JP2009121417A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予混合圧縮自着火運転される場合において、内燃機関が過渡状態にあるときでも、安定した燃焼状態を確保でき、それにより、商品性、運転性および排ガス特性をいずれも向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】予混合圧縮自着火運転中、燃料を主噴射および副噴射の２回に分割して気筒内に噴射可能な内燃機関３の燃料噴射制御装置１は、ＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、筒内圧ＰＣＹＬに応じて、図示平均有効圧力ＩＭＥＰを算出し（ステップ１〜３）、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、要求トルクＴＲＱを算出し（ステップ１０，１１）、内燃機関３の予混合圧縮自着火運転中にそれぞれ算出された要求トルクＴＲＱと図示平均有効圧力ＩＭＥＰとの比ＲＴＩに応じて、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出する（ステップ２４，２５）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、内燃機関の燃料噴射制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、予混合圧縮自着火運転されるものであり、燃料噴射弁、ノッキングセンサ、エンジン回転数センサ、無段変速機および発電機などを備えている（同公報の図１参照）。この燃料噴射制御装置では、ノッキングセンサの検出信号に基づき、ノッキングが発生したか否かを判別し、ノッキングが発生したときには、無段変速機を制御することにより、エンジン回転数を低下させる（図２のステップ１〜３）。

次いで、低下したエンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせが、ノッキングの発生しない正常燃焼領域にあるか否かを判別し（ステップ４）、両者の組み合わせが正常燃焼領域にあるときには、エンジントルクが発電機で要求されるトルクに対して不足しているか否かを判別する（ステップ５）。そして、エンジントルクが不足しているときには、エンジントルクのみを、エンジントルクとエンジン回転数の組み合わせを正常燃焼領域に保持できる範囲内で上昇させるように、燃料噴射弁の燃料噴射量が増大側に制御される（ステップ６）。

特開２００３−１８４６２４号公報

一般に、予混合圧縮自着火運転される内燃機関の場合、火花点火運転される内燃機関または拡散燃焼運転される内燃機関と比べて、ＥＧＲ量が多いなどの理由によって混合気の燃焼状態の安定性が低く、失火、騒音、振動およびトルク段差などが発生しやすいという欠点を備えている。この欠点は、特に内燃機関が過渡状態にあって、その発生トルク（または出力）が運転負荷に応じたトルクを達成できていないとき、すなわちトルク不足（または出力不足）が発生しているときに、より顕著に表れやすい。これに対して、上記従来の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、エンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせがノッキングの発生しない正常燃焼領域に保持されるように、燃料噴射量を制御するものに過ぎないので、内燃機関が過渡状態にあるときなどには、混合気の燃焼状態が不安定になり、上記欠点が顕著に表れることで、商品性、運転性および排ガス特性がいずれも低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、予混合圧縮自着火運転される場合において、内燃機関が過渡状態にあるときでも、安定した燃焼状態を確保でき、それにより、商品性、運転性および排ガス特性をいずれも向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、所定の運転領域にあるとき（ステップ２１，３１，４１の判別結果がＹＥＳのとき）に予混合圧縮自着火運転が行われるとともに、予混合圧縮自着火運転されているときの１回の燃焼サイクル中、燃料を主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒３ａ内に噴射可能な内燃機関３において、燃料噴射を制御する内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、内燃機関３の筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧検出手段（ＥＣＵ２、筒内圧センサ２１）と、検出された筒内圧ＰＣＹＬに応じて、内燃機関３の実際の仕事を表す実仕事パラメータ（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）を算出する実仕事パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１〜３）と、内燃機関３の運転状態を表す運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する運転状態パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２２）と、検出された運転状態パラメータに応じて、内燃機関３に要求される仕事を表す要求仕事パラメータ（要求トルクＴＲＱ）を算出する要求仕事パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１０，１１）と、内燃機関３の予混合圧縮自着火運転中にそれぞれ算出された実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータを用い、両者の相対的な大小関係を表す指標値（比ＲＴＩ、トルク偏差ＤＴＲＱ、圧力偏差ＤＩＭＥＰ）を算出する指標値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２４，３５，４５）と、内燃機関３の予混合圧縮自着火運転中、算出された指標値に応じて、副噴射による燃料噴射量（副噴射量ＱＩＮＪ２）、副噴射の時期（副噴射時期φＩＮＪ２）、および副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率（副噴射率ＲＩＮＪ２）の少なくとも一つを副噴射パラメータとして算出する副噴射パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２５，３６，４６）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、筒内圧に応じて、内燃機関の実際の仕事を表す実仕事パラメータが算出され、運転状態パラメータに応じて、内燃機関に要求される仕事を表す要求仕事パラメータが算出される。さらに、内燃機関の予混合圧縮自着火運転中にそれぞれ算出された実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータを用い、両者の相対的な大小関係を表す指標値が算出され、算出された指標値に応じて、副噴射による燃料噴射量、副噴射の時期、および副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率の少なくとも一つが、副噴射パラメータとして算出される。この場合、実仕事パラメータは、内燃機関の燃焼エネルギを適切に表す筒内圧に応じて算出されるので、内燃機関の実際の仕事を適切に表し、要求仕事パラメータは、内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて算出されるので、そのときに内燃機関に要求されている仕事を適切に表す。そのため、以上のような実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータの相対的な大小関係を表す指標値は、内燃機関がその時点で過渡状態にあるか否かを適切に表すとともに、その時点で内燃機関に要求されている仕事に対応する実際の仕事の達成度合を表すものとなる。

一方、この内燃機関のように、予混合圧縮自着火運転での１回の燃焼サイクル中、燃料が主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒内に噴射された場合、内燃機関の実際の仕事は、前述した副噴射パラメータに大きく依存する。すなわち、副噴射による燃料噴射量、副噴射の時期、および副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率などが変化すると、それに従って内燃機関の実際の仕事が変化する。したがって、この燃料噴射制御装置によれば、内燃機関に要求されている仕事に対応する実際の仕事の達成度合（言い換えれば実際の仕事の不足分）を反映させながら、副噴射パラメータを適切に算出することができ、それにより、内燃機関が過渡状態にあるときでも、内燃機関に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保できることによって、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、実仕事パラメータ算出手段は、実仕事パラメータとして、平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）、および平均有効圧力をトルクに換算したトルク換算値ＴＲＱ２の一方を算出し、要求仕事パラメータ算出手段は、要求仕事パラメータとして、内燃機関３に要求される要求トルクＴＲＱ、および要求トルクＴＲＱを平均有効圧力に換算した圧力換算値ＩＭＥＰ２の一方を算出し、指標値算出手段は、指標値として、要求トルクＴＲＱおよび平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）の一方と他方との比ＲＴＩ、圧力換算値ＩＭＥＰ２および平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）の一方と他方との差分（圧力偏差ＤＩＭＥＰ）、ならびに要求トルクＴＲＱおよびトルク換算値ＴＲＱ２の一方と他方との差分（トルク偏差ＤＴＲＱ）のいずれかを算出することを特徴とする。

この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、実仕事パラメータとして、平均有効圧力および平均有効圧力をトルクに換算したトルク換算値の一方が算出され、要求仕事パラメータとして、内燃機関に要求される要求トルクおよび要求トルクを平均有効圧力に換算した圧力換算値の一方が算出されるとともに、要求トルクおよび平均有効圧力の一方と他方との比、圧力換算値および平均有効圧力の一方と他方との差分、ならびに要求トルクおよびトルク換算値の一方と他方との差分のいずれかが、指標値として算出される。この場合、要求トルクおよび圧力換算値は、そのときに内燃機関に要求される仕事を適切に表すものであり、平均有効圧力およびトルク換算値は、内燃機関の実際の仕事を適切に表すものであるので、要求トルクおよび平均有効圧力の一方と他方との比、圧力換算値および平均有効圧力の一方と他方との差分、ならびに要求トルクおよびトルク換算値の一方と他方との差分はいずれも、内燃機関がその時点で過渡状態にあるか否かを適切に表すとともに、その時点で内燃機関に要求されている仕事に対応する実際の仕事の達成度合を表すものとして算出される。その結果、請求項１に係る発明の作用効果を確実に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、指標値算出手段は、要求トルクＴＲＱと、要求トルクＴＲＱに基づいて内燃機関３を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）とを用いて、指標値を算出することを特徴とする。

この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求トルクと、要求トルクに基づいて内燃機関を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された平均有効圧力とを用いて、指標値が算出されるので、内燃機関が要求トルクに基づいて制御されたときの、要求トルクに対応する実際の仕事の達成度合に応じて、副噴射パラメータを算出することができ、それにより、燃料噴射の制御精度をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、副噴射パラメータは、副噴射による燃料噴射量（副噴射量ＱＩＮＪ２）であり、副噴射パラメータ算出手段は、燃料噴射量（副噴射量ＱＩＮＪ２）を、要求トルクＴＲＱと平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との比ＲＴＩが大きいほど、圧力換算値ＩＭＥＰ２と平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との差分（圧力偏差ＤＩＭＥＰ）が大きいほど、または要求トルクＴＲＱとトルク換算値ＴＲＱ２との差分（トルク偏差ＤＴＲＱ）が大きいほど、より大きくなるように算出する（ステップ２５，３６，４６）ことを特徴とする。

この場合、要求トルクと平均有効圧力との比、要求トルクとトルク換算値との差分、および圧力換算値と平均有効圧力との差分はいずれも、要求トルクに対する実際の仕事の不足分を表すので、これらの比および差分が大きいほど、実際の仕事の不足分が大きいことになる。一方、この内燃機関のように、予混合圧縮自着火運転での１回の燃焼サイクル中、燃料が主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒内に噴射された場合、副噴射における燃料噴射量が大きいほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなる。したがって、この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求トルクに対する実際の仕事の不足分が大きいほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなるように、副噴射における燃料噴射量を制御することができ、その結果、制御精度をより一層、向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項２または３に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、副噴射パラメータは、副噴射の時期（副噴射時期φＩＮＪ２）であり、副噴射パラメータ算出手段は、副噴射の時期（副噴射時期φＩＮＪ２）を、要求トルクＴＲＱと平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との比ＲＴＩが大きいほど、圧力換算値ＩＭＥＰ２と平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との差分（圧力偏差ＤＩＭＥＰ）が大きいほど、または要求トルクＴＲＱとトルク換算値ＴＲＱ２との差分（トルク偏差ＤＴＲＱ）が大きいほど、より早いタイミングになるように算出する（式（１）〜（３））ことを特徴とする。

この内燃機関のように、予混合圧縮自着火運転での１回の燃焼サイクル中、燃料が主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒内に噴射された場合、副噴射の時期が早いタイミングになるほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなる。したがって、この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求トルクに対する実際の仕事の不足分が大きいほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなるように、副噴射の時期を制御することができ、その結果、制御精度をより一層、向上させることができる。

請求項６に係る発明は、請求項２または３に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、副噴射パラメータは、副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率（副噴射率ＲＩＮＪ２）であり、副噴射パラメータ算出手段は、単位時間当たりの燃料噴射率（副噴射率ＲＩＮＪ２）を、要求トルクＴＲＱと平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との比ＲＴＩが大きいほど、圧力換算値ＩＭＥＰ２と平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との差分（圧力偏差ＤＩＭＥＰ）が大きいほど、または要求トルクＴＲＱとトルク換算値ＴＲＱ２との差分（トルク偏差ＤＴＲＱ）が大きいほど、より大きくなるように算出する（図７，１１，１５）ことを特徴とする。

この内燃機関のように、予混合圧縮自着火運転での１回の燃焼サイクル中、燃料が主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒内に噴射された場合、副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率が大きいほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなる。したがって、この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求トルクに対する実際の仕事の不足分が大きいほど、内燃機関が実際に達成する仕事がより大きくなるように、副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率を制御することができ、その結果、制御精度をより一層、向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置について説明する。図１は、本実施形態の燃料噴射制御装置１およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、同図に示すように、燃料噴射制御装置１は、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、燃料噴射制御処理などの各種の制御処理を実行する。

エンジン３は、車両１０に搭載された直列４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。このエンジン３には、クランク角センサ２０および４つの筒内圧センサ２１（１つのみ図示）が設けられている。

このクランク角センサ２０は、マグネットロータ２０ａおよびＭＲＥピックアップ２０ｂで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。なお、本実施形態では、クランク角センサ２０が運転状態パラメータ検出手段に相当し、エンジン回転数ＮＥが運転状態パラメータに相当する。

また、筒内圧センサ２１は、気筒３ａ毎に設けられた、図示しないグロープラグと一体型の圧電素子タイプのものであり、対応する気筒３ａ内の圧力すなわち筒内圧ＰＣＹＬの変化に伴ってたわむことにより、筒内圧ＰＣＹＬを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、後述するように、筒内圧センサ２１の検出信号の電圧値（以下「検出電圧」という）ＶＣＰＳに基づき、筒内圧ＰＣＹＬおよび図示平均有効圧ＩＭＥＰを算出する。なお、本実施形態では、筒内圧センサ２１が筒内圧検出手段に相当する。

さらに、エンジン３には、燃料噴射弁４が気筒３ａ毎に設けられており（１つのみ図示）、各燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２によって、その開閉タイミングが制御され、それにより、後述するように、燃料の噴射量および噴射時期が制御される。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２２が接続されており、このアクセル開度センサ２２は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ２２が運転状態パラメータ検出手段に相当し、アクセル開度ＡＰが運転状態パラメータに相当する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースおよび駆動回路（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２２の検出信号などに応じて、各種の制御処理を実行する。

具体的には、ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じて、後述するように、図示平均有効圧力ＩＭＥＰの算出処理、要求トルクＴＲＱの算出処理および燃料噴射制御処理などを実行する。これらの制御処理により、エンジン３の運転状態が所定のＰＣＣＩ運転域にあるときには、エンジン３の予混合圧縮自着火運転が実行され、それ以外の運転域では、通常の圧縮自着火運転が実行される。また、後述するように、予混合圧縮自着火運転中、所定の運転条件が成立したとき（ＲＴＩ＞Ｒ２が成立したとき）には、燃料が主噴射時期と、それよりも後の副噴射時期との２回に分割して噴射される。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、筒内圧検出手段、実仕事パラメータ算出手段、運転状態パラメータ検出手段、要求仕事パラメータ算出手段、指標値算出手段および副噴射パラメータ算出手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される図示平均有効圧ＩＭＥＰの算出処理について説明する。この処理は、各気筒３ａにおける当該燃焼サイクルでの図示平均有効圧ＩＭＥＰを算出するものであり、所定周期（例えばクランク角１゜毎の周期）で実行される。ここでは１つの気筒３ａにおける処理内容を例にとって説明するとともに、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、筒内圧センサ２１の検出電圧ＶＣＰＳを読み込む。

次に、ステップ２に進み、検出電圧ＶＣＰＳを用いて、本出願人が特開２００６−２３３７９８号公報に記載した手法により、筒内圧ＰＣＹＬを算出する。具体的には、モータリング圧力より推定した筒内圧の推定値と筒内圧センサ２１の検出電圧ＶＣＰＳより算出した算出値との偏差が最小になるように、筒内圧ＰＣＹＬが算出される。

ステップ２に続くステップ３で、上記ステップ２で算出された筒内圧ＰＣＹＬを用いて、本出願人が特開２００６−５２６４７号公報に記載した手法により、図示平均有効圧ＩＭＥＰを算出する。その後、本処理を終了する。なお、本実施形態では、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが実仕事パラメータおよび平均有効圧力に相当する。

次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される要求トルクＴＲＱの算出処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、エンジン３に要求されるトルクを要求トルクＴＲＱとして算出するものであり、１回の燃焼サイクルにおける最初のＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

この処理では、まず、ステップ１０で、ＲＡＭに記憶されている、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰのデータを読み込む。

次いで、ステップ１１に進み、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出する。このマップでは、要求トルクＴＲＱは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きなエンジン出力が要求されるためである。その後、本処理を終了する。

以上のように要求トルクＴＲＱが算出されると、今回の燃焼サイクルで、全気筒３ａの燃料噴射量および吸入空気量が要求トルクＴＲＱに基づいて制御され、それにより、要求トルクＴＲＱに相当するエンジン出力が得られるように、エンジン３が制御される。なお、本実施形態では、要求トルクＴＲＱが要求仕事パラメータに相当する。

次に、図４を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される燃料噴射制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、主噴射量ＱＩＮＪ１、主噴射時期φＩＮＪ１、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を気筒３ａ毎に算出するものであり、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

この処理では、まず、ステップ２０で、ＲＡＭに記憶されているエンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＱおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰなどの各種データを読み込む。この場合、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとして、今回値すなわち最新の算出値を読み込むとともに、要求トルクＴＲＱとして、前回値すなわち前回の制御タイミングで算出された値を読み込む。言い換えれば、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとして、要求トルクＴＲＱに基づいて内燃機関３を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された値を用いる。その理由については後述する。

次いで、ステップ２１に進み、予混合圧縮自着火運転モードフラグＦ＿ＰＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この予混合圧縮自着火運転モードフラグＦ＿ＰＣＣＩは、エンジン回転数ＮＥ、エンジン水温および要求トルクＴＲＱなどの運転状態パラメータに基づいて設定されるものであり、具体的には、これらの運転状態パラメータがエンジン３を予混合圧縮自着火運転すべき所定のＰＣＣＩ運転域にあるときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。

ステップ２１の判別結果がＹＥＳで、Ｆ＿ＰＣＣＩ＝１のときには、エンジン３を予混合圧縮自着火運転すべきであると判定して、ステップ２２に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、主噴射量ＱＩＮＪ１を算出する。

次いで、ステップ２３で、エンジン回転数ＮＥおよび主噴射量ＱＩＮＪ１に応じて、図示しないマップを検索することにより、主噴射時期φＩＮＪ１を算出する。この主噴射時期φＩＮＪ１は、上記主噴射量ＱＩＮＪ１の噴射開始タイミングであり、吸気行程のＴＤＣ位置よりも前の所定範囲内のクランク角（例えばＢＴＤＣ２０゜〜３０゜）に設定される。

ステップ２３に続くステップ２４で、要求トルクＴＲＱを図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算した値ＴＲＱ／ＩＭＥＰを、比ＲＴＩとして設定する。なお、本実施形態では、比ＲＴＩが、指標値と、実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータの一方と他方の比とに相当する。

次いで、ステップ２５に進み、比ＲＴＩに応じて、図５に示すテーブルを検索することにより、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出する。なお、本実施形態では、副噴射量ＱＩＮＪ２が、副噴射による燃料噴射量に相当する。同図において、Ｒ２は、比ＲＴＩの所定のしきい値であり、ＲＴＩ＜Ｒ２が成立している場合、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っていることを表し、ＲＴＩ＝Ｒ２の場合、両者が等しいことを表し、ＲＴＩ＞Ｒ２が成立している場合、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っていることを表す。また、Ｑ２＿Ｂは、副噴射量ＱＩＮＪ２の基本値であり、本実施形態では値０に設定される。

同図に示すように、このテーブルでは、副噴射量ＱＩＮＪ２は、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域で基本値Ｑ２＿Ｂ（＝０）に設定されており、したがって、ＲＴＩ≦Ｒ２のときには、副噴射が実行されず、主噴射のみが実行されることになる。これは、ＲＴＩ≦Ｒ２が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を行う必要がないことによる。なお、基本値Ｑ２＿Ｂを正の所定値に設定し、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＲＴＩ＞Ｒ２の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、エンジン３の実際の仕事の不足分を補償するために、主噴射に加えて、副噴射を実行する必要があるので、副噴射量ＱＩＮＪ２は、ＱＩＮＪ２＞０が成立するように設定されている。さらに、この領域では、副噴射量ＱＩＮＪ２は、比ＲＴＩが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、エンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、副噴射量ＱＩＮＪ２をより大きい値に設定する必要があることによる。

次に、ステップ２６に進み、上記ステップ２５で算出された副噴射量ＱＩＮＪ２およびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、副噴射時期φＩＮＪ２を算出する。この副噴射時期φＩＮＪ２は、副噴射量ＱＩＮＪ２の噴射開始タイミングであり、吸気行程のＴＤＣ位置以降の所定範囲内のクランク角（例えばＡＴＤＣ０゜〜３０゜）に設定されている。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯで、Ｆ＿ＰＣＣＩ＝０ときには、エンジン３を通常の圧縮自着火運転すべきであると判定して、ステップ２７に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、通常の圧縮自着火運転用の燃料噴射制御処理が実行される。その後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の燃料噴射制御装置１によれば、筒内圧ＰＣＹＬに応じて、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが算出され、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、要求トルクＴＲＱが算出される。さらに、この要求トルクＴＲＱを、要求トルクＴＲＱに基づいて内燃機関３を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算することにより、比ＲＴＩが算出され、この比ＲＴＩに応じて、副噴射量ＱＩＮＪ２が算出される。

この場合、図示平均有効圧力ＩＭＥＰは、エンジン３の燃焼エネルギを適切に表す筒内圧ＰＣＹＬに応じて算出されるので、エンジン３の実際の仕事を適切に表し、要求トルクＴＲＱは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて算出されるので、そのときにエンジン３に要求されている仕事を適切に表す。さらに、比ＲＴＩは、要求トルクＴＲＱを、それに基づいてエンジン３を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算することにより算出されるので、エンジン３が要求トルクＴＲＱに応じて制御された場合において、要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すことになる。

一方、このエンジン３のように、予混合圧縮自着火運転されている場合において、１回の燃焼サイクル中、燃料が主噴射とそれよりも後の副噴射とに２分割して気筒３ａ内に噴射されたときには、エンジン３の実際の仕事は、副噴射量ＱＩＮＪ２に大きく依存する。すなわち、エンジン３の実際の仕事は、副噴射量ＱＩＮＪ２によって決まる。したがって、この燃料噴射制御装置によれば、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事の達成度合（言い換えれば実際の仕事の不足分）を反映させながら、副噴射量ＱＩＮＪ２を適切に算出することができ、それにより、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保できることによって、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

さらに、副噴射量ＱＩＮＪ２は、ＲＴＩ＞Ｒ２のとき、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っているときには、比ＲＴＩが大きいほど、より大きい値に設定される。言い換えれば、エンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、副噴射量ＱＩＮＪ２がより大きい値に設定されるので、エンジン３の実際の仕事の不足分を適切に補償することができる。

なお、実施形態は、実仕事パラメータとして図示平均有効圧力ＩＭＥＰを用いた例であるが、本発明の実仕事パラメータはこれに限らず、内燃機関の実際の仕事を表すものであればよい。例えば、実仕事パラメータとして、図示平均有効圧力ＩＭＥＰに代えて正味平均有効圧力ＢＭＥＰを用いてもよい。さらに、実仕事パラメータとして、図示平均有効圧力ＩＭＥＰまたは正味平均有効圧力ＢＭＥＰを仕事（ジュール）に換算した値を用いてもよい。

また、実施形態は、要求仕事パラメータとして要求トルクＴＲＱを用いた例であるが、本発明の実仕事パラメータはこれに限らず、内燃機関に要求される仕事を表すものであればよい。例えば、要求仕事パラメータとして、要求トルクＴＲＱを仕事（ジュール）に換算した値を用いてもよい。

さらに、実施形態は、実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータの相対的な大小関係を表す指標値として、比ＲＴＩ（＝ＴＲＱ／ＩＭＥＰ）を用いた例であるが、本発明の指標値はこれに限らず、実仕事パラメータおよび要求仕事パラメータの相対的な大小関係を表すものであればよい。例えば、実施形態の比ＲＴＩに代えて、比ＩＭＥＰ／ＴＲＱを用いてもよい。さらに、比ＲＴＩに代えて、要求トルクＴＲＱおよび後述するトルク換算値ＴＲＱ２の一方と他方の比（ＴＲＱ／ＴＲＱ２またはＴＲＱ２／ＴＲＱ）を用いてもよく、後述する圧力換算値ＩＭＥＰ２および図示平均有効圧力ＩＭＥＰの一方と他方の比（ＩＭＥＰ／ＩＭＥＰ２またはＩＭＥＰ２／ＩＭＥＰ）を用いてもよい。

以上の５つの比ＩＭＥＰ／ＴＲＱ，ＴＲＱ／ＴＲＱ２，ＴＲＱ２／ＴＲＱ，ＩＭＥＰ／ＩＭＥＰ２，ＩＭＥＰ２／ＩＭＥＰはいずれも、実施形態の比ＲＴＩと同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、これらの比のいずれかを用いた場合でも、実施形態の燃料噴射制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保でき、それにより、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

また、前述した図４のステップ２５，２６に代えて、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を、以下に述べるように算出してもよい。まず、ＲＴＩ≦Ｒ２のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を値０に設定し、ＲＴＩ＞Ｒ２のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を副噴射量ＱＩＮＪ２を正の所定値に設定する。次いで、副噴射時期φＩＮＪ２を、下式（１）により算出する。
φＩＮＪ２＝φＩＮＪ２＿Ｂ−Ｄφ２＿ＲＴＩ …… （１）

ここで、φＩＮＪ２＿Ｂは、副噴射時期φＩＮＪ２の基本値であり、吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定のクランク角位置に相当する値に設定されている。また、Ｄφ２＿ＲＴＩは、基本値φＩＮＪ２＿Ｂを進角側に補正するための補正項であり、比ＲＴＩに応じて、図６に示すテーブルを検索することにより算出される。

同図に示すように、この補正項Ｄφ２＿ＲＴＩは、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域で値０に設定されている。また、ＲＴＩ＞Ｒ２の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、補正項Ｄφ２＿ＲＴＩは、Ｄφ２＿ＲＴＩ＞０が成立するように設定されている。これは、ＲＴＩ＞Ｒ２の領域では、エンジン３の実際の仕事の不足分を補償すべく、エンジン３の実際の仕事を増大させるために、副噴射時期φＩＮＪ２を基本値φＩＮＪ２＿Ｂから進角させる必要がある（すなわちより早いタイミングに変更する必要がある）ことによる。したがって、この補正項Ｄφ２＿ＲＴＩは、比ＲＴＩが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を算出した場合でも、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保でき、それにより、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。なお、この場合、副噴射時期φＩＮＪ２を上記手法により算出するとともに、副噴射量ＱＩＮＪ２を、ステップ２５と同じ手法により算出してもよい。

また、燃料噴射弁４として、単位時間当たりの噴射率を変更可能なものを用いた場合には、前述した図４のステップ２５，２６に代えて、以下に述べるように、副噴射時期φＩＮＪ２と、副噴射率ＲＩＮＪ２（副噴射時の単位時間当たりの噴射率）を算出してもよい。まず、副噴射時期φＩＮＪ２を吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定のクランク角位置に設定する。

次いで、副噴射率ＲＩＮＪ２を、比ＲＴＩに応じて、図７に示すテーブルを検索することにより算出する。同図において、Ｒ２＿Ｂは、副噴射率ＲＩＮＪ２の基本値であり、本実施形態では値０に設定される。同図に示すように、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域では、この副噴射率ＲＩＮＪ２は、基本値Ｒ２＿Ｂに設定されている。これは、ＲＴＩ≦Ｒ２が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を実行する必要がないことによる。なお、基本値Ｒ２＿Ｂを正の所定値に設定し、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＲＴＩ＞Ｒ２の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、副噴射率ＲＩＮＪ２は、比ＲＴＩが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償すべく、エンジン３の実際の仕事を増大させるために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射時期φＩＮＪ２および副噴射率ＲＩＮＪ２を算出した場合でも、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保でき、それにより、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

なお、上記の例のように、燃料噴射弁４として、単位時間当たりの噴射率を変更可能なものを用いた場合、１回の副噴射において、燃料噴射弁４の噴射率を、副噴射開始時は小さい値に設定するとともに、開始以降から副噴射終了時までの間はより大きい値になるように可変制御してもよい。このように制御した場合、噴射率が副噴射開始時は小さい値に設定されることによって、燃焼に伴う騒音およびノイズの発生を抑制することができる。

さらに、前述した図４の燃料噴射制御処理に代えて、図８に示す燃料噴射制御処理を実行してもよい。この図８の処理も、図４の処理と同様に、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。この燃料噴射制御処理は、図４の処理と比べると、ステップ３４〜３６のみが異なっており、その他は同じであるので、以下、異なる点を中心として説明するとともに、それ以外の説明を省略する。

まず、ステップ３０〜３３を、前述したステップ２０〜２３と同様に実行した後、ステップ３４で、換算係数ＫＴＲＱと図示平均有効圧力ＩＭＥＰの積ＫＴＲＱ・ＩＭＥＰを、トルク換算値ＴＲＱ２として設定する。このトルク換算値ＴＲＱ２は、図示平均有効圧力ＩＭＥＰをトルクに換算したものであり、換算係数ＫＴＲＱは、行程容積などに基づいて予め設定される。

次に、ステップ３５で、要求トルクＴＲＱとトルク換算値ＴＲＱ２との差分ＴＲＱ−ＴＲＱ２を、トルク偏差ＤＴＲＱとして設定する。なお、この例では、トルク偏差ＤＴＲＱが、指標値と、要求トルクおよびトルク換算値の一方と他方の差分とに相当する。

次いで、ステップ３６に進み、ステップ３５で算出したトルク偏差ＤＴＲＱに応じて、図９に示すテーブルを検索することにより、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出する。同図に示すように、このテーブルでは、副噴射量ＱＩＮＪ２は、ＤＴＲＱ≦０の領域で前述した基本値Ｑ２＿Ｂ（＝０）に設定されており、したがって、ＤＴＲＱ≦０のときには、副噴射が実行されず、主噴射のみが実行されることになる。これは、ＤＴＲＱ≦０が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を行う必要がないことによる。なお、この例でも、前述したように、基本値Ｑ２＿Ｂを正の所定値に設定し、ＤＴＲＱ≦０の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＤＴＲＱ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、副噴射量ＱＩＮＪ２は、トルク偏差ＤＴＲＱが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、エンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、副噴射量ＱＩＮＪ２をより大きい値に設定する必要があることによる。

次に、ステップ３７に進み、前述したステップ２６と同じ手法により、副噴射時期φＩＮＪ２を算出した後、本処理を終了する。

以上のように、図８の燃料噴射制御処理を実行した場合でも、前述した図４の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保でき、それにより、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

なお、以上の図８の処理は、要求トルクおよびトルク換算値の一方と他方の差分として、要求トルクＴＲＱとトルク換算値ＴＲＱ２との差分ＴＲＱ−ＴＲＱ２（＝トルク偏差ＤＴＲＱ）を用いた例であるが、これに代えて、差分ＴＲＱ２−ＴＲＱ、差分の絶対値｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜、または差分の絶対値｜ＴＲＱ２−ＴＲＱ｜を用いてもよい。その場合には、前述した図９のテーブルの横軸を差分の絶対値｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜または｜ＴＲＱ２−ＴＲＱ｜に設定し、これらの絶対値に応じて、テーブルを検索することにより、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出するように構成すればよい。以上のように構成した場合でも、図８の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、前述した図８のステップ３６，３７に代えて、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を、以下に述べるように算出してもよい。まず、ＤＴＲＱ≦０のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を値０に設定し、ＤＴＲＱ＞０のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を正の所定値に設定する。次いで、副噴射時期φＩＮＪ２を、下式（２）により算出する。
φＩＮＪ２＝φＩＮＪ２＿Ｂ−Ｄφ２＿ＤＴＲＱ …… （２）

ここで、Ｄφ２＿ＤＴＲＱは、基本値φＩＮＪ２＿Ｂを進角側に補正するための補正項であり、トルク偏差ＤＴＲＱに応じて、図１０に示すテーブルを検索することにより算出される。

同図に示すように、この補正項Ｄφ２＿ＤＴＲＱは、ＤＴＲＱ≦０の領域で値０に設定されている。また、ＤＴＲＱ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、補正項Ｄφ２＿ＤＴＲＱは、比ＤＴＲＱが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を算出した場合でも、図８の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、燃料噴射弁４として、単位時間当たりの噴射率を変更可能なものを用いた場合には、前述した図８のステップ３６，３７に代えて、以下に述べるように、副噴射時期φＩＮＪ２と、副噴射率ＲＩＮＪ２を算出してもよい。まず、副噴射時期φＩＮＪ２を吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定のクランク角位置に設定する。

次いで、副噴射率ＲＩＮＪ２を、トルク偏差ＤＴＲＱに応じて、図１１に示すテーブルを検索することにより算出する。同図に示すように、この副噴射率ＲＩＮＪ２は、ＤＴＲＱ≦０の領域では前述した基本値Ｒ２＿Ｂ（＝０）に設定されている。これは、ＤＴＲＱ≦０が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を実行する必要がないことによる。なお、この例でも、前述したように、基本値Ｒ２＿Ｂを正の所定値に設定し、ＤＴＲＱ≦０の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＤＴＲＱ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、副噴射率ＲＩＮＪ２は、トルク偏差ＤＴＲＱが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償すべく、エンジン３の実際の仕事を増大させるために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射時期φＩＮＪ２および副噴射率ＲＩＮＪ２を算出した場合でも、図８の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、前述した図４の燃料噴射制御処理に代えて、図１２に示す燃料噴射制御処理を実行してもよい。この図１２の処理も、図４の処理と同様に、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。この燃料噴射制御処理は、図４の処理と比べると、ステップ４４〜４６のみが異なっており、その他は同じであるので、以下、異なる点を中心として説明するとともに、それ以外の説明を省略する。

まず、ステップ４０〜４３を、前述したステップ２０〜２３と同様に実行した後、ステップ４４で、換算係数ＫＩＭＥＰと要求トルクＴＲＱの積ＫＩＭＥＰ・ＴＲＱを、圧力換算値ＩＭＥＰ２として設定する。この圧力換算値ＩＭＥＰ２は、要求トルクＴＲＱを図示平均有効圧力ＩＭＥＰに換算したものであり、換算係数ＫＩＭＥＰは、行程容積などに基づいて予め設定される。

次に、ステップ４５で、圧力換算値ＩＭＥＰ２と図示平均有効圧力ＩＭＥＰとの差分ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰを、圧力偏差ＤＩＭＥＰとして設定する。なお、この例では、圧力偏差ＤＩＭＥＰが、指標値と、平均有効圧力および圧力換算値の一方と他方の差分とに相当する。

次いで、ステップ４６に進み、ステップ４５で算出した圧力偏差ＤＩＭＥＰに応じて、図１３に示すテーブルを検索することにより、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出する。同図に示すように、このテーブルでは、副噴射量ＱＩＮＪ２は、ＤＩＭＥＰ≦０の領域において、前述した基本値Ｑ２＿Ｂ（＝０）に設定されており、したがって、ＤＩＭＥＰ≦０のときには、副噴射が実行されず、主噴射のみが実行されることになる。これは、ＤＩＭＥＰ≦０が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を行う必要がないことによる。なお、この例でも、前述したように、基本値Ｑ２＿Ｂを正値に設定し、ＤＩＭＥＰ≦０の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＤＩＭＥＰ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、副噴射量ＱＩＮＪ２は、圧力偏差ＤＩＭＥＰが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、エンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、副噴射量ＱＩＮＪ２をより大きい値に設定する必要があることによる。

次に、ステップ４７に進み、前述したステップ２６と同じ手法により、副噴射時期φＩＮＪ２を算出した後、本処理を終了する。

以上のように、図１２の燃料噴射制御処理を実行した場合でも、前述した図４の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、エンジン３が過渡状態にあるときでも、エンジン３に要求されている仕事に対応する実際の仕事を適切に確保でき、それにより、安定した燃焼状態を確保できる。その結果、排ガス特性を向上させることができるとともに、失火、騒音およびトルク段差の発生を回避できることで、商品性および運転性も向上させることができる。

なお、以上の図１２の処理は、平均有効圧力および圧力換算値の一方と他方の差分として、圧力換算値ＩＭＥＰ２と図示平均有効圧力ＩＭＥＰとの差分ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ（＝圧力偏差ＤＩＭＥＰ）を用いた例であるが、これに代えて、差分ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２、差分の絶対値｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜、または差分の絶対値｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜を用いてもよい。その場合には、前述した図１３のテーブルの横軸を差分の絶対値｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜または｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜に設定し、これらの絶対値に応じて、テーブルを検索することにより、副噴射量ＱＩＮＪ２を算出するように構成すればよい。以上のように構成した場合でも、図１２の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、前述した図１２のステップ４６，４７に代えて、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を、以下に述べるように算出してもよい。まず、ＤＩＭＥＰ≦０のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を値０に設定し、ＤＩＭＥＰ＞０のときには、副噴射量ＱＩＮＪ２を副噴射量ＱＩＮＪ２を正の所定値に設定する。次いで、副噴射時期φＩＮＪ２を、下式（３）により算出する。
φＩＮＪ２＝φＩＮＪ２＿Ｂ−Ｄφ２＿ＤＩＭＥＰ …… （３）

ここで、Ｄφ２＿ＤＩＭＥＰは、基本値φＩＮＪ２＿Ｂを進角側に補正するための補正項であり、圧力偏差ＤＩＭＥＰに応じて、図１４に示すテーブルを検索することにより算出される。

同図に示すように、この補正項Ｄφ２＿ＤＩＭＥＰは、ＤＩＭＥＰ≦０の領域で値０に設定されている。また、ＤＩＭＥＰ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、補正項Ｄφ２＿ＤＩＭＥＰは、比ＤＩＭＥＰが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償するために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射量ＱＩＮＪ２および副噴射時期φＩＮＪ２を算出した場合でも、図１２の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、燃料噴射弁４として、単位時間当たりの噴射率を変更可能なものを用いた場合には、前述した図１２のステップ４６，４７に代えて、以下に述べるように、副噴射時期φＩＮＪ２と、副噴射率ＲＩＮＪ２を算出してもよい。まず、副噴射時期φＩＮＪ２を吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定のクランク角位置に設定する。

次いで、副噴射率ＲＩＮＪ２を、圧力偏差ＤＩＭＥＰに応じて、図１５に示すテーブルを検索することにより算出する。同図に示すように、この副噴射率ＲＩＮＪ２は、ＤＩＭＥＰ≦０の領域では前述した基本値Ｒ２＿Ｂ（＝０）に設定されている。これは、前述したように、ＤＩＭＥＰ≦０が成立しているときには、エンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を上回っているかまたは両者が等しいことで、副噴射を実行する必要がないことによる。なお、この例でも、前述したように、基本値Ｒ２＿Ｂを正値に設定し、ＲＴＩ≦Ｒ２の領域でも、副噴射を行うように構成してもよい。

また、ＤＩＭＥＰ＞０の領域、すなわちエンジン３の実際の仕事がエンジン３に要求される仕事を下回っている領域では、副噴射率ＲＩＮＪ２は、圧力偏差ＤＩＭＥＰが大きいほど、すなわちエンジン３の実際の仕事の不足分が大きいほど、それを補償すべく、エンジン３の実際の仕事を増大させるために、より大きい値に設定されている。

以上のように、副噴射時期φＩＮＪ２および副噴射率ＲＩＮＪ２を算出した場合でも、図１２の燃料噴射制御処理と同様の作用効果を得ることができる。

なお、実施形態は、本発明の燃料噴射制御装置１を、内燃機関３として軽油を燃料とするディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明の燃料噴射制御装置を適用可能な内燃機関はこれに限らず、予混合圧縮自着火運転が可能なものであればよい。例えば、本発明の燃料噴射制御装置をガソリンや天然ガスを燃料とする内燃機関に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 図示平均有効圧力ＩＭＥＰの算出処理を示すフローチャートである。 要求トルクＴＲＱの算出処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 副噴射量ＱＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 補正項Ｄφ２＿ＲＴＩの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 副噴射率ＲＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 燃料噴射制御処理の変形例を示すフローチャートである。 副噴射量ＱＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの変形例を示す図である。 補正項Ｄφ２＿ＤＴＲＱの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 副噴射率ＲＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの変形例を示す図である。 燃料噴射制御処理の他の変形例を示すフローチャートである。 副噴射量ＱＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの他の変形例を示す図である。 補正項Ｄφ２＿ＤＩＭＥＰの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 副噴射率ＲＩＮＪ２の算出に用いるテーブルの他の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（筒内圧検出手段、実仕事パラメータ算出手段、運転状態パラメータ検出
手段、要求仕事パラメータ算出手段、指標値算出手段、副噴射パラメータ算出手
段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
２０ クランク角センサ（運転状態パラメータ検出手段）
２１ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
２２ アクセル開度センサ（運転状態パラメータ検出手段）
ＰＣＹＬ 筒内圧
ＩＭＥＰ 図示平均有効圧力（実仕事パラメータ、平均有効圧力）
ＮＥ エンジン回転数（運転状態パラメータ）
ＡＰ アクセル開度（運転状態パラメータ）
ＴＲＱ 要求トルク（要求仕事パラメータ）
ＲＴＩ 比（指標値、要求トルクおよび平均有効圧力の一方と他方の比）
ＱＩＮＪ２ 副噴射量（副噴射による燃料噴射量）
φＩＮＪ２ 副噴射時期（副噴射の時期）
ＴＲＱ２ トルク換算値
ＤＴＲＱ トルク偏差（指標値、要求トルクおよびトルク換算値の一方と他方の差分）
ＩＭＥＰ２ 圧力換算値
ＤＩＭＥＰ 圧力偏差（指標値、圧力換算値および平均有効圧力の一方と他方の差分）
ＲＩＮＪ２ 副噴射率（副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率）

Claims (6)

1. 所定の運転領域にあるときに予混合圧縮自着火運転が行われるとともに、当該予混合圧縮自着火運転されているときの１回の燃焼サイクル中、燃料を主噴射とそれよりも後の副噴射とに分割して気筒内に噴射可能な内燃機関において、燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
   当該検出された筒内圧に応じて、前記内燃機関の実際の仕事を表す実仕事パラメータを算出する実仕事パラメータ算出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段と、
   当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記内燃機関に要求される仕事を表す要求仕事パラメータを算出する要求仕事パラメータ算出手段と、
   前記内燃機関の前記予混合圧縮自着火運転中にそれぞれ算出された前記実仕事パラメータおよび前記要求仕事パラメータを用い、両者の相対的な大小関係を表す指標値を算出する指標値算出手段と、
   前記内燃機関の前記予混合圧縮自着火運転中、前記算出された指標値に応じて、前記副噴射による燃料噴射量、当該副噴射の時期、および当該副噴射での単位時間当たりの燃料噴射率の少なくとも一つを副噴射パラメータとして算出する副噴射パラメータ算出手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記実仕事パラメータ算出手段は、前記実仕事パラメータとして、平均有効圧力、および当該平均有効圧力をトルクに換算したトルク換算値の一方を算出し、
   前記要求仕事パラメータ算出手段は、前記要求仕事パラメータとして、前記内燃機関に要求される要求トルク、および当該要求トルクを平均有効圧力に換算した圧力換算値の一方を算出し、
   前記指標値算出手段は、前記指標値として、前記要求トルクおよび前記平均有効圧力の一方と他方との比、前記圧力換算値および前記平均有効圧力の一方と他方との差分、ならびに前記要求トルクおよび前記トルク換算値の一方と他方との差分のいずれかを算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記指標値算出手段は、前記要求トルクと、当該要求トルクに基づいて前記内燃機関を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された前記平均有効圧力とを用いて、前記指標値を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記副噴射パラメータは、前記副噴射による前記燃料噴射量であり、
   前記副噴射パラメータ算出手段は、当該燃料噴射量を、前記要求トルクと前記平均有効圧力との比が大きいほど、前記圧力換算値と前記平均有効圧力との差分が大きいほど、または前記要求トルクと前記トルク換算値との差分が大きいほど、より大きくなるように算出することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記副噴射パラメータは、前記副噴射の時期であり、
   前記副噴射パラメータ算出手段は、当該副噴射の時期を、前記要求トルクと前記平均有効圧力との比が大きいほど、前記圧力換算値と前記平均有効圧力との差分が大きいほど、または前記要求トルクと前記トルク換算値との差分が大きいほど、より早いタイミングになるように算出することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記副噴射パラメータは、前記副噴射での前記単位時間当たりの燃料噴射率であり、
   前記副噴射パラメータ算出手段は、当該単位時間当たりの燃料噴射率を、前記要求トルクと前記平均有効圧力との比が大きいほど、前記圧力換算値と前記平均有効圧力との差分が大きいほど、または前記要求トルクと前記トルク換算値との差分が大きいほど、より大きくなるように算出することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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