JP2014136991A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼騒音の悪化を抑制しつつスモークの再燃焼効果を促進し、スモーク発生量を低減することにある。
【解決手段】燃料噴射制御装置は、エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、１燃焼サイクルあたりに、少なくともメイン噴射とアフター噴射とを燃料噴射弁に行わせる。燃料噴射弁の燃料の噴射圧を制御する変圧装置と、エンジンでのスモーク発生量を検知するスモークセンサとを備える。また、ＥＣＵは、基準圧力値の噴射圧で燃焼行程を開始させると共に、遅くともアフター噴射までに噴射圧を増大圧力値まで増圧させ、該増大圧力値の噴射圧でアフター噴射を行うよう変圧装置を制御する。ＥＣＵは、スモークセンサで検知されたスモーク発生量に基づいて、噴射圧を増圧させる増圧開始時期を進角させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた燃料噴射制御装置に関する。

近年、自動車のディーゼルエンジン等では、１回の燃焼サイクルにおいて、出力トルクを生成するメイン噴射の前後で、該メイン噴射よりも少ない噴射量でサブ噴射を行う多段噴射方式が広く採用されている。例えば、メイン噴射の前に少ない噴射量で噴射を行うパイロット噴射は、燃料燃焼時の騒音やＮＯｘの排出量を抑制すると云った効果が奏される。また、メイン噴射の直後に行われるアフター噴射は、拡散燃焼の活性化、ひいてはＰＭ排出の低減等を図ることを目的として行われる（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−１９６４４９号公報

ところで、トルクを得るために多量の燃料が噴射されるメイン噴射では、シリンダ内での燃焼量が大きく、該シリンダ内の温度（筒内温度）が極めて高くなる。そのため、メイン噴射の直後に実施されるアフター噴射では、高温環境下で燃料が噴射されるため、噴射後、極めて短時間で燃料が着火してしまう(着火遅れが非常に短い)。このため、燃料が空気と十分に混合する間もなく燃焼してしまうため、シリンダ内にスモークが発生し易くなる問題がある。また、空気との混合不足から燃焼温度が不十分となり、アフター噴射の目的であるスモークの再酸化効果が低減することもある。

一方、燃焼サイクル中の噴射圧を全体的に大きくし、高圧下で噴射することで燃料を微粒化すれば、空気との混合を促進することは可能である。ところが、このような高い噴射圧でパイロット噴射を行うと、燃料の微粒化が過度に進行して過拡散を引き起こしてしまう。その結果、パイロット噴射中の燃焼量が低下し、燃焼サイクル中の着火安定性が損なわれる難点がある。また、メイン噴射を高圧で実行した場合には、予混合燃焼量が過剰となり、燃焼騒音が悪化する問題が招来する。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼騒音の悪化を抑制しつつスモークの再燃焼効果を促進し、スモーク発生量を低減することにある。

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の発明では、
内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、１燃焼サイクルあたりに、少なくとも第１噴射と該第１噴射の後に実行されて該第１噴射よりも少量の燃料を噴射させる第２噴射とを前記燃料噴射弁に行わせる燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射弁の燃料の噴射圧を制御する変圧手段と、
前記内燃機関でのスモーク発生量を検知するスモーク検知手段と、
基準圧力値の噴射圧で燃焼行程を開始させると共に、遅くとも前記第２噴射までに噴射圧を増大圧力値まで増圧させ、該増大圧力値の噴射圧で第２噴射を行うよう前記変圧手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づいて、前記噴射圧を増圧させる増圧開始時期または前記増大圧力値の少なくとも一方を制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第２噴射を基準圧力値よりも大きい増大圧力値の噴射圧で実行するから、基準圧力値で噴射させる場合と比較して燃料を微粒化して噴射させることができる。その結果、高温環境下であっても燃料を空気と十分に混合させることができ、スモークの発生を抑制することができる。また、空気と十分に混合することで、燃焼により十分な燃焼温度が確保され、スモークの再酸化効果を促進することができる。

また、制御手段は、スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づいて、増圧開始時期または増大圧力値の少なくとも一方を制御する。すなわち、実際に生じたスモーク発生量に応じて増圧開始時期または増大圧力値を制御するから、スモーク発生量を確実に抑制することができる。

請求項２の発明では、前記制御手段は、運転条件に基づいて基準増圧開始時期を決定すると共に、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づき前記基準増圧開始時期を進角させることで前記増圧開始時期を制御することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、制御手段は、運転条件に基づいて決定された基準増圧開始時期をスモーク発生量に基づいて進角させることで、増圧開始時期を制御する。従って、運転条件だけでなく、スモーク発生量に基づいた最適な増圧開始時期を決定することができ、スモークを確実に低減することができる。

請求項３の発明では、前記制御手段は、運転条件に基づいて基準増大圧力値を決定すると共に、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づき前記基準増大圧力値を増圧させることで前記増大圧力値を制御することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、制御手段は、運転条件に基づいて決定した基準増大圧力値をスモーク発生量に基づいて増圧させることで、増大圧力値を制御する。従って、運転条件でなく、スモーク発生量に基づいた最適な増圧開始時期を決定することができ、スモークを確実に低減することができる。

請求項４の発明では、制御手段は、前記増圧開始時期を前記増大圧力値に優先させて制御することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、制御手段は、増圧開始時期を増大圧力値に優先して制御するから、燃費悪化の要因とならない増圧開始時期を制御する頻度を多くすることができる。すなわち、増大圧力値を増圧する制御の発生頻度が相対的に少なくなって、燃費が悪化するのを抑制することができる。

実施形態１に係る燃料噴射制御装置が適用されたエンジンのシステム構成図。 （ａ）は、実施形態１に係る変圧装置を示す概略図、（ｂ）は、燃料噴射弁に一体化された変更例に係る小型レールを示す概略図。 実施形態１に係る制御態様を示す図であって、（ａ）は、噴射パルスのタイミングチャート、（ｂ）は、熱発生率を示すグラフ、（ｃ）は、噴射圧を示すグラフ。 実施形態１に係る増圧開始時期および増大圧力値を決定するフローチャート。 実施形態１に係る噴射圧制御を示すフローチャート。 実施形態２に係る増圧開始時期および増大圧力値を決定するフローチャート。 実施形態２に係る制御態様を示す図であって、（ａ）は、噴射パルスのタイミングチャート、（ｂ）は、熱発生率を示すグラフ、（ｃ）は、噴射圧を示すグラフ。 実施形態３に係る燃料噴射制御装置が適用されたエンジンのシステム構成図。 空燃費とスモーク発生量との関係を示すグラフである。 実施形態３に係る増圧開始時期および増大圧力値を決定するフローチャート。 実施形態４に係る増圧開始時期および増大圧力値を決定するフローチャート。 変更例に係る変圧装置を示す概略図。 別の変更例に係る変圧装置を示す概略図。

次に、実施形態に係る燃料噴射制御装置１１およびその制御方法について、以下説明する。以下の実施形態では、図１に示すように、内燃機関として、多気筒ディーゼルエンジン１０（以下、エンジン１０と称する）を採用し、当該エンジン１０に燃料噴射制御装置１１を適用した場合で例示する。

[実施形態１]
図１に示すように、エンジン１０は、シリンダブロック１２に形成されたシリンダ１４内にピストン１５が往復動自在に収容されて構成されている。シリンダブロック１２の上端面には、燃焼室１６が画成されたシリンダヘッド１８が設けられている。このシリンダヘッド１８には、燃焼室１６に開口する吸気ポート２０および排気ポート２２が形成されている。これら吸気ポート２０および排気ポート２２は、それぞれ吸気弁２４および排気弁２６により開閉されるようになっている。

前記吸気ポート２０には、外気を吸入するための吸気管２８が接続されている。吸気弁２４が吸気ポート２０を開放する吸入行程の際にピストン１５がシリンダ１４内を降下して負圧が生じる。これにより、吸気管２８より吸入された外気が吸気ポート２０を介してシリンダ１４内へ流入する。前記排気ポート２２には、燃焼ガスを排出するための排気管３０が接続されている。排気弁２６が排気ポート２２を開放する排気行程の際に、ピストン１５の上昇により燃焼室１６から押し出された排気ガスが、排気ポート２２を介して排気管３０へ排出されるようになっている。

前記エンジン１０に供給される燃料（軽油）は、蓄圧式の燃料噴射制御装置１１により燃料の噴射圧、噴射時期および噴射量が制御されるようになっている。燃料噴射制御装置１１は、燃料の圧力（噴射圧）を変圧可能な変圧装置（変圧手段）３２と、該変圧装置３２から圧送された燃料をエンジン１０の各気筒の燃焼室１６にそれぞれ噴射する複数の燃料噴射弁３４（図１には１つのみ図示）と、これら変圧装置３２および燃料噴射弁３４を制御するＥＣＵ３６（電子制御ユニット，制御手段）とを備えている。

前記燃料噴射弁３４は、ＥＣＵ３６によって電子制御される電磁弁（図示せず）と、この電磁弁の開弁動作によって燃料を噴射するノズル３４ａとを有する。そして、燃料噴射弁３４は、ノズル３４ａの先端部が各気筒の燃焼室１６に臨んだ状態で、シリンダヘッド１８に取り付けられている。

前記変圧装置３２は、図２（ａ）に示すように、各燃料噴射弁３４に対応して設けられた小型レール３８（蓄圧レール）と、小型レール３８に燃料を圧送する高圧ポンプ４０と、各小型レール３８および高圧ポンプ４０を接続する高圧パイプ４２を選択的に開閉する開閉弁４４とから基本的に構成されている。前記小型レール３８は、高圧ポンプ４０から供給された高圧の燃料を所定のレール圧まで蓄圧すると共に、その蓄圧された燃料を燃料噴射弁３４に供給する。燃料噴射弁３４は、前記電磁弁が開放されると、小型レール３８内の圧力と略同一の噴射圧で燃料を燃焼室１６に供給する。前記開閉弁４４は、ＥＣＵ３６により開閉されて、高圧ポンプ４０から小型レール３８への燃料の供給量（すなわち、圧力）を制御している。

ＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ３６は、クランク角センサ４６、燃圧センサ５０、吸気圧センサ５４、吸気温センサ５６、吸気量センサ５８、スモークセンサ（スモーク検知手段）８１、排気Ａ／Ｆセンサ８２等から出力される出力信号が入力され、これらの出力信号に基づいてエンジン１０の運転状態を検知する。ＥＣＵ３６は、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶された制御プログラムを実行することにより、後述する圧力決定手段、開始決定手段として機能する。

図１に示すように、クランク角センサ４６は、エンジン１０のクランク軸と同期して回転するパルサ６０の近傍に配置され、該パルサ６０が１回転する間に、パルサ６０の外周部に設けられた歯部の数に相当する複数のパルス信号（回転角信号）を出力する。ＥＣＵ３６は、クランク角センサ４６から出力される回転角信号に基づいて、エンジン１０の回転数（ＮＥ）およびクランク角度を検知する。

図２（ａ）に示すように、燃圧センサ５０は、各小型レール３８に取り付けられ、該小型レール３８に蓄圧された燃料圧力（すなわち、噴射圧）を計測する。

吸気圧センサ５４は、吸気管２８に取り付けられ、該吸気管２８内の吸気圧（Ｐｍ）を計測する。吸気温センサ５６は、吸気管２８に取り付けられ、該吸気管２８内を通過する吸気温度（Ｔｍ）を計測する。吸気量センサ５８は、吸気管２８に取り付けられ、吸気管２８内の吸気量（Ｇａ）を計測する。

スモークセンサ８１は、前記排気管３０に取り付けられ、該排気管３０から排出される排気ガス中のスモークの量（スモーク発生量）を検知する。排気Ａ／Ｆセンサ８２は、同じく前記排気管３０に取り付けられ、排気管３０から排出される排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ値）を検知する。

吸気管２８と排気管３０との間には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置が配設されている。このＥＧＲ装置は、吸気管２８と排気管３０とを連通するように設けられたＥＧＲ配管９０と、そのＥＧＲ配管９０に設けられた電磁弁等からなるＥＧＲ弁９１とによって基本的に構成されている。ＥＧＲ弁９１のバルブ開閉はＥＣＵ３６によって制御される。このＥＧＲ弁９１のバルブ開度により、ＥＧＲ配管９０の通路面積、ひいてはＥＧＲ率（排気ガス全体に対してシリンダ１４に戻されるＥＧＲガスが占める割合）が調節可能とされている。すなわち、ＥＧＲ弁９１の開度が小さくなるにつれてＥＧＲ率も小さくなる。そして、ＥＧＲ弁９１が全閉状態となったときに、ＥＧＲ配管９０が遮断されてＥＧＲ率は「ゼロ」となる。

次に、ＥＣＵ３６の制御構成について、以下詳述する。このＥＣＵ３６は、燃料噴射弁３４に対する噴射制御および変圧装置３２に対する噴射圧制御を実施する。

[噴射制御について]
ＥＣＵ３６による噴射制御は、燃料噴射弁３４からの燃料の噴射量および噴射時期を制御することで行われる。ＥＣＵ３６は、エンジン１０の運転状態に基づいて最適な噴射量および噴射時期を演算し、その演算結果に基づいて燃料噴射弁３４の燃料噴射を制御する。具体的には、この噴射制御は、燃料の噴射量および噴射時期を規定するパルス信号（噴射パルス）により、燃料噴射弁３４の電磁弁に供給される電力を制御することで行われる。

実施形態１で実施される具体的な噴射制御は、図３で示される。図３（ａ）は、噴射パルスのタイミングチャート、図３（ｂ）は、燃焼室１６内の熱発生率、図３（ｃ）は燃料の噴射圧を示す。なお、図３の横軸は、クランク角度を示す。図３（ａ）に示すように、ＥＣＵ３６は、トルクの生成を目的とするメイン噴射（第１噴射）の直後に、該メイン噴射の燃料の噴射量よりも少ない噴射量でアフター噴射（第２噴射）を実行する。更に、ＥＣＵ３６は、メイン噴射に先立って、メイン噴射よりも少ない噴射量でパイロット噴射（第３噴射）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３６は、１燃焼サイクル（燃焼行程）において、パイロット噴射、メイン噴射およびアフター噴射からなる多段噴射を燃料噴射弁３４に実行させる。

[噴射圧制御について]
次に、ＥＣＵ３６による噴射圧制御について説明する。噴射圧制御において、ＥＣＵ３６は、変圧装置３２の開閉弁４４を開閉して、小型レール３８内の圧力が所定のレール圧となるよう制御する。これにより、燃料噴射弁３４から燃焼室１６へ噴射される燃料の噴射圧を制御している。ＥＣＵ３６は、１燃焼サイクル、詳しくは燃焼行程において、基準圧力値および増大圧力値の２つの目標レール圧を設定する。

図３（ｃ）に示すように、ＥＣＵ３６は、燃焼行程を基準圧力値の噴射圧で開始させる。そして、燃焼行程の途中から噴射圧を増圧させ、燃焼行程の後半（少なくともアフター噴射）を基準圧力値より高い増大圧力値の噴射圧で実行する。実施形態１では、パイロット噴射およびメイン噴射を前記基準圧力値の噴射圧で行い、アフター噴射を増大圧力値の噴射圧で行うようになっている。

ＥＣＵ３６は、噴射圧を基準圧力値から増大圧力値まで増圧させるタイミング（増圧開始時期）を決定する開始決定手段として機能する。具体的には、ＥＣＵ３６は、運転条件に基づいて基準増圧開始時期を決定し、前記スモークセンサ８１で検知されたスモーク発生量に基づいて当該基準増圧開始時期を補正（進角）して、増圧開始時期を決定する。

前記基準増圧開始時期は、現在の運転条件から、スモーク発生量を最適に抑制し得ると考えられる暫定的な増圧開始時期である。実施形態１では、エンジン１０の回転数（ＮＥ）およびメイン噴射での燃料の噴射量（Ｑ）をパラメータとする基準増圧開始時期のマップがＥＣＵ３６に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量から当該マップを用いて基準増圧開始時期を決定する。

ＥＣＵ３６は、前回の燃焼サイクルにおいてスモークセンサ８１が検知したスモーク発生量と、現在の運転条件から決定される目標スモークレベルとの差に基づいて、基準増圧開始時期を進角させるか否か判断する。目標スモークレベルは、現在の運転条件での理想的な（最適に低減された）スモーク発生量である。ＥＣＵ３６には、基準増圧開始時期と同様、回転数および噴射量をパラメータとする目標スモークレベルのマップが予め記憶されている。そして、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量から当該マップを用いて目標スモークレベルを決定する。

ＥＣＵ３６は、前記スモークセンサ８１で検知したスモーク発生量と、現在の運転条件での目標スモークレベルとの差（以下、スモーク差分値と称する）を算出する。そして、スモーク差分値が所定値α以上の場合に、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期を進角させると判断する。この所定値αとしては、０としてもよく、また所定範囲の不感帯を設定してもよい。

前記基準増圧開始時期を進角させる場合（スモーク差分値が所定値α以上の場合）、ＥＣＵ３６は、今回の燃焼サイクルで算出されたスモーク差分値と、前回の燃焼サイクルで算出されたスモーク差分値とに基づいて、フィードバック制御により基準増圧開始時期を補正する。より具体的には、ＥＣＵ３６は、今回のスモーク差分値と前回のスモーク差分値とに基づいて、ＰＩＤ制御により基準増圧開始時期を進角させる補正量を決定する。そして、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期から補正量だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として暫定的に決定する。

一方、基準増圧開始時期を進角させない場合（スモーク差分値が所定値αより小さい場合）、ＥＣＵ３６は、当該基準増圧開始時期から前回の燃焼サイクルで算出された補正量だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として決定する。

ここで、増圧開始時期を余りに大きく進角させる（早める）と、過度の燃焼騒音が発生する虞がある。そこで、ＥＣＵ３６は、前記基準増圧開始時期を進角させる限界値である限界増圧開始時期を決定するようになっている。すなわち、限界増圧開始時期は、過度の燃焼騒音が発生するのを防止するために導入される進角ガード値である。実施形態１では、メイン噴射が終了するタイミングを限界増圧開始時期に設定する。

そして、ＥＣＵ３６は、暫定的に決定した増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも進角しているか否かを判断する。増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも遅角側であれば、当該増圧開始時期を確定する。一方、暫定的に決定した増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも進角側であれば、ＥＣＵ３６は、限界増圧開始時期（すなわち、メイン噴射の終了時）を増圧開始時期に決定する。

前記ＥＣＵ３６は、増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも進角側であると判断すると、異常対応を行うようになっている。実施形態１では、異常対応として、ＥＣＵ３６のＲＡＭに異常検出信号を保存する。これにより、メンテナンス等に際し、異常検出信号がＲＡＭに保存されていることを作業者が確認することで、何らかの異常が発生している可能性があることを作業者は認識し得る。

当該異常の原因としては、例えば、燃料噴射弁３４の動作不良やＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ（図示せず））の故障によるＤＰＦ差圧の異常、スモークセンサ８１や排気Ａ／Ｆセンサ８２等、各種センサの故障等が考えられる。

ＥＣＵ３６は、基準圧力値および増大圧力値を決定する圧力決定手段として機能する。ＥＣＵ３６は、前記回転数や噴射量等の運転条件に応じた基準圧力値を決定する。そして、燃焼行程の開始から増圧開始時期までの間、前記燃圧センサ５０の計測値が基準圧力値に維持されるよう変圧装置３２（開閉弁４４）を制御する。

一方、増大圧力値については、ＥＣＵ３６は、スモーク発生量を抑制し得る最適な値を運転条件に基づいて決定するようになっている。運転条件を示すパラメータとしては、メイン噴射での噴射量、エンジン１０の回転数、エンジン１０の吸気温度およびエンジン１０の筒内圧等が挙げられる。これらのパラメータの少なくとも１つに基づいて、ＥＣＵ３６は、増大圧力値を算出するようになっている。

実施形態１では、噴射量および回転数をパラメータとする増大圧力値のマップがＥＣＵ３６に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ３６は、現在の噴射量および回転数からマップを用いて増大圧力値を決定する。

ＥＣＵ３６は、燃焼行程が増圧開始時期に到達すると、変圧装置３２（開閉弁４４）を制御して噴射圧を増大させる。そして、燃圧センサ５０の計測値が増大圧力値に到達すると、変圧装置３２を制御して該燃圧センサ５０を増大圧力値に維持させる。ここで、ＥＣＵ３６は、遅くともアフター噴射が開始されるまでに燃圧センサ５０の測定値が増大圧力値となるよう変圧装置３２を制御する。

[燃料噴射制御方法について]
次に、燃料噴射制御装置１１による燃料噴射制御方法について説明する。先ず始めに、増大圧力値および増圧開始時期を決定する場合について、図４のフローチャートを参照して説明する。

ＥＣＵ３６は、現在の運転条件（回転数、噴射量、噴射時期等）を取得する（ステップＳ１０）。次に、ＥＣＵ３６は、限界増圧開始時期をメイン噴射の終了時に決定する（ステップＳ１１）。また、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量から基準圧力値を決定する（ステップＳ１２）と共に、回転数および噴射量からマップにより増大圧力値を決定する（ステップＳ１３）。

次いで、ＥＣＵ３６は、回転数および噴射量からマップにより基準増圧開始時期を決定すると共に（ステップＳ１４）、回転量および噴射量からマップにより目標スモークレベルを決定する（ステップＳ１５）。ＥＣＵ３６は、スモークセンサ８１が検知した前回の燃焼サイクルでのスモーク発生量を取得する（ステップＳ１６）。そして、ＥＣＵ３６は、前回のスモーク発生量と目標スモークレベルとの差であるスモーク差分値を算出する（ステップＳ１７）。

前記スモーク差分値が所定値より小さい場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ＥＣＵ３６は、ステップＳ１４で決定した基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルにおいて算出された補正量を加える。すなわち、基準増圧開始時期から前回の補正量だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として決定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１８において、スモーク差分値が所定値以上の場合（ステップＳ１８のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、今回のスモーク差分値および前回のスモーク差分値からＰＩＤ制御により補正量を決定する（ステップＳ２０）。そして、基準増圧開始時期から補正量の分だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として暫定的に決定する（ステップＳ２１）。

次いでＥＣＵ３６は、ステップＳ２１で暫定的に決定した増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも小さい（遅角側）か否か判断する。増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも小さい（遅角側）場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、当該増圧開始時期を確定する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ２２がＮＯの場合、ＥＣＵ３６は、ステップＳ１１で決定された限界増圧開始時期（すなわち、メイン噴射の終了時）を増圧開始時期に決定する（ステップＳ２４）。またＥＣＵ３６は、ＲＡＭに異常検出信号を保存する（ステップＳ２５）。

次に、前述したフローで決定した増大圧力値および増圧開始時期によって、ＥＣＵ３６が燃料噴射制御する場合について、図５のフローチャートを参照して説明する。先ず始めに、ＥＣＵ３６は、燃圧センサ５０での計測値が基準圧力値となるよう開閉弁４４を制御し、燃焼行程を開始させる（ステップＳ３０）。

燃焼行程が開始されると、先ず始めに、パイロット噴射が実行される（ステップＳ３１）。このパイロット噴射では、図３（ａ）に示すように、基準圧力値の噴射圧で燃料が燃料噴射弁３４から燃焼室１６へ短時間供給される。このとき、図３（ｂ）に示すように、パイロット噴射では、熱発生率が所定高さの山状に変化する。

パイロット噴射の後、所定時間経過すると、ＥＣＵ３６は、基準圧力値を維持したままメイン噴射を開始させる（ステップＳ３２）。このメイン噴射では、図３（ａ）に示すように、パイロット噴射に較べて、多くの燃料が燃焼室１６へ供給されて、大きなトルクが得られる。また、図３（ｂ）に示すように、メイン噴射での熱発生率は、パイロット噴射に較べて高い山状に変化し、熱発生量も大きくなる。

メイン噴射が終了して、増圧開始時期が到来すると（ステップＳ３３のＹｅｓ）、ＥＣＵ３６は、開閉弁４４を制御して、小型レール３８の増圧を開始させる（ステップＳ３４）。すなわち、図３（ｃ）に示すように、ＥＣＵ３６は、メイン噴射の噴射パルスが終了して所定時間経過した後（ステップＳ２４の場合は、メイン噴射の終了時）に、噴射圧を基準圧力値から増大圧力値に向けて増圧させる。このとき、ＥＣＵ３６は、噴射圧が線形的に増加するよう変圧装置３２を制御する。また、ＥＣＵ３６は、アフター噴射が開始されるまでに噴射圧が増大圧力値に到達するよう変圧装置３２を制御する。

ここで、前述したように、増圧開始時期は、基準増圧開始時期を補正することで決定されている。従って、図３（ｃ）に示すように、基準増圧開始時期よりも補正量だけ早いタイミングで噴射圧の増圧が開始されている。

燃圧センサ５０の計測値が増大圧力値に到達すると（ステップＳ３５のＹｅｓ）、ＥＣＵ３６は、開閉弁４４を制御して、噴射圧の増圧を終了させる（ステップＳ３６）。そして、ＥＣＵ３６は、噴射圧を増大圧力値に維持した状態でアフター噴射を開始させる（ステップＳ３７）。

ここで、図３（ｂ）に示すように、アフター噴射は、メイン噴射の終了後に実行されるため、アフター噴射を開始するときの燃焼室１６内の温度は、非常に高温な状態となっている。このような高温状態下で燃料が噴射されると、極めて短時間で燃料が着火することになる。

しかるに、実施形態１では、アフター噴射が開始されるまでに高圧の増大圧力値まで噴射圧が高められている。このような大きな噴射圧で燃料を噴射することで当該燃料の微粒化が促進され、空気と十分に混合した状態で燃料を燃焼させることができる。その結果、アフター噴射でのスモークの発生を抑制することができる。また、燃料が空気と十分に混合することで、高い燃焼温度を確保することができ、アフター燃焼によるスモークの再酸化効果を向上することができる。

しかも、増圧開始時期は、運転条件から決定された基準増圧開始時期をスモーク発生量に基づいて補正する（進角させる）ことで決定されている。すなわち、運転条件のみならず、実際のスモーク発生量を考慮した最適な基準増圧開始時期が決定される。これにより、大気圧や吸気温度、ＥＧＲ率等の環境要因の変化や、セタン価等、燃料性状にバラつきがある状況下にあっても、これらの変動に合わせてスモークの発生量を確実に抑制することができる。

以上説明した実施形態１に係る燃料噴射制御装置１１によれば、以下の作用効果を奏する。

１．アフター噴射を基準圧力値より大きい増大圧力値の噴射圧で実行するから、高温環境下であっても、燃料を空気と十分に混合させることができる。これにより、アフター噴射において、スモーク発生量を抑制することができる。しかも、増圧開始時期は、運転条件に加え、現実のスモーク発生量を考慮して決定される。従って、環境変化や燃料性状にバラつきがある場合であっても、スモーク発生量を確実に抑制することができる。

２．ＥＣＵ３６は、進角ガード値としての限界増圧開始時期を設定して、増圧開始時期の進角量の限界を規定している。従って、増圧開始時期を大きく進角させることで、過度な燃焼騒音が発生するのを防止している。ここで、実施形態１では、メイン噴射の終了時を限界増圧開始時期として決定するから、限界増圧開始時期を容易に決定し得る。このため、ＥＣＵ３６の制御負担を軽減することが可能となる。

３．ＥＣＵ３６が限界増圧開始時期をメイン噴射の終了時に設定することで、噴射圧の増圧は、メイン噴射の終了時以降に開始されることになる。このため、メイン噴射は、増大圧力値よりも低い基準圧力値の噴射圧で実行されることになる。従って、メイン噴射において噴射圧が大きくなることで燃料が過度に微粒化され、予混合燃焼が過剰となって燃焼騒音が悪化する事態を招くことはない。

４．ＥＣＵ３６は、増圧開始時期が補正によって限界増圧開始時期よりも進角側にあると判断した場合、異常検出信号をＲＡＭに保存する。従って、メンテナンス時に当該信号を確認した作業者は、燃料噴射制御装置１１に異常が生じた可能性があることを覚知することができる。その結果、異常の早期発見が促され、故障や損傷が悪化するのを防止することができる。また、噴射制御に関連した異常であることから、原因を特定し易くなり、メンテナンス作業を効率的に行うことができる。なお、異常検出信号をＲＡＭに保存した場合であっても、必ずしも燃料噴射制御装置１１が故障しているとは限らず、一時的な不具合の可能性もある。従って、実施形態１では、異常検出信号をＲＡＭに保存するだけに止め、運転者に当該異常を積極的に知らせることはなしない。

５．パイロット噴射は、増大圧力値より小さい基準圧力値の噴射圧で実行されるから、燃料が過度に微粒化することで過拡散が発生することはない。従って、燃焼サイクル中の着火安定性を維持することができる。

［実施形態２］
次に、実施形態２に係る燃料噴射制御装置について説明する。なお、実施形態２では、実施形態１と異なる部分についてのみ説明することとし、実施形態１と同一の構成および作用効果を示す部分については、説明を省略する。

実施形態１では、運転条件およびスモーク発生量に基づいて増圧開始時期を制御し、増大圧力値については、運転条件にのみ基づいて決定するものであった。これに対し実施形態２では、増圧開始時期に加え、増大圧力値についてもスモーク発生量に基づいて制御する構成となっている。すなわち、実施形態２では、所定条件を満たした場合に、増大圧力値をスモーク発生量に応じて補正(増圧)する制御を行う。

ここで、ＥＣＵ３６は、増圧開始時期を優先的に制御するよう設定されている。すなち、増圧開始時期を進角させ、それでもスモーク発生量の抑制効果が十分でない（目標スモークレベルに及ばない）場合に、増大圧力値を大きくする制御を行う。

具体的な増大圧力値の制御は、運転条件に基づいて決定した基準増大圧力値を、スモーク発生量に基づいて増圧することで行われる。基準増大圧力値は、回転数や噴射量等の運転条件に基づいて決定される。実施形態２では、回転数および噴射量をパラメータとするマップがＥＣＵ３６に予め記憶されており、当該マップを用いて基準増大圧力値が決定される。

基準増大圧力値を補正する際の補正量は、増圧開始時期の補正量と同様、今回のスモーク差分値と前回のスモーク差分値とに基づいてＰＩＤ制御することで、増大圧力値の補正量が決定される。そして、ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値に対し、算出した補正量を加えた値を増大圧力値として暫定的に決定する。

実施形態２のＥＣＵ３６は、限界増圧開始時期に加えて、限界増大圧力値を決定する。実施形態１では、メイン噴射の終了時を限界増圧開始時期として設定したが、実施形態２では、限界増圧開始時期を限界騒音レベルに基づいて決定する。

この限界騒音レベルは、運転条件（回転数、噴射量等）から決定され、燃焼騒音の限界レベルを規定するものである。具体的には、回転数および噴射量をパラメータとする限界騒音レベルのマップがＥＣＵ３６に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量からマップを用いて限界騒音レベルを決定する。

ＥＣＵ３６は、決定した限界騒音レベルから限界増圧開始時期を決定するようになっている。すなわち、実施形態２では、限界レベルの燃焼騒音が発生する増圧開始時期を限界増圧開始時期として設定する。従って、限界騒音レベルを超えない範囲であれば、限界増圧開始時期がメイン噴射中に設定されることもあり、増圧開始時期もメイン噴射中に設定され得る。

一方、限界増大圧力値については、ＥＣＵ３６は、回転数および噴射量等の運転条件に基づいて決定する。具体的には、回転数および噴射量をパラメータとする限界増大圧力値のマップがＥＣＵ３６に予め記憶されている。そして、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量からマップを用いて限界増大圧力値を決定する。

ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値を増圧して決定した増大圧力値が限界増大圧力値よりも小さいか否か判断する。そして、増大圧力値が限界増大圧力値よりも小さい場合、ＥＣＵ３６は当該増大圧力値を確定する。一方、増大圧力値が限界増大圧力値以上の場合、ＥＣＵ３６は、限界増大圧力値を増大圧力値に決定すると共に、異常対応を行うようになっている。

実施形態２では、異常対応として、異常検出信号をＲＡＭに保存すると共に、運転席側に設けた警告灯（ＭＩＬ，図示せず）を表示させる。更に、ＥＣＵ３６は、前記ＥＧＲ装置に対しＥＧＲ率の低減指令を与える。すなわち、ＥＣＵ３６は、ＥＧＲ弁９１の開度を小さくし、ＥＧＲ率を小さくさせることで、スモーク発生量を強制的に低減させる。具体的には、ＥＣＵ３６は、ＥＧＲ弁９１を全閉して、ＥＧＲ率をゼロにするよう設定されている。但し、ＥＧＲ率を小さくするのであれば、必ずしもＥＧＲ率をゼロとする必要はない。

次に、実施形態２において、増大圧力値および増圧開始時期を決定する場合について、図６のフローチャートを参照して説明する。

ＥＣＵ３６は、現在の運転条件を取得し（ステップＳ４０）、現在の回転数および噴射量からマップを用いて限界騒音レベルを決定する（ステップＳ４１）。次に、ＥＣＵ３６は、決定した限界騒音レベルから限界増圧開始時期を決定する（ステップＳ４２）。また、ＥＣＵ３６は、現在の回転数および噴射量からマップを用いて限界増大圧力値を決定する（ステップＳ４３）。更に、ＥＣＵ３６は、現在の噴射量および回転数からマップを用いて基準圧力値を決定する（ステップＳ４４）。

次いで、ＥＣＵ３６は、回転数および噴射量からマップを用いて基準増圧開始時期および基準増大圧力値をそれぞれ決定する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。更に、ＥＣＵ３６は、回転量および噴射量からマップにより目標スモークレベルを決定すると共に（ステップＳ４７）、スモークセンサ８１が検知した前回の燃焼サイクルでのスモーク発生量を取得する（ステップＳ４８）。そして、ＥＣＵ３６は、前回のスモーク発生量と目標スモークレベルとの差であるスモーク差分値を算出する（ステップＳ４９）。

前記スモーク差分値が所定値より小さい場合（ステップＳ５０のＹＥＳ）、ＥＣＵ３６は、ステップＳ４５で決定した基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルにおいて算出された増圧開始時期の補正量を加える。すなわち、基準増圧開始時期から前回の補正量だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として決定する（ステップＳ５１）。

次に、ＥＣＵ３６は、ステップＳ４６で決定した基準増大圧力値に前回の燃焼サイクルにおいて算出された増大圧力値の補正量を加える。すなわち、基準増大圧力値から前回の補正量だけ増圧させた値を増大圧力値として決定する（ステップＳ５２）。

ステップＳ５０において、スモーク差分値が所定値以上の場合（ステップＳ５０のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、今回のスモーク差分値および前回の燃焼サイクルで算出したスモーク差分値からＰＩＤ制御により増圧開始時期の補正量を決定する（ステップＳ５３）。そして、基準増圧開始時期から補正量の分だけ進角させたタイミングを増圧開始時期として暫定的に決定する（ステップＳ５４）。

次いでＥＣＵ３６は、決定した増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも小さい（遅角側）か否か判断する。増圧開始時期が限界増圧開始時期よりも小さい場合（ステップＳ５５のＹＥＳ）、当該増圧開始時期を確定する（ステップＳ５６）。また、ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値に前回の燃焼サイクルにおいて算出された増大圧力値の補正量を加え、増大圧力値を決定する（ステップＳ５７）。

一方、ステップＳ５５がＮＯの場合、ＥＣＵ３６は、ステップＳ４２で決定された限界増圧開始時期を増圧開始時期に決定する（ステップＳ５８）。そして、ＥＣＵ３６は、ステップＳ４９で算出された今回のスモーク差分値と前回の燃焼サイクルにおいて算出されたスモーク差分値とに基づいて、増大圧力値の補正量を決定する（ステップＳ５９）。具体的には、前回および今回のスモーク差分値を用いてＰＩＤ制御により増大圧力値の補正量を決定する。

次に、ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値にステップＳ５９で得られた補正量を加えた値を増大圧力値として暫定的に決定する（ステップＳ６０）。そして、決定された増大圧力値が限界増大圧力値より小さいか否か判断する（ステップＳ６１）。

増大圧力値が限界増大圧力値より小さい場合（ステップＳ６１のＹＥＳ）、ＥＣＵ３６は、当該増大圧力値を確定する（ステップＳ６２）。一方、増大圧力値が限界増大圧力値以上の場合（ステップＳ６１のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、限界増大圧力値を増大圧力値として決定する（ステップＳ６３）。そして、ＥＣＵ３６は、ＲＡＭに異常検出信号を保存すると共に、運転席側の警告灯を点灯させる（ステップＳ６４）。更に、ＥＣＵ３６は、ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁９１を全閉して、ＥＧＲ率を一時的にゼロとする（ステップＳ６５）。

そして、ＥＣＵ３６は、図６のフローチャートで決定された増大圧力値および増圧開始時期に基づいて、燃料噴射弁３４および変圧装置３２の制御を行う。なお、ＥＣＵ３６による噴射制御は、実施形態１（図５のフローチャート）と同様な手順で行われる。

図７は、図６のフローチャートで決定された増大圧力値および増圧開始時期に基づいて、ＥＣＵ３６が噴射制御した場合の一例を示す。図７（ａ）は、噴射パルスのタイミングチャート、図７（ｂ）は、燃焼室１６内の熱発生率、図７（ｃ）は燃料の噴射圧を示す。なお、図７の横軸は、クランク角度を示す。

この例では、図７（ｃ）に示すように、限界増圧開始時期がメイン噴射の開始後に設定されている。また、増圧開始時期は、基準増圧開始時期から補正量だけ進角された結果、メイン噴射の開始から所定時間経過したタイミングに設定されている。すなわち、この例では、メイン噴射中に噴射圧の増圧が開始され、かつメイン噴射中に増大圧力値まで増圧されている。

このように、メイン噴射中に噴射圧を基準圧力値から増大圧力値まで高めることで、メイン噴射の平均噴射圧が大きくなり、メイン噴射中におけるスモーク発生量を抑制することができる。また、実施形態１と同様に、アフター噴射は増大圧力値で行われるから、アフター噴射中におけるスモーク発生量は抑制される。

ここで、図７（ｂ）に示すように、メイン噴射の開始直後は、熱発生率が急上昇（傾きが大きい）している。このときに噴射圧が大きいと、燃焼騒音が非常に大きくなってしまう。しかしながら、実施形態２では、限界増圧開始時期を限界騒音レベルに基づいて決定することで、図７（ｃ）に示すように、限界増圧開始時期はメイン噴射が開始するタイミングより遅れて（遅角して）設定される。その結果、増圧開始時期がメイン噴射の開始時よりも遅角して、前述した熱発生率が急上昇するタイミングよりも遅角側にズレて噴射圧が増圧するようになっている。

しかも、図７（ｃ）に示す如く、噴射圧は、基準圧力値から増大圧力値まで漸次的（線形的）に大きくなっている。このため、メイン噴射の初期段階（すなわち熱発生率が急上昇する時期）に噴射圧が急激に増加することで、燃焼騒音が大きくなるのを抑制している。

ここで、増大圧力値は、基準増大圧力値から補正量だけ大きくされているから、メイン噴射中の平均噴射圧を十分に高めることができる。そして、増大圧力値に維持されたままアフター噴射が行われ、アフター噴射でのスモーク発生量を確実に低下させることができる。すなわち、実施形態２では、スモーク発生量に基づいて、増圧開始時期および増大圧力値の双方が補正されることで、スモーク発生量の抑制効果が高められている。

以上説明した実施形態２に係る燃料噴射制御装置によれば、以下の作用効果を奏する。

１．運転条件に基づいて決定した基準増圧開始時期および基準増大圧力値をスモーク発生量に基づいて補正するから、実施形態１のように増圧開始時期のみを補正する場合に較べ、スモーク発生量の抑制効果を更に高めることができる。

２．ＥＣＵ３６は、増圧開始時期を進角させるだけではスモークの抑制効果が不十分の場合にだけ、増大圧力値を増大させる。すなわち、増圧開始時期の補正は、増大圧力値に優先して実施されるから、増大圧力値を高める頻度が相対的に少なくなる。そのため、エンジン１０の燃費が悪化するのを抑制することができる。

３．限界増圧開始時期は、限界騒音レベルに基づいて決定されるから、メイン噴射の開始時における熱発生率が急上昇するときに噴射圧が高くなるのは防止される。従って、メイン噴射中に増圧を開始する場合であっても、過度の燃焼騒音が発生することはない。しかも、噴射圧は、徐々に増圧されるから、メイン噴射中の燃焼騒音が大きくなるのは更に抑制される。

４．運転条件に基づいて限界増大圧力値を設定するから、運転条件に合わせた適切な限界増大圧力値を設定できる。例えば、回転量および噴射量が小さい場合、エンジン１０の出力トルクに占める高圧ポンプ４０の駆動トルクの割合が大きくなる。この場合、小さな限界増大圧力値を設定するようにすれば、燃費の悪化を効果的に抑制することができる。

５．ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値を補正した増大圧力値が限界増大圧力値以上になると判断した場合、異常対応を行う。すなわち、増圧開始時期および増大圧力値の双方の補正によっても十分なスモーク抑制効果が得られない場合、燃料噴射制御装置に何らかの異常が発生した可能性が高い。この場合、ＥＣＵ３６は、運転席側の警告灯を点灯させることで、運転者が当該異常を迅速に知ることができる。しかも、ＥＣＵ３６は、異常の発生時にＥＧＲ装置を制御して、ＥＲＧ率を一時的にゼロとするから、スモーク発生量を強制的に低下させることができる。

なお、実施形態２では、増圧開始時期の制御を増大圧力値に優先して実行するようにしたが、増大圧力値の制御を増圧開始時期に優先させてもよい。但し、この場合、増大圧力値が増圧される頻度が大きくなるから、エンジン１０の燃費が低下する可能性がある。また、スモーク発生量に基づく制御を増大圧力値に対してのみ行い、増圧開始時期については、運転条件のみから決定（スモーク発生量に基づく補正はしない）してもよい。

図７に示す噴射制御では、メイン噴射の開始から所定時間経過したタイミングを限界増圧開始時期に決定した場合を示した。しかしながら、限界騒音レベルを超えない範囲であれば、限界増圧開始時期がメイン噴射の開始と同じタイミングに設定されたり、メイン噴射の開始よりも早く設定されたりすることもあり得る。

実施形態２では、基準圧力値から増大圧力値まで噴射圧を線形的に増圧させるようにした。しかしながら、図７（ｃ）の破線で示すように、基準圧力値から増大圧力値まで噴射圧を二次関数状（曲線的）に増圧させてもよい。この場合、噴射圧を線形的に増加させる場合に較べ、噴射圧を緩やかに上昇させることができる。そのため、熱発生率が急上昇するメイン噴射の初期段階で増圧が開始する場合であっても、大きな燃焼騒音が生ずるのを効果的に抑制することができる。

また、増圧開始時期の直後は噴射圧を緩やかに（傾斜が緩い）増圧させ、所定時間経過したら噴射圧の増圧の傾斜を大きくするように、噴射圧を段階的に増圧させてもよい。この場合にも、メイン噴射の初期段階での噴射圧を小さくできるから、燃焼騒音を抑制することができる。

[実施形態３]
次に、実施形態３に係る燃料噴射制御装置１３について説明する。なお、実施形態３では、実施形態１および２と異なる部分についてのみ説明することとし、実施形態１および２と同一の構成および作用効果を示す部分については、説明を省略する。

図８は、実施形態３に係る燃料噴射制御装置１３が設けられたエンジン１０を示す。実施形態３の燃料噴射制御装置１３は、シリンダ１４内の圧力（筒内圧）を計測する筒内圧センサ５２（ＣＰＳ）を備えている。後述するように、この筒内圧センサ５２は、燃焼騒音を検知する騒音検知手段としても機能する。

この筒内圧センサ５２は、エンジン１０の少なくとも１つの気筒のシリンダヘッド１８に取り付けられている。筒内圧センサ５２の出力信号は、ローパスフィルタ８０（ＬＰＦ）によりノイズが除去された後にＥＣＵ３６に入力されるようになっている。

実施形態３では、スモーク発生量に基づく制御は、増圧開始時期に対してのみ行い、増大圧力値は運転条件のみに基づいて決定されるようになっている。

更に実施形態３のＥＣＵ３６は、実施形態１および２のように限界増圧開始時期の決定はすることなく、限界騒音レベルから増圧開始時期の補正（進角）の可否を判断するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ３６は、現実に発生した燃焼騒音と限界騒音レベルとを比較することで、増圧開始時期を補正するか否か判断する。限界騒音レベルは、実施形態２と同様に、運転条件（回転数および噴射量に基づくマップ）に基づいて決定される。燃焼騒音は、前記筒内圧センサ５２の測定値からＥＣＵ３６が推定するようになっている。具体的には、筒内圧センサ５２で測定された筒内圧の微分値を用いて、燃焼騒音は推定される。

ここで、実施形態３の燃料噴射制御装置１３は、実施形態１で説明したスモークセンサ８１（図１参照）を備えておらず、スモーク発生量を直接検知することはできない。そこで、ＥＣＵ３６は、排気Ａ／Ｆセンサ８２の検出値を用いて、スモーク発生量を間接的に検知（推定）するようになっている。図９に示すように、排気Ａ／Ｆセンサ８２の空燃比とスモーク発生量との関係は、空燃比がリッチのときにスモーク発生量が大きく、空燃比がリーンに向かうにつれてスモーク発生量が線形的に小さくなる特性を有している。この関係を利用して、ＥＣＵ３６は、排気Ａ／Ｆセンサ８２の検出値からスモーク発生量を推定する。従って、実施形態３の排気Ａ／Ｆセンサ８２は、スモーク検知手段としても機能する。

図１０は、実施形態３において、ＥＣＵ３６が増圧開始時期および増大圧力値を決定する際のフローチャートである。

ＥＣＵ３６は、現在の運転条件を取得し（ステップＳ７０）、取得された運転条件（回転数および噴射量）からマップを用いて目標騒音レベルを決定する（ステップＳ７１）。また、ＥＣＵ３６は、運転条件からマップを用いて基準圧力値、増大圧力値および基準増圧開始時期をそれぞれ決定する（ステップＳ７２，Ｓ７３，Ｓ７４）。

次に、ＥＣＵ３６は、前回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ５２で測定された筒内圧から燃焼騒音を推定（算出）する（Ｓ７５）。またＥＣＵ３６は、運転条件から目標スモークレベルを決定する（ステップＳ７６）。

次に、ＥＣＵ３６は、前回の燃焼サイクルで測定された排気Ａ／Ｆセンサ８２の測定値からスモーク発生量を推定（検知）する（ステップＳ７７）。そして、ＥＣＵ３６は、スモーク差分値を算出し（ステップＳ７８）、スモーク差分値が所定値αより小さいか否か判断する（ステップＳ７９）。

スモーク差分値が所定値αよりも小さい場合（ステップＳ７９のＹＥＳ）、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルで算出された補正量を加えた（進角させた）ものを増圧開始時期として決定する（ステップＳ８０）。

一方、スモーク差分値が所定値α以上の場合（ステップＳ７９のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、ステップＳ７５で算出した燃焼騒音が目標騒音レベルより小さいか否か判断する（ステップＳ８１）。

燃焼騒音が目標騒音レベルより小さい場合（ステップＳ８１のＹＥＳ）、今回の燃焼サイクルで算出されたスモーク差分値と前回の燃焼サイクルで算出されたスモーク差分値とから補正量を決定する（ステップＳ８２）。そして、決定された補正量を基準増圧開始時期に加えた（進角させた）ものを増圧開始時期に決定する（ステップＳ８３）。

一方、燃焼騒音が目標騒音レベル以上の場合（ステップＳ８１のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルで決定された補正量を加え（進角させ）、増圧開始時期を決定する（ステップＳ８４）。そして、ＥＣＵ３６は、異常検出信号をＲＡＭに保存する（ステップＳ８５）。

このように、実施形態３に係る燃料噴射制御装置１３によれば、ＥＣＵ３６は、現実に発生した燃焼騒音から増圧開始時期を進角させるか否か判断するから、過大な燃焼騒音が発生するのを確実に防止することができる。

また、実施形態３では、排気Ａ／Ｆセンサ８２から間接的にスモーク発生量を検知するから、実施形態１および２のように、スモークセンサ８１を設ける必要がない。

なお、実施形態３では、実施形態１と同様に、スモーク発生量を考慮して増圧開始時期を補正するから、スモーク発生量を抑制することができる。また、実施形態３では、増圧開始時期の補正の可否を限界騒音レベルと燃焼騒音との比較に基づいて決定する。そのため、限界騒音レベルを超えない範囲であれば、増圧開始時期がメイン噴射中に設定されることもあり得る。この場合には、メイン噴射中のスモーク発生量も抑制することができる。

[実施形態４]
次に、実施形態４に係る燃料噴射制御装置について、以下説明する。実施形態４では、実施形態１〜３との相違する部分についてのみ説明する。

実施形態４の燃料噴射制御装置は、実施形態３の燃料噴射制御装置１３と基本的に同一の構成をなしている。しかしながら、実施形態４では、増圧開始時期に加え、増大圧力値についてもスモーク発生量に基づいて制御する点で、実施形態３と相違している。すなわち、実施形態４では、増圧開始時期による補正（進角）では十分にスモーク抑制効果が得られない場合に、増大圧力値を補正（増圧）して、スモークの抑制効果を補完する。

実施形態４において、増大圧力値および増圧開始時期を決定する場合について、図１１のフローチャートを参照して説明する。

ＥＣＵ３６は、現在の運転条件を取得し（ステップＳ９０）、運転条件（回転数および噴射量）からマップを用いて限界騒音レベルを決定する（ステップＳ９１）。また、ＥＣＵ３６は、運転条件からマップを用いて限界増大圧力値、基準圧力値、基準増圧開始時期および基準増大圧力値をそれぞれ決定する（ステップＳ９２，Ｓ９３，Ｓ９４，Ｓ９５）。

次に、ＥＣＵ３６は、前回の燃焼サイクルで測定された筒内圧センサ５２の筒内圧から燃焼騒音を推定（算出）する（ステップＳ９６）。そして、ＥＣＵ３６は、運転条件からマップにより目標スモークレベルを決定する（ステップＳ９７）。

次に、ＥＣＵ３６は、前回の燃焼サイクルで検知された排気Ａ／Ｆセンサ８２の測定値からスモーク発生量を推定（検知）する（ステップＳ９８）。そして、ＥＣＵ３６は、スモーク差分値を算出し（ステップＳ９９）、スモーク差分値が所定値αより小さいか否か判断する（ステップＳ１００）。

スモーク差分値が所定値αよりも小さい場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルで算出された補正量を加え（進角させ）、増圧開始時期を決定する（ステップＳ１０１）。次に、基準増大圧力値に前回の燃焼サイクルで算出された補正量を加え（増圧し）、増大圧力値を決定する（ステップＳ１０２）。

一方、スモーク差分値が所定値α以上の場合（ステップＳ１００のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、ステップＳ９６で算出した燃焼騒音が目標騒音レベルより小さいか否か判断する（ステップＳ１０３）。

燃焼騒音が目標騒音レベルより小さい場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、スモーク差分値から補正量を決定し（ステップＳ１０４）、当該補正量を基準増圧開始時期に加えた（進角させた）ものを増圧開始時期に決定する（ステップＳ１０５）。また、基準増大圧力値に前回の補正量を加えたものを増大圧力値に決定する（ステップＳ１０６）。

一方、燃焼騒音が目標騒音レベル以上の場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、ＥＣＵ３６は、基準増圧開始時期に前回の燃焼サイクルで決定された補正量を加え（進角させ）、増圧開始時期を決定する（ステップＳ１０７）。

そして、ＥＣＵ３６は、今回の燃焼サイクルで決定したスモーク差分値と前回の燃焼サイクルで決定したスモーク差分値とから、増大圧力値の補正量を決定する（ステップＳ１０８）。

次に、ＥＣＵ３６は、基準増大圧力値に補正量を加えた（増圧させた）ものを増大圧力値として暫定的に決定する（ステップＳ１０９）。そして、ＥＣＵ３６は、当該増大圧力値が限界増大圧力値より小さいか否か判断する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０がＹＥＳであれば、当該増大圧力値を確定する（ステップＳ１１１）。一方、ステップＳ１１０がＮＯであれば、増大圧力値を限界増大圧力値に決定する（ステップＳ１１２）。そして、ＥＣＵ３６は、運転席側の警告灯を点灯させると共に（ステップＳ１１３）、ＥＧＲ率を強制的にゼロとする（ステップＳ１１４）。

このように、実施形態４に係る燃料噴射制御装置によれば、実施形態３と同様に、実際に発生した燃焼騒音に基づいて、増圧開始時期を補正（進角）するか否か判断するので、過大な燃焼騒音が発生するのを確実に防止し得る。

しかも、実施形態２と同様に、増圧開始時期および増大圧力値の双方をスモーク発生量に基づいて制御するから、スモーク発生量の抑制効果を高めることができる。しかも、増圧開始時期を増大圧力値に優先して補正するから、燃費の悪化を抑えることができる。

[変更例]
（１）実施形態１〜４の変圧装置３２は、図２（ａ）に示すように、各燃料噴射弁３４に小型レール３８を別体的に設けた構成とした。しかしながら、図２（ｂ）に示すように、各燃料噴射弁３４に小型レール３８を一体的に設けてもよい。

（２）また、図１２の変圧装置６９に示すように、高圧ポンプ４０に接続された高圧レール６２と、同じく高圧ポンプ４０に接続された通常圧コモンレール６４とを開閉弁４４を介して連結した構成を採用することもできる。高圧レール６２には、燃料が高圧の状態で蓄圧されている。一方、通常圧コモンレール６４には、高圧レール６２よりも低い圧力で燃料が蓄圧されている。通常圧コモンレール６４には、複数の燃料噴射弁３４が接続されており、通常圧コモンレール６４から各燃料噴射弁３４へ燃料が供給されるようになっている。

ＥＣＵ３６は、開閉弁４４を開閉して、高圧レール６２から通常圧コモンレール６４へ高圧の燃料が流入する量を調整することで、通常圧コモンレール６４内の圧力を制御する。すなわち、ＥＣＵ３６は、燃焼行程の初期段階では、通常圧コモンレール６４が基準圧力値になるよう開閉弁４４を制御する。そして、噴射圧を増圧させる際には、ＥＣＵ３６は、前記開閉弁４４を開放して高圧レール６２から高圧の燃料を通常圧コモンレール６４へ供給する。これにより、通常圧コモンレール６４内の圧力を増大圧力値まで増圧させて、燃料噴射弁３４から増大圧力値の噴射圧で燃料を噴射させる。

（３）また、図１３の変圧装置７０に示すように、高圧レール６２および通常圧コモンレール６４を互いに独立させた（互いに連通していない）構成としてもよい。高圧レール６２および通常圧コモンレール６４には、それぞれ高圧管６６および低圧管６８が各燃料噴射弁３４に対応して複数導出している。各高圧管６６および低圧管６８は、開閉弁４４で合流されている。そして、ＥＣＵ３６が開閉弁４４を開閉制御することで、高圧レール６２から供給される高圧の燃料と、通常圧コモンレール６４から供給される低圧の燃料との混合割合を調整し得るようになっている。これにより、燃料噴射弁３４に供給される燃料の圧力を適宜変更することができる。

すなわち、ＥＣＵ３６は、燃焼行程の前半では、低圧の燃料が高圧の燃料よりも多くなるよう開閉弁４４を開閉制御して、燃料噴射弁３４に供給される燃料の圧力を基準圧力値とする。そして、噴射圧を増圧させる際には、ＥＣＵ３６は、高圧の燃料が低圧の燃料よりも多くなるよう開閉弁４４を開閉制御して、燃料噴射弁３４に供給される燃料の圧力を増大圧力値とする。なお、開閉弁４４に代えて、切替弁を採用することも可能である。

（４）実施形態１では、限界増圧開始時期をメイン噴射の終了時に設定し、また、実施形態２では、限界増圧開始時期を限界騒音レベルに基づいて決定するようにした。しかしながら、限界増圧開始時期を他の方法で決定することも可能である。

例えばメイン噴射の開始から所定時間経過後のタイミングを限界増圧開始時期に決定するようにしてもよい。このように限界増圧開始時期を設定した場合、メイン噴射の初期段階を外したタイミングで増圧開始時期を設定し得るから、燃焼騒音が大きくなるのを効果的に抑制し得る。また、限界増圧開始時期を容易に決定でき、ＥＣＵ３６の制御負担を軽減し得る。

また、限界増圧開始時期を、回転数、噴射量および吸気温度の少なくとも１つから決定することも可能である。

例えば、回転数および噴射量をパラメータとする限界増圧開始時期のマップを予めＥＣＵ３６に記憶させておき、当該マップを用いて限界増圧開始時期を決定してもよい。これにより、運転条件に応じた適切な限界増圧開始時期を決定し得る。

また、吸気温度をパラメータとして限界増圧開始時期を決定する場合には、吸気温度に起因するメイン噴射の着火遅れの変化に対応させることが可能となる。例えば、吸気温度が低いと、メイン噴射における着火遅れが大きくなるので、熱発生率が急増するタイミングも遅延する。この場合には、限界増圧開始時期を遅角させるようにすれば、燃焼騒音が大きくなるのを抑制することが可能となる。

（５）実施形態１〜４では、回転数および噴射量に基づいて限界増大圧力値を決定するようにしたが、限界増大圧力値を他の方法で決定するようにしてもよい。

例えば、メイン噴射の噴射時期に基づいて限界増大圧力値を決定するようにしてもよい。これにより、例えば、メイン噴射の噴射時期がピストン１５の上死点に近く（等容度が高く）、燃費が向上するような場合には、限界増大圧力値を大きく決定するような制御が可能となる。

また、筒内圧センサ５２を備えている場合、アフター噴射中の燃焼騒音を推定して、アフター噴射中の燃焼騒音が過大とならないように限界増大圧力値を制御するようにしてもよい。

更に、限界増大圧力値のパラメータとして、回転数等の運転条件に加え、変圧装置３２の構造上の限界値（増圧限界）を加えてもよい。

（６）実施形態１〜４では、メイン噴射の前にパイロット噴射を実行したが、必ずしもパイロット噴射を実行する必要はない。

１０…エンジン、３２…変圧装置（変圧手段）、３４…燃料噴射弁、３６…ＥＣＵ（制御手段）、５２…筒内圧センサ（騒音検知手段）、６９…変圧装置（変圧手段）、７０…変圧装置（変圧手段）、８１…スモークセンサ（スモーク検知手段）、８２…排気Ａ／Ｆセンサ（スモーク検知手段）。

Claims (11)

1. 内燃機関（10）へ燃料を噴射する燃料噴射弁（34）を備え、１燃焼サイクルあたりに、少なくとも第１噴射と該第１噴射の後に実行されて該第１噴射よりも少量の燃料を噴射させる第２噴射とを前記燃料噴射弁に行わせる燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料噴射弁の燃料の噴射圧を制御する変圧手段（32，69，70）と、
   前記内燃機関でのスモーク発生量を検知するスモーク検知手段（81，82）と、
   基準圧力値の噴射圧で燃焼行程を開始させると共に、遅くとも前記第２噴射までに噴射圧を増大圧力値まで増圧させ、該増大圧力値の噴射圧で第２噴射を行うよう前記変圧手段を制御する制御手段（36）とを備え、
   前記制御手段は、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づいて、前記噴射圧を増圧させる増圧開始時期または前記増大圧力値の少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、運転条件に基づいて基準増圧開始時期を決定すると共に、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づき前記基準増圧開始時期を進角させることで前記増圧開始時期を制御する請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記制御手段は、運転条件に基づいて基準増大圧力値を決定すると共に、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づき前記基準増大圧力値を増圧させることで前記増大圧力値を制御する請求項２記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記制御手段は、前記増圧開始時期を前記増大圧力値に優先させて制御する請求項３記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記制御手段は、前記基準増圧開始時期を進角させる限界値である限界増圧開始時期を決定し、前記スモーク検知手段で検知されたスモーク発生量に基づいて前記基準増圧開始時期を進角させると前記限界増圧開始時期よりも進角すると判断した場合に、前記増大圧力値を制御する請求項４記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記制御手段は、前記限界増圧開始時期を前記第１噴射の終了時に決定する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記制御手段は、運転条件に基づいて前記内燃機関の限界騒音レベルを決定すると共に、当該決定された限界騒音レベルに基づいて前記限界増圧開始時期を決定する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記制御手段は、前記内燃機関の回転数、前記燃料噴射弁の噴射量および内燃機関の吸気温度の少なくとも１つに基づいて前記限界増圧開始時期を決定する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記内燃機関の燃焼騒音を検知する騒音検知手段（52）を備え、
   前記制御手段は、運転条件に基づいて前記内燃機関の限界騒音レベルを決定すると共に、前記騒音検知手段が検知した燃焼騒音が前記限界騒音レベルよりも大きい場合に、前記増大圧力値を制御する請求項４記載の燃料噴射制御装置。
10. 前記制御手段は、前記基準増大圧力値を増圧させる限界値である限界増大圧力値を決定し、前記増大圧力値が前記限界増大圧力値を超えないよう前記変圧手段を制御する請求項３〜９の何れか一項に記載の燃料噴射制御装置。
11. 前記制御手段は、前記内燃機関の回転数、前記燃料噴射弁の噴射量、前記第１噴射の噴射時期、該内燃機関の筒内圧および前記変圧手段の増圧限界の少なくとも１つに基づいて前記限界増大圧力値を決定する請求項１０記載の燃料噴射制御装置。

Images