(57)【要約】      （修正有）【課題】噴霧形状の変化に起因する燃焼性の低下を防止するため、噴霧形状の変化量を検出する。【解決手段】燃料噴射時期を徐々に変化させる徐変制御を行うことによって、ピストン頂面外周縁２６とボア壁面２７との境界領域ＢＡに到達する、燃料噴霧が形成されたときの燃料噴射時期である境界到達噴射時期に基づいて燃料噴霧形状の変化量を推定する。境界到達噴射時期の判定は、燃焼性に関するパラメータ（たとえば、機関回転数、筒内圧、出力トルクなど）の変動に基づいて把握される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射弁を具備する内燃機関において、ピストン頂面外周縁とボア壁面との境界領域に到達する燃料噴霧が形成されたときの燃料噴射時期である境界到達噴射時期に基づいて燃料噴霧形状の変化量を推定する内燃機関の燃料噴霧形状変化量推定装置。
【請求項２】
燃料噴射時期を徐々に変化させる徐変制御を行うことによって前記境界到達噴射時期を求める請求項１に記載の燃料噴霧形状変化量推定装置。
【請求項３】
前記内燃機関が複数の燃焼室を具備し、一部の燃焼室から順次、前記徐変制御を開始する請求項１または２に記載の燃料噴霧形状変化量推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴霧形状変化量推定装置によって推定された燃料噴霧形状の変化量が所定の許容上限値よりも大きくなったときに、前記筒内噴射弁の噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御を実行するデポジット除去装置。
【請求項５】
筒内噴射弁を具備する内燃機関において、ピストン頂面外周縁とボア壁面との境界領域に到達する燃料噴霧が形成されたときの燃料噴射時期である境界到達噴射時期が所定範囲内の噴射時期であるときに前記筒内噴射弁の噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御を実行する内燃機関のデポジット除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の噴霧形状変化量推定装置およびデポジット除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デポジット堆積量（すなわち、燃料噴射弁の噴孔に堆積したデポジットの量）を推定する技術が特許文献１に記載されている。噴孔にデポジットが堆積すると、燃料噴射弁のニードル弁のリフト量が同じであっても、燃料流量（すなわち、噴孔を通過する燃料の流量）が低下する。そこで、特許文献１の技術では、ニードル弁のリフト量に対する燃料流量に基づいて、デポジット堆積量が推定される。そして、斯くして推定されたデポジット堆積量が基準堆積量以上である場合、デポジットを噴孔から除去する制御が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７１００号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２９６２８号公報
【特許文献３】特開２００５−２０１０８３号公報
【特許文献４】特開２００５−２０７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、噴孔にデポジットが堆積したときに、燃料流量の低下が小さくても、噴霧形状（すなわち、噴孔から噴射される燃料の噴霧の形状）の変化が大きいことがある。そして、この場合、燃料流量の低下に起因する燃料燃焼性（以下、単に「燃焼性」）の低下は小さいものの、噴霧形状の変化に起因する燃焼性の低下は大きい。したがって、燃焼性の低下を改善するための策を講ずる必要があるか否かを判断するためにも、噴霧形状の変化量を知ることには利益がある。
【０００５】
そして、燃焼性の低下を改善するための策を講ずる必要がある場合、適切な時期に噴孔からデポジットを除去することにも利益がある。
【０００６】
こうした事情に鑑み、本発明の１つの目的は、噴霧形状の変化量を推定することにある。また、本発明の別の目的は、噴孔からデポジットを除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明の１つは、筒内噴射弁を具備する内燃機関の燃料噴霧形状変化量推定装置に関する。そして、上記目的を達成するために、この発明では、ピストン頂面外周縁とボア壁面との境界領域に到達する燃料噴霧が形成されたときの燃料噴射時期である境界到達噴射時期に基づいて燃料噴霧形状の変化量が推定される。これによれば、燃料噴霧形状の変化量を推定することができる。
【０００８】
また、この発明において、燃料噴射時期を徐々に変化させる徐変制御を行うことによって前記境界到達噴射時期を求めるようにすると有利である。これによれば、境界到達噴射時期が積極的に求められるので、燃料噴霧形状の変化量の推定機会が増す。。
【０００９】
また、この発明において、前記内燃機関が複数の燃焼室を具備する場合、一部の燃焼室から順次、前記徐変制御を開始するようにすると有利である。これによれば、徐変制御の実行に起因する大きなトルク変動の発生が抑制される。
【００１０】
また、本願の別の発明は、デポジット除去装置に関する。この発明では、前記燃料噴霧形状変化量推定装置によって推定された燃料噴霧形状の変化量が所定の許容上限値よりも大きくなったときに、前記筒内噴射弁の噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御が実行される。これによれば、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。
【００１１】
また、本願のさらに別の発明は、筒内噴射弁を具備する内燃機関のデポジット除去装置に関する。この発明では、ピストン頂面外周縁とボア壁面との境界領域に到達する燃料噴霧が形成されたときの燃料噴射時期である境界到達噴射時期が所定範囲内の噴射時期であるときに前記筒内噴射弁の噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御が実行される。これによれば、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は第１実施形態の燃料噴霧形状変化量推定装置を備えた内燃機関を示している。
【図２】図２（Ａ）は燃焼室周辺の内燃機関の部分を模式的に示した縦断面であり、図２（Ｂ）は燃焼室周辺の内燃機関の部分を模式的に示した横断面図である。
【図３】図３（Ａ）は基準噴射時期を算出するためのマップを示し、図３（Ｂ）は基準噴射量を算出するためのマップを示し、図３（Ｃ）は基準燃圧を算出するためのマップを示している。
【図４】図４（Ａ）は垂直方向噴霧角度が所期角度である噴霧の様子を示し、図４（Ｂ）は垂直方向噴霧角度が所期角度よりも小さい噴霧の様子を示し、図４（Ｃ）は垂直方向噴霧角度が所期角度よりも大きい噴霧の様子を示している。
【図５】図５（Ａ）は水平方向噴霧角度が所期角度である噴霧の様子を示し、図５（Ｂ）は水平方向噴霧角度が所期角度よりも大きい噴霧の様子を示し、図５（Ｃ）は水平方向噴霧角度が所期角度よりも小さい噴霧の様子を示している。
【図６】図６（Ａ）は垂直方向噴霧角度幅が所期角度幅である噴霧の様子を示し、図６（Ｂ）は垂直方向噴霧角度幅が所期角度幅よりも大きい噴霧の様子を示している。
【図７】図７（Ａ）は水平方向噴霧角度幅が所期角度幅である噴霧の様子を示し、図７（Ｂ）は水平方向噴霧角度幅が所期角度幅よりも大きい噴霧の様子を示し、図７（Ｃ）は水平方向噴霧角度幅が所期角度幅よりも小さい噴霧の様子を示している。
【図８】図８は第１実施形態の噴霧形状変化量推定フローを示している。
【図９】図９は第２実施形態の噴霧形状変化量推定フローを示している。
【図１０】図１０は第３実施形態のデポジット除去制御フローを示している。
【図１１】図１１は第３実施形態のデポジット除去制御フローを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の燃料噴霧形状変化量推定装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「噴霧」は「燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧」であり、「噴霧形状」は「燃料の噴霧の形状」である。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１に第１実施形態の燃料噴霧形状変化量推定装置を備えた内燃機関が示されている。図１において、１０は内燃機関の本体、１１はシリンダヘッド、１２はシリンダブロック、１３は燃焼室、１４は燃料噴射弁、１５は点火プラグ、１６は点火プラグの電極、１７は筒内圧センサ、１８は燃料ポンプ、１９は燃料供給管、２０はピストン、２１はコネクティングロッド、２２はクランクシャフト、２３はクランク角度センサ、３０は吸気弁、３１は吸気ポート、３２は吸気マニホルド、３３はサージタンク、３４はスロットル弁、３５は吸気管、３６はエアフィルタ、４０は排気弁、４１は排気ポート、４２は排気マニホルド、４３は排気管、５０は電子制御装置（ＥＣＵ）、６０はアクセルペダル、６１はアクセルペダル踏込量センサをそれぞれ示している。
【００１５】
燃料噴射弁１４、点火プラグ１５、筒内圧センサ１７、燃料ポンプ１８、スロットル弁３４、クランク角度センサ２３、および、アクセルペダル踏込量センサ６１は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁１４、点火プラグ１５、燃料ポンプ１８、および、スロットル弁３４を動作させるための信号をこれらに送信する。また、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ１７、クランク角度センサ２３、および、アクセルペダル踏込量センサ６１から信号を受信する。筒内圧センサ１７からは、筒内圧（すなわち、燃焼室１３内の圧力）に対応する信号が出力される。クランク角度センサ２３からは、クランクシャフト２２の回転速度に対応する信号が出力される。アクセルペダル踏込量センサ６１からは、アクセルペダル６０の踏込量に対応する信号が出力される。ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ１７から受信した信号に基づいて筒内圧を算出する。また、ＥＣＵ５０は、クランク角度センサ２３から受信した信号に基づいて機関回転数を算出する。また、ＥＣＵ５０は、アクセルペダル踏込量センサ６１から受信した信号に基づいて機関負荷を算出する。
【００１６】
また、内燃機関１０は、４つの燃焼室１３を有する。また、燃料噴射弁１４は、燃焼室１３毎に設けられており、燃焼室１３内に燃料を直接噴射するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。また、各燃料噴射弁１４は、３つの噴孔を有する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態の燃料噴射弁を「筒内噴射弁」という。
【００１７】
＜燃料噴射制御＞
次に、第1実施形態の燃料噴射制御について説明する。なお、以下の説明において、「境界領域」は、図２に参照符号ＢＡ示されているように、ピストン頂面２５の外周縁２６とボア壁面２７との境界の領域である。また、「境界到達噴射時期」は、噴射された噴霧が境界領域ＢＡに到達するような噴射時期である。また、図２において、ＣＡはボア中心軸線であり、ＰＨは水平面であり、ＰＰは垂直面である。なお、水平面ＰＨは、噴孔の出口を通る平面であって、ボア中心軸線ＣＡに対して垂直な平面である。また、垂直面ＰＰは、噴孔の出口を通る平面であって、ボア中心軸線ＣＡに対して平行で且つボア中心軸線ＣＡを含む平面である。
【００１８】
第1実施形態では、機関回転数と機関負荷との組合せに応じて適切な燃料噴射時期（以下、単に「噴射時期」）、燃料噴射量（以下、単に「噴射量」）、および、燃圧（すなわち、筒内噴射弁１４に供給される燃料の圧力）が予め実験等によって求められる。これら求められた噴射時期、噴射量、および、燃圧は、それぞれ、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示されているように、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形でそれぞれ基準噴射時期Ｔｉｂ、基準噴射量Ｑｉｂ、および、基準燃圧ＰｆｂとしてＥＣＵ５０に記憶されている。
【００１９】
第1実施形態では、その時々の機関回転数Ｎおよび機関負荷Ｌに基づいて図３（Ａ）〜（Ｃ）のマップからそれぞれ基準噴射時期Ｔｉｂ、基準噴射量Ｑｉｂ、および、基準燃圧Ｐｆｂが算出される。これら算出された基準噴射時期Ｔｉｂ、基準噴射量Ｑｉｂ、および、基準燃圧Ｐｆｂは、それぞれ、目標噴射時期、目標噴射量、および、目標燃圧に設定される。
【００２０】
そして、目標燃圧が達成されるように燃料ポンプ１８の動作が制御されつつ、目標噴射時期において目標噴射量の燃料が各筒内噴射弁１４から噴射されるように各筒内噴射弁１４の動作が制御される。
【００２１】
なお、基準噴射時期、基準噴射量、および、基準燃圧は、筒内噴射弁１４の噴孔にデポジットが堆積していない状態において、噴霧が境界領域ＢＡに到達しない値として設定されている。
【００２２】
＜噴霧形状と境界到達噴射時期＞
ところで、筒内噴射弁１４の噴孔にデポジットが堆積することがある。このデポジットは、燃料の燃焼に起因して生成される燃焼生成物である。デポジットが噴孔に堆積すると、噴霧形状が所期形状（すなわち、噴孔にデポジットが堆積していないときの噴霧形状）から変化する。
【００２３】
＜垂直方向噴霧角度の変化１＞
噴孔にデポジットが堆積していないときには、図４（Ａ）に示されているように、噴霧７０の垂直方向噴霧角度Ａ１は所期角度である。一方、噴孔にデポジットが堆積したときには、図４（Ｂ）に示されているように、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも小さくなるように噴霧形状が変化することがある。別の言い方をすると、噴霧方向が垂直方向において所期方向（すなわち、噴孔にデポジットが堆積していないときの噴霧方向）よりも上側（すなわち、シリンダヘッド側）に移行することがある。なお、本明細書において、垂直方向は、ボア中心軸線ＣＡに対して平行な方向である。また、垂直方向噴霧角度Ａ１は、水平面ＰＨに対する噴霧方向の角度である。
【００２４】
垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度である噴霧７０は、その先端がボア壁面２７に到達したときにピストン２０が図４（Ａ）に示されている位置に到来していると、境界領域ＢＡに到達する。一方、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも小さい噴霧７０は、その先端がボア壁面２７に到達したときにピストン２０が図４（Ｂ）に示されている位置に到来していると、境界領域ＢＡに到達する。このように、垂直方向噴霧角度Ａ１が異なると、噴霧が境界領域ＢＡに到達する噴射が異なる。つまり、境界到達噴射時期が異なる。より具体的には、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度である場合よりも、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも小さい場合のほうが遅い。
【００２５】
そして、垂直方向噴霧角度Ａ１の変化量（すなわち、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも小さくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に遅くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００２６】
＜垂直方向噴霧角度の変化２＞
また、噴孔にデポジットが堆積したときには、図４（Ｃ）に示されているように、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも大きくなるように噴霧形状が変化することがある。別の言い方をすると、噴霧方向が垂直方向において所期方向よりも下側（すなわち、ピストン側）に移行することがある。
【００２７】
垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも大きい噴霧７０は、その先端がボア壁面２７に到達したときにピストン２０が図４（Ｃ）に示されている位置に到来していると、境界領域ＢＡに到達する。そして、この場合、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度が所期角度である場合よりも、垂直方向噴霧角度が所期角度よりも大きい場合のほうが早い。
【００２８】
そして、垂直方向噴霧角度Ａ１の変化量（すなわち、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度よりも大きくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度Ａ１が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に早くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００２９】
＜水平方向噴霧角度の変化１＞
また、噴孔にデポジットが堆積していないときには、図５（Ａ）に示されているように、垂直面ＰＰの両側に噴射された噴霧７０の水平方向噴霧角度Ａ２は所期角度である。一方、噴孔にデポジットが堆積したときには、図５（Ｂ）に示されているように、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも大きくなるように噴霧形状が変化することがある。別の言い方をすると、噴霧方向が水平方向において所期方向（すなわち、噴孔にデポジットが堆積していないときの噴霧方向）よりも外側（すなわち、ボア壁面側）に移行することがある。なお、本明細書において、水平方向は、ボア中心軸線ＣＡに対して垂直な方向である。また、水平方向噴霧角度Ａ２は、垂直面ＰＰに対する噴霧方向の角度である。
【００３０】
そして、噴霧到達時間（すなわち、噴霧がボア壁面２７に到達するまでにかかる時間）は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合よりも、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも大きくなっている場合のほうが短い。したがって、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合よりも、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも大きくなっている場合のほうが遅い。つまり、水平方向噴霧角度Ａ２が異なると、境界到達噴射時期が異なる。
【００３１】
そして、水平方向噴霧角度Ａ２の変化量（すなわち、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも大きくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に遅くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００３２】
＜水平方向噴霧角度の変化２＞
また、噴孔にデポジットが堆積したときには、図５（Ｃ）に示されているように、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも小さくなるように噴霧形状が変化することがある。別の言い方をすると、噴霧方向が水平方向において所期方向よりも内側（すなわち、ボア中心軸線側）に移行することがある。
【００３３】
そして、この場合、噴霧到達時間は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合よりも、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも小さくなっている場合のほうが長い。したがって、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合よりも、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも小さくなっている場合のほうが早い。
【００３４】
そして、水平方向噴霧角度Ａ２の変化量（すなわち、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度よりも小さくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度Ａ２が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に早くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００３５】
＜垂直方向噴霧角度幅の変化＞
また、噴孔にデポジットが堆積していないときには、図６（Ａ）に示されているように、噴霧７０の垂直方向噴霧角度幅Ａ３は所期角度幅である。一方、噴孔にデポジットが堆積したときには、図６（Ｂ）に示されているように、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅よりも大きくなるように噴霧形状が変化することがある。なお、垂直方向噴霧角度幅Ａ３は、垂直方向において、上側の噴霧境界ライン７３と下側の噴霧境界ライン７４との間の角度である。
【００３６】
垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅である噴霧は、その下側の噴霧境界ライン７３の先端がボア壁面２７に到達したときにピストン２０が図６（Ａ）に示されている位置に到来していると、境界領域ＢＡに到達するが、ピストン２０が図６（Ａ）に示されている位置よりも下側（すなわち、クランクシャフト側）の位置にしか到来していなければ、境界領域ＢＡには到達しない。しかしながら、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅よりも大きくなった噴霧は、その下側の噴霧境界ライン７４の先端がボア壁面２７に到達したときにピストン２０が図６（Ｂ）に示されている位置にしか到来していなかったとしても、境界領域ＢＡに到達する。つまり、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅にある場合よりも、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅よりも大きくなっている場合のほうが早い。
【００３７】
そして、垂直方向噴霧角度幅Ａ３の変化量（すなわち、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度幅よりも大きくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、垂直方向噴霧角度幅Ａ３が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に早くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００３８】
＜水平方向噴霧角度幅の変化１＞
また、噴孔にデポジットが堆積していないときには、図７（Ａ）に示されているように、噴霧７０の水平方向噴霧角度幅Ａ４は所期角度幅である。一方、噴孔にデポジットが堆積したときには、図７（Ｂ）に示されているように、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅よりも大きくなるように噴霧形状が変化することがある。なお、水平方向噴霧角度幅Ａ４は、図７の例では、垂直面ＰＰを含む噴霧の場合、水平方向において、両側の噴霧境界ライン７６の間の角度である。また、水平方向噴霧角度幅Ａ４は、図７の例では、垂直面ＰＰを含まない噴霧の場合、水平方向において、内側の噴霧境界ライン７７と外側の噴霧境界ライン７８との間の角度である。
【００３９】
そして、外側噴霧到達時間（すなわち、噴霧の外側ラインがボア壁面２７に到達するまでにかかる時間）は、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅である場合よりも、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度よりも大きくなっている場合のほうが短い。したがって、境界到達噴霧時期は、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅である場合よりも、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅よりも大きくなっている場合のほうが遅い。つまり、水平方向噴霧角度幅Ａ４が異なると、境界到達噴霧時期が異なる。
【００４０】
そして、水平方向噴霧角度幅Ａ４の変化量（すなわち、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度よりも大きくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度Ａ４が所期角度である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に遅くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００４１】
＜水平方向噴霧角度幅の変化２＞
また、噴孔にデポジットが堆積したときには、図７（Ｃ）に示されているように、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅よりも小さくなるように噴霧形状が変化することがある。
【００４２】
そして、外側噴霧到達時間は、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅である場合よりも、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度よりも小さくなっている場合のほうが長い。したがって、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅である場合よりも、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅よりも小さくなっている場合のほうが早い。つまり、水平方向噴霧角度幅Ａ４が異なると、境界到達噴射時期が異なる。
【００４３】
そして、水平方向噴霧角度幅Ａ４の変化量（すなわち、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度よりも小さくなっている量）が大きいほど、境界到達噴射時期は、水平方向噴霧角度幅Ａ４が所期角度幅である場合の境界到達噴射時期に対して、より大幅に早くなる。このため、こうした変化が噴霧形状に生じている場合、境界到達噴射時期に基づいて、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００４４】
＜第１実施形態の境界到達噴射時期の判定＞
第１実施形態の境界到達噴射時期の判定について説明する。噴霧が境界領域ＢＡに到達すると、ピストン２０のさらなる上昇によって燃料の気化が不十分になる。このため、燃料燃焼性（以下、単に「燃焼性」）が低下する。したがって、燃焼性が所期の燃焼性よりも低い場合（あるいは、燃焼性が所期の燃焼性よりも所定程度低い場合）、噴射時期が境界到達噴射時期になっていると考えられる。そこで、この判定では、燃焼性が所期の燃焼性よりも低い場合（あるいは、燃焼性が所期の燃焼性よりも所定程度低い場合）、噴射時期が境界到達噴射時期となっていると判定される。
【００４５】
なお、所期の燃焼性は、噴霧時期が境界到達噴射時期になっていないときの燃焼性である。また、第１実施形態では、燃焼性は、燃焼性に関するパラメータ（たとえば、機関回転数、筒内圧、出力トルクなど）の変動に基づいて把握される。もちろん、所期の燃焼性に対応する前記パラメータの値を所期値として予め用意しておき、前記パラメータが前記所期値よりも低いとき（パラメータによっては、前記パラメータが前記所期値よりも高いとき）に燃焼性が所期の燃焼性よりも低いと判定してもよいし、前記パラメータが前記所期値よりも低いときに、直接、噴霧時期が境界到達噴射時期になっていると判定してもよい。
【００４６】
＜第１実施形態の噴霧形状変化量の推定＞
第１実施形態の噴霧形状の変化量の推定について説明する。この推定では、前記判定によって現在の噴射時期が境界到達噴射時期であると判定されたときに、噴射時期偏差に基づいて噴霧形状の変化量が推定される。より具体的には、噴射時期偏差が大きいほど、噴霧形状の変化量が大きいと推定される。なお、ここでの噴射時期偏差は、基準境界到達噴射時期に対する現在の噴射時期の差である。また、基準境界到達噴射時期は、噴孔にデポジットが堆積していないときの境界到達噴射時期である。
【００４７】
このように、第１実施形態の思想によれば、筒内噴射弁１４を具備する内燃機関１０において、ピストン頂面外周縁２６とボア壁面２７との間の境界領域ＢＡに到達する燃料噴霧７０が形成されたときの噴射時期である境界到達噴射時期に基づいて噴霧形状の変化量が推定される。
【００４８】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態によれば、噴霧形状の変化量を推定することができる。また、噴霧が境界領域に到達したときには、燃焼性が大きく低下する。第１実施形態によれば、この燃焼性の低下を利用して噴射時期が境界到達噴射時期であるか否かが判定され、そのときの噴射時期偏差を利用して噴霧形状の変化量が推定される。このため、噴霧形状の変化量が小さくても、噴射時期が境界到達噴射時期であるか否かをより確実に且つ簡便に判定することができるとともに、噴霧形状の変化量をより正確に且つ簡便に推定することができる。加えて、噴孔へのデポジットの堆積に起因する燃料流量の低下（より具体的には、所期の燃料流量に対する燃料流量の低下）が小さいときであっても、噴霧形状の変化によって噴霧形状にデポジットが堆積していることを知ることができる。
【００４９】
＜その他＞
なお、第１実施形態の筒内噴射弁１４は３つの噴孔を有しているが、本発明は、筒内噴射弁が１つの噴孔のみを有する場合にも適用可能であるし、筒内噴射弁が２つ又は４つ以上の複数の噴孔を有する場合にも適用可能である。また、第１実施形態の内燃機関１０は４つの燃焼室を有しているが、本発明は、内燃機関が１つの燃焼室のみを有する場合にも適用可能であるし、内燃機関が３つ以下又は５つ以上の複数の燃焼室を有する場合にも適用可能である。
【００５０】
＜第１実施形態の噴霧形状変化量推定フロー＞
第１実施形態の噴霧形状変化量推定フローの一例について説明する。このフローの一例が図８に示されている。このフローは、所定のタイミングが到来したときに開始される。図８のフローでは、始めに、ステップ１０において、現在の燃焼性パラメータ（すなわち、現在の燃焼性を表すパラメータ）Ｄｃｏｍが所定値Ｄｃｏｍｔｈよりも小さい（Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈであると判別されたときには、ステップ１１において、噴射時期偏差Ｄｉｔが算出される。次いで、ステップ１２において、ステップ１１で算出された噴射時期偏差Ｄｉｔに基づいて噴霧形状の変化量Ｄｃが算出され、フローが終了する。
【００５１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第２実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明する第２実施形態の構成または制御に鑑みたときに第１実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００５２】
＜第２実施形態の噴霧形状変化量の推定＞
第２実施形態では、所定条件が成立したときに、境界到達噴射時期を探索するために、噴射時期を徐々に遅角し、あるいは、進角する徐変制御が実行される。そして、燃焼性が所期の燃焼性よりも低くなったときの噴射時期が境界到達噴射時期として取得される。そして、このときの噴射時期偏差に基づいて噴霧形状の変化量が推定される。より具体的には、噴射時期偏差が大きいほど、噴霧形状の変化量が大きいと推定される。なお、ここでの噴射時期偏差は、基準境界到達噴射時期に対する現在の噴射時期（すなわち、境界到達噴射時期として取得された噴射時期）の差である。また、基準境界到達噴射時期は、噴孔にデポジットが堆積していないときの境界到達噴射時期である。
【００５３】
このように、第２実施形態の思想によれば、第１実施形態と同様に、筒内噴射弁１４を具備する内燃機関１０において、ピストン頂面外周縁２６とボア壁面２７との間の境界領域ＢＡに到達する燃料噴霧７０が形成されたときの噴射時期である境界到達噴射時期に基づいて噴霧形状の変化量が推定される。さらに、第２実施形態の思想によれば、噴射時期を徐々に変化させる徐変制御を行うことによって境界到達噴射時期が求められる。
【００５４】
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態によれば、噴霧形状の変化量を推定することができる。また、境界到達噴射時期が積極的に求められるので、噴霧形状の変化量の推定機会が増す。つまり、より適切なタイミングで、噴霧形状の変化量を推定することができる。
【００５５】
なお、第２実施形態の徐変制御では、各燃焼室から順次、噴射時期の徐変（すなわち、噴射時期の遅角または進角）が開始される。すなわち、まず、１つの燃焼室において噴射時期の徐変が開始され、次いで、別の１つの燃焼室において噴射時期の徐変が開始され、次いで、さらに別の１つの燃焼室において噴射時期の徐変が開始され、以降、残りの燃焼室において順次、噴射時期の徐変が開始される。
【００５６】
したがって、第２実施形態の思想によれば、内燃機関１０が複数の燃焼室１３を具備し、一部の燃焼室１３から順次、前記徐変制御が開始される。これによれば、徐変制御の実行に起因する大きなトルク変動（すなわち、内燃機関から出力されるトルクの変動）の発生が抑制される。
【００５７】
なお、第２実施形態において、１回の徐変制御において、全ての燃焼室において噴射時期の徐変が行われるのではなく、所定の一部の燃焼室（１つまたはそれ以上の燃焼室）においてのみ噴射時期の徐変が行われてもよい。
【００５８】
また、第２実施形態の徐変制御において、各サイクル毎に噴射時期を遅角する量および進角する量は、一定の機関性能の維持を考慮して適宜決定される。
【００５９】
また、この徐変制御において、所定条件が成立したときに噴射時期の遅角のみが行われても噴射時期の進角のみが行われても噴射時期の遅角と進角との両方が行われてもよいし、所定条件が成立する毎に噴射時期の遅角と噴射時期の進角とが交互に行われてもよい。
【００６０】
また、この徐変制御において、噴射時期の遅角または進角は、境界到達噴射時期が得られた時または噴射時期の遅角量または進角量が所定の上限値よりも大きくなった時のいずれか早い時に終了される。
【００６１】
また、前記所定条件は、たとえば、噴射時期を遅角する場合、噴射時期を遅角しても機関性能に対する影響が小さい運転領域に機関運転状態があること、噴射時期を進角する場合、噴射時期を進角しても機関性能に対する影響が小さい運転領域に機関運転状態があることである。
【００６２】
また、徐変制御中、噴射量および燃圧をそれぞれ基準噴射量および基準燃圧に維持しておくことが好ましい。
【００６３】
＜第２実施形態の噴霧形状変化量推定フロー＞
第２実施形態の噴霧形状変化量の推定フローについて説明する。このフローの一例が図９に示されている。このフローは、所定のタイミングが到来したときに開始される。図９のフローが開始されると、始めに、ステップ２０において、所定条件が成立しているか否かが判別される。ここで、所定条件が成立していないと判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、所定条件が成立していると判別されたときには、ステップ２１において、徐変制御が実行される。
【００６４】
次いで、ステップ２２において、現在の燃焼性パラメータＤｃｏｍが所定値Ｄｃｏｍｔｈよりも小さい（Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈであると判別されたときには、ステップ２３において、噴射時期偏差Ｄｉｔが算出される。次いで、ステップ２４において、ステップ２３で算出された噴射時期偏差Ｄｉｔに基づいて噴霧形状の変化量Ｄｃが算出され、フローが終了する。
【００６５】
一方、ステップ２２において、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈではないと判別されたときには、ステップ２５において、噴射時期の現在の遅角量または進角量Ｄｉｔｃが所定の上限値Ｄｉｔｃｔｈよりも大きい（Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈであると判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈではないと判別されたときには、フローはステップ２１に戻る。
【００６６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第３実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態または第２実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明する第３実施形態の構成または制御に鑑みたときに第１実施形態または第２実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００６７】
＜第３実施形態のデポジット除去＞
第３実施形態では、上述したように推定される噴霧形状の変化量が許容上限値よりも大きくなったときに、噴孔からデポジットを除去するためのデポジット除去制御が実行される。
【００６８】
このように、第３実施形態の思想によれば、上述したように推定された噴霧形状の変化量が所定の許容上限値よりも大きくなったときに、噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御が実行される。
【００６９】
＜第３実施形態の効果＞
第３実施形態によれば、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。すなわち、デポジット堆積量（すなわち、噴孔に堆積しているデポジットの量）が少ない場合、燃料流量の低下は小さく、したがって、燃料流量の低下に起因する燃焼性の低下も小さい。しかしながら、デポジット堆積量が少ない場合であっても、噴霧形状の変化は大きいことがあり、この場合、噴霧形状の変化に起因する燃焼性の低下は大きい。したがって、燃焼性の低下をより適切に改善するためには、デポジット堆積量が少ない場合であっても、噴孔からデポジットを除去することが好ましい。第３実施形態では、デポジット堆積量が少ない場合であっても大きく変化する噴霧形状の変化量を用いて、デポジット除去制御の実行の要否が判断される。このため、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。
【００７０】
＜その他＞
なお、第３実施形態のデポジット除去制御では、たとえば、燃圧を基準燃圧よりも高くすることによってデポジットが噴孔から除去される。
【００７１】
＜第３実施形態のデポジット除去制御フロー＞
第３実施形態のデポジット除去制御フローの一例について説明する。このフローの一例が図１０に示されている。このフローは、所定のタイミングが到来したときに開始される。図１０のフローが開始されると、始めに、ステップ３０において、所定条件が成立しているか否かが判別される。ここで、所定条件が成立していないと判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、所定条件が成立していると判別されたときには、ステップ３１において、徐変制御が実行される。
【００７２】
次いで、ステップ３２において、現在の燃焼性パラメータＤｃｏｍが所定値Ｄｃｏｍｔｈよりも小さい（Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈであると判別されたときには、ステップ３３において、噴射時期偏差Ｄｉｔが算出される。次いで、ステップ３４において、ステップ３３で算出された噴射時期偏差Ｄｉｔに基づいて噴霧形状の変化量Ｄｃが算出される。次いで、ステップ３６において、ステップ３４で算出された噴霧形状の変化量Ｄｃが許容上限値Ｄｃｔｈよりも大きい（Ｄｃ＞Ｄｃｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｃ＞Ｄｃｔｈではないと判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、Ｄｃ＞Ｄｃｔｈであると判別されたときには、ステップ３７において、デポジット除去制御が実行され、フローが終了する。
【００７３】
一方、ステップ３２において、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈではないと判別されたときには、ステップ３５において、噴射時期の現在の遅角量または進角量Ｄｉｔｃが所定の上限値Ｄｉｔｃｔｈよりも大きい（Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈであると判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈではないと判別されたときには、フローはステップ３１に戻る。
【００７４】
＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第４実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態または第２実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明する第４実施形態の構成または制御に鑑みたときに第１実施形態または第２実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００７５】
＜第４実施形態のデポジット除去＞
第４実施形態では、上述したように取得される境界到達噴射時期が所定範囲内の噴射時期であるときに、噴孔からデポジットを除去するためのデポジット除去制御が実行される。特に、第４実施形態では、上述したように取得される境界到達噴射時期が所定の噴射時期であるときに、デポジット除去制御が実行される。
【００７６】
このように、第４実施形態の思想によれば、筒内噴射弁１４を具備する内燃機関１０において、ピストン頂面外周縁２６とボア壁面２７との境界領域ＢＡに到達する燃料噴霧７０が形成されたときの噴射時期である境界到達噴射時期が所定範囲内の噴射時期であるときに筒内噴射弁の噴孔からデポジットを除去するデポジット除去制御が実行される。
【００７７】
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態によれば、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。すなわち、上述したように、燃焼性の低下をより適切に改善するためには、デポジット堆積量が少ない場合であっても、噴孔からデポジットを除去することが好ましい。第４実施形態では、デポジット堆積量が少ない場合であっても大きく変化する境界到達噴射時期を用いて、デポジット除去制御の実行の要否が判断される。このため、より適切なタイミングで噴孔からデポジットが除去される。
【００７８】
＜その他＞
なお、第４実施形態のデポジット除去制御では、たとえば、燃圧を基準燃圧よりも高くすることによってデポジットが噴孔から除去される。
【００７９】
＜第４実施形態のデポジット除去制御フロー＞
第４実施形態のデポジット除去制御フローの一例について説明する。このフローの一例が図１１に示されている。このフローは、所定のタイミングが到来したときに開始される。図１１のフローが開始されると、始めに、ステップ４０において、所定条件が成立しているか否かが判別される。ここで、所定条件が成立していないと判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、所定条件が成立していると判別されたときには、ステップ４１において、徐変制御が実行される。
【００８０】
次いで、ステップ４２において、現在の燃焼性パラメータＤｃｏｍが所定値Ｄｃｏｍｔｈよりも小さい（Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈであると判別されたときには、ステップ４３において、現在の噴射時期Ｔｉが遅角側の所定の噴射時期Ｔｉｄｔｈよりも遅い（Ｔｉ＜Ｔｉｄｔｈ）か、あるいは、現在の噴射時期Ｔｉが進角側の所定の噴射時期Ｔｉａｔｈよりも早い（Ｔｉ＞Ｔｉａｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉ＜Ｔｉｄｔｈでもなく、Ｔｉ＞Ｔｉａｔｈでもないと判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、Ｔｉ＜Ｔｉｄｔｈであると判別されたとき、あるいは、Ｔｉ＞Ｔｉａｔｈであると判別されたときには、ステップ４５において、デポジット除去制御が実行され、フローが終了する。
【００８１】
一方、ステップ４２において、Ｄｃｏｍ＜Ｄｃｏｍｔｈではないと判別されたときには、ステップ４４において、噴射時期の現在の遅角量または進角量Ｄｉｔｃが所定の上限値Ｄｉｔｃｔｈよりも大きい（Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈであると判別されたときには、フローはそのまま終了する。一方、Ｄｉｔｃ＞Ｄｉｔｃｔｈではないと判別されたときには、フローはステップ４１に戻る。
【符号の説明】
【００８２】
１０…内燃機関、１３…燃焼室、１４…筒内噴射弁、２０…ピストン、２５…ピストン頂面、２７…ボア壁面、７０…噴霧、ＢＡ…境界領域
【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】
2014211104.tif 000008
【図７】
2014211104.tif 000009
【図８】
2014211104.tif 000010
【図９】
2014211104.tif 000011
【図１０】
2014211104.tif 000012
【図１１】
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