JP2009002176A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイル希釈を抑制することが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】 筒内噴射式内燃機関の制御装置は、吸気ポート（２４）から吸入された吸気が正タンブル流を形成する燃焼室（２０）と、燃焼室の吸気ポート側に配置され、燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁（３６）と、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を調整する燃圧調整手段と、燃焼室で発生する正タンブル流の強度を調整する気流調整弁（３０）と、を備える筒内噴射式内燃機関に用いられる制御装置であって、筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を一括して吸気行程に噴射する１回噴射を行う場合には、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して低燃圧になるように燃圧調整手段を制御し、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御することを特徴とするものである。
【選択図】 図４

Description

本発明は筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。

近年、燃焼室に燃料噴射弁から燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が開発されてきている。この筒内噴射式内燃機関においては、噴射装置から噴射された燃料噴霧が例えば燃焼室の壁面に付着することがある。この場合、特に冷間時にあっては、燃料噴霧の気化が促進され難いために、燃焼室の壁面に付着した燃料噴霧は、ピストンが上下運動するのに伴って掻き落とされ、オイルパンに戻されて潤滑油（オイル）と混ざり合う。その結果、燃料によるオイルの希釈（以下、オイル希釈と称する）が生じることが知られている。

このオイル希釈を抑制するための技術が開示されている。例えば、特許文献１では、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を低下させる技術が開示されている。この場合、燃圧が低下することによって噴射された燃料噴霧の推進力は弱くなることから、燃料噴霧のペネトレーション（噴射到達距離）が低下する。それにより、噴射された燃料噴霧が燃焼室の壁面に付着することが抑制される。

また、特許文献２では、燃圧を上げるとともにスワールコントロールバルブを閉じる技術が開示されている。この場合、燃圧が上昇することにより噴射された燃料噴霧の微粒化が促進される。それにより、燃料噴霧の運動量は低下する。その結果、燃料噴霧のペネトレーションが低下する。また、スワールコントロールバルブを閉じることにより燃焼室内におけるスワール流の強度が強くなる。それにより、噴射された燃料噴霧がスワール流に巻き込まれる。その結果、噴射された燃料噴霧が燃焼室の壁面に付着することが抑制される。

特開平９−６８０７２号公報 特開平１１−２９４２４６号公報

オイル希釈が生じると、オイルと混ざり合った燃料が揮発してブローバイガスとなるおそれがある。この場合、排気エミッションが悪化するおそれがある。この点、前述の従来技術によっても、冷間時におけるオイル希釈は抑制されるが、未だ十分な抑制がなされているとはいえない。

本発明は、オイル希釈を抑制することができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る筒内噴射式内燃機関の制御装置は、吸気ポートから吸入された吸気が正タンブル流を形成する燃焼室と、燃焼室の吸気ポート側に配置され、燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を調整する燃圧調整手段と、燃焼室で発生する正タンブル流の強度を調整する気流調整弁と、を備える筒内噴射式内燃機関に用いられる制御装置であって、筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を一括して吸気行程に噴射する１回噴射を行う場合には、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して低燃圧になるように燃圧調整手段を制御し、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御することを特徴とするものである。

本発明に係る制御装置によれば、筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を一括して吸気行程に噴射する１回噴射を行う場合には、制御装置は、噴射される燃料の圧力が低燃圧になるように燃圧調整手段を制御する。それにより、噴射される燃料噴霧のペネトレーションは低下する。さらに、制御装置は、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御する。この場合、噴射された燃料噴霧の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧が燃焼室の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈が抑制される。

上記構成において、筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を分割して吸気行程において噴射する分割噴射を行う場合、かつ燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御することが可能な場合には、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して高燃圧になるように燃圧調整手段を制御し、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御してもよい。

この構成によれば、筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を分割して吸気行程において噴射する分割噴射を行う場合、かつ燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御することが可能な場合には、制御装置は、噴射される燃料の圧力が温間時における燃圧に比較して高燃圧になるように燃圧調整手段を制御する。この場合、噴射される燃料噴霧の粒径は小さくなる。それにより、噴射される燃料噴霧の運動量が小さくなることから、燃料噴霧のペネトレーションは低下する。また、制御装置は、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御する。この場合、噴射された燃料噴霧の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧が燃焼室の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈は抑制される。

本発明によれば、オイル希釈を抑制することができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の第１実施例に係るＥＣＵ１００（制御装置）について説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るＥＣＵ１００が用いられる筒内噴射式内燃機関１５０の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、筒内噴射式内燃機関１５０は、機関本体１０と、燃料タンク４０と、フィードポンプ４５と、高燃圧ポンプ５０と、デリバリパイプ５５と、インジェクタドライバ６０と、吸気ポンプ６５と、インテークマニホールド７０と、回転数センサ７５と、エアフロメータ８０と、冷却水温センサ８５と、燃圧センサ９０と、ＥＣＵ１００と、を備える。

筒内噴射式内燃機関１５０においては、燃料タンク４０の燃料（ガソリン４１）は、フィードポンプ４５によって高燃圧ポンプ５０に供給された後、高燃圧ポンプ５０により圧力を調整されてデリバリパイプ５５に圧送される。デリバリパイプ５５に圧送された燃料は、各燃料噴射弁３６（図１では４つを例示）に分配供給され、インジェクタドライバ６０による各燃料噴射弁３６の開弁に際して各燃料噴射弁３６から各燃焼室２０（図１では４つを例示）に噴射される。各燃焼室２０に噴射された燃料は、吸気ポンプ６５から送風されてインテークマニホールド７０および各吸気ポート２４を通じて各燃焼室２０に導入される吸気（空気）と混合された後に燃焼される。そして、燃焼後の排気は燃焼室２０から排気ポートに排出される。

燃料タンク４０は、燃料（ガソリン４１）を貯留する。燃料タンク４０とデリバリパイプ５５とは配管４２によって連通されている。燃料タンク４０とデリバリパイプ５５との間には、フィードポンプ４５と高燃圧ポンプ５０とが介挿されている。フィードポンプ４５は、燃料タンク４０内の燃料を高燃圧ポンプ５０に供給するポンプである。高燃圧ポンプ５０は、ＥＣＵ１００の指示によって、送付された燃料の燃圧を温間時の燃圧に比較して低燃圧から高燃圧まで調整して、デリバリパイプ５５に圧送する。すなわち、高燃圧ポンプ５０は燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧を調整する燃圧調整手段としての機能を有する。

デリバリバイプ５５は、高燃圧ポンプ５０から圧送された燃料を、各燃料噴射弁３６に分配する配管である。インジェクタドライバ６０は、各燃焼室２０に配置された燃料噴射弁３６と電気的に接続されている。インジェクタドライバ６０は、ＥＣＵ１００からの指示により、燃料噴射弁３６を開弁あるいは閉弁させる。吸気ポンプ６５は、吸気（空気）をインテークマニホールド７０に送風するポンプである。吸気ポンプ６５は、インテークマニホールド７０に配管６８によって連通されている。インテークマニホールド７０は、吸気ポンプ６５から送風された吸気を各吸気ポート２４に分配する配管である。

図２は、機関本体１０の模式的断面図である。図２に示すように、機関本体１０は、複数の気筒１２（図２では１つを例示）を有するシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４上に配置されたシリンダヘッド１６と、気筒１２内を往復運動するピストン１８と、を備えている。気筒１２内のピストン１８の頂面とシリンダヘッド１６の下面とで区画された領域には、燃焼室２０が形成されている。

シリンダヘッド１６には、吸気弁２２によって開閉される吸気ポート２４と排気弁２６によって開閉される排気ポート２８とが形成されている。吸気ポート２４および排気ポート２８の形状は特に限定されないが、本実施例においては、いずれも燃焼室２０に対して適度の傾きをもって形成されている。吸気ポート２４から吸入された吸気は、燃焼室２０のシリンダヘッド１６の頂部を通過して排気ポート２８側方向を経てピストン１８の頂面方向に導かれる、いわゆる正タンブル流を形成する。

吸気ポート２４内には、タンブルコントロールバルブ３０（ＴＣＶ）が配置されている。タンブルコントロールバルブ３０は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度を調整することができる気流調整弁である。具体的には、タンブルコントロールバルブ３０は、吸気ポート２４の長手方向（吸気の流れ方向）に沿って所定長さで延びる仕切板３２に連結された回転軸３４によって回動可能に支持されている。回転軸３４には、ＥＣＵ１００からの指示によって動作するモータ等のアクチュエータ（図示せず）が連結されている。つまり、ＥＣＵ１００は、アクチュエータの動作を制御することにより、タンブルコントロールバルブ３０の開度を調整することができる。それにより、ＥＣＵ１００は、正タンブル流の強度を調整することができる。例えば、ＥＣＵ１００がタンブルコントロールバルブ３０を閉じた場合、燃焼室２０に供給される吸気の流速が上がる。それにより、正タンブル流の強度は増加する。

燃焼室２０の吸気ポート２４側には燃料噴射弁３６（インジェクタ）が配置されている。燃料噴射弁３６はＥＣＵ１００からの指示により、燃料タンク４０から供給された燃料を、燃焼室２０へ直接に噴射する。また、燃料噴射弁３６は、吸気行程において噴射することが要求される燃料噴射量を分割して吸気行程に噴射することができる。この場合、燃料噴射弁３６は、ＥＣＵ１００からの指示により、吸気行程において噴射することが要求される燃料噴射量を一括して吸気行程に噴射する１回噴射と、燃料噴射量を分割して吸気行程に噴射する分割噴射と、のいずれかの燃料噴射形態を行う。燃料噴射弁３６の噴射角度は、水平方向よりも重力方向下方に調整されている。燃料噴射弁３６から噴射された燃料は、噴霧状の燃料噴霧となる。

燃焼室２０の上部略中心には点火プラグ３８が配置されている。点火プラグ３８は、ＥＣＵ１００の指示により火花を点火する。ピストン１８はコネクティングロッド１９を介してクランクシャフト（図示せず）に連結されている。

図１を参照して、機関本体１０には、機関運転状態を検出するための機関運転状態検出手段として、各種センサが配置されている。具体的には、回転数センサ７５と、エアフロメータ８０と、冷却水温センサ８５と、燃圧センサ９０と、が配置されている。

回転数センサ７５は、クランクシャフトの近傍に配置され、機関本体１０の回転数を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に伝える。エアフロメータ８０は、各吸気ポート２４のタンブルコントロールバルブ３０が配置されている部位よりも上流に配置され、各吸気ポート２４に供給される単位時間当たりの吸気量を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に伝える。冷却水温センサ８５は、機関本体１０を冷却するための冷却水用配管（図示せず）に配置され、冷却水の水温を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に伝える。燃圧センサ９０は、デリバリパイプ５５に配置され、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に伝える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成された電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏnｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。ＥＣＵ１００は、各センサの検出結果を用いて、機関運転状態を把握し、把握された機関運転状態に基づいて、高燃圧ポンプ５０、タンブルコントロールバルブ３０およびインジェクタドライバ６０を制御する。

本実施例においては、ＥＣＵ１００は、筒内噴射式内燃機関１５０の冷間時と温間時とで異なる動作を行う。ＥＣＵ１００は、温間時においては、あらかじめ記憶しておいた温間時の燃圧マップに従って高燃圧ポンプ５０を制御するとともに、温間時のタンブルコントロールバルブ３０の開閉マップに従ってタンブルコントロールバルブ３０の開閉動作を制御しつつ、燃料噴射弁３６から燃料が温間時における噴射回数マップに従って噴射されるようにインジェクタドライバ６０を制御する。一方、ＥＣＵ１００は、冷間時においては、以下に説明する動作に従って、高燃圧ポンプ５０、タンブルコントロールバルブ３０およびインジェクタドライバ６０を制御する。

本実施例に係るＥＣＵ１００の冷間時における動作を説明する前に、従来技術に係るＥＣＵ１００の冷間時における問題点について説明する。図３は、従来例１に係るＥＣＵにより冷間時に燃料が１回噴射された場合における機関本体１０を示す模式的断面図である。図３に示すように、ＥＣＵ１００により燃料が１回噴射されるようにインジェクタドライバ６０が制御された場合には、燃料噴射弁３６から燃料が噴射される。

ここで、例えば機関本体１０の回転数が低い場合には、吸気ポート２４から吸入される吸気量が少ないため、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度は弱い。正タンブル流の強度が弱い場合、燃料噴射弁３６から噴射された燃料噴霧１１０は、直進して燃焼室２０の燃料噴射弁３６に対向する側の壁面に衝突する。燃焼室２０の壁面に衝突した燃料噴霧１１０の一部は、特に冷間時にあっては、燃料噴霧１１０の気化が促進され難いために、ピストン１８が上下運動するのに伴って掻き落とされ、ピストン１８の下方に配置されたオイルパン（図示せず）に戻される。この場合、オイル希釈が生じるおそれがある。オイル希釈が生じると、オイルと混ざり合った燃料が揮発してブローバイガスとなるおそれがある。この場合、排気エミッションが悪化するおそれがある。

この問題点を解決するために、本実施例に係るＥＣＵ１００は冷間時において以下の動作を行う。まず、ＥＣＵ１００は、回転数センサ７５の検出結果とエアフロメータ８０の検出結果とに基づいて、筒内噴射式内燃機関１５０の負荷率を算出する。次いで、ＥＣＵ１００は、負荷率から吸気行程において噴射することが要求される燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ１００は、後述するマップを参照することによって、吸気行程において噴射される燃料の噴射回数（分割回数）を算出する。

次いで、ＥＣＵ１００は、冷却水温センサ８５の検出結果を用いて、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時か温間時かを判定する。例えば、ＥＣＵ１００は所定の冷却水温を記憶しておく。そして、ＥＣＵ１００は、冷却水温センサ８５の検出結果が記憶しておいた冷却水温よりも低い場合には、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定することができる。

ＥＣＵ１００により筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定された場合には、ＥＣＵ１００は、算出された燃料の噴射回数が１回であるか否か、すなわち１回噴射を行うか分割噴射を行うか、を判定する。１回噴射を行うと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、噴射される燃料の燃圧が温間時における燃圧に比較して低燃圧（例えば８ＭＰａ程度）になるように高燃圧ポンプ５０を制御し、かつ、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じる。そして、ＥＣＵ１００は、１回噴射を行うようにインジェクタドライバ６０を制御する。

図４は、本実施例に係るＥＣＵ１００により冷間時において１回噴射された場合における機関本体１０を示す模式的断面図である。図４に示すように、本実施例に係るＥＣＵ１００により冷間時において１回噴射される場合、ＥＣＵ１００は、噴射される燃料の圧力が温間時における燃圧に比較して低燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御する。それにより、噴射される燃料噴霧１１０のペネトレーションは低下する。さらに、ＥＣＵ１００は、タンブルコントロールバルブ３０を閉じることにより、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度を増加させる。この場合、噴射された燃料噴霧１１０の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧１１０が燃焼室２０の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈は抑制される。

一方、ＥＣＵ１００により筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定され、かつ、分割噴射を行うと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、後述するマップを参照して、タンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であるか否か、すなわち、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するように気流調整弁を制御することが可能であるか否かを判定する。タンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であると判定された場合には、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の圧力が温間時における燃圧に比較して高燃圧（例えば２０ＭＰａ程度）になるように高燃圧ポンプ５０を制御し、かつ、タンブルコントロールバルブ３０を閉じる。そして、ＥＣＵ１００は、分割噴射を行うようにインジェクタドライバ６０を制御する。

図５は、本実施例に係るＥＣＵ１００により冷間時において分割噴射された場合における機関本体１０を示す模式的断面図である。図５に示すように、本実施例に係るＥＣＵ１００により冷間時において分割噴射される場合、ＥＣＵ１００は、噴射される燃料の圧力が温間時における燃圧に比較して高燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御する。この場合、噴射される燃料噴霧１１０の粒径は小さくなる。それにより、噴射される燃料噴霧１１０の運動量が小さくなることから、燃料噴霧１１０のペネトレーションは低下する。また、ＥＣＵ１００は、タンブルコントロールバルブ３０を閉じることにより、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度を増加させる。この場合、噴射された燃料噴霧１１０の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧１１０が燃焼室２０の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈は抑制される。

続いて、ＥＣＵ１００の噴射回数を算出する際に用いられるマップと、分割噴射を行う場合においてタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であるか否かを判定する際に用いられるマップと、について説明する。まず、ＥＣＵ１００の噴射回数を算出する際に用いられるマップについて説明する。図６は、第１実施例に係るＥＣＵ１００の噴射回数を算出する際に用いられるマップを示す。図６において、縦軸は筒内噴射式内燃機関１５０の負荷率を示し、横軸は筒内噴射式内燃機関１５０の回転数を示す。なお、筒内噴射式内燃機関１５０の負荷率は、平均有効圧によって換算された圧力値を用いている。なお、平均有効圧は、回転数センサ７５の検出結果とエアフロメータ８０の検出結果とから求めることができる。また、筒内噴射式内燃機関１５０の回転数は、回転数センサ７５の検出結果を用いることができる。また、図６は、１回噴射から４回噴射までを例示している。

図６に示すように、負荷率が少ない場合には、吸気行程において噴射されることが要求される燃料噴射量も少なくなることから、分割噴射できる回数、すなわち噴射回数は減少する。また、回転数が高い場合には、燃焼室２０に供給される吸気量も多くなるため、正タンブル流の強度が強くなる。この場合、燃料噴霧１１０の進行方向が正タンブル流の気流により重力方向下方に曲げられる度合いが大きくなる。それにより、回転数が高い場合には、少ない噴射回数であっても、燃料噴霧１１０が燃焼室２０の壁面に衝突することは抑制される。

以上の観点から、図６に示すマップは、噴射回数が１回〜４回までの領域に分けられている。境界線１２０ａと境界線１２０ｂとで囲まれた領域が４回噴射を行う領域である。境界線１２０ａと境界線１２０ｂと境界線１２０ｃと境界線１２０ｄとで囲まれた領域が３回噴射を行う領域である。境界線１２０ｃと境界線１２０ｄと境界線１２０ｅと境界線１２０ｆとで囲まれた領域が２回噴射を行う領域である。これら以外の領域が１回噴射を行う領域である。つまりＥＣＵ１００は、負荷率と回転数とから、図６に示すマップを参照することによって、噴射回数を算出することができる。

なお図６において、１回噴射を行う領域は、回転数Ｎ１に相当する境界線１２０ｇによって、さらに２つの領域に分けられる。すなわち、境界線１２０ｇよりも回転数の低い領域では、吸気量が少ないため、正タンブル流の強度は弱い。そのため、境界線１２０ｇよりも回転数の低い領域においては、ＥＣＵ１００は、図４で説明したように、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して低燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御しつつ、タンブルコントロールバルブ３０を閉じる。そして、１回噴射を行う。この場合、オイル希釈を抑制することができる。

一方、境界線１２０ｇよりも回転数の高い領域においては、吸気量が多いため、正タンブル流の強度は強い。そのため、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が通常の温間時における燃圧であり、かつ、タンブルコントロールバルブ３０の開閉位置が通常の温間時における開閉位置であっても、噴射された燃料噴霧１１０の進行方向は正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。この場合においても、燃料噴霧１１０による燃焼室２０の壁面への衝突が抑制されることから、オイル希釈が抑制される。

続いて、ＥＣＵ１００の分割噴射を行う場合においてタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であるか否かを判定する際に用いられるマップについて説明する。図７は、分割噴射を行う場合において、第１実施例に係るＥＣＵ１００のタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であるか否かを判定する際に用いられるマップである。図７に示すマップは、境界線Ｇａ１をさらに含む点で、図６に示すマップと異なる。境界線Ｇａ１は、エアフロメータ８０により検出された燃焼室２０に供給される吸気量を示すとともに、分割噴射を行う場合においてタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であるか否かを判定する判定線としての機能を有する。

すなわち、分割噴射を行う場合において、境界線Ｇａ１よりも吸気量の多い場合（図７において、回転数が高い場合）においては、タンブルコントロールバルブ３０を閉じると、燃焼室２０に供給される吸気量が減少し過ぎてしまう。その結果、吸気ポンプ６５の損失が大きくなり、燃費が悪化するおそれがある。そのため、分割噴射を行う場合には、境界線Ｇａ１よりも少ない吸気量の場合（図７において、回転数が低い場合）において、タンブルコントロールバルブ３０を閉じることができる。

つまり、分割噴射を行う場合には、ＥＣＵ１００は、境界線Ｇａ１よりも空気量が少ない領域においては、図５で説明したように、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧を温間時の燃圧に比較して高燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御するとともに、タンブルコントロールバルブ３０を閉じる。そして、分割噴射を行う。それにより、オイル希釈を抑制することができる。

一方、境界線Ｇａ１よりも空気量が多い領域においては、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧を温間時の燃圧に比較して高燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御するとともに、タンブルコントロールバルブ３０を開く。なお、この場合においても、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して高燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御することから、噴射される燃料噴霧１１０の運動量は低下する。それにより、燃料噴霧１１０のペネトレーションは低下することから、オイル希釈は抑制される。

図８は、第１実施例に係るＥＣＵ１００の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ１００は、回転数センサ７５の検出結果（Ｎｅ）およびエアフロメータ８０の検出結果（Ｇａ）を読み込む（ステップＳ１）。次いで、ＥＣＵ１００は回転数センサ７５の検出結果とエアフロメータ８０の検出結果とから、筒内噴射式内燃機関１５０の負荷率（ＫＬ）を算出する（ステップＳ２）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２において算出した負荷率（ＫＬ）から、吸気行程中に筒内噴射式内燃機関１５０に要求される燃料噴射量（Ｑ）と噴射回数（ｎ）とを算出する（ステップＳ３）。例えばＥＣＵ１００は、あらかじめ負荷率（ＫＬ）に対応する燃料噴射量（Ｑ）のマップを記憶しておく。そして、ＥＣＵ１００はステップＳ２において算出した負荷率（ＫＬ）に対応する燃料噴射量（Ｑ）を、あらかじめ記憶しておいたマップを参照することによって算出することができる。また、ＥＣＵ１００は図６に示すような噴射回数（ｎ）を取得するためのマップを記憶しておく。そして、ＥＣＵは、回転数センサ７５とステップＳ２において算出した負荷率（ＫＬ）とから図６に示すようなマップを参照することにより、噴射回数（ｎ）を算出することができる。

次いで、ＥＣＵ１００は、冷却水温センサ８５の検出結果（Ｔｗ）を読み込む（ステップＳ４）。次いで、ＥＣＵ１００は、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時か温間時かを判定する（ステップＳ５）。例えば、ＥＣＵ１００は、冷却水温センサ８５の検出結果（Ｔｗ）があらかじめ記憶しておいた所定値よりも小さい場合には、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定することができる。

ステップＳ５において筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定された場合には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３において算出された噴射回数が１回であるか否か、すなわち、１回噴射を行うか分割噴射を行うか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、１回噴射を行うと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、回転数センサ７５の検出結果が所定値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、所定値については、図６のマップに示す境界線１２０ｇに相当する回転数Ｎ１を用いればよい。また、所定値については、ＥＣＵ１００があらかじめ記憶しておけばよい。

ステップＳ７において、回転数センサ７５の検出結果が所定値（Ｎ１）よりも低いと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して低燃圧（例えば、８ＭＰａ）になるように高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ８）。次いで、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じる（ステップＳ９）。次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３において算出された燃料噴射量（Ｑ）および噴射回数（ｎ）に従って燃料噴射弁３６から燃料が噴射されるようにインジェクタドライバ６０を制御する（ステップＳ１０）。次いで、ＥＣＵ１００はフローチャートの実行を終了する。

一方、ステップＳ５において、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定されなかった場合、あるいはステップＳ７において回転数センサ７５の検出結果が所定値（Ｎ１）よりも低いと判定されなかった場合には、ＥＣＵ１００は、温間時における通常の燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ１６）。次いで、ＥＣＵ１００は、タンブルコントロールバルブ３０を温間時における通常位置になるように制御する（ステップＳ１７）。次いで、ＥＣＵ１００はステップＳ１０を実行する。

ステップＳ６において、噴射回数が１回であると判定されなかった場合、すなわち、分割噴射を行うと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能か否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、ＥＣＵ１００は、図７のマップを参照して、エアフロメータ８０の検出結果（Ｇａ）が図７のマップに示す判定値（Ｇａ１）よりも小さいか否かを判定する。そして、エアフロメータ８０の検出結果（Ｇａ）が判定値（Ｇａ１）より小さいと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能であると判定することができる。

ステップＳ１１において、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能と判定された場合には、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して高燃圧（例えば、２０ＭＰａ程度）になるように、高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ１２）。次いで、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じる（ステップＳ１３）。次いで、ＥＣＵ１００はステップＳ１０を実行する。

ステップＳ１１において、燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能と判定されなかった場合には、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁３６から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して高燃圧（例えば、２０ＭＰａ程度）になるように、高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ１４）。次いで、ＥＣＵ１００は、タンブルコントロールバルブ３０を開く（ステップＳ１５）。次いで、ＥＣＵ１００はステップＳ１０を実行する。

本実施例に係るＥＣＵ１００によれば、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定された場合（ステップＳ５）、かつ、噴射回数が１回であると判定された場合、すなわち１回噴射を行うと判定された場合（ステップＳ６）には、ＥＣＵ１００は、噴射される燃料の圧力が低燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ８）。この場合、噴射される燃料噴霧１１０のペネトレーションは低下する。さらに、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じる（ステップＳ９）。この場合、噴射された燃料噴霧１１０の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧１１０が燃焼室２０の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈は抑制される。

一方、筒内噴射式内燃機関１５０が冷間時であると判定された場合（ステップＳ５）、かつ、噴射回数が１回であると判定されなかった場合、すなわち分割噴射を行うと判定された場合（ステップＳ６）、かつ、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じることが可能と判定された場合（ステップＳ１１）には、ＥＣＵ１００は、噴射される燃料の圧力が高燃圧になるように高燃圧ポンプ５０を制御する（ステップＳ１２）。この場合、噴射される燃料噴霧１１０の粒径が小さくなる。それにより、燃料噴霧１１０の運動量が小さくなることから、燃料噴霧１１０のペネトレーションは低下する。また、ＥＣＵ１００は、燃焼室２０で発生する正タンブル流の強度が増加するようにタンブルコントロールバルブ３０を閉じる（ステップＳ１３）。この場合、噴射された燃料噴霧１１０の進行方向は、正タンブル流によって重力方向下方に曲げられる。その結果、燃料噴霧１１０が燃焼室２０の壁面に付着することが抑制されることから、オイル希釈は抑制される。

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。

本発明の第１実施例に係るＥＣＵが用いられる筒内噴射式内燃機関の全体構成を示す模式図である。 第１実施例に係る機関本体の模式的断面図である。 従来例１に係るＥＣＵにより冷間時に燃料が１回噴射された場合における機関本体を示す模式的断面図である。 第１実施例に係るＥＣＵにより冷間時において燃料が１回噴射された場合における機関本体を示す模式的断面図である。 第１実施例に係るＥＣＵにより冷間時において燃料が分割噴射された場合における機関本体を示す模式的断面図である。 第１実施例に係るＥＣＵの噴射回数を算出する際に用いられるマップである。 分割噴射を行う場合において、第１実施例に係るＥＣＵのタンブルコントロールバルブを閉じることが可能であるか否かを判定する際に用いられるマップである。 第１実施例に係るＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 機関本体
１２ 気筒
１４ シリンダブロック
１６ シリンダヘッド
１８ ピストン
２０ 燃焼室
２４ 吸気ポート
３０ タンブルコントロールバルブ
３６ 燃料噴射弁
４０ 燃料タンク
４５ フィードポンプ
５０ 高燃圧ポンプ
５５ デリバリパイプ
６０ インジェクタドライバ
６５ 吸気ポンプ
７０ インテークマニホールド
９０ 燃圧センサ
１００ ＥＣＵ
１５０ 筒内噴射式内燃機関

Claims (2)

1. 吸気ポートから吸入された吸気が正タンブル流を形成する燃焼室と、前記燃焼室の吸気ポート側に配置され、前記燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を調整する燃圧調整手段と、前記燃焼室で発生する正タンブル流の強度を調整する気流調整弁と、を備える筒内噴射式内燃機関に用いられる制御装置であって、
   前記筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を一括して吸気行程に噴射する１回噴射を行う場合には、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して低燃圧になるように前記燃圧調整手段を制御し、前記燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように前記気流調整弁を制御することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
2. 前記筒内噴射式内燃機関が冷間時であり、吸気行程において要求される燃料噴射量を分割して吸気行程において噴射する分割噴射を行う場合、かつ前記燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように前記気流調整弁を制御することが可能な場合には、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧が温間時の燃圧に比較して高燃圧になるように前記燃圧調整手段を制御し、前記燃焼室で発生する正タンブル流の強度が増加するように前記気流調整弁を制御することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
   
   

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