JP2008274801A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＦＶにおけるエンジンにおいて、燃焼変動を回避して、ピストン頂面のデポジットを適切に洗浄する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、燃焼室内（ピストン頂面）におけるデポジットの生成状態を推定するステップ（Ｓ１００）と、デポジットが生成していると推定された場合において（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、Ｎポジションアイドル状態であると（Ｓ１２０にてＹＥＳかつＳ１３０にてＹＥＳ）、燃料のアルコール濃度を検出するステップ（Ｓ１４０）と、アルコール濃度が高いほど洗浄回数が少なくなるように規定されたマップを用いて洗浄制御実行回数を算出するステップ（Ｓ１５０）と、算出された回数だけ上死点噴射等の洗浄制御を実行するステップ（Ｓ１６０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタを備えた内燃機関に関し（さらに吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタを備えても構わない）、特に、燃焼室内（ピストン頂面等）に付着したデポジットの洗浄を適切に実行する技術に関する。

内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備した内燃機関が公知である。この筒内噴射用インジェクタに加えて、さらに、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタを具備し、内燃機関の回転数と内燃機関の負荷とに基づいて筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を決定する内燃機関が公知である。

また、近年、エネルギー対策や環境対策等の観点から、ガソリン等の液体燃料に対する代替燃料としてＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）等の液体燃料が注目されており、この液体燃料を吸気ポートまたは筒内に供給可能に構成されたＬＰＧエンジンが開発されている。ＬＰＧは気体燃料としてエンジンに適用される場合が多いが、液体燃料として適用される場合でも気化特性がきわめて良い。このため、未揮発分の燃料により筒内のオイル起因によるデポジットを洗浄する作用がない。したがって、このようなデポジットが、燃焼室内、特にピストンの頂面に堆積し易く、このデポジット起因による過早着火（プレイグニッション）等の不具合が発生し易くなるおそれがあった。

特開２００４−２３９２１３号公報（特許文献１）は、主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、デポジットによる過早着火等の不具合が発生するおそれのないバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置を開示する。この公報に開示されたバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料による気体燃料運転モードの運転時間を累積する気体燃料運転時間累積手段と、気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後、液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替える運転モード切替手段とを備えることを特徴とする。

このバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置によると、デポジットの堆積が推定される気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後に、液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替えられるので、この堆積されたデポジットを液体燃料の未揮発成分で洗浄除去することができる。なお、この特許文献１には、気体燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Compressed Natural Gas）を用い、液体燃料としてガソリンを用いた実施の形態の他に、気体燃料として、一次燃料である天然ガスおよび石油ガス、あるいは二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換ガスを用いること、液体燃料としてイソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水素、あるいは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンのような炭化水素、あるいはメタノールを用いること、が開示されている。

さらに、特開２００６−３２９１６６号公報（特許文献２）は、ＬＰＧを液体燃料として燃焼室内に直接供給可能に構成されたＬＰＧエンジンにおいて、燃焼室内、特にピストンの頂面に堆積しているデポジットを効果的に洗浄除去する液化石油ガスエンジンの燃料供給制御装置を開示する。この公報に開示された液化石油ガスエンジンの燃料供給制御装置は、現時点の運転領域が、燃焼室内にデポジットが所定量堆積し易い運転領域または液体燃料によるデポジットの洗浄効果大なる運転領域にあるか否かを判定する運転領域判定手段と、現時点の運転領域が運転領域判定手段によっていずれかの運転領域であると判定された場合に、均質燃焼の状態で吸気上死点付近噴射に一時的に切り替えて液化石油ガスの液状噴霧を燃焼室内に供給する吸気上死点付近噴射切り替え手段とを備えたことを特徴とする。

この液化石油ガスエンジンの燃料供給制御装置によると、液状噴霧のＬＰＧを吸気上死点付近で燃焼室内、特にピストン頂面に直接噴射することにより、ピストン頂面に堆積しているデポジットが効果的に洗浄除去される。
特開２００４−２３９２１３号公報 特開２００６−３２９１６６号公報

ところで、近年、ガソリン燃料に加えて、代替燃料としてのアルコールを同時に使用可能なシステムが実用化されており、このシステムを搭載した自動車などの車両（ＦＦＶ：Flexible Fuel Vehicle）では、ガソリンはもちろんのこと、アルコールとガソリンとの混合燃料、またはアルコールのみで走行が可能なようになっている。このＦＦＶで使用する燃料のアルコール含有量（濃度、含有率）は、燃料補給の際のユーザー事情等により、０％（ガソリンのみ）から１００％（アルコールのみ）の間で変化する。一般に、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比較して、低温で気化しにくい、蒸気圧が低い、気化潜熱が高い、引火点が高い、洗浄効果が高いなどの特性を有している。

しかしながら、特許文献１には、デポジットの堆積が推定される気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となると、液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替えて、デポジットを液体燃料の未揮発成分で洗浄除去することが開示されているに過ぎない。すなわち、液体燃料としてアルコールを用いることについての開示があっても、ガソリンのアルコール含有量（濃度、含有率）の影響についての開示がない。このため、少なくとも筒内噴射用インジェクタを備えたＦＦＶにおいては、ガソリンのアルコール含有量に関わらず、ピストン頂面に付着したデポジットを洗浄するために液体燃料が噴射される。

一方、特許文献２には、開示されたように、ピストン頂面のデポジットを洗浄するためには、上死点付近で液体燃料が噴射されることが好ましいことが開示されているに過ぎない。この上死点付近で液状の燃料を噴射するとピストンに燃料が当たる割合が多くなり（この結果デポジットが洗浄される）、燃焼室内の燃料の均質性の悪化、ピストンウェットの増加等により燃焼変動が発生して、エミッションが悪化することがあり得る。このような点で、上死点付近で液体燃料を噴射することによる、ピストン頂面のデポジット洗浄は好ましくない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼変動を回避して、ピストン頂面等の燃焼室内部に生成されたデポジットを適切に洗浄することができる、少なくとも筒内噴射用インジェクタを備えたＦＦＶにおける内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することである。

第１の発明に係る燃料噴射制御装置は、アルコール含有燃料を筒内に噴射する燃料噴射機構を備えた内燃機関を制御する。この燃料噴射制御装置は、燃料に含まれるアルコールの度合いを検出するための検出手段と、度合いに基づいて、燃焼室内の付着物を洗浄する回数を算出するための算出手段と、算出された回数だけ、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、燃料噴射機構を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、アルコール含有燃料を用いた直噴エンジンにおいて、アルコールは、デポジット洗浄作用（アルコールの水酸基がデポジットを酸化させて洗浄）を有する。直噴エンジンであるので、アルコールを含有した燃料を燃焼室に直接噴射して、ピストン頂面を洗浄できる。たとえば、アルコールが燃料に多く含まれるほど洗浄制御の回数（頻度）を少なくするので、通常の運転態様とは異なる態様である上死点噴射等による燃焼変動の発生を低減することができる。一方、アルコールが燃料に少なく含まれるほど洗浄制御の回数（頻度）を多くするので、十分にデポジットを洗浄することができる。その結果、燃焼変動を回避して、ピストン頂面等の燃焼室内部に生成されたデポジットを適切に洗浄することができる、少なくとも筒内噴射用インジェクタを備えたＦＦＶにおける内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る燃料噴射制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、通常の態様とは異なる、燃焼室の付着物の洗浄効果が高まるような態様でアルコール含有燃料を噴射するように、燃料噴射機構を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、上死点噴射、１サイクルでの複数回噴射、高燃圧噴射等の、通常の態様とは異なるように燃料が噴射される。このような噴射態様であると、燃焼室の付着物の洗浄効果を高めることができ、ピストン頂面等の燃焼室内部に生成されたデポジットを適切に洗浄することができる
第３の発明に係る燃料噴射制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、算出手段は、度合いが高いほど洗浄する回数が少なく、度合いが低いほど洗浄する回数が多くなるように、回数を算出するための手段を含む。

第３の発明によると、アルコールが燃料に多く含まれるほど洗浄制御の回数（頻度）を少なくするので、通常の運転態様とは異なる態様である上死点噴射等による燃焼変動の発生を低減することができる。アルコールが燃料に少なく含まれるほど洗浄制御の回数（頻度）を多くするので、十分にデポジットを洗浄することができる。

第４の発明に係る燃料噴射制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関がアイドル状態であるか否かを判断するための手段をさらに含む。制御手段は、アイドル状態であると判断された場合に、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、燃料噴射機構を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、内燃機関がアイドル状態である場合には、燃焼変動の影響を大きく受けない。このため、通常の運転態様とは異なる態様である上死点噴射等による洗浄を実行して燃焼変動が発生しても影響を少なくすることができる。

第５の発明に係る燃料噴射制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関に接続された変速機が中立状態であるか否かを判断するための手段をさらに含む。制御手段は、中立状態であると判断された場合に、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、燃料噴射機構を制御するための手段を含む。

第５の発明によると、変速機が中立状態である場合には、燃焼変動の影響を大きく受けない。このため、通常の運転態様とは異なる態様である上死点噴射等による洗浄を実行して燃焼変動が発生しても影響を少なくすることができる。

第６の発明に係る燃料噴射制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の燃焼室内に露出している部品の露出表面の少なくとも一部に光触媒が配置されている。

第６の発明によると、燃焼室内の露出面に光触媒を配置することにより、燃焼によって発生した紫外線により光触媒が活性化され、付着しようとするデポジットを分解し、デポジットの付着を抑制することができる。このため、上述した筒内噴射用インジェクタによる洗浄作用をさらに促進できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒エンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。少なくとも、筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンであれば構わない。さらに、このエンジンは、ＦＦＶに搭載され、アルコール含有ガソリン（アルコール含有率（濃度）０％〜１００％）を燃料とする。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタ（ただし、インジェクタとしては１つであっても、筒内に向けて燃料を噴射する噴孔と吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射する噴孔の２つの噴孔を有する）を有する内燃機関であってもよい。

各吸気通路噴射用インジェクタ１２０および各筒内噴射用インジェクタ１１０には、燃料タンク２００に貯留された燃料が燃料供給系（高圧系および低圧系）を介して供給される。ここで、本実施の形態に係るエンジン１０は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能となっており、したがって燃料タンク２００には、所定のアルコール濃度を有する燃料が貯留される。この燃料は、ガソリン１００％のときもあるし、メタノール、エタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料の場合もあるし、さらにはアルコール１００％の場合もある。燃料タンク１０にどのような燃料が給油されるかは、たとえば、ユーザがどのようなガソリンスタンドが利用可能かなどといったユーザの使用環境に依存することが多い。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

より詳しくは、カムシャフトに取り付けられたカムによりポンププランジャーが上下することにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプ１５０における、ポンプ吸入側に設けられた電磁スピル弁１５２を、加圧行程中に閉じるタイミングを、燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００を用いて、エンジンＥＣＵ３００でフィードバック制御することにより、燃料分配管１３０内の燃料圧力（燃圧）が制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ３００により電磁スピル弁１５２を制御することにより、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への供給される燃料量および燃料圧力が制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

さらに、入力ポート３５０には、アルコール濃度センサ（ここではデジタル出力タイプとする）４６２が接続されている。アルコール濃度センサ４６２は、燃料供給系のいずれかに設けられ、燃料のアルコール濃度を検出する。本実施の形態におけるアルコール濃度センサ４６２は、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式タイプが用いられている。しかしながら、アルコール濃度センサ４６２として、燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式タイプも使用可能である。

さらに、入力ポート３５０には、シフトポジション信号を示す信号を出力するシフトポジションセンサ４６４が接続されている。本実施の形態に係るエンジン１０を搭載したＦＦＶには、自動変速機が搭載され、この自動変速機のシフトポジションがシフトポジションセンサで検出される。シフトポジションには、Ｐポジション（パーキングポジション）、Ｒポジション（後進走行ポジション）、Ｎポジション（ニュートラルポジション）、Ｄポジション（前進走行ポジション）がある。なお、これ以外のポジションを備えていても構わない。

図２に、図１の部分拡大図を示す。図２は、図１の各気筒１１２における筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の位置関係、ならびにインテークマニホールド２０、吸気バルブ１２２、排気バルブ１２１、点火プラグ１１９およびピストン１２３の位置関係を説明する図である。

インテークマニホールド２０の燃焼室側には吸気バルブ１２２が設けられており、その吸気バルブ１２２の上流側に吸気通路噴射用インジェクタ１２０が配置されている。吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、吸気通路であるインテークマニホールド２０の内壁にに向けて燃料を噴射する。

この吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向については、一例として、以下のようにすることが考えられる。

このインテークマニホールド２０の内壁には、吸気バルブ１２２と、排気バルブ１２１とのオーバーラップにより燃焼室内のＰＭ（Particulate Matter）がインテークマニホールド２０に逆流し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０により噴射された燃料が噴霧され微細化された燃料が接着剤として働き、インテークマニホールド２０の吸気バルブ１２２の近い側の内壁にデポジット（このデポジットは、燃焼室内デポジットとは異なる）として堆積することがある。吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向は、このデポジットに向けられた方向になるように設けられている。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料により、このデポジットを洗浄することができる。

なお、このインテークマニホールド２０の内壁に堆積したデポジットについても、後述するように、燃料に含まれるアルコールの水酸基により酸化される洗浄作用を受ける。

図２に示すように、ピストン１２３の頂部には、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向する位置に緩やかな曲線から形成されるくぼみであるキャビティ１２３Ｃが設けられている。このキャビティ１２３Ｃに向けて筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射される。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向するピストン１２３の頂部は角部を有しないので、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成された噴霧が角部により分裂されることがない。このような分裂があると燃焼に悪影響を与えるローカルリッチ（ここでいうローカルリッチとは、点火プラグ１１９近傍以外でリッチな混合気が形成されることを意味する）の状態になる場合があり得るが、そのような状態になることを回避できる。

図２に示すように、ピストン１２３においては、ピストン１２３とコネクティングロッド（図示しない）とは、ピストンピン１２３Ａで連結される。ピストン１２３には、このピストンピン１２３Ａを収めるためのピストン・ピン・ボス部１２３Ｂが設けられる。

さらに、本実施の形態においては、燃焼室壁面に光触媒作用を有する酸化チタン等の皮膜が形成されている。光触媒としては、本実施の形態に係る技術分野において知られている光触媒作用を有する各種のものを用いることができる。その例としては、酸化チタン（ＴｉＯ₂)、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、五酸化二バナジウム（Ｖ₂ Ｏ₅)、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化銅（ＣｕＯ₂)、酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃)、酸化錫（ＳｎＯ₂)等が挙げられ、これらのうち、触媒効率の点から酸化チタンおよび硫化カドミウムがより好ましく、安全性の点から酸化チタンが最も好ましい。

この光触媒を、図２に示すように、ピストン、シリンダヘッド、バルブ、シリンダボア、プラグ、ノズル、点火プラグ等の、燃焼室内に露出している部品に配置する。たとえば、図２において太線で示すように、燃焼室を構成するシリンダ内の側面および上面、ピストン１２３の頂面および筒内噴射用インジェクタ１１０、点火プラグ１１９の表面に光触媒を配置する。

この光触媒を配置する方法としては、一般に担体に触媒を担持させるために用いられる、光触媒を薄膜としてコートする方法により配置することができる。たとえば、光触媒粒子を分散させた水溶液もしくはゾル中に、光触媒を配置させたい部品を浸漬し、次いでこの部品を取り出し乾燥する含浸法によって、表面に光触媒を薄膜として配置することができる。また、粉末塗布法等のような、光触媒を粉末として塗布する方法、または光触媒を燃焼室内に露出している部品を構成する材料と混合した後これらの部品を製造する方法等も用いることができる。

燃焼室の内面に光触媒を配置することによりデポジットの付着が抑制されるのは、以下のようなメカニズムによるものと考えられる。すなわち、燃焼室内における燃料の燃焼によって紫外線、すなわち高エネルギーの光子が放出され、これにより燃焼室内面に配置された光触媒の表面においてＯＨラジカル等の活性種が生成する。この生成された活性種は有機化合物であるデポジットを完全に酸化するため、燃焼室内で発生したデポジットは完全に分解される。こうして、半永久的にデポジットの付着が抑制されることとなる。

このように燃焼室内に堆積するデポジットの付着が抑制されることに加えて、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射方向は、このデポジットに向けられた方向になるように設けられている。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により、このデポジット洗浄効果をさらに高めることができる（特に上死点付近で燃料噴射することでこの洗浄効果を高めることができる）。

本実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置においては、ピストン頂面にデポジットが形成されると、過早着火（プレイグニッション）等の不具合が発生し易くなることに鑑み、上死点噴射によりピストン頂面のデポジットを洗浄する洗浄制御を実行する。しかしながら、この上死点付近で液状の燃料を噴射するとピストンに燃料が当たる割合が多くなり（この結果デポジットが洗浄される）、燃焼室内の燃料の均質性の悪化、ピストンウェットの増加等により燃焼変動が発生して、エミッションが悪化することがあり得るので、この洗浄制御をできるだけ回避する。

この洗浄制御は、アルコールの洗浄作用特性を考慮して、実行回数（実行頻度）が決定される。すなわち、アルコール内にはＯＨ基（水酸基）を有する。この水酸基は、酸化作用を有しており、ピストン頂面のデポジットを酸化させて洗浄する作用を有する。すなわち、上死点噴射で燃料をピストン頂面に当てて洗浄する洗浄制御が実行される場合において、アルコール含有量が多いほど（濃度、含有率が高いほど）、洗浄作用が高い。

このような観点から、本実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置においては、ガソリンに含まれるアルコールの度合いに基づいて、洗浄制御の頻度を決定している。以下、この点について、以下に詳しく説明する。

図３を参照して、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃焼室内（特にピストン頂面やヘッド燃焼室面）におけるデポジットの生成状態（付着状態）を推定する。たとえば、エンジン１０の運転時間（負荷、回転数等をさらに考慮しても構わない）に基づいて、燃焼室内におけるデポジットの生成状態を推定する。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃焼室内にデポジットが生成しているか否かを判断する。燃焼室内にデポジットが生成していると判断されると（たとえば、エンジン１０の運転時間が予め定められた時間を経過すると）（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、シフトポジションがＮポジションであるか否かを判断する。この判断は、シフトポジションセンサ４６４から入力された信号に基づいて行なわれる。シフトポジションがＮポジションであると判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０はアイドル状態であるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、アクセル開度センサ４４０から入力された信号が表わすアクセルペダルの踏込み量に基づいて、アイドル状態であるか否かを判断する。エンジン１０はアイドル状態であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料に含有されるアルコール濃度を検出する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、アルコール濃度センサ４６２から入力された信号に基づいてアルコール濃度を検出する。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、検出したアルコール濃度、および、図４に示すような燃料に含有されるアルコール濃度と洗浄制御実行回数との関係を示したマップを用いて、洗浄制御実行回数を算出する。

図４に示すマップは、横軸を燃料に含有されるアルコール濃度、縦軸を洗浄制御実行回数としたマップである。洗浄制御実行回数は、燃焼室内（特にピストン頂面）のデポジット洗浄作用の大きさを、燃料に含まれるアルコール濃度をパラメータとして設定される。図４に示すように、アルコール濃度が高いほど（水酸基によりデポジットを酸化させてデポジットを洗浄する作用が高いほど）、洗浄制御実行回数が少なくなるように設定される。なお、アルコール濃度をパラメータとした洗浄制御実行回数については、アルコール濃度が高いほど回数（頻度）が少なく、アルコール濃度が低いほど回数（頻度）が多ければ、図４に示すいずれの線（実線、点線、一点鎖線、二点鎖線）であっても、他の線であっても構わない。すなわち、図４に示すマップは一例であって、本発明がこのようなマップに限定されるものではない。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、図４に示すマップを用いて算出された回数だけ（予め定められた時間の間に実行される回数である頻度でも構わない）、洗浄制御を実行する。このとき、たとえば、通常の燃料噴射タイミングよりも、上死点により近いタイミングで筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置であるエンジンＥＣＵ３００による制御されるエンジンの動作について説明する。

エンジン１０が予め定められた時間の間において継続して運転されると、燃焼室内のデポジットが生成されていると推定される（Ｓ１１０にてＹＥＳ）。このような場合には、デポジットの洗浄制御が必要である場合である。

シフトポジションがＮポジションであって（Ｓ１２０にてＹＥＳ）かつエンジン１０がアイドル状態である（Ｓ１３０にてＹＥＳ）場合とは、燃焼変動が大きな問題になりにくい領域内でエンジン１０が運転されていることを示す。このような場合には、図４に示すようなマップを用いて、検出された燃料のアルコール濃度に基づいて、洗浄制御の実行回数が算出される（Ｓ１５０）。このとき、酸化作用を有しデポジットを酸化させて洗浄する作用を有する水酸基を備えたアルコールを燃料に多く含まれるほど、洗浄制御の実行回数が少なく算出される。算出された回数だけ、洗浄制御（たとえば上死点噴射）が実行される。

このようにすると、
（Ａ）Ｎポジションおよび／またはアイドル運転時に洗浄制御を実行するので、上死点噴射に起因する燃焼変動が発生したとしても、その影響（ＰＭの発生、エミッションの悪化等）を少なくすることができる。
（Ｂ）アルコールにはデポジット洗浄作用を有するので、酸化チタン等によるデポジット洗浄作用に加えて、このアルコールの洗浄作用でデポジットを適切に洗浄できる。
（Ｃ）アルコールにはデポジット洗浄作用を有するので、このアルコールを燃料に多く含まれるほど洗浄制御の回数（頻度）を少なくして、燃焼変動の発生を低減することができる。

以上のようにして、ＦＦＶに搭載されたエンジンの燃焼室内部にデポジットが生成されていることが推定される場合であって、シフトポジションがＮポジションであってエンジンがアイドル状態であると、デポジット洗浄制御が実行される。その結果、燃焼変動の影響が大きくないエンジン作動領域において、燃焼変動を伴うデポジット洗浄を実行でき、ＰＭやエミッションの悪化を低減できる。さらに、このデポジット洗浄制御は、燃料に含まれるアルコールが多いほど（燃料のアルコール濃度が高いほど）、デポジット洗浄制御の回数（頻度）を少なくする。その結果、燃焼変動を伴うデポジット洗浄自体を少なくすることができる。

なお、Ｓ１２０の処理およびＳ１３０の処理は、双方の処理を行なうようにしても構わないし、いずれか一方の処理のみでも構わない。

さらに、ピストン頂面のデポジット洗浄を実行する洗浄制御は、上述においては、通常制御時よりも上死点により近いタイミングでの筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射することとして説明したが、以下に示すような、洗浄制御であっても構わない。
（１）算出された洗浄制御の実行回数に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射に関して、所定の噴射回数のみ１サイクルあたりの噴射回数を複数回の噴射に変更する。
（２）算出された洗浄制御の実行回数に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射に関して、所定の噴射回数のみ高い燃圧に変更する。
（３）算出された洗浄制御の実行回数に基づいて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射から筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射に変更する。

上記の（１）〜（３）のいずれであっても、上述した実施の形態と同様に、燃焼変動に起因するエミッションの悪化を伴うことなく、ピストン頂面、ヘッド燃焼室面を洗浄することができる。このとき、燃焼室壁面に酸化チタン等の光触媒効果を有する皮膜が形成されていることによるデポジット洗浄効果を促進させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１３０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ。

Claims (6)

1. アルコール含有燃料を筒内に噴射する燃料噴射機構を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   燃料に含まれるアルコールの度合いを検出するための検出手段と、
   前記度合いに基づいて、燃焼室内の付着物を洗浄する回数を算出するための算出手段と、
   前記算出された回数だけ、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、前記燃料噴射機構を制御するための制御手段とを含む、内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、通常の態様とは異なる、前記燃焼室の付着物の洗浄効果が高まるような態様でアルコール含有燃料を噴射するように、前記燃料噴射機構を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記算出手段は、前記度合いが高いほど洗浄する回数が少なく、前記度合いが低いほど洗浄する回数が多くなるように、回数を算出するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記内燃機関がアイドル状態であるか否かを判断するための手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記アイドル状態であると判断された場合に、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、前記燃料噴射機構を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記内燃機関に接続された変速機が中立状態であるか否かを判断するための手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記中立状態であると判断された場合に、通常の運転態様とは異なる態様でアルコール含有燃料を噴射するように、前記燃料噴射機構を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記内燃機関の燃焼室内に露出している部品の露出表面の少なくとも一部に光触媒が配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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