JP7275955B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒内に燃料を供給する燃料噴射手段と、気筒内の混合気に点火する点火プラグと、燃料噴射手段に導入される燃料を貯留する燃料貯留部と、燃料貯留部に燃料を圧送する燃料ポンプと、燃料ポンプに導入される燃料が流通する低圧側燃料通路とを備えたエンジンの制御装置に関する。

燃料噴射手段に導入される燃料を貯留する燃料貯留部と、燃料貯留部に燃料を圧送する燃料ポンプとを備えたエンジンにおいて、内側に加圧室を備え、この加圧室の容積の変更によって燃料を昇圧する燃料ポンプが用いられる場合がある。

例えば、特許文献１には、燃料ポンプの加圧室に挿入されて上下方向に移動することで加圧室の容積を変更するプランジャを備えた燃料ポンプが開示されている。このような燃料ポンプでは、加圧室の吸入口にこれを開閉する開閉弁が設けられており、この開閉弁が開弁しているときに燃料が加圧室に吸入され、この開閉弁が閉弁しているときに燃料が昇圧される。

特開２００２－２１３３２６号公報

前記のように加圧室に挿入されたプランジャによって加圧室の容積を変更する燃料ポンプでは、プランジャとこれを収容する部分の隙間から昇圧された燃料が加圧室の外部に漏えいし、漏えいした燃料が再び加圧室に導入されて昇圧されることで燃料の温度が過度に高くなるおそれがある。これに対して、例えば、燃料ポンプにおいて燃料が昇圧される頻度を少なくすることが考えられる。しかし、この場合には、燃料貯留部および燃料噴射手段に供給される燃料の圧力ひいては燃料噴射手段の噴射圧の制御精度が低くなるおそれがある。

ここで、燃費性能を高めるために、混合気を部分圧縮着火燃焼させることが検討されている。部分圧縮着火燃焼モードは、混合気の一部を自着火させる燃焼モードであり、燃焼期間を短くして燃費性能を高めることができる。しかし、混合気が自着火するタイミングは、混合気の状態や燃焼室内のガス流動に影響を受けやすい。そのため、燃料噴射手段の噴射圧が適切な圧力からずれて燃料噴霧の状態や燃焼室内のガス流動が変化すると、前記のタイミングが大幅に適切なタイミングからずれるおそれがある。従って、部分圧縮着火燃焼モードの実施時に、前記のように燃料ポンプで燃料が昇圧される頻度を少なくすると、部分圧縮着火燃焼が適切に実現されないおそれがある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、部分圧縮着火燃焼が実施されるエンジンにおいて、燃料の過昇温を防止しつつ適切な部分圧縮着火燃焼を実現できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、気筒内の混合気に点火する点火プラグと、前記燃料噴射手段に導入される燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプに導入される燃料が流通する低圧側燃料通路とを備えたエンジンに適用される制御装置において、エンジンの各部を制御して、混合気の燃焼モードを、エンジンの運転状態に応じて、前記点火プラグによって混合気に点火することで当該混合気をＳＩ燃焼させる第１燃焼モードと、前記点火プラグによって混合気に点火することで当該混合気の一部をＳＩ燃焼させてこれに続いて他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる第２燃焼モードと、に切り替える燃焼制御手段と、前記燃料ポンプを制御するポンプ制御手段とを備え、前記燃料ポンプは、吸入口を有して当該吸入口を介して前記低圧側燃料通路から燃料を導入される加圧室と、当該加圧室に挿入されて前記加圧室の容積を変更するプランジャと、前記吸入口を開閉する開閉弁と、前記加圧室の容積が増大して前記加圧室に燃料が吸入可能となる吸入行程と前記加圧室の容積が低減して前記加圧室内の燃料が昇圧可能となる加圧行程とが連続して実施されるようにエンジンと連動して前記プランジャを駆動するプランジャ駆動部とを備え、前記加圧行程の期間と前記吸入行程の期間とを合わせた期間を加圧周期としたとき、前記ポンプ制御手段は、前記開閉弁を周期的に閉弁させるとともに、前記第２燃焼モードの実施時の方が前記第１燃焼モードの実施時よりも、前記加圧周期に対する前記開閉弁の閉弁周期の比率が小さくなるように、前記開閉弁の閉弁周期を制御する、ことを特徴とする（請求項１）。

本発明では、加圧行程の期間と吸入行程の期間とを合わせた期間を加圧周期としたとき、混合気の一部が自着火する部分圧縮着火燃焼が実施される第２燃焼モード実施時の方がＳＩ燃焼が実施される第１燃焼モード実施時よりも、前記加圧周期に対する前記開閉弁の閉弁周期の比率が小さくなるように、開閉弁の閉弁周期が制御される。つまり、ＳＩ燃焼の実施時は、所定回数の加圧行程に対する開閉弁の閉弁頻度が少なくされて、開閉弁の閉弁機会が少なくされる。例えば、複数回の加圧周期について１回だけ開閉弁が閉弁されるというように、開閉弁が加圧行程に対して間欠的に開閉される。一方で、部分圧縮着火燃焼の実施時は、所定回数の加圧行程に対する開閉弁の閉弁頻度が多くされて、開閉弁の閉弁機会が多くされる。例えば、１加圧周期につき開閉弁が１回閉弁されて、開閉弁の閉弁機会が多くされる。

そのため、ＳＩ燃焼の実施時には、開閉弁の閉弁に伴って加圧室内で燃料が昇圧される機会、ひいては、昇圧された燃料が加圧室から外部に漏えいして加圧室に再び導入される機会を少なくできる。これより、燃料の過昇温を防止できる。そして、混合気の状態や燃焼室内のガス流動に影響を受けやすい部分圧縮着火燃焼の実施時には、燃料の昇圧機会を多くして、燃料噴射手段の噴射圧の制御精度を高めることができる。これより、部分圧縮着火燃焼の実施時において、燃料噴射手段から噴射される燃料噴霧の状態ひいては混合気の状態や燃焼室内のガス流動をより精度よく適切な状態にすることができ、適切な部分圧縮着火燃焼を実現できる。

前記構成において、好ましくは、前記燃焼制御手段は、前記第２燃焼モードの実施時に、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する（請求項２）。

この構成によれば、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きくつまりリーンにされることで、当該空燃比を理論空燃比以下にする場合よりも、第２燃焼モード実施時における燃費性能をより高めることができる。ただし、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにすると、燃焼安定性が悪化する。つまり、燃料噴霧の状態や燃焼室内のガス流動の変化が混合気の燃焼状態に与える影響が大きくなる。これに対して、本発明では、前記のように、第２燃焼モード実施時に燃料噴射手段の噴射圧が確実に適切な圧力に維持されることで、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにしつつ適切な部分圧縮着火燃焼を実現できる。

前記構成において、好ましくは、前記ポンプ制御手段は、前記燃料貯留部内の燃料の圧力の変動幅の目標値である目標変動幅を設定し、前記変動幅が前記目標変動幅になるように前記開閉弁の閉弁周期を制御し、前記第２燃焼モードの実施時の方が前記第１燃焼モードの実施時よりも、前記目標変動幅は小さい値に設定される（請求項３）。

この構成によれば、部分圧縮着火燃焼が実施される第２燃焼モード実施時において、燃料噴射手段の噴射圧の変動を小さくしてこれをより確実に適切な圧力にできる。これより、より確実に適切な部分圧縮着火燃焼を実現できる。そして、ＳＩ燃焼が実施される第１燃焼モードの実施時には、燃料貯留部内の燃料の圧力の変動幅が大きくなるように開閉弁の閉弁周期が制御されることで、加圧周期に対する開閉弁の閉弁周期の比率を大きくすることができ、燃料の過昇温を防止できる。

ここで、第２燃焼モードの実施時において、エンジン負荷が高いときは、燃料噴射手段の噴射圧の変動が大きくなるとエンジンから排出されるＮＯｘの量の変動が大きくなって、排気性能が悪化するおそれがあることが分かった。

これより、前記構成において、前記第２燃焼モードの実施時において、前記目標変動幅はエンジン負荷が高いときの方が低いときよりも小さい値に設定されるのが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、排気性能の悪化を防止できるとともに、第２燃焼モードの実施時で且つエンジン負荷が低いときには、開閉弁の閉弁機会を少なくして（第１燃焼モード実施時よりは多い範囲内で）燃料の過昇温を防止できる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、燃料の過昇温を防止しつつ適切な部分圧縮着火燃焼を実現できる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。 高圧ポンプ周辺の構造を示した概略図である。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けしたマップ図である。 ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）時の熱発生率の波形を示すグラフである。 図２の一部を拡大した図である。 閉弁加圧比が１のときの各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。 閉弁加圧比が３のときの各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。 高圧ポンプの制御手順を示したフローチャートである。 エンジン負荷と目標変動幅の関係を示したグラフである。 運転ポイントが変化したときの各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明のエンジンの制御装置が適用されたエンジンの全体構成を概略的に示したシステム図である。本図に示されるエンジンシステムは、車両に搭載されており、走行用の動力源となるエンジン本体１を備える。本実施形態では、エンジン本体１として、４サイクルのガソリン直噴エンジンが用いられている。エンジンシステムは、エンジン本体１に加えて、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気が流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気の一部を吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置５０を備えている。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、複数の気筒２を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、燃焼室６には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、燃焼室６に噴射される燃料には、主成分としてガソリンを含有したものが用いられる。この燃料には、ガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分が含まれてもよい。本実施形態では、インジェクタ１５が請求項の「燃料噴射手段」に相当する。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。

気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下に設定される。より詳しくは、気筒２の幾何学的圧縮比は、オクタン価が９１程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様の場合に１４以上１７以下に設定し、オクタン価が９６程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に１５以上１８以下に設定するのが好ましい。

本実施形態では、エンジン本体１は、図１の紙面と直交する方向に並ぶ４つの気筒２を備える４気筒エンジンであり、クランク軸７が１回転する間に２つの気筒２内で爆発（混合気の燃焼）が起こるようになっている。つまり、本実施形態では、所定の気筒２で爆発が生じてから次の気筒２で爆発が生じるまでの期間である燃焼周期が、１８０°ＣＡ（°ＣＡ：クランク角）となっている。４つの気筒２を、その配列方向の一方側から順に、１番気筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒とすると、各気筒２において爆発（混合気の燃焼）は１番気筒⇒３番気筒⇒４番気筒⇒２番気筒の順で行われ、２番気筒の後は再び１番気筒に戻り再び前記の順番で爆発が生じる。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが設けられている。なお、本実施形態のエンジンのバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であり、吸気ポート９、排気ポート１０、吸気弁１１および排気弁１２は、１つの気筒２についてそれぞれ２つずつ設けられている。吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。本実施形態では、１つの気筒２に接続された２つの吸気ポート９のうちの一方に、開閉可能なスワール弁１８が設けられており、気筒２内のスワール流（気筒軸線の回りを旋回する旋回流）の強さが変更されるようになっている。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（主にガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と燃焼室６に導入された空気との混合気に点火する点火プラグ１６とが設けられている。シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサＳＮ２が設けられている。

インジェクタ１５は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である。インジェクタ１５は、その先端部がピストン５の冠面の中心部と対向するように設けられている。なお、本実施形態では、ピストン５の冠面に、その中央部を含む領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹陥させたキャビティが形成されている。点火プラグ１６は、インジェクタ１５に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置されている。

インジェクタ１５は、燃料供給通路２２を介して燃料タンク２１と接続されており、燃料タンク２１からインジェクタ１５に燃料が供給される。

燃料供給通路２２には、上流側（燃料タンク側つまりインジェクタ１５と反対側）から順に、低圧ポンプ７０、燃料フィルタ２３、高圧ポンプ８０、燃料レール１７が設けられている。低圧ポンプ７０および高圧ポンプ８０は、ともに、燃料を圧送するためのポンプである。燃料フィルタ２３は、燃料に含まれる異物を取り除くためのフィルタである。燃料レール１７は、高圧の燃料を貯留するための部材である。前記の高圧ポンプ８０は、請求項の「燃料ポンプ」に相当し、燃料レール１７は、請求項の「燃料貯留部」に相当する。

燃料タンク２１に貯留されている燃料は、低圧ポンプ７０によって高圧ポンプ８０に圧送される。この圧送途中、燃料中の異物の一部は、燃料フィルタ２３により取り除かれる。燃料フィルタ２３を通過した後の燃料は高圧ポンプ８０によってさらに昇圧されて、燃料レール１７に圧送される。高圧ポンプ８０から圧送された燃料は燃料レール１７内に貯留される。各インジェクタ１５は、燃料レール１７にそれぞれ接続されており、燃料レール１７から各インジェクタ１５に燃料が分配される。高圧ポンプ８０の詳細構造については後述する。

燃料レール１７には、燃料レール１７に貯留されている燃料の圧力（以下、適宜、この燃料レール１７内の燃料の圧力をレール圧という）を検出するためのレール圧センサＳＮ４が設けられている。

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた吸気（空気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。

吸気通路３０には、その上流側から順に、燃焼室６に導入される吸気に含まれる異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気通路３０を開閉するスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分には、吸気の流量である吸気量を検出するエアフローセンサＳＮ３が設けられている。

過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機３３として用いることができる。過給機３３とエンジン本体１との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、前記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスするためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。バイパス弁３９は、サージタンク３６に導入される吸気の圧力つまり過給圧を調整するための弁である。例えば、バイパス弁３９の開度が大きくなるほど、バイパス通路３８を通過する吸気の流量が多くなる結果、過給圧は低くなる。

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気）は、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが、この順で上流側から内蔵されている。

ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを有している。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部分とを接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気（ＥＧＲガス）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気の流量を調整する。

（２）高圧ポンプ
高圧ポンプ８０は、往復式のポンプである。高圧ポンプ８０は、燃料を加圧するための加圧室８２ａが形成された本体部８２と、本体部８２に形成されたプランジャ摺動部８２ｂ内に配置されて先端が加圧室８２ａに挿入されたプランジャ８５と、プランジャ８５を駆動する高圧ポンプカム８１を有している。本体部８２には、燃料供給通路２２のうち低圧ポンプ７０と高圧ポンプ８０との間の通路である低圧側燃料通路２２ａと連通して、低圧ポンプ７０から圧送された燃料を加圧室８２ａ内に導入するための吸入口８３が形成されている。本体部８２のうち低圧側燃料通路２２ａと吸入口８３との間の部分には、燃料の脈動を抑制するためのパルセーションダンパ８８が設けられている。また、本体部８２には、燃料レール１７と連通して、加圧室８２ａから燃料レール１７に向けて燃料を吐出するための吐出口８４が形成されている。吸入口８３には、吸入口８３を開閉するスピル弁８７が設けられている。スピル弁８７は、ノーマルオープン型の電磁式バルブであり、通電されることで閉弁して吸入口８３を閉じる。吐出口８４には、チェックバルブ８６が設けられており、燃料レール１７側から高圧ポンプ８０側への燃料の逆流が規制されているとともに、加圧室８２ａ内の燃料の圧力が所定値を超えたときに高圧ポンプ８０から燃料レール１７に燃料が供給されるようになっている。前記のスピル弁８７は、請求項の「開閉弁」に相当し、高圧ポンプカム８１は、請求項の「プランジャ駆動部」に相当する。

プランジャ８５は、高圧ポンプカム８１の上方にこれと当接するように配置されている。プランジャ８５は、高圧ポンプカム８１の回転に伴って上下に往復動して加圧室８２ａの容積（プランジャ８５の先端の上方に区画される空間の容積）を変化させる。具体的には、プランジャ８５が下方に移動すると加圧室８２ａの容積は増大し、これにより吸入口８３から加圧室８２ａ内に燃料が吸入される。プランジャ８５が上方に移動すると加圧室８２ａの容積は縮小し、加圧室８２ａ内の燃料を昇圧させることが可能になる。このように、プランジャ８５の往復動により、高圧ポンプ８０では、加圧室８２ａの容積が時間とともに拡大して加圧室８２ａ内に燃料を吸入することが可能な吸入行程と、加圧室８２ａの容積が時間とともに減少して加圧室８２ａ内の燃料を加圧することが可能な加圧行程が実施され、プランジャ８５が連続して往復動することでこれらの行程が連続して実施される。

高圧ポンプカム８１は、エンジン本体１に駆動され、エンジン本体１と連動して回転してプランジャ８５を駆動する。具体的には、高圧ポンプカム８１はクランク軸７とチェーン８９によって連結されており、クランク軸７の回転に伴って回転する。本実施形態では、高圧ポンプカム８１は２山のカムであり、クランク軸７が１回転する間にプランジャ８５は２往復する。つまり、プランジャ８５の往復動の周期であって、吸入行程の期間と加圧行程の期間とを合わせた期間（吸入行程が開始してからこれに続く加圧行程が終了して次の吸入行程が開始するまでの期間）を高圧ポンプ８０の加圧周期とすると、高圧ポンプ８０の加圧周期は、１８０°ＣＡに設定されている。本実施形態では、前記のように、１８０°ＣＡ毎にいずれかの気筒２で混合気が燃焼して爆発が生じるようになっており、エンジンの燃焼周期と、高圧ポンプ８０の加圧周期とは一致する。

前記のように、加圧行程では、加圧室８２ａの容積の減少に伴い加圧室８２ａ内の燃料を昇圧させることが可能である。しかし、スピル弁８７が開弁して吸入口８３が開いていると、加圧室８２ａ内の燃料が吸入口８３から低圧側燃料通路２２ａ側に押し戻されることで燃料の昇圧はほとんど生じない。つまり、加圧室８２ａ内の燃料の昇圧ひいては燃料レール１７内の燃料の昇圧は、加圧室８２ａが加圧行程にあり且つスピル弁８７が閉弁しているときにのみ生じる。スピル弁８７の閉弁期間（スピル弁８７の閉弁が開始してから終了するまでの期間）が長い方が、加圧室８２ａ内の燃料の昇圧期間は長くなり、燃料の昇圧量は大きくなる。なお、スピル弁８７が閉弁される場合において、スピル弁８７の閉弁は加圧行程の途中で開始され、吸入行程の開始に伴ってこの閉弁が終了されてスピル弁８７は開弁される。

燃料供給通路２２と燃料レール１７とは、別途リターン通路１７ｂおよびこれを開閉するリリーフ弁１７ａを介して接続されており、燃料レール１７内の過剰な燃料はリリーフ弁１７ａの開弁に伴ってリターン通路１７ｂを通って燃料供給通路２２に戻される。

（３）制御系統
図３は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ１５０、メモリ１６０（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等から構成されている。

ＰＣＭ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、前述したクランク角センサＳＮ１、筒内圧センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、レール圧センサＳＮ４と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、筒内圧、吸気量、レール圧）がＰＣＭ１００に逐次入力されるようになっている。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサＳＮ５が設けられており、アクセル開度センサＳＮ７による検出信号もＰＣＭ１００に入力される。

ＰＣＭ１００は、前記各センサからの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。ＰＣＭ１００は、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スワール弁１８、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３、高圧ポンプ８０のスピル弁８７（詳細にはスピル弁４３を駆動する駆動機構）等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。ＰＣＭ１００は、機能的に、燃焼室６内での混合気の燃焼モードを制御する燃焼制御部１０１と、高圧ポンプ８０を制御するポンプ制御部１０２とを有する。燃焼制御部１０１は請求項の「燃焼制御手段」に相当し、ポンプ制御部１０２は請求項の「ポンプ制御手段」に相当する。

（３－１）燃焼制御
図４は、エンジンの回転数／エンジン負荷に応じた燃焼制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、３つの運転領域Ａ１～Ａ３に大別される。それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２、第３運転領域Ａ３とすると、第１運転領域Ａ１は、エンジン回転数が予め設定された第１回転数Ｎ１以下でエンジン負荷が予め設定された第１負荷Ｔｑ１以下の低速・低負荷の領域であり、第２運転領域Ａ２は、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以下でエンジン負荷が第１負荷Ｔｑ１よりも高い低速・高負荷の領域であり、第３運転領域Ａ３は、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１よりも高い高速領域である。ＰＣＭ１００は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、現在の運転ポイントが第１～第３運転領域Ａ１～Ａ３のいずれに含まれるかを判定して、各運転領域Ａ１～Ａ３に対して予め設定された制御を実施する。なお、ＰＣＭ１００は、アクセル開度センサＳＮ５により検出されたアクセルペダルの開度、エンジン回転数等に基づいてエンジン負荷を算出する。

（ａ）第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２
第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２では、ＰＣＭ１００（燃焼制御部１０１）は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）を実行する。なお、ＳＰＣＣＩ燃焼における「ＳＰＣＣＩ」とは、「Ｓｐａｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」の略である。

ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６により混合気に点火して、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。

図５は、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときのクランク角に対する熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時の熱発生がＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、図５に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室６における圧力変動（つまりｄＰ／ｄθ：Ｐは筒内圧 θはクランク角度）も、ＳＩ燃焼時はＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部（Ｑ１で示した部分）と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部（Ｑ２で示した部分）とが、この順に連続するように形成される。

ＳＩ燃焼によって、燃焼室６内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、ＣＩ燃焼が開始される。図５に例示するように、この自着火のタイミング（つまりＣＩ燃焼が開始するタイミング）で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングθｃｉで現れる変曲点（図５のＸ）を有している。

ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄＰ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄＰ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。

ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。

（第１運転領域）
ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる領域のうちエンジン負荷の低い第１運転領域Ａ１では、燃費性能を高めるために、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりも大きく（リーンに）される。つまり、第１運転領域Ａ１では、混合気の燃焼モードが、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりも高くされつつＳＰＣＣＩ燃焼が行われる燃焼モードとされる。この第１運転領域Ａ１で実施される燃焼モードが、請求項の「第２燃焼モード」に相当する。

第１運転領域Ａ１では、インジェクタ１５は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりも高くなる量の燃料を燃焼室６に噴射する。例えば、第１運転領域Ａ１では、燃焼室６内で生成されるＮＯｘであるｒａｗＮＯｘの量が十分に小さくなるように、燃焼室６内の空燃比を３０程度にする。なお、図４のλは空気過剰率を表しており、空気過剰率λ＝１は燃焼室６内の空燃比が理論空燃比であることを意味し、空気過剰率λ＞１は燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりも高いことを意味している。

また、第１運転領域Ａ１では、ＳＰＣＣＩ燃焼が実現されるようにＰＣＭ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。

インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量または大半を圧縮行程中に噴射する。点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。動弁機構１３、１４は、吸気弁１１と排気弁１２の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップが実現されるように、吸気弁１１と排気弁１２を開閉する。バルブオーバーラップが実現されると、吸気通路３０あるいは排気通路４０に排出された高温の既燃ガスが再び燃焼室６に導入されて高温の既燃ガスが燃焼室６に残留する内部ＥＧＲが行われる。スロットル弁３２は全開とされる。ＥＧＲ弁５３は所定の開度まで開弁される。スワール弁１８は全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。第１運転領域Ａ１のうちエンジン回転数が低い側では、電磁クラッチ３４は解放されて過給機３３による過給は停止される。運転領域Ａ１のうちエンジン回転数が高い側では、電磁クラッチ３４は締結されて過給機３３による過給が行われる。

（第２運転領域）
第２運転領域Ａ２は、第１運転領域Ａ１に比べてエンジン負荷が高く燃焼室６内に供給される燃料の量が多い領域である。そのため、第２運転領域Ａ２では、ｒａｗＮＯｘの量が十分に小さくなる程度にまで燃焼室６内の空燃比を高くするのが困難となる。これより、第２運転領域Ａ２では、三元触媒４１ａにてＮＯｘが浄化されるように、排気の空燃比すなわち燃焼室６内の空燃比が理論空燃比にされる。

また、第２運転領域Ａ２では、ＳＰＣＣＩ燃焼が実現されるようにＰＣＭ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。

インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。動弁機構１３、１４は、第２運転領域Ａ２の低負荷側の一部においてのみ内部ＥＧＲが行われるように、吸気弁１１および排気弁１２を開閉する。スロットル弁３２は全開とされる。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲ通路５１を通じて還流される排気の量が高負荷側ほど少なくなるように制御される。スワール弁１８は、全閉／全開を除いた適宜の中間開度まで開かれ、その開度は、エンジン負荷が高いほど大きくされる。第２運転領域Ａ２のうちエンジン回転数およびエンジン負荷がともに低い領域では、電磁クラッチ３４は解放されて過給機３３による過給は停止される。一方、第２運転領域Ａ２のその他の領域では、電磁クラッチ３４は締結されて過給機３３による過給が行われる。

（ｂ）第３運転領域
第３運転領域Ａ３では、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。つまり、第３運転領域Ａ３では、混合気の燃焼モードが、ＳＩ燃焼が行われる燃焼モードとされる。この第３運転領域Ａ３で実施される燃焼モードが、請求項の「第１燃焼モード」に相当する。このＳＩ燃焼の実現のために、第３運転領域Ａ３では、ＰＣＭ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。

インジェクタ１５は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。第３運転領域Ａ３では、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。電磁クラッチ３４は締結されて過給機３３による過給が行われる。スロットル弁３２は全開とされる。ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。スワール弁１８は全開とされる。

（高圧ポンプの制御）
ＰＣＭ１００（ポンプ制御部１０２）により実施される高圧ポンプ８０の制御について説明する。

高圧ポンプ８０の加圧室８２ａ内で昇圧された燃料は基本的に燃料レール１７に送られる。しかし、図２の一部の拡大図である図６に示すように、プランジャ摺動部８２ｂとプランジャ８５との間には隙間８２Ｘが存在する。そのため、図６の矢印で示すように、加圧室８２ａ内での昇圧中に、燃料の一部は前記の隙間８２Ｘを通って加圧室８２ａの外に漏えいし、その後、再び加圧室８２ａ内に導入されることになる。具体的には、高圧ポンプ８０の本体部８２には、前記の隙間８２Ｘと連通する燃料受け通路８２ｃが設けられており、この燃料受け通路８２ｃが吸入口８３を介して加圧室８２ａと連通している。これより、加圧室８２ａ内で昇圧された燃料の一部は前記の隙間８２Ｘ、燃料受け通路８２ｃおよび吸入口８３を通って加圧室８２ａに再び導入される。

加圧室８２ａから前記の隙間８２Ｘに漏えいした燃料は、加圧室８２ａ内で昇温されるとともに、前記の隙間８２Ｘの通過途中で摩擦熱によって昇温される。そのため、加圧室８２ａに燃料が再導入されて再び昇圧されると、加圧室８２ａ内の燃料の温度が過度に高くなる、つまり、燃料が過昇温するおそれがある。燃焼が過昇温すると燃料中にベーパー（気泡）が発生して燃料レール１７ひいてはインジェクタ１５に適切な量の燃料が供給されないおそれがある。

これに対して、加圧室８２ａでの燃料の昇圧頻度を少なくすれば、昇圧・昇温された燃料が前記の隙間８２Ｘを通って加圧室８２ａに再導入される頻度を少なくして、燃料の過昇温を防止できる。

これより、加圧室８２ａでの燃料の昇圧頻度が少なくなるように高圧ポンプ８０を制御することが考えられる。具体的には、高圧ポンプ８０の加圧周期に対するスピル弁８７の閉弁周期（スピル弁８７が閉弁を開始してから次に閉弁を開始するまでの期間）の比率を大きくして、加圧行程の実施タイミングに対してスピル弁８７を間欠的に閉弁することで、加圧室８２ａでの燃料の昇圧頻度を少なくすることが考えられる。しかし、加圧室８２ａでの燃料の昇圧頻度を少なくすると、レール圧の制御精度が悪くなってレール圧の変動幅が大きくなる。これより、インジェクタ１５の噴射圧（インジェクタ１５から噴射される燃料の圧力）の最適値からのずれが大きくなる。

図７および図８を用いて具体的に説明する。図７、図８は、高圧ポンプ８０に関する各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。図７、図８には、上から順に、第１気筒のピストン５の位置、各インジェクタ１５の駆動パルス、プランジャ８５の位置、スピル弁８７の開閉状態、レール圧のグラフを示している。なお、図７、図８では、簡素化するためにインジェクタ１５が圧縮行程の後半に１回だけ駆動される場合を例示している。また、図７、図８におけるピストン５とプランジャ８５の位相は一例であり、これらの位相差は図例に限らない。また、図７、図８において、＃１ＴＤＣ、＃２ＴＤＣ、＃３ＴＤＣ、＃４ＴＤＣは、それぞれ、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒の圧縮上死点を表している。

図７は、高圧ポンプ８０の加圧周期に対するスピル弁８７の閉弁周期の比率が小さい場合、図８は、この比率が大きい場合の図である。以下では、高圧ポンプ８０の加圧周期に対するスピル弁８７の閉弁周期の比率を、閉弁加圧比という。

図７のパターンでは、閉弁加圧比が１とされて、スピル弁８７の閉弁周期と高圧ポンプ８０の加圧周期と同じ周期になっており、高圧ポンプ８０の加圧行程が実施される毎に、スピル弁８７が１回閉弁される。これに対して、図８のパターンでは、閉弁加圧比が３とされて、スピル弁８７の閉弁周期が高圧ポンプ８０の加圧周期の３倍に設定されており、高圧ポンプ８０の加圧行程が３回実施される間に、スピル弁８７が１回だけ閉弁される。

前記のように、加圧室８２ａ内の燃料の昇圧ひいては燃料レール１７内の燃料の昇圧は、高圧ポンプ８０の加圧行程中で且つスピル弁８７が閉弁しているときに生じる。従って、図７のパターンでは、高圧ポンプ８０の加圧周期と同じ周期で燃料が昇圧されるのに対して、図８のパターンでは、高圧ポンプ８０の加圧周期の３倍の周期で燃料が昇圧されることになる。これより、閉弁加圧比が大きい図８のパターンの方が、閉弁加圧比が小さい図７のパターンよりも、燃料の昇圧頻度は少なくなる。

このように、閉弁加圧比を大きくすれば燃料の昇圧頻度を少なくできる。そして前記の隙間８２Ｘから漏れる燃料を少なくして燃料の昇温を抑制できる。

ただし、閉弁加圧比を大きくしてスピル弁８７の閉弁周期を長くすると、スピル弁８７の１閉弁周期の間にインジェクタ１５から燃料が噴射される回数が多くなる。そのため、レール圧の変動量が大きくなる。具体的には、図７および図８に示すように、加圧行程においてスピル弁８７が閉弁を開始するとレール圧は上昇する。そして、燃料レール１７内の燃料がインジェクタ１５によって燃焼室６に噴射されるとレール圧は低下していく。これより、スピル弁８７の１閉弁周期が長くなって、スピル弁８７が次に閉弁するまでの間に多数回にわたってインジェクタ１５から燃料が噴射されると、レール圧の低下量は大きくなる。

前記のように、スピル弁８７の閉弁期間（閉弁を開始してから閉弁が終了して開弁されるまでの期間）を長くすれば、１回あたりの燃料の昇圧量は大きくなる。そのため、閉弁加圧比を大きくした場合であってもスピル弁８７の閉弁期間を長くすることで、レール圧の時間平均値を、閉弁加圧比を小さくした場合のレール圧の時間平均値と同程度に維持することはできる。

しかし、レール圧の変動量が大きいと、全てのインジェクタ１５の噴射圧を適切な圧力に維持することは困難になり、全ての燃焼室６において、噴射される燃料噴霧の性状（粒径やペネトレーション等）や燃焼室６内に形成されるガス流動を適切な状態に維持することが困難になる。

ここで、混合気の一部を自着火させるＳＰＣＣＩ燃焼は、混合気を強制的に燃焼させるＳＩ燃焼よりも燃焼安定性が低い。具体的には、混合気の状態や燃焼室６内のガス流動の変化によって、混合気が自着火するタイミングは変化しやすく、混合気の状態等が適切な状態からずれると適切なＳＰＣＣＩ燃焼が実現されにくい。特に、第１運転領域Ａ１では、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きく（リーンに）されていることで燃焼安定性が低くなりやすい。そのため、第１運転領域Ａ１において、燃料噴霧の性状やガス流動が適切な状態からずれると、適切なタイミングで混合気が自着火せず、適切なＳＰＣＣＩ燃焼が実現されないおそれ、ひいては、エンジントルクの低下や燃焼騒音の増大が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、第１運転領域Ａ１では、閉弁加圧比を小さくしてレール圧の変動量を小さく抑え、他の運転領域（第２運転領域Ａ２および第３運転領域Ａ３）では、閉弁加圧比を大きくして燃料の過昇温を防止する。

なお、第１運転領域Ａ１は、エンジン回転数が低いことで高圧ポンプ８０によって燃料が昇圧される機会がそもそも少ない。また、第１運転領域Ａ１は、エンジン負荷が低くインジェクタ１５から噴射される燃料の量が少ないことで高圧ポンプ８０による燃料の昇圧量も小さく抑えられる。これより、第１運転領域Ａ１では、前記の隙間８２Ｘを通って加圧室８２ａに再導入される燃料の量が少なく抑えられる。従って、第１運転領域Ａ１では燃料の過昇温は生じにくい。

前記のように、閉弁加圧比を小さくするとレール圧の変動量は小さくなる。これより、レール圧の変動量が小さくなるようにスピル弁８７を制御すれば、閉弁加圧比も小さくなる。そこで、本実施形態では、各運転条件においてレール圧の変動幅の目標値を設定し、レール圧の変動幅がこの目標値になるようにスピル弁８７を駆動する。そして、第１運転領域Ａ１での前記変動幅の目標値を、他の運転領域（第２運転領域Ａ２および第３運転領域Ａ３）での前記変動幅の目標値よりも小さくすることで、第１運転領域Ａ１での閉弁加圧比を他の運転領域Ａ２、Ａ３よりも小さくする。

図９を用いて、ＰＣＭ１００により実施されるレール圧の制御について説明する。

ステップＳ１にて、ＰＣＭ１００は、各センサの検出値を読み込む。

次に、ステップＳ２にて、ＰＣＭ１００は、エンジンの運転状態に基づいてレール圧の目標値である目標レール圧を設定する。例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とについて目標レール圧が予め設定されてマップでＰＣＭ１００に記憶されており、ＰＣＭ１００は、このマップから、現在のエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する値を抽出する。

次に、ステップＳ３にて、ＰＣＭ１００は、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されているか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ１００は、現在のエンジン回転数が第１回転数Ｎ１以下であり且つエンジン負荷が第１負荷Ｔｑ１以下のときは、現在のエンジンの運転ポイントが第１運転領域Ａ１に含まれるポイントであり、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されていると判定する。

ステップＳ３の判定がＮＯであって、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されていない場合、つまり、第２運転領域Ａ２または第３運転領域Ａ３でエンジンが運転されている場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４にて、ＰＣＭ１００は、レール圧の変動幅の目標値である目標変動幅を、予め設定された第２変動幅に設定する。第２変動幅は、エンジン回転数およびエンジン負荷に関わらず一定の値に設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。例えば、第２変動幅は５ＭＰａ程度に設定される。

一方、ステップＳ３の判定がＹＥＳであって、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されている場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５にて、ＰＣＭ１００は、目標変動幅を、第２変動幅よりも小さい値に設定された第１変動幅に設定する。図１０は、エンジン回転数を第１運転領域Ａ１に含まれる所定の回転数Ｎ１０に維持したときの、エンジン負荷と第１変動幅との関係を示したグラフである。図１０に示すように、第１運転領域Ａ１ではＮＯｘの排出量を抑制するべくエンジン負荷が高い方がレール圧の変動幅が小さくなるように、第１変動幅は設定されている。図１０の例では、エンジン負荷が所定の負荷Ｔｑ１０までの領域と、この負荷Ｔｑ１０からこれよりも高い所定の負荷Ｔｑ２０までの領域と、この負荷Ｔｑ２０よりも高い領域とで、第１変動幅が互いに異なるように設定されている。例えば、第１変動幅は、０～２ＭＰａ程度の範囲内の値に設定される。

ステップＳ４またはステップＳ５の次は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６にて、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１で読み込んだ実レール圧に基づき、実レール圧が目標レール圧になるように、且つ、レール圧の変動幅がステップＳ４またはステップＳ５で設定した目標変動幅になるように、スピル弁８７を開閉させる。

例えば、ＰＣＭ１００は、目標レール圧に目標変動幅の１／２を足した値を上限側目標レール圧として算出する。そして、ＰＣＭ１００は、実レール圧と上限側目標レール圧との差からスピル弁８７の閉弁期間を算出する。つまり、ＰＣＭ１００は、実レール圧が上限側目標レール圧になるように、スピル弁８７の閉弁期間をフィードバック制御する。また、目標レール圧から目標変動幅の１／２を引いた値に実レール圧が到達するまでの間、スピル弁８７の閉弁を禁止し（開弁を維持し）、実レール圧が目標レール圧から目標変動幅の１／２を引いた値を下回ると、スピル弁８７の閉弁を許可する。

ここで、レール圧はインジェクタ１５からの燃料噴射に伴って低下する。そのため、目標変動幅を正確に０にすることは困難であり、ＰＣＭ１００は、変動幅が目標変動幅に最も近づくようにスピル弁８７を開閉させる。つまり、ここでいうレール圧の変動幅を目標変動幅になるようにスピル弁８７を制御するというのは、変動幅が目標変動幅に最も近づくようにスピル弁８７を制御することを含む。そして、目標変動幅が０ＭＰａとされた場合は、インジェクタ１５から燃料が噴射された直後からスピル弁８７の閉弁が許可されることになり、高圧ポンプ８０の加圧行程が実施される毎にスピル弁８７は開弁することになる。

このように、本実施形態では、第１運転領域Ａ１では、レール圧の変動幅が小さくなるようにスピル弁８７を開閉する。一方で、第２運転領域Ａ２および第３運転領域Ａ３では、レール圧の変動幅が大きくなるように、ひいては、加圧開閉比が大きくなって燃料の昇圧頻度が少なくなるようにスピル弁８７を開閉する。

図１１は、エンジン負荷が低下することに伴いエンジン運転ポイントが第３運転領域Ａ３内のポイントから第１運転領域Ａ１のポイントに移行したときの各パラメータの時間変化を示した図である。図１１には、上から順に、エンジン負荷、目標変動幅、レール圧のグラフを示している。

時刻ｔ１までは、第３運転領域Ａ３でエンジンが運転されていることで、レール圧の目標変動幅は比較的大きい第２変動幅とされる。これより、時刻ｔ１までは、レール圧は目標レール圧を中心として比較的大きく変動する。これに対して、時刻ｔ２にてエンジンの運転ポイントが第１運転領域Ａ１内のポイントに移行すると、レール圧の目標変動幅は低減され、レール圧はより目標レールに近い値に制御される。

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されており、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きく（リーンに）しつつＳＰＣＣＩ燃焼を実施するときの方が、第３運転領域Ａ３でエンジンが運転されており、ＳＩ燃焼を実施するときよりも、閉弁加圧比（高圧ポンプ８０の加圧周期に対するスピル弁８７の閉弁周期の比率）が小さくなるように、スピル弁８７の閉弁周期が制御される。これより、ＳＩ燃焼の実施時において、スピル弁８７の閉弁頻度ひいては燃料の昇圧頻度を少なくして、燃料の過昇温を防止することができる。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされつつＳＰＣＣＩ燃焼が実施されるときには、スピル弁８７の閉弁頻度ひいては燃料の昇圧頻度を多くして、インジェクタ１５の噴射圧の制御精度を高めてこれをより最適な値に維持することができ、混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きく（リーンに）しながら適切なＳＰＣＣＩ燃焼を実現できる。これより燃費性能を確実に高めることができる。

また、本実施形態では、レール圧の変動幅の目標値である目標変動幅を設定し、レール圧の変動幅が目標変動幅になるようにスピル弁８７を制御している。そして、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されているときの方が、他の領域Ａ２，Ａ３でエンジンが運転されているときよりも、目標変動幅が小さくなるようにこれを設定している。

そのため、第１運転領域Ａ１において、インジェクタ１５の噴射圧をより確実に適切な圧力にすることができる。また、第２運転領域Ａ２および第３運転領域Ａ３においては、閉弁加圧比を小さくすることができ、燃料の過昇温を防止できる。

ここで、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されている場合において、エンジン負荷が高いときの方が低いときよりも、インジェクタ１５の噴射圧の変化に対するエンジンから排出されるＮＯｘの量の変化が大きくなることが分かっている。これに対して、本実施形態では、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されているときに設定される目標変動幅（第１変動幅）を、エンジン負荷が高いときの方が低いときよりも小さい値に設定している。そのため、第１運転領域Ａ１のエンジン負荷が高い側においてＮＯｘの排出量が増大するのを抑制できるとともに、エンジン負荷が低い側においては、スピル弁８７の閉弁機会を少なくして（第２、第３運転領域Ａ２、Ａ３よりは多い範囲内で）燃料の過昇温を防止できる。

（５）変形例
前記実施形態では、レール圧の変動幅の目標値を設定し、これが実現されるようにスピル弁８７を開閉することで、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されている方が他の運転領域Ａ２、Ａ３でエンジンが運転されているときよりも、閉弁加圧比が小さくなるようにした場合について説明したが、各運転領域Ａ１～Ａ３で閉弁加圧比の目標値を設定して、これが実現されるようにスピル弁８７を開閉させてもよい。

また、前記実施形態では、第２運転領域Ａ２と第３運転領域Ａ３とで目標変動幅を同じに設定した場合について説明したが、ＳＰＣＣＩ燃焼が実施される第２運転領域Ａ２の目標変動幅を第３運転領域Ａ３の目標変動幅よりも小さくしてもよい。

１ エンジン本体
２ 気筒
１５ インジェクタ（燃料噴射手段）
１７ 燃料レール（燃料貯留部）
２２ａ 低圧側燃料通路
８０ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
８２ 本体部
８１ 高圧ポンプカム（プランジャ駆動部）
８２ａ 加圧室
８３ 吸入口
８５ プランジャ
８７ スピル弁（開閉弁）
１００ ＰＣＭ
１０１ 燃焼制御部（燃焼制御手段）
１０２ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）

Claims (4)

1. 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、気筒内の混合気に点火する点火プラグと、前記燃料噴射手段に導入される燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプに導入される燃料が流通する低圧側燃料通路とを備えたエンジンに適用される制御装置において、
   エンジンの各部を制御して、混合気の燃焼モードを、エンジンの運転状態に応じて、前記点火プラグによって混合気に点火することで当該混合気をＳＩ燃焼させる第１燃焼モードと、前記点火プラグによって混合気に点火することで当該混合気の一部をＳＩ燃焼させてこれに続いて他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる第２燃焼モードと、に切り替える燃焼制御手段と、
   前記燃料ポンプを制御するポンプ制御手段とを備え、
   前記燃料ポンプは、吸入口を有して当該吸入口を介して前記低圧側燃料通路から燃料を導入される加圧室と、当該加圧室に挿入されて前記加圧室の容積を変更するプランジャと、前記吸入口を開閉する開閉弁と、前記加圧室の容積が増大して前記加圧室に燃料が吸入可能となる吸入行程と前記加圧室の容積が低減して前記加圧室内の燃料が昇圧可能となる加圧行程とが連続して実施されるようにエンジンと連動して前記プランジャを駆動するプランジャ駆動部とを備え、
   前記加圧行程の期間と前記吸入行程の期間とを合わせた期間を加圧周期としたとき、前記ポンプ制御手段は、前記開閉弁を周期的に閉弁させるとともに、前記第２燃焼モードの実施時の方が前記第１燃焼モードの実施時よりも、前記加圧周期に対する前記開閉弁の閉弁周期の比率が小さくなるように、前記開閉弁の閉弁周期を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記燃焼制御手段は、前記第２燃焼モードの実施時に、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
   前記ポンプ制御手段は、前記燃料貯留部内の燃料の圧力の変動幅の目標値である目標変動幅を設定し、前記変動幅が前記目標変動幅になるように前記開閉弁の閉弁周期を制御し、
   前記第２燃焼モードの実施時の方が前記第１燃焼モードの実施時よりも、前記目標変動幅は小さい値に設定される、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
   前記第２燃焼モードの実施時において、前記目標変動幅はエンジン負荷が高いときの方が低いときよりも小さい値に設定される、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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