JP2019060264A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費や排ガスに影響を与えることなく燃焼音を抑制すること。【解決手段】エンジン（２）の制御システム（１）は、シリンダボア（４２）が形成されるシリンダブロック（４０）と、シリンダボア内で摺動可能であり、端面（４５）に設けられる凹部（４６）によって形成される燃焼室（４７）を有するピストン（４３）と、シリンダボアの壁面とピストンの端面との間で所定のボア空間（４８）を形成するシリンダヘッド（４１）と、燃焼時期を制御するＥＣＵ（３）と、を備える。ＥＣＵは、燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出する周波数算出部（３０）と、共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更することで、燃焼室における燃焼とボア空間における燃焼とを切り換える燃焼時期制御部（３１）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

ディーゼルエンジンにおいては、燃焼圧力が高いために燃焼時の騒音（燃焼音）が問題となっている。燃焼時の騒音は、例えば、ディーゼルノックによって引き起こされる（特許文献１参照）。ディーゼルノックは、燃焼時の着火遅れ等により、燃焼圧力の上昇率が過大になり、燃焼ガスに共振が生じるために燃焼音が急激に増大する現象である。特に、高圧燃料噴射を実施する内燃機関においては、噴射圧力の増大に伴う燃焼速度の増加により、燃焼音の増大が生じ易くなっている。

燃焼音の増大を防止するためには、主燃料噴射に先立って気筒内に少量の燃料を噴射するパイロット燃料噴射が有効とされている。特許文献１では、このパイロット燃料噴射の燃料噴射量、及び噴射時期を制御することで、燃焼音の抑制、すなわち、燃焼の緩慢化を図っている。

特開２００１−２３４８００号公報

しかしながら、パイロット燃料噴射の噴射量及び噴射時期を制御する場合、燃焼音を抑制することはできるものの、燃費や排ガスに与える影響が大きくなるおそれがある。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、燃費や排ガスに影響を与えることなく燃焼音を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内燃機関の制御装置は、シリンダボアが形成されるシリンダブロックと、前記シリンダボア内で摺動可能であり、端面に設けられる凹部によって形成される燃焼室を有するピストンと、前記シリンダボアの壁面と前記ピストンの端面との間で所定のボア空間を形成するシリンダヘッドと、を有する内燃機関の燃焼時期を制御する内燃機関の制御装置であって、燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出し、当該共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更することで、前記燃焼室における燃焼と前記ボア空間における燃焼とを切り換えることを特徴とする。

本発明によれば、燃費や排ガスに影響を与えることなく燃焼音を抑制することができる。

本実施の形態に係る内燃機関の制御システムの全体構成図である。 本実施の形態に係る２つの燃焼形態を示す模式図である。 共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の制御フローを示す図である。 クランク角と熱発生率との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用される車両として、自動四輪車を例にして説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る内燃機関の制御装置を、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車等、他のタイプの車両に適用してもよい。

図１を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る内燃機関の制御システムの全体構成図である。なお、内燃機関の制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の制御システム１は、内燃機関としてのエンジン２及びその周辺構成の動作を、制御装置としてのＥＣＵ３（Electronic Control Unit）で制御するように構成されている。エンジン２は、例えば、直列多気筒のディーゼルエンジンで構成される。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジンに限らず、例えばガソリンエンジンで構成されてもよい。

エンジン２には、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ１０が気筒毎に設けられている。インジェクタ１０には、燃料タンク１１から高圧の燃料が供給される。具体的にインジェクタ１０と燃料タンク１１との間には、下流側から、燃料ポンプ１２及びコモンレール１３が設けられている。燃料ポンプ１２は、燃料タンク１１からの燃料を昇圧し、燃料噴射に必要な圧力を生成する。コモンレール１３は、インジェクタ１０に接続されており、燃料ポンプ１２によって昇圧された燃料を一時的に蓄える。

コモンレール１３には、燃料噴射圧力を調整する燃圧調整弁（不図示）が設けられている。燃圧調整弁は、例えばリリーフ弁（プレッシャリミッタとも呼ばれる）で構成され、コモンレール１３内の燃料圧力が所定圧力を越えた場合に開弁して燃料圧力の上昇を制限する。インジェクタ１０は、ＥＣＵ３の指令を受けることにより、所定のタイミングで高圧の燃料を燃焼室内に噴射する。

エンジン２の吸気側には、インテークマニホールド１４を介して吸気管１５が接続されている。吸気管１５には、上流側から過給機１６（後述するコンプレッサ１６ｂ）、インタークーラ１７、空気量センサ１８が設けられている。一方、エンジン２の排気側には、エキゾーストマニホールド１９を介して排気管２０が接続されている。排気管２０には、上流側から過給機１６（後述するタービン１６ａ）、排気浄化装置としての触媒２１及びＤＰＦ２２、マフラ２３が設けられている。

過給機１６は、排気ガスの圧力でタービン１６ａを回してコンプレッサ１６ｂを駆動するターボチャージャーであり、コンプレッサ１６ｂで吸入空気を圧縮する。具体的に過給機１６は、排気管２０側に設けられるタービン１６ａと、吸気管１５側に設けられるコンプレッサ１６ｂと、をターボシャフト１６ｃで同軸に接続して構成される。インタークーラ１７は、過給機１６で圧縮された吸入空気を冷却する。空気量センサ１８は、例えばＭＡＦセンサ（Mass Flow Sensor）で構成される。空気量センサ１８は、インタークーラ１７を通過して吸気管１５内を流れる吸入空気量（質量流量）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

触媒２１は、排気ガスを酸化させる機能を有し、例えば、三元触媒で構成される。触媒２１は、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換（酸化）する。ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２２は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉（捕集）するフィルタである。

また、本実施の形態では、排気ガスの一部を吸気側に戻して再燃焼させるＥＧＲシステム（Exhaust Gas Recirculation system）が採用されている。具体的には、タービン１６ａの上流側の排気管２０とコンプレッサ１６ｂの下流側かつインタークーラ１７の上流側の吸気管１５とが接続管２４によって接続されている。当該接続管２４には、排気側から順に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ２５と、排気ガスの吸入量を調整するＥＧＲバルブ２６が設けられている。

ＥＣＵ３は、エンジン２内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ＥＣＵ３は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。例えばＥＣＵ３は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、インジェクタ１０、ＥＧＲバルブ２６、インタークーラ１７等の駆動を制御する。

例えばＥＣＵ３は、制御対象となる構成に応じて複数の機能ブロックを有している。具体的にＥＣＵ３は、燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出する周波数算出部３０、燃焼時期を制御する燃焼時期制御部３１と、を有している。なお、これらの機能ブロックはあくまで一例を示すものであり、ＥＣＵ３は、これらの機能ブロックに限らず、他の機能ブロックを有してもよい。また、ＥＣＵ３には、後述する制御に必要な各種閾値が記憶されている。

周波数算出部３０は、車両内の各種センサから得られるパラメータに基づいて共鳴周波数を算出する。具体的に共鳴周波数は、以下の２式によって算出することが可能である。

ここで、上式中の各パラメータは、
Ｆ：共鳴周波数
Ｃ：音速
Ｄ：共鳴する系の直径
α：振動モード係数
κ：比熱
Ｒ：気体定数
Ｔ：燃焼温度
Ｍ：気体の分子量
をそれぞれ示している。
なお、詳細は後述するが、共鳴する系の直径Ｄとは、共鳴が発生し得る空間の直径、すなわち、燃焼室４７の直径Ｄ１又はボア空間４８の直径Ｄ２を表している（共に図２参照）。

燃焼時期制御部３１は、上式によって算出された共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更する。例えば、燃焼時期制御部３１は、ＥＧＲバルブ２６を制御してＥＧＲ率（排気再循環率）を調整したり、インタークーラ１７を制御して吸気温度を調整することで燃焼時期を制御する。その他に、燃焼時期制御部３１は、インジェクタ１０の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することで燃焼時期を制御する。なお、燃焼時期の制御方法は、これらに限定されず、適宜変更が可能である。

ところで、ディーゼルエンジンにおいては、燃焼圧力が高いために燃焼時の騒音（燃焼音）が問題となっている。従来では、燃料圧力、主燃料噴射の時期及び噴射量、パイロット噴射の時期及び噴射量、プレ噴射の時期及び噴射量、ＥＧＲ等を調整することで燃焼を制御し、所定の排ガス規制値内で低燃焼音を実現している。

例えば、燃焼音の増大を防止するために、主燃料噴射に先立って気筒内に少量の燃料を噴射するパイロット燃料噴射を実施することが考えられる。パイロット燃料噴射の燃料噴射量、及び噴射時期を制御することにより、燃焼音の抑制、すなわち、燃焼の緩慢化が可能である。

しかしながら、パイロット燃料噴射の噴射量及び噴射時期を制御する場合、燃焼音を抑制することはできるものの、燃費や排ガスに与える影響が大きくなるおそれがある。

また、上記制御は事前に適合されたマップに基づいて実施されるため、例えば低温始動時に代表される通常とは異なる条件での運転の場合や、エンジンの構成部品のバラツキによって燃焼状態が変化することがある。この結果、燃料音が過大に発生する事態が想定される。

ここで、図２及び図３を参照して、燃焼音の原因となる筒内の共鳴について説明する。図２は、本実施の形態に係る２つの燃焼形態を示す模式図である。図２Ａはピストンが上死点に位置した状態（後述する第１燃焼形態）を示し、図２Ｂはピストンが上死点以外の位置にある状態（後述する第２燃焼形態）を示している。図３は、共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示す図である。図３では、横軸が共鳴周波数を示し、縦軸が音圧レベルを示している。また、図３の実線部は従来の音圧レベルを示し、破線部は本願の音圧レベルを示している。

図２に示すように、エンジン２は、クランクケース内にクランクシャフトを収容し（共に不図示）、シリンダブロック４０及びシリンダヘッド４１等を備えて構成される。シリンダブロック４０には、円柱状のシリンダボア４２が形成されている。シリンダボア４２内には、ピストン４３が摺動可能に収容されている。シリンダヘッド４１は、シリンダブロック４０の端面（図２では上端面）に取り付けられている。ピストン４３は、コンロッド（不図示）によってクランクシャフトに連結される。ピストン４３がシリンダボア４２の軸方向に沿って往復運動することにより、クランクシャフトが回転される。

シリンダヘッド４１の端面（図２では下端面）には、シリンダボア４２に対応してシリンダブロック４０とは反対側（上側）に向かって凹む凹部４４が形成されている。ピストン４３の端面４５（上端面（ヘッド部の端面４５と呼ばれてもよい））には、クランクシャフト側（下側）に向かって凹む凹部４６が形成されている。当該凹部４６により、燃焼室４７（キャビティと呼ばれてもよい）が形成される。

上記したように、エンジン２においては、運転条件の違いや構成部品のバラツキによって燃焼状態（例えば燃焼時期や燃焼時の筒内空間の大きさ）が変化する。例えば、図２Ａに示すように、上死点において燃焼（主燃焼と呼ばれてもよい）が発生する場合は、ピストン４３に形成される燃焼室４７内で燃焼が発生する。一方、上死点より早いタイミング又は遅いタイミングで燃焼が発生する場合は、図２Ｂに示すように、シリンダボア４２の壁面とピストン４３の端面４５とシリンダヘッド４１の下端面との間に形成される所定のボア空間４８内で燃焼が発生する。

なお、図２から明らかなように、ボア空間４８の直径Ｄ２は、燃焼室４７の直径Ｄ１より大きくなっている。このように、燃焼時期によっては、燃焼が発生する空間の大きさ（特に径）が異なることが想定される。ここで、燃焼室４７とボア空間４８とを総称して燃焼空間と呼ぶことにする。図２に示すエンジン２では、図２Ａ及び図２Ｂのいずれかのタイミングで燃焼が発生するため、燃焼空間の異なる２つの燃焼形態が存在する。

ところで、燃焼音の原因となる筒内の共鳴周波数は、上記した式（１）から、共鳴する系の直径に依存（反比例）することが知られている。共鳴する系の直径とは、上記したように共鳴が発生し得る空間の径（直径）を意味しており、図２においては、燃焼空間（燃焼室４７又はボア空間４８）の直径Ｄ１、Ｄ２を示している。すなわち、燃焼時期によって燃焼空間（の径）が異なることにより、共鳴周波数も大きく変わることになる。

図３に示すように、共鳴周波数によって音圧レベルは大きく変化する。例えば、所定の共鳴周波数Ｆ１、Ｆ２の間で示される所定の周波数帯Ｆを人が不快に感じる周波数帯とする。従来では、燃焼時期によって燃焼空間の径が変化することにより、共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに入ることで音圧レベルが大きくなってしまう。これが、いわゆる燃焼音増大の原因となる。

そこで、本件発明者等は、燃焼時期及び燃焼空間の径と共鳴周波数との関係に着目して本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、ＥＣＵ３が燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出し、当該共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更する。これにより、燃焼室４７における燃焼とボア空間４８における燃焼とを切り換える。

より具体的には、燃焼室４７における燃焼（以下、第１燃焼形態と呼ぶことがある）及びボア空間４８における燃焼（以下、第２燃焼形態と呼ぶことがある）のいずれか一方の燃焼による共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆにある場合、いずれか他方の燃焼に切り換える。例えば、図２Ａに示す第１燃焼形態による共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに属する場合、ＥＣＵ３は、燃焼時期を変更することで図２Ｂに示す第２燃焼形態に切り換える。一方、第２燃焼形態による共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに属する場合、ＥＣＵ３は、燃焼時期を変更することで第１燃焼形態に切り換える。これにより、共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆから外れることになる。

このように、騒音と成り得る共鳴周波数が検出された場合、燃焼時期を変更することで燃焼形態を切り換えることにより、共鳴周波数を所定の周波数帯Ｆから回避することが可能である。この結果、所定の周波数帯Ｆのおける音圧レベルを抑制することが可能となり、燃焼音を抑制することが可能である。なお、燃焼形態の切り換えとは、燃焼空間の径をＤ１とＤ２とで切り換えることと同義である。また、本実施の形態では、燃焼空間の体積比率、すなわち、燃焼空間の径に基づいて２つの燃焼形態を規定している。これにより、燃焼の依存度（どちらの燃焼形態であるか）を正確に判別することが可能になっている。

次に、図４及び図５を参照して、具体的な燃焼時期の制御フローについて説明する。図４は、本実施の形態に係る内燃機関の制御フローを示す図である。図５は、クランク角と熱発生率との関係、すなわち燃焼波形を示す図である。図５では、横軸がクランク角を示し、縦軸が熱発生率を示している。なお、以下に示す制御フローでは、特に明示が無い限り、動作（算出や判定等）の主体はＥＣＵとする。

図４に示すように、制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、ＥＣＵ３は、各種センサからエンジン２の状態量を取得する。具体的にＥＣＵ３は、エンジン回転数、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン冷却水の温度、ＥＧＲ率（排気再循環率）等を取得する。次にステップＳＴ１０２の処理に進む。ここで、ＥＧＲ率とは、吸入空気量に対するＥＧＲガス量の割合を表している。

ステップＳＴ１０２では、ＥＣＵ３が、現在の運転領域において、排ガス規制を満たし得るＥＧＲ率の範囲を取得する。ＥＧＲ率の範囲は、例えばステップＳＴ１０１で取得したエンジン２の状態量から算出（演算）が可能である。次に、ステップＳＴ１０３の処理に進む。

ステップＳＴ１０３では、ＥＣＵ３が、着火時期θｃ及び燃焼温度を予測する。着火時期θｃ及び燃焼温度は、例えばステップＳＴ１０１で取得したエンジン２の状態量から算出（演算）が可能である。次に、ステップＳＴ１０４の処理に進む。

ステップＳＴ１０４では、ＥＣＵ３が、燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出する。ここで、燃焼室４７における燃焼（第１燃焼形態）での共鳴周波数をＦａとし、ボア空間４８における燃焼（第２燃焼形態）での共鳴周波数をＦｂと呼ぶことにする。共鳴周波数は、上記した式（１）、（２）からＥＣＵ３（周波数算出部３０）によって算出される。次に、ステップＳＴ１０５の処理に進む。

ステップＳＴ１０５では、現在の燃焼が燃焼室４７における燃焼であるか、ボア空間４８における燃焼であるか、すなわち、現在の燃焼形態が第１燃焼形態であるか、第２燃焼形態であるかが判定される。具体的にＥＣＵ３は、着火時期θｃ、すなわち所定のクランク角に基づいて、現在の燃焼形態を判別する。

ここで、着火時期θｃについて説明する。図５に示すように、クランク角に対する熱発生率は、所定のクランク角でピークを迎えるように山なりの燃焼波形を有する。ピーク時の熱発生率Ｂにおけるクランク角をθｐとする。また、熱発生率が上昇し始めて所定の比率Ａ（例えば全体の１０％程度）におけるクランク角をθｃとする。このθｃは、主燃焼が開始した主燃焼開始クランク角、すなわち、燃焼時のクランク角を示す着火時期を表している。また、図示はしないが、第１燃焼形態と第２燃焼形態とが切り換わるタイミングのクランク角をθｏとする。例えばクランク角θｏは、上死点後のクランク角である。

図４のステップＳＴ１０５の説明に戻り、ＥＣＵ３は、クランク角θｃ、θｏに基づいて、第１燃焼形態と第２燃焼形態とを判別する。例えば、θｃがθｏより小さい場合（θｃ＜θｏ）、ＥＣＵ３は、現在の燃焼形態が第１燃焼形態であると判定して（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０６の処理に進む。θｃがθｏより大きい場合（θｃ＞θｏ）、ＥＣＵ３は、現在の燃焼形態が第２燃焼形態であると判定して（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、ステップＳＴ１１０の処理に進む。

ステップＳＴ１０６では、共鳴周波数が所定範囲内（所定の周波数帯Ｆ）にあるか否かが判定される。具体的にＥＣＵ３は、ステップＳＴ１０４で算出した共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに含まれる場合（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）、燃焼音の増大のおそれがあると判定して、ステップＳＴ１０７の処理に進む。共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに含まれない場合（ステップＳＴ１０６：ＮＯ）、燃焼音の増大のおそれは無いものとして、制御が終了する。

ステップＳＴ１０７では、ＥＧＲ率が排ガス規制を満たし得る範囲内にあるか否かが判定される。具体的にＥＣＵ３は、ステップＳＴ１０１で取得したＥＧＲ率が、ステップＳＴ１０２で取得したＥＧＲ率の範囲内にあるか否かを判定する。ＥＧＲ率が所定範囲内にある場合（ステップＳＴ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３は、ＥＧＲ率の調整が可能であると判定して、ステップＳＴ１０８の処理に進む。ＥＧＲ率が所定範囲から外れる場合（ステップＳＴ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ３は、排ガス規制を満たさないためにこれ以上ＥＧＲ率の調整ができないと判定して、ステップＳＴ１０９の処理に進む。

ステップＳＴ１０８では、ＥＧＲ率の調整が実施される。具体的にＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ２６の開度を大きくすることで、ＥＧＲ率を増加させる。これにより、酸素濃度の低い排気ガスが吸入空気に混合され、燃焼時期が遅角される。この結果、燃焼形態が第１燃焼形態から第２燃焼形態に切り換えられる。よって、所定の周波数帯Ｆにおける音圧レベルが減衰され、燃焼音（騒音）が抑制される。以上により制御が終了する。

ステップＳＴ１０９では、吸気温度が調整される。具体的にＥＣＵ３は、インタークーラ１７を制御することにより、吸気温度を低下させる。例えば、水冷式のインタークーラ１７の場合、ＥＣＵ３は、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を増やす（弁開度を大きくする）ことで冷却水温度の低下を促進し、冷却効率を上げるように制御する。また、空冷式のインタークーラ１７の場合、ＥＣＵ３は、インタークーラ１７を通過する空気の流量を増やすことで冷却効率を上げるように制御する。これらにより、吸気温度が低下する。吸気温度が低下する結果、混合気の温度が低下され、燃焼時期が遅角される。この結果、燃焼形態が第１燃焼形態から第２燃焼形態に切り換えられる。よって、所定の周波数帯Ｆにおける音圧レベルが減衰され、燃焼音（騒音）が抑制される。以上により制御が終了する。

ステップＳＴ１１０では、ステップＳＴ１０６と同様に、共鳴周波数が所定範囲内（所定の周波数帯Ｆ）にあるか否かが判定される。具体的にＥＣＵ３は、ステップＳＴ１０４で算出した共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに含まれる場合（ステップＳＴ１１０：ＹＥＳ）、燃焼音の増大のおそれがあると判定して、ステップＳＴ１１１の処理に進む。共鳴周波数が所定の周波数帯Ｆに含まれない場合（ステップＳＴ１１０：ＮＯ）、燃焼音の増大のおそれは無いものとして、制御が終了する。

ステップＳＴ１１１では、ステップＳＴ１０７と同様に、ＥＧＲ率が排ガス規制を満たし得る範囲内にあるか否かが判定される。具体的にＥＣＵ３は、ステップＳＴ１０１で取得したＥＧＲ率が、ステップＳＴ１０２で取得したＥＧＲ率の範囲内にあるか否かを判定する。ＥＧＲ率が所定範囲内にある場合（ステップＳＴ１１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３は、ＥＧＲ率の調整が可能であると判定して、ステップＳＴ１１２の処理に進む。ＥＧＲ率が所定範囲から外れる場合（ステップＳＴ１１１：ＮＯ）、ＥＣＵ３は、排ガス規制を満たさないためにこれ以上ＥＧＲ率の調整ができないと判定して、ステップＳＴ１１３の処理に進む。

ステップＳＴ１１２では、ステップＳＴ１０８と同様に、ＥＧＲ率の調整が実施される。具体的にＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ２６の開度を小さくすることで、ＥＧＲ率を減少させる。これにより、通常のＥＧＲ率の場合に比べて燃焼時期が進角される。この結果、燃焼形態が第２燃焼形態から第１燃焼形態に切り換えられる。よって、所定の周波数帯Ｆにおける音圧レベルが減衰され、燃焼音（騒音）が抑制される。以上により制御が終了する。

ステップＳＴ１１３では、ステップＳＴ１０９と同様に、吸気温度が調整される。具体的にＥＣＵ３は、インタークーラ１７を制御することにより、吸気温度を上昇させる。例えば、水冷式のインタークーラ１７の場合、ＥＣＵ３は、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を減らす（弁開度を小さくする）ことで冷却水温度の低下を抑制し、冷却効率を下げるように制御する。また、空冷式のインタークーラ１７の場合、ＥＣＵ３は、インタークーラ１７を通過する空気の流量を減らすことで冷却効率を下げるように制御する。これらにより、吸気温度の低下が抑制される結果、吸気温度が上昇する。吸気温度が上昇する結果、混合気の温度が上昇され、燃焼時期が進角される。この結果、燃焼形態が第２燃焼形態から第１燃焼形態に切り換えられる。よって、所定の周波数帯Ｆにおける音圧レベルが減衰され、燃焼音（騒音）が抑制される。以上により制御が終了する。

このように、ＥＧＲ率の調整及び吸気温度の調整によって燃焼時期を遅角又は進角することができ、燃焼形態を第１、第２燃焼形態間で切り換えることが可能である。よって、従来のように、パイロット燃料噴射の噴射量及び噴射時期を制御する場合に比べて、燃費や排ガスに影響を与えることなく燃焼音を抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出し、当該共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更することで、燃焼室４７における燃焼（第１燃焼形態）とボア空間４８における燃焼（第２燃焼形態）とを切り換えている。これにより、人が不快に感じる周波数帯から共鳴周波数を外すことができ、燃焼音を抑制することが可能である。特に、燃焼室４７における燃焼及びボア空間４８における燃焼は、インジェクタ１０から１サイクルで複数回噴射される燃料噴射のうち、最も燃料噴射量が大きな主燃料噴射によって発生する主燃焼である。主燃料噴射による主燃料は、大きな燃焼波となるため、主燃焼の燃焼時期を変更することで、好適に燃焼音を抑制することが可能である。

なお、上記実施の形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを例にして説明したが、この構成に限定されない。内燃機関としてガソリンエンジンが用いられてもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、燃費や排ガスに影響を与えることなく燃焼音を抑制することができるという効果を有し、特に、内燃機関の制御装置に有用である。

１ ：内燃機関の制御システム
２ ：エンジン（内燃機関）
３ ：ＥＣＵ（制御装置）
１０ ：インジェクタ（燃料噴射装置）
３０ ：周波数算出部
３１ ：燃焼時期制御部
４０ ：シリンダブロック
４１ ：シリンダヘッド
４２ ：シリンダボア
４３ ：ピストン
４５ ：端面
４６ ：凹部
４７ ：燃焼室
４８ ：ボア空間
Ｄ１ ：燃焼室の径
Ｄ２ ：ボア空間の径
Ｆ ：所定の周波数帯
θｃ ：燃焼時のクランク角（着火時期）
θｏ ：上死点後のクランク角

Claims (7)

1. シリンダボアが形成されるシリンダブロックと、
   前記シリンダボア内で摺動可能であり、端面に設けられる凹部によって形成される燃焼室を有するピストンと、
   前記シリンダボアの壁面と前記ピストンの端面との間で所定のボア空間を形成するシリンダヘッドと、を有する内燃機関の燃焼時期を制御する内燃機関の制御装置であって、
   燃焼時に筒内で径方向に共鳴する共鳴周波数を算出し、当該共鳴周波数に基づいて燃焼時期を変更することで、前記燃焼室における燃焼と前記ボア空間における燃焼とを切り換えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ボア空間の径は、前記燃焼室の径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 上死点後のクランク角と燃焼時のクランク角に基づいて、前記燃焼室における燃焼と前記ボア空間における燃焼とを判別することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃焼室における燃焼及び前記ボア空間における燃焼のいずれか一方の燃焼による前記共鳴周波数が所定の周波数帯にある場合、いずれか他方の燃焼に切り換えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 排気再循環率を調整することで燃焼時期を遅角又は進角することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記排気再循環率が所定範囲から外れる場合、吸気温度を調整することで燃焼時期を遅角又は進角することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記燃焼室における燃焼及び前記ボア空間における燃焼は、燃料噴射装置から１サイクルで複数回噴射される燃料噴射のうち、最も燃料噴射量が大きな主燃料噴射によって発生する主燃焼であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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