JP2007100623A - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な燃料噴射装置を用いる場合であっても、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の低減と燃料消費量の低減との好適な両立を図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】アクセルペダルの操作量とディーゼル機関の回転速度とに基づき要求噴射量が算出される。そして、この要求噴射量が複数の噴射に分割される。ここで、分割された各噴射の噴射量Ｑｎは、噴射の順番について単調増加するように設定される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えるディーゼル機関の燃料噴射装置について、該燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なうディーゼル機関の燃料噴射制御装置に関する。

この種の燃料噴射装置としては、ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えるものが周知である（特許文献１）。このコモンレール式のディーゼル機関によれば、機関運転状態に応じて、コモンレール内の燃圧を自由に制御することができ、ひいては燃料噴射弁に供給される燃圧を自由に制御することができる。

また、ディーゼル機関においては、通常、ユーザによるアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成すべく、アクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき要求される燃料量（要求噴射量）が算出される。そして、この要求噴射量の燃料を噴射すべく燃料噴射弁の指令噴射期間が設定される。

ところで、上記要求噴射量の燃料を一回の燃料噴射によって噴射する場合、燃料が一気に燃焼することにより、ディーゼル機関から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が上昇する傾向にある。そこで従来は、例えば下記特許文献２に見られるように、ユーザによるアクセルペダルの操作量に応じて要求されるトルクを生成するための要求噴射量の噴射であるメイン噴射の前に、微小な燃料噴射を行なうことも提案されている。メイン噴射の前に微小な噴射を行なうことにより、メイン噴射時の燃焼を緩和させ、ひいては、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。

ただし、このように多段噴射を行なう場合には、ディーゼル機関の要求トルクを生成するために必要な燃料噴射量が増大する傾向にあり、燃料消費量が増大するという問題があった。

なお、ＮＯｘの排出量を低減しつつも燃料消費量を低減させるためには、一度の噴射で燃料噴射率を小さな値から大きな値へと移行させるいわゆるブーツ型噴射が理想とされている。しかしこうした態様にて燃料噴射を行なうためには、一度の噴射期間において燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を可変設定可能なシステム等が要求されるため、簡易な燃料噴射装置において、ブーツ型噴射を行なうことは非常に困難なものとなっている。
特開昭６２−２５８１６０号公報 特表平１０−５０４６２２号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な燃料噴射装置を用いる場合であれ、窒素酸化物の排出量の低減と燃料消費量の低減との好適な両立を図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、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、ディーゼル機関の負荷及び前記ディーゼル機関の出力軸の回転速度を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記負荷及び前記回転速度に基づき、要求される噴射量を算出する噴射量算出手段と、前記要求される噴射量を、燃料噴射の順番について単調非減少となるようにして複数の噴射量に分割して且つ、各噴射間のインターバルを該各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定する設定手段とを備え、前記分割数には３以上の分割数が含まれてなる。

上記構成では、要求噴射量が分割されて噴射される。このため、燃料の燃焼が緩和されるため、ＮＯｘの排出量を低減することができる。しかも、各噴射間のインターバルを各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定することで、各噴射によって生成されるトルクを連続させることができ、要求されるトルクを効率的に生成することができる。更に、各噴射量が単調非減少の関係にあるため、トルクをいっそう効率的に生成することができる。このため、要求されるトルクを生成するための要求燃料量を低減することができ、燃料消費量を低減させることができる。したがって、上記構成によれば、簡易な燃料噴射装置を用いる場合であれ、窒素酸化物の排出量の低減と燃料消費量の低減との好適な両立を図ることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記設定手段は、前記負荷及び回転速度に基づき、前記分割数を２以上の複数として可変設定することを特徴とする。

上記構成では、負荷及び回転速度に基づき、分割数が決定されるために、要求噴射量に応じて適切な分割数にて燃料噴射を行なうことができる。すなわち、要求噴射量が増大した場合であっても、分割数を増大させることで、一気に燃焼する燃料量の増大を抑制することができ、ひいては、ＮＯｘの排出量を好適に抑制することのできる燃料噴射を行なうことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記各噴射間のインターバルは、時間で設定されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、インターバルを時間にて設定することで、各噴射による熱発生が連続するインターバルの設定を簡易に行なうことができる。

また、当該燃料噴射制御装置が、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記検出される燃圧及び噴射量から前記燃料噴射弁に対する指令噴射期間を定める噴射期間設定手段とを更に備える構成である場合には、更に以下の効果が得られる。すなわち、前段の噴射によって蓄圧室内の燃圧に圧力脈動が生じたとしても、後段の噴射時の圧力脈動の位相を簡易に把握することができる。そして、このインターバルによって把握される圧力脈動の位相に基づき、前段の噴射に際して噴射期間設定手段によって用いられた燃圧に対する後段の噴射時の燃圧の変化を把握することができる。このため、前段の噴射に際して用いた燃圧に基づき、後段の噴射に際しての指令噴射期間を設定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記インターバルが、「１．０ｍｓｅｃ」以下に設定されてなることを特徴とする。

上記構成では、インターバルが「１．０ｍｓｅｃ」以下に設定されるために、各噴射による熱発生を連続させることのできるインターバルとすることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記各噴射の噴射量が、燃料噴射を行なう順番について単調増加するように設定されてなることを特徴とする。

上記構成では、燃料噴射量が単調増加するために、蓄圧室内の圧力が予期せぬ変動をした場合等、実際の噴射量が所望の量からずれた場合であっても、後段の噴射が前段の噴射よりも少ない燃料量となる可能性を十分低減することができる。

なお、上記ディーゼル機関が多気筒内燃機関であって且つ上記蓄圧室が複数の気筒の燃料噴射弁で共有される場合には、蓄圧室内の圧力の変動が複雑なものとなりやすいため、上記構成とすることは特に有効である。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記設定手段は、前記燃料噴射を行なう順番についてのｎ番目の噴射の噴射量Ｑｎを、「（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ２×１００＜５０」、「（Ｑ（ｉ＋１）−Ｑｉ）／Ｑ（ｉ＋１）×１００＜３０：ｉ≧２」となるように設定することを特徴とする。

上記構成では、燃料噴射率を、ＮＯｘの低減と燃料噴射量の低減との好適な両立を図るうえで理想とされるブーツ型噴射の噴射率波形に近似させることができ、ひいては燃料噴射に伴う熱発生率波形をブーツ型噴射によるものに近似させることができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記設定手段は、前記複数の燃料噴射のタイミングを「ＢＴＤＣ３０°〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ」内に設定することを特徴とする。

燃料噴射のタイミングを過度に進角させたり過度に遅角させたりすると、噴射される燃料がディーゼル機関のシリンダ内壁に付着し、燃焼に供されなくなるおそれがある。この点、上記構成では、複数の燃料噴射を、「ＢＴＤＣ３０°〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ」内で行なうことで、噴射される燃料が燃焼に供されるようにすることができる。

以下、本発明にかかるディーゼル機関の燃料噴射制御装置を、コモンレール式の燃料噴射装置が搭載されたディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、燃料タンク１内の燃料は、フィルタ２を介して燃料ポンプ４によって汲み上げられる。燃料ポンプ４によって汲み上げられた燃料は、加圧されてコモンレール６に供給される。コモンレール６は、燃料ポンプ４から加圧供給された高圧状態の燃料（高圧燃料）を蓄えて、各気筒の燃料噴射弁１０（ここでは、１つの気筒の燃料噴射弁のみを例示）に分配供給する配管である。なお、燃料ポンプ４には、コモンレール６へと加圧供給する燃料の温度を検出する燃温センサ５が設けられており、コモンレール６には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ７が設けられている。

燃料噴射弁１０は、コモンレール６から供給される高圧燃料を、ディーゼル機関の燃焼室に噴射供給するものである。詳しくは、燃料噴射弁１０の先端には円柱状のニードル収納部１２が設けられている。そして、ニードル収納部１２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル１４が収納されている。ノズルニードル１４は、燃料噴射弁１０の先端部に形成されている環状のニードルシート部１６に着座することで、ニードル収納部１２を外部（エンジンの燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部１６から離座することで、ニードル収納部１２を外部と連通させる。また、ニードル収納部１２には、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。

ノズルニードル１４の背面側（ニードルシート部１６と対向する側の反対側）は、背圧室２０に対向している。背圧室２０には、高圧燃料通路１８、オリフィス１９を介してコモンレール６から高圧燃料が供給される。また、ノズルニードル１４の中間部には、ニードルスプリング２２が備えられており、ニードルスプリング２２によりノズルニードル１４は燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。

一方、低圧燃料通路２４は燃料タンク１に連通しており、低圧燃料通路２４と背圧室２０との間は、弁体２６によって連通及び遮断される。すなわち、背圧室２０と低圧燃料通路２４とを連通するオリフィス２８が弁体２６によって塞がれることで、背圧室２０と低圧燃料通路２４とが遮断される一方、オリフィス２８が開放されることで背圧室２０と低圧燃料通路２４とが連通される。

弁体２６は、バルブスプリング３０によって燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。また、弁体２６は、電磁ソレノイド３２の電磁力により吸引されることで、燃料噴射弁１０の後方側に変位可能となっている。

こうした構成において、電磁ソレノイド３２が通電されず電磁ソレノイド３２による吸引力が働いていないときには、弁体２６は、バルブスプリング３０の力によって、オリフィス２８を塞ぐこととなる。一方、ノズルニードル１４は、ニードルスプリング２２によって燃料噴射弁１０の先端側へ押され、ニードルシート部１６に着座した状態（燃料噴射弁１０の閉弁状態）となる。

これに対し、電磁ソレノイド３２が通電されると、電磁ソレノイド３２による吸引力により弁体２６は燃料噴射弁１０の後方側へ変位し、オリフィス２８を開放する。これにより、背圧室２０の高圧燃料は、オリフィス２８を介して低圧燃料通路２４へと流出する。このため、背圧室２０の高圧燃料がノズルニードル１４へ加える力は、ニードル収納部１２内の高圧燃料がノズルニードル１４に加える力よりも小さくなる。そして、この力の差が、ニードルスプリング２２がノズルニードル１４を燃料噴射弁１０の先端側へ押す力よりも大きくなると、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離座した状態（燃料噴射弁１０の開弁状態）となる。

一方、電子制御装置（以下、ＥＣＵ５０）は、中央処理装置やメモリを備えており、ディーゼル機関の運転状態等を検出する各種センサやユーザによる要求を検出するセンサの検出値を取り込み、これらに基づいて、ディーゼル機関の出力特性を制御するものである。ここで、ディーゼル機関の運転状態等を検出する各種センサとしては、上記燃温センサ５や燃圧センサ７の他、例えばディーゼル機関の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ５２がある。また、ユーザによる要求を検出するセンサとしては、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ５４がある。

上記ディーゼル機関の出力を制御すべく、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関の運転状態に応じて、ディーゼル機関の出力性能や排気特性を良好に維持するような燃料噴射制御を行なう。これは、以下の態様にて行われる。

すなわち、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関の運転状態に基づき、コモンレール６内の目標燃圧を設定する。そして、この目標燃圧に基づき、燃料ポンプ４を操作することで、コモンレール６内の実際の燃圧を目標とする燃圧に制御する。また、ＥＣＵ５０では、ユーザの要求や、ディーゼル機関の運転状態に基づき、要求される燃料噴射量（要求噴射量）を算出する。そして、要求噴射量と燃圧センサ７によって検出される燃圧とに応じて指令噴射期間を設定し、設定した指令噴射期間に基づき、燃料噴射弁１０の通電操作を行う。

ここで、指令噴射期間は、図２に示すマップを用いて算出される。このマップは、要求噴射量及び燃圧と指令噴射期間との関係を定めるものである。すなわち、指令噴射期間が一定の場合、燃圧が高いほど実際に噴射される噴射量が増大されるため、燃圧と要求噴射量とから指令噴射期間を求めるようにする。

ところで、ユーザによるアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成すべく、要求噴射量の燃料を一度に噴射すると、燃料が一気に燃焼することに起因して、ディーゼル機関の燃焼室から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）量が増大する。図３（ａ）は、要求噴射量の燃料を一度に噴射したときの噴射率波形を示し、図３（ｃ）の実線は、このときのディーゼル機関の燃焼室内における熱発生率を示す。ここで、燃料噴射率は、単位時間当たりの燃料噴射量と定義され、熱発生率は、単位時間あたりに生成される熱量と定義される。図示されるように、熱発生率は、急激に上昇して高いピーク値を有するものとなる。このため、燃焼温度が高まりＮＯｘが多量に生成される。

これに対し、図３（ｂ）に示すように要求噴射量相当の燃料噴射（メイン噴射）に先立ち微小な燃料噴射を行なうと、メイン噴射による燃料の燃焼が緩和され、熱発生率の上昇速度や熱発生率のピーク値も、図３（ｃ）に破線にて示すように低下する。このため、燃焼温度が低下し、ＮＯｘの生成量を低減することができる。ただし、この場合、微小な燃料噴射による熱発生率がゼロとなってからメイン噴射が行なわれるために、微小な燃料噴射によって生成されるトルクと、メイン噴射によって生成されるトルクとが断続的に生成されることとなる。そして、この場合、微小な燃料噴射によって生成されるトルクは微小であるため、無視し得る大きさとなり、結局、メイン噴射によって要求トルクを生成する必要が生じる。このため、メイン噴射に先立ち微小な噴射を行なうことで要求トルクを生成する場合には、一度の燃料噴射によって要求トルクを生成する場合より、燃料消費量が増大する。

ここで、ＮＯｘの低減と燃料噴射量の低減との好適な両立を図るためには、図４（ａ）に示すように一度の燃料噴射において燃料噴射率を小さな値から大きな値へとブーツ型に移行させるいわゆるブーツ型噴射を行なうことが理想とされる。これにより、図４（ｂ）に示されるように、熱発生率の上昇が緩和され、熱発生率のピーク値も低減されるため、燃焼温度を低減させることができ、ひいては、ＮＯｘの生成量を低減することができる。しかも、この場合、熱発生率が時間と共に単調増加するため、噴射される燃料がトルクの生成に効率的に寄与するようになる。詳しくは、熱発生率波形の時間積分値が大きいほどディーゼル機関の出力トルクが大きいものとなる関係が成立し、ひいては燃料噴射率波形の時間積分値（＝燃料噴射量）によって出力トルクが定まることとなる。

ただし、本実施形態においては、こうしたブーツ型噴射を行なうことは極めて困難である。これは、本実施形態では、電磁ソレノイド３２に対する通電の有無に応じて燃料噴射弁１０を開弁状態及び閉弁状態の２つの状態間で２値的に動作させるものであること等による。こうした構成によれば、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離間した後所定のリフト量となった後には、燃料噴射率は高圧燃料通路１８を介して供給される燃料の圧力によって一義的に決まることとなる。このため、上記ブーツ型噴射を行なうことは非常に困難である。

そこで本実施形態では、要求噴射量を、噴射の順番について単調非減少となるようにして複数の噴射量に分割して且つ、各噴射間のインターバルを該各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定する。図５（ａ）に、本実施形態にかかる燃料噴射態様を示す。

図５（ａ）に示す例では、５段の燃料噴射がなされている。そして、これら各燃料噴射間のインターバルは、各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定される。これにより各噴射によって燃焼に供される燃料がトルクの生成に効率的に寄与するようになる。この熱発生を連続させるインターバルとしては、例えば「１．０ｍｓｅｃ」以下とすることが望ましい。

また、各噴射量Ｑ１〜Ｑ５は、単調非減少とされる。これにより、図５（ｂ）に示すように、燃料噴射による熱発生率波形を略単調非減少な波形とすることができ、燃料噴射による熱発生率波形が増減を繰り返す波形となることによるトルク損失を好適に抑制することができる。特に、本実施形態では、「Ｑ１＜Ｑ２、Ｑ２＜Ｑ３、Ｑ３＜Ｑ４、Ｑ４＜Ｑ５」というように、各噴射量Ｑ１〜Ｑ５を単調増加としている。このため、コモンレール６内の燃圧が予期せぬ変動をして所望の燃圧からずれたとしても、前段の噴射において実際に噴射した燃料量よりも後段の噴射において実際に噴射される燃料量の方が少なくなる可能性を好適に低減することができる。ちなみに、この予期せぬ変動は、コモンレール６が複数の燃料噴射弁１０において共有されているために特に生じやすいものとなっている。

特に、本実施形態では、各噴射量Ｑ１〜Ｑ５が、以下の関係を満たすように設定する。

（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ２×１００＜５０
（Ｑ（ｉ＋１）−Ｑｉ）／Ｑ（ｉ＋１）×１００＜３０：ｉ≧２
これは、理想とされるブーツ型噴射の噴射率波形や、ブーツ型噴射に伴う熱発生率波形に近似させるための設定である。なお、Ｑ１は、「３〜１０ｍｍ３／ｓｔ」とすることが望ましい。これは、燃焼が行なわれるために１番目の噴射に要求される燃料量である。

更に、これら複数の燃料噴射は、「ＢＴＤＣ３０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ」までの領域で行なう。これは、燃料噴射を上死点ＴＤＣに対して過度に進角した場合や過度に遅角した場合には、噴射される燃料がディーゼル機関のシリンダ内壁等に付着し、燃焼に供されなくなるおそれがあるためである。なお、実際には、各噴射によって生じる熱を効率的に連続させる観点から、複数の燃料噴射が行なわれる期間を、上記領域内の「４０°ＣＡ」以内の角度領域とすることが望ましい。

図６に、本実施形態における燃料噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、アクセルセンサ５４によって検出されるアクセルペダルの操作量と、クランク角センサ５２によって検出される回転速度とに基づき、要求噴射量を算出する。続くステップＳ１２においては、アクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき、上記ステップＳ１０にて算出された要求噴射量の分割数を例えば「２〜５」の範囲で設定する。ここでは、例えば、要求噴射量が多いほど分割数が多くなるように設定すればよい。これにより、噴射に伴う熱発生率のピーク値を低減することができる。

続くステップＳ１４においては、燃温センサ５によって検出される燃料の温度と、回転速度とに基づき、各噴射間のインターバルを設定する。ここで、インターバルは時間で設定される。この時間による設定は、噴射により生じる熱の発生を連続させることのできるインターバルを簡易に管理することに加えて、以下の理由により行われる。

まず第１に、前段の噴射によってコモンレール６内に生じる圧力脈動の後段の噴射時の位相を簡易に把握するためにインターバルを時間で設定する。第２に、許容される最小のインターバルが時間で規定されるためにインターバルを時間で設定する。すなわち、電磁ソレノイド３２に対する通電の有無により燃料噴射弁１０を開弁及び閉弁させる際には、所定の応答遅れが生じるために、燃料噴射を断続的に行なうためには燃料噴射弁１０の応答性によって規定される最小時間以上にインターバルを設定しなければならない。この最小時間は、通常、「０．２ｍｓｅｃ」程度である。隣接する噴射間のインターバルをこの最小時間未満とすると、前段の噴射時の燃料噴射弁１０の閉弁動作と後段の噴射時の燃料噴射弁１０の開弁動作とがオーバーラップし、燃料噴射の制御精度が低下する。

上記インターバルは、基本的には、ステップＳ１２によって定まる分割数に応じて設定される。詳しくは、上記分割数に加えて、回転速度及び燃料の温度に応じて可変設定される。

ここで、回転速度は、複数の燃料噴射を行なうことのできるクランク角度領域（ＢＴＤＣ３０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ）に対応する時間と相関を有するパラメータである。すなわち、回転速度が大きくなるほど、上記領域の回転に要する時間が短くなる。そして、回転に要する時間が短くなるほど各噴射間のインターバルとして許容される時間の最大値も短くなる。このため、例えば回転速度が大きくなるほど上記インターバルを短くする等、回転速度に応じてインターバルを可変設定する。

一方、上記燃料の温度は、コモンレール６内に生じる圧力脈動の周期と相関を有するパラメータである。すなわち、燃料の温度が低いほど燃料の粘性が大きくなるため、圧力脈動の周期は燃料の温度に応じて変化する。このため、燃料の温度に応じてインターバルを可変設定することで、例えば前段の噴射によって生じる圧力脈動についての後段の噴射時の位相を燃料の温度にかかわらず一定とする等、上記位相を調整する。

続くステップＳ１６においては、燃圧センサ７によって検出される燃圧の検出値を取り込む。そして、ステップＳ１８では、燃圧センサ７によって検出される燃圧の検出値と、１番目の噴射量Ｑ１とに基づき、先の図２に示したマップを用いて、１番目の指令噴射期間を算出する。

また、ステップＳ２０においては、上記ステップＳ１６において検出された燃圧（１番目の噴射の直前の燃圧）と、２番目以降の噴射量Ｑｉ（ｉ≧２）とに基づき、先の図２に示したマップを用いて、２番目以降の指令噴射期間を算出する。更に、ステップＳ２２においては、ステップＳ２０において算出された指令噴射期間を、１番目の燃料噴射から今回の燃料噴射前までの期間内の燃料噴射に起因した燃圧の変動に基づき補正する。すなわち、２番目以降の燃料噴射においても、１番目の燃料噴射の直前に検出された燃圧に基づき指令噴射期間が算出されるため、この燃圧は、当該燃料噴射に際してのコモンレール６内の燃圧として適切な値とはならない。このため、燃圧の検出タイミングから今回の燃料噴射までの期間における別の燃料噴射によって生じる圧力変動を考慮し、今回の燃料噴射時の燃圧にとって適切な指令噴射期間となるように上記ステップＳ２０にて算出される指令噴射期間を補正する。ここで用いる補正値は、上記ステップＳ１４にて算出されたインターバルに基づき把握される今回の噴射時の圧力脈動の位相と、今回以前になされた噴射による燃圧の低下とに基づき算出される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）要求噴射量を、燃料噴射を行なう順番について単調非減少となるようにして複数の噴射量に分割して且つ、各噴射間のインターバルを該各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定した。これにより、それ以前に、熱発生が連続しない微小な噴射を行なうことなくＮＯｘを低減することができることから、ＮＯｘの排出量の低減と燃料消費量の低減との好適な両立を図ることができる。

（２）アクセルペダルの操作量と回転速度とに応じて要求噴射量を分割する分割数を可変設定した。このため、要求噴射量に応じて適切な分割数にて燃料噴射を行なうことができる。

（３）要求噴射量を分割して噴射する各噴射間のインターバルを、時間で設定した。これにより、各噴射による熱発生が連続するインターバルの設定を簡易に行なうことができる。更に、前段の噴射によって蓄圧室内の燃圧に圧力脈動が生じたとしても、後段の噴射時の圧力脈動の位相を簡易に把握することもできる。

（４）各噴射間のインターバルを、「１．０ｍｓｅｃ」以下に設定した。これにより、各噴射による熱発生を連続させることのできるインターバルとすることができる。

（５）各噴射の噴射量を、燃料噴射を行なう順番について単調増加するように設定した。これにより、コモンレール６内の圧力が予期せぬ変動をした場合等、実際の噴射量が所望の量からずれた場合であっても、後段の噴射が前段の噴射よりも少ない燃料量となる可能性を十分低減することができる。

（６）燃料噴射を行なう順番についてのｎ番目の噴射の噴射量Ｑｎを、「（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ２×１００＜５０」、「（Ｑ（ｉ＋１）−Ｑｉ）／Ｑ（ｉ＋１）×１００＜３０：ｉ≧２」となるように設定した。これにより、燃料噴射率を、ＮＯｘの低減と燃料噴射量の低減との好適な両立を図るうえで理想とされるブーツ型に近似させることができ、ひいては、熱発生率波形をブーツ型噴射によって生じるものと近似させることができる。

（７）複数の燃料噴射のタイミングを「ＢＴＤＣ３０°〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ」内に設定した。これにより、噴射される燃料が燃焼に供されるようにすることができる。

（８）各噴射間のインターバルを回転速度に応じて可変設定した。これにより、回転速度に応じて噴射可能なクランク角度の回転に要する時間が変化しても、各回転速度にとって適切なインターバルを設定することができる。

（９）各噴射間のインターバルを燃料の温度に応じて可変設定した。これにより、燃料の温度に応じて圧力脈動の周期が変化しても、前段の噴射によって生じる圧力脈動が後段の噴射時の燃圧に与える影響を調整することができる。

（１０）要求噴射量を分割して噴射する各噴射のうち２回目以降の噴射における指令噴射期間を、先の図２に示したマップを用いて算出した後補正して使用した。これにより、１番目の噴射の直前に検出される燃圧を用いて２番目以降の指令噴射期間を適切に設定することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・燃料の温度に応じてインターバルを可変設定する代わりに、燃料の温度に応じて指令噴射期間を補正する補正値を設定してもよい。

・要求噴射量を分割して噴射する各噴射の直前に燃圧を検出することができるなら、先の図６のステップＳ２２の処理を設けなくても、指令噴射期間を精度良く算出することができる。

・要求噴射量の算出は、アクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき行なうものに限らない。例えば要求トルクと回転速度とに基づき行なってもよい。

・要求噴射量の分割数の決定は、アクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき行なうものに限らない。例えば、要求トルクと回転速度とに基づき行なってもよい。また、例えば要求噴射量に基づき行なってもよい。

一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示す図。 燃圧と噴射量とから指令噴射期間を算出するマップを示す図。 燃料の噴射率波形と噴射に伴う熱発生率の波形とを示す図。 ブーツ型の噴射率波形と同噴射に伴う熱発生率の波形とを示す図。 上記実施形態にかかる噴射の噴射率波形と同噴射に伴う熱発生率の波形とを示す図。 同実施形態にかかる燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

６…コモンレール、１０…燃料噴射弁、５０…ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えるディーゼル機関の燃料噴射装置について、該燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なうディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
   ディーゼル機関の負荷及び前記ディーゼル機関の出力軸の回転速度を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、
   前記負荷及び前記回転速度に基づき、要求される噴射量を算出する噴射量算出手段と、
   前記要求される噴射量を、燃料噴射の順番について単調非減少となるようにして複数の噴射量に分割して且つ、各噴射間のインターバルを該各噴射による熱発生が連続するインターバル内に設定する設定手段とを備え、
   前記分割数には３以上の分割数が含まれてな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. 前記設定手段は、前記負荷及び回転速度に基づき、前記分割数を２以上の複数として可変設定することを特徴とする請求項１記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記各噴射間のインターバルは、時間で設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記インターバルが、「１．０ｍｓｅｃ」以下に設定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記各噴射の噴射量が、燃料噴射を行なう順番について単調増加するように設定されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記設定手段は、前記燃料噴射を行なう順番についてのｎ番目の噴射の噴射量Ｑｎを、「（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ２×１００＜５０」、「（Ｑ（ｉ＋１）−Ｑｉ）／Ｑ（ｉ＋１）×１００＜３０：ｉ≧２」となるように設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記設定手段は、前記複数の燃料噴射のタイミングを「ＢＴＤＣ３０°〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡ」内に設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。

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