JP2005273576A - エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補正の有無の影響を受けることなく、常時、時間連続して燃焼振動及び騒音を低減できるようにする。
【解決手段】 燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射率波形を制御するエンジンの燃料噴射制御方法であって、燃料噴射率波形を決定する複数のパラメータについて、燃焼音又は排ガス浄化率と相関関係を有する初期熱発生率波形に及ぼす影響を予め記憶させ、上記記憶された情報に基づいて該初期熱発生率波形のピークを常に最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求め、上記求めたパラメータの値の組み合わせを用いて燃料噴射率波形を決定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンに供給される燃料の噴射量又は噴射率を制御する、エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置に関するものである。

従来より、騒音や振動対策或いはノッキング対策のため、エンジンの筒内圧情報に基づいて燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期等を補正して、エンジンの燃焼騒音や回転変動（振動）を低減するようにした技術が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）
このうち、特許文献１の技術は、ディーゼルエンジン燃料噴射制御装置に関し、筒内圧検出手段からの低周波数帯域（略０〜１ｋ〔Ｈｚ〕）における信号の演算値が所定量以上となると、燃料の噴射時期を適正量遅角側に補正して燃焼振動を低減し、また、筒内圧検出手段からの高周波数帯域（略０．５〜２．５ｋ〔Ｈｚ〕）における信号の演算値が所定量以上となると、燃料の噴射率を適正量だけ低噴射率側に補正して燃焼騒音を低減するものである。

また、特許文献２の技術は、ガソリンエンジンの燃焼制御装置に関し、筒内圧検出手段からの情報に基づいて筒内圧の圧力上昇率を算出するとともに筒内圧の最大値（極大値）を算出し、この値が許容値を超えたときに、点火時期，空燃比及び排ガス再循環量等を補正することで、筒内の急速燃焼を緩和してエンジンの回転変動や振動を低減するものである。
特開平８−３３４０４９号公報 特開平１０−１１０６３８号公報

しかしながら、上述したような従来の技術では、以下のような課題があった。すなわち、特許文献１の技術における燃料の噴射時期或いは噴射率の制御（補正）は、再度筒内圧に与える影響を考慮して補正量に反映させる能動制御ではない。このため、補正の有り／無しの影響を受けることなく、常時、燃焼振動及び騒音を低減しようとすると、エンジンの運転状態をきめ細かく場合分けして、それぞれの状態に応じた最適な補正量を多大な工数を費やして求めなければならないという課題がある。

また、特許文献２の技術についても、上記特許文献１と同様の課題がある。つまり、点火時期の制御（補正）は、再度圧力上昇率の最大値に与える影響を考慮して補正量に反映させる能動制御ではなく、このため、補正の有り／無しの影響を受けることなく、常時、エンジン回転変動や振動を最小値まで低減しようとすると、エンジンの運転状態をきめ細かく場合分けして、それぞれの状態に応じた最適な補正量を多大な工数を費やして求めなければならないという課題がある。

つまり、燃料の噴射時期の補正（特許文献１）や点火時期等の補正（特許文献２）では、再度それらが筒内圧に与える影響を見込んで補正量を設定したものではく、このため、エンジンが過渡運転中のある瞬間に補正が必要になって、この補正により燃焼振動や騒音を低減できたとしても、「次の瞬間は補正が不要、その次の瞬間は補正が必要、・・・」という状態になった場合に補正のＯＮ／ＯＦＦ（有り／無し）が生じ、燃焼振動や騒音が違和感を伴う不連続なものとなってしまう。

これを解決するには、筒内圧が閾値を超えた場合にその偏差（筒内圧−閾値）毎にエンジン運転状態をきめ細かく場合分けして、補正後の筒内圧が閾値に等しくなるように最適な補正量を予め設定しておく必要があるが、これには多大な工数が必要となる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、開発工数を大幅に低減させながら、補正の有無の影響を受けることなく、常時、時間連続して燃焼振動及び騒音を低減できるようにした、エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明のエンジンの燃料噴射制御方法は、燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射率波形を制御するエンジンの燃料噴射制御方法であって、該燃料噴射率波形を決定する複数のパラメータについて、燃焼音又は排ガス浄化率と相関関係を有する初期熱発生率波形に及ぼす影響を予め記憶させ、上記記憶された情報に基づいて該初期熱発生率波形のピークを常に最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求め、上記求めたパラメータの値の組み合わせを用いて燃料噴射率波形を決定することを特徴としている（請求項１）。

また、本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射率波形を制御するエンジンの燃料噴射制御装置であって、該燃料の噴射率波形を決定する複数のパラメータについて、燃焼音又は排ガス浄化率と相関関係を有する初期熱発生率波形に及ぼす影響を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいて、該初期熱発生率波形のピークを常に最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求める演算手段とを有することを特徴としている（請求項４）。

なお、該燃料噴射装置が、該燃料を所定圧力で貯留するコモンレールと、該コモンレールから供給される燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、該コモンレール内に貯留された燃料を増圧ピストンで増圧して噴射するコモンレール増圧型コモンレール式燃料噴射装置であって、該パラメータが、該コモンレール内の燃料圧力と、該増圧ピストンの駆動時期との２自由度を有するように構成するのが好ましい（請求項２，５）。

また、該燃料噴射装置が、該燃料を高圧状態で貯留する高圧コモンレールと、該高圧コモンレールよりも圧力の低い低圧状態で燃料を貯留する低圧コモンレールと、該低圧コモンレール及び該高圧コモンレールからそれぞれ供給される低圧燃料及び高圧燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、低圧燃料による噴射から高圧燃料による噴射への切り替え時期を変更可能な２コモン型コモンレール式燃料噴射装置であって、該パラメータが、該低圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレールと低圧コモンレールとの切り替え時期との３自由度を有するように構成するのが好ましい（請求項３，６）。

また、能動制御アルゴリズムにより求めた適応フィルタを用いて、該熱発生率のピークを最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求めるのが好ましい。

本発明のエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置によれば、エンジンの運転状態をきめ細かく場合分けして、それぞれの状態に応じた最適な補正量を求めるような従来の技術に対して、開発工数を大幅に低減させながら、補正の有無の影響を受けることなく、常時且つ時間連続して燃焼に伴う振動及び騒音を最小値まで低減することができるという利点がある。

以下、図面により、本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態では、いわゆる増圧型コモンレール式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンに適用した場合について説明する。
まず、この増圧型コモンレール式燃料噴射装置について簡単に説明すると、図１に示すように、この燃料噴射装置１００は、燃料タンク８内の燃料を加圧して吐出するポンプ１と、ポンプ１で加圧された燃料を貯留する蓄圧室（コモンレール）２と、コモンレール２から供給される燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタ３とをそなえている。

また、コモンレール２とインジェクタ３との間には、後述する２つのモードを切り替え可能な電磁弁（切り替え弁）４が設けられるとともに、インジェクタ３の内部には燃料噴射を実行するための電磁弁（開閉弁）７が設けられている。
このうち、切り替え弁４の下流側は２つの燃料供給路９ａ，９ｂに分岐しており、一方の流路（第１流路）９ａ上には、燃料の逆流を防止する逆止弁５が設けられるとともに、他方の流路（第２流路）９ｂ上には燃料の圧力を増大させる増圧ピストン６が設けられている。また、増圧ピストン６は、上流側（コモンレール側）の受圧面積が下流側（インジェクタ側）の受圧面積よりも大きく設定されており、このような受圧面積の差を利用して、下流側の燃料の圧力を高めることができるようになっている。

また、これら２つの流路９ａ，９ｂは、逆止弁５及び増圧ピストン６の下流で合流して流路９ｃが形成されており、この流路９ｃ上に開閉弁７が設けられている。そして、この開閉弁７を開弁することにより、第１流路９ａ又は第２流路９ｂを介してコモンレール２内の燃料がインジェクタ３から噴射されるようになっている。
また、切り替え弁４は図１に示すような第１モードと、図示する状態よりも弁体を下方に駆動した第２モードとを切り替え可能に構成されている。そして、第１モード時には、コモンレール２と第１流路９ａとが連通状態となるとともに、コモンレール２と第２流路９ｂとは遮断状態となり、これにより、コモンレール２内の燃料が逆止弁５を介して第１流路９ａからインジェクタ３に供給されるようになっている。一方、第２モード時には、上述とは逆に、コモンレール２と第１流路９ａとが遮断状態となるとともに、コモンレール２と第２流路９ｂとが連通状態となり、これによりコモンレール２より供給された燃料が増圧ピストン６で増圧されて、流路９ｃと連通して燃料が供給状態にあった第２流路９ｂ′からインジェクタ３に供給されるようになっている。

これにより、開閉弁７の開弁中（即ち燃料噴射中）において、上記切り替え弁４を第１モードから第２モードに切り替えることにより、インジェクタ３からの燃料噴射を低圧燃料噴射から高圧燃料噴射に切り替えることができるようになっている。
次に、本発明の要部について説明すると、本発明ではコモンレール２内の燃料圧力（以下ではレール圧という）と増圧ピストン６の駆動時期との２つのパラメータを最適な値に設定して燃料噴射率波形を制御することで、燃焼音や振動の低下を図るとともに燃焼効率を高めて排気ガスの低減を図るようにしたものである。

以下、簡単に説明すると、本願発明者らは、筒内における初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形は、燃焼音や排ガス浄化率と相関関係があり、上記初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形のピークを抑制することで燃焼音や振動の低下及び排気ガスの低減を図ることができるということを見出した。
そこで、本願発明においては、上述したレール圧及び増圧ピストン駆動時期の２つのパラメータが筒内の初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を予め調べておくとともに、この結果をＥＣＵ（制御手段）内のメモリ（記憶手段）に記憶させておき、初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形のピークを常に最小にする自由度の組み合わせ（パラメータの値の組み合わせ）を能動制御アルゴリズムにより求めた適応フィルタに基づいて連続して求めて燃料噴射を実行することで、燃焼音や振動の低下及び排気ガス低減を図るようになっているのである。

具体的に説明すると、図２は本願発明の要部を説明するためのブロック図であって、図２に示すように、ＥＣＵ（制御手段）１０のメモリ（記憶手段）１１内には、増圧ピストン駆動時期及びレール圧のそれぞれのパラメータ（以下、自由度又はcontrolという）に対するインパルスレスポンスが記憶されている。このインパルスレスポンスは、実験等により予め求めたものであって、図２に示すように、増圧ピストン駆動時期をcontrol＝１、レール圧をcontrol＝２としてそれぞれ独立して記憶されている。

なお、例えば増圧ピストン駆動時期のインパルスレスポンスを事前に調べる際には、本実施形態においては、エンジン回転数を所定回転数（例えば２００ｒｐｍ）毎に区切るとともに、負荷としてのアクセル開度を所定開度（例えば２０％）毎に区切っておき、各所定のエンジン回転数毎及び各所定のアクセル開度毎に、増圧ピストンの駆動時期を例えば１ｍｓｅｃだけ早めた場合の噴射率波形の変化や熱発生率の変化（即ち、インパルスレスポンス）を調べている。なお、レール圧のインパルスレスポンスについても同様の手法により求めることができる。

また、図２に示すように、このＥＣＵ１０にはメモリ１１に記憶された情報に基づいて初期熱発生率波形のピークを常に最小にする自由度の組み合わせを連続して求める演算手段１２が設けられており、エンジン運転時には、演算手段１２によって以下のような演算が実行されるようになっている。
まず、エンジン回転数センサ及びアクセル開度センサ（いずれも図示省略）により検出された時刻ｎにおけるエンジンの回転パルス（回転数）とアクセル開度とに基づいて、燃料噴射量と燃料噴射タイミングが読み出される。なお、これらの燃料噴射量及び燃料噴射タイミングは、ＥＣＵ１０内のベースマップ（図示省略）内に予めプログラムされている。一方、アクセル開度の時系列データを常時記憶する。

そして、アクセル開度の時系列データをメモリ１１に記憶されたインパルスデータに掛け、その後、次の時刻ｎ＋１における適応フィルタが時刻ｎにおける熱発生率に基づき算出される。また、時刻ｎ＋１における適応フィルタが算出されると、次に時刻ｎ＋１における燃料の供給信号が計算され、この結果に基づいて噴射率波形の制御が実行される。
次に、熱発生率波形のピークを最小にするアルゴリズム（噴射率波形の能動制御アルゴリズム）、即ち、適応フィルタを求めるアルゴリズムについて詳細に説明する。
１．熱発生率波形の平均化
まず、図３に示すように、筒内圧検出手段（筒内圧センサ）から算出される熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθの波形ｅに着目する。この波形ｅは爆発毎に算出するが、微小な変動を含んでいるため、図３に示すように数サイクル毎に平均化する。なお、当然ながら平均化する際の母数は１以上である。そして、このようにして平均化した波形ｅについて、それぞれ時間ｎ＝０での波形をｅ（０），時間ｎ＝１での波形をｅ（１），・・・とおく。
２．熱発生率波形のサンプリング
上述により求めた熱発生率ｄＱＨ／ｄθの波形については、図４に示すように、十分細かい時間間隔で離散値にサンプリングする。この結果を行ベクトルで表すと、例えば以下のようになる。
ｅ（０）＝｛・・・，２１１，２７３，１３７，・・・｝
３．噴射率波形制御の自由度例（増圧ピストン駆動時期）
増圧ピストン駆動時期ｙは、図５に示すように、ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形ｅを平均化する時と同じく、数サイクル毎に制御する。

以下、４．〜８．までは、アクセル開度の微小変化のみを考慮する。また、エンジン回転数も一定と仮定し、噴射率波形制御の自由度として、１つだけ（例えば増圧ピストン駆動時期のみ）を考える。
４．インパルスレスポンス（例：増圧ピストン駆動時期）
次に、図６に示すように、例えば増圧ピストン駆動時期yを１ｍｓｅｃだけ早めた時に、波形eに及ぼす影響(インパルスレスポンス)ｃを事前に実験で求める。
５．熱発生率波形のピークを最小にする増圧ピストン駆動時期を求める（例：時刻ｎ＝０）
熱発生率波形のピークを最小にする増圧ピストン駆動時期を図７に示す手法で求める。まず、時刻ｎ＝−３におけるインパルスレスポンスをｃ３、このときの増圧ピストン駆動時期をｙ（−３），時刻ｎ＝−２におけるインパルスレスポンスをｃ２、このときの増圧ピストン駆動時期をｙ（−２），時刻ｎ＝−１におけるインパルスレスポンスをｃ１、このときの増圧ピストン駆動時期をｙ（−１），時刻ｎ＝０におけるインパルスレスポンスをｃ０、このときの増圧ピストン駆動時期をｙ（０）とし、それぞれ増圧ピストンの駆動時期を「＋１」，「＋２」，「−３」，「０」とする。この場合，

と考えることができる。なお、熱発生率波形のピークを最小にするレール圧の考え方も同様である。また、Ｊ−１はインパルスレスポンスｃ_ｊがたどる最大値である。
６．熱発生率波形のピークを最小にする増圧ピストン駆動時期への供給信号を求める（例：時刻ｎ＝０）
上記の５．における

の供給信号ｙ(ｎ)＝｛・・・，＋１，＋２，−３，０，・・・｝を求める。
即ち、・・・，ｎ＝−３：ｙ(−３)，ｎ＝−２：ｙ(−２)，ｎ＝−１：ｙ(−１)，ｎ＝−０：ｙ(０)，・・・を求める（図８参照）。ただし、この供給信号ｙ(ｎ)をなにもない状態、即ち０の状態から求めるのは計算上の負荷が大きい。そこで、以下では

と表す。ここで、ｘ（ｎ）はアクセル開度、ω_i（ｎ）は適応フィルタであり、ω_i（ｎ）を能動制御アルゴリズムで求める。
そして、図９に示すように、これらのｘ（−ｊ）にω_i（０）を掛けて足し合わせることによりｙ(０)を求める。なお、Ｉ−１は適応フィルタω_iがたどる最大値である。
７．評価関数の定義
能動制御で最小にしようとする評価関数には、以下のＪを用いる。

ただし、Ｎは大きな数
８．適応フィルタを求めるアルゴリズム
評価関数Ｊの曲面の最大傾斜方向に向かって、ω_k（０）が更新される（図１１参照）。最急降下法によると、この極値探索においてフィルタ係数の更新は、評価関数の勾配と収束係数αによって、次の式に従って行われる。

ただし、αは収束係数
式（１）において、勾配の推定値が問題となるが、ここでは公知のＬＭＳ法（filtered-x LMSともいう）に従って、勾配の推定値をｘ（ｎ），ｅ（ｎ）の瞬時値を用いて行なうと、評価関数Ｊの期待値記号Ｅが外れて、
Ｊ＝Ｊ（ｎ）＝ｅ（ｎ）・ｅ^Ｔ（ｎ）となる。

これをω_i で微分すると、以下のようになる。

なお、Ｊ−１はインパルスレスポンスｃ_ｊ がたどる最大値である。
したがって、
ω_i（ｎ＋１）＝ω_i（ｎ）−α・ｅ（ｎ）・ｒ（ｎ−ｉ）^Ｔ
となる。

次に、９．〜１０．においては、アクセル開度の変化及びエンジン回転数の変化も考慮する。ただし、噴射率波形制御の自由度としては１つだけを考える。
９．インパルスレスポンス（例：増圧ピストン駆動時期）
増圧ピストン駆動時期yを１ｍｓｅｃだけ早めた時に波形ｅに及ぼす影響(インパルスレスポンス)を、各回転数毎（例えば２００ｒｐｍおき）及び各アクセル開度毎（例えば２０％おき）に事前に実験で求めておく（図１０参照）。
１０．適応フィルタを求めるアルゴリズム
以下、全ての考え方は、アクセル開度の微小変化のみを考慮した時と同じ。例えばインパルスレスポンス・・・ｃ３，ｃ２，ｃ１，ｃ０，・・・を、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、・・・，ｃ_{1400rpm 40%}３，ｃ_{1600rpm 60%}２，c_{1600rpm 60%}１，ｃ_{1600rpm 80%}０,・・・と置き換える。この場合の計算は

したがって、やはり
ω_i（ｎ＋１）＝ω_i（ｎ）−α・ｅ（ｎ）・ｒ（ｎ−ｉ）^Ｔ となる。
１１．インパルスレスポンス
最後に、アクセル開度の大きな変化やエンジン回転数の変化も考慮し、噴射率波形制御の自由度として複数を考慮する。即ち、増圧ピストン駆動時期以外にもコモンレールの燃料圧力（レール圧）を１自由度として考慮する。

具体的には、増圧型コモンレール式燃料噴射装置の場合、インパルスレスポンス・・・，ｃ３，ｃ２，ｃ１，ｃ０，・・・を、エンジン回転数とアクセル開度に加えて、増圧ピストン駆動時期とレール圧とに応じて，・・・,ｃ_{1400rpm 40% pistonl}３，ｃ_{1600rpm 60% pistonl}２，ｃ_{1600rpm 60% pistonl}１，ｃ_{1600rpm 80% pistonl}０,・・・，・・・,ｃ_{1400rpm 40% rail}３，ｃ_{1600rpm 60% rail}２，ｃ_{1600rpm 60% rail}１，ｃ_{1600rpm 80% rail}０,・・・と置き換える。
１２．適応フィルタを求めるアルゴリズム
次に、インパルスレスポンス・・・ｃ３，ｃ２，ｃ１，ｃ０，・・・,を、エンジン回転数とアクセル開度とに応じて，・・・,ｃ_{rpm_accel_3}，ｃ_{1rpm_accel_2}，ｃ_{rpm_accel_1},ｃ_{rpm_accel_0},・・・と置き換える。

したがって、

となる。

ｙ_control（ｎ＋１）は、噴射率波形制御の自由度controlに対する、次の時刻ｎ＋１における供給信号である。
以上のようにして求めた供給信号ｙ_control（ｎ＋１）により燃料噴射制御を行なうことにより、常時、時間連続してエンジンの燃焼振動及び騒音を低減することができるとともに、排ガス浄化性能も向上させることができる。

本発明の第１実施形態は上述のように構成されているので、その作用を図１２及び図１３のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。
まず、図１２を用いて全体的な作用を説明すると、最初は能動制御を行なわないベースマップによるエンジン運転を行ない（ステップＳ１）、次に、予め適切に設定された能動制御を実行する運転領域に入ったか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、上記運転領域としては、目標とする騒音低減や排ガス規制値となるようなエンジン回転数と負荷、或いは車内外の人が騒音に敏感となるアイドル領域ないし加速領域等である。そして、能動制御実行の運転領域であれば、そのときの時刻ｎを０とおき（ステップＳ３）、平均化サイクル毎に熱発生率をサンプリングする〔＝ｅ（ｎ）〕（ステップＳ４）。

次に、増圧ピストン駆動時期（噴射率波形の制御自由度control＝１）に対する供給信号を計算する（ステップＳ５）。まず、時間遅れｉ＝０，時間遅れｊ＝０とおき（ステップＳ６，Ｓ７）、アクセル開度ｘ（ｎ−ｉ−ｊ）を呼び出して、回転数ｒｐｍ、アクセル開度ａｃｃｅｌ，時刻ｊにおける熱発生率波形のインパルスレスポンスＣ_{rpm_accel_control_j} に掛ける（ステップＳ８）。

そして、filtered reference signalを下式（２）により算出する（ステップＳ９）。

・・・・（２）
次に、時間遅れｊ＝ｊ＋１とおき（ステップＳ１０）、ｊ＞Ｊ−１か否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、Ｊ−１はインパルスレスポンスＣ_{rpm_accel_control_j} のｊがたどる最大値であって、Ｊ−１は適宜決定される。そして、ｊ＞Ｊ−１であれば、次の時刻ｎ＋１における適応フィルタを下式（３）により計算する（ステップＳ１２）。

・・・・（３）
なお、ｊ＞Ｊ−１でなければステップＳ８にもどる。また、噴射率波形制御の自由度control１に対する次の時刻ｎ＋１における供給信号を下式（４）により算出する（ステップＳ１３）。

・・・・（４）
次に、レール圧（噴射率波形の制御自由度control＝２）に対する供給信号を計算する（ステップＳ１４）。まず、時間遅れｉ＝０，時間遅れｊ＝０とおき（ステップＳ１５，１６）、アクセル開度ｘ（ｎ−ｉ−ｊ）を呼び出して、回転数ｒｐｍ、アクセル開度ａｃｃｅｌ，時刻ｊにおける熱発生率波形のインパルスレスポンスＣ_{rpm_accel_control_j} に掛ける（ステップＳ１７）。

そして、ステップＳ１８〜Ｓ２２において、上述したステップＳ９〜Ｓ１３と同様に、噴射率波形制御の自由度control２に対する次の時刻ｎ＋１における供給信号を算出する。
次に、時間遅れｉ＝ｉ＋１とおき（ステップＳ２３）、ｉ＞Ｉ−１か否かを判定する（ステップＳ２４）。なお、Ｉ−１は適応フィルタω_{control_i} のｉがたどる最大値であり、Ｉ−１は適宜決定される。そして、ｉ＞Ｉ−１であれば、次の時刻ｎ＋１における噴射率波形制御の供給信号ｙ_controlが規定の範囲内か否かを判定し（ステップＳ２５）、ｉ＞Ｉ−１でなければステップＳ７に戻る。また、ステップＳ２５で規定の範囲内であれば、時刻ｎ＝ｎ＋１として（ステップＳ２６）、供給信号ｙ_controlを出力する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２５において規定の範囲外であると判定された場合には、ステップＳ２７においてｙ_control（ｎ＋１）＝規定値（リミッタ値）と設定される。これは能動制御運転領域では制約範囲を狭めて、能動制御を実行しない運転領域との段差を減らすためである。

次に、図１３を用いてインパルスレスポンスを求める手順について説明すると、まず、能動制御のないベースマップによりエンジン運転を行い（ステップＳ５１）、エンジン回転数を所定回転数で固定する（ステップＳ５２）とともに、アクセル開度を所定開度で固定する（ステップＳ５３）。そして、増圧ピストン駆動時期（噴射率波形の制御自由度control＝１）を単位分変化させ（ステップＳ５４）、平均化サイクル毎に熱発生率に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を測定し、サンプリングする（ステップＳ５５）。

その後、レール圧（噴射率波形の制御自由度control＝２）を単位分変化させ（ステップＳ５６）、平均化サイクル毎に熱発生率に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を測定し、サンプリングする（ステップＳ５７）。
そして、アクセル開度を所定量（例えば２０％）づつ増大させて、上述のステップＳ５４〜Ｓ５７のルーチンをアクセル開度が１００％になるまで繰り返し、アクセル開度を所定量毎に変更したときのインパルスレスポンスを求める（ステップＳ５８，Ｓ５９）。

アクセル開度が１００％になると、次に、エンジン回転数を所定回転数（例えば２００ｒｐｍ）だけ上昇させ、上記ステップＳ５４〜Ｓ６０のルーチンをエンジン回転数が上限となるまで繰り返し、エンジン回転数が上限に達する（ステップＳ６１）とリターンする。
したがって、第１実施形態に係る本発明によれば、補正の有り無しの影響を受けることなく、常時且つ時間連続して燃焼に伴う振動及び騒音を最小値まで低減することができるという利点がある。

また、従来のような場合分けを行って補正量を設定するような技術と比較して最適な補正を行うことができる。また、多気筒エンジンの場合、仮に燃料噴射系の部品（例えばインジェクタ）に製造上のばらつきがあっても、全気筒の初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形を検出して各気筒の増圧ピストン駆動時期を補正することで、エンジン全体の振動や騒音を確実に低減することができる。

なお、エンジンが著しい過渡運転状態である場合のようにエンジン変化情報が不足している状況や、インパルスレスポンスがエンジン回転数や負荷（アクセル開度）に応じて変化するような場合にも、適応フィルタを演算する過程で変化情報の不足が解消され、結果的に、初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形のピークが最小化されて、エンジン全体の振動や騒音を低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述の第１実施形態が燃料噴射装置として増圧型コモンレール式燃料噴射装置を適用したのに対して、この第２実施形態は、燃料噴射装置として低圧コモンレールと高圧コモンレールとの２つのコモンレールを備えたいわゆる２コモン型コモンレール式燃料噴射装置が適用されており、この点で上述の第１実施形態と異なっている。

以下、２コモン型コモンレール式燃料噴射装置について簡単に説明すると、図１４に示すように、この燃料噴射装置１０１は、燃料タンク２８内の燃料を加圧して吐出するポンプ２１と、ポンプ２１で加圧された燃料を高圧状態で貯留する高圧蓄圧室（高圧コモンレール；図中では高圧ＣＲと記す）２２Ｈと、ポンプ２１で加圧された燃料を高圧コモンレール内の燃料よりも低圧で貯留する低圧蓄圧室（低圧コモンレール；同じく低圧ＣＲと記す）２２Ｌと、各コモンレール２２Ｈ，２２Ｌから供給される燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタ２３とをそなえている。

このうち、高圧コモンレール２２Ｈはポンプ２１の下流側に接続されており、また、高圧コモンレール２２Ｈの下流側の流路（第１流路）２９ａ上には、電磁弁（第１開閉弁）２４が設けられている。一方、低圧コモンレール２２Ｌとインジェクタ２３とは流路（第２流路）２９ｂを介して接続されており、この第２流路２９ｂ上には、低圧コモンレール２２Ｌ側からインジェクタ２３側への流れのみを許容する逆止弁２５と、燃料の流れの抵抗となる絞り３１とが並列に配設されている。

そして、逆止弁２５及び絞り３１の配設位置よりも下流側（インジェクタ側）において、第１流路２９ａが第２流路２９ｂに接続されており、これにより第１開閉弁２４が開弁状態となると、高圧燃料が絞り３１を介して低圧コモンレール２２Ｌに供給されるようになっている。
また、低圧コモンレール２２Ｌと燃料タンク２８との間には調圧弁３０が設けられており、この調圧弁３０の作用により、低圧コモンレール２２Ｌ内の燃料圧力が高圧コモンレール２２Ｈ内の燃料圧力より低い所定の圧力で保持されるようになっている。

また、第１流路２９ａと第２流路２９ｂとの合流部よりも下流側には燃料噴射を実行するための電磁弁（第２開閉弁）２７が設けられている。
したがって、燃料噴射開始時には、第１開閉弁２４を閉弁状態に保持したまま第２開閉弁２７のみを開弁する。これにより、低圧コモンレール２２Ｌから低圧燃料が逆止弁２５を介して供給され、低圧燃料噴射が実行される。また、その後、第１開閉弁２４を開弁状態に切り替えることにより、高圧コモンレール２２Ｈから高圧燃料が供給されて高圧燃料噴射が実行される。

一方、燃料噴射終了時には、第１開閉弁２４及び第２開閉弁２７をともに閉弁する。これにより、インジェクタ２３からの燃料噴射が終了するとともに、第１流路２９ａ及び第２流路２９ｂ内に残留した高圧燃料は、絞り３１を介して低圧コモンレール２２Ｌ内に貯留される。また、このときには、調圧弁３０より低圧コモンレール２２Ｌ内の圧力が所定の圧力まで低減されるとともに、余剰となった燃料は燃料タンク２８に戻される。

次に、本第２実施形態の要部について説明すると、本第２実施形態では低圧コモンレール２２Ｌ内の燃料圧力（以下ではレール圧という）ＬＰＣＲと、高圧コモンレール２２Ｈ内のレール圧ＨＰＣＲと、上記低圧燃料噴射から高圧燃料噴射への切換時期（つまり、第１開閉弁２４の開弁時期）との３つの自由度（パラメータ）を最適な値に設定して燃料噴射率波形を制御することで、燃焼音や振動の低下を図るとともに燃焼効率を高めて排気ガスの浄化率を図るようになっている。

この場合、上述の第１実施形態と同様に、上記３つの自由度が筒内の初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を予め調べておくとともに、この結果をＥＣＵ（制御手段）内のメモリ（記憶手段）に記憶させておき、初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形のピークを常に最小にする自由度の組み合わせ（パラメータの値の組み合わせ）を能動制御アルゴリズムにより求めた適応フィルタを用いて連続して求めて燃料噴射を実行することで、燃焼音や振動の低下及び排気ガスの浄化率の向上を図るようになっている。

具体的に説明すると、図１５は第２実施形態に係る本願発明の要部を説明するためのブロック図であって、図１５に示すように、ＥＣＵ（制御手段）１０のメモリ（記憶手段）１１内には、低圧コモンレール圧ＬＰＣＲと高圧コモンレール圧ＨＰＣＲと切換時期とのそれぞれのパラメータ（自由度又はcontrolという）に対するインパルスレスポンスが記憶されている。このインパルスレスポンスは、実験等により予め求めたものであって、図１５に示すように、高圧レール圧をcontrol＝１、低圧レール圧をcontrol＝２、切換時期をcontrol＝３としてそれぞれ独立して記憶されている。なお、各自由度のインパルスレスポンスは第１実施形態と同様の手法により求めることができる。

また、図１５に示すように、このＥＣＵ１０にはメモリ１１に記憶された情報に基づいて初期熱発生率波形のピークを常に最小にする自由度の組み合わせを連続して求める演算手段１２が設けられており、エンジン運転時には、演算手段１２によって以下のような演算が実行されるようになっている。
まず、エンジン回転数センサ及びアクセル開度センサ（いずれも図示省略）により検出された時刻ｎにおけるエンジンの回転パルス（回転数）及びアクセル開度に基づいて、燃料噴射量と燃料噴射タイミングとが読み出される。なお、これらの燃料噴射量及び燃料噴射タイミングは、ＥＣＵ１０内のベースマップ（図示省略）内に予めプログラムされている。一方、アクセル開度の時系列データを常時記憶する。

そして、アクセル開度の時系列データをメモリ１１に記憶されたインパルスデータに掛け、その後、次の時刻ｎ＋１における適応フィルタが、時刻ｎにおける熱発生率に基づき算出される。また、時刻ｎ＋１における適応フィルタが算出されると、次に時刻ｎ＋１における燃料の供給信号が計算され、この結果に基づいて噴射率波形の制御が実行される。また、適応フィルタは第１実施形態と同様の手法により求めることができるが、ここではその説明を省略する。

そして、このようにして燃料噴射制御を行なうことにより、やはり第１実施形態と同様に、常時、時間連続してエンジンの燃焼振動及び騒音を低減することができるとともに、排ガス浄化性能も向上させることができる。
本発明の第２実施形態は上述のように構成されているので、その作用を図１６及び図１７のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。

まず、図１６を用いて全体的な作用を説明すると、最初は能動制御を行なわないベースマップによるエンジン運転を行ない（ステップＳ１０１）、次に、能動制御を実行する運転領域に入ったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。能動制御実行の運転領域であれば、そのときの時刻ｎを０とおき（ステップＳ１０３）、平均化サイクル毎に熱発生率をサンプリングする〔＝ｅ（ｎ）〕（ステップＳ１０４）。

次に、高圧コモンレール圧（噴射率波形の制御自由度control＝１）に対する供給信号を計算する（ステップＳ１０５）。まず、時間遅れｉ＝０，時間遅れｊ＝０とおき（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）、アクセル開度ｘ（ｎ−ｉ−ｊ）を呼び出して、回転数ｒｐｍ、アクセル開度ａｃｃｅｌ，時刻ｊにおける熱発生率波形のインパルスレスポンスＣ_{rpm_accel_control_j} に掛ける（ステップＳ１０８）。

そして、filtered reference signalを式（１２）により算出する（ステップＳ１０９）。

・・・・（１２）
次に、時間遅れｊ＝ｊ＋１とおき（ステップＳ１１０）、ｊ＞Ｊ−１か否かを判定する（ステップＳ１１１）。そして、ｊ＞Ｊ−１であれば、次の時刻ｎ＋１における適応フィルタを式（１３）により計算する（ステップＳ１１２）。なお、ｊ＞Ｊ−１でなければステップＳ１０８にもどる。

・・・・（１３）
また、噴射率波形制御の自由度control１に対する次の時刻ｎ＋１における供給信号を式（１４）により算出する（ステップＳ１１３）。

・・・・（１４）
次に、低圧コモンレール圧（噴射率波形の制御自由度control＝２）に対する供給信号を計算する（ステップＳ１１４）。まず、時間遅れｉ＝０，時間遅れｊ＝０とおき（ステップＳ１１５，１１６）、アクセル開度ｘ（ｎ−ｉ−ｊ）を呼び出して、回転数ｒｐｍ、アクセル開度ａｃｃｅｌ，時刻ｊにおける熱発生率波形のインパルスレスポンスＣ_{rpm_accel_control_j} に掛ける（ステップＳ１１７）。

そして、ステップＳ１１８〜Ｓ１２２において、上述したステップＳ１０９〜Ｓ１１３と同様に、噴射率波形制御の自由度control２に対する次の時刻ｎ＋１における供給信号を算出する。
そして、このようにして低圧コモンレール圧に対する供給信号を計算した後は、高圧コモンレールと低圧コモンレールとの切換時期（即ち、図１４における第１開閉弁２４の開弁時期；噴射率波形の制御自由度control＝３）に対する供給信号を計算する（ステップＳ１２３〜１３１）。なお、この場合の供給信号の算出手順については、高圧コモンレール圧に対する供給信号及び低圧コモンレールに対する供給信号と同様であるので説明を省略する。

以上により、各自由度に対する供給信号が算出されると、次に、時間遅れｉ＝ｉ＋１とおき（ステップＳ１３２）、ｉ＞Ｉ−１か否かを判定する（ステップＳ１３３）。そして、ｉ＞Ｉ−１であれば、次の時刻ｎ＋１における噴射率波形制御の供給信号ｙ_controlが規定の範囲内か否かを判定し（ステップＳ１３４）、ｉ＞Ｉ−１でなければステップＳ１０７に戻る。また、規定の範囲内であれば、時刻ｎ＝ｎ＋１として（ステップＳ１３５）、供給信号ｙ_controlを出力する（ステップＳ１３６）。なお、ステップＳ１３４において規定の範囲外であると判定された場合には、ステップＳ１３７でｙ_control（ｎ＋１）＝規定値（リミッタ値）と設定される。これは能動制御運転領域では制約範囲を狭めて、能動制御を実行しない運転領域との段差を減らすためである。

次に、図１７を用いてインパルスレスポンスを求める手順について説明すると、まず、能動制御のないベースマップによりエンジン運転を行い（ステップＳ１５１）、エンジン回転数を所定回転数で固定する（ステップＳ１５２）とともに、アクセル開度を所定開度で固定する（ステップＳ１５３）。そして、高圧コモンレール圧（噴射率波形の制御自由度control＝１）を単位分変化させ（ステップＳ１５４）、平均化サイクル毎に熱発生率に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を測定し、サンプリングする（ステップＳ１５５）。

次に、低圧コモンレール圧（噴射率波形の制御自由度control＝２）を単位分変化させ（ステップＳ１５６）、平均化サイクル毎に熱発生率に及ぼす影響（インパルスレスポンス）を測定し、サンプリングする（ステップＳ１５７）。また、同様に、高圧コモンレールと低圧コモンレールとの切換時期（噴射率波形の制御自由度control＝３）を求める（ステップＳ１５８，１５９）。

そして、アクセル開度を所定量（例えば２０％）づつ増大させて、上述のステップＳ１５４〜Ｓ１５９のルーチンをアクセル開度が１００％になるまで繰り返し、アクセル開度を所定量毎に変更したときのインパルスレスポンスを求める（ステップＳ１６０，Ｓ１６１）。
アクセル開度が１００％になると、次に、エンジン回転数を所定回転数（例えば２００ｒｐｍ）だけ上昇させ、上記ステップＳ１５４〜Ｓ１６２のルーチンをエンジン回転数が上限となるまで繰り返し、エンジン回転数が上限に達する（ステップＳ１６３）とリターンする。

したがって、第２実施形態に係る本発明によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、補正の有り無しの影響を受けることなく、常時且つ時間連続して燃焼に伴う振動及び騒音を最小値まで低減することができるという利点があるほか、従来のような場合分けを行って補正量を設定するような技術と比較して最適な補正を行うことができる利点がある。

また、多気筒エンジンの場合、仮に燃料噴射系の部品（例えばインジェクタ）に製造上のばらつきがあっても、全気筒の初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形を検出して各気筒の増圧ピストン駆動時期を補正することで、エンジン全体の振動や騒音を確実に低減することができる。
なお、エンジンが著しい過渡運転状態である場合のようにエンジン変化情報が不足している状況や、インパルスレスポンスがエンジン回転数や負荷（アクセル開度）に応じて変化するような場合にも適応フィルタを演算する過程で変化情報の不足が解消され、結果的に、初期熱発生率ｄＱ_Ｈ／ｄθ波形のピークが最小化されてエンジン全体の振動や騒音を低減することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形可能である。例えば、本発明はコモンレール式の燃料噴射装置に対してのみ適用されるものではなく、他の燃料噴射装置に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態が適用される増圧型コモンレール式燃料噴射装置について説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態の要部を説明するための模式的なブロック図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における適応フィルタを求めるアルゴリズムについて説明するための図である。 本発明の第１実施形態における作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態における作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態が適用される２コモン型コモンレール式燃料噴射装置について説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態の要部を説明するための模式的なブロック図である。 本発明の第２実施形態における作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態における作用を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１，２１ ポンプ
２，２２Ｈ，２２Ｌ 蓄圧室（コモンレール）
３，２３ インジェクタ
４，２４ 電磁弁
５，２５ 逆止弁
７，２７ 電磁弁
１０ ＥＣＵ（制御手段）
１１ メモリ（記憶手段）
１２ 演算手段

Claims (6)

1. 燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射率波形を制御するエンジンの燃料噴射制御方法であって、
   該燃料噴射率波形を決定する複数のパラメータについて、燃焼音又は排ガス浄化率と相関関係を有する初期熱発生率波形に及ぼす影響を予め記憶させ、
   上記記憶された情報に基づいて該初期熱発生率波形のピークを常に最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求め、
   上記求めたパラメータの値の組み合わせを用いて燃料噴射率波形を決定する
   ことを特徴とする、エンジンの燃料噴射制御方法。
2. 該燃料噴射装置が、該燃料を所定圧力で貯留するコモンレールと、該コモンレールから供給される燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、該コモンレール内に貯留された燃料を増圧ピストンで増圧して噴射するコモンレール増圧型コモンレール式燃料噴射装置であって、
   該パラメータが、該コモンレール内の燃料圧力と、該増圧ピストンの駆動時期との２自由度を有している
   ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
3. 該燃料噴射装置が、該燃料を高圧状態で貯留する高圧コモンレールと、該高圧コモンレールよりも圧力の低い低圧状態で燃料を貯留する低圧コモンレールと、該低圧コモンレール及び該高圧コモンレールからそれぞれ供給される低圧燃料及び高圧燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、低圧燃料による噴射から高圧燃料による噴射への切り替え時期を変更可能な２コモン型コモンレール式燃料噴射装置であって、
   該パラメータが、該低圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレールと低圧コモンレールとの切り替え時期との３自由度を有している
   ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
4. 燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射率波形を制御するエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   該燃料の噴射率波形を決定する複数のパラメータについて、燃焼音又は排ガス浄化率と相関関係を有する初期熱発生率波形に及ぼす影響を記憶する記憶手段と、
   該記憶手段に記憶された情報に基づいて、該初期熱発生率波形のピークを常に最小にする該パラメータの値の組み合わせを連続して求める演算手段とを有する
   ことを特徴とする、エンジンの燃料噴射制御装置。
5. 該燃料噴射装置が、該燃料を所定圧力で貯留するコモンレールと、該コモンレールから供給される燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、該コモンレール内に貯留された燃料を増圧ピストンで増圧して噴射するコモンレール増圧型コモンレール式燃料噴射装置であって、
   該パラメータが、該コモンレール内の燃料圧力と、該増圧ピストンの駆動時期との２自由度を有している
   ことを特徴とする、請求項４記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
6. 該燃料噴射装置が、該燃料を高圧状態で貯留する高圧コモンレールと、該高圧コモンレールよりも圧力の低い低圧状態で燃料を貯留する低圧コモンレールと、該低圧コモンレール及び該高圧コモンレールからそれぞれ供給される低圧燃料及び高圧燃料をシリンダ内に直接噴射するインジェクタとを備えるとともに、低圧燃料による噴射から高圧燃料による噴射への切り替え時期を変更可能な２コモン型コモンレール式燃料噴射装置であって、
   該パラメータが、該低圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレール内の燃料圧力と、該高圧コモンレールと低圧コモンレールとの切り替え時期との３自由度を有している
   ことを特徴とする、請求項４記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
   

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