本実施形
態では、以下の式（２）に基づいて定常温度ＴＨＩＳを
徐変処理（なまし処理）することにより、この実温度Ｔ
ＨＩＡを算出するようにしている。

【００５６】 ＴＨＩＡａ←ＴＨＩＡｂ＋（ＴＨＩＳ−ＴＨＩＡｂ）／ＴＫ・・・（２） 上式（２）において、「ＴＨＩＡａ」は、今回の制御周
期における実温度ＴＨＩＡの値であり、「ＴＨＩＡｂ」
は、前回の制御周期における実温度ＴＨＩＡの値であ
る。また、「ＴＫ」は、上記応答遅れの程度を示す時定
数である。この時定数ＴＫは、主に機関本体（シリンダ
ヘッド１２及びシリンダブロック１３）及び燃料噴射弁
１４等の熱容量に応じて変化するものであり、例えば実
験等を通じてこれを同定することができる。

【００５７】次に、燃料噴射弁１４の噴射が終了してか
ら同弁１４による次の噴射が開始されるまでの期間（噴
射インターバル）ＴＩＮＪが、燃料噴射時間ＴＡＵと現
在の機関回転速度ＮＥとに基づき次式（３）に従って算
出される（図４のステップ１２０）。

【００５８】 ＴＩＮＪ←ｋ１／ＮＥ−ＴＡＵ ・・・（３） ｋ１：定数 上式（３）から明らかなように、噴射インターバルＴＩ
ＮＪは、機関回転速度ＮＥが低回転になるほど長くな
り、また燃料噴射時間ＴＡＵが短いほど、換言すれば燃
料噴射量ＱＩＮＪが少ないほど長くなる。

【００５９】そして次に、噴射インターバルＴＩＮＪに
基づいて燃料噴射弁１４の噴孔部１４ａについてその許
容温度ＴＨＩＭが算出される（ステップ１３０）。この
許容温度ＴＨＩＭは、デポジットの堆積速度が許容範囲
にあるときにおける噴孔部１４ａの最高温度である。即
ち、噴孔部１４ａの温度がこの許容温度ＴＨＩＭ以下で
ある場合には、デポジットの堆積速度が無視できる範囲
にあるとみなすことができる。尚、噴孔部１４ａの温度
がこの許容温度ＴＨＩＭよりも高い場合には、後述する
ように、このデポジットの堆積速度を低下させる処理
（ステップ１７０，１８０）が実行される。

【００６０】図８は、この許容温度ＴＨＩＭの算出に際
して参照される関数マップを示している。同図８に示さ
れるように、許容温度ＴＨＩＭは噴射インターバルＴＩ
ＮＪが長くなるほど低い温度に設定される。これは、噴
射インターバルＴＩＮＪが長くなると、燃料に含まれる
揮発成分の蒸発時間が長くなり、デポジットの堆積速度
が増大する傾向があるため、許容温度ＴＨＩＭを低く設
定してこの堆積速度を低下させる処理をより低い温度か
ら行う必要があるからである。

【００６１】このようにして許容温度ＴＨＩＭが算出さ
れると、次に実温度ＴＨＩＡがこの許容温度ＴＨＩＭと
比較される（図４のステップ１４０）。そして、実温度
ＴＨＩＡが許容温度ＴＨＩＭ以下である場合には（ステ
ップ１４０：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了され
る。

【００６２】尚、本実施形態の制御装置がその適用対象
とする内燃機関１０にあっては、上述したように、燃焼
形態として弱成層燃焼或いは均質燃焼が選択されている
場合には成層燃焼時と比較して噴孔部１４ａの温度が低
く抑えられる傾向がある。このため、弱成層燃焼時や均
質燃焼時において実温度ＴＨＩＡが許容温度ＴＨＩＭを
上回るような状況は通常は発生しない。従って、燃焼形
態として成層燃焼以外の形態が選択されている場合に
は、常に実温度ＴＨＩＡが許容温度ＴＨＩＭ以下（ステ
ップ１４０：ＮＯ）となってこの一連の処理は一旦終了
されるようになる。即ち、デポジットの堆積速度を低下
させる処理（ステップ１７０，１８０）は、実質的に成
層燃焼時にのみ実行されることとなる。

【００６３】一方、実温度ＴＨＩＡが許容温度ＴＨＩＭ
を超えている場合には（ステップ１４０：ＹＥＳ）、冷
却水温度の目標値（目標冷却水温度）ＴＨＷＴが以下の
式（４）に基づいて算出される（ステップ１５０）。

【００６４】 ＴＨＷＴ←ＴＨＷ−（ＴＨＩＡ−ＴＨＩＭ）／α１ ・・・（４） 上式（４）において、「α１」は、冷却水温度ＴＨＷを
「１℃」だけ変化させた場合における噴孔部１４ａの温
度変化量である。従って、上式（４）において「（ＴＨ
ＩＡ−ＴＨＩＭ）／α１」は、冷却水温度ＴＨＷを低下
させることで実温度ＴＨＩＡを許容温度ＴＨＩＭにまで
低下させる際において、その冷却水温度ＴＨＷの変化量
に相当するものとなる。このため、上式（４）により得
られる目標冷却水温度ＴＨＷＴと等しくなるように冷却
水温度ＴＨＷが制御されることにより、実温度ＴＨＩＡ
は許容温度ＴＨＩＭに一致するようになる。

【００６５】次に、このようにして目標冷却水温度ＴＨ
ＷＴが算出されると、この目標冷却水温度ＴＨＷＴと前
記成層燃焼許可温度ＴＨＷＡとが比較される（ステップ
１６０）。ここで、目標冷却水温度ＴＨＷＴが成層燃焼
許可温度ＴＨＷＡを上回っている場合（ステップ１６
０：ＹＥＳ）、即ち目標冷却水温度ＴＨＷＴに一致する
ように冷却水温度ＴＨＷを低下させても、成層燃焼を継
続することが可能である場合には、目標冷却水温度ＴＨ
ＷＴ等に基づいて機関冷却系の冷却態様が制御される
（ステップ１７０）。即ちこの場合には、例えば次の式
（５）に基づきデューティ比Ｄが設定され、そのデュー
ティ比Ｄに基づいて流路制御弁２９が駆動される。

【００６６】 Ｄ←Ｄ＋（ＴＨＷＴ−ＴＨＷ）×Ｋ ・・・（５） Ｋ（＞０）：ゲイン定数 上式（５）より明らかなように、目標冷却水温度ＴＨＷ
Ｔが実際の冷却水温度ＴＨＷを下回っている場合には、
デューティ比Ｄが現状の値よりも小さい値に設定され
る。従って、ラジエータ流量Ｑｒの流量が増大し、冷却
水温度ＴＨＷは目標冷却水温度ＴＨＷＴと一致するまで
徐々に低下するようになる。

【００６７】一方、目標冷却水温度ＴＨＷＴが成層燃焼
許可温度ＴＨＷＡ以下である場合（ステップ１６０：Ｎ
Ｏ）には、冷却水温度ＴＨＷの制御を通じてデポジット
の堆積速度を低減させることができないため、成層燃焼
の実行が禁止されるとともに、燃焼形態が成層燃焼から
成層強度の低い弱成層燃焼或いは均質燃焼に変更される
（ステップ１８０）。このように燃焼形態が弱成層燃焼
或いは均質燃焼に変更されることにより、噴孔部１４ａ
の温度が低下するため、デポジットの堆積速度も低下す
るようになる。

【００６８】このように冷却水温度ＴＨＷの低下、或い
は燃焼形態の変更を通じてデポジットの堆積速度を低下
させる処理（ステップ１７０，１８０）が実行される
と、この一連の処理は一旦終了される。

【００６９】以上説明した態様で機関冷却系の冷却水温
度を制御するようにした本実施形態にかかる制御装置に
よれば、以下のような作用効果を奏することができる。 （１）噴孔部１４ａの温度（実温度ＴＨＩＡ）に基づい
てシリンダヘッド１２やシリンダブロック１３等、冷却
水による機関本体の冷却態様を制御するようにしてい
る。即ち、噴孔部１４ａの温度が許容温度ＴＨＩＭより
高いときには、同温度がこの許容温度ＴＨＩＭ以下にな
るように、ラジエータ流量Ｑｒの調整を通じて冷却水の
温度を制御するようにしている。そしてこれにより、機
関本体の温度を低下させて燃料噴射弁１４から機関本体
への放熱性を高めることができ、同燃料噴射弁１４、特
にその噴孔部１４ａの温度を効果的に低下させることが
できる。しかも、点火時期等、燃焼を直接制御する因子
を変更した場合と比較して機関燃焼状態への悪影響が小
さく抑えられるようになる。その結果、機関燃焼状態の
悪化を極力抑えつつ、燃料噴射弁１４のデポジット堆積
を抑制することができるようになる。

【００７０】（２）また、この許容温度ＴＨＩＭを噴射
インターバルＴＩＮＪに応じて可変とし、同噴射インタ
ーバルＴＩＮＪが長いときほど許容温度ＴＨＩＭを低く
設定するようにしている。このため、噴射インターバル
ＴＩＮＪに応じて変化するデポジットの堆積速度に見合
ったかたちで冷却水の温度を制御することができ、デポ
ジットの堆積を一層効果的に抑制することができるよう
になる。また、こうした冷却水温度の制御を通じて機関
本体の温度が不必要に低下してしまうのを極力抑制する
ことができ、過冷却による熱損失の増大や、それに起因
する燃費の悪化、更には目標冷却水温度ＴＨＷＴが成層
燃焼許可温度ＴＨＷＡ以下に設定されて成層燃焼が禁止
されることに伴う燃費の悪化を併せて回避することがで
きるようになる。

【００７１】（３）更に、燃焼室１８における発生熱
量、機関本体から冷却水への放熱量、並びに機関本体及
び燃料噴射弁１４の熱容量をそれぞれ考慮して、噴孔部
１４ａの温度（実温度ＴＨＩＡ）を検出するようにして
いる。具体的には、燃料噴射量ＱＩＮＪ、機関回転速度
ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、並びに燃焼形態Ｓｎに対応し
た機関定常時の温度（定常温度ＴＨＩＳ）を求め、この
定常温度ＴＨＩＳを上記式（２）に基づいて徐変処理し
た温度を噴孔部１４ａの温度として検出するようにして
いる。従って、この噴孔部１４ａの温度を直接測定する
センサを別途設けなくとも、同温度を極めて正確に推定
してこれを検出することができるようになる。

【００７２】（４）更に、噴孔部１４ａの温度が許容温
度ＴＨＩＭより高い場合において、特に目標冷却水温度
ＴＨＷＴが成層燃焼許可温度ＴＨＷＡ以下であると判断
されるときには、成層燃焼の実行を禁止して燃焼形態を
同成層燃焼よりも成層強度の低い弱成層燃焼或いは均質
燃焼に設定するようにしている。そして、このように混
合気の成層強度を低下させることによって噴孔部１４ａ
の温度を低下させるようにしている。その結果、点火時
期等、燃焼を直接制御する因子を変更することによる機
関燃焼状態の悪化や、或いは噴射燃料の気化が十分でな
いまま成層燃焼が行われることによる機関燃焼状態の悪
化を極力抑えつつ、燃料噴射弁１４のデポジット堆積を
抑制することができるようになる。

【００７３】［第２の実施形態］次に、この発明の第２
の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心
に図９及び図１０を参照して説明する。

【００７４】第１の実施形態では、噴射インターバルＴ
ＩＮＪのみに基づいて許容温度ＴＨＩＭを設定するよう
にしていたが、本実施形態では、この噴射インターバル
ＴＩＮＪの他、内燃機関１０において使用される燃料の
揮発性に関連する燃料性状に基づいて許容温度ＴＨＩＭ
を設定するようにしている。

【００７５】燃料の揮発性が異なっていると、仮に噴射
インターバルＴＩＮＪが同じであっても、デポジットの
堆積速度がその揮発性に応じて異なるようになる。即
ち、燃料の揮発性が高くなるほど、噴射インターバルＴ
ＩＮＪにおける燃料の蒸発が促進され、デポジットの堆
積速度が増大するようになる。従って、デポジットの堆
積を一層効果的に抑制する上では、そのときに使用され
ている燃料の揮発性についてもこれを上記許容温度ＴＨ
ＩＭの設定に際して考慮するのが望ましい。このため、
本実施形態では、揮発性に関連する燃料性状を検出し、
この燃料性状を上記噴射インターバルＴＩＮＪと併せて
許容温度ＴＨＩＭの設定に反映させるようにしている。

【００７６】また、本実施形態において、上記燃料性状
は内燃機関１０におけるノッキングの発生状況に基づい
て検出され、更に、このノッキング発生状況は、電子制
御装置３０の点火時期制御を通じて求められるノック学
習値に基づいて評価される。

【００７７】以下、この点火時期制御の概要並びにノッ
ク学習値について説明する。電子制御装置３０は、機関
回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪ等、機関運転状態
に基づいて基本となる点火時期を算出し、この算出され
る点火時期をノッキングが発生しない範囲で最大に進角
させた時期をもって点火プラグ１６による点火を実行す
る。

【００７８】更に、電子制御装置３０は、この点火時期
の最大進角量をノック学習値として学習し、これをメモ
リ３０ａに記憶する。例えば、ノッキングが発生した場
合には、点火時期を遅角側に制御すべくノック学習値が
より小さな値に更新される。一方、ノッキングが発生し
ない状況が継続する場合には、点火時期を進角側に制御
すべくノック学習値がより大きな値へと更新される。

【００７９】このように、上記ノック学習値は内燃機関
１０におけるノッキング発生状況に即して変化し、これ
が大きな値として学習されているときほど、内燃機関１
０はノッキングが発生し難い状況にあることになる。

【００８０】また、こうしたノッキングの発生状況は、
一般に燃料の揮発性と相関を有している。即ち、アンチ
ノック性を高めるためにオクタン価向上剤を添加した燃
料は揮発性が低下する傾向があり、ノッキングが発生し
難い場合には、高オクタン価の燃料が用いられているた
めに、その揮発性が低いと判断することができる。従っ
て、上記ノック学習値が大きな値として学習されている
ときほど、そのときに使用されている燃料の揮発性が低
く、デポジットの堆積が発生し難いものと判断すること
ができる。

【００８１】そこで、本実施形態では、先の図４のフロ
ーチャートに示されるステップ１２０の処理を実行した
後、ステップ１４０の判断処理を実行する前に、ノック
学習値の大きさに応じて許容温度ＴＨＩＭを設定する処
理（図９に示される各ステップ１２２，１３２，１３４
の処理）を実行するようにしている。

【００８２】即ち、図９のフローチャートに示されるよ
うに、まず上記ノック学習値が予め定められた判定値β
以上であるか否かが判断される（ステップ１２２）。こ
の判定値βは、現在使用されている燃料が、揮発性の低
い高オクタン価の燃料（重質燃料）か、或いは揮発性の
高い低オクタン価の燃料（軽質燃料）かを判断するため
のものである。即ち、ノック学習値がこの判定値β以上
である場合には、ノッキングが発生し難い傾向にあるた
め、重質燃料が使用されていると判定することができ、
一方、判定値β未満である場合には、逆にノッキングが
発生し易い傾向にあるため、軽質燃料が使用されている
と判定することができる。

【００８３】尚、ノッキングの発生状況はこうした燃料
の揮発性の他、燃焼室１８内に吸入される吸入空気の温
度（吸気温度）や機関温度によっても左右され、これら
吸気温度や機関温度が低いときほど発生し難くなる。こ
のため、上記判定値βは、こうした吸気温度や機関温度
による影響を排除すべく、吸気温度が低いときほど、ま
た機関温度（例えば冷却水温度ＴＨＷにより評価され
る）が低いときほど、大きな値に設定される。尚、こう
した判定値βと冷却水温度ＴＨＷとの関係は、関数デー
タのかたちでメモリ３０ａに記憶されている。

【００８４】ここで、ノック学習値が判定値β以上であ
り、重質燃料が使用されていると判定された場合には
（ステップ１２２：ＹＥＳ）、許容温度ＴＨＩＭを求め
るためのマップとして重質燃料用マップＡが選択され、
このマップＡを用いて噴射インターバルＴＩＮＪに基づ
く許容温度ＴＨＩＭが算出される（ステップ１３２）。
一方、ノック学習値が判定値β未満であり、軽質燃料が
使用されていると判定された場合には（ステップ１２
２：ＮＯ）、軽質燃料用マップＢが選択され、同マップ
Ｂを用いて噴射インターバルＴＩＮＪに基づく許容温度
ＴＨＩＭが算出される（ステップ１３４）。

【００８５】図１０は、本実施形態における許容温度Ｔ
ＨＩＭと噴射インターバルＴＩＮＪとの関係を示してお
り、同図の一点鎖線は重質燃料用マップＡが選択された
場合における両者の関係を、実線は軽質燃料用マップＢ
が選択された場合における関係をそれぞれ示している。
同図１０に示されるように、噴射インターバルＴＩＮＪ
が長くなるほど許容温度ＴＨＩＭが低い温度に設定され
る点については、第１の実施形態と同様であるが、本実
施形態にあっては特に、燃料性状が揮発性の高い性状で
あるときほど、許容温度ＴＨＩＭが低く設定される。即
ち、軽質燃料が使用されている場合には、重質燃焼が使
用されている場合と比較して許容温度ＴＨＩＭが低く設
定される。従って、軽質燃料使用時には、重質燃料使用
時と比較してデポジットの堆積速度を低下させる処理が
より低い温度から行われるようになる。

【００８６】このようにして燃料性状に応じた各マップ
Ａ，Ｂが参照され、許容温度ＴＨＩＭが算出された後
は、実温度ＴＨＩＡとこの許容温度ＴＨＩＭとの比較判
断が行われる（図４のステップ１４０）。

【００８７】以上説明した態様で機関冷却系を制御する
ようにした本実施形態にかかる制御装置によれば、第１
の実施形態において示した（１）〜（４）の作用効果に
加えて更に以下のような作用効果を奏することができ
る。

【００８８】（５）本実施形態では、内燃機関１０のノ
ッキング発生状況に基づいて使用燃料が重質燃料である
か或いは軽質燃料であるかを検出するようにしている。
そして、使用燃料が軽質燃料であるため、その揮発性が
高いと判定された場合には、揮発性の低い重質燃料が使
用されているときよりも上記許容温度ＴＨＩＭを低く設
定するようにしている。従って、燃料性状に応じて燃料
の揮発性が変化し、デポジットの堆積速度が異なる場合
でも、その堆積速度に見合ったかたちで冷却水温度を制
御することができ、デポジットの堆積を一層効果的に抑
制することができるようになる。また、こうした冷却水
温度の制御を通じて機関本体の温度が不必要に低下して
しまうのを極力抑制することができ、過冷却による熱損
失の増大や、それに起因する燃費の悪化、更には目標冷
却水温度ＴＨＷＴが成層燃焼許可温度ＴＨＷＡ以下に設
定されて成層燃焼が禁止されることに伴う燃費の悪化を
併せて回避することができるようになる。

【００８９】（６）特に、ノック学習値を上記判定値β
と比較することにより、使用燃料が重質燃料か或いは軽
質燃料かを判定するようにしており、こうした揮発性に
関連する燃料性状をセンサを別途設けなくとも、内燃機
関１０のノッキング発生状況に基づいて正確に検出する
ことができるようになる。

【００９０】［第３の実施形態］次に、この発明の第３
の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。

【００９１】上記各実施形態では、噴孔部１４ａの実温
度ＴＨＩＡを低下させるに際して、冷却水温度ＴＨＷを
低下させるようにしたが、本実施形態では、この機関冷
却系の冷却態様を制御するための構成及びその制御手順
の一部が第１の実施形態と相違している。

【００９２】図１に示されるように、本実施形態の制御
装置にあっては、ウォータポンプ２５の吐出口と燃料噴
射弁１４の取付位置と反対側に位置する冷却水通路２２
ｂとを接続する送り通路２４ｂの途中に流量制御弁３５
が設けられている。そして、この流量制御弁３５の開度
に基づいて、ウォータポンプ２５から上記冷却水通路２
２ｂに送られる冷却水の流量が調節される。このように
上記冷却水通路２２ｂの冷却水流量が調節されることに
より、同通路２２ｂとその他の冷却水通路、即ち燃料噴
射弁１４の取り付け側に位置するもう一方の冷却水通路
２２ａ及びシリンダヘッド１２の冷却水通路２１につい
てそれらを流れる冷却水の流量比が調節されるようにな
る。即ち、流量制御弁３５の開度が絞られると、燃料噴
射弁１４の取付位置と反対側に位置する冷却水通路２２
ｂの流量が減少する一方、その減少分だけシリンダブロ
ック１３に形成されたもう一方の冷却水通路２２ａ及び
シリンダヘッド１２の冷却水通路２１に流れる冷却水の
流量が増大するようになる。その結果、燃料噴射弁１４
の取付位置近傍は、冷却水によって効果的に冷却される
ようになり、燃料噴射弁１４から機関本体への放熱性も
高められるようになる。

【００９３】次に、こうした構成を備えた本実施形態の
制御装置では、以下の手順に従って機関冷却系による冷
却態様が制御される。即ち、先の図４の一連の処理にお
いて、実温度ＴＨＩＡが許容温度ＴＨＩＭを上回ってい
ると判断された場合には（図４のステップ１４０：ＹＥ
Ｓ）、図１１のフローチャートに示されるように、以下
の式（６）に基づいて流量制御弁３５の目標開度ＯＡ、
換言すれば上記各冷却水通路２１，２２ａ，２２ｂの流
量比についてその目標値が算出される（図１１のステッ
プ１５２）。

【００９４】 ＯＡ←ＯＡ−（ＴＨＩＡ−ＴＨＩＭ）／α２ ・・・（６） 上式（６）において、「α２」は、流量制御弁３５の開
度を「１°」だけ絞った場合における噴孔部１４ａの温
度変化量である。

【００９５】そして、この流量制御弁３５の目標開度Ｏ
Ａが全閉「０°」より大きい場合には、同目標開度ＯＡ
に基づいて流量制御弁３５の開度が調節され、冷却水の
流量比制御が実行される（ステップ１７２）。そして、
この流量比制御を通じて燃料噴射弁１４の取付位置近傍
を流れる冷却水の流量が増大し、機関本体への放熱性が
高められる結果、噴孔部１４ａの実温度ＴＨＩＡは許容
温度ＴＨＩＭと一致するまで低下するようになる。

【００９６】一方、目標開度ＯＡが全閉以下である場
合、即ち上記冷却水の流量比制御を通じて噴孔部１４ａ
の実温度ＴＨＩＡを許容温度ＴＨＩＭ以下にまで低下さ
せることができない場合には、成層燃焼の実行が禁止さ
れるとともに、燃焼形態が成層燃焼から弱成層燃焼或い
は均質燃焼に変更される（ステップ１８０）。

【００９７】以上説明した本実施形態によれば、冷却水
温度の制御に替え、燃料噴射弁１４の取付部位近傍にお
ける冷却水流量を制御することにより、第１の実施形態
において示した（１）〜（４）と同等の作用効果を奏す
ることができるようになる。

【００９８】本発明の上記実施形態は以下のように更に
その構成や制御態様の一部を変更して実施することもで
きる。 ・上記各実施形態では、噴孔部１４ａの定常温度ＴＨＩ
Ｓを算出するに際し、燃焼形態Ｓｎの他、燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪ及び機関回転速度ＮＥに基づいて燃焼室１８での
発生熱量を推定するようにしたが、例えばこれら燃料噴
射量ＱＩＮＪ及び機関回転速度ＮＥに替えて、或いはこ
れら各パラーメータＱＩＮＪ，ＮＥに加えて排気温度に
基づいて発生熱量を推定するようにしてもよい。

【００９９】・上記各実施形態では、実温度ＴＨＩＡが
許容温度ＴＨＩＭを上回っていることを条件に、冷却水
温度を低下させる処理や燃料噴射弁１４の取付位置近傍
を流れる冷却水の流量を増大させる処理を行うようにし
たが、例えば、実温度ＴＨＩＡと許容温度ＴＨＩＭとの
偏差（ＴＨＩＡ−ＴＨＩＭ）に基づいて、これら冷却水
温度や冷却水流量の制御を常に行うようにしてもよい。

【０１００】・第２の実施形態では、ノッキングの発生
状況に基づいて揮発性に関連する燃料性状を検出するよ
うにしたが、例えば、いわゆる空燃比フィードバック制
御の実行中において、過渡運転時における実空燃比と理
論空燃比との乖離傾向に基づいて同燃料性状を検出する
こともできる。尚この場合には、上記乖離傾向が大きい
ときほど揮発性の高い性状の燃料が使用されていると判
断する。

【０１０１】・デポジットの堆積を抑制するために、上
記第１及び第２の実施形態では冷却水温度を制御するよ
うにし、また第３の実施形態では冷却水流量を制御する
ようにしたが、これら冷却水温度及び冷却水流量にかか
る各制御を双方実行するようにしてもよい。

【０１０２】・第３の実施形態では、燃料噴射弁１４の
温度が燃料噴射弁１４の取付位置と反対側に位置する冷
却水通路２２ｂに流量制御弁３５を設け、同通路２２ｂ
を流れる冷却水の流量を制御するようにしたが、例え
ば、シリンダヘッド１２において燃料噴射弁１４の周囲
を囲むようにして燃料噴射弁用の冷却水通路を別途形成
するとともに、この冷却水通路に流量制御弁を設け、同
冷却水通路を流れる冷却水の流量制御を通じて燃料噴射
弁１４の温度制御を行うようにしてもよい。

【０１０３】・上記各実施形態において、冷却水温度や
冷却水流量にかかる制御の他、点火時期を遅角させる制
御或いはＥＧＲ量を増大させる制御を併せて行うことも
できる。例えば、上記目標冷却水温度ＴＨＷＴが成層燃
焼許可温度ＴＨＷＡ以下となるような場合（図４のステ
ップ１６０：ＮＯ）において、上記目標冷却水温度ＴＨ
ＷＴを成層燃焼許可温度ＴＨＷＡと等しく設定し、冷却
水温度を成層燃焼可能な限界近くまで低下させることに
よって噴孔部１４ａの温度を極力低下させる。但しこの
場合には、噴孔部１４ａの温度を許容温度ＴＨＩＭにま
で低下させることができないため、点火時期遅角制御或
いはＥＧＲ量増大制御を実行することにより、噴孔部１
４ａの温度を許容温度ＴＨＩＭにまで更に低下させるよ
うにする。このようにすれば、成層燃焼を禁止すること
なく、デポジットの堆積を抑制することができるように
なる。また、機関冷却系にかかる制御を優先して行うこ
とで、機関燃焼状態の悪化も極力抑制することができ
る。

【０１０４】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、これら実施形態から把握できる技術思想について
以下に記載する。 （イ）燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射供給する
筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射
弁の温度を検出する温度検出手段と、前記検出される燃
料噴射弁の温度に基づいて機関燃焼室における混合気の
成層強度を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る筒内噴射式内燃機関の制御装置。

【０１０５】（ロ）前記制御手段は前記検出される燃料
噴射弁の温度が所定温度より高いときには成層燃焼の実
行を禁止して燃焼形態を同成層燃焼よりも成層強度の低
い弱成層燃焼或いは均質燃焼に設定する上記（イ）に記
載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。

【０１０６】（ハ）前記温度検出手段は燃料噴射量及び
機関回転速度、並びに前記冷却水の温度に対応した前記
燃料噴射弁の機関定常時における温度を求め、該温度を
徐変処理した温度を前記燃料噴射弁の温度として検出す
る上記（イ）又は（ハ）に記載の筒内噴射式内燃機関の
制御装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の制御装置についてその構成を示す概
略構成図。

【図２】バイパス流量及びラジエータ流量の割合と流路
制御弁に入力される制御信号のデューティ比との関係を
示す説明図。

【図３】燃料噴射量及び機関回転速度と燃焼形態との関
係を示す説明図。

【図４】第１の実施形態におけるデポジットの堆積抑制
処理の手順を示すフローチャート。

【図５】燃料噴射量及び機関回転速度と燃料噴射弁の定
常温度との関係を示すグラフ。

【図６】冷却水温度と燃料噴射弁の定常温度との関係を
示すグラフ。

【図７】燃料噴射弁の定常温度及び実温度についてその
推移態様の一例を示すタイミングチャート。

【図８】許容温度と噴射インターバルとの関係を示すマ
ップ。

【図９】第２の実施形態におけるデポジットの堆積抑制
処理の手順を示すフローチャート。

【図１０】許容温度と噴射インターバルとの関係を示す
マップ。

【図１１】第３の実施形態におけるデポジットの堆積抑
制処理の手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１２…シリンダヘッド、１３…シリン
ダブロック、１４…燃料噴射弁、１４ａ…噴孔部、１６
…点火プラグ、１８…燃焼室、２０…点火コイル、２
１，２２…冷却水通路、２３，２４ａ，２４ｂ…送り通
路、２５…ウォータポンプ、２６…戻り通路、２７…ラ
ジエータ、２８…バイパス通路、２９…流路制御弁、３
０…電子制御装置、３０ａ…メモリ、３１…回転速度セ
ンサ、３２…アクセルセンサ、３３…水温センサ、３５
…流量制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｋ ３６８ ３６８Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射供
   給する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、 機関本体を冷却水によって冷却する冷却手段と、 前記燃料噴射弁の温度を検出する温度検出手段と、 前記検出される燃料噴射弁の温度に基づいて前記冷却手
   段による冷却態様を制御する制御手段とを備えることを
   特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】前記冷却手段は前記冷却水の温度を調整す
   る調整手段を備え、 前記制御手段は前記検出される燃料噴射弁の温度が所定
   温度より高いときには前記燃料噴射弁の温度が前記所定
   温度以下になるように前記調整手段を通じて前記冷却水
   の温度を制御する請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の
   制御装置。
3. 【請求項３】前記冷却手段は前記機関本体において前記
   燃料噴射弁の取付部位近傍を流れる冷却水の流量を調整
   する調整手段を備え、 前記制御手段は前記検出される燃料噴射弁の温度が所定
   温度より高いときには前記燃料噴射弁の温度が前記所定
   温度以下になるように前記調整手段を通じて前記取付部
   位近傍の冷却水流量を制御する請求項１記載の筒内噴射
   式内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】前記制御手段は前記燃料噴射弁の噴射が終
   了してから同弁による次の噴射が開始されるまでの期間
   に応じて前記所定温度を可変設定する請求項２又は３記
   載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】揮発性に関連する燃料の性状を検出する燃
   料性状検出手段を更に備え、 前記制御手段は前記検出される燃料性状に応じて前記所
   定温度を可変設定する請求項２乃至４のいずれかに記載
   の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
6. 【請求項６】前記燃料性状検出手段は前記内燃機関のノ
   ッキング発生状況に基づいて前記燃料性状を検出する請
   求項５記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
7. 【請求項７】前記温度検出手段は燃料噴射量及び機関回
   転速度、並びに前記冷却水の温度に対応した前記燃料噴
   射弁の機関定常時における温度を求め、該温度を徐変処
   理した温度を前記燃料噴射弁の温度として検出する請求
   項１乃至６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制
   御装置。