(57)【要約】【課題】適切な要求噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】この装置は、機関運転領域に応じて設定される要求噴射パターンに基づいて筒内噴射弁の作動制御を実行することにより、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける筒内噴射弁からの燃料噴射を行う。要求噴射パターンが複数設定される機関運転領域では、それら要求噴射パターンのうち、多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択する。その選択した要求噴射パターンに基づき筒内噴射弁の作動制御を実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備え、機関運転領域に応じた要求噴射パターンに基づく前記筒内噴射弁の作動制御を通じて、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける前記筒内噴射弁からの燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、前記要求噴射パターンが複数設定される特定の機関運転領域では、それら要求噴射パターンのうち、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択して、前記筒内噴射弁の作動制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備え、機関運転領域に応じた要求噴射パターンに基づく前記筒内噴射弁の作動制御を通じて、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける前記筒内噴射弁からの燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、前記要求噴射パターンが複数設定される特定の機関運転領域では、それら要求噴射パターンのうち、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを選択して、前記筒内噴射弁の作動制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、
前記特定の機関運転領域に、前記最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い第１の時期である第１の要求噴射パターンと、前記最後段噴射の実行時期が前記第１の時期より前の第２の時期である第２の要求噴射パターンと、が設定され、
前記特定の機関運転領域では、前記第１の要求噴射パターンを選択可能な機関運転状態であるときには同第１の要求噴射パターンを選択し、前記第１の要求噴射パターンを選択できない機関運転状態であるときには前記第２の要求噴射パターンを選択する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、
前記最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期になる要求噴射パターンが複数あるときには、それら要求噴射パターンのうち、一回の燃焼サイクルにおける総噴射量に対して前記最後段噴射による噴射量の占める割合が最も多い要求噴射パターンを選択する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の吸気行程および圧縮行程は複数の期間に予め区画されており、
前記装置は前記複数の期間における噴射実行の有無の組み合わせを前記要求噴射パターンによって定める
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記複数の期間は、吸気行程の前半、同吸気行程の後半、圧縮行程の前半、および同圧縮行程の後半の四つの期間からなる
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、
前記要求噴射パターン毎にその選択のための優先度が設定されてなり、
前記特定の運転領域では、前記優先度にしたがって、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒内噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置では、同内燃機関の運転状態（出力軸の回転速度や負荷など）に基づいて噴射開始時期や噴射時間が設定される。そして、それら噴射開始時期および噴射時間に基づいて筒内噴射弁が開弁駆動される。これにより、機関運転状態に応じた量の燃料が筒内噴射弁から噴射される。
【０００３】
近年、そうした筒内噴射弁からの燃料噴射を、一回の燃焼サイクルにおいて複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって行う装置が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１の装置では、機関運転状態に基づいて多段噴射における噴射パターンの要求値（噴射段数や各噴射の開始時期）が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述した多段噴射を実行する装置において、機関運転領域毎に一つの要求噴射パターンを用意することに限らず、例えば個々に要求噴射パターンを定めた機関運転領域の設定の都合によりそれら領域の一部が重複する場合など、同一の機関運転領域に複数の要求噴射パターンを設定することが考えられる。この場合、複数の要求噴射パターンの中から適切なパターンを選択しないと、他に適切なパターンがあるのにも関わらず、燃焼状態の悪化を招く要求噴射パターンを選択してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切な要求噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することのできる内燃機関の燃料噴射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】
【０００７】
上記課題を解決するための内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備え、機関運転領域に応じた要求噴射パターンに基づく前記筒内噴射弁の作動制御を通じて、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける前記筒内噴射弁からの燃料噴射を行う。この装置は、前記要求噴射パターンが複数設定される特定の機関運転領域では、それら要求噴射パターンのうち、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択して、前記筒内噴射弁の作動制御を実行する。
【０００８】
上記課題を解決するための内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備え、機関運転領域に応じた要求噴射パターンに基づく前記筒内噴射弁の作動制御を通じて、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける前記筒内噴射弁からの燃料噴射を行う。この装置は、前記要求噴射パターンが複数設定される特定の機関運転領域では、それら要求噴射パターンのうち、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを選択して、前記筒内噴射弁の作動制御を実行する。
【０００９】
筒内噴射弁を有する内燃機関では、筒内噴射弁による燃料噴射の実行時期が圧縮上死点に近いほど、噴射燃料が燃焼室内で拡散する時間が短くなって燃料濃度の高い部分が形成され易くなるため、燃焼室内において燃料が点火される部分の近辺にその周辺部分と比較して燃料濃度の高い部分を形成し易い。そして、燃料濃度が適度に高い部分において燃料に点火することにより、初期燃焼速度を高くして燃料の燃焼状態を良好にすることができ、ひいては燃費性能を高くすることができる。
【００１０】
上記装置によれば、機関運転に際して複数の要求噴射パターンが設定されるときに、多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に近い時期、すなわち良好な燃焼状態を得るのに適した時期になるように要求噴射パターンを選択することができる。したがって上記装置によれば、機関運転に際して要求噴射パターンが複数設定される場合であっても、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００１１】
上記装置において、前記特定の機関運転領域に、前記最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い第１の時期である第１の要求噴射パターンと、前記最後段噴射の実行時期が前記第１の時期より前の第２の時期である第２の要求噴射パターンと、を設定することができる。そして前記特定の機関運転領域では、前記第１の要求噴射パターンを選択可能な機関運転状態であるときには同第１の要求噴射パターンを選択し、前記第１の要求噴射パターンを選択できない機関運転状態であるときには前記第２の要求噴射パターンを選択することができる。
【００１２】
上記装置によれば、良好な燃焼状態を得るのに最も適した第１の要求噴射パターンと二番目に適した第２の要求噴射パターンとが定められた機関運転領域において、通常時には第１の要求噴射パターンを選択し、同パターンを選択できないときには例外的に第２の要求噴射パターンを選択するといったように、それら要求噴射パターンのいずれかを状況に応じて適正に選択することができる。
【００１３】
上記装置において、前記最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期になる要求噴射パターンが複数あるときには、それら要求噴射パターンのうち、一回の燃焼サイクルにおける総噴射量に対して前記最後段噴射による噴射量の占める割合が最も多い要求噴射パターンを選択することができる。
【００１４】
上記装置によれば、多段噴射における最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期になる要求噴射パターンが複数あるときに、良好な燃焼状態を得るのに適した圧縮上死点に近い時期に実行される燃料噴射による噴射量の占める割合が多い要求噴射パターンを選択することができる。このように、多段噴射における最後段噴射の実行時期が同一の要求噴射パターンが複数ある場合であっても、上記総噴射量に対する上記最後段噴射による噴射量の占める割合を考慮することにより、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００１５】
上記装置において、前記内燃機関の吸気行程および圧縮行程を複数の期間に予め区画し、それら期間における噴射実行の有無の組み合わせを前記要求噴射パターンによって定めることができる。
【００１６】
上記装置において、複数の期間を、吸気行程の前半、吸気行程の後半、圧縮行程の前半、および圧縮行程の後半の四つの期間にすることができる。
上記装置において、要求噴射パターン毎にその選択のための優先度を設定し、特定の運転領域では、前記優先度にしたがって、前記多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択することが好ましい。
【００１７】
上記装置によれば、優先度が最も高い要求噴射パターンを選択したり、同パターンを選択できないときには二番目に優先度が高い要求噴射パターンを例外的に選択したりするなど、要求噴射パターン毎に設定された優先度に基づいて複数の要求噴射パターンのいずれかを適正に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態の概略構成を示す略図。
【図２】多段噴射の実行態様の一例を各期間とともに示すタイミングチャート。
【図３】要求噴射パターンが設定された各機関運転領域を示す略図。
【図４】各機関運転領域と要求噴射パターンとの関係を示す表。
【図５】選択処理の実行手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１にはスロットル機構１２が設けられている。このスロットル機構１２は、スロットルバルブ１３とスロットルモータ１４とを備えている。そして、このスロットルモータ１４の作動制御を通じてスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節され、これにより吸気通路１１を通じて燃焼室１５内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）が調節される。
【００２０】
また、上記吸気通路１１には通路噴射弁１６が設けられている。この通路噴射弁１６は、その開弁駆動に伴って吸気通路１１（詳しくは、吸気ポート１１ａ）の内部に燃料を噴射する。内燃機関１０には、上記通路噴射弁１６以外にも、筒内噴射弁１７が設けられている。この筒内噴射弁１７は、その開弁駆動に伴って内燃機関１０の燃焼室１５の内部において燃料を噴射する。
【００２１】
内燃機関１０の燃焼室１５では、点火プラグ２６による点火動作により、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気が点火されて燃焼する。この燃焼によってピストン１８が往復移動し、クランクシャフト１９が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１５から排気通路２０に送り出される。
【００２２】
内燃機関１０には、通路噴射弁１６および筒内噴射弁１７に燃料を供給するための燃料供給系が設けられている。この燃料供給系は、燃料を貯留する燃料タンク２１と、同燃料タンク２１内の燃料を低圧燃料通路２２に圧送するフィードポンプ２３と、低圧燃料通路２２内の燃料を高圧燃料通路２４に圧送する高圧ポンプ２５とを備えている。なお本実施形態では、高圧ポンプ２５に内蔵されたリリーフ弁の開閉時期を制御することにより、同高圧ポンプ２５から高圧燃料通路２４に供給される燃料の圧力、言い換えれば、筒内噴射弁１７の噴射圧が調節される。
【００２３】
内燃機関１０は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置４０を備えている。電子制御装置４０には、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。各種センサとしては、クランクシャフト１９の回転角（クランク角）および回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサや、アクセル操作部材（図示略）の操作量（アクセル操作量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロットルセンサが設けられている。その他、吸入空気量ＧＡを検出するためのエアフローメータや、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力（実噴射圧Ｐ）を検出するための圧力センサなども設けられている。
【００２４】
電子制御装置４０は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットル制御や、噴射圧制御、燃料噴射制御などといった機関制御を実行する。
【００２５】
スロットル制御は、次のように実行される。すなわち、アクセル操作量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいてスロットル開度ＴＡの制御目標値（目標スロットル開度）が設定され、この目標スロットル開度と実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットルモータ１４の作動制御が実行される。本実施形態では、こうしたスロットル制御を通じて内燃機関１０の燃焼室１５内に吸入される空気の量が調節される。
【００２６】
噴射圧制御は、次のように実行される。すなわち、機関負荷ＫＬおよび機関回転速度ＮＥに基づいて高圧燃料通路２４内の燃料圧力の制御目標値（目標噴射圧）が算出されるとともに、実噴射圧Ｐが目標噴射圧になるように上記リリーフ弁の開閉時期が調節される。こうした噴射圧制御を通じて、筒内噴射弁１７の噴射圧が機関運転状態に応じた圧力に調節される。なお本実施形態では、機関負荷ＫＬとして、吸入空気量ＧＡを機関回転速度ＮＥによって除算した値（ＧＡ／ＮＥ）が用いられる。機関負荷ＫＬとしては、吸入空気量ＧＡや燃料噴射量、あるいは燃料噴射量を機関回転速度ＮＥで除算した値などを用いることもできる。
【００２７】
また燃料噴射制御は、基本的には、以下のように実行される。
先ず、吸入空気量ＧＡに対して燃焼室１５内での燃焼に供される混合気の空燃比が所望の比率（例えば、理論空燃比）となる燃料噴射量が制御目標値（要求噴射量Ｔｑ）として算出される。また、機関負荷ＫＬおよび機関回転速度ＮＥに基づいて通路噴射弁１６からの燃料噴射比率（ポート噴射率Ｒｐ［０≦Ｒｐ≦１．０］）が算出される。
【００２８】
そして、要求噴射量Ｔｑにポート噴射率Ｒｐを乗算した量（Ｔｑ×Ｒｐ）が通路噴射弁１６からの燃料噴射量の制御目標値（目標ポート噴射量）として算出される。そして、この目標ポート噴射量と同量の燃料が噴射されるように通路噴射弁１６が開弁駆動される。具体的には、目標ポート噴射量および機関回転速度ＮＥに基づいて燃料噴射時期の制御目標値（目標ポート噴射時期）や燃料噴射時間の制御目標値（目標ポート噴射時間）が算出される。そして、それら目標ポート噴射時期および目標ポート噴射時間に基づいて通路噴射弁１６が開弁駆動される。
【００２９】
一方、筒内噴射弁１７からの燃料噴射比率（＝１．０−Ｒｐ）を要求噴射量Ｔｑに乗算した量（Ｔｑ×［１．０−Ｒｐ］）が筒内噴射弁１７からの燃料噴射量の制御目標値（目標筒内噴射量Ｔｑｃ）として算出される。そして、この目標筒内噴射量Ｔｑｃと同量の燃料が噴射されるように筒内噴射弁１７が開弁駆動される。
【００３０】
本実施形態では、一回の燃焼サイクルにおける筒内噴射弁１７からの燃料噴射が、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって行われる。詳しくは、図２に示すように、内燃機関１０の吸気行程および圧縮行程が「吸気行程の前半（第４期間）」、「吸気行程の後半（第３期間）」、「圧縮行程の前半（第２期間）」、および「圧縮行程の後半（第１期間）」の四つの期間に予め区画されている。そして、それら期間における燃料噴射の実行の有無を組み合わせた要求噴射パターンが予め設定されている。要求噴射パターンは複数設定されており、各要求噴射パターンは電子制御装置４０に記憶されている。なお図２には、第１期間、第３期間、および第４期間において筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行される例を示している。
【００３１】
燃料噴射制御を実行する際には、機関負荷ＫＬおよび機関回転速度ＮＥに基づいて、それら要求噴射パターンのうちの一つが選択される。さらに、機関運転状態（目標筒内噴射量Ｔｑｃや機関回転速度ＮＥ、実噴射圧Ｐ）に基づいて、要求噴射パターンに定められた各噴射についての燃料噴射時期の制御目標値（目標筒内噴射時期）と燃料噴射時間の制御目標値（目標筒内噴射時間）とが算出される。そして、各噴射についてそれぞれ、目標筒内噴射時期および目標筒内噴射時間に基づき筒内噴射弁１７の開弁駆動が実行される。
【００３２】
本実施形態では、吸気行程前半の第１期間における燃料噴射が、ピストン１８の頂面に向けて燃料を噴射して同頂面を噴射燃料によって冷却することにより、燃焼室１５内の温度を低下させて吸気効率を向上させる機能を有する。また吸気行程後半の第２期間における燃料噴射は、ピストン１８の移動速度が低下して燃焼室１５内の気流が弱くなるときに、同気流を強める機能を有する。さらに圧縮行程前半の第３期間における燃料噴射は、その実行に際して筒内噴射弁１７を通過する燃料によって同筒内噴射弁１７を冷却する機能を有する。また圧縮行程後半の第４期間における燃料噴射は、噴射燃料を点火プラグ２６周りに集めることにより混合気の着火性を高めて燃焼速度を高める機能を有する。
【００３３】
こうした燃料噴射制御を通じて、そのときどきの内燃機関１０の運転状態に見合う量の燃料が同運転状態に適した噴射パターンで通路噴射弁１６および筒内噴射弁１７から噴射されて内燃機関１０の燃焼室１５内に供給されるようになる。
【００３４】
図３に要求噴射パターンが設定される各機関運転領域を示し、図４に各機関運転領域と要求噴射パターンとの関係を示す。
図３または図４に示すように、本実施形態の装置では、機関負荷ＫＬおよび機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転領域が「領域Ａ」、「領域Ｂ」、「領域Ｃ」、「領域Ｄ」および「領域Ｅ」の五つの噴射領域に区画されており、それら噴射領域毎に異なる要求噴射パターンが設定されている。
【００３５】
領域Ａとしては、機関負荷ＫＬが大きく且つ機関回転速度ＮＥが低い機関運転領域が定められている。そして、この領域Ａには、第１期間および第４期間における筒内噴射弁１７からの燃料噴射の実行を要求する第１の要求噴射パターンが設定されている。この領域Ａでは筒内噴射弁１７からの二段の燃料噴射が実行される。なお領域Ａでは通路噴射弁１６からの燃料噴射は実行されない。
【００３６】
領域Ｂとしては、機関負荷ＫＬが大きく且つ機関回転速度ＮＥが低い機関運転領域であって、上記領域Ａを含む機関運転領域が定められている。この領域Ｂには、第３期間および第４期間における筒内噴射弁１７からの燃料噴射の実行を要求する第２の要求噴射パターンが設定されている。この領域Ｂでは、筒内噴射弁１７からの二段の燃料噴射が実行される。なお領域Ｂでは通路噴射弁１６からの燃料噴射は実行されない。
【００３７】
領域Ｃとしては、機関回転速度ＮＥが高い機関運転領域が定められている。この領域Ｃでは、第４期間においてのみ筒内噴射弁１７からの燃料噴射を実行する第３の要求噴射パターンが設定されている。すなわち領域Ｃでは筒内噴射弁１７からの一段の燃料噴射が実行される。なお、この領域Ｃにおいても通路噴射弁１６からの燃料噴射は実行されない。
【００３８】
領域Ｄとしては、機関負荷ＫＬが中程度であって且つ機関回転速度ＮＥが低い機関運転領域が定められている。この領域Ｄには、第４期間においてのみ筒内噴射弁１７からの燃料噴射を実行する第４の要求噴射パターンが設定されている。この領域Ｄでは、領域Ｃと同様に筒内噴射弁１７からの一段の燃料噴射が実行される。ただし、この領域Ｄでは通路噴射弁１６からの燃料噴射が合わせて実行される。
【００３９】
領域Ｅとしては、機関負荷ＫＬが小さく且つ機関回転速度ＮＥが低い機関運転領域が定められている。この領域Ｅでは、第１〜第４期間のいずれにおいても筒内噴射弁１７からの燃料噴射を実行されず、通路噴射弁１６からの燃料噴射のみが実行される。
【００４０】
図３から明らかなように、本実施形態の装置では、領域Ｂとして領域Ａを含む機関運転領域が定められており、それら領域Ａ，Ｂそれぞれに要求噴射パターンが定められている。そのため、領域Ａ，Ｂが重なっている部分（領域Ａにあたる部分）では要求噴射パターンが二つ設定される。また領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが、隣り合う領域と一部（図中に破線で示す部分）が重複するように設定されている。そうした領域の重複部分では複数の要求噴射パターンが定められる。このように本実施形態の装置では、同一の機関運転領域に複数の要求噴射パターンが設定されることがあるため、それら要求噴射パターンの中から適切なパターンを選択しないと、他に適切なパターンがあるのにも関わらず、燃焼状態の悪化を招く要求噴射パターンを選択してしまうおそれがある。なお本実施形態では、各領域Ａ〜Ｅのうちの複数が重複している機関運転領域が特定の機関運転領域に相当する。
【００４１】
本実施形態の装置では、同一の機関運転領域に設定される複数の要求噴射パターンのうち、多段噴射の最後段噴射の実行時期を含む期間が圧縮上死点に最も近い期間である要求噴射パターンを優先的に選択して、筒内噴射弁１７の作動制御を実行するようにしている。なお要求噴射パターンに一段の燃料噴射が設定されている領域Ｃや領域Ｄでは、同燃料噴射が実行される期間（第４期間）が上記多段噴射の最後段噴射の実行時期を含む期間として用いられる。
【００４２】
上記内燃機関１０では、筒内噴射弁１７による燃料噴射の実行時期が圧縮上死点に近いほど、噴射燃料が燃焼室１５内で拡散する時間が短くなって燃料濃度の高い部分が形成され易くなるため、燃焼室１５内における点火プラグ２６の近辺にその周辺部分と比較して燃料濃度の高い部分を形成し易くなる。そして、周辺の燃料濃度が適度に高い状態で点火プラグ２６による点火動作を行うことにより、燃焼室１５内における燃料の初期燃焼速度を高くして同燃料の燃焼状態を良好にすることができ、ひいては燃費性能を高くすることが可能になる。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の装置では、要求噴射パターンを選択する際の優先度が予め定められている。具体的には、最も優先度が高いパターンを第１の要求噴射パターン（領域Ａ）とし、第２の要求噴射パターン（領域Ｂ）、第３の要求噴射パターン（領域Ｃ）、第４の要求噴射パターン（領域Ｄ）、筒内噴射弁１７による燃料噴射を実行しない第５の要求噴射パターン（領域Ｅ）といった順に優先度が低くなるように、上記優先度が定められている。
【００４４】
そして要求噴射パターンが複数設定される機関運転領域では、上記優先度に基づいて、次のように要求噴射パターンが選択される。すなわち、領域Ｂ，Ｃの重複部分や領域Ｂ，Ｃ，Ｄの重複部分では領域Ｂに対応する第２の要求噴射パターンが選択される。また領域Ｃ，Ｄの重複部分や、領域Ｃ，Ｄ，Ｅの重複部分、領域Ｃ，Ｅの重複部分では領域Ｃに対応する第３の要求噴射パターンが選択される。さらに領域Ｄ，Ｅの重複部分では同領域Ｄに対応する第４の要求噴射パターンが選択される。
【００４５】
このように、内燃機関１０の運転に際して複数の要求噴射パターンが設定されるときに、上記優先度が高い要求噴射パターンを選択することにより、多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期、すなわち良好な燃焼状態を得るのに適した時期になるように要求噴射パターンを選択することができる。したがって、内燃機関１０の運転に際して要求噴射パターンが複数設定される場合であっても、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００４６】
本実施形態では、領域Ｃおよび領域Ｄにおいて、多段噴射の最後段噴射の実行時期を含む期間が同一の第４期間になる。そのため、領域Ｃと領域Ｄとが重複している機関運転領域では、最後段噴射が実行される期間だけでは優先度を定めることができない。本実施形態では、領域Ｃ，Ｄの重複部分において設定される第３および第４の要求噴射パターンのうち、一回の燃焼サイクルにおける総噴射量（要求噴射量Ｔｑ）に対して第４期間での燃料噴射による噴射量の占める割合が多いほうの第３の要求噴射パターンを選択するようにしている。
【００４７】
本実施形態では、領域Ｃでは筒内噴射弁１７による第４期間における燃料噴射のみが実行されるのに対して、領域Ｄでは筒内噴射弁１７による第４期間における燃料噴射に合わせて通路噴射弁１６からの燃料噴射も実行される。そのため、領域Ｃ，Ｄでは最後段噴射が実行される期間が同一の第４期間であるとはいえ、要求噴射量Ｔｑに対する第４期間での燃料噴射による噴射量の占める割合が領域Ｄと比較して領域Ｃが多い。この点をふまえて本実施形態では、要求噴射パターンを選択する際の上記領域Ｃに対応する第３の噴射パターンの優先度が上記領域Ｄに対応する第４の要求噴射パターンの優先度より高く設定されている。
【００４８】
これにより、領域Ｃと領域Ｄとの重複部分において、第４期間における筒内噴射弁１７による燃料噴射のみを行う第３の要求噴射パターン、すなわち圧縮上死点に近い時期に実行される燃料噴射の占める割合が多いために良好な燃焼状態を得るのに適した要求噴射パターンを選択することができる。このように本実施形態の装置によれば、多段噴射における最後段噴射が実行される期間が同一の要求噴射パターンが複数ある場合であっても、要求噴射量Ｔｑに対する最後段噴射による噴射量の占める割合を考慮することにより、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００４９】
また本実施形態では、領域Ｂが領域Ａを含む機関運転領域に設定されている。そして、領域Ａには第１期間の燃料噴射を含む第１の噴射パターンが設定されており、領域Ｂには第１期間より前の第３期間の燃料噴射と第４期間の燃料噴射とからなる第２の要求噴射パターンが設定されている。そして、領域Ａに対応する第１の要求噴射パターンの優先度が領域Ｂに対応する第２の要求噴射パターンの優先度より高く設定されている。なお本実施形態では、第１の要求噴射パターンの第１期間における燃料噴射の実行時期が第１の時期に相当し、第２の要求噴射パターンの第３期間における燃料噴射の実行時期が第１の時期より前の第２の時期に相当する。
【００５０】
本実施形態では、機関運転領域が領域Ａであるときに、第１の要求噴射パターンでの筒内噴射弁１７からの燃料噴射の実行の可否を判断するための実行条件が成立しているか否かが判断される。この実行条件は、実噴射圧Ｐが所定圧力以上であるときに成立していると判断される一方、実噴射圧Ｐが所定圧力未満であるときには成立していないと判断される。
【００５１】
そして、機関運転領域が領域Ａであるときに上記実行条件が成立している場合には、第１の要求噴射パターンでの機関運転が可能であるとして、第１の要求噴射パターンが選択されて筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行される。これにより、良好な燃焼状態での機関運転が見込める噴射パターンを選択して筒内噴射弁１７からの燃料噴射を実行することができる。
【００５２】
一方、機関運転領域が領域Ａであるときに上記実行条件が成立していない場合には、第１の要求噴射パターンに基づく機関運転を実行することができない状況であるとして、領域Ａと重複している領域Ｂに対応する第２の要求噴射パターンが選択されて、同パターンでの筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行される。これにより、最も良好な燃焼状態での機関運転が見込める第１の要求噴射パターンを選択することができなくなったときに、二番目に良好な燃焼状態での機関運転が見込める第２の要求噴射パターンを選択して、筒内噴射弁１７からの燃料噴射を実行することができるようになる。
【００５３】
このように本実施形態の装置によれば、第１の要求噴射パターンと第２の要求噴射パターンとが定められた領域Ａにおいて、通常時には第１の要求噴射パターンを選択し、同パターンを選択できないときには例外的に第２の要求噴射パターンを選択するといったように、それら要求噴射パターンのいずれかを状況に応じて適正に選択することができる。
【００５４】
以下、そのようにして要求噴射パターンを選択する手順について詳しく説明する。
図５に、要求噴射パターンを選択する処理（選択処理）の実行手順を示す。なお同図のフローチャートに示される一連の処理は、燃料噴射制御にかかる処理の一部をなす処理であり、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御装置４０により実行される。
【００５５】
図５に示すように、選択処理では先ず、機関負荷ＫＬおよび機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態が複数の要求噴射パターンが設定される状態（詳しくは、領域Ａあるいは図４中に斜線で示す領域に含まれる状態）であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。そして、要求噴射パターンが一つのみ設定される機関運転状態である場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
【００５６】
複数の要求噴射パターンが設定される機関運転状態であるときには（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、同機関運転状態が領域Ａに含まれるか否かが判断される（ステップＳ１２）。
そして、このときの機関運転状態が領域Ａに含まれる場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、前記実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１３）。実行条件が成立しているときには（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、領域Ａに対応する第１の要求噴射パターンが選択される（ステップＳ１４）。これにより、最も良好な燃焼状態になる第１の要求噴射パターンが選択されて筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行されるようになる。
【００５７】
一方、実行条件が成立していないときには（ステップＳ１３：ＮＯ）、領域Ｂに対応する第２の要求噴射パターンが選択される（ステップＳ１５）。これにより、良好な燃焼状態を得るうえで二番目に適した第２の要求噴射パターンが選択されて筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行されるようになる。
【００５８】
複数の要求噴射パターンが設定される機関運転状態であるときに（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、同機関運転状態が領域Ａに含まれない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、このとき設定されている要求噴射パターンの優先度（図４参照）が各別に算出される。そして、それら優先度を比較することによって優先度の最も高い要求噴射パターンが選択される（ステップＳ１６）。これにより、最も良好な燃焼状態になる要求噴射パターンが選択されて筒内噴射弁１７からの燃料噴射が実行されるようになる。なお本実施形態では、各要求噴射パターンとその優先度との関係を定めたマップが電子制御装置４０に予め記憶されている。ステップＳ１６の処理では、このマップに基づいて各要求噴射パターンの優先度が算出される。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）同一の機関運転領域に設定される複数の要求噴射パターンのうち、多段噴射の最後段噴射の実行時期を含む期間が圧縮上死点に最も近い期間である要求噴射パターンを優先的に選択して、筒内噴射弁１７の作動制御を実行するようにした。そのため、内燃機関１０の運転に際して要求噴射パターンが複数設定される場合であっても、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００６０】
（２）機関運転状態が領域Ａに含まれるときに、実行条件が成立するときには第１の要求噴射パターンを選択し、実行条件が成立しないときには同領域Ａと重複している領域Ｂに対応する第２の要求噴射パターンを選択するようにした。そのため領域Ａにおいて、通常時には第１の要求噴射パターンを選択し、同パターンを選択できないときには例外的に第２の要求噴射パターンを選択するといったように、それら要求噴射パターンのいずれかを状況に応じて適正に選択することができる。
【００６１】
（３）領域Ｃと領域Ｄとが重複している機関運転領域において設定される第３および第４の要求噴射パターンのうち、一回の燃焼サイクルにおける総噴射量（要求噴射量Ｔｑ）に対して第４期間での燃料噴射による噴射量が占める割合が多いほうの第３の要求噴射パターンを選択するようにした。そのため、多段噴射における最後段噴射が実行される期間が同一の要求噴射パターンが複数あるとはいえ、要求噴射量Ｔｑに対する最後段噴射による噴射量の占める割合を考慮することにより、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００６２】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・各要求噴射パターンの優先度をマップに基づき算出することに代えて、優先度を算出するための演算式を電子制御装置４０に予め記憶しておくとともに同演算式に基づき優先度を算出するようにしてもよい。
【００６３】
・領域Ｃ，Ｄの重複部分において、要求噴射量Ｔｑに対して第４期間における燃料噴射量の占める割合が多いほうの要求噴射パターンを選択することに限らず、任意の選択基準で要求噴射パターンを選択することができる。全期間（吸気行程および圧縮行程）において圧縮上死点に近い期間に実行される燃料噴射の占める割合が多くなるほうの要求噴射パターンを選択することにより、上記実施形態に準じた作用効果が得られる。
【００６４】
・領域Ａにおける第１の要求噴射パターンでの筒内噴射弁１７からの燃料噴射を適正に実行することができるのであれば、同領域Ａにおいて、第１および第２の要求噴射パターンのうちの第１の要求噴射パターンを優先的に選択することに代えて、常に第１の要求噴射パターンを選択するようにしてもよい。こうした装置によっても、内燃機関１０の運転に際して要求噴射パターンが複数設定される場合に、適切な噴射パターンを選択して良好な燃焼状態での機関運転を実現することができる。
【００６５】
・多段噴射の各段の燃料噴射を実行する期間として、内燃機関１０の吸気行程および圧縮行程に二つの期間を設定したり、三つの期間を設定したり、五つ以上の期間を設定したりすることができる。
【００６６】
・上記実施形態の装置では、内燃機関１０の吸気行程および圧縮行程を複数の期間に予め区画するとともにそれら期間における燃料噴射の有無を組み合わせた要求噴射パターンに基づいて多段噴射を実行するようにした。これに限らず、メイン噴射にパイロット噴射やアフター噴射を組み合わせた要求噴射パターンに基づいて多段噴射を実行する装置にも、上記実施形態の装置はその構成を適宜変更したうえで適用することができる。こうした装置では、要求噴射パターンを選択する選択パラメータとして、多段噴射の最後段噴射の実行時期を含む期間を用いることに限らず、多段噴射の最後段噴射の実行時期を用いることもできる。すなわち、要求噴射パターンが複数設定された機関運転領域において、多段噴射の最後段噴射の実行時期が圧縮上死点に最も近い時期である要求噴射パターンを優先的に選択して、筒内噴射弁１７の作動制御を実行することができる。なお、多段噴射の最後段噴射の実行時期としては、同最後段噴射の実行開始時期や実行停止時期を採用することができる。
【００６７】
・上記実施形態の装置は、通路噴射弁１６が設けられていない装置にも、構成を適宜変更したうえで適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１１ａ…吸気ポート、１２…スロットル機構、１３…スロットルバルブ、１４…スロットルモータ、１５…燃焼室、１６…通路噴射弁、１７…筒内噴射弁、１８…ピストン、１９…クランクシャフト、２０…排気通路、２１…燃料タンク、２２…低圧燃料通路、２３…フィードポンプ、２４…高圧燃料通路、２５…高圧ポンプ、２６…点火プラグ、４０…電子制御装置。
【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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