JP4428293B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関またはこの燃料噴射手段に加えて吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関のアイドル運転時における制御に関する。

ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。また、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみを備える直墳エンジンも公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料がデリバリーパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

また、コモンレール式燃料噴射系統を有するディーゼルエンジンも公知である。このコモンレール式燃料噴射系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料をコモンレールに蓄えておき、電磁弁の開閉によりコモンレールからディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

このような高圧燃料を発生させるために、内燃機関のクランクシャフトに連結されたドライブシャフトに設けられたカムによりシリンダを駆動する高圧燃料ポンプが用いられる。高圧燃料ポンプは、カムの回転によりシリンダ内で往復移動するポンププランジャーと、シリンダとポンププランジャーとにより構成される加圧室とを備えている。この加圧室には、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと連通するポンプ供給パイプ、加圧室から燃料を流出させて燃料タンクに戻すリターンパイプおよび加圧室内の燃料を筒内噴射用インジェクタに向けて圧送する高圧デリバリパイプがそれぞれ接続されている。また、高圧燃料ポンプには、ポンプ供給パイプおよび高圧デリバリパイプと加圧室との間を開閉する電磁スピル弁が設けられている。

電磁スピル弁が開いた状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが吸入行程にあるとき、ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。また、加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが圧送行程にあるときに電磁スピル弁を閉じると、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタに圧送される。

このような高圧燃料ポンプにおいては、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間中のみ筒内噴射用インジェクタに向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御することで（電磁スピル弁の閉弁期間を調整することで）燃料圧送量が調整されるようになる。すなわち、電磁スピル弁の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、電磁スピル弁の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすることで燃料圧送量が少なくなる。

このように、フィードポンプから送り出された燃料を高圧燃料ポンプで加圧し、この加圧後の燃料を筒内噴射用インジェクタに向けて圧送することで、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあっても、その燃料噴射を的確に行なうことができる。

この高圧燃料ポンプの圧送行程において、電磁スピル弁が閉じるときには、加圧室の容積が小さくなる過程にあるので、燃料が高圧デリバリパイプ側だけでなくリターンパイプ側にも流れようとする。この状態で、電磁スピル弁を閉じると、この閉弁動作に、上記のように流れようとする燃料による力が付勢され、電磁スピル弁が閉弁するときの衝撃力が大きくなる。そして、この衝撃の増大に伴い電磁スピル弁の作動音（閉弁の音）も大きくなり、こうした電磁スピル弁の作動音が電磁スピル弁の閉弁毎に連続的に発生するようになる。

内燃機関の通常運転時には混合気の燃焼音等の内燃機関の作動音が大きいため、このような電磁スピル弁の閉弁毎の連続的な作動音が不快感を感じるほど大きなものとはならない。しかしながら、内燃機関のアイドル運転時など内燃機関の作動音自体が小さくなるときには、電磁スピル弁の連続的な作動音が相対的に大きくなり、こうした作動音による不快感も無視できないものとなる。

特開２００１−４１０８８号公報（特許文献１）は、電磁スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音を低減することができる燃料ポンプの制御装置を開示する。この公報に開示された制御装置は、カムの回転によるシリンダとポンププランジャーとの相対移動に基づき加圧室の容積を変化させて加圧室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の燃料噴射弁に向けて圧送する燃料ポンプと、加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、スピル弁を閉弁期間を制御することにより燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料圧送量を調整する燃料ポンプの制御装置であって、内燃機関の運転状態に基づきスピル弁を制御することより、所定期間中における燃料ポンプの燃料圧送回数を調節して同燃料圧送一回当たりの燃料噴射弁の燃料噴射回数を変更するものであって、機関低負荷時には燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を低減する制御手段を備える。

この燃料ポンプの制御装置によると、電磁スピル弁の連続的な作動音が相対的に大きくなる機関低負荷時に、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を低減するので、一回の燃料圧送量が少なくてすむ。そのため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を一層上死点寄りの時期とすることができる。上死点に向かうほど、ポンププランジャーとシリンダとの相対移動量を示すカム速度は小さくなる。これにより、電磁スピル弁の閉弁時におけるカム速度を小さくして電磁スピル弁の閉じる音を一層小さくすることができる。このように、電磁スピル弁の閉弁する音を小さくすることで、電磁スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音が低減できる。
特開２００１−４１０８８号公報

しかしながら、上記の公報に開示された制御装置によっても、機関低負荷時において高圧燃料ポンプが停止（すなわち、電磁スピル弁が開いたままの状態になる）することがないので、低減されるとはいうものの、依然として高圧燃料ポンプの電磁スピル弁が閉弁するときの作動音が発生する。また、アイドル領域（特に低回転低負荷側のアイドル領域）においては、燃料噴射量が少なく燃焼が不安定になる傾向がある。さらに、アイドル領域において筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止してしまうと、筒内噴射用インジェクタの噴孔にデポジットが堆積する傾向がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関のアイドル時における高圧ポンプの作動音の発生を回避し、安定な燃焼を維持するとともに、燃料噴射手段の噴孔にデポジットが生成されないようにする、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に、低圧燃料を供給する低圧ポンプと、高圧燃料を供給する高圧ポンプとを含む内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることを検知するための検知手段と、内燃機関を制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、アイドル状態が予め定められた２つ以上のアイドル状態の中のいずれのアイドル状態に属するのかに応じて、低圧ポンプおよび高圧ポンプを制御するための手段を含む。

第１の発明によると、たとえば、内燃機関の回転数と負荷の状態とに基づいて、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることが検知される。このときに、アイドル状態であっても、たとえば、回転数および負荷の少なくともいずれかにより、２つ以上のアイドル状態の中のいずれのアイドル状態に属するかを予め定めておく。いずれのアイドル状態に属するのかに応じて、内燃機関を制御する。具体的には、アイドル状態であっても、より低回転低負荷側のアイドル状態では、燃焼安定性を優先させて、高圧ポンプの作動を継続させて高圧の燃料を燃料噴射手段から噴射して、燃料の粒径が拡大することを回避して、燃料の拡散が悪化することを回避して、良好な燃焼状態を実現できる。一方、燃焼安定性の問題が発生する傾向が低い、より高回転高負荷側のアイドル状態では、高圧ポンプを停止させて作動音の低減を実現できる。その結果、内燃機関のアイドル時における高圧ポンプの作動音の発生を回避し、安定な燃焼を維持できる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、アイドル状態が、予め定められた、より低負荷側のアイドル状態であることが検知されると、高圧ポンプにより昇圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、より低負荷側のアイドル状態では、燃焼安定性を優先させて、高圧ポンプの作動を継続させて高圧の燃料を燃料噴射手段から噴射して、良好な燃焼状態を実現できる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、アイドル状態が、予め定められた、より低回転側のアイドル状態であることが検知されると、高圧ポンプにより昇圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、より低回転側のアイドル状態では、燃焼安定性を優先させて、高圧ポンプの作動を継続させて高圧の燃料を燃料噴射手段から噴射して、良好な燃焼状態を実現できる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、アイドル状態が、予め定められた、より高負荷側のアイドル状態であることが検知されると、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるとともに、低圧ポンプにより加圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、より高負荷側のアイドル状態では、燃焼安定性が悪化するというの問題が発生しにくいので、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制して（停止を含む）、高圧ポンプの作動音の発生を低減できる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、アイドル状態が、予め定められた、より高回転側のアイドル状態であることが検知されると、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるとともに、低圧ポンプにより加圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第５の発明によると、より高回転側のアイドル状態では、燃焼安定性が悪化するというの問題が発生しにくいので、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制して（停止を含む）、高圧ポンプの作動音の発生を低減できる。

第６の発明に係る制御装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に、低圧燃料を供給する低圧ポンプと、高圧燃料を供給する高圧ポンプとを含む内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることを検知するための検知手段と、燃料噴射手段の燃料噴射孔の状態を検知するための手段と、内燃機関を制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることが検知され、かつ、燃料噴射孔が正常な状態であることが検知されると、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるとともに、低圧ポンプにより加圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第６の発明によると、たとえば、内燃機関の回転数と負荷の状態とに基づいて、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることが検知される。このときに、アイドル状態であって、かつ燃料噴射手段の噴孔が正常な状態であると（たとえば、噴孔近傍にデポジットの生成がないと）、高圧の燃料を燃料噴射手段から噴射してデポジットを吹き飛ばすことよりも、高圧ポンプの作動音を低減させることを優先させて、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させる。その結果、内燃機関のアイドル時における高圧ポンプの作動音の発生を回避し、燃料噴射手段の噴孔にデポジットが生成されないようにする、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第４〜６のいずれかの発明の構成に加えて、高圧ポンプは、制御手段により、その開閉が制御されるスピル弁を含み、制御手段は、スピル弁が閉弁する頻度を低くすることにより、高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるように、高圧ポンプを制御するための手段を含む。

第７の発明によると、高圧ポンプの作動音の発生要因となっているスピル弁が閉じる回数が減じられるので、作動音の発生を抑制することができる。

第８の発明に係る制御装置においては、第６の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることが検知され、かつ、燃料噴射孔が正常な状態でないことが検知されると、高圧ポンプにより昇圧された燃料を燃料噴射手段に供給するように、内燃機関を制御するための手段を含む。

第８の発明によると、たとえば、内燃機関の回転数と負荷の状態とに基づいて、内燃機関の運転状態がアイドル状態であることが検知される。このときに、アイドル状態であって、かつ燃料噴射手段の噴孔が正常な状態でないと（たとえば、噴孔近傍にデポジットの生成があると）、高圧の燃料を燃料噴射手段から噴射してデポジットを吹き飛ばすことを、高圧ポンプの作動音を低減させることよりも優先させて、高圧ポンプにより燃料の圧力を上昇させて、燃料噴射手段から高圧の燃料を噴射させてデポジットを吹き飛ばすことができる。その結果、内燃機関のアイドル時における高圧ポンプの作動音の発生を回避し、燃料噴射手段の噴孔にデポジットが生成されないようにする、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第９の発明に係る制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む。

第９の発明によると、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段のみを有する内燃機関のみならず、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を有する内燃機関において、内燃機関のアイドル時における高圧燃料ポンプの作動音の発生を回避し、安定な燃焼を維持するとともに、燃料噴射手段の噴孔にデポジットが生成されないようにする、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第１０の発明に係る制御装置においては、第９の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。

第１０の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、内燃機関のアイドル時における高圧燃料ポンプの作動音の発生を回避し、安定な燃焼を維持するとともに、燃料噴射手段の噴孔にデポジットが生成されないようにする、内燃機関の制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第1の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料圧送装置１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。また、高圧燃料圧送装置１５０は機間駆動式ではなく、たとえば電動式の高圧ポンプであってもよい。

図１に示すように、高圧燃料圧送装置１５０の吐出側は電磁スピル弁を介して燃料分配管１３０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁の開度が小さいときほど、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁が全開にされると、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。この詳細については後述する。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料圧送装置１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料圧送装置１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には、燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ（燃圧センサ）４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２を参照して、上述したエンジン１０の燃料供給機構について説明する。図２に示すように、この燃料供給機構は、燃料タンク２００に設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である４００ｋＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１１００と（図１の低圧燃料ポンプ１８０と同じ）、カム１２１０により駆動される高圧燃料圧送装置１５０（高圧燃料ポンプ１２００）と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するために設けられた高圧デリバリパイプ１１１０（図１の燃料分配管１３０と同じ）と、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた各気筒１個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するために設けられた低圧デリバリパイプ１１２０と、低圧デリバリパイプ１１２０に設けられた各気筒のインテークマニホールドに１個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンク２００のフィードポンプ１１００の吐出口は、低圧供給パイプ１４００に接続され、低圧供給パイプ１４００は、低圧デリバリ連通パイプ１４１０とポンプ供給パイプ１４２０とに分岐する。低圧デリバリ連通パイプ１４１０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０が設けられた低圧デリバリパイプ１１２０に接続されている。

ポンプ供給パイプ１４２０は、高圧燃料ポンプ１２００の入り口に接続される。高圧燃料ポンプ１２００の入り口の手前には、パルセーションダンパー１２２０が設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

高圧燃料ポンプ１２００の吐出口は、高圧デリバリ連通パイプ１５００に接続され、高圧デリバリ連通パイプ１５００は、高圧デリバリパイプ１１１０に接続される。高圧デリバリパイプ１１１０に設けられたリリーフバルブ１１４０は、高圧デリバリリターンパイプ１６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプ１２００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００は、リターンパイプ１６３０に接続され、燃料タンク２００に接続される。

図３に、図２の高圧燃料圧送装置１５０付近の拡大図を示す。高圧燃料圧送装置１５０は、高圧燃料ポンプ１２００と、カム１２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー１２０６と、電磁スピル弁１２０２とリーク機能付きチェックバルブ１２０４とを主な構成部品としている。

カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁１２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ１２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー１２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁１２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁１２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁１２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁１２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁１２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、カム１２１０が回転している限り（エンジン１０が回転している限り）ポンププランジャー１２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁１２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ１２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて高圧デリバリ連通パイプ１５００を介して高圧デリバリパイプ１１１０へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた燃料圧センサ４００により燃圧がフィードバック制御される。

ここで、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量（電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期）を制御するための制御量であるデューティ比ＤＴについて説明する。このデューティ比ＤＴは、０〜１００％という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間に対応するカム１２１０のカム角度に関係した値である。すなわち、このカム角度に関して、電磁スピル弁１２０２の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）を「θ（0）」とし、同閉弁期間の目標値に対応するカム角度（目標カム角度）を「θ」とすると、デューティ比ＤＴは、最大カム角度θ（0）に対する目標カム角度θの割合を示すものということになる。従って、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁１２０２の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値とされ、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値とされるようになる。

デューティ比ＤＴが１００％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量が増加して燃圧Ｐが上昇するようになる。また、デューティ比ＤＴが０％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

図４を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０について説明する。図４は、筒内噴射用インジェクタ１１０の縦方向の断面図である。

図４に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０は、その本体７４０の下端にノズルボディ７６０がスペーサを介してノズルホルダによって固定される。ノズルボディ７６０は、その下端に噴孔５００を形成しており、ノズルボディ７６０内にニードル５２０が上下可動に配置される。ニードル５２０の上端は本体７４０内を摺動自在なコア５４０に当接しており、スプリング５６０はコア５４０を介してニードル５２０を下向きに付勢しており、ニードル５２０はノズルボディ７６０の内周シート面５２２に着座され、その結果、常態では噴孔５００を閉鎖している。

本体７４０の上端にはスリーブ５７０が挿入固定され、スリーブ５７０内には燃料通路５８０が形成され、燃料通路５８０の下端側は、本体７４０内の通路を介してノズルボディ７６０の内部まで連通され、ニードル５２０のリフト時に燃料は噴孔５００から噴射される。燃料通路５８０の上端側は、フィルタ６００を介して燃料導入口６２０に接続され、この燃料導入口６２０は、図１の燃料分配管１３０に接続される。

電磁ソレノイド６４０は、本体７４０内においてスリーブ５７０の下端部を包囲するように配置される。ソレノイド６４０の通電時においては、コア５４０はスプリング５６０に抗して上昇され、燃料圧はニードル５２０を押し上げ、噴孔５００が開放されるので燃料噴射が実行される。ソレノイド６４０は絶縁ハウジング６５０内のワイヤ６６０に取り出され、開弁のための電気信号を、エンジンＥＣＵ３００から受信することができる。この開弁のための電気信号をエンジンＥＣＵ３００が出力しないと、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が行なわれない。

エンジンＥＣＵ３００から受信した開弁のための電気信号により、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期および燃料噴射期間が制御される。この燃料噴射期間を制御することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を調節できる。すなわち、この電気信号により、（最小燃料噴射量以上の領域において）、少量の燃料を噴射するように制御することもできる。なお、このような制御のために、エンジンＥＣＵ３００と筒内噴射用インジェクタ１１０との間に、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）が設けられることもある。

図５に筒内噴射用インジェクタ１１０の先端部の断面図を示す。筒内噴射用インジェクタ１１０の先端部は、噴孔５００が設けられたバルブボデー５０２と、燃料溜りとなるサックボリューム５０４と、ニードル先端部５０６と、燃料滞留部５０８とから構成される。

筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が吸気行程や圧縮行程で噴射された後、燃料滞留部５０８からニードル先端部５０６で押し出された燃料の一部は、噴孔５００から筒内噴射用インジェクタ１１０の外部に噴射されることなく、サックボリューム５０４に残存していると考えられる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の作動停止が継続すると油密によりシール部から燃料がサックボリューム５０４に洩れてくると考えられる。

筒内噴射用インジェクタ１１０の先端温度は、燃焼ガスによる受熱による影響が大きく、他にヘッドからの受熱、燃料への放熱などの因子があるが、温度が高いほど、カーボンとなって徐々に噴孔５００をふさぐ傾向が顕著になると考えられる。

このような構造を有する筒内噴射用インジェクタ１１０に供給される燃料の圧力は非常に高圧（１３ＭＰａ程度）であるので、そのために開弁時および閉弁時に、大きなノイズや振動が発生する。このようなノイズや振動は、エンジン１０の負荷が大きく回転数が高い領域においては、このエンジン１０を搭載した車両の搭乗者の聴覚により検知されないが、エンジン１０の負荷が小さく回転数が低い領域においては、搭乗者により検知されてしまう。そこで、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０がアイドル領域で運転されている場合において、アイドル領域を軽負荷領域と高負荷領域とに分けて、異なる制御を実行する。

低負荷アイドル領域においては、燃焼安定性を優先させて、高圧燃料ポンプ１２００を駆動させて２ＭＰａ−１３ＭＰａ程度の高圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給して、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を筒内に噴射する。燃料噴射量が少なく燃焼安定性が悪化する傾向がある低負荷アイドル領域において、高圧燃料ポンプ１２００を停止させると、筒内噴射用インジェクタ１１０に供給される燃料の圧力が大きく低下する。このため、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料噴霧の霧化状態が悪化することになり（燃料粒径拡大、燃料拡散の悪化）、燃焼悪化をさらに増大させる。このため、低負荷アイドル領域においては、高圧の燃料を筒内に直接噴射して燃焼の安定化を図るものである。

高負荷アイドル領域においては、高圧燃料ポンプ１２００の作動音の低減を優先させて（燃焼安定性の問題が発生する傾向が低いので）、高圧燃料ポンプ１２００を停止させて（デューティ比ＤＴ＝０％）、フィードポンプ１１００により０．３ＭＰａ程度の低圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給する。筒内噴射用インジェクタ１１０または筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０で噴き分けて燃料を噴射する。高圧燃料ポンプ１２００を停止させると、その作動音が低減される。

図６を参照して、このアイドル領域について説明する。
図６に示すマップは、横軸をエンジン１０の回転数、縦軸をエンジン１０の負荷率として、２つの曲線（外側の曲線および内側の曲線）によりアイドル領域が示されている。外側の曲線と内側の曲線とに挟まれた領域が高負荷アイドル領域である。内側の曲線よりさらに原点０側の領域が低負荷アイドル領域である。

なお、車両には各種の電気負荷が搭載されている。エンジン１０により回転されるオルタネータが発電した電力が（バッテリを介する場合もある）これらの電気機器に供給される。また、車両にはエアコンディショナ（以下、エアコンと記載する。）が装備されており、このエアコンのコンプレッサがエンジン１０により駆動される。このような電気負荷やエアコンは、エンジン１０のアイドル領域（たとえば、車両が渋滞や赤信号で停止している場合）においてエンジン１０の負荷となる。このため、車両を通常の態様で使用すると、アイドル領域であっても、多くの場合が高負荷アイドル領域に属することになる。

図７を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の回転数センサ４６０からの信号に基づいて、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、アクセル開度センサ４４０からの信号に基づいて、エンジン１０の負荷率を検知する。なお、エンジン１０の負荷率は、アクセルペダル１０の開度のみにより決定されるものでなくてもよい。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、検知したエンジン回転数ＮＥ、負荷率および図６のマップに基づいて、現在のエンジン１０の運転領域がアイドル領域であるか否かを判断する。図６の外側の曲線よりも原点０側であるとアイドル領域であると判断され（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、現在のエンジン１０の運転領域が低負荷アイドル領域であるか高負荷アイドル領域であるかを判断する。図６の外側の曲線と内側の曲線とに挟まれた領域であると高負荷アイドル領域であると判断され（Ｓ１３０にて高負荷）、処理はＳ１４０へ移される。図６の内側の曲線よりさらに原点０側の領域であると低負荷アイドル領域であると判断され（Ｓ１３０にて低負荷）、処理はＳ１６０へ移される。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率（直噴比率：ＤＩ比率）ｒを算出する。この噴き分け率は、後述するマップ等に基づいて算出される。なお、ＤＩ比率ｒは、０≦ｒ≦１である。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料ポンプ１２００の停止指令信号を出力する。具体的には、電磁スピル弁１２０２のデューティ比ＤＴが０％である制御信号が出力される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０には、フィードポンプ１１００で０．３ＭＰａ程度に加圧された燃料が圧送される。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率（直噴比率：ＤＩ比率）ｒを１に設定する。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０のみから燃料が噴射される。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料ポンプ１２００の駆動指令信号を出力する。具体的には、電磁スピル弁１２０２のデューティ比ＤＴ（上限１００％）である制御信号が出力される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０には、高圧燃料ポンプ１２００で２ＭＰａ−１３ＭＰａ程度の高圧に加圧された燃料が圧送される。

Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ３００は、アイドル領域以外の通常運転領域における制御を実行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により制御される内燃機関の動作について説明する。

エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷率が検知され（Ｓ１００，Ｓ１１０）、エンジン１０の現在の運転領域がアイドル領域であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、高負荷アイドル領域であるか低負荷アイドル領域であるかが判断される（Ｓ１３０）。

図６に示す高負荷アイドル領域であると（Ｓ１３０にて高負荷）、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率が算出され（Ｓ１４０）、高圧燃料ポンプ１２００の停止指令信号が出力されて（Ｓ１５０）、高圧燃料ポンプ１２００が停止する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０には、フィードポンプ１１００にて０．３ＭＰａ程度に加圧された低圧の燃料が供給される。

このように、高負荷アイドル領域においては、高圧燃料ポンプ１２００が停止されるので、高圧燃料ポンプ１２００の作動音が低減される。なお、高負荷アイドル領域においては、低負荷アイドル領域に比較して、燃焼安定性の問題が発生する傾向が低い。

図６に示す低負荷アイドル領域であると（Ｓ１３０にて低負荷）、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率として規定されるＤＩ比率ｒが１にされ（Ｓ１６０）、高圧燃料ポンプ１２００の駆動指令信号が出力されて（Ｓ１７０）、高圧燃料ポンプ１２００が停止しないで作動を継続する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０には、高圧燃料ポンプ１２００にて２ＭＰａ−１３ＭＰａ程度に加圧された高圧の燃料が供給される。

このように、低負荷アイドル領域においては、燃焼安定性を優先させて、高圧燃料ポンプ１２００の作動を継続させて２ＭＰａ−１３ＭＰａ程度の高圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給して、筒内噴射用インジェクタ１１０から高圧の燃料を筒内に直接噴射する。燃料噴射量が少なく燃焼安定性が悪化する傾向がある低負荷アイドル領域において、高圧燃料を筒内に直接噴射することにより、燃料の粒径が拡大することがなく、燃料の拡散が悪化することがなく、良好な燃焼状態を実現できる。

以上のようにして、エンジンの運転領域がアイドル領域にあるときでも、低負荷アイドル領域と高負荷アイドル領域とに分けて、高圧燃料ポンプの駆動および停止を制御する。作動音の低減よりも燃焼安定性を優先する低負荷アイドル領域においては高圧燃料ポンプで加圧された燃料を筒内噴射用インジェクタから筒内に噴射して、燃料安定性を実現することができる。燃焼安定性が比較的発生しにくい高負荷アイドル領域においては高圧燃料ポンプを停止させて、フィードポンプで加圧された燃料を筒内噴射用インジェクタから筒内に噴射して（あるいは吸気通路噴射用インジェクタからも燃料を噴射して）、作動音の低減を実現することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で制御されるエンジンシステムについて説明する。なお、本実施の形態におけるエンジンＥＣＵ３００は、前述の第1の実施の形態におけるプログラムとは異なるプログラムを実行する。これ以外のハードウェア構成（図１−図５）は、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００は、アイドル領域において、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが生成されているか否に分けて、異なる制御を実行する。

筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが生成されている（あるいは生成されている可能性が高い）ときには、高圧燃料ポンプを駆動させて２ＭＰａ−１３ＭＰａ程度の高圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給して、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を筒内に噴射する。このようにすると、噴孔に生成されたデポジットを高圧の燃料で吹き飛ばすことができる。

筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが生成されていない（あるいは生成されている可能性が低い）ときには、高圧燃料ポンプを停止させて０．３ＭＰａ程度の低圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給して、筒内噴射用インジェクタ１１０または筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２９で噴き分けて燃料を噴射する。このようにすると、アイドル時における高圧燃料ポンプの作動音を低減できる。

図８を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図８に示すフローチャートの中で、前述の図７と同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容も同じである。したがってそれらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を制御するフィードバック制御系におけるフィードバック補正値ＦＡＦを検知する。

このフィードバック制御系はエンジンＥＣＵ３００により実現される。フィードバック制御系においては、算出された筒内噴射用インジェクタ１１０の目標燃料噴射量から、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射するために必要な燃料噴射時間を算出する。この燃料噴射時間の間、ソレノイド６４０に通電されて、コア５４０はスプリング５６０に抗して上昇され、燃料圧はニードル５２０を押し上げ、噴孔５００が開放されて燃料噴射が実行される。実際に噴射された燃料量と相関のある状態量を検知して、目標燃料噴射量との偏差が算出されて、この偏差を０にするようにフィードバック補正値ＦＡＦが算出される。このフィードバック補正値ＦＡＦが大きいと、目標燃料噴射量と、実際に噴射された燃料量との間の偏差が大きい。たとえば、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００にデポジットが生成されると、算出された燃料噴射時間だけ噴孔５００を開放しても、デポジットがあるので目標燃料噴射量だけ噴射されない。そのため、フィードバック補正値ＦＡＦが大きくなる。このため、フィードバック補正値ＦＡＦを監視することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが生成されているか否かを判断することができる。

Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、検知したフィードバック補正値ＦＡＦがしきい値以上であるか否かを判断する。フィードバック補正値ＦＡＦがしきい値以上であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。このしきい値は、本実施の形態に係る制御（Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ２７０）を実行するか通常制御を実行するか否かを判断するために設定される。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが生成していること（ＤＩデポジットの付着）を検知したか否かを判断する。具体的には、たとえば、フィードバック補正値ＦＡＦが３％よりも大きいとＤＩデポジットが付着していると判断され（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２３０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。

Ｓ２７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料ポンプ１２００の駆動指令信号を出力する。具体的には、電磁スピル弁１２０２のデューティ比ＤＴが１００％である制御信号が出力される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０には、高圧燃料ポンプ１２００で１３ＭＰａ程度に加圧された燃料が圧送される。なお、Ｓ２７０において、上限を１３ＭＰａとしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御される内燃機関の動作について説明する。

エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷率が検知され（Ｓ１００，Ｓ１１０）、エンジン１０の現在の運転領域がアイドル領域であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量をフィードバック制御している制御系におけるフィードバック補正値ＦＡＦが検知される（Ｓ２００）。

エンジン１０の現在のフィードバック補正値ＦＡＦがしきい値以上であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが付着しているか否かが、フィードバック補正値ＦＡＦに基づいて判断される（Ｓ２３０）。

筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが付着していないまたは付着していない可能性が高いと（Ｓ２３０にてＮＯ）、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率が算出され（Ｓ１４０）、高圧燃料ポンプ１２００の停止指令信号が出力されて（Ｓ１５０）、高圧燃料ポンプ１２００が停止する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０には、フィードポンプ１１００にて０．３ＭＰａ程度に加圧された低圧の燃料が供給される。

このように、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが付着していないまたはしていない可能性が高いと、高圧燃料ポンプ１２００が停止されるので、高圧燃料ポンプ１２００の作動音が低減される。

筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが付着しているまたは付着している可能性が高いと（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率として規定されるＤＩ比率ｒが１にされ（Ｓ１６０）、高圧燃料ポンプ１２００の駆動指令信号がデューティ比ＤＴ＝１００％で出力されて（Ｓ２７０）、高圧燃料ポンプ１２００が停止しないで作動を継続する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０には、高圧燃料ポンプ１２００にて１３ＭＰａ程度に加圧された高圧の燃料が供給される。

このように、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍にデポジットが付着しているまたは付着している可能性が高いと、高圧燃料ポンプ１２００の作動を継続させて１３ＭＰａ程度の高圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に供給して、筒内噴射用インジェクタ１１０から高圧の燃料を筒内に直接噴射する。高圧燃料を筒内に直接噴射することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔５００近傍に生成されたデポジットを引き飛ばすことができる。

以上のようにして、エンジンの運転領域がアイドル領域にあるときにおいて、筒内噴射用インジェクタの噴孔近傍にデポジットが生成されているか否かに基づいて、高圧燃料ポンプの駆動および停止を制御する。筒内噴射用インジェクタの噴孔近傍にデポジットが生成されている場合や生成されている可能性が高い場合には、アイドル領域であって作動音が顕著になっても、作動音の低減よりもデポジットのはく離を優先して、高圧燃料ポンプで加圧された燃料を筒内噴射用インジェクタから筒内に噴射する。筒内噴射用インジェクタの噴孔近傍にデポジットが生成されていない場合や生成されていない可能性が高い場合には、高圧燃料ポンプを停止させて、フィードポンプで加圧された燃料を筒内噴射用インジェクタから筒内に噴射して（あるいは吸気通路噴射用インジェクタからも燃料を噴射して）、アイドル領域における作動音の低減を実現することができる。

なお、上述した第1の実施の形態および第２の実施の形態におけるＳ１５０の処理において、高圧燃料ポンプ１２００を停止させて（デューティ比ＤＴを０％として）作動音の低減を図るように説明したが、以下のようにしてもよい。高圧燃料ポンプ１２００の作動音は、電磁スピル弁１２０２の閉弁に伴い発生するので、電磁スピル弁１２０２の閉弁頻度を下げる（閉弁する回数を減少させる）ようにして、高圧燃料ポンプ１２００の作動音を低減するようにしてもよい。このときには、高圧燃料ポンプ１２００からの吐出圧は、通常の状態よりも低下することになる。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。

図９および図１０を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図９は、エンジン１０の温間用マップであって、図１０は、エンジン１０の冷間用マップである。

図９および図１０に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図９および図１０に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図９および図１０に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図９の温間時のマップを選択して、そうではないと図１０に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

図９および図１０に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図９のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図１０のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図９のＮＥ（２）や、図１０のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図９および図１０を比較すると、図９に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図１０に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図９および図１０を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図９に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴孔温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図９および図１０を比較すると、図１０の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。

図１１および図１２を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１１は、エンジン１０の温間用マップであって、図１２は、エンジン１０の冷間用マップである。

図１１および図１２を比較すると、以下の点で図９および図１０と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１１および図１２に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１１および図１２で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

なお、図９〜図１２を用いて説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

また、図９〜図１２を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

さらに、エンジンの温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図９または図１１に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおける燃料供給機構の全体概要図である。 図２の部分拡大図である。 筒内噴射用インジェクタの断面図である。 筒内噴射用インジェクタ先端部の断面図である。 エンジンのアイドル領域を示すマップである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１１９ 点火プラグ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２１ 排気バルブ、１２２ 吸気バルブ、１２３ ピストン、１３０ 燃料分配管、１５０ 高圧燃料圧送装置、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、１１００ フィードポンプ、１１１０ 高圧デリバリパイプ、１１２０ 低圧デリバリパイプ、１１４０ リリーフバルブ、１２００ 高圧燃料ポンプ、１２０２ 電磁スピル弁、１２０４ リーク機能付きチェックバルブ、１２０６ ポンププランジャー、１２１０ カム、１２２０ パルセーションダンパー、１４００ 低圧供給パイプ、１４１０ 低圧デリバリ連通パイプ、１４２０ ポンプ供給パイプ、１５００ 高圧デリバリ連通パイプ、１６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、１６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、１６３０ リターンパイプ。

Claims (5)

1. 燃料タンクから燃料噴射手段に、低圧燃料を供給する低圧ポンプと、高圧燃料を供給する高圧ポンプとを含む内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態がアイドル状態であることを検知するための検知手段と、
   前記内燃機関を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記アイドル状態が、予め定められた低負荷側のアイドル状態であることが検知されると、前記高圧ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料噴射手段に供給するように、前記内燃機関を制御するための手段と、
   前記アイドル状態が、予め定められた高負荷側のアイドル状態であることが検知されると、前記高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるとともに、前記低圧ポンプにより加圧された燃料を前記燃料噴射手段に供給するように、前記内燃機関を制御するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
2. 燃料タンクから燃料噴射手段に、低圧燃料を供給する低圧ポンプと、高圧燃料を供給する高圧ポンプとを含む内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態がアイドル状態であることを検知するための検知手段と、
   前記内燃機関を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記アイドル状態が、予め定められた低回転側のアイドル状態であることが検知されると、前記高圧ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料噴射手段に供給するように、前記内燃機関を制御するための手段と、
   前記アイドル状態が、予め定められた高回転側のアイドル状態であることが検知されると、前記高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるとともに、前記低圧ポンプにより加圧された燃料を前記燃料噴射手段に供給するように、前記内燃機関を制御するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
3. 前記高圧ポンプは、前記制御手段により、その開閉が制御されるスピル弁を含み、
   前記制御手段は、前記スピル弁が閉弁する頻度を低くすることにより、前記高圧ポンプによる燃料の圧力の上昇を抑制させるように、前記高圧ポンプを制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、
   前記内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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