JP2006183466A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用している燃料の燃料性状に応じて燃焼状態を制御する。
【解決手段】内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射可能で、燃料噴射形態が少なくともメイン噴射と、メイン噴射に先行して噴射するパイロット噴射に分割して噴射可能な可変燃料噴射手段１０と、パイロット噴射燃料の燃焼によって生じる燃焼状態を検出するパイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出したパイロット燃焼状態に応じて、機関運転状態に応じて設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち少なくとも一つを補正して燃料噴射手段１０を制御する噴射制御手段（Ｓ３１０、Ｓ３３０）とを備える
【選択図】 図１０

Description

本発明は、内燃機関に使用されている燃料のセタン価や質（組成）等の燃料性状の変化に応じて燃料噴射圧力、噴射量、噴射時期などを適切に制御する内燃機関の燃焼制御装置に関する。

従来から燃料噴射圧力、メインおよびパイロット噴射の燃料噴射量、燃料噴射時期を内燃機関の運転状態に応じて自由に制御することのできるコモンレール式燃料噴射装置を備えるディーゼルエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなコモンレール式燃料噴射装置は、パイロット噴射する噴射量、噴射時期、噴射間隔などをきめ細かく制御するのに最適であり、とくに燃料の着火遅れ期間中に形成される混合気が爆発的に燃焼する予混合的燃焼の量が多いほど増大する燃焼騒音、あるいは多量に生成するＮＯｘを低減するため、パイロット噴射により燃料のメイン噴射に先立って少量の燃料を燃焼室内に噴射して燃焼させ、シリンダ内の温度と圧力を予め高めておくことにより、メイン噴射の着火遅れ時間を短縮してＮＯｘの低減が図れる。

ところで、上記の方法でＮＯｘの低減を図る場合に、パイロット噴射する燃料の噴射量、噴射時期、噴射間隔などの組み合わせ方によっては燃焼が変動し、排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）や未燃焼ＨＣ（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）の増加を招き、あるいは燃焼騒音の増加を招いたりする。とくに、燃料性状（例えば、セタン価）が一様ではない燃料を使用するディーゼルエンジン等においては、燃料性状に応じてパイロット噴射する燃料の噴射量、噴射時期、噴射間隔などを制御しないと、燃焼悪化を防止することができなくなる。しかし、アイドリング等の低負荷条件では燃料噴射量が少なくなるため、当然パイロット噴射量も極めて少なくなり、この場合には燃料噴射弁の加工誤差や組み立て誤差、あるいはコモンレールから燃料噴射弁までの高圧配管の長さや容量の加工誤差等の影響で、パイロット噴射燃料量が微妙に変動してしまう。

このため、燃焼室内圧力に基づいて計算したパイロット噴射に伴う熱発生率のピーク値が目標ピーク値と一致するようにパイロット噴射量を制御する方法（例えば、特許文献２参照）や、燃焼室内圧力に基づいて計算したパイロット噴射に伴う熱発生量が目標熱発生量と一致するようにパイロット噴射量を制御する方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
特開２００３−７４４０３号公報 特開平１１−１４１３８６号公報 特開平１１−１４８４１０号公報

しかし、このような方法ではパイロット噴射量を目標噴射量に一致させることはできるものの、使用する燃料のセタン価が変動したり、燃料の質（芳香族等の難燃成分の大小）が変動する場合に、燃料性状に応じて要求されるパイロット噴射量や噴射時期などの変化に対応できず、このため、着火遅れ期間や燃焼の緩急度が変動し、燃焼騒音や排気変動を招きやすく、燃焼騒音や排気組成を目標レベルに安定して維持することはできない。

本発明は使用している燃料の燃料性状に応じて燃焼状態を適切に制御できる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射し、かつ燃料噴射形態が少なくともメイン噴射と、メイン噴射に先行して噴射するパイロット噴射とに分割して噴射可能である燃料噴射手段と、パイロット噴射燃料の燃焼によって生じる燃焼状態を検出するパイロット燃焼状態検出手段と、検出したパイロット燃焼状態に応じて、機関運転状態に応じて予め設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正し、かつこの補正結果に基づいて前記燃料噴射手段を制御する噴射制御手段とを備える。

したがって、本発明では、パイロット噴射した燃料の燃焼状態に基づいて運転状態に応じて設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち少なくとも一つを補正制御することで、実際に使用している燃料性状に適した燃焼制御を行うことができる。

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の燃焼制御装置を備えたエンジンシステムの構成図であり、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを例にして構成したものである。

図１において、１はディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記述する）を示し、２はエンジン１の吸気通路、３は排気通路を示す。

排気通路３の上流側部分を構成する排気出口通路３ａは、過給機のタービン３ｂに接続されており、その下流には、例えば酸化触媒、ＮＯｘ触媒を内部に収容した排気後処理装置２０が直列に配置されている。

排気還流装置として、エンジン１の吸気通路２の吸気コレクタ２ｃと排気出口通路３ａとの間を接続し、排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路４が設けられ、このＥＧＲ通路４を流れる排気還流量を制御するために、アクチュエータ（例えばステッピングモータ）にて開度が連続的に制御可能なＥＧＲ弁５が設けられる。

前記吸気通路２は最も上流位置にエアクリーナ２ａを備え、その下流に過給機のコンプレッサ２ｂが配置されているとともに、このコンプレッサ２ｂと吸気コレクタ２ｃとの間に、アクチュエータ（例えばステッピングモータ式）によって開閉駆動される吸気絞り弁６が介装されている。

エンジン１の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク６０と、燃料をエンジン１の燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６と、エンジン１の燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９等で構成される。

前記燃料噴射装置１０は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１と、コモンレール（蓄圧室）１４と、エンジン１の気筒毎に設けられた燃料噴射弁１５とから構成され、サプライポンプ１１により加圧された燃料が燃料供給通路１２を介してコモンレール１４にいったん蓄えられ、このコモンレール１４内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁１５に分配される。

上記コモンレール１４には、このコモンレール１４内の燃料の圧力および温度を検出するために、圧力センサ３４および温度センサ３５が設けられている。また、コモンレール１４内の燃料圧力を制御するために、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部が、一方向弁１８を具備したオーバーフロー通路１７を介して燃料供給通路１６に戻されるようになっている。オーバーフロー通路１７には、その流路面積を変える圧力制御弁１３が設けられており、この圧力制御弁１３が、後述するエンジンコントロールユニット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路１７の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ１１からコモンレール１４への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール１４内の燃料圧力が制御される。

前記燃料噴射弁１５は、エンジンコントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって開弁して燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって閉弁して噴射を停止する。図２にも示すように、燃料噴射弁１５へ印加されるＯＮ信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。また、燃料噴射弁１５は機関の部分負荷運転時など、燃料の噴射をパイロット噴射とメイン噴射（以下、図面等の記載を含めて主噴射と表記することもある）の２回に分割して行い、この場合の燃料噴射量は合計の噴射量となる。

エンジンコントロールユニット３０には、筒内圧力センサ７の信号（筒内圧力ＣＰ）、内燃機関の温度を代表するものとして冷却水の温度を検出する水温センサ３１の信号（冷却水温度Ｔｗ）、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙ１）、コモンレール１４の燃料圧力を検出する圧力センサ３４の信号（コモンレール圧力ＰＣＲ）、燃料温度を検出する温度センサ３５の信号（燃料温度ＴＦ）、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３６の信号（アクセル開度（負荷）Ｌ）がそれぞれ入力される。なお、筒内圧力センサ７は各気筒に設けられ、 この圧力センサは燃焼室内に臨むタイプのものや、座金形状のノッキングセンサタイプのものを用いることができる。

そして、エンジンコントロールユニット３０は、これら運転状態を代表する信号に基づいて、後述するようにパイロット噴射とメイン噴射とを行う前記燃料噴射弁１５の開閉を制御し、さらに燃料噴射圧力を制御する前記圧力制御弁１３の開度を制御し、またこれとは別に、ＥＧＲ弁５、吸気絞り弁６などの制御を行うようになっている。

次に、上記エンジンコントロールユニット３０によって実行される燃料噴射制御の内容を、図６〜図１０のフローチャートに基づいて説明する。

図６はディーゼルエンジン１全体の制御に関する基本制御ルーチンである。

このエンジン基本制御ルーチンにおいて、ステップＳ１００では、前記各センサ出力から、筒内圧力ＣＰ、冷却水温度Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、燃料温度ＴＦ、アクセル開度Ｌ、をそれぞれ読み込み、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００では燃焼状態の検出制御（検出処理）を行ない、さらにステップＳ３００でエンジン排気制御（排気制御処理）を行ってリターンとなる。

図７は図６でステップＳ２００として示す燃焼状態検出の制御サブルーチンの詳細を示すフローチャートであり、この場合、エンジン１の燃焼状態の検出はパイロット噴射による燃料の燃焼を対象として実行される。

以下、この燃焼状態検出制御ルーチンを説明する。

まず、ステップＳ２１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定されるパイロット燃焼状態の基準値である熱発生率の最大値ＰＱ ｍａｘ０と、熱発生率の最大値を示すクランク角度時期（または熱発生の上昇開始時期）ＰＩＴ０とを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている夫々の所定のマップを検索して求め、ステップＳ２１１に進む。なお、これら基準値については、標準セタン価の燃料を基準にして最適な燃焼を得るために実験等に基づいて設定されたものである。

ここでコモンレール式燃料噴射装置によりパイロット噴射を行うディーゼルエンジンの燃焼形態を図３に示す。図３はパイロット噴射および主噴射の開始時期（Ｐ ｓｔａｒｔおよびＭ ｓｔａｒｔ）、噴射期間（Ｐ ｐｅｒｉｏｄおよびＭ ｐｅｒｉｏｄ）、そしてパイロット噴射および主噴射の間隔（ＤＩＴ）と、そのときの筒内圧力から計算によって求めた熱発生率（ｄＱ／ｄθ）との関係を示す。なお、この熱発生率の計算方法は公知のため、具体的な説明については省略するが、熱発生率は、燃焼させる燃料量に応じて変化し、また、実際の燃料噴射に対して時間を遅れをもってピーク値をとる。この時間遅れの大きさは燃料性状（セタン価）に応じて変化する。すなわち、熱発生率特性は燃焼させる燃料のセタン価に応じて異なり、図には、高セタン価、基準（標準）セタン価、低セタン価の燃料に対応した特性をそれぞれ示してある。なお、図３の縦軸は熱発生率、横軸はクランク角（ＣＡ）を示す。

ステップＳ２１１では、筒内圧センサ７の信号ＣＰに基づいてパイロット燃焼による熱発生率を計算し、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２では、計算された熱発生率からパイロット燃焼の熱発生率のピーク値ＰＱｍａｘを求め、ステップＳ２１３に進む。なお、熱発生率のピーク値（最大値）は、燃焼騒音に大きな影響を及ぼし、とくにパイロット噴射後に行われるメイン噴射での熱発生率の最大値が大きくなるほど、燃焼騒音が増大し、またＮＯｘの増大なども招く。

ステップＳ２１３では、ステップＳ２１０で求めたパイロット熱発生率の基準最大値ＰＱ ｍａｘ０とステップＳ２1２で求めた熱発生率のピーク値ＰＱｍａｘとからパイロット熱発生率最大値係数を求める。具体的には、ＰＱｍａｘをＰＱ ｍａｘ０で除してパイロット熱発生率最大値係数ＫＰＱとする（ＫＰＱ＝ＰＱｍａｘ÷ＰＱ ｍａｘ０）。そして、ステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４では、計算された熱発生率からパイロット燃焼の熱発生率のピーク値を示す時期（または熱発生の上昇開始時期）ＰＩＴを求める。なお、ピーク値を示す時期は上死点前のクランク角度として表され、燃料が高セタン価になるほど大きな値となる。

次にステップＳ２１５では、ステップＳ２１０で求めたパイロット熱発生率の基準値が最大となる時期、すなわちピーク値となる時期ＰＩＴ０と、ステップＳ２１４で求めた熱発生率のピーク値を示す時期（または熱発生の上昇開始時期）ＰＩＴとからパイロット熱発生率最大時期係数を求める。具体的には、ＰＩＴをＰＩＴ０で除してパイロット熱発生率最大時期係数ＫＰＩＴとする（ＫＰＩＴ＝ＰＩＴ÷ＰＩＴ０）。そして、ステップＳ３００に進む。

次に、図８は、図６のステップＳ３００で行われるエンジン排気制御に関するサブルーチンである。ここでは、定められたエンジン排気排出性能が得られるように、先ず、ステップＳ３１０でコモンレール圧力制御を行う。

このコモンレール圧力制御は、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索することによりメイン噴射量を検索し、このメイン噴射量を得るためのコモンレール１４の目標基準圧力（燃料噴射圧力に相当する）ＰＣＲＯを求め、この目標基準圧力ＰＣＲＯが得られるように圧力制御弁１３のフィードバック制御を実行するものであるが、詳細については、後述する図９のコモンレール圧力制御ルーチンにより説明する。

次いで、ステップＳ３３０で燃料噴射制御を行う。この燃料噴射制御は、例えば、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌをパラメータとして、メイン噴射量Ｑｍａｉｎ、パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔ、主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄ、パイロット噴射時期Ｐｐｅｒｉｏｄ、パイロット噴射開始時期Ｐｓｔａｒｔ、メイン噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔ等を、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータを検索してそれぞれ求める。そして、パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔ、メイン燃料噴射量Ｑｍａｉｎが供給されるように、クランク角度検出用クランク角センサ３２のクランク角度信号および気筒判別用クランク角センサ３３の気筒判別信号Ｃｙｌに基づいて、噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動するものである。なお、燃料噴射制御の詳細は、図１０の燃料噴射制御のサブルーチンに基づき後述する。

ステップＳ３５０ではＥＧＲ制御を行う。このＥＧＲ制御は、例えば、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定されるパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔおよびメイン噴射量Ｑｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、上記パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔとメイン噴射量Ｑｍａｉｎとの合算噴射量Ｑｔｏｔａｌ（メイン噴射の燃料噴射量Ｑｍａｉｎだけでもかまわない）とエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、吸気絞り弁６の開度に相当する吸気絞り弁駆動信号ＴＨｄｕｔｙ、および基準ＥＧＲ制御信号となるＥＧＲ駆動信号（ＥＧＲ弁５の開度信号）ＥＧＲｄｕｔｙを求め、夫々の駆動信号に基づいて、吸気絞り弁６およびＥＧＲ弁５を駆動するようにしている。なお、ＥＧＲ弁５の開度を大きくするとＥＧＲ量は増え、また同じＥＧＲ弁開度ならば吸気絞り弁６の開度を絞るほど吸気負圧が強まり、ＥＧＲ量は増大する。

ステップＳ３６０では排気後処理制御を行う。この排気後処理制御は、例えば、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯｘを放出する公知のＮＯｘトラップ触媒の再生制御であり、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされたＮＯｘが所定量に達したときに実施され、吸気絞りの強化（吸気絞り弁６の開度小）、排気還流の強化、あるいはポスト噴射（メイン噴射後に行われる燃焼室内での少量の燃料の噴射）、を単独もしくは組み合わせて実行することで、機関が排出する排気の空燃比をリッチにしてＮＯｘトラップ触媒の再生を行う。

図９は、上記ステップＳ３１０のコモンレール圧力制御のサブルーチンである。

ステップＳ３１１では、メイン噴射の燃料噴射量Ｑｍａｉｎを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そしてステップＳ３１２に進む。

ステップＳ３１２では、メイン噴射量Ｑｍａｉｎを得るためのコモンレール１４の目標基準圧力ＰＣＲ０を、予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そしてステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３１３では、図７のステップＳ２１３で求めた熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の圧力補正係数ＫＣＲＰのテーブルデータを検索してステップＳ３１４に進む。

図４は、この熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）に応じての圧力補正係数ＫＣＲＰの設定特性を示すもので、図に示すように、熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）は、基準セタン価燃料（例えばセタン価５５）の熱発生率最大値係数ＫＰＱ＝１（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ ｓｔｄ）における補正係数を１（ＫＣＲＰ＝１）とし、基準セタン価燃料より熱発生率最大値ＰＱｍａｘが低下するにつれて減少し、基準セタン価燃料より熱発生率最大値ＰＱｍａｘが高くなるにつれて増加するよう設定される。

ステップＳ３１４では、前記ステップＳ３１２の目標基準圧力ＰＣＲ０にステップＳ３１３で検索した圧力補正係数ＫＣＲＰを乗算して目標圧力の熱発生率最大値補正がなされ、ステップＳ３１５へ進む。

例えば、熱発生率最大値ＰＱｍａｘが基準セタン価燃料より低い場合には、コモンレール圧力ＰＣＲ０（換言すると燃料噴射圧力）を低下させて燃料噴射弁１５から燃料を低圧噴射させ、燃料噴射弁１５からの噴霧の拡散を抑制して燃焼室内に濃混合気塊の形成を助長して、着火性を向上させる。

ステップＳ３１５では、ステップＳ３１４で補正されたコモンレールの目標圧力ＰＣＲ０をパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して圧力制御弁１３の基準制御信号Ｄｕｔｙ０（制御デューティ比）を求め、ステップ３１６へ進む。

ステップＳ３１６では、目標基準圧力ＰＣＲ０と現在のコモンレール圧力ＰＣＲとの差圧（絶対値）が予め設定した設定圧力差ΔＰＣＲ０未満であるか否かが判定され、差圧が設定圧力差ΔＰＣＲ０以上である場合にはステップＳ３１７へ進み、差圧が設定圧力差ΔＰＣＲ０未満である場合にはステップＳ３１９へ進む。

ステップＳ３１７では、前記差圧をパラメータとして予め設定されている補正係数ｋＤｕｔｙを検索し、ステップＳ３１８で補正制御信号Ｄｕｔｙを基準制御信号Ｄｕｔｙ０と補正係数ｋＤｕｔｙとを乗算して求め、ステップＳ３２０へ進む。

一方ステップＳ３１９では、基準制御信号Ｄｕｔｙ０を制御信号Ｄｕｔｙとして、ステップＳ３２０へ進む。

ステップＳ３２０では、ステップＳ３１８もしくはステップＳ３１９で設定された制御信号Ｄｕｔｙにより圧力制御弁１３をデューティ駆動してコモンレール１４に蓄えられる燃料の圧力を制御し、ステップＳ３３０へ進む。

図１０は、上記ステップＳ３３０の噴射制御のサブルーチンである。

ステップＳ３３１では、メイン噴射量Ｑｍａｉｎを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そしてステップＳ３３２に進む。

ステップＳ３３２では、パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そしてステップＳ３３３に進む。

ステップＳ３３３では、上死点ＴＤＣを基準にしたパイロット噴射間隔ＤＩＴ（またはメイン噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを基準にした間隔でも良い）をエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そしてステップＳ３３４に進む。

ステップＳ３３４では、ステップＳ２４０で求めた熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されているパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔの補正係数ＫＰＬＴＱのテーブルデータを検索してステップＳ３３５に進む。

この熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）に応じてのパイロット噴射量補正係数ＫＰＬＴＱは、図４に示すように、熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ）が基準セタン価燃料（例えばセタン価５５）の熱発生率最大値係数ＫＰＱ＝１（または熱発生率最大値ＰＱｍａｘ ｓｔｄ）における補正係数を１（ＫＣＲＰ＝１）とし、基準セタン価燃料より熱発生率最大値ＰＱｍａｘが低下するにつれて増加され、基準セタン価燃料より熱発生率最大値ＰＱｍａｘが高くなるにつれて低下するよう設定される。

なお、熱発生率最大値ＰＱｍａｘが基準セタン価燃料より低い場合には、後述するように、パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔを増加させて、パイロット噴射燃料の着火性並びにメイン噴射燃料の着火性を向上させ、メイン噴射の着火遅れ期間を短縮化して燃焼状態を改善し、未燃焼のＨＣ排出増加や燃焼騒音の増大を抑制する。

ステップＳ３３５では、図７のステップＳ２６０で求めたパイロット熱発生率時期係数ＫＰＩＴをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されているパイロット噴射間隔ＤＩＴ（上死点を基準）の熱発生時期補正係数ＫｄＩＴのテーブルデータを検索してステップＳ３３６に進む。

図５にはパイロット熱発生率時期係数ＫＰＩＴによる熱発生時期補正係数ＫｄＩＴの設定特性を示してあるが、図に示すように、パイロット熱発生率時期係数ＫＰＩＴが基準セタン価燃料（例えばセタン価５５）の熱発生率時期係数ＫＰＱ＝１（または熱発生率最大値時期ＰＩＴ ｓｔｄ）における補正係数を１（ＫＰＩＴ＝１）とし、基準セタン価燃料よりパイロット熱発生率最大値時期ＰＩＴが減少するにつれてパイロット噴射間隔が拡大され、基準セタン価燃料よりパイロット熱発生率最大値時期ＰＩＴが増大するにつれてパイロット噴射間隔を縮小するよう設定される。

このように、パイロット熱発生率最大値時期ＰＩＴが基準セタン価燃料より減少する場合には、パイロット噴射間隔ＤＩＴを拡大させて、この間にパイロット噴射燃料の燃焼を促進させ、その後に噴射されるメイン噴射燃料の着火遅れ期間を短縮して燃焼状態を改善し、未燃焼のＨＣ排出を抑制する。

ステップＳ３３６では、ステップＳ３３４およびステップＳ３３５で求めた各補正係数ＫＰＬＴＱ、ＫｄＩＴをパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔおよびパイロット噴射間隔ＤＩＴに夫々乗算して、各々の熱発生時期補正がなされる。

ステップＳ３３７では、メイン噴射量Ｑｍａｉｎおよびパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、これらをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、燃料噴射弁１５のメイン噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄおよびパイロット噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄを求める。そして、ステップＳ３３８に進む。

ここで、メイン噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄおよびパイロット噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄは、ｍｓｅｃ（ミリ秒）を単位として設定されるものであり、図２に示すように、メイン噴射量Ｑｍａｉｎまたはパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔが同じならば、コモンレール圧力ＰＣＲが高いほどメイン噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄまたはパイロット噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄが短くなり、またコモンレール圧力ＰＣＲが同じならば、メイン燃料噴射量Ｑｍａｉｎまたはパイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔが多いほどメイン噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄまたはパイロット噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄが長くなる。

ステップＳ３３８では、エンジン回転数Ｎｅとメイン燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索し、メイン噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを求める。そして、ステップＳ３３９へ進む。

なおパイロット噴射時期の補正をおこなうのと同様の方法で、上死点ＴＤＣを基準にしてメイン噴射時期Ｍｓｔａｒｔを補正することも可能であり、基準セタン価燃料よりもセタン価が高い場合は遅角補正し、逆にセタン価が低い場合には進角補正しても良い。

ステップＳ３３９では、パイロット噴射開始時期Ｐｓｔａｒｔを、上死点ＴＤＣからパイロット噴射間隔ＤＩＴを減算して求める（上死点ＴＤＣよりも進角させる）。そしてステップＳ３４０に進む。

ステップＳ３４０で、パイロット噴射量Ｑｐｉｌｏｔおよびメイン噴射量Ｑｍａｉｎが供給されるように、クランク角度検出用クランク角センサ３２のクランク角度信号および気筒判別用クランク角センサ３３の気筒判別信号Ｃｙ１に基づいて、パイロット噴射開始時期Ｐｓｔａｒｔよりパイロット噴射が持続される期間Ｐｐｅｒｉｏｄ、主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔよりメイン噴射が持続される期間Ｍｐｅｒｉｏｄの間、パイロット噴射およびメイン噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動する。

次に全体的な作用について説明する。

市場に流通しているディーゼルエンジンで使用される軽油燃料は、その組成や性状が原油の産地や精製メーカーによって一様ではなく、特に難燃性で蒸発性が低いベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素、あるいはナフテン成分の量が多い場合にはセタン価は低くなり、逆の場合にはセタン価は高くなることが良く知られており、図３にも示すように、高セタン価、基準（標準）セタン価、および低セタン価の燃料を同一の噴射パターンでエンジンに供給しても、基準（標準）セタン価燃料に対して高セタン価燃料は着火性が良く、低セタン価燃料は着火性が劣る。

このため、パイロット燃焼の熱発生率の最大値（ピーク値）は高セタン価ほど高くてピークを示す時期（または着火開始時期）も早まる。これは高セタン価燃料ではパイロット噴射された燃料の殆どがメイン噴射開始前に燃焼するためであり、この作用としてメイン噴射燃料の燃焼による熱発生ピークは低くなる。逆に低セタン価燃料ではパイロット噴射された燃料がメイン噴射開始前に燃焼しきれず、パイロット燃焼の熱発生率のピーク値が低下してピークを示す時期（または着火開始時期）も遅れる。またメイン噴射燃料の燃焼開始も遅れるためメイン噴射燃料が燃焼開始するときの予混合燃焼割合が増加する。この作用としてメイン噴射燃料の燃焼による熱発生ピークが高くなり、低セタン価燃料ほど燃焼騒音の増大、ＮＯｘ、ＨＣ等の増加を招くのである。

ここで、セタン価に対応したパイロット燃焼の熱発生率の最大値（ＰＱｍａｘ）と、その最大値を示すときの上死点前のクランク角度時期（ＰＩＴ）との関係は次のようになる。ただし、ｈｉｇｈは高セタン価、ｓｔｄは基準セタン価、ｌｏｗは低セタン価を意味する。

ＰＱｍａｘ ｈｉｇｈ＞ＰＱｍａｘ ｓｔｄ＞ＰＱｍａｘ ｌｏｗ
ＰＩＴ ｈｉｇｈ＞ＰＩＴ ｓｔｄ＞ＰＩＴ ｌｏｗ
そこで、パイロット燃焼による燃焼室内での熱発生率（ｄＱ／ｄθ）を計算し、これに基づいて熱発生率が最大となる時期と、熱発生率最大値を算出すると、これらの値は、実際にエンジンに供給される燃料の性状に対応したものとなる。

このようにして検出した燃料の燃焼状態に応じて、まず、燃料噴射圧力（コモンレール圧力）の補正を行う。熱発生率の最大値を基準値と比較して、熱発生率最大値係数ＫＰＱに応じての圧力補正係数ＫＣＲＰによる燃料噴射圧力の補正を行い、例えば、熱発生率最大値が基準セタン価燃料による熱発生率最大値よりも低い（すなわち低セタン価燃料）場合には、燃料噴射圧力を低下させる。これにより、燃料噴射弁１５からのパイロット燃料が低圧噴射され、このため燃料噴霧の拡散を抑制し、燃焼室内に濃混合気塊の形成を助長して、着火性を向上させる。このため、パイロット噴射後に行われるメイン噴射による燃料の着火遅れが短縮化され、燃焼騒音の低減やＮＯｘ、ＨＣの低減が図れる。

なお、熱発生率の最大値が基準値よりも大きい場合は、高セタン価燃料ということになり、燃料噴射圧力を高める方向に補正がなされる。この場合には、燃料噴射圧力を高めても着火性はよく、空気との混合を促進して良好なパイロット燃焼を確保し、その後のメイン噴射による燃焼を速やかに進行させ、燃焼騒音やＮＯｘ、ＨＣの改善が図れる。

またパイロット燃料噴射量についても、熱発生率最大値係数ＫＰＱに応じてのパイロット噴射量補正係数ＫＰＬＴＱによる補正を行う。この場合、熱発生率最大値が基準セタン価燃料より低い場合には、パイロット噴射量が増加される。これによりパイロット噴射燃料の着火性並びにメイン噴射燃料の着火性が向上し、このため、メイン噴射の着火遅れ期間を短縮化でき、メイン噴射の燃焼状態を改善し、未燃焼のＨＣの増加や燃焼騒音の増大を抑制できる。これに対して、熱発生率最大値が基準セタン価燃料より高い場合には、不必要なパイロット噴射量を減少し、メイン噴射の燃焼割合を高め、燃焼騒音を抑制しつつ、出力向上が図れる。

次に、パイロット噴射とメイン噴射との噴射間隔の補正が行われる。上記したパイロット熱発生率の最大値時期について、基準セタン価燃料よりも減少する場合には、パイロット噴射間隔が拡大され、基準セタン価燃料よりも増大する場合には、パイロット噴射間隔を縮小するよう補正される。

パイロット熱発生率最大値時期が基準セタン価燃料より減少する場合には、パイロット噴射間隔ＤＩＴを拡大させることで、この間にパイロット噴射燃料の燃焼を促進させ、その後に噴射されるメイン噴射燃料の着火遅れ期間を短縮して燃焼状態を改善し、未燃焼のＨＣ排出を抑制する。

逆にセタン価が高くなると燃焼が進むので、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を縮小してもメイン噴射の燃焼を速やかに行うことができ、これによりパイロット噴射を大きく先行させずにすみ、その分だけ全体的な燃焼効率を高めることができる。

なお、上記においては、燃料噴射圧力の補正と、パイロット噴射量の補正と、パイロット噴射間隔の補正を同時に行ったが、これに限らず、このうち少なくとも一つの補正制御を行うようにすることもできる。

以上のように、本実施形態においては、次の効果を奏する。

燃焼室に直接燃料を噴射可能で、燃料噴射形態が少なくともメイン噴射と、メイン噴射に先行して噴射するパイロット噴射に分割して噴射可能な可変燃料噴射手段１０と、パイロット噴射燃料の燃焼によって生じる燃焼状態を検出するパイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）と、内燃機関の運転状態に応じて設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、パイロットおよびメインの目標燃料噴射量を求め、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出したパイロット燃焼状態に応じて、前記目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち少なくとも一つを補正制御する噴射制御手段（Ｓ３１０、Ｓ３３０）とを備えるため、使用している燃料が異なり、その燃料性状が変わったときでも、燃料性状に最も適した、燃料噴射圧力、燃料噴射時期、あるいはパイロット噴射量に制御することができ、燃焼騒音などを適切に抑制できる最適燃焼制御を行うことができる。

また、前記パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）が、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ７と、この筒内圧力センサ７によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内における熱発生率（ｄＱ／ｄθ）を計算し、熱発生率の計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または熱発生率が最大となる時期と、熱発生率最大値を検出する手段（Ｓ２１０〜Ｓ２１５）とすることで、内燃機関の運転状態に応じて設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、パイロットおよびメインの目標燃料噴射量のうち少なくとも一つを、前記パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）で検出されたパイロット燃焼開始時期または熱発生率の最大時期、熱発生率最大値に応じて、補正することにより、使用する燃料の性状が変わる場合でも、さらには燃料噴射弁１５など燃料噴射装置１０の加工誤差や組み立て誤差等が生じた場合でも、常に目標とする良好な燃焼状態が維持される。

また、この場合、前記燃料噴射装置１０は、内燃機関の運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標熱発生率最大時期と、目標熱発生率最大値を求め、パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２１０〜Ｓ２１５）で検出されたパイロット燃焼開始時期または熱発生率最大時期との偏差を無くすように目標パイロット噴射時期を補正することにより、パイロット噴射燃料の着火時期を常に目標時期に維持できて、メイン噴射燃料の燃焼状態を安定させることができるので、燃焼騒音、排気、および燃料消費の悪化を抑制することができる。

さらには、前記噴射噴射装置１０は、内燃機関の運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標熱発生率最大値を求め、パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２１０〜Ｓ２１５）で検出されたパイロット熱発生率最大値との偏差を無くすように、目標噴射圧力または目標パイロット燃料噴射量のうち少なくとも一つを補正することにより、パイロット噴射燃料の着火燃焼性能を安定させ、これによりメイン噴射燃料の燃焼状態を安定させ、燃焼騒音、排気、および燃料消費の悪化を抑制することができる。

次に第２の実施形態について図１１を参照して説明する。

この実施形態では、第１実施形態で算出した燃焼室内の熱発生率の代わりに、燃焼室内の圧力の微分値を求め、これに基づいてパイロット燃焼の開始時期または微分値の最大値時期と、微分最大値を算出するようにしたものである。

図１１は図６でステップＳ２００として示す燃焼状態検出制御サブルーチンのフローチャートであり、以下、この燃焼状態検出制御ルーチンについて、第１の実施形態と同じ部分については説明を簡略に行う。

ステップＳ２２０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定されるパイロット燃焼状態の基準値である筒内圧力ＣＰの微分最大値ｄＰ ｍａｘ０とその最大値を示すクランク角度時期（または圧力微分値の上昇開始時期）ＰＩＴ０とを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている夫々の所定のマップを検索して求め、ステップＳ２２１に進む。ステップＳ２２１では、筒内圧センサ７の信号ＣＰに基づいて圧力微分値（ｄＰ／ｄθ）を計算し、ステップＳ２２２に進む。

ステップＳ２２２では、計算された圧力微分値（ｄＰ／ｄθ）からパイロット燃焼の圧力微分のピーク値ｄＰ ｍａｘを求め、ステップＳ２２３に進む。

ステップＳ２２３では、ステップＳ２２０で求めた圧力微分最大値ｄＰ ｍａｘ０とステップＳ２２２で求めた圧力微分ピーク値ｄＰ ｍａｘとからパイロット圧力微分最大値係数を求める。具体的には、ｄＰ ｍａｘをｄＰ ｍａｘ０で除して圧力微分値最大値係数ＫｄＰとする（ＫｄＰ＝ｄＰ ｍａｘ÷ｄＰ ｍａｘ０）。そして、ステップＳ２２４に進む。

ステップＳ２２４では、圧力微分値のピークを示す時期（または圧力微分値上昇開始時期）ＰＩＴを求め、ステップＳ２２５に進む。

ステップＳ２２５では、ステップＳ２２０で求めた圧力微分値の基準最大時期ＰＩＴ０とステップＳ２２４で求めた圧力微分値のピークを示す時期（または圧力微分値上昇開始時期）ＰＩＴとから圧力微分値最大時期係数を求める。具体的には、ＰＩＴをＰＩＴ０で除してパイロット圧力微分値最大時期係数ＫＰＩＴとする（ＫＰＩＴ＝ＰＩＴ÷ＰＩＴ０）。そして、ステップＳ３００に進む。

このようにして燃焼室内の圧力微分値に基づいて補正係数を求めたら、後は、前記第１の実施形態の図８〜図１０と同じようにして、それぞれ燃料噴射圧力、パイロット噴射量、パイロットとメイン噴射の噴射時期を補正する。

ディーゼルエンジンの燃焼騒音の強弱は、上記のとおり、燃焼室内に噴射供給された燃料の燃焼によって生じる圧力上昇の強弱に比例するが、圧力上昇の強弱を表現する指標としては、筒内圧力ＣＰの微分値（ｄＰ／ｄθ）を用いることができ、図１３に示すｄＰ ｍａｘと燃焼騒音の関係で分かるように、これらの最大値（ｄＰ ｍａｘ）と燃焼騒音が強い相関関係を持っている。

したがって図３で示した熱発生率に対して、図１４に示す、筒内圧力ＣＰの微分値（ｄＰ／ｄθ）に基づく特性図を参照すると理解できるように、筒内圧力ＣＰの微分値（ｄＰ／ｄθ）の特性は熱発生率の特性よりもより鋭角的であって、パイロット燃焼の寄与の高さもよく分かる。したがって、とくに燃焼騒音の抑制を重視する場合には、これらの指標を用いて燃焼制御する方がより的確に補正制御することができ、効果的となる。

本実施形態によれば次の効果が得られる。

パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）が、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ７と、筒内圧力センサ７によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内圧力の微分値（ｄＰ／ｄθ）を計算し、圧力の微分計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または微分値の最大時期と、微分最大値を検出する手段（Ｓ２２０〜Ｓ２２５）であって、内燃機関の運転状態に応じて設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、パイロットおよびメインの目標燃料噴射量を求め、前記パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２２０〜Ｓ２２５）で検出されたパイロット燃焼開始時期または圧力の微分最大値時期と、圧力微分最大値に応じて、目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正制御するようにしたため、使用する燃料の性状が変わる場合でも、さらには燃料噴射装置の加工誤差や組み立て誤差等が生じた場合でも、常に目標とする良好な燃焼状態が維持され、特に燃焼騒音の抑制制御の安定性を高めることができる。

次に第３の実施形態を図１２を参照して説明する。

この実施形態では、第１実施形態で算出した燃焼室内の熱発生率の代わりに、燃焼室内の圧力の２回微分値を求め、これに基づいてパイロット燃焼の開始時期または２回微分値の最大値時期と、２回微分最大値を算出するようにしたものである
図１２は図６でステップＳ２００として示す燃焼状態検出制御サブルーチンのフローチャートであるが、第１の実施形態と同じ部分については説明を簡略に行う。

ステップＳ２３０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定されるパイロット燃焼状態の基準値である筒内圧力ＣＰの２回微分最大値ｄＰ２ ｍａｘ０とその最大値を示すクランク角度時期（または圧力２回微分値の上昇開始時期）ＰＩＴ０とを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている夫々の所定のマップを検索して求め、ステップＳ２３１に進む。ステップＳ２３１では、筒内圧センサ７の信号ＣＰに基づいて圧力２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）を計算し、ステップＳ２３２に進む。

ステップＳ２３２では、計算された圧力２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）からパイロット燃焼の圧力２回微分のピーク値ｄＰ２ ｍａｘを求め、ステップＳ２３３に進む。

ステップＳ２３３では、ステップＳ２３０で求めた圧力２回微分最大値ｄＰ２ ｍａｘ０とステップＳ２３２で求めた圧力２回微分ピーク値ｄＰ２ ｍａｘとからパイロット圧力微分最大値係数を求める。具体的には、ｄＰ２ ｍａｘをｄＰ２ ｍａｘ０で除して圧力２回微分値最大値係数ＫｄＰ２とする（ＫｄＰ２＝ｄＰ２ ｍａｘ÷ｄＰ２ ｍａｘ０）。そして、ステップＳ２３４に進む。

ステップＳ２３４では、圧力２回微分値のピークを示す時期（または圧力２回微分値上昇開始時期）ＰＩＴを求め、ステップＳ２３５に進む。

ステップＳ２３５では、ステップＳ２３０で求めた圧力２回微分値の基準最大時期ＰＩＴ０とステップＳ２３４で求めた圧力２回微分値のピークを示す時期（または圧力２回微分値上昇開始時期）ＰＩＴとから圧力２回微分値最大時期係数を求める。具体的には、ＰＩＴをＰＩＴ０で除してパイロット圧力２回微分値最大時期係数ＫＰＩＴとする（ＫＰＩＴ＝ＰＩＴ÷ＰＩＴ０）。そして、ステップＳ３００に進む。

このようにして燃焼室内の圧力微分値に基づいて補正係数を求めたら、後は、前記第２の実施形態と同じように、前記した図８〜図１０に基づいて、それぞれ燃料噴射圧力、パイロット噴射量、パイロットとメイン噴射の噴射時期を補正する。

前述したように、ディーゼルエンジンの燃焼騒音の強弱は、燃焼室内に噴射供給された燃料の燃焼によって生じる圧力上昇の強弱に比例するが、圧力上昇の強弱を表現する指標としては、筒内圧力ＣＰの２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）が用いられ、図１３に示すｄＰ ｍａｘと燃焼騒音の関係で分かるように、これらの最大値（ｄＰ ｍａｘまたはｄＰ² ｍａｘ）と燃焼騒音が強い相関関係を持っている。

図１５には筒内圧力ＣＰの２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²、以下単に２回微分値と呼ぶ）の特性を示してあるが、筒内圧力２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）の特性は熱発生率の特性よりもより鋭角的であって、パイロット燃焼の寄与の高さもよく分かる。したがって、燃焼騒音も重視して、パイロット噴射の燃焼制御をする場合には、この指標を用いて燃焼制御するのが望ましいことが理解できる。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。

パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２００）が、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ７と、この筒内圧力センサ７によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内圧力の２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）を計算し、圧力の２回微分計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または圧力２回微分最大値時期と、圧力２回微分最大値を検出する手段（Ｓ２３０〜Ｓ２３５）であって、内燃機関の運転状態に応じて設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、パイロットおよびメインの目標燃料噴射量を求め、前記パイロット燃焼状態検出手段（Ｓ２３０〜Ｓ２３５）で検出した前記パイロット燃焼開始時期または圧力２回微分最大値時期と、圧力２回微分最大値に応じて、目標噴射圧力、パイロットおよびメインの目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正制御するようにしたため、前記第２の実施形態と同じく、使用する燃料の性状が変わる場合でも、さらには燃料噴射装置の加工誤差や組み立て誤差等が生じた場合でも、常に目標とする良好な燃焼状態が維
持され、特に燃焼騒音の抑制効果の安定性を高められる。

上記各実施形態において、燃焼室内の熱発生率、圧力微分値、あるいは圧力２回微分値の算出は、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙ１）、筒内圧力センサ7の信号（筒内圧力ＣＰ）に基づいて計算によって求めるだけでなく、ハイパスフィルター等を用いて電気的に求めることも可能である。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で当業者がなしうるさまざまな変更、改良などが含まれるものである。

本発明はディーゼルエンジンなどの燃焼制御装置として適用できる。

本発明の第１の実施形態の燃焼制御装置を備えたディーゼルエンジンのシステム構成図。 コモンレール圧力と燃料噴射期間による燃料噴射量の特性図。 パイロット噴射を施したディーゼルエンジンの燃焼形態（熱発生率）を示す特性図。 パイロット熱発生率最大値係数ＫＰＱ（または圧力微分値最大値係数ＫｄＰ、または圧力２回微分値最大値係数ＫｄＰ２）毎の目標圧力補正係数（Ｋ ＣＲＰ）およびパイロット噴射量補正係数（Ｋ ＰＬＴＱ）を示す図。 パイロット熱発生率（または圧力微分値、または圧力２回微分値）最大時期係数ＫＰＩＴ毎のパイロット噴射時期補正係数（ＫｄＩＴ）を示す図。 ディーゼルエンジンの基本制御ルーチンを示すフローチャート。 燃焼状態検出の制御サブルーチンの第１の実施例の詳細を示すフローチャート。 エンジン排気制御ルーチンを示すフローチャート。 コモンレール圧力制御ルーチンを示すフローチャート。 燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。 第２の実施形態の燃焼状態検出の制御サブルーチンの詳細を示すフローチャート。 第３の実施形態の燃焼状態検出の制御サブルーチンの詳細を示すフローチャート。 圧力微分最大値ｄＰ ｍａｘと燃焼騒音の関係を示す特性図。 パイロット噴射を施したディーゼルエンジンの燃焼形態（圧力微分値）を示す特性図。 パイロット噴射を施したディーゼルエンジンの燃焼形態（圧力２回微分値）を示す特性図。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
５ ＥＧＲ弁
６ 吸気絞り弁
７ 筒内圧センサ
１０ 燃料噴射装置
１５ 燃料噴射弁
３０ エンジンコントロールユニット
３１ 水温センサ

Claims (15)

1. 内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射し、かつ燃料噴射形態が少なくともメイン噴射と、メイン噴射に先行して噴射するパイロット噴射とに分割して噴射可能である燃料噴射手段と、
   パイロット噴射燃料の燃焼によって生じる燃焼状態を検出するパイロット燃焼状態検出手段と、
   前記検出したパイロット燃焼状態に応じて、機関運転状態に応じて予め設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正し、かつこの補正結果に基づいて前記燃料噴射手段を制御する噴射制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 前記パイロット燃焼状態検出手段が、
   燃焼室内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出手段と、
   前記燃焼室内圧力検出手段によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内における熱発生率（ｄＱ／ｄθ）を計算し、熱発生率の計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または熱発生率が最大となる時期と、熱発生率最大値とを算出する手段とで構成され、
   前記噴射制御手段は、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出した前記パイロット燃焼の開始時期または熱発生率の最大時期と熱発生率最大値に応じて、機関運転状態に応じて予め設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、パイロット噴射の目標燃料噴射量のうち、少なくもと一つを補正し、かつこの補正結果に基づいて前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
3. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標熱発生率最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の開始時期または熱発生率最大時期との偏差を無くすように、前記目標パイロット噴射時期を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
4. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標熱発生率最大値と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の熱発生率最大値との偏差を無くすように、前記目標燃料噴射圧力および前記目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
5. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標熱発生率最大時期と、目標熱発生率最大値のうち、該パイロット燃焼の目標開始時期または目標熱発生率最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の開始時期または熱発生率最大時期との偏差、および前記パイロット燃焼の目標熱発生率最大値と前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の熱発生率最大値との偏差を無くすように、前記目標パイロット燃料噴射時期と、前記目標噴射圧力または目標パイロット燃料噴射量の内少なくともいずれか一つを補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
6. 前記パイロット燃焼状態検出手段が、
   燃焼室内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出手段と、
   前記燃焼室内圧力検出手段によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内圧力の微分値（ｄＰ／ｄθ）を計算し、前記圧力の微分計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または前記圧力微分値の最大時期と、圧力微分最大値を算出する手段とで構成され、
   前記噴射制御手段は、
   前記パイロット燃焼状態検出手段で検出した前記パイロット燃焼開始時期または圧力微分値最大時期と、圧力微分最大値に応じて、 機関運転状態に応じて予め設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、パイロット噴射の目標燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正し、この補正結果に基づいて前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
7. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標圧力微分値最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の開始時期または圧力微分値最大時期との偏差を無くすように、前記目標パイロット噴射時期を補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
8. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標微分最大値と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の微分最大値との偏差を無くすように、前記目標燃料噴射圧力および目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
9. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標圧力微分値最大時期と、目標圧力微分最大値のうち、該パイロット燃焼の目標開始時期または目標圧力微分値最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼開始時期または圧力微分値最大時期との偏差、および前記パイロット燃焼の目標圧力微分最大値と前記パイロット燃焼状態検出手段で検出された圧力微分最大値との偏差を無くすように、目標パイロット燃料噴射時期と、目標噴射圧力または目標パイロット燃料噴射量のうち少なくともいずれか一つを補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
10. 前記パイロット燃焼状態検出手段が、
    燃焼室内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出手段と、
    前記燃焼室内圧力検出手段によって検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内圧力の２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）を計算し、圧力の２回微分計算結果からパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または圧力２回微分値の最大時期と、圧力２回微分最大値を算出する手段とで構成され、
    前記噴射制御手段は、
    前記パイロット燃焼状態検出手段で検出した前記パイロット燃焼の開始時期または圧力２回微分値最大時期と、圧力２回微分最大値に応じて、
    機関運転状態に応じて予め設定した目標噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、パイロット噴射の目標燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正し、この補正結果に基づいて前記燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
11. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または圧力２回微分値最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の開始時期または圧力２回微分値最大時期との偏差を無くすように、前記パイロット噴射の目標燃料噴射時期を補正することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
12. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標圧力２回微分最大値と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼の圧力２回微分最大値との偏差を無くすように、前記目標燃料噴射圧力および目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくとも一つを補正することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
13. 前記噴射制御手段は、機関運転状態に応じて予め設定したパイロット燃焼の目標開始時期または目標圧力２回微分値最大時期と、目標圧力２回微分最大値のうち、該パイロット燃焼の目標開始時期または目標圧力２回微分値最大時期と、前記パイロット燃焼状態検出手段で検出されたパイロット燃焼開始時期または圧力２回微分値最大時期との偏差、および前記パイロット燃焼の目標圧力２回微分最大値と前記パイロット燃焼状態検出手段で検出された圧力２回微分最大値との偏差を無くすように、前記目標パイロット燃料噴射時期と、前記目標噴射圧力または前記目標パイロット燃料噴射量のうち、少なくともいずれか一つを補正することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
14. 内燃機関の燃焼室に、少なくともメイン噴射と、メイン噴射に先行して行われるパイロット噴射とに分割して燃料を直接噴射し、
    前記パイロット噴射によるパイロット燃焼状態を検出し、
    このパイロット燃焼状態に応じて、前記燃料噴射態様としての、燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の燃料噴射時期、パイロット噴射の燃料噴射量のうち、少なくもと一つを補正することを特徴とする内燃機関の燃焼制御方法。
15. 前記パイロット燃焼状態として、検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室内での熱発生率（ｄＰ／ｄθ）、燃焼室内圧力の微分値（ｄＰ／ｄθ）または燃焼室内圧力の２回微分値（ｄＰ²／ｄθ²）のいずれか一つを算出し、これらに基づいてパイロット噴射燃料の燃焼によって生じるパイロット燃焼の開始時期または熱発生率、圧力微分値または２回圧力微分値の最大となる時期と、熱発生率、圧力微分値、または圧力２回微分値の最大値を算出し、
    前記パイロット燃焼の開始時期または熱発生率、圧力微分値、圧力２回微分値の最大時期と、熱発生率、圧力微分値、圧力２回微分値の最大値に応じて、機関運転状態に応じて予め設定した目標燃料噴射圧力、パイロットおよびメイン噴射の目標燃料噴射時期、パイロット噴射の目標燃料噴射量のうち、少なくもと一つを補正することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の燃焼制御方法。

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