(57)【要約】【課題】車室内の静粛性の向上を図りつつ、筒内噴射弁におけるデポジットの堆積を抑制することのできる車載内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、吸気ポート１３内に燃料を噴射するポート噴射弁１４と、気筒１１内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁１２とを備えている。電子制御装置１００は、機関運転状態に基づいて各噴射弁１２，１４による燃料噴射態様を変更し、車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることが推定されるときに高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止するとともに、騒音レベルが所定レベル未満であり且つ筒内噴射弁１２にデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときにフィードポンプ２０から供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射させるフィード圧噴射を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、各噴射弁に燃料を供給するフィードポンプと、前記フィードポンプから供給される燃料を更に昇圧して前記筒内噴射弁に供給する高圧ポンプとを備え、機関運転状態に基づいて前記各噴射弁による燃料噴射態様を変更する車載内燃機関の制御装置であって、
車室内の騒音レベルを推定する騒音レベル推定手段と、機関負荷に基づいて前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態であるか否かを推定するデポジット堆積推定手段とを備え、
前記騒音レベルが所定レベル未満であることが推定されるときに前記高圧ポンプによる昇圧動作を禁止するとともに、前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときに前記フィードポンプから供給された燃料を昇圧せずに前記筒内噴射弁から噴射する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置において、
前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときには前記フィードポンプから供給された燃料を昇圧せずに前記筒内噴射弁から噴射する一方、前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態ではない旨推定されるときには前記ポート噴射弁のみから燃料を噴射する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車載内燃機関の制御装置において、
前記騒音レベル推定手段は、機関負荷及び機関回転速度に基づいて車室内の騒音レベルを推定するものであり、機関負荷及び機関回転速度が小さいことに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満である旨を推定する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、
前記騒音レベル推定手段は、機関回転速度が所定回転速度未満であることに基づいて騒音レベルが所定レベル未満であることを推定する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、
前記騒音レベル推定手段は、車速センサを含み、車速が所定車速未満であることに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満であることを推定する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、
前記騒音レベル推定手段は、車室内に設けられたマイクロフォンを含み、同マイクロフォンによって検出される音の音量が所定音量未満であることに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満であることを推定する
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィードポンプから供給される燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、前記フィードポンプから供給される燃料を高圧ポンプによって昇圧した燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射弁とを備える車載内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を吸気ポートへ噴射するポート噴射弁に加え、高圧ポンプによって昇圧した燃料を燃焼室内へ直接噴射する筒内噴射弁を備えた車載内燃機関が知られている（例えば特許文献１）。こうした車載内燃機関にあっては、機関運転状態に基づいて各噴射弁から噴射する燃料噴射量の比率を設定し、いずれか一方の噴射弁のみから燃料を噴射したり、各噴射弁からそれぞれ燃料を噴射したりすることによって燃焼に適した混合気を形成し、排気性状や燃費を向上させている。
【０００３】
例えば、高負荷運転時には筒内噴射弁から噴射する燃料噴射量の比率を増大させて燃料が燃焼室で霧化するときの吸気冷却作用を利用して吸気充填効率を向上させる。また、燃料が霧化しにくい機関冷間時及び機関低負荷時にあっては、ポート噴射弁から噴射する燃料噴射量の比率を増大させ、吸気ポート内で予め燃料と空気とを混合させることにより、燃焼に適した混合気を形成してこれを燃焼室に導入する。
【０００４】
ところで、こうした車載内燃機関にあっては、フィードポンプから供給される燃料を高圧ポンプによって更に昇圧し、高圧化した燃料を筒内噴射弁から噴射する。そのため、筒内噴射を含む噴射態様で燃料を噴射しているときには高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音、具体的には昇圧動作に伴って開閉するスピル弁の着座音やスピル弁が閉弁して燃料の流動が一時的に停止する際に生じる衝撃音等に起因して機関運転に伴う騒音が通常の車載内燃機関よりも大きくなる傾向にある。
【０００５】
そこで、車室内の騒音レベルが所定レベル未満であり、車室内が比較的静かなときには機関運転状態に応じて設定される噴射比率に基づく燃料噴射態様の変更を禁止して、ポート噴射弁のみから燃料を噴射するように噴射態様を強制的に変更する構成を採用することも考えられる（例えば特許文献２）。こうした構成を採用すれば、車室内が静かなときには筒内噴射が実行されず、高圧ポンプの昇圧動作が停止されるため、これに起因する作動音の発生が抑制される。そして、機関回転速度や車速がある程度上昇してエンジン音やロードノイズ、走行に伴う風切り音等が大きくなり、車室内の騒音レベルが所定レベル以上になってから筒内噴射を含む噴射態様による燃料噴射が実行されるようになる。これにより、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえにくくなってから高圧ポンプの昇圧動作が実行されるようになるため、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音が発生するようになったとしてもその作動音が騒音として認識されにくくなり、車両の静粛性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平５‐２３１２２１号公報
【特許文献２】特開２００６‐２７４９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、噴射弁の噴孔周辺には、噴射された燃料の一部が付着することがある。機関運転に伴い筒内噴射弁の先端部は高温の燃焼ガスに晒されるため、機関運転に伴ってその温度は次第に上昇する。筒内噴射弁の先端部が高温になると、その熱により噴孔周辺に付着した燃料が変質してその粘性が高くなり、同先端部にデポジットが堆積するようになる。そして、こうしたデポジットの堆積が進行すると、適切な燃料噴霧を形成することができなくなり、ひいては筒内噴射弁から燃料を噴射することができなくなってしまう。もっとも、筒内噴射弁から燃料が噴射されているときには、噴射される燃料の冷却作用によって筒内噴射弁の先端部が冷却されるとともに、発生したデポジットが噴射される燃料によって除去されるため、こうしたデポジットの堆積は好適に抑制されることとなる。
【０００７】
しかしながら、上述のように車室内が静かなときに筒内噴射を禁止してポート噴射のみを実行するようにした場合には、車室内の騒音レベルが所定レベル以上になるまでは筒内噴射弁から燃料が噴射されないため、上記のような冷却作用や除去作用が得られない期間が長くなり、デポジットの堆積が進行しやすくなる。
【０００８】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は車室内の静粛性の向上を図りつつ、筒内噴射弁におけるデポジットの堆積を抑制することのできる車載内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、各噴射弁に燃料を供給するフィードポンプと、前記フィードポンプから供給される燃料を更に昇圧して前記筒内噴射弁に供給する高圧ポンプとを備え、機関運転状態に基づいて前記各噴射弁による燃料噴射態様を変更する車載内燃機関の制御装置であって、車室内の騒音レベルを推定する騒音レベル推定手段と、機関負荷に基づいて前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態であるか否かを推定するデポジット堆積推定手段とを備え、前記騒音レベルが所定レベル未満であることが推定されるときに前記高圧ポンプによる昇圧動作を禁止するとともに、前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときに前記フィードポンプから供給された燃料を昇圧せずに前記筒内噴射弁から噴射することをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、車室内の騒音レベルが所定レベル未満である旨推定されるときに高圧ポンプによる昇圧動作が禁止される。そのため、車室内が静かであり高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえやすい状態にあっては、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音の発生が抑制されるようになる。
【００１１】
また、機関負荷が低い場合には燃焼室内で燃焼される燃料の量が少ないため筒内噴射弁の先端部の温度が上昇しにくく、筒内噴射弁に燃料が付着している場合であっても、デポジットが堆積しにくい。一方で、機関負荷が高いときには筒内噴射弁の先端部の温度が上昇しやすく、デポジットが堆積しやすい。このように機関負荷とデポジットの堆積しやすさとは高い相関を有している。これに対して、上記請求項１に記載の発明では機関負荷に基づいてデポジットが堆積しやすい機関運転状態であるか否かを推定し、上述のように騒音レベルが所定レベル未満であることに基づいて高圧ポンプによる昇圧動作を禁止するとともに、デポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときにフィードポンプから供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁から噴射するフィード圧噴射を実行するようにしている。こうして高圧ポンプの昇圧動作を禁止しつつ、筒内噴射弁からのフィード圧噴射を実行することによって高圧ポンプの昇圧動作に起因する騒音の発生を回避しながら燃料噴射による噴射弁の冷却作用とデポジットの除去作用とを得ることができるようになる。すなわち、上記請求項１に記載の発明によれば、車室内の静粛性の向上を図りつつ、筒内噴射弁におけるデポジットの堆積を抑制することができるようになる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときには前記フィードポンプから供給された燃料を昇圧せずに前記筒内噴射弁から噴射する一方、前記騒音レベルが所定レベル未満であり且つ前記筒内噴射弁にデポジットが堆積しやすい機関運転状態ではない旨推定されるときには前記ポート噴射弁のみから燃料を噴射することをその要旨とする。
【００１３】
機関負荷が低い場合には吸入空気の流速が小さいため、筒内噴射弁から噴射された燃料が霧化しにくい。そのため、機関負荷が低いときにはポート噴射弁から燃料を噴射し吸気ポート内で予め吸入空気と燃料とを混合させることが望ましい。これに対して上記請求項２に記載の発明にあっては、騒音レベルが所定レベル未満であることに基づいて高圧ポンプによる昇圧動作を禁止するとともに、騒音レベルが所定レベル未満であり且つ機関負荷が高くデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときに筒内噴射弁によるフィード圧噴射を実行するようにしている。そして一方で機関負荷が低く筒内噴射弁へのデポジットの堆積が進行しにくく、且つ燃料が霧化しにくい機関運転状態である旨推定されるときにはポート噴射弁のみから燃料を噴射するようにしている。こうした構成を採用すれば、騒音レベルが所定レベル未満であり且つデポジットの堆積しやすい機関運転状態のときに適切に筒内噴射弁によるフィード圧噴射を実行して車室内の静粛性の向上を図りつつ、デポジットの堆積を好適に抑制することができるとともに、燃料が霧化しにくい低負荷運転状態のときにはポート噴射を実行して吸気ポート内で予め燃料を空気と混合させ、燃料の霧化を促進させることができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記騒音レベル推定手段は、機関負荷及び機関回転速度に基づいて車室内の騒音レベルを推定するものであり、機関負荷及び機関回転速度が小さいことに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満である旨を推定することをその要旨とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記騒音レベル推定手段は、機関回転速度が所定回転速度未満であることに基づいて騒音レベルが所定レベル未満であることを推定することをその要旨とする。
【００１６】
機関負荷及び機関回転速度が低下するほど、機関運転に伴う騒音は小さくなるため、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音は乗員に認識されやすくなる。そのため、請求項３に記載の発明によるように、機関負荷及び機関回転速度に基づいて車室内の騒音レベルを推定し、機関負荷及び機関回転速度が小さいことに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることを判定することができる。
【００１７】
また、機関回転速度が低下するほど、機関運転に伴う騒音は小さくなるため、機関負荷と機関回転速度とを監視する請求項３に記載の方法に替えて、請求項４に記載の発明のように機関回転速度のみを監視する方法を採用することもできる。この場合には、機関回転速度が所定回転速度未満であることに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることを推定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記騒音レベル推定手段は、車速センサを含み、車速が所定車速未満であることに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満であることを推定することをその要旨とする。
【００１９】
車速が速くなるほど、ロードノイズや走行に伴う風切り音等が大きくなるため、車室内の騒音レベルが高くなり、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音は乗員に認識されにくくなる。一方で車速が遅いときには、こうしたロードノイズや走行に伴う風切り音が小さくなるため、車室内の騒音レベルは低くなる。そのため、請求項５に記載の発明によるように車速に基づいて車室内の騒音レベルを推定し、車速が所定車速未満であることに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることを判定することもできる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記騒音レベル推定手段は、車室内に設けられたマイクロフォンを含み、同マイクロフォンによって検出される音の音量が所定音量未満であることに基づいて前記騒音レベルが所定レベル未満であることを推定することをその要旨とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によるように、車室内にマイクロフォンを設け、同マイクロフォンによって車室内の騒音レベルを直接検出する構成を採用することもできる。こうした構成によれば、同マイクロフォンによって検出される音の音量が所定音量未満であることに基づいて騒音レベルが所定レベル未満である旨を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明にかかる車載内燃機関の制御装置を、車載内燃機関を統括的に制御する電子制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜５を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる電子制御装置１００とその制御対象である内燃機関１０の燃料供給系の構成を示す模式図である。図１の上方に示されるように内燃機関１０は６つの気筒１１を備えたＶ型６気筒エンジンであり、吸気ポート１３内に燃料を噴射するポート噴射弁１４と、各気筒１１内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１２とをそれぞれ備えている。
【００２３】
これら各噴射弁１２，１４には燃料タンク２１に貯留された燃料が供給される。図１の下方に示されるように燃料タンク２１内にはフィードポンプ２０が設けられている。フィードポンプ２０は、電動式の燃料ポンプであり、機関運転中に所定の圧力にて燃料を吐出する。フィードポンプ２０には、供給通路４１が接続されている。供給通路４１は図１に示されるように途中で分岐しており、一方はポート噴射弁１４が接続された低圧デリバリパイプ１６に接続されている。そして、分岐した供給通路４１の他方は高圧ポンプ３０に接続されており、フィードポンプ２０から吐出された燃料の一部は供給通路４１を通じて高圧ポンプ３０に導入される。尚、供給通路４１には、フィルタ２２が設けられており、燃料に含まれる細かな異物がこのフィルタ２２を通じて取り除かれる。
【００２４】
また、供給通路４１にはフィードポンプ２０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２１内に戻すリターン通路２３が接続されている。リターン通路２３にはプレッシャレギュレータ２４が設けられており、供給通路４１内の燃料の圧力が所定圧力以上になるとプレッシャレギュレータ２４が開放され、供給通路４１内の燃料の一部が燃料タンク２１に戻される。これにより、供給通路４１内の燃料の圧力が過度に高くなることが抑制され、フィードポンプ２０の駆動に伴って低圧デリバリパイプ１６には所定の圧力にて燃料が供給されるようになる。
【００２５】
供給通路４１を通じて高圧ポンプ３０に導入された燃料は同高圧ポンプ３０によって昇圧される。高圧ポンプ３０の吐出側には、高圧通路４２が接続されている。この高圧通路４２は、筒内噴射弁１２が接続された高圧デリバリパイプ１５に接続されている。これにより、高圧ポンプ３０によって昇圧された燃料は、高圧デリバリパイプ１５内に蓄えられて筒内噴射弁１２を通じて各気筒１１内に直接噴射される。尚、高圧通路４２の高圧ポンプ３０近傍には高圧ポンプ３０側から高圧デリバリパイプ１５側への燃料の流動を許容する一方、高圧デリバリパイプ１５側から高圧ポンプ３０側への燃料の流動を禁止する逆止弁４３が設けられている。この逆止弁４３により、高圧デリバリパイプ１５側から高圧ポンプ３０側への燃料の逆流が抑制されている。
【００２６】
高圧デリバリパイプ１５には、燃料タンク２１に接続されるリリーフ通路４４が接続されている。このリリーフ通路４４には、高圧デリバリパイプ１５内の燃料の圧力が所定の圧力以上になったときに開弁するリリーフ弁４５が設けられている。これにより、高圧デリバリパイプ１５内の燃料の圧力が所定圧力以上になるとこのリリーフ弁４５が開弁し、高圧デリバリパイプ１５内の燃料の一部がリリーフ通路４４を通じて燃料タンク２１に戻される。
【００２７】
このように構成された本実施形態にかかる内燃機関１０の燃料供給系は、内燃機関１０を統括的に制御する電子制御装置１００によって制御される。電子制御装置１００には、機関冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ６０、機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ６１、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ６２、車速ＳＰＤを検出する車速センサ６３、運転者によるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルポジションセンサ６４等が接続されている。
【００２８】
電子制御装置１００は、これら各種センサ６０〜６４から出力される信号を取り込み、各種演算処理を実行してその結果に基づいて機関各部を制御する。具体的には、機関回転速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＣＣＰに基づいて吸気通路に設けられたスロットルバルブを制御して吸入空気量ＧＡを調量するとともに、吸入空気量ＧＡに併せて燃料噴射量を設定し、筒内噴射弁１２及びポート噴射弁１４を制御することにより燃料噴射量を調量する。
【００２９】
また、機関回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づいて各噴射弁１２，１４から噴射する燃料噴射量の比率を設定し、この噴射比率に基づいて各噴射弁１２，１４からそれぞれ燃料を噴射することにより、機関運転状態に応じて燃料噴射態様を変更する。尚、このとき機関運転状態によっては筒内噴射弁１２のみ、またはポート噴射弁１４のみから燃料を噴射することもある。
【００３０】
更に電子制御装置１００は、筒内噴射弁１２から噴射する燃料の量に応じて高圧ポンプ３０から高圧デリバリパイプ１５へと圧送する燃料の量を調量する。以下、図２を参照して高圧ポンプ３０の構成を詳しく説明し、この圧送量の調量態様を説明する。尚、図２（ａ），（ｂ）は昇圧動作にかかる高圧ポンプ３０の作動態様を示す模式図である。
【００３１】
図２（ａ）の中央に示されるように高圧ポンプ３０はシリンダ３１を有しており、このシリンダ３１及びこれに内挿されたプランジャ３２によって加圧室３３が区画形成されている。また、プランジャ３２における加圧室３３と反対側の端部には、リフタ３４が固定されている。このリフタ３４はスプリング３５の付勢力によって内燃機関１０の吸気カムシャフト５０に固定された駆動カム５１に当接されている。これにより、プランジャ３２は、吸気カムシャフト５０とともに回動する駆動カム５１の作用によってシリンダ３１内で周期的に往復動する。
【００３２】
加圧室３３と供給通路４１とが接続される部分には、供給通路４１と加圧室３３との間を閉塞・開放するスピル弁３６が設けられている。スピル弁３６は、スプリング３８によって開弁方向に付勢されている。そして、スピル弁３６は、電子制御装置１００からの制御指令に基づいて励磁されるソレノイド３９の電磁力によってスプリング３８の付勢力に抗して駆動され、閉弁される。
【００３３】
このように構成された高圧ポンプ３０にあっては、図２（ａ）に示されるように駆動カム５１の回転に伴ってプランジャ３２が下降するときにスピル弁３６が開弁される。これにより、フィードポンプ２０から吐出された燃料が加圧室３３に導入される。そして、図２（ｂ）に示されるように駆動カム５１の回転に伴ってプランジャ３２が上昇するときにスピル弁３６が閉弁され、プランジャ３２の上昇に伴って加圧室３３内の燃料が加圧される。これにより、加圧室３３内の燃料の圧力が高圧デリバリパイプ１５内の燃料の圧力よりも大きくなると逆止弁４３が開弁し、加圧された燃料が高圧デリバリパイプ１５に供給されるようになる。
【００３４】
電子制御装置１００は、基本的に筒内噴射弁１２からの燃料噴射量に基づいてスピル弁３６の閉弁時期を変更することにより、高圧デリバリパイプ１５内の燃料の圧力を燃料噴射に適した圧力に保持するように高圧ポンプ３０による燃料の圧送量を調量する。具体的には、筒内噴射弁１２からの燃料噴射量が多くなるほど、プランジャ３２が上昇する間にスピル弁３６が閉弁している期間が長くなるようにスピル弁３６の閉弁時期を設定する。これにより、燃料噴射量が多いときにはその分だけ多くの燃料が高圧デリバリパイプ１５に圧送されるようになり、高圧デリバリパイプ１５内の燃料の圧力が保持されるようになる。尚、スピル弁３６を開放状態に保持した場合には、プランジャ３２の上下動によって加圧室３３内の燃料の圧力が増大すると供給通路４１側に燃料が逆流し、プレッシャレギュレータ２４から余分な燃料が燃料タンク２１内に戻されるようになる。これにより、高圧ポンプ３０による昇圧動作が停止され、逆止弁４３が閉弁状態に保持されて高圧ポンプ３０から高圧デリバリパイプ１５への燃料の供給が停止される。
【００３５】
ところで、高圧ポンプ３０において昇圧動作が行われているときには、上述したようにスピル弁３６及び逆止弁４３の開閉が繰り返されることとなる。そのため、筒内噴射が実行されており、昇圧動作が行われているときには、これらスピル弁３６及び逆止弁４３の着座音や、スピル弁３６及び逆止弁４３が閉弁することにより燃料の流動が一時的に停止する際に生じる衝撃音等に起因して機関運転に伴う騒音が大きくなる傾向にある。特にアイドル運転時を含む低負荷運転時にあっては車室内が比較的静かであるため、こうした昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえやすい。
【００３６】
そこで、車室内が比較的静かなときには、機関運転状態に応じて設定される噴射比率に基づく燃料噴射態様の変更を禁止して、ポート噴射弁１４のみから燃料を噴射するよう噴射態様を強制的に変更する構成を採用することも考えられる。こうした構成を採用すれば、車室内が静かなときには筒内噴射が実行されず、高圧ポンプ３０の昇圧動作が停止されるため、これに起因するスピル弁３６及び逆止弁４３の着座音の発生が抑制されるようになる。そして、エンジン音やロードノイズ、走行に伴う風切り音等が大きくなり、車室内の騒音レベルが所定レベル以上になってから筒内噴射を含む噴射態様による燃料噴射が実行されるようになる。これにより、昇圧動作に起因する作動音が聞こえにくい状況になってから筒内噴射が実行され、高圧ポンプ３０の昇圧動作が実行されるようになる。そのため、高圧ポンプ３０の昇圧動作に伴い騒音が発生するようになったとしてもそれが騒音として認識されにくくなり、車両の静粛性を向上させることができるようになる。
【００３７】
ところで、筒内噴射弁１２の噴孔周辺には噴射された燃料の一部が付着することがある。機関運転に伴い筒内噴射弁１２の先端部は高温の燃焼ガスに晒されるため、機関運転に伴ってその温度は次第に上昇する。筒内噴射弁１２の先端部が高温になると、その熱により噴孔周辺に付着した燃料が変質してその粘性が高くなり、同先端部にデポジットが堆積するようになる。そして、こうしたデポジットの堆積が進行すると、適切な燃料噴霧を形成することができなくなり、ひいては筒内噴射弁１２から燃料を噴射することができなくなってしまう。もっとも、筒内噴射弁１２から燃料が噴射されているときには、噴射される燃料の冷却作用によって筒内噴射弁１２の先端部が冷却されるため、こうしたデポジットの発生は好適に抑制されることとなる。
【００３８】
しかしながら、上述のように車室内が静かなときに筒内噴射を禁止してポート噴射のみを実行するようにした場合には、車室内の騒音レベルが所定レベル以上になるまでは筒内噴射弁１２から燃料が噴射されないため、上記のような冷却作用や除去作用が得られない期間が長くなる。その結果、筒内噴射弁１２の先端部の温度が上昇しやすくなり、デポジットの堆積が進行しやすくなる。
【００３９】
こうした不都合を抑制すべく、本実施形態の内燃機関１０にあっては、車室内の騒音レベルが所定レベル未満の場合には、高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止し、更に筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念される機関運転状態にあってはフィードポンプ２０から供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するようにしている。
【００４０】
以下、図３〜５を参照して本実施形態の燃料噴射制御について説明する。尚、図３は本実施形態の燃料噴射制御における一連の処理の流れを示すフローチャートである。
この制御は機関運転中に電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行される。図３に示されるように、この制御が開始されると電子制御装置１００はまずステップＳ１００において、機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとを読み込み、これに基づいて負荷率ＫＬを算出する。尚、負荷率ＫＬは、単位回転速度当たりの吸入空気量を示す値であり、吸入空気量ＧＡを機関回転速度ＮＥで除算することにより算出される。
【００４１】
こうしてステップＳ１００において、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて負荷率ＫＬを算出するとステップＳ１１０へと進み、噴射態様設定マップを参照して負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとに基づいて現在の機関運転状態が高圧筒内噴射実行領域、フィード圧筒内噴射領域、ポート噴射量域のいずれに当てはまるかを判定する。この噴射態様設定マップは、図４に示されるように負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとに基づいて運転領域を高圧筒内噴射実行領域、フィード圧筒内噴射領域、ポート噴射領域の３つの領域に区分したものである。本実施形態の噴射態様設定マップにあっては、図４に示されるように低負荷低回転領域はポート噴射弁１４のみから燃料を噴射するポート噴射領域に設定されており、高負荷高回転領域は後述するように筒内噴射比率に応じて高圧ポンプ３０によって昇圧した燃料を筒内噴射弁１２から噴射する高圧筒内噴射実行領域に設定されている。また、図４に示されるように負荷率ＫＬがＫＬ１からＫＬ２までの領域にあっては高圧ポンプ３０による昇圧動作を停止してフィードポンプ２０から供給される燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するフィード圧筒内噴射領域とされている。尚、これらの各領域は予め行う実験の結果に基づいて設定されており、フィード圧筒内噴射領域とポート噴射領域とを合わせた領域は車室内の騒音レベルが所定レベル未満になり、高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえる機関運転領域を包含するように設定されている。また、フィード圧筒内噴射領域は高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえる機関運転領域にあっても特に負荷率ＫＬが高く、気筒１１内の燃焼熱が大きくなって筒内噴射弁１２にデポジットが堆積する懸念のある機関運転領域に設定されている。
【００４２】
こうしてステップＳ１１０において、噴射態様設定マップを参照すると、ステップＳ１２０へと進み、負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥに基づいてステップＳ１１０において判定された機関運転状態が高圧筒内噴射実行領域にあるか否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ１２０において、機関運転状態が高圧筒内噴射実行領域にある旨の判定がなされた場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、すなわち負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥが大きく車室内の騒音レベルが所定レベル以上である旨推定される場合には、ステップＳ１３０へと進み、筒内噴射比率を設定する。ここでは、負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとに基づいて各噴射弁１２，１４のうち筒内噴射弁１２から噴射する燃料噴射量の比率を示す筒内噴射比率を算出する。この筒内噴射比率の算出は、図５に示されるような演算マップを参照して行う。本実施形態のこの演算マップにあっては、基本的に図５に示されるように負荷率ＫＬ、機関回転速度ＮＥが大きくなるほど筒内噴射比率が高くなるように設定されており、燃焼に最適な混合気を形成することができるようになっている。また、本実施形態の内燃機関１０にあっては、図５に示されるように特に高負荷高回転領域では筒内噴射比率を１００％に設定し、筒内噴射弁１２のみによって燃料を噴射することにより、燃料の霧化による吸気冷却作用を利用して吸気の充填効率の向上を図る。
【００４４】
こうして負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて筒内噴射比率を設定するとステップＳ１４０へと進み、設定された筒内噴射比率に基づいて各噴射弁１２，１４から燃料を噴射してこの処理を一旦終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ１２０において、機関運転状態が高圧筒内噴射実行領域にない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、すなわち負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥが小さく車室内の騒音レベルが所定レベル未満である旨推定される場合には、ステップＳ１２５へと進み、高圧ポンプ３０のスピル弁３６を開放状態に保持して高圧ポンプ３０の昇圧動作を禁止する。
【００４６】
こうして高圧ポンプ３０の昇圧動作を禁止すると、ステップＳ１３５へと進み、機関運転状態がポート噴射領域にあるか否かを判定する。
ステップＳ１３５において、機関運転状態がポート噴射領域にある旨の判定がなされた場合（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４２へと進み、ポート噴射弁１４から燃料を噴射するポート噴射によって燃料噴射を実行し、この処理を一旦終了する。
【００４７】
一方で、ステップＳ１３５において、機関運転状態がポート噴射領域にない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、すなわち機関運転状態がフィード圧筒内噴射領域にある旨判定された場合には、ステップＳ１４４へと進む。そして、ステップＳ１４４において、フィードポンプ２０から供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するフィード圧噴射によって燃料噴射を実行し、この処理を一旦終了する。
【００４８】
このように本実施形態の内燃機関１０にあっては、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて機関運転状態が車室内の騒音が所定レベル以上になり高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえにくい領域にあるとき（図４における高圧筒内噴射実行領域）には高圧ポンプ３０によって昇圧した燃料を筒内噴射弁１２から噴射する。一方で、機関運転状態が車室内の騒音が所定レベル未満になり高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえやすい比較的静かな状態にあるとき（図４におけるフィード圧噴射領域及びポート噴射領域）には、高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止する。そして、更に筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念される運転領域（図４におけるフィード圧筒内噴射領域）にあっては、フィードポンプ２０によって供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するフィード圧噴射を実行するようにしている。
【００４９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）機関運転状態が高圧筒内噴射実行領域になく、車室内の騒音レベルが所定レベル未満である旨推定されるときに高圧ポンプ３０による昇圧動作が禁止される。そのため、車室内が静かであり高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音が乗員に聞こえやすい状態にあっては、高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音の発生が抑制されるようになる。
【００５０】
また、負荷率ＫＬが低い場合には各気筒１１内で燃焼される燃料の量が少ないため筒内噴射弁１２の先端部の温度が上昇しにくく、筒内噴射弁１２に燃料が付着している場合であっても、デポジットが堆積しにくい。一方で、負荷率ＫＬが高いときには筒内噴射弁１２の先端部の温度が上昇しやすく、デポジットが堆積しやすい。このように負荷率ＫＬとデポジットの堆積しやすさとは高い相関を有している。これに対して、上記実施形態では負荷率ＫＬに基づいてデポジットが堆積しやすい機関運転状態であるか否かを推定し、上述のように騒音レベルが所定レベル未満であることに基づいて高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止するとともに、デポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときにフィードポンプ２０から供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するフィード圧噴射を実行するようにしている。こうして高圧ポンプ３０の昇圧動作を禁止しつつ、筒内噴射弁１２からのフィード圧噴射を実行することによって高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する騒音の発生を回避しながら燃料噴射による噴射弁の冷却作用とデポジットの除去作用とを得ることができるようになる。すなわち、車室内の静粛性の向上を図りつつ、筒内噴射弁１２におけるデポジットの堆積を抑制することができるようになる。
【００５１】
（２）負荷率ＫＬが低い場合には吸入空気の流速が小さいため、筒内噴射弁１２から噴射された燃料が霧化しにくい。そのため、負荷率ＫＬが低いときにはポート噴射弁１４から燃料を噴射し吸気ポート１３内で予め吸入空気と燃料とを混合させることが望ましい。そこで、上記実施形態では、騒音レベルが所定レベル未満であることに基づいて高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止するとともに、騒音レベルが所定レベル未満であり且つ負荷率ＫＬが高くデポジットが堆積しやすい機関運転状態である旨推定されるときに筒内噴射弁１２によるフィード圧噴射を実行するようにしている。そして一方で負荷率ＫＬが低く筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が進行しにくく、且つ燃料が霧化しにくい機関運転状態である旨推定されるときにはポート噴射弁１４のみから燃料を噴射するようにしている。こうした構成を採用すれば、騒音レベルが所定レベル未満であり且つデポジットの堆積しやすい機関運転状態のときに適切に筒内噴射弁１２によるフィード圧噴射を実行して車室内の静粛性の向上を図りつつ、デポジットの堆積を好適に抑制することができるとともに、燃料が霧化しにくい低負荷運転状態のときにはポート噴射を実行して吸気ポート１３内で予め燃料を空気と混合させ、燃料の霧化を促進させることができるようになる。
【００５２】
（３）負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥが低下するほど、機関運転に伴う騒音は小さくなるため、高圧ポンプ３０の昇圧動作に起因する作動音は乗員に認識されやすくなる。そのため、上記実施形態のように、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて車室内の騒音レベルを推定し、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥが低い運転領域であることに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることを判定することができる。
【００５３】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では予め負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとに基づいて燃料噴射態様が設定された噴射態様設定マップを参照し、噴射態様を設定する例を示したがこれは噴射態様の設定態様の一例である。つまり、噴射態様の設定態様は適宜変更することができ、少なくとも車室内の騒音レベルが所定レベル未満である旨推定されるときに高圧ポンプによる昇圧動作を禁止し、更に筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念されるときに筒内噴射弁１２によるフィード圧噴射を実行する構成であればよい。例えばデポジット堆積推定手段として、上記実施形態のように噴射態様設定用のマップを参照する構成に替えて負荷率ＫＬが所定の負荷率以上であることに基づいて筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念される機関運転状態である旨を推定する構成を採用することもできる。
【００５４】
・また、上記実施形態では、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であるか否かを判定する構成を示したが、騒音レベル判定手段の構成は適宜変更することができる。例えば、機関回転速度ＮＥが低下するほど、機関運転に伴う騒音は小さくなるため、機関回転速度ＮＥに基づいて車室内の騒音レベルを推定し、機関回転速度ＮＥが所定回転速度未満であることに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満である旨を判定することもできる。
【００５５】
また、車速ＳＰＤが速くなるほど、ロードノイズや走行に伴う風切り音等が大きくなるため、車室内の騒音レベルが高くなり、高圧ポンプの昇圧動作に起因する作動音は乗員に認識されにくくなる。一方で車速ＳＰＤが遅いときには、こうしたロードノイズや走行に伴う風切り音が小さくなるため、車室内の騒音レベルは低くなる。そのため、車速ＳＰＤに基づいて車室内の騒音レベルを推定し、車速ＳＰＤが所定車速未満であることに基づいて車室内の騒音レベルが所定レベル未満であることを判定することもできる。
【００５６】
また、図１に二点差線で示されるように車室内に設けられたマイクロフォン６５を電子制御装置１００に接続し、同マイクロフォン６５によって車室内の騒音レベルを直接検出する構成を採用することもできる。こうした構成によれば、同マイクロフォン６５によって検出される音の音量が所定音量未満であることに基づいて騒音レベルが所定レベル未満である旨を判定することができる。
【００５７】
尚、上記のように騒音レベルを推定する騒音レベル推定手段を設け騒音レベルを推定する場合には、図６に示されるような燃料噴射制御を実行するようにすればよい。尚、図６に示される燃料噴射制御は、図３を参照して説明した燃料噴射制御と同様に機関運転中に電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行されるものである。
【００５８】
この燃料噴射制御にあっては、図６に示されるようにまずステップＳ２００において、機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとを読み込み、これに基づいて負荷率ＫＬを算出する。そして、ステップＳ２１０において、上記実施形態のステップＳ１３０と同様に負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとに基づいて筒内噴射比率を設定する。
【００５９】
こうして筒内噴射比率を設定するとステップＳ２２０へと進み、上述したような騒音レベル推定手段、すなわち車速センサ６３やマイクロフォン６５から騒音レベルに対応する出力信号を読み込む。
【００６０】
そして、ステップＳ２３０において騒音レベルが所定レベル以上であるか否かを判定する。ステップＳ２３０において、騒音レベルが所定レベル以上である旨の判定がなされた場合には、ステップＳ２４０へと進み、ステップＳ２１０において設定した筒内噴射比率に基づいて筒内噴射を含む燃料噴射態様にて燃料噴射を実行し、この処理を一旦終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ２３０において、騒音レベルが所定レベル未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）には、ステップＳ２５０へと進み、スピル弁３６を開放状態に保持して高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止する。そして、ステップＳ２６０へと進み、負荷率ＫＬがＫＬ１以上であるか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳ２６０において負荷率ＫＬがＫＬ１以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２６０：ＹＥＳ）、すなわち気筒１１内の燃焼熱が高く筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念される機関運転状態である旨推定されるときには、ステップＳ２７０へと進みフィードポンプ２０から供給された燃料を昇圧せずに筒内噴射弁１２から噴射するフィード圧噴射によって燃料噴射を実行する。
【００６３】
一方、ステップＳ２６０において負荷率ＫＬがＫＬ１未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２６０：ＮＯ）、すなわち筒内噴射弁１２へのデポジットの堆積が懸念されない機関運転状態である旨推定されるときにはポート噴射弁１４から燃料を噴射してこの処理を一旦終了する。
【００６４】
このように推定される騒音レベルが所定レベル未満であり、且つデポジットの堆積が懸念されるときにフィード圧筒内噴射を実行する構成であれば、上記実施形態と同様に高圧ポンプ３０の昇圧動作を禁止しているときにも燃料噴射による筒内噴射弁１２の冷却作用とデポジットの除去作用とを得ることができる。そのため、車室内の騒音レベルが所定レベル未満であるときに筒内噴射弁１２からの燃料噴射を禁止する場合と比較してデポジットの堆積を抑制することができ、車室内の静粛性の向上を図りつつ、筒内噴射弁１２におけるデポジットの堆積を抑制することができるようになる。
【００６５】
・また、騒音レベル判定手段として、異なる判定方法を複数組み合わせて判定を行う構成を採用することもできる。例えば、車速ＳＰＤに基づいて騒音レベルを推定する方法と、マイクロフォン６５によって車室内の音を直接検出する方法とを組み合わせて騒音レベルを推定することもできる。こうした構成を採用する場合には、例えば、いずれか一方の方法によって騒音レベルが所定レベル未満である旨の判定がなされたときに最終的に騒音レベルが所定レベル未満である旨の判定を行う構成を採用することができる。また、その他、双方の方法によって騒音レベルが所定レベル未満である旨の判定がなされたときに最終的に騒音レベルが所定レベル未満である旨の判定を行う構成等も採用することもでき、その判定方法は適宜変更することができる。
【００６６】
・その他、車両の窓が開いているか否か、また、オーディオやエアコンが稼働しているか否かによっても車室内の騒音レベルは変化するため、こうした要因を考慮した上で騒音レベルの判定を行う構成を採用することもできる。
【００６７】
・また、少なくともフィード圧筒内噴射を実行すれば、高圧ポンプ３０による昇圧動作を禁止したまま、燃料噴射による筒内噴射弁１２の冷却作用やデポジット除去作用を得ることができる。そのため、高圧ポンプ３０の昇圧動作を禁止してフィード圧筒内噴射を実行する構成であれば、その燃料噴射態様としては例えば、フィード圧筒内噴射とポート噴射とを併用して燃料噴射を実行する構成や、ポート噴射によって主に燃料を噴射し、それと併せて定期的にフィード圧筒内噴射を実行することにより冷却作用やデポジット除去作用を得る構成を採用することもできる。
【００６８】
・少なくとも騒音レベルが所定レベル未満であり且つデポジットの堆積しやすい運転状態である旨推定されるときに筒内噴射弁１２によるフィード圧噴射を実行する構成であればよいため、デポジットが堆積しやすい運転状態ではない旨推定されるときにもフィード圧噴射を実行する構成を採用することもできる。例えば、騒音レベルが所定レベル未満である旨が推定されたことに基づいてフィード圧筒内噴射を実行する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる車載内燃機関の電子制御装置と、その制御対象である燃料供給系の概略構成を示す模式図。
【図２】（ａ），（ｂ）は高圧ポンプの昇圧動作にかかる作動態様を示す模式図。
【図３】同実施形態にかかる燃料噴射制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図４】負荷率及び機関回転速度と、燃料噴射態様との関係を示すマップ。
【図５】負荷率及び機関回転速度と、筒内噴射比率との関係を示すマップ。
【図６】本実施形態の変更例にかかる燃料噴射制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１０…内燃機関、１１…気筒、１２…筒内噴射弁、１３…吸気ポート、１４…ポート噴射弁、１５…高圧デリバリパイプ、１６…低圧デリバリパイプ、２０…フィードポンプ、２１…燃料タンク、２２…フィルタ、２３…リターン通路、２４…プレッシャレギュレータ、３０…高圧ポンプ、３１…シリンダ、３２…プランジャ、３３…加圧室、３４…リフタ、３５…スプリング、３６…スピル弁、３８…スプリング、３９…ソレノイド、４１…供給通路、４２…高圧通路、４３…逆止弁、４４…リリーフ通路、４５…リリーフ弁、５０…吸気カムシャフト、５１…駆動カム、６０…水温センサ、６１…回転速度センサ、６２…エアフロメータ、６３…車速センサ、６４…アクセルポジションセンサ、６５…マイクロフォン、１００…電子制御装置。
【図１】
2010001815.tif 000003
【図２】
2010001815.tif 000004
【図３】
2010001815.tif 000005
【図４】
2010001815.tif 000006
【図５】
2010001815.tif 000007
【図６】
2010001815.tif 000008