(57)【要約】【課題】本発明は、筒内噴射火花点火式内燃機関において、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なうことができ、且つ、気筒内に噴射された燃料と吸気弁及びピストンとの干渉を可及的に抑制することを目的とする。【解決手段】気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁の先端部に複数の噴射孔が形成されている。そして、成層燃焼を行なう場合は複数の噴射孔の全てから燃料を噴射し（Ｓ１０６）、低負荷運転時において均質燃焼を行なう場合は、複数の噴射孔のうち、吸気弁方向に向かう噴霧が形成される噴射孔、及び、ピストンの頂面方向に向かう噴霧が形成される噴射孔からの燃料噴射を禁止する（Ｓ１０５）。【選択図】図９
2011241770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内の頂面の略中心に臨む放電部を有する点火プラグを備え、
運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なう筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システムであって、
気筒内の頂面の側方に臨む先端部に形成された複数の噴射孔を有し、気筒内の中心軸方向に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、
成層燃焼を行なう場合は前記複数の噴射孔の全てから燃料を噴射し、低負荷運転時において均質燃焼を行なう場合は、前記複数の噴射孔のうちの一部の噴射孔であって、吸気弁方向に向かう噴霧が形成される噴射孔、及び、ピストンの頂面方向に向かう噴霧が形成される噴射孔からの燃料噴射を禁止する噴射孔制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内噴射火花点火式内燃機関において、気筒内の頂点に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射角を、部分負荷運転時には広角とし、高負荷運転時には狭角とする技術が記載されている。この特許文献１の記載の技術においては、燃料噴射弁からの燃料噴射角が広角となった時に噴射された燃料が向かう方向に点火プラグが配置されている。
【０００３】
特許文献２には、筒内噴射火花点火式内燃機関において、気筒内の吸気弁側に設けられた燃料噴射弁から、気筒の側面視で噴霧形状が扇形状となるように燃料を噴射する技術が記載されている。また、この特許文献２には、燃料噴射弁から噴射された燃料と吸気弁とが干渉しないように、吸気弁のリフト量を低下させる技術も記載されている。
【０００４】
特許文献３には、複数のスリット状の噴孔をもつ燃料噴射弁であって、噴孔のなす角度が１０〜５０°の範囲にある燃料噴射弁において、機関負荷に応じて燃圧を変化させることで、噴霧の形成方向、噴霧形状を変化させる技術が記載されている。
【０００５】
特許文献４には、先端面に複数の噴孔を有する燃料噴射弁が燃焼室の側部に設けられた筒内噴射火花点火式内燃機関において、機関冷間時に、複数の噴孔のうち、シリンダ軸線方向で上側にある一部の噴孔のみから燃料を噴射させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１７７６８４号公報
【特許文献２】特開２００６−２５８００８号公報
【特許文献３】特開平１１−０８２２４４号公報
【特許文献４】特開２００７−２９７９８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６３７１０号公報
【特許文献６】特開２００８−０６４０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
筒内噴射火花点火式内燃機関においては、成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じて切り換える技術が知られている。成層燃焼では、点火プラグの放電部近傍に燃料濃度の高い混合気が集中して形成されるように燃料噴射が実行される。均質燃焼では、気筒内において燃料が広く拡散するように燃料噴射が実行される。このように運転状態に応じて燃焼状態を切り換えることで、燃料消費を抑制できると共に排気特性を向上させることができる。
【０００８】
また、筒内噴射火花点火式内燃機関においては、気筒内に噴射された燃料が吸気弁やピストンと干渉すると、排気中の粒子状物質やスモークが増加し排気特性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、筒内噴射火花点火式内燃機関において、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なうことができ、且つ、気筒内に噴射された燃
料と吸気弁及びピストンとの干渉を可及的に抑制することができる技術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】
【００１０】
本発明は、運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なう筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システムであって、低負荷運転時において均質燃焼を行なう場合は一部の噴射孔からの燃料噴射を禁止するものである。
【００１１】
より詳しくは、本発明に係る筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システムは、
気筒内の頂面の略中心に臨む放電部を有する点火プラグを備え、
運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なう筒内噴射火花点火式内燃機関の燃料噴射システムであって、
気筒内の頂面の側方に臨む先端部に形成された複数の噴射孔を有し、気筒内の中心軸方向に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、
成層燃焼を行なう場合は前記複数の噴射孔の全てから燃料を噴射し、低負荷運転時において均質燃焼を行なう場合は、前記複数の噴射孔のうちの一部の噴射孔であって、吸気弁方向に向かう噴霧が形成される噴射孔、及び、ピストンの頂面方向に向かう噴霧が形成される噴射孔からの燃料噴射を禁止する噴射孔制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、複数の噴射孔の全てから燃料を噴射した場合、噴霧同士が互いに干渉することで、気筒内上部の中心付近、即ち点火プラグの放電部近傍に、噴霧を集中させることができる。そのため、複数の噴射孔の全てから燃料を噴射することで、より好適な成層燃焼を行なうことが可能となる。
【００１３】
また、低負荷運転時においては、一部の噴射孔のみを使用した燃料噴射でも要求量の燃料を噴射することができる。また、複数の噴射孔のうち、吸気弁方向に向かう噴霧が形成される噴射孔（以下、吸気弁方向噴射孔と称する）、及び、ピストンの頂面方向に向かう噴霧が形成される噴射孔（以下、ピストン頂面方向噴射孔と称する）からの燃料噴射を禁止し、その他の噴射孔から燃料を噴射した場合、全ての噴射孔から燃料を噴射した場合に比べて噴霧の密集を抑制できる。そのため、燃料の拡散を促進させることができる。従って、吸気弁方向噴射孔及びピストン頂面方向噴射孔からの燃料噴射を禁止して、その他の噴射孔から燃料を噴射することで、より好適な均質燃焼を行なうことが可能となる。さらに、これらの噴射孔からの燃料噴射を禁止することで、燃料と吸気弁及びピストンとの干渉を抑制することができる。これにより、排気特性の悪化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、筒内噴射火花点火式内燃機関において、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なうことができ、且つ、気筒内に噴射された燃料と吸気弁及びピストンとの干渉を可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る、気筒頂面における燃料噴射弁の配置を示す図である。
【図３】実施例に係る燃料噴射弁の概略構成を示す図である。
【図４】実施例に係る、燃料噴射弁のボディの先端部における第一及び第二燃料噴射孔の円周方向の配置を示す図である。
【図５】実施例に係る、成層燃焼実施時において燃料噴射弁から燃料が噴射される時のアウターニードル及びインナーニードルの状態を示す図である。
【図６】実施例に係る、低負荷運転時の均質燃焼実施時において燃料噴射弁から燃料が噴射される時のアウターニードル及びインナーニードルの状態を示す図である。
【図７】実施例に係る、成層燃焼実施時における燃料の噴霧の様子を示しす図である。
【図８】実施例に係る、低負荷運転時の均質燃焼実施時における燃料の噴霧の様子を示す図である。
【図９】実施例に係る燃料噴射孔の制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】実施例の変形例１に係る燃料噴射孔の制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】実施例の変形例２に係る燃料噴射孔の制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜実施例＞
ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンに適用した場合の実施例について説明する。
【００１８】
［内燃機関およびその吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する車両駆動用のガソリンエンジンである。気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。各気筒２内上部には吸気ポート４と排気ポート５とがそれぞれ二つずつ接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の気筒２内への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。
【００１９】
また、内燃機関１には、点火プラグ１１及び燃料噴射弁２０が設けられている。点火プラグ１１は、気筒２の略中心軸上に設けられており、気筒２内の頂面の略中心に臨む放電部を有している。燃料噴射弁２０は、気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁である。図２は、気筒２頂面における燃料噴射弁２０の配置を示す図である。図２に示すように、燃料噴射弁２０は気筒２の吸気ポート４側に設けられており、その先端部が、気筒２内の頂面の側方における二つの吸気ポート４の開口部の間の位置に臨んでいる。燃料噴射弁２０の先端部には複数の燃料噴射孔が形成されている。該燃料噴射孔から気筒２の中心軸方向に向かって燃料が噴射される。尚、燃料噴射弁２０の詳細については後述する。
【００２０】
吸気ポート４は吸気通路８に接続されている。排気ポート５は排気通路９に接続されている。吸気通路８には、スロットル弁１２が設けられている。吸気通路８におけるスロットル弁１２より下流側にはサージタンク１３が設けられている。
【００２１】
排気通路９にはＥＧＲ通路１４の一端が接続されている。該ＥＧＲ通路１４の他端はサージタンク１３に接続されている。ＥＧＲ通路１４にはＥＧＲ弁１５及びＥＧＲクーラ１６が設けられている。ＥＧＲ通路１４を通して排気の一部がＥＧＲガスとしてサージタンク１３内に導入される。また、ＥＧＲ弁１５によってＥＧＲガスの流量が制御される。
【００２２】
本実施例に係る内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、スロットル開度センサ１９、クランクポジションセンサ１７及びアクセル開度センサ１８が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。スロットル開度センサ１９は、スロットル弁１２の開度に対応する信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１７は、
内燃機関１のクランク角に対応する信号を出力するセンサである。アクセル開度センサ１８は、内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度に対応した信号を出力するセンサである。
【００２３】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１７の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を算出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１８の出力信号に基づいて内燃機関１の要求機関負荷を算出する。
【００２４】
また、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁２０、点火プラグ１１、スロットル弁１２及びＥＧＲ弁１５が電気的に接続されている。そして、これらの装置がＥＣＵ１０によって制御される。
【００２５】
［燃料噴射弁の概略構成］
ここで、本実施例に係る燃料噴射弁２０の概略構成について図３及び４に基づいて説明する。図３は、燃料噴射弁２０の概略構成を示す図である。燃料噴射弁２０のボディ２２の先端部には、複数の第一燃料噴射孔２５及び第二燃料噴射孔２６が形成されている。図３に示すように、ボディ２２の先端部において、第二燃料噴射孔２６は第一燃料噴射孔２５よりも先端部よりに形成されている。
【００２６】
図４は、ボディ２２の先端部における第一及び第二燃料噴射孔２５、２６の円周方向の配置を示す図である。図４（ａ）は、第一燃料噴射孔２５の配置を示している。尚、図４（ａ）において、破線は、円周方向における第二燃料噴射孔２６の位置に相当する位置を表している。図４（ｂ）は、第二燃料噴射孔２６の配置を示している。尚、図４（ｂ）において、破線は、円周方向における第一燃料噴射孔２５の位置に相当する位置を表している。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一及び第二燃料噴射孔２５、２６はそれぞれ円周方向に等間隔に並んで三つずつ形成されており、且つ、第一燃料噴射孔２５と第二燃料噴射孔２６との円周方向の位置が互いにずれるように配置されている。
【００２７】
ボディ２２には、第一燃料噴射孔２５を開閉するためのアウターニードル２３、及び第二燃料噴射孔２６を開閉するためのインナーニードル２４が収納されている。アウターニードル２３は、ボディ２２と同軸の円柱形状を有し、ボディ２２の内部に上下方向に摺動可能に収納されている。インナーニードル２４は、ボディ２２及びアウターニードル２３と同軸の円柱形状を有している。インナーニードル２４における該円柱形状部分がアウターニードル２３に摺動自在に収納されている。また、インナーニードル２４の下方の先端部分がアウターニードル２３からボディ２２の内部に突出している。第一及び第二燃料噴射孔２５、２６は、このようなアウターニードル２３及びインナーニードル２４を収納するボディ２２の内部と燃料噴射弁２０の外部（即ち、内燃機関１の気筒２内）とを連通している。
【００２８】
アウターニードル２３の上端部にはアウターニードル用ピストン３１が接続されている。アウターニードル用ピストン３１は、油圧制御室３２に上下方向に摺動自在に接続されている。油圧制御室３２にはオイル通路３３が接続されている。オイル通路３３には油圧制御弁３４が設けられている。油圧制御弁３４によって油圧制御室３２へのオイルの供給が制御されることで油圧制御室３２内の油圧が制御される。油圧制御室３２内の油圧が制御されることで、アウターニードル２３の上下方向の摺動が制御される。
【００２９】
インナーニードル２４の上端部にはインナーニードル用ピストン３５が接続されている。インナーニードル用ピストン３５は、油圧制御室３６に上下方向に摺動自在に接続されている。油圧制御室３６にはオイル通路３７が接続されている。オイル通路３７には油圧制御弁３８が設けられている。油圧制御弁３８によって油圧制御室３６へのオイルの供給
が制御されることで油圧制御室３６内の油圧が制御される。油圧制御室３６内の油圧が制御されることで、インナーニードル２４の上下方向の摺動が制御される。尚、図１は、アウターニードル２３及びインナーニードル２４が共にボディ２２内部の底部に着座した状態を示している。
【００３０】
ボディ２２内部の側面には第一燃料溜り部２８となる凹部が形成されている。第一燃料溜り部２８には第一燃料通路２７が接続されている。第一燃料溜り部２８には、第一燃料通路２７を介して高圧燃料が供給される。
【００３１】
また、ボディ２２内部の底部には、該底部壁面とアウターニードル２３の底面とで囲まれることで第二燃料溜り部３０が形成されている。第一燃料溜り部２８と第二燃料溜り部３０とは第二燃料通路２９によって連通されている。第二燃料溜り部３０には、第二燃料通路２９を介して第一燃料溜り部２８から高圧燃料が供給される。
【００３２】
図１に示すように、アウターニードル２３がボディ２２内部の底部に着座すると第一燃料溜り部２８と第一燃料噴射孔２５との間が遮断された状態となる。アウターニードル２３が該底部から上方にリフトされると第一燃料溜り部２８と第一燃料噴射孔２５との間が開通し、これによって第一燃料噴射孔２５から燃料が噴射される。
【００３３】
また、インナーニードル２４がボディ２２内部の底部に着座すると第二燃料溜り部３０と第二燃料噴射孔２６との間が遮断された状態となる。インナーニードル２４が該底部から上方にリフトされると第二燃料溜り部３０と第二燃料噴射孔２６との間が開通し、これによって第二燃料噴射孔２６から燃料が噴射される。
【００３４】
［燃焼形態と燃料噴射孔の制御］
内燃機関１においては、その運転状態に応じて均質燃焼と成層燃焼とが選択的に実施される。具体的には、内燃機関１の始動時及びアイドル運転の初期においては成層燃焼が行われる。成層燃焼では、気筒２内において点火プラグ１１の放電部近傍に燃料濃度の高い混合気が集中して形成される。そのため、燃料の着火性を向上させることができると共に燃料消費を抑制することができる。また、ＥＧＲガスをより多く導入することが可能となるため、排気中におけるＮＯｘの低減を図ることができる。そして、機関始動時及びアイドル運転の初期よりも機関負荷が上昇すると均質燃焼が行われる。均質燃焼では、気筒２内において燃料が広く拡散する。これにより、より多くの酸素が燃料の燃焼に供されることとなるため、未燃燃料成分の排出を抑制することができる。
【００３５】
本実施例においては、成層燃焼、低負荷運転時の均質燃焼、及び高負荷運転時の均質燃焼をそれぞれ好適に実現するために、燃料噴射弁２０において燃料噴射に使用する燃料噴射孔２５，２６を以下のように制御する。つまり、成層燃焼及び高負荷運転時の均質燃焼を行なうときは第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てを使用して燃料噴射を行い、低負荷運転時の均質燃焼を行なうときは第一燃料噴射孔２５のみを使用して燃料噴射を行なう。
【００３６】
ここで、本実施例に係る燃料噴射孔の制御の詳細について図５〜８に基づいて説明する。図５は、成層燃焼実施時において燃料噴射弁２０から燃料が噴射される時のアウターニードル２３及びインナーニードル２４の状態を示している。図６は、低負荷運転時の均質燃焼実施時において燃料噴射弁２０から燃料が噴射される時のアウターニードル２３及びインナーニードル２４の状態を示している。
【００３７】
また、図７は、成層燃焼実施時における燃料の噴霧の様子を示しており、図８は、低負荷運転時の均質燃焼実施時における燃料の噴霧の様子を示している（斜線部が噴霧を表し
ている）。図７（ａ）及び図８（ａ）は燃料噴射弁２０の先端部を正面から見た場合の図であり、図７（ｂ）及び図８（ｂ）は燃料噴射弁２０を上方から見た場合の図である。尚、図７（ａ）及び図８（ｂ）において、６は吸気弁であり（実線は閉弁時、破線は開弁時の位置をそれぞれ表している）、３はピストンである。ここで、三つの第一燃料噴射孔２５のそれぞれを＃１、＃３、＃５噴射孔とし、三つの第二燃料噴射孔２６のそれぞれを＃２、＃４、＃６噴射孔とする。そして、図７及び８においては、それぞれの燃料噴射孔から噴射された噴霧に、燃料噴射孔の番号に対応した番号を付す。例えば、「１」と付された噴霧は、第一燃料噴射孔２５の＃１噴射孔から噴射された燃料の噴霧を表している。
【００３８】
成層燃焼実施時においては、図５に示すように、アウターニードル２３及びインナーニードル２４の両方をリフトさせることで、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料を噴射する。この場合、図７に示すように、噴霧同士が互いに干渉する。これによって、気筒２内上部の中心付近、即ち点火プラグ１１の放電部近傍に、燃料の噴霧を集中させることができる。そのため、点火プラグ１１の放電部近傍に集中して燃料濃度の高い混合気を形成させることができる。そのため、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料を噴射することで、より好適な成層燃焼を行なうことが可能となる。
【００３９】
一方、低負荷運転時の均質燃焼実施時においては、図６に示すように、インナーニードル２４をボディ２２内部の底面に着座させたままとし、アウターニードル２３のみをリフトさせることで、第一燃料噴射孔２５のみから燃料を噴射する。ここで、図７（ａ）に示すように、第二燃料噴射孔２６のうち＃２、＃６噴射孔から噴射された噴霧はそれぞれ吸気弁６の方向に向かうように形成され、＃４噴射孔から噴射された噴霧は、最下方に向かう噴霧であり、ピストン３の頂面の方向に向かうように形成される。第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を禁止することで、図８（ａ）に示すように、これらの噴霧が形成されなくなる。
【００４０】
低負荷運転時は要求される燃料噴射量自体が少ないため、第一燃料噴射孔２５のみからでも十分な量の燃料を噴射することができる。また、第一燃料噴射孔２５のみから燃料を噴射することで、即ち第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を禁止することで、図８に示すように、噴霧の密集を抑制することができる。そのため、燃料の拡散をより促進させることができる。従って、より好適な均質燃焼を行なうことが可能となる。さらに、吸気弁６の方向に向かう噴霧及びピストン３の頂面に向かう噴霧が形成されなくなることで、燃料と吸気弁６及びピストン３との干渉を抑制することができる。これにより、排気特性の悪化を抑制することができる。
【００４１】
また、高負荷運転となると、第一燃料噴射孔２５のみでは要求される量の燃料を噴射することが困難となる。そのため、高負荷運転時は、成層燃焼実施時と同様、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てを使用して燃料を噴射する。この場合、燃料の噴霧同士が互いに干渉しても、燃料噴射量自体が多いため、燃料が気筒２内に拡散される。そのため、均質燃焼を実現することができる。
【００４２】
［燃料噴射孔の制御フロー］
ここで、本実施例に係る燃料噴射孔の制御フローについて図９に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４３】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ及びスロットル弁１２の開度Ｒｓが取得される。次に、ステップＳ１０２において、内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ及びスロットル弁１２の開度Ｒｓに基づいて、内燃機関１の運転状態が、成層燃焼を行なう運転領域である成層燃焼領域に属しているか否かが判別される。成
層燃焼領域は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０に記憶されている。上述したように、本実施例においては、始動時やアイドル運転の初期における運転状態が成層燃焼領域に属するが、成層燃焼領域はこれらの運転状態に限られるものではない。
【００４４】
ステップＳ１０２において、内燃機関１の運転状態が成層燃焼領域に属していると判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。ステップＳ１０６においては、アウターニードル２３及びインナーニードル２４の両方が駆動される。これにより、成層燃焼を実現すべく、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料が噴射される。
【００４５】
一方、ステップＳ１０２において否定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ１０３においては、内燃機関１の要求機関負荷Ｑｅが取得される。
【００４６】
次に、ステップＳ１０４において、内燃機関１の要求機関負荷Ｑｅが所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘ以下であるか否かが判別される。ここで、所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘは、本実施例における低負荷運転領域の機関負荷の最大値である。該所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘは、第一燃料噴射孔２５のみで噴射することが可能な燃料噴射量の最大値に相当する機関負荷として設定されている。このような所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘは、実験等に基づいて予め求められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００４７】
ステップＳ１０４において、内燃機関１の要求機関負荷Ｑｅが所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘ以下であると判定された場合、次にステップＳ１０５の処理が実行される。ステップＳ１０５においては、インナーニードル２４の駆動が禁止され、アウターニードル２３のみが駆動される。これにより、低負荷運転時における均質燃焼を実現すべく、第一燃料噴射孔２５のみから燃料が噴射される。
【００４８】
一方、ステップＳ１０４において、内燃機関１の要求機関負荷Ｑｅが所定機関負荷Ｑｅ１ｍａｘより大きいと判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。この場合、高負荷運転時における均質燃焼を実現すべく、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料が噴射される。
【００４９】
本実施例によれば、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に行なうことができ、且つ、気筒２内に噴射された燃料と吸気弁６及びピストン３との干渉を可及的に抑制することができる。
【００５０】
尚、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ１０５及びＳ１０６の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明に係る噴射孔制御手段に相当する。
【００５１】
また、本実施例においては、燃料噴射弁２０の先端部に形成される燃料噴射孔を全部で６つとしたが、燃料噴射孔の数はこれに限られるものではない。
【００５２】
［変形例１］
ここで、本実施例の変形例１について説明する。本実施例においては、低負荷運転時に均質燃焼を行なう場合、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射が禁止される。しかしながら、燃料噴射孔からの燃料噴射を禁止した場合、該燃料噴射孔にデポジットが堆積する虞がある。特に、燃料噴射孔が形成された燃料噴射弁２０の先端部の温度が高くなると、該先端部における燃料の炭化が促進され易くなるため、燃料噴射孔にデポジットが堆積し易くなる。燃料噴射孔にデポジットが堆積すると、該燃料燃料噴射孔からの燃料噴射を再開した場合に、燃料噴射量や噴霧形状に影響を与える場合がある。
【００５３】
そこで、本変形例では、第二燃料噴射孔２６におけるデポジットの堆積を抑制すべく、低負荷運転時に均質燃焼を行なう条件が成立した場合であっても、燃料噴射弁２０の先端部の温度が所定温度より高いときは、第二燃料噴射孔２６からも燃料を噴射する。ここで、所定温度は、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を禁止した場合であっても、該第二燃料噴射孔２６に堆積するデポジットの量が許容範囲内に収まる温度の最大値として設定される。このような所定温度は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００５４】
以下、本変形例に係る燃料噴射孔の制御フローについて図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローにおいて、図９に示すフローと同様の処理を行なうステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
本フローでは、ステップＳ１０４において肯定判定された場合、次にステップＳ２０５の処理が実行される。ステップＳ２０５においては、燃料噴射弁２０の先端部の温度Ｔｖが取得される。燃料噴射弁２０の先端部の温度Ｔｖは、内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷Ｑｅに基づいて推定することができる。また、温度センサによって該先端部の温度Ｔｖを測定してもよい。
【００５６】
次に、ステップＳ２０６において、燃料噴射弁２０の先端部の温度Ｔｖが所定温度Ｔｖｍａｘ以下であるか否かが判別される。ステップＳ２０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０５の処理が実行される。
【００５７】
一方、ステップＳ２０６において否定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。つまり、低負荷運転時であって均質燃焼を行なう場合であっても、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料が噴射される。
【００５８】
本変形例によれば、第二燃料噴射孔２６におけるデポジットの堆積を可及的に抑制することができる。
【００５９】
［変形例２］
次に、本実施例の変形例２について説明する。本実施例において、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を禁止している期間が継続した場合、第二燃料噴射孔２６におけるデポジットの堆積量が時間の経過と共に徐々に増加する虞がある。そこで、本変形例では、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を禁止している期間が所定期間を超えた場合、該第二燃料噴射孔２６に堆積したデポジットを除去すべく、該第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射を実行する。ここで、所定期間は、第二燃料噴射孔２６におけるデポジットの堆積量が許容範囲内に収まる噴射禁止期間の最大値として設定される。このような所定期間は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００６０】
以下、本変形例に係る燃料噴射孔の制御フローについて図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローにおいて、図９に示すフローと同様の処理を行なうステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
本フローでは、ステップＳ１０４において肯定判定された場合、次にステップＳ３０５の処理が実行される。ステップＳ３０５においては、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射の禁止が継続されている期間である燃料噴射禁止期間Δｔｓｔｏｐが取得される。該燃料噴射禁止期間Δｔｓｔｏｐは、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射が禁止された際にカウンターによるカウントを行なうことで測定される。
【００６２】
次に、ステップＳ３０６において、第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射禁止期間Δｔｓｔｏｐが所定期間Δｔｓｔｏｐｍａｘ以下であるか否かが判別される。ステップＳ３０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０５の処理が実行される。
【００６３】
一方、ステップＳ３０６において否定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。つまり、低負荷運転時であって均質燃焼を行なう場合であっても、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てから燃料が噴射される。ただし、このときの第二燃料噴射孔２６からの燃料噴射は、堆積したデポジットを剥離させることを目的とするものである。そのため、この場合は、アウターニードル２３及びインナーニードル２４の両方を駆動させる期間を所定噴射期間のみとする。つまり、第一及び第二燃料噴射孔２５，２６の全てを使用した燃料噴射を所定噴射期間の間のみ実行する。ここで、所定噴射期間は、第二燃料噴射孔２６に堆積したデポジットを剥離させることが可能な噴射期間として、実験等に基づき予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００６４】
本変形例によっても、第二燃料噴射孔２６におけるデポジットの堆積を可及的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・吸気ポート
５・・・排気ポート
６・・・吸気弁
７・・・排気弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・点火プラグ
１７・・クランクポジションセンサ
１８・・アクセル開度センサ
２０・・燃料噴射弁
２２・・ボディ
２３・・アウターニードル
２４・・インナーニードル
２５・・第一燃料噴射孔
２６・・第二燃料噴射孔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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