JP4315218B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

ディーゼルエンジンなどの圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置としては、従来から、コモンレールに蓄圧した高圧燃料を１燃焼行程中に各気筒内に複数回噴射するものが知られている（特許文献１乃至５参照）。

特開昭６０−０１７２５０号公報 特開２００１−１９３４６３号公報 特開２００４−０２７９３９号公報 特開２００６−２７４９６９号公報 特開平１１−９３７３５号公報

このようなディーゼルエンジンは、運転領域が軽負荷領域の場合には噴射される燃料が少ないため、気筒内の温度が低下しやすい。気筒内の温度が低下すると、燃焼が不安定となり、ＨＣの生成量が増大する恐れがある。
このようなＨＣの生成量を抑制するために、メイン噴射に先立って微小の燃料を噴射するパイロット噴射を実行することにより、気筒内の温度低下を抑止でき、ＨＣ生成量を抑制することができる。また、パイロット噴射を複数回にわたって実行することにより、気筒内の温度の低減を効果的に抑制することができる。

しかしながら、例えば燃料カットが実行される前後でこのようなパイロット噴射を実行すると、パイロット噴射の噴射回数によっては、運転領域が、軽負荷領域から無噴射領域への移行、または、無噴射領域から軽負荷領域への移行時に、トルクショックが発生して、ドライバビリティが損なわれる恐れがある。

したがって本発明の目的は、ＨＣの生成量を抑制しつつドライバビリティを確保できる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することである。

上記目的は、燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、機関温度、機関回転数、及び機関負荷のうち少なくとも１つに応じて、前記パイロット噴射の噴射回数を決定する、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置によって達成できる。

軽負荷領域においてパイロット噴射を実行することにより、ＨＣの発生量を低減することができる。また、機関温度に応じて、前記パイロット噴射の噴射回数を決定することにより、機関温度が比較的低い場合や、機関回転数、機関負荷が大きい場合には、機関のフリクションが大きい場合と判断でき、パイロット噴射回数を比較的多数に決定する。また、機関温度が比較的高い場合や、機関回転数、機関負荷が小さい場合には、機関のフリクションが比較的小さいと判断でき、パイロット噴射の噴射回数を比較的少数に決定する。これにより、ＨＣの発生量を低減しつつ、機関の運転領域の移行に伴うトルクショックを抑制でき、ドライバビリティを維持できる。

また、上記目的は、燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行する燃料噴射制御手段と、機関の運転領域が移行する際に、背圧が上昇するように過給機の可変ノズルの開度を制御する可変ノズル制御手段とを備えている、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置によっても達成できる。
軽負荷領域においてパイロット噴射を実行することにより、ＨＣの発生量を低減することができる。また、パイロット噴射の噴射回数を比較的多数にする場合に、背圧が上昇するように可変ノズルの開度を制御することにより、トルクショックを抑制できる。

また、上記目的は、燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、変速機による変速比に応じて、前記パイロット噴射の噴射回数を決定する、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置によっても達成できる。
変速比が小さいほど、ドライバーはトルクショックが感じにくいため、変速比が小さい場合には、パイロット噴射の噴射回数を比較的増やすことができる。また、変速比が大きい場合には、トルクショックが感じやすいため、パイロット噴射の噴射回数を比較的少なくすることにより、トルクショックを抑制できる。

また、上記構成において、前記機関温度は、機関冷却水の温度、機関潤滑油の温度及び外気温のうち少なくとも一つに応じて推定する、構成を採用できる。

また、上記構成において、前記パイロット噴射の各噴射量は、噴射可能な最小噴射量に設定している、構成を採用できる。
これにより、燃費の悪化を防止できる。

また、上記構成において、前記パイロット噴射の直後に後続して噴射される、メイン噴射又はパイロット噴射の噴射時期は、前記メイン噴射又はパイロット噴射の直前に噴射されたパイロット噴射の噴射時期を考慮して、生成されるＨＣ量が最小となる時期に設定している、構成を採用できる。
これにより、ＨＣの生成量の低減を図ることができる。

本発明によれば、ＨＣの生成量を抑制しつつドライバビリティを確保できる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供できる。

以下、図面を参照して複数の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係るエンジンシステムの構成図である。
エンジンシステムは、吸気通路１０、排気通路２０、エアクリーナ３０、ターボ過給機４０、インタクーラ５０、サージタンク５２、ディーゼルエンジン６０、フィルタ８５、ＥＣＵ（電子制御ユニット）９０などから構成される。

ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、各装置の作動を制御する。また、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する、パイロット噴射数決定処理を実行することが可能に構成されている。また、ＲＡＭには、パイロット噴射数決定処理の実行過程において取得された各種データが一時的に格納される構成となっている。

まず、吸気は、エアクリーナ３０を通過しターボ過給機４０のコンプレッサ４１へ導かれる。コンプレッサ４１を通過した吸気は加圧され、インタクーラ５０を通過して冷却される。次に、サージタンク５２へ供給された吸気は、分岐吸気通路を介してそれぞれ各気筒Ａ〜Ｄに分配される。各気筒Ａ〜Ｄにはそれぞれ、インジェクタ６１が配置されている。インジェクタ６１は、コモンレール６２に高圧に蓄圧された燃料を各気筒Ａ〜Ｄ内に噴射する。

インジェクタ６１の噴射タイミングは、ＥＣＵ９０によってそれぞれ制御されている。詳細には、ＥＣＵ９０は、インジェクタ６１の作動を制御することにより、メイン噴射の噴射量及び噴射タイミング、メイン噴射に先立って噴射されるパイロット噴射の噴射量、噴射タイミング、噴射回数を制御する。

また、ＥＣＵ９０には、ディーゼルエンジン６０のクランクシャフト（不図示）の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ７１、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ７２、ディーゼルエンジン６０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ７３、ディーゼルエンジン６０の負荷を検出するトルクメータ７４、変速機（不図示）のギア位置を検出するギア位置センサ７５（変速比検出手段）からの検出信号が入力される。これらのセンサからの検出信号をＥＣＵ９０へと出力されることにより、ＥＣＵ９０は、現在のエンジン回転数Ｎｅや、機関温度、機関負荷、変速比などを検出することができる。

各気筒Ａ〜Ｄは、排気通路２０と連通し、排気通路２０に排出された排気ガスは、タービン４２へと送られる。タービン４２を通過した排気ガスは、排気浄化用触媒を担持したフィルタ８５を通過して、浄化されて排出される。

タービン４２には、その入り口ノズル部に、タービン４２に流入する流量を可変するための可変ノズル４３が配設されている。可変ノズル４３は、可変ノズルの開度を制御するためのアクチュエータ４４によって作動が制御される。このアクチュエータ４４は、ＥＣＵ９０からの出力によってその作動が制御されている。

ＥＣＵ９０は、機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域との何れか一方から他方へ移行される場合に、軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、所定の条件に応じて、パイロット噴射の噴射回数を決定する。このパイロット噴射の噴射回数決定処理について以下に説明する。

図２は、ＥＣＵ９０が実行するパイロット噴射の噴射回数決定処理の一例を示したフローチャートである。
まず、ＥＣＵ９０は、アクセル開度センサ７２からの出力により、アクセルがオフになされたかどうかを判定する（ステップＳ１）。アクセルオフとは、アクセル開度がゼロとなる状態である。否定判定の場合には、この処理を終了する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０は、エンジン回転数センサ７１からの出力により、現在のエンジン回転数Ｎｅが、燃料カットが実行される燃料カット回転数の近傍にあるかどうかを判定する（ステップＳ２）。否定判定の場合には、この処理を終了する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０は、トルクメータ７３からの出力により、運転領域が軽負荷領域を通過するかどうかを判定する（ステップＳ３）。否定判定の場合には、この処理を終了する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射数決定処理を実行する（ステップＳ４）。このパイロット噴射決定処理の詳細については、後述する。

次に、ＥＣＵ９０は、上記ステップＳ４において決定されたパイロット噴射数だけパイロット噴射を実行する（ステップＳ５）。これにより、軽負荷領域においてパイロット噴射が実行される。次にＥＣＵ９０は、エンジン回転数Ｎｅが、燃料カット回転数以下に至ったか否かを判定する（ステップＳ６）。否定判定の場合には、ステップＳ５の処理を実行する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０は、燃料カットを実行する（ステップＳ７）。このようにして、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射が実行し、機関の運転領域を軽負荷領域から燃料が噴射されない無噴射領域へと移行する。

次に、ＥＣＵ９０は、エンジン回転数センサ７１の出力により、現在のエンジン回転数Ｎｅが、燃料カットから燃料供給が復帰される復帰回転数以下又は、アクセル開度センサ７３からの指示により燃料供給が復帰される場合であるか（アクセルオンにされた場合であるか）を判定する（ステップＳ８）。否定判定の場合には、継続して燃料カットが実行される。

肯定判定の場合は、運転領域が、軽負荷領域通過を通過するかどうかを判定する（ステップＳ９）。否定判定の場合にはこの処理を終了する。
肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射の噴射回数を決定する（ステップＳ１０）。尚、この処理は、上記ステップＳ５の処理と略同様の処理であり、詳しくは後述する。

次に、ＥＣＵ９０は、上記ステップＳ１０において決定されたパイロット噴射数だけパイロット噴射を実行する（ステップＳ１１）。このようにして、ＥＣＵ９０は、機関の運転領域を燃料が噴射されない無噴射領域から軽負荷領域へと移行させ、パイロット噴射を実行する。

次に、パイロット噴射の噴射数、噴射タイミング、噴射量について説明する。
図３は、パイロット噴射数毎に、メイン噴射、及びパイロット噴射の噴射タイミングを説明するための説明図である。

図３の上方には、縦軸を総炭化水素量（ＴＨＣ）、横軸にエンジンクランク角度を示したグラフが示されている。クランク角度０°でピストン（不図示）は上死点に至る。また、図３のグラフは、機関が低温であり、大気圧が標準大気圧よりも低圧である環境下で実験した際の、ＴＨＣの生成慮をマッピングしたグラフである。ここで、低圧とは、高度３０００メートル程度での気圧を想定している。また、機関が低温であるとは、エンジン冷却水の水温Ｔｗが、２５℃程度を想定している。

ここで、インジェクタ６１は、ＥＣＵ９０からの制御信号により、１燃焼行程中において１パイロット〜３パイロットまで噴射可能に形成されている。１パイロットとは、パイロット噴射の噴射回数が１回、メイン噴射が１回であり、２パイロットとは、パイロット噴射の噴射回数が２回、メイン噴射が１回、３パイロットとは、パイロット噴射の噴射回数が３回、メイン噴射が１回の噴射である。

各パイロットにおいて、初回のパイロット噴射の噴射タイミングは、全て同一に設定されている。初回のパイロット噴射の噴射タイミングは、１２°程度進角されている。また、各パイロット噴射による燃料噴射量は、噴射可能な最小噴射量に設定されている。また、メイン噴射についても燃料噴射量は、噴射可能な最小噴射量に設定されている。

図３のグラフ上には、曲線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が示されている。初回のパイロット噴射を実行した後に、メイン噴射の噴射タイミングを変えて、その際のＴＨＣの生成量の変動をマッピングしたものである。この場合、メイン噴射の噴射タイミングは、ＴＨＣの生成量が最も少なくなるタイミングに設定されている。具体的には、メイン噴射の噴射タイミングは、７．５°程度進角した時期に設定されている。１パイロット噴射は、このタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射が実行される。

曲線Ｐ２は、初回、２回目のパイロット噴射を実行した後に、メイン噴射の噴射タイミングを変えて、その際のＴＨＣの生成量の変動をマッピングしたものである。また、曲線Ｐ２においては、２回目のパイロット噴射の噴射タイミングは、曲線Ｐ１で示した最もＴＨＣの生成量が少なくなるメイン噴射の噴射タイミングに一致させている。

曲線Ｐ２により示されているように、メイン噴射の噴射タイミングは、ＴＨＣの生成量が最も少なくなる４°程度進角した時期に設定されている。２パイロット噴射は、このタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射が実行される。

曲線Ｐ３は、初回、２回目、３回目のパイロット噴射が実行された後に、メイン噴射の噴射タイミングを変えて、その際のＴＨＣの生成量の変動をマッピングしたものである。また、曲線Ｐ３においては、２回目のパイロット噴射の噴射タイミングは、曲線Ｐ１で示した最もＴＨＣの生成量が少なくなるメイン噴射の噴射タイミングに一致させている。また、３回目のパイウロット噴射の噴射タイミングは、曲線Ｐ２で示した最もＴＨＣの生成量が少なくなるメイン噴射の噴射タイミングに一致させいている。

曲線Ｐ３に示されているように、メイン噴射の噴射タイミングは、ＴＨＣの生成量が最も少なくなる、ピストン（不図示）が上死点に到達する時期と略一致する時期に設定されている。３パイロット噴射は、このタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射が実行される。

図３のグラフに示すように、パイロット噴射の噴射回数が多い方が、ＴＨＣの生成量が減少される。これは、パイロット噴射の噴射回数が多い方が、燃料の噴霧周辺の温度を高温に維持することができるので、ＴＨＣの生成が抑制されるからである。

以上のように、各パイロット噴射の噴射量は、燃料噴射が可能な最小の燃料噴射量に設定されているため、パイロット噴射の噴射回数が増大する側に設定されている場合であっても燃費の悪化を抑制できる。

また、１〜３パイロット噴射のいずれの場合にも、メイン噴射の噴射タイミングは、メイン噴射の直前に実行されたパイロット噴射の噴射時期を考慮して、生成されるＨＣ量が最小となる時期に設定している。また、２パイロット噴射、３パイロット噴射における、初回以外のパイロット噴射の噴射タイミングのいずれについても、そのパイロット噴射の直前に実行されたパイロット噴射の噴射時期を考慮して、生成されるＨＣ量が最小となる時期に設定している。これにより、ＨＣの生成量の低減を図ることができる。

次に、図２のステップＳ４、Ｓ１０の処理である、パイロット噴射数決定処理について具体的に説明する。図４は、エンジン冷却水の水温Ｔｗに応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図であり、図４（ａ）は、エンジン冷却水の水温Ｔｗ毎に、ディーゼルエンジン６０のフリクションと、エンジン回転数Ｎｅの関係を示したグラフである。図４（ａ）には、エンジン冷却水の水温Ｔｗが、０℃の場合と、８０℃の場合とを示しており、水温Ｔｗが低い方が、フリクションが増大することを示している。これは、水温Ｔｗが低いと、即ちディーゼルエンジン６０の温度が低いと、潤滑油の粘度が高くなり、この潤滑油に起因するフリクションが増加するからである。

図４（ｂ）は、エンジン冷却水の水温Ｔｗに応じて決定されるパイロット噴射の噴射回数を示した図である。ＥＣＵ９０は、図２のステップＳ４、Ｓ１０において、エンジン冷却水の水温Ｔｗが、Ａよりも低い場合には、低水温であるとして、パイロット噴射を３回とし、Ａよりも高くＢよりも低い場合には、中水温であるとして、パイロット噴射を２回とし、Ｂよりも高い場合には、高水温であるとして、パイロット噴射１として決定する。尚、Ａは、水温Ｔｗが低温であるか否かを判定するための基準となる温度であり、Ｂは、水温Ｔｗが高温であるか否かを判定するための基準となる温度である。また、これらの大小関係はＡ＜Ｂである。

このように、水温Ｔｗが比較的低い場合には、パイロット噴射の噴射回数を比較的多数に設定し、水温Ｔｗが比較的高い場合には、パイロット噴射の噴射回数を比較的少数に設定する。
これは、例えば、機関の運転領域が、パイロット噴射が実行されてから無噴射領域に移行した場合に、パイロット噴射の噴射回数が比較的多数に設定した場合には、３パイロット噴射によって発生するトルクと、燃料カット時のトルクとの間のトルク段差が大きくなり、トルクショックが発生する恐れがある。このトルクショックの発生によりドライバビリティが悪化する恐れがある。これは、機関の運転領域は、無噴射領域から、燃料供給が復帰された場合も同様にトルクショックが発生する恐れがある。

しかしながら、水温Ｔｗが比較的低い場合にはフリクションは比較的大きく、このフリクションはパイロット噴射によって発生するトルクに対して大きな抵抗となるように作用する。従って、パイロット噴射の噴射回数が比較的多い場合であっても、前述したトルク段差は比較的小さいままに維持される。

一方、水温Ｔｗが比較的高温の場合には、フリクションは比較的小さいので、パイロット噴射によって発生するトルクに対しての抵抗は僅かなものとなる。従って、水温Ｔｗが比較的高温である場合に、パイロット噴射の噴射回数についても比較的多いと、パイロット噴射によって発生したトルクが、ディーゼルエンジン６０の駆動に大きく影響を及ぼし、前述したトルク段差が大きくなる恐れがある。従って、図４（ｂ）に示したように、ＥＣＵ９０は、水温Ｔｗが高温の場合には、パイロット噴射の噴射回数を少なくし、水温Ｔｗが低温の場合には、パイロット噴射の噴射回数を多く決定する。これにより、ＨＣの生成量を抑制しつつ、トルクショックについても抑制することができる。

また、既存のエンジンシステムを用いて、トルクショックの抑制とＨＣの生成の抑制が可能であるため、コストの増大を抑制できる。また、トルクショックを抑制しつつ、パイロット噴射の噴射回数を最大限に設定することができるので、燃費が向上する。

次に、パイロット噴射数決定処理の第１の変形例について説明する。
図５は、外気温に応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図であり、フリクションと外気温との関係を示したグラフである。ＥＣＵ９０は、外気温に基づいて決定してもよい。外気温が低い場合にも、ディーゼルエンジン６０の温度が低くこの場合もフリクションが増大すると考えられるからである。例えば、外気温センサ（不図示）を設けて、この外気温センサからの出力により、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射の噴射回数を決定してもよい。また、潤滑油の温度を検出する油温センサ（不図示）からの温度に基づいて、上記と同様にパイロット噴射の噴射回数を決定してもよい。

次に、パイロット噴射数決定処理の第２の変形例について説明する。
図６は、エンジン回転数Ｎｅに基づいてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図であり、図６（ａ）は、エンジン回転数Ｎｅ毎に、ディーゼルエンジン６０のフリクションと、エンジン冷却水の水温Ｔｗとの関係を示したグラフである。図６（ａ）には、エンジン回転数Ｎｅが３４００回転（ｒｐｍ）の場合と、１０００回転（ｒｐｍ）の場合とを示しており、エンジン回転数Ｎｅが高い方が、フリクションが増大することを示している。

図６（ｂ）は、エンジン回転数Ｎｅに応じて決定されるパイロット噴射の噴射回数を示した図である。
ＥＣＵ９０は、エンジン回転数Ｎｅが、Ｃよりも低い場合には、低回転であるとして、パイロット噴射を１回とし、Ｃよりも高くＤよりも低い場合には、中回転として、パイロット噴射を２回とし、Ｄよりも高い場合には、高回転としてパイロット噴射を３回として決定する。尚、Ｃは、エンジン回転数Ｎｅが低回転であるか否かを判定するための基準となる回転数であり、Ｄは、エンジン回転数Ｎｅが高回転であるか否かを判定するための基準となる回転数である。また、これらの大小関係は、Ｃ＜Ｄである。

このように、ＥＣＵ９０は、エンジン回転数Ｎｅが低い場合には、パイロット噴射の噴射回数を少なくし、エンジン回転数Ｎｅが高い場合には、パイロット噴射の噴射回数を多く決定する。これによっても、トルクショックの抑制と、ＨＣの生成量についても抑制することができる。

次に、パイロット噴射数決定処理の第３の変形例について説明する。
図７は、エンジン冷却水の水温Ｔｗと機関負荷とに応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。まず、図４に示したように、ＥＣＵ９０は、水温Ｔｗに基づいてパイロット噴射数を決定する。次に、ＥＣＵ９０は、トルクメータ７４から検出された負荷トルクＴＱに応じてパイロット噴射数を決定する。そして、ＥＣＵ９０は、水温Ｔｗに応じて決定されたパイロット噴射数と、負荷トルクＴＱに応じて決定されたパイロット噴射数の多い方を、最終的に実行されるパイロット噴射数に決定する。尚、負荷トルクＴＱとは、燃料カット実行中にディーゼルエンジン６０に作用するトルクである。

機関負荷に応じてパイロット噴射数を決定する場合は、図７に示すように、機関負荷ＴＱが、０からｘの間の場合には、負荷トルクが小さいとして、パイロット噴射を１回とし、ｘからｙの間の場合には、負荷トルクが中程度であるとして、パイロット噴射を２回とし、ｙよりも小さい場合には、負荷トルクが大きいとして、パイロット噴射を３回に決定する。尚、ｘ、ｙは、いずれもマイナスの値であり、大小関係は、ｙ＜ｘである。

このように、ＥＣＵ９０は、負荷トルクＴＱが小さい場合には、パイロット噴射の噴射回数を少なくし、負荷トルクＴＱが大きい場合には、パイロット噴射の噴射回数を多く決定する。この理由は、負荷トルクが大きい場合には、燃料カット復帰後に実行されるパイロット噴射によって発生する出力トルクが大きい場合であっても、出力トルクが負荷トルクによって相殺され、トルク段差が大きくならないためである。これにより、ドライバビリティを考慮しつつ、パイロット噴射の噴射回数を最大限に決定でき、ＨＣの生成量を抑制することができる。

次に、パイロット噴射数決定処理の第４の変形例について説明する。
図８は、変速比に応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。ＥＣＵ９０は、ギア位置センサ７５により、現在の変速比を検出する。次に、ＥＣＵ９０は、ギア位置が１速の場合には、変速比が大きいとして、パイロット噴射を１回とし、ギア位置が２速の場合には、変速比が中程度であるとして、パイロット噴射を２回とし、ギア位置が３速以上の場合には、変速比が小さいとして、パイロット噴射を３回として決定する。

このように、ＥＣＵ９０は、変速比が小さい場合には、パイロット噴射の噴射回数を多く決定し、変速比が大きい場合には、パイロット噴射の噴射回数を少なくする。変速比が大きい場合よりも小さい場合の方が、ドライバーはトルクショックを感じにくいからである。また、変速比が大きい場合には、トルクショックが顕著になるからである。これによっても、トルクショックの抑制と、ＨＣの生成量についても抑制することができる。

次に、実施例２に係るエンジンシステムについて説明する。実施例２に係るエンジンシステムの構成は、実施例１に係るエンジンシステムと略同様であるため、その説明は省略する。

実施例２に係るエンジンシステムのＥＣＵ９０は、機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、機関の運転領域が移行する際に、背圧が上昇するように過給機の可変ノズル４３の開度を制御する。以下に、可変ノズル制御処理について説明する。

図９は、実施例２に係るＥＣＵ９０が実行する可変ノズル制御処理の一例を示したフローチャートである。尚、図２に示した、パイロット噴射の噴射回数決定処理と同様の処理については、その説明を省略する。

機関の運転領域が軽負荷領域を通過する場合（ステップＳ３でＹｅｓ、又はステップＳ９でＹｅｓ）には、ＥＣＵ９０は、可変ノズル４３を所定の開度を制御する（ステップＳ４ａ、Ｓ１０ａ）。次に、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射の噴射回数を、最大限である３回に決定して実行する（ステップＳ５ａ、Ｓ１１ａ）。

次に、可変ノズル４３の開度とディーゼルエンジン６０に作用するマイナストルクとの関係について説明する。図１０は、可変ノズル４３の開度とディーゼルエンジン６０に作用するマイナストルクとの関係についての説明図である。可変ノズル４３の開度は、図１０において、右側に行くほど閉じられる。従って、図１０は、可変ノズル４３の開度が閉じ側に制御されると、ディーゼルエンジン６０に作用するマイナストルクは大きくなることを示している。これは、可変ノズル４３の開度が閉じ側に設定されていると、背圧が上昇し、これにより吸入空気量も減少して、パイロット噴射による出力に対してマイナストルクとして作用する。

従って、マイナストルクが大きい場合には、パイロット噴射の噴噴射回数が比較的多い場合であっても、トルクショックが抑制されることになる。従って、ＥＣＵ９０は、可変ノズル４３の開度を閉じ側に設定し、パイロット噴射の噴射回数を３回として実行することにより、トルクショックを抑制しつつ、ＨＣの生成量を抑制する。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明は、特に圧縮比が小さいディーゼルエンジンへの採用が好適である。例えば、圧縮比が１５．８以下のディーゼルエンジンである。圧縮比が小さいと、圧縮による吸入空気の温度上昇の度合が小さいため、気筒内の温度が上昇しにくく、燃焼が不安定でありＨＣの生成量が多いからである。

また、外気圧センサを設け、標準気圧よりも低い所定の気圧以下での場合にのみ、パイロット噴射数決定処理などを実行するようにしてもよい。気圧が低い環境下では、吸入空気量が減少して、気筒内の温度が上昇しにくいからである。

また、パイロット噴射数を決定するために、エンジン回転数と機関負荷とに応じて決定しもよい。例えば、図６及び図７に示したように、エンジン回転数と、機関負荷とに応じてそれぞれパイロット噴射数を決定し、そのうちパイロット噴射数の多い方を最終的なパイロット噴射数として決定するようにしもよい。

実施例１に係るエンジンシステムの構成図である。 ＥＣＵが実行するパイロット噴射の噴射回数決定処理の一例を示したフローチャートである。 パイロット噴射数毎に、メイン噴射、及びパイロット噴射の噴射タイミングを説明するための説明図である。 エンジン冷却水の水温に応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。 外気温に応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。 エンジン回転数に基づいてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。 エンジン冷却水の水温と機関負荷とに応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。 変速比に応じてパイロット噴射の噴射回数を決定する場合の説明図である。 実施例２に係るＥＣＵが実行する可変ノズル制御処理の一例を示したフローチャートである。 可変ノズルの開度とディーゼルエンジンに作用するマイナストルクとの関係についての説明図である。

符号の説明

１０ 吸気通路
２０ 排気通路
３０ エアクリーナ
４０ ターボ過給機
４３ 可変ノズル
５０ インタクーラ
６０ ディーゼルエンジン
６１ インジェクタ
６２ コモンレール
７１ エンジン回転数センサ
７２ アクセル開度センサ
７３ 水温センサ
７４ トルクメータ
７５ ギア位置センサ
９０ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、機関温度、機関回転数、及び機関負荷のうち少なくとも１つに応じて、前記パイロット噴射の噴射回数を決定する、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
   機関の運転領域が移行する際に、背圧が上昇するように過給機の可変ノズルの開度を制御する可変ノズル制御手段とを備えている、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 燃料を複数回に分割して噴射可能な圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   機関の運転領域が、燃料が噴射されない無噴射領域と少量の燃料が噴射される軽負荷領域とのいずれか一方から他方へと移行される場合に、前記軽負荷領域において、メイン噴射に先立って少なくとも１回のパイロット噴射を実行すると共に、変速機による変速比に応じて、前記パイロット噴射の噴射回数を決定する、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記機関温度は、機関冷却水の温度、機関潤滑油の温度及び外気温のうち少なくとも一つに応じて推定する、ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記パイロット噴射の各噴射量は、噴射可能な最小噴射量に設定している、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記パイロット噴射の直後に後続して噴射される、メイン噴射又はパイロット噴射の噴射時期は、前記メイン噴射又はパイロット噴射の直前に噴射されたパイロット噴射の噴射時期を考慮して、生成されるＨＣ量が最小となる時期に設定している、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御装置。

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