JP2008031907A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射に伴うエネルギ発生率が上昇及び下降を繰り返す場合であっても、着火時期を適切に検出することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射に伴う熱発生率が閾値αを上回るタイミング（図４（ｂ２）：ｔ１、ｔ２、ｔ３）の数が噴射回数よりも多いとき、メイン噴射に伴って熱発生率が閾値αを上回る回数が複数あると判断する。そして、熱発生率が閾値αを上回るタイミングのうち熱発生率がピークとなるタイミングｔｐに最近接するタイミングｔ３に対して、上記タイミング数から噴射回数を減算した値だけ前のタイミングｔ２を、メイン噴射の着火時期として特定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧縮着火式内燃機関における着火時期を検出する内燃機関の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、ディーゼル機関の燃焼室内の圧力（筒内圧）を筒内圧センサによって検出し、これに基づき、着火時期を検出するものが周知である。すなわちまず、筒内圧センサの検出値に基づき、燃焼室内における燃料の燃焼によって生じるエネルギ発生率（熱発生率）を算出する。そして、算出される熱発生率を用いて着火時期を検出する。この着火時期の検出手法としては、例えば、熱発生率が閾値を上回るタイミングを着火時期として検出するものがある。

ところで、ディーゼル機関において例えば予混合燃焼が生じるとき等には、燃料噴射に伴う熱発生率が一旦上昇した後減少し、再度上昇する現象が生じることが発明者らによって見出されている。そしてこの場合、上記のように熱発生率が閾値を上回るタイミングを着火時期とする場合、閾値を上回るタイミングが複数存在するために、着火時期を特定することができない。

なお、着火時期を検出する内燃機関の制御装置としては、上記のものの他、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。
特開平２００５−３５１１６１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、燃料噴射に伴うエネルギ発生率が上昇及び下降を繰り返す場合であっても、着火時期を適切に検出することのできる内燃機関の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、圧縮着火式内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、前記エネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、前記着火時期検出手段は、前記着火時期の検出対象となる燃料噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数ある場合、該複数のタイミングのうちの最先のタイミングを前記着火時期とすることを特徴とする。

上記構成では、検出対象となる燃料噴射に伴ってエネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数ある場合、最先のタイミングを着火時期とすることで、燃料噴射に伴うエネルギ発生率が上昇及び下降を繰り返す場合であっても、着火時期を適切に検出することができる。なお、ここで、エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数ある場合に最先のタイミングを特定する手法としては、エネルギ発生率のサンプリング値の全てを閾値と比較する手法に限らない。例えば、エネルギ発生率のサンプリング値のうち進角側のものから閾値と順次比較することで最先のタイミングを特定するものであってもよい。

ちなみに、着火時期の検出対象となる燃料噴射に伴ってエネルギ発生率が閾値を上回るタイミングは、例えば、算出手段によって算出されるエネルギ発生率（及び内燃機関の運転状態）に基づき、検出することができる。すなわち、例えば、エネルギ発生率（及び内燃機関の運転状態）に基づき、検出対象となる燃料噴射から想定されるエネルギ発生期間を見積もることで検出することができる。また、例えば、検出対象となる燃料噴射によるエネルギ発生以外のものによっては上回ることのない値がある場合には、この値を閾値とすることで検出することもできる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段を更に備え、前記着火時期の検出対象となる燃料噴射を、前記噴射手段により複数回の噴射がなされるときには、前記複数回の燃料噴射のうちの最大の噴射量となるメイン噴射とし、前記噴射手段により１回の噴射がなされるときには、該１回の噴射であるメイン噴射とすることを特徴とする。

多段噴射の各噴射中、メイン噴射は内燃機関の出力特性に特に顕著な影響を与えやすい。この点、上記構成では、メイン噴射の着火時期を検出することで、出力特性の制御を適切に行うことができる。また、メイン噴射によるエネルギ発生は、発生率の上昇及び下降を繰り返す現象を生じさせやすいものとなっている。このため、上記構成は、着火時期検出手段の奏する作用効果を特に好適に奏することができる構成となっている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記着火時期検出手段は、前記内燃機関の運転状態及び前記算出手段による算出結果の少なくとも一方に基づき、前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もる見積もり手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、見積もり手段を備えることで、上記算出手段によって算出される熱発生率が閾値を上回るもののうち、メイン噴射に伴うエネルギ発生率を特定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記見積もり手段は、前記内燃機関の回転速度、負荷、及び噴射回数に基づき、前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることを特徴とする。

回転速度、負荷、及び噴射回数によって、メイン噴射の噴射期間は略特定することができる。そして、メイン噴射の噴射期間が特定されれば、メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることができる。このため、上記構成では、上記３つのパラメータに基づき、エネルギ発生期間を見積もることができる。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記見積もり手段は、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率が前記閾値よりも小さい所定値を上回る期間のうちの最長期間を前記メイン噴射によるエネルギ発生期間として見積もることを特徴とする。

メイン噴射は多段噴射中で最大の噴射量となることから、噴射期間も長くなる傾向にある。このため、所定値以上の熱発生率となる期間が複数ある場合、その最長期間によってメイン噴射の期間を見積もることができる。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記見積もり手段は、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率についての積分値に基づき前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることを特徴とする。

メイン噴射は多段噴射中で最大の噴射量となり、噴射率も大きくなる傾向にある。このため、メイン噴射による熱発生率の積分値の変化は他の噴射による熱発生率の積分値の変化とは異なる傾向にある。このため、積分値の変化度合いによって、メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることができる。また、各噴射間にあっては、積分値の増加度合いが小さくなるため、積分値が大きく増加する期間のうち、多段噴射中のメイン噴射の番号に応じた期間を、メイン噴射によってエネルギが発生している期間と見積もることもできる。

請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記着火時期検出手段は、前記エネルギ発生率のピークを検出するピーク検出手段を備え、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率が前記閾値よりも小さい規定値から前記閾値へと上昇するタイミングであって且つ、前記ピークとなるタイミングに最近接するタイミングを、前記着火時期として検出することを特徴とする。

上記構成では、規定値を、単一の噴射に伴うエネルギ発生率の上昇及び下降の繰り返しにおける一時的な下降によっては低下し得ない値とすることで、噴射に伴うエネルギの発生開始時期、すなわち着火時期を特定することができる。しかも、規定値から閾値へと上昇するタイミングが複数ある場合であっても、ピークとなるタイミングに最近接するものを選択することで、メイン噴射の着火時期を適切に検出することが可能となる。

請求項８記載の発明は、圧縮着火式内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、前記内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、前記燃料噴射に伴い発生するエネルギ発生率のピークを検出するピーク検出手段と、前記燃料の燃焼に伴い発生するエネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングを検出するタイミング検出手段と、前記エネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、前記燃料噴射のうち最大の噴射量を有する噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数あるとして、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミングのうち前記ピークに最近接するタイミングから前記減算した値だけ前のタイミングを前記着火時期として検出することを特徴とする。

上記構成において、ピーク検出手段によってピークが検出されるタイミング近傍においては、最大の噴射量を有する噴射による熱発生が生じていると考えられる。このため、熱発生率が閾値を上回るタイミングのうち、ピークが検出されるタイミングに最も近接するタイミングは、上記最大の噴射量を有する噴射に伴ってエネルギ発生率が閾値を上回るタイミングであると考えられる。

一方、タイミング検出手段によって検出されるタイミングの数が噴射回数を上回るときには、熱発生率が上昇及び下降を繰り返す現象が生じていると考えられる。そして、熱発生率が上昇及び下降を繰り返す現象は、最大の噴射量を有する噴射によるエネルギ発生において生じていると考えられる。

この点、上記構成では、タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、最大の噴射量を有する噴射に伴ってエネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数あると判断する。そしてこの場合、タイミング検出手段によって検出されるタイミングのうちピークに最近接するタイミングから上記減算した値だけ前のタイミングを着火時期とすることで、最大の噴射量を有する噴射に伴う着火時期を適切に検出することができる。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値がゼロ以下であるとき、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミングのうち前記ピークに最近接するタイミングを前記着火時期として検出することを特徴とする。

上記構成では、タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値がゼロ以下であるときには、単一の燃料噴射によってエネルギ発生率が複数回閾値を超えることはないとして、ピークに最近接するタイミングを最大の噴射量を有する噴射に伴う着火時期とすることができる。

請求項１０記載の発明は、圧縮着火式内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、前記内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、前記燃料の燃焼に伴い発生するエネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングを検出するタイミング検出手段と、前記エネルギ発生率が前記閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、１回の燃料噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数あると判断し、該閾値を上回るタイミングが複数となる噴射を特定することで前記着火時期を検出することを特徴とする。

タイミング検出手段によって検出されるタイミングの数が噴射回数を上回るときには、熱発生率が上昇及び下降を繰り返す現象が生じていると考えられる。そして、この場合、熱発生率が閾値を上回るタイミングのうちのいずれを着火時期とするかが問題となる。この点、上記構成では、熱発生率が上昇及び下降を繰り返す現象が生じていることを認識することで、この現象に適切に対処することができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記着火時期検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータの操作量を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、着火時期の検出結果に基づきアクチュエータの操作量を補正することで、出力特性の制御を良好に行うことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、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、ディーゼル機関２の吸気通路４の上流には、エアクリーナ６が設けられている。吸気通路４と、ディーゼル機関２の燃焼室８とは、吸気バルブ１０の開動作により連通される。この燃焼室８には、これに突出するようにして、燃料噴射弁１２が設けられている。また、燃焼室８と排気通路１４とは、排気バルブ１６の開動作により連通される。排気通路１４と吸気通路４とは、排気還流通路２０により連通されている。ただし、この排気還流通路２０のうち、吸気通路４との接続箇所には、排気還流通路２０の流路面積を調整するＥＧＲバルブ２２が設けられている。このＥＧＲバルブ２２には、バルブの開度を検出して、検出値を出力するセンサが内蔵されている。

上記エンジンシステムは、ディーゼル機関２の運転状態を検出するセンサとして、ディーゼル機関２の出力軸であるクランク軸３２の回転速度を検出するクランクセンサ３４や、燃焼室８内の圧力を検出する筒内圧センサ３６等を備えている。更に、エンジンシステムは、ユーザによるアクセルペダル３８の操作量を検出するアクセルセンサ４０を備えている。

電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、上記各種センサの検出値に基づき、ディーゼル機関２の出力特性（出力トルク、排気特性、振動量等）を制御すべく、燃料噴射弁１２やＥＧＲバルブ２２等の各種アクチュエータを操作する。

特に、ＥＣＵ５０は、ディーゼル機関２の出力特性を良好に保つべく、燃料噴射制御を行う。すなわち、アクセルセンサ４０によって検出されるアクセルペダル３８の操作量とクランクセンサ３４の検出値に基づくクランク軸３２の回転速度とに基づき、要求トルクを生成するための噴射量である要求噴射量を算出する。そして、要求噴射量を適宜分割することで、１燃焼サイクル内で複数回の噴射を行う多段噴射制御を行う。すなわち、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射の中からいくつかを選択し、これら選択した噴射の噴射量に上記要求噴射量を割り振ることで、多段噴射を行う。ここで、パイロット噴射は、極微小な燃料が噴射されて着火の直前の燃料と空気との混合を促進させる。プレ噴射は、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減する。メイン噴射は、ディーゼル機関の出力トルクの生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有する。アフタ噴射は、微粒子物質（ＰＭ）を再燃焼させる。

燃料噴射弁１２から燃焼室８に燃料が噴射されると、噴射された燃料は、燃焼室８内で自己着火して燃焼する。そして、自己着火により燃焼が開始される時期は、ディーゼル機関２の出力特性に影響を及ぼす。特に、メイン噴射に伴う自己着火のタイミングは、ディーゼル機関２の出力特性に顕著な影響を及ぼす。そこで、本実施形態では、メイン噴射に伴う着火時期を検出し、これに応じて燃料噴射時期を操作することで、メイン噴射の着火時期のフィードバック制御を行う。

図２に、本実施形態にかかるメイン噴射の着火時期のフィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１００において、上記筒内圧センサ３６の検出結果に基づき、多段噴射に伴って燃焼室８内で生成される単位時間あたりの熱量である熱発生率を算出する。続くステップＳ２００では、算出された熱発生率に基づき、メイン噴射の着火時期（主燃焼着火時期）を検出する。そして、ステップＳ３００では、着火時期を所望に制御すべく、メイン噴射等の噴射時期を補正する。

図３に、ステップＳ１００の処理の詳細を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１１０において、所定のクランク角度毎に筒内圧センサ３６によって検出される燃焼室８内の圧力Ｐを、気筒毎に各別に取得する。続くステップＳ１２０では、熱発生率を算出する。ここでは、上記圧力Ｐ、燃焼室８内の容積Ｖ、及び比熱比κ、を用いて、下記の式にて熱発生率を算出する。

（ＶｄＰ＋κＰｄＶ）／κ−１
続くステップＳ１３０においては、クランク角度毎且つ気筒毎に、熱発生率を記憶し、上記ステップＳ１００の処理を完了する。

図４に、燃料噴射に伴う熱発生率の推移例を示す。詳しくは、図４（ａ１），図４（ａ２）に、噴射期間の推移を示し、図４（ｂ１），図４（ｂ２）に、熱発生率の推移を示す。

図４では、多段噴射制御として、パイロット噴射ｐとメイン噴射ｍとの２つの噴射がなされる場合を例示している。パイロット噴射ｐがなされるに伴い、熱発生率が上昇し、やがて下降する。また、メイン噴射がなされるに伴い、熱発生率が上昇し、やがて下降する。図４（ｂ１）に示す例では、熱発生率が一点鎖線にて示す閾値αを上回るタイミング（閾値α以下の状態から閾値αを上回る状態へと移行するタイミング）は、パイロット噴射ｐ及びメイン噴射ｍの着火時期と近似する。そして、熱発生率のピーク値Ｑｐは、メイン噴射に伴う熱発生によって生じる。これは、多段噴射中、メイン噴射の噴射量や噴射率が最大となることによる。このため、熱発生率が閾値αを上回る２つのタイミングｔ１，ｔ２のうち、熱発生率のピークとなるタイミングｔｐに最近接するタイミングをメイン噴射の着火時期とすることができる。

しかし、図４（ｂ２）に示す例では、メイン噴射に伴う熱発生率は、上昇した後、一旦減少してから再度上昇している。こうした現象は、予混合燃焼等によって生じるものである。この場合、熱発生率が閾値αを上回るタイミングは、パイロット噴射の着火時期と対応するタイミングｔ１に加えて、メイン噴射の着火時期と対応するタイミングｔ２、更に熱発生率が再上昇するタイミングｔ３の３つとなり、ピークとなるタイミングｔｐに最近接するものは、タイミングｔ３となる。したがって、熱発生率が閾値αを上回るタイミングのうちピークとなるタイミングｔｐに最近接するタイミングをメイン噴射の着火時期としたのでは、着火時期を適切に検出することはできない。

そこで、本実施形態では、メイン噴射に伴う熱発生率の上昇過程において同熱発生率が閾値αを上回るタイミング（上昇過程において熱発生率が閾値を横切るタイミング）が複数ある場合、最先のタイミングをメイン噴射の着火時期として検出する。以下、図５に基づき、これについて詳述する。図５は、先の図２のステップＳ２００の処理の詳細である。

この一連の処理では、まずステップＳ２０２において、求めたい気筒番号を設定するとともに、燃焼回数カウンタ及び熱発生ピーク値をそれぞれ初期化する。ここで、燃焼回数カウンタは、熱発生率が閾値αを上回って上昇する回数をカウントするためのものである。また、熱発生ピーク値は、１燃焼サイクル内における熱発生率のピークの値を記憶するものである。

続くステップＳ２０４では、先の図３の処理によって記憶された熱発生率のうち、求めたい気筒についての熱発生率を、進角側から順次読み出す。そして、ステップＳ２０６においては、上記ステップＳ２０４にて今回読み出された熱発生率が閾値αを上回っているか否かを判断する。そして、閾値αを上回っていると判断されると、ステップＳ２０８において、上記ステップＳ２０４にて前回読み出された熱発生率が閾値αを上回っているか否かを判断する。これらステップＳ２０６、Ｓ２０８の処理は、熱発生率が閾値αを上回るタイミングを特定するための処理である。すなわち、前回の熱発生率が閾値α以下であって且つ今回の熱発生率が閾値αを上回るなら、今回の熱発生率のサンプリングタイミングを、熱発生率が閾値αを上回るタイミングとすることができる。

ステップＳ２０８において、前回の熱発生率が閾値α以下であると判断されるときには、ステップＳ２１０に移行する。ステップＳ２１０においては、熱発生率が閾値αを上回るタイミングをカウントする燃焼回数カウンタをインクリメントする。また、ステップＳ２０４にて今回読み出された熱発生率のサンプリングタイミング（クランク角度）を記憶する。

ステップＳ２０６にて否定判断されるときや、ステップＳ２０８にて肯定判断されるとき、更にはステップＳ２１０の処理が完了するときには、ステップＳ２１２に移行する。ステップＳ２１２においては、今回読み出した熱発生率が熱発生ピーク値よりも大きいか否かを判断する。そして、今回読み出した熱発生率が熱発生ピーク値よりも大きいときには、ステップＳ２１４に移行する。ステップＳ２１４においては、熱発生ピーク値を、今回読み出した熱発生率によって更新する。更に、今回の熱発生率のサンプリングタイミング（クランク角度）を、熱発生ピーク値と対応付けて記憶する。

ステップＳ２１２において否定判断されるときや、ステップＳ２１４の処理が完了するときには、ステップＳ２１６において、求めたい気筒に相当する熱発生率の読み出しが完了したか否かを判断する。そして完了していないと判断されるときには、上記ステップＳ２０４〜Ｓ２１４までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２１６において肯定判断されるときには、ステップＳ２１８に移行する。ステップＳ２１８においては、燃焼回数カウンタのカウントする燃焼回数が噴射回数を上回ったか否かを判断する。この判断は、メイン噴射に伴って熱発生率が閾値αを上回るタイミング数が複数あるか否かを判断するためのものである。ステップＳ２１８において燃焼回数が噴射回数以下であるときには、ステップＳ２２０に移行し、熱発生率が閾値αを上回るタイミングのうち、熱発生ピーク値に最近接するタイミングを着火時期とする。一方、燃焼回数が噴射回数よりも大きいと判断されるときには、メイン噴射に伴って熱発生率が閾値αを上回るタイミング数が複数であると判断し、ステップＳ２２２に移行する。ステップＳ２２２においては、熱発生率が閾値αを上回るタイミングのうち、熱発生ピーク値となるタイミングよりも前であって且つ同タイミングに最近接するタイミングに対して、燃焼回数から噴射回数を減算した値だけ前のタイミングをメイン噴射の着火時期とする。

これらステップＳ２１８〜Ｓ２２２によって、先の図４（ｂ１）に示した例では、タイミングｔ２をメイン噴射の着火時期として検出し、また、先の図４（ｂ２）に示した例においては、タイミングｔ２をメイン噴射の着火時期として検出することができる。

なお、ステップＳ２２０の処理やステップＳ２２２の処理が完了すると、先の図２のステップＳ２００の処理が完了する。

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）メイン噴射に伴って熱発生率が閾値αを上回るタイミングが複数ある場合、最先のタイミングをメイン噴射の着火時期とした。これにより、メイン噴射に伴う熱発生率が上昇及び下降を繰り返す場合であっても、着火時期を適切に検出することができる。

（２）熱発生率が閾値αを上回るタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、これらタイミングのうち、ピークに最近接するタイミングから上記減算した値だけ前のタイミングをメイン噴射の着火時期として検出した。これにより、メイン噴射の着火時期を適切に検出することができる。

（３）メイン噴射の着火時期の検出結果に基づき、点火時期を補正した。これにより、メイン噴射の着火時期を所望に制御することができ、ひいては、ディーゼル機関２の出力特性の制御を良好に行うことができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、メイン噴射による熱発生期間を見積もり、見積もられた熱発生期間内において、熱発生率が閾値αを上回る最先のタイミングを、着火時期とする。図６に、本実施形態にかかる着火時期の検出処理の手順を示す。この処理は、先の図２のステップＳ２００の処理の詳細である。

この一連の処理では、まずステップＳ２３０において、着火時期の検出対象となる多段噴射について、メイン噴射及びその前段の噴射間のインターバルＩＮＴを読み出す。このインターバルＩＮＴは、多段噴射制御時に、筒内圧センサ３６の検出値と対応付けて記憶され、先の図２のステップＳ１００の処理において、対象となる多段噴射についての熱発生率の算出値と対応付けて再記憶されるようにすればよい。続くステップＳ２３２においては、多段噴射に伴う熱発生率のピーク値Ｑｐ及びそのときのタイミング（クランク角度）ｔｐを算出する。この処理は、先の図５に示した処理に準じて行うことができる。

続くステップＳ２３４においては、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍを見積もる。ここでは、前段の噴射終了タイミングｔｐｒに対して遅延量Δ（ＩＮＴ）の経過後、ピーク値Ｑｐとなるタイミングｔｐまでの期間を、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍとして見積もる。ここで、遅延量Δ（ＩＮＴ）は、インターバルＩＮＴの関数とする。

続くステップＳ２３６では、先の図３に示した処理によって算出された熱発生率のうち、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍ内の熱発生率についてのサンプリング値を、進角側のものから順次読み出す。そして、ステップＳ２３８においては、今回読み出された熱発生率が閾値αを上回るか否かを判断する。ステップＳ２３８の処理は、熱発生率が閾値αを上回るタイミングを検出する処理である。ステップＳ２３８において今回の熱発生率が閾値α以下であると判断されるときには、ステップＳ２３６〜Ｓ２３８の処理を再度繰り返す。そして、ステップＳ２３８において今回の熱発生率が閾値αを上回ると判断されると、ステップＳ２４０において、今回の熱発生率のサンプリングタイミングを着火時期として特定する。なお、ステップＳ２４０の処理が完了すると、先の図２のステップＳ２００の処理が完了する。

図７に、上記処理による着火時期の検出態様を示す。詳しくは、図７（ａ）は、噴射期間を示し、図７（ｂ）は、熱発生率の推移を示す。図示されるように、メイン噴射ｍの前段の噴射であるパイロット噴射ｐの噴射終了タイミングｔｐｒに対して遅延量Δ（ＩＮＴ）経過したタイミングｔｍ０からピーク値Ｑｐとなるタイミングｔｐまでの期間をメイン噴射による熱発生期間Ｔｍとして見積もる。そして、この期間において最初に熱発生率が閾値αを上回るタイミングｔ１をメイン噴射の着火時期とする。このため、メイン噴射による熱発生率が上昇及び下降を繰り返すことで再度閾値αを上回るタイミングｔ２を着火時期として誤検出することを回避することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果に加えて更に以下の効果が得られるようになる。

（４）ディーゼル機関２の運転状態及び熱発生率の算出結果の少なくとも一方に基づき、メイン噴射による熱発生期間を見積もった。これにより、熱発生率のサンプリング値のうち、メイン噴射に伴う熱発生率を特定することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図８に、本実施形態にかかる着火時期の検出処理の手順を示す。この処理は、先の図２のステップＳ２００の処理の詳細である。なお、図８において、先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ２４２において、着火時期の検出対象となる多段噴射を行う際の、回転速度、負荷、噴射回数を読み出す。ここで、負荷は、例えば上記要求噴射量とすればよい。なお、これら３つのパラメータは、多段噴射制御時に、筒内圧センサ３６の検出値と対応付けて記憶され、先の図２のステップＳ１００の処理において、対象となる多段噴射についての熱発生率の算出値と対応付けて再記憶されるようにすればよい。

続くステップＳ２４４においては、上記読み出された回転速度、負荷、噴射回数に基づき、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍを見積もる。ここで、回転速度、負荷、及び噴射回数によって、メイン噴射の噴射期間を略特定することができる。そして、メイン噴射の噴射期間が特定されれば、メイン噴射による熱発生期間を見積もることができる。このため、本実施形態では、これら３つのパラメータを、メイン噴射による熱発生期間を見積もるためのパラメータとして用いた。

ステップＳ２４４の処理が完了すると、先の図６同様、ステップＳ２３６からＳ２４０の処理を行う。

図９に、上記処理による着火時期の検出態様を示す。詳しくは、図９（ａ）は、噴射期間を示し、図９（ｂ）は、熱発生率の推移を示す。図示されるように、回転速度ＮＥ、負荷Ｑ、及び噴射回数Ｎに基づき、メイン噴射ｍに伴う熱発生期間Ｔｍが見積もられる。そして、この期間において、熱発生率が閾値αを上回る最初のタイミングｔ２を着火時期として検出する。このため、パイロット噴射ｐに起因して熱発生率が閾値αを上回るタイミングｔ１や、熱発生率が上昇及び下降を繰り返すことで再度閾値αを上回るタイミングｔ３を、メイン噴射ｍの着火時期と誤検出することを回避することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果や、先の第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）ディーゼル機関２の回転速度、負荷、及び噴射回数に基づき、メイン噴射による熱発生期間を見積もった。これにより、熱発生期間Ｔｍを適切に見積もることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１０に、本実施形態にかかる着火時期の検出処理の手順を示す。この処理は、先の図２のステップＳ２００の処理の詳細である。なお、図１０において、先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理においては、まずステップＳ２５０において、先の図３の処理によって算出された熱発生率のうち、求めたい気筒における熱発生率を読み出す。続くステップＳ２５２においては、熱発生率が閾値αよりも小さい所定値βを上回る期間を燃焼期間として算出する。そして、ステップＳ２５４では、算出された燃焼期間に基づき、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍを見積もる。ここでは、ステップＳ２５２において算出される燃焼期間のうち最長の期間を燃焼期間とする。すなわち、メイン噴射は噴射量が最大であることから熱発生率が所定値βを上回る期間も最長となるとの理由から、上記燃焼期間のうち最長期間をメイン噴射による熱発生期間Ｔｍとして特定する。

こうしてメイン噴射による熱発生期間Ｔｍの見積もりがなされると、先の図６同様、ステップＳ２３６〜Ｓ２４０の処理を行う。

図１１に、上記処理による着火時期の検出態様を示す。詳しくは、図１１（ａ）は、噴射期間を示し、図１１（ｂ）は、熱発生率の推移を示す。図示されるように、本実施形態では、熱発生率が閾値αよりも小さい所定値βを上回る期間Ｔｐｒ，Ｔｍを検出する。そして、上記期間Ｔｐｒ，Ｔｍのうち長い方をメイン噴射ｍによる熱発生期間として特定する。そして、メイン噴射ｍによる熱発生期間Ｔｍにおいて熱発生率が最初に閾値αを上回るタイミングｔ２を、メイン噴射ｍの着火時期として検出する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果や、先の第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（６）エネルギ発生率が所定値βを上回る期間のうちの最長期間をメイン噴射による熱発生期間Ｔｍとして見積もった。これにより、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍを適切に見積もることができる。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１２に、本実施形態にかかる着火時期の検出態様を示す。詳しくは、図１２（ａ）は、噴射期間を示し、図１２（ｂ）は、熱発生率の推移を示す。また、図１２（ｃ）は、熱発生率の積分値、すなわち、多段噴射による熱発生量の推移を示す。

本実施形態では、熱発生率の積分値を算出し、積分値がピークとなるタイミング近傍をメイン噴射による熱発生期間として特定する。すなわち、図示されるように、積分値ｔ４がピークとなるタイミングｔ４の近傍において、熱発生率が閾値αを上回るタイミングがメイン噴射の候補となる。そして、先の第１の実施形態同様、熱発生率が閾値αを上回った回数から噴射回数を減算した値が正であるとき、熱発生率が閾値αを上回るタイミングのうちタイミングｔ４に最近接するタイミングｔ４に対して、減算した値だけ前のタイミングを着火時期として特定する。これにより、タイミングｔ２を、メイン噴射ｍの着火時期として検出することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果や、先の第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）熱発生率についての積分値に基づきメイン噴射による熱発生期間を見積もった。これにより、メイン噴射による熱発生期間Ｔｍを適切に見積もることができる。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１３に、本実施形態にかかる着火時期の検出態様を示す。詳しくは、図１３（ａ）は、噴射期間を示し、図１３（ｂ）は、熱発生率の推移を示す。

本実施形態では、熱発生率が、閾値αよりも小さい規定値εから閾値αへと上昇するタイミングｔ１，ｔ２のうち、熱発生率のピークとなるタイミングｔｐに最近接するタイミングを、メイン噴射ｍの着火時期として検出する。ここで、規定値εは、単一の噴射に伴って熱発生率が上昇及び下降を繰り返す際の一時的な下降によっては低下しないと想定される値に設定されている。このため、図示されるように、熱発生率の上昇及び下降に伴う再度の上昇によって熱発生率が閾値αを上回るタイミングｔ３を排除することができる。このため、図１３に示す例では熱発生率が閾値αを上回るタイミングが３つあるとはいえ、規定値εから閾値αへと上昇するタイミングは、パイロット噴射ｐの着火時期であるタイミングｔ１と、メイン噴射ｍの着火時期であるタイミングｔ２との２つとなっている。そして、メイン噴射に伴う熱発生によって熱発生率のピーク値Ｑｐが生じることに鑑み、ピーク値Ｑｐとなるタイミングに最近接するタイミングｔ２を、メイン噴射ｍの着火時期として検出することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果や、先の第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（８）熱発生率が規定値εから閾値αへと上昇するタイミングであって且つ、ピーク値Ｑｐとなるタイミングに最近接するタイミングを、メイン噴射の着火時期として検出した。これにより、メイン噴射の着火時期を適切に検出することが可能となる。

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

・先の第１の実施形態において、メイン噴射以外の噴射に伴って熱発生率が閾値を上回るタイミングが複数回となる場合には、先の図５に示した処理では、メイン噴射の着火時期を適切に検出することができない。こうした状況に対処するためには、例えばステップＳ２１８において肯定判断されるとき、熱発生率が閾値を上回るタイミングが複数となる噴射がメイン噴射によるものか否かを判断する処理を設けることが望ましい。これは、メイン噴射による熱発生期間を見積もることで行うことができる。また、先の第１の実施形態において、メイン噴射以外の噴射に伴う熱発生率が閾値以下となる場合には、先の図５に示した処理では、メイン噴射の着火時期を適切に検出することができない。こうした状況に対処するためには、各燃料噴射による熱発生期間を見積もることで、各噴射による熱発生率のうち閾値を上回らないものがあるか否かを判断し、ある場合には、先の図５のステップＳ２１８において、燃料回数が「噴射回数から上記閾値を上回らない噴射の数を減算した回数」より大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ２２２でも、噴射回数を、「噴射回数から上記閾値を上回らない噴射の数を減算した回数」に補正する。

・先の第５の実施形態において、アフタ噴射を行う場合には、積分値が最大となるのは、アフタ噴射の終了後となる。このため、メイン噴射の終了タイミングは、例えば積分値が最後に上昇する期間（アフタ噴射による積分値の上昇期間）の前のタイミングとして検出することが望ましい。

・メイン噴射の熱発生期間を見積もる手法としては、上記のものに限らない。例えば、メイン噴射の噴射開始時期の指令値から、噴射期間の指令値に応じて定まる所定期間の経過までの期間をメイン噴射の熱発生期間として見積もってもよい。

・熱発生率が閾値αを上回るタイミングを検出する手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、熱発生率が閾値αを上回る期間が所定期間以上となるものについてのみ、熱発生率が閾値αを上回るタイミングとして検出してもよい。この際、所定期間をノイズによって閾値αを上回る期間の上限値より大きくすることで、ノイズの影響による誤検出を好適に回避することができる。

・上記実施形態では、メイン噴射の着火時期の検出結果に基づき、燃料噴射時期を補正したがこれに限らない。例えば、ＥＧＲバルブ２２の操作量を補正してもよい。要は、メイン噴射の着火時期に基づき、ディーゼル機関の出力制御のためのアクチュエータの操作量を補正することで、出力特性を所望に制御すればよい。

・着火時期の検出対象となる燃料噴射としては、メイン噴射に限らない。メイン噴射に限らず、１回の燃料噴射に伴って熱発生率が閾値を複数回上回るときには、そのうちの最先のタイミングを着火時期とすることは有効である。例えば、先の図５に示したステップＳ２１８において肯定判断されるときには、１度の噴射において熱発生率が閾値を上回るタイミングが複数回あると考えられる。このため、例えばメイン噴射の前段においてなされる噴射の着火時期の検出が所望されるときには、同前段の噴射による熱発生期間として見積もられる期間内に熱発生率が閾値を上回る回数が複数あるか否かを判断し、複数ある場合には、最先のタイミングを着火時期とすればよい。

・燃焼室８内における燃料の燃焼に伴って発生するエネルギ発生率を定量化する手法としては、熱発生率によるものに限らない。

第１の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。 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。 上記燃料噴射制御における熱発生率の算出処理の手順を示すフローチャート。 燃料噴射に伴う熱発生率の推移例を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる主燃焼の着火時期の検出処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施形態にかかる主燃焼の着火時期の検出処理の手順を示すフローチャート。 上記処理による着火時期の検出態様を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかる主燃焼の着火時期の検出処理の手順を示すフローチャート。 上記処理による着火時期の検出態様を示すタイムチャート。 第４の実施形態にかかる主燃焼の着火時期の検出処理の手順を示すフローチャート。 上記処理による着火時期の検出態様を示すタイムチャート。 第５の実施形態にかかる着火時期の検出態様を示すタイムチャート。 第６の実施形態にかかる着火時期の検出態様を示すタイムチャート。

符号の説明

２…ディーゼル機関、１２…燃料噴射弁、５０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の位置実施形態）。

Claims (11)

1. 圧縮着火式内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、
   前記エネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、
   前記着火時期検出手段は、前記着火時期の検出対象となる燃料噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数ある場合、該複数のタイミングのうちの最先のタイミングを前記着火時期とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段を更に備え、
   前記着火時期の検出対象となる燃料噴射を、前記噴射手段により複数回の噴射がなされるときには、前記複数回の燃料噴射のうちの最大の噴射量となるメイン噴射とし、前記噴射手段により１回の噴射がなされるときには、該１回の噴射であるメイン噴射とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記着火時期検出手段は、前記内燃機関の運転状態及び前記算出手段による算出結果の少なくとも一方に基づき、前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もる見積もり手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記見積もり手段は、前記内燃機関の回転速度、負荷、及び噴射回数に基づき、前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記見積もり手段は、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率が前記閾値よりも小さい所定値を上回る期間のうちの最長期間を前記メイン噴射によるエネルギ発生期間として見積もることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記見積もり手段は、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率についての積分値に基づき前記メイン噴射によるエネルギ発生期間を見積もることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記着火時期検出手段は、前記エネルギ発生率のピークを検出するピーク検出手段を備え、前記算出手段によって算出されるエネルギ発生率が前記閾値よりも小さい規定値から前記閾値へと上昇するタイミングであって且つ、前記ピークとなるタイミングに最近接するタイミングを、前記着火時期として検出することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
8. 圧縮着火式内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、
   前記内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、
   前記燃料噴射に伴い発生するエネルギ発生率のピークを検出するピーク検出手段と、
   前記燃料の燃焼に伴い発生するエネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングを検出するタイミング検出手段と、
   前記エネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、
   前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、前記燃料噴射のうち最大の噴射量を有する噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数あるとして、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミングのうち前記ピークに最近接するタイミングから前記減算した値だけ前のタイミングを前記着火時期として検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値がゼロ以下であるとき、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミングのうち前記ピークに最近接するタイミングを前記着火時期として検出することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
10. 圧縮着火式内燃機関の１燃焼サイクル内に１又は複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、
    前記内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼によって生成されるエネルギ発生率を算出する算出手段と、
    前記燃料の燃焼に伴い発生するエネルギ発生率の上昇過程において該エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングを検出するタイミング検出手段と、
    前記エネルギ発生率が前記閾値を上回るタイミングに基づき、前記燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備え、
    前記着火時期検出手段は、前記タイミング検出手段によって検出されるタイミング数から燃料噴射回数を減算した値が正であるとき、１回の燃料噴射に伴って前記エネルギ発生率が閾値を上回るタイミングが複数あると判断し、該閾値を上回るタイミングが複数となる噴射を特定することで前記着火時期を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. 前記着火時期検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータの操作量を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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