JP4221889B2 - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【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手段であって前記冷却水の温度を調整する調整手段を備える冷却手段と、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とともに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、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。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。
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。
この点、上記請求項１に記載の発明によれば、冷却水温度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。
【００１４】
請求項２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手段であって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とともに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制御手段とを備えるようにしている。
【００１５】
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。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。
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２に記載の発明によれば、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３記載の発明は、請求項１又は２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４記載の発明は、請求項３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５記載の発明では、請求項１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、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５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５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。
請求項６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手段であって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。
請求項７記載の発明は、請求項６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。
請求項８記載の発明は、請求項６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。
請求項９記載の発明は、請求項７又は８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。
請求項１０記載の発明は、請求項９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。
【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１３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２２ｂとによって構成されており、これら各通路２２ａ，２２ｂ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）Ｑｂ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，２２ｂ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，２２ｂ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「１００％」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２６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，２２ｂ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３１，３２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２２ａ，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１８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ＱＩＮＪ、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１００）。
【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，ＴＨＷ，Ｓｎのそのときの状態に対応した定常温度ＴＨＩＳ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，Ｓｎ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ＱＩＮＪ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，ＮＥ，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）ＴＨＩＡ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ＴＨＩＡ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ＴＨＩＡ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ＴＩＮＪ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ＴＩＮＪ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「（ＴＨＩＡ−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ＴＨＷＴ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１６０：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ＴＨＷＴ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ＴＨＷＴ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：ＮＯ）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ＴＩＮＪ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ＴＩＮＪ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ＴＨＩＭ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１０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１２２：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ＴＨＩＭ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２２ｂ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２２ｂ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２２ｂ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：ＹＥＳ）、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ＯＡ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ＴＨＩＳを算出するに際し、燃焼形態Ｓｎの他、燃料噴射量ＱＩＮＪ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ＴＨＷＴ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１４ａ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、２１，２２…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、３０…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。
【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手段であって前記冷却水の温度を調整する調整手段を備える冷却手段と、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とともに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、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。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。
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。
この点、上記請求項１に記載の発明によれば、冷却水温度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。
【００１４】
請求項２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手段であって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とともに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制御手段とを備えるようにしている。
【００１５】
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。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。
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２に記載の発明によれば、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３記載の発明は、請求項１又は２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４記載の発明は、請求項３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５記載の発明では、請求項１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、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５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５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。
請求項６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手段であって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。
請求項７記載の発明は、請求項６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。
請求項８記載の発明は、請求項６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。
請求項９記載の発明は、請求項７又は８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。
請求項１０記載の発明は、請求項９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。
【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１３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２２ｂとによって構成されており、これら各通路２２ａ，２２ｂ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）Ｑｂ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，２２ｂ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，２２ｂ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「１００％」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２６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，２２ｂ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３１，３２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２２ａ，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１８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ＱＩＮＪ、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１００）。
【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，ＴＨＷ，Ｓｎのそのときの状態に対応した定常温度ＴＨＩＳ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，Ｓｎ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ＱＩＮＪ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，ＮＥ，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）ＴＨＩＡ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ＴＨＩＡ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ＴＨＩＡ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ＴＩＮＪ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ＴＩＮＪ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「（ＴＨＩＡ−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ＴＨＷＴ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１６０：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ＴＨＷＴ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ＴＨＷＴ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：ＮＯ）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ＴＩＮＪ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ＴＩＮＪ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ＴＨＩＭ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１０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１２２：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ＴＨＩＭ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２２ｂ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２２ｂ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２２ｂ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：ＹＥＳ）、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ＯＡ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ＴＨＩＳを算出するに際し、燃焼形態Ｓｎの他、燃料噴射量ＱＩＮＪ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ＴＨＷＴ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１４ａ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、２１，２２…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、３０…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。
Claims (10)
- 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手段であって前記冷却水の温度を調整する調整手段を備える冷却手段と、
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とともに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。 - 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手段であって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とともに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。 - 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１又は２記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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３記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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４のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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手段であって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。 - 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６記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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６記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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７又は８に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 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９記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
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