(57)【要約】【課題】燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射を好適に実現する。【解決手段】内燃機関の燃料噴射システムにおいて、内燃機関の運転状態に基づいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射弁からの燃料噴射を実行し、且つ該圧縮行程時の燃料噴射は、燃料噴射弁のニードル部が中間位置に制御される中間リフト噴射とされる。そして、その分割噴射において、一燃焼サイクルにおける圧縮行程時の燃料噴射量を、燃料噴射弁に供給される噴射燃料の燃料圧力と、中間リフト噴射時のニードル部のリフト量とに基づいて決定し、更に、一燃焼サイクルにおける吸気行程時の燃料噴射量については、内燃機関の運転状態に基づいて算出される、一燃焼サイクルに噴射されるべき総燃料噴射量と、圧縮行程時の燃料噴射量とに基づいて決定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、を有する燃料噴射弁による、内燃機関の燃料噴射システムであって、
前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように制御するリフト制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とに分割して前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行し、且つ該圧縮行程時の燃料噴射は、前記リフト制御手段により前記ニードル部が前記中間位置に制御される中間リフト噴射とされる、分割噴射手段と、
前記分割噴射手段による燃料噴射が行われる場合、一燃焼サイクルにおける圧縮行程時の燃料噴射量を、前記燃料噴射弁に供給される噴射燃料の燃料圧力と、前記中間リフト噴射時の前記ニードル部のリフト量とに基づいて決定する第一噴射制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される、一燃焼サイクルに前記燃料噴射弁から噴射されるべき総燃料噴射量と、前記第一噴射制御手段によって決定される前記圧縮行程時の燃料噴射量とに基づいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程時の燃料噴射量を決定する第二噴射制御手段と、
を備える、内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項２】
前記内燃機関における燃焼変動を検出する燃焼変動検出手段を、更に備え、
前記リフト制御手段は、前記燃焼変動検出手段によって前記内燃機関における燃焼変動が検出されると、該検出後の圧縮行程時の前記ニードル部のリフト量を、該検出前の圧縮行程時の該ニードル部のリフト量より低減させ、且つ、前記第一噴射制御手段は、該低減された該ニードル部のリフト量と前記燃料圧力とに基づいて、該検出後の、前記圧縮行程時の燃料噴射量を決定する、
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記第一噴射制御手段は、前記燃料圧力と、該燃料圧力の条件の下、前記リフト制御手段によって前記ニードル部を前記中間位置にリフト可能な範囲における最小リフト量と、に基づいて、前記圧縮行程時の燃料噴射量を決定する、
請求項１に記載の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、内燃機関の燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射について、燃焼室での所望の燃焼を実現するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を適切に調整する構成が望まれる。たとえば、所定の目的を達成するために、一燃焼サイクルにおいて一度に燃料噴射を行うのではなく、吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射を行うことで、燃焼室内での適度な燃料噴霧の拡散と、火種となる適度な濃度を有する噴霧の形成が図られる（例えば、特許文献１を参照）。当該技術では、特に、内燃機関の機関始動時において、適切に内燃機関を自立運転可能な状態に至らしめるために、上記の通り吸気行程と圧縮行程とに分割した燃料噴射を行うものである。そして、形成された燃料噴霧の着火性を維持するために、圧縮行程時の燃料噴射量が所定の下限値を下回らないように調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７１８２６号公報
【特許文献２】特開昭６０−１０８５６０号公報
【特許文献３】特開２００１−２０８３６号公報
【特許文献４】特開２００９−４７０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の気筒内に直接に燃料噴射を行う、いわゆる直噴型燃料噴射に関し、一燃焼サイクルにおいて吸気行程と圧縮行程とで分割して燃料噴射を行う場合、各行程における燃料噴射の条件は大きく相違する。吸気行程での燃料噴射は、燃焼室内での燃料の拡散に大きく貢献し得るものであるが、気筒内ではピストンが下降するため噴射燃料が気筒内壁に付着しオイル希釈を招く可能性が高くなる。一方で、圧縮行程での燃料噴射は、高背圧場での燃料噴射となるため、気筒内での燃料噴霧の形状（噴霧角度の広がり等）がその圧力条件に左右されやすく、そのため燃焼変動を来たす要因となりやすい。
【０００５】
また、気筒内に直接燃料噴射を行う燃料噴射弁においては、一般に、燃料噴孔の近くのシート部に対して接触、離間をして当該噴孔の開閉を行うニードル部が、燃料噴射弁本体の内部でリフトすることで燃料の噴射が実行される構成が採用されている。ここで、ニードル部が燃料噴孔を全閉状態とする全閉位置と全開状態とする全開位置との間の任意の中間位置に、そのリフト位置が制御されることで、全開状態にあるときの燃料噴射とは異なった燃料噴射を実現することができる。しかしながら、このようにニードル部が中間位置にリフトされた場合（以下、「中間リフト」といい、これに対し、ニードル部が全開位置にリフトされた場合を本願では、「フルリフト」ということとする）の気筒内に形成される燃料噴霧の観点から、吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射をどのように行うべきかについて十分に検討が為された従来技術は見出せない。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射を好適に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明において、上記課題を解決するために、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射を行う場合には、先ず、圧縮行程における燃料噴射量を、燃料噴射弁での燃料圧力と、当該燃料圧力に対応したニードル部の中間リフト時のリフト量とに基づいて決定するとともに、吸気行程時の燃料噴射量を、圧縮行程時の燃料噴射量を踏まえて決定することとした。このようにニードル部の中間リフトを活用することで、吸気行程時の燃料噴射に関する課題と圧縮行程時の燃料噴射に関する課題をバランスよく解決することが可能となる。
【０００８】
そこで、詳細には、本発明は、燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、を有する燃料噴射弁による、内燃機関の燃料噴射システムである。そして、当該燃料噴射システムは、前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように制御するリフト制御手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とに分割して前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行し、且つ該圧縮行程時の燃料噴射は、前記リフト制御手段により前記ニードル部が前記中間位置に制御される中間リフト噴射とされる、分割噴射手段と、前記分割噴射手段による燃料噴射が行われる場合、一燃焼サイクルにおける圧縮行程時の燃料噴射量を、前記燃料噴射弁に供給される噴射燃料の燃料圧力と、前記中間リフト噴射時の前記ニードル部のリフト量とに基づいて決定する第一噴射制御手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される、一燃焼サイクルに前記燃料噴射弁から噴射されるべき総燃料噴射量と、前記第一噴射制御手段によって決定される前記圧縮行程時の燃料噴射量とに基づいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程時の燃料噴射量を決定する第二噴射制御手段と、を備えるように構成される。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムでは、リフト制御手段によって燃料噴射弁に組み込まれるニードル部のリフト位置が制御される。例えば、リフト制御手段によって、比較的多量の燃料噴射を行う必要がある場合には、ニードル部を全開位置までリフトするフルリフト制御が行われ、必要な噴射量に応じて全開位置でのニードル部の保持が継続される。一方で、燃料噴射量を少なくする必要がある場合には、リフト制御手段が、その必要噴射量に応じてニードル部が到達すべき所定の中間位置まで該ニードル部をリフトする中間リフト制御が行われる。このように、リフト制御手段は、内燃機関の運転状態、すなわち気筒内に必要とされる燃料の噴射形態に応じて、ニードル部のリフト位置を制御することが可能とする。なお、本発明におけるニードル部に関する中間位置とは、全閉位置と全開位置との間の固定された位置を示すものではなく、内燃機関の運転状態に応じて必要とされる燃料噴射の形態の実現のために採るべき位置であって、その位置は、当該燃料噴射の形態に応じて適宜変更されてもよい。
【００１０】
また、上記燃料噴射システムでは、分割噴射手段によって、一燃焼サイクルにおける吸気行程での燃料噴射と圧縮行程での燃料噴射が実行可能である。この場合、先ず、圧縮行程時の燃料噴射量が第一噴射制御手段によって決定され、その後、吸気行程時の燃料噴射量が第二噴射制御手段によって決定されることになる。詳細には、第一噴射制御手段は、圧縮行程時の燃料噴射は、比較的高い背圧場での燃料噴射となり、燃焼変動を誘発しやすいことを踏まえ、燃料噴射弁に供給される噴射燃料の圧力（燃料圧力）と、当該燃料圧力に対応したニードル部のリフト量とに基づいて、圧縮行程時の燃料噴射量を決定する。このように構成することで、高背圧場に噴射される圧縮行程時の燃料噴射量が、いたずらに多くなることを抑制でき、以て内燃機関での燃焼変動を可及的に抑制することができる。そして、第二噴射制御手段が、このように決定された圧縮行程時の燃料噴射量と、一燃焼サイクルで噴射されるべき総燃料噴射量との関係から、吸気行程時の燃料噴射量を決定する。
【００１１】
このように圧縮行程時の燃料噴射量を燃料圧力と中間リフトに係るリフト量に基づいて優先的に決定することで、圧縮行程時の噴射燃料に起因する燃焼変動を可及的に抑制できるようになるとともに、圧縮行程において燃料噴射を行い、その結果吸気行程での燃料噴射量を低減することになるため、気筒内壁への付着に起因するオイル希釈を可及的に抑制することができるようになる。なお、分割噴射手段によって吸気行程と圧縮行程の二行程でのみ燃料噴射を行う場合には、第二噴射制御手段は、総燃料噴射量から圧縮行程時の燃料噴射量を差し引いた量を吸気行程時の燃料噴射量とすればよく、その他の行程で燃料噴射を行う場合には、当該他の行程での燃料噴射量を考慮して、最終的に吸気行程時の燃料噴射量を決定すればよい。
【００１２】
ここで、上記内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記内燃機関における燃焼変動を検出する燃焼変動検出手段を、更に備えてもよい。そして、前記リフト制御手段は、前記燃焼変動検出手段によって前記内燃機関における燃焼変動が検出されると、該検出後の圧縮行程時の前記ニードル部のリフト量を、該検出前の圧縮行程時の該ニードル部のリフト量より低減させ、且つ、前記第一噴射制御手段は、該低減された該ニードル部のリフト量と前記燃料圧力とに基づいて、該検出後の、前記圧縮行程時の燃料噴射量を決定するように構成されてもよい。
【００１３】
分割噴射手段による吸気行程と圧縮行程での燃料噴射が行われている内燃機関において、燃焼変動検出手段によって内燃機関での燃焼変動が検出された場合には、その圧縮行程での燃料噴射が原因で、圧縮行程時の燃料噴霧が安定的に気筒内に形成されていないと考えられる。そこで、このような場合には、リフト制御手段により、圧縮行程での中間リフト噴射時のニードル部のリフト量を低減させる。これにより、第一噴射制御手段は、圧縮行程時の燃料噴射量を減量することとなり、結果として、高背圧場での燃料噴射量が低減されることになるため、内燃機関での燃焼変動を抑制しやすくなる。
【００１４】
なお、燃焼変動検出手段は、内燃機関の出力トルクや燃焼圧力の、燃焼サイクル間での変動幅に基づいて、内燃機関での燃焼変動を検出するようにしてもよく、その他、公知の技術による燃焼変動の検出態様を採用することができる。
【００１５】
また、上記内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記第一噴射制御手段は、前記燃料圧力と、該燃料圧力の条件の下、前記リフト制御手段によって前記ニードル部を前記中間位置にリフト可能な範囲における最小リフト量と、に基づいて、前記圧縮行程時の燃料噴射量を決定するように構成されてもよい。
【００１６】
このように構成することで、圧縮行程での中間リフト噴射時には、ニードル部のリフト量は、燃料圧力に対応した制御可能な範囲で最も小さく設定されることになる。そのため、圧縮行程時の燃料噴射量を可及的に少なくし、内燃機関での燃焼変動の発生を最大限に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、一燃焼サイクルにおける吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射を好適に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の燃料噴射システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す燃料噴射システムで用いられる燃料噴射弁の構成を示す図である。
【図３】燃料噴射弁においてニードル弁がフルリフトした場合と中間リフトした場合のニードル弁のリフト量を比較した図である。
【図４】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第一のフローチャートである。
【図５】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第二のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜実施例＞
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る燃料噴射システム１の概略構成であり、特に燃料噴射弁７の近傍に着目した縦断面の概略構成を示す図である。燃料噴射システム１が搭載される内燃機関は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。当該内燃機関において、気筒８には吸気ポート２および排気ポート３がつながれている。吸気ポート２は吸気弁３の開閉を通して吸気を気筒８内に送り込み、排気ポート３は排気弁５の開閉を通して燃焼ガス等を排気として内燃機関の排気系へ送り出す。気筒８内にはピストン９が配され、ピストン９に対向する気筒８の頂部には点火プラグ６が、気筒内の混合気に点火可能となるように配されている。また、内燃機関では、燃料噴射弁７が吸気ポート２の下側（すなわち、吸気ポート２が設けられるシリンダヘッドにおいて、よりシリンダブロック側に近い側）に設けられている。そして、燃料噴射弁７の噴射方向は、概略的には気筒８の内部において斜め下方向に設定されている。
【００２１】
ここで、燃料噴射弁７の詳細な構成について、図２に基づいて説明する。図２は燃料噴射弁７の概略断面図である。燃料噴射弁７はソレノイド駆動方式の燃料噴射弁であり、そのボディ７８内に燃料が流れる通路７１が形成されており、その通路７１には導入口７７を介して図１に示すデリバリパイプ１０から燃料が供給され、供給された燃料は後述するニードル弁７３の動作に伴って燃料噴孔７６から噴射される。なお、この導入口７７には、燃料に含まれる微小の異物を除去するためのフィルタが設置されている。
【００２２】
また、燃料噴射弁７において通路７１の内部にはプランジャ７２が摺動自在に設けられている。プランジャ７２の先端には、ニードル弁７３が形成されており、通常はコイルスプリング７４でニードル弁７３が燃料噴孔７６を閉じる方向に付勢されている（図２中の下方への付勢）。また、プランジャ７２を囲むように環状のソレノイドコイル７５がボディ７８内に設けられており、このソレノイドコイル７５が励磁されると、プランジャ７２に対して吸引力が働き、コイルスプリング７４の付勢力に抗してプランジャ７２を上昇させることが可能となる。したがって、燃料噴射弁７においては、ソレノイドコイル７５への供給電流量を調整することでプランジャ７２に作用する吸引力が制御され、当該吸引力とコイルスプリング７４による付勢力とのバランスによって、ニードル弁７３による燃料噴孔７６の開閉が制御されることになる。なお、ニードル弁７３のリフト位置制御については、後述する。
【００２３】
ここで図１に戻ると、燃料噴射システム１には、電子制御装置であるＥＣＵ３０が搭載されており、燃料噴射システム１およびそれを搭載する内燃機関における各種の制御が実行される。また、当該内燃機関には、アクセル開度センサ３１がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１
に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ３２がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。
【００２４】
更に、ＥＣＵ３０は、デリバリパイプ１０に設けられた燃圧センサ３３にも電気的に接続されている。デリバリパイプ１０には、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動される往復式のポンプ（プランジャー式ポンプ）である高圧燃料ポンプ（不図示）からの吐出燃料が供給されるように構成されており、この高圧燃料ポンプの吸入口には、該吸入口の導通と閉塞とを切り換える吸入弁が設けられ、ＥＣＵ３０が当該吸入弁の開閉タイミングを変更することによって高圧燃料ポンプの吐出量を変更し、最終的には、デリバリパイプ１０内の燃料圧力を調整することが可能となる。燃圧センサ３３は、この調整されたデリバリパイプ１０内の燃料圧力を検出し、ＥＣＵ３０へと渡す。なお、ＥＣＵ３０には、上記以外の、内燃機関に設けられている各種センサ等にも電気的に接続されており、燃料噴射弁７からの燃料噴射量や燃料噴射時期等の制御、その他のＥＣＵ３０における各種の制御に供される。
【００２５】
ここで、図１に示す内燃機関の燃料噴射システム１では、一燃焼サイクルにおける燃料噴射弁７からの燃料噴射のタイミングを、吸気行程時と圧縮行程時とに分割して行う分割噴射が行われる。この分割噴射は、機関始動時等の燃料噴射量が比較的多くなる場合に実行されるものであり、分割して燃料噴射を行うことで、一度に多量の燃料を噴射する必要が無くなる。特に、吸気行程時の燃料噴射によれば、着火までの時間を比較的長く確保することができるため、気筒内での燃料噴霧の拡散を促進でき効率的な燃焼の実現が図られる。一方で、吸気行程時の燃料噴射は、ピストン９が下降するときの燃料噴射になるため、気筒８の内壁面への燃料付着によるオイル希釈が懸念される。そこで、分割噴射においては圧縮行程時にも燃料噴射を行うことで、吸気行程時の燃料噴射量が低減でき、オイル希釈の懸念を軽減できる。
【００２６】
しかしながら、圧縮行程時に燃料噴射を行う場合、気筒８内は高背圧場となっているため、燃料噴射弁７からの燃料噴霧は、その高圧力に晒されることにより、安定した噴霧形状を気筒８内に形成することが難しくなる。そして、この傾向は、燃料噴射量が増加するに従い強くなる。安定的な噴霧形状の困難さは、結果として内燃機関での燃焼変動に帰結することになる。そこで、内燃機関の燃料噴射システム１では、圧縮行程時の噴霧形状の安定性を高めるべく、その燃料噴射量を、燃料噴射弁７内のニードル弁７３のリフト量を制御することとする。これは、リフト量を小さくすることで圧縮行程時の燃料噴射量の適切な少量化を図り、背圧の影響を受けにくくすることができ、以て圧縮行程時の噴霧形状の安定化が可能となることによる。
【００２７】
より具体的には、内燃機関の燃料噴射システム１では、内燃機関の機関負荷に応じた量の燃料噴射を実現できるように、ニードル弁７３のリフト量を可変とする制御、すなわち、燃料噴射時のニードル弁７３のリフト位置（全閉位置から上昇して到達する位置）を、全閉位置と全開位置の間の任意の位置とすることを可能とする制御が行われる。本明細書では、ニードル弁７３を全閉位置から全開位置へリフトさせるケースを「フルリフト」と称し（このときのリフト量は、図３に示すようにＬｆとなる）、全閉位置から上記の中間位置までリフトさせるケースを「中間リフト」と称することとする（このときのリフト量は、図３に示すようにＬ１となる）。図３に示すように、中間リフト時は、ニードル弁７３の先端部分７３ａとサック部分７６ａの頂部との距離が、フルリフト時よりも小さくなるため、中間リフトは、少量の燃料噴射に適した噴射形態と言える。そして、圧縮行程時の燃料噴射では、このニードル弁７３の中間リフトを利用することで、高背圧場である圧縮行程時に気筒８内に安定した噴霧形状を形成することを可能とする。また、それとともに、吸気行程時にも燃料噴射を行うことで、上述した分割噴射の利益を享受する。
【００２８】
なお、ニードル弁７３の中間リフトは、ソレノイドコイル７５に供給する駆動電流を調整することで実行される。たとえば、中間リフトの実行時には、ニードル弁７３がコイルスプリング７４を圧縮するために必要な押圧力および通路７１内でプランジャ７２に作用する摩擦力等を考慮して、ソレノイドコイル７５への供給電流を適宜調整しソレノイドコイル７５に供給すればよい。
【００２９】
以上を踏まえて、図４に基づいて、内燃機関の燃料噴射システム１における燃料噴射制御を説明する。当該燃料噴射制御は、ＥＣＵ３０によって実行されるものである。先ず、Ｓ１０１では、内燃機関の運転状態（機関回転速度や機関負荷、機関温度等）に応じて、一燃焼サイクルにおいて燃料噴射弁７から噴射すべき燃料の総量（総燃料噴射量）Ｑが決定される。具体的には、ＥＣＵ３０は、総燃料噴射量Ｑと内燃機関の運転状態とが関連付けられた制御マップを有しており、当該マップにアクセスすることで、一燃焼サイクルにおける総燃料噴射量Ｑの決定が行われる。当該制御マップの一例を示すと、機関負荷、機関回転速度が高くなると総燃料噴射量Ｑが大きくなるように設定され、また、機関始動時等の機関温度が低い場合には、速やかに暖機を行う必要があるため、機関温度が高い場合と比べて総燃料噴射量Ｑの値が大きくなるように設定される。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３０】
Ｓ１０２では、内燃機関において、一燃焼サイクルにおける分割噴射、すなわち吸気行程での燃料噴射と圧縮行程での燃料噴射とを実行するか否かが判断される。当該判断は、内燃機関の運転状態が、分割噴射に適した条件となっているかという観点から行われる。例えば、内燃機関の機関始動時は、速やかに内燃機関の自立運転を確保するとともに、暖機を促進する必要があることから、通常運転時（すなわち、機関始動が終了した後の運転状態）と比べて、一燃焼サイクルにおける燃料噴射量を増量する必要がある。しかし、増量された燃料を一度に気筒内に噴射すると、気筒内において燃料噴霧が好適に拡散できない等の理由で、燃焼効率の悪化、エミッションの悪化等を引き起こす場合がある。このような場合に、燃料噴射を吸気行程と圧縮行程とに分割して行うことで、好適な噴霧形成が可能となると考えられる。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０７へ進む。
【００３１】
Ｓ１０３では、燃圧センサ３３を介して、燃料噴射弁７に供給される燃料の制御圧力、すなわちデリバリパイプ１０内の燃料圧力ｅｐｒが取得される。その後、Ｓ１０４においては、分割噴射を踏まえて、先ず、圧縮行程における燃料噴射弁７でのニードル弁７３のリフト量Ｌ１の算出が行われる。ここで、本発明に係る内燃機関の燃料噴射システム１では、上記の通り、圧縮行程時に気筒内に安定的に燃料噴霧を形成するために、ニードル弁７３の中間リフトが実行される。これにより、圧縮行程時の燃料噴射量を、燃料噴霧安定化の観点から好適に調整することが可能となる。
【００３２】
このニードル弁７３のリフト量Ｌ１の具体的な算出については、ＥＣＵ３０が、リフト量Ｌ１と、Ｓ１０３で取得された制御燃圧ｅｐｒとが関連付けられた制御マップを有しており、当該制御マップにアクセスすることでリフト量Ｌ１の算出が行われる。なお、この制御マップにおけるリフト量Ｌ１と制御燃圧ｅｐｒとの関連付けは、圧縮行程時の燃料噴射量の最少化の観点から行われる。具体的には、制御燃圧ｅｐｒにおいてニードル弁７３の中間リフトを可能とするときの、そのリフト量が最小となるように、当該制御マップにおける両者の関連付けが行われている。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００３３】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３で取得された制御燃圧ｅｐｒとＳ１０４で算出されたリフト量Ｌ１に基づいて、分割噴射での圧縮行程時に燃料噴射弁７から噴射される燃料噴射量Ｑｃｏｍｐが決定される。圧縮行程時にニードル弁７３の中間リフトが行われる場合、ソレノ
イドコイル７５に対して開弁のための駆動電流を流すとともに、その駆動電流がピーク値に至る前に閉弁の駆動電流を流すことで、中間リフトに係るリフト量Ｌ１を実現する。このようなソレノイドコイル７５への駆動電流の供給形態を踏まえ、圧縮行程時に燃料噴孔７６から噴射される燃料の量が決定されることになる。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００３４】
Ｓ１０６では、Ｓ１０５で決定された圧縮行程時の燃料噴射量Ｑｃｏｍｐを踏まえて、分割噴射での吸気行程時に燃料噴射弁７から噴射される燃料噴射量Ｑｖａｃが決定される。具体的には、Ｓ１０１で算出された一燃焼サイクルでの総燃料噴射量Ｑから、Ｓ１０５で決定された圧縮行程時の燃料噴射量Ｑｃｏｍｐを差し引いて、吸気行程時に噴射すべき燃料噴射量Ｑｖａｃとする。Ｓ１０６が終了するとＳ１０７へ進み、燃料噴射弁７からの燃料噴射が実行され、再び本制御が最初から繰り返される。なお、吸気行程時の燃料噴射は、設定された燃料噴射量Ｑｖａｃが噴射可能であれば、フルリフトによる燃料噴射であっても、中間リフトによる燃料噴射であってもよい。
【００３５】
このように本燃料噴射制御によれば、一燃焼サイクルの吸気行程時と圧縮行程時に分割して燃料噴射を行うことで、一度に多量の燃料噴射を行う必要が無くなり、燃焼効率の向上や、オイル希釈の問題を回避することができる。更に、そのような分割噴射において、圧縮行程時の燃料噴射量を、安定的な噴霧形成が可能な量となるように、ニードル弁７３の中間リフトが行われる。その結果、内燃機関での燃焼変動を可及的に抑制できるようになる。
【００３６】
＜変形例＞
ここで、図５に、燃料噴射弁７に関する燃料噴射制御の変形例を示す。当該変形例に係る処理のうち、上記図４に示す燃料噴射制御の処理と同一の処理については、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明は割愛する。図５に係る燃料噴射制御では、Ｓ１０３の処理が終了すると、上記Ｓ１０４に代えて、Ｓ２０１の処理が行われる。ここで、Ｓ２０１では、Ｓ１０４と同じように、分割噴射を踏まえて、制御マップに従って、圧縮行程における燃料噴射弁７でのニードル弁７３のリフト量Ｌ１の算出が行われる。ただし、Ｓ１０４のリフト量算出と異なる点は、Ｓ２０１では、制御燃圧ｅｐｒにおいてニードル弁７３の中間リフトを可能とするときの、そのリフト量が最小値よりもある程度大きい値とされる点である。このように圧縮行程時での中間リフトに係るリフト量Ｌ１を比較的大きく設定することで、圧縮行程時の燃料噴射量が、図４に示す燃料噴射制御と比べて相対的に多くなり、その結果、吸気行程時の燃料噴射量が少なくなることにより、気筒８の内壁面への燃料付着を抑制しやすくなる。
【００３７】
Ｓ２０１の処理が終了すると、上記Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理が行われ、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、燃料噴射弁７からの燃料噴射の結果、内燃機関において燃焼変動が生じたか否かが判定される。内燃機関の燃焼変動については、内燃機関の機関出力（トルク）の燃焼サイクル間での変動幅が所定の閾値を超えたか否か、または、気筒８内の燃焼圧力の燃焼サイクル間での変動幅が所定の閾値を超えたか否か等、従来技術に従ってその有無が判断される。そして、Ｓ２０２で肯定判定されるとＳ２０３へ進み、否定判定されると本制御を再び最初から繰り返すことになる。
【００３８】
そして、Ｓ２０３では、次回以降の燃焼サイクルにおいて分割噴射が行われる場合、圧縮行程におけるニードル弁７３のリフト量Ｌ１を所定値ΔＬだけ小さく設定する。この結果、本制御が再び最初から行われた際に、分割噴射に係る圧縮行程時の燃料噴射量が減量されることになり、燃焼変動がより生じにくい噴霧形成が行われることになる。
【００３９】
このように、本燃料噴射制御では、分割噴射に係る圧縮行程時の燃料噴射量を、最終的
に燃焼変動が生じにくい程度までに調整することが可能となるため、吸気行程時の燃料噴射量をより少なく抑えることができる。その結果、吸気行程時に生じやすい気筒８の内壁面への燃料付着を抑制しやすくなり、以て、オイル希釈の懸念を効果的に軽減し得る。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・燃料噴射システム
２・・・・吸気ポート
３・・・・排気ポート
４・・・・吸気弁
５・・・・排気弁
６・・・・点火プラグ
７・・・・燃料噴射弁
８・・・・気筒
９・・・・ピストン
１０・・・・デリバリパイプ
３０・・・・ＥＣＵ
３１・・・・アクセル開度センサ
３２・・・・クランクポジションセンサ
３３・・・・燃圧センサ
７３・・・・ニードル弁
７３ａ・・・・シート部
７６・・・・燃料噴孔
【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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