JP2014227964A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内噴射弁により実行される各噴射の噴射時間を延長する補正を実行する場合に、圧縮行程で噴射された燃料を十分に霧化させて燃焼状態の悪化を抑制することのできる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】複数回の筒内噴射に対する増量要求に応じて第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４を延長する補正を実行する際、第４噴射ｉｎｊ４は終了時期を固定したまま開始時期を進角させる。さらに、第４噴射ｉｎｊ４と第３噴射ｉｎｊ３の間、第３噴射ｉｎｊ３と第２噴射ｉｎｊ２の間、第２噴射ｉｎｊ２と第１噴射ｉｎｊ１の間に噴射間隔が筒内噴射弁の最小噴射間隔に相当するインターバルｉｎｔと等しくなるように、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の開始時期及び終了時期を進角させる。【選択図】図４

Description

この発明は、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射を行う内燃機関の燃料噴射装置に関する。

一般に、内燃機関の燃料噴射装置では、回転速度や負荷といった機関運転状態から求められる噴射開始時期及び噴射時間に基づいて燃料噴射弁を開閉駆動し、機関運転状態に応じた量の燃料を同燃料噴射弁から噴射するようにしている。また近年では、例えば特許文献１に記載されるように、燃料噴射弁による噴射を複数回に分けて実行する燃料噴射装置も提案されている。

特開２０１２−１３０５４号

ところで、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、同筒内噴射弁を用いて上述したような複数回の噴射を実行する燃料噴射装置では、その複数回の噴射に圧縮行程での噴射が含まれる場合に以下の問題が存在する。

筒内噴射弁も含め燃料噴射弁には、噴射と噴射との間の時間間隔にそれ以上短縮できない限界値、すなわち最小噴射間隔が存在する。この最小噴射間隔は、燃料噴射弁に閉弁指令を出力してから同燃料噴射弁が全閉状態になるまでの期間若しくはこれにある程度の余裕を見込んだ期間であり、噴射を複数回に分けて実行する際には、連続する噴射のうち、先の噴射の終了時期から後の噴射の開始時期までの期間が最小噴射間隔に相当する時間以上に設定される。

特に、筒内噴射弁では、高圧の燃料を燃焼室に噴射する必要があるため、その弁体を駆動するソレノイドの磁力が比較的大きい。このため、筒内噴射弁では、ソレノイドの残留磁力の影響により最小噴射間隔が長くなる傾向があり、各噴射の噴射間隔を最小噴射間隔以上とすることが難しい。

そして、上述の燃料噴射装置において、例えば空燃比フィードバック制御や加速時増量等により筒内噴射弁から噴射される燃料を増量する要求があるときには各噴射の噴射時間が延長されるが、この場合にも各噴射の噴射間隔を上述した最小噴射間隔以上に維持しつつ、各噴射の噴射時間が延長される。

例えば、図８（ａ）に示すように、吸気行程に第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２の２回、圧縮行程に第３噴射ｉｎｊ３及び第４噴射ｉｎｊ４の２回、合計４回の噴射が行われる場合であれば、増量要求があると、同図８（ｂ）に示すように、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間をそれらの開始時期を基準に延長する補正が実行される。

しかし、第１噴射ｉｎｊ１の終了時期から第２噴射ｉｎｊ２の開始時期までの期間が最小噴射間隔に相当する時間（インターバルｉｎｔともいう）よりも短いため、第２噴射ｉｎｊ２の開始時期及び終了時期が遅角される。

さらに、第２噴射ｉｎｊ２の終了時期から第３噴射ｉｎｊ３の開始時期までの期間、第３噴射ｉｎｊ３の終了時期から第４噴射ｉｎｊ４の開始時期までの期間についても同様に、それら期間がインターバルｉｎｔよりも短いため、第３噴射ｉｎｊ３、第４噴射ｉｎｊ４の開始時期及び終了時期がそれぞれ遅角される。

その結果、図８（ｃ）に示すように、最後に行われる圧縮行程での第４噴射ｉｎｊ４は、その終了時期の遅角量が他の噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ３と比較して大きくなる。そして、このように第４噴射ｉｎｊ４の終了時期が遅角される結果、その終了時期と点火時期との時間間隔が短くなる。このため、第４噴射ｉｎｊ４の噴射燃料は、十分に霧化しないまま点火されることとなり、燃焼状態が悪化するようになる。

この発明は、圧縮行程での噴射を含む複数回の噴射を筒内噴射弁により実行する内燃機関の燃料噴射装置において、各噴射の噴射時間を延長する補正を実行する場合に、圧縮行程で噴射された燃料を十分に霧化させて燃焼状態の悪化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決する内燃機関の燃料噴射装置は、筒内噴射弁による複数回の各噴射のうち、最終噴射を圧縮行程に実行する。そして、この燃料噴射射置は、複数回の筒内噴射の各噴射時間を延長する補正を実行する場合、圧縮行程での最終噴射、換言すれば点火時期までの期間が最も短い噴射については、開始時期のみを進角する。すなわち、この圧縮行程での最終噴射では、噴射時間を延長する補正を実行する際にその終了時期が変更されることはない。

また、この燃料噴射装置は、このように圧縮行程での最終噴射の開始時期を進角させることにより、２つの連続する先の噴射の終了時期から後の噴射の開始時期までの期間が筒内噴射弁の最小噴射間隔に相当する時間よりも短くなる場合には、同期間が最小噴射間隔に相当する時間以上になるまで先の噴射の開始時期及び終了時期を進角させる。したがって、こうした噴射時期の補正が行われる場合であっても、圧縮行程での最終噴射の終了時期が変更されることはない。

このように、この燃料噴射装置では、圧縮行程での最終噴射の噴射時間を延長する補正を実行する場合、各噴射の噴射間隔を最小噴射間隔以上とすべく各噴射の噴射時期を補正する場合のいずれにおいても、圧縮行程での最終噴射の終了時期が変更されることはない。したがって、圧縮行程での最終噴射が終了してから点火が行われるまでの期間にその噴射燃料を霧化させることができ、燃焼状態の悪化を抑制することができる。

なお、複数回の噴射のうち、特に最初の噴射の開始時期や終了時期は、上述した補正を通じて進角されることにより、補正前の開始時期や終了時期から進角側の時期に大きく変更されることがある。しかし、この最初の噴射は、点火までの期間が長く、同期間に噴射燃料を霧化させることができるため、燃焼状態に与える影響は小さい。したがって、このように最初の噴射の開始時期や終了時期が変更されることに起因して、上述したような燃焼状態の悪化を抑制する機能が大きく損なわれてしまうこともない。

ところで、複数回の筒内噴射に対する減量要求に応じて各噴射の噴射時間を短縮する補正をする際、各噴射の噴射時間がいずれも筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮された場合には、筒内噴射弁の総噴射量をそれ以上減少させることができなくなる。このため、更なる減量要求がある場合には、総噴射量の目標値を上回る過剰な量の燃料が噴射されるようになり空燃比の悪化を招くおそれがある。

このため、この燃料噴射装置においては、各噴射の噴射時間がいずれも筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮された場合、各噴射のいずれかを停止して筒内噴射弁の噴射回数を減少させることが望ましい。このように噴射回数を減少させることにより、停止された噴射の噴射量に相当する時間を他の噴射に振り分けてその噴射時間を延長することができる。その結果、更なる減量要求がある場合でも、それに応じて筒内噴射弁の総噴射量を減少させることできる。

また、この燃料噴射装置において、上述したように筒内噴射弁の噴射回数を減少させる際、噴射回数が１回にまで減少して残る噴射の噴射時間が筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮されたときには、噴射圧を低下させることが望ましい。このように残る噴射の噴射圧を低下させることにより、総噴射量を更に減少させることができるようになる。

ただし、噴射圧を低下させると噴射燃料の粒径が大きくなるため、噴射燃料が霧化し難くなる。このため、最後に残る噴射と点火との時間間隔が短い場合には、噴射燃料の霧化が十分になされない状態で点火が行われ、燃焼状態の悪化を招くおそれがある。

そこで、この燃料噴射装置では、筒内噴射弁の噴射回数を減少させて１回とする際には、複数回の筒内噴射のうち最初に行われる噴射を残してそれ以外の噴射を停止することが望ましい。最初に行われる噴射は、点火時期から噴射開始までの期間が最も長いため、噴射燃料の粒径が大きくても、それが点火されるまでの期間に噴射燃料を十分に霧化させることができる。その結果、噴射圧の低下に起因する燃焼状態の悪化についても抑制することができるようになる。

燃料噴射装置の全体構成を示すブロック図。 筒内噴射弁による噴射態様の一例を示すタイムチャート。 筒内噴射弁の総噴射量を増加させる際の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は増量要求に応じて噴射時間を変更する際の手順を示す模式図。 （ａ）〜（ｃ）は増量要求に応じて噴射時間を変更する際の手順を示す模式図。 筒内噴射弁の総噴射量を減少させる際の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｇ）は減量要求に応じて噴射時間を変更する際の手順を示す模式図。 （ａ）〜（ｃ）は増量要求に応じて噴射時間を変更する際の従来の手順を示す模式図。

［第１の実施形態］
以下、燃料噴射装置の第１の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、この燃料噴射装置は、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁１０と内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁１１とを備えている。ポート噴射弁１０には、燃料タンク２０のフィードポンプ２１から燃料が供給される。筒内噴射弁１１には、フィードポンプから送出された燃料を更に加圧して圧送する高圧ポンプ２２から燃料が供給される。これらポート噴射弁１０及び筒内噴射弁１１は、駆動回路３１を介して燃料噴射装置の制御部３０に接続されている。

制御部３０には、回転速度センサや吸入空気量センサ、筒内噴射弁１１の噴射圧を検出する圧力センサなどの各種センサ類が接続されている。制御部３０は、各種センサ類の検出信号に基づいてポート噴射弁１０や筒内噴射弁１１、高圧ポンプ２２といったアクチュエータ類を制御する。

例えば、制御部３０は、高圧ポンプ２２に内蔵されたリリーフ弁の開閉時期を制御することにより、高圧ポンプ２２から筒内噴射弁１１に供給される燃料の圧力、すなわち噴射圧を調整する。また、制御部３０は、ポート噴射弁１０や筒内噴射弁１１の開弁信号及び閉弁信号を生成して駆動回路３１に出力する。駆動回路３１は、その信号に基づいてポート噴射弁１０や筒内噴射弁１１を駆動し、それらを所定の時期に開弁及び閉弁させる。

図２に示すように、この燃料噴射装置は、例えば回転速度及び負荷に基づいて設定された特定の機関運転領域において、１回の燃焼に供される燃料を複数回に分けて筒内噴射弁１１から噴射する。すなわち、筒内噴射弁１１は、吸気行程前半、吸気行程後半、圧縮行程前半、及び圧縮行程後半にそれぞれ、第１噴射ｉｎｊ１、第２噴射ｉｎｊ２、第３噴射ｉｎｊ３、及び第４噴射ｉｎｊ４を実行する。

制御部３０は、これら第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量を機関運転状態に基づいて算出し、同総噴射量を第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４にそれぞれ振り分けてそれらの噴射量を決定する。そして、制御部３０は、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各噴射量と噴射圧とに基づいて第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各噴射時間ｔａｕ１，ｔａｕ２，ｔａｕ３，ｔａｕ４を算出する。なお、噴射圧が低いほど、同じ量の燃料を噴射するのに要する噴射時間は長くなる。

さらに、制御部３０は、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各開始時期を機関運転状態等に基づいてそれぞれ算出するとともに、それら開始時期と噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４に基づいて第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の終了時期を算出する。また、制御部３０は、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の終了時期を調整する必要があるときには、その終了時期と第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４に基づいて第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の開始時期を算出する。

ここで、第１噴射ｉｎｊ１は、ピストンの頂面に向けて燃料を噴射し同頂面を噴射燃料により冷却することにより、燃焼室の吸気の温度を低下させて吸気効率を向上させる機能を有する。また、第２噴射ｉｎｊ２は、ピストンの移動速度が低下して燃焼室内の気流が弱くなるときに、噴射燃料によってその気流を強める機能を有する。

また、第３噴射ｉｎｊ３は、この第２噴射ｉｎｊ２の機能に加え、燃料により筒内噴射弁１１を冷却する機能も有している。第４噴射ｉｎｊ４は、噴射燃料により燃焼室内に強い気流を発生させつつ、その噴射燃料を点火プラグの周りに集めることで混合気の着火性を高め、燃焼速度を高める機能を有する。

また、この燃料噴射装置では、こうした筒内噴射弁１１による噴射の他、機関運転状態に基づいてポート噴射弁１０による噴射も適宜実行される。
さらに、この燃料噴射装置は、空燃比フィードバック制御による噴射量補正や加速時燃料増量等を通じて第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量について増量要求がある場合には、次の処理を実行する。すなわち、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各噴射間隔を筒内噴射弁１１の最小噴射間隔に相当する時間（インターバルｉｎｔともいう）以上に維持しつつ、各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４をそれぞれ延長する補正を実行する。

以下、このように第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４を延長する補正を実行する際の処理手順について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、この一連の処理は、制御部３０により所定の周期をもって繰り返し実行される。

図３に示すように、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量について増量要求がある場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４を延長する補正を実行する。

ここで、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３では、その開始時期を基準に終了時期を遅角することにより、噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ３がそれぞれ延長される。これに対し、第４噴射ｉｎｊ４については、その終了時期を固定して開始時期を進角させることにより、噴射時間ｔａｕ４が延長される（ステップＳ３０２）。

次に、第３噴射ｉｎｊ３の終了時期から第４噴射ｉｎｊ４の開始時期までの期間が上記インターバルｉｎｔ以上である場合には（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、次のステップＳ３０４に処理を進める。さらに、第２噴射ｉｎｊ２の終了時期から第３噴射ｉｎｊ３の開始時期までの期間がインターバルｉｎｔ以上である場合には（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、次のステップＳ３０５に処理を進める。そしてさらに、第１噴射ｉｎｊ１の終了時期から第２噴射ｉｎｊ２の開始時期までの期間についても同様に、同期間がインターバルｉｎｔ以上である場合には、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４を実行して一連の処理を終了する（ステップＳ３０５：ＹＥＳ、ステップＳ３０６）。

一方で、第３噴射ｉｎｊ３の終了時期から第４噴射ｉｎｊ４の開始時期までの期間がインターバルｉｎｔよりも短い場合には（ステップＳ３０３：ＮＯ）、同期間がインターバルｉｎｔと等しくなるまで、補正後の噴射時間ｔａｕ３を維持しつつ、第３噴射ｉｎｊ３の開始時期及び終了時期を進角させる（ステップＳ３３３）。そして、ステップＳ３０４に処理を進める。

同様に、第２噴射ｉｎｊ２の終了時期から第３噴射ｉｎｊ３の開始時期までの期間がインターバルｉｎｔより短い場合には（ステップＳ３０４：ＮＯ）、同期間がインターバルｉｎｔと等しくなるまで、補正後の噴射時間ｔａｕ２を維持しつつ、第２噴射ｉｎｊ２の開始時期及び終了時期を進角させる（ステップＳ３４４）。そして、ステップＳ３０５に処理を進める。

さらに、第１噴射ｉｎｊ１の終了時期から第２噴射ｉｎｊ２の開始時期までの期間がインターバルｉｎｔより短い場合には（ステップＳ３０５：ＮＯ）、同期間がインターバルｉｎｔと等しくなるまで、補正後の噴射時間ｔａｕ１を維持しつつ、第１噴射ｉｎｊ１の開始時期及び終了時期を進角させる（ステップＳ３５５）。そして、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４を実行した後、一連の処理を終了する（ステップＳ３０６）。

また、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量について増量要求がない場合にも（ステップＳ３０１：ＮＯ）、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４を実行して一連の処理を終了する（ステップＳ３０６）。

次に、この燃料噴射装置の作用について図４を参照して説明する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、吸気行程及び圧縮行程に行われている第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量に増量要求がある場合には、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の終了時期が遅角されてそれらの噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ３が延長される。さらに、第４噴射ｉｎｊ４の開始時期が進角されてその噴射時間ｔａｕ４が延長される。

そして、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各噴射間隔がインターバルｉｎｔより短い場合には、図４（ｃ）に示すように、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の各噴射間隔がインターバルｉｎｔと等しくなるまで、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の開始時期及び終了時期が進角される。なお、このように第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の開始時期及び終了時期は変更されるものの、第４噴射ｉｎｊ４の終了時期が変更されることはない。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４をそれぞれ延長する補正を実行したときに、図５（ｃ）に示すように、例えば第３噴射ｉｎｊ３の終了時期から第４噴射ｉｎｊ４の開始時期までの期間が既にインターバルｉｎｔより長いこともある。この場合には、第３噴射ｉｎｊ３の開始時期や終了時期が変更されることはなく、第１噴射ｉｎｊ１の開始時期及び終了時期、及び第２噴射ｉｎｊ２の開始時期及び終了時期がそれぞれ進角されることとなる。なお、この場合でも第４噴射ｉｎｊ４の終了時期が変更されることはない。

以上説明した燃料噴射装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）この燃料噴射装置では、噴射時間ｔａｕ４を延長する補正を実行する場合、各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の噴射間隔を最小噴射間隔以上とすべく各噴射の噴射時期を補正する場合のいずれにおいても、圧縮行程に行われる第４噴射ｉｎｊ４の終了時期が変更されることはない。したがって、第４噴射ｉｎｊ４が終了してから点火が行われるまでの期間にその噴射燃料を霧化させることができ、燃焼状態の悪化を抑制することができるようになる。

なお、第１噴射ｉｎｊ１の開始時期や終了時期は、補正前の開始時期や終了時期から進角側に大きく変更されるが、この第１噴射ｉｎｊ１は、点火までの期間が長く、同期間に噴射燃料を霧化させることができるため、燃焼状態に与える影響は小さい。したがって、第１噴射ｉｎｊ１の開始時期や終了時期が変更されることに起因して、上述したような燃焼状態の悪化を抑制する機能が大きく損なわれてしまうことはない。

［第２の実施形態］
次に、燃料噴射装置の第２の実施形態について図６及び図７を参照して説明する。
この燃料噴射装置では、図３にその手順を示した総噴射量の増量要求時における処理に加え、総噴射量の減量要求時に次の処理が実行される。

図６に示すように、総噴射量の減量要求があるときには（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、筒内噴射弁１１により行われる第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４を短縮する補正を実行する（ステップＳ６０２）。

ここで、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４のうち、いずれかの噴射の噴射時間が筒内噴射弁１１の最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合、その噴射の噴射時間が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに維持され、その他の噴射の噴射時間が短縮される。さらに別の噴射の噴射時間が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合、その噴射の噴射時間も最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに維持され、残りの噴射の噴射時間が更に短縮される。

なお、上記最小噴射時間ｔａｕｍｉｎは、筒内噴射弁１１の噴射時間を短縮する場合に、それ以上短縮できない噴射時間の限界値である。すなわち、１回の噴射の要求噴射量に基づいて算出される噴射時間がこの最小噴射時間ｔａｕｍｉｎを下回る場合には、要求噴射量を上回る量の燃料が筒内噴射弁１１から噴射されてしまうこととなる。

このため、上述した処理では、いずれかの噴射の噴射時間が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、その噴射の噴射時間を最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに維持するようにしている。そして、上述した処理が繰り返し実行されることにより、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４が全て筒内噴射弁１１の最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、以下の処理が行われる。

すなわち、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４のうち、第４噴射ｉｎｊ４が停止され、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する噴射時間が第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３に振り分けられる（ステップＳ６０３：ＹＥＳ、ステップＳ６０４）。したがって、筒内噴射弁１１による噴射の回数は４回から３回に減少する。

なお、以下に説明する場合も含め、このように最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する時間の振り分けは、予め定められた比率に基づいて行われることもあれば、機関運転状態等に基づいて都度設定される比率に基づいて行われることもある。

さらに、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ３が全て最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合、各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ３のうち、第３噴射ｉｎｊ３が停止される。そして、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する噴射時間が第１噴射ｉｎｊ１と第２噴射ｉｎｊ２に振り分けられる（ステップＳ６０５：ＹＥＳ、ステップＳ６０６）。したがって、筒内噴射弁１１による噴射の回数は３回から２回に減少する。

次に、第１噴射ｉｎｊ１、第２噴射ｉｎｊ２の噴射時間ｔａｕ１，ｔａｕ２がいずれも最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合、第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２のうち、第２噴射ｉｎｊ２が停止され、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する噴射時間が第１噴射ｉｎｊ１に振り分けられる（ステップＳ６０７：ＹＥＳ、ステップＳ６０８）。したがって、筒内噴射弁１１による噴射の回数は２回から１回に減少する。

そして、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１が短縮され、同噴射時間ｔａｕ１が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合、高圧ポンプ２２の吐出圧が変更され、筒内噴射弁１１の噴射圧が低下させられる（ステップＳ６０９：ＹＥＳ、ステップＳ６１０）。そして、このように噴射圧を低下させた後、筒内噴射弁１１による噴射を実行し、一連の処理を終了する（ステップＳ６１１）。

一方で、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４のいずれかが最小噴射時間ｔａｕｍｉｎを上回っている場合には、筒内噴射弁１１により第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４を実行し、一連の処理を終了する（ステップＳ６０３：ＮＯ、ステップＳ６１１）。

また、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ３のいずれかが最小噴射時間ｔａｕｍｉｎを上回っている場合には、筒内噴射弁１１により第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３を実行し、一連の処理を終了する（ステップＳ６０５：ＮＯ、ステップＳ６１１）。

また、第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２の噴射時間ｔａｕ１，ｔａｕ２のいずれかが最小噴射時間ｔａｕｍｉｎを上回っている場合には、筒内噴射弁１１により第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２を実行し、一連の処理を終了する（ステップＳ６０７：ＮＯ、ステップＳ６１１）。

さらに、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎを上回っている場合には、噴射圧を低下させることなく、筒内噴射弁１１により第１噴射ｉｎｊ１を実行し、一連の処理を終了する（ステップＳ６０９：ＮＯ、ステップＳ６１１）。

また、筒内噴射弁１１の総噴射量について減量要求がない場合には、筒内噴射弁１１により第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４を実行した後、一連の処理を終了する（ステップＳ６０１：ＮＯ、ステップＳ６１１）。

次に、この燃料噴射装置の作用について図７を参照して説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４の総噴射量に減量要求があり、それらの噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ４が全て最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、図７（ｃ）に示すように、第４噴射ｉｎｊ４が停止される。したがって、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する時間分だけ、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の総噴射時間を更に短縮することができるようになる。

次に、第１噴射ｉｎｊ１〜第３噴射ｉｎｊ３の噴射時間ｔａｕ１〜ｔａｕ３が全て最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、図７（ｄ）に示すように、更に第３噴射ｉｎｊ３が停止される。したがって、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する時間分だけ、第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２の総噴射時間を更に短縮することができるようになる。

さらに、第１噴射ｉｎｊ１及び第２噴射ｉｎｊ２の噴射時間ｔａｕ１，ｔａｕ２が全て最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、図７（ｅ）に示すように、更に第２噴射ｉｎｊ２が停止される。したがって、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎに相当する時間分だけ、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間を更に短縮することができるようになる。

そして、図７（ｆ）に示すように、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮された場合には、噴射圧が低下させられる。したがって、図７（ｇ）に示すように、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎよりも長くなるため、その長くなった分だけ同噴射時間ｔａｕ１を更に短縮することができるようになる。また、第１噴射ｉｎｊ１は、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４のうち、噴射から点火までの期間が最も長いため、噴射圧の低下により噴射燃料の粒径が大きくなっても、それによる影響は他の噴射ｉｎｊ２〜ｉｎｊ４と比較して小さい。

以上説明した燃料噴射装置によれば、上記（１）に記載した効果に加え、次の効果を得ることができる。
（２）この燃料噴射装置では、現在実行されている筒内噴射弁１１による噴射の噴射時間がいずれも最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮される度に、筒内噴射弁１１の噴射回数を１回ずつ減少させるようにしている。このため、最小噴射時間ｔａｕｍｉｎ、すなわち停止した噴射の噴射量に相当する時間を他の噴射に振り分けてその噴射時間を延長することができる。その結果、更なる減量要求がある場合にも、それに応じて筒内噴射弁１１の総噴射量を減少させることできる。

（３）また、筒内噴射弁１１の噴射回数が第１噴射ｉｎｊ１による１回にまで減少し、更にその第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１が最小噴射時間ｔａｕｍｉｎにまで短縮されたときには、噴射圧を低下させるようにしている。このため、第１噴射ｉｎｊ１の噴射時間ｔａｕ１を最小噴射時間ｔａｕｍｉｎよりも長くすることができ、その長くなった分だけ同噴射時間ｔａｕ１を更に短縮することができるようになる。

（４）さらに、この第１噴射ｉｎｊ１は、第１噴射ｉｎｊ１〜第４噴射ｉｎｊ４のうち、噴射から点火までの期間が最も長いため、噴射圧の低下により噴射燃料の粒径が大きくなっても、それが点火されるまでの間に同噴射燃料を霧化させることができる。その結果、噴射圧の低下に起因する燃焼状態の悪化についても抑制することができるようになる。

なお、上述した各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。また、以下の各変形例を適宜組み合わせて実施することもできる。
・筒内噴射弁による噴射を吸気行程前半、吸気行程後半、圧縮行程前半、圧縮行程後半にそれぞれ実行することとしたが、筒内噴射弁による噴射の実行時期は適宜変更できる。また、筒内噴射弁により４回の噴射を行うこととしたが、その回数は２回でもよいし、５回以上であってもよい。ただし、いずれの場合においても、最終噴射は圧縮行程で行われることを前提とする。

・各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の噴射間隔がインターバルｉｎｔと等しくなるように各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の開始時期や終了時期を補正することとしたが、同噴射間隔がインターバルｉｎｔよりも長くなるように各噴射ｉｎｊ１〜ｉｎｊ４の開始時期や終了時期を補正するようにしてもよい。

・筒内噴射弁の噴射回数を減少させる際、点火時期から噴射開始までの期間が短い噴射から順に停止させることとしたが、その停止順序はこれに限定されない。例えば、点火時期から噴射開始までの期間が最も長い噴射から順に停止させるようにしてもよい。また例えば、各噴射について燃焼状態に対する影響の度合いを決定し、その影響の程度が小さい順に停止させる等、機関運転状態に基づいて決定される優先順序に基づいて噴射を順次停止させるようにすることもできる。

・筒内噴射弁の噴射回数を減少させて１回とする際、点火時期から噴射開始までの期間が最も長い噴射が最後に残るようにしたが、例えば、点火時期から噴射開始までの期間が最も短い噴射や、機関運転状態に基づいて燃焼状態に対する影響の度合いが最も小さい噴射等、それ以外の噴射が残るようにしてもよい。

・また、総噴射量が減少するのに伴って筒内噴射弁の噴射回数を１回ずつ減少させるようにしたが、減少後に少なくとも１回の噴射がなされるのであれば、噴射回数を一度に複数回減少させるようにしてもよい。

・噴射圧を低下させることにより、最後に残る噴射の噴射時間を最小噴射時間よりも長くし、更なる減量要求がある場合には、その残る噴射の噴射時間を短縮することでこれに対応するようにしたが、残る噴射の噴射時間を最小噴射時間に維持したまま噴射圧を更に低下させることで更なる減量要求に対応することもできる。

・上述したように噴射圧を低下させることで噴射量の減量要求に対応するようにしたが、ポート噴射弁によるポート噴射が行われているときであれば、筒内噴射弁の噴射圧を低下させることなく、そのポート噴射の噴射量を減量して減量要求に対応することもできる。

・さらに、筒内噴射弁の各噴射の噴射時間がいずれも筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮されたときに、その噴射回数を減少させるようにしたが、ポート噴射弁によるポート噴射が行われているときであれば、このように筒内噴射の回数を減少させることなく、ポート噴射の噴射量を減量して減量要求に対応することもできる。

・筒内噴射弁に加え、ポート噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射装置を例示したが、各実施形態及び上記各変形例の燃料噴射装置は、筒内噴射弁のみを備える内燃機関にも適用することができる。

・なお、図３〜図５は、増量要求に応じて各筒内噴射の噴射時間を延長する補正を実行する際の処理方法のあくまで一例を示すものであり、同処理方法はこの例に示すものに限定されるものではない。すなわち、圧縮行程での最終噴射の終了時期を変更することなく、各筒内噴射の噴射間隔が最小噴射間隔以上にすることができれば、他の処理方法を採用することもできる。

・また、図６及び図７は、減量要求に応じて各筒内噴射の噴射時間を補正して短縮する際の処理方法のあくまで一例を示すものであり、同処理方法はこの例に示すものに限定されるものではない。すなわち、各筒内噴射の噴射時間が筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮された場合に、噴射回数を減少させることにより、あるいは噴射圧を低下させることにより、更なる減量要求に対処することができれば、他の処理方法を採用することもできる。

１０…ポート噴射弁、１１…筒内噴射弁、２０…燃料タンク、２１…フィードポンプ、２２…高圧ポンプ、３０…制御部、３１…駆動回路。

Claims (4)

1. 燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、圧縮行程での最終噴射を含む複数回の噴射を筒内噴射弁により実行する燃料噴射装置において、
   前記複数回の噴射に対する増量要求に応じて各噴射の噴射時間を延長する補正を実行する際、前記最終噴射は終了時期を固定したまま開始時期を進角させ、同開始時期を進角させたときに、先の噴射の終了時期から後の噴射の開始時期までの期間が筒内噴射弁の最小噴射間隔に相当する時間よりも短い２つの連続する噴射があるときには、同期間が前記最小噴射間隔に相当する時間以上になるまで先の噴射の開始時期及び終了時期を進角する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記複数回の噴射に対する減量要求に応じて各噴射の噴射時間を短縮する補正を実行する際、各噴射の噴射時間がいずれも筒内噴射弁の最小噴射時間にまで短縮されたときには、各噴射のいずれかを停止して筒内噴射弁の噴射回数を減少させる
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 筒内噴射弁の噴射回数が１回にまで減少して残る噴射の噴射時間が前記最小噴射時間にまで短縮されたときには噴射圧を低下させる
   請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 筒内噴射弁の噴射回数を１回にまで減少させる際には、前記複数回の噴射のうち最初に行われる噴射を残してそれ以外の噴射を停止させる
   請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。