(57)【要約】【課題】燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置を提供する。【解決手段】複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置において、特定の条件を満足する場合に燃料の分割噴射を行うことによって個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の干渉を低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射することにより、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が前記上限値Ｐｔを超えないように制御すること、
を特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射される前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１が予め定められた上限値Ｄｔ１を超えると判定される場合に、前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記燃料噴射装置から予め定められた距離を隔てて設置された平板の表面に対して前記燃料噴射装置から前記燃料を噴射して前記燃料を前記表面に付着させた場合における前記表面上の複数の領域のそれぞれに付着した前記燃料が蒸発を完了するまでに要する期間の長さの標準偏差である擬似燃料噴射斑Ｄ２が予め定められた上限値Ｄｔ２に該当する際の燃料の噴射量が上限値Ｉｔとして規定されること、及び
前記内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量が前記上限値Ｉｔを超えると判定される場合に、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ１が予め定められた上限値Ｊｔを超えると判定される場合にも、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定されること、及び
前記噴射期間Ｊ１が前記上限値Ｊｔを超えると判定される場合、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して分割噴射する際の噴射回数が、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ２が前記上限値Ｊｔを超えないように定められること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記上限値Ｉｔが、燃圧に応じて規定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定される場合であっても、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を分割噴射すると、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料の噴射の完了が遅れて前記内燃機関における燃料の良好な燃焼状態を達成することが困難となる場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を複数回の噴射に分けて分割噴射しないように制御すること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記燃料噴射装置が、前記噴孔の周囲に形成された弁座部及び前記弁座部に着座することによって前記噴孔を閉じ且つ前記弁座部から離れることによって前記噴孔を開く弁体を含んでなる燃料噴射弁であること、及び
前記分割噴射を構成する個々の噴射が、前記弁体が前記弁座部に着座している状態からの移動量であるリフト量が予め定められた最大量である最大リフト量に到達する前にリフト量を減少させる噴射方式によって実行されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置に関する。より詳しくは、本発明は、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野においては、燃費（燃料消費率）及びエミッション（汚染物質の排出）に関する規制が年々厳しくなる傾向にあり、かかる状況を背景として、燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式内燃機関が広く展開されている。直噴式内燃機関が解決すべき課題としては、燃料によるオイル希釈の低減、粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）の低減、及び機関温度が低い条件（例えば、冷間始動時等）における成層燃焼の確立等が挙げられる。かかる課題を解決するためには、燃焼室内（筒内）に噴射される燃料の噴霧を適切なレイアウトにて形成させることが必要である。
【０００３】
そこで、直噴式内燃機関においては、筒内に噴射される燃料の噴霧を適切なレイアウトにて形成させることが容易であることから、複数の噴孔が形成されたノズルの内部に組み込まれたニードル弁をノズルのシート面に着座及び離座させることにより燃料噴射の停止及び実行をそれぞれ行うように構成された燃料噴射装置が主流となっている。かかる燃料噴射装置においては、噴射される燃料の液滴の粒径が微小であるほど良好な燃焼状態が得られる。燃料の液滴の粒径を微小化する手段としては、例えば、中空円錐状に燃料を噴射する燃料噴射装置が提案されている。
【０００４】
また、上記のような燃料噴射装置においては、大きさの異なる複数の噴孔を特定の位置関係をなすように配置することにより、ノズル近傍のみならずノズルから離れた領域を含む燃焼室の全体に満遍なく燃料を供給して良好な燃焼状態を達成することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、複数の噴孔から燃焼室内に燃料を噴霧（以降、「多孔噴霧」と称する場合がある）する際の燃料の噴射量及び圧力（以降、「燃圧」と称する場合がある）の組み合わせによっては、個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士が互いに干渉して、燃料の濃度が局所的に高い部分（以降、「局所過濃部分」と称する場合がある）が生ずる場合がある。かかる局所過濃部分においては、他の部分と比較して、燃料が気化するのに要する期間がより長くなることから、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することが困難となる。
【０００６】
そこで、当該技術分野においては、個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の干渉を低減すべく、例えば、噴孔から噴射される燃料の向きを広角化して燃料の噴霧間の距離を広げる手法、噴射時の燃圧を下げて個々の燃料の噴霧の広がりを低減する手法、及び燃料の噴霧同士の干渉が発生し難いレイアウトにて燃料の噴霧を形成させる手法等、種々の手法が提案されている。しかしながら、これらの手法には、それぞれ、燃料噴射の広角化に伴うピストン、バルブ、及びボア（シリンダ内壁）の燃料による濡れの増大、噴射される燃料の液滴の粒径の増大、並びに噴霧のレイアウト（噴孔のレイアウト）上の制約の増大という悪影響が伴う。特に、ボアが小さいほど、よりコンパクトなレイアウトに噴霧を形成する必要があるため、レイアウト上の制約が大きい。
【０００７】
以上のように、当該技術分野においては、上記のような燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置に対する継続的な要求が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、当該技術分野においては、前述のような燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置に対する継続的な要求が存在する。即ち、本発明は、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、
複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射することにより、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が前記上限値Ｐｔを超えないように制御すること、
を特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる、燃料の噴射量及び噴射期間の範囲（組み合わせ）を示す模式的なグラフである。
【図２】本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる、燃料の噴射量及び噴射期間の範囲（組み合わせ）を示す模式的なグラフである。
【図６】本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前述のように、本発明は、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置を提供することを１つの目的とする。
【００１４】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置において、特定の条件を満足する場合に燃料の分割噴射を行うことによって個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の干渉を低減することにより、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができることを見出し、本発明を想到するに至ったものである。
【００１５】
即ち、本発明の第１の実施態様は、
複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射することにより、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が前記上限値Ｐｔを超えないように制御すること、
を特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００１６】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置によって制御される内燃機関の燃料噴射装置は、複数の噴孔を備える燃料噴射装置である。当該燃料噴射装置は、複数の噴孔を備える限り特に限定されるものではなく、当該技術分野において内燃機関のための燃料噴射装置として広く使用されている種々の燃料噴射装置を採用することができる。前述したように、複数の噴孔を備える内燃機関の燃料噴射装置においては、内燃機関の燃焼室内（筒内）に噴射される燃料の噴霧を適切なレイアウトにて形成させることにより、例えば、燃料によるオイル希釈の低減、粒子状物質（ＰＭ）の低減、及び機関温度が低い条件（例えば、冷間始動時等）における成層燃焼の確立等の課題を解決することが容易となる。
【００１７】
しかしながら、前述したように、複数の噴孔から燃焼室内に燃料を噴霧する多孔噴霧においては、燃料の噴射量と燃圧との組み合わせによっては、個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士が互いに干渉して、燃料の濃度が局所的に高い局所過濃部分が生ずる場合がある。かかる局所過濃部分においては、他の部分と比較して、燃料が気化するのに要する期間がより長くなることから、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することが困難となる。
【００１８】
上記問題に対する対策としては、前述したように、例えば、噴孔から噴射される燃料の向きを広角化して燃料の噴霧間の距離を広げる手法、噴射時の燃圧を下げて個々の燃料の噴霧の広がりを低減する手法、及び燃料の噴霧同士の干渉が発生し難いレイアウトにて燃料の噴霧を形成させる手法等、種々の手法により、個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の干渉を低減することが提案されている。しかしながら、これらの手法には、それぞれ、燃料噴射の広角化に伴うピストン、バルブ、及びボア（シリンダ内壁）の燃料による濡れの増大、噴射される燃料の液滴の粒径の増大、並びに噴霧のレイアウト（噴孔のレイアウト）上の制約の増大という悪影響が伴う。特に、ボアが小さいほど、よりコンパクトなレイアウトに噴霧を形成する必要があるため、レイアウト上の制約が大きい。
【００１９】
そこで、本発明者は、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）を低減すべく鋭意研究の結果、１回の噴射における燃料の噴射量が小さい程、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、燃料が気化するのに要する期間が短くなることを見出した。加えて、本発明者は、１回の噴射における燃料の噴射量が等しい場合、燃料噴射装置が備える噴孔から噴射される燃料の瞬間流量である燃料噴射率が大きい程（即ち、噴射期間が短い程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、燃料が気化するのに要する期間が短くなることを見出した。
【００２０】
ここで、上記につき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図１は、前述したように、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる、燃料の噴射量及び噴射期間の範囲（組み合わせ）を示す模式的なグラフである。図１の白抜きの矢印によって示されているように、１回の噴射における燃料の噴射量が小さい程、また噴射される燃料の瞬間流量である燃料噴射率が大きい程（即ち、噴射期間が短い程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さい（局所過濃部分が形成され難い）。逆に、図１の黒塗りの矢印によって示されているように、１回の噴射における燃料の噴射量が大きい程、また噴射される燃料の瞬間流量である燃料噴射率が小さい程（即ち、噴射期間が長い程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が大きい（局所過濃部分が形成され易い）。
【００２１】
図１においては、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と噴射期間との対応関係が、向かって右下がりの破線によって表されている。また、燃料噴射装置は、一般に、その設計仕様に基づいて、安定して制御することができる燃料の噴射量において下限を有する。更に、燃料噴射装置は、一般に、その設計仕様に基づいて、安定して制御することができる燃料の噴射期間においても下限を有する。図１に示す模式的なグラフにおいては、安定して制御することができる燃料の噴射量の下限値を「Ｑｍｉｎ」、安定して制御することができる燃料の噴射期間の下限値を「τｍｉｎ」として示している。従って、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる、燃料の噴射量及び噴射期間の範囲（組み合わせ）は、安定して制御することができる燃料の噴射量の下限値「Ｑｍｉｎ」を表す横軸に平行な点線と、安定して制御することができる燃料の噴射期間の下限値「τｍｉｎ」を表す縦軸に平行な点線と、上述した右下がりの破線とによって囲まれる網掛けの領域によって表すことができる。
【００２２】
尚、図１はあくまでも模式的なグラフであり、図１の破線によって示されているように、理解を容易にすることを目的として、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と噴射期間との対応関係が直線として描かれている。しかしながら、実際には、燃料の噴射量及び噴射期間に対する燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の感度は、例えば燃圧によって変化する。従って、実際には、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と噴射期間との対応関係は、必ずしも図１に示されているような直線によって表されるとは限らない。
【００２３】
かかる着眼点に基づき、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、上述したように、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射することにより、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が前記上限値Ｐｔを超えないように制御する。
【００２４】
換言すれば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を１回の噴射によって噴射すると、噴射される燃料が気化するのに要する期間（Ｐ１）が所定の閾値（Ｐｔ）よりも長いという条件が成立する場合は、同じ量の燃料を複数回（２回以上）の噴射に分けて分割噴射する。これにより、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を１回の噴射によって噴射すると（噴射される燃料の気化に要する期間が閾値（Ｐｔ）を超えて長くなり、結果として）燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することが困難となると判定される場合は、同じ量の燃料が分割噴射されることとなる。その結果、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量が減少し、個々の噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の干渉が低減され、個々の噴射によって噴射された燃料が気化するのに要する期間が所定の閾値以下に低減される。斯くして、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置によれば、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００２５】
尚、上記「内燃機関の運転条件に応じた量」（本明細書及び特許請求の範囲における説明の都合上等から「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」と称する場合もある）は、例えば、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量であってもよい。この場合、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して要求噴射量の燃料を１回の噴射によって一括噴射すると当該一括噴射された要求噴射量の燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、要求噴射量の燃料を複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射する。これにより、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量が要求噴射量より少なくなり、結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が上限値Ｐｔを超えないように制御することができる。
【００２６】
あるいは、上記「内燃機関の運転条件に応じた量」は、例えば、燃料の分割噴射が行われている内燃機関における当該分割噴射を構成する個々の噴射において噴射される量である分割噴射量であってもよい。この場合、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して分割噴射量の燃料を１回の噴射によって噴射すると当該噴射された分割噴射量の燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、分割噴射量の燃料を複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて更に分割噴射する。斯くして更に分割された噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量は分割噴射量より少なくなり、結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が上限値Ｐｔを超えないように制御することができる。
【００２７】
尚、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を複数の噴孔を介して噴射する場合における１回の噴射によって噴射される当該燃料が蒸発するのに要する期間の長さ（蒸発期間Ｐ１）は、例えば、以下のようにして特定することができる。先ず、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射される燃料の噴射量と斯くして噴射された燃料が蒸発するのに要した期間の長さ（以降、単に「蒸発期間」と称する場合がある）との対応関係を事前に求める。斯くして得られた噴射量と蒸発期間との対応関係は、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置又は当該制御装置が適用される内燃機関の制御装置が備えるデータ記憶手段（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等）にデータテーブル（マップ）等として格納しておくことができる。そして、当該内燃機関の実際の運転時には、当該内燃機関の運転条件に応じた燃料の量の燃料に対応する蒸発期間を上記データテーブル等に基づいて特定することにより、その時点での蒸発期間Ｐ１を特定することができる。
【００２８】
また、上限値Ｐｔは、例えば、以下のようにして特定することができる。例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して１回の噴射によって燃料を噴射する場合において、種々の蒸発期間（種々の噴射量に対応）と燃焼状態との対応関係を事前に求めておき、許容可能な燃焼状態を維持し得る蒸発期間の最大値を、上限値Ｐｔとして規定することができる。尚、ここで、燃焼状態とは、例えば、内燃機関の出力、排気ガス中に含まれる未燃燃料の含有率等に基づいて判断することができ、個々の状態及び性状の閾値は、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の用途、設計仕様、要求特性等に基づいて適宜定めることができる。
【００２９】
但し、蒸発期間Ｐ１及び上限値Ｐｔを特定する方法についての上記説明はあくまでも例示であり、蒸発期間Ｐ１及び上限値Ｐｔを特定する方法は特定の方法に限定されるものではない。
【００３０】
ここで、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置において実行される各種処理の流れにつき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図２は、前述したように、本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。具体的には、図２は、本実施態様の１つの実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【００３１】
図２に示されているように、先ず、ステップ１１０において、内燃機関の運転条件（例えば、回転数、負荷、油温、水温等）を抽出する。次に、ステップ１２０において、上記ステップ１１０において抽出された運転条件に応じた燃料の要求噴射量を設定する。次に、ステップ１３０において、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると、当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えるか否かが判定される。
【００３２】
上記「内燃機関の運転条件に応じた量」は、上述したように、当該内燃機関が要求噴射量の燃料を１回の噴射によって一括噴射する噴射様式によって運転されている場合は、上記ステップ１２０において設定された要求噴射量である。一方、当該内燃機関が要求噴射量の燃料を複数回の噴射によって分割噴射する噴射様式によって運転されている場合は、上記「内燃機関の運転条件に応じた量」は、上述したように、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量である。
【００３３】
上記ステップ１３０において蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えると判定された場合（ステップ１３０：Ｙｅｓ）は、次のステップ１５０において、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される。これにより、「内燃機関の運転条件に応じた量」（即ち、一括噴射によって噴射される燃料の量、又は分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量）が少なくなり、結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さが短くなり（蒸発期間Ｐ１が蒸発期間Ｐ２となり）、上限値Ｐｔを超えないようになる。その結果、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００３４】
一方、上記ステップ１３０において蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないと判定された場合（ステップ１３０：Ｎｏ）は、次のステップ１５０には進まず、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される処理は実行されない。即ち、この場合は、ステップ１１０において抽出された運転条件に応じてステップ１２０において設定された燃料の要求噴射量を所定の噴射回数にて噴射しても蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないので、燃料の噴射条件を変更せずに、フローが終了される。
【００３５】
上述したように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して所定量の燃料を噴射する回数を増やすことにより、１回の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間を（Ｐ１からＰ２に）短縮して、上限値Ｐｔを超えないように制御する。ここで、蒸発期間Ｐ２とは、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して複数回の噴射に分けて分割噴射する場合において、当該分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである。
【００３６】
従って、上記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量は、当然のことながら、内燃機関の運転条件に応じた量よりも小さい。一方、上述したように、本発明者の知見によれば、１回の噴射における燃料の噴射量が小さい程、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さい。結果として、上記分割噴射を構成する個々の噴射においては、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、燃料が気化するのに要する期間が短くなる。その結果、上記分割噴射を構成する個々の噴射においては、燃料の蒸発に要する期間の長さ（蒸発期間Ｐ２）が上限値Ｐｔを超えないようになるので、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００３７】
上記のように、複数の噴孔を備える燃料噴射装置の個々の噴孔を介して内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）により局所過濃部分が形成され難いほど、燃料が気化するのに要する期間が短くなり、結果として、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。換言すれば、複数の噴孔を備える燃料噴射装置から内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の噴霧全体としての濃淡斑（噴霧全体における燃料の濃度のバラツキ）が小さいほど、燃料が気化するのに要する期間が短くなり、その結果、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００３８】
従って、複数の噴孔を備える燃料噴射装置から内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の噴霧全体としての濃淡斑の大きさに基づいて、蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えるか否かの判定（内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を燃焼室内に供給する際の噴射様式を分割噴射とするか又は一括噴射とするかの判定に対応）を行ってもよい。具体的には、例えば、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射する場合において噴射される燃料の噴霧全体における燃料の濃度の標準偏差が所定の閾値を超えるか否かに基づいて、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を燃焼室内に供給する際の噴射様式を分割噴射とするか又は一括噴射とするかを切り替えてもよい。
【００３９】
即ち、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射される前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１が予め定められた上限値Ｄｔ１を超えると判定される場合に、前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００４０】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射される前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１が予め定められた上限値Ｄｔ１を超えると判定される場合に、前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定される。即ち、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射（一括噴射）する場合における燃料の噴霧全体における燃料の濃度のバラツキが所定の閾値より大きい（燃料噴霧斑Ｄ１が上限値Ｄｔ１を超える）と判定される場合に、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を分割噴射する。これにより、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が上限値Ｐｔを超えないように制御される。その結果、上述したように、上記分割噴射を構成する個々の噴射においては、燃料の蒸発に要する期間の長さ（蒸発期間Ｐ２）が上限値Ｐｔを超えないようになるので、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００４１】
尚、複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射される燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１は、例えば、以下のようにして特定することができる。先ず、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して一括噴射される燃料の量と斯くして一括噴射される燃料の噴霧全体における燃料の濃度の標準偏差（以降、単に「噴霧斑」と称する場合がある）との対応関係を事前に求める。一括噴射される燃料の噴霧全体における燃料の濃度の標準偏差は、例えば、燃料噴射装置から一括噴射される燃料の噴霧の画像をデジタルデータ化し、当該画像データを画像処理ソフトウェア等によって処理することにより求めることができる。
【００４２】
斯くして得られた対応関係は、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置又は当該制御装置が適用される内燃機関の制御装置が備えるデータ記憶手段（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）にデータテーブル（マップ）等として格納しておくことができる。そして、当該内燃機関の実際の運転時には、当該内燃機関の運転条件に応じた量に対応する噴霧斑を上記データテーブル等に基づいて特定することにより、その時点での燃料噴霧斑Ｄ１を特定することができる。
【００４３】
また、上限値Ｄｔ１は、例えば、以下のようにして特定することができる。例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して燃料を一括噴射する場合において、種々の噴霧斑（種々の噴射量に対応）と燃焼状態との対応関係を事前に求めておき、許容可能な燃焼状態を維持し得る噴霧斑の最大値を、上限値Ｄｔ１として規定することができる。
【００４４】
但し、燃料噴霧斑Ｄ１及び上限値Ｄｔ１を特定する方法についての上記説明はあくまでも例示であり、燃料噴霧斑Ｄ１及び上限値Ｄｔ１を特定する方法は特定の方法に限定されるものではない。
【００４５】
ここで、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置において実行される各種処理の流れにつき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図３は、前述したように、本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。具体的には、図３は、本実施態様の１つの実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【００４６】
図３に示されているフローチャートは、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えるか否かを判定するステップ１３０が、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１が予め定められた上限値Ｄｔ１を超えるか否かを判定するステップ１３１に置き換えられている点を除き、図２に示されているフローチャートと同じである。
【００４７】
従って、図３に示されている実施形態においては、図２と同様に、先ず、ステップ１１０において、内燃機関の運転条件（例えば、回転数、負荷、油温、水温等）を抽出する。次に、ステップ１２０において、上記ステップ１１０において抽出された運転条件に応じた燃料の要求噴射量を設定する。次に、ステップ１３１において、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の噴霧における燃料の濃度の標準偏差である燃料噴霧斑Ｄ１が予め定められた上限値Ｄｔ１を超えるか否かが判定される。
【００４８】
上記ステップ１３１において燃料噴霧斑Ｄ１が上限値Ｄｔ１を超えると判定された場合（ステップ１３１：Ｙｅｓ）は、次のステップ１５０において、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される。これにより、「内燃機関の運転条件に応じた量」（即ち、一括噴射によって噴射される燃料の量、又は分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量）が少なくなる。結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の噴霧斑が小さくなり、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発期間Ｐ１が蒸発期間Ｐ２となり、上限値Ｐｔを超えなくなる。その結果、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００４９】
一方、上記ステップ１３１において燃料噴霧斑Ｄ１が上限値Ｄｔ１を超えないと判定された場合（ステップ１３１：Ｎｏ）は、次のステップ１５０には進まず、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される処理は実行されない。即ち、この場合は、ステップ１１０において抽出された運転条件に応じてステップ１２０において設定された燃料の要求噴射量を所定の噴射回数にて噴射しても蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないので、燃料の噴射条件を変更せずに、フローが終了される。
【００５０】
ところで、燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して噴射される燃料の噴霧における燃料の濃度のバラツキは、上述した方法以外の方法によっても定量化することができる。例えば、燃料噴射装置から予め定められた距離を隔てて設置された平板に対して燃料噴射装置から燃料を噴射して当該平板の表面に燃料を付着させ、当該表面上の複数の領域のそれぞれに付着した燃料が蒸発を完了するまでに要する期間の長さをそれぞれ計測し、当該期間の標準偏差を、上述した噴霧斑に対応するパラメータとして採用することができる。この場合、許容可能な燃焼状態を維持し得る当該パラメータの最大値を、当該パラメータの上限値として定めることができる。また、実際の制御においては、当該パラメータの値に対応する燃料の噴射量に基づいて、当該パラメータが上限値を超えたか否かの判断を行うことができる。
【００５１】
従って、本発明の第３の実施態様は、
本発明の前記第２の実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記燃料噴射装置から予め定められた距離を隔てて設置された平板の表面に対して前記燃料噴射装置から前記燃料を噴射して前記燃料を前記表面に付着させた場合における前記表面上の複数の領域のそれぞれに付着した前記燃料が蒸発を完了するまでに要する期間の長さの標準偏差である擬似燃料噴射斑Ｄ２が予め定められた上限値Ｄｔ２に該当する際の燃料の噴射量が上限値Ｉｔとして規定されること、及び
前記内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量が前記上限値Ｉｔを超えると判定される場合に、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００５２】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、前記燃料噴射装置から予め定められた距離を隔てて設置された平板の表面に対して前記燃料噴射装置から前記燃料を噴射して前記燃料を前記表面に付着させた場合における前記表面上の複数の領域のそれぞれに付着した前記燃料が蒸発を完了するまでに要する期間の長さの標準偏差である擬似燃料噴射斑Ｄ２が予め定められた上限値Ｄｔ２に該当する際の燃料の噴射量が上限値Ｉｔとして規定される。更に、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、前記内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量が前記上限値Ｉｔを超えると判定される場合に、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定される。
【００５３】
上記により、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量が上限値Ｉｔを超えるか否かに基づいて、燃料噴霧斑Ｄ１が上限値Ｄｔ１を超えるか否かが判定され、燃料噴霧斑Ｄ１が上限値Ｄｔ１を超えると判定される場合に、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料が分割噴射される。その結果、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ２が上限値Ｐｔを超えないように制御されるので、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においても、上述したように、上記分割噴射を構成する個々の噴射においては、燃料の蒸発に要する期間の長さ（蒸発期間Ｐ２）が上限値Ｐｔを超えないように制御され、燃焼室内における良好な燃焼状態が達成され得る。
【００５４】
尚、擬似燃料噴射斑Ｄ２は、例えば、以下のようにして特定することができる。先ず、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関が備える燃料噴射装置から予め定められた距離を隔てて設置された平板の表面に対して当該燃料噴射装置から種々の量の燃料を噴射して当該平板の表面に燃料を付着させ、当該表面上の複数の領域のそれぞれに付着した燃料が蒸発を完了するまでに要する期間の長さを計測する。上記平板としては、例えば、液体が付着すると変色するシート状又は板状の部材（具体的には、習字用紙等）、液体が付着すると光線透過率が増すシート状又は板状の部材（具体的には、磨りガラス等）等、燃料が付着してから蒸発するまでの過程を可視化することができる部材を使用することができる。そして、かかる平板の表面における燃料の付着開始から蒸発完了までの過程を、例えばビデオカメラ等によって撮影し、所定期間毎の画像の変化に基づいて、当該表面上の複数の領域における燃料の蒸発期間の標準偏差（以降、「擬似燃料噴射斑」と称する場合がある）を求め、燃料の噴射量と擬似燃料噴射斑との対応関係を事前に求めることができる。
【００５５】
斯くして得られた対応関係は、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置又は当該制御装置が適用される内燃機関の制御装置が備えるデータ記憶手段（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）にデータテーブル（マップ）等として格納しておくことができる。そして、当該内燃機関の実際の運転時には、当該内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量に対応する擬似燃料噴射斑を上記データテーブル等に基づいて特定することにより、その時点での擬似燃料噴射斑Ｄ２を特定することができる。また、上限値Ｄｔ２は、例えば、以下のようにして特定することができる。例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して燃料を一括噴射する場合において、種々の擬似燃料噴射斑Ｄ２（種々の噴射量に対応）と燃焼状態との対応関係を事前に求めておき、許容可能な燃焼状態を維持し得る擬似燃料噴射斑Ｄ２の最大値を、上限値Ｄｔ２として規定することができる。更に、上限値Ｉｔは、上述のように、擬似燃料噴射斑Ｄ２が上限値Ｄｔ２に該当する際の燃料の噴射量として規定することができる。
【００５６】
尚、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量は、内燃機関の運転条件のみならず、例えば、排気ガス浄化触媒の保護を目的とする燃料増量補正、燃料の性状変化（例えば、アルコール混合燃料の混入、燃料の重質化等）等の環境変化により変化する場合がある。かかる環境変化により要求噴射量が増えると、１回の噴射によって噴射される燃料の量も増える。その結果、前述したように、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が大きく（局所過濃部分が形成され易く）なり、燃料が気化するのに要する期間が長くなり、結果として燃焼室内における燃焼状態虞が悪化する虞が高まる。かかる場合においても、本実施態様を適用して、個々の噴射によって噴射される燃料の量（内燃機関の運転条件に応じた量）が上限値Ｉｔを超えないように制御し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００５７】
ここで、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置において実行される各種処理の流れにつき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図４は、前述したように、本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。具体的には、図４は、本実施態様の１つの実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【００５８】
図４に示されているフローチャートは、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えるか否かを判定するステップ１３０が、上述した「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」（即ち、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料を所定の噴射回数にて噴射する際に１回の噴射によって噴射される燃料の量）が上限値Ｉｔ（即ち、擬似燃料噴射斑Ｄ２が上限値Ｄｔ２に該当する際の燃料の噴射量）を超えるか否かを判定するステップ１３２に置き換えられている点を除き、図２に示されているフローチャートと同じである。
【００５９】
従って、図４に示されている実施形態においては、図２と同様に、先ず、ステップ１１０において、内燃機関の運転条件（例えば、回転数、負荷、油温、水温等）を抽出する。次に、ステップ１２０において、上記ステップ１１０において抽出された運転条件に応じた燃料の要求噴射量を設定する。次に、ステップ１３２において、上述した「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」が予め定められた上限値Ｉｔを超えるか否かが判定される。
【００６０】
上記ステップ１３２において「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」が上限値Ｉｔを超えると判定された場合（ステップ１３２：Ｙｅｓ）は、次のステップ１５０において、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される。これにより、「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」（即ち、一括噴射によって噴射される燃料の量、又は分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量）が少なくなり、上限値Ｉｔを超えなくなる。結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の噴霧斑が小さくなり、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発期間Ｐ１が蒸発期間Ｐ２となり、上限値Ｐｔを超えなくなる。その結果、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００６１】
一方、上記ステップ１３２において「内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量」が上限値Ｉｔを超えないと判定された場合（ステップ１３２：Ｎｏ）は、次のステップ１５０には進まず、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される処理は実行されない。即ち、この場合は、ステップ１１０において抽出された運転条件に応じてステップ１２０において設定された燃料の要求噴射量を所定の噴射回数にて噴射しても蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないので、燃料の噴射条件を変更せずに、フローが終了される。
【００６２】
ところで、燃料噴射装置が備える噴孔から噴射される燃料の瞬間流量である燃料噴射率は、燃圧が一定であっても、例えば、経時変化（例えば、デポジットの付着等）、環境変化（例えば、温度変化等）等によって変化し得る。その結果、燃料の噴射量が変化しなくとも、噴射期間が変化する場合がある。一方、上述したように、１回の噴射における燃料の噴射量が等しい場合であっても、燃圧の低下に伴って燃料噴射率が低下して、噴射期間が長くなると、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が大きく（局所過濃部分が形成され易く）なり、燃料が気化するのに要する期間が長くなり、結果として燃焼状態が悪化する虞が高まる。
【００６３】
従って、例えば、経時変化、環境変化等に起因する燃料噴射率の低下に伴って噴射期間が長くなった場合は、燃料の噴射回数を増やすことにより、１回の噴射における燃料の噴射量を低減し、結果として１回の噴射における燃料の噴射期間を短縮するように制御することが望ましい。
【００６４】
即ち、本発明の第４の実施態様は、
本発明の前記第３の実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ１が予め定められた上限値Ｊｔを超えると判定される場合にも、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定されること、及び
前記噴射期間Ｊ１が前記上限値Ｊｔを超えると判定される場合、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して分割噴射する際の噴射回数が、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ２が前記上限値Ｊｔを超えないように定められること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００６５】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、本発明の前記第３の実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置におけるように前記内燃機関の運転条件に応じた燃料の噴射量が前記上限値Ｉｔを超えると判定される場合のみならず、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると当該噴射された燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ１が予め定められた上限値Ｊｔを超えると判定される場合にも、前記燃料噴霧斑Ｄ１が前記上限値Ｄｔ１を超えると判定され、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して分割噴射する際の噴射回数が、前記蒸発期間Ｐ２が前記上限値Ｐｔを超えないように定められる。加えて、前記噴射期間Ｊ１が前記上限値Ｊｔを超えると判定される場合には、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を前記複数の噴孔を介して分割噴射する際の噴射回数が、前記分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射に要する期間の長さである噴射期間Ｊ２が前記上限値Ｊｔを超えないように定められる。これにより、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、例えば、経時変化、環境変化等に起因する燃料噴射率の低下に伴って噴射期間Ｊ１が上限値Ｊｔよりも長くなった場合は、たとえ内燃機関の運転条件に応じた量が上限値Ｉｔを超えない場合であっても、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射期間の長さである噴射期間が短縮され（Ｊ１からＪ２）、上限値Ｊｔを超えないように制御されるので、分割噴射を構成する個々の噴射において、燃料の蒸発に要する期間の長さ（蒸発期間Ｐ２）が上限値Ｐｔを超えないようにより確実に制御され、燃焼室内における良好な燃焼状態がより確実に達成され得る。
【００６６】
尚、擬似燃料噴射斑Ｄ２、上限値Ｄｔ２、及び上限値Ｉｔについては、本発明の他の実施態様に関する説明において既に詳しく述べた通りであるので、ここでは繰り返して説明しない。
【００６７】
一方、分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射期間の長さである噴射期間は、例えば、インジェクタの通電期間（即ち、駆動信号（電圧）の印加期間）をモニタすることによって特定することができる。また、上限値Ｊｔは、例えば、以下のようにして特定することができる。先ず、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関の実験用モデル等を使用して、当該内燃機関が備える燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して噴射される燃料の噴射量と噴射期間との種々の組み合わせと各々の組み合わせにおいて噴射される燃料の噴霧斑との対応関係を事前に求める。次に、斯くして得られた対応関係に基づき、許容可能な燃焼状態を維持し得る噴射斑の最大値に対応する燃料の噴射量と噴射期間との対応関係を求める。斯くして得られた許容可能な燃焼状態を維持し得る噴射斑の最大値に対応する燃料の噴射量と噴射期間との対応関係は、例えば、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置又は当該制御装置が適用される内燃機関の制御装置が備えるデータ記憶手段（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）にデータテーブル（マップ）等として格納しておくことができる。
【００６８】
そして、当該内燃機関の実際の運転時には、当該内燃機関の運転条件に応じた量を分割噴射する際に、当該分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射量に対応する噴射期間として上記データテーブル等に基づいて特定される上限値Ｊｔを当該分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の噴射期間が超えないように、分割噴射における噴射回数を定めることができる。
【００６９】
但し、噴射期間Ｊ及び上限値Ｊｔを特定する方法についての上記説明はあくまでも例示であり、噴射期間Ｊ及び上限値Ｊｔを特定する方法は特定の方法に限定されるものではない。
【００７０】
ところで、燃料噴射装置から燃焼室内に燃料を噴霧する際の燃料の噴射圧力（燃圧）は種々の要因及び／又は燃料噴射制御によって変動する場合がある。例えば、燃圧が低下すると燃料噴射率が低下するため、同じ量の燃料を噴射しようとする場合、噴射期間が長くなる。一方、前述したように、１回の噴射における燃料の噴射量が等しい場合であっても、燃料噴射率が大きい程（即ち、噴射期間が短い程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、燃料が気化するのに要する期間が短くなる傾向がある。逆に言えば、１回の噴射における燃料の噴射量が等しい場合であっても、燃圧の低下に伴って燃料噴射率が低下して、噴射期間が長くなると、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が大きく（局所過濃部分が形成され易く）なり、燃料が気化するのに要する期間が長くなり、結果として燃焼状態が悪化する傾向がある。
【００７１】
ここで、上記につき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図５は、前述したように、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる燃料の噴射量の範囲と燃圧との関係を示す模式的なグラフである。図５の白抜きの矢印によって示されているように、１回の噴射における燃料の噴射量が小さい程、また燃圧が高い程（即ち、燃料噴射率が大きい程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さい（局所過濃部分が形成され難い）。逆に、図５の黒塗りの矢印によって示されているように、１回の噴射における燃料の噴射量が大きい程、また燃圧が低い程（即ち、燃料噴射率が小さい程）、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が大きい（局所過濃部分が形成され易い）。
【００７２】
図５においては、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と燃圧との対応関係が、向かって右上がりの破線（ａ）によって表されている。また、それぞれの燃圧に応じて安定して制御することができる燃料の噴射量の下限値Ｑｍｉｎは、向かって右上がりの破線（ｂ）によって表されている。更に、燃料噴射装置は、一般に、その設計仕様に基づいて、安定して制御することができる燃圧の下限及び上限を有する。図５に示す模式的なグラフにおいては、安定して制御することができる燃圧の下限値を「Ｐｍｉｎ」、上限値を「Ｐｍａｘ」として示している。従って、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）が小さく（局所過濃部分が形成され難く）、許容可能な燃焼状態を達成することができる、燃料の噴射量及び燃圧の範囲（組み合わせ）は、安定して制御することができる燃圧の下限値「Ｐｍｉｎ」及び上限値「Ｐｍａｘ」を表す縦軸に平行な２本の点線と、上述した２本の右上がりの破線（ａ及びｂ）とによって囲まれる網掛けの領域によって表すことができる。
【００７３】
尚、図５はあくまでも模式的なグラフであり、図５の破線によって示されているように、理解を容易にすることを目的として、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と燃圧との対応関係が直線として描かれている。しかしながら、実際には、燃料の噴霧同士の干渉（相互作用）の許容上限に対応する燃料の噴射量と燃圧との対応関係は必ずしも図５に示されているような直線によって表されるとは限らない。
【００７４】
以上の説明からも明らかであるように、許容可能な燃焼状態を維持し得る噴霧斑の上限値に対応する燃料の噴射量の上限値は、燃圧の低下に伴って低下する。つまり、許容可能な燃焼状態を維持し得る燃料の噴射量の上限値は、燃圧に応じて規定されることが望ましい。
【００７５】
そこで、本発明の第５の実施態様は、
本発明の前記第３又は前記第４の実施態様の何れか１つに係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記上限値Ｉｔが、燃圧に応じて規定されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００７６】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、前記上限値Ｉｔが、燃圧に応じて規定される。具体的には、上述した燃料の噴射量と擬似燃料噴射斑との対応関係を種々の燃圧において求めておき、当該内燃機関の実際の運転時において、その時点での燃圧に対応する対応関係を採用することにより、上限値Ｉｔを燃圧に応じて規定することができる。これにより、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、燃圧が変化した場合においても、蒸発期間Ｐ１の上限値Ｐｔに対応する（擬似燃料噴射斑Ｄ２の上限値Ｄｔ２に対応する）燃料の噴射量の上限値Ｉｔを適切に特定し、斯くして特定された上限値Ｉｔに基づいて燃料の噴射様式を適切に制御することにより、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００７７】
ところで、上述したように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えると判定される場合は、燃料噴射装置が備える複数の噴孔を介して所定量の燃料を噴射する回数を増やすことにより、１回の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間を（Ｐ１からＰ２に）短縮して、上限値Ｐｔを超えないように制御する。このように燃料の噴射回数を増やすと、噴射回数を増やす前と比較して、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料の噴射を完了するのに要する期間がより長くなる場合がある。かかる場合において、例えば、要求噴射量の燃料の噴射が完了するタイミングが予め定められたクランク角タイミングよりも遅れる（遅角側に変化する）と、燃料の噴射の完了から点火までの期間が短くなる。その結果、燃焼室内における燃料の燃焼状態の悪化を招く虞が高まる。故に、上記のように燃料の噴射回数を増やす場合においても、要求噴射量の燃料の噴射は、予め定められたクランク角タイミング内に完了する必要がある。
【００７８】
従って、より好ましくは、蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えると判定される場合であっても、内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を分割噴射すると、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料の噴射の完了が遅れて燃焼室内における燃料の良好な燃焼状態を達成することが困難となる場合は、燃料の噴射回数を増やさず、現状のまま維持するように制御することが望ましい。
【００７９】
即ち、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定される場合であっても、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を分割噴射すると、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料の噴射の完了が遅れて前記内燃機関における燃料の良好な燃焼状態を達成することが困難となる場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を複数回の噴射に分けて分割噴射しないように制御すること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００８０】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、前記蒸発期間Ｐ１が前記上限値Ｐｔを超えると判定される場合であっても、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を分割噴射すると、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル当たりに要求される量としての要求噴射量の燃料の噴射の完了が遅れて前記内燃機関における燃料の良好な燃焼状態を達成することが困難となる場合は、前記内燃機関の運転条件に応じた量の燃料を複数回の噴射に分けて分割噴射しないように制御する。これにより、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、要求噴射量の燃料の噴射を予め定められたクランク角タイミング内に確実に完了することができる。
【００８１】
上記の結果、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、燃料の噴射回数を増やしたことに伴って要求噴射量の燃料の噴射を完了するのに要する期間がより長くなり、要求噴射量の燃料の噴射が完了するタイミングが予め定められたクランク角タイミングよりも遅れ、その結果、燃料の噴射の完了から点火までの期間が短くなり、結果として、燃焼室内における燃料の燃焼状態の悪化を招くという問題の発生を回避することができる。尚、燃焼室内における燃料の燃焼状態を良好に保つことができる燃料の噴射時期については、当業者に周知の方法によって特定することができるので、本明細書においては説明を省略する。
【００８２】
ここで、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置において実行される各種処理の流れにつき、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。図６は、前述したように、本発明の１つの実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。具体的には、図６は、本実施態様の１つの実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関において実行される燃料噴射装置を制御するための各種処理の流れを説明するフローチャートである。
【００８３】
図６に示されているフローチャートは、ステップ１３０とステップ１５０との間にステップ１４０が設けられている点を除き、図２に示されているフローチャートと同じである。従って、図６に示されている実施形態においては、図２と同様に、先ず、ステップ１１０において、内燃機関の運転条件（例えば、回転数、負荷、油温、水温等）を抽出する。次に、ステップ１２０において、上記ステップ１１０において抽出された運転条件に応じた燃料の要求噴射量を設定する。次に、ステップ１３０において、上述した「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料を前記複数の噴孔を介して１回の噴射によって噴射すると、当該噴射された燃料の蒸発に要する期間の長さである蒸発期間Ｐ１が予め定められた上限値Ｐｔを超えるか否かが判定される。
【００８４】
しかしながら、図６に示されている実施形態においては、図２とは異なり、上記ステップ１３０において蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えると判定された場合（ステップ１３０：Ｙｅｓ）は、ステップ１５０に進むのではなく、次のステップ１４０において、ステップ１２０において設定された要求噴射量の燃料の噴射回数を増やして蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないようにしても、要求噴射量の燃料の噴射を予め定められたクランク角タイミング内（所定期間内）に完了して、内燃機関における燃料の良好な燃焼状態を達成することが可能か否かが判定される。一方、上記ステップ１３０において蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないと判定された場合（ステップ１３０：Ｎｏ）は、ステップ１１０において抽出された運転条件に応じてステップ１２０において設定された燃料の要求噴射量を所定の噴射回数にて噴射しても蒸発期間Ｐ１が上限値Ｐｔを超えないので、燃料の噴射条件を変更せずに、フローが終了される。
【００８５】
上記ステップ１４０において要求噴射量の燃料の噴射を所定期間内に完了可能と判定された場合（ステップ１４０：Ｙｅｓ）は、次のステップ１５０において、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される。これにより、「内燃機関の運転条件に応じた量」（即ち、一括噴射によって噴射される燃料の量、又は分割噴射を構成する個々の噴射によって噴射される燃料の量）が少なくなり、結果として、個々の噴射によって噴射される燃料の蒸発に要する期間の長さが短くなり（蒸発期間Ｐ１が蒸発期間Ｐ２となり）、上限値Ｐｔを超えないようになる。その結果、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる。
【００８６】
一方、上記ステップ１４０において要求噴射量の燃料の噴射を所定期間内に完了不可能と判定された場合（ステップ１４０：Ｎｏ）は、次のステップ１５０には進まず、「内燃機関の運転条件に応じた量」の燃料が（更に）複数回の噴射に分けて噴射される処理は実行されない。これにより、本実施形態においては、要求噴射量の燃料の噴射回数を増やしたことに伴って要求噴射量の燃料の噴射を完了するのに要する期間がより長くなり、要求噴射量の燃料の噴射が完了するタイミングが予め定められたクランク角タイミングよりも遅れ、その結果、燃料の噴射の完了から点火までの期間が短くなり、結果として、燃焼室内における燃料の燃焼状態の悪化を招くという問題の発生を回避することができる。
【００８７】
ところで、前述のように、本発明は、燃焼状態の悪化及び燃料噴霧のレイアウト上の制約の増大を伴うこと無く、燃料が気化するのに要する期間が長くなることを防止し、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成することができる、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置を提供することを１つの目的とする。即ち、本発明は、１回の噴射によって噴射される燃料が気化するのに要する期間を所定の閾値を超えないように制御することにより、燃焼室内における良好な燃焼状態を達成しようとするものである。１回の噴射によって噴射される燃料が気化するのに要する期間を所定の閾値を超えないように制御するための手法としては、これまで説明してきたように、例えば、燃料を分割噴射することにより、１回の噴射によって噴射される燃料の噴射量を低減したり、１回の噴射によって噴射される燃料の噴射期間を短縮したりすることによって、噴射される燃料の噴霧斑を低減することが挙げられる。
【００８８】
一方、当該技術分野においては、「パーシャルリフト」と称される噴射方式によれば、内燃機関の燃料噴射装置によって噴射される燃料の噴霧の広がりが低減されることが知られている。「パーシャルリフト」とは、当業者に周知であるように、噴孔の周囲に形成された弁座部及び弁座部に着座することによって噴孔を閉じ且つ弁座部から離れることによって噴孔を開く弁体を含んでなる燃料噴射弁において、弁体が弁座部に着座している状態からの移動量であるリフト量が予め定められた最大量である最大リフト量に到達する前にリフト量を減少させる噴射方式を指す。かかるパーシャルリフトによれば噴射される燃料の噴霧の広がりが低減されるので、かかる噴射方式は、噴射される燃料の噴霧斑を低減することにより噴射される燃料が気化するのに要する期間を短縮して燃焼室内における良好な燃焼状態を達成しようとする本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関における燃料の噴射方式として有用である。
【００８９】
そこで、本発明の第７の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第６の実施態様の何れか１つに係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記燃料噴射装置が、前記噴孔の周囲に形成された弁座部及び前記弁座部に着座することによって前記噴孔を閉じ且つ前記弁座部から離れることによって前記噴孔を開く弁体を含んでなる燃料噴射弁であること、及び
前記分割噴射を構成する個々の噴射が、前記弁体が前記弁座部に着座している状態からの移動量であるリフト量が予め定められた最大量である最大リフト量に到達する前にリフト量を減少させる噴射方式によって実行されること、
を更なる特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置である。
【００９０】
上記のように、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される前記燃料噴射装置は、前記噴孔の周囲に形成された弁座部及び前記弁座部に着座することによって前記噴孔を閉じ且つ前記弁座部から離れることによって前記噴孔を開く弁体を含んでなる燃料噴射弁である。また、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置においては、前記分割噴射を構成する個々の噴射が、前記弁体が前記弁座部に着座している状態からの移動量であるリフト量が予め定められた最大量である最大リフト量に到達する前にリフト量を減少させる噴射方式によって実行される。
【００９１】
即ち、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が適用される内燃機関においては、上述したパーシャルリフトが燃料の噴射方式として採用される。上述したように、パーシャルリフトによれば、噴射される燃料の噴霧の広がりが低減されるので、噴射される燃料の噴霧斑を低減することができ、結果として、噴射される燃料が気化するのに要する期間を短縮することができる。その結果、本実施態様に係る内燃機関の燃料噴射装置の制御装置によれば、燃焼室内におけるより良好な燃焼状態を達成することができる。
【００９２】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施態様について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることができることは言うまでも無い。
【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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