JP2020041509A - 内燃機関の制御装置、および燃料噴射弁 - Google Patents

内燃機関の制御装置、および燃料噴射弁 Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関の冷機始動時における始動性（着火性）を確保しつつ、未燃炭化水素や煤などのエミッション低減を図る。【解決手段】エンジン30の温度が設定温度以上の暖機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、暖機状態と同一の燃料圧力でエンジン30の温度が設定温度未満の冷機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率よりも小さい第２噴射率として燃料を噴射させる。【選択図】図１４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置、および燃料噴射弁に関する。
本技術分野の背景技術として、特開２０１５−１０１９８６号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、始動時の機関温度が所定温度よりも低い場合、クランキングを一時停止した上で、圧縮行程気筒内に必要量の燃料による成層混合気が形成されるように、燃料噴射量と燃料到達距離とを調整しながら複数回の燃料噴射を行い、同気筒内に成層混合気が形成された後、クランキングを再開して点火を行う内燃機関の始動制御装置が記載されている。
上記特許文献１に記載の従来技術により、低温始動時の目標噴射量が従来の方法では圧縮行程中に噴射を完了できない程度に増量された場合であっても、目標噴射量の全てを確実に噴射させた上で点火を図ることができ、機関の始動特性を高めることができる。
特開２０１５−１０１９８６号公報
火花点火機関の冷間始動においては、点火プラグによる混合気の着火性を確保するために成層混合気を安定的に形成する必要がある。一方、未燃炭化水素やスモークの発生を抑えるためには、燃料の壁面付着を少なくすることが求められる。一般に、成層混合気の形成と燃料の壁面付着低減は相反するため、これらを高いバランスで実現することが重要である。この実現には、燃料噴射弁の噴射率（単位時間当たりの噴射量）、噴射タイミング、燃料の噴射速度の３つが重要な制御因子である。しかし、上記した如くの従来技術においては、これらの制御因子の中で燃料の噴射速度が考慮されていなかった。冷間始動において燃料の噴射速度が不適切であると混合気の成層性が悪化し、始動時間が増大したり、スートや未燃炭化水素などのエミッションが悪化する虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機関の冷間始動において、燃料噴射弁の噴射率、噴射タイミング、燃料の噴射速度を適正化し、冷間始動性の向上とエミッションの低減を両立可能な内燃機関の制御装置、および燃料噴射弁を提供することにある。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御するCPUを備えた制御装置であって、前記CPUは、前記内燃機関の温度が設定温度以上の暖機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、前記暖機状態と同一の燃料圧力で前記内燃機関の温度が設定温度未満の冷機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を前記第１噴射率よりも小さい第２噴射率として燃料を噴射させる燃料噴射制御部を有することを特徴とする。
本発明によれば、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の第一実施形態による内燃機関システム、内燃機関構成を示す概略図である。 第一実施形態で示した燃料噴射弁の縦断面図である。 燃料噴射弁の駆動電流とニードル弁変位との関係を示し、（ａ）は小リフト制御時の駆動電流とニードル弁変位との関係を示す図、（ｂ）は大リフト制御時の駆動電流とニードル弁変位との関係を示す図である。 第一実施形態で示した燃料噴射弁のノズル先端部の拡大縦断面図である。 ニードル弁のリフト量が異なる場合の燃料の流れ変化を模式的に示したノズル先端部の拡大縦断面図であり、（ａ）はニードル弁のリフト量が低い場合の燃料の流れを示す図、（ｂ）はニードル弁のリフト量が高い場合の燃料の流れを示す図である。 同一燃圧におけるニードル弁のリフト量に対する噴射率と噴射速度の関係を示す図である。 燃料噴射弁の噴射速度と噴射率の関係を示す図である。 単一シート部の圧力損失のみで燃料流量を絞る従来の燃料噴射弁のノズル先端部の縦断面図である。 単一シート部の圧力損失のみで燃料流量を絞る従来の燃料噴射弁において、ニードル弁を低リフト化したときの噴射率と噴射速度の関係を示す図である。 第一実施形態の他例における燃料噴射弁のノズル先端部の縦断面図であり、（ａ）はニードル弁のリフト量が低い場合の燃料の流れを示す図、（ｂ）はニードル弁のリフト量が高い場合の燃料の流れを示す図である。 ニードル弁のリフト高さと噴射率の関係を示し、（ａ）はニードル弁のリフト高さと噴射率を二段階に切り替える例を示す図、（ｂ）はニードル弁のリフト高さと噴射率を三段階に切り替える例を示す図である。 本発明の第一実施形態における機関始動時の機関制御シーケンスを示すフローチャート図である。 機関の回転数とトルクに対する運転マップ上において、暖機時の機関高出力運転領域の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、冷機始動モード、暖機始動モードにおけるニードル弁のリフト量の状態及び、燃料噴射と点火のタイミングチャートである。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、冷機始動モードにおけるニードル弁のリフト量の状態及び、燃料噴射と点火のタイミングチャートであり、本発明の第一実施形態における噴射形態の他例を示す図である。 本発明の第一実施形態における、冷却水温度（または潤滑油温度）に対する噴射率の制御例を示す図である。 本発明の第一実施形態における、冷却水温度（または潤滑油温度）に対する噴射分割数の制御例を示す図である。 本発明の第二実施形態による内燃機関システム、内燃機関構成を示す概略図である。 本発明の第二実施形態における燃料噴射弁の燃圧と噴射率、燃圧と噴射速度の関係を示す図である。 本発明の第二実施形態における燃料噴射弁のノズル先端部の平面図であり、２つの燃料噴射弁の噴孔数の違いを示す図である。 本発明の第二実施形態における燃料噴射弁のノズル先端部の平面図であり、２つの燃料噴射弁の噴孔径の違いを示す図である。 本発明の第二実施形態における機関始動時の機関制御シーケンスを示すフローチャート図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、冷機始動モード、暖機始動モードにおける燃料噴射と点火のタイミングチャートである。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、冷機始動モードにおける燃料噴射と点火のタイミングチャートであり、本発明の第二実施形態における噴射形態の他例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態による内燃機関システム、内燃機関構成を図１を用いて説明する。
図１は、内燃機関システム、内燃機関構成の概略を示す。なお、図１においては、内燃機関において通常複数設けられる気筒（例えば４気筒）のうちの一つの気筒のみを例示している。
本実施形態の内燃機関は４サイクルエンジン（以下、単にエンジンという）30であり、エンジンヘッド1、シリンダブロック2、ピストン3、吸気弁7、排気弁8によって燃焼室10が形成されている。燃料噴射弁100がエンジンヘッド1（またはシリンダブロック2でも良い）に設けられ、そのノズル先端部は燃焼室10に貫通しており、所謂、筒内直接噴射式エンジンを構成している。
ピストン3はコンロッド17を介してクランク軸18と連結されており、クランク軸18にはクランク角度とエンジン回転数を検出可能なクランク角センサ19が設置されている。シリンダブロック2には冷却水の温度を検出する水温センサ20が設置されている。吸気管5には吸入する空気量を調節可能なスロットル弁（絞り弁ともいう）23が設けられており、その上流には吸入する空気量を検出可能なエアフローセンサ（図示しない）が設けられている。排気管6には三元触媒14を備えており、その上流側には空燃比センサ15が、その下流にはO2センサ16が設けられている。また、エンジンヘッド1には、混合気に点火（着火）するための点火プラグ4が設けられている。
アクセルペダル21には運転者の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ22を備えている。
燃料タンク25内に設置された低圧ポンプ26によって加圧された燃料が低圧燃料配管24を通じて高圧ポンプ27に送られる。高圧ポンプ27によって、例えば5〜50MPaに加圧された燃料が、高圧燃料配管28を通じて燃料噴射弁100に送られ、燃料噴射弁100から燃焼室10に噴射される。高圧ポンプ27の燃圧（燃料圧力）は、制御装置であるECU（Electronic Control Unit）120から通信ライン124を通して高圧ポンプ27に送られる燃圧指令値によって設定される。
高圧燃料配管28の中の燃料温度が燃料温度センサ29によって検出され、その燃料温度値が通信ライン125を通してECU120へ入力される。
ECU（制御装置）120は、設定されたプログラムに従って演算処理を実行する中央処理装置（CPU）130、制御プログラムや演算に必要なデータを記憶しているリードオンリーメモリ（ROM）131、演算結果を一時的に格納するためのランダムアクセスメモリ（RAM）132と、各センサからの信号を受信する入力回路133、演算結果に基づいて各装置に信号を送信する出力回路134等で構成されている。CPU130を含めてマイクロコンピュータと呼んでも良い。ECU120は、アクセル開度センサ22、水温センサ20、空燃比センサ15、O2センサ16など、各センサの検出値を基に、燃料噴射弁100の噴射タイミング、噴射期間、ニードル弁最大リフト量、点火プラグ4の点火タイミング、高圧ポンプ27の燃圧、スロットル弁23の開度等を決定し、これら各装置に制御信号を送信し、エンジン30を所定の運転条件に設定する。即ち、ECU120のCPU130は、燃料噴射弁100の噴射率等を設定して気筒内に燃料を噴射させる燃料噴射制御部を有する。
燃料噴射弁100は駆動装置121によって駆動される。より具体的には、ECU120から駆動装置121に噴射指令値が送られ、駆動装置121では燃料噴射弁100を噴射指令値に対応したタイミング及び期間で開弁可能な駆動電流を燃料噴射弁100に供給する。
ECU120は通信ライン122、123を通して駆動装置121と通信を行っており、運転条件などに応じて駆動装置121によって生成される燃料噴射弁100の駆動電流を切り替えることが可能である。より具体的には、ECU120は駆動装置121との通信によって駆動装置121の制御定数を変化できるようになっており、制御定数に応じて駆動装置121から供給される燃料噴射弁100の駆動電流が変化する。なお、図１では駆動装置121とECU120が別体である例について説明しているが、これらは一体となったものでも良い。
次に、図２を用いて本実施形態における燃料噴射弁の構成と基本的な動作を説明する。図２は、燃料噴射弁100の縦断面図を示す。
燃料噴射弁100は、筒状のノズルボディ101を備え、ノズルボディ101内に設けられ、先端が略円錐形状または略半球形状であるニードル弁104をソレノイド105で軸方向に駆動することで開弁と閉弁の動作を行う。ソレノイド105は駆動装置121から燃料噴射弁100に供給される駆動電流によって駆動される。
ソレノイド105に駆動電流が供給されると、ニードル弁104はソレノイド105の磁気吸引力によって持ち上げられ、ニードル弁104とノズルボディ101の内壁との間に隙間ができ、ノズルボディ101の先端に設けられた噴孔から燃料が噴射される。また、ソレノイド105への駆動電流の供給が止まると、図示しないバネの反発力によって、ニードル弁104はノズルボディ101の内壁に密着し、燃料噴射が停止する。ソレノイド105に供給する駆動電流の大きさによって、ニードル弁104のリフト量（最大リフト量）が制御される。
燃料噴射弁100のニードル弁変位と駆動電流の関係を図３（ａ）、（ｂ）に示す。駆動電流が小さい場合は、ソレノイド105による磁気吸引力が弱くなるため、図３（ａ）に示されるようにニードル弁104の最大リフト量L1は低くなる。一方、駆動電流が大きい場合は、ソレノイド105による磁気吸引力が強くなるため、図３（ｂ）に示されるようにニードル弁104の最大リフト量L2は高くなる。
本実施形態における燃料噴射弁100のノズル先端部（図２のＡ部）の拡大縦断面図を図４に示す。図４に示すように、ノズル先端部は二段階に分けてその内径が小さくなっている。ノズルボディ101の内壁に設けられた凸部（第一凸部）で形成されるシート部101aはニードル弁104の直径より小さくなっており、ニードル弁104（の略円錐形状または略半球形状の先端）がシート部101aに着座することで燃料がノズルボディ101内に密閉され（換言すれば、燃料流路が閉塞され）、燃料噴射が停止する。
シート部101aの下流（先端側）には、内径がシート部101aよりも小さな絞り部101bが設けられている。換言すれば、シート部101aより下流（先端側）には、ノズルボディ101の内壁に設けられた凸部（第二凸部）の稜線で形成される円の直径が、前記シート部101aを形成する凸部（第一凸部）の稜線で形成される円の直径より小さい絞り部101bが設けられている。そして、シート部101aと絞り部101bの間に噴孔（第一噴孔）119aが設けられ、絞り部101bよりも下流側に噴孔（第二噴孔）119bが設けられている。
図５（ａ）、（ｂ）は、ニードル弁のリフト量が異なる場合の燃料の流れ変化を模式的に示す。
ニードル弁104が低リフトの場合には、図５（ａ）で示されるように、下流側の噴孔119bから噴射される燃料が上流側の噴孔119aから噴射される燃料より少なくなる。これは、絞り部101bでの燃料流の圧力損失がシート部101aでの圧力損失に対して大きいためである。即ち、絞り部101bでは、その内径がシート部101aに比べて小さいため、流路断面積が小さく、絞り効果による圧力損失がシート部101aに対して大幅に大きい。このため、噴孔119bから噴射される燃料流量は、噴孔119aから噴射される燃料流量より大幅に少なくなる。
一方、ニードル弁104のリフト量が高い場合には、図５（ｂ）で示されるように、上流側の噴孔119aから噴射される燃料と下流側の噴孔119bから噴射される燃料の流量は同等となる。これは、ニードル弁リフトが高くなることで、絞り部101bでの圧力損失が殆ど無くなるためである。
また、図５（ａ）で示される低リフト時に噴孔119aから流出する燃料速度をVa-L、図５（ａ）で示される低リフト時に噴孔119bから流出する燃料速度をVb-L、図５（ｂ）で示される高リフト時に噴孔119aから流出する燃料速度をVa-H、図５（ｂ）で示される高リフト時に噴孔119bから流出する燃料速度をVb-Hとすると、Va-L≒Va-H≒Vb-H、かつ、Va-L>Vb-Lの関係が成り立つ。即ち、ニードル弁104の高さを変えても、噴孔からの燃料流出速度は殆ど変化しない。これは、本実施形態の燃料噴射弁100においては、ニードル弁104のリフト高さが変わるとともに、噴孔の有効断面積（有効噴孔数）も同時に変わるためである。具体的には、ニードル弁104のリフト高さが低く、噴射流量が少ない場合は、噴孔の有効断面積が小さくなり、ニードル弁104のリフト高さが高く、噴射流量が多い場合は、噴孔の有効断面積が大きくなる（つまり、ニードル弁104のリフト量が大きくなるに伴って、燃料が噴射される有効噴孔数が多くなる）。従って、流量／噴孔の有効断面積で求められる燃料の流出速度は、ニードル弁104の高さが変わってもほぼ一定となる。
図６は、同一燃圧におけるニードル弁のリフト量に対する噴射率と噴射速度の関係を示す。ここで、噴射率とは、燃料噴射弁100のニードル弁104が開弁状態における単位時間当たりの噴射量を示す。また、噴射速度とは、複数の噴孔からの燃料流出速度の中で最大の流出速度を示す。
本実施形態における燃料噴射弁100では、ニードル弁104のリフト量を低く制御することで同一燃圧における噴射率を高リフト時に比べて小さくすることができる。一方、低リフト時と高リフト時の噴射速度は同等とすることができる。
従来より、燃圧を調整することで燃料噴射弁の噴射率を変えることは広く知られている。例えば、燃圧を下げることで噴射率を小さくすることができる。しかし、図７の点線矢印に示すように燃圧を下げることで噴射率を小さくすると、噴射速度も同時に小さくなるのが一般的である。即ち、燃圧を下げると、噴射流量が下がるが、燃料噴射弁の噴孔面積は一定であるため、流量／噴孔面積で表される噴射速度が下がるのは自明である。
また、図８に示されるように、単一シート部101aの圧力損失のみで燃料流量を絞る燃料噴射弁100Cのニードル弁104を低リフト化することで噴射率を下げることは広く知られている。しかし、燃料噴射弁100Cのニードル弁104を低リフト化すると、図９に示されるように、噴射速度も同時に低下する。これは、燃料噴射弁100Cでは、噴孔119の有効断面積がニードル弁104のリフト量に依らず一定であり、流量／噴孔の有効断面積で求められる燃料の流出速度が流量に比例するためである。
それに対し、本実施形態の燃料噴射弁100を用いてニードル弁104のリフト量を低く設定する（低リフト化する）ことで、図７の実線矢印に示すように、噴射速度を一定に保ったまま噴射率のみを小さくすることが可能となる。
燃料噴射弁のノズル先端部構造の他例を図１０に示す。図１０に示す例においては、ノズルボディ101に複数の噴孔119a、119bがノズルボディ101の軸方向に沿って設けられ、そのノズルボディ101にニードル弁104が摺動可能に配置されている。更に、ニードル弁104を貫通する燃料流路104aが設けられている。
このような燃料噴射弁において、ニードル弁104のリフト量が低い場合は、上流側の噴孔119aはニードル弁104によって閉塞されるため、図１０（ａ）に示されるように、燃料はニードル弁104の燃料流路104aを通じて下流側の噴孔119bのみから噴射される。
一方、ニードル弁104のリフト量が高い場合は、上流側の噴孔119aと下流側の噴孔119が開口状態となり、図１０（ｂ）に示されるように、燃料はニードル弁104の燃料流路104aを通じて噴孔119a及び119bから噴射される。
このため、本例における燃料噴射弁では、ニードル弁104のリフト量を低く制御することで同一燃圧における噴射率を高リフト時に比べて小さくすることができる。一方、ニードル弁104のリフト高さが変わるとともに、噴孔の有効断面積（有効噴孔数）も同時に変わるため、低リフト時と高リフト時の噴射速度は同等とすることができる。
また、本例における燃料噴射弁では、ノズルボディ101の軸方向に沿った噴孔の数を変えることによって、噴射率の切り替えパターン数を変えることができる。図１０（ａ）、（ｂ）に示したように、ノズルボディ101の軸方向に沿った噴孔の数が２つ（噴孔119aと119b）の場合には、図１１（ａ）に示すようにニードル弁104のリフト高さ制御によって、同一燃圧で２種類（二段階）の噴射率に切り替えることができる。また、例えばボディ101ノズルの軸方向に沿った噴孔の数が３つの場合には、図１１（ｂ）に示すようにニードル弁104のリフト高さ制御によって、同一燃圧で３種類（三段階）の噴射率に切り替えることができる。このようにノズルボディ101の軸方向に沿った噴孔数を増やすことで、同一燃圧における噴射率の切り替えパターンを増やすことができる。
次に、図１２を用いて、本実施形態における機関始動時の機関制御シーケンスについて説明する。図１２は、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）で実行される、機関始動時におけるエンジン30の制御手順を示したフローチャート図である。
本第一実施形態のECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、機関が冷機状態であるか、暖機状態であるかを判定し、機関の状態に応じて、図４等に基づき既述した燃料噴射弁100のニードル104のリフト量を制御して、燃料噴射弁100の噴射率等を制御する。具体的には、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、エンジン30の温度が設定温度以上の暖機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、暖機状態と同一の燃料圧力でエンジン30の温度が設定温度未満の冷機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率よりも小さい第２噴射率として燃料を噴射させる。また、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、暖機状態と同一の燃料圧力で冷機状態において、少なくとも圧縮行程の後半で燃料噴射弁100の噴射率を第２噴射率として燃料を噴射させる。
詳細には、ECU120は、S001において水温センサ20の入力から冷却水の水温Twを読み込む。ECU120は、引き続いてS002において、水温Twを冷機基準温度Tcoldと比較する。冷機基準温度Tcoldは、予め設定され、ECU120のROM131内に書き込まれている制御定数であり、例えば40℃である。また、冷機基準温度Tcoldは必ずしも一定値である必要はなく、例えば燃料の性状や、外気温、気圧などに応じて変更されてもよい。
水温Twが冷機基準温度Tcoldより低い場合は、ECU120は機関が冷機状態であると判定し、冷機始動モードの制御（S003〜S006）を実行する。一方、水温Twが冷機基準温度Tcold以上である場合は、ECU120は機関が暖機状態であると判定し、暖機始動モードの制御（S007〜S010）を実行する。
冷機始動モードでは、ECU120は、S003において燃料噴射弁100のニードル弁104のリフト量を低リフト側に設定する。これにより、ECU120は、燃料噴射弁100の噴射率を低く（第２噴射率として）設定する。ここで低リフトとは、例えば、暖機始動モードにおけるニードル弁104のリフト量より低いことを示す。
または、ニードル弁104の最大リフト量を複数段に切り替え可能な燃料噴射弁100において、最も小さな最大リフト量を示す。
または、例えば、機関高出力運転時におけるニードル弁104のリフト量より低いことを示す。ここで、機関高出力運転時とは、図１３に示すように機関の回転数とトルクに対する運転マップ上で、最大トルクかつ最大回転数近傍で、かつ単噴射（１燃焼サイクル内で気筒毎に１回の燃料噴射）を実行する運転領域を示す。
冷機始動モードでは、ECU120は、続いてS004において圧縮行程の後期に燃料噴射弁100（の噴孔）から燃料を噴射する。ECU120は、S005において点火プラグ4にて点火を実施し、S006において完爆を判定する。完爆は、例えば機関回転数が所定回転数以上（例えば1000rpm以上）であることで判定する。または、気筒内の圧力もしくは軸トルクが所定値以上であることで判定する。そして、完爆と判定されるまでS003〜S006の処理を繰り返す。S006において完爆と判定された場合は、始動シーケンスを終了する。
一方、暖機始動モードでは、ECU120は、S007において燃料噴射弁100のニードル弁104のリフト量を高リフト側に設定する。これにより、ECU120は、燃料噴射弁100の噴射率を高く（第２噴射率よりも大きい第１噴射率として）設定する。ECU120は、続いてS008において吸気行程もしくは圧縮行程の前期に燃料噴射弁100（の噴孔）から燃料を噴射し、S009において点火プラグ4にて点火を実行する。そして、ECU120は、S010において完爆と判定されるまでS007〜S010の処理を繰り返す。S010において完爆と判定された場合は、始動シーケンスを終了する。
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、前述した冷機始動モード、暖機始動モードにおけるニードル弁104のリフト量の状態及び、燃料噴射と点火のタイミングチャートを示す。
冷機始動モードでは、図１４（ａ）に示すように、ニードル弁104のリフト量は低リフト状態に維持され、燃料噴射弁100からの燃料噴射は圧縮行程の後期に実行される。ここで圧縮行程の後期とは、圧縮行程の後半、すなわちクランク角度が圧縮上死点前90°から0°の範囲である。図１４（ａ）に示す例では、１燃焼サイクルの圧縮行程の後期における燃料噴射は、燃料噴射弁100の噴射率を（第２噴射率のまま）一定として実行されている。
一方、暖機始動モードでは、図１４（ｂ）に示すように、ニードル弁104のリフト量は高リフト状態に維持され、燃料噴射弁100からの燃料噴射は吸気行程（もしくは圧縮行程の前半）に実行される。
冷機始動モードにおいて圧縮行程の後期に燃料を噴射するのは、点火プラグ4周りに燃料リッチな混合気、いわゆる成層混合気を形成するためである。圧縮行程の後期に燃料を噴射すると燃料の分散が抑制されるため、点火プラグ4周りに燃料を集中することができる。冷機時には暖機時に比べて燃料が気化しにくいため、暖機時と同じタイミングで燃料を噴射すると、点火プラグ4周りが希薄混合気となり、点火プラグ4による着火が困難となる。そこで、冷機始動では成層混合気を形成し、点火プラグ4周りの混合気希薄化を防ぎ、低温で確実な着火を行う。
但し、圧縮行程後期ではピストン3が上死点近くにまで上昇しているため、噴射した燃料がピストン冠面に衝突して燃料液膜を形成するおそれがある。燃料液膜の形成は、未燃炭化水素やスートの排出を増大させる。そこで、本実施形態では、燃料噴射弁100の噴射率を小さく（低く）することで燃料液膜の形成を抑える。噴射率を小さくすると燃料液滴の貫徹力が減少するため、液滴のピストン冠面への衝突、燃料付着が減り、液膜の形成が抑制される。
一方、点火プラグ4周りに成層混合気を形成するには、気化した燃料を点火プラグ4近傍まで搬送する必要がある。圧縮行程の後期では、吸気過程に生成された筒内のガス流動は減衰して弱くなっているので、燃料噴射によって生じるガス流動を気化燃料の点火プラグ4近傍への搬送に利用するのが好ましい。
燃料噴射によって必要十分なガス流動を形成するには、高速な燃料噴射によって、噴霧から筒内ガスへ大きなせん断力を与える必要がある。本実施形態では、噴射率を変えても噴射速度が殆ど変化しない燃料噴射弁100を用いているため、低噴射率の条件においても、気化燃料を点火プラグ4近傍へ搬送する十分なガス流動を形成することができる。
例えば、燃圧を下げることで低噴射率化した場合には、噴射速度も同時に低下し、噴射によって生じるガス流動は弱くなる。すると、気化した燃料を点火プラグ4近傍まで搬送するのが困難となる。
即ち、本実施形態によれば、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成（換言すれば、燃料の壁面付着）を抑制しつつ、燃料を圧縮行程の後期に噴射して、着火性の高い成層混合気を確実に形成することが可能となる。
図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本実施形態による冷機始動モードの噴射形態の他例を示す。
図１５（ａ）は、圧縮行程後期の燃料噴射を分割した例である。ここでの燃料噴射を分割することで、燃料噴霧の貫徹力がより小さくなるので、液膜の形成をより低減することができる。また、燃料噴射を分割することで、気化燃料と空気との局所的な混合が促進され、点火プラグ4周りの成層混合気の空燃比が均一化する。これによって、煤の生成が減少したり、燃焼の安定性（ロバスト性）が向上する効果が得られる。なお、図１５（ａ）では圧縮行程後期の燃料噴射を２回に分割した例を示したが、これに限定したものではなく、３回以上に分割しても良い。
図１５（ｂ）は、圧縮行程後期の燃料噴射に、圧縮行程前期（圧縮上死点前180°から90°）の燃料噴射を加えたものである。また、図１５（ｃ）は、圧縮行程後期の燃料噴射に、吸気行程の燃料噴射を加えたものである。例えば冷機条件であっても、温度が比較的高い場合や軽質燃料のために燃料の気化性が良い場合には、混合気の成層度合を弱めて、点火プラグ4近傍の空燃比が過剰にリッチ化しないように適正化する必要がある。このような場合は、図１５（ｂ）や図１５（ｃ）で示した例のように、燃料噴射を圧縮行程前期や吸気行程に分散させるのが効果的である。なお、図１５（ｂ）や図１５（ｃ）では圧縮行程後期で分割噴射（燃料を複数回に分けて噴射）を実施した例を示しているが、圧縮行程後期の燃料噴射を単噴射としても良い。
また、図１６に示すように、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、冷機始動モードにおける燃料噴射弁100の噴射率を、水温センサ20から入力されるエンジン30の冷却水温度（または潤滑油温度（単に油温ともいう））に応じて変更しても良い。例えば、冷却水温度が低い場合には、混合気の着火性をより高める必要があり、点火プラグ4周りへの成層の度合を高めることが望ましい。このためには、圧縮行程後期での噴射タイミングをより遅角化するのが効果的である。但し、この場合には、燃料液膜の形成が増えるおそれがあるので、噴射率をより小さく（低く）設定する。
一方、冷却水温度が比較的高い場合には、点火プラグ4周りへの成層の度合を弱めるために圧縮行程後期での噴射タイミングを進角化する。噴射タイミングの進角に伴って燃料液膜の形成が抑えられるので、噴射率はより高い値に設定できる。
噴射率を高くすると、燃焼デポジットなどによる燃料噴射弁100の噴孔閉塞を回避できるメリットがある。即ち、低噴射率での燃料噴射が多くなると、燃料噴射が実行されない噴孔が燃焼デポジットなどにより閉塞するおそれがある。冷却水温度（または潤滑油温度）に応じて噴射率の設定をきめ細かく行うことで、高い噴射率で燃料噴射が実行される機会が増え、噴孔の閉塞を防止することができる。
また、図１７に示すように、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、冷機始動モードにおける燃料噴射弁100の圧縮行程後期の噴射分割数を、水温センサ20から入力されるエンジン30の冷却水温度（または潤滑油温度）に応じて変更しても良い。例えば、冷却水温度が低い場合には、混合気の着火性をより高める必要があり、点火プラグ4周りへの成層の度合を高めることが望ましい。このためには、圧縮行程後期での噴射タイミングをより遅角化するのが効果的である。但し、この場合には、燃料液膜の形成が増えるおそれがあるので、噴射分割数を多くして燃料噴霧の貫徹力をより下げるのが望ましい。
一方、冷却水温度が比較的高い場合には、点火プラグ4周りへの成層の度合を弱めるために圧縮行程後期での噴射タイミングを進角化する。噴射タイミングの進角に伴って燃料液膜の形成が抑えられるので、噴射分割数はより少ない回数に設定できる。
噴射分割数を少なくすると、サイクル毎の噴射量ばらつきを小さくできるメリットがある。一般的には噴射パルス幅が短いほど、噴射のショット毎の噴射量ばらつきは大きくなるので、噴射分割数を減らすことで噴射パルス幅が長くなり、噴射量ばらつきが減少する。噴射量ばらつきが低減することで、機関のサイクル変動や気筒間のサイクルばらつきが低減する。
以上で説明したように、本第一実施形態のECU（制御装置）120は、エンジン30の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁100を制御するCPU130を備え、CPU130は、エンジン30の温度が設定温度以上の暖機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、暖機状態と同一の燃料圧力でエンジン30の温度が設定温度未満の冷機状態において燃料噴射弁100の噴射率を第１噴射率よりも小さい第２噴射率として燃料を噴射させる燃料噴射制御部を有するものである。
このように、暖気状態よりも冷機状態の燃料噴射弁100の噴射率を小さく（低く）設定して燃料噴射を実行することによって、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成を抑制することが可能となり、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
また、CPU130の燃料噴射制御部は、暖機状態と同一の燃料圧力で冷機状態において、少なくとも圧縮行程の後半で燃料噴射弁100の噴射率を第２噴射率として燃料を噴射させるものである。
これにより、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成を抑制しつつ、燃料を圧縮行程の後期に噴射して、着火性の高い成層混合気を確実に形成することが可能となり、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
また、本第一実施形態で用いられる燃料噴射弁100は、種々の形態をとり得るが、例えば、ノズルボディ101内に軸方向に移動可能に設けられたニードル弁104と、ノズルボディ101の内壁に設けた第一凸部にニードル弁104が着座することで燃料流路が閉塞されるシート部101aと、シート部101aより下流のノズルボディ101の内壁に設けた第二凸部の稜線で形成される円の直径が、第一凸部の稜線で形成される円の直径より小さい絞り部101bと、シート部101aと絞り部101bの間に配置された噴孔（第一噴孔）119aと、絞り部101bより下流に配置された噴孔（第二噴孔）119bと、を有するものである。
かかる構成の燃料噴射弁100を用いてニードル弁104を低リフト化することによって、噴射速度を一定に保ったまま噴射率のみを小さくすることが可能となり、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
［第二実施形態］
以上の第一実施形態では、エンジン30の気筒に一本の燃料噴射弁100を配備し、機関の始動制御において、その燃料噴射弁100のニードル弁104のリフト高さ（噴射率に対応）と噴射タイミングを制御する実施形態について説明した。以下では、本発明の別の実施形態（第二実施形態）について図面を用いて説明する。以下の第二実施形態では、エンジン30の気筒に仕様または特性の異なる複数本の燃料噴射弁を配備し、機関の始動制御において、各燃料噴射弁を個別に制御する（切り替える）ことで、機関の状態に応じて、気筒内に噴射される燃料の噴射率等を制御する。
本発明の第二実施形態による内燃機関システム、内燃機関構成を図１８に示す。なお、図１８に示す第二実施形態において、図１に示す第一実施形態の各構成に対応する構成には同じ符号を付している。
本実施形態では、エンジンヘッド1の側方に燃料噴射弁100Aが、エンジンヘッド1の上部に燃料噴射弁1000Bがそれぞれ設けられている。燃料噴射弁100Aは駆動装置121Aによって、燃料噴射弁1000Bは駆動装置121Bによって、それぞれ独立に駆動される。ECU120は通信ライン122Aを通して駆動装置121Aと通信を行っており、運転条件などに応じて駆動装置121Aによって生成される燃料噴射弁100Aの駆動電流を制御することで燃料噴射弁100Aの噴射タイミングや噴射継続時間を制御することが可能である。同様にECU120は通信ライン122Bを通して駆動装置121Bと通信を行っており、運転条件などに応じて駆動装置121Bによって生成される燃料噴射弁100Bの駆動電流を制御することで燃料噴射弁100Bの噴射タイミングや噴射継続時間を制御することが可能である。
図１９は、燃料噴射弁100Aと燃料噴射弁100Bの、燃圧に対する噴射率特性と、燃圧に対する噴射速度率特性とを示す。
本実施形態では、同一燃圧の条件において、燃料噴射弁100Bの噴射率は燃料噴射弁100Aの噴射率よりも小さく、かつ、燃料噴射弁100Bの燃料噴射弁100Aの噴射速度はほぼ同等となるように、各燃料噴射弁100A、100Bのノズル諸元等が決定されている。例えば、図２０に示されるように、燃料噴射弁100Bの噴孔数が、燃料噴射弁100Aの噴孔数よりも少なく設定されている。また、例えば、図２１に示されるように、燃料噴射弁100Bの噴孔直径が、燃料噴射弁100Aの噴孔直径よりも小さく設定されている。また、これらを組み合わせて、燃料噴射弁100Bの噴孔数が、燃料噴射弁100Aの噴孔数よりも少なく、かつ燃料噴射弁100Bの噴孔直径が、燃料噴射弁100Aの噴孔直径よりも小さくてもよい。
次に、図２２を用いて、本実施形態における機関始動時の機関制御シーケンスについて説明する。図２２は、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）で実行される、機関始動時におけるエンジン30の制御手順を示したフローチャート図である。
本第二実施形態のECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、機関が冷機状態であるか、暖機状態であるかを判定し、機関の状態に応じて、図１９等に基づき既述した各燃料噴射弁100A、100Bの開閉を個別に制御して、気筒内に噴射される燃料の噴射率等を制御する。具体的には、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、エンジン30の温度が設定温度以上の暖機状態において燃料噴射弁100Aを動作させて（第１噴射率として）燃料を噴射させ、暖機状態と同一の燃料圧力でエンジン30の温度が設定温度未満の冷機状態において燃料噴射弁100Bを動作させて（第１噴射率よりも小さい第２噴射率として）燃料を噴射させる。また、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、暖機状態と同一の燃料圧力で冷機状態において、少なくとも圧縮行程の後半で燃料噴射弁100Bを動作させて燃料を噴射させる。
詳細には、ECU120は、S021において水温センサ20の入力から冷却水の水温Twを読み込む。ECU120は、引き続いてS022において、水温Twを冷機基準温度Tcoldと比較する。水温Twが冷機基準温度Tcoldより低い場合は、ECU120は機関が冷機状態であると判定し、冷機始動モードの制御（S023〜S026）を実行する。一方、水温Twが冷機基準温度Tcold以上である場合は、ECU120は機関が暖機状態であると判定し、暖機始動モードの制御（S027〜S030）を実行する。
冷機始動モードでは、ECU120は、S023において燃料噴射弁100Bを本モード内で燃料噴射を実行する燃料噴射弁として選択する。これにより、ECU120は、噴射率を低く（第２噴射率として）設定する。ECU120は、続いてS024において、圧縮行程の後期に、燃料噴射弁100B（の噴孔）から燃料を噴射する。ECU120は、S025において点火プラグ4にて点火を実施し、S026において完爆を判定する。そして、完爆と判定されるまでS023〜S026の処理を繰り返す。S026において完爆と判定された場合は、始動シーケンスを終了する。
一方、暖機始動モードでは、ECU120は、S027において燃料噴射弁100Aを本モード内で噴射を実行する燃料噴射弁として選択する。これにより、ECU120は、噴射率を高く（第２噴射率よりも大きい第１噴射率として）設定する。ECU120は、続いてS028において、吸気行程もしくは圧縮行程の前期に、燃料噴射弁100A（の噴孔）から燃料を噴射する。ECU120は、S029において点火プラグ4にて点火を実施し、S030において完爆を判定する。そして、完爆と判定されるまでS027〜S030の処理を繰り返す。S030において完爆と判定された場合は、始動シーケンスを終了する。
図２３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、冷機始動モード、暖機始動モードにおける、燃料噴射と点火のタイミングチャートを示す。
冷機始動モードでは、図２３（ａ）に示すように、燃料噴射は、同一燃圧の条件において噴射率が低く設定された燃料噴射弁100Bより圧縮行程の後期に実行される。ここで圧縮行程の後期とは、圧縮行程の後半、すなわちクランク角度が圧縮上死点前90°から0°の範囲である。
一方、暖機始動モードでは、図２３（ｂ）に示すように、燃料噴射は、同一燃圧の条件において噴射率が高く設定された燃料噴射弁100Aより吸気行程（もしくは圧縮行程の前半）に実行される。
つまり、本実施形態では、エンジン30に同一リフト量の場合に噴射率の異なる２つの燃料噴射弁100A、100Bが取り付けられており、ECU120（のCPU130の燃料噴射制御部）は、冷機始動モードでは、圧縮行程の後期に、２つの燃料噴射弁100A、100Bのうち噴射率の小さい燃料噴射弁100Bを動作させて燃料噴射を実行し、暖機始動モードでは、吸気行程もしくは圧縮行程の前半に、２つの燃料噴射弁100A、100Bのうち噴射率の高い燃料噴射弁100Aを動作させて燃料噴射を実行し、圧縮行程の後半での燃料噴射と、圧縮行程の前半もしくは吸気行程での燃料噴射を、別の燃料噴射弁で実行する。
冷機始動モードで圧縮行程の後期に燃料噴射を実行することで燃料の分散が抑制できる。また、噴射率が小さい燃料噴射弁100Bから燃料噴射を行うことによって、ピストン冠面への液膜の形成が抑制される。また、燃料噴射弁100Bは噴射率が小さくても、高い噴射率を有する燃料噴射弁100Aと同等の噴射速度であるので、気化燃料を点火プラグ4近傍へ搬送する十分なガス流動を形成することができる。即ち、本実施形態によれば、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成（換言すれば、燃料の壁面付着）を抑制しつつ、燃料を圧縮行程の後期に噴射して、着火性の高い成層混合気を確実に形成することが可能となる。
図２４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本実施形態による冷機始動モードの噴射形態の他例を示す。
図２４（ａ）は、燃料噴射弁100Bによる圧縮行程後期の燃料噴射に、燃料噴射100Aによる圧縮行程前期の燃料噴射を加えた例を示している。また、図２４（ｂ）は、燃料噴射弁100Bによる圧縮行程後期の燃料噴射に、燃料噴射100Aによる吸気行程の燃料噴射を加えた例を示している。
例えば冷機条件であっても、温度が比較的高い場合や軽質燃料のために燃料の気化性が良い場合には、混合気の成層度合を弱めて、点火プラグ4近傍の空燃比が過剰にリッチ化しないように適正化する必要がある。このような場合は、図２４（ａ）や図２４（ｂ）で示した例のように、燃料噴射を圧縮行程前期や吸気行程に分散させるのが効果的である。
この場合、圧縮行程前期や吸気行程の燃料噴射を燃料噴射弁100Bで実行してもよいが、燃焼デポジットによって燃料噴射弁100Aの噴孔が閉塞するのを防止するため、圧縮行程前期や吸気行程の燃料噴射を燃料噴射弁100Aで実行するのがより望ましい。つまり、圧縮行程の後半での燃料噴射と、圧縮行程の前半もしくは吸気行程での燃料噴射を、別の燃料噴射弁で実行するのがより望ましい。
なお、上述した実施形態では、圧縮行程後期の燃料噴射を単噴射としているが、圧縮行程後期の燃料噴射を分割噴射としてもよい（図１５（ａ）参照）。
以上で説明したように、本第二実施形態のECU（制御装置）120は、エンジン30の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁100A、100Bを制御するCPU130を備え、CPU130は、エンジン30の温度が設定温度以上の暖機状態において噴射率の大きい燃料噴射弁100Aを動作させて（第１噴射率として）燃料を噴射させ、暖機状態と同一の燃料圧力でエンジン30の温度が設定温度未満の冷機状態において噴射率の小さい燃料噴射弁100Bを動作させて（第１噴射率よりも小さい第２噴射率として）燃料を噴射させる燃料噴射制御部を有するものである。換言すれば、上述した第一実施形態に対して、エンジン30に同一リフト量の場合に噴射率の異なる２つの燃料噴射弁100A、100Bが取り付けられ、CPU130の燃料噴射制御部は、燃料噴射弁の噴射率を第２噴射率（相対的に小さい噴射率）として燃料を噴射させる場合に、２つの燃料噴射弁100A、100Bのうち噴射率の小さい燃料噴射弁100Bを動作させるものである。
このように、暖気状態よりも冷機状態の噴射率を小さく（低く）設定して燃料噴射を実行することによって、上述した第一実施形態と同様、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成を抑制することが可能となり、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
また、CPU130の燃料噴射制御部は、暖機状態と同一の燃料圧力で冷機状態において、少なくとも圧縮行程の後半で燃料噴射弁100Bを動作させて燃料を噴射させるものである。
これにより、上述した第一実施形態と同様、機関の冷機始動時において、未燃炭化水素や煤の排出原因となる燃料液膜の形成を抑制しつつ、燃料を圧縮行程の後期に噴射して、着火性の高い成層混合気を確実に形成することが可能となり、機関の冷間始動時において始動性の向上とエミッションの低減を両立可能となる。
なお、上述した実施形態における燃料噴射弁について、ソレノイド駆動式の燃料噴射弁に限定したものではなく、ピエゾ駆動方式、磁歪素子駆動方式などであってもよいことは勿論である。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1 エンジンヘッド
2 シリンダブロック
3 ピストン
4 点火プラグ
5 吸気管
6 排気管
7 吸気弁
8 排気弁
10 燃焼室
14 三元触媒
15 空燃比センサ
16 O2センサ
17 コンロッド
18 クランク軸
19 クランク角センサ
20 水温センサ
21 アクセルペダル
22 アクセル開度センサ
23 スロットル弁
24 低圧燃料配管
25 燃料タンク
26 低圧ポンプ
27 高圧ポンプ
28 高圧燃料配管
29 燃料温度センサ
30 エンジン（内燃機関）
100、100A、100B、100C 燃料噴射弁
101 ノズルボディ
101a シート部
101b 絞り部
104 ニードル弁
104a 燃料流路
105 ソレノイド
119 噴孔
119a 噴孔（第一噴孔）
119b 噴孔（第二噴孔）
120 ECU（制御装置）
121、121A、121B 駆動装置
122、123、124、125 通信ライン
130 CPU
131 ROM
132 RAM
133 入力回路
134 出力回路

Claims (15)

  1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御するCPUを備えた制御装置であって、
    前記CPUは、前記内燃機関の温度が設定温度以上の暖機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、前記暖機状態と同一の燃料圧力で前記内燃機関の温度が設定温度未満の冷機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を前記第１噴射率よりも小さい第２噴射率として燃料を噴射させる燃料噴射制御部を有する制御装置。
  2. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記暖機状態と同一の燃料圧力で前記冷機状態において、少なくとも圧縮行程の後半で前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率として燃料を噴射させる制御装置。
  3. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記暖機状態と同一の燃料圧力で前記冷機状態において少なくともクランク角度が圧縮上死点前90°から0°の範囲で前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率として燃料を噴射させる制御装置。
  4. 請求項２に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、圧縮行程の後半での燃料噴射を、圧縮行程の前半もしくは吸気行程に分散させる制御装置。
  5. 請求項４に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、圧縮行程の後半での燃料噴射と、圧縮行程の前半もしくは吸気行程での燃料噴射を、別の燃料噴射弁で実行する制御装置。
  6. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記燃料噴射弁は、燃料が噴射される噴孔を開閉するニードル弁の最大リフト量を切り替え可能に構成され、前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率として燃料を噴射させる場合に、前記ニードル弁を最も小さい最大リフト量でリフトさせる制御装置。
  7. 請求項６に記載の制御装置において、
    前記燃料噴射弁は、ノズルボディ内に設けられたニードル弁と、ノズルボディの内壁に設けた第一凸部に前記ニードル弁が着座することで燃料流路が閉塞されるシート部と、前記シート部より下流のノズルボディの内壁に設けた第二凸部の稜線で形成される円の直径が、前記第一凸部の稜線で形成される円の直径より小さい絞り部と、前記シート部と前記絞り部の間に配置された第一噴孔と、前記絞り部より下流に配置された第二噴孔と、を有する制御装置。
  8. 請求項６に記載の制御装置において、
    前記燃料噴射弁は、前記ニードル弁のリフト量が大きくなるに伴って、燃料が噴射される有効噴孔数が多くなる制御装置。
  9. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記内燃機関には同一リフト量の場合に噴射率の異なる２つの燃料噴射弁が取り付けられ、前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率として燃料を噴射させる場合に、前記２つの燃料噴射弁のうち噴射率の小さい燃料噴射弁を動作させる制御装置。
  10. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、１燃焼サイクルの圧縮行程の後半において、前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率のまま一定として燃料を噴射させる制御装置。
  11. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、少なくとも１燃焼サイクルの圧縮行程の後半において、前記燃料噴射弁の噴射率を前記第２噴射率として複数回に分けて燃料を噴射させる制御装置。
  12. 請求項１に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の冷却水温度または潤滑油温度に基づき、前記燃料噴射弁の噴射率もしくは噴射分割数を変更する制御装置。
  13. 請求項１２に記載の制御装置において、
    前記CPUの前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の冷却水温度または潤滑油温度が高くなるに従って、前記燃料噴射弁の噴射率を高く設定する、もしくは、前記燃料噴射弁の噴射分割数を少なく設定する制御装置。
  14. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御するCPUを備えた制御装置であって、
    前記CPUは、前記内燃機関の温度が設定温度以上の暖機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を第１噴射率として燃料を噴射させ、前記暖機状態と同一の燃料圧力で前記内燃機関の温度が設定温度未満の冷機状態において前記燃料噴射弁の噴射率を前記第１噴射率よりも小さい第２噴射率として圧縮行程の後半で燃料を複数回に分けて分割噴射させる燃料噴射制御部を有する制御装置。
  15. ノズルボディ内に設けられたニードル弁と、ノズルボディの内壁に設けた第一凸部に前記ニードル弁が着座することで燃料流路が閉塞されるシート部と、前記シート部より下流のノズルボディの内壁に設けた第二凸部の稜線で形成される円の直径が、前記第一凸部の稜線で形成される円の直径より小さい絞り部と、前記シート部と前記絞り部の間に配置された第一噴孔と、前記絞り部より下流に配置された第二噴孔と、を有することを特徴とする燃料噴射弁。
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