(57)【要約】【課題】予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、噴射燃料が燃焼室の特定の内壁面に付着することで発生する不具合を回避するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する。【解決手段】予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、気筒２内のピストン４には、キャビティ１０と該キャビティ１０の淵部であるピストンリップ４ｂが設けられ、吸気行程時に予混合燃焼のために燃料噴射弁３から燃料噴射を行うとき、その噴射開始時期は、吸気行程において該燃料噴射弁３から噴射される噴霧の軸線Ｌ１とピストンリップ４ｂとが一致するタイミング以降の時期とされる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記気筒内のピストンには、キャビティと該キャビティの淵部であるピストンリップが設けられ、
吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射開始時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンリップとが一致するタイミング以降の時期であることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射終了時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記気筒内のピストンの気筒内壁面側の端部が一致するタイミングより前の時期であることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記気筒内のピストンには、キャビティと該キャビティの淵部であるピストンリップが設けられ、
吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射開始時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンリップとが一致するタイミング以降の時期であり、その噴射終了時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンの気筒内壁面側の端部が一致するタイミングより前の時期であることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射弁から前記ピストンまでの噴射燃料の到達時間に基づいて、前記予混合燃焼手段による前記燃料噴射弁からの燃料噴射が行われることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記ピストンの気筒内壁面側の端部に、該ピストンの頂面から突出する凸部が設けられることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記凸部が収まる凹部が、前記圧縮着火内燃機関のシリンダヘッドに設けられることを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火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、いわゆる予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、予混合気を形成するための燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関において、ＮＯｘの抑制とスモークの抑制を目的として予混合燃焼が行われる場合がある。この予混合燃焼においては、通常、圧縮行程上死点近傍の時期より早いタイミングで燃料噴射が行われ、燃焼室内に早期に予混合気の形成が行われる。ここで、圧縮行程上死点近傍の時期での燃料噴射（以下、「主噴射」という。）における噴射量より、予混合燃焼用の燃料噴射量を少なくする技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。この技術においては、先に噴射された燃料によって予混合気が燃焼室内に拡散した状態で主噴射が行われるため、燃焼室内の空気の利用率が高くなり、黒煙の発生が抑制される。
【０００３】
また、予混合燃焼用の燃料噴射は、主噴射時期より早い時期に行われるので、噴射燃料が気筒内壁面に付着する虞がある。そこで、燃料噴射量の減量や噴射時期の遅角化、噴射回数の分割等を行うことで、噴射燃料が気筒内壁面に付着するのを抑制する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１７３２３３号公報
【特許文献２】特開２００４−５２６６０号公報
【特許文献３】特開２００２−１３４２８号公報
【特許文献４】特開平５−９８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮着火内燃機関において予混合燃焼が行われようとするとき、噴射時期によっては噴射燃料が燃焼室の内壁面、特にピストンに設けられたキャビティの壁面に付着する場合がある。このようにキャビティに燃料が付着すると十分に燃料が気化せず良好な予混合気を形成することが困難となるばかりか、付着燃料が蒸し焼きにされスモークが発生する虞がある。また、噴射時期によって噴射燃料が気筒内壁面に付着するとボアフラッシングが発生し、潤滑油の希釈が生じる虞がある。
【０００５】
本発明では、上記した問題に鑑み、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、噴射燃料が燃焼室の特定の内壁面に付着することで発生する不具合を回避するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、上記した課題を解決するために、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、予混合気形成のための燃料噴射時期を、噴射燃料とピストンとの相対位置関係に基づいて制御することとした。このようにすることで、噴射燃料を、ピストンの特定の位置、即ち上記の不具合が発生しにくい位置に当てることが可能となる。その結果、予混合気用の燃料噴射によって生じるスモークやボアフラッシングを回避することが可能となる。
【０００７】
詳細には、本発明は、第一に、圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記気筒内のピストンには、キャビティと該
キャビティの淵部であるピストンリップが設けられ、吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射開始時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンリップとが一致するタイミング以降の時期とされる。
【０００８】
上述の圧縮着火内燃機関においては、予混合燃焼手段によって燃料噴射を圧縮行程上死点近傍の時期、即ち主噴射の燃料噴射時期より早い時期に噴射を行うことで、吸気と燃料がより混合された予混合気を形成する。尚、この噴射を、以降「予混合噴射」と称する。これによって、ＮＯｘやスモークの抑制を図る。尚、本発明における予混合燃焼においては、予混合燃料を一回の燃料噴射で噴射する場合に限られず、気筒の内壁面に燃料が付着するのを回避する等の理由で複数回の燃料噴射によって予混合燃料を噴射する場合も含まれる。また、上記の圧縮着火内燃機関においては、主噴射による燃料噴射は必ずしも必要ではないが、予混合噴射で十分な量の燃料を噴射できない場合等には必要量を主噴射によって噴射してもよい。
【０００９】
ここで、予混合噴射によって噴射された燃料がキャビティ内に付着すると、キャビティの形状が窪んでいることにより付着燃料が良好に蒸発せず、燃焼室内に十分に拡散し良好な予混合気を形成することが困難となる。更に、キャビティに付着し蒸発しなかった燃料は、その後蒸し焼きにされるため、スモークが発生しやすくなる。
【００１０】
そこで、予混合噴射によって燃料がキャビティ内に付着するのを回避すべく、上述したように、予混合噴射における噴射開始時期を、噴霧の軸線とピストンリップとが一致するタイミング以降の時期とする。噴霧の軸線とは、燃料噴射弁からの噴射燃料が形成する噴霧の概ね中心線であり、噴霧が燃焼室内を進行する方向を示す指標となる。この噴霧の軸線は、一般には燃料噴射弁の噴口の形状や向きに影響される。
【００１１】
また、噴霧の軸線とピストンリップとが一致するタイミング以降の時期とは、吸気行程においてピストンが気筒内で下降しているときに、噴霧の軸線上にピストンリップが重なるタイミングより後の時期を言う。従って、予混合噴射による噴射燃料は、キャビティ内には付着せず、ピストンリップからピストンの頂面に衝突する。ピストンの頂面に衝突した燃料は気化し燃焼室内に拡散しやすいため、このように予混合噴射の燃料噴射時期を制御することで、キャビティへの燃料の付着を回避し、スモーク発生等の不具合を回避することが可能となる。
【００１２】
第二に、本発明は、圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射終了時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記気筒内のピストンの気筒内壁面側の端部が一致するタイミングより前の時期とされる。
【００１３】
上記の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置では、予混合噴射における噴射終了時期に着目して、予混合噴射に伴う不具合を回避するものである。尚、予混合燃焼手段による予混合噴射や噴霧の軸線については、上述の通りである。ピストンの気筒内壁面側の端部とは、ピストンの頂面において気筒内壁に直横に隣接している部位である。従って、予混合噴射の噴射終了時期を、噴霧の軸線とピストンの気筒内壁面側の端部が一致するタイミングより前の時期とすることは、該タイミング以降では予混合噴射は行われないことを意味する。その結果、気筒内壁面への噴射燃料の付着を回避し、以てボアフラッシングを回避することが可能となる。
【００１４】
第三に、本発明は、圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁からの燃料噴射によって前記気筒内に予混合気を形成することで予混合燃焼を行う予混合燃焼手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記気筒内のピストンには、キャビティと該キャビティの淵部であるピストンリップが設けられ、吸気行程時に前記予混合燃焼手段によって前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うとき、その噴射開始時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンリップとが一致するタイミング以降の時期とされ、その噴射終了時期は、吸気行程において該燃料噴射弁から噴射される噴霧の軸線と前記ピストンの気筒内壁面側の端部が一致するタイミングより前の時期とされる。
【００１５】
上記の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置では、予混合噴射における噴射開始時期および噴射終了時期に着目して、予混合噴射に伴う不具合を回避するものである。尚、予混合燃焼手段による予混合噴射、噴霧の軸線、ピストンの気筒内壁面側の端部については、上述の通りである。従って、上記のように予混合噴射の燃料噴射時期を設定することで、噴射燃料がキャビティ内に付着するのを回避するとともに、気筒内壁面に付着するのを回避することが可能となる。その結果、スモークの発生やボアフラッシングの発生等の不具合を回避することが可能となる。
【００１６】
ここで、上述までの圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁から前記ピストンまでの噴射燃料の到達時間に基づいて、前記予混合燃焼手段による前記燃料噴射弁からの燃料噴射が行われるようにしてもよい。即ち、燃料噴射弁から噴射された燃料が、実際にピストンリップ等ピストン上の特定の部位に到着するには、燃料噴射弁における噴射圧や燃料噴射弁とピストンとの距離に応じた時間を要する。そこで、この時間を加味して、上記の噴射開始時期や噴射終了時期を決定する。
【００１７】
例えば、噴射開始時期については、燃料噴射弁からピストンの特定の部位に至るまでに要する時間分だけ、噴霧の軸線と該特定部位とが一致するタイミングより早い時期に燃料噴射を行うことで、噴射燃料をピストンの該特定部位に衝突させることが可能となる。また、噴射終了時期についても同様に、燃料噴射弁からピストンの特定の部位に至るまでに要する時間を考慮することが可能である。
【００１８】
ここで、上記の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記ピストンの気筒内壁面側の端部に、該ピストンの頂面から突出する凸部が設けられるようにしてもよい。凸部を設けることで、予混合噴射で噴射されピストンの頂面に衝突した燃料が、反射して気筒内壁面に付着するのをより確実に防ぐことが可能となる。
【００１９】
ここで、ピストンの頂面に上記のような凸部を設けると、ピストンが圧縮行程上死点にあるときにスキッシュ空間が凸部の分だけ大きくなるため、スキッシュ流が弱くなる虞がある。そこで、前記凸部が収まる凹部が、前記圧縮着火内燃機関のシリンダヘッドに設けられるようにしてもよい。このようにすることで、ピストンが圧縮行程上死点にあるとき、凸部が凹部に収まった状態になるためスキッシュ空間を狭めることが可能となり、以てスキッシュ流の強化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、噴射燃料が燃焼室の特定の内壁面に付着することで発生する不具合を回避するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ここで発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置の実施の形態について図面に基
づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１の概略構成を表すブロック図である。内燃機関１は、燃焼室９内に直接燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁３を燃焼室９頂部の概ね中央部に備えている。燃料噴射弁３への燃料の供給は、所定圧に蓄圧された燃料を蓄える蓄圧室１２から行われる。
【００２３】
燃焼室９内において、ピストン４が往復運動を行う。従って、内燃機関１においては、ピストン４、気筒２およびシリンダヘッド１１の内壁面によって、燃焼室９が画定される。尚、ピストン４の頂面には特定の形状、深さを有するキャビティ１０が設けられている。このキャビティ１０の形状、深さは、燃焼室９内で行われる燃焼を考慮して、決定される。
【００２４】
また、内燃機関１では吸気通路が吸気ポート７を介して燃焼室９に接続される。同様に、内燃機関１では排気通路が排気ポート８を介して、燃焼室９に接続される。ここで、吸気ポート７と燃焼室９との間には吸気弁５が、排気ポート８と燃焼室９との間には排気弁６が設けられている。また、図示されてはいないが、内燃機関１には過給機が備えられている。
【００２５】
ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期および燃料噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて制御され、以て内燃機関１において予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。内燃機関１で行われる燃焼制御につては、後述する。
【００２６】
更に、アクセル開度センサ１４がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ１５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。更に、蓄圧室１２内の圧力を検出する圧力センサ１３がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は蓄圧室９内の圧力を介して、燃料噴射弁３における燃料の噴射圧を検出することが可能である。
【００２７】
ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼とが行われる。内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が高くなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る低負荷領域に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる高負荷領域に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで、高機関出力の発揮を図る。
【００２８】
上述したように、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼が行われる時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期において燃料噴射弁３から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。特に、内燃機関１において吸気行程を迎えているときに、燃料噴射弁３から予混合噴射を行うと、着火時期まで比較的長い時間を確保することができるため、
より均一な予混合気を形成することが可能となる。
【００２９】
ここで、燃焼室９内に良好に予混合気を形成するためには、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、燃焼室９内において十分に気化（霧化）しなければならない。しかし、吸気行程における燃料噴射では、燃焼室９内の圧力がほぼ大気圧に近い状態であるため、燃料噴射弁３からの燃料噴射のタイミングによっては、噴射された燃料がキャビティ１０の内壁面に付着してしまう場合や、気筒２の内壁面に付着してしまう場合がある。前者の場合、キャビティ１０が一定の深さを有しているため、付着燃料の気化が十分に行われず、その後の着火によりスモークが発生する虞がある。後者の場合には、気筒２内の内壁面に付着した燃料が内燃機関１の潤滑油を希釈するいわゆるボアフラッシングが生じる虞がある。
【００３０】
そこで、本発明に係る内燃機関１の燃料噴射制御装置では、吸気行程における予混合噴射で噴射燃料がキャビティ１０の内壁面や気筒２の内壁面に付着するのを回避する燃料噴射が実行される。該燃料噴射について、図２に基づいて説明する。図２は、燃料噴射弁３とピストン４および気筒２との位置関係を概略的に示す図である。
【００３１】
図２（ａ）では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、ピストン４の頂面とキャビティ１０との境界領域である、言い換えるとキャビティ１０の淵部にあたるピストンリップ４ｂに衝突する状態を示している。図中の点線で表される線Ｌ１は、噴射燃料（噴霧）の軸線である。このように予混合噴射の噴射開始時期において、その最も早いタイミングが、噴霧の軸線Ｌ１がピストンリップ４ｂと一致するタイミングであれば、吸気行程においてはピストン４は下降していくため、その後の噴霧がキャビティ１０の内壁面に付着することを回避することが可能となる。即ち、噴霧は、ピストン４の頂面に衝突することになる。
【００３２】
また、図２（ｂ）では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、ピストン４の頂面のうち気筒２の内壁面側の端部（以下、「エッジ」と言う。）４ａに衝突する状態を示している。図中の点線で表される線Ｌ２は、噴霧の軸線である。このように予混合噴射の噴射終了時期において、その最も遅いタイミングが、噴霧の軸線Ｌ２がエッジ４ａと一致するタイミングであれば、その後の噴霧が気筒２の内壁面に付着することを回避することが可能となる。
【００３３】
以上をまとめると、吸気行程において予混合噴射を行う場合、その最も早い噴射開始時期を図２（ａ）に示す状態で行い、その最も遅い噴射終了時期を図２（ｂ）に示す状態で行うことで、上述した予混合噴射に伴う不具合を回避することが可能となる。その効果を図３に示す。図３の横軸は内燃機関１のクランクアングルを示し、縦軸は内燃機関１のエミッション量を表す。
【００３４】
図３には、吸気行程において燃料噴射弁３より予混合噴射を行なった際の、エミッションの状態変化が示されている。図３中の線Ｌ３は、排気中のスモーク量を表し、線Ｌ４は排気中の未燃ＨＣ（炭化水素）量を表している。線Ｌ３が示すように、排気中のスモーク量は、クランクアングルが進むにつれて増加するが、あるタイミング以降は急減する。これは、早い時期では噴霧がキャビティ１０内の内壁面に付着していたが、図２（ａ）に示す状態以降のタイミングではキャビティ１０内には噴霧が付着しなくなるからである。また、線Ｌ４が示すように、排気中の未燃ＨＣ量は、あるタイミング以降急増する。これは、噴霧が気筒２の内壁面に付着するようになり、その内壁面は燃焼室９内より温度が低いため十分に燃焼しなかった未燃ＨＣが排気中に含まれるようになるからである。
【００３５】
ここで、図３より明らかなように、排気中のスモーク量が比較的低く、且つ未燃ＨＣ量も比較的低いクランクアングルの領域Ｒ１が存在する。即ち、このクランクアングル領域
Ｒ１こそが、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に至るまでのクランクアングルの領域である。従って、吸気行程中クランクアングルがこの領域Ｒ１に属している限りにおいて予混合噴射を行なうことで、予混合噴射に伴う不具合を十分に回避することが可能となる。尚、本実施例においては吸気行程中の予混合噴射に主に言及しているが、これは圧縮行程時の予混合噴射によって予混合気を形成することを除外するものではない。
【００３６】
ここで、本実施例に係る内燃機関１の燃料噴射制御装置によって行なわれる予混合燃焼時の燃料噴射制御の一例について、図４に基づいて説明する。図４に示す燃料噴射制御は、内燃機関１において予混合燃焼が行なわれるとき、即ち内燃機関１の機関負荷が低負荷領域に属しているとき、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００３７】
Ｓ１０１では、内燃機関１の機関状態を表すパラメータであって、燃焼室９内での予混合気の形成に関係するパラメータをＥＣＵ２０が読み込む。具体的には、燃料噴射弁３における噴射圧に関係する蓄圧室１２内の圧力を圧力センサ１３の検出値に基づいて読み込み、また燃料噴射時期に関係する内燃機関１の機関回転速度をクランクポジションセンサ１５の検出値に基づいて読み込む。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３８】
Ｓ１０２では、噴霧到達速度Ｖｉが算出される。この噴霧到達速度Ｖｉは、吸気行程において燃料噴射弁３からの噴霧が燃焼室９内で表す進行速度である。吸気行程における予混合噴射では、吸気弁５が開弁している状態での噴射であるため、ほぼ大気圧下での燃料噴射となる。従って、予め大気圧下での噴霧到達速度と噴射圧との関係をマップの形でＥＣＵ２０内のメモリに格納しておき、噴射圧をパラメータとして該マップにアクセスすることで噴霧到達速度Ｖｉが算出される。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００３９】
Ｓ１０３では、予混合噴射における噴射開始時期ＩＳが算出される。具体的には、先ず、燃料噴射弁３からの噴霧の軸線とピストンリップ４ｂとが一致するクランクアングルＣＡ１が算出される。このクランクアングルは、燃料噴射弁３の噴孔角やキャビティ１０の大きさ（ピストンリップ４ｂの口径）等に基づいて、予めＥＣＵ２０内に設定されている。次に、図２（ａ）に示す状態のときの燃料噴射弁３とピストンリップ４ｂとの距離ＬＰと上記のクランクアングルＣＡ１に基づいて、以下の式（１）に従って、噴射開始時期ＩＳが決定される。
【００４０】
ＩＳ  ＝  ＣＡ１−ＬＰ／Ｖｉ×Ｎｅ  ・・・式（１）
但し、Ｎｅは内燃機関１の機関回転速度である。
【００４１】
即ち、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、ピストンリップ４ｂに到達するまでに要する時間を考慮して、予混合噴射の噴射開始時期が決定される。従って、噴射開始時期ＩＳのクランクアングル以降のタイミングで噴射された燃料は、キャビティ１０の内壁面に付着することはなく、ピストン４の頂面に衝突することになる。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４２】
Ｓ１０４では、予混合噴射における最大噴射終了時期ＩＭａｘが算出される。この最大噴射終了時期ＩＭａｘは、予混合燃焼に伴う不具合が発生しない範囲で吸気行程において燃料噴射が最も遅くまで実行可能な時期を意味する。即ち、図２（ｂ）に示す状態での燃料噴射時期である。その算出は、具体的には、先ず、燃料噴射弁３からの噴霧の軸線とエッジ４ａとが一致するクランクアングルＣＡ２が算出される。このクランクアングルは、燃料噴射弁３の噴孔角やピストン４の半径等に基づいて、予めＥＣＵ２０内に設定されている。次に、図２（ｂ）に示す状態のときの燃料噴射弁３とエッジ４ａとの距離ＬＥと上記のクランクアングルＣＡ２に基づいて、以下の式（２）に従って、最大噴射終了時期Ｉ
Ｍａｘが決定される。
【００４３】
ＩＭａｘ  ＝  ＣＡ２−ＬＥ／Ｖｉ×Ｎｅ  ・・・式（２）
但し、Ｎｅは内燃機関１の機関回転速度である。
【００４４】
即ち、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、エッジ４ａに到達するまでに要する時間を考慮して、予混合噴射の最も遅い噴射終了時期が決定される。従って、最大噴射終了時期ＩＭａｘのクランクアングルより前のタイミングで噴射された燃料は、気筒２の内壁面に付着することはなく、ピストン４の頂面に衝突することになる。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００４５】
Ｓ１０５では、内燃機関１の機関負荷に応じた燃料を予混合噴射で賄うと仮定し、且つ噴射開始時期をＳ１０３で算出されたＩＳとしたときの噴射終了時間である仮想噴射終了時期Ｉｐが算出される。具体的には、機関負荷に応じた燃料量と燃料噴射弁３からの噴射率との関係および内燃機関１の機関回転速度に基づいて算出される。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００４６】
Ｓ１０６では、Ｓ１０５で算出された仮想噴射終了時期ＩｐがＳ１０４で算出された最大噴射終了時期ＩＭａｘより小さいか否か、即ち機関負荷に応じた量の燃料が予混合噴射によって全部噴射し終えるか否かが判定される。仮想噴射終了時期Ｉｐが最大噴射終了時期ＩＭａｘより小さいと判定されると、換言すると機関負荷に応じた燃料が予混合噴射によって噴射し終えると判定されると、Ｓ１１０へ進む。逆に、仮想噴射終了時期Ｉｐが最大噴射終了時期ＩＭａｘより小さくないと判定されると、換言すると機関負荷に応じた燃料が予混合噴射によって噴射し終えないと判定されると、Ｓ１０７へ進む。
【００４７】
Ｓ１０７では、吸気行程での予混合噴射における噴射終了時期が、最大噴射終了時期ＩＭａｘに設定される。その後、Ｓ１０８へ進み、上記までに設定された噴射開始時期と噴射終了時期に従って、予混合噴射が行なわれる。即ち、予混合噴射において、キャビティ１０の内壁面および気筒２の内壁面に燃料が付着しないクランクアングルにおいて、燃料噴射弁３より燃料噴射が行われる。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。
【００４８】
Ｓ１０９では、内燃機関１の機関負荷に応じた燃料のうち予混合噴射で噴射し切れなかった残りの燃料が、主噴射において噴射される。Ｓ１０９の処理後、本制御を終了する。
【００４９】
Ｓ１１０では、吸気行程での予混合噴射における噴射終了時期が、仮想噴射終了時期Ｉｐに設定される。その後、Ｓ１１１へ進み、上記までに設定された噴射開始時期と噴射終了時期に従って、予混合噴射が行なわれる。即ち、予混合噴射において、キャビティ１０の内壁面および気筒２の内壁面に燃料が付着しないクランクアングルにおいて、燃料噴射弁３より燃料噴射が行われる。Ｓ１１１の処理後、本制御を終了する。
【００５０】
本制御によると、吸気行程の予混合噴射において、燃料噴射弁３からの噴射燃料をピストン４の頂面に衝突させることになるため、キャビティ１０の内壁面への燃料の付着または気筒２の内壁面への燃料の付着等の予混合噴射に伴う不具合を回避することが可能となる。
【００５１】
また、上記の内燃機関１の燃料噴射制御装置において、ピストン４の形状を図５に示すようにしてもよい。即ち、ピストン４のエッジ４ａ近傍の頂面に、突出している凸部４ｃを設ける。このようにすることで、燃料噴射弁３から噴射された燃料がピストン４の頂面に衝突したとき、反射する燃料が気筒２の内壁面側に飛散していくのを防止することが可能となる。この凸部４ｃは、内燃機関１の機関負荷が比較的大きいために予混合噴射時間
が長く、噴射燃料がエッジ４ａ近傍に到達する場合に、有用である。
【００５２】
そして、この凸部４ｃを設けるにあたって、図６に示すように、凸部４ｃに対向するシリンダヘッド１１側に、該凸部４ｃが収まる凹部１１ａを設けるのが好ましい。このようにすることで、ピストン４が圧縮上死点の状態にあるとき、ピストン４の頂面とシリンダヘッド１１との空間を可及的に狭めることが可能となる。その結果、燃焼室９内に発生するスキッシュ流の強さをより強くすることが可能となり、より良好な燃焼が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁からの予混合噴射の様子を示す図である。
【図３】吸気行程における予混合噴射に起因する排気中のスモークと未燃ＨＣ量の推移を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気行程において予混合噴射を行なうときの燃料噴射制御に関するフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、ピストンの頂面の状態を表す図である。
【図６】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御装置において、ピストンの頂面とシリンダヘッドの状態を表す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・・圧縮着火内燃機関（内燃機関）
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・ピストン
４ａ・・・・エッジ
４ｂ・・・・ピストンリップ
４ｃ・・・・凸部
９・・・・燃焼室
１０・・・・キャビティ
１１・・・・シリンダヘッド
１１ａ・・・・凹部
１２・・・・蓄圧室
１３・・・・圧力センサ
１４・・・・アクセル開度センサ
１５・・・・クランクポジションセンサ
２０・・・・ＥＣＵ
【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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