JP2012012972A - 自動車搭載用ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射形態が切り替わる過渡時において、気筒内の燃焼状態の不安定性や燃焼音の増大等を含む不都合を回避する。
【解決手段】噴射制御手段（ＰＣＭ１０、インジェクタ１８）は、主噴射と、少なくとも１回の前段噴射と、を実行すると共に、エンジン本体１の負荷が高い運転領域ほど、前段噴射の実行を少ない回数に設定する。噴射制御手段はまた、エンジン本体１が、相対的に低負荷の領域からそれよりも高負荷の領域に移行する加速時には、高負荷の領域に移行した後、所定期間は、前段噴射の回数を、当該領域において設定されている回数よりも多い回数に保持する過渡制御を実行する。
【選択図】図１２

Description

ここに開示する技術は、自動車搭載用ディーゼルエンジンに関し、特にその燃料噴射制御に関する。

自動車に搭載されたディーゼルエンジンでは、排ガス中のＮＯｘや煤の低減、騒音乃至振動の低減、燃費やトルクの向上等を図るため、エンジン１サイクル中に、気筒内に複数回の燃料の噴射を行うことがある。例えば特許文献１には、排気ガス還流通路を通じて排気ガスを吸気通路還流させる、いわゆる外部ＥＧＲ制御を実行するディーゼルエンジンにおいて、トルク発生のためのメイン噴射、気筒を予熱するためにメイン噴射に先立ち行われるパイロット噴射、パイロット噴射とメイン噴射との間でメイン噴射による燃料の着火遅れを抑制するためのプレ噴射、メイン噴射後において排気ガス温度を上昇させるためのアフタ噴射、及び、アフタ噴射後に排気系に燃料を直接導入して触媒の昇温を図るポスト噴射の５つのタイミングで、燃料噴射を実行することが記載されている。

特開２００９−２９３３８３号公報

ところで、エンジン負荷及びエンジン回転数に係るエンジンの運転領域を、幾つかの領域に区分して、その各々の領域において、前述した５つのタイミングの燃料噴射を、適宜、選択しかつ組み合わせることで、互いに異なる燃料噴射形態を設定することが考えられる。このことは言い換えると、各々の運転領域において、エンジン負荷やエンジン回転数に応じて総燃料噴射量を増減しながら、気筒内の状態に対応した燃料の噴射形態に切り替えることであり、こうすることによって、気筒内の燃焼状態を各運転領域に最適化することが可能となる。

ところが、本願発明者らは、車両の加速や減速に伴い運転領域が移行する過渡時に、その移行と同時に燃料の噴射形態を切り替えたのでは、燃焼状態が不安定になったり、燃焼音が大きくなったりする等の不都合が生じる得ることを見いだした。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射形態が切り替わる過渡時において、気筒内の燃焼状態の不安定性や燃焼音の増大等を含む不都合を回避することにある。

本願発明者らが検討したところによると、運転領域の移行過渡時には、エンジン負荷及び回転数に応じて運転領域が移行することに対し、気筒内の状態の切り替わりは遅れる一方で、燃料の噴射形態を運転領域の移行と同時に切り替えたのでは、気筒内の状態と切り替え後の燃料の噴射形態とが対応しなくなり、そのことが、燃焼状態の不安定さや、燃焼音の増大を招いていることを見い出した。

そこで、ここに開示する技術は、運転領域の移行過渡時に、燃料の噴射形態の切り替えを、運転領域の移行に対して遅らせるようにしたものである。

具体的にここに開示する技術は、自動車搭載用ディーゼルエンジンを対象とし、このディーゼルエンジンは、自動車に搭載されかつ軽油を主成分とした燃料が供給されるエンジン本体と、前記エンジン本体の気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に前記燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を通じた、前記気筒内への前記燃料の噴射形態を制御する噴射制御手段と、を備える。

前記噴射制御手段は、拡散燃焼を主体とした主燃焼を行うために圧縮上死点付近において燃料を噴射する主噴射と、前記圧縮上死点前の所定時期に熱発生率がピークとなる前段燃焼が発生するように、前記主噴射の前に燃料を噴射する、少なくとも１回の前段噴射と、を実行すると共に、前記エンジン本体の負荷が高い運転領域ほど、前記前段噴射の実行回数を少ない回数に設定し、前記噴射制御手段はまた、前記エンジン本体が相対的に低負荷の運転領域からそれよりも高負荷の運転領域に移行する加速時には、前記高負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前記前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも多い回数に保持する過渡制御を実行する。

この構成によると、エンジン本体が低負荷領域にあるときには、主噴射前に実行する前段噴射の回数を増やすことによって、圧縮上死点前の所定時期に熱発生率がピークとなる前段燃焼が確実に発生し、その後の主燃焼の安定性の向上や燃焼音の低減を図り得る。

一方、エンジン本体が高負荷領域にあるときには、総燃料噴射量が増えると共に、負荷の上昇と共に気筒内の温度も高くなるため、前段噴射の回数を減らしても、前記と同様に、圧縮上死点前の所定時期に熱発生率がピークとなる前段燃焼が発生し、その後の主燃焼の安定性の向上や、燃焼音の低減を図り得る。逆に、前段噴射の回数が多すぎると、前段燃焼の熱発生率が高くなりすぎて、燃焼音の増大を招き得る。

そうして、エンジン本体が、相対的に低負荷の運転領域からそれよりも高負荷の運転領域に移行する加速時には、高負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも多い回数に保持する過渡制御を実行する。このことは、燃料の噴射形態の切り替えを、運転領域の移行後、所定期間、遅らせることと等価である。こうして、気筒内の状態が、移行した運転領域に相当する状態に切り替わるまでは、移行後の運転領域よりも移行前の運転領域に対応し得るような燃料噴射形態にして、気筒内の状態が切り替わることを待つと共に、気筒内の状態が切り替わってから、燃料の噴射形態を移行後の運転領域に対応する噴射形態に切り替えることになる。その結果、運転領域の移行過渡時に、気筒内の状態と燃料噴射形態とが対応しない状態になることが回避され、そのことに起因する、燃焼の不安定が回避され得る。また、気筒内の状態が切り替わってからは、前段噴射の回数を減らすため、燃焼音の増大も回避し得る。

ここで、「前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも多い回数に保持する」ことには、例えば移行前の運転領域では２回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では１回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を１回よりも多い２回に保持することを含む。同様に、移行前の運転領域では３回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では２回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を２回よりも多い３回に保持することを含む。

また、例えば移行前の運転領域では３回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では１回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を１回よりも多い３回に保持すること、及び、２回に保持することを含む。さらに、移行前の運転領域では３回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では１回の前段噴射が設定されているような場合、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を３回に保持し、その後の所定期間は、前段噴射の回数を２回に保持し、その上で、前段噴射の回数を、当該移行後の運転領域において設定されている１回に切り替えるように、段階的に回数を減らすことも含み得る。

この過渡制御は特に、移行前の運転領域において設定されている燃料噴射形態と、移行後の運転領域において設定されている燃料噴射形態とを比較したときに、前段噴射の回数のみが異なるような場合に有効である。つまり、例えば運転領域の移行前後で、主噴射のタイミングを大幅に異ならせるような場合や、例えば運転領域の移行前後で、前段噴射の数を減らしつつ、後段噴射の数を増やすような場合等に、前記の過渡制御を適用することは好ましくない。これは、運転領域の移行前後で主噴射のタイミングを大幅に異ならせるような場合や、運転領域の移行前後で、前段噴射の数を減らしつつ、後段噴射の数を増やすような場合は、移行前の運転領域での燃焼コンセプトと移行後の運転領域での燃焼コンセプトとがそもそも相違するような場合があり、運転領域が移行した後においても、燃料噴射形態の切り替えを遅らせるような過渡制御を実行したのでは、その切り替えを遅らせている間に、燃焼安定性、燃焼音、排気エミッション等の観点で不都合が生じ得るためである。

尚、ここでいう前段噴射の回数の増減は、特に同じ種類の前段噴射、具体的にはパイロット噴射の回数の増減、又は、プレ噴射の回数の増減であり、特にはプレ噴射の回数の増減に関係する。

前記ディーゼルエンジンは、前記気筒内に導入するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ量制御手段、をさらに備え、前記過渡制御は、移行前後の運転領域が共に、前記ＥＧＲ量制御手段により前記気筒内にＥＧＲガスを導入しない運転領域であるときに実行する、としてもよい。

ＥＧＲガスを導入している運転領域を含む移行においては、燃料の噴射形態の切り替えが前段噴射の回数の増減だけでない場合が多い。これに対し、移行前後の運転領域が共に、ＥＧＲガスを導入していない運転領域であるときには、燃料噴射形態の切り替えが、前段噴射の回数の増減だけの場合があり得るため、そうした場合に、前述した過渡制御を適用することが好ましい。

前記噴射制御手段は、前記高負荷の領域に移行した後、同一気筒における所定サイクルの期間だけ、前記前段噴射の回数を、設定よりも多い回数に保持する、としてもよい。

つまり、前段噴射の回数を設定よりも多い回数に保持する所定期間は、気筒内の状態が移行後の運転領域に相当する状態に切り替わり得る程度の期間に設定すればよく、例えばエンジン本体の温度状態（温間であるか冷間であるか等の状態）に応じて、数サイクル〜数百サイクル程度の範囲で、所定期間を適宜設定すればよい。

ここに開示する、前記とは別のディーゼルエンジンは、その噴射制御手段が、前記エンジン本体が、相対的に高負荷の運転領域からそれよりも低負荷の運転領域に移行する減速時には、前記低負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前記前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも少ない回数に保持する過渡制御を実行する。

前記とは逆の減速時においては、低負荷負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも少ない回数に保持する過渡制御を実行する。このことにより、前記加速時の過渡制御と同様に、気筒内の状態が、移行した運転領域に相当する状態に切り替わるまでは、移行後の運転領域よりも移行前の運転領域に対応し得るような燃料噴射形態にして、気筒内の状態が切り替わることを待つと共に、気筒内の状態が切り替わってから、燃料の噴射形態を、移行後の運転領域に対応する噴射形態に切り替えることになるため、運転領域の移行過渡時において、気筒内の状態と燃料噴射形態とが対応しないことが回避され、そのことに起因する、燃焼音の増大が回避され得る。また、気筒内の状態が切り替わってからは、前段噴射の回数を増やすため、燃焼状態の安定化と共に、燃焼音の増大も回避し得る。

ここで、「前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも少ない回数に保持する」ことには、例えば移行前の運転領域では１回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では２回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を２回よりも少ない１回に保持することを含むと共に、これと同様に、移行前の運転領域では２回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では３回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を３回よりも少ない２回に保持することを含む。

また、例えば移行前の運転領域では１回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では３回の前段噴射が設定されているような場合は、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を３回よりも少ない１回に保持すること、及び、２回に保持することを含む。さらに、移行前の運転領域では１回の前段噴射が設定され、移行後の運転領域では３回の前段噴射が設定されているような場合、運転領域の移行後、所定期間は、前段噴射の回数を１回に保持し、その後の所定期間は、前段噴射の回数を２回に保持し、その上で、前段噴射の回数を、当該移行後の運転領域において設定されている３回に切り替えるように、段階的に回数を増やすことも含み得る。

前記過渡制御は、移行前後の運転領域が共に、前記ＥＧＲ量制御手段により前記気筒内にＥＧＲガスを導入しない運転領域であるときに実行する、としてもよい。

また、前記噴射制御手段は、前記低負荷の領域に移行した後、同一気筒における所定サイクルの期間だけ、前記前段噴射の回数を、設定よりも少ない回数に保持する、としてもよい。

以上説明したように、前記の自動車搭載用ディーゼルエンジンによると、加速又は減速に伴う運転領域の移行過渡時には、運転領域を移行した後、所定期間は、燃料の噴射形態の切り替えを遅らせることにより、気筒内の状態と燃料噴射形態とが対応しない状態を回避して、そのことに起因する、燃焼状態の不安定や燃焼音の増大を回避し得る。

ディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。 ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。 ディーゼルエンジンの状態に応じた、インジェクタの燃料噴射モードのマップの一例である。 領域Ａにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｂにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｃにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｄにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｅにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｆにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｇにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 領域Ｈにおける燃料噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例とを示す図である。 運転領域の移行過渡時における燃料噴射制御に係るフローチャートである。 プレ燃焼の発生時期に関する基準範囲を説明する図である。

以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示。尚、ここでは、直列４気筒エンジンとする）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。

前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。

これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。

ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用され得る。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。

前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。

前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１，６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。

前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。また、前記フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。

前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５１によって接続されている。この排気ガス還流通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設されている。

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。

そして、吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（ノーマルクローズ）となるように構成されている。

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（ノーマルオープン）となるように構成されている。

このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御装置を構成する。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、及び、排気中の酸素濃度を検出するＯ_２センサＳＷ６の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。

そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１５以下とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。一方で、このエンジン１では、前述した大型及び小型ターボ過給機６１，６２によってトルクを高めるようにして、幾何学的圧縮比の低圧縮比化を補っている。

（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。また、スロットル弁３６や排気ガス還流弁５１ａの開度の制御（外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（内部ＥＧＲ制御）によって、気筒１１ａ内への排気の還流割合を制御する。

図３は、エンジン１の温間時の、エンジンの状態に応じたインジェクタ１８の燃料噴射モードを示すマップである。図３に示すように、エンジン１は、温間時には、エンジン回転数とエンジン負荷（燃料の実総噴射量）とに応じて、Ａ〜Ｈの９個（この内、Ｂの運転領域は２個存在している）の運転領域が設定されており、各運転領域毎に燃焼モードが設定されている。

ここで、図３における、領域Ａ，Ｄ，Ｅの、相対的に負荷が低くかつ回転数が低い領域においては、前記排気ガス還流弁５１ａ及びスロットル弁３６の開度の制御により、気筒１１ａ内には比較的大量の外部ＥＧＲガスが導入されて、排気エミッション（ＮＯｘ）の向上が図られている。この大量の外部ＥＧＲガスの導入と、前述したようにエンジン１が低圧縮比であることとが相俟って、これらの運転領域では特に、気筒１１ａ内は燃料の着火性が低下した状態となり得る。

以下、各運転領域の燃料噴射形態について、図４〜１１を参照しながら説明する。尚、図４〜図１１に示す燃料噴射量や熱発生率は、これらの図を相互に比較したときに、必ずしも、相対的な燃料噴射量の大小や熱発生率の大小を示してはいない。

先ず、図４は、運転領域Ａにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ａは、アイドル領域を含む、相対的に低回転でかつ低負荷の運転領域である。この領域Ａにおける燃料噴射形態は、圧縮上死点前の圧縮行程中において、比較的噴射量の多い燃料噴射（プレ噴射）を、所定の時間間隔を空けて２回実行すると共に、圧縮上死点後に、比較的パルス幅の短い主噴射を実行し、さらにその後に、１回の燃料噴射を実行する。従って、この運転領域Ａでは、合計４回の燃料噴射を実行する。

図５は、運転領域Ｂにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｂは、運転領域Ａよりも相対的に高回転側の運転領域、又は、運転領域Ａよりも相対的に高負荷側の運転領域である。この運転領域Ｂでは、圧縮行程中における圧縮上死点に比較的近いタイミングで、比較的短い時間間隔を空けて２回の燃料噴射（プレ噴射）を実行すると共に、その後の圧縮上死点付近において主噴射を１回、実行する。つまり、運転領域Ｂでは合計３回の燃料噴射を実行する。２回のプレ噴射の実行は、十分な熱発生率を有するプレ燃焼（前段燃焼）を、圧縮上死点前の所定の時期に発生させ、そのことが、その後の主燃焼の安定性を高めると共に、その熱発生率の上昇を緩慢にさせる。このように熱発生率の急上昇を回避することは、燃焼音を低減して、ＮＶＨ性能を高める上で有利になり得る。

図６は、運転領域Ｃにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｃは、運転領域Ｂよりも相対的に高回転側でかつ、相対的に高負荷側の運転領域である。この運転領域Ｃでは、圧縮行程中において、１回の燃料噴射（プレ噴射）を実行すると共に、圧縮上死点付近において主噴射を実行することで、合計２回の燃料噴射を実行する。運転領域Ｃは、運転領域Ｂと比較して高回転でかつ高負荷であり、十分な過給量が得られると共に、燃料噴射量も増大している。このため、運転領域Ｃでは、筒内温度が高くなって、運転領域Ｂよりも燃料の着火性は向上しており、プレ噴射の回数を減らしても、運転領域Ｂと同様に、十分な熱発生率を有するプレ燃焼が、圧縮上死点前の所定の時期に発生し得る。つまり、運転領域Ｂと運転領域Ｃとで、プレ燃焼の高さ（熱発生率）やそのピークの位置は、互いにほぼ同じになるように、各領域Ｂ，Ｃにおけるプレ噴射が設定、具体的にプレ噴射の回数が増減される。その結果、運転領域Ｃにおいても、主燃焼の安定性が高まると共に、熱発生率が急上昇することを回避して、ＮＶＨ性能を高める上で有利になり得る。

このように、運転領域Ａよりも運転領域Ｂ、また、運転領域Ｂよりも運転領域Ｃのように、エンジン１の回転数が高くなるほど、また、エンジン１の負荷が高くなるほど、燃料噴射の回数は少なくなるように設定されている。これは、エンジン１の回転数が高くなるほど、また、負荷が高くなるほど、燃料噴射量は増大することで燃料の着火には有利になるため、燃料噴射の回数を減らしても所望の燃焼形態を達成し得る一方で、燃料噴射の回数を減らすことは燃料の噴射精度を高めて、ロバスト性の向上に寄与するためでもある。

図７は、運転領域Ｄにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｄは、エンジンの回転数を低回転側と高回転側との２つに分けた場合の低回転側の領域内における相対的に高回転の領域である。運転領域Ｄは、一例として、但しこれに限定されないが、１６００〜２２００ｒｐｍ程度の回転数領域に相当する。運転領域Ｄはまた、負荷としては部分負荷（中負荷）の領域である。この運転領域Ｄでは、圧縮行程中において２回の燃料噴射を実行する。この内、最初の燃料噴射は、圧縮上死点に対して相対的に離れた、換言すれば比較的早いタイミングで実行されるパイロット噴射である一方、２回目の噴射は、圧縮上死点に近いタイミングで実行されるプレ噴射である。パイロット噴射の実行は、燃料の予混合性を高めて煤の発生を抑制する上で有利になり得る。つまり、前述したように運転領域Ｄは、大量の外部ＥＧＲガスが導入されていると共に、後述する運転領域Ｅと比較して低負荷の領域であるため過給量も少なく、煤の発生に関しては不利な状態である。このため、パイロット噴射の実行によって、煤の発生を効果的に抑制し得る。

また、運転領域Ｄは、前述したように大量の外部ＥＧＲガスが導入されていると共に、そもそもエンジン１の幾何学的圧縮比が低圧縮比化されている上に、過給量も少ないため、気筒１１ａ内の燃料の着火性は低くなる領域である。そのため、前段噴射としてのパイロット噴射及びプレ噴射の組み合わせは、主燃焼前に十分なプレ燃焼を発生させて、圧縮上死点付近における主噴射によって噴射された燃料の着火遅れを短くして、熱発生率の急上昇を抑制し得る。このことはＮＶＨ性能の向上に寄与し得る。

運転領域Ｄではまた、主噴射の後に後段噴射（アフタ噴射）を１回実行する。このアフタ噴射は、主燃焼の最中、言い換えると主燃焼によって熱発生している最中に実行される燃料噴射であり、アフタ噴射によって噴射された燃料噴霧の少なくとも一部は、圧縮上死点後で下降しているピストン１４のキャビティ内に至る。好ましくは、アフタ噴射によって噴射された燃料噴霧の大部分がキャビティ内に至ることである。このアフタ噴射は、主燃焼を促進して後燃え期間を短縮させる。すなわち、図７の下図において実線で示す波形は、アフタ噴射を実行する場合の波形の例、一点鎖線で示す波形はアフタ噴射を実行しない場合の波形の例であるが、アフタ噴射の実行は、主燃焼の立ち上がりに対しては何の影響を与えることなく、その燃焼期間を短くすることを可能にする。このことは、トルク向上に有利になり、ひいては燃費の向上に寄与し得る。

図８は、運転領域Ｅにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｅは、運転領域Ｄに隣接する、相対的に高負荷側の領域である。従って、運転領域Ｅは、エンジン１の回転数を低回転側と高回転側との２つに分けた場合の低回転側の領域内における相対的に高回転の領域であって、部分負荷（中負荷）の領域に相当する。運転領域Ｅでは、圧縮行程中においてプレ噴射を１回実行する。従って、運転領域Ｄと比較して、パイロット噴射を省略しており、前段噴射の回数は減っている。運転領域Ｅは、相対的に負荷が高いことで過給量が増大していると共に、燃料噴射量も相対的に多く、着火性は運転領域Ｄよりも改善している。前段噴射の回数を減少させることは、過剰な前段噴射に起因するプレ燃焼の熱発生率が高くなりすぎることを未然に回避して、ＮＶＨ性能の低下を回避する上で有利になる。すなわち、過剰な前段噴射は、主燃焼の前に、高い熱発生率のピークを有するプレ燃焼を発生させることになり、このプレ燃焼の高いピークと主燃焼のピークとの２つのピークが発生することで、特に低周波の燃焼騒音の点で不利になる。前述したように、運転領域Ｅにおけるパイロット噴射の省略は、プレ燃焼のピークを抑えて、ＮＶＨ性能を向上し得るのである。

運転領域Ｅではさらに、主噴射の後に、第１のアフタ噴射及び第２のアフタ噴射の２回のアフタ噴射を実行する。この内、第１のアフタ噴射は、主噴射の後の相対的に早いタイミングで実行する噴射であり、運転領域Ｄにおけるアフタ噴射と同様に、この第１のアフタ噴射によって噴射された燃料噴霧の少なくとも一部は、圧縮上死点後で下降しているピストン１４のキャビティ内に至る。第１のアフタ噴射は、その燃料噴霧の大部分がキャビティ内に至るようなタイミングとすることが好ましい。このことにより、前述したように、主燃焼を促進して、その燃焼期間が短縮し得る（図８の下図の一点鎖線を参照）。

一方、第２のアフタ噴射は、第１のアフタ噴射後の、相対的に遅いタイミングで実行する噴射である。第２のアフタ噴射は、主燃焼を継続させるようなタイミング（遅角限界）でかつ、燃料噴霧が、下降しているピストン１４のキャビティ外に至るようなタイミング（進角限界）で実行する噴射である。第２のアフタ噴射は、主燃焼を継続させて、気筒１１ａ内の温度の低下を抑制し、膨張行程中の気筒１１ａ内の温度を高い温度のままに保持する機能を有しており、これによって、燃焼後期において煤の酸化を促進する。

つまり、運転領域Ｅは、運転領域Ｄよりも負荷が高く、燃料の噴射量は増大する一方で、前述したようにパイロット噴射を省略している分、煤が発生し易くなる。また、図７、８を比較すると明らかなように、トルク向上の観点から、主噴射のタイミングは、運転領域Ｅの方が運転領域Ｄよりも早いタイミングに設定されており、このこともまた、煤の発生の点で不利である。さらに、前記の第１のアフタ噴射の実行は、主燃焼の期間内において燃料を追加で噴射することであるから、このことも、煤の発生の点では不利である。

これに対し第２のアフタ噴射は、前述したように、主燃焼を継続させるようにして、気筒内の温度の低下を抑制し、膨張行程中の気筒内の温度を高い温度のままに保持する。このことは、換言すれば、気筒内の温度が次第に低下する燃焼後期に、図示は省略するφ−ＴマップにおいてＯＨ帯に留まる時間を長くすることである。また、第２のアフタ噴射は、その燃料噴霧がキャビティ外に至るタイミングで実行するため、キャビティ外の空気の利用率が高まる。従って、気筒１１ａ内を高温に保持することと、キャビティ外の空気の利用率が高まることとが組み合わさって、燃焼後期に煤の酸化が促進する。このことは、煤の発生に関して不利な運転領域Ｅにおいて、煤の排出を可及的に低減し得る。

図９は、運転領域Ｆにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｆは、高負荷（全負荷）領域における、相対的に低回転側の領域である。この運転領域Ｆでは、圧縮行程中において、１回の燃料噴射（プレ噴射）を実行すると共に、主噴射を２回に分割して実行する。つまり、圧縮上死点付近における第１の主噴射と、その後の第２の主噴射との２回の主噴射を行うことで、この運転領域Ｆでは、合計３回の燃料噴射が実行される。

運転領域Ｆは負荷が高いため燃料噴射量は増大するが、大量の燃料を１回の主噴射で筒内に供給したのでは、熱発生率が急峻になると共に燃焼圧が高くなりすぎるため、燃焼音、ひいてはＮＶＨ性能（特に振動）の点で不利になり得る。特にこのエンジン１は、ターボ過給機付で、高負荷領域において高トルク化を図っているため、ＮＶＨ性能は低下し易いと共に、この運転領域Ｆは、エンジン回転数が比較的低い領域であることから、ＮＶＨ性能に関しては不利な状況でもある。そこで、運転領域Ｆでは、主噴射を複数回、ここでは２回に分割することによって、１回当たりの燃料噴射量を少なくする。このことと、前記プレ噴射を行いプレ燃焼を発生させることと、によって、熱発生率の急上昇を回避すると共に、燃焼圧が高くなってしまうことを抑制する。その結果、ＮＶＨ性能の向上に有利になり得る。一方で、主噴射を分割することは、その分、主燃焼の期間を長くすることになるため、トルクの向上の点では有利になり得る。図９の下図に示すように、第１の主噴射による熱発生率と、第２の主噴射による熱発生率とは連続するようになり、それらのピークが並ぶようになって、主燃焼の期間が実質的に長くなっている。よって、高負荷でかつ相対的に低回転の運転領域Ｆにおいて、高トルクの確保とＮＶＨ性能の向上とが共に達成し得る。

図１０は、運転領域Ｇにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｇは、高負荷（全負荷）領域における、運転領域Ｆよりも高回転側の領域である。この運転領域Ｇでは、圧縮行程中において、１回の燃料噴射（パイロット噴射）を実行すると共に、圧縮上死点付近で主噴射を１回実行することによって、この運転領域Ｇでは、合計２回の燃料噴射を実行する。

運転領域Ｆは負荷が高くかつ、回転数も高いため、燃料噴射量が増大し煤の発生については不利な領域である。また、加速時等において過給遅れが生じ得る領域でもあり、煤の発生については、さらに不利になり得る。そのため、前段噴射としてパイロット噴射を実行することにより、燃料の予混合性を高めて煤の発生の点で有利にしつつ、燃料噴射回数を、パイロット噴射及び主噴射の２回だけにすることで、主噴射時の燃料噴射量を十分に確保して、高トルクを確保し得る。

図１１は、運転領域Ｈにおける燃料噴射形態（上図）及びそれに伴う気筒１１ａ内の熱発生率の履歴の一例（下図）を示している。運転領域Ｈは、高負荷（全負荷）領域において、運転領域Ｇよりもさらに高回転側の領域である。この運転領域Ｈでは、圧縮上死点付近で主噴射を１回だけ実行する。つまり、この運転領域Ｈでは、特にロバスト性を高めつつ、出力を高めて最高トルクを確保する。

尚、前述した各運転領域における燃料噴射形態は一例であり、これに限定されるものではない。例えば前段噴射の回数、後段噴射の回数及び主噴射の回数を、適宜の範囲で増減させることが可能である。

以上説明したように、このディーゼルエンジン１においては、９個の運転領域に区分され、各々の運転領域において互いに異なる燃料噴射形態が設定されている。

ここで、前述したように、ＥＧＲを行わない運転領域Ｂと運転領域Ｃとは、図５及び図６の下図を比較すれば判るように、熱発生率波形は概略同じである。逆にいうと、運転領域Ｂ及びＣは、熱発生率波形が概略同じになるように（より正確には、プレ燃焼の発生時期やその熱発生率が同じになるように）、負荷に応じてプレ噴射の回数を増減している。従って、車両の加速に伴い、低負荷の運転領域Ｂから高負荷の運転領域Ｃに移行するときには、プレ噴射の回数を２回から１回に減らすことになる。尚、相対的に低回転の運転領域Ｂから運転領域Ｃに移行するときも、同じである。

逆に、車両の減速に伴い相対的に負荷の高い運転領域Ｃから、相対的に負荷の低い運転領域Ｂに移行する場合も燃料噴射形態の切り替えが行われ、具体的には、プレ噴射の回数が１回から２回へと増える。運転領域Ｃから、相対的に回転数の低い運転領域Ｂに移行する場合も同じである。

ここで、運転領域の移行過渡時には、気筒内の状態は、回転数や負荷によって決定される運転領域の移行に比べて応答性が悪いため、運転領域が移行した後においても、しばらくは、気筒内の状態が移行前の運転領域に相当する状態の場合がある。その場合に、運転領域の移行と同時に燃料の噴射形態を切り替えたのでは、気筒内の状態と燃料噴射形態とが互いに対応しなくなる。その結果、例えば相対的に低負荷の運転領域Ｂから相対的に高負荷の運転領域Ｃに移行するような場合には、気筒内の状態が運転領域Ｂのように着火性が比較的低い状態であるにも拘わらず、運転領域Ｃについて設定されているようにプレ噴射の回数を１回に減らしてしまうことで、十分な熱発生率を有するプレ燃焼を所定のタイミングで発生させることができずに主燃焼が不安定になったり、逆に、相対的に高負荷の運転領域Ｃから相対的に低負荷の運転領域Ｂに移行するような場合には、気筒内の状態が運転領域Ｃのように着火性が比較的高い状態であるにも拘わらず、運転領域Ｂについて設定されているようにプレ噴射の回数を２回に増やしてしまうことで、過剰なプレ燃焼が発生して、燃焼音が悪化したりすることになる。

そこで、こうした問題を解消すべくこのディーゼルエンジン１（ＰＣＭ１０）では、運転領域Ｂと運転領域Ｃとの間での運転領域の移行過渡時に、燃料噴射に関する所定の過渡制御を行う。次に、ＰＣＭ１０が実行する過渡制御について、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。このフローは、エンジン１が運転領域Ｂ又は運転領域Ｃにあるとき、及び、運転領域Ｂ及び運転領域Ｃ間で移行しているときに係り、運転領域Ｂ及びＣ以外の運転領域にあるときや、運転領域Ｂ又はＣから、運転領域Ｂ及びＣ以外の運転領域に移行するときには実行されない。

図１２のフローチャートにおいて、スタート後のステップＳ１では、４サイクル前のエンジントルク及び現時点のエンジン回転数を読み出し、それに基づいて、プレ噴射パターンＡを設定する。ここで、エンジン１は４気筒エンジンであるため、４サイクル前、つまり当該気筒については前回時におけるトルクに基づく。また、プレ噴射パターンＡはプレ噴射の回数に相当し、ステップＳ１では、図５の上図に示す、運転領域Ｂでの燃料噴射形態に対応するプレ噴射パターンＡ（プレ噴射が１回）、及び、図６の上図に示す、運転領域Ｃでの燃料噴射形態に対応するプレ噴射パターンＡ（プレ噴射が２回）のいずれか一方が、選択的に設定される。

続くステップＳ２では、ステップＳ１で設定したプレ噴射パターンＡ（プレ噴射の回数）が、前回のプレ噴射パターンＢ（プレ噴射の回数）と同じであるか否かを判定し、同じであるときにはステップＳ３に移行する一方、異なる場合にはステップＳ５に移行する。

ステップＳ３では、プレ噴射パターンＢに、今回のプレ噴射パターンＡを入力し（プレ噴射パターンＢ＝プレ噴射パターンＡ）、続くステップＳ４で４サイクル前のトルクと現時点でのエンジン回転数とから、設定したプレ噴射パターン（燃料噴射形態）での総燃料噴射量及び噴射時期をそれぞれ算出する。そうして、設定した燃料噴射形態、噴射タイミング及び噴射量に従って、燃料噴射を実行する。フローが、ステップＳ２、ステップＳ３からステップＳ４に至る場合は、プレ噴射パターンが変化しないため、車両及びエンジンは、運転領域Ｂ又は運転領域Ｃにおいて定常運転していることに相当する。

一方、前記のステップＳ２において、プレ噴射パターンＢとプレ噴射パターンＡとが異なるとして移行したステップＳ５では、今回設定したプレ噴射パターンＡのプレ噴射の回数と前回のプレ噴射パターンＢのプレ噴射の回数とを比較して、プレ噴射パターンＡの回数が、プレ噴射パターンＢの回数よりも少ないか否かを判定する。プレ噴射パターンＡの回数が、プレ噴射パターンＢの回数よりも少ないとき（ＹＥＳのとき）は、ステップＳ６に移行する。これは、燃料噴射形態が、図５に示すプレ噴射が２回の噴射形態（プレ噴射パターンＢ）から、図６に示すプレ噴射が１回の噴射形態（プレ噴射パターンＡ）へと変更したことに相当するから、エンジン１の運転領域が運転領域Ｂから運転領域Ｃへと移行する加速時に相当する。

これに対し、ステップＳ５において、プレ噴射パターンＡの回数が、プレ噴射パターンＢの回数以上のとき（ＮＯのとき）は、ステップＳ９に移行する。これは、燃料噴射形態が、図６に示すプレ噴射が１回の噴射形態（プレ噴射パターンＢ）から、図５に示すプレ噴射が２回の噴射形態（プレ噴射パターンＡ）へと変更したことに相当するから、エンジン１の運転領域が運転領域Ｃから運転領域Ｂへと移行する減速時に相当する。

加速時のステップＳ６では、プレ噴射パターンＢ−１回、ここでは、運転領域Ｂのプレ噴射回数の２回から１を引いた１回のプレ噴射を行った場合に、プレ燃焼が発生するタイミングを、予め設定したモデルを用いて推定する。ここでの推定に用いるモデルは、例えば、筒内温度、燃料のセタン価、筒内圧、燃料の噴射圧、筒内のＯ_２濃度、エンジン回転数、エンジン水温、及び、エンジン油温の全部又は一部に基づいて燃料の着火遅れを推定するモデルとすればよい。

続くステップＳ７では、ステップＳ６で推定したプレ燃焼の発生タイミングが、予め基準範囲内であるか否かを判定する。ここでの基準範囲は、図１３に示すように、圧縮上死点前の、プレ燃焼の目標タイミングを中心とした所定の期間として設定すればよく、プレ燃焼の目標タイミングは、例えばＢＴＤＣ５°ＣＡ、基準範囲は、±５°ＣＡに設定してもよい。ステップＳ７の判定は、加速時に相当し、気筒内の状態は、着火性が相対的に低い状態から着火性の高い状態へと移行する過渡であることから、プレ噴射の回数を１回に減らしても、プレ燃焼を遅れることなく発生させることができるか否か、を判定していることになる。つまり、このフローでは、気筒１１ａ内の状態が、移行後の運転領域（ここでは運転領域Ｃであり、後述するステップＳ１０では運転領域Ｂである）に対応する状態に変化したか否かを、モデルを利用して推定している。

ステップＳ７において、基準範囲内でプレ燃焼を発生させることができない場合、つまり、プレ燃焼の発生が、基準範囲よりも遅れてしまうような場合（ＮＯの場合）は、気筒１１ａ内の状態が、移行後の運転領域Ｃに対応する状態に未だ変化していないとして、そのままステップＳ４に移行し、プレ噴射パターンを前回のままで変更せずに（ここでは、２回のままで）、エンジントルク及び回転数から総噴射量及び噴射タイミングを設定する。このことは、エンジントルク（負荷）及び／又はエンジン回転数の変化に伴い、運転領域Ｂから運転領域Ｃに移行した後（ステップＳ２においてＮＯ）においても、プレ噴射の回数を、その運転領域Ｃにおいて設定されている回数（１回）よりも多い回数に保持することになる。

一方、ステップＳ７において、基準範囲内でプレ燃焼を発生させることができる場合（ＹＥＳの場合）は、気筒１１ａ内の状態が、移行後の運転領域Ｃに対応する状態に変化したとして、ステップＳ８に移行して、プレ噴射パターンＢを、プレ噴射パターンＢ−１回に変更する（ここでは２回から１回に変更する）。従って、プレ噴射の回数を、移行後の運転領域Ｂにおいて設定されている回数（１回）に切り替えることになる。その後、フローはステップＳ４に移行し、エンジントルク及び回転数から総噴射量及び噴射タイミングを設定する。

減速時のステップＳ９では、プレ噴射パターンＢ＋１回、ここでは、運転領域Ｃのプレ噴射回数の１回に１を足した２回のプレ噴射を行った場合に、プレ燃焼が発生するタイミングを、前記のモデルを用いて推定する。

続くステップＳ１０では、ステップＳ９で推定したプレ燃焼の発生タイミングが、予め基準範囲内であるか否かを判定する。ここでは、減速時に相当し、気筒内の状態は、着火性が相対的に高い状態から着火性の低い状態へと移行する過渡であることから、プレ噴射の回数を２回に増やしても、プレ燃焼が早すぎずに発生させることができるか否かを判定していることになる。

ステップＳ１０において、基準範囲内でプレ燃焼を発生させることができない場合、つまり、プレ燃焼の発生が、基準範囲よりも早くなってしまうような場合（ＮＯの場合）は、気筒１１ａ内の状態が、移行後の運転領域Ｂに対応する状態に未だ変化していないとして、そのままステップＳ４に移行して、プレ噴射パターンを前回のままで変更せずに（ここでは、１回のままで）、エンジントルク及び回転数から総噴射量及び噴射タイミングを設定する。このことは、エンジントルク（負荷）及び／又はエンジン回転数の変化に伴い、運転領域Ｃから運転領域Ｂに移行した後（ステップＳ２においてＮＯ）においても、プレ噴射の回数を、その運転領域Ｂにおいて設定されている回数（２回）よりも少ない回数に保持することになる。

一方、ステップＳ１０において、基準範囲内でプレ燃焼を発生させることができる場合（ＹＥＳの場合）は、気筒１１ａ内の状態が、移行後の運転領域Ｂに対応する状態に変化したとしてステップＳ１１に移行し、プレ噴射パターンＢを、プレ噴射パターンＢ＋１回に変更する（ここでは１回から２回に変更する）。従って、プレ噴射の回数を、移行後の運転領域Ｂにおいて設定されている回数（２回）に切り替えることになる。その後、フローはステップＳ４に移行し、エンジントルク及び回転数から総噴射量及び噴射タイミングを設定する。

このように、ディーゼルエンジン１の運転領域Ｂから運転領域Ｃへ移行する加速時には、運転領域Ｃへの移行後も、所定期間は、プレ燃焼の回数を、運転領域Ｃにおいて設定されている１回よりも増やした２回に保持する。これは、移行前の運転領域Ｂにおいて設定されている回数を保持する、と言い換えることができる。このことにより、運転領域Ｃへの移行後、気筒１１ａ内の状態が、その運転領域Ｃに相当する状態に切り替わることを待つことになると共に、気筒１１ａ内の状態が切り替わってから、燃料の噴射形態を切り替えることになる。その結果、加速時に、気筒１１ａ内の状態と燃料噴射形態とが対応しない状態になることが回避され、そのことに起因する、燃焼の不安定が回避され得る。また、気筒１１ａ内の状態が、運転領域Ｃに相当する状態に切り替わってからは、プレ噴射の回数を減らすため、燃焼音の増大も回避し得る。

これとは逆に、ディーゼルエンジン１の運転領域Ｃから運転領域Ｂへ移行する減速時には、運転領域Ｂへの移行後も、所定期間は、プレ燃焼の回数を、運転領域Ｂにおいて設定されている２回よりも減らした１回に保持する。これは、移行前の運転領域Ｃにおいて設定されている回数を保持する、と言い換えることができる。このことにより、運転領域Ｂへの移行後、気筒１１ａ内の状態が、その運転領域Ｂに相当する状態に切り替わることを待つことになると共に、気筒１１ａ内の状態が切り替わってから、燃料の噴射形態を切り替えることになる。その結果、減速時に、気筒１１ａ内の状態と燃料噴射形態とが対応しない状態になることが回避され、そのことに起因する、燃焼の不安定及び燃焼音の増大を回避し得る。

ここで、運転領域Ｂと運転領域Ｃとは、前述したように、ＥＧＲを行わない領域であると共に、プレ噴射の回数のみが相違しており、その燃焼コンセプトは互いに同じである。このため、運転領域Ｂにおいて、運転領域Ｃのようにプレ燃焼を１回にしても、運転領域Ｃにおいて、運転領域Ｂのようにプレ燃焼を２回にしても、燃焼安定性、燃焼音、排気エミッション等の観点で不都合が生じ難い。つまり、前記の過渡制御は、運転領域Ｂと運転領域Ｃとの間での移行時に特に有効である。

図１２に示すフローにおいては、モデルを利用して推定したプレ燃焼の発生タイミングが基準範囲内に入るか否かに基づいて、燃料噴射形態の切り替えタイミングを設定しているが、その切り替えタイミング（運転領域の移行後の所定期間）は、具体的には、エンジン１の温度状態に応じて、温間時であれば同一気筒における数サイクル程度の期間となり、冷間時であれば百数サイクル〜数百サイクル程度の期間となる。そこで、前記のフローにおけるステップＳ６，７に代えて、エンジン１の温度状態に応じて予め設定した、サイクル数を基準とした所定期間だけ待って、燃料の噴射形態を切り替えるようにしてもよい。

また、前記の構成では、プレ噴射回数が２回から１回への変更、又は、プレ噴射回数が１回から２回への変更に係るが、例えばプレ噴射回数が３回に設定されているような運転領域を含む場合、運転領域の移行に際して、プレ噴射回数を３回から２回へ変更したり、２回から３回へ変更したりする場合が起き得る。この場合も前記と同様の過渡制御を行うことが可能である。

さらに、プレ噴射回数が３回に設定されているような運転領域を含む場合は、運転領域の移行に伴い、プレ噴射回数を３回から１回へ変更したり、１回から３回へ変更したりする場合が起き得る。例えばプレ噴射回数を３回から１回へ変更する場合は、運転領域の移行後、所定期間は、プレ噴射の回数を、移行後の１回よりも多い２回に保持した後、移行後の運転領域に対応する１回にしてもよい。逆に、運転領域の移行に伴いプレ噴射回数を１回から３回へ変更する場合も、運転領域の移行後、所定期間は、プレ噴射の回数を、移行後の３回よりも少ない２回に保持し、その後、移行後の運転領域に対応する３回にしてもよい。

加えて、プレ噴射回数を３回から１回へ変更する場合は、運転領域の移行後、所定期間は、プレ噴射の回数を３回に保持し、その後、プレ噴射の回数を２回にして、所定期間だけそれを保持し、その上で、プレ噴射の回数を１回にするように、段階的に回数を減らすようにしてもよい。逆に、運転領域の移行に伴いプレ噴射回数を１回から３回へ変更する場合は、運転領域の移行後、所定期間は、プレ噴射の回数を１回に保持し、その後、プレ噴射の回数を２回にして、所定期間だけそれを保持し、その上で、プレ噴射の回数を３回にするように、段階的に回数を増やすようにしてもよい。こうした、プレ噴射の回数を段階的に増減する制御は、図１２に示すフローをそのまま適用することが可能である。

１ ディーゼルエンジン（エンジン本体）
１０ ＰＣＭ（噴射制御手段、ＥＧＲ量制御手段）
１１ａ 気筒
１８ インジェクタ（燃料噴射弁）
５１ａ 排気ガス還流弁（ＥＧＲ量制御手段）

Claims (6)

1. 自動車に搭載されかつ軽油を主成分とした燃料が供給されるエンジン本体と、
   前記エンジン本体の気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に前記燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁を通じた、前記気筒内への前記燃料の噴射形態を制御する噴射制御手段と、を備え、
   前記噴射制御手段は、拡散燃焼を主体とした主燃焼を行うために圧縮上死点付近において燃料を噴射する主噴射と、前記圧縮上死点前の所定時期に熱発生率がピークとなる前段燃焼が発生するように、前記主噴射の前に燃料を噴射する、少なくとも１回の前段噴射と、を実行すると共に、前記エンジン本体の負荷が高い運転領域ほど、前記前段噴射の実行回数を少ない回数に設定し、
   前記噴射制御手段はまた、前記エンジン本体が相対的に低負荷の運転領域からそれよりも高負荷の運転領域に移行する加速時には、前記高負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前記前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも多い回数に保持する過渡制御を実行する自動車搭載用ディーゼルエンジン。
2. 請求項１に記載の自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、
   前記気筒内に導入するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ量制御手段、をさらに備え、
   前記加速時の過渡制御は、移行前後の運転領域が共に、前記ＥＧＲ量制御手段により前記気筒内にＥＧＲガスを導入しない運転領域であるときに実行する自動車搭載用ディーゼルエンジン。
3. 請求項１又は２に記載の自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射制御手段は、前記高負荷の領域に移行した後、同一気筒における所定サイクルの期間だけ、前記前段噴射の回数を、設定よりも多い回数に保持する自動車搭載用ディーゼルエンジン。
4. 自動車に搭載されかつ軽油を主成分とした燃料が供給されるエンジン本体と、
   前記エンジン本体の気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に前記燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁を通じた、前記気筒内への前記燃料の噴射形態を制御する噴射制御手段と、を備え、
   前記噴射制御手段は、拡散燃焼を主体とした主燃焼を行うために圧縮上死点付近において燃料を噴射する主噴射と、前記圧縮上死点前の所定時期に熱発生率がピークとなる前段燃焼が発生するように、前記主噴射の前に燃料を噴射する、少なくとも１回の前段噴射と、を実行すると共に、前記エンジン本体の負荷が高い運転領域ほど、前記前段噴射の実行回数を少ない回数に設定し、
   前記噴射制御手段はまた、前記エンジン本体が、相対的に高負荷の運転領域からそれよりも低負荷の運転領域に移行する減速時には、前記低負荷の運転領域に移行した後、所定期間は、前記前段噴射の回数を、移行した当該運転領域において設定されている回数よりも少ない回数に保持する過渡制御を実行する自動車搭載用ディーゼルエンジン。
5. 請求項４に記載の自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、
   前記気筒内に導入するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ量制御手段、をさらに備え、
   前記減速時の過渡制御は、移行前後の運転領域が共に、前記ＥＧＲ量制御手段により前記気筒内にＥＧＲガスを導入しない運転領域であるときに実行する自動車搭載用ディーゼルエンジン。
6. 請求項４又は５に記載の自動車搭載用ディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射制御手段は、前記低負荷の領域に移行した後、同一気筒における所定サイクルの期間だけ、前記前段噴射の回数を、設定よりも少ない回数に保持する自動車搭載用ディーゼルエンジン。

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