JP2016020649A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射燃料の着火・燃焼を確実・安定に行い、燃焼効率を向上させる。
【解決手段】筒内噴射式内燃機関１０の噴射弁２０の噴孔２１ａは、燃焼室ＣＣの上壁面であって燃焼室ＣＣの略中央部に配置されている。点火プラグ３０の火花発生部３０ａは、噴孔２１ａの近傍に配置されている。噴射弁から噴射された燃料の一部は火花発生部３０ａの近傍を通過する。制御装置（電子制御ユニット）は、噴射弁により燃料噴射を実行させる際、噴射弁の弁体のリフト量の最大値を変更することにより噴射される燃料の貫徹力を変更する。更に、制御装置は、点火時期の直前に実行される燃料噴射（直前噴射）における弁体のリフト量の最大値が小さいほど、その直前噴射の噴射終了時期と点火時期との時間が長くなるように、直前噴射の噴射終了時期を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒内（即ち、燃焼室内）に燃料を直接噴射する噴射弁（即ち、筒内燃料噴射弁）を備える筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。

従来から知られる筒内噴射式内燃機関の一つは、燃焼室に噴孔が露呈するように配設された燃料噴射弁と、その噴孔近傍に火花発生部（電極部）が位置するように配設された点火プラグと、を備える（例えば、特許文献１を参照。）。この機関において、燃料噴射弁及び点火プラグは、その燃料噴射弁から噴射された燃料（実際には、燃料噴霧）が点火プラグの火花発生部に直接到達するように配置されている。これにより、火花発生部周りに着火性が良好な混合気が形成され且つその混合気を着火することができる。その結果、噴射される燃料の量を低減することができるので、燃費を改善することができる。このような機関は、燃料噴射によって噴霧を火花発生部に直接導く（ガイドする）ので、スプレーガイド方式の内燃機関とも称呼されている。

特開２００８−３１９３０号公報

スプレーガイド方式の内燃機関において、安定した着火・燃焼を実現するためには、噴射された燃料が火花発生部の近傍を通過している最中に点火を実行しなければならない。しかしながら、燃料噴射弁の噴孔と点火プラグの火花発生部との距離は短いので、「燃料が噴射された時点」から「その燃料の噴霧が火花発生部の近傍を通過して拡散してしまう時点」までの時間（以下、便宜上「点火許容時間」と称呼する。）は極めて短い。特に、上記特許文献１の図２に示されているように、燃料噴射弁の噴孔及び点火プラグの火花発生部が共に燃焼室の上部中央に配置される場合、点火許容時間は極めて短くなる。従って、燃料の気化が十分に進まない時点及び／又は燃料の噴霧に空気が十分に取り込まれていない時点にて点火が実行され、その結果、完全燃焼する燃料の割合が低下して燃焼効率が低下する。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、スプレーガイド方式の内燃機関に適用され、噴射された燃料の着火・燃焼を確実に且つ安定して行うことを可能にしながら燃焼効率を向上させることができる「内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）」を提供することにある。

本発明装置が適用される内燃機関（筒内噴射式内燃機関）は、火花発生部（電極部）を有する点火プラグと、移動可能な弁体を有する噴射弁（燃料噴射弁）と、を備える。

前記噴射弁は、前記弁体を移動することにより、その噴孔から内燃機関の筒内へ燃料を直接噴射する。更に、前記噴射弁は、その噴射弁から噴射された燃料の少なくとも一部を含む噴霧が点火プラグの火花発生部（の近傍）に直接到達するように配置・構成されている。

更に、本発明装置は制御部を備える。この制御部は、
（１）前記噴射弁により前記燃料噴射を実行させるとともに同燃料噴射における前記弁体のリフト量（移動量）の最大値を変更することにより前記噴射される燃料の貫徹力（ペネトレーション・フォース）を変更し、且つ、
（２）前記火花発生部から火花を発生させる点火時期を前記機関の運転状態に基づいて制御する。

ところで、燃料噴射中の噴射弁の弁体のリフト量の最大値（以下、「噴射中リフト量最大値」とも称呼する。）が小さいほど、噴射弁内部の噴孔入口部に到達する燃料の圧力は小さくなる。そのため、噴射中リフト量最大値が小さいほど、噴孔の出口部から筒内に噴射される燃料の貫徹力は小さくなり、噴射された燃料の移動速度（飛行速度）は小さくなる。従って、貫徹力が小さくなるほど、上述した点火許容時間は長くなる。噴射される燃料の貫徹力は、気筒壁面への燃料の付着量及び噴射すべき燃料の量等、種々の要求により変更される。一方、噴射された燃料が実際に点火されるまでの時間が長いほど、その燃料の気化が進行したり燃料噴霧中に空気がより多く巻き込まれたりするので、完全燃焼の割合が増大し、よって、燃焼効率は向上する。

そこで、本発明装置の前記制御部は、点火時期の直前に実行される燃料噴射（以下、「直前噴射」と称呼する。）の噴射終了時期から点火時期までの時間（以下、「余裕時間」とも称呼する。）」を、以下に述べるように制御する。

即ち、前記制御部は、直前噴射中の前記リフト量の最大値を第１の値に設定したときの余裕時間が、直前噴射中の前記リフト量の最大値を「前記第１の値よりも大きい第２の値」に設定したときの余裕時間、よりも長くなるように直前噴射の噴射終了時期を変更する。このとき、制御部は、点火時期を変更してもよいが、燃費の観点からは点火時期を変更しないことが好ましい。更に、制御部は、直前噴射の噴射終了時期から点火時期までの時間（余裕時間）を変更するにあたり、この時間をクランク角度（及び機関回転速度）により管理してもよい。

このように、本発明装置は、燃料が噴射されてから点火されるまでの時間を前記リフト量の最大値（従って、噴射された燃料の貫徹力）に応じて設定することができる。従って、本発明装置は、直前噴射中の前記リフト量の最大値がどのような値であっても、噴射された燃料が点火プラグの火花発生部近傍に存在している時点で点火を行うことができるので、混合気を確実に着火・燃焼させることができる。更に、本発明装置は、燃料が噴射されてから点火されるまでの時間を前記リフト量の最大値に応じて長くすることができる。従って、燃料の気化がより進んだ時点及び／又は燃料噴霧中に空気がより多く巻き込まれた時点にて燃焼を開始させることができる。この結果、本発明装置は、燃焼効率を向上することができる。

ところで、直前噴射を行うときの燃料圧力（噴射弁に供給される燃料の圧力）が低いほど噴射される燃料の貫徹力は小さくなる。そこで、前記制御部は、前記直前噴射を行うときの燃料圧力が低いほど「前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間）」が長くなるように前記直前噴射の噴射終了時期を変更する。これにより、燃料圧力が変化する場合においても、安定した着火・燃焼を実現しながら、燃焼効率を向上することができる。

更に、前記制御部は、前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて、前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させるように構成され得る。この場合、先行噴射が「直前噴射により噴射された燃料（噴霧）」に及ぼす影響を考慮することが好ましい。

例えば、先行噴射により気筒内に気流が発生する。この気流は直前噴射の実行時点まで残存することがある。この「先行噴射により筒内に生成され且つ直前噴射の実行時点において筒内に残存している気流」は、単に「残存気流」とも称呼される。残存気流が強いほど、直前噴射により噴射された燃料の貫徹力及び／又は移動速度は大きくなる。従って、残存気流が強いほど、上述した点火許容時間が短かくなるから、上述した余裕時間を短くすることが望ましい。

そこで、前記制御部は、
残存気流の強さに相関を有する第１パラメータを取得するとともに、前記残存気流が強いほど「前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間）」が短くなるように、前記取得した第１パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する、ように構成され得る。

これによれば、余裕時間が残存気流の強さに応じた適切な時間に設定され得る。即ち、先行噴射により発生させられる気筒内の気流に起因して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

この場合、前記制御部は、前記第１パラメータとして、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
前記先行噴射により噴射される燃料の量、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力、及び、
前記先行噴射における前記弁体のリフト量の最大値、
の少なくとも一つを取得することができる。

これらのパラメータと残存気流の強さとの関係は以下のとおりである。
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間が短いほど前記残存気流はより強くなる。
前記先行噴射により噴射される燃料の量が多いほど前記残存気流はより強くなる。
前記先行噴射を行うときの燃料圧力が高いほど前記残存気流はより強くなる。
前記先行噴射における前記弁体のリフト量の最大値が大きいほど前記残存気流はより強くなる。

代替として、前記制御部は、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
のうちの少なくとも２つ以上に基づいて、前記第１パラメータを算出するように構成されてもよい。

ところで、本発明装置の一態様に係る噴射弁は、少なくとも前記弁体が移動された状態において前記噴孔が連通するサック室（燃料溜まり）を当該噴射弁の先端部に備えている。この場合、サック室内に生じている燃料の流動が強いほど、噴射される燃料の拡散度合が高まるから、噴射された燃料の貫徹力は低下する。

そこで、前記制御部は、前記直前噴射の実行時点において前記サック室内に残留している燃料流動（以下、「サック室燃料流動」とも称呼する。）の強さに相関を有する第２パラメータを取得する。更に、前記制御部は、前記サック室燃料流動が強いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（即ち、余裕時間）が長くなるように、前記取得した第２パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する。これによれば、直前噴射の燃料の貫徹力がサック室燃料流動の影響を受けて変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

この場合、前記制御部は、前記第２パラメータとして、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
前記先行噴射により噴射される燃料の量、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
前記先行噴射における前記弁体のリフト量の最大値、及び、
前記サック室内の圧力に基づいて取得されるサック室内の燃料圧力の変動量、
の少なくとも一つを取得することができる。

これらのパラメータとサック室燃料流動の強さとの関係は以下のとおりである。
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間が短いほど前記サック室燃料流動はより強くなる。
前記先行噴射により噴射される燃料の量が多いほど前記サック室燃料流動はより強くなる。
前記先行噴射を行うときの燃料圧力が高いほど前記サック室燃料流動はより強くなる。
前記先行噴射における前記弁体のリフト量の最大値が大きいほど前記サック室燃料流動はより強くなる。
前記サック室内の圧力に基づいて取得されるサック室内の燃料圧力の変動量が大きいほど前記サック室燃料流動はより強くなる。

代替として、前記制御部は、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
のうちの少なくとも２つ以上に基づいて、前記第２パラメータを算出するように構成されてもよい。

加えて、本発明装置の制御部の一態様は、前記直前噴射の実行時点において前記筒内に残存している気流（残存気流）の強さと、前記直前噴射の実行時点において前記サック室内に残留している燃料流動（サック室燃料流動）の強さと、の両方を考慮して、余裕時間を変更するように構成され得る。即ち、前記制御部は、前記残存気流の強さが強いほど前記余裕時間を短くし、前記サック室燃料流動の強さが強いほど前記余裕時間を長くする、ように構成され得る。

この場合、前記制御部は、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
のうちの少なくとも一つを、前記第１パラメータ及び前記第２パラメータに共通のパラメータとして取得するとともに、前記先行噴射により前記筒内に生成される気流及び前記先行噴射により前記サック室内に生成される燃料流動が「前記直前噴射により噴射された燃料の貫徹力に及ぼす影響」を補正するための補正量を、前記共通のパラメータに基づいて求め、その補正量を用いて「前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間）」を修正するように構成され得る。これによれば、より一層適切な余裕時間を設定できるので、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率を一層良好な値にすることができる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置（第１装置）が適用される内燃機関の任意の一つの気筒の部分概略縦断面図である。 図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示した気筒（燃焼室）における噴射燃料の噴霧形状を示した同気筒の平面図である。 図３は、図１に示した噴射弁の概略縦断面図である。 図４は、図１に示した噴射弁の先端部の正面図である。 図５の（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１に示した噴射弁の先端部を当該噴射弁の中心軸に沿う平面にて切断した部分断面図である。 図６は、図１に示した噴射弁の弁体（ニードル弁）のリフト量及び噴射弁駆動信号を示したタイムチャートである。 図７は、第１装置の電子制御ユニットのブロック図である。 図８の（Ａ）は噴射終了時期から点火時期までの時間（噴射・点火時間）に対する燃焼変動を表す値の変化を示す図であり、図８の（Ｂ）は噴射・点火時間に対する燃焼効率の変化を示す図である。 図９は、図７に示した電子制御ユニットのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１０の（Ａ）は各噴射のタイミングを示した図であり、図１０の（Ｂ）は直前噴射及び先行噴射におけるニードルリフト量の変化を示したタイムチャートである。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る制御装置（第２装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１２は、図１に示した燃焼室内において発生する気流を示した、任意の一つの気筒の部分概略縦断面図である。 図１３は、先行噴射実行中における燃料圧力と補正係数との関係を示したグラフである。 図１４は、先行噴射実行中におけるニードルリフト量の最大値と補正係数との関係を示したグラフである。 図１５は、先行噴射により気筒内に生成された気流の強さと補正係数との関係を示したグラフである。 図１６は、本発明の第３実施形態に係る制御装置（第３装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１７は、先行噴射の噴射量と補正係数との関係を示したグラフである。 図１８は、先行噴射実行中における燃料圧力と補正係数との関係を示したグラフである。 図１９は、サック室内流動強さと補正係数との関係を示したグラフである。

以下、本発明の各実施形態に係る「内燃機関の制御装置（以下、「本制御装置」と称呼する場合がある。）」について図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
（構成）
本発明の第１実施形態に係る制御装置（以下、単に「第１装置」と称呼する。）は、図１に示した内燃機関（以下、「機関」と称呼する。）１０に適用される。機関１０は、ピストン往復動型・筒内噴射（直噴）・火花点火式・多気筒（本例では４気筒）・ガソリン機関である。機関１０は、燃焼室（気筒）ＣＣを備えている。

燃焼室ＣＣは、シリンダボア壁面（気筒の側壁面）１１と、シリンダヘッド下壁面（燃焼室上壁面）１２と、ピストンの冠面１３と、後述する「吸気弁１６及び排気弁１７」と、により画定される略円筒状の空間である。

シリンダヘッド部には、燃焼室ＣＣに連通した吸気ポート１４と、燃焼室ＣＣに連通した排気ポート１５と、が形成されている。シリンダヘッド部には、吸気弁１６と、排気弁１７と、が配設されている。吸気弁１６は図示しない吸気カムシャフトのカムにより「吸気ポート１４と燃焼室ＣＣとの接続部」を開閉するようになっている。排気弁１７は、図示しない排気カムシャフトのカムにより「排気ポート１５と燃焼室ＣＣとの接続部」を開閉するようになっている。従って、燃焼室ＣＣは、吸気弁１６及び排気弁１７により開閉されるようになっている。

なお、実際には、一つの燃焼室ＣＣに対して一対の吸気ポート１４が形成されている。それぞれの吸気ポート１４と燃焼室ＣＣとの接続部は、一対の吸気弁１６のそれぞれによって開閉させられる。同様に、一つの燃焼室ＣＣに対して一対の排気ポート１５が形成されている。それぞれの排気ポート１５と燃焼室ＣＣとの接続部は、一対の排気弁１７のそれぞれによって開閉させられる。

更に、機関１０は、噴射弁（燃料噴射弁、フューエルインジェクタ）２０及び点火プラグ３０を備えている。

噴射弁２０はシリンダヘッドに配設されている。噴射弁２０の燃料の噴孔２１ａは、シリンダヘッドの下壁面１２であって燃焼室ＣＣの略中央部（シリンダボアの中心軸ＣＬが通過する領域近傍位置）において燃焼室ＣＣに露出している。

点火プラグ３０は、噴射弁２０に隣接するようにシリンダヘッドに配設されている。図１、図２の（Ａ）及び図２の（Ｂ）に示したように、点火プラグ３０の火花発生部（中心電極及び接地電極を含む電極部）３０ａは、シリンダヘッドの下壁面１２であって噴孔２１ａに近接した位置（燃焼室ＣＣの略中央部）において燃焼室ＣＣに露出している。

噴射弁２０は、図３に示したように、ノズル本体部２１と、弁体としてのニードル弁２２と、スプリング２３と、ソレノイド２４と、を備えている。

ノズル本体部２１には、円筒状空間Ａ１と、円筒状空間Ａ２と、円筒状空間Ａ３と、が形成されている。これらの空間は、何れも中心軸ＣＮに関して同軸的に形成され、互いに連通している。ノズル本体部２１の先端部には、図４に示したように、複数（本例において８個）の噴孔２１ａが形成されている。

複数の噴孔２１ａのそれぞれは円筒状空間Ａ１と外部とを連通する連通孔である。更に図５の（Ａ）乃至（Ｃ）に示したように、ノズル本体部２１の先端部であって複数の噴孔２１ａに囲まれた領域内には、燃料が貯留される略半球状のサック室Ｓｋが形成されている。

複数の噴孔２１ａは、図４に示したように、ノズル本体部２１の先端部に、中心軸ＣＮを中心とした円周上に周方向において互いに等間隔となるように形成されている。それ故、燃料が噴孔２１ａを介して噴射されたとき、燃料噴霧Ｆｍの形状は図１及び図２に示したような形状となる。前述した点火プラグ３０の火花発生部３０ａは、「噴孔２１ａから噴射された燃料の少なくとも一部を含む燃料噴霧」が直接到達する位置に設定されている。より具体的には、図２の（Ｂ）に示したように、火花発生部３０ａは、火花発生部３０ａ側に噴射されて形成される「噴霧Ｆｍａ及びＦｍｂ」との間に位置し、これらの噴霧の一部が到達する位置に配置されている。このように火花発生部３０ａへの燃料の案内が、噴射弁２０による噴射（スプレー）によって行われるので、機関１０はスプレーガイド式内燃機関とも称呼される。

再び図３を参照すると、ノズル本体部２１の基端部には、円筒状空間Ａ３と燃料配管（図示省略）とを連通する燃料取込孔２１ｂが形成されている。

ニードル弁２２は、小径の円柱形状を有する円柱部２２ａと、大径の円柱形状を有する鍔部２２ｂと、を有している。円柱部２２ａの先端は略半球形状を有する。円柱部２２ａの先端側は円筒状空間Ａ１内に収容されている。その結果、ノズル本体部２１の先端側部の周りに燃料通路ＦＰが形成されている。鍔部２２ｂは円筒状空間Ａ２内に収容されている。ニードル弁２２は、中心軸（ニードル弁軸線）ＣＮに沿って移動するようになっている。

更に、ニードル弁２２の内部には「ニードル弁２２の基端部と円柱部２２ａの先端側部の外周壁面とを連通する燃料通路」が形成されている。その結果、燃料取込孔２１ｂから円筒状空間Ａ３に流入する燃料は、このニードル弁２２内の燃料通路を通過して燃料通路ＦＰに供給される。
スプリング２３は、円筒状空間Ａ３内に配置されている。スプリング２３は、ニードル弁２２を噴孔２１ａ側に付勢するようになっている。

ソレノイド２４は、ノズル本体部２１の基端部の近傍であって、円筒状空間Ａ２の周囲に配設されている。ソレノイド２４は、後述するＥＣＵ４０からの噴射弁駆動信号により通電状態となり、その場合、ニードル弁２２をスプリング２３の付勢力に抗して燃料取込孔２１ｂ側（基端部側）に移動させる磁力を発生する。

ソレノイド２４が非通電状態であるとき、ニードル弁２２の先端部（円柱部２２ａの先端）はスプリング２３によってノズル本体部２１の先端部内周壁面（シート部）Ｓｈに押し付けられる。この状態のニードル弁２２の中心軸ＣＮ方向の移動量が「０」であると定義される。以下において、ニードル弁２２の中心軸ＣＮ方向の移動量は「ニードルリフト量」又は「リフト量」と称呼される場合がある。

図５の（Ａ）に示したように、ニードルリフト量が「０」であるとき、噴孔２１ａはニードル弁２２の先端部によって閉じられる。その結果、燃料通路ＦＰから噴孔２１ａの内部に燃料が供給されないから、燃料は噴射されない。従って、シート部Ｓｈの噴孔２１ａの周囲はニードル弁２２の弁座を構成していると言うことができる。

ソレノイド２４が通電状態となってニードル弁２２が基端部側へと移動してニードルリフト量が「０」よりも大きくなると、図５の（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、ニードル弁２２の先端部はシート部Ｓｈから離れる。その結果、噴孔２１ａが開かれるので、燃料が噴孔２１ａを介して噴射される。

ニードルリフト量が所定の大きさになると、図３に示した鍔部２２ｂがノズル本体部２１の円筒状空間Ａ２を形成している壁部と当接する。その結果、ニードル弁２２の動きが規制される。このときのニードルリフト量は「最大リフト量（又は、フルリフト量）」と称呼される。即ち、ニードルリフト量は、「０」から「最大リフト量」までの範囲で変化する。

図５の（Ｃ）に示した「燃料噴射中のニードルリフト量の最大値が最大リフト量に到達する態様での燃料噴射」はフルリフト噴射とも称呼される。これに対し、図４の（Ｂ）に示した「燃料噴射中のニードルリフト量の最大値が最大リフト量よりも小さいリフト量である態様における燃料噴射」はパーシャルリフト噴射とも称呼される。以下において、「０」と「最大リフト量」との間のリフト量は「パーシャルリフト量」と称呼される場合がある。

ニードルリフト量は、ソレノイド２４への通電時間を変更することによって制御される。換言すると、燃料噴射の開始、停止及び燃料噴射中におけるニードルリフト量の最大値は、ソレノイド２４への通電タイミングに基づいて制御される。

例えば、燃料噴射中におけるニードルリフト量の最大値を図６の第１リフト量に設定したパーシャルリフト噴射は次に述べるように実行される。即ち、噴射弁駆動信号が時刻ｔ１において「０」から所定電圧ＶＩｎｊへと変更されると弁体２２の移動が開始する。その後、時刻ｔ２にて弁体２２のリフト量は「最大リフト量よりも小さい第１リフト量」に到達する。この時刻ｔ２にて噴射弁駆動信号が所定電圧ＶＩｎｊから「０」へと変更される。その結果、ニードルリフト量は、一点鎖線ＰＬＩｎｊ１により示したように、第１リフト量から減少して時刻ｔ２の直後にて「０」に到達する。燃料は時刻ｔ１から時刻ｔ２の直後の時刻までの間に噴射される。この場合、噴射される燃料の量は、図６に示したニードルリフト量の波形で囲まれた部分（三角形）の面積に相関を有する値となる。なお、実際には、噴射弁駆動信号が「０」から所定電圧ＶＩｎｊへと変更された時点から無効噴射時間τｄが経過した時点にて弁体２２の移動が始まる。但し、無効噴射時間τｄは極めて短いので、以下の説明において省略される。

同様に、噴射弁駆動信号が、時刻ｔ１にて所定電圧ＶＩｎｊへと変更され、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３にて「０」へと変更されると、ニードルリフト量の最大値を第２リフト量に設定したパーシャルリフト噴射が行われる（二点鎖線ＰＬＩｎｊ２を参照。）。この場合、燃料は時刻ｔ１から時刻ｔ３の直後の時刻までの間に噴射される。

フルリフト噴射は次に述べるように実行される。即ち、図６に示したように、噴射弁駆動信号が時刻ｔ１において「０」から所定電圧ＶＩｎｊへと変更されると弁体２２の移動が開始する。その後、時刻ｔ４にて弁体２２のリフト量は最大リフト量に到達するので、弁体２２の移動が規制される。従って、時刻ｔ４以降においてニードルリフト量は最大リフト量に維持される。時刻ｔ５にて噴射弁駆動信号が所定電圧ＶＩｎｊから「０」へと変更されると、ニードルリフト量は最大リフト量から急減して時刻ｔ６にて「０」に到達する。燃料は時刻ｔ１から時刻ｔ６の間に噴射される。

ところで、燃料噴射中におけるニードルリフト量の最大値が小さくなるほど、図５の（Ｂ）に示したように、ニードル弁２２の先端部とシート部Ｓｈとの間の流路面積が小さくなる。そのため、燃料通路ＦＰから噴孔２１ａに到達する燃料の圧力が低下する。この結果、パーシャルリフト噴射における噴射燃料（噴射された燃料）の貫徹力はフルリフト噴射における噴射燃料の貫徹力よりも小さくなる。更に、パーシャルリフト噴射であっても、燃料噴射中におけるニードルリフト量の最大値が小さくなるほど、噴射燃料の貫徹力は小さくなる。噴射燃料の貫徹力と噴射燃料の噴霧の移動速度（飛行速度）とは強い相関がある。従って、貫徹力が小さいほど（換言すると、燃料噴射中におけるニードルリフト量の最大値が小さくなるほど）、「燃料が噴射された時点」から「その燃料が点火プラグ３０の火花発生部３０ａの近傍を通過し終わる時点」までの時間（即ち、点火許容時間）は長くなる。

第１装置は、図７に示した電子制御ユニット（制御部）４０を含んでいる。電子制御ユニット４０は、以下、ＥＣＵ４０と表記される。ＥＣＵ４０は、周知の「ＣＰＵ、インストラクション（プログラム）を格納するＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインターフェース等を有するマイクロコンピュータ」を含む電子回路装置である。ＥＣＵ４０は、次に述べる複数のセンサからの検出信号を受信するようになっている。

・機関１０の吸入空気量（空気の質量流量）Ｇａを検出するエアフローメータ４１。
・図示しないクランクシャフトが所定角度回転する毎にパルスを発生するクランク角センサ４２。
・図示しないカムシャフトが所定角度回転する毎にパルスを発生するカムポジションセンサ４３。
・図示しないアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルペダル操作量センサ４４。
・図示しないスロットル弁の開度ＴＡを検出するスロットル弁開度センサ４５。
・噴射弁２０に燃料を供給する配管（燃料配管）に設けられ、その配管内の燃料圧力Ｐｆを検出する燃料圧力センサ４６。
・機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ４７。

なお、ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４２及びカムポジションセンサ４３からの信号に基づいて、各気筒の絶対クランク角ＣＡを取得するようになっている。更に、ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４２からの信号に基づいて機関回転速度ＮＥを取得するようになっている。

ＥＣＵ４０は、次に述べる複数のアクチュエータに駆動信号を送信するようになっている。以下において、Ｎは１〜４の整数である。
・第Ｎ気筒（＃Ｎ）の噴射弁２０（＃Ｎ）。
・第Ｎ気筒（＃Ｎ）の点火装置３１（＃Ｎ）。
・フューエルポンプ装置３５。

なお、点火装置３１（＃Ｎ）は図示しない「イグナイタ及びコイル」を含む。点火装置３１（＃Ｎ）はＥＣＵ４０が点火時期ＳＡにて発生する点火信号（駆動信号）に基づいて高電圧を発生させ、その発生させた高電圧を第Ｎ気筒（＃Ｎ）の点火プラグ３０（＃Ｎ）に印加するようになっている。この高電圧の印加により、第Ｎ気筒（＃Ｎ）の点火プラグ３０（＃Ｎ）の火花発生部３０ａ（＃Ｎ）から点火用火花が発生する。

フューエルポンプ装置３５は図示しない「フューエルポンプ及び燃圧調整弁」を含む。フューエルポンプが吐出する燃料は、図示しない燃料配管を介して噴射弁２０（＃Ｎ）に供給される。ＥＣＵ４０は、燃圧調整弁に駆動信号（指示信号）を送出し、噴射弁２０（＃Ｎ）に供給される燃料の圧力を変更する。

前述したように、ＥＣＵ４０は、噴射弁２０（＃Ｎ）の電磁機構に噴射弁駆動信号を送出する。この噴射弁駆動信号が「０」であるときソレノイド２３は非通電状態となり、噴射弁駆動信号が所定電圧ＶＩｎｊであるときソレノイド２３は通電状態となる。

（制御の概要）
次に、第１装置の制御の概要について図８を参照しながら説明する。図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示したグラフの横軸は、「点火時期（火花発生部３０ａでの火花発生時期）の直前に実行された燃料噴射の終了時期」から「点火時期」までの時間である。以下、この時間を便宜上「噴射・点火時間」と称呼する。また、点火時期の直前に実行される燃料噴射を、「直前噴射」と称呼する場合がある。

図８の（Ａ）に示したグラフの縦軸は、燃焼変動を表す値であり、具体的には「ＣＯＶ ｏｆ ＩＭＥＰ」である。ＩＭＥＰは、Indicated Mean Effective Pressure（即ち、、図示平均有効圧）である。ＣＯＶは、Coefficient Of Varianceの略である。従って、縦軸は、図示平均有効圧の標準偏差を図示平均有効圧の平均値で除した値であり、燃焼が複数のサイクルに渡って安定しているほど小さい値となる。図８の（Ｂ）に示したグラフの縦軸は、燃焼効率（完全燃焼により発生する熱量に対する、実際の燃焼によって発生した熱量の比率）である。

図８の（Ａ）及び（Ｂ）のグラフにおいて、実線ＰＬＩｎｊはパーシャルリフト噴射を行った場合の値を示し、破線ＦＬＩｎｊはフルリフト噴射を行った場合の値を示す。但し、この場合のフルリフト噴射は、図６の時刻ｔ４（ニードルリフト量が最大リフト量に到達した時点）にて噴射弁駆動信号を「０」に設定することによる噴射である。更に、図８の（Ａ）における要求値Ｄｒは、機関１０を搭載した車両が許容できる限界の振動を示す場合の燃焼変動値である。

＜フルリフト噴射実行時＞
図８の（Ａ）及び（Ｂ）の破線ＦＬＩｎｊから理解されるように、フルリフト噴射を行った場合、噴射・点火時間が時間ｔ１未満であるときには燃焼変動が要求値Ｄｒより大きく（悪く）且つ燃焼効率も低い。これは、噴射燃料（燃料噴霧）が火花発生部３０ａに到達する前の時点にて点火が行われるから、着火・燃焼が不安定となるためである。更に、噴射燃料の気化が不十分な状態で点火が行われるから、完全燃焼する燃料の量が少なくなるためである。

噴射・点火時間が時間ｔ１と時間ｔ３との間の時間である場合、噴射燃料の少なくとも一部を含む燃料噴霧が火花発生部３０ａの周囲に存在する。従って、噴射・点火時間が時間ｔ１と時間ｔ３の間であるときに点火を行なえば、着火・燃焼が安定するので、燃焼変動は小さくなり、要求値Ｄｒは満たされる。なお、この期間（ｔ１〜ｔ３）においては、噴射・点火時間が長くなるほど、燃料の気化及び燃料噴霧への空気の取り込み（以下、これらを纏めて、単に「燃料の気化」と言うことがある。）が進むので、燃焼効率は高くなる。

噴射・点火時間が時間ｔ３よりも長くなると、燃料噴霧は火花発生部３０ａの周囲を通過して拡散してしまう。従って、噴射・点火時間が時間ｔ３よりも長くなった時点にて点火を行うと、着火・燃焼が不安定となり、燃焼変動が要求値Ｄｒより大きくなる。なお、時間ｔ３以降においても燃焼効率は比較的高い値を維持するが、これは燃料の気化が進み、燃料が着火した場合には完全燃焼する燃料の割合が多くなっているからである。

以上から、フルリフト噴射を行う場合、安定した燃焼を発生させるためには、燃料・点火時間が時間ｔ１と時間ｔ３との間にある期間に点火時期を設定する必要があることが理解される。更に、時間ｔ３の直前に点火時期を設定すれば、燃焼効率がより高くなる。

＜パーシャルリフト噴射実行時＞
図８の（Ａ）及び（Ｂ）の実線ＰＬＩｎｊから理解されるように、パーシャルリフト噴射を行った場合、噴射・点火時間が「時間ｔ１よりも僅かに長い時間ｔ２」未満であるときには燃焼変動が要求値Ｄｒより大きく（悪く）且つ燃焼効率も低い。これは、フルリフト噴射実行時と同様、噴射燃料が火花発生部３０ａに到達する前の時点にて点火が行われるから、着火・燃焼が不安定となるためである。更に、噴射燃料の気化が不十分な状態で点火が行われるから、完全燃焼する燃料の量が少なくなるためである。

ところで、パーシャルリフト噴射によって噴射された燃料の貫徹力（従って、燃料噴霧の移動速度）はフルリフト噴射によって噴射された燃料の貫徹力よりも小さい。よって、パーシャルリフト噴射による噴射燃料の少なくとも一部を含む燃料噴霧が火花発生部３０ａの周囲に存在する時間は長くなる。従って、パーシャルリフト噴射を行った場合、噴射・点火時間が「時間ｔ２」と「時間ｔ３よりも長い時間ｔ４」との間の時間である期間内に点火を行なえば、着火・燃焼が安定する。その結果、燃焼変動は小さくなり、要求値Ｄｒは満たされる。この期間（ｔ２〜ｔ４）においても、噴射・点火時間が長くなるほど、燃料の気化が進むので、燃焼効率は高くなる。

噴射・点火時間が時間ｔ４よりも長くなると、燃料噴霧は火花発生部３０ａの周囲を通過して拡散してしまう。従って、噴射・点火時間が時間ｔ４よりも長くなった時点にて点火を行うと、着火・燃焼が不安定となる。

以上から明らかなように、燃料噴射中のニードルリフト量の最大値が小さくなるほど、安定した燃焼を実現できる点火時期を設定できる期間は長くなる。しかも、噴射終了時期から点火時期までの時間が長くなるほど、噴射燃料の気化が進むので、燃焼効率が高くなる。その一方、機関１０が発生するトルクを最大とするための点火時期は機関１０の負荷及び機関回転速度ＮＥに応じて定まるので、その点火時期を変更することは燃費の観点から得策ではない。そこで、第１装置及び他の実施形態に係る制御装置は、点火の直前に実行される燃料噴射中（直前噴射中）のニードルリフト量の最大値に応じて、その噴射終了時期から点火時期までの時間（即ち、余裕時間）を最適化するように噴射終了時期を変更する。より具体的に述べると、第１装置及び他の実施形態に係る制御装置は、燃料噴射中のニードルリフト量の最大値が小さいほど、余裕時間が長くなるように、点火時期を変更することなく噴射終了時期を変更する（進角させる）。

（実際の作動）
電子制御ユニット４０のＣＰＵは、図９にフローチャートにより示した点火・噴射制御ルーチンの処理を任意の気筒のクランク角がその任意の気筒の吸気上死点に一致する毎にその任意の気筒に対して実行するようになっている。

従って、ある気筒（特定気筒）のクランク角がその特定気筒の吸気上死点に一致すると、ＣＰＵは図９のステップ９００から処理を開始し、以下に述べるステップ９０５乃至ステップ９６５の処理を順に行い、ステップ９９５に進む。

ステップ９０５：ＣＰＵは、アクセルペダル操作量ＡＰ及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapTqreq(AP,NE)に適用することにより、要求トルク（機関１０に要求されているトルク）Ｔqreqを決定する。テーブルMapTqreq(AP,NE)によれば、要求トルクＴqreqは、機関回転速度ＮＥが所定の一定値である場合、アクセルペダル操作量ＡＰが大きいほど大きくなるように決定される。

ステップ９１０：ＣＰＵは、要求トルクＴqreq及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapSA(Tqreq,NE)に適用することにより、点火時期ＳＡを決定する。テーブルMapSA(Tqreq,NE)によれば、点火時期ＳＡは、ノッキングが生じない範囲においてＭＢＴ（Minimum Spark Advance For Best Torque）に設定される。更に、点火時期は圧縮上死点前のクランク角として定められる。従って、点火時期ＳＡが大きいほど点火時期は進角側の値となる（図１０の（Ａ）及び（Ｂ）を参照。）。なお、点火時期ＳＡは、機関負荷ＫＬと機関回転速度ＮＥに基づいて決定されてもよい。

ステップ９１５：ＣＰＵは、特定気筒が迎える燃焼行程に対して供給（噴射）すべき燃料噴射量の合計量（以下、「総噴射量」と称呼する。）Ｑtotalを算出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、要求トルクＴqreq及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapＱtotal(Tqreq,NE)に適用することにより総噴射量Ｑtotalを決定する。テーブルMapＱtotal(Tqreq,NE)によれば、機関回転速度ＮＥが所定の一定値である場合、総噴射量Ｑtotalは要求トルクＴqreqが大きいほど大きくなるように決定される。

ステップ９２０：ＣＰＵは、点火時期ＳＡの直前に実行される燃料噴射（即ち、直前噴射）により噴射される燃料の量（直前噴射量）Ｑｓを決定する（図１０の（Ｂ）を参照。）。より具体的に述べると、ＣＰＵは、要求トルクＴqreq、機関回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷをルックアップテーブルMapＱs(Tqreq,NE,THW)に適用することにより、直前噴射量Ｑｓを決定する。テーブルMapＱs(Tqreq,NE,THW)によれば、直前噴射量Ｑｓは、要求トルクＴqreq（即ち、吸気行程において吸入される筒内空気量に応じた値）が大きいほど大きくなるように決定される。更に、テーブルMapＱs(Tqreq,NE,THW)によれば、直前噴射量Ｑｓは、冷却水温ＴＨＷが低いほど大きくなるように決定される。更に、直前噴射量Ｑｓは、総噴射量Ｑtotalの２０％程度の量になるように設定されている。なお、直前噴射は、後述する図１０の（Ａ）及び（Ｂ）においてＩｎｊＣにより表される噴射である。

ステップ９２５：ＣＰＵは、直前噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｓを直前噴射量Ｑｓに基づいて決定する（図１０の（Ｂ）を参照。）。より具体的に述べると、ＣＰＵは、直前噴射量ＱｓをルックアップテーブルMapＬs(Ｑｓ)に適用することによりリフト量の最大値Ｌｓを決定する。

ステップ９３０：ＣＰＵは、直前噴射に対する燃料噴射時間（以下、「直前噴射時間」とも称呼する。）Ｔｓを直前噴射量Ｑｓに基づいて決定する（図１０の（Ｂ）を参照。）。燃料噴射時間は、噴射弁駆動信号が電圧ＶＩｎｊに維持される時間である。より具体的に述べると、ＣＰＵは、直前噴射量ＱｓをルックアップテーブルMapＴs(Ｑｓ)に適用することにより直前噴射時間Ｔｓを決定する。なお、図１０の（Ｂ）に示した直前噴射ＩｎｊＣのリフト量の波形から理解されるように、リフト量の最大値Ｌｓと直前噴射時間Ｔｓとは、一方が決まると他方が決まる所定の関係を有する。

ステップ９３５：ＣＰＵは、他の燃料噴射の開始時期及び燃料噴射時間等を決定する。本例においては、図１０の（Ａ）に示したように、燃料噴射は一つの燃焼行程に対して３回に分けて行われる。より具体的に述べると、特定気筒の１サイクルに対し、燃料は、吸気行程において実行される吸気行程噴射ＩｎｊＡと、圧縮行程後期に行われる先行噴射ＩｎｊＢと、前述した直前噴射ＩｎｊＣと、によって噴射される。先行噴射ＩｎｊＢは直前噴射ＩｎｊＣの直前に実施される噴射である。

ＣＰＵは、総噴射量Ｑtotalの０〜１５％程度を先行噴射ＩｎｊＢの噴射量（先行噴射量）Ｑｂとして求める。より具体的には、ＣＰＵは、要求トルクＴqreq、冷却水温ＴＨＷ及び機関回転速度ＮＥを予め定められたルックアップテーブルMapQb(Tqreq,THW,NE)に適用することによって、先行噴射量Ｑｂを求める。

なお、先行噴射量Ｑｂは、例えば、冷却水温ＴＨＷが閾値以上であり、機関回転速度ＮＥが閾値以上であり、且つ、要求トルクＴqreqが閾値以上である場合等において「０」に設定されることがある。換言すると、先行噴射ＩｎｊＢが行われない場合がある。

更に、先行噴射ＩｎｊＢはパーシャルリフト噴射及びフルリフト噴射の何れかである。そこで、ＣＰＵは、先行噴射量Ｑｂを予め定められたルックアップテーブルMapLb（Qb)に適用することにより、先行噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｂを求める。加えて、ＣＰＵは、先行噴射量ＱｂをルックアップテーブルMapTb(Qb)に適用することにより先行噴射時間Ｔｂを決定する。

加えて、ＣＰＵは、先行噴射ＩｎｊＢの噴射開始時期を、冷却水温ＴＨＷ及び機関回転速度ＮＥに基づいて「圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）５０°クランク角〜３０°クランク角度の間の所定の時期」に定める。本例においては、ピストン冠面への燃料付着量が少なくなるように、先行噴射ＩｎｊＢの噴射開始時期は冷却水温ＴＨＷが低いほど進角するように定められる。ＣＰＵは、先行噴射の噴射開始時期ＳＯＩｂと先行噴射時間Ｔｂと機関回転速度ＮＥとから、先行噴射の噴射終了時期ＥＯＩｂを計算により求める（図１０の（Ｂ）を参照。）。

ＣＰＵは、総噴射量Ｑtotalの６０〜７０％を吸気行程噴射ＩｎｊＡの噴射量（吸気行程噴射量）Ｑａとして求める。吸気行程噴射量Ｑａは、総噴射量Ｑtotalから直前噴射量Ｑｓ及び先行噴射量Ｑｂを減じた値に等しい。更に、ＣＰＵは、その吸気行程噴射量Ｑａに対する噴射時間ＴａをルックアップテーブルMapTa(Qa)に基づいて求めるとともに、吸気行程噴射の噴射開始時期を「吸気上死点後６０°前後の所定の時期」に定める。更に、ＣＰＵは、吸気行程噴射の噴射開始時期と噴射時間Ｔａと機関回転速度ＮＥとから、の吸気行程噴射の噴射終了時期を計算により求める。なお、吸気行程噴射ＩｎｊＡはフルリフト噴射である。

ステップ９４０：ＣＰＵは、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを決定するために、直前噴射終了時期ＥＯＩｓから点火時期ＳＡまでの余裕時間ΔＴを、直前噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｓに基づいて定める。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ステップ９２５にて求めた最大値Ｌｓを「図９のブロックＢ１内に示したルックアップテーブルMapΔＴ（Ｌｓ）」に適用することにより余裕時間ΔＴを決定する。余裕時間ΔＴは、前述したように、燃焼変動が要求値Ｄｒを満たす範囲内において燃焼効率が最も良くなるように（即ち、最も長くなるように）ニードルリフト量の最大値Ｌｓに関連付けて予め実験等により決定され、テーブルMapΔＴ（Ｌｓ）の形式にてＲＯＭ内に記憶されている。従って、このテーブルMapΔＴ（Ｌｓ）によれば、余裕時間ΔＴは、図９のブロックＢ１内に示したように、最大値Ｌｓが大きくなるほど短くなるように決定される。例えば、ニードルリフト量の最大値Ｌｓが第１の値Ｌｓ１であれば余裕時間ΔＴは第１の時間ΔＴ１として求められる。ニードルリフト量の最大値Ｌｓが「第１の値Ｌｓ１よりも大きい第２の値Ｌｓ２」であれば余裕時間ΔＴは「第１の時間ΔＴ１よりも短い第２の時間ΔＴ２」として求められる。

ステップ９４５：ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥに基づいて、ステップ９４０にて求めた余裕時間ΔＴをクランク角（以下、「余裕クランク角」と称呼する。）ΔＣに変換する（図１０の（Ｂ）を参照。）。
ステップ９５０：ＣＰＵは、点火時期ＳＡに余裕クランク角ΔＣを加えることにより、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを決定する（図１０の（Ｂ）を参照。）。

ステップ９５５：ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥに基づいて、ステップ９３０にて求めた直前噴射時間Ｔｓをクランク角Ｃｓに変換する（図１０の（Ｂ）を参照。）。
ステップ９６０：ＣＰＵは、噴射終了時期ＥＯＩｓにクランク角Ｃｓを加えることにより、直前噴射の噴射開始時期ＳＯＩｓを決定する（図１０の（Ｂ）を参照。）。

ステップ９６５：ＣＰＵは、点火時期ＳＡにて点火を実行するための処理、及び、吸気行程噴射ＩｎｊＡ、先行噴射ＩｎｊＢ並びに直前噴射ＩｎｊＣのそれぞれを実行するための処理を行う。これにより、例えば、直前噴射は、クランク角が直前噴射の噴射開始時期ＳＯＩｓと一致したときに開始され、クランク角が直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓと一致したときに終了する。加えて、直前噴射の実行中におけるニードルリフト量の最大値はＬｓに設定される。

以上、説明したように、第１装置は、
噴射弁２０により燃料噴射を実行させるとともに（図９のステップ９６５）、その燃料噴射における弁体２２のリフト量の最大値Ｌｓを変更することにより噴射される燃料の貫徹力を変更し（図９のステップ９２５）、且つ、火花発生部３０ａから火花を発生させる点火時期ＳＡを機関１０の運転状態（要求トルクＴqreq及び機関回転速度ＮＥ等）に基づいて制御する制御部（ＥＣＵ４０、図９のステップ９１０及びステップ９６５等）を備える。

更に、その制御部は、
点火時期ＳＡの直前に実行される燃料噴射（直前噴射）ＩｎｊＣにおけるリフト量の最大値を第１の値（Ｌｓ１）に設定したときの「同直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間ΔＴ１）」が、前記直前噴射における前記リフト量の最大値を前記第１の値よりも大きい第２の値（Ｌｓ２）に設定したときの「直前噴射の噴射終了時期から点火時期までの時間（余裕時間ΔＴ２）」よりも長くなるように、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを変更するように構成されている（図９のステップ９４０乃至ステップ９５０、及び、ブロックＢ１を参照。）。

従って、直前噴射ＩｎｊＣにより噴射された燃料の噴霧の少なくとも一部が火花発生部３０ａの近傍に存在しているときに点火を実行できるので、燃焼変動を小さくすることができる。更に、燃焼変動が悪化しない範囲内において燃料噴射時点（例えば、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓ）から出来るだけ長い時間が経過した後に点火を実行できるので、燃料の気化及び空気の取り込みが進んだ状態にて燃焼を発生させることができる。その結果、燃焼効率を向上することができる。

なお、ＣＰＵは、図９のステップ９４０において、余裕時間ΔＴを、ニードルリフト量の最大値Ｌｓのみならず直前噴射を行うときの燃圧（燃料圧力）Ｐｆにも基づいて決定してもよい。燃圧Ｐｆが高いほど噴射燃料の貫徹力が大きくなる。従って、ＣＰＵは、図９のブロックＢ２内に示したように、燃圧Ｐｆが高いほど余裕時間ΔＴが短くなるように余裕時間ΔＴを決定する。これにより、燃圧Ｐｆが変化する場合であっても、燃焼変動を小さい値に維持しながら燃焼効率を向上させることができる。なお、直前噴射を行うときの燃圧Ｐｆを用いて余裕時間ΔＴを決定する場合、余裕時間ΔＴの算出は直前噴射が行われるであろう時点の直前に実行するとよい。但し、燃圧Ｐｆが機関１０が１回転する間には殆ど変らない程度に穏やかに変化する場合、吸気上死点近傍で取得された燃圧Ｐｆを直前噴射を行うときの燃圧Ｐｆとして用いてもよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第２装置」とも称呼する。）は、先行噴射ＩｎｊＢによって生成される気筒内の気流が「直前噴射ＩｎｊＣにより噴射された燃料（噴霧）」へ及ぼす影響を考慮して余裕時間ΔＴを変更する点のみにおいて、第１装置と相違している。なお、先行噴射ＩｎｊＢは、前述したように、圧縮行程における直前噴射ＩｎｊＣの一つ前の噴射である。

より具体的に述べると、第２装置のＣＰＵは、図１１にフローチャートにより示した点火・噴射制御ルーチンの処理を任意の気筒のクランク角がその任意の気筒の吸気上死点に一致する毎にその任意の気筒に対して実行するようになっている。

従って、ある気筒（特定気筒）のクランク角がその特定気筒の吸気上死点に一致すると、ＣＰＵは図１１のステップ１１００から処理を開始し、前述したステップ９０５乃至ステップ９３０の処理を行う。これにより、要求トルクＴqreq、点火時期ＳＡ、総噴射量Ｑtotal、直前噴射量Ｑｓ、直前噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｓ及び直前噴射に対する燃料噴射時間（直前噴射時間）Ｔｓ等が決定される。次に、ＣＰＵは、前述したステップ９３５の処理を行い、他の燃料噴射の燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期及び燃料噴射時間等を決定する。

次いで、ＣＰＵは、以下に述べるステップ１１０５乃至ステップ１１２５の処理を順に行い、ステップ１１３０に進む。

ステップ１１０５：このステップは、前述したステップ９４０と同様の処理により、暫定的な余裕時間（以下、「暫定余裕時間」と称呼する。）ΔＴｚを求めるステップである。即ち、ＣＰＵは、直前噴射の暫定的な噴射終了時期（以下、単に「暫定終了時期」と称呼する。）ＥＯＩｓｚを決定するために、暫定終了時期ＥＯＩｓｚから点火時期ＳＡまでの暫定余裕時間ΔＴｚを、直前噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｓに基づいて定める。このステップにて使用されるルックアップテーブルMapΔＴｚ（Ｌｓ）は、図１１のブロックＢ１内に示したように、図９のブロックＢ１に示され且つステップ９４０にて使用されるルックアップテーブルMapΔＴ（Ｌｓ）と同じである。

ステップ１１１０：ＣＰＵは、前述したステップ９４５と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥに基づいて、暫定余裕時間ΔＴｚをクランク角（以下、「暫定余裕クランク角」と称呼する。）ΔＣｚに変換する。
ステップ１１１５：ＣＰＵは、前述したステップ９５０と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、点火時期ＳＡに暫定余裕クランク角ΔＣｚを加えることにより、暫定終了時期ＥＯＩｓｚを決定する。
ステップ１１２０：ＣＰＵは、前述したステップ９５５と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥに基づいて、ステップ９３０にて求めた直前噴射時間Ｔｓをクランク角Ｃｓに変換する。
ステップ１１２５：ＣＰＵは、前述したステップ９６０と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、暫定終了時期ＥＯＩｓｚにクランク角Ｃｓを加えることにより、直前噴射の暫定的な噴射開始時期（以下、「暫定開始時期」と称呼する。）ＳＯＩｓｚを決定する。

次に、ＣＰＵはステップ１１３０に進み、先行噴射ＩｎｊＢが存在するか否かを判定する。先行噴射ＩｎｊＢが存在しない場合（即ち、先行噴射量Ｑｂが「０」である場合）、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１３５に進み、最終的な「直前噴射の噴射開始時期ＳＯＩｓ」として暫定開始時期ＳＯＩｓｚを採用する。従って、最終的な直前噴射の暫定終了時期ＥＯＩｓは直前噴射の暫定終了時期ＥＯＩｓｚに一致させられる。その後、ＣＰＵはステップ１１７０に進み、前述したステップ９６５と同様に、点火及び各噴射を実行するための設定処理を行う。次いで、ＣＰＵは、ステップ１１９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

一方、先行噴射ＩｎｊＢが存在する場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｙｅｓ」と判定して以下に述べるステップ１１４０乃至ステップ１１６５の処理を順に行う。

ステップ１１４０：ＣＰＵは、先ず、直前噴射ＩｎｊＣと先行噴射ＩｎｊＢとのインターバル（以下、「先行噴射とのインターバルＴint」と称呼する。）を求める。先行噴射とのインターバルＴintは、より正確には、図１０の（Ｂ）に示したように、先行噴射ＩｎｊＢの噴射終了時期ＥＯＩｂから直前噴射ＩｎｊＣの暫定開始時期ＳＯＩｓｚまでの時間（ＥＯＩｂからＳＯＩｓｚまでのクランク角を機関回転速度ＮＥに基づいて変換した時間）である。次に、ＣＰＵは、図１１のブロックＢ３内に示したルックアップテーブルMapk1(Tint)に求めた先行噴射とのインターバルＴintを適用することにより、補正係数ｋ１を決定する。テーブルMapk1(Tint)によれば、補正係数ｋ１は、先行噴射とのインターバルＴintが小さいほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。補正係数ｋ１の最大値は「１」である。

この補正係数ｋ１は、後述するステップ１１５０にて、最終的な余裕時間ΔＴｆを決定するために暫定余裕時間ΔＴｚに乗じられる係数である。よって、補正係数ｋ１が小さいほど、余裕時間ΔＴｆは短くなる。この理由は、先行噴射とのインターバルＴintが短いほど、図１２に矢印ＦＬにより示した「先行噴射によって形成された気流（残存気流・ガス流動）」が直前噴射時点においてより強く残存しており、この気流に直前噴射の燃料（噴霧）が乗ってしまうので、燃料が噴射されてから火花発生部３０ａに到達するまでの時間が短くなるためである。即ち、先行噴射とのインターバルＴintは、残存気流の強さに相関を有する第１パラメータの一つである。

ステップ１１４５：ＣＰＵは、図１１のブロックＢ４内に示したルックアップテーブルMapk2(Qb)に先行噴射ＩｎｊＢの噴射量Ｑｂを適用することにより、補正係数ｋ２を決定する。テーブルMapk2(Qb)によれば、補正係数ｋ２は、先行噴射ＩｎｊＢの噴射量Ｑｂが大きいほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。補正係数ｋ２の最大値は「１」である。

この補正係数ｋ２も、補正係数ｋ１と同様、後述するステップ１１５０にて、最終的な余裕時間ΔＴｆを決定するために暫定余裕時間ΔＴｚに乗じられる係数である。よって、補正係数ｋ２が小さいほど、余裕時間ΔＴｆは短くなる。この理由は、先行噴射ＩｎｊＢの噴射量Ｑｂが大いほど、図１２に矢印ＦＬにより示した「先行噴射によって形成された気流」が直前噴射時点においてより強く残存しているからである。従って、この気流に直前噴射の燃料（噴霧）が乗ってしまうので、燃料が噴射されてから火花発生部３０ａに到達するまでの時間が短くなるためである。即ち、先行噴射ＩｎｊＢの噴射量Ｑｂは、残存気流の強さに相関を有する第１パラメータの一つである。

ステップ１１５０：ＣＰＵは、暫定余裕時間ΔＴｚに補正係数ｋ１及び補正係数ｋ２の双方を乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。
ステップ１１５５：ＣＰＵは、前述したステップ９４５及びステップ１１１０と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥに基づいて、余裕時間ΔＴｆをクランク角ΔＣｆに変換する。

ステップ１１６０：ＣＰＵは、前述したステップ９５０及びステップ１１１５と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、点火時期ＳＡにクランク角ΔＣｆを加えることにより、最終的な直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを決定する。
ステップ１１６５：ＣＰＵは、前述したステップ９６０及びステップ１１２５と同様な処理を行う。即ち、ＣＰＵは、噴射終了時期ＥＯＩｓにクランク角Ｃｓを加えることにより、直前噴射の最終的な噴射開始時期ＳＯＩｓを決定する。

その後、ＣＰＵはステップ１１７０に進み、前述したステップ９６５と同様に、点火及び各噴射を実行するための設定処理を行う。次いで、ＣＰＵは、ステップ１１９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、第２装置の制御部（ＥＣＵ４０）は、
直前噴射ＩｎｊＣに加え、直前噴射の前の時点にて先行噴射ＩｎｊＢとして噴射弁２０により燃料噴射を実行させ（図１１のステップ９３５及びステップ１１７０）、更に、
先行噴射の噴射終了時期ＥＯＩｂから直前噴射の噴射開始時期ＳＯＩｓｚまでの時間（先行噴射とのインターバルＴint）が短くなるほど、前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間ΔＴｆ）が短くなるように前記直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを変更する（図１１のブロックＢ３、ステップ１１４０、ステップ１１５０乃至ステップ１１６０等を参照。）。

更に、前記制御部（ＥＣＵ４０）は、
先行噴射ＩｎｊＢにより噴射される燃料の量Ｑｂが大きいほど直前噴射ＩｎｊＣの噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間ΔＴｆ）が短くなるように前記直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓを変更する（図１１のブロックＢ４、ステップ１１４５、ステップ１１５０乃至ステップ１１６０等を参照。）。

これによれば、先行噴射によって生成される気筒内の気流であって直前噴射を行う時点において気筒内に残存している気流（残存気流）の強さに応じて余裕時間を変更することができる。従って、残存気流が燃焼変動及び／又は燃焼効率に及ぼす好ましくない影響を小さくすることができる。即ち、残存気流により上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率を良好な値にすることができる。なお、第２装置（及び後述の変形例）は、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓ（及び、噴射開始時期ＳＯＩｓ）を所定クランク角度だけ変更した場合、それに伴って、先行噴射の噴射終了時期ＥＯＩｂ（及び噴射開始時期ＳＯＩｂ）を所定クランク角度だけ変更することが望ましい。

（第２実施形態の第１変形例）
先行噴射実行中の燃料圧力が高いほど、先行噴射によって生成される気筒内の気流の強さが強くなるから、残存気流も強くなる。即ち、先行噴射実行中の燃料圧力は、残存気流の強さに相関を有する第１パラメータの一つである。そこで、この第１変形例は、先行噴射実行中の燃料圧力が高いほど余裕時間ΔＴｆを短くする。

より具体的に述べると、第１変形例のＣＰＵは、図１１のステップ１１４５とステップ１１５０との間に補正係数ｋ３を求める処理を行う。即ち、ＣＰＵは「先行噴射実行中の燃圧（燃料圧力）Ｐｆ」を取得し、その取得した燃圧Ｐｆを図１３に示したルックアップテーブルMapk3(Pf)に適用することにより補正係数ｋ３を求める。このテーブルMapk3(Pf)によれば、補正係数ｋ３は、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆが高いほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。なお、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆは、例えば、先行噴射開始時期における燃圧Ｐｆであってもよいし、先行噴射開始時期と先行噴射終了時期の間の所定時点における燃圧Ｐｆであってもよい。但し、これらの場合、補正係数ｋ３の算出及び最終的な余裕時間ΔＴｆの算出タイミングは、先行噴射開始時期よりも後であって直前噴射開始時期前であることが好ましい。なお、燃圧Ｐｆが機関１０が１回転する間には殆ど変らない程度に穏やかに変化する場合、吸気上死点近傍で取得された燃圧Ｐｆを先行噴射を行うときの燃圧Ｐｆとして用いてもよい。

更に、第１変形例のＣＰＵは、図１１のステップ１１５０において、補正係数ｋ１、ｋ２及びｋ３の積を暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は、第２装置と同様である。この第１変形例によれば、先行噴射時の燃圧に起因して気筒内の気流の強さが変化し、そのために残存気流の強さが変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

（第２実施形態の第２変形例）
先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂが大きいほど、先行噴射によって生成される気筒内の気流の強さが強くなる。即ち、先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂは、残存気流の強さに相関を有する第１パラメータの一つである。そこで、この第２変形例は、先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂが大きいほど余裕時間ΔＴｆを短くする。

より具体的に述べると、第２変形例のＣＰＵは、図１１のステップ１１４５とステップ１１５０との間に補正係数ｋ３及び補正係数ｋ４を求める処理を行う。ＣＰＵは、補正係数ｋ３を上述したように求める。更に、ＣＰＵは、先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂを図１４に示したルックアップテーブルMapk4(Lb)に適用することにより補正係数ｋ４を求める。このテーブルMapk4(Lb)によれば、補正係数ｋ４は、ニードルリフト量の最大値Ｌｂが大きいほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。

更に、第２変形例のＣＰＵは、図１１のステップ１１５０において、補正係数ｋ１、ｋ２、ｋ３及びｋ４の積を暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は、第２装置の第１変形例と同様である。この第２変形例によれば、先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂに起因して気筒内の気流の強さが変化し、そのために残存気流の強さが変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

（第２実施形態の第３変形例）
ところで、上記補正係数ｋ１乃至ｋ４は、いずれも「先行噴射により発生した残存気流の強さが点火許容時間（言い換えると、余裕時間）に与える影響」を排除するための「余裕時間の補正量」である。換言すれば、これらの補正係数を求めるためのパラメータ（即ち、先行噴射とのインターバルＴint、先行噴射の噴射量Ｑｂ、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ＝Ｐｆｂ及び先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂ）は、前記気筒内の気流の強さに相関を有する。そこで、この第３変形例のＣＰＵは、これらのパラメータに基づいて「残存気流ＣＦの強さ」を推定し、この推定した強さＣＦが大きいほど余裕時間ΔＴｆを短くする。

より具体的に述べると、第３変形例のＣＰＵは、図１１のステップ１１４０及びステップ１１４５の処理に代え、補正係数ｋCFを求める処理を行う。即ち、ＣＰＵは、先ず、残存気流ＣＦの強さを下記関数式ｆｃｆに基づいて推定する。ａ１乃至ａ４は所定の定数である。但し、関数ｆｃｆは他の関数又はルックアップテーブルであってもよい。なお、ＣＰＵは、先行噴射とのインターバルＴint、先行噴射の噴射量Ｑｂ、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ及び先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂの中から選択される２つ以上のパラメータに基づいて、残存気流の強さＣＦを推定してもよい。或いは、ＣＰＵは、先行噴射とのインターバルＴintと、先行噴射の噴射量Ｑｂ、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ及び先行噴射実行中のニードルリフト量の最大値Ｌｂの中から選択される１つ以上のパラメータと、に基づいて残存気流の強さＣＦを推定してもよい。更に、ＣＰＵは、先行噴射とのインターバルＴint、先行噴射の噴射量Ｑｂ及び先行噴射実行中の燃圧Ｐｆの中から選択される２つ以上のパラメータに基づいて、残存気流の強さＣＦを推定してもよい。このように求められる残存気流の強さＣＦは、残存気流の強さに相関を有する第１パラメータであると言うこともできる。

ＣＦ＝ｆｃｆ（Ｔint，Ｑｂ，Ｐｆｂ，Ｌｂ）
＝ａ１／Ｔint＋ａ２・Ｑｂ＋ａ３・Ｐｆｂ＋ａ４・Ｌｂ

次に、ＣＰＵは、残存気流の強さＣＦを図１５に示したルックアップテーブルMapkCF(CF)に適用することにより補正係数ｋCFを求める。このテーブルMapkCF(CF)によれば、補正係数ｋCFは、残存気流の強さＣＦが大きいほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。

更に、ＣＰＵは、図１１のステップ１１５０において、補正係数ｋCFを暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は、第２装置と同様である。この第３変形例によれば、先行噴射によって発生する気筒内の気流の強さが変化し、そのために残存気流の強さＣＦが変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第３装置」とも称呼する。）は、先行噴射ＩｎｊＢによって生成される「噴射弁２０のサック室Ｓｋ内の燃料の流動」が直前噴射ＩｎｊＣへ及ぼす影響を更に考慮して余裕時間ΔＴを変更する点、及び、補正係数ｋ２の算出及び使用を省略している点のみにおいて、第２装置と相違している。

先行噴射（実際には、先行噴射がない場合には直前噴射の前に噴射された吸気行程噴射）により、噴射弁２０のサック室Ｓｋ内に燃料の流動（流れの乱れ）が生じる。この燃料流動が残存している場合に直前噴射が実行されると、噴射された燃料の噴霧が分散し易くなり且つ貫徹力も弱くなる。その結果、最適な余裕時間が変化する（長くなる）。第３装置は、以下に述べるように、この燃料流動の強さ（サック室燃料流動の強さ）による影響を排除するための補正係数ｋ５を先行噴射とのインターバルＴintに基づいて決定する。

より具体的に述べると、第３装置のＣＰＵは、図１６にフローチャートにより示した点火・噴射制御ルーチンの処理を任意の気筒のクランク角がその任意の気筒の吸気上死点に一致する毎にその任意の気筒に対して実行するようになっている。このルーチンは、図１１のステップ１１４５に代わるステップ１６１０と、図１１のステップ１１５０に代わるステップ１６２０と、を有する点のみにおいて、図１１に示したルーチンと相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。なお、図１６において図１１に示したステップと同じ処理を実行するためのステップには、図１１のそのようなステップに付与された符号と同じ符号が付されている。

先行噴射が実行される場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１４０に進み、図１６のブロックＢ３内に示したルックアップテーブルMapk1(Tint)に先行噴射とのインターバルＴintを適用することにより、補正係数ｋ１を決定する。テーブルMapk1(Tint)によれば、補正係数ｋ１は、先行噴射とのインターバルＴintが小さいほど、「１」よりも小さい範囲において小さくなるように決定される。なお、先行噴射とのインターバルＴintが最小時間Ｔｉ１であるとき、補正係数ｋ１は値「ｇ（０＜ｇ＜１）」となる。更に、補正係数ｋ１は、先行噴射とのインターバルＴintが「値Ｔｉ１よりも大きい値Ｔｉ２」以上であるとき「１」となる。この補正係数ｋ１は、先のステップ１１４０についての記載において述べたとおりであり、残存気流の影響を排除するための係数である。。

次に、ＣＰＵはステップ１６１０に進み、図１６のブロックＢ５内に示したルックアップテーブルMapk5(Tint)に先行噴射とのインターバルＴintを適用することにより、補正係数ｋ５を決定する。テーブルMapk5(Tint)によれば、補正係数ｋ５は、先行噴射とのインターバルＴintが小さいほど、「１」よりも大きい範囲において大きくなるように決定される。

この補正係数ｋ５は、後述するステップ１６２０にて、最終的な余裕時間ΔＴｆを決定するために暫定余裕時間ΔＴｚに乗じられる係数である。よって、補正係数ｋ５が大きいほど余裕時間ΔＴｆは長くなる。この理由は、先行噴射とのインターバルＴintが短いほど直前噴射時点におてより強い燃料流動が噴射弁２０のサック室Ｓｋ内に残留しているから、この燃料流動（サック室燃料流動）によって直前噴射中に噴射された燃料の噴霧が分散し易くなり且つ貫徹力も弱くなり、従って、点火許容時間が長くなるからである。

なお、先行噴射とのインターバルＴintが最小時間Ｔｉ１であるとき、補正係数ｋ５は「１」と値「１／ｇ」との間の値となる。従って、先行噴射とのインターバルＴintが最小時間Ｔｉ１であるとき、補正係数ｋ１と補正係数ｋ５との積は、「１」よりも小さい値となる。これは、先行噴射とのインターバルＴintが小さい場合、先行噴射によって生成された気筒内の気流の影響が、先行噴射によってサック室Ｓｋ内に生成された燃料流動の影響よりも強いからである。

一方、補正係数ｋ５は、先行噴射とのインターバルＴintが値Ｔｉ２であるとき「１」より大きく、先行噴射とのインターバルＴintが「値Ｔｉ２よりも大きい値Ｔｉ３」以上であるとき「１」になる。従って、補正係数ｋ１と補正係数ｋ５との積は、先行噴射とのインターバルＴintが長くなるに従って、「１」より小さい値から「１」より大きい値へど変化し、その後、「１」へと収束する。これは、先行噴射によってサック室Ｓｋ内に生成された燃料流動が、先行噴射によって気筒内に生成された気流よりも長時間に渡って残存するからである。

次に、ＣＰＵはステップ１６２０に進み、暫定余裕時間ΔＴｚに補正係数ｋ１及び補正係数ｋ５の双方を乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その後、ＣＰＵはステップ１１５５乃至ステップ１１７０の処理を実行する。

以上、説明したように、第３装置は、
前記直前噴射の実行時点において前記サック室Ｓｋ内に残留している燃料流動であるサック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータ（この場合、先行噴射とのインターバルＴint）を取得するとともに、前記サック室燃料流動が強いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間（余裕時間ΔＴｆ）が長くなるように前記取得した第２パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する制御部を有する（ＥＣＵ４０、前記１６のステップ１６１０及びステップ１６２０等を参照。）。

従って、直前噴射の燃料の貫徹力がサック室燃料流動の影響を受けて変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。なお、第３装置（及び後述の変形例）も、直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓ（及び、噴射開始時期ＳＯＩｓ）を所定クランク角度だけ変更した場合、それに伴って、先行噴射の噴射終了時期ＥＯＩｂ（及び噴射開始時期ＳＯＩｂ）を所定クランク角度だけ変更することが望ましい。

（第３実施形態の第１変形例）
先行噴射の燃料噴射量（先行噴射量）Ｑｂが大きいほど、先行噴射によりサック室Ｓｋ内に生成される燃料流動の強さが強くなるから、サック室燃料流動の強さも強くなる。そこで、この第１変形例は、先行噴射量Ｑｂが大きいほど余裕時間ΔＴｆを長くする。換言すると、先行噴射量Ｑｂは、サック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータであると言うことができる。

より具体的に述べると、第２変形例のＣＰＵは、図１６のステップ１６１０とステップ１６２０との間に補正係数ｋ６を求める処理を行う。即ち、ＣＰＵは、先行噴射量Ｑｂを図１７に示したルックアップテーブルMapk6(Qb)に適用することにより補正係数ｋ６を求める。このテーブルMapk6(Qb)によれば、補正係数ｋ６は、先行噴射量Ｑｂが大きいほど、「１」よりも大きい範囲において大きくなるように決定される。

更に、第２変形例のＣＰＵは、図１６のステップ１６２０において、補正係数ｋ１、ｋ５及びｋ６の積を暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は第３装置と同様である。この第１変形例によれば、先行噴射量Ｑｂに起因してサック室Ｓｋ内に生成される燃料流動の強さが変化し、そのために上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

（第３実施形態の第２変形例）
先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ（＝Ｐｆｂ）が高いほど、先行噴射によりサック室Ｓｋ内に生成される燃料流動の強さが強くなるから、サック室燃料流動の強さも強くなる。そこで、この第２変形例は、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ（＝Ｐｆｂ）が高いほど余裕時間ΔＴｆを長くする。換言すると、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆは、サック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータであると言うことができる。

より具体的に述べると、第１変形例のＣＰＵは、図１６のステップ１６１０とステップ１６２０との間に補正係数ｋ６及び補正係数ｋ７を求める処理を行う。ＣＰＵは、補正係数ｋ６を上述したように求める。更に、ＣＰＵは、「先行噴射実行中の燃圧（燃料圧力）Ｐｆ」を取得し、その取得した燃圧Ｐｆを図１８に示したルックアップテーブルMapk7(Pf)に適用することにより補正係数ｋ７を求める。このテーブルMapk7(Pf)によれば、補正係数ｋ７は、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆが高いほど、「１」よりも大きい範囲において大きくなるように決定される。なお、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆは、例えば、先行噴射開始時期における燃圧Ｐｆであってもよいし、先行噴射開始時期と先行噴射終了時期の間の所定時点における燃圧Ｐｆであってもよい。また、補正係数ｋ７の算出及び最終的な余裕時間ΔＴｆの算出タイミングは、前述した「補正係数ｋ３の算出及び補正係数ｋ３を用いた最終的な余裕時間ΔＴｆの算出タイミング」と同様である。

更に、第２変形例のＣＰＵは、図１６のステップ１６２０において、補正係数ｋ１、ｋ５、ｋ６及びｋ７の積を暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は第３装置の第１変形例と同様である。この第２変形例によれば、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆに起因してサック室Ｓｋ内に生成される燃料流動の強さが変化し、そのためにサック室燃料流動が変化して上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

（第３実施形態の第３変形例）
ところで、上記補正係数ｋ５乃至ｋ７は、いずれも「先行噴射によりサック室Ｓｋ内に生成され直前噴射の時点においてサック室Ｓｋに残留している燃料流動（サック室燃料流動）の強さが点火許容時間（言い換えると、余裕時間）に与える影響」を排除するための「余裕時間の補正量」である。換言すれば、これらの補正係数を求めるためのパラメータ（即ち、先行噴射とのインターバルＴint、先行噴射の噴射量Ｑｂ及び先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ＝Ｐｆｂ）は、サック室燃料流動の強さに相関を有する。そこで、この第３変形例のＣＰＵは、これらのパラメータに基づいて「サック室燃料流動の強さＲＤ」を推定し、この推定した強さＲＤが大きいほど余裕時間ΔＴｆを長くする。

より具体的に述べると、第３変形例のＣＰＵは、図１６のステップ１６１０にて、補正係数ｋ５に代わる補正係数ｋRDを求める処理を行う。即ち、ＣＰＵは、先ず、「直前噴射時点において残存している燃料流動の強さＲＤ」を下記関数式ｆｒｄに基づいて推定する。ｂ１乃至ｂ３は所定の定数である。但し、関数ｆｒｄは他の関数又はルックアップテーブルであってもよい。なお、ＣＰＵは、先行噴射におけるニードルリフト量の最大値Ｌｂを更に考慮して燃料流動の強さＲＤを求めても良く、先行噴射とのインターバルＴintと、先行噴射の噴射量Ｑｂ、先行噴射実行中の燃圧Ｐｆ（＝Ｐｆｂ）及びリフト量の最大値Ｌｂの中から選択される１つ以上のパラメータと、に基づいて燃料流動の強さＲＤを推定してもよい。或いは、ＣＰＵは、先行噴射とのインターバルＴint、先行噴射の噴射量Ｑｂ及び先行噴射実行中の燃圧Ｐｆの中から選択される２つ以上のパラメータに基づいて、燃料流動の強さＲＤを求めても良い。サック室燃料流動の強さＲＤは、サック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータであると言うこともできる。

ＲＤ＝ｆｒｄ（Ｔint，Ｑｂ，Ｐｆｂ）
＝ｂ１／Ｔint＋ｂ２・Ｑｂ＋ｂ３・Ｐｆｂ

次に、ＣＰＵは、燃料流動の強さＲＤを図１９に示したルックアップテーブルMapkRD(RD)に適用することにより補正係数ｋRDを求める。このテーブルMapkRD(RD)によれば、補正係数ｋRDは、サック室燃料流動の強さＲＤが大きいほど、「１」よりも大きい範囲において大きくなるように決定される。

更に、ＣＰＵは、図１６のステップ１６２０において、補正係数ｋ１と補正係数ｋRDとの積を暫定余裕時間ΔＴｚに乗じることによって、最終的な余裕時間ΔＴｆを算出する。その他の点は、第３装置と同様である。この第３変形例によれば、サック室燃料流動の強さＲＤが変化し、そのために上述した点火許容時間が変化した場合であっても、燃焼変動が悪化することを抑えながら燃焼効率をより良好な値にすることができる。

なお、ＣＰＵは、以下に述べる他の方法により、サック室燃料流動の強さＲＤを推定してもよい。
・ＣＰＵは、サック室Ｓｋ内に設けられた「圧電素子を含む圧力センサ」の出力値に基づいてサック室Ｓｋ内の燃料圧力を取得し、その取得した燃料圧力の変動（例えば、所定期間における燃料圧力の振幅の平均値）に基づいてサック室燃料流動の強さＲＤを推定する。
・ＣＰＵは、噴射弁２０の内部であってシート部Ｓｈよりも上流側部位に設けられた「圧電素子を含む圧力センサ」の出力値に基づいて燃料通路ＦＰ内の燃料圧力を取得し、その取得した燃料圧力の変動（例えば、所定期間における燃料圧力の振幅の平均値）に基づいてサック室燃料流動の強さＲＤを推定する。

以上、説明したように、本発明の各実施形態及び変形例によれば、余裕時間を適切に設定することができる（点火許容時間の終了直前の時点にて点火を実行できる）ので、燃焼変動が過大にならないようにしながら、燃焼効率を向上することができる。本発明は上記実施形態及び変形例に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

例えば、本制御装置は、暫定余裕時間ΔＴｚに「補正係数ｋ１乃至ｋ４から選択される一つ以上の補正係数」を乗じることにより、最終的な余裕時間ΔＴｆを求めても良い。同様に、本制御装置は、暫定余裕時間ΔＴｚに「補正係数ｋ５乃至ｋ７から選択される一つ以上の補正係数」を乗じることにより、最終的な余裕時間ΔＴｆを求めても良い。更に、本制御装置は、暫定余裕時間ΔＴｚに、補正係数ｋCFと「補正係数ｋ５乃至ｋ７から選択される一つ以上の補正係数」とを乗じることにより、最終的な余裕時間ΔＴｆを求めても良い。加えて、本制御装置は、暫定余裕時間ΔＴｚに、補正係数ｋRDと「補正係数ｋ１乃至ｋ４から選択される一つ以上の補正係数」とを乗じることにより、最終的な余裕時間ΔＴｆを求めても良い。また、本制御装置は、暫定余裕時間ΔＴｚに補正係数ｋCFと補正係数ｋRDとを乗じることにより、最終的な余裕時間ΔＴｆを求めても良い。

更に、本制御装置は、
前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間（先行噴射とのインターバルＴint）、
前記先行噴射により噴射される燃料の量（Ｑｂ）、及び、
前記先行噴射を行うときの燃料圧力（Ｐｆ＝Ｐｆｂ）、
のうちの少なくとも一つを、前記第１パラメータ及び前記第２パラメータに共通のパラメータとして取得するとともに、前記残存気流及び前記サック室燃料流動が前記直前噴射により噴射された燃料の貫徹力に及ぼす影響、を補正するための補正量を、前記共通のパラメータに基づいて求め、その補正量を用いて余裕時間ΔＴｆを修正（暫定余裕時間ΔＴｚを補正）してもよい。

この場合、例えば、前記共通のパラメータとして先行噴射とのインターバルＴintを用いるのであれば、その先行噴射とのインターバルＴintに基づいて「補正係数ｋ１と補正係数ｋ５との積」に相当する補正係数を求め、その補正係数により余裕時間ΔＴｆを修正すればよい。

更に、第２装置等は、暫定余裕時間ΔＴｚに「補正係数ｋ１乃至ｋ４から選ばれる補正係数」を乗じることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めていた。これに対し、第２装置及びその変形例は、補正係数ｋ１乃至ｋ４のそれぞれに対応する補正時間Ｔ１乃至Ｔ４を求め、それらの補正時間から選ばれる一つ以上の補正時間を暫定余裕時間ΔＴｚに加えることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めてもよい。加えて、第２装置の第３変形例は、暫定余裕時間ΔＴｚに補正係数ｋCFを乗じることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めていた。これに対し、第２装置の第３変形例は、補正係数ｋCFに対応する補正時間ＴCFを求め、その補正時間ＴCFを暫定余裕時間ΔＴｚに加えることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めてもよい。なお、この場合において、任意の補正係数の値が「１」未満であるならば、その補正係数に対する補正時間は負の値となる。

同様に、第３装置等は、暫定余裕時間ΔＴｚに「補正係数ｋ５乃至ｋ７から選ばれる補正係数」を乗じることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めていた。これに対し、第３装置及びその変形例は、補正係数ｋ５乃至ｋ７のそれぞれに対応する補正時間Ｔ５乃至Ｔ７を求め、それらの補正時間から選ばれる一つ以上の補正時間を暫定余裕時間ΔＴｚに加えることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めてもよい。加えて、第３装置の第３変形例は、暫定余裕時間ΔＴｚに補正係数ｋRDを乗じることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めていた。これに対し、第３装置の第３変形例は、補正係数ｋRDに対応する補正時間ＴRDを求め、その補正時間ＴRDを暫定余裕時間ΔＴｚに加えることにより最終的な余裕時間ΔＴｆを求めてもよい。なお、任意の補正係数の値が「１」よりも大きい場合、その補正係数に対する補正時間は正の値となる。

加えて、先行噴射ＩｎｊＢはフルリフト噴射であってもよい。また、吸気行程噴射ＩｎｊＡは、吸気行程前半（例えば、吸気上死点後６０〜８０°クランク角）に行われる燃料噴射と、吸気行程後半（例えば、吸気上死点後１００〜１２０°クランク角）に行われる燃料噴射と、の２回に分割して行われてもよい。即ち、１サイクルにおける燃料噴射の態様は上記実施形態のように限定されることはない。更に、点火時期ＳＡは、冷却水温ＴＨＷ、吸気温度、吸入空気量Ｇａ及びスロットル弁開度ＴＡ等、機関１０の運転状態を表す他のパラメータに基づいて決定されてもよい。

更に、噴射弁２０は、その噴孔２１ａがニードル弁２２の先端部にて直接閉じられる形式の噴射弁であったが、噴孔２１ａが比較的大きなサック室と常に連通するように形成され、ニードル弁２２がそのサック室と燃料通路ＦＰとの接続部を開閉するように移動する形式（内弁式）の噴射弁であってもよい。加えて、上記実施形態においては、余裕時間（ΔＴ又はΔＴｆ）を変更する際に直前噴射の噴射終了時期ＥＯＩｓのみが変更されていたが、同時に点火時期ＳＡが僅かに変更されてもよい。更に、上記実施形態及び変形例においては、余裕時間そのものが決定され変更されていたが、直前噴射の噴射終了時期から点火時期までのクランク角度（余裕クランク角度）を管理・変更することにより、余裕時間を変更してもよい。

１０…内燃機関、２０…噴射弁、２１ａ…噴孔、２２…ニードル弁、３０…点火プラグ、３０ａ…火花発生部、４０…電子制御ユニット。

Claims (14)

1. 火花発生部を備える点火プラグと、
   移動可能な弁体を有し当該弁体の移動により噴孔を通しての筒内への燃料噴射を実行する噴射弁であって同噴射された燃料の少なくとも一部を含む噴霧が前記火花発生部に直接到達するように配設された噴射弁と、
   を有する筒内噴射式内燃機関に適用され、
   前記噴射弁により前記燃料噴射を実行させるとともに同燃料噴射における前記弁体のリフト量の最大値を変更することにより前記噴射される燃料の貫徹力を変更し、且つ、前記火花発生部から火花を発生させる点火時期を前記機関の運転状態に基づいて制御する制御部、を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記点火時期の直前に実行される燃料噴射である直前噴射における前記リフト量の最大値を第１の値に設定したときの同直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間が、前記直前噴射における前記リフト量の最大値を前記第１の値よりも大きい第２の値に設定したときの同直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間、よりも長くなるように、少なくとも前記直前噴射の噴射終了時期を変更するように構成された制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記直前噴射を行うときの燃料圧力が低いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間が長くなるように前記直前噴射の噴射終了時期を変更する制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させ、更に、
   前記先行噴射により前記筒内に生成され且つ前記直前噴射の実行時点において同筒内に残存している気流である残存気流の強さに相関を有する第１パラメータを取得するとともに、前記残存気流が強いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間が短くなるように前記取得した第１パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間を、その時間が短いほど前記残存気流がより強いことを示す前記第１パラメータとして取得するように構成された制御装置。
5. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記先行噴射により噴射される燃料の量を、その燃料の量が多いほど前記残存気流がより強いことを示す前記第１パラメータとして取得するように構成された制御装置。
6. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記先行噴射を行うときの燃料圧力を、その燃料圧力が高いほど前記残存気流がより強いことを示す前記第１パラメータとして取得するように構成された制御装置。
7. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
   前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
   前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
   のうちの少なくとも２つ以上に基づいて、前記第１パラメータを算出するように構成された制御装置。
8. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記噴射弁は、
   少なくとも前記弁体が移動された状態において前記噴孔が連通するサック室を当該噴射弁の先端部に備え、
   前記制御部は、
   前記直前噴射の実行時点において前記サック室内に残留している燃料流動であるサック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータを取得するとともに、前記サック室燃料流動が強いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間が長くなるように前記取得した第２パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する制御装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させ、更に、
   前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間を、その時間が短いほど前記サック室燃料流動がより強いことを示す前記第２パラメータとして取得するように構成された制御装置。
10. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させ、更に、
    前記先行噴射により噴射される燃料の量を、その燃料の量が大きいほど前記サック室燃料流動がより強いことを示す前記第２パラメータとして取得するように構成された制御装置。
11. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させ、更に、
    前記先行噴射を行うときの燃料圧力を、その燃料圧力が高いほど前記サック室燃料流動がより強いことを示す前記第２パラメータとして取得するように構成された制御装置。
12. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記直前噴射に加え同直前噴射の前の時点にて前記噴射弁により前記燃料噴射を先行噴射として実行させ、更に、
    前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
    前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
    前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
    のうちの少なくとも２つ以上に基づいて、前記第２パラメータを算出するように構成された制御装置。
13. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記噴射弁は、
    少なくとも前記弁体が移動された状態において前記噴孔が連通するサック室を当該噴射弁の先端部に備え、
    前記制御部は、
    前記直前噴射の実行時点において前記サック室内に残留している燃料流動であるサック室燃料流動の強さに相関を有する第２パラメータを取得するとともに、前記サック室燃料流動が強いほど前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間が長くなるように前記取得した第２パラメータに応じて前記直前噴射の噴射終了時期を変更する制御装置。
14. 請求項１３に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記先行噴射の噴射終了時期から前記直前噴射の噴射開始時期までの時間、
    前記先行噴射により噴射される燃料の量、及び、
    前記先行噴射を行うときの燃料圧力、
    のうちの少なくとも一つを、前記第１パラメータ及び前記第２パラメータに共通のパラメータとして取得するとともに、前記先行噴射により前記筒内に生成される気流及び前記先行噴射により前記サック室内に生成される燃料流動が前記直前噴射により噴射された燃料の貫徹力に及ぼす影響、を補正するための補正量を前記共通のパラメータに基づいて求め、その補正量を用いて前記直前噴射の噴射終了時期から前記点火時期までの時間を修正するように構成された、制御装置。
    

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