JP2005090254A - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の制御系への影響を与えることなく燃焼モードの切替時のトルク変動を低減することのできるディーゼル機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】要求燃焼モードｍｄｃｂの更新とともに吸気系・ＥＧＲ系制御量（空燃比、ＥＧＲ率、吸入空気量）の要求値を切替後の燃焼モードの値に変更した後、遅延期間の経過を待って噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄを更新する。そしてその更新とともに目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍの要求値及び主噴射量指令値ｑｆｉｎｍに対する噴射量補正量であるトルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの要求値を、切替後の燃焼モードの値に更新する。その後、徐変期間が経過するまでの間、目標噴射圧ｐｃ、主噴射時期ａｉｎｊｍ、トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐを、切替後の燃焼モードのそれぞれの要求値に向けてそれらの徐変度合を一律に保ちつつ徐変する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、運転状況に応じて燃焼モードを切り替えつつ運転を行うディーゼル機関に適用される燃料噴射制御装置に関する。

排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置を備えるディーゼル機関では、燃焼室内に導入される吸気（新気＋ＥＧＲガス）に占めるＥＧＲガスの比率であるＥＧＲ率が増大されるほど、燃焼温度が低下して窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量を低減することができる。一方、ＥＧＲ率が一定の限度を超えて増大されると、スモーク排出量が急激に増加することから、そのスモーク排出量の急増するＥＧＲ率（３０〜５０％）がＥＧＲ率の許容上限であると考えられていた。

ところが近年、上記のようなＥＧＲ率の増大に応じたスモーク排出量の変化にピークが存在し、そのピークを超えてＥＧＲ率を増大させると、スモーク排出量が急激に減少することが確認された。そして高効率のＥＧＲクーラの採用や大量ＥＧＲ導入、燃料噴射時期の適合等を通じて好適な条件を設定すれば、５５〜６５％以上のＥＧＲ率で、スモーク排出量をほぼ零にできることが見出された。そしてその要因が、そうした高ＥＧＲ率では燃焼が緩慢となって、燃焼温度がスモークの要因となる煤の生成温度以下に低下するためであることが判明されてもいる。

そこで近年、上記ピークを超えたＥＧＲ率での燃焼、いわゆる低温燃焼を行うことで、ＮＯｘ排出量とスモーク排出量とを同時低減可能なディーゼル機関が注目されている。ただし燃料噴射量が一定量を超えると、上記のような高ＥＧＲ率では燃焼に必要な新気を十分に確保できなくなってしまう。そのため、そうしたディーゼル機関では、機関運転状況に応じて、上記ピーク未満のＥＧＲ率で燃焼を行う通常燃焼モードと上記低温燃焼モードとで燃焼モードを切替えつつ、運転を行うようにしている。

なお、上記低温燃焼モードでは、大量ＥＧＲ導入に伴い、通常燃焼モードに比して燃焼効率が若干低下するため、燃料噴射量が同一でも、内燃機関の発生するトルクは低下してしまう。そこで従来、例えば特許文献１に記載のように、そうしたトルク発生率の差に起因する燃焼モードの切替時のトルク変動を防止すべく、燃焼モードの切替えに際して燃料噴射量を増減させるディーゼル機関の燃料噴射制御装置が提案されている。この従来の燃料噴射制御装置では、機関回転速度及び要求負荷（アクセル操作量等）に基づく燃料噴射量の演算マップ或いはそれらに基づく燃料噴射量の演算関数を、通常燃焼モード用と低温燃焼モード用とで別途用意し、燃焼モードの切替に応じてそれら算出マップや演算関数の切替を行うことで、上記燃料噴射量の増減を図るようにしている。

また特許文献１には、そうした燃焼モード切替時の燃料噴射量の増減に際して、切替前の燃焼モードでの値から切替後の燃焼モードでの値へと燃料噴射量を徐々に変化させる徐変処理を行うことも記載されている。こうした徐変処理によれば、燃焼モード切替時の新気・ＥＧＲ量変更の遅れに起因した燃焼モード切替過程におけるＥＧＲ率、燃料噴射量の一時的なバランスの悪化を好適に抑制し、トルク変動の更なる低減を図ることができる。
特開２０００−６４８７９号公報

このように上記従来の技術によれば、燃焼モード間のトルク発生率の差に起因した燃焼モードの切替時のトルク変動を好適に抑制することが可能であるが、未だ改善の余地はある。すなわちディーゼル機関では一般に、燃料噴射量制御以外の多くの制御で、機関負荷の指標値として燃料噴射量が用いられている。そのため、上記従来の燃料噴射制御装置のように、燃焼モードの切替に応じて燃料噴射量自体を増減したり、燃料噴射量自体に徐変処理を行ったりしてしまえば、そうした他の制御に不具合が生じる虞がある。

本発明の解決しようとする課題は、他の制御系への影響を与えることなく燃焼モードの切替時のトルク変動を低減することのできるディーゼル機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、機関運転状況に応じて燃焼モードを切り替えつつ運転を行うディーゼル機関に適用される燃料噴射制御装置であって、機関回転速度及び要求負荷に基づき算出された要求噴射量を、要求トルクを発生するために必要な噴射量の前記燃焼モード間の差分を補正するトルク補正量にて補正して噴射量指令値を決定するとともに、前記燃焼モードの切替えに際して切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと前記トルク補正量を徐変させることをその要旨とする。

燃焼モードが切替えられると、燃焼状態が変化してトルク発生率が変わってしまうことから、要求されるトルクを得るために必要な燃料の噴射量も変化してしまう。その点、上記構成では、そうした燃焼モード毎の要求トルクを発生するために必要な噴射量の差分を補正するトルク補正量にて要求噴射量を補正して噴射量指令値を求めるようにしており、燃焼モード切替前後のトルク段差の発生を防止することができる。

更に上記構成では、燃焼モードの切替えに際しては、切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へとトルク補正量を徐変させるようにしている。そのため、燃焼モード切替時の吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れに対応して燃料噴射量を緩やかに推移させることができ、燃焼モード切替時のトルク変動を好適に抑制することができる。

しかも、そうした噴射量の調整をすべてトルク補正量の調整で行っているため、機関回転速度及び要求負荷が同じであれば、燃焼モードが異なっていても、要求噴射量は常に同一の値となることから、その要求噴射量を普遍的な機関負荷の指標値として用いることが可能となる。従って上記構成によれば、他の制御系への影響を与えることなく燃焼モードの切替時のトルク変動を低減することができる。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射量の決定に際して、副噴射の実施に伴う燃料圧力の変動に起因した噴射率の変化分を補正するうねり補正量、及び噴射時期の変化に伴う噴射時の筒内圧変化に起因した噴射率の変化分を補正する筒内圧補正量にて更に前記要求噴射量を補正するとともに、前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量の徐変と共に、前記うねり補正量及び前記筒内圧補正量を切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐変させることをその要旨とする。

複数回噴射が行われると、先の噴射の影響で燃料の噴射圧に変動が生じ、インジェクタからの燃料の噴射率が変化してしまうことから、要求量の燃料噴射に必要な噴射期間、すなわち噴射量指令値に変化が生じることとなる。また噴射時期が変化すれば、噴射時の筒内圧が変化して燃料の噴射率が変化してしまうため、やはり要求量の燃料噴射に必要な噴射期間、すなわち噴射量指令値に変化が生じることとなる。そこで副噴射の実施の有無といった噴射形態や噴射時期が燃焼モード毎に変更されるのであれば、燃焼モード切替に伴い、上記のような噴射率の変化が生じ、要求される燃料の噴射量と実際に噴射される燃料量との間に乖離が発生してしまう。そしてその結果、たとえ上記トルク補正量による補正を行っても、燃焼モードの切替前後でトルク段差が発生してしまうこととなる。

その点、上記構成では、そうした乖離が、うねり補正量及び筒内圧噴射量による補正を通じて解消されるため、燃焼モード切替前後のトルク段差の発生を更に好適に防止することができる。更に燃焼モード切替時には、それらうねり補正量及び筒内圧補正量も、トルク補正量と同様に、切替前の燃焼モードの要求値から切替後の燃焼モードの要求値へと徐変されるため、燃焼モード切替時のトルク変動をより一層好適に抑制することができる。しかもそうした噴射量指令値の調整がそうした噴射量補正量の調整を通じてすべてなされることから、高度な噴射量指令値の調整を行いつつも、要求噴射量は、普遍的な機関負荷の指標値であり続ける。

また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量、前記うねり補正量及び前記筒内圧補正量の徐変度合を一律としたことをその要旨とする。

上記構成では、燃焼モードの切替えに際してトルク補正量、うねり補正量及び筒内圧補正量が、切替前の燃焼モードでの各々の要求値から切替後の燃焼モードでの各々の要求値へと同じ徐変率にて同期して徐々に変更されるようになる。そのため、燃焼モード切替中の噴射量指令値が更に円滑に変更されることとなり、燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が可能となる。

また請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量の徐変と共に、噴射時期及び目標噴射圧を切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐変させるとともに、前記トルク補正量の徐変度合を前記噴射時期及び噴射圧の徐変度合と一律としたことをその要旨とする。

上記構成では、燃焼モード切替中のトルク補正量が、噴射時期及び目標噴射圧と同じ徐変率にて同期して徐変されるようになる。そのため、燃焼モード切替中のトルク発生量がより円滑に推移されるようになり、燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制を図ることができるようになる。

また請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼モードの切替に際しての切替前の燃焼モードと切替後の燃焼モードとの組合せに応じて、前記トルク補正量の徐変度合を変更することをその要旨とする。

切替前後の燃焼モードの組合わせによっては、吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れの長さや度合が変化することがある。そうした場合にも、トルク補正量の徐変度合をその組み合わせに応じて変更すれば、吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れ態様の変化に的確に対応してトルク補正量を、ひいては噴射量指令値を徐変させることができ、燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が可能となる。

また請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記トルク補正量の徐変度合を機関回転速度に応じて変更することをその要旨とする。

燃焼モード切替時の機関回転速度が変われば、その切替後の吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れの長さや度合が変化する。その点、上記構成では、トルク補正量の徐変度合が機関回転速度に応じて変更されるため、そうした応答遅れ態様の変化に的確に対応して、燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が可能となる。

また請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼モードの切替に際しての切替前の燃焼モードと切替後の燃焼モードとの組合せに応じて、前記トルク補正量の徐変を行う期間を変更することをその要旨とする。

上記のように切替前後の燃焼モードの組合わせによって吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れの態様が変化しても、上記構成ではその組合せに応じてトルク補正量の徐変を行う期間が変更されるため、その変化に的確に対応して燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が図ることができる。

また請求項１〜７のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、請求項８に記載の発明は、前記トルク補正量の徐変を行う期間を機関回転速度に応じて変更することをその要旨とする。

上記のように燃焼モード切替時の機関回転速度の変化によって吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れの態様が変化しても、上記構成では機関回転速度に応じてトルク補正量の徐変を行う期間が変更されるため、その変化に的確に対応して燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が図ることができる。

また請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、前記切替えられる燃焼モードには、スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う通常燃焼モードと該ピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う低温燃焼モードとが含まれることをその要旨とする。

上記のような通常燃焼モードと低温燃焼モードとの間で燃焼モード切替がなされると、排気再循環率（ＥＧＲ率）が大幅に変更されることから、トルク発生率にも大きな変化が生じることとなる。またそうした大幅なＥＧＲ率の変更を伴う上記燃焼モードの切替えに際しては、噴射時期や噴射形態等にも変更が必要となる。よって、こうした通常燃焼モードと低温燃焼モードとの燃焼モード切替を行うディーゼル機関では、燃焼モード切替前後のトルク段差やその切替中のトルク変動は著しく大きくなる傾向にある。従ってそうしたディーゼル機関への適用により、上記各構成の効果をより顕著に奏することができる。

以下、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態を、図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態の適用されるディーゼル機関１０の構成を示している。このディーゼル機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ１１を備えると共に、大きくは吸気通路１２、燃焼室１３、及び排気通路１４を備えて構成されている。

ディーゼル機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、その最上流部に配設されたエアクリーナ１５から下流側に向けて順に、エアフローメータ１６、上記ターボチャージャ１１のコンプレッサ１７、インタークーラ１８、及び吸気絞り弁１９が配設されている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側に設けられた吸気マニホールド２０において分岐され、吸気ポート２１を介してディーゼル機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。

一方、ディーゼル機関１０の排気系を構成する排気通路１４では、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された排気ポート２２は、排気マニホールド２３を介して上記ターボチャージャ１１の排気タービン２４に接続されている。また排気通路１４の排気タービン２４下流には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、酸化触媒コンバータ２７が配設されている。

ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。

排気中のＰＭを捕集するための排気フィルタであるＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されている。このＰＭフィルタ２６には、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われる。またそのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、捕集されたＰＭが酸化され、除去されるようにもなっている。

酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されており、排気中のＨＣやＣＯが酸化されて浄化されるようになっている。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。

更にこのディーゼル機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は、排気通路１４の上記排気タービン２４の排気上流側に接続されている。ＥＧＲ通路３３には、その上流側から、再循環される排気を改質するＥＧＲ触媒３４、その排気を冷却するＥＧＲクーラ３５、その排気の流量を調整するＥＧＲ弁３６が配設されている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。

一方、ディーゼル機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ配設されている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。

こうしたディーゼル機関１０の各種制御を司る電子制御装置５０は、ディーゼル機関１０の制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１やアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６等の駆動回路が接続されている。

電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記インジェクタ４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期の制御、上記添加弁４６からの燃料の添加制御、ＥＧＲ制御、上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。

なおこのディーゼル機関１０での上記ＥＧＲ制御は、上記酸素センサ３１、３２により検出される排気中の酸素濃度に基づく上記ＥＧＲ弁３６及び吸気絞り弁１９の開度のＯ₂フィードバック制御によって行われている。このＯ₂フィードバック制御に際しては、まず上記酸素濃度の検出結果に基づき、燃焼室１３内で燃焼された混合気の空燃比が求められ、その空燃比から現状のＥＧＲ率（ＥＧＲガス量と吸入空気量との比）が算出される。そしてそのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるＥＧＲガス量及び吸入空気量が得られるように、上記ＥＧＲ弁３６及び吸気絞り弁１９の目標開度（目標ＥＧＲ弁開度、目標絞り弁開度）が算出され、その目標開度に従いそれらの開度が調整される。

またこのディーゼル機関１０の排気浄化性能を維持するための触媒制御として、ＰＭ再生制御、Ｓ被毒回復制御及びＮＯｘ還元制御が必要に応じて実施されている。
ＰＭ再生制御では、上記ＰＭフィルタ２６に堆積したＰＭを燃焼させてＣＯ₂及びＨ₂Ｏにして排出させるために、上記添加弁４６からの排気燃料添加を継続的に繰返して触媒床温の高温化（例えば６００〜７００℃）が図られる。

Ｓ被毒回復制御は、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６に担持されたＮＯｘ触媒の硫黄酸化物（ＳＯｘ）の吸蔵によるＮＯｘ吸蔵能力の低下を解消すべく実施される。このＳ被毒回復制御では、上記ＰＭ再生制御と同様に添加弁４６からの燃料添加の継続的な繰返しにより触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）した後、同添加弁４６から一定のインターバルをおいた間欠的な排気燃料添加を実施することで、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元して放出させるようにしている。

ＮＯｘ還元制御は、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６に担持されたＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘをＮ₂、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏに還元して放出すべく実施される。このＮＯｘ還元制御では、添加弁４６から一定のインターバルをおいた間欠的な排気燃料添加が実施され、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）に保持される。

更にディーゼル機関１０では、機関回転速度、機関負荷、及び上記触媒制御の要求等の機関運転状況に応じて燃焼モードを切替えつつ運転が行われる。切替えられる燃焼モードとしては、下記の４つの燃焼モードが存在する。

〈通常燃焼モード〉
通常燃焼モードは、ＥＧＲ率を上述したスモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも低く設定して、希薄空燃比で燃焼が行われる。また通常燃焼モードでは、高回転速度・高負荷域以外では、主噴射に加え、それに先立つ副噴射であるパイロット噴射が実施される。

〈昇温マルチ噴射モード〉
昇温マルチ噴射モードは、上記通常燃焼モードと同様のＥＧＲ率及び空燃比の設定で、上記パイロット噴射及び主噴射に、更に主噴射後の膨張行程や排気行程に実施される副噴射であるアフター噴射を加えた都合３回の燃料噴射を実施するモードである。この昇温マルチ噴射モードは、上記ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御での排気燃料添加による触媒床温の高温化の実施に必要な温度まで触媒床温を上昇させるために行われる。ちなみにこの昇温マルチ噴射モードは、基本的には上記通常燃焼モードの一種である。

〈低温燃焼リーンモード〉
低温燃焼リーンモードは、大量ＥＧＲ導入によってＥＧＲ率を上述のスモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも高くして燃焼を行う上記低温燃焼モードの１つである。この低温燃焼リーンモードは、主に低回転速度・低負荷域での触媒床温の高温化、及びＮＯｘ排出量の低減を目的として実施される。低温燃焼リーンモードでは、ベース空燃比は約１９〜２１の範囲に設定され、高ＥＧＲ率下での燃焼状態を好適に維持すべく、上記通常燃焼モードに比して主噴射時期の進角化、噴射圧の高圧化が図られる。なおこのディーゼル機関１０では、そうした高ＥＧＲ率下では、燃焼が緩慢でパイロット噴射の効果が低い上、パイロット噴射の実施によりスモーク排出量が増大する虞があるため、低温燃焼リーンモードでは、パイロット噴射は実施しないようにしている。

〈低温燃焼ストイキモード〉
低温燃焼ストイキモードは、上記低温燃焼リーンモードと同様の大量ＥＧＲ導入を行う低温燃焼モードの一つであり、上記Ｓ被毒回復制御中のＳＯｘ放出に必要な環境条件を確保するために実施される。低温燃焼ストイキモードでは、ベース空燃比は約１７〜２１の範囲に設定され、上記添加弁４６からの排気燃料添加により排気空燃比を理論空燃比化するようにしている。また低温燃焼ストイキモードでも、上記低温燃焼リーンモードと同様に、主噴射時期の進角化及び噴射圧の高圧化が図られ、パイロット噴射は禁止される。

さて、以上説明した各燃焼モード間の燃焼モード切替えに際しては、要求ＥＧＲ率の変化に伴い、上記目標絞り弁開度及び目標ＥＧＲ弁開度といった吸気系・ＥＧＲ系制御量の変更がなされる。またそうした燃焼モード切替に際しては、噴射時期や噴射圧、上記パイロット噴射やアフター噴射の実施の有無といった噴射形態といった燃料系制御量の変更もなされる。

こうしてＥＧＲ率や噴射時期、噴射圧、噴射形態（副噴射の有無）が変更されると、それに伴い燃焼状態が変化して、トルク発生率（単位噴射量の燃料の燃焼によって発生するトルクの大きさ）が変化する。そのため、燃焼モード切替前後のトルク段差を回避するには、燃焼モード切替時に燃料の要求噴射量を、ひいてはインジェクタ４０の噴射指令値（要求噴射量を確保すべく指令されるインジェクタ４０の燃料噴射の実行時間）を増減させる必要がある。また噴射圧や噴射時期、噴射形態の変更に伴ってインジェクタ４０の噴射率（単位時間に噴射される燃料の質量）が変化して、噴射量指令値が同じでも実際に噴射される燃料の質量が変化してしまう。そのため、燃焼モード切替前後のトルク段差を回避するには、燃焼モード切替時にはそうした噴射率の変化に応じても噴射量指令値を増減させる必要がある。

そこで本実施形態では、主噴射時の燃料の噴射時間を指示すべくインジェクタ４０に指令される主噴射量指令値を下記の如く算出することで、燃焼モード切替前後のトルク段差の発生を回避するようにしている。なおこうした主噴射量指令値ｑｆｉｎｍの算出は、電子制御装置５０により行われる。

すなわち主噴射量指令値ｑｆｉｎｍの算出に際しては、まず機関回転速度ｎｅ及びアクセル操作量ａｃｃｐに基づき、要求トルクの確保に必要な噴射量の要求値である要求噴射量ｑｆｉｎが算出される。ここで算出される要求噴射量ｑｆｉｎには、上記燃焼モード毎のトルク発生率等の差違は考慮されておらず、機関回転速度ｎｅ及びアクセル操作量ａｃｃｐが同一であれば、燃焼モードが異なっていてもその値は同一となる。

次にパイロット噴射やアフター噴射といった副噴射が実施される場合には、機関回転速度ｎｅや上記要求噴射量等に基づいてそれら副噴射の噴射量が算出される。そして上記要求噴射量ｑｆｉｎからそれら算出された副噴射の噴射量を減算したものが要求主噴射量ｔｑｆｉｎｍとして設定される。一方、主噴射のみが行われる場合には、上記要求噴射量ｑｆｉｎの値がそのまま要求主噴射量ｔｑｆｉｎｍの値として設定される。

続いて下記の各噴射量補正量、すなわちトルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐが算出され、下式（１）に示すように、それらにより上記要求主噴射量ｔｑｆｉｎｍを補正して主噴射量指令値ａｆｉｎｍが算出される。

ｑｆｉｎｍ←ｔｑｆｉｎ＋ｑｄｍ＋ｑｄｉ＋ｑｄｐ …（１）

トルク補正量ｑｄｍは、要求トルクを発生するために必要な噴射量の燃焼モード間の差分を補正するための噴射量補正量である。例えば低温燃焼リーンモードや低温燃焼ストイキモードのように、大量ＥＧＲ導入の結果、燃焼が緩慢となって上記トルク発生率の低下する燃焼モードでは、そうでない通常燃焼モード及び昇温マルチ噴射モードに比して、このトルク補正量に大きい値が設定される。

一方、パイロット噴射が実施されると、その後の高圧燃料供給管４１内やインジェクタ４０の燃料室内の燃料圧力に脈動が生じ、その結果、主噴射が実行されるときのインジェクタ４０の噴射率に変化が生じる。すなわち主噴射時のインジェクタ４０の噴射率は、パイロット噴射の実施の有無、パイロット噴射の噴射量、パイロット噴射と主噴射との間の時間間隔（パイロットインターバル）に応じて変化する。このような複数回噴射の実施に伴う主噴射時のインジェクタ４０の噴射率変化分を補正するための噴射量補正量が上記うねり補正量ｑｄｉである。

更に主噴射の噴射時期（主噴射時期ａｉｎｊｍ）を変更すれば、主噴射時の筒内圧が変化して、主噴射時のインジェクタ４０の噴射率に変化が生じる。例えば主噴射時期が圧縮上死点に近づくように変更されると、主噴射時の筒内圧が増大してインジェクタ４０の噴射率が低下する。こうした主噴射時の筒内圧の変化に起因した噴射率の変化分を補正するための噴射量補正量が筒内圧補正量ｑｄｐである。

なお、以上３つの噴射量補正量のうち、トルク補正量ｑｄｍは、主噴射時に実際に噴射される燃料の質量を変化させる、すなわち要求される主噴射の燃料質量を補正する噴射量補正量となっている。これに対してうねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐは、要求される主噴射の燃料質量と実際にインジェクタ４０から噴射される燃料質量との乖離を無くすための噴射量補正量となっている。

これら噴射量補正量の要求値は、後述する噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄ、機関回転速度ｎｅ及び上記要求噴射量ｑｆｉｎに基づき算出されている。ここでは各噴射量補正量のそれぞれについて、機関回転速度ｎｅ及び要求噴射量ｑｆｉｎと該当する噴射量補正量の要求値との対応関係の記憶された演算マップを、上記噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄ毎にそれぞれ各別に用意し、現状の噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄに応じて演算マップを切替えつつ、各噴射量補正量の要求値ｔｑｄｍ，ｔｑｄｉ，ｔｑｄｐを算出するようにしている。すなわち、トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐのそれぞれについて、通常燃焼モード用、昇温マルチ噴射モード用、低温燃焼リーンモード用、及び低温燃焼ストイキモード用の４つの要求値演算マップが設けられている。図２には、トルク補正量ｑｄｍの要求値ｔｑｄｍについての演算マップの例が示されている。なおこうした噴射量補正量の各演算マップは、電子制御装置５０のＲＯＭ内に予め記憶されている。

図３は、通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの燃焼モード切替前後における要求噴射量ｑｆｉｎ及び上記各噴射量補正量ｑｄｍ，ｑｄｉ，ｑｄｐの設定例をそれぞれ示している。同図の例では、上記低温燃焼リーモードへの燃焼モードの切替後、大量ＥＧＲ導入によるトルク発生率の低下に応じて、トルク補正量ｑｄｍは増大されている。またその切替後の主噴射時期の進角化によって主噴射時の筒内圧が低下してインジェクタ４０の噴射率が増大することに応じて、筒内圧補正量ｑｄｐは低減されている。更に上記切替後にパイロット噴射が禁止され、その影響による主噴射時の噴射率の変化が生じなくなったことに応じて、うねり補正量ｑｄｉは「０」に低減されている。そしてこれら噴射量補正量の変更によって、燃焼モード切替前後のディーゼル機関１０のトルクが一定に保持されるようにトータルの噴射量指令値が変更されている。

一方、こうして燃焼モード切替時のトルク段差を無くしながらも、そのための噴射量指令値の変更はすべて上記各噴射量補正量の変更を通じて行われるため、同図に示されるように要求噴射量ｑｆｉｎは、燃焼モードの切替後も切替前と同じ値に保持される。このように要求噴射量ｑｆｉｎは、機関回転速度ｎｅ及び要求負荷（アクセル操作量ａｃｃｐ）が同じで有れば常に一律の値とされており、燃焼モードの切替に拘わらず、各種制御における機関負荷の指標値として普遍的に用いることができるようになっている。

図４に、以上述べたような各種制御量の変更が行われる燃焼モード切替時における電子制御装置５０の処理の流れを示す。
同図に示すように、燃焼モードの切替要求がなされ、その切替が開始されると（Ｓ１０）、電子制御装置５０は、その時点でまず要求燃焼モードｍｄｃｂを切替後の燃焼モードに対応した値に更新する（Ｓ２０）。ちなみにこの要求燃焼モードｍｄｃｂ及び後述する噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄは、その値「１」が通常燃焼モードに、その値「３」が昇温マルチ噴射モードに、その値「４」が低温燃焼リーンモードに、その値「５」が低温燃焼ストイキモードにそれぞれ対応している。

こうして要求燃焼モードｍｄｃｂの値が更新されると、電子制御装置５０は、目標ＥＧＲ率を切替後の燃焼モードの要求値に変更し、それに応じて目標絞り弁開度及び目標ＥＧＲ弁開度を変更する（Ｓ３０）。これにより、ＥＧＲ率が切替後の燃焼モードの要求値となるように吸入空気量及びＥＧＲガス量が変更され始める。なお、そうした吸入空気量やＥＧＲガス量等の吸気系・ＥＧＲ系制御量の変更には、吸気通路１２やＥＧＲ通路３３でのガス流動の遅れのため、一定の応答遅れが存在する。そのため、ここでの目標ＥＧＲ率の変更後、実際の吸気系・ＥＧＲ系制御量は、ある程度の時間をかけて燃焼モード切替後の要求値へと徐々に推移していくこととなる。

また上記要求燃焼モードｍｄｃｂの更新時には、電子制御装置５０は、遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍの算出を行う（Ｓ４０）。これらカウンタの算出は、後述する遅延／徐変カウンタ算出ロジック（図５）によって行われる。

その後、電子制御装置５０は、周期的に遅延カウンタｃｄｌｙの値をディクリメントしていき、その値が「０」となるまで以後の処理を保留する（Ｓ５０、Ｓ５５）。この間は、噴射系制御量を切替前の燃焼モードの要求値に保持したまま、吸気系・ＥＧＲ系制御量が燃焼モード切替前の要求値からその切替後の要求値へと徐々に変化していくこととなる。以下、こうした期間を遅延期間と記載する。

さて遅延カウンタｃｄｌｙの値が「０」となり（Ｓ５０：ＹＥＳ）、上記遅延期間が終了すると、電子制御装置５０は、噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの値を切替後の燃焼モードに応じた値に更新する（Ｓ６０）。そして電子制御装置５０は、噴射系制御量の要求値を、すなわち上記トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの各噴射量補正量、目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍ等の要求値を切替後の値へと変更する（Ｓ７０）。

なおこの時点では、上記吸気系・ＥＧＲ系制御量は、未だ切替前の燃焼モードの要求値から切替後の燃焼モードの要求値へと移行する過程にある。またここでそれら噴射系制御量の要求値が変更された時点では、後述する徐変処理の為、それら噴射系制御量の実際の設定値は、直ちには変更されないようになっている。

また電子制御装置５０は、上記噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの更新時に、そうした徐変処理に係る徐変係数ｍｔｃの更新を行う（Ｓ８０）。この徐変係数ｍｔｃの更新は、後述する徐変係数算出ルーチン（図７）において行われる。なお徐変係数ｍｔｃは、上記徐変処理における噴射系制御量の徐変度合を決める係数となっている。

そして電子制御装置５０は、算出された徐変係数ｍｔｃに基づき、上記トルク補正量、うねり補正量及び筒内圧補正量の各噴射量補正量、噴射圧及び主噴射時期等の各噴射系制御量の徐変処理を開始する（Ｓ８０）。この徐変処理において、それら各噴射系制御量は、切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐々に変更される。

その後、電子制御装置５０は、周期的に徐変カウンタｃｓｍの値をディクリメントしていき（Ｓ１０５）、その値が「０」となるまで上記徐変処理を継続する。以下、こうした徐変処理の継続される期間を徐変期間と記載する。

徐変カウンタｃｓｍの値が「０」となり（Ｓ１００：ＹＥＳ）、上記徐変期間が終了すると、電子制御装置５０は、徐変処理を終了する（Ｓ１１０）。これにより、上記各噴射系制御量は、切替後の燃焼モードの要求値とされる。そして電子制御装置５０は、以上をもって燃焼モードの切替に係る処理を終了する。

以上のように本実施形態では、燃焼モードの切替に際して、吸気系・ＥＧＲ系制御量の目標値変更から噴射系制御量の変更開始までに上記遅延期間を設定すると共に、その後の徐変期間において噴射系制御量を緩やかに燃焼モード切替後の要求値へと変更するようにしている。これにより、上記ガス流動の遅れによる吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れに応じて、噴射系制御量を好適に推移させ、燃焼モード切替時のトルク変動を抑制するようにしている。

図５は、上記遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍの算出（図４：Ｓ４０）に用いられる遅延／徐変カウンタ算出ロジックのフローチャートを示している。
本ルーチンの処理が開始されると、電子制御装置５０は、まずステップＳ３００において、切替前後の燃焼モードの組合せに応じて、電子制御装置５０のＲＯＭ内に予め記憶された複数の演算マップの中から、その組合せに対応した遅延カウンタ演算マップ及び徐変カウンタ演算マップをそれぞれ選択する。すなわち遅延カウンタ演算マップ及び徐変カウンタ演算マップは、図６（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ例示されているように、切替えられる燃焼モードの組合せ毎にそれぞれ複数設けられている。これらの演算マップには、各々の燃焼モードの組合せにおける機関回転速度ｎｅと該当するカウンタの最適値との対応関係が示されている。

続いて電子制御装置５０は、ステップＳ３１０において、各選択された遅延カウンタ演算マップ及び徐変カウンタ演算マップを用いて、機関回転速度ｎｅに基づき遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍを算出する。

ちなみに上記フローチャートでは省略されているが、通常燃焼モードと昇温マルチ噴射モードとの切替に際しては、アフター噴射実施の有無が変るだけでＥＧＲ率や空燃比といった吸気系・ＥＧＲ系制御量の変更は無く、噴射系制御量の変更に際して敢えて遅延期間や徐変期間を設ける必要はないため、上記遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍの値は「０」に設定されるようになっている。

このように本実施形態では、切替前後の燃焼モードの組合せ、及び機関回転速度ｎｅに応じて、遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍが、すなわち上記遅延期間及び徐変期間の長さが可変設定されている。そのため、切替前後の燃焼モードの組合せやその切替時の機関回転速度ｎｅによって変化する燃焼モード切替時の吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れ度合の変化に応じて、最適な遅延期間及び徐変期間の設定が可能となっている。

図７は、上記徐変係数ｍｔｃの算出（図４：Ｓ８０）に用いられる徐変係数算出ルーチンのフローチャートを示している。なお本ルーチンの処理は、機関運転中に電子制御装置５０により周期的に実行されている。そのため実際には、徐変係数ｍｔｃの算出は、上記燃焼モードの切替中以外にも随時行われてはいるが、その値は上記徐変期間中に限り更新されるようになっている。

さて本ルーチンの処理が開始されると、電子制御装置５０は、まずステップＳ４００において、徐変カウンタｃｓｍの値が「０」であるか否かを、すなわち上記徐変期間中であるか否かを判断する。ここで徐変カウンタｃｓｍの値が「０」であり、徐変期間中でなければ（Ｓ４００：ＮＯ）、電子制御装置５０は処理をステップＳ４１０に進め、そのステップＳ４１０において徐変係数ｍｔｃの値を「１」に設定して本ルーチンの処理を一旦終了する。またここで徐変カウンタｃｓｍの値が「０」でなければ（Ｓ４００：ＮＯ）、電子制御装置５０は処理をステップＳ４２０に進める。

ステップＳ４２０において電子制御装置５０は、前回の本ルーチンの処理周期と今回の処理周期との間に、噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの更新がなされたか否かを判断する。ここで電子制御装置５０は、その更新がなされた旨の判断がなされたときには（ＹＥＳ）、処理をステップＳ４３０に進め、そうでなければ（ＮＯ）、徐変係数ｍｔｃの値を更新せず、そのまま本ルーチンの処理を一旦終了する。

ステップＳ４３０において電子制御装置５０は、現状において進行中の燃焼モード切替においてその切替前後の燃焼モードの組合せに応じ、電子制御装置５０のＲＯＭ内に予め記憶された複数の演算マップの中から、その組合せに対応した徐変係数演算マップを選択する。すなわち徐変係数演算マップは、図８に例示されるように、切替えられる燃焼モードの組合せ毎に複数設けられている。これらの演算マップには、各々の燃焼モードの組合せにおける機関回転速度ｎｅと徐変係数ｍｔｃの最適値との対応関係が示されている。なおこれらの演算マップにおける徐変係数ｍｔｃのマップ値には、０より大きく且つ１以下の値が設定される（０＜ｍｔｃ≦１）。

続くステップＳ４４０において電子制御装置５０は、上記選択された演算マップを用い、機関回転速度ｎｅに基づいて徐変係数ｍｔｃを算出し、その値を更新する。そして電子制御装置５０はその更新後、本ルーチンの処理を一旦終了する。

以上により、徐変係数ｍｔｃは、上記徐変期間以外の期間は、その値が１に保持される。そして噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの更新時に上記演算マップより算出された０より大きく１以下の値に徐変係数ｍｔｃが更新され、徐変期間はその更新された値が保持される。そして徐変期間終了と共に徐変係数ｍｔｃの値は再び１に戻される。

またこのように本実施形態では、切替前後の燃焼モードの組合せ、及び機関回転速度ｎｅに応じて、上記徐変期間での各噴射系制御量の徐変度合を決める徐変係数ｍｔｃの値が可変設定されるようになっている。そのため、切替前後の燃焼モードの組合せやその切替時の機関回転速度ｎｅによって変化する燃焼モード切替時の吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れ度合の変化に応じて、上記徐変期間の各噴射制御量の徐変度合を最適な値に設定可能となっている。

続いて本実施形態での目標噴射圧ｐｃ、主噴射時期ａｉｎｊｍ、及び上記各噴射量補正量（トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ、筒内圧補正量ｑｄｐ）の各噴射系制御量について、それらの指令値の算出態様を説明する。これらの算出は、図９に示す噴射制御指令値算出ルーチンを通じて行われる。なおそうした噴射系制御指令値算出ルーチンの処理は、機関運転中に電子制御装置５０によって周期的に実施されている。

さて本ルーチンの処理が開始されると、電子制御装置５０はまずステップＳ５００において、上記噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄに対応した演算マップを用いて上記各噴射系制御量の要求値を算出する。ここでの各噴射量補正量（トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ、筒内圧補正量ｑｄｐ）の要求値ｔｑｄｍ，ｔｑｄｉ，ｔｑｄｐの算出態様は、上述した通りである。一方、目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｊｎｍの要求値ｐｃｔｒｇ，ａｉｎｊｔｒｇについても、上記各噴射量補正量と同様に、噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄ、機関回転速度ｎｅ及び要求負荷（例えばアクセル操作量ａｃｃｐ等）に基づいて算出される。

続くステップＳ５１０において電子制御装置５０は、上記ステップＳ５００にて要求値の算出された各噴射系制御量のそれぞれについて、下式（２）〜（６）に従ってそれらの指令値を算出する。ここでＸ［ｉ］は、今回の本ルーチンの実行周期において算出される噴射系制御量Ｘの指令値を、Ｘ［ｉ−１］は、前回の本ルーチンの実行周期において算出された同噴射系制御量Ｘの指令値を、それぞれ示している。ちなみにＸは、上記各噴射系制御量、すなわちトルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ、筒内圧補正量ｑｄｐ、目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍのうちの任意のものを示す。

ｑｄｍ［ｉ］←ｑｄｍ［ｉ−１］×（１−ｍｔｃ）＋ｔｑｄｍ×ｍｔｃ …（２）
ｑｄｉ［ｉ］←ｑｄｉ［ｉ−１］×（１−ｍｔｃ）＋ｔｑｄｉ×ｍｔｃ …（３）
ｑｄｐ［ｉ］←ｑｄｐ［ｉ−１］×（１−ｍｔｃ）＋ｔｑｄｐ×ｍｔｃ …（４）
ｐｃ［ｉ］←ｐｃ［ｉ−１］×（１−ｍｔｃ）＋ｐｃｔｒｇ×ｍｔｃ …（５）
ａｉｎｊｍ［ｉ］←ａｉｎｊｍ［ｉ−１］×（１−ｍｔｃｃ）
＋ａｉｎｊｍｔｒｇ×ｍｔｃｃ …（６）

ここでは上式に示されるように、上記各噴射系制御量の指令値を、徐変処理としてそれらの要求値に対して加重平均処理、いわゆるなまし処理を行うことで求めている。具体的には各噴射系制御量について、前回の本ルーチンの実行周期において求められた指令値（Ｘ［ｉ−１］）に対して「１−ｍｔｃ」を、現状の要求値Ｘｔｒｇに対して「ｍｔｃ」をそれぞれ乗じて重み付けを行い、それらの加算値を指令値（Ｘ［ｉ］）として算出する。

図１０（ｂ）には、同図（ａ）に示されるように噴射系制御量Ｘの要求値Ｘｔｒｇが値Ａから値Ｂへステップ状に変化したときの指令値の推移についての上記徐変係数ｍｔｃの値による変化態様が示されている。同図に示されるように上記徐変係数ｍｔｃの値が１であれば、ここで算出される指令値Ｘ［ｉ］は、常に要求値Ｘｔｒｇと同じ値を取って推移する。一方、徐変係数ｍｔｃの値が１未満であれば、指令値Ｘ［ｉ］は、要求値Ｘｔｒｇの変化に対して応答遅れをもって推移するようになる。そして徐変係数ｍｔｃの値が０に近づくほど、要求値Ｘｔｒｇの変化に対する指令値Ｘ［ｉ］の応答遅れは大きくなる。したがってこの徐変係数ｍｔｃの値の設定に応じて上記各噴射系制御量の徐変度合が決定されることとなる。

そしてその後、電子制御装置５０は、上記算出ルーチンにて算出された各噴射量補正量ｑｄｍ，ｑｄｉ，ｑｄｐの指令値に応じて要求主噴射量ｔｑｆｉｎｍを補正して主噴射量指令値ｑｆｉｎｍを求める。そして電子制御装置５０は、その主噴射量指令値ｑｆｉｎｍと、上記算出ルーチンにて算出された目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍの各指令値に基づいて、インジェクタ４０から主噴射を実行させる。

なお上述したように上記燃焼モード切替中の徐変期間以外は、徐変係数ｍｔｃの値は１に設定されており、上記各噴射系制御量の徐変処理は行われないようになっている。すなわち燃焼モード切替中の徐変期間に限り、上記各噴射系制御量の徐変処理が行われるようになっている。ちなみに通常燃焼モードと昇温マルチ噴射モードとの切替に際しては、上述のように徐変期間は設けられず、噴射系制御量の徐変処理が行われることもない。

以上のように本実施形態では、トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐがすべて同じ徐変係数ｍｔｃを用いて徐変処理がなされており、燃焼モード切替中の徐変期間における徐変度合が一律とされている。更に本実施形態では、目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍについても、上記各噴射量補正量ｑｄｍ，ｑｄｉ，ｑｄと同じ徐変係数ｍｔｃを用いて徐変処理されており、これら目標噴射圧ｐｃ及び主噴射時期ａｉｎｊｍについても上記徐変期間における徐変度合が一律とされている。従って本実施形態では、燃焼モード切替中の徐変期間には、上記各噴射系制御量のすべてが一律の徐変率にて同期して推移することとなる。

図１１に、以上説明した本実施形態における通常燃焼モードと低温燃焼リーンモードとの間での燃焼モード切替における制御態様の一例を示す。
同図の時刻ｔ１において、通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの燃焼モードの切替要求がなされると、通常燃焼モードを示す値「１」から低温燃焼リーンモードを示す値「４」へと要求燃焼モードｍｄｃｂの値が更新される。この時点では、噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄは、通常燃焼モードを示す値１のまま、保持される。またこの時刻ｔ１には、遅延カウンタｃｄｌｙが上記遅延／徐変カウンタ算出ルーチンにて算出された、通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替に応じた値に更新され、その後、０となるまでその値が周期的にディクリメントされていく。

更にこの時刻ｔ１には、低温燃焼リーンモードの高い要求ＥＧＲ率が得られるように、上記燃焼室１３内で燃焼される混合気の空燃比及び吸入空気量の要求値が低減され、その低減された要求値の空燃比及び吸入空気量が得られるように目標ＥＧＲ弁開度及び目標絞り弁開度が変更される。具体的には、このとき目標絞り弁開度は低減され、目標ＥＧＲ開度は大幅に増大される。これにより、以後、空燃比及び吸入空気量は、低温燃焼リーンモードでの要求ＥＧＲ率が得られるまで、徐々に低減されていく。

時刻ｔ２において、遅延カウンタｃｄｌｙが０までディクリメントされて遅延期間が終了すると、噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの値が、通常燃焼モードを示す値「１」から低温燃焼リーンモードを示す値「４」に更新される。この時点で、徐変カウンタｃｓｍが上記遅延／徐変カウンタ算出ルーチンにて算出された、通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替に応じた値に更新され、その後、その値は０となるまで周期的にディクリメントされていく。またこの時刻ｔ２には、徐変係数ｍｔｃが上記徐変係数算出ルーチンにて算出された、通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替に応じた値に更新される。

更に時刻ｔ２には、目標噴射圧ｐｃ、主噴射時期ａｉｎｊｍ、トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの各噴射系制御量の要求値ｐｃｔｒｇ，ａｉｎｊｍｔｒｇ，ｔｑｄｍ，ｔｑｄｉ，ｔｑｄｐが通常燃焼モードでの値から低温燃焼リーンモードでの値へと変更される。例えば目標噴射圧ｐｃの要求値ｐｃｔｒｇは、低温燃焼リーンモードでの大量ＥＧＲ導入による燃焼の緩慢化に伴う燃焼状態の悪化を抑制すべく増大される。また主噴射時期ａｉｎｊｍの要求値ａｉｎｊｍｔｒｇは、同様に燃焼の緩慢化に伴う燃焼状態の悪化を抑制すべく進角側の値に変更される。一方、トルク補正量ｑｄｍの要求値ｔｑｄｍは、燃焼の緩慢化によるトルク発生率の低下に応じて増大され、うねり補正量ｑｄｉの要求値ｔｑｄｉは、低温燃焼リーンモードへの切替に伴うパイロット噴射の中断に応じてその値が０に低減される。更に筒内圧補正量ｑｄｐの要求値ｔｑｄｐは、上記主噴射時期ａｉｎｊｍの進角化に伴う主噴射時筒内圧の低下に応じてその値が低減される。

その後、それら各噴射系制御量は、上記更新された徐変係数ｍｔｃに応じた徐変率にて、上記変更された要求値に向けて徐変される。そして時刻ｔ３において上記徐変カウンタｃｓｍが０までディクリメントされると、徐変係数ｍｔｃは１となり、上記各噴射系制御量の徐変処理は終了し、各噴射系制御量の指令値は低温燃焼リーンモードでの要求値となる。

なお同図の例では、主噴射時期ａｉｎｊｍについては、遅延期間中にも変更が行われている。これは、要求燃焼モードｍｄｃｂ更新後の目標絞り弁開度の急激な変更に伴う吸気圧の変化に対応した吸気圧補正を適用した結果である。この吸気圧補正において主噴射時期ａｉｎｊｍは、ここでの燃焼モード切替に伴う要求値ａｉｎｊｍｔｒｇの変更量に比して小さい量を、ゆるやかに徐変しつつ変更されている。

また本実施形態では、パイロット噴射は、上記徐変期間が終わり、上記各噴射系制御量の指令値が低温燃焼リーンモードでの要求値となる時刻ｔ３となった時点で中断されるようになっている。これは以下の理由による。

通常燃焼モードでのパイロット噴射は、燃焼音の低減を目的として実施されているが、燃焼が緩慢となる低温燃焼リーンモードでは、パイロット噴射の実施の有無に拘わらず、燃焼温はほとんど変化しないようになる。したがって低温燃焼リーンモードに完全に移行した後であれば、ほとんど影響を与えることなくパイロット噴射を中断することができる。

そこで本実施形態では、上記遅延期間及び徐変期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ３）は、パイロット噴射量及びパイロットインターバルを、要求燃焼モードｍｄｃｂの切替直前の値に保持したままとしておくようにしている。そして徐変期間の終了後（時刻ｔ３）、パイロット噴射量及びパイロットインターバルを徐々に低減して、パイロット噴射を中断させている。なおこうしたパイロット噴射の中断に伴い主噴射量指令値ｑｆｉｎｍが増大されることに応じて、時刻ｔ３にはトルク補正量ｑｄｍが増大されている。ちなみにこうしたパイロット噴射の中断に係る処理は、通常噴射モードから低温燃焼ストイキモードへの切替時、昇温マルチ噴射モードから低温燃焼リーン／ストイキモードへの切替時にも同様に行われるようになっている。

さて同図の例では、その後の時刻ｔ４において、今度は低温燃焼リーンモードから通常燃焼モードへの燃焼モードの切替要求がなされ、要求燃焼モードｍｄｃｂの値が「４」から「１」へと更新されている。そしてこの時刻ｔ４において低温燃焼リーンモードの高ＥＧＲ率から通常燃焼モードでの比較的低いＥＧＲ率へと要求ＥＧＲ率が低減されるように、空燃比及び吸入空気量の要求値が増大される。

なおこのときの要求ＥＧＲ率の低減は、それを増大させる場合に比して速やかに行うことができる。これは吸気絞り弁開度を低減し、ＥＧＲ弁開度を増大しても、吸気通路１２やＥＧＲ通路３３での空気やＥＧＲガスのガス流動遅れのため、ＥＧＲ率の増大には大きい応答遅れが生じるのに対して、吸気絞り弁開度を増大し、ＥＧＲ弁開度を低減すれば、比較的速やかにＥＧＲ率の低減が可能なためである。

したがって、このときの燃焼モードの切替については、上記通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替に比して、遅延期間や徐変期間を短縮したり、徐変係数ｍｔｃを大きく、すなわち噴射系制御量の徐変度合を小さくしたりすることが望ましい。本実施形態では、このときの燃焼モード切替に際しては遅延カウンタｃｄｌｙを０として遅延期間を０としている。すなわち本実施形態では、遅延／徐変カウンタ算出ロジックにおいて用いられる低温燃焼リーンモードから通常燃焼モードへの切替に対応した遅延カウンタ演算マップのマップ値は機関回転速度ｎｅに拘わらず、０に一律設定されている。

そのため、同図の例では、上記時刻ｔ４において、要求燃焼モードｍｄｃｂと同時に噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄの値も「４」から「１」に更新されている。
こうして噴射用燃焼モードｍｄｃｂｄが更新されると、徐変カウンタｃｓｍが、低温燃焼リーンモードから通常燃焼モードへの切替に対応した値に設定され、徐変係数ｍｔｃも同様の切替に対応した値に更新される。このとき設定される徐変カウンタｃｓｍの値は、上記通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替時に設定される値に比して小さい値とされる。またこのとき更新される徐変係数ｍｔｃの値は、上記通常燃焼モードから低温燃焼リーンモードへの切替時の値に比して１に近い値とされる。

更に時刻ｔ４には、上記各噴射系制御量の要求値ｐｃｔｒｇ，ａｉｎｊｍｔｒｇ，ｔｑｄｍ，ｔｑｄｉ，ｔｑｄｐが、通常燃焼モードでの値に変更される。そしてその後、それら噴射系制御量は、ここで変更された要求値に向けて、上記更新された徐変係数ｍｔｃに応じた徐変率にて徐変される。このときの各噴射系制御量の徐変は、上記徐変係数ｍｔｃの設定に応じて、上記通常燃焼モードから低温リーン燃焼モードへの切替時に比して、小さい徐変率にて行われ、より速やかに要求値に近づいていく。

なおこのときには、パイロット噴射は、上述した理由により、低温燃焼リーンモード中にその有無の切替がなされるように、この時刻ｔ４より再開されるようになっている。
そして時刻ｔ５において、徐変カウンタｃｓｍが０までディクリメントされ、徐変係数ｍｔｃの値が１とされると、各噴射系制御量は通常燃焼モードでの要求値となり、燃焼モードの切替が完了する。

なお本実施形態での通常燃焼モードと低温燃焼ストイキモードとの間の燃焼モード切替は、遅延カウンタｃｄｌｙや徐変カウンタｃｓｍ、及び徐変係数ｍｔｃの設定が若干異なるだけで、以上説明した通常燃焼モードと低温燃焼リーンモードとの間の燃焼モード切替とほぼ同様の態様で行われる。

また低温燃焼リーンモードと低温燃焼ストイキモードとの間の燃焼モード切替に際しては、通常燃焼／低温燃焼間の燃焼モード切替に比して吸気系・ＥＧＲ系制御量の変更量が小さいことから、上記遅延期間及び徐変期間はより短く、また徐変期間の噴射系制御量の徐変率はより小さくされる。すなわちこの場合には、遅延カウンタｃｄｌｙや徐変カウンタｃｓｍにはより小さい値を、徐変係数ｍｔｃにはより大きい値をそれぞれ設定して燃焼モード切替を行うこととなる。

また通常燃焼モードと昇温マルチ噴射モードとの間の燃焼モード切替に際しては、上述したように、吸気系・ＥＧＲ系制御量に変更はないため、上記のような遅延期間や徐変期間を設けることなく、燃焼モードが切替えられる。すなわちこの場合には、遅延カウンタｃｄｌｙ及び徐変カウンタｃｓｍの値は０に、徐変係数ｍｔｃの値は１にそれぞれ設定して燃焼モード切替を行うこととなる。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、燃焼モード切替前後のトルク段差を、トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐによる主噴射量指令値ｑｆｉｎｍの補正にて吸収するとともに、燃焼モード切替に際してそれら噴射量補正量を徐変させることで、吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れに対応して主噴射量指令値ｑｆｉｎｍを推移させている。そしてそれにより、要求噴射量ｑｆｉｎを燃焼モードに依らない普遍的な機関負荷の指標値とすることができ、他の制御系への影響を与えることなく燃焼モードの切替時のトルク変動を低減することができる。

（２）燃焼モード切替に際してのトルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの徐変度合（徐変係数ｍｔｃ）を一律としているため、燃焼モード切替中の噴射量指令値が更に円滑に変更されることとなり、燃焼モード切替時のトルク変動の更なる抑制が可能となる。

（３）更に燃焼モード切替に際しての主噴射時期ａｉｎｊｍ及び目標噴射圧ｐｃも、上記各噴射量補正量ｑｄｍ，ｑｄｉ，ｑｄｐと一律の徐変度合（徐変係数ｍｔｃ）で徐変させている。そのため、燃焼モード切替中に噴射時期、噴射量、噴射圧を同期して推移させることができ、燃焼モード切替時のトルク変動を更に好適に抑制することができる。

（４）本実施形態では、切替前後の燃焼モードの組合せや機関回転速度ｎｅに応じて各噴射系制御量の徐変を行う期間及びそれらの徐変度合を変更している。そのため、上記組合せや機関回転速度ｎｅに応じて変化する吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れの長さや時間に対応して適切な噴射系制御量の徐変処理を行うことができ、燃焼モード切替時のトルク変動を的確に抑制することができる。

（５）本実施形態では、低温燃焼（リーン／ストイキ）モードと通常燃焼モード（昇温マルチ噴射モードを含む）との間の燃焼モード切替に際しては、パイロット噴射の有無が燃焼音等に与える影響の小さい低温燃焼モード中にパイロット噴射の実施の有無を切り替えるようにしている。そのため、パイロット噴射の中断、再開に伴う燃焼音の悪化等の不具合を好適に抑えることができる。

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・遅延カウンタｃｄｌｙ、徐変カウンタｃｓｍ及び徐変係数ｍｔｃの設定、燃焼モード切替時の各制御量の要求値の変更態様等、燃焼モード切替処理における各値の設定態様の詳細については、上記実施形態で例示した設定態様に限らず、適用されるディーゼル機関の特性等に応じて適宜変更しても良い。

・上記実施形態では、遅延カウンタｃｄｌｙ、徐変カウンタｃｓｍ及び徐変係数ｍｔｃを、切替前後の燃焼モードの組合せ毎に各別に用意された機関回転速度ｎｅに基づく演算マップを用いて算出するようにしていたが、それらの算出態様はこれに限らず適宜変更しても良い。例えば上記遅延カウンタｃｄｌｙ、徐変カウンタｃｓｍ及び徐変係数ｍｔｃのそれぞれについて、上記切替前後の燃焼モードの組合せ毎に予め用意された機関回転速度ｎｅに基づく演算関数を用いてそれらの算出を行うようにしても良い。

・切替前後の燃焼モードの組合せ、又は機関回転速度ｎｅによる吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れ態様の変化が十分に無視できる程度に小さいのであれば、遅延カウンタｃｄｌｙ、徐変カウンタｃｓｍ及び徐変係数ｍｔｃを、それらの一方のみに応じて変更するようにしたり、或いは一律に設定したりするようにしても良い。また上記組合せ及び機関回転速度ｎｅ以外の要素によっても、吸気系・ＥＧＲ系制御量の応答遅れ態様が無視できない程度に変化するのであれば、その要素に応じて遅延カウンタｃｄｌｙ、徐変カウンタｃｓｍ及び徐変係数ｍｔｃを変更するようにしても良い。

・上記実施形態では、目標噴射圧ｐｃ、主噴射時期ａｉｎｊｍ及び各噴射量補正量について、共通の徐変係数ｍｔｃにて徐変処理を行い、上記徐変期間における徐変度合を一律としているが、それらの徐変度合を異ならせるようにしても良い。例えばそれら各噴射系制御量の応答性や吸気系・ＥＧＲ系制御量の変化に対する感度に大きい違いがある場合等には、噴射系制御量毎に徐変度合を異ならせることで、燃焼モード切替時のトルク変動の抑制をより好適に行なえることがある。また徐変期間についても、同様に噴射系制御量毎に異なる期間を設定するようにしても良い。

・トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの各噴射量補正量の算出態様は、上記実施形態に例示したものに限らず適宜変更しても良い。例えばうねり補正量ｑｄｉをパイロット噴射量とパイロットインターバルとに基づいて求めるようにしたり、筒内圧補正量ｑｄｐを、主噴射時筒内圧の実測値、或いは主噴射時期ａｉｎｊｍや吸入空気量等から算出された主噴射時筒内圧の推定値等に応じて求めるようにしても良い。要は燃焼モードの切替に応じてそれらの要求値が変更されるのであれば、上記実施形態と同様或いはそれに準じた徐変処理の適用により、燃焼モード切替時のトルク変動を好適に抑制することができる。

・パイロット噴射やアフター噴射等の副噴射の噴射量の算出に際しても、上記トルク補正量ｑｄｍ、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐの少なくとも１つ以上と同様の噴射量補正量による補正を行うようにしても良い。

・複数回噴射の実施状況や噴射時期の変化に伴うインジェクタ４０の噴射率の変化が無視できる程度に小さいのであれば、うねり補正量ｑｄｉ及び筒内圧補正量ｑｄｐのいずれか一方又はその双方を省略するようにしても良い。

・上記各噴射系制御量の徐変処理の態様を、上記実施形態で例示した加重平均処理（なまし処理）以外の手法で行うようにしても良い。要は上記徐変期間中に各噴射系制御量が切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐変されるのであれば、任意の徐変処理を採用することができる。

・本発明は、上記実施形態に例示された４つの燃焼モードの組合せ以外の燃焼モードの組合せにおいて燃焼モードの切替えを行うディーゼル機関にも適用することができる。
・上記実施形態に例示したディーゼル機関１０の構成に限らず、燃焼モードの切替を行うディーゼル機関で有れば、本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態の適用される内燃機関の構造を示す模式図。 同実施形態における要求トルク補正量演算マップの設定例を示す図。 同実施形態での燃焼モード切替前後の要求噴射量及び噴射量補正量を示すグラフ。 同実施形態での燃焼モード切替時の処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態での遅延／徐変カウンタ算出ルーチンのフローチャート。 同実施形態での（Ａ）遅延カウンタ演算マップ及び（Ｂ）徐変カウンタ演算マップの設定例を示す図。 同実施形態での徐変係数算出ルーチンのフローチャートを示す図。 同実施形態での徐変係数演算マップの設定例を示す図。 同実施形態での噴射制御指令値算出ルーチンのフローチャート。 同実施形態での（ａ）噴射系制御量の要求値の変化に対する（ｂ）指令値の推移の徐変係数の設定に応じた変化態様を示す図。 同実施形態での燃焼モード切替時の制御態様の一例を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１１…ターボチャージャ、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１５…エアクリーナ、１６…エアフローメータ、１７…コンプレッサ、１８…インタークーラ、１９…吸気絞り弁、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…排気マニホールド、２４…排気タービン、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１，３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３４…ＥＧＲ触媒、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲ弁、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ。

Claims (9)

1. 機関運転状況に応じて燃焼モードを切り替えつつ運転を行うディーゼル機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
   機関回転速度及び要求負荷に基づき算出された要求噴射量を、要求トルクを発生するために必要な噴射量の前記燃焼モード間の差分を補正するトルク補正量にて補正して噴射量指令値を決定するとともに、前記燃焼モードの切替えに際して切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと前記トルク補正量を徐変させる
   ことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
   前記噴射量の決定に際して、副噴射の実施に伴う燃料圧力の変動に起因した噴射率の変化分を補正するうねり補正量、及び噴射時期の変化に伴う噴射時の筒内圧変化に起因した噴射率の変化分を補正する筒内圧補正量にて更に前記要求噴射量を補正するとともに、前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量の徐変と共に、前記うねり補正量及び前記筒内圧補正量を切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐変させる
   ことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
3. 請求項２に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
   前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量、前記うねり補正量及び前記筒内圧補正量の徐変度合を一律とした
   ことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
   前記燃焼モードの切替えに際しての前記トルク補正量の徐変と共に、噴射時期及び目標噴射圧を切替前の燃焼モードでの要求値から切替後の燃焼モードでの要求値へと徐変させるとともに、前記トルク補正量の徐変度合を前記噴射時期及び噴射圧の徐変度合と一律とした
   ことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃焼モードの切替に際しての切替前の燃焼モードと切替後の燃焼モードとの組合せに応じて、前記トルク補正量の徐変度合を変更する請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記トルク補正量の徐変度合を機関回転速度に応じて変更する請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記燃焼モードの切替に際しての切替前の燃焼モードと切替後の燃焼モードとの組合せに応じて、前記トルク補正量の徐変を行う期間を変更する請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
8. 前記トルク補正量の徐変を行う期間を機関回転速度に応じて変更する請求項１〜７のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
9. 前記切替えられる燃焼モードには、スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う通常燃焼モードと該ピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う低温燃焼モードとが含まれる請求項１〜８のいずれか１項に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。

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