(57)【要約】      （修正有）【課題】分割噴射制御を実施する場合において、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめる。【解決手段】筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される制御装置で、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部を具備する。制御部は、分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、２回目以降の噴射の噴射期間よりも長い期間に設定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される制御装置であって、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部を具備する制御装置において、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、２回目以降の噴射の噴射期間よりも長い期間に設定する制御装置。
【請求項２】
筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される制御装置であって、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部を具備する制御装置において、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、前記分割噴射制御によって噴射する目標噴射量を目標分割回数で等分して噴射する際の１回の噴射期間である基準噴射期間よりも長い期間に設定する制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、ニードルリフト量がフルリフト量に達する期間またはそれよりも長い期間に設定する請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記分割噴射制御における各噴射の最小噴射期間を、各噴射の開始時のサック残存燃料量に基づいて設定し、前記分割噴射制御において、各噴射の噴射期間をそれぞれ対応する前記最小噴射期間以上の期間に設定する請求項１〜３のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記サック残存燃料量を、各噴射の直前の噴射の噴射期間と、該直前の噴射の終了時点と当該噴射の開始時点との間のインターバルと、に基づいて推定する請求項４に記載の制御装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ニードル弁をフルリフト量よりも小さい量だけリフトさせるパーシャルリフト噴射を複数回実施することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０２１０２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、パーシャルリフト噴射を複数回行う噴射を実施した場合、初回の噴射が開始される時点においてサック内に残存する燃料は非常に少ない。このため、初回の噴射が行われたときのサック内の燃料の流れが不安定であり、燃料の微粒化は良好なものではない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する場合において、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の１つの発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される制御装置に関する。この制御装置は、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部を具備する。そして、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、２回目以降の噴射の噴射期間よりも長い期間に設定する。
【０００７】
本発明によれば、初回の噴射の噴射期間が長くされる。したがって、初回の噴射の開始時点で燃料噴射弁のサック内に残存する燃料がなくても、サック内での燃料の流れが安定する。このため、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【０００８】
また、本願のさらに別の発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される制御装置に関する。この制御装置は、ニードル弁のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部を具備する。そして、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、前記分割噴射制御によって噴射する目標噴射量を目標分割回数で等分して噴射する際の１回の噴射期間である基準噴射期間よりも長い期間に設定する。
【０００９】
本発明によれば、初回の噴射の噴射期間が長くされる。したがって、初回の噴射の開始時点で燃料噴射弁のサック内に残存する燃料が非常に少なくても、サック内での燃料の流れが安定する。このため、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【００１０】
なお、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間を、ニードルリフト量がフルリフト量に達する期間またはそれよりも長い期間に設定するようにしてもよい。これによれば、初回の噴射がフルリフト噴射になる。このため、より確実に、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【００１１】
また、前記制御部は、前記分割噴射制御における各噴射の最小噴射期間を、各噴射の開始時のサック残存燃料量に基づいて設定し、前記分割噴射制御において、各噴射の噴射期間をそれぞれ対応する前記最小噴射期間以上の期間に設定するようにしてもよい。これによれば、各噴射の噴射期間がサック残存燃料量に応じた最小噴射期間以上の期間となる。このため、より確実に、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【００１２】
また、前記制御部は、前記サック残存燃料量を、各噴射の直前の噴射の噴射期間と、該直前の噴射の終了時点と当該噴射の開始時点との間のインターバルと、に基づいて推定するようにしてもよい。これによれば、サック残存燃料量を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態の制御装置が適用される内燃機関を示している。
【図２】図２は、第１実施形態の燃料噴射弁を示している。
【図３】図３（Ａ）は、フルリフト噴射時のニードルリフト量の変化を示し、図３（Ｂ）は、パーシャルリフト噴射時のニードルリフト量の変化を示している。
【図４】図４は、第１実施形態の燃料噴射弁の噴孔およびその周辺を示している。
【図５】図５（Ａ）は、フルリフト噴射時の燃料噴霧を示し、図５（Ｂ）は、パーシャルリフト噴射時の燃料噴霧を示している。
【図６】図６（Ａ）は、フルリフト噴射時の噴霧角度を説明するための図であり、図６（Ｂ）は、パーシャルリフト噴射時の噴霧角度を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）は、目標噴射量のマップを示し、図７（Ｂ）は、基準分割回数のマップを示している。
【図８】図８は、第１実施形態の分割噴射制御を説明するためのタイムチャートを示している。
【図９】図９は、パーシャルリフト噴射における燃料噴射弁のサック内の様子を示している。
【図１０】図１０は、フルリフト噴射における燃料噴射弁のサック内の様子を示している。
【図１１】図１１は、第１実施形態の燃料噴制御フローの一例を示している。
【図１２】図１２は、第２実施形態の分割噴射制御を説明するためのタイムチャートを示している。
【図１３】図１３は、第３実施形態の燃料噴制御フローの一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の燃料噴射制御装置が適用される内燃機関が図１に示されている。これら図において、１０は内燃機関の本体（以下「機関本体」）、１１は燃料噴射弁、１２はシリンダヘッド、１３はシリンダブロック、１４は吸気弁、１５は排気弁、１６は点火プラグ、１７は筒内圧センサ、１８は燃焼室、１９はピストン、９０は電子制御装置（ＥＣＵ）をそれぞれ示している。
【００１５】
燃料噴射弁１１は、筒内（すなわち、燃焼室１８）上部の吸気弁１４側方の機関本体１０の部分（たとえば、シリンダヘッド１２の部分、または、シリンダブロック１３の部分）に取り付けられている。
【００１６】
燃料噴射弁１１、および、点火プラグ１６は、ＥＣＵ９０に電気的に接続されている。ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁１１の動作を制御するための制御信号を当該燃料噴射弁１１に与える。また、ＥＣＵ９０は、点火プラグ１６の動作を制御するための制御信号を当該点火プラグ１６に与える。
【００１７】
また、筒内圧センサ１７は、ＥＣＵ９０に電気的に接続されている。筒内圧センサ１７は、筒内圧（すなわち、筒内の圧力）に対応する信号を出力し、この信号はＥＣＵ９０に入力される。ＥＣＵ９０は、この信号に基づいて筒内圧を算出する。
【００１８】
＜第１実施形態の燃料噴射弁の構成＞
図２に燃料噴射弁１１の構成が示されている。図２において、３０はノズル、３１はニードル弁、３２は燃料噴射孔（以下「噴孔」）、３３は燃料通路、３４はソレノイド、３５はスプリング、３６は燃料取込口、３７は噴射弁軸線をそれぞれ示している。噴射弁軸線３７は、燃料噴射弁１１の長手方向に延びる軸線である。燃料噴射弁１１は、いわゆる内開弁タイプの燃料噴射弁である。燃料噴射弁１１は、フルリフト噴射とパーシャルリフト噴射とのいずれか一方を選択的に実行可能である。フルリフト噴射とは、図３（Ａ）に示されているように、ニードル弁３１を最大リフト量まで上昇させる燃料噴射（つまり、最大リフト噴射）であり、パーシャルリフト噴射とは、図３（Ｂ）に示されているように、ニードル弁３１を最大リフト量よりも小さいリフト量までしか上昇させない燃料噴射（つまり、部分リフト噴射）である。ニードルリフト量は、燃料噴射弁１１への通電時間の制御によって制御可能である。なお、図３（Ａ）には、１回のフルリフト噴射のニードルリフト量の推移が示されており、図３（Ｂ）には、３回のパーシャルリフト噴射のニードルリフト量の推移が示されている。
【００１９】
＜第１実施形態の噴孔およびその周辺の構成＞
図４に第１実施形態の燃料噴射弁１１の噴孔３２およびその周辺の構成が示されている。図４（Ａ）は、燃料噴射弁１１の先端を噴射弁軸線３７に沿って燃料噴射弁１１の外から見た場合の燃料噴射弁１１の先端を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の線Ｂ−Ｂの断面を示し、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の線Ｃ−Ｃの断面を示している。図４において、３０はノズル、３１はニードル弁、３２は噴孔、３７は噴射弁軸線、３８はサック、３９はニードルシート部（以下「シート部」）、４０はノズルシート壁面、４１はニードルシート壁面、４４は流入口、４５は流出口をそれぞれ示している。
【００２０】
ノズルシート壁面４０は、燃料噴射弁１１が全閉状態になったとき（すなわち、ニードルリフト量が零になったとき）にニードルシート壁面４１が着座する壁面である。
【００２１】
＜噴孔の構成＞
噴孔３２は、流入口４４と流出口４５とを有する。流入口４４はサック３８に対して開口しており、燃料は流入口４４を介して噴孔３２に流入する。流出口４５は燃料噴射弁１１の外部に対して開口しており、燃料は流出口４５から噴射される。
【００２２】
＜噴孔の形状＞
第１実施形態の燃料噴射弁１１の噴孔３２は、スリット形状の噴孔である。すなわち、図４（Ａ）に示されているように、噴孔３２をその横断面で見たとき、噴孔３２は、矩形の横断面を有する。ここで、噴孔の横断面とは、噴孔の中央軸線に対して垂直な平面で噴孔を切った場合の断面である。また、図４（Ｂ）に示されているように、噴孔３２を断面Ｂ−Ｂで見たとき、噴孔３２は、流入口４４から流出口４５に向かって広がる扇形の形状を有する。したがって、噴孔３２の流路断面は、流入口４４から流出口４５に向かって徐々に大きくなる。もちろん、流出口４５の流路面積は、流入口４４の流路面積よりも大きい。また、図４（Ｃ）に示されているように、噴孔３２をその縦断面で見たとき、噴孔３２は、略矩形の形状を有する。ここで、噴孔の縦断面とは、噴孔の中央軸線と噴射弁軸線３７とを含む１つの平面で切った場合の断面である。
【００２３】
＜噴霧内の燃料流量分布＞
第１実施形態の燃料噴射弁１１から噴射される燃料噴霧（以下「噴霧」）５０が図５に示されている。図５は、燃料噴射弁１１の先端を噴射弁軸線３７に沿って燃料噴射弁１１の外から見た場合の噴霧を示している。図５（Ａ）はフルリフト噴射時の噴霧を示し、図５（Ｂ）はパーシャルリフト噴射時の噴霧を示している。
【００２４】
＜第１実施形態の噴霧角度および貫徹力＞
図６に示されているように、第１実施形態の燃料噴射弁１１では、フルリフト噴射時の噴霧角度５２（図６（Ａ）参照）は、パーシャルリフト噴射時の噴霧角度５２（図６（Ｂ）参照）よりも大きい。また、フルリフト噴射時の貫徹力は、パーシャルリフト噴射時の貫徹力よりも大きい。なお、噴霧角度５２は噴霧の外縁５３間の角度であり、貫徹力は噴霧が筒内を進む力である。
【００２５】
＜第１実施形態の燃料噴射制御＞
第１実施形態の燃料噴射制御について説明する。以下の説明において、噴射量とは、１機関サイクルにおいて燃料噴射弁から噴射される燃料のトータルの量である。また、機関運転状態とは、内燃機関の運転状態である。また、分割噴射とは、ニードル弁のリフト量がフルリフトに達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する噴射である。また、分割噴射制御とは、分割噴射を実施する制御である。また、噴射期間とは、燃料噴射弁から燃料を噴射させるために燃料噴射弁を開弁させておく期間であり、特に、燃料噴射弁から燃料を噴射させるために燃料噴射弁に通電する期間である。
【００２６】
第１実施形態では、機関運転状態に応じた適切な噴射量が実験等によって予め求められ、これら求められた噴射量が、図７（Ａ）に示されているように、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で目標噴射量Ｑｔとして、ＥＣＵ９０に記憶されている。また、機関運転状態に応じた適切な分割回数が実験等によって予め求められ、これら求められた分割回数が、図７（Ｂ）に示されているように、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で目標分割回数Ｎｄｔとして、ＥＣＵ９０に記憶されている。
【００２７】
そして、機関運転中、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標噴射量Ｑｔが図７（Ａ）のマップから取得されるとともに、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標分割回数Ｎｄｔが図７（Ｂ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された目標噴射量Ｑｔを目標分割回数Ｎｄｔで割った量（＝Ｑｔ／Ｎｄｔ）が、１回の分割噴射における１回の噴射における噴射量（以下「基準分割噴射量」）に設定される。そして、各噴射によって基準分割噴射量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるための噴射期間が、基準噴射期間として算出される。
【００２８】
そして、１回の分割噴射における初回の噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも長い期間に設定され、２回目以降の噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも短い期間に設定される。すなわち、初回の噴射の目標噴射期間は、２回目以降の噴射の目標噴射期間よりも長い期間に設定される。そして、斯くして設定された噴射期間に従って、分割噴射制御が実施される。
【００２９】
これによれば、１機関サイクルにおける燃料噴射は、図８に示されているように実施される。すなわち、時刻Ｔ０において、制御信号がオフからオンに切り替わる。すると、初回の噴射が始まり、ニードルリフト量が徐々に増大し、フルリフト量に達する。時刻Ｔ１において、制御信号がオンからオフに切り替わると、ニードルリフト量が徐々に減少し、ゼロになる。すなわち、初回の噴射が終了する。なお、このときに行われる噴射は、フルリフト噴射である。
【００３０】
次いで、時刻Ｔ２において、制御信号がオフからオンに切り替わる。すると、２回目の噴射が始まり、ニードルリフト量が徐々に増大する。そして、ニードルリフト量がフルリフト量に達する前に、制御信号がオンからオフに切り替わる。すると、ニードルリフト量が徐々に減少し、ゼロになる。すなわち、２回目の噴射が終了する。なお、このときに行われる噴射は、パーシャルリフト噴射である。
【００３１】
次いで、時刻Ｔ３において、制御信号がオフからオンに切り替わり、３回目の噴射が実施される。このときに行われる噴射も、パーシャルリフト噴射である。次いで、時刻Ｔ４において、制御信号がオフからオンに切り替わり、４回目の噴射が実施される。このときに行われる噴射も、パーシャルリフト噴射である。斯くして、１機関サイクルにおける分割噴射が終了する。
【００３２】
＜第１実施形態の燃料噴射制御の利点＞
第１実施形態の燃料噴射制御によれば、分割噴射制御において、初回の噴射によって噴射された燃料の微粒化を良好ならしめることができる。以下、この理由について説明する。
【００３３】
分割噴射制御において、初回の噴射の開始前は、図９（Ａ）に示されているように、サック内において、残存燃料が非常に少なく、ガスが多く存在している。そして、制御信号がオフからオンに切り替わり、ニードル弁が上昇し始めると、図９（Ｂ）に示されているように、サック内に燃料が流入し始める。そして、サック内に流入した燃料は、サック内のガスと混ざり、その後、燃料噴射弁から噴射される。このときのサック内での燃料の流れは不安定であり、したがって、このときに噴射される燃料は良好には微粒化されていない。
【００３４】
ここで、制御信号がオンからオフに切り替わると、図９（Ｃ）に示されているように、ニードル弁が下降する。そして、図９（Ｄ）に示されているように、ニードル弁がニードルシート部に着座し、初回の噴射が終了する。
【００３５】
この場合、初回の噴射では、サック内の燃料の流れが不安定であるうちに、噴射が終了する。したがって、初回の噴射によって噴射される燃料の微粒化は良好なものではない。
【００３６】
一方、第１実施形態の燃料噴射制御によれば、分割噴射制御において、初回の噴射の開始前は、図１０（Ａ）に示されているように、サック内には、燃料はなく、ガスのみが存在している。そして、制御信号がオフからオンに切り替わり、ニードル弁が上昇し始めると、図１０（Ｂ）に示されているように、サック内に燃料が流入し始める。そして、サック内に流入した燃料は、サック内のガスと混ざり、その後、燃料噴射弁から噴射される。
【００３７】
そして、第１実施形態の燃料噴射制御によれば、ニードル弁がさらに上昇し、ニードルリフト量がフルリフト量に達する。このとき、図１０（Ｃ）に示されているように、サック内は、燃料で満たされる。このときのサック内での燃料の流れは安定しており、したがって、このときに噴射される燃料は良好に微粒化されている。
【００３８】
そして、制御信号がオンからオフに切り替わると、図１０（Ｄ）に示されているように、ニードル弁が下降する。そして、図１０（Ｅ）に示されているように、ニードル弁がニードルシート部に着座し、初回の噴射が終了する。
【００３９】
この場合、初回の噴射では、サック内の燃料の流れが安定している状態での噴射が行われる。したがって、初回の噴射によって噴射された燃料の微粒化を良好ならしめることができるのである。
【００４０】
なお、第１実施形態の分割噴射制御が実施された場合、初回の噴射の終了時点においてサック内に残存する燃料の量は、第１実施形態の分割噴射制御を採用していない場合に比べて多い。そして、初回の噴射と２回目の噴射との間のインターバルは非常に短い。したがって、２回目の噴射においてニードル弁が上昇し始めたときに、サック内には、比較的多くの量の燃料が存在する。したがって、このときのサック内での燃料の流れが安定する。このため、２回目の噴射の噴射時間が初回の噴射の噴射時間よりも短い期間に設定されたとしても、２回目の噴射によって噴射された燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【００４１】
さらに、２回目の噴射と３回目の噴射との間のインターバルも非常に短い。したがって、３回目の噴射においてニードル弁が上昇し始めたときにも、サック内には、比較的多くの量の燃料が存在する。したがって、このときのサック内での燃料の流れが安定する。このため、３回目の噴射によって噴射された燃料の微粒化は良好である。
【００４２】
＜第１実施形態の適用範囲＞
なお、初回の噴射の噴射期間を長くする程度、および、２回目以降の噴射の噴射期間を短くする程度は、これら噴射によって目標噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射される程度にされることが好ましい。
【００４３】
また、第１実施形態では、１機関サイクルの目標噴射量Ｑｔをすべて分割噴射することとしているが、必ずしも、１機関サイクルの目標噴射量Ｑｔをすべて分割噴射しなくてよい。たとえば、１機関サイクルにおける目標噴射量Ｑｔの一部を通常のフルリフト噴射の噴射量とし、残りを分割噴射（すなわち、パーシャルリフト噴射）の噴射量として燃料を噴射するようにしてもよい。
【００４４】
また、第１実施形態では、初回の噴射の噴射期間がフルリフト噴射になる期間まで、初回の噴射の噴射期間が長くされている。しかしながら、初回の噴射の噴射期間がパーシャルリフト噴射に維持される期間だけ、初回の噴射の噴射期間を長くするようにしてもよい。
【００４５】
また、第１実施形態では、２回目以降のパーシャルリフト噴射の噴射期間が互いに等しい期間に設定されている。しかしながら、これら噴射期間を互いに異なる期間に設定するようにしてもよい。
【００４６】
＜第１実施形態の燃料噴射制御フロー＞
第１実施形態の燃料噴射制御フローについて説明する。このフローの一例が図１１に示されている。図１１のフローが開始されると、始めに、ステップ１０において、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標噴射量Ｑｔおよび目標分割回数Ｎｄｔが、それぞれ、図７（Ａ）および図７（Ｂ）のマップから取得される。次いで、ステップ１１において、ステップ１０で取得された目標噴射量Ｑｔおよび目標分割回数Ｎｄｔに基づいて、初回の噴射から４回目の噴射の目標分割噴射量Ｑｄ１ｔ〜Ｑｄ４ｔが算出される。次いで、ステップ１２において、ステップ１１で算出された目標分割噴射量Ｑｄ１ｔ〜Ｑｄ４ｔに基づいて、初回の噴射から４回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１〜ＴＡＵｄ４が算出される。次いで、ステップ１３において、ステップ１２で算出された噴射期間ＴＡＵｄ１〜ＴＡＵｄ４に従って、分割噴射が実施され、フローが終了する。
【００４７】
＜第２実施形態の燃料噴射制御＞
第２実施形態の燃料噴射制御について説明する。なお、以下で説明する幾つかの実施形態について、説明されていない各実施形態の構成および制御は、それぞれ、本明細書中で説明されている他の実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、各実施形態の構成または制御に鑑みたときにその他の実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００４８】
第２実施形態では、機関運転中、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標噴射量Ｑｔが図７（Ａ）のマップから取得されるとともに、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標分割回数Ｎｄｔが図７（Ｂ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された目標噴射量Ｑｔを目標分割回数Ｎｄｔで割った量（＝Ｑｔ／Ｎｄｔ）が、１回の分割噴射における１回の噴射における噴射量（以下「基準分割噴射量」）に設定される。そして、各噴射によって基準分割噴射量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるための噴射期間が、基準噴射期間として算出される。
【００４９】
そして、初回の噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも長い期間に設定され、２回目のパーシャルリフト噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも短い期間に設定され、３回目以降の目標噴射期間が、基準噴射期間と等しい期間に設定される。すなわち、初回の噴射の目標噴射期間は、２回目以降の噴射の目標噴射期間よりも長い期間に設定される。そして、斯くして設定された噴射期間に従って、分割噴射制御が実施される。
【００５０】
これによれば、１機関サイクルにおける燃料噴射は、図１２に示されているように実施される。すなわち、時刻Ｔ０において、制御信号がオフからオンに切り替わる。すると、初回の噴射が始まり、ニードルリフト量が徐々に増大し、フルリフト量に達する。時刻Ｔ１において、制御信号がオンからオフに切り替わると、ニードルリフト量が徐々に減少し、ゼロになる。すなわち、初回の噴射が終了する。なお、このときに行われる噴射は、フルリフト噴射である。
【００５１】
次いで、時刻Ｔ２において、制御信号がオフからオンに切り替わる。すると、２回目の噴射が始まり、ニードルリフト量が徐々に増大する。そして、ニードルリフト量がフルリフト量に達する前に、制御信号がオンからオフに切り替わる。すると、ニードルリフト量が徐々に減少し、ゼロになる。すなわち、２回目の噴射が終了する。なお、このときに行われる噴射は、パーシャルリフト噴射である。
【００５２】
次いで、時刻Ｔ３において、制御信号がオフからオンに切り替わり、３回目の噴射が実施される。このときに行われる噴射も、パーシャルリフト噴射である。次いで、時刻Ｔ４において、制御信号がオフからオンに切り替わり、４回目の噴射が実施される。このときに行われる噴射も、パーシャルリフト噴射である。また、このときの噴射期間は、初回の噴射の噴射期間よりも短く、２回目の噴射の噴射期間よりも長い。斯くして、１機関サイクルにおける分割噴射が終了する。
【００５３】
＜第２実施形態の燃料噴射制御の利点＞
第２実施形態の燃料噴射制御によれば、第１実施形態に関連して説明した理由と同じ理由から、初回の噴射によって噴射された燃料の微粒化を良好ならしめることができる。
【００５４】
＜第３実施形態の燃料噴射制御＞
第３実施形態では、機関運転中、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標噴射量Ｑｔが図７（Ａ）のマップから取得されるとともに、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標分割回数Ｎｄｔが図７（Ｂ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された目標噴射量Ｑｔを目標分割回数Ｎｄｔで割った量（＝Ｑｔ／Ｎｄｔ）が、１回の分割噴射における１回の噴射における噴射量（以下「基準分割噴射量」）に設定される。そして、各噴射によって基準分割噴射量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるための噴射期間が、基準噴射期間として算出される。
【００５５】
一方、第３実施形態では、分割噴射制御における各噴射の最小噴射期間が、各噴射の開始時のサック残存燃料量に基づいて設定される。
【００５６】
そして、初回の噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも長い期間に設定され、２回目以降の噴射の目標噴射期間が、基準噴射期間よりも短い期間に設定される。そして、各噴射の噴射期間がそれぞれ対応する最小噴射期間以上である場合、上記設定された目標噴射期間がそのまま目標噴射期間として設定される。一方、いずれかの噴射の噴射期間が対応する最小噴射期間よりも短い場合、当該噴射の目標噴射期間が最小噴射期間に設定される。そして、斯くして設定された噴射期間に従って、分割噴射制御が実施される。
【００５７】
＜第３実施形態の燃料噴射制御の利点＞
各噴射によって噴射される燃料の微粒化の程度は、各噴射の開始時点においてサック内に残存する燃料の量（以下「残存燃料量」）に依存する。つまり、残存燃料量が多いほど、各噴射によって噴射される燃料の微粒化の程度が高くなる。第３実施形態では、各噴射の噴射期間が残存燃料量に応じて設定される最小噴射期間以上の期間に設定される。このため、各噴射によって噴射される燃料の微粒化をより確実に良好ならしめることができる。
【００５８】
＜第３実施形態の適用範囲＞
なお、第３実施形態では、たとえば、残存燃料量は、各噴射の直前の噴射の噴射期間と、該直前の噴射の終了時点と当該噴射の開始時点との間のインターバルと、に基づいて推定される。なお、各噴射の直前の噴射とは、初回の噴射に関しては、前回の分割噴射の最後の噴射であり、２回目の噴射に関しては、初回の噴射であり、３回目の噴射に関しては、２回目の噴射であり、４回目の噴射に関しては、３回目の噴射である。そして、各噴射の直前の噴射の噴射期間が長いほど、残存燃料量は多い量として推定される。また、上記インターバルが長いほど、残存燃料量は少ない量として推定される。これによれば、残存燃料量を正確に推定することができる。
【００５９】
＜第３実施形態の燃料噴射制御フロー＞
第３実施形態の燃料噴射制御フローについて説明する。このフローの一例が図１３に示されている。図１３のフローが開始されると、始めに、ステップ２０において、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに対応する目標噴射量Ｑｔおよび目標分割回数Ｎｄｔが、それぞれ、図７（Ａ）および図７（Ｂ）のマップから取得される。次いで、ステップ２１において、ステップ２０で取得された目標噴射量Ｑｔおよび目標分割回数Ｎｄｔに基づいて、初回の噴射から４回目の噴射の目標分割噴射量Ｑｄ１ｔ〜Ｑｄ４ｔが算出される。次いで、ステップ２２において、ステップ２１で算出された目標分割噴射量Ｑｄ１ｔ〜Ｑｄ４ｔに基づいて、初回の噴射から４回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１〜ＴＡＵｄ４が算出される。
【００６０】
次いで、ステップ２３において、ステップ２２で算出された初回の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１がそれに対応する最小噴射期間ＭＩＮ１よりも短い（ＴＡＵｄ１＜ＭＩＮ１）か否かが判別される。ここで、ＴＡＵｄ１＜ＭＩＮ１であると判別されたときには、フローはステップ２４に進み、初回の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１に最小噴射期間ＭＩＮ１が入力され、フローはステップ２６に進む。一方、ＴＡＵｄ１＜ＭＩＮ１ではないと判別されたときには、フローはステップ２５に進み、初回の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１にステップ２２で算出された噴射期間ＴＡＵｄ１が入力され、フローはステップ２６に進む。
【００６１】
ステップ２６では、ステップ２２で算出された２回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ２がそれに対応する最小噴射期間ＭＩＮ２よりも短い（ＴＡＵｄ２＜ＭＩＮ２）か否かが判別される。ここで、ＴＡＵｄ２＜ＭＩＮ２であると判別されたときには、フローはステップ２７に進み、２回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ２に最小噴射期間ＭＩＮ２が入力され、フローはステップ２９に進む。一方、ＴＡＵｄ２＜ＭＩＮ２ではないと判別されたときには、フローはステップ２８に進み、２回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ２にステップ２２で算出された噴射期間ＴＡＵｄ２が入力され、フローはステップ２９に進む。
【００６２】
ステップ２９では、ステップ２２で算出された３回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ３がそれに対応する最小噴射期間ＭＩＮ３よりも短い（ＴＡＵｄ３＜ＭＩＮ３）か否かが判別される。ここで、ＴＡＵｄ３＜ＭＩＮ３であると判別されたときには、フローはステップ３０に進み、３回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ３に最小噴射期間ＭＩＮ３が入力され、フローはステップ３２に進む。一方、ＴＡＵｄ３＜ＭＩＮ３ではないと判別されたときには、フローはステップ３１に進み、３回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ３にステップ２２で算出された噴射期間ＴＡＵｄ３が入力され、フローはステップ３２に進む。
【００６３】
ステップ３２では、ステップ２２で算出された４回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ４がそれに対応する最小噴射期間ＭＩＮ４よりも短い（ＴＡＵｄ４＜ＭＩＮ４）か否かが判別される。ここで、ＴＡＵｄ４＜ＭＩＮ４であると判別されたときには、フローはステップ３３に進み、４回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ４に最小噴射期間ＭＩＮ４が入力され、フローはステップ３５に進む。一方、ＴＡＵｄ４＜ＭＩＮ４ではないと判別されたときには、フローはステップ３４に進み、４回目の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ４にステップ２２で算出された噴射期間ＴＡＵｄ４が入力され、フローはステップ３５に進む。
【００６４】
ステップ３５では、噴射期間ＴＡＵｄ１〜ＴＡＵｄ４に従って、分割噴射が実施され、フローが終了する。
【００６５】
＜本発明の適用範囲＞
なお、上述では、燃料噴射弁が筒内上部の吸気弁側方の機関本体の部分に取り付けられている場合を例に本発明を説明したが、本発明は、燃料噴射弁が筒内に燃料を直接噴射するものである限り機関本体のいかなる部分に取り付けられている場合にも適用可能である。
【００６６】
＜実施形態の総括＞
以上説明から、上記実施形態の制御装置は、広く捉えれば、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（たとえば、燃料噴射弁１１）を備える内燃機関に適用される制御装置であって、ニードル弁３１のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部（たとえば、ＥＣＵ９０）を具備し、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１を、２回目以降の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ２〜ＴＡＵｄ４よりも長い期間に設定する制御装置であると言える。
【００６７】
あるいは、上記実施形態の制御装置は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（たとえば、燃料噴射弁１１）を備える内燃機関に適用される制御装置であって、ニードル弁３１のリフト量が最大リフト量に達する前に閉弁が開始されるパーシャルリフト噴射を連続的に複数回実行する分割噴射制御を実施する制御部（たとえば、ＥＣＵ９０）を具備し、前記制御部は、前記分割噴射制御において、初回の噴射の噴射期間ＴＡＵｄ１を、前記分割噴射制御によって噴射する目標噴射量を目標分割回数で等分して噴射する際の１回の噴射期間である基準噴射期間よりも長い期間に設定する制御装置であると言える。
【符号の説明】
【００６８】
１１…燃料噴射弁、１６…点火プラグ、１７…筒内圧センサ、１８…燃焼室、９０…電子制御装置（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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