JP2008025443A

JP2008025443A - 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2008025443A
Application number: JP2006198295A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ashizawa; 剛芦澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: CN101490395A; CN101490395B; JP4321561B2

Abstract

【課題】均質燃焼時に噴射した燃料でタンブル流を強化するにあたって、燃料の性状に基づく燃料の噴射を行うことで、良好な均質燃焼を得ることが可能な筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】筒内にタンブル流Ｔを生成するとともに、タンブル流Ｔを均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で強化する内燃機関５０を制御するＥＣＵ１Ａであって、燃料の性状を判別する燃料性状判別手段と、判別された燃料の性状に基づいて燃料によるタンブル流の強化度合いを変更する強化度合い変更手段とを備える。強化度合い変更手段は、例えば燃料の貫徹力を変更することでタンブル流の強化度合いを変更する。これにより、噴射された燃料はタンブル流Ｔを適度に強化し、その結果、燃焼速度が必要以上に大きくなることが抑制されることから熱効率が向上し、以って良好な均質燃焼を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置に関する。

筒内噴射式火花点火内燃機関の筒内にタンブル流を生成するとともに、さらにこのタンブル流を均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で適度に強化することで、点火時期までタンブル流を維持することができる。これにより点火時期において混合気の乱れを増大させることができることから、混合気の燃焼速度が適度に向上し、良好な均質燃焼を得ることができる。このような燃料の噴射に関する技術として、例えば特許文献１では燃料噴射弁から噴射した燃料で筒内の循環気流を強化する燃料噴射制御装置が提案されている。

特開２００３−３２２０２２号公報

ところで近年では、ガソリンの他にアルコールとガソリンの混合燃料（以下、単にアルコール混合燃料とも称す）でも走行可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）と呼ばれる車両がある。アルコール混合燃料は炭素原子の含有量が通常のガソリンと異なることに起因し、ストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなる。具体的には例えば燃料がガソリンの場合はストイキの空燃比が１４．５程度であるのに対して、燃料がアルコール混合燃料の場合はストイキの空燃比がアルコールの濃度次第で９程度になることもある。アルコール混合燃料に限られず、このようにストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなるような性状の燃料を上記の筒内噴射式火花点火内燃機関で使用した場合、均質燃焼時には筒内に流入する空気量に対する燃料の質量がガソリンの場合よりも大きくなる結果、噴射した燃料による気流アシスト効果が高まり、更に燃焼速度が向上する一方で冷却損失も増大する。すなわち、燃焼速度が必要以上に向上する結果、却って熱効率が悪化してしまう虞があった。また、逆にストイキの空燃比がガソリンよりも大きくなるような性状の燃料を使用した場合、均質燃焼時には筒内に流入する空気量に対する燃料の質量がガソリンの場合よりも小さくなる結果、噴射した燃料による気流アシスト効果が弱まり、十分にタンブル流を強化できなくなってしまう虞があった。

そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、均質燃焼時に噴射した燃料でタンブル流を強化するにあたって、燃料の性状に基づく燃料の噴射を行うことで、良好な均質燃焼を得ることが可能な筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、筒内にタンブル流を生成するとともに、該タンブル流を均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で強化する筒内噴射式火花点火内燃機関を制御する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置であって、前記燃料の性状を判別する燃料性状判別手段と、判別された前記燃料の性状に基づいて前記燃料によるタンブル流の強化度合いを変更する強化度合い変更手段とを備えることを特徴とする。本発明によれば、燃料の性状に基づき燃料の噴射によるタンブル流の強化度合いを変更することで、燃焼速度が高くなりすぎたり、逆に低くなりすぎたりすることを防止できる。したがって本発明によれば、性状の異なる燃料を使用した場合でも良好な均質燃焼を実現できる。

また本発明は、前記強化度合い変更手段が、前記燃料の貫徹力を変更することでタンブル流の強化度合いを変更してもよい。具体的には例えば本発明のように燃料の貫徹力を変更することでタンブル流の強化度合いを変更することが可能である。

また本発明は、前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射時期を変更することでタンブル流の強化度合いを変更してもよい。また例えば本発明のように燃料の噴射時期を変更することによってもタンブル流の強化度合いを変更可能である。

また本発明は、前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射方向を変更することでタンブル流の強化度合いを変更してもよい。また例えば本発明のように燃料の噴射方向を変更することでもタンブル流の強化度合いを変更できる。

また本発明は、前記燃料性状判別手段が、前記燃料のアルコール濃度を検出することで該燃料の性状を判別するとともに、前記強化度合い変更手段が、前記燃料性状判別手段が検出したアルコール濃度に応じて該アルコール濃度が高いほど、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から離れるように変更してもよい。ここで、アルコール混合燃料が使用された場合にはストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなることから、均質燃焼時に吸気行程下死点近傍でタンブル流を強化するように燃料を噴射すると、噴射した燃料のアシストエネルギーが必要以上に増大することになる。これに対して本発明によれば、燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍からずらすことで点火時期における混合気の乱れの低減を図ることができることから、燃焼速度が必要以上に向上することを抑制できる。これにより冷却損失が低減される分、熱効率を向上させることができ、以って良好な均質燃焼を得ることができる。

また本発明は、前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から離れるように変更するにあたって、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から進角させてもよい。さらに具体的には本発明のように燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から進角させることが好ましい。本発明によれば、燃料を噴射してから点火が行われるまでの期間を長くすることができることから、燃焼速度が必要以上に向上することを抑制できるとともに混合気のミキシング性を向上させることができ、以って噴射時期を変更した際に良好な均質燃焼を得やすくなる。

本発明によれば、均質燃焼時に噴射した燃料でタンブル流を強化するにあたって、燃料の性状に基づく燃料の噴射を行うことで、良好な均質燃焼を得ることが可能な筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係る筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を、内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。内燃機関システム１００は、吸気系１０と、燃料噴射系２０と、内燃機関５０とを有して構成されている。吸気系１０は内燃機関５０に空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ１１や、空気量を計測するエアフロメータ１２や、吸気の流量を調節するスロットル弁１３や、吸気を一時的に貯蔵するためサージタンク１４や、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するインテークマニホールド１５や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。

燃料噴射系２０は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁２１や燃料噴射ポンプ２２や燃料タンク２３などを有して構成されている。燃料噴射弁２１は燃料を噴射するための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと燃料噴射弁２１が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ２２は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。また、燃料噴射弁２１は２つの燃料噴射孔を有しており、ＥＣＵ１Ａの制御のもと適宜の噴射方向に燃料を噴射する。具体的には、ＥＣＵ１Ａの制御のもと燃料を噴射する際にこれらの燃料噴射孔のうち、いずれか一方の燃料噴射孔のみを連通することで異なる噴射方向に燃料を噴射できるようになっている。なお、燃料噴射弁２１は後述する実施例３の場合を除き、必ずしも噴射方向の異なる２つの燃料噴射孔を有していなくてもよい。

燃料タンク２３に連通する燃料通路には、アルコール濃度センサ２４が配設されている。アルコール濃度センサ６４は燃料のアルコール濃度を検出するための構成である。アルコール濃度センサ６４は一対の電極などから構成され、アルコール濃度によって変化する電気伝導度に基づく電流変化を検出することによりアルコール濃度を検出する。但しこれに限られず、アルコール濃度センサ６４はアルコール濃度を検出可能な抵抗検出式、静電容量式、光学式のセンサなどであってよい。また、アルコール濃度を検出するにあたっては、アルコール濃度センサ６４を利用する代わりに、例えば図示しない酸素センサや空燃比センサなどの出力信号に基づく排気空燃比などを利用して推定してもよい。

図２は内燃機関５０の要部を模式的に示す図である。内燃機関５０は、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、点火プラグ５４と、吸気弁５５と、排気弁５６とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関５０は直列４気筒の筒内噴射式火花点火内燃機関である。但し内燃機関５０は他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよい。また図２では内燃機関５０に関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。ピストン５３の頂面にはタンブル流Ｔを案内するためのキャビティ５３ａが形成されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５７は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には燃焼室５７に吸気を導くための吸気ポート５２ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５７から排気するための排気ポート５２ｂが形成され、さらにこれら吸排気ポート５２ａ及び５２ｂを開閉するための吸排気弁５５及び５６が配設されている。なお、内燃機関５０は１気筒あたりに適宜の数量の吸排気弁５５及び５６を備えた吸排気弁構造であってよい。

点火プラグ５４は、燃焼室５７の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッドに配設されている。燃料噴射弁６１も燃焼室５７の上方で点火プラグ５４と隣り合う位置から燃焼室５７内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。なお、燃料噴射弁６１の配置はこれに限られず、例えば燃焼室５７の上方、吸気ポート５２ａ側（図２に示すＡ部）から燃焼室５７内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されていてもよい。また燃料噴射弁６１は１気筒あたりに複数備えられていてもよい。

吸気ポート５２ａには、燃焼室５７内にタンブル流Ｔを生成するための気流制御弁５８が配設されている。気流制御弁５８は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと吸気ポート５２ａ内で吸気を偏流させて燃焼室５７内にタンブル流Ｔを生成するための構成である。但し燃焼室５７内にタンブル流Ｔを生成するためのタンブル流生成手段は気流制御弁５８に限られず、例えばタンブル流Ｔを筒内に生成できるように形成された吸気ポート５２ａの形状そのものなどであってもよく、その他タンブル流Ｔを筒内に生成可能な適宜の手段であってよい。本実施例では均質燃焼時に燃料噴射弁２１がＥＣＵ１Ａの制御のもと吸気行程下死点近傍で燃料を噴射する。噴射された燃料はタンブル流Ｔを適度に強化し、強化されたタンブル流Ｔは点火時期まで維持される。その結果、点火時期に混合気の乱れが増大し、燃焼速度が適度に向上するため、良好な均質燃焼が得られるようになっている。なお、タンブル流Ｔは燃焼室５７内の吸気弁５５側を上昇するように気筒内を旋回する順タンブル流となっている。

なお、気流制御弁５８は均質燃焼時には吸気を増量すべく半開や全開といった開度に開かれることや、吸気ポート５２ａの形状のみでは十分な強度のタンブル流Ｔを得難いことなどから、これらの手段のみでは一般に均質燃焼時の混合気のミキシング性や火炎の伝播性に改善の余地が残されるものとなっている。そのほか内燃機関５０には、回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ７１や、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７２などの各種のセンサが配設されている。

ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁２１や燃料噴射ポンプ２２のほか、点火プラグ５４（より具体的には図示しないイグナイタ）や、気流制御弁５９（より具体的には図示しない気流制御弁５８用のアクチュエータ）なども制御している。ＥＣＵ１Ａにはこれら燃料噴射弁２１などのほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１２や、アルコール濃度センサ２４や、クランク角センサ７１や、水温センサ７２や、アクセルペダル（図示省略）の踏み込み量（アクセル開度）を検知するためのアクセルセンサ７３などの各種のセンサが接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０制御用プログラムのほか、燃料の性状を判別するための燃料性状判別用プログラムや燃料噴射弁６１を制御するための燃料噴射弁制御用プログラムなども格納している。なお、燃料性状判別用プログラムや燃料噴射弁制御用プログラムは、内燃機関５０制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。燃料性状判別用プログラムは具体的にはアルコール濃度センサ６４の出力信号に基づいてアルコール濃度を検出するとともに、燃料がガソリンであるか、アルコール混合燃料であるかを判別するように作成されている。なお、燃料性状判別用プログラムはアルコール濃度を推定するとともに、ガソリンであるか、アルコール混合燃料であるかを判別するように作成されていてもよい。

燃料噴射弁制御用プログラムは、燃料の噴射量を制御するための噴射量制御用プログラムと、燃料の噴射圧を制御するための噴射圧制御用プログラムと、燃料の噴射時期を制御するための噴射時期制御用プログラムと、燃料の噴射方向を制御するための噴射方向制御用プログラムとを有して構成されている。本実施例では、噴射圧制御用プログラムが、特に均質燃焼時に燃料の性状に基づき燃料の噴射圧を変更する噴射圧特定制御用プログラムを有して構成されている点に特徴を有している。

この噴射圧特定制御用プログラムは、具体的には均質燃焼時にアルコール濃度と噴射圧との関係を示すマップデータ（以下、単に噴射圧マップと称す）を参照して、アルコール濃度センサ２４の出力信号に基づき検出されたアルコール濃度から対応する噴射圧を読み取るとともに、燃料噴射ポンプ２２を制御して燃料噴射ポンプ２２で発生させる噴射圧を噴射圧マップから読み取った噴射圧に変更するように作成されている。図３はアルコール濃度と噴射圧との関係を示す噴射圧マップデータを模式的に示す図であり、本実施例ではこの噴射圧マップもＲＯＭに格納している。噴射圧マップでアルコール濃度が０％のときは燃料が通常のガソリンであることを示しており、このときの噴射圧で噴射された燃料は、均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射されることでタンブル流を適度に強化し、良好な均質燃焼が得られるようになっている。

これに対してアルコール濃度が高くなるとストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなることから、均質燃焼時に噴射量以外、同様に燃料を噴射すると燃焼速度が必要以上に向上し、逆に熱効率が低下してしまう。このため、噴射圧マップではアルコール濃度が高くなるほど燃料噴射圧が低くなるように設定してある。これによりアルコール濃度が高くなるほど燃料の貫徹力が低下することから、タンブル流Ｔが強くなりすぎることが抑制され、その結果、燃焼速度が必要以上に向上することも抑制される。なお、噴射圧マップでアルコール濃度と燃料噴射圧との関係を必ずしもリニアな関係に設定しなくてもよい。本実施例では、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、単にＣＰＵ等と称す）と内燃機関５０制御用のプログラムとで、各種の検出手段や判定手段や制御手段などが実現されており、特にＣＰＵ等と燃料性状判別用プログラムとで燃料性状判別手段が、ＣＰＵ等と噴射圧特定制御用プログラムとで強化度合い変更手段が実現されている。

次に、燃料の性状に基づきタンブル流Ｔの強化度合いを変更するにあたって、ＥＣＵ１Ａで行われる処理を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１Ａは、ＣＰＵがＲＯＭに格納された上述の内燃機関５０制御用プログラムや、燃料性状判別用プログラムや、燃料噴射弁制御用プログラムなどの各種のプログラムに基づき、フローチャートに示す処理を繰り返し実行することで、内燃機関５０を制御する。ＣＰＵは内燃機関５０で行われている燃焼の態様が均質燃焼であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。均質燃焼であるか否かは例えばクランク角センサ７１の出力信号に基づき検出した回転数Ｎｅと、アクセルセンサ７３の出力信号に基づき検出した負荷と、回転数Ｎｅと負荷とで定義された燃焼態様のマップデータとに基づき、内燃機関５０で行われている燃焼の態様が均質燃焼であるか否かを判定することで判定可能である。なお、本実施例ではこの燃焼態様のマップデータもＲＯＭに格納している。否定判定であれば、ＣＰＵはステップ１１で肯定判定されるまでの間、繰り返しステップ１１に示す処理を実行する。

一方、ステップ１１で肯定判定であれば、ＣＰＵはアルコール濃度センサ２４の出力信号に基づきアルコール混合燃料であるか否か、すなわち燃料の性状を判別する処理を実行する（ステップ１２）。本ステップでアルコール濃度が検出されるとともに、燃料がガソリンであるか、アルコール混合燃料であるかが判別される。燃料がガソリンであると判別された場合にはステップ１２で否定判定され、ステップ１１に戻る。一方、燃料がアルコール混合燃料であると判別された場合にはステップ１２で肯定判定され、ＣＰＵは噴射圧マップを参照して、ステップ１２で検出したアルコール濃度に対応する噴射圧を読み込むとともに、燃料噴射ポンプ６２を制御して噴射圧を噴射圧マップから読み込んだ噴射圧に変更する処理を実行する（ステップ１３Ａ）。これにより燃料の性状に基づいて燃料の貫徹力が変更されるとともにタンブル流Ｔの強化度合いが変更される。

続いてＣＰＵは吸気行程下死点近傍で燃料を噴射すべく燃料噴射弁６１を制御するための処理を実行する（ステップ１４）。ステップ１３Ａで燃料の性状に基づいて燃料の貫徹力が変更されているため、本ステップで噴射された燃料はタンブル流Ｔを適度に強化し、その結果、燃焼速度が必要以上に大きくなることが抑制されることから熱効率が向上し、以って良好な均質燃焼を得ることができる。以上により、噴射した燃料でタンブル流Ｔを強化するにあたって、燃料の性状に基づく燃料の噴射を行うことで、良好な均質燃焼を得ることができるＥＣＵ１Ａを実現可能である。

本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、噴射圧制御用プログラムが実施例１で示した噴射圧特定制御用プログラムを有していない点と、噴射時期制御用プログラムが以下に示す噴射時期特定制御用プログラムを有して構成されている点以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。但し、ＥＣＵ１Ｂは実施例１で示した噴射圧特定制御用プログラムを有していてもよい。また本実施例ではＥＣＵ１Ｂが適用される内燃機関システム１００の各構成は図１に示した各構成と同一のものとなっている。噴射時期特定制御用プログラムは、均質燃焼時にアルコール濃度と噴射時期との関係を示すマップデータ（以下、単に噴射時期マップと称す）を参照して、検出されたアルコール濃度から対応する噴射時期を読み取るとともに、燃料の噴射時期を噴射時期マップから読み取った噴射時期に変更するように作成されている。

図５はアルコール濃度と燃料噴射時期との関係を示す噴射時期マップを模式的に示す図であり、本実施例ではこの噴射時期マップもＲＯＭに格納している。この噴射時期マップでアルコール濃度が０％のときの噴射時期は吸気行程下死点近傍に設定されている。これに対してアルコール濃度が高くなるとストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなることから、均質燃焼時に噴射量以外、同様に燃料を噴射すると燃焼速度が必要以上に向上し、逆に熱効率が低下してしまう。このため、噴射時期マップではアルコール濃度が高くなるほど燃料の噴射時期を進角するように設定してある。これにより、燃料の噴射時期から点火時期までの間の期間を長くすることができ、燃焼速度が必要以上に向上することを抑制できるとともに、混合気のミキシング性を向上させることができる。

なお、噴射時期マップでアルコール濃度が高くなるほど噴射時期を遅角するように設定することも可能である。これは均質燃焼時に燃焼速度の向上を図るべくタンブル流Ｔを強化するにあたって吸気行程下死点近傍が最適な噴射時期となっており、そのため噴射時期を吸気行程下死点近傍からずらすことで、燃焼速度を小さく抑制できることによる。また、噴射時期マップでアルコール濃度と燃料噴射時期との関係は必ずしもリニアな関係に設定されていなくてもよい。本実施例ではＣＰＵ等と噴射時期特定制御用プログラムとで強化度合い変更手段が実現されており、ＥＣＵ１Ｂで筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置が実現されている。

次に燃料の性状に基づきタンブル流の強化度合いを変更するにあたって、ＥＣＵ１Ｂで行われる処理を図６に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートはステップ１３Ａがステップ１３Ｂに変更されている以外、図４に示すフローチャートと同一のものとなっているため、本実施例では特にステップ１３Ｂについて詳述する。ステップ１２で肯定判定であれば、ＣＰＵは噴射時期マップを参照して、ステップ１２で検出したアルコール濃度に対応する噴射時期を読み込む処理を実行する（ステップ１３Ｂ）。続いてＣＰＵはステップ１３Ｂで読み込んだ噴射時期に燃料を噴射すべく、燃料噴射弁２１を制御するための処理を実行する（ステップ１４）。これにより燃料の性状に基づいて噴射時期が変更されるとともにタンブル流Ｔの強化度合いが変更される。また、これにより燃焼速度を適度な大きさに抑制できることから熱効率を向上させることができ、以って良好な均質燃焼を得ることができる。以上により、噴射した燃料でタンブル流Ｔを強化するにあたって、燃料の性状に基づく燃料の噴射を行うことで、良好な均質燃焼を得ることができるＥＣＵ１Ｂを実現可能である。

本実施例に係るＥＣＵ１Ｃは、噴射圧制御用プログラムが実施例１で示した噴射圧特定制御用プログラムを有していない点と、噴射方向制御用プログラムが以下に示す噴射方向特定制御用プログラムを有して構成されている点以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。但し、ＥＣＵ１Ｃは実施例１で示した噴射圧特定制御用プログラムを有していてもよく、また実施例２で示した噴射時期特定制御用プログラムを有していてもよい。また本実施例に係るＥＣＵ１Ｃが適用される内燃機関システム１００の各構成は図１に示した各構成と同一のものとなっている。噴射方向特定制御用プログラムは、アルコール濃度と燃料噴射方向との関係を示すマップデータ（以下、単に噴射方向マップと称す）を参照して、検出されたアルコール濃度から対応する噴射方向を読み取るとともに、燃料噴射弁６１を制御して燃料の噴射方向を読み取った噴射方向に変更するように作成されている。

図７はアルコール濃度と燃料噴射方向との関係を示す噴射方向マップを模式的に示す図であり、本実施例ではこの噴射方向マップもＲＯＭに格納している。この噴射方向マップでアルコール濃度が０％のときの噴射方向はガソリン燃料を噴射するときの噴射方向として設定されている。これに対してアルコール濃度が高くなるとストイキの空燃比がガソリンよりも小さくなることから、均質燃焼時に噴射量以外、同様に燃料を噴射すると燃焼速度が必要以上に向上し、逆に熱効率が低下してしまう。このため、噴射方向マップではアルコール濃度が所定濃度α以上のときの噴射方向が、アルコール混合燃料を噴射するときの噴射方向として、ガソリン燃料を噴射するときの噴射方向からずれた方向に設定されている。このように噴射方向をずらすことにより、タンブル流Ｔが強くなりすぎることが抑制されることから、燃焼速度が必要以上に向上することも抑制できる。本実施例ではＣＰＵ等と噴射方向特定制御用プログラムとで強化度合い変更手段が実現されており、ＥＣＵ１Ｃで筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置が実現されている。

次に燃料の性状に基づきタンブル流の強化度合いを変更するにあたって、ＥＣＵ１Ｃで行われる処理を図８に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートはステップ１２に続いてステップ１２ａが追加されている点と、ステップ１３Ａがステップ１３Ｃに変更されている点以外、図４に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため、本実施例では特にステップ１２ａ及び１３Ｃについて詳述する。ステップ１２で肯定判定であれば、ＣＰＵはアルコール濃度が所定濃度α以上である否かを判定する処理を実行する（ステップ１２ａ）。ここでアルコール濃度が所定濃度αであった場合にはステップ１２ａで肯定判定され、ＣＰＵは噴射方向マップを参照して、ステップ１２で検出したアルコール濃度に対応する噴射方向を読み込むとともに、燃料噴射弁２１を制御してアルコール混合燃料を噴射するときの噴射方向に燃料の噴射方向を変更するための処理を実行する（ステップ１３Ｃ）。これにより燃料の性状に基づき噴射方向が変更されるとともにタンブル流の強化度合いが変更される。続いてＣＰＵは吸気行程下死点近傍で燃料を噴射すべく、燃料噴射弁６１を制御するための処理を実行する（ステップ１４）。ステップ１３で燃料の性状に基づいて噴射方向が変更されているため、本ステップで噴射された燃料はタンブル流Ｔを適度に強化し、その結果、燃焼速度が必要以上に大きくなることが抑制されることから熱効率が向上し、以って良好な均質燃焼を得ることができる。

なお本フローチャートでは燃料の性状に基づいて噴射方向を変更する場合のみについて詳述したが、噴射方向を変更する場合には例えばステップ１２ａの否定判定、或いはステップ１３Ｃに続いて、さらに実施例１で示した噴射圧の変更や実施例２で示した噴射時期の変更を行うようにすることが好ましい。この場合にはアルコール濃度が所定濃度αよりも小さいときには、噴射圧や噴射時期の変更で良好な均質燃焼を得ることができるとともに、アルコール濃度が所定濃度α以上のときには、噴射方向を変更しなかった場合と比較して元の噴射圧や噴射時期からの噴射圧や噴射時期の変更度合いを小さく抑制しつつ良好な均質燃焼を得ることもできる。但し、この場合には噴射圧マップ、または噴射時期マップを噴射方向が変更された状態も考慮して作成する必要がある。以上により、使用する燃料の性状に基づく燃料の噴射でタンブル流Ｔを強化することで、良好な均質燃焼を得ることができるＥＣＵ１Ｃを実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。特に上述した実施例では、使用される燃料がアルコール混合燃料の場合について詳述してきたが、本発明はアルコール混合燃料に限られず、通常のガソリンと異なるその他の性状の燃料に対しても実施可能である。

ＥＣＵ１Ａを内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。内燃機関５０の要部を模式的に示す図である。噴射圧マップデータを模式的に示す図である。ＥＣＵ１Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。噴射時期マップを模式的に示す図である。ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。噴射方向マップを模式的に示す図である。ＥＣＵ１Ｃで行われる処理をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１ＥＣＵ
１０吸気系
２０燃料噴射系
２２燃料噴射ポンプ
２４アルコール濃度センサ
５０内燃機関
１００内燃機関システム

Claims

筒内にタンブル流を生成するとともに、該タンブル流を均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で強化する筒内噴射式火花点火内燃機関を制御する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置であって、
前記燃料の性状を判別する燃料性状判別手段と、判別された前記燃料の性状に基づいて前記燃料によるタンブル流の強化度合いを変更する強化度合い変更手段とを備えることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記強化度合い変更手段が、前記燃料の貫徹力を変更することでタンブル流の強化度合いを変更することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射時期を変更することでタンブル流の強化度合いを変更することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射方向を変更することでタンブル流の強化度合いを変更することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記燃料性状判別手段が、前記燃料のアルコール濃度を検出することで該燃料の性状を判別するとともに、前記強化度合い変更手段が、前記燃料性状判別手段が検出したアルコール濃度に応じて該アルコール濃度が高いほど、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から離れるように変更することを特徴とする請求項３記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記強化度合い変更手段が、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から離れるように変更するにあたって、前記燃料の噴射時期を吸気行程下死点近傍から進角させることを特徴とする請求項５記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。