(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料ウェットの防止と、スモーク及びＰＭ等の発生を低減する。【解決手段】ピストン１７の冠面に形成されたキャビティ６０に向けて燃料が噴射される筒内噴射式火花点火内燃機関１０において、燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を圧縮行程中に行うとき、少なくとも第１の期間において、燃料を噴射するときの燃料噴射弁３０の弁体の移動量の最大値である到達リフト量を内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する。これにより、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ１４近傍に形成し、安定的な成層燃焼を確保する。第１の期間より後は、到達リフト量を予め定められた所定の値に維持してもよい。或いは、第１の期間より後は、内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど到達リフト量を小さい値に設定してもよい。【選択図】図１
2015218614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冠面にキャビティが形成されたピストンを備える内燃機関に適用され、
弁座からの弁体の移動に伴って噴孔から前記キャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から前記燃料を噴射させるために前記弁体を移動させると共に同弁体の移動量の最大値である到達リフト量を増減可能である制御部と、
を備える筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記内燃機関の圧縮行程の少なくとも第１の期間において燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を前記燃料噴射弁に行わせると共に同第１の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記第１の期間より前の第２の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第２の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記第１の期間における最初の噴射に対する到達リフト量よりも小さい値に設定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフト量を予め定められた所定の値に維持する、
燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど小さい値に設定する、
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、ピストンの冠面に形成されたキャビティに向けて燃料が噴射される筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接的に噴射して、点火時点において良好な着火性を有する混合気を点火プラグ近傍に形成することにより、成層燃焼を実施することが知られている。成層燃焼によれば、気筒内全体としては希薄な混合気の燃焼が可能となるため、燃料消費率の改善に有効である。一般的な成層燃焼においては、圧縮行程後半に設定された燃料噴射の開始時期から必要な量の燃料を噴射するために必要な期間に亘って燃料噴射弁が開弁される。このように噴射された燃料は、ピストンの冠面に形成されたキャビティ（以降、「ピストンキャビティ」と称する場合がある）内に進入し、燃焼室壁面から熱を奪って気化しながらピストンキャビティの内壁の形状によって点火プラグ方向へ偏向され、良好な着火性を有する混合気を点火プラグ近傍に形成する。
【０００３】
しかしながら、例えば高負荷時等における必要燃料量の増大に応じて燃料噴射量を増大させると、噴射された燃料が燃焼室壁面からの熱によって気化して可燃混合気を形成するまでに必要な期間が長くなる。この期間を確保するためには燃料噴射の終了時期を早めなければならず、結果として圧縮行程後半に噴射可能な燃料量は必然的に少なくなる。従って、必要燃料量が一定量以上である場合には成層燃焼を実現することが困難であった。しかしながら、上述したように成層燃焼は燃料消費率の改善に有効であるので、より広い機関運転状態において成層燃焼を実施することが望まれている。
【０００４】
そこで、スリット状の噴孔を有する燃料噴射弁を使用して、扇状の噴霧として燃料を噴射することが提案されている。扇状の噴霧として噴射された燃料は、ピストンキャビティの内壁のより広い範囲から熱を奪うことができるので短期間で可燃混合気を形成することができる。従って、一般的な噴孔を有する燃料噴射弁を使用して円錐状の噴霧として燃料を噴射する場合と比較して、燃料噴射終了時期を遅らせることができ、圧縮行程後半に噴射可能な燃料量を増大させることができる。かかる技術によれば、成層燃焼領域を高負荷側に拡大することができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１５８７３６号公報
【発明の概要】
【０００６】
前述したように、ピストンキャビティを備える筒内噴射式火花点火内燃機関において、確実な着火性を確保して成層燃焼領域を高負荷側に拡大可能とする種々の技術が提案されている。それにも拘わらず、安定的な成層燃焼を確保することが困難な場合が未だに認められる。
【０００７】
成層燃焼を目的とするピストンキャビティを備える筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射弁は、ピストンの上下運動方向に対して一定の角度を有する方向において、ピストンキャビティに向けて燃料を噴射する。ピストンキャビティの内壁の形状は、このように噴射されてピストンキャビティ内に進入した燃料の噴霧が、ピストンキャビティの内壁の形状に応じて点火プラグ方向へ偏向されるように形成されている（図１８の（ｂ）を参照）。
【０００８】
しかしながら、図１８の（ａ）における矢印によって表されているように、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きいときに高い運動量（貫徹力）を有する（即ち、速度が高い）燃料の噴霧が噴射されると、その燃料の噴霧がピストンキャビティ内に進入できない場合がある。このようにピストンキャビティ内に進入できなかった燃料の噴霧は、ピストンキャビティによって点火プラグ方向へ偏向されず、良好な着火性を有する混合気を点火プラグ近傍に形成することができない。その結果、成層燃焼が不安定となる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を燃料噴射弁とピストンとの距離に応じて調節することにより、安定的な成層燃焼を確保することができるとの考えに到った。具体的には、本発明者は、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期において所謂「パーシャルリフト噴射」を行うことにより、安定的な成層燃焼を確保することが可能となることを見出したのである。パーシャルリフト噴射とは、燃料噴射弁が燃料を噴射するときの弁体の移動量の最大値（即ち、到達リフト量）を通常よりも小さくして燃料を噴射することである。パーシャルリフト噴射によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を小さくすることができる。
【００１０】
かかる点に鑑み、本発明に係る燃料噴射制御装置は、冠面にキャビティが形成されたピストンを備える内燃機関に適用され、弁座からの弁体の移動に伴って噴孔から前記キャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から前記燃料を噴射させるために前記弁体を移動させると共に同弁体の移動量の最大値である到達リフト量を増減可能である制御部と、を備える筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の圧縮行程の少なくとも第１の期間において燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を前記燃料噴射弁に行わせると共に同第１の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する。
【００１１】
上記のように、本発明に係る燃料噴射制御装置においては、内燃機関の圧縮行程の少なくとも第１の期間において分割噴射によって燃料を噴射すると共に、燃料噴射弁の弁体の到達リフト量を第１の期間の初期に近いほど小さい値に設定する。即ち、少なくとも第１の期間の初期における噴射はパーシャルリフト噴射によって行われる。これにより、燃料噴射弁とピストンとの距離が比較的大きい場合においては、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい（図８の（ｂ）を参照）。その結果、上述したようにピストンキャビティ内に進入できない燃料の噴霧の量を減らして、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成する燃料の噴霧の量を増やし、安定的な成層燃焼を確保することができる。
【００１２】
更に、本発明の他の態様において、前記制御部は、前記第１の期間より前の第２の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第２の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記第１の期間における最初の噴射に対する到達リフト量よりも小さい値に設定する。これによれば、第１の期間より前の第２の期間において噴射される燃料は相当に小さい運動量を有する。このような燃料の噴霧は「ピストンと燃料噴射弁との距離が大きいために大きい容積を有する状態にある燃焼室」の全体に亘って飛行せず、寧ろ、その少なくとも一部（望ましくは多く）が燃料噴射弁の近傍（燃焼室の上部）に滞留し易くなる。従って、第２の期間において噴射された燃料は、後にピストンが上昇したときにピストンキャビティ内に捕捉され易いので、良好な着火性を有する可燃混合気の形成に貢献させることができる。その結果、より多くの燃料を用いて可燃混合気を形成することが可能となる。
【００１３】
一方、圧縮行程における燃料噴射（以降、「圧縮行程噴射」と称される場合がある）の末期においては燃料噴射弁とピストンとの距離が小さい。そのため、燃料噴射弁から噴射された直後の高い運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧がピストンの冠面に衝突するので、ピストンの冠面及び／又はピストンキャビティの内壁が燃料によって濡れる所謂「燃料ウェット」と称される状態になる場合がある。かかる燃料ウェットが発生すると、例えばスモーク及び粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）等が発生する虞がある。
【００１４】
そこで、本発明の別の態様において、前記制御部は、前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフト量を予め定められた所定の値に維持する。これによれば、燃料噴射弁とピストンとの距離が小さい圧縮行程噴射の末期において到達リフト量が更に大きい値に設定されることが回避される。その結果、上述したようにピストンの冠面及び／又はピストンキャビティの内壁を濡らす燃料の量（以降、「ウェット量」と称される場合がある）の増大が防止され、例えばスモーク及びＰＭ等の発生が低減される。
【００１５】
或いは、本発明の更に別の態様において、前記制御部は、前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど小さい値に設定する。これによれば、燃料噴射弁とピストンとの距離が小さい圧縮行程噴射の末期に近いほど到達リフト量が小さい値に設定される。その結果、ウェット量の増大がより確実に防止され、例えばスモーク及びＰＭ等の発生がより確実に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態（第１形態）に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関を示す模式図である。
【図２】図１に示した燃料噴射弁の断面図である。
【図３】図２に示した燃料噴射弁が噴射を停止しているときの同燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図４】図２に示した燃料噴射弁が高リフト噴射を実行しているときの同燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図５】図２に示した燃料噴射弁が低リフト噴射を実行しているときの同燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図６】（Ａ）は最大リフト噴射におけるニードルリフト量の時間変化を示す模式的なグラフであり、（Ｂ）は低リフト噴射におけるニードルリフト量の時間変化を示す模式的なグラフある。
【図７】第１形態に係る燃料噴射制御装置によって機関の圧縮行程において分割噴射を行う場合における、ピストンの位置、燃料噴射弁のリフト量及び当該燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）のクランク角度に対する推移を表す模式的なグラフである。
【図８】第１形態に係る燃料噴射制御装置による圧縮行程噴射の初期（ａ）並びに中期１（ｂ）及び中期２（ｃ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。
【図９】第１形態における燃料噴射制御フローにおいて実行される種々のルーチンの流れを説明するフローチャートである。
【図１０】圧縮行程において燃料の噴射量を増大させ続けた場合における初期（ａ）、中期１（ｂ）、中期２（ｃ）及び後期（ｄ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３実施形態（第３形態）に係る燃料噴射制御装置によって機関の圧縮行程において分割噴射を行う場合における、ピストンの位置、燃料噴射弁のリフト量及び当該燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）のクランク角度に対する推移を表す模式的なグラフである。
【図１２】第３形態に係る燃料噴射制御装置による圧縮行程噴射の初期（ａ）、中期１（ｂ）、中期２（ｃ）及び後期（ｄ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。
【図１３】第３形態における燃料噴射制御フローにおいて実行される種々のルーチンの流れを説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第４実施形態（第４形態）に係る燃料噴射制御装置によって機関の圧縮行程において分割噴射を行う場合における、ピストンの位置、燃料噴射弁のリフト量及び当該燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）のクランク角度に対する推移を表す模式的なグラフである。
【図１５】第４形態に係る燃料噴射制御装置による圧縮行程噴射の初期（ａ）、中期１（ｂ）、中期２（ｃ）、後期１（ｄ）及び後期２（ｅ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。
【図１６】第４形態における燃料噴射制御フローにおいて実行される種々のルーチンの流れを説明するフローチャートである。
【図１７】従来技術に係る燃料噴射制御装置によって機関の圧縮行程において分割噴射を行う場合における、ピストンの位置、燃料噴射弁のリフト量、及び当該燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）のクランク角度に対する推移を表す模式的なグラフである。
【図１８】従来技術に係る燃料噴射制御装置による圧縮行程噴射の初期（ａ）及び中期（ｂ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
前述したように、本発明に係る燃料噴射制御装置によれば、ピストンキャビティを備える筒内噴射式火花点火内燃機関において確実な着火性を確保して安定的な成層燃焼を確保することができる。より具体的には、本発明に係る燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期においては、パーシャルリフト噴射により、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を小さくする。その結果、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成することができ、安定的な成層燃焼を確保することができる。本発明を実施するための幾つかの形態につき、以下に詳しく説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態（以降、「第１形態」と称される場合がある）は、
冠面にキャビティが形成されたピストンを備える内燃機関に適用され、
弁座からの弁体の移動に伴って噴孔から前記キャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から前記燃料を噴射させるために前記弁体を移動させると共に同弁体の移動量の最大値である到達リフト量を増減可能である制御部と、
を備える筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記内燃機関の圧縮行程の少なくとも第１の期間において燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を前記燃料噴射弁に行わせると共に同第１の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する、
燃料噴射制御装置である。
【００１９】
上記のように、第１形態に係る燃料噴射制御装置は、冠面にキャビティが形成されたピストンを備える内燃機関に適用され、弁座からの弁体の移動に伴って噴孔から前記キャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から前記燃料を噴射させるために前記弁体を移動させると共に同弁体の移動量の最大値である到達リフト量を増減可能である制御部と、を備える筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置である。ここで、第１形態に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関、燃料噴射弁及び制御部の構成等につき、図１を参照しながら更に詳しく説明する。
【００２０】
（内燃機関の構成）
機関１０は、周知のガソリン燃料火花点火式エンジンである。機関１０は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３、点火プラグを含む点火装置１４、吸気弁１５、排気弁１６、ピストン１７、コネクティングロッド１８及びクランクシャフト１９等を備える。シリンダヘッド１１の下方壁面と、シリンダブロック１２に形成されたシリンダボアの壁面と、ピストン１７の冠面と、によって燃焼室２０が形成される。上述したように、ピストン１７の冠面には、キャビティ（ピストンキャビティ６０）が形成されている。
【００２１】
前述したように、燃料噴射弁３０から噴射された燃料の噴霧がピストンキャビティ６０内に適切に導かれると、その噴霧はピストンキャビティ６０の内壁の形状に応じて点火プラグ方向へ偏向され、良好な着火性を有する混合気を点火プラグの火花発生部１４ａの近傍に形成する。これにより、成層燃焼が達成される。
【００２２】
点火装置１４は、点火プラグの火花発生部１４ａが燃焼室２０の上面中央部に露呈するようにシリンダヘッド１１に配設されている。吸気弁１５は、インテークカム２１により駆動されることによって「燃焼室２０と、シリンダヘッド１１に形成された吸気ポート２２と、の連通部」を開閉するようにシリンダヘッド１１に配設されている。排気弁１６は、エキゾーストカム２３により駆動されることによって「燃焼室２０と、シリンダヘッド１１に形成された排気ポート２４と、の連通部」を開閉するようにシリンダヘッド１１に配設されている。更に、機関１０は、燃料噴射弁（筒内噴射弁）３０を備えている。燃料噴射弁３０は、燃料を燃焼室２０内に噴射するように、シリンダヘッド１１の「吸気ポート２２とシリンダブロック１２との間の領域」に配設されている。
【００２３】
尚、上記のように、図１に示されている内燃機関は、シリンダヘッドの吸気ポートとシリンダブロックとの間の領域に配設された燃料噴射弁がシリンダの中心軸に向かって燃料を噴射する所謂「サイド噴射方式内燃機関」である。しかしながら、本発明に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関は、ピストンの冠面に形成されたキャビティに向けて燃料が噴射される筒内噴射式火花点火内燃機関である限り、特に限定されない。即ち、本発明に係る燃料噴射制御装置は、「サイド噴射方式内燃機関」のみならず、例えば、シリンダヘッドの中心部近傍に配設された燃料噴射弁からピストンの冠面に形成されたキャビティに向けて燃料が噴射される所謂「センター噴射方式内燃機関」にも適用することができる。
【００２４】
（制御部の構成）
第１形態に係る燃料噴射制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータを含むＥＣＵ（電気制御装置）５０を備える。ＥＣＵ５０は、点火装置１４及び燃料噴射弁３０等と電気的に接続され、これらに駆動信号を送出するようになっている。即ち、ＥＣＵ５０は制御部に該当する。加えて、ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ５１、エアフローメータ５２、アクセルペダル踏込量センサ５３及び空燃比センサ５４等と電気的に接続され、これらからの信号を受信するようになっている。
【００２５】
クランクポジションセンサ５１は、クランクシャフト１９の回転位置に応じて信号を発生する。ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ５１からの信号に基づいて機関回転速度ＮＥを算出する。更に、ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ５１及びカムポジションセンサ（図示せず）からの信号に基づき、例えば、何れかの気筒における圧縮上死点を基準として、絶対クランク角度を取得する。エアフローメータ５２は機関１０の吸入空気の流量を表す信号を発生する。アクセルペダル踏込量センサ５３はアクセルペダルＡｐの踏込量を表す信号を発生する。空燃比センサ５４は、排ガスの空燃比を表す信号を発生する。
【００２６】
（燃料噴射弁の構成）
次に、燃料噴射弁３０について詳述する。前述したように、燃料噴射弁３０は、機関１０の燃焼室２０に供給される混合気を形成するための燃料を弁座からの弁体の移動に伴って噴孔から噴射する。燃料噴射弁３０は、いわゆる内開弁型の噴射弁である。燃料噴射弁３０は、図２に示されているように、ノズル本体部３１と、弁体としてのニードル弁３２と、スプリング３３と、ソレノイド３４と、を有する。
【００２７】
ノズル本体部３１には、円筒状空間Ａ１と、円筒状空間Ａ２と、円筒状空間Ａ３と、が形成されている。これらの空間は、何れも同軸的に形成され、互いに連通している。ノズル本体部３１の先端部には、円筒状空間Ａ１と外部とを連通する噴孔３１ａが形成されている。ノズル本体部３１の基端部には、円筒状空間Ａ３と燃料配管（図示省略）とを連通する燃料取込孔３１ｂが形成されている。
【００２８】
ニードル弁３２は、小径の円柱形状を有する円柱部３２ａと、大径の円柱形状を有する鍔部３２ｂと、を有している。円柱部３２ａの先端は略円錐形状を有する。円柱部３２ａの先端側は円筒状空間Ａ１内に収容されている。その結果、ノズル本体部３１の先端側部における内周壁面と円柱部３２ａの先端側部の外周壁面との間に燃料通路ＦＰが形成されている。鍔部３２ｂは円筒状空間Ａ２内に収容されている。ニードル弁３２は、ニードル弁軸線ＣＬに沿って移動するようになっている。更に、ニードル弁３２内部には「ニードル弁３２の基端部と円柱部３２ａの先端側部の外周壁面とを連通する燃料通路」が形成されている。その結果、燃料取込孔３１ｂから円筒状空間Ａ３に流入する燃料は、このニードル弁３２内の燃料通路を通過して燃料通路ＦＰに供給される。
【００２９】
スプリング３３は、円筒状空間Ａ３内に配置されている。スプリング３３は、ニードル弁３２を噴孔３１ａ側に付勢するようになっている。
ソレノイド３４は、ノズル本体部３１の基端部側部であって、円筒状空間Ａ２の周囲に配設されている。ソレノイド３４は、ＥＣＵ５０からの駆動信号により通電状態となり、その場合、ニードル弁３２をスプリング３３の付勢力に抗して燃料取込孔３１ｂ側に移動させる磁力を発生するようになっている。
【００３０】
ソレノイド３４が非通電状態であるとき、ニードル弁３２の移動量（以降、「ニードルリフト量」又は単に「リフト量」と称される場合がある）は「０」であり、後に詳述するように、燃料噴射は行われない。ソレノイド３４が通電状態となってニードルリフト量が「０」よりも大きくなると、燃料噴射が行われる。ニードルリフト量が所定の大きさになると、鍔部３２ｂがノズル本体部３１の円筒状空間Ａ２を形成している壁部と当接する。その結果、ニードル弁３２の動きが規制される。このときのニードルリフト量は「最大リフト量」と称呼される。即ち、ニードルリフト量は、「０」から「最大リフト量」までの範囲内で変化することができる。
【００３１】
（燃料噴射弁の作動）
ここで、燃料噴射弁３０の作動について、「燃料噴射弁３０の先端部近傍の断面図である、図３乃至図５」を参照しながら詳述する。前述したように、ソレノイド３４が非通電状態にあるとき、ニードル弁３２はスプリング３３によって噴孔３１ａ側に付勢される。その結果、例えば、図３に示したように、ニードル弁３２のニードルシート壁面３２ｃが、ノズル本体部３１の先端部の内側壁面であるノズルシート壁面３１ｃに当接（着座）する。即ち、ノズルシート壁面３１ｃは弁座に該当する。これにより、噴孔３１ａと連通しているサックＳと、前述した燃料通路ＦＰとが遮断されるので、燃料は噴孔３１ａから噴射されない。この状態におけるニードルリフト量は「０」である。
【００３２】
一方、ソレノイド３４が通電状態となると、ニードル弁３２は燃料取込孔３１ｂ側に移動させられる。即ち、ソレノイド３４が通電状態となると、例えば、図４に示したように、ニードルリフト量Ｌが「０」よりも大きい値Ｌ１（本例において最大リフト量Ｌｍａｘ）となり、或いは、図５に示したようにニードルリフト量Ｌが「０」よりも大きい値Ｌ２（但し、値Ｌ２は値Ｌ１よりも小さい）となる。即ち、図４に示した例における到達リフト量はＬ１であり、図５に示した例における到達リフト量はＬ２である。この結果、噴孔３１ａと連通しているサックＳと、前述した燃料通路ＦＰと、が連通するので、燃料が燃料通路ＦＰからサックＳ内に流入し、次いで、噴孔３１ａを通して外部へと噴射される。
【００３３】
（高リフト噴射と低リフト噴射の違い）
燃料噴射弁３０は、燃料噴射弁３０のソレノイド３４への通電時間の制御によって、或いは、ソレノイド３４への供給電流量を調整することによって、ニードルリフト量（即ち、ニードル弁３１のリフト量）の最大値が可変に制御されるようになっている。即ち、制御部としてのＥＣＵ５０は、燃焼室２０内に燃料を噴射するときの燃料噴射弁３０の弁体（ニードル弁３２）の（移動量の最大値である）到達リフト量を増減可能である。ニードル弁３１を最大リフト量（即ち、フルリフト量）Ｌｍａｘまでリフトさせる噴射は、フルリフト噴射と称呼される。一方、ニードル弁３１をフルリフト量よりも小さい部分リフト量（即ち、パーシャルリフト量）までの範囲でリフトさせる噴射は、パーシャルリフト噴射と称呼される。図６（Ａ）に、１回のフルリフト噴射のニードルリフト量の時間変化を示す。図６（Ｂ）に、３回のパーシャルリフト噴射のニードルリフト量の時間変化を示す。
【００３４】
前述したように、燃料噴射弁３０によって燃料を噴射する場合、ニードルリフト量Ｌが「０」から到達リフト量（Ｌ１又はＬ２）まで変化するのに伴って燃料が燃料通路ＦＰからサックＳ内に流入し、次いで噴孔３１ａを通して燃料が外部へと噴射される。その後、ニードルリフト量Ｌがは到達リフト量から「０」まで戻り、サックＳと燃料通路ＦＰとが遮断され、燃料の噴射が終了する。この際、ニードルシート壁面３２ｃとノズルシート壁面３１ｃとの間隔は、フルリフト噴射の場合の方が、パーシャルリフト噴射の場合よりも広い。従って、燃料通路ＦＰからサックＳ内に流入する燃料の流量は、フルリフト噴射の場合の方が、パーシャルリフト噴射の場合よりも大きい。即ち、噴孔３１ａを通して外部へと噴射される燃料の圧力は、フルリフト噴射の場合の方が、パーシャルリフト噴射の場合よりも高い。その結果、噴孔３１ａを通して外部へと噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）もまた、フルリフト噴射の場合の方が、パーシャルリフト噴射の場合よりも高い。
【００３５】
＜第１形態に係る燃料噴射制御＞
第１形態の作動について説明する。一般的には、第１形態に係る燃料噴射制御装置は、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が目標空燃比になるように、燃料噴射弁３０から噴射される燃料量についてフィードバック制御を行う。前述したように、成層燃焼においては、気筒内全体としては希薄（リーン）な混合気の燃焼により燃料消費率が改善される。具体的には、本制御装置は、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（１４．７）よりも大きい（リーンな）目標空燃比となるように制御を行う。このフィードバック制御においては、触媒より上流の排気経路中に配設された空燃比センサによって得られる空燃比情報と、予め設定された目標空燃比と、の偏差をなくすような制御が行われる。空燃比フィードバック制御の詳細については当業者に周知であるので、本明細書における詳細な説明は割愛する。
【００３６】
更に、第１形態に係る燃料噴射制御装置は、成層燃焼を実施すべく、制御部としてのＥＣＵ５０により、機関１０の圧縮行程において燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射（「マルチ噴射」と称される場合もある）を行う。分割噴射とは、１機関サイクルにおいて、比較的短時間の間に燃料噴射弁を複数回開閉することによって、燃料噴射のオンとオフとを連続的に繰り返す噴射である。
【００３７】
ところで、従来技術に係る燃料噴射制御装置が圧縮行程において分割噴射を行う場合、一般的には、図１７に示されているように、分割噴射によって噴射される燃料の総量を複数回の噴射に対して均等に分割することにより、分割噴射における１回の噴射当たりの燃料噴射量が定められる。図１７の下側には、このような場合におけるクランク角度（横軸）とピストンの位置（左側の縦軸）との関係を示すグラフ（曲線）と、クランク角度（横軸）と燃料噴射弁のリフト量（右側の縦軸）との関係を示すグラフ（５つのパルス状波形）と、が示されている。
【００３８】
上記曲線によって示されているように、クランク角度が−１８０°から０°へと増大するのに伴って、ピストンの位置が圧縮下死点（ＢＤＣ）から圧縮上死点（ＴＤＣ）へと移動している。即ち、クランク角度が−１８０°から０°に至るまでの期間において、当該機関は圧縮行程にある。一方、クランク角度が０°から１８０°へと増大するのに伴って、ピストンの位置が圧縮上死点（ＴＤＣ）から膨張下死点（ＢＤＣ）へと移動している。即ち、クランク角度が０°から１８０°に至るまでの期間において、当該機関は膨張行程にある。
【００３９】
上記５つのパルス状波形によって示されているように、この例においては、機関の圧縮行程において分割噴射によって噴射される燃料の総量を５回に均等に分けて噴射する。具体的には、分割噴射を構成する５回の噴射における燃料噴射弁の到達リフト量を全て同じに設定する。図１７の上側には、このような場合におけるクランク角度（横軸）と噴霧の運動量（縦軸）との関係を示すグラフ（５つのパルス状波形）が示されている。上記５つのパルス状波形によって示されているように、この例においては、分割噴射を構成する５回の噴射において燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は全て同じとなる。
【００４０】
ところで、分割噴射の１回目の噴射の時点（即ち、圧縮行程における最初の噴射）においては、ピストンが燃料噴射弁から遠く離れている。そのため、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が高い場合、前述したように、燃料の噴霧をピストンキャビティ内に進入させて点火プラグ方向へ偏向させることが難しい場合がある。
【００４１】
具体的には、例えば、サイド噴射方式内燃機関において運動量（貫徹力）が高い燃料噴射を行う場合、圧縮行程噴射の中期においては、図１８の（ｂ）によって表されているように、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧がピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。一方、圧縮行程噴射の初期においては、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きいために、その後、上昇してくるピストンの冠面と燃料の噴霧とが衝突するまでに燃料の噴霧が燃焼室内で移動してピストンキャビティから逸れてしまい、ピストンキャビティ内に進入できない場合がある。図１８の（ａ）に示す例においては、噴射直後の燃料の噴霧はピストンキャビティの上部にあるものの、その後ピストンが上昇して、その冠面と燃料の噴霧とが衝突する頃には、黒い矢印によって表されているように、燃料の噴霧はピストンキャビティを飛び越え、向かって右側のシリンダ内壁付近まで到達してしまっている。即ち、燃料の噴霧がピストンキャビティ内に適切に導かれない。その結果、ピストンキャビティによって点火プラグ方向へ偏向されて良好な着火性を有する混合気を点火プラグ近傍に形成する燃料が減少し、結果として成層燃焼が不安定となる虞がある。
【００４２】
一方、第１形態に係る燃料噴射制御装置は、ＥＣＵ５０により、機関１０の圧縮行程の第１の期間（図７においては約−８０°から約−４０°までのクランク角度の範囲）において５回の噴射によって燃料を噴射する分割噴射を行う。このとき、個々の噴射における到達リフト量は機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定される。図１７と同様に、図７の下側には、このような場合におけるクランク角度（横軸）とピストンの位置（左側の縦軸）との関係を示すグラフ（曲線）と、クランク角度（横軸）と燃料噴射弁のリフト量（右側の縦軸）との関係を示すグラフ（５つのパルス状波形）と、が示されている。
【００４３】
図７の上側には、このような場合におけるクランク角度（横軸）と噴霧の運動量（縦軸）との関係を示すグラフ（５つのパルス状波形）が示されている。上記５つのパルス状波形によって示されているように、この例においては、分割噴射を構成する５回の噴射において燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は、機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きくなっている。
【００４４】
上記により、第１形態に係る燃料噴射制御装置においては、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期において燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その結果、圧縮行程噴射の初期においても良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグの近傍に形成することができ、安定的な成層燃焼を確保することができる。
【００４５】
具体的には、例えば、サイド噴射方式内燃機関の圧縮行程において複数回に分けて燃料を噴射する分割噴射を行う場合、ピストンの位置が低い圧縮行程噴射の初期においては、図８の（ａ）に示されているように低い運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧が噴射される。その結果、図１８の（ａ）に示した従来技術に係る燃料噴射制御装置におけるように燃料の噴霧がピストンキャビティを飛び越えて燃焼室の右端付近まで到達することが回避される。このように噴射された燃料の噴霧は、その後クランク角度が圧縮上死点に近くなるのに伴って上昇してくるピストンキャビティ内に捉えられ、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグの近傍に形成する。一方、圧縮行程噴射の中期以降においては、図８の（ｂ）及び（ｃ）によって表されているように、ピストンが燃料噴射弁に近付くほど、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に増大される。このように噴射された燃料の噴霧は、ピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。尚、分割噴射の回数及び個々の噴射における燃料の噴射量等の詳細については後述する。
【００４６】
（第１形態における燃料噴射制御フロー）
第１形態の作動につき、図９のフローチャートを参照しながら説明する。ＥＣＵ５０のＣＰＵは、所定クランク角度において図９のフローチャートに示されたルーチンを実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、図９の処理が開始され、先ずステップ１１０１において、クランクポジションセンサ５１及びカムポジションセンサ（図示せず）からの信号に基づいてＥＣＵ５０が機関回転速度ＮＥ及び絶対クランク角度を検出する。次にステップ１１０２において、エアフローメータ５２からの信号に基づいてＥＣＵ５０が吸入空気量を検出する。そして、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０３において、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量等に基づいて燃料噴射量（１サイクル当たりに要求される燃料の噴射量）Ｑを算出する。前述したように、成層燃焼においては、気筒内全体としては希薄（リーン）な混合気の燃焼が可能となる。従って、ＥＣＵ５０は、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりも大きい（リーンな）目標空燃比となる燃料噴射量Ｑを算出する。
【００４７】
次いで、ステップ１１０４において、ＥＣＵ５０は、例えば、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ等に基づいて燃料噴射時期（燃料噴射を実行するクランク角度の範囲）を算出する。尚、前述したように燃料噴射量Ｑを増大させると燃焼室壁面からの熱によって燃料が可燃混合気となるのに必要な期間が長くなるので、燃料噴射時期は、この期間を確保することが可能であるように定められる。このように決定された燃料噴射時期（クランク角度の範囲）及び機関回転速度ＮＥから、燃料噴射を実行することが許容される期間の時間的長さが特定される。尚、この例においては、上記のように決定された燃料噴射時期の全てに亘って分割噴射が行われ、その間、機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど到達リフト量が増大される。即ち、この例においては、燃料噴射時期は第１の期間と一致する。
【００４８】
次に、ステップ１１０５おいて、ＥＣＵ５０は、このように特定された燃料噴射時期の長さ、燃料噴射弁３０の開閉速度（ＥＣＵ５０からの指示信号に対する応答速度）及び１回の噴射によって燃料噴射弁３０から噴射することができる燃料の量等に基づいて、圧縮行程の第１の期間における分割噴射の回数（第１期間噴射回数）ｎを算出する。
【００４９】
ここで、ステップ１１１０において、ＥＣＵ５０は、カウンタｉを０（ゼロ）に設定する。次のステップ１１２０において、ＥＣＵ５０は、カウンタｉに１を加えてカウントアップする。更に、ＥＣＵ５０は、次のステップ１１３５において、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量を算出する。この例においては、１回目の燃料噴射における到達リフト量をｈｉｎｉとし、その後、２回目以降の燃料噴射においては等量（Δｈｕ）ずつ到達リフト量を増大させる。この場合、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは以下の式（１）によって表される。
【００５０】
【数１】
2015218614.tif 000003
【００５１】
尚、１回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉｎｉは、例えば、第１の期間における最初の噴射において燃料噴射弁３０から噴射される燃料の噴霧がピストンキャビティ６０を飛び越えて、向かって右側のシリンダ内壁付近まで到達してしまわない程度の到達リフト量に設定される。２回目以降の燃料噴射における到達リフト量の増分Δｈｕの具体的な大きさは、例えば、燃料噴射弁３０におけるリフト量の制御精度、個々の噴射タイミングにおけるクランク角度（燃料噴射弁３０とピストン１７との距離）、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ等に基づいて設定される。このように設定されたｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉ（ｉ＝１，２，３…）は、噴射の実行タイミングと共に、次の燃料噴射実行時に使用される設定値として、次のステップ１１６０において、例えば、ＥＣＵ５０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ等）に格納される。
【００５２】
次のステップ１１７０においては、第１の期間においてｎ回に分割して行われる燃料噴射の全てについて到達リフト量ｈｉが設定されたか否かをＥＣＵ５０が判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ｉがｎに等しいか否かを判定する。ｉがｎに等しいと判定された場合（ステップ１１７０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は次のステップ１１８０に進む。このとき、ｎ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが既に設定されており、それぞれがデータ記憶装置に格納されている。ステップ１１８０においては、ステップ１１０４において算出された燃料噴射時期（第１の期間）、ステップ１１０５において算出された第１期間噴射回数ｎ及びステップ１１３５において算出されてステップ１１６０においてデータ記憶装置に格納された到達リフト量ｈｉに基づいて、燃料噴射の実行が指示される。
【００５３】
一方、ステップ１１７０においてｉがｎに等しくないと判定された場合（ステップ１１７０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はステップ１１２０に戻り、ステップ１１２０からステップ１１７０までのフローが繰り返される。これにより、ｎ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが設定されるまで、ステップ１１２０からステップ１１７０までのフローが繰り返される。
【００５４】
ところで、機関１０の１サイクルにおいて上記第１期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合、当然のことながら、１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑと上記分割噴射全体としての燃料噴射量の総量とが等しくなるように、第１期間噴射回数ｎ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。即ち、以下の式（２）が成立するように、第１期間噴射回数ｎ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。
【００５５】
【数２】
2015218614.tif 000004
【００５６】
上式中、ｑｉは分割噴射を構成する個々の噴射における燃料の噴射量である。例えば、図６の（Ｂ）に示したような分割噴射を行う場合、個々の噴射における到達リフト量ｈｉが大きいほど、個々の噴射における燃料の噴射量ｑｉは大きい。このように、個々の噴射における燃料の噴射量ｑｉは個々の噴射における到達リフト量ｈｉと正の相関を有する。上式中、個々の噴射における燃料の噴射量ｑｉは、少なくとも個々の噴射における到達リフト量ｈｉを引数とする関数ｆによって表されている。
【００５７】
尚、上記においては機関１０の１サイクルにおいて第１期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合について説明したが、例えば、第１の期間に行われる分割噴射のみによっては１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑを噴射することが困難である場合等においては、第１の期間より前及び／又は後に更なる燃料噴射を行ってもよい。
【００５８】
更に、上記フローチャートによって表される燃料噴射制御フローを構成する各ルーチンの実行順序は、矛盾を生じない範囲で入れ替えてもよい。更に、上記説明においては２回目以降の燃料噴射において到達リフト量を等量（Δｈｕ）ずつ増大させたが、２回目以降の燃料噴射における到達リフト量の増分（Δｈｕ）は必ずしも等しい必要は無く、その都度異なっていてもよい。
【００５９】
以上のように、第１形態に係る燃料噴射制御装置によれば、第１の期間に行われる分割噴射を構成する個々の噴射における到達リフト量ｈｉが機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定される。従って、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期の噴射においては、到達リフト量が小さい値に設定される。即ち、圧縮行程噴射の初期の噴射においては、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その結果、圧縮行程噴射の初期において噴射された燃料のうち成層燃焼に供される燃料の減少を回避することができる。更に、圧縮行程噴射の中期から後期にかけては、適度な運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧がピストンキャビティ内に適切に導かれ、点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。その結果、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成することができ、安定的な成層燃焼を確保することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
ところで、前述したように、例えば、第１の期間に行われる分割噴射のみによっては１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑを噴射することが困難である場合等においては、上記第１の期間より前にも燃料を噴射してもよい。この噴射における到達リフト量は、第１の期間における最初の噴射を行うための到達リフト量よりも大きい値に設定することも、小さい値に設定することも、或いは第１の期間における最初の噴射を行うための到達リフト量と同じ値に設定することもできる。
【００６１】
しかしながら、機関の圧縮行程における第１の期間よりも前においては、第１の期間における最初の噴射を行うときよりも、燃料噴射弁とピストンとの距離が更に大きい。従って、前述したように燃料の噴霧がピストンキャビティから逸れることを回避するためには、機関の圧縮行程における第１の期間よりも前に行われる噴射における到達リフト量を、第１の期間における最初の噴射を行うための到達リフト量よりも小さい値に設定することが望ましい。
【００６２】
そこで、本発明の第２実施形態（以降、「第２形態」と称される場合がある）の制御部は、
前記第１の期間より前の第２の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第２の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記第１の期間における最初の噴射に対する到達リフト量よりも小さい値に設定する。
【００６３】
これによれば、前述したように、第１の期間より前の第２の期間において噴射される燃料は相当に小さい運動量を有するので、その少なくとも一部（望ましくは多く）が燃料噴射弁の近傍（燃焼室の上部）に滞留し易くなる。従って、第２の期間において噴射された燃料は、後にピストンが上昇したときにピストンキャビティ内に捕捉され易く、良好な着火性を有する可燃混合気の形成に貢献し易い。その結果、より多くの燃料を用いて可燃混合気を形成することが可能となる。
【００６４】
この場合、第１の期間及び第２の期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合は、１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑと第１の期間及び第２の期間における分割噴射の全体としての燃料噴射量の総量とが等しくなるように、第１期間噴射回数ｎ及び第２期間における噴射回数、個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。
【００６５】
＜第３実施形態＞
ところで、前述したように、例えば、第１の期間に行われる分割噴射のみによっては１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑを噴射することが困難である場合等においては、上記第１の期間より後にも燃料を噴射してもよい。この噴射における到達リフト量は、第１の期間における最後の噴射を行うための到達リフト量よりも大きい値に設定することも、小さい値に設定することも、或いは第１の期間における最後の噴射を行うための到達リフト量と同じ値に設定することもできる。
【００６６】
しかしながら、機関の圧縮行程においてはクランク角度が圧縮上死点に近くなるほどピストンが燃料噴射弁に近付く。従って、圧縮行程の末期に近付くほどピストンと燃料噴射弁との距離が小さくなる。それにも拘わらず、クランク角度が圧縮上死点に近くなるほど燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を増大させ続けると、ピストンと燃料噴射弁との距離に対して燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が過大となり、燃料ウェットが発生する虞がある。燃料ウェットが発生すると、例えばスモーク及びＰＭ等が発生する虞がある。
【００６７】
ここで、上記につき、図１０を参照しながら説明する。図１０は、前述したように、圧縮行程において燃料の運動量（貫徹力）を増大させ続けた場合における初期（ａ）、中期１（ｂ）、中期２（ｃ）及び後期（ｄ）における燃料の噴霧及びピストンの位置の状況を示す模式図である。第１形態に係る燃料噴射制御装置について図８を参照しながら説明したように、（ａ）初期から（ｃ）中期２まではピストンの位置に対して適切な燃料の噴霧が形成されている。しかしながら、ピストンと燃料噴射弁との距離が更に小さくなる（ｄ）後期においても燃料の運動量（貫徹力）を更に増大させると、ウェット量が増大する。
【００６８】
従って、圧縮行程の後期におけるウェット量の増大を防止するためには、ピストンと燃料噴射弁との距離が極めて小さくなる圧縮行程の後期において燃料噴射弁の到達リフト量を増大させないことが望ましい。より具体的には、本発明に係る燃料噴射制御装置が備える制御部は、圧縮行程の第１期間より後は、到達リフト量を予め定められた所定の値に維持するように燃料噴射弁を制御することが望ましい。
【００６９】
そこで、本発明の第３実施形態（以降、「第３形態」と称される場合がある）の制御部は、
前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフトを予め定められた所定の値に維持する。
【００７０】
上記「予め定められた所定の値」は、圧縮行程における第１の期間より後の第３の期間においてウェット量の増大を伴わずに燃料噴射を行うことができる到達リフト量の上限値に対応する値である。換言すれば、上記「予め定められた所定の値」は、第３の期間に行われる燃料噴射において、それよりも高い値に到達リフト量を設定するとウェット量が増大する閾値に対応する値であり、例えば事前実験等によって予め定めることができる。
【００７１】
厳密には、分割噴射を構成する個々の噴射において燃料ウェットが発生するか否かは、個々の噴射における燃料噴射弁の到達リフト量のみならず、個々の噴射タイミングにおけるクランク角度（燃料噴射弁とピストンとの距離）及び機関回転速度ＮＥ等にも影響される。従って、上記「予め定められた所定の値」は、例えば、種々の機関回転速度ＮＥにおいて種々の噴射タイミング（クランク角度）及び到達リフト量にて燃料を噴射する事前実験等によって予め定めることができる。
【００７２】
第３形態に係る燃料噴射制御装置においては、第１の期間より後の第３の期間において、上記のように定められる「予め定められた所定の値」に到達リフトが維持される。これにより、燃料噴射弁とピストンとの距離が小さい圧縮行程噴射の後期において燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が過大となることが回避される。その結果、ウェット量の増大が防止され、例えばスモーク及びＰＭ等の問題の発生が低減される。
【００７３】
尚、第３形態における内燃機関、制御部及び燃料噴射弁の構成等については第１形態と共通であるので、ここでは重複する説明は繰り返さない。
【００７４】
＜第３形態に係る燃料噴射制御＞
ここで、第３形態の作動について説明する。図１１の下側には、図７と同様に、このような場合におけるクランク角度（横軸）とピストンの位置（左側の縦軸）との関係を示すグラフ（曲線）と、クランク角度（横軸）と燃料噴射弁のリフト量（右側の縦軸）との関係を示すグラフ（６つのパルス状波形）と、が示されている。図１１の下側に示されているように、第３形態に係る燃料噴射制御装置も、ＥＣＵ５０により、機関１０の圧縮行程の第１の期間（図１１においては約−８０°から約−５０°までのクランク角度の範囲）において４回の噴射によって燃料を噴射する分割噴射を行う。このとき、個々の噴射における到達リフト量を機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する。
【００７５】
上記のように、第３形態に係る燃料噴射制御装置は、第１の期間における噴射に該当する１回目から４回目の噴射までは到達リフト量を増大させるものの、第１の期間より後の第３の期間（図１１においては約−４０°から約−３０°までのクランク角度の範囲）における噴射（５回目以降の噴射）においては、４回目の噴射における到達リフト量に到達リフト量を一定に維持する。即ち、この例においては、上述した「予め定められた所定の値」は「４回目の噴射における到達リフト量」（即ち、第１の期間における最後の噴射に対する到達リフト量）と同じ値である。
【００７６】
図１１の上側には、上記のような場合におけるクランク角度（横軸）と噴霧の運動量（縦軸）との関係を示すグラフ（６つのパルス状波形）が示されている。上記６つのパルス状波形によって示されているように、この例においては、分割噴射を構成する６回の噴射のうち、第１の期間における噴射に該当する１回目から４回目までの噴射においては機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が大きくなる。更に、第１の期間より後の第３の期間における噴射（５回目以降の噴射）による燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は４回目の噴射における運動量（貫徹力）にて一定に維持される。
【００７７】
上記により、第３形態に係る燃料噴射制御装置においては、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期において、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その結果、例えば、サイド噴射方式内燃機関において分割噴射を行う場合、ピストンの位置が低い圧縮行程噴射の初期においては、図１２の（ａ）に示されているように低い運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧が噴射される。その結果、図１８の（ａ）に示した従来技術に係る燃料噴射制御装置におけるように燃料の噴霧がピストンキャビティを飛び越えて燃焼室の右端付近まで到達することが回避される。このように噴射された燃料の噴霧は、その運動量（貫徹力）が小さく、その後クランク角度が圧縮上死点に近くなるのに伴って上昇してくるピストンキャビティ内に捉えられ、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成する。
【００７８】
次に、圧縮行程噴射の中期に入ると（中期１及び中期２）、図１２の（ｂ）及び（ｃ）によって表されているように、ピストンが燃料噴射弁に近付くほど、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に増大される。このように噴射された燃料の噴霧は、ピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。
【００７９】
更に、圧縮行程噴射の後期に入ると、図１２の（ｄ）によって表されているように、ピストンが燃料噴射弁に更に近付いても、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は増大されない。その結果、図１０の（ｄ）に示したようなウェット量の増大が防止される。このように噴射された燃料の噴霧は、ピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。
【００８０】
以上のように、第３形態に係る燃料噴射制御装置によれば、圧縮行程噴射の初期においても良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成し且つ圧縮行程噴射の後期におけるウェット量の増大を防止することにより、安定的な成層燃焼を確保すると共に例えばスモーク及びＰＭ等の問題を回避することができる。
【００８１】
（第３形態における燃料噴射制御フロー）
第３形態の作動につき、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。ＥＣＵ５０のＣＰＵは、所定クランク角度において図１３のフローチャートに示されたルーチンを実行するようになっている。尚、図１３のフローチャートによって表される第３形態における燃料噴射制御フローは、以下の３点においてのみ、図９のフローチャートによって表される第１形態における燃料噴射制御フローと異なる。
【００８２】
１点目は、ステップ１５０６において、第１の期間より後の第３の期間における分割噴射の回数（第３期間噴射回数）ｍが算出される点である。２点目は、ステップ１５３０において圧縮行程におけるｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当するか否かが判定され、ｉ回目の噴射が第１の期間におけるｎ回の噴射に該当しない場合はステップ１５４５において到達リフト量が一定に維持される点である。
【００８３】
３点目は、ステップ１５７５において、第１の期間及び第３の期間に行われる（ｎ＋ｍ回の）燃料噴射の全てについて到達リフト量ｈｉが設定されたか否かをＥＣＵ５０が判定する点である。尚、各ステップに割り振られた番号の下２桁は当該ステップにおいて実行されるルーチンの内容に対応している。即ち、図１３と図９とにおいて、下２桁が同じ番号が割り振られたステップにおいては、同じルーチンが実行される。
【００８４】
従って、図９のフローチャートと同様に、図１３のフローチャートにおいても、ステップ１５０１から１５０５において、機関回転速度ＮＥの検出、吸入空気量の検出、燃料噴射量Ｑの算出、燃料噴射時期の算出及び第１期間噴射回数ｎの算出がそれぞれ実行される。次に、ステップ１５０６において第３期間噴射回数ｍが算出される。上述したように、「第３期間噴射回数ｍ」は、第１の期間より後の期間である「第３の期間」における分割噴射の回数である。尚、この例においては、上記のように決定された燃料噴射時期の全てに亘って分割噴射が行われる。そのうち、第１の期間におけるｎ回の噴射については機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど到達リフト量が増大され、第３の期間におけるｍ回の噴射については機関１０のクランク角度にかかわらず到達リフト量が一定に維持される。即ち、この例においては、燃料噴射時期は第１の期間と第３の期間との合計に一致する。
【００８５】
次に、図９のフローチャートと同様に、図１３のフローチャートにおいても、ステップ１５１０においてカウンタｉが０（ゼロ）に設定され、次のステップ１５２０においてカウンタｉがカウントアップされる。次に、ステップ１５３０において圧縮行程におけるｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当するか否かが判定される。ステップ１５３０においてｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当すると判定された場合（ステップ１５３０：Ｙｅｓ）、次のステップ１５３５において、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量が算出される。この際、１回目の燃料噴射における到達リフト量をｈｉｎｉとし、その後、２回目からｎ回目までの燃料噴射においては等量（Δｈｕ）ずつ到達リフト量を増大させる。この場合、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは、前述した式（１）によって表される。
【００８６】
尚、１回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉｎｉ及び２回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量の増分Δｈｕは前述したように設定される。このように設定された１回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量ｈｉ（ｉ＝１，２，３…，ｎ）は、次の燃料噴射実行時に使用される設定値として、次のステップ１５６０において、例えば、ＥＣＵ５０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ等）に格納される。
【００８７】
一方、ステップ１５３０においてｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当しないと判定された場合（ステップ１５３０：Ｎｏ）、次のステップ１５４５において、ｉ回目（ｎ＋１回目以降）の燃料噴射における到達リフト量が算出される。この例においては、ｎ＋１回目以降の燃料噴射における到達リフト量は、ｎ回目の燃料噴射における到達リフト量にて一定に維持される。この場合、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは以下の式（３）によって表される。
【００８８】
【数３】
2015218614.tif 000005
【００８９】
上記のように、ｎ＋１回目以降の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは、ｎ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉと同じ値に設定される。このように設定されたｎ＋１回目以降の燃料噴射における到達リフト量ｈｉ（ｉ＝ｎ＋１，ｎ＋２…，ｎ＋ｍ）は、次の燃料噴射実行時に使用される設定値として、次のステップ１５６０において、例えば、ＥＣＵ５０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ等）に格納される。
【００９０】
次のステップ１５７５においては、第１の期間及び第３の期間に行われるｎ＋ｍ回の燃料噴射の全てについて到達リフト量ｈｉが設定されたか否かをＥＣＵ５０が判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ｉがｎ＋ｍに等しいか否かを判定する。ｉがｎ＋ｍに等しいと判定された場合（ステップ１５７５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は次のステップ１５８０に進む。このとき、ｎ＋ｍ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが既に設定されており、それぞれがデータ記憶装置に格納されている。ステップ１５８０においては、ステップ１５０４において算出された燃料噴射時期（第１の期間及び第３の期間）、ステップ１５０５において算出された第１期間噴射回数ｎ、ステップ１５０６において算出された第３期間噴射回数ｍ、並びにステップ１５３５及びステップ１５４５において算出されてステップ１５６０においてデータ記憶装置に格納された到達リフト量ｈｉに基づいて、燃料噴射の実行が指示される。
【００９１】
一方、ステップ１５７５においてｉがｎ＋ｍに等しくないと判定された場合（ステップ１５７５：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はステップ１５２０に戻り、ステップ１５２０からステップ１５７５までのフローが繰り返される。これにより、ｎ＋ｍ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが設定されるまで、ステップ１５２０からステップ１５７５までのフローが繰り返される。
【００９２】
ところで、機関１０の１サイクルにおいて上記第１期間及び第３の期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合、当然のことながら、１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑと上記分割噴射全体としての燃料噴射量の総量とが等しくなるように、第１期間噴射回数ｎ、第３期間噴射回数ｍ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。即ち、以下の式（２′）が成立するように、第１期間噴射回数ｎ、第３期間噴射回数ｍ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。尚、式（２′）におけるｑｉ及び関数ｆの定義は式（２）と同様である。
【００９３】
【数４】
2015218614.tif 000006
【００９４】
尚、上記においては機関１０の１サイクルにおいて第１期間及び第３の期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合について説明した。しかしながら、例えば、第１の期間及び第３の期間に行われる分割噴射のみによっては１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑを噴射することが困難である場合等においては、第１の期間及び第３の期間以外の期間に更なる燃料噴射を行ってもよい。例えば、前述したように、第１の期間より前の第２の期間において更なる燃料噴射を行ってもよい。
【００９５】
更に、上記フローチャートによって表される燃料噴射制御フローを構成する各ルーチンの実行順序は、矛盾を生じない範囲で入れ替えてもよい。更に、上記説明においては２回目からｎ回目までの燃料噴射において到達リフト量を等量（Δｈｕ）ずつ増大させたが、２回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量の増分（Δｈｕ）は必ずしも等しい必要は無く、その都度異なっていてもよい。
【００９６】
加えて、上記説明においてはｎ＋１回目以降の燃料噴射についてステップ１５２０、１５３０、１５４５、１５６０及び１５７５のルーチンが繰り返された。しかしながら、上述した例においては、ｎ＋１回目以降の燃料噴射における到達リフト量は増大されず、ｎ回目の燃料噴射における到達リフト量と同じに維持される。このようにｎ＋１回目以降の燃料噴射における到達リフト量が一定に維持される場合は、噴射回数がｎ＋１回目に達したら、その後の噴射における到達リフト量をｎ回目の燃料噴射における到達リフト量に一括して設定してデータ記憶装置に格納し、ステップ１５８０に進んで燃料噴射の実行を指示してもよい。
【００９７】
以上のように、第３形態に係る燃料噴射制御装置によれば、第１の期間に行われる分割噴射を構成する個々の噴射における到達リフト量ｈｉが機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定される。従って、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期の噴射においては、到達リフト量が小さい値に設定される。即ち、圧縮行程噴射の初期の噴射においては、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その結果、圧縮行程噴射の初期において噴射される燃料のうち成層燃焼に供される燃料の量の減少を回避することができる。更に、圧縮行程噴射の中期においては、適度な運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧がピストンキャビティ内に適切に導かれ、点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。加えて、圧縮行程噴射の後期においては、燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が一定に維持されるのでウェット量の増大が防止される。その結果、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成することができ、安定的な成層燃焼を確保すると共に、スモーク及びＰＭ等の問題を回避することができる。
【００９８】
＜第４実施形態＞
ところで、上述した例においては、第１の期間に行われる分割噴射においては到達リフト量が増大され、その後、第３の期間に行われる分割噴射においては到達リフト量が一定に維持された。即ち、圧縮行程噴射の末期における燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は相対的に高い。一方、圧縮行程の末期においては燃料噴射弁とピストンとの距離が極めて小さいので、上述した燃料ウェットに起因する問題が発生する虞が高い。
【００９９】
かかる問題を回避するためには、例えば、第１の期間（圧縮行程噴射の初期）における到達リフト量の増大幅を小さくして、圧縮行程噴射の後期における到達リフト量を小さい値に設定し、燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を小さくすることが考えられる。或いは、例えば、圧縮上死点の近傍でのクランク角度においては燃料の噴射を禁止する等して、圧縮行程噴射の終了時期を早めることも考えられる。しかしながら、これらの対策によれば、圧縮行程噴射によって噴射され得る燃料の総量が減少するため、機関の運転に必要とされる量の燃料を噴射することが困難となる虞が高まる。
【０１００】
そこで、本発明者は、第３の期間において到達リフト量を徐々に減少させることにより、上記問題を回避することができるとの考えに到った。より具体的には、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい第１の期間（圧縮行程噴射の初期）の噴射においては燃料噴射弁の到達リフト量を小さい値から徐々に増大させ、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい第３の期間（圧縮行程噴射の後期）の噴射においては到達リフト量を徐々に減少させる。これにより、圧縮行程噴射の初期の噴射においては燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を小さくし、その後の噴射においては燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を十分に増大させ、圧縮行程噴射の後期においては燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を十分に減少させることができる。
【０１０１】
そこで、本発明の第４実施形態（以降、「第４形態」と称される場合がある）の制御部は、
前記第１の期間より後の第３の期間において前記燃料噴射弁に燃料を１回以上噴射させると共に同第３の期間における各噴射に対する到達リフト量を前記内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど小さい値に設定する。
【０１０２】
厳密には、分割噴射を構成する個々の噴射において燃料ウェットが発生するか否かは、前述したように、個々の噴射における燃料噴射弁の到達リフト量のみならず、個々の噴射タイミングにおけるクランク角度（燃料噴射弁とピストンとの距離）及び機関回転速度ＮＥ等にも影響される。従って、上記第３の期間に行われる噴射における具体的な到達リフト量は、例えば、種々の機関回転速度ＮＥにおいて種々の噴射タイミング（クランク角度）及び到達リフト量にて燃料を噴射する事前実験等によって予め定めることができる。
【０１０３】
第４形態に係る燃料噴射制御装置によれば、第１の期間より後（即ち、第３の期間において）は、上記のように内燃機関のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど燃料噴射弁の到達リフト量が徐々に減少される。即ち、第４形態においては、圧縮行程の後期に行われる分割噴射によって噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に低減される。これにより、燃料噴射弁とピストンとの距離が小さい圧縮行程噴射の後期において燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が過大となることがより確実に回避される。その結果、ピストンの冠面及び／又はピストンキャビティの内壁が燃料によって濡れる「燃料ウェット」がより確実に防止され、例えばスモーク及びＰＭ等の問題の発生がより確実に低減される。
【０１０４】
尚、第４形態における内燃機関、制御部及び燃料噴射弁の構成等については第１形態乃至第３形態と共通であるので、ここでは重複する説明は繰り返さない。
【０１０５】
＜第４形態に係る燃料噴射制御＞
ここで、第４形態の作動について説明する。図１４の下側には、図１１と同様に、このような場合におけるクランク角度（横軸）とピストンの位置（左側の縦軸）との関係を示すグラフ（曲線）と、クランク角度（横軸）と燃料噴射弁のリフト量（右側の縦軸）との関係を示すグラフ（７つのパルス状波形）と、が示されている。図１４の下側に示されているように、第４形態に係る燃料噴射制御装置も、ＥＣＵ５０により、機関１０の圧縮行程の第１の期間（図１４においては約−８０°から約−５０°までのクランク角度の範囲）において４回の噴射によって燃料を噴射する分割噴射を行う。このとき、個々の噴射における到達リフト量を機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定する。
【０１０６】
上記のように、第４形態に係る燃料噴射制御装置は、第１の期間における噴射に該当する１回目から４回目の噴射までは到達リフト量を増大させるものの、第１の期間より後の第３の期間（図１４においては約−４０°から約−２０°までのクランク角度の範囲）における噴射（５回目以降の噴射）においては、４回目の噴射における到達リフト量から到達リフト量を徐々に減少させる。
【０１０７】
図１４の上側には、上記のような場合におけるクランク角度（横軸）と噴霧の運動量（縦軸）との関係を示すグラフ（７つのパルス状波形）が示されている。上記７つのパルス状波形によって示されているように、この例においては、分割噴射を構成する７回の噴射のうち、第１の期間における噴射に該当する１回目から４回目までの噴射においては機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が大きくなる。更に、第１の期間より後の第３の期間における噴射（５回目以降の噴射）による燃料の噴霧の運動量（貫徹力）は４回目の噴射における運動量（貫徹力）から徐々に小さくなる。
【０１０８】
上記により、第４形態に係る燃料噴射制御装置においては、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期において、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その結果、例えば、サイド噴射方式内燃機関において分割噴射を行う場合、ピストンの位置が低い圧縮行程噴射の初期においては、図１５の（ａ）に示されているように低い運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧が噴射される。その結果、図１８の（ａ）に示した従来技術に係る燃料噴射制御装置におけるように燃料の噴霧がピストンキャビティを飛び越えて燃焼室の右端付近まで到達することが回避される。このように噴射された燃料の噴霧は、その運動量（貫徹力）が小さく、その後クランク角度が圧縮上死点に近くなるのに伴って上昇してくるピストンキャビティ内に捉えられ、良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成する。
【０１０９】
次に、圧縮行程噴射の中期に入ると（中期１及び中期２）、図１５の（ｂ）及び（ｃ）によって表されているように、ピストンが燃料噴射弁に近付くほど、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に増大される。このように噴射された燃料の噴霧は、ピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。
【０１１０】
更に、圧縮行程噴射の後期に入ると（後期１及び後期２）、図１５の（ｄ）及び（ｅ）によって表されているように、ピストンが燃料噴射弁に近付くほど燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に低減される。その結果、図１０の（ｄ）に示したようにウェット量の増大がより確実に防止される。このように噴射された燃料の噴霧は、ピストンキャビティ内に適切に導かれ、ピストンキャビティの内壁によって点火プラグ方向へ偏向されて成層燃焼に供される。
【０１１１】
以上のように、第４形態に係る燃料噴射制御装置によれば、圧縮行程噴射の初期においても良好な着火性を有する可燃混合気を点火プラグ近傍に形成し且つ圧縮行程噴射の後期におけるウェット量の増大をより確実に防止することにより、安定的な成層燃焼を確保すると共に例えばスモーク及びＰＭ等の問題をより確実に回避することができる。
【０１１２】
（第４形態における燃料噴射制御フロー）
第４形態の作動につき、図１６のフローチャートを参照しながら説明する。ＥＣＵ５０のＣＰＵは、所定クランク角度において図１６のフローチャートに示されたルーチンを実行するようになっている。尚、図１６のフローチャートによって表される第４形態における燃料噴射制御フローは、以下の１点においてのみ、図１３のフローチャートによって表される第３形態における燃料噴射制御フローと異なる。
【０１１３】
第４形態における燃料噴射制御フローは、ステップ１８３０において圧縮行程におけるｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当しないと判定された場合はステップ１８５５において到達リフト量が減少される点である（詳細は後述）。尚、各ステップに割り振られた番号の下２桁は当該ステップにおいて実行されるルーチンの内容に対応している。即ち、図１６と図１３とにおいて、下２桁が同じ番号が割り振られたステップにおいては、同じルーチンが実行される。
【０１１４】
従って、図１３のフローチャートと同様に、図１６のフローチャートにおいても、ステップ１８０１から１８０６において、機関回転速度ＮＥの検出、吸入空気量の検出、燃料噴射量Ｑの算出、燃料噴射時期の算出、第１期間噴射回数ｎの算出及び第３期間噴射回数ｍの算出がそれぞれ実行される。この例においても、上記のように決定された燃料噴射時期の全てに亘って分割噴射が行われる。そのうち、第１の期間におけるｎ回の噴射については機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど到達リフト量が増大され、第３の期間におけるｍ回の噴射については機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど到達リフト量が減少される。この例においても、燃料噴射時期は第１の期間と第３の期間との合計に一致する。
【０１１５】
次に、ステップ１８１０においてカウンタｉが０（ゼロ）に設定され、次のステップ１８２０においてカウンタｉがカウントアップされる。次に、ステップ１８３０において分割噴射におけるｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射に該当するか否かが判定される。ステップ１８３０においてｉ回目の噴射回数ｉが「第１の期間におけるｎ回の噴射に該当すると判定された場合（ステップ１８３０：Ｙｅｓ）、次のステップ１８３５において、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量が算出される。この際、１回目の燃料噴射における到達リフト量をｈｉｎｉとし、その後、２回目からｎ回目までの燃料噴射においては等量（Δｈｕ）ずつ到達リフト量を増大させる。この場合、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは、前述した式（１）によって表される。
【０１１６】
尚、１回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉｎｉ及び２回目からｎ回目までの燃料噴射におけるリフト量の増分Δｈｕは前述したように設定される。このように設定された１回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量ｈｉ（ｉ＝１，２，３…，ｎ）は、次の燃料噴射実行時に使用される設定値として、次のステップ１８６０において、例えば、ＥＣＵ５０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ等）に格納される。
【０１１７】
一方、ステップ１８３０においてｉ回目の噴射が「第１の期間におけるｎ回の噴射」に該当しないと判定された場合（ステップ１８３０：Ｎｏ）、次のステップ１８５５において、ｉ回目（ｎ＋１回目からｎ＋ｍ回目まで）の燃料噴射における到達リフト量が算出される。この際、最終回からｍ回分（即ち、ｎ＋１回目からｎ＋ｍ回目まで）の燃料噴射における到達リフト量は、ｎ回目の燃料噴射における到達リフト量から等量（Δｈｄ）ずつ減少される。この場合、ｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉは、以下の式（４）によって表される。
【０１１８】
【数５】
2015218614.tif 000007
【０１１９】
尚、１回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉｎｉ及び２回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量の増分Δｈｕは前述したように設定される。第３の期間におけるｍ回分の燃料噴射における到達リフト量の減少幅Δｈｄの具体的な大きさは、例えば、燃料噴射弁３０におけるリフト量の制御精度、個々の噴射タイミングにおけるクランク角度（燃料噴射弁３０とピストン１７との距離）、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ等に基づいて設定される。このように設定されたｉ回目の燃料噴射における到達リフト量ｈｉ（ｉ＝ｎ＋１，ｎ＋２…，ｎ＋ｍ）は、次の燃料噴射実行時に使用される設定値として、次のステップ１８６０において、例えば、ＥＣＵ５０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ等）に格納される。
【０１２０】
次のステップ１８７５においては、第１の期間及び第３の期間に行われるｎ＋ｍ回の燃料噴射の全てについて到達リフト量ｈｉが設定されたか否かをＥＣＵ５０が判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ｉがｎ＋ｍに等しいか否かを判定する。ｉがｎ＋ｍに等しいと判定された場合（ステップ１８７５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は次のステップ１８８０に進む。このとき、ｎ＋ｍ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが既に設定されており、それぞれがデータ記憶装置に格納されている。ステップ１８８０においては、ステップ１８０４において算出された燃料噴射時期、ステップ１８０５において算出された第１期間噴射回数ｎ、ステップ１８０６において算出された第３期間噴射回数ｍ、並びにステップ１８３５及びステップ１８５５において算出されてステップ１８６０においてデータ記憶装置に格納された到達リフト量ｈｉに基づいて、燃料噴射の実行が指示される。
【０１２１】
一方、ステップ１８７５においてｉがｎ＋ｍに等しくないと判定された場合（ステップ１８７５：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はステップ１８２０に戻り、ステップ１８２０からステップ１８７５までのフローが繰り返される。これにより、ｎ＋ｍ回にわたる分割噴射の全てについての到達リフト量ｈｉが設定されるまで、ステップ１８２０からステップ１８７５までのフローが繰り返される。
【０１２２】
ところで、機関１０の１サイクルにおいて上記第１期間及び第３の期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合、当然のことながら、１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑと上記分割噴射全体としての燃料噴射量の総量とが等しくなるように、第１期間噴射回数ｎ、第３期間噴射回数ｍ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。即ち、前述した式（２′）が成立するように、第１期間噴射回数ｎ、第３期間噴射回数ｍ及び個々の噴射における到達リフト量ｈｉが設定される。
【０１２３】
尚、上記においては機関１０の１サイクルにおいて第１期間及び第３の期間における分割噴射の他に燃料を噴射する機会が無い場合について説明した。しかしながら、例えば、第１の期間及び第３の期間に行われる分割噴射のみによっては１サイクル当たりに要求される燃料噴射量Ｑを噴射することが困難である場合等においては、第１の期間及び第３の期間以外の期間に更なる燃料噴射を行ってもよい。例えば、前述したように、第１の期間より前の第２の期間において更なる燃料噴射を行ってもよい。
【０１２４】
更に、上記フローチャートによって表される燃料噴射制御フローを構成する各ルーチンの実行順序は、矛盾を生じない範囲で入れ替えてもよい。更に、上記説明においては２回目からｎ回目までの燃料噴射において到達リフト量を等量（Δｈｕ）ずつ増大させたが、２回目からｎ回目までの燃料噴射における到達リフト量の増分（Δｈｕ）は必ずしも等しい必要は無く、その都度異なっていてもよい。同様に、上記説明においては分割噴射の末期におけるｍ回分（即ち、ｎ＋１回目からｎ＋ｍ回目まで）の燃料噴射において到達リフト量を等量（Δｈｄ）ずつ減少させたが、ｎ＋１回目からｎ＋ｍ回目までの燃料噴射における到達リフト量の減分（Δｈｄ）は必ずしも等しい必要は無く、その都度異なっていてもよい。
【０１２５】
加えて、上記説明においては、第１の期間におけるｎ回分の噴射の直後に続けて第３の期間におけるｍ回分の噴射を行う場合について説明したが、第１の期間と第３の期間との間に到達リフト量が一定に維持される期間を設けてもよい。
【０１２６】
以上のように、第４形態に係る燃料噴射制御装置によれば、第１の期間に行われる分割噴射を構成する個々の噴射における到達リフト量ｈｉが機関１０のクランク角度が圧縮上死点に近くなるほど大きい値に設定される。従って、燃料噴射弁とピストンとの距離が大きい圧縮行程噴射の初期の噴射においては、到達リフト量が小さい値に設定される。即ち、圧縮行程噴射の初期の噴射においては、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が小さい。その後、圧縮行程噴射の後期においては、燃料噴射弁とピストンとの距離が小さくなるほど燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が徐々に低減される。その結果、燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が大き過ぎると成層燃焼に供される燃料の減少が懸念される圧縮行程噴射の初期及び燃料の噴霧の運動量（貫徹力）が大き過ぎるとウェット量の増大が懸念される圧縮行程噴射の後期において燃料の噴霧の運動量（貫徹力）を小さくすることができる。加えて、圧縮行程噴射の中期においては高い運動量（貫徹力）を有する燃料の噴霧を噴射することができる。その結果、安定的な成層燃焼を確保すると共に、スモーク及びＰＭ等の問題をより確実に回避することができる。
【０１２７】
尚、これまで説明してきた各種実施形態においては、本発明に係る燃料噴射制御装置を「サイド噴射方式内燃機関」に適用した場合について説明した。しかしながら、前述したように、本発明に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関は、ピストンの冠面に形成されたキャビティに向けて燃料が噴射される筒内噴射式火花点火内燃機関である限り、特に限定されない。即ち、本発明に係る燃料噴射制御装置は、「サイド噴射方式内燃機関」のみならず、例えば、シリンダヘッドの中心部近傍に配設された燃料噴射弁からピストンの冠面に形成されたキャビティに向けて燃料が噴射される所謂「センター噴射方式内燃機関」にも好適に適用することができる。
【０１２８】
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形態及び実施例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、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可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１２９】
１０…内燃機関、１４…点火装置、１４ａ…火花発生部、１５…吸気弁、１６…排気弁、１７…ピストン、２０…燃焼室、２２…吸気ポート、２３…排気ポート、３０…燃料噴射弁、３１ａ…噴孔、３２…ニードル弁、５０…ＥＣＵ、５１…クランクポジションセンサ、５２…エアフローメータ、５３…アクセルペダル踏込量センサ、５４…空燃比センサ及び６０…ピストンキャビティ。
【図１】
2015218614.tif 000008
【図２】
2015218614.tif 000009
【図３】
2015218614.tif 000010
【図４】
2015218614.tif 000011
【図５】
2015218614.tif 000012
【図６】
2015218614.tif 000013
【図７】
2015218614.tif 000014
【図８】
2015218614.tif 000015
【図９】
2015218614.tif 000016
【図１０】
2015218614.tif 000017
【図１１】
2015218614.tif 000018
【図１２】
2015218614.tif 000019
【図１３】
2015218614.tif 000020
【図１４】
2015218614.tif 000021
【図１５】
2015218614.tif 000022
【図１６】
2015218614.tif 000023
【図１７】
2015218614.tif 000024
【図１８】
2015218614.tif 000025