JP4544061B2 - 内燃機関の燃料系統の制御装置 - 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燃料系統の制御装置に関し、特に、内燃機関のアイドル運転時において燃料系統を制御する技術に関する。

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。

また、特表２００３−５１３１９３号公報（特許文献２）は、高圧燃料ポンプと低圧燃料ポンプとを備えた内燃機関にて全ての作動点において高圧燃料ポンプ内での気化を確実に生じないようにして内燃機関の燃料供給を確実に行なう装置が開示されている。この装置は、高圧燃料ポンプ内の燃料の実際温度を検出して、燃料実際温度に依存して、高圧燃料ポンプ内の燃料の気化が確実に回避される程度にできる限り小さな予備圧力を検出して、低圧燃料ポンプを、当該低圧燃料ポンプが求められた予備圧力を発生するように制御する。

この装置によると、予備圧力を高圧燃料ポンプ内の燃料の実際温度に依存して制御することができる。このようにした場合、高圧燃料ポンプ内で気化が生じるのが、どんな場合でも確実に回避することができる。予備圧力は、求められた燃料温度に依存して、その都度、高圧燃料ポンプ内での燃料の気化を確実に回避することができるように高く選定しさえすればよい。

また、特開２００２−６１５２９号公報（特許文献３）は、筒内噴射式内燃機関の始動時に、高圧燃料ポンプの吐出圧を上げることができない場合に、燃料噴射に必要な高い燃料圧力を速やかに得ることができる、内燃機関の燃料供給装置を開示する。この燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を燃料配管に吐出する低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された低圧力側の燃料を所定の燃料圧力に制御するレギュレータと、レギュレータによって圧力制御された燃料をさらに加圧してインジェクタに向けて燃料を吐出する高圧燃料ポンプとを備え、内燃機関の始動時において、低圧側の燃料圧力を所定の圧力以上に高める。

この内燃機関の燃料供給装置によると、内燃機関の始動時には、低圧側の燃料圧力が高められ、始動時において内燃機関により駆動される高圧燃料ポンプが、その回転数不足により高圧が確保できないときにおいても、高圧燃料ポンプの吐出圧力は、低圧側の燃料圧力上昇分が上乗せされ、速やかに高圧になり、良好な始動性を実現できる。
特開２００１−４１０８８号公報 特表２００３−５１３１９３号公報 特開２００２−６１５２９号公報

しかしながら、上記の特許文献１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。

一方、内燃機関の低負荷時（アイドル時）において高圧燃料ポンプを停止させて、低圧燃料ポンプ（フィード圧）で燃料を噴射することにより、作動音の発生は回避しつつ、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ことを回避できることも考えられる。

しかしながら、このようにフィード圧で筒内噴射用インジェクタに燃料を供給すると、デリバリパイプの燃料の圧力が低下する。デリバリパイプはシリンダへッド近傍に設けられているので内燃機関から熱を受けてデリバリパイプ内の燃料温度が上昇している。すなわち、デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下するとともに燃料の温度が上昇するので、燃料が蒸発しやすくなり、ベーパ（蒸発した燃料成分）がデリバリパイプ内に発生しやすい状態になる。ベーパがデリバリパイプ内に発生して筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射すると、燃料の噴射量が不安定になり、たとえば空燃比制御が安定化しない。

このような問題に対して、特許文献２は、低圧燃料ポンプの予備圧力を上昇させるものの、高圧燃料ポンプ内で燃料が気化することを回避して高圧燃料ポンプを正常に作動させるものに過ぎない。したがって、アイドル時に特に顕著になる高圧燃料ポンプ作動音の発生を解決していないし、そのアイドル時における内燃機関の運転が不安定になることも解決していない。

さらに、特許文献３も、低圧燃料ポンプの吐出圧を上昇させるものの、内燃機関の始動時に機関駆動式の高圧燃料ポンプの吐出圧が上昇しにくいので低圧燃料ポンプの吐出圧を上昇させるものに過ぎない。したがって、アイドル時に特に顕著になる高圧燃料ポンプ作動音の発生を解決していないし、そのアイドル時における内燃機関の運転が不安定になることも解決していない。

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燃料ポンプの作動音を消滅させるとともに、内燃機関の安定運転を実現することができる、内燃機関の燃料系統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燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプと燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力を上昇させる高圧ポンプとを含む内燃機関の燃料系統を制御する。この制御装置は、内燃機関の運転状態がアイドル運転状態であることを検知するための手段と、高圧ポンプと燃料噴射手段とを接続する配管における燃料の蒸発状態を検知するための検知手段と、アイドル運転状態であることが検知されると、配管における燃料の蒸発状態に基づいて、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するとともに、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するように、低圧ポンプおよび高圧ポンプを制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、配管における燃料の蒸発が多い状態であると、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇するように、高圧ポンプを制御するための手段と、配管における燃料の蒸発が少ない状態であると、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力の上昇を停止させるとともに、蒸発の度合いに応じて低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するように、高圧ポンプおよび低圧ポンプを制御するための手段とを含む。

第１の発明によると、高圧ポンプと燃料噴射手段とを接続する配管は、内燃機関から熱を受ける。このため、この配管内の燃料は高温になりやすい。たとえば内燃機関の駆動力を用いて、燃料の圧力を上昇させる高圧ポンプの機械的なノイズが顕著になるアイドル運転状態においては、高圧ポンプによる燃料圧力の上昇を停止して、機械的ノイズの発生を抑制できる。このように高圧ポンプではなく低圧ポンプで燃料噴射手段に燃料を供給すると、燃料の温度が高いときには配管にベーパが発生する。ベーパの発生は正常な燃料噴射量を阻害してしまう。そのため、制御手段は、高圧ポンプと燃料噴射手段とを接続する配管における燃料の蒸発状態を検知して、配管における燃料の蒸発が多い状態である場合には、高圧ポンプの作動音の抑制よりも燃焼の安定化を優先させて、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させて、ベーパを発生させないようにすることができる。また、制御手段は、配管における燃料の蒸発が少ない状態である場合には、高圧ポンプの作動音を抑制するための高圧ポンプを停止させる。その際に、燃焼の安定化を図るために、蒸発の度合いに応じて低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整する。すなわち、配管における燃料の蒸発が少ない状態であっても、蒸発の度合いが比較的高い場合には、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させて、ベーパを発生させないようにすることができる。このように、制御手段は、配管における燃料の蒸発状態に基づいて、蒸発の度合いが低い方から高くなるにしたがって、高圧ポンプにより燃料の圧力を上昇させないで低圧ポンプでも上昇させない、高圧ポンプにより燃料の圧力を上昇させないが低圧ポンプで上昇させる、高圧ポンプにより燃料の圧力を上昇させるというように、高圧ポンプと低圧ポンプとを制御する。このようにすると、高圧ポンプを停止させて作動音の発生を抑制した場合に於いて、配管にベーパが発生することを回避でき、燃焼の安定化を図ることができる。その結果、内燃機関のアイドル時における高圧燃料ポンプの作動音を消滅させるとともに、内燃機関の安定運転を実現することができる、内燃機関の燃料系統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、検知手段は、内燃機関の温度、配管における燃料の温度、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷の少なくともいずれかに基づいて、蒸発状態を検知するための手段を含む。

第２の発明によると、たとえば、内燃機関の温度が高いほど、内燃機関の回転数が高いほど、内燃機関の負荷が大きいほど、配管がより多くの熱を受けて、配管における燃料の温度が高くなる。内燃機関の運転状態から配管の燃料の温度を推定して蒸発状態を検知することができる。なお、この場合の蒸発状態の検知には、蒸発状態を推定して検知する場合を含む（以下、同じ）。

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、検知手段は、内燃機関の温度、配管における燃料の温度、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷の少なくともいずれかにより決定される運転状態の継続時間に基づいて、蒸発状態を検知するための手段を含む。

第３の発明によると、たとえば、内燃機関の温度が高い状態が長いほど、内燃機関の回転数が高い状態が長いほど、内燃機関の負荷が大きい状態が長いほど、配管がより多くの熱を受ける時間が長くなり、配管における燃料の温度が高くなる。内燃機関の運転状態の経過時間から配管の燃料の温度を推定して蒸発状態を検知することができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３の発明の構成に加えて、制御手段は、配管における燃料の蒸発が少ない状態において、蒸発の度合いが高いときには、度合いが低いときよりも、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させるように、低圧ポンプを制御するための手段を含む。

第４の発明によると、配管における燃料の蒸発が少ない状態であっても、蒸発の度合いが比較的高い場合には、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させてベーパを発生させないようにして、蒸発の度合いが低い場合には、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させないで、燃焼の安定化を図ることができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、燃料系統において、低圧ポンプを含めた低圧燃料配管系が構成され、低圧燃料配管系は、配管における燃料の圧力が調整可能に構成される。

第５の発明によると、たとえば、低圧ポンプの吐出圧を上昇させたり、低圧ポンプの吐出量を上昇させたりすることにより、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させることができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、低圧ポンプは、吐出量を制御可能なポンプであって、制御手段は、流量に依存して圧力が変化する機構により、低圧燃料配管系の配管における燃料の圧力を調整する。

第６の発明によると、たとえば流量に依存して圧力が変化する機構の一例であるプレッシャーレギュレータの設定圧を変更することにより、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させることができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第６の発明の構成に加えて、機構は、流量が増大するにしたがって圧力が上昇するプレッシャーレギュレータである。

第７の発明によると、流量が増大するにしたがって圧力が上昇するプレッシャーレギュレータの設定圧を変更することにより、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させることができる。

第８の発明に係る制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、制御手段は、可変プレッシャーレギュレータにより、低圧燃料配管系の配管における燃料の圧力を調整する。

第８の発明によると、可変プレッシャーレギュレータを制御することにより、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を変化（上昇）させることができる。

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を消滅させるとともに、内燃機関の安定運転を実現することができる。

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を消滅させるとともに、内燃機関の安定運転を実現することができる。

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。

図１に、本発明の実施の形態に係る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の燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、少なくとも各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０を有するエンジンであればよい。また、他の形式のガソリンエンジン（Ｖ型６気筒、直列６気筒、直列４気筒等）や、コモンレール式ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されないで、１台以上であればよい。

図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ１０２の設定圧）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプ２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００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の左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４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の左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口には、プレッシャーレギュレータ１０２が設けられている。このプレッシャーレギュレータ１０２は、エンジンＥＣＵに接続され、エンジンＥＣＵによりその設定圧を変更することができる。設定圧は、たとえば、３００ｋＰａ〜７００ｋＰａ程度である。フィードポンプ１００から吐出された燃料の圧力がプレッシャーレギュレータ１０２にて設定された圧力以上になると、超過した圧力に対応する燃料分だけがフューエルタンク内にリリーフ燃料として戻される。フューエルタンク内にプレッシャーレギュレータ１０２を設けてリリーフ燃料としているので、エンジンルームを通過して加熱された燃料が燃料タンクに戻ることがなくなるので、フューエルタンク内でのエバポレーションガスの発生を抑制している。なお、プレッシャーレギュレータ１０２は、このようにフューエルタンク内に設けられるのではなく、低圧デリバリパイプ１２２の末端に設けられるものでもよい。

燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。

ポンプ供給パイプ４２０は、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパー２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパー３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。

高圧デリバリパイプ１１２に設けられたリリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。

図２に、図１の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異なり吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。以下の説明では、第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出能力および第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出能力は、仕様上同じであるが、それぞれの個体差により、制御特性は異なる。

高圧燃料ポンプ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。

カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６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２０２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２０２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２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２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２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。

リーク機能付きチェックバルブ２０４は、通常のチェックバルブ２０４に細孔を設けたものであって、常時その細孔は開いている。このため、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の燃料の圧力よりも第１の高圧燃料ポンプ２００（ポンププランジャー２０６）側の燃料の圧力が低くなると（たとえば電磁スピル弁２０２が開いたまま、エンジンが停止してカム２１０が停止）、この細孔を通って第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の高圧燃料が高圧燃料ポンプ２００側に戻ってきて高圧デリバリ連通パイプ５００および高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下する。これにより、たとえば、エンジン停止時には高圧デリバリパイプ１１２内の燃料が高圧でなくなり、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避できる。

エンジンＥＣＵは、最終燃料噴射量に基づき筒内噴射用インジェクタ１１０を駆動制御し、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量を制御する。こうした筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間によって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには燃圧を適正な値に維持する必要がある。したがって、エンジンＥＣＵは、燃圧センサからの検出信号に基づき求められる燃圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧に近づくよう、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量をフィードバック制御して燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによってフィードバック制御される。

ここで、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量（電磁スピル弁２０２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２０２の閉弁期間に対応するカム２１０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２０２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。したがって、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁２０２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２０２の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ２００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２０２の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

なお、高圧燃料ポンプ２００の制御はデューティ比ＤＴを用いたものに限定されない。このようにデューティ比ＤＴを介して間接的に開閉弁（電磁スピル弁）を閉じるタイミングを制御するのではなく、高圧燃料ポンプ２００の要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトの角度を算出して、直接的にクランクシャフトの角度に到達したときに電磁スピル弁２０２を閉じるように制御されるものでもよい。高圧燃料ポンプ２００の要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトの角度を算出するときには、エンジンの回転数と高圧燃料の圧力とが考慮される。これにより、エンジンの回転数や高圧燃料の圧力が変動した場合であっても、従来のようにデューティ比のみでフィードバック制御されずに、要求吐出量で制御されるので、制御特性が向上する。

図３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ＥＣＵ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ＥＣＵは、エンジンの回転数センサ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ＥＣＵは、アクセル開度センサ４４０からの信号に基づいて、エンジンの負荷率を検知する。なお、エンジンの負荷率は、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ＥＣＵは、検知したエンジン回転数ＮＥ、負荷率および予め定められたマップ等に基づいて、現在のエンジンの運転領域がアイドル領域であるか否かを判断する。現在のエンジンの運転領域がアイドル領域であると判断されると（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ＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタ１１０をフィード圧で燃料噴射するフィード圧制御が可能か否かを判断する。たとえば、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ている状態では高圧燃料でこのデポジットを吹き飛ばすこと等を考慮して、フィード圧制御が可能でないと判断される。筒内噴射用インジェクタ１１０をフィード圧で燃料噴射するフィード圧制御が可能であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプ２００，３００の停止指令信号を出力する。具体的には、電磁スピル弁のデューティ比ＤＴが０％である制御信号を出力する。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２における燃料の温度Ｔを検知または推定する。推定するときには、エンジンの温度、冷却水温、エンジンの作動状態、作動状態の継続時間等が用いられる。さらに、この燃料の温度から最終的には高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の蒸発の度合いを推定したいので、これらの状態量を用いて、この燃料の蒸発の度合いを直接推定するようにしてもよい。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが予め定められた第１のしきい値Ｔ（０）よりも高いか否かを判断する。高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが予め定められた第１のしきい値Ｔ（０）よりも高いと（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ２００へ移される。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが予め定められた第２のしきい値Ｔ（１）（Ｔ（０）＜Ｔ（１））よりも高いか否かを判断する。高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが予め定められた第２のしきい値Ｔ（１）よりも高いと（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、処理はＳ１８０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、処理はＳ１９０へ移される。

Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプ２００，３００の駆動指令信号を出力する。具体的には、電磁スピル弁２０２のデューティ比ＤＴが０％でない制御信号を出力する。

Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵは、通常のフィード圧よりも上昇するように、プレッシャーレギュレータ１０２に制御信号を出力する。これにより、フィードポンプ１００から筒内噴射用インジェクタ１１０へ供給される燃料の圧力が上昇される。

なお、低圧供給パイプ４００等の低圧燃料系の配管内の燃料の圧力を通常のフィード圧よりも上昇させるようにするための方法（フィード圧の上昇方法）は、上記したプレッシャーレギュレータ１０２を制御する方法に限定されない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵは、通常のフィード圧になるように、プレッシャーレギュレータ１０２に制御信号を出力する。

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から燃料をフィード圧で噴射するフィード圧制御が可能であるか否かが判断される（Ｓ１３０）。

アイドル領域であって、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料をフィード圧で噴射するフィード圧制御が可能であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ、Ｓ１３０にてＹＥＳ）、高圧燃料ポンプ２００，３００が一旦停止される（Ｓ１４０）。

＜燃料温度Ｔが比較的低い場合＞
高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが比較的低いと（Ｓ１６０にてＮＯ）、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下しても、燃料が蒸発する度合いが小さい。このため、フィードポンプ１００からの吐出圧が通常のフィード圧になるように制御される。このようにすると、高圧燃料ポンプ２００，３００の作動音の発生を回避できるとともに、高圧デリバリパイプ１１２内にベーパが発生しないので、所望の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射することができ、燃焼の不安定化を回避できる。

＜燃料温度ＴがＴ（０）とＴ（１）との間の場合＞
高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度ＴがＴ（０）とＴ（１）との間にあると（Ｓ１６０にてＹＥＳかつＳ１７０にてＮＯ）、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下すると、燃料が蒸発する度合いが比較的高くなる。このため、フィードポンプ１００からの吐出圧が通常のフィード圧よりも高くなるように制御される。このようにすると、高圧燃料ポンプ２００，３００の作動音の発生を回避できるとともに、高圧デリバリパイプ１１２内にベーパが発生しないので、所望の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射することができ、燃焼の不安定化を回避できる。

＜燃料温度Ｔが比較的高い場合＞
高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の温度Ｔが比較的高いと（Ｓ１６０にてＹＥＳかつＳ１７０にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下すると、燃料が蒸発する度合いが大きい。このため、高圧燃料ポンプ２００，３００を駆動して高圧燃料を高圧デリバリパイプ１１２に圧送する。このようにすると、高圧燃料ポンプ２００，３００の作動音の発生の回避は困難になるが、高圧デリバリパイプ１１２内にベーパが発生しないので、所望の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射することができ、燃焼の不安定化は回避できる。

なお、フィード圧の上昇方法については、上述したようなプレッシャーレギュレータ１０２の設定圧を変更する方法に限定されない。フューエルポンプに容量可変型ポンプ（吐出量可変）を用いて、燃料の吐出量を変化させるとともに、流量の増加にしたがって圧力が上昇する特性を有するプレッシャーレギュレータを用いて、燃料の圧力を上昇させるようにしてもよい。さらに、フューエルポンプに容量可変型ポンプ（吐出圧可変）を用いてもよい。この場合、たとえば、ポンプを駆動させるモータの回転数を、フィード圧を検知する圧力センサからの信号に基づいて目標圧力になるように、フィードバック制御するようにすることもできる。さらに、吐出圧ではなく、吐出量を制御量としてフィードバック制御するようにしてもよい。なお、上述した実施の形態のようにエンジンＥＣＵにより設定圧が制御可能なプレッシャーレギュレータを用いれば、フューエルポンプの種類を問わないで、フィード圧を上昇させることができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、アイドル運転時において、筒内噴射用インジェクタに高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプの作動音の発生を回避するとともに、高圧配管系におけるベーパの発生を抑制して、エンジンにおける燃焼の安定化を図ることができる。

＜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４および図５を参照して、エンジン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ＥＣＵのＲＯＭに記憶される。図４は、エンジンの温間用マップであって、図５は、エンジンの冷間用マップである。

図４および図５に示すように、これらのマップは、エンジン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４および図５に示すように、エンジン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、エンジンの回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジンが通常運転状態（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４および図５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比率ｒを規定した。エンジンの温度が異なると、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、エンジンの温度を検知して、エンジンの温度が予め定められた温度しきい値以上であると図４の温間時のマップを選択して、そうではないと図５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４および図５に設定されるエンジンの回転数と負荷率について説明する。図４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５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４のＮＥ（２）や、図５のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図４および図５を比較すると、図４に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図５に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジンの温度が低いほど、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の噴口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４および図５を比較すると、エンジンの回転数が、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４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の噴口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口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４および図５を比較すると、図５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。これはエンジンが冷えていてエンジン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６および図７を参照して、エンジン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ＥＣＵのＲＯＭに記憶される。図６は、エンジンの温間用マップであって、図７は、エンジンの冷間用マップである。

図６および図７を比較すると、以下の点で図４および図５と異なる。エンジンの回転数が、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６および図７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６および図７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４〜図７を用いて説明したこのエンジンにおいては、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４〜図７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４または図６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。

本発明の実施の形態に係る制御装置により制御されるガソリンエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。 図１の部分拡大図である。 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 燃料供給システム、１００ フィードポンプ、１０２ プレッシャーレギュレータ、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 高圧デリバリパイプ、１１４ リリーフバルブ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２２ 低圧デリバリパイプ、２００ 第１の高圧燃料ポンプ、２０２ 電磁スピル弁、２０４ リーク機能付きチェックバルブ、２０６ ポンププランジャー、２１０ 第１のカム、２２０ 第１のパルセーションダンパー、３００ 第２の高圧燃料ポンプ、３１０ 第２のカム、３２０ 第２のパルセーションダンパー、４００ 低圧供給パイプ、４１０ 第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０ ポンプ供給パイプ、４３０ 第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００ 第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０ 第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０ 高圧連通パイプ、６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０ リターンパイプ。

Claims (10)

1. 燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、前記低圧ポンプと前記燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力を上昇させる高圧ポンプとを含む内燃機関の燃料系統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運転状態であることを検知するための手段と、
   前記高圧ポンプと前記燃料噴射手段とを接続する配管における燃料の蒸発状態を検知するための検知手段と、
   前記アイドル運転状態であることが検知されると、前記配管における燃料の蒸発状態に基づいて、前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するとともに、前記低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するように、前記低圧ポンプおよび前記高圧ポンプを制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記配管における燃料の蒸発が多い状態であると、前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇するように、前記高圧ポンプを制御するための手段と、
   前記配管における燃料の蒸発が少ない状態であると、前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力の上昇を停止させるとともに、前記蒸発の度合いに応じて前記低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を調整するように、前記高圧ポンプおよび前記低圧ポンプを制御するための手段とを含む、内燃機関の燃料系統の制御装置。
2. 前記検知手段は、前記内燃機関の温度、前記配管における燃料の温度、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷の少なくともいずれかに基づいて、前記蒸発状態を検知するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
3. 前記検知手段は、前記内燃機関の温度、前記配管における燃料の温度、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷の少なくともいずれかにより決定される運転状態の継続時間に基づいて、前記蒸発状態を検知するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記配管における燃料の蒸発が少ない状態において、前記蒸発の度合いが高いときには、前記度合いが低いときよりも、前記低圧ポンプから吐出される燃料の圧力を上昇させるように、前記低圧ポンプを制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
5. 前記燃料系統において、前記低圧ポンプを含めた低圧燃料配管系が構成され、
   前記低圧燃料配管系は、配管における燃料の圧力が調整可能に構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
6. 前記低圧ポンプは、吐出量を制御可能なポンプであって、
   前記制御手段は、流量に依存して圧力が変化する機構により、前記低圧燃料配管系の配管における燃料の圧力を調整する、請求項５に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
7. 前記機構は、流量が増大するにしたがって圧力が上昇するプレッシャーレギュレータである、請求項６に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
8. 前記制御手段は、可変プレッシャーレギュレータにより、前記低圧燃料配管系の配管における燃料の圧力を調整する、請求項５に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
9. 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１〜８のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
10. 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９に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。

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