JP2011099344A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃料噴射を最適な噴射時期とし、酸素濃度の濃淡に係わらず燃焼音、ドライバビリティの悪化を防止し、排気性状を良好にすることの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】エンジン(1)の運転状況から目標酸素濃度、主噴射時期、パイロット噴射量及びパイロット噴射時期を設定し、酸素濃度算出部(40)にて燃焼室(11)へ吸入される空気の酸素濃度を算出し、酸素濃度偏差算出部(44)にて該目標酸素濃度と燃焼室(11)へ吸入される空気の酸素濃度より酸素濃度偏差を算出し、主噴射時期補正部(45)にて該酸素濃度偏差に基づいて該主噴射時期を進角側或いは遅角側に補正し、燃料噴射ノズル(16)へ噴射信号を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、特に吸気中の酸素濃度により燃料を最適に噴射する制御技術に関する。

従来、筒内直接噴射式内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）は、排気性状、白煙及び燃焼音の低減を目的とし、燃料噴射を主噴射に加え主噴射に先立って少量の燃料を噴射するパイロット噴射を行っている。
主噴射とパイロット噴射のそれぞれの噴射時期は、エンジンの標準運転状態（冷却水温、過給圧、吸気温度等が一定の定常運転）における実験結果より、主噴射燃料の最も良好な燃焼状態が得られる噴射時期となる基本主噴射時期マップと白煙や排気性状の悪化を生じることなく燃焼音を最も良好に低減することのできる噴射時期となる基本パイロット噴射時期マップが決定している。

しかしながら、実際のエンジンでは加減速を繰り返すことにより、ＥＧＲ装置や過給機の応答遅れが発生し、燃焼室内の燃焼状態が最適な状態から大きくずれることにより、白煙が発生したり燃焼音が悪化したりする問題がある。
この様なことから、例えば、過渡運転に移行したタイミングから定常運転に戻るまでの加速運転区間を２つに分け、酸素濃度或いは酸素量の計測値と定常運転時の目標値との偏差に基づいてそれぞれの区間を判断し、偏差が大きい場合には少ないパイロット噴射量を比較的進角側で噴射するとともに、パイロット噴射と主噴射の噴射間隔を短くして圧縮上死点以前に主噴射を完了させ、また偏差が小さい場合はパイロット噴射量を比較的多くするとともに、パイロット噴射と主噴射の噴射間隔を長くしてパイロット噴射燃料の燃焼を完全に終了させてから主噴射を行うことにより、大幅に加速運転時の燃焼音の悪化を抑制しつつ、排気及び燃費を改善することのできるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置が開発されている（特許文献１）。

特開２００２−２７６４４４号公報

上記特許文献１のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置では、目標値に対して過渡的に酸素濃度或いは酸素量が不足する燃料リッチ領域では、着火遅れ期間の過度の増大を抑制するために、少ないパイロット噴射を比較的進角側で噴射するとともに、パイロット噴射と主噴射の噴射間隔を短くして圧縮上死点以前に主噴射を完了させている。また、過給圧の立ち上がりに時間を要し、目標値に対して酸素量が不足する燃料リッチ領域では、パイロット噴射量を比較的多くするとともに、パイロット噴射と主噴射の噴射間隔を長くしパイロット噴射燃料の燃焼を完全に終了させてから主噴射を行っている。

しかしながら、過渡運転等の際には、ＥＧＲガスと吸入空気の混合割合の変化、或いは、ＥＧＲガスと吸入空気の混合割合が同一でもＥＧＲガスの酸素濃度により、ＥＧＲガスを含む吸入空気の酸素濃度が薄い状態だけでなく、酸素濃度が濃い状態となって、主噴射の燃焼に影響を与えることがある。
ディーゼルエンジンのような理論空燃比よりはるかに酸素量の多い状態で燃焼する内燃機関では、酸素量の多少の変動より、酸素濃度の濃淡の方が主燃焼の着火へ与える影響が大きいことを発見した。

この様なことから、ＥＧＲガスを含む吸入空気の酸素濃度が濃いことによって、主噴射の着火が定常と異なり燃焼が急峻となり、燃焼騒音が増大し、振動の発生及び排気性状が悪化する可能性がある。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＥＧＲガスを含む吸入空気の酸素濃度の濃い状態においても燃料噴射を最適な噴射時期とすることにより、酸素濃度の濃淡に係わらず燃焼音、ドライバビリティの悪化を防止し、排気性状を良好にすることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料を噴射する主噴射と該主噴射に先立つパイロット噴射とを行い、標準運転状態の主噴射時期とパイロット噴射量とパイロット噴射時期が設定された内燃機関の燃料噴射制御装置において、運転時に吸気通路より燃焼室へ吸入される吸入空気の目標となる酸素濃度を設定する目標酸素濃度設定手段と、燃焼室へ吸入される吸入空気の実際の酸素濃度と前記目標となる酸素濃度とのズレが酸素濃度過剰側か又は酸素濃度不足側かを判定するズレ側判定手段と、前記ズレ側判定手段の判定結果に基づき、前記標準運転状態の主噴射の噴射時期を前記ズレの側に応じて補正する主噴射時期補正手段を備えることを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１の発明において、燃焼室へ吸入される吸入空気の実際の酸素濃度と前記目標となる酸素濃度より酸素濃度偏差を算出する酸素濃度偏差算出手段を備え、前記主噴射時期補正手段は、前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側の主噴射時期補正判定偏差より小さければ、標準運転状態の主噴射の噴射時期に対して、噴射時期を早く噴射するように主噴射時期を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側の主噴射時期補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態の主噴射の噴射時期に対して、噴射時期を遅く噴射するように主噴射時期を補正することを特徴とする。

また、請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２の発明において、前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射量補正判定偏差より小さければ、標準運転状態のパイロット噴射量に対して、多く燃料を噴射するようにパイロット噴射量を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射量補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態のパイロット噴射量に対して、少なく燃料を噴射するようにパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段を備えることを特徴とする。

また、請求項４の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２或いは３の発明において、前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射時期補正判定偏差より小さければ、標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を遅く噴射するようにパイロット噴射時期を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射時期補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を早く噴射するようにパイロット噴射時期を補正するパイロット噴射時期補正手段を備えることを特徴とする。

また、請求項５の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２乃至４のいずれかの発明において、前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のプレ噴射判定偏差より小さい、或いは、該酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のプレ噴射判定偏差より大きければ、前記パイロット噴射後であり前記主噴射前に燃料を噴射するプレ噴射を追加し、該プレ噴射の噴射量を決定するプレ噴射量決定手段を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、燃焼室へ吸入される吸入空気の実際の酸素濃度と目標となる酸素濃度とのズレが酸素濃度過剰側か又は酸素濃度不足側かをズレ側判定手段により判定し、主噴射時期補正手段にてズレ側判定手段の判定結果に基づき、ズレの側に応じて標準運転状態の主噴射の噴射時期を補正するようにしている。
これにより吸入空気の酸素濃度の濃い状態及び酸素濃度の薄い状態の双方において、主燃料噴射を最適な噴射時期とすることにより、酸素濃度の濃淡に係わらず燃焼音、ドライバビリティの悪化を防止し、排気性状を良好にすることができる。

請求項２の発明によれば、燃焼室へ吸入される吸入空気の酸素濃度と目標酸素濃度より、酸素濃度偏差算出手段にて酸素濃度偏差を算出し、主噴射時期補正手段にて酸素濃度偏差が酸素濃度不足側の主噴射時期補正判定偏差より小さければ、標準運転状態の主噴射時期に対して主噴射時期を進角側に補正し、酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側の主噴射時期補正判定偏差より大きければ、標準運転状態の主噴射時期に対して主噴射時期を遅角側に補正するようにしている。

これにより酸素濃度が濃い状態では、シリンダ圧力の急峻な圧力上昇を抑制することができ、また、酸素濃度が薄い状態では、着火不良及び燃焼が緩慢になることを抑制することができる。
従って、過渡時のシリンダ圧力の急峻による燃焼音を低減し、着火を確実できるので未燃ガスの発生を抑制し排気性状を良好にすることができ、且つ、着火不良による振動の発生を抑制することによりドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、請求項３の発明によれば、パイロット噴射量補正手段にて酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射量補正判定偏差より小さければ、標準運転状態のパイロット噴射量に対して燃料を多く噴射するようにパイロット噴射量を補正し、酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射量補正判定偏差より大きければ、標準運転状態のパイロット噴射量に対して燃料を少なく噴射するようにパイロット噴射量を補正するようにしている。

これにより、燃焼室内で適切な燃料量の混合気を作ることができ、主噴射による主燃焼時にシリンダ圧力の急峻な圧力上昇や着火不良を抑制することができる。
また、請求項４の発明によれば、パイロット噴射時期補正手段にて酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射時期補正判定偏差より小さければ、パイロット噴射時期設定手段で設定される標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を遅く噴射するようにパイロット噴射時期を補正し、酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射時期補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を早く噴射するようにパイロット噴射時期を補正するようにしている。

これにより、パイロット噴射の燃焼時期を適正にすることができ、主噴射による主燃焼時のシリンダ温度及び圧力を適正にすることができるので、主燃焼の着火と燃焼が急峻や緩慢になることを抑制することができるので、未燃ガスの発生を抑制し排気性状を良好にすることができる。
また、請求項５の発明によれば、プレ噴射量決定手段にて酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のプレ噴射判定偏差より小さい、或いは、酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のプレ噴射判定偏差より大きければ、パイロット噴射後であり主噴射前に燃料を噴射するプレ噴射を追加するようにしている。

これにより、プレ噴射によるプレ燃焼により主噴射による主燃焼の着火を確実にすることができ、未燃ガスの発生及び着火不良による振動を抑えることができるので、ドライバビリティを向上することができる。また、シリンダ圧力の急峻を抑制することができるので、燃焼音を低減することができる。

本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施例に係る酸素濃度偏差における主噴射時期補正量の特性図である。 本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。 本発明の第１実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。 本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施例に係る酸素濃度偏差における追加プレ噴射量の特性図である。 本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。 本発明の第２実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。 本発明の第３実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施例に係る酸素濃度偏差におけるパイロット噴射量補正量の特性図である。 本発明の第３実施例に係る酸素濃度偏差におけるパイロット噴射時期補正量の特性図である。 本発明の第３実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第３実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第３実施例に係る燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第３実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。 本発明の第３実施例に係るクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図を示し、図２は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図を示している。

以下、本発明の第１実施例の内燃機関の燃料噴射制御装置の構成を説明する。
図１に示すように、エンジン１は多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル１６に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル１６から各気筒の燃焼室１１内に噴射可能な構成を成している。

また、エンジン１の各気筒には上下摺動可能なピストン３が設けられており、当該ピストン３はコンロッド４を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。また、クランクシャフトの一端部には図示しないフライホイールが設けられており、当該フライホイールにはクランクシャフトの回転速度を検出するクランク角センサ１８が設けられている。

また、燃焼室１１には吸気通路９と排気通路１３が連通されている。
吸気通路９には、燃焼室１１と吸気通路９の連通と遮断を行う吸気弁１０が設けられており、排気通路１３には、燃焼室１１と排気通路１３との連通と遮断を行う排気弁１２が設けられている。
また、吸気通路９の上流には、新気を吸入する吸気ダクト５、吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ６、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ７の図示しないコンプレッサハウジング、圧縮された新気を冷却するインタークーラ８がそれぞれ連通するように設けられている。

また、エアークリーナ６の下流でありインタークーラ８の上流にはエアーフローセンサ１９が設けられており、燃焼室１１に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ２０、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２１が吸気通路９内に突出するように設けられている。
また、排気通路１３の下流には、上記ターボチャージャ７の排気を導入する図示しないタービンハウジング、通路内に触媒を備えた排気管１４が連通するように設けられている。

吸気通路９と排気通路１３には、それぞれが連通するように排気の一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路１７が設けられており、ＥＧＲ通路１７には、ＥＧＲ量（排気の流量）を調整するＥＧＲバルブ１５が設けられている。
そして、上記ＥＧＲバルブ１５、燃料噴射ノズル１６、クランク角センサ１８、エアーフローセンサ１９、ブーストセンサ２０及び吸気温度センサ２１等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）２と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ２は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。

詳しくは、図２を参照すると、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵ２の内部構成を示すブロック図で示されており、以下同図に基づきＥＣＵ２の入出力関係について説明する。
ＥＣＵ２の入力側には、燃料噴射ノズル１６及びエアーフローセンサ１９、ブーストセンサ２０と吸気温度センサ２１等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。

一方、ＥＣＵ２の出力側には、ＥＧＲバルブ２１と燃料噴射ノズル２２が電気的に接続されている。
これより、ＥＣＵ２は、クランク角センサ１８、エアーフローセンサ１９での検出値を基に、目標酸素濃度設定部（目標酸素濃度設定手段）４２、主噴射量・噴射時期設定部４３及びパイロット噴射時期・噴射量設定部４７にて予め実験にてエンジンが定常運転で最適な運転状態となるよう作成された目標となる吸気酸素濃度マップ、主噴射時期マップ、パイロット噴射量マップ及びパイロット噴射時期マップより現在のエンジン１の運転状況（エンジン回転数、負荷等）から目標酸素濃度、主噴射時期、パイロット噴射量及びパイロット噴射時期を設定する。

また、エアーフローセンサ１９、ブーストセンサ２０と吸気温度センサ２１の各々の検出値及び燃料噴射量検出部４１で検出される燃料噴射ノズル１６で噴射される燃料噴射量を基に酸素濃度算出部４０にて新気の吸入量、吸気に再循環されるＥＧＲ量、再循環されるＥＧＲ量中の酸素濃度を算出し、燃焼室１１へ吸入される吸入空気の酸素濃度を算出する。

また、酸素濃度偏差算出部（ズレ側判定手段及び酸素濃度偏差算出手段）４４にて上記目標酸素濃度と上記燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度より酸素濃度偏差を算出し、主噴射時期補正部主噴射時期補正手段）４５にて該酸素濃度偏差に基づいて上記主噴射時期を補正し、燃料噴射ノズル１６へ噴射信号を供給する。
以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の作用及び効果について詳細に説明する。

図３は、本発明の第１実施例に係る酸素濃度偏差における主噴射時期補正量の特性図であり、横軸は酸素濃度偏差、縦軸は主噴射時期補正量を示す。なお、該特性図は、エンジン回転数等のエンジン運転状況によりそれぞれ設定されている。図４は、ＥＣＵ２の実行する燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートを示し、図５は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が濃い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示し、図６は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が薄い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示す。なお、図５及び図６の横軸はクランク角、縦軸は噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力をそれぞれ示し、太線或いはハッチングありは第１実施例を、細線或いはハッチングなしは従来例を示す。なお、本実施例の説明においては酸素濃度不足側の主噴射時期補正判定偏差を第１の所定酸素濃度偏差、酸素濃度過剰側の主噴射時期補正判定偏差を第２の所定酸素濃度偏差と表す。

図４に示すように、ステップＳ１０では、目標酸素濃度設定部４２にて予め実験にてエンジン１が定常運転で最適な運転状態となるよう作成された目標となる吸気酸素濃度マップよりエンジン１の運転状況から目標酸素濃度Ｄtを設定する。
ステップＳ１２では、主噴射量・噴射時期設定部４３にて予め実験にてエンジン１が最適な運転状態となるよう作成された目標となる主噴射時期マップよりエンジン１の運転状況から主噴射時期を設定する。

ステップＳ１４では、パイロット噴射量・噴射時期４７にて予め実験にてエンジン１が最適な運転状態となるよう作成された目標となるパイロット噴射量マップ及びパイロット噴射時期マップよりエンジン１の運転状況からパイロット噴射量及びパイロット噴射時期を設定する。
ステップＳ１６では、エアーフローセンサ１９にて吸気ダクト５より吸入される新気の吸入量である新気吸入量Ｑaを検出する。

ステップＳ１８では、ブーストセンサ２０にて吸気通路９内の燃焼室１１に吸入される吸入空気の圧力である吸入空気圧力Ｐiを検出する。
ステップＳ２０では、吸気温度センサ２１にて吸気通路９内の燃焼室１１に吸入される吸入空気の温度である吸入空気温度Ｔiを検出する。
ステップＳ２２では、燃料噴射量検出部４１にて燃料噴射ノズル１６により燃焼室１１内に噴射される燃料の量である燃料噴射量Ｑfを検出する。

ステップＳ２４では、酸素濃度算出部４０にて新気吸入量Ｑa、吸入空気圧力Ｐi及び吸入空気温度Ｔiより吸気通路９内へ循環されたＥＧＲ量Ｑeを算出する。
ステップＳ２６では、酸素濃度算出部４０にて燃料噴射量ＱfよりＥＧＲ量Ｑe中に含まれる酸素の濃度である酸素濃度Ｄeを算出する。
ステップＳ２８では、酸素濃度算出部４０にて新気吸入量Ｑa、ＥＧＲ量Ｑe及び酸素濃度Ｄeより吸気通路９内の燃焼室１１へ吸入される空気中の酸素濃度である吸気通路９内酸素濃度Ｄiを算出する。

ステップＳ３０では、酸素濃度偏差算出部４４にて下記式（１）より酸素濃度偏差ΔＤを算出する。
酸素濃度偏差ΔＤ＝吸気通路内酸素濃度Ｄi−目標酸素濃度Ｄt・・・・（１）
ステップＳ３２では、主噴射時期補正部４５にて酸素濃度偏差ΔＤが第１の所定酸素濃度偏差より小さいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第１の所定酸素濃度偏差より小さければ、ステップＳ３６に進み、図３に示す主噴射時期補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、主噴射の噴射時期を進角側に補正し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第１の所定酸素濃度偏差以上であれば、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、主噴射時期補正部４５にて酸素濃度偏差ΔＤが第２の所定酸素濃度偏差より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第２の所定酸素濃度偏差より大きければ、ステップＳ３８に進み、図３に示す主噴射時期補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、主噴射の噴射時期を遅角側に補正し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第２の所定酸素濃度偏差以下であれば、当該ルーチンを抜ける。

このように、本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室１１に吸入される吸気の酸素濃度に基づいて、主噴射の噴射時期を進角或いは遅角するようにしている。
これにより、図５に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が濃い場合には、従来例（細線）と比較し本実施例（実線）では、シリンダ圧力の急峻な圧力上昇を抑制することができる。また、図６に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が薄い場合には、従来例と比較し本実施例では着火不良及び燃焼が緩慢になることを抑制することができる。

従って、本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、酸素濃度が濃い状態及び酸素濃度が薄い状態において、
（１）過渡時のシリンダ圧力の急峻による燃焼音を低減することができる。
（２）着火を確実できるので未燃ガスの発生を抑制し排気性状を良好にすることができる。
（３）着火不良による振動の発生を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。

図７は、本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図を示している。
図７に示すように第２実施例では、上記第１実施例に対して、プレ噴射量決定部４６を追加しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。なお、本実施例の説明においては酸素濃度不足側のプレ噴射判定偏差を第３の所定酸素濃度偏差、酸素濃度過剰側のプレ噴射判定偏差を第４の所定酸素濃度偏差と表す。

ＥＣＵ１０２は、酸素濃度偏差算出部４４にて目標酸素濃度と燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度より酸素濃度偏差を算出し、主噴射時期補正部４５にて該酸素濃度偏差に基づいて主噴射時期を補正し、プレ噴射量決定部（プレ噴射量決定手段）４６にて上記酸素濃度偏差に基づき、パイロット噴射後であり主噴射前に微量の燃料を噴射するプレ噴射を追加し、燃料噴射ノズル１６へ噴射信号を供給する。

以下、このように構成された本発明の第２実施例に係る内燃機関の制御装置の作用及び効果について説明する。
図８は、本発明の第２実施例に係る酸素濃度偏差における追加プレ噴射量の特性図であり、横軸は酸素濃度偏差、縦軸は追加プレ噴射量を示す。なお、該特性図は、エンジン回転数等のエンジン１の運転状況によりそれぞれ設定されている。図９及び図１０は、ＥＣＵ１０２の実行する燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートを示し、図１１は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が濃い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示し、図１２は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が薄い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示す。なお、図１１及び図１２の横軸はクランク角、縦軸は噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力をそれぞれ示し、太線或いはハッチングありは第２実施例を、細線或いはハッチングなしは従来例を示す。

図９に示すように、ステップＳ１０〜ステップＳ３８では、第１実施例と同様に各設定値及び各検出値より酸素濃度偏差ΔＤを算出し、主噴射時期補正部４５にて酸素濃度偏差ΔＤを基に主噴射時期を進角側或いは遅角側に補正し、ステップＳ４０へ進む。
図１０に示すように、ステップＳ４０では、プレ噴射量決定部４６にて酸素濃度偏差ΔＤが第３の所定酸素濃度偏差より小さいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第３の所定酸素濃度偏差より小さければ、ステップＳ４４に進み、図７に示す追加プレ噴射量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、プレ噴射を追加し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第３の所定酸素濃度偏差以上であれば、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２では、プレ噴射量決定部４６にて酸素濃度偏差ΔＤが第４の所定酸素濃度偏差より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第４の所定酸素濃度偏差より大きければ、ステップＳ４４に進み、図８に示す追加プレ噴射量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、プレ噴射を追加し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第４の所定酸素濃度偏差以下であれば、当該ルーチンを抜ける。

このように、本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室１１に吸入される吸気の酸素濃度に基づいて、主噴射の噴射時期を進角或いは遅角するようにし、パイロット噴射後であり主噴射前に微量の燃料を噴射するプレ噴射を追加している。
これにより、図１１に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が濃い場合には、従来例（細線）と比較し本実施例（実線）では、プレ噴射を追加することにより、主燃焼の着火遅れを強制的に低減し、更に安定してシリンダ圧力の急峻な圧力上昇を抑制することができる。また、図１２に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が薄い場合には、従来例と比較し本実施例では、プレ噴射を追加することにより更に着火不良及び燃焼が緩慢になることを抑制することができるので、更により燃焼を安定させることができる。

従って、本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、酸素濃度が濃い状態及び酸素濃度が薄い状態において、
（１）更に過渡時のシリンダ圧力の急峻による燃焼音を低減することができる。
（２）更に着火不良による振動の発生を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。

図１３は、本発明の第３実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図を示している。なお、本実施例の説明においては酸素濃度不足側のパイロット噴射量補正判定偏差を第５の所定酸素濃度偏差、酸素濃度過剰側のパイロット噴射量補正判定偏差を第６の所定酸素濃度偏差、酸素濃度不足側のパイロット噴射時期補正判定偏差を第７の所定酸素濃度偏差、酸素濃度過剰側のパイロット噴射時期補正判定偏差を第８の所定酸素濃度偏差と表す。

図１３に示すように第３実施例では、上記第１実施例に対して、パイロット噴射量補正部（パイロット噴射量補正手段）４８及びパイロット噴射時期補正部（パイロット噴射時期補正手段）４９を追加しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
ＥＣＵ２０２は、酸素濃度偏差算出部４４にて目標酸素濃度と燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度より酸素濃度偏差を算出し、主噴射時期補正部４５にて該酸素濃度偏差に基づいて主噴射時期を補正し、パイロット噴射量補正部４８及びパイロット噴射時期補正部４９にて上記酸素濃度偏差に基づき、パイロット噴射の噴射量及び噴射時期を補正し、燃料噴射ノズル１６へ噴射信号を供給する。

以下、このように構成された本発明の第３実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の作用及び効果について説明する。
図１４は、本発明の第３実施例に係る酸素濃度偏差におけるパイロット噴射量補正量の特性図であり、横軸は酸素濃度偏差、縦軸はパイロット噴射量補正量を示し、図１５は、酸素濃度偏差におけるパイロット噴射時期補正量の特性図であり、横軸は酸素濃度偏差、縦軸はパイロット噴射時期補正量を示す。なお、該特性図は、エンジン回転数等のエンジン１の運転状況によりそれぞれ設定されている。図１６、図１７及び図１８は、ＥＣＵ２０２の実行する燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートを示す。図１９は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が濃い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示し、図２０は、目標酸素濃度に対し酸素濃度が薄い状態でのクランク角における噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力の変化を示す。なお、図１９及び図２０の横軸はクランク角、縦軸は噴射信号、熱発生率及びシリンダ圧力をそれぞれ示し、太線或いはハッチングありは第３実施例を、細線或いはハッチングなしは従来例を示す。

図１６に示すように、ステップＳ１０〜ステップＳ３８では、第１実施例と同様に各設定値及び各検出値より酸素濃度偏差ΔＤを算出し、主噴射時期補正部４５にて酸素濃度偏差ΔＤを基に主噴射時期を進角側或いは遅角側に補正し、ステップＳ５０へ進む。
図１７に示すように、ステップＳ５０では、パイロット噴射量補正部４８にて酸素濃度偏差ΔＤが第５の所定酸素濃度偏差より小さいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第５の所定酸素濃度偏差より小さければ、ステップＳ５４に進み、図１４に示すパイロット噴射量補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、パイロット噴射の噴射量を増量側に補正し、ステップＳ６０に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で第５の所定酸素濃度偏差以上であれば、ステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２では、パイロット噴射量補正部４８にて酸素濃度偏差ΔＤが第６の所定酸素濃度偏差より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第６の所定酸素濃度偏差より大きければ、ステップＳ５６に進み、図１４に示すパイロット噴射量補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、パイロット噴射の噴射量を減量側に補正し、ステップＳ６０に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で第６の所定酸素濃度偏差以下であれば、ステップＳ６０に進む。

図１８に示すように、ステップＳ６０では、パイロット噴射時期補正部４９にて酸素濃度偏差ΔＤが第７の所定酸素濃度偏差より小さいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第７の所定酸素濃度偏差より小さければ、ステップＳ６４に進み、図１５に示すパイロット噴射時期補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に補正し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第７の所定酸素濃度偏差以上であれば、ステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２では、パイロット噴射時期補正部４９にて酸素濃度偏差ΔＤが第８の所定酸素濃度偏差より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第８の所定酸素濃度偏差より大きければ、ステップＳ６６に進み、図１５に示すパイロット噴射時期補正量と酸素濃度偏差のグラフに基づき、パイロット噴射の噴射時期を進角側に補正し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で第８の所定酸素濃度偏差以下であれば、当該ルーチンを抜ける。

このように、本発明の第３実施例に係る内燃機関の制御装置によれば、燃焼室１１に吸入される吸気の酸素濃度にもとづいて、主噴射の噴射時期を進角或いは遅角するようにし、且つパイロット噴射の噴射量を増量或いは減量し、パイロット噴射の噴射時期を進角或いは遅角するようにしている。
これにより、図１９に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が濃い場合には、従来例（細線）と比較し本実施例（実線）では、主噴射時期を遅角に、パイロット噴射量を減量し、噴射時期を進角することによりシリンダ圧力の急峻な圧力上昇を抑制することができる。また、図２０に示す通り、燃焼室１１へ吸入される空気の酸素濃度が薄い場合には、従来例と比較し本実施例では、主噴射時期を進角にパイロット噴射量を増量し、噴射時期を遅角することにより着火不良及び燃焼が緩慢になることを抑制することができ、着火および燃焼を安定させることができる。

従って、本発明の第３実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、酸素濃度が濃い状態及び酸素濃度が薄い状態において、
（１）更に過渡時のシリンダ圧力の急峻による燃焼音を低減することができる。
（２）更に着火不良による振動の発生を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１をコモンレール式ディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、燃料噴射量及び燃料噴射時期を適宜コントロールできればよい。
また、同様にターボチャージャ７及びインタークーラ８を必ずしも備える必要はない。
また、同様に酸素濃度算出部１１にて燃焼室１１へ吸入される吸入空気の酸素濃度を算出しているが、これに限定されるものではなく、吸気通路９内へ突出するようにリニアＯ2センサを設け、吸気通路９内の酸素濃度を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、酸素濃度不足側の各酸素濃度偏差をそれぞれ第１、第３、第５、第７の所定酸素濃度偏差と区別したが、これらの一部または全部が同じ値でもよい。
また、同様に酸素濃度過剰側の各酸素濃度偏差をそれぞれ第２、第４、第６、第８の所定酸素濃度偏差と区別したが、これらの一部または全部が同じ値でもよい。

１ エンジン（内燃機関）
２，１０２，２０２ 電子コントロールユニット
９ 吸気通路
１１ 燃焼室
１３ 排気通路
１６ 燃料噴射ノズル
１９ エアーフローセンサ
２０ ブーストセンサ
２１ 吸気温度センサ
４０ 酸素濃度算出部
４１ 燃料噴射量検出部
４２ 目標酸素濃度設定部（目標酸素濃度設定手段）
４３ 主噴射量・噴射時期設定部
４４ 酸素濃度偏差算出部（ズレ側判定手段及び酸素濃度偏差算出手段）
４５ 主噴射時期補正部（主噴射時期補正手段）
４６ プレ噴射量決定部（プレ噴射量決定手段）
４７ パイロット噴射量・噴射時期設定部
４８ パイロット噴射量補正部（パイロット噴射量補正手段）
４９ パイロット噴射時期補正部（パイロット噴射時期補正手段）

Claims (5)

1. 燃料を噴射する主噴射と該主噴射に先立つパイロット噴射とを行い、標準運転状態の主噴射時期とパイロット噴射量とパイロット噴射時期が設定された内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   運転時に吸気通路より燃焼室へ吸入される吸入空気の目標となる酸素濃度を設定する目標酸素濃度設定手段と、
   燃焼室へ吸入される吸入空気の実際の酸素濃度と前記目標となる酸素濃度とのズレが酸素濃度過剰側か又は酸素濃度不足側かを判定するズレ側判定手段と、
   前記ズレ側判定手段の判定結果に基づき、前記標準運転状態の主噴射の噴射時期を前記ズレの側に応じて補正する主噴射時期補正手段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. 燃焼室へ吸入される吸入空気の実際の酸素濃度と前記目標となる酸素濃度より酸素濃度偏差を算出する酸素濃度偏差算出手段を備え、
   前記主噴射時期補正手段は、前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側の主噴射時期補正判定偏差より小さければ、標準運転状態の主噴射の噴射時期に対して、噴射時期を早く噴射するように主噴射時期を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側の主噴射時期補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態の主噴射の噴射時期に対して、噴射時期を遅く噴射するように主噴射時期を補正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. 前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射量補正判定偏差より小さければ、標準運転状態のパイロット噴射量に対して、多く燃料を噴射するようにパイロット噴射量を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射量補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態のパイロット噴射量に対して、少なく燃料を噴射するようにパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段を備え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. 前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のパイロット噴射時期補正判定偏差より小さければ、標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を遅く噴射するようにパイロット噴射時期を補正し、前記酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のパイロット噴射時期補正判定偏差より大きければ、該標準運転状態のパイロット噴射時期に対して、噴射時期を早く噴射するようにパイロット噴射時期を補正するパイロット噴射時期補正手段を備えることを特徴とする、請求項２或いは３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記酸素濃度偏差が酸素濃度不足側のプレ噴射判定偏差より小さい、或いは、該酸素濃度偏差が酸素濃度過剰側のプレ噴射判定偏差より大きければ、前記パイロット噴射後であり前記主噴射前に燃料を噴射するプレ噴射を追加し、該プレ噴射の噴射量を決定するプレ噴射量決定手段を備えることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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