JP2019094876A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】進角側噴射によって筒内噴射弁に生じた燃料の圧力の脈動の影響によって、遅角側噴射時における筒内噴射弁内の燃料の圧力が、ピーク電流指令値算出処理の入力となる検出値よりも高くなる場合であっても、燃料を噴射できるようにした。【解決手段】ＣＰＵ９２は、筒内噴射弁３０からの燃料噴射をする場合、デリバリパイプ６０内の燃圧ＰＦに基づき、ソレノイドコイル４２のピーク電流の指令値を算出し、算出したピーク電流となるようにスイッチング素子ＳＷ１等を操作する。特にＣＰＵ９２は、１つの気筒で１燃焼サイクル内に筒内噴射弁３０を用いて複数回の燃料噴射する場合の遅角側の燃料噴射については、燃圧ＰＦに基づき算出されるピーク電流の指令値を増加補正した指令値を算出し、算出したピーク電流となるようにスイッチング素子ＳＷ１等を操作する。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体からなる可動子にコイルへの通電処理による電磁力が作用することによって開弁してデリバリパイプから供給される燃料を燃焼室に噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、高圧蓄圧配管（デリバリパイプ）内の圧力に基づき、筒内噴射弁のコイルの通電電流のピーク値を設定する制御装置が記載されている（「００２６」，「００３７」）。

特開２０１６−２２３３４８号公報

ところで、筒内噴射弁が開弁状態から閉弁状態に移行することによって燃料噴射を終了すると、閉弁に起因して筒内噴射弁内の燃料の圧力に脈動が生じる。この脈動は、時間とともに減衰するものであるが、筒内噴射弁が開弁状態から閉弁状態への移行後間もない期間においては顕著となりやすい。このため、１燃焼サイクルにおいて複数回の噴射をする場合には、２回目の燃料噴射のための上記ピーク値を定めるために参照されるデリバリパイプ内の圧力が、１回目の燃料噴射の終了によって筒内噴射弁内で生じた圧力の脈動に起因して筒内噴射弁内の圧力から大きくずれるおそれがある。特に、脈動の位相によって、上記ピーク値を定めるために参照されるデリバリパイプ内の圧力よりも筒内噴射弁内の圧力の方が高い場合には、ピーク値が筒内噴射弁を開弁させるうえで必要な値より小さくなり、ひいては燃料を噴射できなくなるおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、磁性体からなる可動子にコイルへの通電処理による電磁力が作用することによって開弁してデリバリパイプから供給される燃料を燃焼室に噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記デリバリパイプ内の圧力の検出値に基づき、前記通電処理によって前記コイルを流れるピーク電流の指令値を算出するピーク電流指令値算出処理と、前記コイルに流れるピーク電流を指令値に制御するピーク制御処理と、を実行し、前記ピーク電流指令値算出処理は、１つの気筒において１燃焼サイクル内に前記筒内噴射弁から燃料を複数回噴射する多段噴射が実行されることを条件に、前記多段噴射の時系列的に隣り合う一対の燃料噴射のうちの先行して実行される進角側噴射の前記指令値よりもその後に実行される遅角側噴射の前記指令値を大きい値に算出する処理を含む。

上記構成では、遅角側噴射の指令値を進角側噴射の指令値よりも大きい値とすることにより、進角側噴射によって筒内噴射弁に生じた燃料の圧力の脈動の影響によって、遅角側噴射時における筒内噴射弁内の燃料の圧力が、ピーク電流指令値算出処理の入力となる検出値よりも高くなる場合であっても、燃料を噴射することが可能となる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記ピーク電流指令値算出処理は、前記進角側噴射と前記遅角側噴射との間の時間間隔が短い場合に長い場合よりも前記指令値を大きい値とする処理を含む。

進角側噴射の後に筒内噴射弁内に生じる圧力の脈動の振幅は、時間とともに減衰する傾向がある。このため、上記時間間隔が短いほど圧力の脈動の振幅が大きく、筒内噴射弁内の圧力が進角側噴射に起因して大きくなる傾向がある。このため、上記構成では、時間間隔が短いほど指令値を大きい値とする。

３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記ピーク電流指令値算出処理は、前記圧力の検出値に基づき、ピーク電流の指令値を算出するベース処理と、前記進角側噴射と前記遅角側噴射との間の時間間隔が短い場合に長い場合よりも増加補正量を大きい値に算出する補正量算出処理と、前記ベース処理によって算出された前記指令値を前記補正量算出処理によって算出された増加補正量によって増加補正した値を前記遅角側噴射の前記指令値とする処理と、前記ベース処理によって算出された前記指令値を前記進角側噴射の前記指令値とし、前記進角側噴射と前記遅角側噴射とで、前記ベース処理の入力として同一の前記圧力の検出値を用いる処理と、を含む。

上記構成では、進角側噴射と遅角側噴射との時間間隔が短く、進角側噴射と遅角側噴射との間の期間における圧力の検出値を取得することが困難な場合であっても、進角側噴射と遅角側噴射とでベース処理の入力として同一の圧力の検出値を用いる処理によって、遅角側噴射のピーク電流の指令値を適切に設定することができる。

４．上記１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記筒内噴射弁は、吸気バルブと排気バルブとによって挟まれる領域に配置されている。
筒内噴射弁が吸気バルブと排気バルブとの間に設けられている場合、たとえば筒内噴射弁が吸気バルブと排気バルブとの間から外れて吸気バルブに寄せて設けられている場合等と比較すると、筒内噴射弁の噴射孔とデリバリパイプとの距離が長くなる傾向がある。そしてその場合、デリバリパイプ内の圧力と筒内噴射弁内の噴射孔付近の圧力との差が大きくなりやすい。このため、遅角側噴射のピーク電流の指令値を大きくすることのメリットが特に大きい。

５．上記１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排気通路には、触媒が設けられており、前記ピーク電流指令値算出処理は、前記内燃機関の始動後における前記触媒の急速暖機処理として前記筒内噴射弁から多段噴射がなされる場合に実行される。

上記構成では、急速暖機処理時における多段噴射において遅角側噴射のピーク電流の指令値を増加させる。急速暖機処理時における多段噴射では、高負荷運転時における多段噴射と比較して、進角側噴射の開始タイミングと遅角側噴射の開始タイミングとの時間間隔が短くなりやすいため、進角側噴射に起因した筒内噴射弁内の圧力の脈動の影響が遅角側噴射にとって特に顕著となりやすい。このため、遅角側噴射のピーク電流の指令値を大きくすることのメリットが特に大きい。

一実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。 同実施形態にかかる筒内噴射弁の燃料噴射に関する処理を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる噴射パターンを規定するマップデータを示す図。 同実施形態にかかる触媒の急速暖機処理を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる筒内噴射弁内の圧力の脈動を示すタイムチャート。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかる筒内噴射弁内の圧力の脈動を示すタイムチャート。 同実施形態にかかるピーク電流指令値の設定を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる昇圧電圧と開弁可能最大圧との関係を示す図。 同実施形態にかかる昇圧電圧とピーク電流との関係を示すタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１２のうち過給機１３の下流側には、スロットルバルブ１４が設けられており、スロットルバルブ１４の下流には、ポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２に吸入された空気やポート噴射弁１６から噴射された燃料は、吸気バルブ１８の開弁に伴って、シリンダ２０およびピストン２２によって区画された燃焼室２４に流入する。燃焼室２４には、点火装置２６や筒内噴射弁３０が設けられている。燃焼室２４内において、燃料と空気との混合気は、点火装置２６による火花放電によって、燃焼に供され、燃焼によって生じたエネルギは、ピストン２２を介してクランク軸５０の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ５２の開弁に伴って、排気として、排気通路５４に排出される。排気通路５４のうち過給機１３の下流には、三元触媒５６が設けられている。

本実施形態にかかる筒内噴射弁３０は、いわゆるセンター噴射方式を採用しており、吸気バルブ１８と排気バルブ５２との間に設けられている。筒内噴射弁３０の先端部には、噴射孔３２が形成されており、噴射孔３２は、燃焼室２４に露出している。噴射孔３２は、ノズルニードル３４によって開閉される。ノズルニードル３４には、磁性体からなる可動子３６が接触しており、可動子３６は、スプリング３８によって、ノズルニードル３４の開弁方向に弾性力を及ぼされている。そして、スプリング３８の弾性力は、可動子３６を介してノズルニードル３４にも及ぼされている。一方、ノズルニードル３４はスプリング４０によって閉弁方向に弾性力を及ぼされている。また、筒内噴射弁３０は、ソレノイドコイル４２を備えており、ソレノイドコイル４２への通電によって、可動子３６は、ノズルニードル３４の開弁方向に電磁力を及ぼされる。

スプリング４０の弾性力は、スプリング３８の弾性力よりも大きいため、可動子３６に電磁力が作用しない場合、ノズルニードル３４は閉弁状態となる。これに対し、ソレノイドコイル４２の電磁力が可動子３６に作用し、可動子３６に作用する電磁力と、スプリング３８が可動子３６に及ぼす弾性力が、スプリング４０の弾性力と燃料がノズルニードル３４に及ぼす閉弁方向の力との合力に打ち勝つと、ノズルニードル３４が開弁する。

上記筒内噴射弁３０には、デリバリパイプ６０から、同デリバリパイプ６０の流路断面積よりもその流路断面積が小さい配管６２を介して燃料が供給される。デリバリパイプ６０には、燃料ポンプ６４によって燃料タンク６６からくみ上げられた燃料が供給される。なお、本実施形態では、燃料ポンプ６４として、吸入した燃料のうちデリバリパイプ６０に吐出する燃料量を調整する吐出調量弁を備えるものを例示する。

制御装置７０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分等）を制御するために、スロットルバルブ１４や、ポート噴射弁１６、点火装置２６、筒内噴射弁３０等の内燃機関１０の操作部を操作すべく、操作信号ＭＳ１〜ＭＳ５を出力する。本実施形態においては、制御装置７０は、筒内噴射弁３０のソレノイドコイル４２を駆動する駆動回路を備えている。すなわち、昇圧回路７２は、バッテリ６８の電圧を昇圧する。昇圧回路７２の出力端子は、スイッチング素子ＳＷ１を介してソレノイドコイル４２の一方の端子に接続されている。ソレノイドコイル４２の他方の端子は、制御装置７０のスイッチング素子ＳＷ２およびシャント抵抗７４の直列接続体を介して接地されている。また、スイッチング素子ＳＷ１とソレノイドコイル４２との間には、ダイオード７６およびダイオード７６のカソード側に接続されたスイッチング素子ＳＷ３を介してバッテリ６８の電圧が印加される。また、スイッチング素子ＳＷ１とソレノイドコイル４２との間には、アノード側が接地されたダイオード７８が接続されている。シャント抵抗７４の電圧降下は、Ａ／Ｄ変換器８０によってデジタルデータとされた後、マイコン９０に取り込まれる。マイコン９０は、上記制御量の制御を実行するために、クランク角センサ１００の出力信号Ｓｃｒや、燃圧センサ１０２によって検出されるデリバリパイプ６０内の燃料の圧力（燃圧ＰＦ）、エアフローメータ１０４によって検出される吸入空気量Ｇａ、水温センサ１０６によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を参照する。また、マイコン９０は、アクセルセンサ１０８によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）や、車速センサ１１０によって検出される車速ＳＰＤを参照する。マイコン９０は、ＣＰＵ９２、ＲＯＭ９４、およびＲＡＭ９６を備えており、ＲＯＭ９４に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が実行することにより、上記制御量の制御を実行する。

図２に、制御装置７０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ９４に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が実行することにより実現される。
目標値設定処理Ｍ１０は、クランク角センサ１００の出力信号Ｓｃｒに基づき算出された回転速度ＮＥと、負荷率ＫＬとに基づき、燃圧ＰＦの目標値ＰＦ＊を、燃焼室２４内の充填空気量が多い場合に少ない場合よりも高くなるように設定する。ここで、負荷率ＫＬは、筒内充填空気量を定量化するパラメータであり、ＣＰＵ９２により、吸入空気量Ｇａに基づき算出される。負荷率ＫＬは、基準流入空気量に対する、１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度ＮＥに応じて可変設定される量としてもよい。

偏差算出処理Ｍ１２は、目標値ＰＦ＊と燃圧ＰＦとの差（偏差ΔＰＦ）を算出する。
要求噴射量算出処理Ｍ１４は、回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づき、要求噴射量Ｑｄを算出する。要求噴射量Ｑｄは、燃焼室２４において燃焼に供される混合気の空燃比を目標空燃比とするための量に設定される。なお、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。

ポンプ操作処理Ｍ１６は、偏差ΔＰＦと要求噴射量Ｑｄとに基づき、燃料ポンプ６４の操作信号ＭＳ４を生成して出力する。ここで、要求噴射量Ｑｄは、燃料ポンプ６４からデリバリパイプ６０に要求噴射量Ｑｄに等しい量の燃料が圧送されるようにするための開ループ制御の操作量（開ループ操作量）を算出するためのものであり、偏差ΔＰＦは、燃圧ＰＦを目標値ＰＦ＊にフィードバック制御するための操作量（フィードバック操作量）を算出するためのものである。すなわち、操作信号ＭＳ４は、開ループ操作量とフィードバック操作量との双方に基づき生成される。

噴射弁操作処理Ｍ１８は、要求噴射量Ｑｄや燃圧ＰＦに基づき、ポート噴射弁１６や筒内噴射弁３０を操作するための操作信号ＭＳ２，ＭＳ３を生成して出力する。
図３に、噴射弁操作処理Ｍ１８による筒内噴射弁３０の操作を例示する。詳しくは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれの操作状態の推移と、ソレノイドコイル４２を流れる電流Ｉの推移とを示す。ちなみに、ＣＰＵ９２は、シャント抵抗７４の電圧降下によって電流Ｉを検知する。

図３に示すように、時刻ｔ１にＣＰＵ９２によりスイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ２の双方がオンとされる状態となることにより、図１に示したソレノイドコイル４２に昇圧回路７２の昇圧電圧が印加されることから、ソレノイドコイル４２を流れる電流が増加する。そして、時刻ｔ２にソレノイドコイル４２を流れる電流がピーク電流の指令値（ピーク電流指令値Ｉｐ＊）となることにより、ＣＰＵ９２によりスイッチング素子ＳＷ１がオフとされると、ソレノイドコイル４２に昇圧回路７２の昇圧電圧が印加されなくなることから、ソレノイドコイル４２を流れる電流が減少する。すなわち、この際、図１に示したダイオード７８からソレノイドコイル４２へと流入した電流がスイッチング素子ＳＷ２およびシャント抵抗７４を流れる状態となる。そして、ソレノイドコイル４２を流れる電流が保持電流Ｉｋ未満となる場合、ＣＰＵ９２によりスイッチング素子ＳＷ３がオン状態とされる。これにより、ソレノイドコイル４２にバッテリ６８の電圧が印加されることから、ソレノイドコイル４２を流れる電流が増加する。ソレノイドコイル４２を流れる電流が増加すると、ＣＰＵ９２によりスイッチング素子ＳＷ３がオフ状態とされることから、ソレノイドコイル４２に流れる電流が減少する。このように、ＣＰＵ９２によるスイッチング素子ＳＷ３のオン・オフ操作によって、ソレノイドコイル４２に流れる電流が保持電流Ｉｋにフィードバック制御される。そして噴射期間が終了する場合、ＣＰＵ９２により、スイッチング素子ＳＷ２がオフ状態とされる。

上記噴射弁操作処理Ｍ１８は、筒内噴射弁３０を用いた燃料噴射とポート噴射弁１６を用いた燃料噴射とを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって定まる内燃機関１０の動作点に応じて可変設定する。

図４に、噴射パターンを定める各領域を示す。高回転の領域Ａｄ１は、１つの気筒において１燃焼サイクル内に筒内噴射弁３０から１回の燃料噴射によって要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射する領域である。回転速度ＮＥが比較的低く且つ負荷が比較的高い領域Ａｄ２は、１つの気筒において１燃焼サイクル内に筒内噴射弁３０から２回の燃料噴射によって要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射する領域である。回転速度ＮＥが低い領域において負荷が領域Ａｄ２よりも高い領域Ａｄ３は、１つの気筒において１燃焼サイクル内に筒内噴射弁３０から３回の燃料噴射によって要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射する領域である。回転速度ＮＥが低い領域において負荷率ＫＬが領域Ａｄ２よりも小さい領域Ａｐｄは、１つの気筒において１燃焼サイクル内にポート噴射弁１６および筒内噴射弁３０を用いた燃料噴射によって要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射する領域である。領域Ａｐｄのうちの比較的低回転の領域Ａｄ４は、冷間始動後のアイドリング制御時に限って、三元触媒５６の急速暖機処理を実行する領域である。ここで、急速暖機処理時のアイドリング制御（ファーストアイドル）は、通常時のアイドリング制御時と比較して、回転速度ＮＥを大きい値とするものである。なお、急速暖機処理時のアイドリング制御の実行条件は、水温ＴＨＷが規定温度以下である旨の条件と、アクセルペダルが解放されている旨の条件と、車速ＳＰＤがゼロである旨の条件との論理積が真となる条件を含む。

図５に、急速暖機処理時の燃料噴射パターンを示す。図５に示すように、急速暖機処理時には、筒内噴射弁３０を用いて、吸気行程において第１の燃料噴射Ｑ１および第２の燃料噴射Ｑ２を実行した後、圧縮上死点よりも遅角側で第３の燃料噴射Ｑ３を実行する。

図６に、噴射弁操作処理Ｍ１８のうち、特に筒内噴射弁３０の操作処理の手順を示す。図６に示す処理は、ＲＯＭ９４に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が、たとえば燃料噴射開始時期よりも所定クランク角度（たとえば３０°ＣＡ）前となる毎に繰り返し実行することにより実現される。ちなみに、燃料噴射開始時期は、ＣＰＵ９２により、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬおよび水温ＴＨＷに基づき設定される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」を付与した数字によってステップ番号を表現する。

図６に示す一連の処理において、ＣＰＵ９２は、まず、１つの気筒において１燃焼サイクル内に筒内噴射弁３０によって複数回の燃料噴射を実行する筒内マルチ噴射の２回目以降の燃料噴射であるか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、筒内マルチ噴射の２回目以降の燃料噴射であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、今回の燃料噴射のために燃圧ＰＦを取得可能であるか否かを判定する（Ｓ１２）。これは、筒内マルチ噴射において、前回の燃料噴射の開始から今回の燃料噴射の開始までの時間間隔が短い場合を想定したものである。たとえば、図５に示す急速暖機処理時の第１の燃料噴射Ｑ１や第２の燃料噴射Ｑ２は、噴射量が小さく、またその時の回転速度ＮＥは通常時のアイドル制御時よりも大きい。このため、第１の燃料噴射Ｑ１の開始から第２の燃料噴射Ｑ２の開始までの時間間隔は、特に短いことから、第２の燃料噴射のために新たに燃圧ＰＦを取得できない。たとえば、ファーストアイドルの回転速度が「１６００ｒｐｍ」であって第１の燃料噴射Ｑ１の燃料噴射の開始から第２の燃料噴射Ｑ２の開始までの角度間隔が「２０°ＣＡ」程度である場合、第１の燃料噴射Ｑ１の燃料噴射の開始から第２の燃料噴射Ｑ２の開始までの時間間隔は、「３ｍｓ」程度となる。このため、燃圧ＰＦのサンプリング周期が「３／２ｍｓ」以上である場合、第２の燃料噴射のために新たに燃圧ＰＦを取得できないことがある。これに対し、図５に示す第２の燃料噴射Ｑ２の開始から第３の燃料噴射Ｑ３の開始までの時間間隔は長いため、第３の燃料噴射のために新たに燃圧ＰＦを取得できる。

ＣＰＵ９２は、燃圧ＰＦを取得可能と判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）や、Ｓ１０において否定判定する場合には、燃圧ＰＦを取得する（Ｓ１４）。次に、ＣＰＵ９２は、ポンプ吐出量ＤＡを算出する（Ｓ１６）。詳しくは、ＣＰＵ９２は、操作信号ＭＳ４に基づき吐出調量弁の閉弁タイミングを把握し、閉弁タイミングが進角側であるほどポンプ吐出量ＤＡを大きい値に算出する。次に、ＣＰＵ９２は、ポンプ吐出量ＤＡに基づき、ポンプ吐出量ＤＡが大きい場合に小さい場合よりも燃圧上昇量ΔＰを大きい値に算出する（Ｓ１８）。

次にＣＰＵ９２は、筒内噴射弁３０から燃料を噴射する際の燃圧ＰＦとして想定される最大値である最大燃圧ＰＦｍａｘに、燃圧上昇量ΔＰとＳ１４の処理において取得した燃圧ＰＦとの和を代入する（Ｓ２０）。そして、ＣＰＵ９２は、最大燃圧ＰＦｍａｘが、下限ガード値ＰＬｉｍよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、ＣＰＵ９２は、下限ガード値ＰＬｉｍを、燃圧ＰＦが大きい場合に小さい場合よりも大きい値に算出する。具体的には、燃圧ＰＦを入力変数とし、下限ガード値ＰＬｉｍを出力変数とするマップデータをＲＯＭ９４に記憶しておき、ＣＰＵ９２により下限ガード値ＰＬｉｍをマップ演算する。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

ＣＰＵ９２は、最大燃圧ＰＦｍａｘが下限ガード値ＰＬｉｍよりも小さいと判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、最大燃圧ＰＦｍａｘに下限ガード値ＰＬｉｍを代入する（Ｓ２４）。ＣＰＵ９２は、Ｓ２４の処理が完了する場合やＳ２２の処理において否定判定する場合には、最大燃圧ＰＦｍａｘに基づき、ピーク電流指令値Ｉｐ＊を算出する（Ｓ２６）。詳しくは、ＣＰＵ９２は、最大燃圧ＰＦｍａｘが大きい場合に小さい場合よりもピーク電流指令値Ｉｐ＊を大きい値に算出する。これは、筒内噴射弁３０内の燃料の圧力が高い場合には低い場合よりも、燃料がノズルニードル３４に及ぼす、ノズルニードル３４の閉弁方向の力が大きくなるため、この力に打ち勝つうえで必要な電磁力が大きくなるからである。なお、この処理は、最大燃圧ＰＦｍａｘを入力変数としピーク電流指令値Ｉｐ＊を出力変数とするマップデータをＲＯＭ９４に記憶しておき、ＣＰＵ９２によりピーク電流指令値Ｉｐ＊をマップ演算することによって実現できる。

一方、Ｓ１２の処理において否定判定する場合、前回の噴射においてＳ２６の処理で算出したピーク電流指令値Ｉｐ＊を流用する（Ｓ２７）。ＣＰＵ９２は、Ｓ２６，Ｓ２７の処理が完了する場合には、筒内マルチ噴射の２回目以降の噴射であるか否かを判定する（Ｓ２８）。そしてＣＰＵ９２は、筒内マルチ噴射の２回目以降の噴射であると判定する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ピーク電流指令値Ｉｐ＊の増加補正量ΔＩｐを算出する（Ｓ３０）。この処理は、Ｓ１４の処理によって取得した燃圧ＰＦに基づき算出した最大燃圧ＰＦｍａｘが、２回目以降の燃料噴射時の筒内噴射弁３０の内部のうちの特にノズルニードル３４付近の燃料の圧力よりも低くなるおそれがあることに鑑みたものである。以下、これにつき説明する。

図７に、筒内噴射弁３０からの燃料の噴射に伴う筒内噴射弁３０内の特にノズルニードル３４付近の燃料の圧力の推移を示す。図７に示すように、燃料噴射が開始された初期期間Ｔ１においては、噴射孔３２の開弁によって燃料の燃焼室２４への噴射が開始されることから、ノズルニードル３４付近の燃料の圧力が低下し、その後、開弁時の衝撃が伝搬してノズルニードル３４付近の燃料の圧力が上昇する。その後の回復期間Ｔ２では、デリバリパイプ６０から筒内噴射弁３０へと燃料が流入することなどからノズルニードル３４付近の燃料の圧力の変動が小さくなる。その後、水撃期間Ｔ３においては、噴射孔３２が閉弁することに起因したウォータハンマ現象によって、ノズルニードル３４付近の燃料の圧力が大きく変動する。その後の脈動期間Ｔ４においては、水撃期間Ｔ３に生じた燃料の圧力の変動に起因した脈動が継続する。

このため、筒内マルチ噴射がなされる場合の２回目以降の燃料噴射は、時系列的に隣り合う進角側の燃料噴射に起因した水撃期間Ｔ３や脈動期間Ｔ４になされることとなる。そして、２回目以降の燃料噴射時には、デリバリパイプ６０内の燃圧ＰＦに対してノズルニードル３４付近の燃料の圧力は大きく変動する。ここで、ノズルニードル３４付近の燃料の圧力は、燃圧ＰＦよりも高いこともあれば低いこともありうる。しかし、燃料の圧力の脈動の周期は、燃料の温度等に依存して変動することなどから、水撃期間Ｔ３や脈動期間Ｔ４におけるノズルニードル３４付近の燃料の圧力を推定することは困難である。このため、本実施形態では、水撃期間Ｔ３や脈動期間Ｔ４においてノズルニードル３４付近の燃料の圧力としてとりうると想定される最大値にとっても、ノズルニードル３４を開弁方向に変位させて燃料噴射を実行できるように、増加補正量ΔＩｐを算出する。

詳しくはＣＰＵ９２は、増加補正量ΔＩｐを、２回目以降の燃料噴射において、その直前の進角側の燃料噴射との時間間隔が短い場合に長い場合よりも大きい値に算出する。これは、図８に示すように、筒内噴射弁３０内の燃料の圧力の脈動の大きさが時間とともに減衰するためである。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部拡大図である。また、図８は、触媒の急速暖機処理時のものである。

図６に戻り、ＣＰＵ９２は、Ｓ２６の処理において算出した値に増加補正量ΔＩｐを加算した値を、ピーク電流指令値Ｉｐ＊に代入する（Ｓ３２）。ＣＰＵ９２は、Ｓ３２の処理が完了する場合や、Ｓ２８の処理において否定判定する場合には、ピーク電流Ｉｐをピーク電流指令値Ｉｐ＊に制御しつつ筒内噴射弁３０を用いた燃料噴射を行うために、操作信号ＭＳ３を出力する（Ｓ３４）。

なお、ＣＰＵ９２は、Ｓ３４の処理が完了する場合には、図６に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

図９に、触媒急速暖機処理時における第１の燃料噴射Ｑ１、第２の燃料噴射Ｑ２、燃圧ＰＦ、およびピーク電流指令値Ｉｐ＊の推移を示す。ただし、燃圧ＰＦについては、燃圧センサ１０２によって感知し得る燃圧の推移を記載しており、制御装置７０内での燃圧ＰＦのサンプリング周期等によって規定される制御装置７０が把握できる燃圧の推移を記載しているわけではない。図９に示すように、第１の燃料噴射Ｑ１によって、デリバリパイプ６０内の燃圧ＰＦは低下する。図９には、一点鎖線にて、増加補正量ΔＩｐによらずに図９に示す燃圧ＰＦに基づきピーク電流指令値Ｉｐ＊を設定したと仮定した場合を示している。その場合、第１の燃料噴射Ｑ１の後、燃圧ＰＦが低下することに起因して、ピーク電流指令値Ｉｐ＊が第１の燃料噴射Ｑ１のものよりも小さい値に設定される。

これに対し、本実施形態では、燃圧ＰＦ等に基づき設定したピーク電流指令値Ｉｐ＊を増加補正量ΔＩｐによって増加補正することにより、第１の燃料噴射Ｑ１が終了すると、ピーク電流指令値Ｉｐ＊を、それ以前よりも大きい値に算出することとなる。このため、筒内噴射弁３０の内部のうち特にノズルニードル３４付近の燃料の圧力が脈動によって大きくなっても、噴射孔３２を開口し燃料を噴射するのに十分なピーク電流指令値Ｉｐ＊とすることができる。ちなみに、下限ガード値ＰＬｉｍを大きなマージンを有して設定するなら、増加補正量ΔＩｐを用いることなく第２の燃料噴射を実行することができる。しかしその場合、第１の燃料噴射Ｑ１において、ピーク電流指令値Ｉｐ＊が不必要に大きい値となることから、電力消費量が大きくなる。

なお、図１０に示すように、昇圧回路７２の昇圧電圧が「６５Ｖ」である場合と「６０Ｖ」である場合とを対比して示すように、昇圧電圧を低く設定することにより、ピーク電流Ｉｐの割に、噴射可能な燃圧の最大値ＰｆＨを大きい値とすることができる。しかし、昇圧電圧を低下させる場合、ピーク電流指令値Ｉｐ＊に到達するまでの時間が伸長することなどから、電力消費量が大きくなる。図１１は、昇圧電圧が「６５Ｖ」の場合を示し、特に図１１の下側に、ピーク電流指令値Ｉｐ＊が８〜１２Ａのそれぞれに設定されている場合についての、ソレノイドコイル４２を流れる電流波形を示し、図１１の上側に、スイッチング素子ＳＷ１のうちソレノイドコイル４２側の電圧を示す。ソレノイドコイル４２を流れる電流がピーク電流指令値Ｉｐ＊に達することによりスイッチング素子ＳＷ１がオフとされることから、図１１の上側に示した電圧が低下している。昇圧電圧を「６０Ｖ」とする場合には、図１１に示すものよりもピーク電流指令値Ｉｐ＊に達するまでの時間が長くなることから、消費電力が大きくなる。このため、昇圧電圧を低めに設定して、余裕を持たせることは電力消費量の増大を招く。これに対し、第２の燃料噴射等に限って昇圧電圧を低くすることは、昇圧回路７２の構成上困難である。すなわち、たとえば昇圧回路７２を出力コンデンサの充電電圧を昇圧電圧とする回路とする場合、出力コンデンサの電荷を瞬時に抜く必要がある。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用効果が得られる。
（１）触媒急速暖機処理のように、第１の燃料噴射Ｑ１の開始から第２の燃料噴射Ｑ２の開始までのクランク角度間隔が小さい場合、第１の燃料噴射Ｑ１において参照した燃圧ＰＦを流用した。詳しくは、Ｓ２６の処理によって算出されるピーク電流指令値Ｉｐ＊を流用した。これにより、第２の燃料噴射Ｑ２のピーク電流指令値Ｉｐ＊の設定のために新たに燃圧ＰＦを取得することが困難な場合であっても、そのピーク電流指令値Ｉｐ＊を適切に設定できる。

（２）吸気バルブ１８と排気バルブ５２とによって挟まれる領域に筒内噴射弁３０が配置されている、いわゆるセンター噴射方式の内燃機関１０を採用した。この場合、触媒急速暖機処理の暖機性能を高めるべく第３の燃料噴射Ｑ３の噴射時期を圧縮上死点よりも遅角側とすることに起因して燃焼が不安定化しやすい事態をセンター噴射方式によって補償できる。すなわち、筒内噴射弁３０から噴射された燃料噴霧を直ちに点火装置２６の放電火花に導く、スプレーガイド燃焼によって、補償できる。

反面、センター噴射方式の場合、筒内噴射弁３０を吸気バルブ１８側に寄せて配置する場合などと比較して、筒内噴射弁３０の軸方向の長さが長くなりやすいため、ノズルニードル３４付近の燃料の圧力とデリバリパイプ６０内の燃料の圧力とのずれが大きくなりやすい。さらに、デリバリパイプ６０と筒内噴射弁３０とを細長い配管６２で接続することにより、筒内噴射弁３０内の燃料の圧力の脈動が大きくなりやすい。したがって、第２の燃料噴射Ｑ２等の遅角側燃料噴射にとって、第１の燃料噴射Ｑ１等の進角側燃料噴射がノズルニードル３４付近の燃料の圧力の脈動に及ぼす影響が顕著となりやすい。このため、増加補正量ΔＩｐを利用することのメリットが特に大きい。

（３）過給機１３を備える内燃機関１０を採用した。この場合、過給機１３の熱容量が大きいため、排気の熱が過給機１３に奪われ、三元触媒５６が暖機されにくい。このため、急速暖機処理の暖機性能を高めるうえで第３の燃料噴射Ｑ３を極力遅角側に設定する要求が生じることから、センター噴射方式を採用することのメリットが特に大きい。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］ピーク電流指令値算出処理は、Ｓ１０〜Ｓ３２の処理に対応し、ピーク制御処理は、Ｓ３４の処理に対応し、進角側噴射の指令値は、Ｓ１０の処理において否定判定される場合のピーク電流指令値Ｉｐ＊に対応し、遅角側噴射の指令値は、Ｓ１０の処理において肯定判定される場合のピーク電流指令値Ｉｐ＊に対応する。［２］図９の処理に対応する。［３］ベース処理は、Ｓ１４〜Ｓ２６の処理に対応し、補正量算出処理は、Ｓ３０の処理に対応する。進角側噴射と遅角側噴射とで同一の検出値を用いる処理は、Ｓ２７の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「ベース処理について」
ベース処理として、Ｓ１４〜Ｓ２６の処理を実行する代わりに、Ｓ２２，Ｓ２４の処理を削除してもよい。またたとえば、Ｓ１６〜Ｓ２２の処理を削除して、ベース処理を、Ｓ２４の処理としてもよい。

・「ピーク電流指令値算出処理について」
上記実施形態では、Ｓ２６の処理により算出したピーク電流指令値Ｉｐ＊を増加補正量ΔＩｐにより補正したが、これに限らない。たとえば、燃圧ＰＦ、ポンプ吐出量ＤＡおよび時間間隔を入力変数とし、ピーク電流指令値Ｉｐ＊を出力変数とするマップデータをＲＯＭ９４に記憶しておき、ＣＰＵ９２によりピーク電流指令値Ｉｐ＊をマップ演算してもよい。

・「マルチ噴射について」
マルチ噴射としては、図４に例示したものに限らない。たとえば、触媒の急速暖機のための領域Ａｄ４以外には、筒内噴射弁３０を用いた多段噴射を実行しないものであってもよい。もっとも、触媒の急速暖機処理に筒内噴射弁３０を用いた多段噴射を実行することも必須ではない。たとえば、領域Ａｄ２，Ａｄ３のみ、筒内噴射弁３０を用いた多段噴射を実行してもよい。また、「内燃機関について」の欄に記載したようにポート噴射弁１６を備えない場合、ポート噴射弁１６と筒内噴射弁３０との双方を用いた多段噴射は実行しない。もっとも、ポート噴射弁１６と筒内噴射弁３０との双方を備える場合であっても、たとえば筒内噴射弁３０単独での多段噴射のみが実行される設定でもよい。

・「筒内噴射弁について」
上記実施形態では、吸気バルブ１８と排気バルブ５２とによって挟まれる領域に筒内噴射弁３０を配置したがこれに限らない。たとえば、吸気バルブ１８と排気バルブ５２とによって挟まれる領域から外れて吸気通路１２側に筒内噴射弁３０を寄せて配置するなどしてもよい。この場合であっても、筒内噴射弁３０内における圧力の脈動の影響によって開弁に必要なピーク電流が大きくなり得る場合には、進角側の噴射からの時間間隔に基づきピーク電流指令値を増加させることが有効である。

・「制御装置について」
制御装置としては、ＣＰＵ９２とＲＯＭ９４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「内燃機関について」
上記実施形態では、ポート噴射弁１６および筒内噴射弁３０を備えたがこれに限らず、筒内噴射弁３０のみを備えてもよい。また、過給機１３を備えることも必須ではない。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１３…過給機、１４…スロットルバルブ、１６…ポート噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…点火装置、３０…筒内噴射弁、３２…噴射孔、３４…ノズルニードル、３６…可動子、３８，４０…スプリング、４２…ソレノイドコイル、５０…クランク軸、５２…排気バルブ、５４…排気通路、５６…三元触媒、６０…デリバリパイプ、６２…配管、６４…燃料ポンプ、６６…燃料タンク、６８…バッテリ、７０…制御装置、７２…昇圧回路、７４…シャント抵抗、７６，７８…ダイオード、８０…Ａ／Ｄ変換器、９０…マイコン、９２…ＣＰＵ、９４…ＲＯＭ、９６…ＲＡＭ、１００…クランク角センサ、１０２…燃圧センサ、１０４…エアフローメータ、１０６…水温センサ、１０８…アクセルセンサ、１１０…車速センサ。

Claims (5)

1. 磁性体からなる可動子にコイルへの通電処理による電磁力が作用することによって開弁してデリバリパイプから供給される燃料を燃焼室に噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関に適用され、
   前記デリバリパイプ内の圧力の検出値に基づき、前記通電処理によって前記コイルを流れるピーク電流の指令値を算出するピーク電流指令値算出処理と、
   前記コイルに流れるピーク電流を指令値に制御するピーク制御処理と、を実行し、
   前記ピーク電流指令値算出処理は、１つの気筒において１燃焼サイクル内に前記筒内噴射弁から燃料を複数回噴射する多段噴射が実行されることを条件に、前記多段噴射の時系列的に隣り合う一対の燃料噴射のうちの先行して実行される進角側噴射の前記指令値よりもその後に実行される遅角側噴射の前記指令値を大きい値に算出する処理を含む内燃機関の制御装置。
2. 前記ピーク電流指令値算出処理は、前記進角側噴射と前記遅角側噴射との間の時間間隔が短い場合に長い場合よりも前記指令値を大きい値とする処理を含む請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ピーク電流指令値算出処理は、
   前記圧力の検出値に基づき、ピーク電流の指令値を算出するベース処理と、
   前記進角側噴射と前記遅角側噴射との間の時間間隔が短い場合に長い場合よりも増加補正量を大きい値に算出する補正量算出処理と、
   前記ベース処理によって算出された前記指令値を前記補正量算出処理によって算出された増加補正量によって増加補正した値を前記遅角側噴射の前記指令値とする処理と、
   前記ベース処理によって算出された前記指令値を前記進角側噴射の前記指令値とし、前記進角側噴射と前記遅角側噴射とで、前記ベース処理の入力として同一の前記圧力の検出値を用いる処理と、を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記筒内噴射弁は、吸気バルブと排気バルブとによって挟まれる領域に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の排気通路には、触媒が設けられており、
   前記ピーク電流指令値算出処理は、前記内燃機関の始動後における前記触媒の急速暖機処理として前記筒内噴射弁から多段噴射がなされる場合に実行される請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。