(57)【要約】【課題】減圧沸騰の発生を抑制することにより、排気性状の悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の制御装置６０は、筒内噴射弁１９の先端部の温度である噴射弁温度を取得する温度取得部６２と、噴射弁温度が判定温度以上であるときには、１回の燃焼サイクルでの筒内噴射弁１９の燃料噴射を複数回に分割する分割噴射処理を実行する噴射弁制御部６５とを備えている。分割噴射処理の実行時における複数回の燃料噴射のうち、１回目の燃料噴射をプレ噴射とし、２回目の燃料噴射をメイン噴射とした場合、噴射弁制御部６５は、分割噴射処理では、プレ噴射量をメイン噴射量よりも少なくする。【選択図】図４
2020128730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備える火花点火式の内燃機関に適用され、
前記筒内噴射弁の先端部の温度である噴射弁温度を取得する温度取得部と、
前記噴射弁温度が判定温度以上であるときには、１回の燃焼サイクルでの前記筒内噴射弁の燃料噴射を複数回に分割する分割噴射処理を実行する噴射弁制御部と、を備え、
前記分割噴射処理の実行時における複数回の燃料噴射のうち、１回目の燃料噴射をプレ噴射とし、２回目の燃料噴射をメイン噴射とした場合、
前記噴射弁制御部は、前記分割噴射処理では、前記プレ噴射での燃料噴射量であるプレ噴射量を前記メイン噴射での燃料噴射量であるメイン噴射量よりも少なくする
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記噴射弁制御部は、前記分割噴射処理では、前記噴射弁温度が高いほど前記プレ噴射の終了時期と前記メイン噴射の開始時期との間隔を広くする
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記プレ噴射の開始時期の仮値である仮プレ噴射時期を前記噴射弁温度が低いほど進角側の時期にするとともに、前記プレ噴射の開始時期として予め設定されているプレ噴射限界進角時期と当該仮プレ噴射時期とのうちの遅角側の時期をプレ噴射時期とするプレ噴射時期設定部と、
前記プレ噴射時期が前記プレ噴射限界進角時期であるときには、メイン噴射の開始時期であるメイン噴射時期を、前記プレ噴射時期が前記仮プレ噴射時期であるときよりも遅角側の時期とするメイン噴射時期設定部と、を備え、
前記噴射弁制御部は、前記分割噴射処理では、前記プレ噴射時期に前記プレ噴射を開始させ、前記メイン噴射時期に前記メイン噴射を開始させる
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
点火時期を制御する点火時期制御部を備え、
前記メイン噴射時期設定部は、前記プレ噴射時期が前記プレ噴射限界進角時期であるときには、前記メイン噴射の開始時期として予め設定されているメイン噴射限界遅角時期よりも遅角側とならない範囲で前記メイン噴射時期を設定するようになっており、
前記点火時期制御部は、前記分割噴射処理が実行される場合、前記メイン噴射時期が前記メイン噴射限界遅角時期であるときには、前記メイン噴射時期が前記メイン噴射限界遅角時期よりも進角側の時期であるときよりも点火時期を遅角させる
請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記噴射弁制御部は、前記分割噴射処理では、前記プレ噴射量をそのときの前記筒内噴射弁の最小噴射量とする
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射弁を備える火花点火式の内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内の圧力が低い状態で高温の燃料が筒内噴射弁から気筒内に噴射されると、例えば特許文献１に記載されるように、気筒内で燃料が沸騰する現象である減圧沸騰が発生することがある。気筒内で減圧沸騰が発生すると、筒内噴射弁から噴射された燃料の噴霧が急激に広がるため、筒内噴射弁の先端部に付着する燃料量が多くなる。先端部に付着している燃料は気化しておらず、こうした燃料が先端部に付着した状態で燃焼が気筒内で行われた場合、気化していない燃料の燃焼によって輝炎が気筒内で発生することがある。こうした輝炎の発生は排気性状の悪化に繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１３５８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒内噴射弁の先端部の温度が高いほど、先端部の噴孔から気筒内に噴射される燃料の温度が高いため、気筒内で減圧沸騰が生じやすい。そのため、先端部への燃料付着を抑制するためには、先端部の温度を低くした状態で燃料噴射を筒内噴射弁に行わせ、減圧沸騰を生じさせにくくすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備える火花点火式の内燃機関に適用される装置である。この制御装置は、筒内噴射弁の先端部の温度である噴射弁温度を取得する温度取得部と、噴射弁温度が判定温度以上であるときには、１回の燃焼サイクルでの筒内噴射弁の燃料噴射を複数回に分割する分割噴射処理を実行する噴射弁制御部と、を備えている。分割噴射処理の実行時における複数回の燃料噴射のうち、１回目の燃料噴射をプレ噴射とし、２回目の燃料噴射をメイン噴射とした場合、噴射弁制御部は、分割噴射処理では、プレ噴射での燃料噴射量であるプレ噴射量をメイン噴射での燃料噴射量であるメイン噴射量よりも少なくする。
【０００６】
筒内噴射弁への通電終了の直後では、噴孔から燃料を噴射させていたときの燃料の慣性力によって、筒内噴射弁のサック内の燃料が噴孔を通じて気筒内に漏出し、サック内に空気が入り込むことがある。このようにしてサック内に空気が入り込むと、燃料中に気泡が存在するようになる。そして、内燃機関の膨張行程時には、燃焼によって生じた熱の影響によってサック内の燃料に含まれる気泡が膨張し、サック内の燃料が噴孔から気筒内に押し出されてしまう。そのため、燃料噴射の実行時にはサック内に燃料がほとんど残っていない状態になる。サック内の燃料の量が少ないほど、筒内噴射弁の先端部が当該燃料によって冷却されにくくなる分、先端部の温度が高くなりやすい。そして、先端部の温度が高い状態で燃料噴射が行われると、気筒内で燃料が沸騰する現象である減圧沸騰が生じやすい。
【０００７】
上記構成では、筒内噴射弁の先端部の温度である噴射弁温度が判定温度以上である場合、分割噴射処理を実行するようになっている。分割噴射処理では、プレ噴射が行われ、その後にメイン噴射が行われる。プレ噴射が行われると、サック内の燃料に含まれる気泡は噴孔を介して気筒内に流出し、サック内には燃料が充填される。先端部の熱がサック内の燃料に伝達されるため、先端部が冷却される。すなわち、プレ噴射の終了時期からメイン噴射の開始時期までの期間に、先端部が燃料によって冷却される。こうした期間を設けることにより、先端部の温度が低くなってからメイン噴射が行われるようになる。その結果、メイン噴射の実行時に気筒内で減圧沸騰が生じにくい。これにより、メイン噴射の終了時点で先端部に付着している燃料の量を少なくすることができる。その結果、点火時期に先端部に付着している燃料の量を少なくすることができ、気筒内での燃焼時に輝炎が生じにくい。これにより、排気性状の悪化を抑制することができる。
【０００８】
したがって、上記構成によれば、減圧沸騰の発生を抑制することにより、排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との間隔を広くすることにより、プレ噴射が終了してからメイン噴射が開始されるまでの間での筒内噴射弁の先端部の温度の低下量を大きくすることができる。そこで、噴射弁制御部は、分割噴射処理では、噴射弁温度が高いほどプレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との間隔を広くすることが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、プレ噴射の開始前での噴射弁温度が高い場合であっても、先端部の温度が十分に低くなってからメイン噴射を行わせることができる。その結果、メイン噴射の実行時における減圧沸騰の発生の抑制効果をより高くすることができる。
【００１０】
上記内燃機関の制御装置の一態様は、プレ噴射の開始時期の仮値である仮プレ噴射時期を噴射弁温度が低いほど進角側の時期にするとともに、プレ噴射の開始時期として予め設定されているプレ噴射限界進角時期と当該仮プレ噴射時期とのうちの遅角側の時期をプレ噴射時期とするプレ噴射時期設定部と、プレ噴射時期がプレ噴射限界進角時期であるときには、メイン噴射の開始時期であるメイン噴射時期を、プレ噴射時期が仮プレ噴射時期であるときよりも遅角側の時期とするメイン噴射時期設定部と、を備えている。この制御装置において、噴射弁制御部は、分割噴射処理では、プレ噴射時期にプレ噴射を開始させ、メイン噴射時期にメイン噴射を開始させる。
【００１１】
上記構成によれば、プレ噴射限界進角時期よりもプレ噴射時期が進角側の時期にならない範囲で、噴射弁温度に基づいてプレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との間隔を調整することができる。
【００１２】
上記内燃機関の制御装置の一態様は、点火時期を制御する点火時期制御部を備えている。この制御装置において、メイン噴射時期設定部は、プレ噴射時期がプレ噴射限界進角時期であるときには、メイン噴射の開始時期として予め設定されているメイン噴射限界遅角時期よりも遅角側とならない範囲でメイン噴射時期を設定するようになっている。また、点火時期制御部は、分割噴射処理が実行される場合、メイン噴射時期がメイン噴射限界遅角時期であるときには、メイン噴射時期がメイン噴射限界遅角時期よりも進角側の時期であるときよりも点火時期を遅角させる。
【００１３】
メイン噴射が行われると、点火が行われるまでの間に、筒内噴射弁の先端部に付着している燃料が徐々に気化していく。すなわち、先端部に付着している燃料の量が徐々に少なくなる。メイン噴射の終了時期と点火時期との間隔があまり広くない場合、点火が行われるまでの間に気化する燃料の量が十分ではなく、先端部に付着している燃料の量が比較的多い状態で点火が行われることとなる。メイン噴射時期がメイン噴射限界遅角時期である場合、メイン噴射時期をプレ噴射時期に対して十分に遅角させることができておらず、点火時期に先端部に付着している燃料の量が多くなるおそれがある。この点、上記構成によれば、メイン噴射時期がメイン噴射限界遅角時期である場合、メイン噴射時期がメイン噴射限界遅角時期よりも進角側の時期である場合よりも点火時期が遅角される。これにより、メイン噴射の終了時期と点火時期との間隔が広がるため、点火が行われるまでの間に十分な量の燃料を気化させることができる。その結果、点火時期に先端部に付着している燃料の量を少なくすることができ、ひいては排気性状の悪化を抑制することができる。
【００１４】
プレ噴射の終了時期からメイン噴射の開始時期までの間で筒内噴射弁の先端部が冷却されるため、メイン噴射時には減圧沸騰が生じにくい。一方、プレ噴射の開始時期ではメイン噴射の開始時期よりも先端部の温度が高いため、プレ噴射時にはメイン噴射時と比較して減圧沸騰が生じやすい。そのため、プレ噴射量が多いほど、先端部に付着する燃料の量が多くなりやすい。
【００１５】
そこで、噴射弁制御部は、分割噴射処理では、プレ噴射量をそのときの筒内噴射弁の最小噴射量とすることが好ましい。この構成によれば、プレ噴射量を最小限度に留めることができるため、プレ噴射時に発生する減圧沸騰によって筒内噴射弁の先端部に付着する燃料の量の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同内燃機関の筒内噴射弁において、その先端部の概略を示す断面図。
【図３】同筒内噴射弁において、通電時間と燃料噴射量との関係を示すグラフ。
【図４】同制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図５】プレ噴射時期を設定するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。
【図６】プレ噴射の開始時期と噴射弁付着量との関係を示すグラフ。
【図７】プレ噴射の開始時期と筒内ウェット量との関係を示すグラフ。
【図８】プレ噴射の開始時期と排気性状の指標との関係を示すグラフ。
【図９】メイン噴射時期を設定するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。
【図１０】プレ噴射の終了時期からの経過時間と筒内噴射弁の先端部の温度との関係を示すグラフ。
【図１１】点火時期を調整するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を図１〜図１１に従って説明する。
図１には、本実施形態の制御装置６０と、制御装置６０によって制御される内燃機関１０とが図示されている。内燃機関１０は、複数の気筒１１を有している。図１では、気筒１１が１つのみ図示されている。各気筒１１内には、往復動するピストン１２が設けられている。各気筒１１内においてピストン１２よりも上方の空間が燃焼室１３となっている。各ピストン１２は、コネクティングロッド１４を介してクランク軸１５に連結されている。
【００１８】
内燃機関１０の吸気通路１６には、吸気通路１６を流れる吸入空気の量を調整するスロットルバルブ１７が設けられている。吸気バルブ１８が開弁している場合、吸気通路１６を介して吸入空気が燃焼室１３に導入される。
【００１９】
内燃機関１０は、気筒１１内に燃料を噴射する筒内噴射弁１９と、吸入空気と燃料とを含む混合気を火花放電によって点火する点火装置２０とを備えている。内燃機関１０には、気筒数と同数の筒内噴射弁１９及び点火装置２０が設けられている。本実施形態では、筒内噴射弁１９の燃料噴射が完了してから点火が行われる。そして、混合気の燃焼によって気筒１１内で生じた排気は、排気バルブ２１が開弁しているときに排気通路２２に排出される。
【００２０】
内燃機関１０には、燃料を貯留する燃料タンク３１と、燃料タンク３１内の燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ３２とが設けられている。低圧燃料ポンプ３２によって汲み上げられた燃料は、高圧燃料ポンプ３３によって加圧されて各筒内噴射弁１９に供給される。
【００２１】
図２に示すように、各筒内噴射弁１９の先端部４１には、燃料を噴射する噴孔４２が設けられている。筒内噴射弁１９が通電されると、ニードル弁４３が弁座４４から離間し、噴孔４２から燃料が噴射される。また、先端部４１内には、ニードル弁４３が弁座４４に着座しているときでも噴孔４２を介して燃焼室１３と連通するサック４５が形成されている。つまり、燃料噴射が停止されているときでもサック４５内には燃料が存在している。
【００２２】
筒内噴射弁１９は、フルリフト噴射と、パーシャルリフト噴射とを実行可能である。以降の記載においては、フルリフト噴射のことを「Ｆ／Ｌ噴射」といい、パーシャルリフト噴射のことを「Ｐ／Ｌ噴射」という。Ｆ／Ｌ噴射は、筒内噴射弁１９のニードル弁４３が全開位置まで変位した後に通電を停止して燃料噴射を停止する噴射形態である。一方、Ｐ／Ｌ噴射は、ニードル弁４３が全開位置まで変位するよりも前に通電を停止して燃料噴射を停止する噴射形態である。
【００２３】
図３に示すように、筒内噴射弁１９の燃料噴射量Ｑｆは、筒内噴射弁１９への通電時間ＴＭＥが長いほど多くなる。図３において、第１通電時間ＴＭＥ１は、ニードル弁４３の開弁時間を適切に制御可能な最小の通電時間ＴＭＥのことである。Ｐ／Ｌ噴射では、通電時間ＴＭＥが短いほど、燃料噴射量のばらつきが大きくなりやすい。通電時間ＴＭＥが第１通電時間ＴＭＥ１以上である場合、燃料噴射量のばらつきを許容範囲内に抑えることができる。すなわち、第１通電時間ＴＭＥ１は、燃料噴射量のばらつきを許容範囲内に抑えることのできる通電時間の最小値である。そのため、筒内噴射弁１９にＰ／Ｌ噴射を行わせる場合、通電時間ＴＭＥが第１通電時間ＴＭＥ１未満の値に設定されることはない。第２通電時間ＴＭＥ２は、通電を開始してからニードル弁４３が全開位置に達するまでの通電時間ＴＭＥのことである。そして、Ｐ／Ｌ噴射は、通電時間ＴＭＥを第２通電時間ＴＭＥ２未満の時間に設定した場合の燃料噴射であり、Ｆ／Ｌ噴射は、通電時間ＴＭＥを第２通電時間ＴＭＥ２以上に設定した場合の燃料噴射であるということができる。
【００２４】
なお、内燃機関１０では、筒内噴射弁１９に供給する燃料の圧力である燃料圧力ＰＤを適宜変更することができる。そのため、筒内噴射弁１９への通電時間ＴＭＥが一定であっても、燃料圧力ＰＤが高いほど、筒内噴射弁１９の燃料噴射量Ｑｆは多くなる。すなわち、図３に示す最小噴射量Ｑｆｍｉｎは、通電時間ＴＭＥを第１通電時間ＴＭＥ１と等しくした場合における燃料噴射量Ｑｆのことであるが、燃料圧力ＰＤによって変わる値である。
【００２５】
筒内噴射弁１９への通電時間ＴＭＥを第１通電時間ＴＭＥ１未満に設定しても、筒内噴射弁１９から燃料を噴射することができることもある。しかし、この場合、開弁時間を適切に制御することができないため、筒内噴射弁１９の燃料噴射量を適切に制御することが困難である。そのため、通電時間ＴＭＥが第１通電時間ＴＭＥ１未満となる通電時間の領域のことを、「極小通電領域Ｒ１」という。また、筒内噴射弁１９にあっては、ニードル弁４３が全開位置まで達した直後ではニードル弁４３が振動しており、燃料噴射量が不安定になりやすい。そして、Ｆ／Ｌ噴射によって燃料噴射量Ｑｆを高精度に制御することのできる通電時間ＴＭＥの下限を第３通電時間ＴＭＥ３とした場合、通電時間ＴＭＥが第２通電時間ＴＭＥ２以上且つ第３通電時間ＴＭＥ３未満の通電時間の領域のことを、「バウンス領域Ｒ２」という。
【００２６】
図１に示すように、制御装置６０には、エアフロメータ１０１、水温センサ１０２、燃圧センサ１０３及びクランク角センサ１０４などの各種のセンサの検出信号が入力される。エアフロメータ１０１は、吸気通路１６を流れる吸入空気量ＧＡを検出し、当該吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力する。水温センサ１０２は、内燃機関１０内を循環する冷却水の温度である水温ＴＷＴを検出し、当該水温ＴＷＴに応じた信号を出力する。燃圧センサ１０３は、上記の燃料圧力ＰＤを検出し、当該燃料圧力ＰＤに応じた信号を出力する。クランク角センサ１０４は、クランク軸１５の回転速度である機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。そして、制御装置６０は、各種のセンサ１０１〜１０４から出力された検出信号を基に、筒内噴射弁１９及び点火装置２０を制御する。
【００２７】
ところで、筒内噴射弁１９の先端部４１の温度が高いほど、噴孔４２から噴射される燃料の温度が高くなる。そして、噴射される燃料の温度が高い場合、気筒１１内の圧力によっては気筒１１内に噴射された燃料が沸騰する現象である減圧沸騰が発生することがある。減圧沸騰が発生すると、噴孔４２から噴射された燃料の噴霧が急激に広がるため、筒内噴射弁１９の先端部４１に燃料が付着する。特に先端部４１にデポジットが堆積している場合、先端部４１に燃料が付着しやすい。
【００２８】
次に、図４を参照し、先端部４１の温度上昇を抑制しつつ機関運転を制御するための制御装置６０の機能構成について説明する。
制御装置６０は、機能部として、要求噴射量導出部６１、温度取得部６２、プレ噴射時期設定部６３、メイン噴射時期設定部６４、噴射弁制御部６５及び点火時期制御部６６を有している。
【００２９】
要求噴射量導出部６１は、１回の燃焼サイクルでの筒内噴射弁１９の燃料噴射量の要求値である要求噴射量ＱｆＲを導出する。例えば、要求噴射量導出部６１は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬを基に、要求噴射量ＱｆＲを導出する。機関負荷率ＫＬは、例えば、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡを基に算出することができる。
【００３０】
温度取得部６２は、筒内噴射弁１９の先端部４１の温度の推定値を噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪとして導出する。すなわち、温度取得部６２は、水温ＴＷＴ、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬなどを基に、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪを導出する。例えば、温度取得部６２によって導出される噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪは、水温ＴＷＴが高いほど値が高くなる。また、温度取得部６２によって導出される噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪは、機関回転速度ＮＥが大きいほど高くなる。また、温度取得部６２によって導出される噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪは、機関負荷率ＫＬが大きいほど高くなる。
【００３１】
プレ噴射時期設定部６３は、１回の燃焼サイクルでの筒内噴射弁１９の燃料噴射を複数回に分割する分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させるか否かを判定する。本実施形態で実行される分割噴射処理では、燃料噴射が２回に分割される。噴射弁制御部６５に分割噴射処理を実行させる場合、２回の燃料噴射のうち、１回目の燃料噴射のことを「プレ噴射」といい、２回目の燃料噴射のことを「メイン噴射」という。プレ噴射時期設定部６３は、噴射弁制御部６５に分割噴射処理を実行させる場合、プレ噴射の開始時期であるプレ噴射時期ＴＩＭＰｒを設定する。この際、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒは、吸気行程中の時期に設定される。なお、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させるか否かの判定方法、及び、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒの設定方法については後述する。
【００３２】
メイン噴射時期設定部６４は、分割噴射処理を噴射弁制御部６５が実行する場合、メイン噴射の開始時期であるメイン噴射時期ＴＩＭＭａを設定する。この際、メイン噴射時期ＴＩＭＭａは、吸気行程中の時期に設定される。メイン噴射時期ＴＩＭＭａの設定方法については後述する。
【００３３】
噴射弁制御部６５は、プレ噴射時期設定部６３によって分割噴射処理を実行するとの判定がなされている場合、分割噴射処理を実行する。
すなわち、噴射弁制御部６５は、要求噴射量導出部６１によって導出された要求噴射量ＱｆＲを基に、プレ噴射での燃料噴射量であるプレ噴射量ＱｆＲＰｒと、メイン噴射での燃料噴射量であるメイン噴射量ＱｆＲＭａとを導出する。具体的には、噴射弁制御部６５は、プレ噴射量ＱｆＲＰｒをそのときの筒内噴射弁１９の最小噴射量とする。ここでいう最小噴射量とは、Ｐ／Ｌ噴射での最小噴射量Ｑｆｍｉｎのことであり、筒内噴射弁１９への通電時間を図３に示した第１通電時間ＴＭＥ１としたときの燃料噴射量である。最小噴射量は、そのときの燃料圧力ＰＤに応じて変わる。そのため、噴射弁制御部６５によって導出されるプレ噴射量ＱｆＲＰｒは、燃料圧力ＰＤが高いほど値が多くなる。そして、噴射弁制御部６５は、要求噴射量ＱｆＲからプレ噴射量ＱｆＲＰｒを引いた値をメイン噴射量ＱｆＲＭａとして算出する。つまり、噴射弁制御部６５は、プレ噴射量ＱｆＲＰｒとメイン噴射量ＱｆＲＭａとの総和が要求噴射量ＱｆＲとなるように、プレ噴射量ＱｆＲＰｒ及びメイン噴射量ＱｆＲＭａを導出する。なお、プレ噴射量ＱｆＲＰｒは、メイン噴射量ＱｆＲＭａよりも常に少ない。
【００３４】
また、噴射弁制御部６５は、導出したメイン噴射量ＱｆＲＭａと燃料圧力ＰＤとを基に、メイン噴射時の筒内噴射弁１９に対する通電時間であるメイン通電時間ＴＭＥＭａを決める。この場合、メイン通電時間ＴＭＥＭａは、メイン噴射量ＱｆＲＭａが多いほど長くなる。また、メイン通電時間ＴＭＥＭａは、燃料圧力ＰＤが低いほど長くなる。
【００３５】
そして、噴射弁制御部６５は、プレ噴射時期設定部６３によって設定されたプレ噴射時期ＴＩＭＰｒにプレ噴射を筒内噴射弁１９に開始させる。この際、噴射弁制御部６５は、プレ噴射での筒内噴射弁１９への通電時間ＴＭＥを第１通電時間ＴＭＥ１とする。また、噴射弁制御部６５は、メイン噴射時期設定部６４によって設定されたメイン噴射時期ＴＩＭＭａにメイン噴射を筒内噴射弁１９に開始させる。この際、噴射弁制御部６５は、メイン噴射での筒内噴射弁１９への通電時間をメイン通電時間ＴＭＥＭａとする。
【００３６】
噴射弁制御部６５は、プレ噴射時期設定部６３によって分割噴射処理を実行するとの判定がなされていない場合、分割噴射処理ではなく、単発噴射処理を実行する。すなわち、噴射弁制御部６５は、単発噴射処理では、例えば要求噴射量導出部６１によって導出された要求噴射量ＱｆＲを基に燃料噴射の開始時期を決める。そして、噴射弁制御部６５は、決めた燃料噴射の開始時期から筒内噴射弁１９への通電を開始させる。この際の通電時間は、要求噴射量ＱｆＲが多いほど長い。
【００３７】
点火時期制御部６６は、噴射弁制御部６５によって分割噴射処理が実行される場合、メイン噴射時期ＴＩＭＭａによって点火時期ＴＩＭＩＧを調整する。そして、点火時期制御部６６は、点火時期ＴＩＭＩＧで点火が行われるように点火装置２０を制御する。なお、メイン噴射時期ＴＩＭＭａに応じて点火時期ＴＩＭＩＧを調整する方法については後述する。
【００３８】
次に、図５〜図８を参照し、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させるか否かを判定したり、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒを設定したりするための処理ルーチンについて説明する。なお、図５に示す処理ルーチンは、プレ噴射時期設定部６３によって繰り返し実行される。
【００３９】
図５に示すように、本処理ルーチンにおいて、ステップＳ１１では、温度取得部６２によって取得された噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ以上であるか否かの判定が行われる。上述したように筒内噴射弁１９の先端部４１の温度が高いほど、噴孔４２から気筒１１内に噴射される燃料の温度が高い分、気筒１１内で減圧沸騰が発生しやすい。そこで、気筒１１内で減圧沸騰が生じる可能性があるか否かを噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに基づいて判断するための判定値として判定温度ＴＭＰＴｈが設定されている。噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ以上である場合は、燃料噴射時に気筒１１内で減圧沸騰が生じる可能性がある。一方、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ未満である場合は、燃料噴射時に気筒１１内で減圧沸騰が生じない、若しくは減圧沸騰が発生したとしても燃料噴射に伴って先端部４１に付着する燃料の量が少量であると判断できる。
【００４０】
ステップＳ１１において、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ未満である場合（ＮＯ）、処理が次のステップＳ１２に移行される。ステップＳ１２において、分割噴射フラグＦＬＧにオフがセットされる。分割噴射フラグＦＬＧは、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させる場合にはオンがセットされる一方、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させない場合にはオフがセットされるフラグである。つまり、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ未満である場合には、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させるとの判定がなされない。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。
【００４１】
一方、ステップＳ１１において、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ以上である場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１３に移行される。ステップＳ１３において、分割噴射フラグＦＬＧにオンがセットされる。つまり、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ以上である場合には、分割噴射処理を噴射弁制御部６５に実行させるとの判定がなされる。続いて、次のステップＳ１４では、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに応じたプレ噴射時期である仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡが導出される。仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡは、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど進角側の時期に設定される。
【００４２】
ここで、図６〜図８を参照し、仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡの設定処理について説明する。図６は、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと噴射弁付着量Ｘとの関係を表すグラフである。噴射弁付着量Ｘとは、プレ噴射によって筒内噴射弁１９の先端部４１に付着する燃料量の推定値のことである。プレ噴射時でも少量ながら噴孔４２から燃料が噴射されるため、プレ噴射時に減圧沸騰が発生し、先端部４１に燃料が付着する。
【００４３】
図６において、３つの実線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のうちの実線Ｌ１１は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第１温度ＴＭＰＩＮＪ１である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと噴射弁付着量Ｘとを関係を示す線である。実線Ｌ１２は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第２温度ＴＭＰＩＮＪ２である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと噴射弁付着量Ｘとを関係を示す線である。実線Ｌ１３は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第３温度ＴＭＰＩＮＪ３である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと噴射弁付着量Ｘとを関係を示す線である。なお、第２温度ＴＭＰＩＮＪ２は第１温度ＴＭＰＩＮＪ１よりも低い温度であり、第３温度ＴＭＰＩＮＪ３は第２温度ＴＭＰＩＮＪ２よりも低い温度である。
【００４４】
図６に示すように、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪがどのような温度であっても、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが進角側の時期であるほど、噴射弁付着量Ｘが少ない。また、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが一定である場合、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが低いほど、噴射弁付着量Ｘが少ない。
【００４５】
図７は、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと筒内ウェット量Ｙとの関係を表すグラフである。筒内ウェット量Ｙとは、プレ噴射によって気筒１１の壁面やピストン１２の頂面に付着する燃料の量のことである。気筒１１の壁面に燃料が付着すると、当該燃料の熱が気筒１１を区画するシリンダブロックに奪われ、当該燃料が気化しにくくなる。また、ピストン１２に燃料が付着すると、当該燃料の熱がピストン１２に奪われ、当該燃料が気化しにくくなる。そのため、筒内ウェット量Ｙが多いほど、点火時期ＴＩＭＩＧに気筒１１内で気化していない燃料の量が多くなる。すると、気筒１１内では不完全燃焼が生じやすくなり、排気性状が悪化しやすい。
【００４６】
図７において、３つの実線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３のうちの実線Ｌ２１は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第１温度ＴＭＰＩＮＪ１である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと筒内ウェット量Ｙとの関係を示す線である。実線Ｌ２２は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第２温度ＴＭＰＩＮＪ２である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと筒内ウェット量Ｙとの関係を示す線である。実線Ｌ２３は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第３温度ＴＭＰＩＮＪ３である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと筒内ウェット量Ｙとの関係を示す線である。
【００４７】
噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪがどのような温度であっても、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが図７において最も進角側の時期から徐々に遅角されると、筒内噴射弁１９の先端部４１からピストン１２の頂面までの距離が長くなるため、プレ噴射によって噴射された燃料のうち、ピストン１２に付着する量が少なくなる。その結果、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが遅角されるにつれ、筒内ウェット量Ｙが減少される。
【００４８】
ピストン１２が筒内噴射弁１９の先端部４１からある程度離れると、ピストン１２の頂面には燃料がほとんど到達しなくなる一方で、気筒１１の壁面に燃料が付着するようになる。このように壁面に付着する燃料の量は、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが遅角されるにつれて多くなる。その結果、ある程度の時期よりもプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが遅角側である場合、開始時期ＴＩＭＰｒＥが遅角されるにつれ、筒内ウェット量Ｙが増大される。
【００４９】
図８は、図６に示したプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと噴射弁付着量Ｘとの関係と、図７に示したプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと筒内ウェット量Ｙとの関係とを基に作成されたグラフである。図８には、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと排気性状の悪化指標Ｚとの関係が表されている。排気性状の悪化指標Ｚとは排気性状の悪化度合いを数値化したものであり、排気性状の悪化度合いが大きいほど悪化指標Ｚが大きくなる。
【００５０】
図８において、３つの実線Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３のうちの実線Ｌ３１は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第１温度ＴＭＰＩＮＪ１である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと排気性状の悪化指標Ｚとの関係を示す線である。実線Ｌ３２は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第２温度ＴＭＰＩＮＪ２である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと悪化指標Ｚとの関係を示す線である。実線Ｌ３３は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第３温度ＴＭＰＩＮＪ３である場合におけるプレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥと悪化指標Ｚとの関係を示す線である。
【００５１】
図８に示すように、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第１温度ＴＭＰＩＮＪ１である場合、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが第１時期ＴＩＭ１であるときに排気性状の悪化指標Ｚが最小となる。噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第２温度ＴＭＰＩＮＪ２である場合、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが第２時期ＴＩＭ２であるときに悪化指標Ｚが最小となる。噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが第３温度ＴＭＰＩＮＪ３である場合、プレ噴射の開始時期ＴＩＭＰｒＥが第３時期ＴＩＭ３であるときに悪化指標Ｚが最小となる。第１時期ＴＩＭ１は、第２時期ＴＩＭ２及び第３時期ＴＩＭ３よりも進角側の時期である。第２時期ＴＩＭ２は、第３時期ＴＩＭ３よりも進角側の時期である。つまり、悪化指標Ｚが最小となる時期は、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど進角側となる。
【００５２】
したがって、本実施形態では、仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡは、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど進角側の時期にされる。
図５に戻り、ステップＳ１４で仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡが導出されると、処理が次のステップＳ１５に移行される。ステップＳ１５において、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒが設定される。すなわち、予め設定されているプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍと仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡとのうちの遅角側の時期が、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒとして設定される。ここでは、プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍと仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡとが同じである場合、仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡがプレ噴射時期ＴＩＭＰｒとして設定される。なお、プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍは、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒとして設定することのできる時期のうちの進角側の限界のことである。本実施形態では、プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍは、吸気行程の開始時期に設定される。そして、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒが設定されると、本処理ルーチンが一旦終了される。
【００５３】
次に、図９及び図１０を参照し、メイン噴射時期ＴＩＭＭａを設定するための処理ルーチンについて説明する。なお、図９に示す処理ルーチンは、メイン噴射時期設定部６４によって繰り返し実行される。
【００５４】
図９に示すように、本処理ルーチンにおいて、ステップＳ２１では、分割噴射フラグＦＬＧにオンがセットされているか否かの判定が行われる。分割噴射フラグＦＬＧにオフがセットされている場合（Ｓ２１：ＮＯ）、分割噴射処理が噴射弁制御部６５で実行されないため、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、分割噴射フラグＦＬＧにオンがセットされている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２２に移行される。
【００５５】
ステップＳ２２において、メイン噴射時期ＴＩＭＭａが設定される。すなわち、プレ噴射時期設定部６３によって設定されたプレ噴射時期ＴＩＭＰｒがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍよりも遅角側の時期である場合、メイン噴射時期ＴＩＭＭａが、基本メイン噴射時期ＴＩＭＭａＢとされる。基本メイン噴射時期ＴＩＭＭａＢは、分割噴射処理を実行しない場合における筒内噴射弁１９の燃料噴射の開始時期のことであって、且つ要求噴射量ＱｆＲに応じて設定された時期である。一方、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍである場合、メイン噴射時期ＴＩＭＭａは、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍよりも遅角側とならない範囲で、基本メイン噴射時期ＴＩＭＭａＢよりも遅角側にされる。例えば、上記仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡとプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍとの差分が大きいほど、メイン噴射時期ＴＩＭＭａは遅角側の時期にされる。なお、メイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍは、メイン噴射時期ＴＩＭＭａとして設定することのできる時期のうちの遅角側の限界である。本実施形態では、メイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍは、吸気行程の終了時期に設定される。
【００５６】
ここで、図１０を参照し、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒとメイン噴射時期ＴＩＭＭａとの間隔について説明する。図１０は、プレ噴射の終了時期からの経過時間と、筒内噴射弁１９の先端部４１の温度ＴＭＰとの関係を示すグラフである。図１０に示す３つの実線Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３のうちの実線Ｌ４１は、他の実線Ｌ４２，Ｌ４３の場合と比較し、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒでの先端部４１の温度ＴＭＰが高いときにおける当該温度ＴＭＰの推移を示している。また、実線Ｌ４３は、他の実線Ｌ４１，Ｌ４２の場合と比較し、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒでの先端部４１の温度ＴＭＰが低いときにおける当該温度ＴＭＰの推移を示している。また、実線Ｌ４２は、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒでの先端部４１の温度ＴＭＰが、実線Ｌ４１の場合よりも低く、且つ実線Ｌ４３の場合よりも高いときにおける当該温度ＴＭＰの推移を示している。
【００５７】
プレ噴射が行われると、筒内噴射弁１９のサック４５内の空気は噴孔４２を介して気筒１１内に流出するため、サック４５内が燃料で充填される。この場合、筒内噴射弁１９の先端部４１の熱がサック４５内の燃料に伝わるようになるため、先端部４１の温度ＴＭＰが低くなる。その結果、図１０に示すように、プレ噴射後では、時間が経過するにつれて次第に先端部４１の温度ＴＭＰが徐々に低くなる。
【００５８】
図１０における規定温度ＴＭＰＡは、筒内噴射弁１９の燃料噴射時に気筒１１内で減圧沸騰が発生するか否かの判断基準となる値である。先端部４１の温度ＴＭＰが規定温度ＴＭＰＡよりも高い状態でメイン噴射が行われた場合、メイン噴射時に気筒１１内で減圧沸騰が発生する可能性がある。そのため、先端部４１の温度ＴＭＰが規定温度ＴＭＰＡ以下の状態でメイン噴射を筒内噴射弁１９に行わせることにより、メイン噴射時に減圧沸騰が発生しないようにすることが可能となる。
【００５９】
そこで、図９に示すステップＳ２２では、先端部４１の温度と見なすことのできる噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど、プレ噴射の終了時期とメイン噴射時期ＴＩＭＭａとの間隔が広くなるように、メイン噴射時期ＴＩＭＭａが設定される。プレ噴射の終了時期とは、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒから第１通電時間ＴＭＥ１が経過した時期のことである。そして、メイン噴射時期ＴＩＭＭａが設定されると、本処理ルーチンが一旦終了される。
【００６０】
次に、図１１を参照し、噴射弁制御部６５によって分割噴射処理が実行される際に点火時期ＴＩＭＩＧを調整するための処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、点火時期制御部６６によって繰り返し実行される。
【００６１】
本処理ルーチンにおいて、ステップＳ３１では、メイン噴射によって筒内噴射弁１９の先端部４１に付着した燃料の量の推定値が燃料推定付着量ＭＷＥＴとして導出される。メイン噴射時における先端部４１の温度ＴＭＰが高いほど、減圧沸騰に起因して先端部４１に付着する燃料の量が多くなりやすい。また、筒内噴射弁１９への通電時間ＴＭＥが長いほど、噴孔４２から燃料が噴射され続ける時間が長くなるため、先端部４１に付着する燃料の量が多くなりやすい。そこで、燃料推定付着量ＭＷＥＴは、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど値が大きくなるように導出される。また、燃料推定付着量ＭＷＥＴは、メイン噴射時における通電時間ＴＭＥが長いほど値が大きくなるように導出される。
【００６２】
そして、次のステップＳ３２において、メイン噴射の終了時期から点火時期ＴＩＭＩＧまでの期間である蒸発期間内に蒸発する燃料の量の推定値が推定蒸発量ＭＥとして導出される。メイン噴射の終了時期は、メイン噴射時期ＴＩＭＭａからメイン通電時間ＴＭＥＭａだけ経過した時期である。例えば、推定蒸発量ＭＥは、蒸発期間の長さが長いほど値が大きくなるように導出される。
【００６３】
続いて、ステップＳ３３では、メイン噴射によって筒内噴射弁１９の先端部４１に付着した燃料のうち、点火時期ＴＩＭＩＧに先端部４１に残っている燃料の量の推定値が推定残量ＭＲとして導出される。すなわち、燃料推定付着量ＭＷＥＴから推定蒸発量ＭＥを差し引いた値が推定残量ＭＲとして算出される。そして、次のステップＳ３４において、推定残量ＭＲが判定残量ＭＲＴｈよりも多いか否かの判定が行われる。判定残量ＭＲＴｈは、点火時期ＴＩＭＩＧの遅角補正が必要か否かの判断基準として設定されている。すなわち、推定残量ＭＲが判定残量ＭＲＴｈよりも多い場合、先端部４１に付着している燃料の量が多い状態で点火が行われる可能性がある。そのため、点火時期ＴＩＭＩＧを遅角補正しないと、排気性状の悪化が懸念される。
【００６４】
そのため、推定残量ＭＲが判定残量ＭＲＴｈよりも多い場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ３５に移行される。ステップＳ３５において、点火時期ＴＩＭＩＧの遅角補正処理が実行される。すなわち、遅角補正処理では、推定残量ＭＲと判定残量ＭＲＴｈとの差分が大きいほど点火時期ＴＩＭＩＧの遅角補正量が多くなるように、点火時期ＴＩＭＩＧが遅角補正される。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、ステップＳ３４において、推定残量ＭＲが判定残量ＭＲＴｈ以下である場合（ＮＯ）、ステップＳ３５における遅角補正処理が実行されることなく、本処理ルーチンが一旦終了される。
【００６５】
なお、仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍよりも進角側であったためにプレ噴射時期ＴＩＭＰｒがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍに設定された場合では、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒが仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡである場合よりもメイン噴射時期ＴＩＭＭａが遅角側の時期に設定されている。そして、メイン噴射時期ＴＩＭＭａが遅角側の時期であるほど、上記のステップＳ３３で導出される推定残量ＭＲが多くなりやすい。したがって、本実施形態では、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍに設定された場合、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒが仮プレ噴射時期ＴＩＭＰｒＡである場合よりも点火時期ＴＩＭＩＧが遅角される。
【００６６】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
筒内噴射弁１９への通電終了の直後では、噴孔４２から燃料を噴射させていたときの燃料の慣性力によって、サック４５内の燃料が噴孔４２を通じて気筒１１内に漏出し、サック４５内に空気が入り込んでしまう。つまり、サック４５内では燃料内に気泡が存在することとなる。この場合、内燃機関１０の膨張行程時には、燃焼によって生じた熱の影響によって、サック４５内の燃料に含まれる気泡が膨張し、サック４５内の燃料が噴孔４２から気筒１１内に押し出されてしまう。その結果、膨張行程が終わった時点ではサック４５内に燃料がほとんど残っていない状態になる。サック４５内の燃料の量が少ないほど、筒内噴射弁１９の先端部４１が当該燃料によって冷却されにくくなり、先端部４１の温度が高くなりやすい。そして、筒内噴射弁１９に燃料噴射を行わせる場合、先端部４１の温度が高いほど、噴孔４２から噴射される燃料の温度が高くなる分、気筒１１内で減圧沸騰が生じやすい。
【００６７】
本実施形態では、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが判定温度ＴＭＰＴｈ以上である場合、分割噴射処理が実行される。分割噴射処理では、プレ噴射が行われ、その後にメイン噴射が行われる。プレ噴射が行われると、筒内噴射弁１９内での燃料の流動によって、サック４５内の燃料に含まれる気泡が噴孔４２を通じて気筒１１内に流出し、サック４５内には燃料が充填される。すると、先端部４１の熱がサック４５内の燃料に伝達されるため、先端部４１が当該燃料によって冷却される。すなわち、プレ噴射の終了時期からメイン噴射の開始時期までの期間に、先端部４１が冷却される。こうした冷却期間を設けることによって先端部４１の温度を低くしてからメイン噴射が行われる。これにより、メイン噴射時に噴孔４２から噴射される燃料の温度が高くならず、気筒１１内で減圧沸騰が生じにくい。これにより、メイン噴射の終了時点で先端部４１に付着している燃料の量を少なくすることができる。その結果、点火時期ＴＩＭＩＧに先端部４１に付着している燃料の量を少なくすることができる。すなわち、先端部４１に付着していた、気化していない燃料の燃焼に起因する輝炎が発生しにくい。その結果、排気性状の悪化を抑制することができる。
【００６８】
したがって、本実施形態によれば、気筒１１内での減圧沸騰の発生を抑制することにより、排気性状の悪化を抑制することができる。
なお、本実施形態では、以下に示す効果をさらに得ることができる。
【００６９】
（１）噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪが高いほど、プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との間隔が広くされる。これにより、プレ噴射の開始前において先端部４１が高い場合であっても、メイン噴射の開始までの間に先端部４１の温度を十分に低下させてからメイン噴射を実行させることができる。その結果、メイン噴射の実行時における減圧沸騰の発生の抑制効果をより高くすることができる。
【００７０】
（２）プレ噴射時期ＴＩＭＰｒがプレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍよりも進角側にならない範囲で、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒとメイン噴射時期ＴＩＭＭａとの間隔が調整される。プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍは、吸気行程の開始時期である。そのため、吸気行程の前工程である排気行程中にプレ噴射が実行されることを抑制できる。つまり、プレ噴射によって噴孔４２から噴射された燃料が、排気とともに燃焼室１３から排気通路２２に排出されることを抑制できる。
【００７１】
（３）メイン噴射の終了時期から点火時期ＴＩＭＩＧまでの期間である蒸発期間では、メイン噴射の実行によって先端部４１に付着した燃料が蒸発する。そのため、蒸発期間が短いと、先端部４１に付着した燃料のうち、気化する燃料の量があまり多くならず、先端部４１に比較的多くの燃料が付着した状態のまま点火が行われる可能性がある。この点、本実施形態では、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍよりも遅角側にならない範囲で、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒとメイン噴射時期ＴＩＭＭａとの間隔が調整される。これにより、蒸発期間が短くなりすぎることを抑制できる。その結果、先端部４１に比較的多くの燃料が付着した状態のまま点火が行われることを抑制できる。
【００７２】
（４）メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍである場合、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍよりも進角側の時期である場合と比較し、上記の蒸発期間が短い分、点火時期ＴＩＭＩＧに先端部４１に残っている燃料の量が多くなりやすい。そこで、本実施形態では、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍである場合、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍよりも進角側の時期である場合よりも点火時期ＴＩＭＩＧが遅角される。これにより、メイン噴射の終了時期と点火時期ＴＩＭＩＧとの間隔が広がるため、点火時期ＴＩＭＩＧに先端部４１に残っている燃料の量を少なくすることができ、ひいては排気性状の悪化を抑制することができる。
【００７３】
（５）プレ噴射の終了時期からメイン噴射の開始時期までの間で筒内噴射弁１９の先端部４１が冷却されるため、メイン噴射時には減圧沸騰が生じにくい。一方、プレ噴射の開始時期ではメイン噴射の開始時期よりも先端部４１の温度が高いため、プレ噴射時にはメイン噴射時と比較して減圧沸騰が生じやすい。そのため、プレ噴射量ＱｆＲＰｒが多いほど、先端部４１に付着する燃料の量が多くなりやすい。この点、本実施形態では、プレ噴射量ＱｆＲＰｒをそのときの筒内噴射弁１９の最小噴射量とされる。このようにプレ噴射量ＱｆＲＰｒを最小限度に留めることができるため、プレ噴射時に発生する減圧沸騰によって先端部４１に付着する燃料の量の増大を抑制することができる。
【００７４】
（６）また、本実施形態では、プレ噴射は吸気行程の初期に開始され、メイン噴射は吸気行程中においてプレ噴射よりも後に開始される。吸気行程では、時間が経過するほど筒内噴射弁１９の先端部４１とピストン１２の頂面との距離が長くなる。つまり、プレ噴射時における当該距離は、メイン噴射時における当該距離よりも短い。そのため、プレ噴射時のほうがメイン噴射時よりも噴孔４２から噴射された燃料のうち、ピストン１２に付着する燃料の量が多くなりやすい。本実施形態では、プレ噴射量ＱｆＲＰｒはそのときの筒内噴射弁１９の最小噴射量であるため、プレ噴射によってピストン１２に付着する燃料の量を最小限度に留めることができる。
【００７５】
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・プレ噴射量ＱｆＲＰｒは、メイン噴射量ＱｆＲＭａ未満であるのであれば、そのときの筒内噴射弁１９の最小噴射量よりも多くてもよい。
【００７６】
・分割噴射処理の実行時にあっては、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒやメイン噴射時期ＴＩＭＭａによって点火時期ＴＩＭＩＧを調整しなくてもよい。
・上記実施形態では、プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍは、吸気行程の開始時期に設定されている。しかし、プレ噴射を吸気行程中に実行させることができるのであれば、プレ噴射限界進角時期ＴＩＭＰｒＬｍを吸気行程の開始時期よりも遅角側の時期としてもよい。
【００７７】
・メイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍを、吸気行程の終了時期とは異なる時期に設定してもよい。例えば、メイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍは、吸気行程の終了時期よりも進角側の時期であってもよい。
【００７８】
・上記実施形態で実行される分割噴射処理では、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪによって、プレ噴射時期ＴＩＭＰｒだけではなく、メイン噴射時期ＴＩＭＭａもまた調整されることがある。しかし、分割噴射処理として、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに応じてプレ噴射時期ＴＩＭＰｒを調整するのであれば、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに応じたメイン噴射時期ＴＩＭＭａの調整を行わない処理を採用してもよい。また、分割噴射処理として、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに応じてメイン噴射時期ＴＩＭＭａを調整するのであれば、噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪに応じたプレ噴射時期ＴＩＭＰｒの調整を行わない処理を採用してもよい。
【００７９】
・噴射弁温度ＴＭＰＩＮＪによってプレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との間隔を変えないようにしてもよい。
・プレ噴射時期ＴＩＭＰｒを、予め設定された時期で固定してもよい。例えば、吸気行程の開始時期をプレ噴射時期ＴＩＭＰｒとしてもよい。
【００８０】
・分割噴射処理では、１回の燃焼サイクルでの燃料噴射を３回以上に分割するようにしてもよい。例えば、メイン噴射時期ＴＩＭＭａがメイン噴射限界遅角時期ＴＩＭＭａＬｍよりも進角側の時期であって且つメイン噴射の終了時期が点火時期ＴＩＭＩＧよりも進角側の時期である場合には、メイン噴射の終了時期と点火時期ＴＩＭＩＧとの間に３回目の分割噴射を行うことが可能である。
【００８１】
・上記の制御装置６０が適用される内燃機関は、筒内噴射弁１９を備えるものであれば、吸気通路１６に燃料を噴射するポート噴射弁を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…内燃機関、１１…気筒、１９…筒内噴射弁、４１…先端部、６０…制御装置、６２…温度取得部、６３…プレ噴射時期設定部、６４…メイン噴射時期設定部、６５…噴射弁制御部、６６…点火時期制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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