(57)【要約】【課題】機関駆動式高圧ポンプのプランジャが往復動することにより燃料圧力に脈動が生じる場合にあっても、フィード圧噴射時の燃料噴射量のばらつきを抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置１００は、フィード圧噴射に際して燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行する。電子制御装置１００は、この分割噴射に際して高圧ポンプ２０のプランジャ２２の往復動期間についてその半周期を検出し、分割された各噴射のうちの２つの噴射の噴射間隔Ｔｉｎｔが検出された半周期と等しくなるように各噴射の間隔を設定する。【選択図】図１
2008121426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの燃料を所定の圧力にて吐出するフィードポンプと、機関出力軸の回転力によってプランジャを往復動させ前記フィードポンプから加圧室に供給される燃料を加圧してデリバリパイプに供給する高圧ポンプと、内燃機関の各気筒にそれぞれ設けられて前記デリバリパイプから燃料が分配供給される筒内噴射用インジェクタと、前記高圧ポンプの加圧室に設けられて前記デリバリパイプに供給される燃料を調量するスピル弁とを備え、同高圧ポンプによって加圧され前記デリバリパイプ内で蓄圧された燃料を前記筒内噴射用インジェクタから噴射する通常噴射と、前記スピル弁を開弁状態に保持して前記フィードポンプの吐出圧に基づいて前記デリバリパイプ内の燃料を前記筒内噴射用インジェクタから噴射するフィード圧噴射とを切り替えて実行する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記プランジャの往復動期間についてその半周期を検出する検出手段と、
前記フィード圧噴射に際して燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行するとともに、それら分割された各噴射のうちの２つの噴射の時間間隔が前記検出手段によって検出される半周期と等しくなるようにこれを設定する噴射制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出される半周期の間隔をおいて実行される２つの噴射の各噴射時間を等しく設定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記フィード圧噴射の分割回数を２回に設定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記検出手段は前記内燃機関の機関回転速度に基づいてプランジャの往復動の周期を推定することによりこれを検出する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段は分割噴射における最初の燃料噴射時期を機関運転状態に基づいて設定するとともに、該設定される最初の燃料噴射時期を基準にその後の燃料噴射時期を設定する
ことを特徴とする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】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されるように筒内噴射用インジェクタを備えた内燃機関の燃料供給系は、一般に、燃料タンク内の燃料を所定の圧力で吐出するフィードポンプ、同フィードポンプから供給される燃料を加圧する高圧ポンプ、同高圧ポンプによって加圧された燃料を貯留するデリバリパイプを有して構成されている。そして、デリバリパイプ内で蓄圧された高圧の燃料が筒内噴射用インジェクタから燃焼室内に噴射される。
【０００３】
図７（ａ），（ｂ）は、こうした燃料供給系における高圧ポンプの一般的な構成を示す模式図である。図７（ａ）はこの高圧ポンプの吸入行程、図７（ｂ）は高圧ポンプの吐出行程における状態をそれぞれ示している。
【０００４】
図７（ａ）に示されるように、この高圧ポンプは、シリンダ１と、同シリンダ１に嵌挿されたプランジャ２とによって区画された加圧室３を有している。加圧室３には、フィードポンプの吐出側と接続された供給通路４及びデリバリパイプに接続された吐出通路５が接続されている。プランジャ２は、内燃機関のカムシャフト６と連結された駆動カム７と接触している。これにより、プランジャ２は、機関運転中にカムシャフト６の回転と同期して回転する駆動カム７によって駆動され、加圧室３の容積を増減させるようにシリンダ１内を周期的に往復動する。
【０００５】
また、供給通路４には、同供給通路４を閉塞・開放するスピル弁８が、吐出通路５にはデリバリパイプからの燃料の逆流を防止する逆止弁９がそれぞれ設けられている。
高圧ポンプによって燃料を加圧してデリバリパイプに供給する場合には、図７（ａ）に示されるように駆動カム７の回転に伴ってプランジャ２が下降するときにスピル弁８が開弁制御され、フィードポンプから吐出された燃料が加圧室３に供給される。一方、図７（ｂ）に示されるように駆動カム７の回転に伴ってプランジャ２が上昇する際、適宜の時期にスピル弁８が閉弁制御され、プランジャ２の上昇に伴って加圧室３内の燃料が加圧される。そして、加圧室３内の燃料の圧力がデリバリパイプ内の燃料の圧力よりも大きくなると逆止弁９が開弁し、加圧された燃料がデリバリパイプに供給される。またこの際の燃料供給量はスピル弁８の閉弁時期によって調節される。そして、このように高圧ポンプによって加圧された燃料は、デリバリパイプ内で蓄圧され筒内噴射用インジェクタを通じて燃焼室内に噴射される。
【０００６】
ところで、高圧ポンプの吐出量はデリバリパイプの容積に対して非常に小さいため、機関始動時のようにデリバリパイプ内に燃料が満たされていない場合には、噴射に必要な圧力まで燃料を加圧するのに長期間を要することとなる。このため、こうした機関始動時等には、スピル弁８を常に開弁状態に維持して高圧ポンプによる加圧を行わずにフィードポンプの吐出力によって燃料をデリバリパイプに供給し、フィードポンプの吐出圧で燃料を噴射するフィード圧噴射を実行する。こうしたフィード圧噴射によれば、迅速にデリバリパイプ内を燃料で満たし、燃料を噴射することができるようになる。
【特許文献１】特開２００４‐３４６８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、高圧ポンプのプランジャ２は、こうしたフィード圧噴射時にあってもカムシャフト６の回転に伴い往復動しているため、デリバリパイプ内の燃料圧力はその影響によって変動する。具体的には図８に示されるように、プランジャ２が上昇するのに伴って燃料圧力が上昇、プランジャ２が下降するのに伴って燃料圧力が下降し、デリバリパイプ内の燃料圧力は周期的に脈動する。尚、図８は、プランジャ２の往復動とデリバリパイプ内の燃料圧力の変化の関係を示すタイミングチャートである。
【０００８】
図７（ａ），（ｂ）に示されるように、駆動カム７は３つのカム山を有しているため、プランジャ２は内燃機関の出力軸が２回転する７２０°ＣＡの期間に３回の往復動を繰り返す。ここで、例えば６気筒の内燃機関にあっては、この７２０°ＣＡの期間に１２０°ＣＡ間隔で各気筒に対する燃料噴射が行われる。このとき上述したようにデリバリパイプ内の燃料圧力に脈動があると、図８に示されるように第１〜６気筒に対する燃料噴射ＩＮＪ１〜６に際してデリバリパイプ内の燃料圧力にばらつきが生じる場合がある。
【０００９】
内燃機関の燃料噴射量は、一般に燃料圧力とインジェクタの開弁制御時間、即ち燃料噴射時間によって制御される。従って、燃料噴射時間が同一の場合であっても、このようにデリバリパイプ内の燃料圧力が異なる場合には燃料噴射量が気筒毎にばらつくため、空燃比に乱れが生じたり、気筒間でトルク変動が発生し機関運転が不安定になったりする等々の不都合が発生するおそれがある。
【００１０】
また、こうしたプランジャの往復動に起因する燃料圧力を検出しその検出結果に基づいて燃料噴射ＩＮＪ１〜６における各燃料噴射時間を設定するようにすれば、こうした燃料噴射量のばらつきを減少させることはできる。しかしながら、このようにその時々の燃料圧力を検出してこれを燃料噴射時間に反映させることは、制御装置の演算能力に制約があることを考慮すると実際上極めて困難である。
【００１１】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、筒内噴射用のインジェクタを備える内燃機関において、機関駆動式高圧ポンプのプランジャが往復動することにより燃料圧力に脈動が生じる場合にあっても、フィード圧噴射時の気筒間の燃料噴射量のばらつきを抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃料タンクの燃料を所定の圧力にて吐出するフィードポンプと、機関出力軸の回転力によってプランジャを往復動させ前記フィードポンプから加圧室に供給される燃料を加圧してデリバリパイプに供給する高圧ポンプと、内燃機関の各気筒にそれぞれ設けられて前記デリバリパイプから燃料が分配供給される筒内噴射用インジェクタと、前記高圧ポンプの加圧室に設けられて前記デリバリパイプに供給される燃料を調量するスピル弁とを備え、同高圧ポンプによって加圧され前記デリバリパイプ内で蓄圧された燃料を前記筒内噴射用インジェクタから噴射する通常噴射と、前記スピル弁を開弁状態に保持して前記フィードポンプの吐出圧に基づいて前記デリバリパイプ内の燃料を前記筒内噴射用インジェクタから噴射するフィード圧噴射とを切り替えて実行する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記プランジャの往復動期間についてその半周期を検出する検出手段と、前記フィード圧噴射に際して燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行するとともに、それら分割された各噴射のうちの２つの噴射の時間間隔が前記検出手段によって検出される半周期と等しくなるようにこれを設定する噴射制御手段とを備えることをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、フィード圧噴射に際して、分割された噴射のうち２つの噴射の間隔が検出手段によって検出されるプランジャの往復動の半周期と等しくなるように、即ち、燃料圧力の脈動の半周期と等しくなるように設定される。
【００１４】
そしてこのように互いの間隔が設定された２つの噴射にあっては、一方の噴射が脈動する燃料圧力の平均値よりも高い燃料圧力にて行われる場合には、他方の噴射は同平均値よりも低い燃料圧力にて行われる。その結果、このような間隔で実行される一対の噴射における燃料噴射量の和は、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、その脈動する燃料圧力の平均値をもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づくようになる。
【００１５】
その結果、各気筒において噴射される燃料の総量についても脈動の平均値をもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づけることができ、機関駆動式高圧ポンプのプランジャが往復動することにより燃料圧力に脈動が生じる場合にあっても、フィード圧噴射時の気筒間の燃料噴射量のばらつきを抑制することができるようになる。
【００１６】
尚、このようにフィード圧噴射に際して燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射には、その分割回数が２回に設定されるものの他、３回以上に設定されるものも含まれる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出される半周期の間隔をおいて実行される２つの噴射の各噴射時間を等しく設定することをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、検出手段によって検出される半周期と等しい間隔をもって実行される２つの噴射の燃料噴射量の和と、脈動の平均値をもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量との差を減少させることができ、フィード圧噴射時の燃料圧力の脈動に伴う気筒間の燃料噴射量のばらつきをより好適に抑制することができるようになる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段は、前記フィード圧噴射の分割回数を２回に設定することをその要旨とする。
【００１９】
上述したように、検出手段によって検出される半周期と等しい間隔をもって実行される２つの噴射における燃料噴射量の和は、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、脈動する燃料圧力の平均値をもって一括噴射した場合の燃料噴射量に近づくようになる。
【００２０】
ところが、各気筒における燃料噴射を３回以上に分割して実行する場合には、上記半周期の間隔に設定された２つの噴射以外の燃料噴射に起因して各気筒において噴射される燃料の総量が燃料圧力の脈動の影響を受けやすくなる。この点、上記構成によれば、フィード圧噴射に際する各気筒における燃料噴射の分割回数が２回に設定される。そのため、燃料圧力の脈動の影響を極力小さくすることができ、フィード圧噴射時の燃料圧力の脈動に伴う気筒間の燃料噴射量のばらつきを効果的に抑制することができるようになる。
【００２１】
また、内燃機関の出力軸の回転に基づいてプランジャが往復駆動される機関駆動式の高圧ポンプの場合にあっては、内燃機関の機関回転速度に基づいてプランジャの往復動の周期を推定することができる。そのため、具体的には、請求項４に記載の発明によるように請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記検出手段は前記内燃機関の機関回転速度に基づいてプランジャの往復動の周期を推定することによりこれを検出するといった構成を採用することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段は分割噴射における最初の燃料噴射時期を機関運転状態に基づいて設定するとともに、該設定される最初の燃料噴射時期を基準にその後の燃料噴射時期を設定することをその要旨とする。
【００２３】
分割噴射を実行する際、その最初の燃料噴射時期は混合気の拡散状態等、燃焼状態を決定する際の寄与度が他の燃料噴射時期と比較して大きい。この点に鑑み、請求項５に記載の発明では、分割噴射における最初の燃料噴射時期を機関運転状態に基づいて設定するとともに、該設定される最初の燃料噴射時期を基準にその後の燃料噴射時期を設定するようにしている。従って、分割噴射における各燃料噴射時期を機関運転状態に即した時期に設定することができ、フィード圧噴射時における失火や機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を、筒内直接噴射式の６気筒エンジンを制御する電子制御装置に具体化したものについて、図１〜図６を参照して説明する。
【００２５】
図１は、この電子制御装置１００が制御する燃料供給系の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように燃料タンク１１内に設けられたフィードポンプ１０は、電動式のポンプであり、機関運転中に所定の圧力にて燃料を吐出する。フィードポンプ１０は、低圧通路３１によって高圧ポンプ２０と接続されており、フィードポンプ１０から吐出された燃料は低圧通路３１を通じて高圧ポンプ２０に供給される。尚、低圧通路３１には、フィルタ１２が設けられており、燃料に含まれる細かな異物がフィルタ１２を通じて取り除かれる。
【００２６】
また、低圧通路３１にはフィードポンプ１０から吐出された燃料の一部を燃料タンク１１に戻すリターン通路１３が接続されている。リターン通路１３にはプレッシャレギュレータ１４が設けられており、低圧通路３１内の燃料圧力が所定の圧力以上になるとプレッシャレギュレータ１４が低圧通路３１とリターン通路１３とを連通し、低圧通路３１内の燃料の一部が燃料タンク１１に戻される。こうして低圧通路３１内の燃料圧力が過度に高くなることが抑制され、フィードポンプ１０の駆動に伴って高圧ポンプ２０には所定の圧力にて燃料が供給されるようになる。
【００２７】
高圧ポンプ２０には、図１に示されるようにシリンダ２１が形成されており、このシリンダ２１及びこれに嵌挿されたプランジャ２２によって加圧室２３が区画形成されている。プランジャ２２の加圧室２３と反対側の端部には、リフタ２４が固定されている。また、エンジンの吸気カムシャフト５０には、その一端に駆動カム５１が設けられている。そして、図１に示されるように、リフタ２４はスプリング２５の付勢力によって付勢されて駆動カム５１の外周面に当接されている。このため、プランジャ２２は、機関運転中に吸気カムシャフト５０の回転と同期して回転する駆動カム５１によって加圧室２３の容積を増減させるようにシリンダ２１内を周期的に往復駆動される。
【００２８】
図１に示されるように加圧室２３と低圧通路３１とが接続される部分には、低圧通路３１を閉塞・開放するスピル弁２６が設けられている。スピル弁２６は、低圧通路３１を閉塞・開放する弁体２７と、弁体２７を開弁方向に付勢するスプリング２８と、電磁力によりスプリング２８の付勢力に抗して弁体２７を閉弁させるソレノイド２９とを有している。このソレノイド２９は、電子制御装置１００からの制御指令に基づいて励磁され、弁体２７を閉弁させる。
【００２９】
また、加圧室２３は、高圧通路３２によりデリバリパイプ３０に接続されている。この高圧通路３２には、デリバリパイプ３０側からの高圧ポンプ２０側への燃料の逆流を防止する逆止弁３３が設けられている。
【００３０】
高圧ポンプ２０によって燃料を加圧してデリバリパイプ３０に供給する場合には、駆動カム５１の回転に伴ってプランジャ２２が下降するときにスピル弁２６が開弁制御され、フィードポンプ１０から吐出された燃料が加圧室２３に供給される。一方、駆動カム５１の回転に伴ってプランジャ２２が上昇する際、適宜の時期にスピル弁２６が閉弁制御され、プランジャ２２の上昇に伴って加圧室２３内の燃料が加圧される。そして、加圧室２３内の燃料の圧力がデリバリパイプ３０内の燃料の圧力よりも大きくなると逆止弁３３が開弁し、加圧された燃料が高圧通路３２を通じてデリバリパイプ３０に供給される。
【００３１】
デリバリパイプ３０は、エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ４０に接続されている。インジェクタ４０は、電子制御装置１００に設けられた駆動回路１０１からの駆動信号に基づいて開弁しデリバリパイプ３０内で蓄圧された燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する。
【００３２】
尚、デリバリパイプ３０には、リリーフ通路３４が接続されおり、同リリーフ通路３４によって燃料タンク１１と接続されている。このリリーフ通路３４には、デリバリパイプ３０内の燃料圧力に基づいて開閉するリリーフバルブ３５が設けられている。デリバリパイプ３０内の燃料圧力が所定の圧力以上になるとリリーフバルブ３５が開弁し、デリバリパイプ３０内の燃料の一部が燃料タンク１１に戻される。こうしてデリバリパイプ３０内の燃料圧力が過度に高圧になることが抑制される。
【００３３】
このように構成された燃料供給系は、電子制御装置１００によって制御される。電子制御装置１００には、デリバリパイプ３０内の燃料圧力を検出する燃圧センサ６１、機関冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ６２、機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ６３等が接続されている。電子制御装置１００は、これら各種センサの検出値を読み込んで演算を行い、スピル弁２６やインジェクタ４０を含む機関各部を制御する。
【００３４】
例えば、燃圧センサ６１によって検出されるデリバリパイプ３０内の燃料圧力に基づいて、高圧ポンプ２０からデリバリパイプ３０への燃料の供給量を調節する。具体的には、燃料噴射に伴ってデリバリパイプ３０内の燃料圧力が大幅に低下した場合には、電子制御装置１００は、プランジャ２２の上昇行程におけるスピル弁２６の閉弁時期を早くする。その結果、プランジャ２２の上昇行程におけるスピル弁２６の閉弁期間が長くなり、デリバリパイプ３０に供給される燃料の量が多くなる。一方、燃料噴射に伴う燃料圧力の低下量が小さい場合には、プランジャ２２の上昇行程におけるスピル弁２６の閉弁時期を遅くする。その結果、プランジャ２２の上昇行程におけるスピル弁２６の閉弁期間が短くなり、デリバリパイプ３０に供給される燃料の量が少なくなる。
【００３５】
ところで、高圧ポンプ２０の最大吐出量はデリバリパイプ３０の容積に対して非常に小さいため、機関始動時のようにデリバリパイプ３０内に燃料が満たされていない場合には、噴射に必要な圧力まで燃料を加圧するのに長期間を要することとなる。
【００３６】
このため、電子制御装置１００は、機関始動時には、スピル弁２６を常に開弁状態に制御して高圧ポンプ２０による加圧を行わずにフィードポンプ１０の吐出力によって燃料をデリバリパイプ３０に供給し、フィードポンプ１０の吐出圧で燃料を噴射するフィード圧噴射を実行する。こうしたフィード圧噴射によれば、迅速にデリバリパイプ３０内を燃料で満たし、燃料を噴射することができるようになる。
【００３７】
ところが、エンジンの吸気カムシャフト５０の回転に基づいて駆動される高圧ポンプ２０のプランジャ２２は、こうしたフィード圧噴射時にあっても往復動しているため、デリバリパイプ３０内の燃料圧力はプランジャ２２の往復動の影響によって変動することとなる。具体的にはデリバリパイプ３０内の燃料圧力は、プランジャ２２が上昇するのに伴って上昇、プランジャ２２が下降するのに伴って下降し、周期的に脈動するようになる。
【００３８】
このため、各気筒に対する燃料噴射に際してデリバリパイプ３０内の燃料圧力にばらつきが生じる場合がある。燃料噴射量は、燃料圧力とインジェクタ４０の開弁制御時間、即ち燃料噴射時間によって制御される。従って、燃料噴射時間が同一の場合であっても、デリバリパイプ３０内の燃料圧力が異なる場合には燃料噴射量が気筒毎にばらつくため、空燃比に乱れが生じたり、気筒間でトルク変動が発生し機関運転が不安定になったりする等々の不都合が発生するおそれがある。
【００３９】
こうした燃料圧力の脈動の影響を抑制すべく、この燃料供給系にあっては、フィード圧噴射に際して、各気筒における燃料噴射を第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍと、第２の噴射ＩＮＪｓｅｃとに分割して行うようにしている。
【００４０】
以下、図２を参照してこの分割噴射について詳細に説明する。尚、図２は、噴射行程において分割して燃料を噴射する際のインジェクタ４０の開閉タイミングを示している。
図２に示されるようにこの分割噴射にあっては、噴射開始時期θｉｎｊにおいてインジェクタ４０が開弁され、第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍが開始される。尚、噴射開始時期θｉｎｊは、ピストンが上死点ＴＤＣに位置するタイミングを基準とする進角量として設定される。この噴射開始時期θｉｎｊの設定は、後述するように機関冷却水温ＴＨＷに基づいて行われ、噴射開始時期θｉｎｊは、第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍが吸入行程に開始されるように例えば２９０〜３５０°ＣＡの範囲で設定される。インジェクタ４０が開弁されてから第１噴射時間Ｔｐｒｉｍが経過すると、インジェクタ４０が閉弁され第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍが終了する。そして、噴射開始時期θｉｎｊから噴射間隔Ｔｉｎｔが経過すると、再びインジェクタ４０が開弁され、第２の噴射ＩＮＪｓｅｃが開始される。そして、図２に示されるように第２の噴射ＩＮＪｓｅｃが開始されてから第２噴射時間Ｔｓｅｃが経過するとインジェクタ４０が閉弁されこの噴射行程における燃料噴射が終了する。
【００４１】
電子制御装置１００は、上述した各種センサの検出値に基づいて噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃを演算し、インジェクタ４０に駆動指令を出力する駆動回路１０１にこれら噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃを設定する。
【００４２】
以下、フィード圧噴射に際して、噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃを設定する際の演算処理について図３〜図５を参照して説明する。
【００４３】
図３は上記各設定値を算出する演算処理の一連の流れを示すフローチャートである。尚、この処理は、機関始動開始時から所定期間が経過するまで電子制御装置１００において所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００４４】
この処理が開始されると、まずステップＳ１００において、水温センサ６２によって検出された機関冷却水温ＴＨＷに基づいて各気筒において噴射される総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌが算出される。総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌの算出は、電子制御装置１００のメモリに予め記憶された演算マップを参照して行われる。
【００４５】
機関冷間時には、燃料が霧化しにくいため燃焼の安定化を図るべく総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌを多く設定することが望ましい。そのため、総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌ算出用の演算マップは、図４に示されるように機関冷却水温ＴＨＷが低いほど総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌが多くなるように設定される。
【００４６】
次に、ステップＳ１１０において、機関冷却水温ＴＨＷに基づいて噴射開始時期θｉｎｊが算出される。噴射開始時期θｉｎｊの算出は、総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌの算出と同様に電子制御装置１００のメモリに予め記憶された演算マップを参照して行われる。
【００４７】
フィード圧噴射時には吸入行程において燃料噴射を行うが、機関冷間時にあっては、ピストンとインジェクタ４０との距離が近い吸入行程初期に燃料を噴射すると燃料がピストン頂面ではね返り、点火プラグに付着しやすい。点火プラグに燃料が付着すると失火を招くおそれがあり、こうした失火の発生を抑制する上では、ピストンがある程度下降するのを待ってから燃料を噴射することが望ましい。そのため、噴射開始時期θｉｎｊ算出用の演算マップにあっては、図５に示されるように機関冷却水温ＴＨＷが低いほど噴射開始時期θｉｎｊが遅角側の時期に設定される。
【００４８】
こうしてステップＳ１１０を通じて、噴射開始時期θｉｎｊが算出されるとステップＳ１２０へと進み、ステップＳ１００において算出した総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌに基づいて、第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍにおける燃料噴射時間である第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ及び第２の噴射ＩＮＪｓｅｃにおける燃料噴射時間である第２噴射時間Ｔｓｅｃが算出される。ステップＳ１２０では、まず、フィードポンプ１０の吐出圧によって総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌの燃料を噴射するための総噴射時間Ｔｔｏｔａｌが算出される。そして、この総噴射時間Ｔｔｏｔａｌの半分の時間が第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ及び第２噴射時間Ｔｓｅｃとして算出される。即ち第１噴射時間Ｔｐｒｉｍと第２噴射時間Ｔｓｅｃは、等しい値に設定される。
【００４９】
次に、ステップＳ１３０において、回転速度センサ６３によって検出される機関回転速度ＮＥに基づいて、プランジャ２２の往復動の周期Ｔｃｙｃｌが算出される。高圧ポンプ２０を駆動する駆動カム５１は、図１に示されるように３つのカム山を有している。そのため、エンジンの出力軸が２回転する７２０°ＣＡの期間の間にプランジャ２２は、３往復することとなる。そこでステップＳ１１０では、機関回転速度ＮＥに基づいてエンジンの出力軸が２回転するのに要する時間が算出され、この時間の１／３の時間がプランジャ２２の往復動の周期Ｔｃｙｃｌとして算出される。
【００５０】
こうしてプランジャ２２の往復動の周期Ｔｃｙｃｌが算出されると、ステップＳ１４０に進み、算出された周期Ｔｃｙｃｌに基づいて、２回に分割しておこなわれる噴射の噴射間隔Ｔｉｎｔが算出される。ここでは、算出された周期Ｔｃｙｃｌの１／２の時間、即ちプランジャ２２の半周期が噴射間隔Ｔｉｎｔとして算出される。
【００５１】
こうしてステップＳ１００〜１４０を通じて、噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃが算出されると、ステップＳ１５０へと進み、ステップＳ１５０において、これら算出された噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃが駆動回路１０１に設定される。そして、この処理を一旦終了する。駆動回路１０１は、上記の演算処理を通じて設定された噴射開始時期θｉｎｊ、噴射間隔Ｔｉｎｔ、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍ、第２噴射時間Ｔｓｅｃに基づいてインジェクタ４０を開閉し、燃料を２回に分割して噴射させる。
【００５２】
以下、フィード圧噴射に際して、このように２回に分割して燃料を噴射することによる作用効果について図６を参照して説明する。尚、図６は各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃのタイミングと燃料圧力との関係を示すタイミングチャートである。
【００５３】
上述したようにフィード圧噴射に際してデリバリパイプ３０内の燃料圧力はプランジャ２２の往復動に伴って脈動し、図６に示されるように最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍｉｎとの間でプランジャ２２の往復動の半周期ごとに増大、減少を繰り返す。
【００５４】
上述したステップＳ１００〜１５０の演算処理を通じて第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍと第２の噴射ＩＮＪｓｅｃとの噴射間隔Ｔｉｎｔは、この脈動の半周期と等しく設定されている。このため、例えば図６に示されるように、丸印で示された第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍにおける燃料圧力が、脈動する燃料圧力の平均値ＰａｖｅよりもΔａだけ大きな最大値Ｐｍａｘとなる場合には、第２の噴射ＩＮＪｓｅｃにおける燃料圧力は平均値ＰａｖｅよりもΔａだけ小さな最小値Ｐｍｉｎとなる。また一方、噴射開始時期θｉｎｊが更に遅角されたタイミングに設定され、図６に三角印で示されるように第１の噴射ＩＮＪｐｒｉｍにおける燃料圧力が平均値ＰａｖｅよりもΔｂだけ大きい燃料圧力となる場合には、第２の噴射ＩＮＪｓｅｃにおける燃料圧力は平均値ＰａｖｅよりもΔｂだけ小さい燃料圧力となる。このように、各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃの噴射間隔Ｔｉｎｔが燃料圧力の変化の半周期と等しく設定されている場合には、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、一方の噴射が平均値Ｐａｖｅよりも所定量だけ高い燃料圧力にて行われる場合には、他方の噴射は平均値Ｐａｖｅよりも同量だけ低い燃料圧力にて行われるようになる。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃにおける燃料噴射量の和は、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、脈動する燃料圧力の平均値Ｐａｖｅをもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づくようになる。
【００５６】
その結果、機関駆動式の高圧ポンプ２０のプランジャ２２が往復動することにより燃料圧力に脈動が生じる場合にあっても、フィード圧噴射時の気筒間の燃料噴射量のばらつきを抑制することができるようになる。
（２）また、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍと、第２噴射時間Ｔｓｅｃとが等しく設定されているため、各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃのうち、一方の噴射における燃料噴射量が増大する量と、他方の噴射における燃料噴射量が減少する量とは略等しくなる。
【００５７】
その結果、各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃにおける燃料噴射量の和と、脈動する燃料圧力の平均値Ｐａｖｅをもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量との差を減少させることができ、フィード圧噴射時の燃料圧力の脈動に伴う気筒間の燃料噴射量のばらつきをより好適に抑制することができるようになる。
（３）各気筒における燃料噴射を３回以上に分割して実行する場合には、噴射間隔が上記半周期の間隔に設定された２つの噴射以外の燃料噴射に起因して各気筒において噴射される燃料の総量が燃料圧力の脈動の影響を受けやすくなる。この点、上記実施形態では、フィード圧噴射に際する各気筒における燃料噴射の分割回数が２回に設定されている。そのため、燃料圧力の脈動の影響を極力小さくすることができ、フィード圧噴射時の燃料圧力の脈動に伴う気筒間の燃料噴射量のばらつきを効果的に抑制することができるようになる。
（４）分割噴射を実行する際、その最初の燃料噴射時期は混合気の拡散状態等、燃焼状態を決定する際の寄与度が他の燃料噴射時期と比較して大きい。この点に鑑み、上記実施形態では、分割噴射における噴射開始時期θｉｎｊを機関運転状態と相関を持つ機関冷却水温ＴＨＷに基づいて設定するとともに、該設定される噴射開始時期θｉｎｊを基準にその後の燃料噴射時期を設定するようにしている。従って、分割噴射における各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃの噴射時期を機関運転状態に即した時期に設定することができ、フィード圧噴射時における失火や機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００５８】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では第１噴射時間Ｔｐｒｉｍと、第２噴射時間Ｔｓｅｃとが等しく設定される構成を示したが、第１噴射時間Ｔｐｒｉｍと、第２噴射時間Ｔｓｅｃとが異なる長さに設定される構成を採用してもよい。各噴射時間Ｔｐｒｉｍ，Ｔｓｅｃが異なる場合であっても、各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃがプランジャの往復動の半周期と等しい噴射間隔Ｔｉｎｔをもって実行される場合にあっては、一方の噴射における燃料噴射量が増大する場合には、他方の噴射における燃料噴射量は減少するようになる。そのため、各噴射ＩＮＪｐｒｉｍ，ＩＮＪｓｅｃにおける燃料噴射量の和は、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、脈動する燃料圧力の平均値Ｐａｖｅをもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づくようになる。
【００５９】
・上記実施形態では、図４、図５において例示したように、機関冷却水温ＴＨＷが低いほど総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌが多くなるように、また機関冷却水温が低いほど噴射開始時期θｉｎｊが遅角側の時期に設定するようにしたが、総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌ、噴射開始時期θｉｎｊの設定態様はこれに限定されるものではない。また、これら総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌ、噴射開始時期θｉｎｊを設定するためのパラメータとして機関冷却水温ＴＨＷに代えて、或いはこれに加えて他のパラメータを採用することもできる。要するに、機関運転状態に即したかたちでこれら総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌ、噴射開始時期θｉｎｊが設定されればよい。
【００６０】
・フィード圧噴射に際して燃料を複数回に分割して噴射する際に、その分割回数を２回に設定するものの他、３回以上に設定する場合にあってもこの発明を適用することができる。即ち、プランジャの往復動の周期の半周期と等しい間隔となる２つの噴射を含んでいれば、このように互いの間隔が設定された２つの噴射について、一方の噴射が脈動する燃料圧力の平均値よりも高い燃料圧力にて行われる場合、他方の噴射はその脈動する燃料圧力の平均値よりも低い燃料圧力にて行われるようになる。そのため、このような間隔で実行される一対の噴射における燃料噴射量の和は、燃料圧力の脈動周期におけるどのタイミングで噴射する場合であっても、脈動する燃料圧力の平均値をもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づくようになる。その結果、各気筒において噴射される燃料の総量についても脈動の平均値をもって燃料を一括噴射した場合の燃料噴射量に近づけることができる。
【００６１】
・上記実施形態では、プランジャ２２の上昇行程においてスピル弁２６の閉弁期間を変更することによりデリバリパイプ３０への燃料の供給量を調節する高圧ポンプ２０を示した。これに対して、プランジャ２２の下降行程におけるスピル弁２６の開弁期間を変更することによってデリバリパイプ３０への燃料の供給量を調節する高圧ポンプを備えた燃料供給系にあってもこの発明を適用することができる。
【００６２】
・また、エンジンの吸気カムシャフト５０に設けられた駆動カム５１によって駆動される高圧ポンプ２０を示したが、排気カムシャフトやクランクシャフトに設けられた駆動カムによって駆動される高圧ポンプ等、機関出力軸の回転力によって駆動される高圧ポンプを備えた燃料供給系であればこの発明を適用することができる。
【００６３】
・上記実施形態では、機関始動時にこの発明にかかる分割噴射を実行する構成を示したが、この発明は機関始動時のフィード圧噴射に限定されるものではない。燃料圧力の周期的な脈動が発生するフィード圧噴射に際して、この発明にかかる分割噴射を実行することにより脈動の影響による不都合の発生を抑制することができる。
【００６４】
・また、上記実施形態では、燃料噴射装置として筒内噴射用のインジェクタ４０のみを備えた燃料供給系に対してこの発明を適用した例を示したが、この発明は、筒内噴射用のインジェクタに加え、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用のインジェクタを備えた燃料供給系にあっても適用することができる。
【００６５】
・フィード圧噴射時における燃料圧力の脈動の影響による気筒毎の燃料噴射量のばらつきは、上記実施形態で示したような６気筒の内燃機関に限らず、４気筒、８気筒等の内燃機関にあっても概ね共通して発生するものであり、この発明は、６気筒エンジンに限らず、４気筒、８気筒等のエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置を備えた車両の燃料供給系の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる分割噴射におけるインジェクタの開閉タイミングを示すタイミングチャート。
【図３】同分割噴射にかかる各種設定値の演算処理の流れを示すフローチャート。
【図４】総燃料噴射量演算用の演算マップにおける機関冷却水温と燃料噴射量との関係を示すグラフ。
【図５】噴射開始時期演算用の演算マップにおける機関冷却水温と噴射開始時期との関係を示すグラフ。
【図６】分割された２つの噴射のタイミングと燃料圧力の関係を示すタイミングチャート。
【図７】（ａ），（ｂ）は高圧ポンプの一般的な構成を示す模式図。
【図８】一般的な高圧ポンプにおけるプランジャの往復動とデリバリパイプ内の燃料圧力との関係を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６７】
１０…フィードポンプ、１１…燃料タンク、１２…フィルタ、１３…リターン通路、１４…プレッシャレギュレータ、２０…高圧ポンプ、２１…シリンダ、２２…プランジャ、２３…加圧室、２４…リフタ、２５…スプリング、２６…スピル弁、２７…弁体、２８…スプリング、２９…ソレノイド、３０…デリバリパイプ、３１…低圧通路、３２…高圧通路、３３…逆止弁、３４…リリーフ通路、３５…リリーフバルブ、４０…インジェクタ、５０…吸気カムシャフト、５１…駆動カム、６１…燃圧センサ、６２…水温センサ、６３…回転速度センサ、１００…電子制御装置、１０１…駆動回路。
【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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