(57)【要約】      （修正有）【課題】筒内噴射弁先端への燃料液滴の付着を抑制することで、筒内噴射弁変端へのデポジットの堆積を抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、筒内噴射弁からの燃料の噴射量とポート噴射弁からの燃料の噴射量との割合の目標値に従って、燃料噴射を制御するように構成されている。更に、制御装置は、ポート噴射弁のみから燃料が噴射される燃料噴射の形態から、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の両方を用いて燃料噴射を行う燃料噴射の形態に切りかえられる際に、筒内噴射弁からの燃料噴射を開始した時点から一定期間の間に、筒内噴射弁からの燃料の噴射量が、目標値に応じた噴射量となるように、筒内噴射弁からの燃料の噴射量を徐々に増加させ、この一定期間の間、筒内噴射弁から燃料噴射が吸気バルブの開弁前に完了するように、吸気バルブのバルブタイミングを通常より遅角させる。【選択図】図５
2019199863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の各気筒の吸気ポート内に向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、
前記筒内噴射弁からの燃料の噴射量と前記ポート噴射弁からの燃料の噴射量との割合の目標値に従って、燃料噴射を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ポート噴射弁のみから燃料が噴射される燃料噴射の形態から、前記ポート噴射弁及び前記筒内噴射弁の両方を用いて燃料噴射を行う燃料噴射の形態に切りかえられる際、
前記筒内噴射弁からの燃料噴射を開始した時点から一定期間の間に、前記筒内噴射弁からの燃料の噴射量が、目前記標値に応じた噴射量となるように、前記筒内噴射弁からの燃料の噴射量を徐々に増加させ、
前記一定期間の間、前記筒内噴射弁から燃料噴射が吸気バルブの開弁前に完了するように、吸気バルブのバルブタイミングを通常より遅角させる、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には、内燃機関の筒内に向けて直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁とを備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内噴射弁の先端部に付着するデポジットを抑制するため、先端部にフィン構造体を設けた筒内噴射弁が記載されている。このフィン構造体は、例えば、先端部に形成された複数の溝により構成されている。特許文献１では、フィン構造体により先端の表面積を増大させることで、先端部の温度を高温にする。これにより筒内噴射弁先端へのデポジットの付着を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０４１９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、筒内噴射弁の先端の温度が高温である場合、フラッシュボイリングが発生し燃料噴霧が拡大することを発見した。燃料噴霧の拡大により、燃料噴射中に燃料液滴が飛散するため、筒内噴射弁先端の濡れ量が増加して、その結果、筒内噴射弁先端部の表面のデポジット堆積量が増加することとなる。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的として、筒内噴射弁の先端が高温な状態での、筒内噴射弁先端の燃料液滴の付着を抑制し又は付着した燃料の除去を促進することで、筒内噴射弁先端へのデポジットの堆積を抑制することができるよう改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、以下の構成を有している。即ち、内燃機関は、内燃機関の筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射弁と、内燃機関の各気筒の吸気ポート内に向けて燃料を噴射するポート噴射弁とを有する。制御装置は、筒内噴射弁からの燃料の噴射量とポート噴射弁からの燃料の噴射量との割合の目標値に従って、燃料噴射を制御するように構成されている。
【０００７】
更に、制御装置は、ポート噴射弁のみから燃料が噴射される燃料噴射の形態から、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の両方を用いて燃料噴射を行う燃料噴射の形態に切りかえられる際に、以下の制御を実行するように構成されている。即ち、筒内噴射弁からの燃料噴射を開始した時点から一定期間の間に、筒内噴射弁からの燃料の噴射量が、目標値に応じた噴射量となるように、筒内噴射弁からの燃料の噴射量を徐々に増加させる。また、この一定期間の間、筒内噴射弁から燃料噴射が吸気バルブの開弁前に完了するように、吸気バルブのバルブタイミングを通常より遅角させる。
【発明の効果】
【０００８】
ポート噴射弁のみから燃料噴射を行っている間、燃料噴射によって冷却されないため、筒内噴射弁の先端の温度は高温となる。このためポート噴射のみからの切り替えにより、筒内噴射を開始する場合、開始時の筒内噴射弁の先端温度は高温状態となっており、フラッシュボイリングが発生しやすい。この点、本発明の制御では、燃料噴射の形態が、ポート噴射のみから、ポート噴射と筒内噴射とを行う形態に切り替えられる際、筒内噴射弁からの燃料噴射量が徐々に増加するように制御される。これにより、先端温度が高温でフラッシュボイリングが発生しやすい一定期間中の燃料噴射量を少なくすることができ、筒内噴射弁の先端への液滴燃料の付着を抑制することができる。また、この期間、吸気バルブの開弁タイミングを遅角することで、筒内に強い気流を発生させることができ、付着した液滴燃料を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において用いられる燃料噴射圧と燃料噴射モードのマップの一例を示す図である。
【図３】筒内噴射弁の先端部の温度による燃料噴霧形状の違いについて説明するための図である。
【図４】筒内噴射弁の先端部におけるデポジットの堆積について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御ルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１の制御及びその効果について説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１の制御を行った場合と、従来の制御を行った場合の、耐久試験後の筒内噴射弁の先端部のＰＮ量を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の制御及びその効果について説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３における吸気バルブのバルブタイミングについて説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態３で用いられるバルブタイミングによって筒内に発生する気流の、流速変化について説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態３の制御について説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態４における筒内噴射タイミングと、筒内に発生する気流との関係について説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態５の制御における筒内噴射タイミングについて説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態６の制御における点火タイミングについて説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態５又は実施の形態６で採用される他の燃焼室構成について説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態５又は実施の形態６で採用される他の燃焼室構成について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るシステムの全体構成を模式的に示す図である。図１には、内燃機関１を構成する要素がクランク軸に垂直な１つの平面上に投影して描かれている。本実施の形態に係る内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式の多気筒エンジン（以下、単にエンジンという）である。気筒数と配置に限定はない。
【００１２】
エンジン１のシリンダヘッドには、燃焼室２に連通する吸気ポート３及び排気ポート４が形成されている。エンジン１の吸気通路１１は吸気マニホールドにより分岐して吸気ポート３に連通している。また、排気通路１２は、排気マニホールドにより分岐して排気ポート４に連通している。吸気ポート３の燃焼室に連通する開口部には吸気バルブ５が設けられ、排気ポート４の燃焼室２に連通する開口部には排気バルブ６が設けられている。
【００１３】
シリンダヘッドには、吸気ポート３の内に向けて燃料を噴射するポート噴射弁７が設置されている。吸気ポート３の下方には、先端が燃焼室２を臨むように、燃焼室２の内部に燃料を噴射する筒内噴射弁８が設けられている。また、燃焼室２の頂部付近には、点火プラグ９が設けられている。
【００１４】
エンジン１は、制御装置として、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備える。ＥＣＵ３０は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、エンジン１及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、エンジン１が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＲＯＭには、エンジン１を制御するための各種の制御プログラムやマップを含む各種の制御データが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをＲＯＭから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００１５】
上述したように、エンジン１は、２つの燃料噴射弁を有する。ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度と充填効率とに応じて決定される運転領域に従って、ポート噴射弁のみから燃料噴射を実行する燃料噴射モードである「ＰＦＩ１００％モード」、筒内噴射弁のみから燃料噴射を行う燃料噴射モードである「ＤＩ１００％モード」、ポート噴射と筒内噴射との両方を行う燃料噴射モードである「噴き分けモード」を切り替えて、燃料噴射を実行する。なお、以下、この明細書及び図面ではポート噴射を「ＰＦＩ」（Port Fuel Injection）、筒内噴射を「ＤＩ」（Direct Injection）とも称するものとする。
【００１６】
図２は、燃料噴射圧と燃料噴射モードのマップについて説明するための図である。図２に示されるように、エンジン回転速度が所定より低く、かつ充填効率も低い運転領域Ａは、ＰＦＩ１００％モードが選択される領域であり、即ち、ポート噴射弁７のみから燃料が供給され、筒内噴射弁８からの燃料噴射は行われない領域である。
【００１７】
また、エンジン回転速度が所定より低く、かつ充填効率が領域Ａより高い中程度の運転領域Ｂは、噴き分けモードが選択される領域であり、ポート噴射弁７及び筒内噴射弁８の両者が使用される領域である。この運転領域Ｂでの燃料の噴き分け率は、エンジンの運転状態に応じて適宜設定される。尚、以下の実施の形態の中で、単に「噴き分け率」といった場合、総燃料噴射量に対するポート噴射弁７からの燃料噴射量の割合を意味するものとする。
【００１８】
更に、エンジン回転速度が所定より低く、充填効率が運転領域Ｂの充填効率の上限値よりも高い運転領域Ｃと、エンジン回転速度が所定より高い運転領域Ｄは、ＤＩ１００％モードが選択される領域であり、筒内噴射弁８のみから燃料噴射が行われる領域である。
【００１９】
ところで、例えば、低速走行から緩加速のように切り替えるような場合には、運転領域がＡからＢに移行する。この場合、燃料噴射モードは、ＰＦＩ１００％モードから、噴き分けモードに切り替えられる。ポート噴射弁のみから燃料噴射が行われている状態にあっては、筒内噴射弁８の先端部は燃料によって冷却されず先端温度は高温となる。従って、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替えられた時点では、筒内噴射弁８の先端部が高温となっている。
【００２０】
ここで、図３により、筒内噴射弁８の先端部の温度による燃料噴霧形状の違いについて説明する。筒内噴射弁８の先端部８ａが例えば170℃を超えるような高温となると、フラッシュボイリングが発生する。従って、図３のＢに示すように、先端部８ａの温度が高温の場合、先端部８ａの温度が通常の場合（図３のＡの場合）に比べて、噴霧形状が拡大する。これにより筒内噴射弁８の先端部８ａの濡れ領域は大きくなる。図４に示されるように、先端部８ａに付着した燃料が燃焼により加熱されることでデポジットが生成されて先端部に付着する。このため、先端部８ａが高温の場合デポジットが増加することとなる。
【００２１】
これに対し、本実施の形態では、先端部８ａの濡れ量を低減するため、以下の制御を実行する。図５は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンについて説明するためのフローチャートである。図５のルーチンでは、まず、ステップＳ１００で、スロットルバルブが開かれたか否かが判別される。即ち、加速指令が出され、運転領域が変化するか否かが判別される。ステップＳ１００において、ＮＯと判別された場合、即ち、スロットル開の指令が出されていないことが判別された場合には、今回の処理は一旦終了する。
【００２２】
一方、ステップＳ１００において、スロットル開の指令が出されたと判別された場合には、ステップＳ１０２に進み、エンジン回転速度及び充填効率がＥＣＵ３０に入力される。
【００２３】
次に、ステップＳ１０４において、現在、ＰＦＩ１００％モードであるか否か、即ち、ポート噴射弁のみを使用した燃料噴射を行うＰＦＩ１００％モードの運転領域Ａにあるか否かが判別される。ステップＳ１０４において、ＰＦＩ１００％モードではないと判別された場合、今回の処理はこのまま終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ１０４において、ＰＦＩ１００％モードであると判別された場合、次にステップＳ１０６において、マップに従って、噴射圧が設定される。
【００２５】
次に、ステップＳ１０８において、筒内噴射を実行するか否かが判別される。つまり、運転領域が、ＰＦＩ１００％モードの運転領域Ａから、噴き分けモードの運転領域Ｂに移行するか否かが判定される。ステップＳ１０８において、ＮＯと判別された場合、即ち、筒内噴射を実行しないと判別された場合には、今回の処理はこのまま終了する。
【００２６】
一方、ステップＳ１０８において、筒内噴射を実行すると判別された場合、次に、ステップＳ１１０において、噴き分け率が算出される。このルーチンでは、筒内噴き分け率は、現在設定されている噴き分け率から、所定の噴き分け率減少率（図５では、Δ噴き分け率）を減じた値である。この制御は、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードへの切り替え時の制御であるから、噴き分け率の初期値は１００％である。また噴き分け率減少率は、筒内噴射により筒内噴射弁８の先端温度が低温になるまでの一定期間の間、目標噴き分け率に向けて緩やかに変化するように、適宜設定される。この値は、固定値としてＥＣＵ３０に記憶させてもよく、また、目標噴き分け率に応じて、設定される値としてもよい。
【００２７】
ステップＳ１１０において、噴き分け率が設定されると、次に、ステップＳ１１２に進み、噴き分け率と噴射圧に応じて、筒内噴射弁８からの燃料噴射時間である筒内噴射時間が演算され、設定される。次に、ステップＳ１１４に進み、設定された筒内噴射圧、筒内噴射時間にて、所定の噴射タイミングで筒内噴射が実行される。
【００２８】
次に、ステップＳ１１６において、目標噴き分け率が読み込まれる。目標噴き分け率は、マップに従って設定される値である。次に、ステップＳ１１８に進み、現在の噴き分け率が目標噴き分け率以下であるか否かが判別される。ステップＳ１１８において、ＮＯと判別された場合、即ち、現在の噴き分け率が、まだ目標噴き分け率より大きい場合には、処理は再びステップＳ１１０に戻され、現在の噴き分け率に応じて、噴射時間が算出され、設定される。
【００２９】
一方、ステップＳ１１８において、噴き分け率が目標噴き分け率以下であると判別された場合、今回の処理は終了する。噴き分け率は現在の噴き分け率となり、筒内噴射弁８の噴射時間は現在設定される噴射時間に固定される。
【００３０】
一方、ステップＳ１１８において、ＮＯと判別された場合、即ち、現在の噴き分け率が目標噴き分け率より大きいと判別された場合には、処理はＳ１１０に戻り、噴き分け率が再び算出される。
【００３１】
図６は、本実施の形態の制御について説明するためのタイミングチャートである。図６には、比較のため、従来の制御の場合の例を破線で示している。図６の例では、時間Ｔ１において、スロットル開度が大きくなり加速されることで、運転領域が、図２の運転領域Ａの点ａから運転領域Ｂの点ｂに移行している。これにより、筒内噴射弁からの燃料噴射圧も設定噴射圧に上昇する。
【００３２】
運転領域Ｂは、筒内噴射弁８とポート噴射弁７とが共用される運転領域であり、目標噴き分け率は、エンジン回転速度等に応じてマップに従って設定される。従来の制御では、時間Ｔ１において、噴き分け率が、目標噴き分け率に直接変更される。これに対して、本実施の形態の制御では、時間Ｔ１における噴き分け率１００％（即ち、ポート噴射のみ）の状態から、目標噴き分け率に向けて、噴き分け率が徐々に低下するように設定され、これに合せて、筒内噴射弁８からの噴射時間は、徐々に増加するように設定される。その後、噴き分け率が目標噴き分け率に達する時間Ｔ２において、筒内噴射弁８の燃料噴射時間も一定値に固定される。
【００３３】
筒内への燃料噴射が開始された時間Ｔ１以降、筒内噴射弁８の先端温度は、徐々に低下を開始する。本実施の形態では、筒内噴射を開始してから、筒内噴射弁８の先端温度が、筒内噴射によりフラッシュボイリングを起こさない低温に安定するまでの一定期間（即ち、Ｔ１からＴ２）の間に、徐々に、噴き分け率が低下するように、噴き分け率減少率を設定している。つまり、ＰＦＩ１００％モードから筒内噴射を開始した場合に、筒内噴射弁の先端温度が低下するまでの要する大凡の期間をシミュレーション等により求め、この期間の間に、噴き分け率が目標噴き分け率にまで低下するように、噴き分け率減少率を設定する。したがって、目標噴き分け率に達する時間Ｔ２には、筒内噴射弁８の先端温度は、フラッシュボイリングを起こさない程度の低温に安定する。
【００３４】
このように、噴き分け率を徐々に目標値に近づけることで、燃料噴射モード切替当初の、筒内噴射弁８の先端温度が高い状態での、筒内噴射弁８からの噴射１回あたりの燃料噴射量を少なくすることができる。これにより、筒内噴射弁８の先端温度が高い状態での噴射１回当たりの濡れ量を従来の制御の場合に比べて大幅に減少させることができ、デポジットの堆積量を減少させることができる。
【００３５】
図７に、耐久試験後の筒内噴射弁８の先端部のＰＮ量の比較を示す。本実施の形態の制御により、従来の場合に比べて、筒内噴射弁８の先端部に付着するＰＮ（Particulate Number）量を大幅に低減できることが確認された。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、図１に示す構成を有している。実施の形態２における制御は、ＰＦＩ１００％モードから、噴き分けモードに切り替える際の、噴き分け率の変更方法が異なる点を除き、実施の形態１の制御と同一である。
【００３７】
図８は、本発明の実施の形態２の制御について説明するためのタイミングチャートである。図８に示されるように、時間Ｔ１においてスロットル開度が大きくなり、現在の運転状態が、運転領域Ａのａ点から運転領域Ｂのｂ点に変化した場合、本実施の形態では、まず、筒内噴射弁の燃料噴射圧がスロットル開状態での最高噴射圧に設定される。
【００３８】
噴き分け率は、時間Ｔ１において、０％とされる。つまり、筒内噴射を１００％とし、ポート噴射を行わない状態とする。筒内噴射時間は、噴射圧が最高噴射圧とされているため、通常よりも短時間となる。この状態が、筒内噴射弁８の先端温度がフラッシュボイリングを起こさない温度に安定するまで、維持される。その後、先端温度がフラッシュボイリングを起こさない温度に安定する時間Ｔ２において、筒内噴射弁の燃料噴射圧は、通常設定される燃料噴射圧にまで下げられ、噴き分け率は、目標噴き分け率に切り替えられる。この燃料噴射圧と目標噴き分け率に応じて、噴射時間も変更される。
【００３９】
この制御によれば、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替える場合の燃料噴射モードの切り替え過渡期に、まず筒内噴射量を１００％とすることで、筒内噴射弁８の先端部８ａの燃料による冷却を大きくすることができ、先端温度を、フラッシュボイリングを起こさない温度まで早期に低下させることができる。一方、この期間、噴射圧を最高噴射圧とすることで、筒内噴射時間を短時間とすることができる。これにより、フラッシュボイリングによる燃料液滴の飛散量を少なくすることができる。従って、筒内噴射弁８の先端部のデポジットの堆積量を低減することができる。
【００４０】
図９は、本実施の形態２においてＥＣＵ３０が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図９のルーチンは、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理に替えて、ステップＳ２００〜Ｓ２０２の処理を有する点、ステップＳ１１０の処理を有さない点、Ｓ１１６〜Ｓ１１８の処理に替えて、ステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理を有する点を除き、図５のルーチンと同一である。
【００４１】
具体的に、図９のルーチンでは、ステップＳ１０４において、ＰＦＩ１００％モードであると判別された場合、次に、ステップＳ２００に進み、筒内噴射弁８からの燃料噴射圧が最高噴射圧に設定される。
【００４２】
次に、ステップＳ２０２において、噴き分け率が０％とされる。つまり、ポート噴射弁７からの燃料噴射を行わず、筒内噴射弁８のみから燃料噴射が行われる状態とする。この状態で、ステップＳ１１２において、筒内噴射時間が算出設定され、ステップＳ１１４において、筒内噴射が実行された後、次に、ステップＳ２０４に進み、筒内噴射弁８の先端の推定温度が算出される。次に、ステップＳ２０６において、目標温度が読み込まれる。目標温度は、筒内噴射時にフラッシュボイリングを起こさない程度の温度に予め設定され記憶された温度である。
【００４３】
次に、ステップＳ２０８において、筒内噴射弁８の先端の推定温度が目標温度より低くなったか否かが判別される。ステップＳ２０８においてＮＯと判別された場合、即ち、筒内噴射弁８の先端の推定温度が目標温度以上であると判別された場合には、処理は再びステップＳ１１２に戻され、最高噴射圧、かつ、筒内噴射１００％での燃料噴射が実行される。
【００４４】
一方、ステップＳ２０８において、筒内噴射弁８の先端の推定温度が目標温度より低くなったと判別された場合、次に、ステップＳ２１０に進み、噴き分け率が目標噴き分け率に設定されて、今回の処理は終了する。
【００４５】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、図１に示す構成を有している。また、実施の形態３のシステムは、特に、吸気バルブ５のバルブタイミングを変更することができる可変動弁機構を有するものに限定される。
【００４６】
実施の形態３では、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替える場合に、吸気バルブ５のバルブタイミングを一時的に変更する制御を行う。図１０は、本実施の形態におけるバルブタイミングについて説明するための図である。
【００４７】
図１０のバルブタイミングＡは、通常時のバルブタイミングの一例であり、通常時には、吸気バルブ５は、通常時のバルブタイミングＡに設定される。バルブタイミングＡは、ＴＤＣ前に吸気バルブ５が開弁するように設定されたタイミングである。
【００４８】
ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替えられる場合、切り替え開始から切り替え完了までの過渡期の間、吸気バルブ５のバルブタイミングは、バルブタイミングＡからバルブタイミングＢに変更される。これは、例えば、可変動弁機構のカムの位相を変更することで実行することができる。バルブタイミングＢは、バルブタイミングＡを遅角させたタイミングであり、ＴＤＣ（Top Dead Center）の後に吸気バルブ５が開弁するように設定されている。
【００４９】
図１１は、バルブタイミングＡ及びバルブタイミングＢにより筒内に発生する気流の流速変化について説明するための図である。図１１に示されるように、バルブタイミングＢは、通常のバルブタイミングＡより遅角されたバルブタイミングであり、吸気バルブ５の開弁がＴＤＣより後、かつ、筒内噴射完了よりも後となるように設定されている。
【００５０】
吸気バルブ５の開弁がＴＤＣより遅角されることで、吸気バルブ５の開弁直前に強い負圧が生じた状態となる。これにより、吸気バルブ５開弁時と同時に筒内に強い気流が発生している。図１１に示されるように、この気流は、バルブタイミングＡの場合に比べて大幅に強くなっている。噴き分けモードへの切り替えの際、筒内噴射弁８の先端に濡れが発生した場合でも、燃料噴射直後に発生するこの強い気流によって、筒内噴射弁８の先端の濡れを気化させることができる。
【００５１】
図１２は、実施の形態３の制御について説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では、図１２に示されるように、スロットル開度が大きくなり、時間Ｔ１において、現在の運転状態が運転領域Ａのａ点から、運転領域Ｂのｂ点に変化した場合、噴き分け率は時間Ｔ１において、直ちに、目標噴き分け率に変更される。更に、本実施の形態では、時間Ｔ１において、吸気バルブ５のバルブタイミングが、バルブタイミングＡから、バルブタイミングＢに切り替えられる。切り替え時は、筒内噴射弁８の先端温度が高い状態にあり、筒内噴射弁８からの噴射によりフラッシュボイリングが発生し、先端部に液滴が発生するが、バルブタイミングの遅角により、筒内の気流が強化されており、筒内噴射弁８の先端の液滴は気化されやすくなっている。
【００５２】
その後、筒内噴射弁８の先端温度が、フラッシュボイリングが起こりにくい温度にまで低下して安定した時点（即ち、時間Ｔ２）において、バルブタイミングは、再び、切り替え時のバルブタイミングＢから、通常時のバルブタイミングＡに戻される。なお、実施の形態３の制御は、エンジン１の高温再始動時に用いることも有効である。
【００５３】
実施の形態４． 
実施の形態４のシステム構成は、実施の形態３のシステム構成と同一である。実施の形態４では、ＰＦＩ１００％のモードから噴き分けモードへの切り替え時に、バルブタイミングを遅角すると共に、筒内噴射の噴射タイミングを遅角する制御が実行される。
【００５４】
具体的に、実施の形態４では、実施の形態３の場合と同様に、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替える際、切り替え開始から切り替え完了までの過渡期の間、吸気バルブのバルブタイミングが、バルブタイミングＢに切り替えられる。これにより、図１３に示されるように、燃料噴射モードの切り替え過渡期には、筒内の気流が許可される。
【００５５】
更に、本実施の形態４では、筒内噴射弁８の噴射タイミングを遅角して、筒内噴射の開始タイミングが、吸気バルブ５の開弁と同時となるように設定する。これにより、吸気バルブ５開弁時の強い気流によって、フラッシュボイリングにより飛散する燃料を吹き飛ばすことができ、筒内噴射弁８への液滴燃料の付着を抑えることができる。なお、この手段は、エンジン１の高温再始動時に用いることも有効である。
【００５６】
また、実施の形態３又は実施の形態４の制御は、実施の形態１又は実施の形態２の制御と組み合わせて実行することができる。つまり、燃料噴射モードを、ＰＦＩ噴射１００％モードから、噴き分けモードに切り替える際の切り替え過渡期に、噴き分け率１００％から、噴き分け率を一定の噴き分け率減少率ずつ低下させて目標噴き分け率になるように変化させつつ、その期間、吸気バルブ５のバルブタイミングを遅角するように制御してもよい。更に、このとき、噴射タイミングを、噴射開始が吸気バルブ５の開弁タイミングと同時となるように遅角制御してもよい。
【００５７】
あるいは、燃料噴射モードの切り替え開始から筒内噴射弁８の先端温度が目標温度にまで低下するまでの切り替え過渡期に、筒内噴射圧を最高噴射圧、かつ、筒内噴射を１００％として、その期間、吸気バルブ５のバルブタイミングを遅角するように制御してもよい。更に、このとき、筒内噴射の噴射タイミングを、噴射開始が吸気バルブ５の開弁タイミングと同時となるように遅角制御してもよい。
【００５８】
実施の形態５．
実施の形態５のシステムは、図１に示すシステム構成を有している。図１４は、実施の形態５においてＥＣＵ３０が実行する制御における筒内噴射タイミングについて説明するための図である。図１４に示されるように、本実施の形態５では、噴射モードが、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替えられる際の切り替え過渡期の間、噴射タイミングを進角して、切り替え時の噴射タイミングＢにより筒内噴射を行う。
【００５９】
本実施の形態５の制御では、筒内噴射の噴射タイミングを進角してできるだけ早期に筒内噴射を完了させる。これにより筒内噴射終了から点火までの時間を、通常時よりも長く確保する。これにより、筒内噴射弁８に付着した残留燃料を蒸発させて、デポジットの生成を抑制することができる。
【００６０】
この制御の場合、噴き分け率は、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替えると同時に、目標噴き分け率に切り替えられる。筒内噴射の開始時にはフラッシュボイリングが発生し、筒内噴射弁８の先端の濡れ量が大きくなることが予想されるが、点火までの時間が長く確保されることで、付着した液滴を確実に蒸発することができる。
【００６１】
但し、本実施の形態の制御と、実施の形態１又は２の制御と組み合わせて行う構成としてよい。つまり、燃料噴射モードの切り替え過渡期の間に、筒内噴射の噴射タイミングを進角した状態で、噴き分け率が徐々に低下するように変化させてもよい。また、燃料噴射モードの切り替え過渡期の間、筒内噴射の噴射タイミングを進角した状態で、最高噴射圧かつ、噴き分け率０％としてもよい。
【００６２】
実施の形態６．
実施の形態６のシステムは、図１に示すシステム構成を有している。図１５は、実施の形態６においてＥＣＵ３０が実行する制御における点火タイミングの制御について説明するための図である。図１５に示されるように、本実施の形態では、燃料噴射モードが、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードに切り替えられる切り替え過渡期の間、点火タイミングを遅角する制御を実行する。点火タイミング遅角によっても、実施の形態５の場合と同様に、燃料噴射完了から点火までの時間長く確保することができ、残留燃料を蒸発させることができる。
【００６３】
この制御の場合にも、噴き分け率は、ＰＦＩ１００％モードから噴き分けモードへの切り替え開始と同時に、目標噴き分け率に切り替えればよい。但し、本実施の形態の制御と、実施の形態１又は２の制御と組み合わせて行う構成としてよい。つまり、燃料噴射モードの切り替え過渡期の間に、点火タイミングを遅角した状態で、噴き分け率が徐々に低下するように変化させてもよい。また、燃料噴射モードの切り替え過渡期の間、点火タイミングを遅角した状態で、最高噴射圧かつ、噴き分け率０％としてもよい。
【００６４】
（その他の実施の形態）
図１６及び図１７は、実施の形態５又は実施の形態６で採用される他の燃焼室構成について説明するための図であり、図１６は、燃焼室の天井面を模式的に示し、図１７は、図１６に一点鎖線で示すＡ−Ｏ−Ａ断面を示す。
【００６５】
図１６及び図１７に示すように燃焼室天井面には、吸気ポート３の燃焼室への開口部の外周を囲むように中空円形状のマスク１３が形成されている。マスク１３は、吸気バルブ５が開弁された場合に、吸気バルブ１３の傘部の外周がマスク１３の内周に接するように形成されている。マスク１３は、その一部において切り欠き部１４を有している。切り欠き部１４は、筒内噴射弁８の先端部の中心と吸気ポート３の中心Ｏを結ぶ線上に配置されている。図１６に示す燃焼室天井面において、切り欠き部１４の円周方向の幅は、筒内噴射弁８の先端部の直径と同じ又は筒内噴射弁８の先端部の直径より僅かに小さいか、僅かに大きい程度に形成されている。
【００６６】
このように、切り欠き部１４を有するマスクを形成することで、切り欠き部１４から筒内噴射弁８の先端部に向かう気流の流れを形成することができる。これにより、ピストンの動きが低下するＴＤＣ付近でも、筒内噴射弁８の先端部に向かうより強い流れを形成することができる。
【００６７】
従って、図１６及び図１７に示す燃焼室の構成を、実施の形態５又は６の制御を行うシステムの燃焼室として採用することで、強い気流によって燃料噴射弁８の先端部に飛散した燃料を吹き飛ばすと共に、燃料噴射完了から点火までを長くすることによって残留燃料を蒸発させることができ、より効果的に筒内噴射弁８への液滴燃料の付着を抑えることができる。
【００６８】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１  エンジン
２  燃焼室
３  吸気ポート
４  排気ポート
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
７  ポート噴射弁
８  筒内噴射弁
８ａ  先端部
９  点火プラグ
１１  吸気通路
１２  排気通路
１３  マスク
１４  切り欠き部
３０  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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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