JP2018003780A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる圧縮着火式の内燃機関において、燃焼騒音の騒音レベルを下げることを課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関の出力に寄与するタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射させるためのメイン噴射と、メイン噴射より少ない量の燃料をメイン噴射より早い時期に燃料噴射弁から噴射させるためのプレ噴射を実行する制御装置であって、前記制御装置は、筒内圧の二次変化率がプレ噴射された燃料の燃焼に起因して変動する期間であるプレ変動期間と、メイン噴射された燃料の燃焼に起因して二次変化率が変動する期間であるメイン変動期間との間隔が所定値以下となるように、プレ噴射を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関として、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関が知られている。圧縮着火式の内燃機関においては、機関出力に寄与するタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射（以下、「メイン噴射」と称する）させる直前に、メイン噴射より少ない量の燃料を燃料噴射弁から噴射（以下、「プレ噴射」と称する）させることにより、メイン噴射される燃料の着火遅れ期間を短くする技術が知られている。

上記したように、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、気筒内の圧力（以下、「筒内圧」と称する）のクランク角に対する二階微分値（以下、「二次変化率」と称する）のピーク値と、そのピーク値が発生するタイミングとに基づいて、プレ噴射の燃料噴射量や噴射時期をフィードバック制御する技術も提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−１００５５７号公報 特開平１１−２４７７０３号公報

ところで、上記した従来の技術では、プレ噴射された燃料の燃焼に起因して筒内圧の二次変化率が所定の基準値（燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されない場合（気筒内で燃料が燃焼されない場合）であって、且つ燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態が同一である場合における、筒内圧の二次変化率）より大きくなる期間（以下、「プレ変動期間」と称する）と、メイン噴射された燃料の燃焼に起因して筒内圧の二次変化率が前記所定の基準値より大きくなる期間（以下、「メイン変動期間」と称する）との間隔（以下、「変動間隔」と称する）について考慮されていないため、前記変動間隔が大きくなる可能性がある。ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、前記変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。よって、前記変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、燃焼騒音の騒音レベルを下げることにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置であって、且つメイン噴射の直前に燃料噴射弁からプレ噴射を行わせる制御装置である。そして、前記制御装置は、上記した変動間隔が所定値以下となるように、プレ噴射を実行するようにした。

詳細には、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置である。この制御装置は、内燃機関の出力に寄与するタイミング
で燃料噴射弁から燃料を噴射させるためのメイン噴射と、メイン噴射より少ない量の燃料をメイン噴射より早い時期に燃料噴射弁から噴射させるためのプレ噴射を実行する。その際、前記制御装置は、内燃機関の筒内圧をクランク角により二階微分した値である二次変化率がプレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるプレ変動期間と、前記二次変化率がメイン噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるメイン変動期間と、の間隔である変動間隔が内燃機関の各運転状態において所定値以下となるように定められた、プレ噴射の実行時期（以下、「プレ噴射時期」と称する）に従って、プレ噴射を実行する。

ここでいう「所定の基準値」は、前述したように、燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されない場合（気筒内で燃料の燃焼が発生しない場合）であって、且つ燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態（例えば、吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等）が同一である場合における二次変化率である。このような所定の基準値は、内燃機関の運転状態毎に予め求めておくものとする。

本願発明者は、前述したように、鋭意の実験及び検証を行った結果、前記プレ変動期間と前記メイン変動期間との間隔である変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。これは、筒内圧の二次変化率は、燃焼騒音の高周波成分との相関が高いため、前記変動間隔が大きくなると、高周波の燃焼騒音が二回に分かれて発生し、それによって燃焼騒音の騒音レベルが大きくなると推測される。

上記した知見によれば、前記変動間隔を小さくすることで、燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。そこで、本発明では、前記変動間隔が所定値以下となるプレ噴射時期を、内燃機関の運転状態毎に定めておき、それらプレ噴射時期と内燃機関の運転状態との関係をマップや演算モデル等の形態で制御装置に記憶させておくものとする。その際のプレ噴射時期は、メイン噴射の実行時期（以下、「メイン噴射時期」と称する）を基準として定められるものとする。すなわち、プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との時間間隔が一定となるように定められるものとする。そして、制御装置は、上記したように定められたプレ噴射時期に従って、燃料噴射弁からのプレ噴射を実行する。ここでいう「所定値」は、変動間隔が該所定値より大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが予め想定された許容範囲を超えると考えられる値であり、予め実験やシミュレーション等の結果に基づいて定められる値である。

上記したように、変動間隔が所定値以下となるように定められたプレ噴射時期に従ってプレ噴射が実行されると、燃焼騒音の騒音レベルを許容範囲に抑えることができる。

なお、プレ噴射の実行時における気筒内の温度（筒内温度）がプレ噴射時期を定める際に想定された温度からずれたり、内燃機関の吸気ポート等にデポジットが堆積すること等に起因する吸気特性の変化が生じたり、又は燃料噴射弁の経時変化による燃料噴射特性の変化等が生じたりすると、上記したように定められたプレ噴射時期に従ってプレ噴射が実行されても、実際の変動間隔が所定値より大きくなる可能性がある。

そこで、本発明の制御装置を適用する内燃機関は、内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧センサを備えるようにしてもよい。そして、制御装置は、筒内圧センサの検出値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算する演算手段と、演算手段により算出される実二次変化率に基づいて、実際の変動間隔が所定値以下であるか否かを判別する判別手段と、判別手段によって実際の変動間隔が所定値より大きいと判定された場合に、次サイクル以降におけるプレ噴射の実行時期（プレ噴射時期）を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するフィードバック手段と、を備えるようにしてもよい。

上記したような噴射時期フィードバック制御が実行されると、筒内温度等が想定された温度からずれたり、吸気特性や燃料噴射特性の変化等の経時変化が生じたりすることに起因して、実際の変動間隔が所定値より大きくなる事態が発生した場合に、次サイクル以降におけるプレ噴射時期が遅角方向へ補正されることになる。その場合、プレ噴射された燃料が着火及び燃焼する時期とメイン噴射された燃料が着火及び燃焼する時期とが近づくため、それに伴ってプレ変動期間とメイン変動期間とが近づくことになる。その結果、実際の変動間隔を所定値以下にすること、又は所定値に近づけることができる。

なお、フィードバック手段は、上記したようにマップ又は演算モデル等の形態で制御装置に記憶されているプレ噴射時期のうち、判別手段によって実際の変動間隔が所定値より大きいと判定されたときの運転状態に対応するプレ噴射時期のみを補正してもよい。また、フィードバック手段は、上記したマップ又は演算モデル等から導出されるプレ噴射時期を、内燃機関の運転状態にかかわらずに一律に補正してもよい。

ところで、上記したような燃料噴射特性の経時変化等が生じた場合は、燃料噴射弁から実際にプレ噴射される燃料量（以下、「プレ噴射量」と称する）が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。また、内燃機関が複数の気筒を有する場合には、各気筒の燃料噴射弁から燃料噴射が実行される度に、コモンレール等のデリバリパイプ内に圧力変動が発生する。このようにデリバリパイプ内の圧力変動が発生すると、燃料噴射弁に作用する燃料圧力がその時々で相違する。そのため、上記した噴射時期フィードバック制御が実行されることによってプレ噴射時期が補正されると、補正前のプレ噴射時期に燃料噴射弁へ作用する燃料圧力と、補正後のプレ噴射時期に燃料噴射弁へ作用する燃料圧力とが相違する可能性がある。そのような場合は、補正後のプレ噴射時期に燃料噴射弁から実際に噴射される燃料量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。

上記したような種々の理由によって、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれると、たとえ実際の変動間隔が所定値以下になっていても、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。例えば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より多くなると、前記プレ変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、プレ噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。一方、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より少なくなると、プレ噴射された燃料が燃焼した際に形成される熱場が小さくなる。そのため、メイン噴射期間の初期に燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が前記熱場を利用して速やかに着火及び燃焼するものの、残りの燃料の着火遅れ期間が長くなって、その後に燃料噴射弁から噴射される燃料とともに一斉に燃焼する可能性がある。その場合、前記メイン変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、メイン噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。

ここで、実際のプレ噴射量は、プレ変動期間における実二次変化率の最大値（ピーク値）と所定の基準値との差（以下、「最大変動量」と称する）に相関する。すなわち、実際のプレ噴射量が多くなるほど、最大変動量が大きくなる。

そこで、フィードバック手段は、噴射時期フィードバック制御に加え、プレ変動期間における実二次変化率の最大値と所定の基準値との差である最大変動量が目標変動量と一致するように、燃料噴射弁からプレ噴射される燃料量（プレ噴射量）をフィードバック制御するための噴射量フィードバック制御を実行してもよい。ここでいう「目標変動量」は、プレ噴射量の目標値に対応する最大変動量に相当する。

上記したような噴射量フィードバック制御が実行されると、実際のプレ噴射量が目標値からずれる事態が発生しても、次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標値に一致
させ、又は次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標値に近づけることができる。その結果、燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。

本発明によれば、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、燃焼騒音の騒音レベルを下げることができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 変動間隔が所定値（＝０）より大きい場合における燃料噴射時期と二次変化率の推移を示す図である。 変動間隔が所定値（＝０）である場合における噴射時期と二次変化率の推移を示す図である。 プレ噴射された燃料が燃焼し始めてからメイン噴射された燃料が燃焼し終わるまでの期間に発生した燃焼騒音の各周波数（Ｈｚ）における騒音レベルの最大値（ｄＢ）との関係を示す図である。 第１の実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 補正係数ｋを決定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 変動間隔が所定値（＝０）より小さい場合における噴射時期と二次変化率の推移を示す図である。 差Δｄｉ（実変動間隔ｄｉと所定値（＝０）との差）と更新量Δｋとの関係を示す図である。 第３の実施例において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 補正項Ｃを決定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 差ΔＶ（最大変動量Ｖｍａｘと目標変動量Ｖｔｒｇとの差）と更新量ΔＣとの関係を示す図である。

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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態１＞
先ず、本発明の第１の実施形態について図１から図５に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストローク・サイクルの圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、図１においては、複数の気筒２のうち、１つの気筒２のみが図示されている。

内燃機関１は、各気筒２内に摺動自在に嵌挿されたピストン３を備えている。内燃機関１は、各気筒２内のピストン３より上方に形成される燃焼室４へ吸気を導くための吸気ポート５と、燃焼室４内の既燃ガスを排出するための排気ポート６とを備えている。吸気ポート５は、吸気通路５０と接続されている。排気ポート６は、排気通路６０と接続されている。燃焼室４における吸気ポート５の開口端と排気ポート６の開口端は、吸気弁７と排
気弁８によって各々開閉される。

内燃機関１は、各気筒２の燃焼室４に燃料を噴射する燃料噴射弁９と、各気筒２内の圧力（筒内圧）を測定する筒内圧センサ１０とを備えている。筒内圧センサ１０は、全ての気筒２に設けられる必要はなく、少なくとも一つの気筒２に設けられていればよい。

内燃機関１は、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１１、図示しないクランクシャフトの回転位置を測定するクランクポジションセンサ１２、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を測定するアクセルポジションセンサ１３、内燃機関１の吸入空気量を測定するエアフローメータ１４等の各種センサを搭載している。

このように構成された内燃機関１には、本発明に係わる「制御装置」としてのＥＣＵ１５が併設されている。ＥＣＵ１５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。ＥＣＵ１５には、前述した各種センサの測定値が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１５は、燃料噴射弁９等の各種機器と電気的に接続され、それらの各種機器を電気的に制御することが可能となっている。

本実施形態におけるＥＣＵ１５は、クランクポジションセンサ１２の測定値から演算される機関回転速度、アクセルポジションセンサ１３の測定値から演算される機関負荷、エアフローメータ１４の測定値（吸入空気量）、及び水温センサ１１の測定値（冷却水温度）等をパラメータとして、１サイクルあたりに燃料噴射弁９から噴射させる燃料量（目標燃料噴射量）、及び目標燃料噴射時期を演算し、それら目標燃料噴射量及び目標燃料噴射時期に従って燃料噴射弁９を制御する。

ここで、内燃機関１の出力に寄与するタイミング（例えば、圧縮行程上死点の近傍）で燃料噴射弁９から噴射（メイン噴射）される燃料の燃焼は、先ず燃料が空気と混合して可燃混合気を形成する期間（着火遅れ期間）、着火遅れ期間に形成された可燃混合気が着火及び燃焼する期間（予混合燃焼期間、又は爆発的燃焼期間）、爆発的燃焼期間の後も燃料噴射弁９から継続して噴射される燃料が空気と混合しながら燃焼する期間（拡散燃焼期間）を順次経て実現される。そして、メイン噴射される燃料量が比較的多く、且つ燃焼室４内の酸素濃度が比較的大きくなる運転領域では、着火遅れ期間中に形成される可燃混合気の量が多くなるため、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が多くなる。その結果、ＮＯ_Ｘの発生量が多くなったり、又は燃焼騒音が大きくなったりするという問題がある。

上記した問題に対し、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が多くなって、ＮＯ_Ｘの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると推定される運転領域（以下、「プレ噴射実行領域」と称する）では、メイン噴射より早い時期に、該メイン噴射より少ない量の燃料を燃料噴射弁９から噴射させるプレ噴射を実行する方法が考えられる。このような方法によれば、プレ噴射された燃料がメイン噴射の開始前に着火及び燃焼して熱場を形成するため、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が短くなる。その結果、上記した爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が少なくなるため、ＮＯ_Ｘ発生量が上限量を超えること、及び燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えることを抑制することができる。

ここで、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する場合は、先ず、機関回転速度、機関負荷、吸入空気量、及び冷却水温度等をパラメータとして、総燃料噴射量が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適した総燃料噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。次に、機
関回転速度や総燃料噴射量等をパラメータとして、燃料噴射弁９からメイン噴射される燃料量（以下、「メイン噴射量」と称する）が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したメイン噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。そして、機関回転速度やメイン噴射量等をパラメータとして、メイン噴射の実行時期（メイン噴射時期）が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したメイン噴射時期との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。なお、メイン噴射量は、上記したように、機関回転速度や総燃料噴射量をパラメータとして演算される。そのため、メイン噴射時期を演算する際のパラメータの１つとして、メイン噴射量の代わりに総燃料噴射量が用いられてもよい。また、機関回転速度や総燃料噴射量等をパラメータとして、燃料噴射弁９からプレ噴射される燃料量（プレ噴射量）が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したプレ噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。また、機関回転速度やプレ噴射量等をパラメータとして、プレ噴射の開始時期とメイン噴射の開始時期との間隔（以下、「噴射インターバル」と称する）が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適した噴射インターバルとの関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。なお、プレ噴射量は、上記したように、機関回転速度や総燃料噴射量をパラメータとして演算される。そのため、噴射インターバルを演算する際のパラメータの１つとして、プレ噴射量の代わりに総燃料噴射量が用いられてもよい。次に、噴射インターバルとメイン噴射時期とに基づいて、プレ噴射時期が設定される。具体的には、メイン噴射時期に比して噴射インターバルの分だけ早い時期を、プレ噴射時期に設定する。

ところで、上記した手順によって設定されるプレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎる場合（すなわち、噴射インターバルが大きすぎる場合）は、気筒２内の圧力（筒内圧）のクランク角に対する二階微分値（二次変化率）がプレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間（プレ変動期間）と、筒内圧の二次変化率がメイン燃焼された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間（メイン変動期間）との間隔（変動間隔）が大きくなる。ここでいう「所定の基準値」は、燃料噴射弁９から気筒２内へ燃料が噴射されない場合（気筒２内で燃料の燃焼が発生しない場合）であって、且つ燃料噴射弁９から気筒２内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態（例えば、吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等）が同一である場合における二次変化率である。

本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、前述したように、前記プレ変動期間と前記メイン変動期間との間隔である変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。この知見によれば、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎると、変動間隔が大きくなり、それに伴って燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。

ここで、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎる場合（変動間隔が大きい場合）における、燃料噴射タイミングと、筒内圧のクランク角に対する二次変化率との推移を図２に示す。図２中の下段の図における一点鎖線は、上記した所定の基準値を示す。図２中のｔ１とｔ２との間の期間ｄｐは、プレ変動期間を示す。図２中のｔ２からｔ３までの期間ｄｉは、変動間隔を示す。図２中のｔ３とｔ４との間の期間ｄｍは、メイン変動期間を示す。図２中のＩｉｎｔは、噴射インターバルを示す。

筒内圧の二次変化率は、筒内圧の変化速度の変化率（加速度）を示すため、プレ噴射された燃料が着火した直後の燃焼初期において急速に上昇して、所定の基準値より大きくなる（図２中のｔ１の直後）。そして、プレ噴射された燃料の燃焼中期から燃料終期にかけ
て筒内圧の変化速度が小さくなると、それに伴って筒内圧の二次変化率が上昇傾向から低下傾向へ転じる。その後、プレ噴射された燃料が燃焼し終わって筒内圧が上昇傾向から低下傾向へ転じると、筒内圧の二次変化率が急速に低下する。このように筒内圧の二次変化率が低下傾向を示しているときに、メイン噴射された燃料が着火すると、筒内圧の二次変化率が減少傾向から再び上昇傾向へ転じることになる。その際、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎると、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が長くなるため、筒内圧の二次変化率が所定の基準値より小さい値まで低下した後に、メイン噴射された燃料が着火及び燃焼して、筒内圧の二次変化率が低下傾向から上昇傾向へ転じることになる。その結果、プレ変動期間ｄｐとメイン変動期間ｄｍとの間に、二次変化率が所定の基準値以下となる期間（図２中のｔ２からｔ３までの期間）が生じる。つまり、プレ変動期間ｄｐの終了時期ｔ２とメイン変動期間ｄｍの開始時期ｔ３との間に“０”より大きな変動間隔ｄｉが形成される。ここで、筒内圧の二次変化率は、燃焼騒音の高周波成分との相関が高い。そのため、図２に示したように、プレ変動期間ｄｐとメイン変動期間ｄｍとの間に“０”より大きな変動間隔ｄｉが形成されると、高周波の燃焼騒音が二回に分かれて発生することになるため、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなると推測される。

そこで、本実施形態では、上記した変動間隔ｄｉに着目して、プレ噴射時期を制御するようにした。つまり、変動間隔ｄｉが所定値以下となるように、プレ噴射時期を制御するようにした。具体的には、変動間隔ｄｉが所定値以下となる噴射インターバルを、内燃機関１の運転状態毎に予め定めておくものとする。つまり、機関回転速度とプレ噴射量とから定まる運転状態と、その運転状態において変動間隔ｄｉが所定値以下となる噴射インターバル（例えば、プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との時間間隔が一定（例えば、２００μｓ以下）となる噴射インターバル）との関係を、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデルの形態でＥＣＵ１５のＲＯＭ又はバックアップＲＡＭに記憶させておくものとする。なお、ここでいう「所定値」は、変動間隔ｄｉが該所定値より大きくなると、プレ噴射された燃料及びメイン噴射された燃料が燃焼する際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが予め想定された許容範囲を超えると考えられる値であり、例えば、“０”、又は“０”に近似した値である。なお、以下では、所定値が“０”である場合について説明する。

ここで、変動間隔ｄｉが“０”となるように定められた噴射インターバルに従って、プレ噴射が実行された場合における、燃料噴射タイミングと二次変化率との推移を図３に示す。噴射インターバルが“０”となるように定められた噴射インターバルに従って、プレ噴射が実行されると、変動間隔ｄｉが“０”になるため、プレ変動期間ｄｐの終了時期（図３中のｔ２’）と、メイン変動期間ｄｍの開始時期（図３中のｔ３’）とが同時期になる。その結果、プレ噴射された燃料及びメイン噴射された燃料が燃焼する際に発生する燃焼騒音の騒音レベルを、前記許容範囲内に抑えることができる。

図４は、プレ噴射された燃料が燃焼し始めてからメイン噴射された燃料が燃焼し終わるまでの期間に発生した燃焼騒音の各周波数（Ｈｚ）における騒音レベルの最大値（ｄＢ）を示す図である。図４中の一点鎖線は、前述の図２に示したように変動間隔ｄｉが“０”より大きい場合を示し、図４中の実線は、前述の図３に示したように変動間隔ｄｉが“０”である場合を示す。

図４中の約１０００Ｈｚ以上の高周波帯域において、変動間隔ｄｉが“０”より大きい場合（図４中の一点鎖線）は、約１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ付近と６０００Ｈｚ付近との騒音レベルの最大値が他の周波数帯に比して大きくなっている。これに対し、変動間隔ｄｉが“０”である場合（図４中の実線）は、変動間隔ｄｉが“０”より大きい場合（図４中の一点鎖線）に比べ、約１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ付近と６０００Ｈｚ付近とにおける騒音レベルの最大値が小さくなっている。

したがって、上記したように、変動間隔ｄｉが“０”となるように定められたプレ噴射時期に従って、プレ噴射を実行することにより、高周波帯域における燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。

以下、本実施形態において燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図５に沿って説明する。図５は、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する際にＥＣＵ１５が実行する処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されており、１サイクル毎に実行される。

図５の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１５は、先ずＳ１０１の処理において、総燃料噴射量Ｑｔを演算する。総燃料噴射量Ｑｔは、前述したように、クランクポジションセンサ１２の測定値から演算される機関回転速度、アクセルポジションセンサ１３の測定値から演算される機関負荷、エアフローメータ１４の測定値（吸入空気量）、及び水温センサ１１の測定値（冷却水温度）等をパラメータとして演算される。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別する。ここでいう「プレ噴射実行領域」は、前述したように、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料が多くなって、ＮＯ_Ｘの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると推定される運転領域である。その際、内燃機関１の運転状態とプレ噴射実行領域との関係を、実験やシミュレーション等の結果に基づいて予め定めておくことにより、内燃機関１の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別すればよい。ここでいう内燃機関１の運転状態は、機関回転速度と、吸気の酸素濃度と、前記Ｓ１０１の処理で演算された総燃料噴射量Ｑｔとから定まる運転状態である。なお、吸気の酸素濃度は、吸気通路５０に酸素濃度センサを取り付けて測定してもよく、又は内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転速度や総燃料噴射量Ｑｔ）から推定されてもよい。

内燃機関１の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別する別法としては、前回のサイクルにおける筒内圧センサ１０の測定値に基づいて、メイン変動期間ｄｍにおける二次変化率の最大値を演算して、その最大値と所定の基準値との差が所定の閾値より大きければ、内燃機関１の運転状態がプレ噴射実行領域に属していると判定する方法を用いてもよい。ここでいう所定の基準値は、前述したように、燃料噴射弁９から気筒２内へ燃料が噴射されていないこと以外の運転状態（吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等）が同一である場合における、筒内圧の二次変化率である。燃料噴射弁９から気筒２内へ燃料が噴射されていない場合における筒内圧の二次変化率と、内燃機関１の運転状態との関係は、実験又はシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデルの形態でＥＣＵ１５のＲＯＭやバックアップＲＡＭに記憶させておくものとする。また、ここでいう所定の閾値は、メイン変動期間ｄｍにおける二次変化率の最大値と前記所定の閾値との差が該所定の閾値より大きくなると、ＮＯ_Ｘの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると想定される値であり、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて定められている。

Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合は、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する必要があるため、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０３からＳ１０６の処理において、メイン噴射量Ｑｍ、メイン噴射時期Ｔｍ、プレ噴射量Ｑｐ、及びプレ噴射時期Ｔｐを決定する。先ず、Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１５は、メイン噴射量Ｑｍとメイン噴射時期Ｔｍとを演算する。具体的には、ＥＣＵ１５は、前述したように、機関回転速度と、前記Ｓ１０１の処理で演算された総燃料噴射量Ｑｔとをパラメータとして、メイン噴射量Ｑｍとメイン噴射時
期Ｔｍとを演算する。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１５は、プレ噴射量Ｑｐを演算する。具体的には、ＥＣＵ１５は、前述したように、機関回転速度と、前記Ｓ１０１の処理で演算された総燃料噴射量Ｑｔとをパラメータとして、プレ噴射量Ｑｐを演算する。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１５は、噴射インターバルＩｉｎｔを演算する。具体的には、ＥＣＵ１５は、前述したように、機関回転速度と総燃料噴射量Ｑｔとを引数とするマップ又は演算モデルに基づいて、噴射インターバルＩｉｎｔを演算する。その際のマップ又は演算モデルは、前述したように、変動間隔ｄｉが“０”となるように定められた噴射インターバルＩｉｎｔが導出されるように構成されている。

Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０３の処理で演算されたメイン噴射時期Ｔｍと、前記Ｓ１０５の処理で演算された噴射インターバルＩｉｎｔとに基づいて、プレ噴射時期Ｔｐを演算する。詳細には、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０３の処理で演算されたメイン噴射時期Ｔｍに比して、前記Ｓ１０５の処理で演算された噴射インターバルＩｉｎｔの分だけ早い時期を演算し、その時期をプレ噴射時期Ｔｐに設定する。

なお、前記Ｓ１０２の処理において否定判定された場合は、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する必要がないため、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０７及びＳ１０８の処理において、メイン噴射量Ｑｍ、及びメイン噴射時期Ｔｍを決定する。先ず、Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０１の処理で演算された総燃料噴射量Ｑｔを、メイン噴射量Ｑｍに設定する。続いて、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０８の処理で設定されたメイン噴射量Ｑｍと機関回転速度とをパラメータとして、メイン噴射時期Ｔｍを演算する。

以上述べたように、図２の処理ルーチンに基づいて決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、燃料噴射弁９からの燃料噴射が行われると、内燃機関１の運転状態が前記プレ噴射実行領域に属している場合に、上記した変動間隔ｄｉを“０”にすることができる。その結果、前述の図４の説明で述べたように、燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態について図６から図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施形態と本実施形態との相違点は、内燃機関１の各運転状態において変動間隔が所定値（＝０）になるように定められた噴射インターバルに従ってプレ噴射が実行された場合に、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きければ、次サイクル以降における実際の変動間隔が所定値（＝０）以下となるように、プレ噴射時期を遅角方向へ補正するためのフィードバック制御を実行する点にある。

ここで、前述した第１の実施形態で述べたように、変動間隔が所定値（＝０）となるように定められた噴射インターバル（以下、「基本噴射インターバル」と称する）に従ってプレ噴射が実行された場合であっても、プレ噴射の実行時における筒内温度が基本噴射インターバルを定める際に想定された温度からずれていたり、内燃機関１の吸気ポート等にデポジットが堆積すること等に起因する吸気特性の変化が生じていたり、又は燃料噴射弁９の経時変化による燃料噴射特性の変化等が生じていたりすると、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きくなる可能性がある。

そこで、本実施形態においては、筒内圧センサ１０の測定値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算し、その実二次変化率に基づいて実際の変動間隔が所定値（＝０）以下であるか否かを判別する。そして、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きいと判定された場合は、次サイクル以降における実際の変動間隔が所定値（＝０）以下となるように、プレ噴射時期を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するようにした。なお、本実施形態の噴射時期フィードバック制御は、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きいと判定された場合に、次サイクル以降における噴射インターバルを短縮方向へ補正することにより、プレ噴射時期を遅角方向へ補正する処理である。

以下、本実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図６に沿って説明する。図６の処理ルーチンにおいて、前述した図５の処理ルーチンと同様の処理には同一の符合を付している。図６の処理ルーチンと前述した図５の処理ルーチンとの相違点は、Ｓ１０５の処理の代わりに、Ｓ２０１−Ｓ２０２の処理が実行される点にある。

図６の処理ルーチンのＳ２０１の処理では、ＥＣＵ１５は、基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅを演算する。ここでいう基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅは、前述したように、変動間隔ｄｉが所定値（＝０）となるように定められた噴射インターバルである。よって、ＥＣＵ１５は、前述した図５の処理ルーチンのＳ１０５の処理と同様の手順で演算される噴射インターバルを、基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅに設定すればよい。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ２０１の処理で演算された基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅを、下記の式（１）に代入することにより、噴射インターバルＩｉｎｔを演算する。
Ｉｉｎｔ＝Ｉｉｎｔｂａｓｅ＊ｋ ・・・ （１）
上記の式（１）におけるｋは、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きい場合に、その実際の変動間隔と所定値（＝０）との差に基づいて決定される補正係数である。この補正係数ｋは、“０”より大きく、且つ“１”以下の正数であって、その初期値として“１”が設定される。なお、補正係数ｋの決定方法については後述する。

ＥＣＵ１５は、Ｓ２０２の処理を実行し終えると、Ｓ１０６の処理へ進み、Ｓ２０２の処理で演算された噴射インターバルＩｉｎｔに基づいて、プレ噴射時期Ｔｐを演算する。

次に、上記した補正係数ｋを決定する手順について図７に沿って説明する。図７は、補正係数ｋを決定する際にＥＣＵ１５によって実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されており、筒内圧センサ１０が取り付けられた気筒２においてプレ噴射が開始されたことをトリガにして実行される。

図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１５は、先ずＳ３０１の処理において、筒内圧センサ１０の測定値を二階微分することにより、実二次変化率を演算する。実二次変化率の演算は、プレ噴射が開始されてからメイン噴射開始後の所定の時期ｔｎまでの期間において、単位クランク角毎に繰り返し実行される。ここでいう所定の時期ｔｎは、メイン噴射された燃料が燃焼することによって二次変化率が所定の基準値より大きくなっていると推定される時期であり、前述した図２中のｔ３とｔ４との間の何れかの時期（又は、図３中のｔ３'とｔ４との間の何れかの時期）である。このような所定の時期ｔｎは、実験又はシミ
ュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。その際、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が最も長くなる場合を想定して、前記所定の時期ｔｎを定めるものとする。なお、ＥＣＵ１５がＳ３０１の処理を実行することにより、本発明に係わる「演算手
段」が実現される。

Ｓ３０２の処理では、ＥＣＵ１５は、Ｓ３０１の処理で演算された実二次変化率に基づいて、プレ変動期間ｄｐが開始されてから前記所定の時期ｔｎまでの期間に（以下、「判定期間」と称する）おいて、実二次変化率が所定の基準値以下まで低下したか否かを判別する。ここで、前述の図２又は図３に示したように、実際の変動間隔が“０”である場合、又は実際の変動間隔が“０”より大きい場合は、Ｓ３０２の処理において肯定判定される。一方、図８に示すように、実際の変動間隔が“０”より小さい場合は、前記判定期間中に実二次変化率が所定の基準値以下まで低下しないため、Ｓ３０２の処理において否定判定される。

前記Ｓ３０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ３０３の処理へ進み、実際の変動間隔ｄｉｒを演算する。続いて、ＥＣＵ１５は、Ｓ３０４の処理へ進み、前記Ｓ３０３の処理で演算された実際の変動間隔ｄｉｒが“０”より大きいか否かを判別する。ここで、前述の図２に示したように、実際の変動間隔が“０”より大きい場合は、Ｓ３０４の処理において肯定判定される。一方、前述の図３に示したように、実際の変動間隔が“０”である場合は、Ｓ３０４の処理において否定判定される。

なお、ＥＣＵ１５がＳ３０２−Ｓ３０４の処理を実行することにより、本発明に係わる「判別手段」が実現される。

前記Ｓ３０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ３０５の処理へ進み、補正係数の前回値ｋｏｌｄから所定の更新量Δｋを減算することにより、新たな補正係数ｋを算出する。所定の更新量Δｋは、実際の変動間隔ｄｉｒと所定値（＝０）との差Δｄｉに応じて決定される値である。具体的には、所定の更新量Δｋは、図９に示すように、“１”より十分に小さい正数であって、且つ前記した差Δｄｉが大きくなるほど大きい値に設定される。このようにして補正係数ｋが決定されると、次サイクル以降において上記した式（１）に基づいて演算される噴射インターバルＩｉｎｔが短縮方向に補正されることになる。そして、補正後の噴射インターバルＩｉｎｔに基づいて決定されるプレ噴射時期Ｔｐは、補正前の噴射インターバルに基づいて決定されるプレ噴射時期よりも遅角方向へ補正されることになる。その結果、実際の変動間隔ｄｉｒが“０”より大きくなる事態が発生しても、次サイクル以降における実際の変動間隔ｄｉｒを“０”以下にすること、又は“０”に近づけることができる。

また、前記Ｓ３０２の処理で否定判定された場合、及び前記Ｓ３０４の処理において否定判定された場合は、実際の変動間隔ｄｉｒが“０”以下であるため、プレ噴射時期を遅角方向へ補正する必要がない。よって、ＥＣＵ１５は、Ｓ３０６の処理へ進み、補正係数ｋを前回値ｋｏｌｄと同等の値に設定する。

ここで、ＥＣＵ１５が図２の処理ルーチンのＳ２０１−Ｓ２０２の処理、及び図３の処理ルーチンのＳ３０５−Ｓ３０６の処理を実行することにより、本発明に係わる「フィードバック手段」が実現される。

したがって、本実施形態の制御装置によれば、筒内温度等が想定された温度からずれたり、吸気特性や燃料噴射特性の変化等の経時変化が生じたりすることで、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きくなる事態が発生しても、次サイクル以降における実際の変動間隔を所定値（＝０）以下にすること、又は実際の変動間隔を所定値（＝０）に近づけることができる。その結果、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行される場合における燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。

なお、本実施形態では、上記したマップ又は演算モデル等から導出される基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅを、内燃機関１の運転状態にかかわらず一律に補正する場合を例に挙げたが、上記したマップ又は演算モデル等の形態でＥＣＵ１５に記憶されている基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅのうち、実際の変動間隔が所定値（＝０）より大きいと判定されたときの運転状態に対応する基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅのみを補正してもよい。

＜実施形態３＞
次に、本発明の第３の実施形態について図１０から図１２に基づいて説明する。ここでは前述した第２の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第２の実施形態と本実施形態との相違点は、前述の噴射時期フィードバック制御に加え、プレ噴射される燃料量（プレ噴射量）をフィードバック制御するための燃料噴射量フィードバック制御が行われる点にある。

ここで、前述したような燃料噴射特性の経時変化等が生じると、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。また、前述の図１の説明で述べたように、内燃機関１が複数の気筒２を有する場合は、各気筒２の燃料噴射弁９から燃料噴射が実行される度に、コモンレール等のデリバリパイプ内に圧力変動が発生する。このようにデリバリパイプ内の圧力変動が発生すると、燃料噴射弁９に作用する燃料圧力がその時々で相違する。そのため、前述の噴射時期フィードバック制御によるプレ噴射時期の補正が為された場合は、補正前のプレ噴射時期において燃料噴射弁９に作用する燃料圧力と、補正後のプレ噴射時期において燃料噴射弁９に作用する燃料圧力とが相違する可能性がある。そのような場合も、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。これらの理由によって実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれると、たとえ実際の変動間隔が所定値（＝０）になっていても、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行された場合における燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。

例えば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より多くなると、プレ変動期間ｄｐにおける実二次変化率の最大値が大きくなるため、プレ噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。一方、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より少なくなると、プレ噴射された燃料が燃焼した際に形成される熱場が小さくなる。そのため、メイン噴射期間の初期に燃料噴射弁９から噴射された燃料の一部が前記熱場を利用して速やかに着火及び燃焼するものの、残りの燃料の着火遅れ期間が長くなって、その後に燃料噴射弁９から噴射される燃料とともに一斉に燃焼する可能性がある。その場合、前記メイン変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、メイン噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。

ここで、実際のプレ噴射量は、プレ変動期間ｄｐにおける実二次変化率の最大値と所定の基準値との差（最大変動量）に相関する。すなわち、実際のプレ噴射量が多くなるほど、最大変動量が大きくなる。

そこで、本実施形態では、筒内圧センサ１０の測定値から演算される実二次変化率に基づいて最大変動量を演算し、その最大変動量が目標変動量（プレ噴射量の目標値に対応する最大変動量）からずれた場合に、次サイクル以降における最大変動量が目標変動量となるように、プレ噴射量をフィードバック制御するための噴射量フィードバック制御を実行するようにした。

以下、本実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図１
０に沿って説明する。図１０の処理ルーチンにおいて、前述した図６の処理ルーチンと同様の処理には同一の符合を付している。図１０の処理ルーチンと前述した図６の処理ルーチンとの相違点は、Ｓ１０４−Ｓ２０１の処理の代わりに、Ｓ４０１−Ｓ４０３の処理が実行される点にある。

図１０の処理ルーチンのＳ４０１の処理では、ＥＣＵ１５は、基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅを演算する。ここでいう基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅは、前述した図５及び図６の処理ルーチンのＳ１０４の処理で演算されるプレ噴射量に相当するものであって、上記した目標プレ噴射量に相当する。そこで、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０４の処理と同様の手順で演算されるプレ噴射量を、基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅに設定する。

Ｓ４０２の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ４０１の処理で演算された基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅを下記の式（２）に代入することにより、プレ噴射量Ｑｐを演算する。
Ｑｐ＝Ｑｐｂａｓｅ＋Ｃ ・・・ （２）
上記した式（２）におけるＣは、最大変動量が目標変動量からずれた場合に、それら最大変動量と目標変動量との差に基づいて決定される補正項であって、その初期値として“０”が設定される。なお、補正項Ｃの決定方法については後述する。

ＥＣＵ１５は、Ｓ４０２の処理を実行し終えると、Ｓ４０３の処理へ進み、前記Ｓ４０１の処理で演算された基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅに基づいて、基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅを演算する。その後、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０２の処理へ進み、前記Ｓ４０３の処理で演算された基本噴射インターバルＩｉｎｔｂａｓｅに基づいて、噴射インターバルＩｉｎｔを演算する。

次に、上記した補正項Ｃを決定する手順について図１１に沿って説明する。図１１は、補正項Ｃを決定する際にＥＣＵ１５によって実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されており、筒内圧センサ１０が取り付けられた気筒２においてプレ噴射が開始されたときにＥＣＵ１５によって実行される。

図１１の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１５は、先ずＳ５０１の処理において、筒内圧センサ１０の測定値を二階微分することにより、実二次変化率を演算する。実二次変化率の演算は、プレ噴射が開始されてからメイン噴射が開始されるまでの期間において、単位クランク角毎に繰り返し実行される。

Ｓ５０２の処理では、ＥＣＵ１５は、最大変動量Ｖｍａｘを演算する。具体的には、前記Ｓ５０１の処理において演算された実二次変化率の中から最大の実二次変化率を抽出して、その実二次変化率をプレ変動期間ｄｐにおける実二次変化率の最大値として設定する。続いて、ＥＣＵ１５は、実二次変化率が前記最大値を示したクランク角に対応する所定の基準値を演算する。そして、ＥＣＵ１５は、前記最大値から前記所定の基準値を減算することにより、最大変動量Ｖｍａｘを演算する。

Ｓ５０３の処理では、ＥＣＵ１５は、前記最大変動量Ｖｍａｘの演算対象となったサイクルにおけるプレ噴射量Ｑｐをパラメータとして、目標変動量Ｖｔｒｇを演算する。その際、プレ噴射量Ｑｐと目標変動量Ｖｔｒｇとの関係は、実験又はシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデル等の形態でＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶させておくものとする。

Ｓ５０４の処理では、ＥＣＵ１５は、Ｓ５０２の処理で演算された最大変動量Ｖｍａｘと、Ｓ５０３の処理で演算された目標変動量Ｖｔｒｇとの差を演算し、その差の絶対値が０より大きいか否かを判別する。つまり、Ｓ５０４の処理では、最大変動量Ｖｍａｘが目
標変動量Ｖｔｒｇからずれているか否かを判別する。

前記Ｓ５０４の処理において肯定判定された場合は、最大変動量Ｖｍａｘが目標変動量Ｖｔｒｇからずれていることになるため、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量（前述した図１０の処理ルーチンで演算された基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）からずれていると推定される。そこで、ＥＣＵ１５は、Ｓ５０５の処理へ進み、補正項の前回値Ｃｏｌｄに所定の更新量ΔＣを加算することにより、新たな補正項Ｃを算出する。所定の更新量ΔＣは、最大変動量Ｖｍａｘと目標変動量Ｖｔｒｇとの差ΔＶ（＝Ｖｍａｘ−Ｖｔｒｇ）に応じて決定される値である。具体的には、図１２に示すように、最大変動量Ｖｍａｘが目標変動量Ｖｔｒｇより多いとき（ΔＶが正数であるとき）は、所定の更新量ΔＣは、０より大きな値であって、且つ前記差ΔＶが大きくなるほど大きい値に設定される。一方、最大変動量Ｖｍａｘが目標変動量Ｖｔｒｇより小さいとき（ΔＶが負数であるとき）は、所定の更新量ΔＣは、０より小さな値であって、且つ前記差ΔＶが小さくなるほど小さい値に設定される。

このようにして補正項Ｃが決定されると、次サイクル以降において上記した式（２）に基づいて演算されるプレ噴射量Ｑｐは、最大変動量Ｖｍａｘと目標変動量Ｖｔｒｇとの差を縮小させる方向に補正されることになる。言い換えると、次サイクル以降において上記した式（２）に基づいて演算されるプレ噴射量Ｑｐは、実際のプレ噴射量と目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）との差を縮小させる方向に補正されることになる。そして、このようなプレ噴射量Ｑｐに従ってプレ噴射が実行されると、実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）に一致させること、又は実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）に近づけることができる。

また、前記Ｓ５０４の処理において否定判定された場合は、最大変動量Ｖｍａｘが目標変動量Ｖｔｒｇからずれていないことになるため、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）からずれていないと推定される。そこで、ＥＣＵ１５は、Ｓ５０６の処理へ進み、補正項の前回値Ｃｏｌｄを新たな補正項Ｃに設定する。

以上述べたように、本実施形態の制御装置によれば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）からずれる事態が発生しても、次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）に一致させること、又は実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量（基本プレ噴射量Ｑｐｂａｓｅ）に近づけることができる。その結果、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行される場合における燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。

なお、前述した第１から第３の実施形態では、１サイクルあたりの燃料噴射をプレ噴射とメイン噴射とに分けて実行する例について述べたが、プレ噴射とメイン噴射とに加え、パイロット噴射とアフター噴射とポスト噴射とのうちの少なくとも１つが行われる場合であっても、本発明を適用することはできる。要するに、少なくともプレ噴射とメイン噴射とが実行される内燃機関であれば、本発明を適用することができる。

１ 内燃機関
２ 気筒
９ 燃料噴射弁
１０ 筒内圧センサ
１２ クランクポジションセンサ
１３ アクセルポジションセンサ
１４ エアフローメータ
１５ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の出力に寄与するタイミングで前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるためのメイン噴射と、前記メイン噴射より少ない量の燃料を前記メイン噴射より早い時期に前記燃料噴射弁から噴射させるためのプレ噴射を実行するものであって、
   前記内燃機関の筒内圧をクランク角により二階微分した値である二次変化率が前記プレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるプレ変動期間と、前記二次変化率が前記メイン噴射された燃料の燃焼に起因して前記所定の基準値より大きくなる期間であるメイン変動期間と、の間隔である変動間隔が前記内燃機関の各運転状態において所定値以下となるように定められた、前記プレ噴射の実行時期に従って、前記プレ噴射を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、該内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧センサを更に備え、
   前記制御装置は、
   前記筒内圧センサの検出値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算される実二次変化率に基づいて、実際の変動間隔が前記所定値以下であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって実際の変動間隔が前記所定値より大きいと判定された場合に、次サイクル以降における前記プレ噴射の実行時期を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
   を備える、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記フィードバック手段は、前記噴射時期フィードバック制御に加え、前記プレ変動期間における実二次変化率の最大値と前記所定の基準値との差である最大変動量が目標変動量と一致するように、前記燃料噴射弁から前記プレ噴射される燃料量をフィードバック制御するための噴射量フィードバック制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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