JP2014055539A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの広い運転領域でスピル弁の作動音を低減可能とする。
【解決手段】吸気ポート４に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁１０と、高圧ポンプ２０により加圧した燃料を燃焼室３内に噴射する筒内燃料噴射弁１１と、を備えたエンジン１の燃料噴射制御装置であって、高圧ポンプ２０は、エンジン１によって駆動されるドライブシャフトの１回転につき加圧室内を４回往復動して当該加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、加圧室への燃料の供給路を開閉するスピル弁を有し、スピル弁の駆動を制御するコントロールユニット３２を備え、コントロールユニット３２は、筒内燃料噴射弁１１による燃料噴射時において、高負荷運転時より負荷の低い中負荷運転時では、ドライブシャフトの１回転につきスピル弁を、高負荷運転時における４回駆動から２回駆動に切換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒内燃料噴射及び吸気通路燃料噴射が可能なエンジンの燃料噴射制御技術に関するものである。

燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と吸気通路に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁とを備え、エンジンの回転速度や負荷に応じて夫々の燃料噴射弁における燃料噴射量を制御するエンジンが知られている。
筒内燃料噴射弁には高圧ポンプにより高圧化した燃料を供給することで、高圧となる燃焼室内に燃料を噴射可能としている。

高圧ポンプは、例えばエンジンのクランクシャフトやカムシャフトによって駆動するドライブシャフトにカムを備え、ドライブシャフトの回転に伴うカムの駆動によりプランジャが加圧室内で往復動することで、加圧室内に導入した燃料を加圧して高圧の燃料を吐出する。
高圧ポンプには、加圧室に燃料を供給する供給路と加圧室との間に、電磁駆動式の開閉弁であるスピル弁が備えられている。また、高圧ポンプは、燃料噴射量を確保するために、ドライブシャフトに設けられたカムにカム山を複数個設け、ドライブシャフトの１回転でプランジャを複数回往復動させるようにしていることが一般的である。

更に、エンジンの運転状態に基づいて、スピル弁の作動と停止を変化させて、高圧ポンプからの燃料の吐出圧を変更可能にした制御技術が提案されている（特許文献１）。
この特許文献１では、低負荷側のアイドル状態においてスピル弁を作動させ、筒内燃料噴射弁のみから高圧の燃料を筒内に直接噴射して安定した燃料噴射を可能とし、高負荷側のアイドル状態においてスピル弁を停止させ、筒内燃料噴射弁及び吸気通路燃料噴射弁とから低圧の燃料を所定の噴き分け率で噴射してスピル弁の作動音を低減させることが可能となっている。

特許第４４２８２９３号公報

しかしながら、上記特許文献１では、アイドル状態の低負荷側では安定した燃料噴射を可能とするためにスピル弁を作動させ、アイドル状態の高負荷側でのみスピル弁を停止させるのであって、スピル弁の作動音の低減可能な領域がアイドル状態の一部に限られており、より広いエンジンの運転領域でスピル弁の作動音を低減させることが望まれる。また、スピル弁の作動と停止の切り替えのみでは、吸気通路燃料噴射弁と筒内燃料噴射弁との併用による燃料噴射を含めたより広いエンジン運転領域で過不足なく燃料供給を行い安定した燃焼を実現しつつ、スピル弁の作動音を低減することは困難である。

本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、広い運転領域で高圧ポンプのスピル弁の作動音を低減可能なエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１のエンジンの燃料噴射制御装置は、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射手段と、高圧ポンプにより加圧した燃料を燃焼室内に噴射する筒内燃料噴射手段と、を備えたエンジンの燃料噴射制御装置であって、高圧ポンプは、加圧室内を移動して当該加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、加圧室への燃料の供給路を開閉するスピル弁を有し、エンジンの運転状態に基づいて、吸気通路燃料噴射手段による燃料噴射と筒内燃料噴射手段による燃料噴射の制御を行なうとともに、プランジャの駆動に伴うスピル弁の駆動を制御して、高圧ポンプからの燃料の吐出状態を制御する制御手段を備え、制御手段は、筒内燃料噴射手段による燃料噴射時において、エンジンの負荷が低下するに伴いスピル弁の作動頻度を低下させることを特徴とする。

また、請求項２のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項１において、制御手段は、エンジンの低負荷運転時において、スピル弁の駆動を停止して筒内燃料噴射手段からの燃料噴射を停止し、吸気通路燃料噴射手段から燃料を噴射させ、低負荷運転時より高負荷である高負荷運転時において、スピル弁を駆動させて筒内燃料噴射手段から燃料を噴射させ、低負荷運転時と高負荷運転時との間の運転領域である中負荷運転時において、高負荷運転時での作動頻度より少ない頻度でスピル弁を駆動させて筒内燃料噴射手段から燃料噴射するとともに吸気通路燃料噴射手段から燃料を噴射するよう制御することを特徴とする。

また、請求項３のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２において、制御手段は、中負荷運転時において、高圧ポンプからの燃料の吐出圧が所定値未満である場合に、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量と少なくともエンジン負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を吸気通路燃料噴射手段からの噴射燃料により補充することを特徴とする。

また、請求項４のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２または３において、制御手段は、高負荷運転時において、吸気通路燃料噴射手段による燃料噴射量を所定値に設定し、吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量と少なくともエンジン負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を、筒内燃料噴射手段から噴射するように制御することを特徴とする。

また、請求項５のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２〜４のいずれか１項において、制御手段は、中負荷運転時において、吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量を筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定することを特徴とする。
また、請求項６のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２〜５のいずれか１項において、制御手段は、高負荷運転時において、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量を吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定することを特徴とする。

また、請求項７のエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項１〜６のいずれか１項において、制御手段は、筒内燃料噴射手段による燃料噴射時において、エンジンの運転状態に基づいて、更にスピル弁の閉弁タイミングを可変制御することを特徴とする。

請求項１のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、筒内燃料噴射手段による燃料噴射時において、エンジンの負荷が低下するに伴いスピル弁の作動頻度を低下させるので、低負荷運転時にスピル弁の作動音を抑制することができる。また、エンジンの負荷が上昇した場合にはスピル弁の作動頻度を確保して高圧ポンプからの燃料の吐出圧を高く維持することができ、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量を確保して出力の増加を図ることができる。

このように、エンジンの負荷が高い状態ではスピル弁の作動頻度を上昇させ高圧ポンプの吐出圧を確保するとともに、エンジンの負荷が低下するに伴いスピル弁の作動頻度を低下させることによって、スピル弁の作動頻度を低下させる領域をアイドル状態に限らず広い領域として、スピル弁の作動音を低減させることができる。
請求項２のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、低負荷運転時では、スピル弁の駆動を停止して筒内燃料噴射手段からの燃料噴射を停止し、吸気通路燃料噴射手段により燃料噴射するよう制御するので、高圧ポンプにおけるスピル弁の作動音をなくすことができる。高負荷運転時では、筒内燃料噴射手段から燃料噴射するので、吸気冷却効果により充填効率が向上し、出力の増加を図ることができる。また、中負荷運転時では、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射と吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射により出力を確保しつつ、スピル弁の作動頻度を抑えて作動音の低下を図ることができる。

請求項３のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、中負荷運転時において、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量で不足する場合でも、その不足燃料分を吸気通路燃料噴射手段からの噴射燃料により補充するので、スピル弁の駆動回数を増大させずに必要な燃料噴射量を満たすことができ、スピル弁の作動音を抑制することができる。
請求項４のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、高負荷運転時において、吸気通路燃料噴射手段による燃料噴射量を所定値に設定し、不足燃料分を筒内燃料噴射手段から噴射させるので、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射を積極的に用いて、筒内の吸気冷却効果をより得ることができ、エンジンの出力増加を図ることができる。

請求項５のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、中負荷運転時において、吸気通路噴射手段からの燃料噴射量を筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定するので、燃料の霧化を促進させて燃費の向上を図ることができる。
請求項６のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、高負荷運転時において、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量を吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定するので、吸気冷却効果を向上させて出力の増加を図ることができる。

請求項７のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、エンジンの運転状態に基づいて、スピル弁の作動頻度だけでなく、閉弁タイミングを可変制御するので、高圧ポンプの吐出圧を細かく制御することができる。したがって、筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量に合わせて高圧ポンプの吐出圧を細かく制御することで、プランジャの作動時のフリクションを低減させて更なる燃費向上を図ることができる。

本発明の一実施形態の燃料噴射制御装置を備えたエンジンの燃料供給系の概略構成図である。 本実施形態に係る高圧ポンプの概略構成図である。 コントロールユニットにおける燃料噴射制御及びスピル弁の駆動制御要領を示すフローチャートである。 コントロールユニットにおける燃料噴射制御及びスピル弁の駆動制御要領を示すフローチャートである。 燃料噴射モード判定用のマップである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態の燃料噴射制御装置を備えたエンジン１の燃料供給系の概略構成図である。図２は、高圧ポンプ２０の概略構成図である。
本発明の一実施形態に係るエンジン１は、例えば自動車の走行駆動用エンジンであり、図１に示すように、シリンダヘッド２に、燃焼室３に連通する吸気ポート４(吸気通路)及び排気ポート５が設けられるとともに、吸気ポート４と燃焼室３との間を開閉する吸気弁６、排気ポート５と燃焼室３との間を開閉する排気弁７、燃焼室３に面して電極が配置された点火プラグ８が設けられている。

更に、本実施形態のエンジン１のシリンダヘッド２には、吸気ポート４内に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁１０と、燃焼室３内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１とが備えられている。
吸気通路燃料噴射弁１０は、吸気ポート４に噴射口が配置され、燃料タンク１２からフィードポンプ１３によって供給された低圧の燃料を吸気ポート４内に噴射する。なお、この吸気通路燃料噴射弁１０による燃料噴射を吸気通路燃料噴射（ＰＩ）という。

筒内燃料噴射弁１１は、燃焼室３に噴射口が配置され、高圧ポンプ２０から供給された高圧の燃料を燃焼室３内に噴射する。高圧ポンプ２０は、フィードポンプ１３から供給された低圧の燃料を加圧して筒内燃料噴射弁１１に供給する。なお、この筒内燃料噴射弁１１による燃料噴射を筒内燃料噴射(ＤＩ)という。
また、高圧ポンプ２０と筒内燃料噴射弁１１との間の燃料供給路には、高圧ポンプ２０からの燃料の吐出圧であるデリバリ燃圧Ｐdを検出する圧力センサ１４が設けられている。

高圧ポンプ２０は、図２に示すように、筒状のシリンダ２１内をプランジャ２２が往復動可能に設けられている。プランジャ２２は、ドライブシャフト２３に設けられたカム２４によって移動される。ドライブシャフト２３は、例えばエンジン１の図示しない吸気カムシャフトに連結しており、よって、エンジン１の駆動によりプランジャ２２がシリンダ２１内を往復動し、シリンダ２１内の加圧室２５の容積を増減させる。本実施形態では、カム２４は角部２４ａを滑らかにした略正方形の板状に形成されており、４箇所の角部２４ａでプランジャ２２を押して加圧室２５の容積を減少させるように配置され、ドライブシャフト２３が１回転する毎にプランジャ２２が４往復する構造となっている。

シリンダ２１には、加圧室２５に燃料を供給する供給路２６と、加圧室２５から燃料を吐出する吐出路２７が設けられている。更に、シリンダ２１には、供給路２６を開閉するスピル弁２８と、吐出路２７を開閉する吐出弁２９が設けられている。供給路２６はフィードポンプ１３に、吐出路２７は筒内燃料噴射弁１１に接続されている。
スピル弁２８は、スプリング３０により開弁するように付勢されるとともに、ソレノイド３１に通電させることで閉弁するように構成されている。ソレノイド３１は、コントロールユニット（ＥＣＵ）３２からスピル弁駆動信号として電力を供給されることで、スピル弁２８を閉作動させる。

吐出弁２９は、スプリング３３によって閉弁するように付勢されており、加圧室２５内と吐出路２７内との差圧が所定値以上、詳しくは加圧室２５内の圧力が筒内燃料噴射弁１１への設定供給圧力以上に上昇した場合に開弁するように設定されている。
プランジャ２２の下方への移動時、即ち加圧室２５の容積の拡大時には、図２に示すようにスピル弁２８が開弁し、供給路２６から燃料が加圧室２５内に供給される。プランジャ２２の上方への移動時、即ち加圧室２５の容積の縮小時には、ソレノイド３１にスピル弁駆動信号を一時的に供給してスピル弁２８を閉作動させることで、その後のプランジャ２２の上方への移動時にスピル弁２８の閉弁状態が維持されて、加圧室２５内の燃料が加圧される。

したがって、高圧ポンプ２０では、プランジャ２２の下死点から上方への移動開始時毎にスピル弁２８を閉作動させるスピル弁駆動信号をソレノイド３１に入力することで、プランジャ２２の上下動に応じてスピル弁２８が開閉作動を繰り返し、燃料を繰り返して加圧し、高圧の燃料を吐出することが可能となっている。
コントロールユニット３２は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。コントロールユニット３２は、アクセル操作やエンジン回転速度等に基づいて、吸気通路燃料噴射弁１０及び筒内燃料噴射弁１１を制御して、燃料噴射量の制御を行なうとともに、点火プラグ８等の作動制御を行なって、エンジン１の運転制御を行なう。更に、コントロールユニット３２は、圧力センサ１４からデリバリ燃圧Ｐdと、エンジン１のクランク角センサ１６からクランク角を入力し、エンジン１の負荷及び回転速度に基づいて、高圧ポンプ２０のスピル弁２８の駆動制御を行なう機能を有している。エンジン１の負荷は例えばアクセルポジションセンサ１７から入力するアクセル操作量に基づいて求めればよく、エンジン１の回転速度はクランク角センサ１６から入力したクランク角の推移を計測して求めればよい。

図３及び図４は、コントロールユニット３２における燃料噴射制御及びスピル弁２８の駆動制御要領を示すフローチャートである。図６は、燃料噴射モード判定用のマップである。
本ルーチンは、キースイッチ等によるエンジン１の始動操作時に開始される。
本実施形態では、図３に示すように、始めにステップＳ１０において、筒内燃料噴射弁１１あるいは吸気通路燃料噴射弁１０、点火プラグ８、及び図示しないスタータモータを作動制御して、エンジン１を始動させる。そして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、スピル弁２８の駆動を開始する。詳しくは、クランク角センサ１６から入力したクランク角に合わせて、上記のように高圧ポンプ２０のプランジャ２２の下死点から上方への移動開始時毎にソレノイド３１にスピル弁駆動信号を出力して、燃料の加圧を行なわせる。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、エンジン１の回転速度及び負荷に基づいて、燃料噴射モードを判定する。燃料噴射モードは、図６に示すような燃料噴射モードマップを用いて判定される。図６に示すように、低負荷低回転時（本願発明における低負荷運転時に該当し、アイドル状態を含む）にはＰＩモード、中負荷運転時にはＤＩ+ＰＩ（1）モード、高負荷運転時にはＤＩ+ＰＩ（2）モードに判定される。なお、ＰＩモードは、筒内燃料噴射弁１１による燃料噴射を行なわず、吸気通路燃料噴射弁１０のみで燃料噴射を行なうモードであり、ＤＩ+ＰＩ（1）及びＤＩ+ＰＩ（2）モードでは、筒内燃料噴射弁１１及び吸気通路燃料噴射弁１０の両方から燃料を噴射する。そして、ＰＩモードに判定されたか否かを判別し、ＰＩモードに判定された場合には、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、圧力センサ１４からデリバリ燃圧Ｐdを入力し、デリバリ燃圧Ｐdが所定値Ｐd1以上であるか否かを判別する（Ｐd≧Ｐd1？）。所定値Ｐd1は、筒内燃料噴射弁１１から燃焼室３内に燃料を噴射するのに十分な燃圧に設定すればよい。デリバリ燃圧Ｐdが所定値Ｐd1以上である場合には、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、スピル弁駆動信号の出力を停止する。即ち、スピル弁２８の駆動が停止されて開弁状態となり、高圧ポンプ２０における燃料の加圧が停止される。そして、ステップＳ３０に戻る。

ステップＳ４０においてデリバリ燃圧Ｐdが所定値Ｐd1未満であると判定された場合には、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、ステップＳ２０と同様にスピル弁２８の駆動を行なう。詳しくは、スピル弁２８を駆動している場合では継続してスピル弁２８の駆動を行ない、スピル弁２８が駆動していない場合では、スピル弁２８の駆動を開始する。そして、ステップＳ３０に戻る。

ステップＳ３０においてＰＩモードに判定されない場合、即ちＤＩ+ＰＩ（1）モードあるいはＤＩ+ＰＩ（2）モードに判定された場合には、図４に示すステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、ステップＳ６０と同様にスピル弁２８の駆動を行ない、高圧ポンプ２０において燃料の加圧を行なう。そして、ステップＳ８０に進む。
ステップＳ８０では、筒内燃料噴射弁１１を作動制御して、筒内燃料噴射を開始する。そして、ステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、ステップＳ３０と同様に燃料噴射モードを判定して、燃料噴射モードがＤＩ+ＰＩ（1）モードであるか否かを判別し、ＤＩ+ＰＩ（1）モードである場合にはステップＳ１００に進む。
ステップＳ１００では、高圧ポンプ２０におけるスピル弁２８の駆動を、ドライブシャフト２３の１回転につき２回駆動する設定とする。詳しくは、高圧ポンプ２０は、上記のように、ドライブシャフト１回転でプランジャ２２が４往復する構成となっているが、この４往復のうち１回おきにスピル弁駆動信号を出力する。したがって、ドライブシャフト１回転でプランジャが２回往復する分で加圧することとなり、プランジャ２２の全ての往復時にスピル弁駆動信号を出力する場合と比較して吐出量が１/２となり吐出圧が低下する。そして、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ４０と同様に、圧力センサ１４からデリバリ燃圧Ｐdを入力し、デリバリ燃圧Ｐdが所定値Ｐd1以上であるか否かを判別する（Ｐd≧Ｐd1？）。デリバリ燃圧Ｐdが所定値Ｐd1以上である場合には、ステップＳ９０に戻る。吐出圧Ｐdが所定値Ｐd1未満である場合には、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０では、不足燃料分を吸気通路燃料噴射（ＰＩ）で補充する。詳しくは、筒内燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を比較的少なく設定した上で、この筒内燃料噴射弁１１からの燃料噴射量とエンジン回転速度や負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を吸気通路燃料噴射弁１０から噴射するように制御する。そして、ステップＳ９０に戻る。

ステップＳ９０において、燃料噴射モードがＤＩ+ＰＩ（1）モードでないと判定した場合には、ステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１３０では、ステップＳ３０と同様に燃料噴射モードを判定して、燃料噴射モードがＤＩ+ＰＩ（2）モードであるか否かを判別し、ＤＩ+ＰＩ（2）モードである場合にはステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、スピル弁２８の駆動を、ドライブシャフト２３の１回転につき４回駆動する設定とする。これは、高圧ポンプ２０の作動時における通常設定であって、ドライブシャフト２３の１回転でプランジャ２２が４往復する高圧ポンプ２０において、プランジャ２２の全ての往復時にスピル弁駆動信号を出力する設定である。そして、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、吸気通路燃料噴射弁１０による燃料噴射量である吸気通路燃料噴射量を比較的少ない値である所定値Ｖpi1に設定する。そして、ステップＳ１６０に進む。
ステップＳ１６０では、不足燃料分を筒内燃料噴射で補充する。詳しくは、上記所定値Ｖpi1と、エンジン回転速度や負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を、筒内燃料噴射弁１１から噴射するように制御する。そして、ステップＳ１３０に戻る。

ステップＳ１３０において、燃料噴射モードがＤＩ+ＰＩ（2）モードでないと判定された場合には、ステップＳ１７０に進む。
ステップＳ１７０では、エンジン１が停止しているか否かを判別する。エンジン１が停止している場合には、本ルーチンを終了する。エンジン１が停止していない場合には、図３に示すステップＳ３０に戻る。

以上のように制御することで、本実施形態では、スピル弁２８の駆動をドライブシャフト２３の１回転につき２回駆動と４回駆動の２段階に切換えることができ、高圧ポンプ２０の吐出性能を２段階に切換えることができる。
そして、エンジン１の低負荷低回転時には、ＰＩモードが選択され、スピル弁２８の駆動を停止するので、スピル弁２８の作動音をなくすことができる。なお、低負荷低回転時では、必要な燃料噴射量が少ないので、吸気通路燃料噴射弁１０の最大燃料噴射量が少なくとも、筒内燃料噴射を行なわずに吸気通路燃料噴射のみで十分に対応可能である。

エンジン１の中負荷運転時には、ＤＩ+ＰＩ（1）モードが選択され、筒内燃料噴射と吸気通路燃料噴射の両方で燃料噴射を行なう。これにより、ＰＩモードよりも燃料噴射量を増加させることができ、中負荷運転時に必要とされる燃料噴射量に十分対応することができる。そして、この領域では、スピル弁２８の駆動を２回駆動に設定するので、通常のスピル弁２８の駆動である４回駆動よりも作動音を低減させることができる。

ＤＩ+ＰＩ（1）モード、即ち中負荷運転時では、筒内燃料噴射量を少なく設定し、不足分を吸気通路燃料噴射で補充しているので、筒内燃料噴射量よりも吸気通路燃料噴射量の割合を多く設定している。これにより、吸気通路燃料噴射は燃料噴射してから燃焼室３へ到達するまでの間で燃料が霧化し易いことから、燃費を向上させることができる。また、スピル弁２８の駆動回数を減らすことで、スピル弁２８の作動時におけるフリクションを低減させるとともに、ソレノイド３１の駆動を減少させることができ、これらの点でも燃費の向上を図ることができる。

また、ＤＩ+ＰＩ（1）モードの領域で筒内燃料噴射を少量でも行なうことによって、筒内燃料噴射弁１１の噴口におけるデポジットの付着を抑制することができる。
エンジン１の高負荷運転時には、ＤＩ+ＰＩ（2）モードを選択し、筒内燃料噴射と吸気通路燃料噴射の両方で燃料噴射を行なうとともに、スピル弁２８の駆動を４回駆動に設定する。これにより、高圧ポンプ２０の能力を最大限発揮させ、高負荷運転時に必要とされる燃料を十分に確保することができる。なお、ＤＩ+ＰＩ（2）モードでは、スピル弁２８の作動回数がＤＩ+ＰＩ（1）モードの２倍になり、スピル弁２８の作動音が低減されなくなるが、高負荷運転時では、エンジン音が大きくなるためスピル弁２８の作動音は問題となり難い。

ＤＩ+ＰＩ（2）モード、即ち高負荷運転時では、吸気通路燃料噴射量を少なく設定し、不足分を筒内燃料噴射によって補充しているので、吸気通路燃料噴射量よりも筒内燃料噴射量の割合を多く設定している。したがって、筒内燃料噴射における燃焼室３内への燃料噴射によって吸気冷却効果を十分に得ることができ、充填効率を向上させ、出力を増加させることができる。

このように、本実施形態では、アイドル状態を含む低負荷運転時（低負荷低回転時）において筒内燃料噴射を行なわずにスピル弁２８の作動を停止させて高圧ポンプ２０からの騒音の低下を図るだけでなく、中負荷運転時においてもスピル弁２８の作動回数を高負荷運転時よりも半減させることで作動音を抑制するので、低負荷運転時と中負荷運転時といった広い運転領域で作動音の低下を図ることができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記実施形態では、中負荷運転時において、スピル弁２８の作動回数を２回駆動とする際に、停止と作動を１回ずつ交互に行なうように制御しているが、ドライブシャフト２３の１回転あたり４回作動するうち停止と作動を例えば２回ずつまとめて行なうようにしてもよい。しかしながら、上記実施形態のようにスピル弁２８の停止と作動を１回ずつ交互に行なうことで、複数回ずつまとめて行なうよりも、高圧ポンプ２０からのデリバリ燃圧Ｐdの変動を抑え、より正確な燃料噴射制御が可能となる。

また、上記実施形態では、ＤＩ+ＰＩ（2）モードにおいて、筒内燃料噴射と吸気通路燃料噴射の両方を行なっているが、筒内燃料噴射のみ行なってもよい。
また、上記実施形態のＤＩ+ＰＩ（1）モードあるいはＤＩ+ＰＩ（2）モードにおいて、更に筒内燃料噴射弁１１からの必要な燃料噴射量に応じて、スピル弁２８の閉弁タイミングを可変制御するとよい。スピル弁２８の閉弁タイミングをプランジャ２２の下死点に設定すると、高圧ポンプ２０からの吐出圧であるデリバリ燃圧Ｐdを高く設定することができる。一方、スピル弁２８の閉弁タイミングをプランジャ２２の下死点から上方に移動した位置に遅角設定すると、デリバリ燃圧Ｐdを低下させることができる。筒内燃料噴射弁１１からの燃料噴射量の必要量が低下するエンジン１の運転状態に応じてスピル弁２８の閉弁タイミングを遅角設定することで、プランジャ２２の作動時におけるフリクションを低下させ、燃費の更なる向上を図ることができる。

また、本願発明は、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射手段、燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射手段を備え、スピル弁を有する高圧ポンプによって筒内燃料噴射手段に高圧の燃料を供給するエンジンにおいて、広く適用することができる。

１ エンジン
１０ 吸気通路燃料噴射弁（吸気通路燃料噴射手段）
１１ 筒内燃料噴射弁（筒内燃料噴射手段）
２０ 高圧ポンプ
２２ プランジャ
２５ 加圧室
２８ スピル弁
３２ コントロールユニット(制御手段)

Claims (7)

1. 吸気通路に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射手段と、高圧ポンプにより加圧した燃料を燃焼室内に噴射する筒内燃料噴射手段と、を備えたエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   前記高圧ポンプは、加圧室内を移動して当該加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室への燃料の供給路を開閉するスピル弁を有し、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、前記吸気通路燃料噴射手段による燃料噴射と前記筒内燃料噴射手段による燃料噴射の制御を行なうとともに、前記プランジャの駆動に伴う前記スピル弁の駆動を制御して、前記高圧ポンプからの燃料の吐出状態を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記筒内燃料噴射手段による燃料噴射時において、前記エンジンの負荷が低下するに伴い前記スピル弁の作動頻度を低下させることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、前記エンジンの低負荷運転時において、前記スピル弁の駆動を停止して前記筒内燃料噴射手段からの燃料噴射を停止し、前記吸気通路燃料噴射手段から燃料を噴射させ、前記低負荷運転時より高負荷である高負荷運転時において、前記スピル弁を駆動させて前記筒内燃料噴射手段から燃料を噴射させ、前記低負荷運転時と前記高負荷運転時との間の中負荷運転時において、前記高負荷運転時での作動頻度より少ない頻度で前記スピル弁を駆動させて前記筒内燃料噴射手段から燃料噴射するとともに前記吸気通路燃料噴射手段から燃料を噴射するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記制御手段は、前記中負荷運転時において、前記高圧ポンプからの燃料の吐出圧が所定値未満である場合に、前記筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量と少なくとも前記エンジン負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を前記吸気通路燃料噴射手段からの噴射燃料により補充することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
4. 前記制御手段は、前記高負荷運転時において、前記吸気通路燃料噴射手段による燃料噴射量を所定値に設定し、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量と少なくとも前記エンジン負荷に基づいて設定される必要な燃料噴射量との差である不足燃料分を、前記筒内燃料噴射手段から噴射するように制御することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
5. 前記制御手段は、前記中負荷運転時において、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量を前記筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
6. 前記制御手段は、前記高負荷運転時において、前記筒内燃料噴射手段からの燃料噴射量を前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料噴射量より多く設定することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
7. 前記制御手段は、前記筒内燃料噴射手段による燃料噴射時において、前記エンジンの運転状態に基づいて、更に前記スピル弁の閉弁タイミングを可変制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。

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