JP2016223449A - 燃料噴射制御装置および燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

【課題】噴霧粒径を小さくしつつ微少量の燃料噴射を可能にする。
【解決手段】ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）は、弁体を開弁作動させて噴孔から燃料を噴射するインジェクタを備える燃料噴射システムに適用され、検出手段と、目標圧力設定手段と、を備える。検出手段は、ステップＳ３０、Ｓ３１の処理により弁体の閉弁時期を検出する。目標圧力設定手段は、開弁作動を開始した弁体がフルリフト位置に達することなく閉弁作動を開始するパーシャル噴射を行う時には、インジェクタへ供給される燃料の目標圧力を、１０ＭＰａ以上の値に設定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、燃料をインジェクタから噴射する燃料噴射システムに適用された、燃料噴射制御装置および燃料噴射システムに関する。

この種の一般的なインジェクタは、コイルへの通電に伴い電磁吸引力を生じさせる固定コアと、固定コアに吸引されて弁体とともに移動する可動コアと、を備える。そして、コイルへの通電時間Ｔｉを制御することで、弁体の開弁時間を制御して、燃料の噴射期間つまり噴射量Ｑを制御する。

そして、従来の一般的な制御では、弁体がフルリフト位置に達した後に閉弁作動を開始するように噴射（フルリフト噴射）させることを前提としている。そのため、微少量の燃料を噴射する場合には、フルリフト噴射が可能な最小の通電時間Ｔｉ（フルリフト最小時間）に設定するとともに、インジェクタへ供給する燃料の圧力を低下させている。

一方、特許文献１には、フルリフト最小時間よりも通電時間Ｔｉを短くすることで、弁体がフルリフト位置に達する前に閉弁作動を開始するように噴射（パーシャル噴射）させる制御が開示されている。この制御によっても、微少量の燃料を噴射することが可能となる。

特開２０１３−２４００号公報

ここで、インジェクタ内部の燃料通路のうち弁体のシート部より下流側の部分（サック室）における燃料の圧力（サック燃圧）が高いほど、噴孔から噴射される燃料の噴霧粒径が小さくなり、得られる燃焼エネルギが増大する。したがって、インジェクタへ供給する燃料の圧力（供給燃圧）を高くすることは、噴霧粒径を小さくできる点で望ましい。

しかしながら、弁体を開弁させた直後においてはシート部で燃料が絞られる度合いが大きいので、供給燃圧を高くしたところでサック燃圧は直ぐには上昇しない。そのため、先述したパーシャル噴射を実施すると、サック燃圧が十分に上昇しないまま噴射が終了するので、小さい噴霧粒径の燃料を噴射できない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、噴霧粒径を小さくしつつ微少量の燃料噴射を可能にした燃料噴射制御装置、および燃料噴射システムを提供することにある。

開示されたひとつの発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、弁体（１２）を開弁作動させて噴孔（１７ａ）から燃料を噴射するインジェクタ（１０）を備える燃料噴射システムに適用された、燃料噴射制御装置（２０）であることを前提とする。

そして、以下の構成を備えることを特徴とする。すなわち、弁体の閉弁時期を検出する検出手段（Ｓ３０、Ｓ３１）と、開弁作動を開始した弁体がフルリフト位置に達することなく閉弁作動を開始するパーシャル噴射を行う時には、インジェクタへ供給される燃料の目標圧力を、１０ＭＰａ以上の値に設定する目標圧力設定手段をと、備える。

ここで、上記発明に反して、パーシャル噴射時の目標圧力を、内燃機関の運転状態に応じて設定すると、要求噴射量が微少であることに起因して目標圧力が小さくなり、小さい噴霧粒径で噴射できなくなる場合がある。これに対し上記発明では、パーシャル噴射時には１０ＭＰａ以上の値に目標圧力を設定する。そのため、パーシャル噴射時には十分に高い供給燃圧で噴射されるので、パーシャル噴射であっても小さい噴霧粒径となる。よって、噴霧粒径を小さくしつつ微少量の燃料噴射が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射システムを示す全体図。 図１に示すインジェクタの全体構造を説明する断面図。 図２の拡大図であって、噴孔の形状を示す断面図。 図２の拡大図であって、磁気回路を示す断面図。 図１に示す高圧ポンプの全体構造を説明する模式図。 図１に示すＥＣＵが噴射制御を実施した場合における、コイルへの印加電圧、コイル電流および電磁吸引力の、時間経過に伴い生じる変化を示す図。 図２に示すインジェクタのＴｉ−Ｑ特性を示す図。 図１に示すマイコンによる噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 図１に示すマイコンによるポンプ制御の処理手順を示すフローチャート。 図１に示すマイコンによるマップ更新処理の手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態による効果を説明するグラフであり、噴霧粒径と供給燃圧との関係を示す試験結果。 本発明の第３実施形態による効果を説明するグラフであり、噴霧粒径悪化度と供給燃圧との関係を示す数値解析結果。 噴霧粒径悪化度とシート絞り率との関係を示す試験結果。

以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置、およびその装置を含む燃料噴射システムの各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１に示すインジェクタ１０は、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されており、内燃機関の燃焼室２へ直接燃料を噴射するものである。具体的には、燃焼室２を形成するシリンダヘッド３のうちシリンダの軸線Ｃと一致する位置に、インジェクタ１０を挿入する取付穴４が形成されている。

インジェクタ１０へ供給される燃料は、図示しない燃料タンクに貯蔵されている。燃料タンク内の燃料は、低圧ポンプにより汲み上げられ、高圧ポンプ４０により昇圧されてデリバリパイプ３０へ圧送される。デリバリパイプ３０内の高圧燃料は、各気筒のインジェクタ１０へ分配供給される。高圧ポンプ４０の構造については、図５を用いて後に詳述する。

シリンダヘッド３には点火プラグ６が取り付けられている。点火プラグ６およびインジェクタ１０は、シリンダヘッド３のうち燃焼室２に対してピストンの反対側の部分に並べて配置されている。

図２に示すように、インジェクタ１０は、ボデー１１、弁体１２、コイル１３、固定コア１４、可動コア１５、ハウジング１６等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に燃料通路１１ａが形成されるよう、磁性材料にて形成されている。ボデー１１は、弁体１２が離着座する着座面１７ｂ、および燃料を噴射する噴孔１７ａを形成する。

図３を用いてより詳細に説明すると、ボデー１１には、着座面１７ｂが形成された噴孔体１７が取り付けられている。噴孔体１７には、噴孔１７ａが形成された噴孔プレート１７ｐが取り付けられている。弁体１２のうち着座面１７ｂに着座する部分がシート部１２ａである。具体的には、弁体１２の本体部１２ｂと先端部１２ｃとの境界線が、着座面１７ｂに着座するシート部１２ａとして機能する。本体部１２ｂは軸線Ｃ方向に延びる円柱形状であり、先端部１２ｃは、本体部１２ｂの噴孔側先端から噴孔１７ａに向けて延びる円錐形状である。要するに、円柱と円錐の境界線である角部が、軸線Ｃ周りに延びる環状のシート部１２ａに相当する。

シート部１２ａを着座面１７ｂに着座させるよう弁体１２を閉弁作動させると、噴孔１７ａからの燃料噴射が停止される。シート部１２ａを着座面１７ｂから離座させるよう弁体１２を開弁作動（リフトアップ）させると、噴孔１７ａから燃料が噴射される。燃料通路１１ａのうち弁体１２のシート部１２ａより下流側、かつ、噴孔１７ａの上流側部分がサック室１７ｓである。サック室１７ｓの燃圧（サック燃圧）が高いほど、噴孔１７ａから噴射した燃料の噴霧粒径が小さくなる。

噴孔１７ａの流路長さＬは、噴孔１７ａの入口直径Ｄよりも小さい。噴孔プレート１７ｐの板面の垂直方向に対して噴孔１７ａの流路方向が傾くよう、噴孔プレート１７ｐに噴孔１７ａが形成されている。また、噴孔１７ａの断面形状は円形である。したがって、噴孔１７ａの入口形状は楕円であり、厳密には、入口直径Ｄは楕円の長径寸法である。

図２の説明に戻り、コイル１３は、樹脂製のボビン１３ａに巻き回して構成され、該ボビン１３ａと樹脂材１３ｂにより封止されている。つまり、コイル１３、ボビン１３ａ、樹脂材１３ｂにより、円筒形状のコイル体が構成されている。

固定コア１４は、磁性材料にて円筒形状に形成され、円筒内部に燃料通路１４ａを形成する。ボデー１１の内周面には固定コア１４が挿入され、ボデー１１の外周面にはボビン１３ａが挿入されている。さらに、コイル１６を封止する樹脂材１３ｂの外周面は、ハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、磁性材料にて円筒形状に形成されている。なお、ハウジング１６の開口端部には、磁性材料にて形成される蓋部材１８が取り付けられている。これにより、コイル体は、ボデー１１、ハウジング１６および蓋部材１８により取り囲まれることとなる。

可動コア１５は、磁性材料にて円盤形状に形成され、ボデー１１の内周面に挿入配置されている。なお、ボデー１１、弁体１２、コイル体、固定コア１４、可動コア１５およびハウジング１６は、各々の中心線が一致するように配置されている。そして、可動コア１５は、固定コア１４に対して噴孔１７ａの側に配置されており、コイル１３への非通電時には固定コア１４と所定のギャップを有するよう、固定コア１４に対向配置されている。

コイル１３へ通電して固定コア１４に電磁吸引力を生じさせると、この電磁吸引力により可動コア１５が固定コア１４に引き寄せられる。その結果、可動コア１５に連結されている弁体１２は、メインスプリングＳＰ１の弾性力および燃圧閉弁力に抗してリフトアップ（開弁作動）する。燃圧閉弁力とは、燃料通路１１ａ内の燃料圧力が弁体１２を閉弁側に押す力のことである。一方、コイル１３への通電を停止させると、メインスプリングＳＰ１の弾性力により、弁体１２は可動コア１５とともに閉弁作動する。

図４は、図２の拡大図であるとともに、シリンダヘッド３の取付穴４へインジェクタ１０を挿入して取り付けた状態を示す。先述の如くコイル体を取り囲むボデー１１、ハウジング１６、蓋部材１８および固定コア１４は、磁性材料により形成されるため、コイル１３への通電により生じた磁束の通路となる磁気回路を形成することとなる。つまり、図中の矢印に示すように磁気回路中を磁束が流れる。

なお、ハウジング１６のうちコイル１３を収容する領域の部分をコイル領域部１６ａと呼ぶ。また、ハウジング１６のうち磁気回路を形成する領域の部分を磁気回路領域部１６ｂと呼ぶ。換言すれば、挿入方向（図４の上下方向）のうち、蓋部材１８の反噴孔側（図４の上側）の端面位置が、磁気回路領域部１６ｂの反噴孔側の領域境界である。図４の例では、磁気回路領域部１６ｂのうち挿入方向（図４の上下方向）の全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。そして、シリンダヘッド３のうち磁気回路を全周に亘って取り囲んでいる部分が、「環状導電部３ａ（内燃機関の所定箇所）」に相当する。

ボデー１１のうちハウジング１６よりも噴孔側に位置する部分の外周面は、取付穴４の内周面４ｂに接触している（図１参照）。これに対し、ハウジング１６の外周面は、取付穴４の内周面４ａとの間に隙間ＣＬを形成している（図４参照）。換言すれば、磁気回路領域部１６ｂの外周面と取付穴４の内周面４ａとは、隙間ＣＬを隔てて対向する。

このように、磁気回路が環状導電部３ａに取り囲まれているため、コイル１３へ電流を流して磁気回路で磁束変化が生じると（図４中の矢印参照）、その磁束変化に伴い環状導電部３ａに渦電流が生じる。この渦電流は図４の紙面垂直方向に流れる。

図２の説明に戻り、可動コア１５には貫通孔１５ａが形成されており、この貫通孔１５ａに弁体１２が挿入配置されることで、弁体１２は可動コア１５に対して摺動して相対移動可能に組み付けられている。弁体１２の反噴孔側端部には係止部１２ｄが形成されている。可動コア１５が固定コア１４に吸引されて移動する際には、係止部１２ｄが可動コア１５に係止された状態で移動するので、可動コア１５の移動開始と同時に弁体１２も移動（開弁作動）を開始する。但し、可動コア１５が固定コア１４に接触した状態であっても、弁体１２は可動コア１５に対して相対移動してリフトアップすることが可能である。

弁体１２の反噴孔側にはメインスプリングＳＰ１が配置され、可動コア１５の噴孔側にはサブスプリングＳＰ２が配置されている。これらのスプリングＳＰ１、ＳＰ２はコイル状であり、軸線Ｃ方向に変形して弾性変形する。メインスプリングＳＰ１の弾性力（メイン弾性力Ｆｓ１）は、調整パイプ１０１からの反力として弁体１２へ閉弁方向に付与される。サブスプリングＳＰ２の弾性力（サブ弾性力Ｆｓ２）は、ボデー１１の凹部１１ｂからの反力として可動コア１５へ吸引方向に付与される。

要するに、弁体１２は、メインスプリングＳＰ１と着座面１７ｂとの間に挟まれており、可動コア１５は、サブスプリングＳＰ２と係止部１２ｄとの間に挟まれている。そして、サブ弾性力Ｆｓ２は可動コア１５を介して係止部１２ｄに伝達され、弁体１２へ開弁方向に付与されることとなる。したがって、メイン弾性力Ｆｓ１からサブ弾性力Ｆｓ２を差し引いた弾性力Ｆｓが、弁体１２へ閉弁方向に付与されているとも言える。

詳細には、弁体１２がリフトアップすると、メインスプリングＳＰ１については、圧縮量（弾性変形量）が増大するのでメイン弾性力Ｆｓ１は増大する。一方、サブスプリングＳＰ２については、弁体１２がリフトアップすると圧縮量（弾性変形量）が減少するのでサブ弾性力Ｆｓ２が減少する。これらの合成弾性力Ｆｓ（＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２）はリフトアップに伴い増大する。

閉弁時（ストローク＝０）におけるメイン弾性力Ｆｓ１（セット荷重Ｆｓｅｔ１）は、閉弁時におけるサブ弾性力Ｆｓ２（セット荷重Ｆｓｅｔ２）よりも大きい。したがって、閉弁時の合成弾性力Ｆｓはセット荷重Ｆｓｅｔ１よりも小さい。図２に示すように、固定コア１４の円筒内部に対する、調整パイプ１０１の取付位置を調整することで、メインスプリングＳＰ１のセット荷重Ｆｓｅｔ１が調整可能である。

次に、図５を用いて、高圧ポンプ４０について説明する。高圧ポンプ４０は、プランジャ４５の往復運動により燃料の吸入および吐出を行うピストンポンプである。詳しくは、高圧ポンプ４０の駆動軸５は、内燃機関のクランク軸により回転駆動される。つまり、高圧ポンプ４０は、内燃機関の回転トルクで駆動する機械式ポンプである。カム機構４６は、駆動軸５の回転運動をプランジャ４５の往復運動に変換する。プランジャ４５は、燃料通路４８の途中に配置されたポンプ室４４内で往復運動する。これにより、低圧ポンプから高圧ポンプ４０へ供給された燃料は、ポンプ室４４内に吸入され、プランジャ４５により圧縮された後、ポンプ室４４からデリバリパイプ３０へ吐出される。

高圧ポンプ４０の燃料吸入側には、通電に伴い閉弁する常開式の調量弁４３が設けられており、この調量弁４３の閉弁時間を制御することで高圧ポンプ４０の燃料吐出量が調整される。すなわち、プランジャ４５が下降する際には、ポンプ室４４に燃料が吸入される。その後、プランジャ４５が上昇に転じた際に調量弁４３が非通電の場合には、調量弁４３が開弁状態を保つことにより、ポンプ室４４内の燃料が上流側に戻される。一方、調量弁４３への通電に伴い調量弁４３が閉弁されると、ポンプ室４４内の燃料の圧力が上昇し、その高圧燃料がデリバリパイプ３０に圧送される。かかる場合、調量弁４３の閉弁タイミング（通電タイミング）を遅角させるほど、燃料圧送期間が小さくなり、ひいては燃料圧送量が少なくなる。なお、調量弁４３としては、常開式の代わりに常閉式のものを採用してもよい。

また、逆止弁４２の下流側には、燃料吐出圧を制限する圧力開放弁としてのリリーフ弁４７が設けられている。リリーフ弁４７は、高圧ポンプ４０の燃料吐出圧が所定のリリーフ圧（例えば２５ＭＰａ）以上の場合に開弁し、その開弁時に高圧ポンプ４０の吐出燃料を、燃料戻し管４９を介して燃料タンク２５に戻す。これにより、デリバリパイプ３０内の燃料圧力がリリーフ圧を超えないようになっている。なお、リリーフ弁４７については、高圧ポンプ４０に設ける代わりに、デリバリパイプ３０に設けてもよい。

図１の説明に戻り、電子制御装置（ＥＣＵ２０）は、特許請求の範囲に記載の「燃料噴射制御装置」に相当するものであり、マイクロコンピュータ（マイコン２１）、集積ＩＣ２２、昇圧回路２３、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４等を備える。

マイコン２１は、中央演算装置、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）および揮発性メモリ（ＲＡＭ）等を有して構成され、内燃機関の負荷および機関回転速度に基づき、燃料の要求噴射量Ｑｒｅｑおよび目標噴射開始時期を算出する。なお、通電時間Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を示す特性線（図７参照）を予め試験して取得しておき、その特性線にしたがってコイル１３への通電時間Ｔｉを制御することで、噴射量Ｑを制御する。

例えば、上記特性線に基づき、通電時間Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を示すマップ（Ｔｉ−Ｑマップ）を作成しておき、該Ｔｉ−Ｑマップをメモリに記憶させておく。そして、要求される噴射量（要求噴射量Ｑｒｅｑ）に適合する通電時間Ｔｉを、Ｔｉ−Ｑマップを参酌して設定する。なお、インジェクタ１０に供給される燃圧（つまり、デリバリパイプ３０内の燃圧）が高いほど、通電時間Ｔｉは短くて済む。そこで、供給燃圧毎にＴｉ−Ｑマップを作成して記憶させておき、噴射時の供給燃圧に応じて参酌するＴｉ−Ｑマップを切り替える。

集積ＩＣ２２は、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の作動を制御する噴射駆動回路２２ａ、および昇圧回路２３の作動を制御する充電回路２２ｂを有する。これらの回路２２ａ、２２ｂは、マイコン２１から出力された噴射指令信号に基づき作動する。噴射指令信号は、インジェクタ１０のコイル１３への通電状態を指令する信号であり、先述した要求噴射量Ｑｒｅｑおよび目標噴射開始時期と、後述するコイル電流検出値Ｉとに基づき、マイコン２１により設定される。噴射指令信号には、後述する噴射信号、ブースト信号およびバッテリ信号が含まれている。

昇圧回路２３は、コイル２３ａ、コンデンサ２３ｂ、ダイオード２３ｃおよびスイッチング素子ＳＷ１を有する。スイッチング素子ＳＷ１がオン作動とオフ作動を繰り返すように充電回路２２ｂがスイッチング素子ＳＷ１を制御すると、バッテリ端子Ｂａｔｔから印加されるバッテリ電圧がコイル２３ａにより昇圧（ブースト）されて、コンデンサ２３ｂに蓄電される。このように昇圧されて蓄電された電力の電圧が「ブースト電圧」に相当する。

そして、噴射駆動回路２２ａがスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４をともにオン作動させると、インジェクタ１０のコイル１３へブースト電圧が印加される。一方、スイッチング素子ＳＷ２をオフ作動させてスイッチング素子ＳＷ３をオン作動させるように切り替えると、インジェクタ１０のコイル１３へバッテリ電圧が印加される。なお、コイル１３への電圧印加を停止させる場合には、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフ作動させる。ダイオード２４は、スイッチング素子ＳＷ２のオン作動時に、ブースト電圧がスイッチング素子ＳＷ３に印加されることを防止するためのものである。

シャント抵抗２５は、スイッチング素子ＳＷ４を流れる電流、つまりコイル１３を流れる電流（コイル電流）を検出するためのものであり、マイコン２１は、シャント抵抗２５で生じた電圧降下量に基づき、先述したコイル電流検出値Ｉを検出する。

次に、コイル電流を流すことにより生じる電磁吸引力（開弁力）について、詳細に説明する。

固定コア１４で生じさせる起磁力（アンペアターンＡＴ）が大きいほど、電磁吸引力は大きくなる。つまり、コイル１３の巻き数が同じであれば、コイル電流を多くしてアンペアターンＡＴを大きくするほど、電磁吸引力は大きくなる。但し、通電を開始してから吸引力が飽和して最大値になるまでには時間がかかる。本実施形態では、このように飽和して最大値になった時の電磁吸引力を、静的吸引力Ｆｂと呼ぶ。

また、弁体１２が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力を、必要開弁力Ｆａと呼ぶ。なお、インジェクタ１０への供給燃圧が高いほど、弁体１２が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力（開弁開始吸引力）は大きくなる。また、燃料の粘性が大きい場合等、各種状況に応じて開弁開始吸引力は大きくなる。そこで、開弁開始吸引力が最も大きくなる状況を想定した場合の開弁開始吸引力を、必要開弁力Ｆａと定義する。

図６（ａ）は、燃料噴射を１回実施する場合における、コイル１３への印加電圧波形を示す。図示されるように、噴射指令信号により指令される電圧印加開始時期ｔ１（つまり、通電時間Ｔｉの開始時期）に、ブースト電圧を印加して通電を開始させている。すると、通電開始に伴いコイル電流が第１目標値Ｉ１まで上昇する（図６（ｂ）参照）。そして、先述したコイル電流検出値Ｉが、第１目標値Ｉ１に達したｔ１時点で、通電をオフさせている。要するに、初回の通電によるブースト電圧印加により、第１目標値Ｉ１までコイル電流を上昇させるように制御する。

その後、第１目標値Ｉ１よりも低い値に設定された第２目標値Ｉ２にコイル電流が維持されるように、バッテリ電圧による通電を制御する。具体的には、コイル電流検出値Ｉと第２目標値Ｉ２との乖離が所定幅以内となるよう、バッテリ電圧による通電オンオフを繰り返すことで、変動するコイル電流の平均値が第２目標値Ｉ２に保持されるようにデューティ制御する。そして、第２目標値Ｉ２は、静的吸引力Ｆｂが必要開弁力Ｆａ以上となるような値に設定されている。

その後、第２目標値Ｉ２よりも低い値に設定された第３目標値Ｉ３にコイル電流が維持されるように、バッテリ電圧による通電を制御する。具体的には、コイル電流検出値Ｉと第３目標値Ｉ３との乖離が所定幅以内となるよう、バッテリ電圧による通電オンオフを繰り返すことで、変動するコイル電流の平均値が第３目標値Ｉ３に保持されるようにデューティ制御する。

図６（ｃ）に示すように、電磁吸引力は、通電開始時点、つまり上昇制御開始時点（ｔ０）から、ピックアップ制御終了時点（ｔ３）までの期間に上昇し続ける。なお、電磁吸引力の上昇速度は、上昇制御期間よりもピックアップ制御期間の方が遅い。そして、吸引力が上昇する期間（ｔ０〜ｔ３）のうちに吸引力が必要開弁力Ｆａを超えることとなるよう、第１目標値Ｉ１、第２目標値Ｉ２およびピックアップ制御期間は設定されている。

ホールド制御期間（ｔ４〜ｔ５）では吸引力が所定値に保持される。開弁状態を保持するのに必要な開弁保持力Ｆｃよりも上記所定値が高くなるよう、第３目標値Ｉ３は設定されている。なお、開弁保持力Ｆｃは必要開弁力Ｆａよりも小さい。

噴射指令信号に含まれる噴射信号は、通電時間Ｔｉを指令するパルス信号であり、目標噴射開始時期よりも所定の噴射遅れ時間だけ早い時期ｔ０にパルスオン時期が設定されている。そして、パルスオンしてから、通電時間Ｔｉに応じた時間が経過した時期ｔ５（つまり、通電時間Ｔｉの終了時期）にパルスオフ時期が設定されている。この噴射信号にしたがってスイッチング素子ＳＷ４は作動する。

噴射指令信号に含まれるブースト信号は、ブースト電圧による通電オンオフを指令するパルス信号であり、噴射信号のパルスオンと同時にパルスオンする。その後、コイル電流検出値Ｉが第１目標値Ｉ１に達するまでの期間、ブースト信号はオンオフを繰り返す。このブースト信号のオンオフにしたがってスイッチング素子ＳＷ２は作動する。これにより、上昇制御期間においてブースト電圧が印加される。

噴射指令信号に含まれるバッテリ信号は、ピックアップ制御の開始時点ｔ２でパルスオンする。その後、通電開始からの経過時間が所定時間に達するまでの期間、コイル電流検出値Ｉが第２目標値Ｉ２に保持されるようにフィードバック制御するよう、バッテリ信号はオンオフを繰り返す。さらにその後、噴射信号のパルスオフまでの期間、コイル電流検出値Ｉが第３目標値Ｉ３に保持されるようにフィードバック制御するよう、バッテリ信号はオンオフを繰り返す。このバッテリ信号にしたがってスイッチング素子ＳＷ３は作動する。

インジェクタ１０への供給燃圧は、デリバリパイプ３０に取り付けられた燃圧センサ３１（図１参照）により検出されている。ＥＣＵ２０は、燃圧センサ３１により検出された供給燃圧に応じて、上述したピックアップ制御を実施するか否かを判定する。例えば、供給燃圧が所定値以上である場合にはピックアップ制御を許可するが、所定値未満である場合にはピックアップ制御を実施せず、上昇制御の後にホールド制御を実施する。

図７は、通電時間Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を表した特性線を示しており、図中の実線は供給燃圧が１０ＭＰａの場合、点線は供給燃圧が２０ＭＰａの場合の特性線である。本実施形態では、燃料噴射システムがとりうる目標圧力の最大値（システム最大燃圧Ｐｍａｘ）が１０ＭＰａである。システム最大燃圧Ｐｍａｘは、高圧ポンプ４０の最大吐出圧よりも低い値に設定されており、デリバリパイプ３０内の燃圧（供給燃圧）を安定して保持可能な最大値に設定されている。

特性線のうち符号Ａ１に示す領域をパーシャル領域、符号Ａ２に示す領域をフルリフト領域と呼ぶ。パーシャル領域Ａ１の通電時間Ｔｉで燃料を噴射（パーシャル噴射）した場合には、可動コア１５が固定コア１４に衝突する前、つまり弁体１２がフルリフト位置に達する前に閉弁作動を開始して、微少量の燃料が噴射される。フルリフト位置とは、可動コア１５が固定コア１４に衝突した時点における弁体１２のリフト位置のことである。一方、フルリフト領域Ａ２の通電時間Ｔｉで燃料を噴射（フルリフト噴射）した場合には、弁体１２がフルリフト位置に達した後に閉弁作動を開始するので、パーシャル領域Ａ１で噴射した場合に比べて噴射量は多くなる。

パーシャル領域Ａ１で噴射可能な最大噴射量Ｂは、供給燃圧が高いほど多くなる。したがって、例えば図７中の符号Ｑ１に示す噴射量を供給燃圧１０ＭＰａで噴射させる場合にはフルリフト領域Ａ２で噴射させることになるが、この噴射量Ｑ１を２０ＭＰａで噴射させる場合にはパーシャル領域Ａ１で噴射させることになる。

弁体１２のシート部１２ａでの流量絞りによる圧力損失（シート絞り度合い）と、噴孔１７ａでの流量絞りによる圧力損失（噴孔絞り度合い）との合算値に対する、シート絞り度合いの割合を、シート絞り率と呼ぶ。そして、噴射開始直後では、シート絞り度合いが、噴孔絞り度合いよりも大きくなっており、弁体１２がリフトアップするに伴いシート絞り率は小さくなっていく。なお、図７中の符号Ｃは、供給燃圧が１０ＭＰａの場合の特性線におけるシート絞り率５０％となる通電時間Ｔｉを示す。

次に、図８、図９および図１０を用いて、マイコン２１が実施する各種制御の処理手順を説明する。これらの制御は、内燃機関の作動期間中、所定周期（例えばＣＰＵの演算周期）で繰り返し実行される。

はじめに、図８を用いてインジェクタ１０を制御する手順を説明する。先ず、図８のステップＳ１０（選択手段）において、先述した要求噴射量Ｑｒｅｑが、システム最大燃圧Ｐｍａｘでのパーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘ以下であるか否かを判定する。Ｑｒｅｑ≦Ｑｐｌｍａｘと判定された場合、供給燃圧をシステム最大燃圧Ｐｍａｘにすればパーシャル領域Ａ１での噴射が可能になることを意味する。このように肯定判定場合には、次のステップＳ１１（選択手段）において、以下に説明する「出力向上量」および「ポンプ損失量」を大小比較する。

例えば、図７中の符号Ｑ１に示す微少噴射の如く、パーシャル領域Ａ１およびフルリフト領域Ａ２のいずれでも噴射可能な場合において、供給燃圧をシステム最大燃圧Ｐｍａｘにしてパーシャル領域Ａ１で噴射することを選択した場合には、フルリフト領域Ａ２で噴射する場合に比べて高圧で噴射することになるので、噴霧粒径が小さくなる。よって、燃料噴射量に対する内燃機関の出力トルク、つまり内燃機関の出力効率が向上する。なお、ここで言う出力トルクには、高圧ポンプ４０の駆動に要するトルクは除かれている。

しかし、その背反として、パーシャル噴射を選択して供給燃圧をシステム最大燃圧Ｐｍａｘにすると、高圧ポンプ４０の吐出量増大に伴い駆動軸５の回転負荷が増大して、先述した燃料噴射量に対する出力トルク（出力効率）が低下する。

このように、フルリフト噴射を選択した場合と比較して、パーシャル噴射を選択して噴霧粒径が小さくなることに起因して内燃機関の出力効率が向上する量を「出力向上量」と呼ぶ。また、フルリフト噴射を選択した場合と比較して、パーシャル噴射を選択して高圧ポンプ４０の負荷が大きくなることに起因して内燃機関の出力効率が低下する量を「ポンプ損失量」と呼ぶ。

これらのポンプ損失量および出力向上量は、その時の内燃機関の運転状態に応じて異なってくる。上記運転状態の具体例として、内燃機関の負荷、回転速度、温度、および内燃機関が補機を駆動させる場合の負荷等が挙げられる。そのため、ステップＳ１１ではこれらの運転状態に応じて、出力向上量およびポンプ損失量の大小比較を実行する。

ステップＳ１１にて出力向上量＞ポンプ損失量と判定された場合には、続くステップＳ１２、Ｓ１３において、供給燃圧をシステム最大燃圧Ｐｍａｘにしてパーシャル領域Ａ１で要求噴射量Ｑｒｅｑを噴射させるようにインジェクタ１０の作動を制御する。

具体的には、先ずステップＳ１２（噴射指令期間設定手段）において、Ｐｍａｘに対応する特性線に基づき作成されたＴｉ−Ｑマップを参酌して、要求噴射量Ｑｒｅｑに対応する通電時間Ｔｉを設定する。そして、このように設定した通電時間Ｔｉ（噴射信号）を含む噴射指令信号を集積ＩＣ２２へ出力することで、インジェクタ１０は、Ｐｍａｘに対応する特性線でのパーシャル領域Ａ１で要求噴射量Ｑｒｅｑを噴射する。また、次のステップＳ１３において、後述する目標供給燃圧Ｐｔｒｇ（目標圧力）をシステム最大燃圧Ｐｍａｘにするよう、強制指令フラグをオンに設定する。

これに対し、ステップＳ１０にてＱｒｅｑ＞Ｑｐｌｍａｘと判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、パーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘでは要求噴射量Ｑｒｅｑに対して不足する。そのため、この場合にはステップＳ１４（噴射指令期間設定手段）において、フルリフト領域Ａ２で要求噴射量Ｑｒｅｑを噴射させるようにインジェクタ１０の作動を制御する。

また、ステップＳ１１にて出力向上量≦ポンプ損失量と判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、上記不足は生じないためパーシャル領域Ａ１での噴射が可能であるものの、パーシャル領域Ａ１で噴射することによるデメリット（ポンプ損失量）がメリット（出力向上量）よりも大きくなる。そのため、この場合にもステップＳ１４において、フルリフト領域Ａ２で要求噴射量Ｑｒｅｑを噴射させるようにインジェクタ１０の作動を制御する。ステップＳ１４の処理を実行した後には、続くステップＳ１５にて強制指令フラグをオフに設定する。

次に、図９を用いて高圧ポンプ４０を制御する手順を説明する。先ず、図９のステップＳ２０において、図８の処理において強制指令フラグがオンに設定されているか否かを判定する。オンに設定されている場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、続くステップＳ２１（目標圧力設定手段）において、目標供給燃圧Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘに設定する。一方、オフに設定されている場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、続くステップＳ２２（目標圧力設定手段）において、以下に説明する燃圧マップを用いて、内燃機関の負荷および機関回転速度に基づき目標供給燃圧Ｐｔｒｇを設定する。

具体的には、負荷に相当する目標噴射量Ｑｒｅｑおよび機関回転速度と、供給燃圧の最適値との関係を予め試験して取得しておき、その関係を示す燃圧マップをメモリに記憶させておく。この燃圧マップは、フルリフト領域Ａ２で噴射した場合の試験結果に基づき作成されている。そして、目標噴射量Ｑｒｅｑおよび機関回転速度に基づき、燃圧マップを参酌して目標供給燃圧Ｐｔｒｇを設定する。

続くステップＳ２３（ポンプ制御手段）では、燃圧センサ３１により検出された実燃圧Ｐａｃｔが、ステップＳ２１、Ｓ２２で設定した目標供給燃圧Ｐｔｒｇに一致するよう、高圧ポンプ４０をフィードバック制御する。具体的には、目標供給燃圧Ｐｔｒｇと実燃圧Ｐａｃｔとの偏差に基づき調量弁４３の作動を制御して、プランジャ４５による燃料圧送量をフィードバック制御する。

次に、図１０を用いて燃圧マップを更新して学習する手順を説明する。先ず、図１０のステップＳ３０（検出手段）において、コイル１３への通電時にコイル１３を流れる電流の波形（図６（ｂ）参照）、またはコイル１３に印加された電圧の波形を取得する。続くステップＳ３１（検出手段）では、ステップＳ３０で取得した波形に基づき、弁体１２が着座面１７ｂに着座して噴射を終了させた閉弁時期を推定する。例えば、着座に伴い波形中に特有の脈動が現れるので、その脈動出現時期に基づき閉弁時期を推定する。

続くステップＳ３２（噴射データ取得手段）では、ステップＳ３１で推定した閉弁時期に基づき、実噴射量を推定する。具体的には、先ず、噴射指令信号がコイル１３への通電開始を指令した時期に基づき、噴射開始時期（開弁時期）を推定する。例えば、通電開始の指令時期から所定の遅れ時間を加算した時期を、開弁時期として推定すればよい。そして、推定した開弁時期および閉弁時期に基づき噴射期間を算出する。次に、その噴射時の供給燃圧と算出した噴射期間とに基づき実噴射量を算出する。

続くステップＳ３３（噴射データ取得手段）では、ステップＳ３２で推定した実噴射量と、その噴射時の通電時間Ｔｉとに基づき、図８の制御で用いるＴｉ−Ｑマップに記憶されている噴射量Ｑを更新して書き換える。これにより、Ｔｉ−Ｑマップの値が実噴射量に基づき学習される。このように学習したＴｉ−Ｑマップは、開弁指令期間と実噴射量との関係を表した噴射データに相当する。

以上に説明した本実施形態では、要するに、以下に列挙する特徴を備える。そして、それらの各特徴により以下に説明する作用効果が発揮される。

＜特徴１＞
供給燃圧が目標圧力Ｐｔｒｇとなるよう高圧ポンプ４０を制御するにあたり、パーシャル噴射時にはシステム最大燃圧Ｐｍａｘ（予め設定しておいた下限圧力以上の値）に目標圧力Ｐｔｒｇを設定する。そのため、パーシャル噴射時には十分に高い供給燃圧で噴射して小さい噴霧粒径となる。よって、噴霧粒径を小さくしつつ微少量の燃料噴射が可能となる。

その一方で、フルリフト噴射時には内燃機関の運転状態に応じて目標圧力Ｐｔｒｇを設定する。そのため、フルリフト噴射時には不必要に供給燃圧が高くなることを回避でき、高圧ポンプ４０の駆動に要するエネルギ、つまり駆動軸５を回転させる内燃機関の負荷が不必要に大きくなることを回避できる。

＜特徴２＞
ＥＣＵ２０は、パーシャル噴射時の目標圧力Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘに設定するので、パーシャル噴射時に噴霧粒径が大きくなることを最大限に抑制できる。よって、単位噴射量当りに得られる燃焼エネルギを大きくできる。

＜特徴３＞
ＥＣＵ２０は、パーシャル噴射を選択して噴霧粒径が小さくなることに起因する出力向上量と、パーシャル噴射を選択して高圧ポンプ４０の負荷が大きくなることに起因するポンプ損失量とを比較する。そして、出力向上量＞ポンプ損失量である（Ｓ１１：ＹＥＳ）ことを条件としてパーシャル噴射を選択する。そのため、パーシャル噴射により噴霧粒径を小さくしたにもかかわらず、噴射量に対して得られる内燃機関の出力が低下する、といった事態を回避できる。

＜特徴４＞
ＥＣＵ２０は、検出手段Ｓ３０、Ｓ３１と、噴射データ取得手段Ｓ３２、Ｓ３３と、噴射指令期間設定手段Ｓ１２、Ｓ１４と、を備える。検出手段Ｓ３０、Ｓ３１は、弁体１２の閉弁時期を検出する。噴射データ取得手段Ｓ３２、Ｓ３３は、パーシャル噴射時に検出された閉弁時期に基づき、該パーシャル噴射による実噴射量を算出する。噴射データ取得手段Ｓ３２、Ｓ３３は、弁体１２の開弁指令期間と実噴射量との関係を表した噴射データを取得する。噴射指令期間設定手段Ｓ１２、Ｓ１４は、インジェクタ１０へ開弁を指令する期間（噴射指令信号）を、要求噴射量および噴射データに基づき設定する。

このように閉弁時期を検出して実噴射量を算出する場合には、サック燃圧が低いと、実噴射量の算出精度が悪くなる。そのため、その算出結果による噴射データに基づき噴射指令信号を設定すると、噴射精度の悪化が懸念される。これに対し本実施形態では、パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定するので、パーシャル噴射時のサック燃圧が大きくなる。よって、実噴射量の算出精度悪化を抑制でき、噴射精度悪化を抑制できる。

＜特徴５＞
ここで、本実施形態に反して、可動コアが所定量移動した後に弁体が可動コアに係合して開弁作動を開始する構成のインジェクタの場合、弁体が勢い良く開弁する。つまり、開弁作動する弁体の初速が速い。そのため、サック燃圧の上昇速度が速くなるので、「パーシャル噴射時にはサック燃圧が十分に上昇しないまま噴射が終了するので、小さい噴霧粒径の燃料を噴射できない」といった問題が顕著に現れない。

これに対し、本実施形態に係るインジェクタ１０は、可動コア１５の移動開始と同時に弁体１２も移動（開弁作動）を開始する構成である。そのため、「パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定する」との構成による「噴霧粒径を小さくできる」といった効果が顕著に発揮されるようになる。

＜特徴６＞
噴孔１７ａの形状に関し、燃料噴霧の微粒化を促進させるには、次の２通りの設計思想がある。一つは、噴孔１７ａの流路長さＬを長くすることで、噴孔１７ａ内で燃料と空気のせん断力により燃料が引き裂かれることを促進させて微粒化を図る、噴孔内せん断の思想である。もう一つは、噴孔１７ａの流路長さＬを短くすることで、噴孔１７ａ内での圧力損失を低減させ、噴孔１７ａから噴射した直後における燃料と空気のせん断力により燃料が引き裂かれることを促進させて微粒化を図る、噴孔外せん断の思想である。本実施形態では、図３に示すようにＬ＜Ｄに設定しており、噴射後せん断の思想による構造である。

本実施形態に反して噴孔内せん断による構造（Ｌ＞Ｄ）の場合、噴孔外せん断の場合に比べて、サック燃圧が噴霧微粒化に寄与する度合いが小さい。そのため、「パーシャル噴射時にはサック燃圧が十分に上昇しないまま噴射が終了するので、小さい噴霧粒径の燃料を噴射できない」といった問題が顕著に現れない。

これに対し、本実施形態に係るインジェクタ１０は、噴孔外せん断の思想による構造（Ｌ＜Ｄ）である。そのため、「パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定する」との構成による「噴霧粒径を小さくできる」といった効果が顕著に発揮されるようになる。

＜特徴７＞
本実施形態に係るインジェクタ１０は、ハウジング１６のコイル領域部１６ａの少なくとも一部の外周面が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。ここで、燃焼室２を構成するシリンダヘッド３は高温になるため、コイル領域部１６ａが取付穴４で囲まれていると、コイル１３の温度が高温になりやすい。すると、コイル１３の電気抵抗が大きくなるため、通電開始に伴いコイル１３に流れる電流値が低くなり、磁気吸引力の上昇速度が遅くなる。つまり、図６（ｃ）中のｔ０からｔ１における吸引力上昇速度が遅くなる。すると、開弁直後のサック燃圧が低い期間が長くなるので、この期間における噴霧微粒化の要求が高くなる。

したがって、本実施形態の如くコイル領域部１６ａが全周に亘って内周面４ａにより囲まれているインジェクタ１０に、「パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定する」との構成を採用すれば、「噴霧粒径を小さくできる」といった効果が顕著に発揮されるようになる。

＜特徴８＞
インジェクタ１０は、燃焼室２へ燃料を直接噴射する位置に配置されているため、点火プラグ６の近傍に位置する。そのため、インジェクタ１０から噴射された燃料が点火プラグ６に付着することを低減させるべく、噴霧粒径を小さくすることが重要になる。そのため、本実施形態の如く直噴配置のインジェクタ１０に、「パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定する」との構成を採用すれば、「噴霧粒径を小さくできる」といった効果が顕著に発揮されるようになる。

＜特徴９＞
図８のステップＳ１０において、要求噴射量Ｑｒｅｑがパーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘ以下であるか否かを判定し、Ｑｒｅｑ≦Ｑｐｌｍａｘであることを条件としてパーシャル噴射を選択する。これによれば、図７中の符号Ｑ１の如く、供給燃圧によってはパーシャル噴射およびフルリフト噴射のいずれも可能である場合には、パーシャル噴射が選択されるようになる。そのため、微少量の燃料を噴射する場合であっても、フルリフト噴射に比べて高圧で噴射されるようになり、燃料噴霧の微粒化を十分に促進できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘ（例えば２０ＭＰａ）に設定する。これに対し本実施形態では、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇを、システム最大燃圧Ｐｍａｘよりも低い値、かつ、下限圧力よりも高い値に設定する。以下、下限圧力の技術的意味について説明する。

図１１は、噴霧粒径と供給燃圧との関係を示す試験結果であり、５ＭＰａ、１０ＭＰａ、２０ＭＰａの３点で試験した結果である。図中の実線は、１ｍｇの燃料をパーシャル噴射した場合、点線は、３ｍｇの燃料をパーシャル噴射した場合、一点鎖線は、最小噴射量Ｑｍｉｎでフルリフト噴射した場合の試験結果を示す。この試験に用いた燃料噴射システムのハード構成は、第１実施形態に係る燃料噴射システムと同じである。

図１１に示すように、基本的には、パーシャル噴射の場合にはフルリフト噴射の場合に比べて噴霧粒径が大きくなる。特に、５ＭＰａのときは噴霧粒径が約５μｍも大きくなり、この大きくなった度合いを噴霧粒径悪化度ΔＳＭＤと呼ぶ。しかしながら、１０ＭＰａのときには噴霧粒径悪化度ΔＳＭＤは小さく、パーシャル噴射であってもフルリフト噴射と同等の噴霧粒径にできることが分かった。そして、供給燃圧を１０ＭＰａ以上にしても、噴霧粒径悪化度は殆ど向上せず、１０ＭＰａを境に噴霧粒径の改善の余地が無くなっている。

このように、供給燃圧のうち、噴霧粒径悪化度を大きく改善できる境界値、かつ、それ以上供給燃圧を高くしても噴霧粒径悪化度が殆ど向上しない境界値が、先述した下限圧力Ｐａである。図１１の試験結果によれば、供給燃圧１０ＭＰａという値は、下限圧力よりも高く、かつ、システム最大燃圧Ｐｍａｘよりも低い値であることが分かる。

この点を鑑みた本実施形態では、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇを、１０ＭＰａに設定する。そのため、供給燃圧を高くして高圧ポンプ４０の負荷が大きくなることによる「ポンプ損失量」に対する、パーシャル噴射時の供給燃圧を高くして噴霧粒径が小さくすることによる「出力向上量」の割合（出力向上効率）を高くできる。つまり、ポンプ損失量を低く抑えながら出力向上量の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇを１０ＭＰａに設定しているが、本実施形態では、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇを下限圧力Ｐａに設定している。図１２に示す特性線の変化点Ｐに対応する供給燃圧が下限圧力Ｐａを示す。以下、変化点Ｐの技術的意味について説明する。

図１１は、供給燃圧と噴霧粒径との関係を表した特性線を、５ＭＰａ、１０ＭＰａ、２０ＭＰａの３点で表している。この試験点数を増やしていけば、特性線のうち、５ＭＰａと１０ＭＰａとの間の部分に、特性線の２階微分値が最大になる変化点が存在することが、本発明者らが実施した数値解析により明らかとなった。その数値解析の結果を図１２は示しており、図１２の縦軸は噴霧粒径悪化度ΔＳＭＤ、横軸は供給燃圧を示す。図１２中の変化点Ｐが、特性線の２階微分値が最大になる変化点に対応する。

要するに、供給燃圧と噴霧粒径との関係を表した特性線の傾きは、供給燃圧が低いほど大きくなるが、供給燃圧に比例して増大する訳ではなく、供給燃圧の減少に対して指数関数的に増大していく。そして、その増大速度が最大になっている点が、先述した変化点Ｐである。つまり、特性線の２階微分値が最大となる点が変化点Ｐであり、特性線の傾き増大速度が最も速くなっており、急激に噴霧粒径が大きくなる（悪化度が大きくなる）ように変化する点であると言える。

この点を鑑みた本実施形態では、変化点Ｐの燃圧を下限圧力Ｐａとみなし、その下限圧力Ｐａに、パーシャル噴射時の目標供給燃圧Ｐｔｒｇを設定する。そのため、供給燃圧を高くして高圧ポンプ４０の負荷が大きくなることによる「ポンプ損失量」に対する、パーシャル噴射時の供給燃圧を高くして噴霧粒径が小さくすることによる「出力向上量」の割合（出力向上効率）を高くできる。つまり、ポンプ損失量を低く抑えながら出力向上量の向上を図ることができる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、図８のステップＳ１１において、出力向上量およびポンプ損失量を算出し、その算出結果に基づき出力向上量＞ポンプ損失量であるか否かを判定する。これに対し本実施形態では、内燃機関の始動時には、出力向上量およびポンプ損失量を算出することなく出力向上量がポンプ損失量よりも小さいとみなして、フルリフト噴射を選択する。

ここで言う「始動時」とは、スタータモータで内燃機関を駆動させている時のことである。このような始動時においては、出力向上量がポンプ損失量よりも大きくなっている蓋然性が高い。そのため、本実施形態によれば、出力向上量およびポンプ損失量を算出するマイコン２１の処理負荷を軽減しつつ、出力向上量＜ポンプ損失量である場合にフルリフト噴射する制御を実現できる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、図８のステップＳ１０において、パーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘと要求噴射量Ｑｒｅｑを大小比較し、その比較結果に基づきパーシャル噴射を実施するか否かを判定する。これに対し本実施形態では、内燃機関がアイドル運転している時には、ＱｐｌｍａｘとＱｒｅｑとの大小比較をすることなく要求噴射量Ｑｒｅｑがパーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘ以下であるとみなして、パーシャル噴射を選択する。

このようなアイドル運転時においては、要求噴射量Ｑｒｅｑがパーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘ以下となっている蓋然性が高い。そのため、本実施形態によれば、ＱｐｌｍａｘとＱｒｅｑとを大小比較するマイコン２１の処理負荷を軽減しつつ、Ｑｒｅｑ≦Ｑｐｌｍａｘである場合にパーシャル噴射するように制御できる。

（第６実施形態）
本実施形態では、１燃焼サイクル中に要求噴射量Ｑｒｅｑを複数回に分割して噴射する分割噴射を実施する場合に関する。高圧ポンプ４０の燃料吐出量を制御して供給燃圧を目標燃圧Ｐｔｒｇに制御するにあたり、制御の応答遅れが存在する。そのため、１燃焼サイクル中の複数回の噴射毎に目標燃圧Ｐｔｒｇを変更しても、実際の供給燃圧を目標燃圧Ｐｔｒｇの変化に精度良く追従させることはできない。

この点を鑑みた本実施形態では、１燃焼サイクル中の複数回の噴射のうち１回でもパーシャル噴射を選択する条件（Ｓ１０：ＹＥＳ、Ｓ１１：ＹＥＳ）を満たす場合に、複数回の噴射の全てに対して目標圧力Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘに設定する。そのため、分割噴射に係るパーシャル噴射であっても、十分に高い供給燃圧で噴射して小さい噴霧粒径にすることができる。

また、分割噴射の場合には１回に噴射する量が微少になる。そのため、分割噴射が可能に構成された燃料噴射システムに、パーシャル噴射時に目標燃圧Ｐｔｒｇを下限圧以上にする構成を適用させる本実施形態によれば、パーシャル噴射時における噴霧微粒化の効果が顕著に発揮される。

（第７実施形態）
上記第６実施形態では、分割噴射に係る複数回の噴射のうち、１回でもパーシャル噴射選択の条件を満たすことを条件として、複数回の噴射の全てに対して目標圧力Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘに設定している。これに対し本実施形態では、分割噴射に係る複数回の噴射の全てがパーシャル噴射選択の条件を満たすことを条件として、複数回の噴射の全てに対して目標圧力Ｐｔｒｇをシステム最大燃圧Ｐｍａｘに設定する。

このように複数回の噴射の全てに対してパーシャル噴射を実施する場合には、１燃焼サイクル中に噴霧微粒化の効果が複数回発揮されるようになるので、噴霧微粒化の効果が顕著に発揮される。

（第８実施形態）
図１３は、シート絞り率と噴霧粒径との関係を示す数値解析結果であり、図１３の縦軸はフルリフト噴射した場合の噴霧粒径悪化度を示し、図１３の横軸はフルリフト時のシート絞り率を示す。図１３に示す解析結果は、シート絞り率が大きいほど噴霧粒径悪化度が大きいことを示す。

但し、図１３に示す特性線の傾きは、シート絞り率が大きいほど増大するが、シート絞り率に比例して増大する訳ではなく、シート絞り率の増大に対して指数関数的に増大していく。そして、その増大速度が最大になっている点が、図中の符号Ｐ１に示す変化点である。つまり、図１３に示す特性線の２階微分値が最大となる点が変化点Ｐ１であり、特性線の傾き増大速度が最も速くなっており、急激に噴霧粒径悪化度が大きくなるように変化する点であると言える。

この点を鑑みた本実施形態では、変化点Ｐ１のシート絞り率Ｒａ（例えば３０％）以上のシート絞り率に構成されているインジェクタ１０に、パーシャル噴射時に目標燃圧Ｐｔｒｇを下限圧以上にする構成を適用させる。そのため、噴霧微粒化の効果が顕著に発揮される。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・本発明に係る選択手段は、図８に示すステップＳ１０、Ｓ１１の手法に限定されるものではない。例えば、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１０またはステップＳ１１の判定処理を廃止してもよい。また、ステップＳ１０では、パーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘに対して要求噴射量Ｑｒｅｑを大小比較しているが、パーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘとは異なる値に設定された判定値に対して要求噴射量Ｑｒｅｑを大小比較してもよい。

・分割噴射する場合には、１回の要求噴射量Ｑｒｅｑがパーシャル最大噴射量Ｑｐｌｍａｘ以下となる蓋然性が高い。そこで、分割噴射が要求されている時には、ＱｐｌｍａｘとＱｒｅｑを大小比較する図８のステップＳ１０の処理を実施することなく、Ｑｒｅｑ≦Ｑｐｌｍａｘ（Ｓ１０：ＹＥＳ）であるとみなしてパーシャル噴射を選択してもよい。

・図９に示すポンプ制御では、目標供給燃圧Ｐｔｒｇと実燃圧Ｐａｃｔとの偏差に基づき調量弁４３の作動をフィードバック制御している。しかし、本発明に係るポンプ制御手段はフィードバック制御に限定されるものではなく、例えば目標供給燃圧Ｐｔｒｇに対する調量弁４３の作動を予め設定しておき、その設定にしたがって調量弁４３の作動を制御してもよい。

・上記第１実施形態では、噴射後せん断の思想に基づき、噴孔１７ａの流路長さＬを噴孔１７ａの入口直径Ｄよりも短くしている。そして、噴孔１７ａの入口形状が楕円である場合において、上記第１実施形態では、入口直径Ｄに楕円の長径寸法を用いているが、短径寸法を用いてもよい。また、流路長さＬを、噴孔１７ａの流路断面の直径寸法よりも小さくしてもよい。

・上記第１実施形態に係るインジェクタ１０は、可動コア１５の移動開始と同時に弁体１２も移動（開弁作動）を開始するように構成されている。これに対し、可動コア１５の移動を開始しても弁体１２は開弁を開始せず、可動コア１５が所定量移動した時点で可動コア１５が弁体１２に係合して開弁を開始する構成であってもよい。

・上記第１実施形態では、磁気回路領域部１６ｂの全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。これに対し、磁気回路領域部１６ｂの一部が、全周に亘って内周面４ａにより囲まれるように構成されていてもよい。また、コイル領域部１６ａの全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれていてもよいし、コイル領域部１６ａの一部が、全周に亘って内周面４ａにより囲まれるように構成されていてもよい。

・上記第１実施形態に係るインジェクタ１０は、図１に示すようにシリンダヘッド３に取り付けられているが、シリンダとの摺動壁面を形成するシリンダブロックに取り付けられたインジェクタであってもよい。また、上記実施形態では、燃焼室１０ａへ直接燃料を噴射するインジェクタを制御対象としているが、吸気管へ燃料を噴射するインジェクタを制御対象としてもよい。

・上記第１実施形態では、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されたインジェクタ１０を適用しているが、圧縮自着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に搭載されたインジェクタを適用してもよい。

ここで、ガソリンエンジンの場合における目標圧力Ｐｔｒｇは、ディーゼルエンジンの場合に比べて桁違いに低い。そのため、開弁して直ぐにサック燃圧が上昇しないことに起因して、パーシャル噴射時の噴霧粒径が大きくなるといった懸念は、ガソリンエンジンの場合に顕著となる。よって、ガソリンエンジンのインジェクタに「パーシャル噴射時には下限圧力以上の値に目標圧力を設定する」との構成を適用した場合に、「噴霧粒径を小さくできる」といった効果が顕著に発揮されるようになる。

１０…インジェクタ、１２…弁体、１７ａ…噴孔、２０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）、Ｓ３０、Ｓ３１…検出手段。

Claims (15)

1. 弁体（１２）を開弁作動させて噴孔（１７ａ）から燃料を噴射するインジェクタ（１０）を備える燃料噴射システムに適用された、燃料噴射制御装置（２０）において、
   前記弁体の閉弁時期を検出する検出手段（Ｓ３０、Ｓ３１）と、
   開弁作動を開始した前記弁体がフルリフト位置に達することなく閉弁作動を開始するパーシャル噴射を行う時には、前記インジェクタへ供給される燃料の目標圧力を、１０ＭＰａ以上の値に設定する目標圧力設定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. １燃焼サイクル中に要求噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射を実施する場合に、それら複数回の噴射の全てについて前記パーシャル噴射を選択することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. １燃焼サイクル中に要求噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射を実施する場合には、それら複数回の噴射の全てについて前記パーシャル噴射を選択する条件を満たす場合に、前記目標圧力設定手段は、前記複数回の噴射の全てに対して前記目標圧力を１０ＭＰａ以上の値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
4. １燃焼サイクル中に要求噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射を実施する場合には、それら複数回の噴射のうち１回でも前記パーシャル噴射を選択する条件を満たす場合に、前記目標圧力設定手段は、前記複数回の噴射の全てに対して前記目標圧力を１０ＭＰａ以上の値に設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
5. 内燃機関の回転トルクで駆動する機械式ポンプであって、燃料を昇圧して前記インジェクタへ供給する高圧ポンプ（４０）と、
   開弁作動を開始した前記弁体がフルリフト位置に達した後に閉弁作動を開始するフルリフト噴射、および前記パーシャル噴射のいずれで噴射させるかを選択する選択手段（Ｓ１０、Ｓ１１）と、
   を備え、
   前記パーシャル噴射を選択して噴霧粒径が小さくなることに起因して前記内燃機関の出力効率が向上する量を出力向上量と呼び、前記パーシャル噴射を選択して前記高圧ポンプの負荷が大きくなることに起因して前記内燃機関の出力効率が低下する量をポンプ損失量と呼ぶ場合において、
   前記選択手段（Ｓ１１）は、前記出力向上量が前記ポンプ損失量よりも大きいことを条件として前記パーシャル噴射を選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記選択手段は、前記内燃機関の始動時には、前記ポンプ損失量が前記出力向上量よりも大きいとみなすことを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記パーシャル噴射を実施した時に検出された閉弁時期に基づき、該パーシャル噴射による実噴射量を算出し、前記弁体の開弁指令期間と前記実噴射量との関係を表した噴射データを取得する噴射データ取得手段（Ｓ３２、Ｓ３３）と、
   前記インジェクタへ開弁を指令する期間を、要求噴射量および前記噴射データに基づき設定する噴射指令期間設定手段（Ｓ１２、Ｓ１４）と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記インジェクタは、
   コイル（１３）への通電に伴い電磁吸引力を生じさせる固定コア（１４）、および前記固定コアに吸引されて前記弁体とともに移動する可動コア（１５）を備えるとともに、
   前記可動コアの移動開始と同時に前記弁体も開弁作動を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記インジェクタは、
   コイル（１３）への通電に伴い電磁吸引力を生じさせる固定コア（１４）、および前記固定コアに吸引されて前記弁体とともに移動する可動コア（１５）を備えるとともに、
   前記可動コアが所定量移動した後に前記弁体が前記可動コアに係合して開弁作動を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
10. 前記インジェクタは、前記噴孔の流路長さ（Ｌ）が前記噴孔の入口直径（Ｄ）よりも小さい構造であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
11. 開弁作動を開始した前記弁体がフルリフト位置に達した後に閉弁作動を開始するフルリフト噴射、および前記パーシャル噴射のいずれで噴射させるかを選択する選択手段（Ｓ１０、Ｓ１１）を備え、
    前記燃料噴射システムがとりうる前記目標圧力の最大値（Ｐｍａｘ）で前記パーシャル噴射を実施したときの最大噴射量を、パーシャル最大噴射量（Ｑｐｌｍａｘ）と呼ぶ場合において、
    前記選択手段（Ｓ１０）は、要求噴射量（Ｑｒｅｑ）が前記パーシャル最大噴射量以下であることを条件として、前記パーシャル噴射を選択することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
12. 前記選択手段は、内燃機関がアイドル運転している時には、前記要求噴射量がパーシャル最大噴射量以下であるとみなすことを特徴とする請求項１１に記載の燃料噴射制御装置。
13. 前記インジェクタは、
    コイル（１３）への通電により生じた磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア（１４）と、
    前記電磁力により吸引されて前記弁体とともに移動する可動コア（１５）と、
    内燃機関の所定箇所（３ａ）に形成された取付穴（４）に挿入して取り付けられており、かつ、前記コイルを内部に収容するハウジング（１６）を有し、
    前記ハウジングは、前記コイルへの通電により生じた磁束の通路を構成する磁気回路の一部を形成する円筒形状であり、
    前記ハウジングのうち前記コイルを収容する領域の部分をコイル領域部（１６ａ）と呼ぶ場合において、該コイル領域部の少なくとも一部の外周面が、全周に亘って、前記取付穴の内周面（４ａ）により囲まれていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
14. 前記インジェクタは、内燃機関の燃焼室（２）へ燃料を直接噴射する位置に配置され、
    前記内燃機関は、点火プラグ（６）の火花で着火燃焼させる点火式内燃機関であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置と、
    前記インジェクタと、
    燃料を昇圧して前記インジェクタへ供給する高圧ポンプ（４０）と、
    を備えることを特徴とする燃料噴射システム。

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