JP2009299507A - 内燃機関の燃料噴射制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の過渡運転時における燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量を可能な限り許容範囲に収めることを課題とする。
【解決手段】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御システムは、実筒内酸素濃度の下で発生し得る燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量と目標筒内酸素濃度の下で発生し得る燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量とを予測し、両者の差が許容値を超える場合には、実際の燃料噴射圧力を変更するようにした。
【選択図】図１２

Description

本発明は、圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。

圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御方法として、メイン噴射の前にパイロット噴射を行う方法が知られている。例えば、内燃機関の過渡運転時は、吸気量、レール圧、ＥＧＲ率等の目標値との差に基づいて、メイン噴射時期、パイロット噴射時期などを変更する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−１５５７８３号公報 特開平１０−２７４０８８号公報 特開２００４−３２４４６１号公報 特開２００６−２７４８５７号公報

本発明の目的は、コモンレールに接続された燃料噴射弁からパイロット噴射及びメイン噴射を行わせる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、内燃機関の過渡運転時における燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量を可能な限り許容範囲に収めることができる技術の提供にある。

本発明の発明者が鋭意の実験及び検証を繰り返した結果、内燃機関の過渡運転時における燃焼騒音の大きさやスモークの発生量は、燃料噴射弁が実際に燃料噴射する際の噴射圧力（以下、「実噴射圧力」と称する）に相関することがわかった。

コモンレール式の内燃機関においては、実噴射圧力はレール圧に比例することが知られている。しかしながら、レール圧に対して実噴射圧力は一意に決まるものではない。すなわち、レール圧が一定であっても燃料噴射量の相違によって実噴射圧力も変化する。例えば、レール圧が一定である場合には、燃料噴射量が少なくなるほど実噴射圧力が低くなる傾向がある。

従って、内燃機関の過渡運転時における燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量を許容範囲内に収めるためには、実噴射圧力を適正な値にする必要がある。

これに対し、本発明は、コモンレールに接続された燃料噴射弁からパイロット噴射とメイン噴射とを行わせる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
内燃機関の運転条件に基づいて燃料噴射パラメータを決定する決定手段と、
気筒内の実際の酸素濃度である実筒内酸素濃度を取得する第１取得手段と、
内燃機関の運転条件に見合う気筒内の酸素濃度である目標筒内酸素濃度を取得する第２取得手段と、
前記第１取得手段により取得された実筒内酸素濃度の下で前記決定手段により決定された燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生する燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を予測する予測手段と、
前記第２取得手段により取得された目標筒内酸素濃度の下で前記決定手段により決定された燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生する燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を予測するとともに、予測された燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を目標値に設定する設定手段と、
前記予測手段の予測値と前記設定手段により設定された目標値との差が許容値を超える場合に、前記差が前記許容値以下となるように燃料噴射圧力を補正する補正手段と、を備えるようにした。

かかる発明において、決定手段は、内燃機関の運転条件に従って燃料噴射パラメータを定める。その際、決定手段は、実筒内酸素濃度が所望の目標筒内酸素濃度に一致していることを前提に燃料噴射パラメータを定める。以下、決定手段により決定される燃料噴射パラメータを基本燃料噴射パラメータと称する。

ところで、加速運転時やフューエルカット運転からの復帰時等のような過渡運転時は、実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度から懸け離れる可能性がある。実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度から懸け離れている時に、基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射制御が行われると、燃焼騒音の大きさやスモークの量が許容範囲から逸脱する可能性がある。

これに対し、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御システムは、実筒内酸素濃度の下で基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生し得る燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量（予測値）と、目標筒内酸素濃度の下で基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生し得る燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量（目標値）との差が許容値を超える場合に、両者の差が許容値以下となるようにパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射圧力を補正する。

このようにパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射圧力が補正されると、内燃機関の過渡運転時のように実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度と相違する場合であっても、燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を許容範囲に収めることが可能になる。

その際、燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量と燃料噴射圧力との関係を予め求めておくようにしてもよい。この場合、補正手段は、燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量が許容範囲に収まる燃料噴射圧力（以下、「目標噴射圧力」と称する）を求め、実際の燃料噴射圧力が目標噴射圧と一致するように燃料噴射パラメータを変更すればよい。

燃料噴射圧力と相関する燃料噴射パラメータとしては、レール圧が考えられる。しかしながら、前述したように、燃料噴射圧力とレール圧とは必ずしも一致しない。例えば、燃料噴射量が所定量を超える場合は、燃料噴射圧力がレール圧と略一致する。一方、燃料噴射量が所定量を下回る場合は、燃料噴射圧力がレール圧より低くなる。要するに、燃料噴射圧力は、レール圧と燃料噴射量とに応じて変化することになる。

上記したような相関関係を考慮すると、燃料噴射圧力の補正方法としては、パイロット噴射量及びメイン噴射量を変更せずにレール圧のみを変更して燃料噴射圧力を補正する方法と、レール圧を変更せずにパイロット噴射とメイン噴射との噴射量比率のみを変更して燃料噴射圧力を補正する方法とを例示することができる。

尚、レール圧のみの変更、或いは噴射量比率のみの変更によって燃料噴射圧力を目標噴射圧力に一致させることができない場合は、レール圧の変更と噴射量比率の変更を組み合わせるようにしてもよい。

本発明にかかる決定手段が決定する燃料噴射パラメータとしては、パイロット噴射量、メイン噴射量、パイロット噴射時期、メイン噴射時期、レール圧などを例示することができる。

本発明によれば、コモンレールに接続された燃料噴射弁からパイロット噴射及びメイン噴射を行わせる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、内燃機関の過渡運転時における燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量を可能な限り許容範囲に収めることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図１３に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。この内燃機関１は、気筒２内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、コモンレール３０に接続され、該コモンレール３０で蓄圧された燃料を気筒２内へ噴射する。

気筒２の内部（燃焼室）は、吸気通路４と連通している。吸気通路４の途中には、ターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５０とインタークーラ６が配置されている。

吸気通路４内へ流入した吸気は、コンプレッサハウジング５０により圧縮される。コンプレッサハウジング５０で圧縮された吸気は、インタークーラ６で冷却された後に気筒２内へ導かれる。気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。

また、各気筒２は、排気通路７と連通している。排気通路７の途中には、タービンハウジング５１と排気浄化装置８が配置されている。各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路７へ排出される。排気通路７へ排出された排気は、タービンハウジング５１と排気浄化装置８を順次経由して大気中へ放出される。

前記排気浄化装置８は、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒および／またはパティキュレートフィルタを具備し、排気中の有害ガス成分を浄化する。

前記した吸気通路４のインタークーラ６より下流の部位と排気通路７のタービンハウジング５１より上流の部位は、ＥＧＲ通路９により相互に接続されている。ＥＧＲ通路９の途中には、該ＥＧＲ通路９を流れる排気（以下、「ＥＧＲガス」と称する）の流量を調節するＥＧＲ弁１０と、該ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１１が配置されている。吸気通路４においてインタークーラ６より下流且つＥＧＲ通路９の接続部より上流の部位には吸気絞り弁１２が配置されている。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１３が併設されている。ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１３は、エアフローメータ１４、クランクポジションセンサ１５、水温センサ１６、空燃比センサ１７、アクセルポジションセンサ１８、レール圧センサ３１等の各種センサと電気的に接続されている。

エアフローメータ１４は、コンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路４に取り付けられ、該吸気通路４に流入する空気量を測定する。クランクポジションセンサ１５は、内燃機関１に取り付けられ、図示しない機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置を測
定する。水温センサ１６は、内燃機関１に取り付けられ、内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する。空燃比センサ１７は、排気通路７に取り付けられ、排気通路７を流れる排気の空燃比を測定する。アクセルポジションセンサ１８は、図示しないアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を測定する。レール圧センサ３１は、コモンレール３０に取り付けられ、該コモンレール３０内の燃料圧力（レール圧）を測定する。

ＥＣＵ１３は、上記したような各種センサの測定値に基づいて、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１０、及び吸気絞り弁１２を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１３は、本発明の要旨となる燃料噴射制御を行う。以下、本実施例における燃料噴射制御について述べる。

ＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転条件（例えば、機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐ）に従って燃料噴射パラメータ（基本燃料噴射パラメータ）を決定する。ここでいう燃料噴射パラメータは、パイロット噴射量、メイン噴射量、パイロット噴射時期、メイン噴射時期、レール圧を含む。

ところで、基本燃料噴射パラメータは、気筒２内の酸素濃度（筒内酸素濃度）が所望の目標筒内酸素濃度に一致していることを前提に定められる。しかしながら、加速運転時やフューエルカット運転からの復帰時等のような過渡運転時は、実際の筒内酸素濃度（実筒内酸素濃度）が目標筒内酸素濃度から懸け離れる可能性がある。

実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度から懸け離れている時に、基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射制御が行われると、燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの発生量が許容範囲から逸脱する虞がある。

これに対し、本願の発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、実筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度とが相違する場合における燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量は、燃料噴射弁３が実際に燃料を噴射する際の燃料噴射圧力に相関することがわかった。

そこで、本実施例の燃料噴射制御では、燃焼騒音の大きさやスモークの発生量が許容値以下となるようにパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射圧力を補正するようにした。以下、燃料噴射圧力の補正方法について述べる。

先ず、ＥＣＵ１３は、実筒内酸素濃度の下で発生し得る燃焼騒音の大きさ（実燃焼騒音予測値）ｃｎｔｅｍｐとスモークの発生量（実スモーク発生量予測値）ｓｍｋｔｅｍｐを予測するとともに、目標筒内酸素濃度の下で発生し得る燃焼騒音の大きさ（目標燃焼騒音）ｃｎｔｒｇとスモークの量（目標スモーク発生量）ｓｍｋｔｒｇを予測する。

ここで、実筒内酸素濃度ｒｏｘｃと目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇの予測方法について述べる。

図２は、筒内酸素濃度と燃焼騒音の大きさとの相関関係を示す図である。図２において、筒内酸素濃度以外の条件（例えば、パイロット噴射量、メイン噴射量、パイロット噴射時期、メイン噴射時期、レール圧等）は一定である。

図２において、燃焼騒音の大きさが極大値ｃｎｍａｘを示す時の筒内酸素濃度（以下、「第１筒内酸素濃度」と称する）ｒｏｘｃ１に対して筒内酸素濃度が低くなる領域（図２中の領域Ａ）では、筒内酸素濃度の上昇につれて燃焼騒音が増大する。筒内酸素濃度が第１筒内酸素濃度ｒｏｘｃ１より高く且つ第２筒内酸素濃度ｒｏｘｃ２より低くなる領域（図２中の領域Ｂ）では、筒内酸素濃度の上昇につれて燃焼騒音が減少する。筒内酸素濃度
が第２筒内酸素濃度ｒｏｘｃ２より高くなる領域（図２中の領域Ｃ）では、前述の領域Ｂと同様に筒内酸素濃度の上昇につれて燃焼騒音が減少するが、その際の減少度合い（傾き）は領域Ｂより穏やかになる。尚、図２中のｒｏｘｃｍｉｎは実筒内酸素濃度が取り得る最小値を示し、ｒｏｘｃｍａｘは実筒内酸素濃度が取り得る最大値を示す。

尚、図２に示したような相関関係は、燃料噴射パラメータによって相違する。このため、第１相関関係は燃料噴射パラメータ毎に予めマップ化されてもよいが、マップのデータ量が膨大になる可能性がある。

そこで、筒内酸素濃度が最小値ｒｏｘｃｍｉｎとなる時の座標点ａ１、筒内酸素濃度が第１筒内酸素濃度ｒｏｘｃ１となる時の座標点ａ２、筒内酸素濃度が第２筒内酸素濃度ｒｏｘｃ２となる時の座標点ａ３、筒内酸素濃度が最大値ｒｏｘｃｍａｘとなる時の座標点ａ４を燃料噴射パラメータ毎にマップ化しておくようにしてもよい。

燃料噴射パラメータは、機関回転数Ｎｅと機関負荷（アクセル開度Ａｃｃｐ）に相関する。このため、座標点ａ１〜ａ４は、機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐとをパラメータとするマップにより求められるようにしてもよい。

ＥＣＵ１３は、機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐとに基づいて４つの座標点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を求めると、それら座標点を線形補間することにより図２に示したような相関関係を導き出す。

その結果、ＥＣＵ１３は、図２に示した相関関係と実筒内酸素濃度ｒｏｘｃとに基づいて実燃焼騒音の予測値（実燃焼騒音予測値）ｃｎｔｅｍｐを求めるとともに、図２に示した相関関係と目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇとに基づいて目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇを求めることができる（図３を参照）。

次に、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇの予測方法について述べる。

図４は、筒内酸素濃度とスモークの発生量との相関関係を示す図である。図４において、筒内酸素濃度以外の条件（例えば、パイロット噴射量、メイン噴射量、パイロット噴射時期、メイン噴射時期、レール圧等）は一定である。

図４において、スモークの発生量が極大値ｓｍｋｍａｘ０を示す時の筒内酸素濃度（以下、「第３筒内酸素濃度」と称する）ｒｏｘｃ３に対して筒内酸素濃度が低くなる領域（図４中の領域Ｆ）では、筒内酸素濃度の上昇につれてスモークの発生量が増加する。筒内酸素濃度が第３筒内酸素濃度ｒｏｘｃ３より高くなる領域（図４中の領域Ｇ）では、筒内酸素濃度の上昇につれてスモークの発生量が減少する。

図４に示したような相関関係は、前述した図２，３に示した相関関係と同様に、筒内酸素濃度が最小値ｒｏｘｃｍｉｎとなる時の座標点ｃ１、筒内酸素濃度が第３筒内酸素濃度ｒｏｘｃ３となる時の座標点ｃ２、及び筒内酸素濃度が最大値ｒｏｘｃｍａｘとなる時の座標点ｃ３のみが燃料噴射パラメータ毎にマップ化されるようにしてもよい。

尚、上述した実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐ、目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇ、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐ、及び目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇの予測に用いられる実筒内酸素濃度ｒｏｘｃは、吸入空気量、過給圧、吸気温度、ＥＧＲガスの輸送遅れ等から推定されてもよく、或いはインテークマニフォルド又は吸気ポートに取り付けられた酸素濃度センサにより直接測定されてもよい。また、目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇは、目
標ＥＧＲ率、目標吸入空気量、目標燃料噴射量等から特定されてもよい。

このようにして実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐ、目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇ、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐ、及び目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇが予測されると、ＥＣＵ１３は以下の判別処理を実行する。

すなわち、ＥＣＵ１３は、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値を超えているか否か、及び実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値を超えているか否かを判別する。

実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値以下であり、且つ実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値以下である場合は、ＥＣＵ１３は、燃料噴射圧力を補正せずに基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射弁３を作動させる。

一方、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値を超えている場合、および／または、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値を超えている場合は、ＥＣＵ１３は、上記した２つの差が許容値以下に収まるように燃料噴射圧力を補正する。

以下、燃料噴射圧力の補正方法について説明する。

図５は、燃焼騒音の大きさと燃料噴射圧力との相関関係を示す図である。図５に示す第相関関係は、燃料噴射圧力以外の燃料噴射パラメータが一定である場合の相関関係である。

図５において、燃焼騒音の大きさは、燃料噴射圧力が高くなるほど大きくなる傾向がある。よって、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐが目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇを上回る場合（ｃｎｔｅｍｐ−ｃｎｔｒｇ＞許容値）は、燃料噴射圧力を低下させる必要がある。

一方、スモークの発生量は、図６に示すように、燃料噴射圧力が高くなるほど少なくなる傾向がある。よって、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐが目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇを上回る場合（ｓｍｋｔｅｍｐ−ｓｍｋｔｒｇ＞許容値）は、燃料噴射圧力を上昇させる必要がある。

そこで、ＥＣＵ１３は、図７に示すように、燃焼騒音の大きさが許容上限値（目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇに許容値△ｃｎを加算した値）より小さくなり、且つ、スモークの発生量が許容上限値（目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇに許容値△ｓｍｋを加算した値）より少なくなる範囲（図７中のＰ）を特定する。そして、ＥＣＵ１３は、実際の燃料噴射圧力が前記範囲（以下、「目標噴射圧力範囲」と称する）Ｐに収まるような補正を行う。

尚、図５，６に示した相関関係は燃料噴射量によって変化する。このため、目標噴射圧力範囲Ｐも燃料噴射量に応じて変化する。よって、パイロット噴射とメイン噴射の双方の燃料噴射圧力を適正化する場合には、パイロット噴射量に適した目標噴射圧力範囲Ｐとメイン噴射量に適した目標噴射圧力範囲Ｐを求める必要がある。

但し、燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量は、パイロット噴射とメイン噴射のうち燃料噴射量が相対的に多くなる燃料噴射に依存する。例えば、メイン噴射量がパイロット噴射量より多くなる場合における燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量は、パイロット噴射の燃料噴射圧力よりもメイン噴射の燃料噴射圧力に影響される。一方、パイロット噴
射量がメイン噴射量より多くなる場合における燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量は、メイン噴射の燃料噴射圧力よりもパイロット噴射の燃料噴射圧力に影響される。

従って、前記した目標噴射圧力範囲Ｐは、燃料噴射量が相対的に多くなる燃料噴射についてのみ特定されればよい。

次に、燃料噴射圧力の具体的な補正方法としては、レール圧を変更する方法が考えられる。図８は、レール圧と燃料噴射圧力との相関関係を示す図である。図８に示す相関関係は、レール圧以外の条件（例えば、燃料噴射量）が一定である場合の相関関係である。

図８において、燃料噴射圧力は、レール圧に比例して増減する傾向がある。よって、レール圧を上昇させることによって燃料噴射圧力を上昇させることができるとともに、レール圧を低下させることによって燃料噴射圧力を低下させることが可能となる。

ところで、燃料噴射圧力の絶対値は、レール圧と必ずしも一致しない。すなわち、燃料噴射圧力の絶対値は、レール圧のみならず燃料噴射量によっても変化する。図９は、レール圧が一定である場合の燃料噴射圧力と燃料噴射量との相関関係を示す図である。

図９において、燃料噴射量が所定量ｆ以上となる範囲においては燃料噴射圧力がレール圧Ｐｃｍｒと略同等になる。これに対し、燃料噴射量が所定量ｆ未満となる範囲においては、燃料噴射量が少なくなるほど燃料噴射圧力が低下する傾向がある。

よって、燃料噴射圧力の絶対値を前記目標噴射圧力範囲Ｐに収めるためには、前述した図８，９に示したような相関関係を考慮してレール圧を補正する必要がある。そこで、本実施例では、図１０に示すように、燃料噴射圧力とレール圧と燃料噴射量との相関関係を予め求めておくようにしてもよい。

この場合、ＥＣＵ１３は、基本燃料噴射パラメータに含まれる燃料噴射量（パイロット噴射量、又はメイン噴射量）と目標噴射圧力範囲Ｐと図１０に示す相関関係とに基づいて、目標レール圧を特定する。

例えば、メイン噴射量がパイロット噴射量より多くなる場合においては、ＥＣＵ１３は、図１１に示すように、燃料噴射量がメイン噴射量と等しい時の燃料噴射圧力が目標噴射圧力範囲Ｐに収まるレール圧（以下、「目標レール圧」と称する）Ｐｃｍｒ０を特定する。

尚、上記した条件を満たすレール圧Ｐｃｍｒ０が複数存在する場合は、ＥＣＵ１３は、燃焼騒音の大きさが最小となるレール圧を目標レール圧に設定してもよく、或いはスモークの発生量が最小となるレール圧を目標レール圧に設定してもよい。また、ＥＣＵ１３は、基本レール圧（基本パラメータに含まれるレール圧）に最も近似するレール圧を目標レール圧に設定してもよい。

ＥＣＵ１３は、前述した基本燃料噴射パラメータを前記目標レール圧Ｐｃｍｒ０に基づいて補正する（基本レール圧を目標レール圧Ｐｃｍｒ０に置き換える）。ＥＣＵ１３は、補正後の基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射弁３を動作させる。

尚、コモンレール３０の実際のレール圧を変更する方法としては、図示しない燃料ポンプの吐出圧力を変更する方法、或いはコモンレール３０に取り付けられたプレッシャレギュレータ（図示せず）の開弁圧力を変更する方法等を例示することができる。

このようにしてレール圧が変更されると、パイロット噴射又はメイン噴射の実際の燃料噴射圧力が目標噴射圧力範囲Ｐに収まるため、実筒内酸素濃度ｒｏｘｃと目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇとが相違する場合であっても燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量を許容範囲内に収まるようになる。

次に、本実施例における燃料噴射制御の実行手順について図１２に沿って説明する。図１２は、本実施例における燃料噴射圧力補正ルーチンを示すフローチャートである。この燃料噴射圧力補正ルーチンは、ＥＣＵ１３のＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１３によって周期的に実行される。

燃料噴射圧力補正ルーチンでは、ＥＣＵ１３は、先ずＳ１０１において、内燃機関１の運転条件（機関回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃｐ）を取得する。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０１で取得された運転条件に基づいて基本レール圧を演算する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１３は、実筒内酸素濃度ｒｏｘｃを取得する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ１３は、前述の図２に示したような相関関係と前記Ｓ１０３で取得された実筒内酸素濃度ｒｏｘｃとに基づいて、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐを予測する。さらに、ＥＣＵ１３は、前述の図４に示したような相関関係と前記Ｓ１０３で取得された実筒内酸素濃度ｒｏｘｃとに基づいて、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐを予測する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１３は、目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇを取得する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ１３は、前述の図２に示したような相関関係と前記Ｓ１０５で取得された目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇとに基づいて目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇを予測する。さらに、ＥＣＵ１３は、前述の図４に示したような相関関係と前記Ｓ１０５で取得された実筒内酸素濃度ｒｏｘｃとに基づいて、目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇを予測する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０４で予測された実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと前記Ｓ１０６で予測された目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差（＝｜ｃｎｔｒｇ−ｃｎｔｅｍｐ｜）が許容値△ｃｎより大きいか否かを判別するとともに、前記Ｓ１０４で予測された実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと前記Ｓ１０６で予測された目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差（＝｜ｓｍｋｔｒｇ−ｓｍｋｔｅｍｐ｜）が許容値△ｓｍｋより大きいか否かを判別する。

前記Ｓ１０７において、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値△ｃｎ以下（｜ｃｎｔｒｇ−ｃｎｔｅｍｐ｜≦△ｃｎ）であり、且つ、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値△ｓｍｋ以下（｜ｓｍｋｔｒｇ−ｓｍｋｔｅｍｐ｜≦△ｓｍｋ）である場合は、ＥＣＵ１３はＳ１１１へ進む。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０２で求められた基本レール圧に従って燃料噴射弁３を作動させる。

一方、前記Ｓ１０７において、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値△ｃｎより大きい場合（｜ｃｎｔｒｇ−ｃｎｔｅｍｐ｜＞△ｃｎ）、お
よび／または、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値△ｓｍｋより大きい場合（｜ｓｍｋｔｒｇ−ｓｍｋｔｅｍｐ｜＞△ｓｍｋ）は、ＥＣＵ１３はＳ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０６で予測された目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇ及び目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇと、前述の図５，６に示したような相関関係とに基づいて、目標噴射圧力範囲Ｐを特定する（図７を参照）。

Ｓ１０９では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０８で特定された目標噴射圧力範囲Ｐと前述の図１０に示したような相関関係とに基づいて、目標レール圧Ｐｃｍｒ０を特定する（図１１を参照）。

Ｓ１１０では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ１０９で特定された目標レール圧Ｐｃｍｒ０に従って、燃料噴射弁３を作動させる。

以上述べたようにＥＣＵ１３が図１２の燃料噴射圧力補正ルーチンを実行することにより、本発明にかかる決定手段、第１取得手段、第２取得手段、予測手段、設定手段、及び補正手段が実現される。

従って、本実施例の内燃機関の燃料噴射制御システムによれば、コモンレール３０に接続された燃料噴射弁３からパイロット噴射とメイン噴射とを行わせる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、過渡運転時の燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量を許容範囲内に収めることが可能となる。

尚、本実施例では、燃料噴射圧力の補正方法としてレール圧を変更する方法を例示したが、レール圧の代わりにパイロット噴射量とメイン噴射量との噴射量比率を変更することにより燃料噴射圧力を補正してもよい。

例えば、メイン噴射量がパイロット噴射量より多い場合は、メイン噴射の燃料噴射圧力が目標噴射圧力範囲に収まるように噴射量比率を変更すればよい。一方、パイロット噴射量がメイン噴射量より多い場合は、パイロット噴射の燃料噴射圧力が目標噴射圧力範囲に収まるように噴射量比率を変更すればよい。

その際、ＥＣＵ１３は、前述の図７に示したような相関関係の代わりに、図１３に示すような相関関係を特定する。図１３に示す相関関係は、レール圧が基本レール圧と等しい場合における燃料噴射量と燃焼騒音との相関関係、及び燃料噴射量とスモークとの相関関係を示している。

ＥＣＵ１３は、図１３に示す２つの相関関係について、燃焼騒音の大きさが許容範囲に収まる燃料噴射量の範囲Ｎと、スモークの発生量が許容範囲に収まる燃料噴射量の範囲Ｓとを特定する。次いで、ＥＣＵ１３は、前記した２つの範囲Ｎ，Ｓが重複する範囲Ｑを目標燃料噴射量範囲として定める。さらに、ＥＣＵ１３は、前記目標噴射量範囲Ｑにおいて、燃焼騒音が最小となる燃料噴射量、スモークが最少となる燃料噴射量、或いは基本燃料噴射量と最も近似した燃料噴射量を目標噴射量に定める。

このように、パイロット噴射又はメイン噴射の一方（燃料噴射量が相対的に多くなる燃料噴射）の目標噴射量が変更された場合は、それに応じて他方の目標噴射量も変更される。その際、他方の目標噴射量は、パイロット噴射量とメイン噴射量との総量が変化しないように変更される。

その結果、内燃機関１の発生トルクを変更することなく、燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量を許容範囲に収めることが可能となる。

＜実施例２＞
次に、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御システムの第２の実施例について図１４〜図１５に基づいて説明する。

前述した第１の実施例では、レール圧を変更してパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射圧力を適正化する例について述べた。ところで、内燃機関１の運転条件によっては、燃焼騒音の大きさが許容範囲に収まる燃料噴射圧力の範囲Ｎと、スモークの発生量が許容範囲に収まる燃料噴射圧力の範囲Ｓとが重複しない場合（図１４を参照）も考えられる。

そのような場合は、レール圧の変更の変更のみによって燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量を許容範囲に収めることは困難となる。

そこで、本実施例では、上記したような場合に、レール圧の変更と噴射量比率の変更とを組み合わせることにより、燃焼騒音の大きさとスモークの発生量とを許容範囲に収める例について述べる。

図１５は、本実施例における燃料噴射圧力補正ルーチンを示すフローチャートである。図１５において、前述した第１の実施例の燃料噴射圧力補正ルーチン（図１２参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。

燃料噴射圧力補正ルーチンにおいて、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０１の実行後にＳ２０１へ進み、基本レール圧、基本メイン噴射量、及び基本パイロット噴射量を含む基本燃料噴射パラメータを演算する。

また、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０８の実行後にＳ２０２へ進み、燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量が許容範囲に収まる目標レール圧Ｐｃｍｒ０が存在するか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ１３は、燃料噴射量が基本燃料噴射量（基本パイロット噴射量とメイン噴射量とのうち、燃料噴射量が多い方の基本燃料噴射量）に固定される場合において、燃焼騒音の大きさが許容範囲に収まる燃料噴射圧力の範囲Ｎと、スモークの発生量が許容範囲に収まる燃料噴射圧力の範囲Ｓとが重複しているか否かを判別する。

前記Ｓ２０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１１０へ進む。一方、前記Ｓ２０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１３は、燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量が許容範囲に収まる噴射量比率Ｒｉｎｊ０が存在するか否かを判別する。言い換えれば、ＥＣＵ１３は、レール圧が基本レール圧に固定される場合において、前述の図１３に示したような目標噴射量範囲Ｑが存在するか否かを判別する。

前記Ｓ２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ２０４へ進み、前記噴射量比率Ｒｉｎｊに従って燃料噴射弁３を作動させる。

前記Ｓ２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ２０５へ進み、燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量が許容範囲に収まるように、レール圧及び噴射比率の双方を変更する。その際のレール圧の変更量及び噴射比率の変更量は、予め実験的に求めておくものとする。

尚、Ｓ１０７において否定判定された場合、言い換えれば、実燃焼騒音予測値ｃｎｔｅｍｐと目標燃焼騒音ｃｎｔｒｇとの差が許容値△ｃｎ以下（｜ｃｎｔｒｇ−ｃｎｔｅｍｐ｜≦△ｃｎ）であり、且つ、実スモーク発生量予測値ｓｍｋｔｅｍｐと目標スモーク発生量ｓｍｋｔｒｇとの差が許容値△ｓｍｋ以下（｜ｓｍｋｔｒｇ−ｓｍｋｔｅｍｐ｜≦△ｓｍｋ）である場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６では、ＥＣＵ１３は、前記Ｓ２０１において求められた基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射弁３を作動させる。

以上述べたようにＥＣＵ１３が図１４に示すような燃料噴射圧力補正ルーチンを実行すると、実筒内酸素濃度ｒｏｘｃと目標筒内酸素濃度ｒｏｘｃｔｒｇとが相違する場合の燃焼騒音の大きさ及びスモークの発生量を一層確実に許容範囲に収め易くなる。

内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。 筒内酸素濃度と燃焼騒音の大きさとの相関関係を示す図である。 実燃焼騒音予測値と目標燃焼騒音を予測する方法を示す図である。 筒内酸素濃度とスモークの発生量との相関関係を示す図である。 燃料噴射圧力と燃焼騒音の大きさとの相関関係を示す図である。 燃料噴射圧力とスモークの発生量との相関関係を示す図である。 目標噴射圧力範囲を特定する方法を示す図である。 レール圧と燃料噴射圧力との相関関係を示す図である。 燃料噴射量と燃料噴射圧力との相関関係を示す図である。 レール圧と燃料噴射量と燃料噴射圧力との相関関係を示す図である。 目標レール圧を特定する方法を示す図である。 第１の実施例における燃料噴射圧力補正ルーチンを示すフローチャートである。 噴射量比率を変更する場合の目標噴射量を特定する方法を示す図である。 目標噴射圧力範囲が存在しない例を示す図である。 第２の実施例における燃料噴射圧力補正ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・燃料噴射弁
４・・・・・吸気通路
５・・・・・ターボチャージャ
６・・・・・インタークーラ
７・・・・・排気通路
８・・・・・排気浄化装置
９・・・・・ＥＧＲ通路
１０・・・・ＥＧＲ弁
１１・・・・ＥＧＲクーラ
１２・・・・吸気絞り弁
１３・・・・ＥＣＵ
１４・・・・エアフローメータ
１５・・・・クランクポジションセンサ
１６・・・・水温センサ
１７・・・・空燃比センサ
１８・・・・アクセルポジションセンサ
３０・・・・コモンレール
３１・・・・レール圧センサ
５０・・・・コンプレッサハウジング
５１・・・・タービンハウジング

Claims (5)

1. コモンレールに接続された燃料噴射弁からパイロット噴射とメイン噴射とを行わせる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
   内燃機関の運転条件に基づいて燃料噴射パラメータを決定する決定手段と、
   気筒内の実際の酸素濃度である実筒内酸素濃度を取得する第１取得手段と、
   内燃機関の運転条件に見合う気筒内の酸素濃度である目標筒内酸素濃度を取得する第２取得手段と、
   前記第１取得手段により取得された実筒内酸素濃度の下で前記決定手段により決定された燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生する燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を予測する予測手段と、
   前記第２取得手段により取得された目標筒内酸素濃度の下で前記決定手段により決定された燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生する燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を予測するとともに、予測された燃焼騒音の大きさおよび／またはスモークの量を目標値に設定する設定手段と、
   前記予測手段の予測値と前記設定手段により設定された目標値との差が許容値を超える場合に、前記差が前記許容値以下となるように燃料噴射圧力を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。
2. 請求項１において、前記補正手段は、前記コモンレールの圧力を変更することにより、燃料噴射圧力を補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。
3. 請求項１において、前記補正手段は、パイロット噴射とメイン噴射との噴射量比率を変更することにより、燃料噴射圧力を補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。
4. 請求項２において、前記補正手段は、前記コモンレールのレール圧の変更のみによって前記差を前記許容値以下にすることができない場合は、パイロット噴射とメイン噴射との噴射量比率を変更することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。
5. 請求項３において、前記補正手段は、パイロット噴射とメイン噴射との噴射量比率の変更のみによって前記差を前記許容値以下にすることができない場合は、コモンレールのレール圧を変更することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。

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