JP4962464B2 - 圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法及び燃料噴射制御システム - Google Patents

Description

本発明は、圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインを適合する方法、及び、圧縮着火式内燃機関の燃料噴射システムに関する。

圧縮着火式内燃機関（以下、単に内燃機関と称する）においては、ＮＯｘの排出量の低減等を目的として、排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入する、所謂ＥＧＲ装置を備えたものが知られている。このようなＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、吸気系に導入されるＥＧＲガス量が内燃機関の運転状態に応じて制御される。

しかしながら、気筒内のＥＧＲガス量を変化させるときの応答遅れ期間は、内燃機関の吸入空気量や燃料噴射量を変化させるときの応答遅れ期間より長い。そのため、内燃機関の運転状態が過渡運転となると、ＥＧＲガス量の変化の応答遅れに起因して、気筒内の酸素濃度が所望の値（即ち、定常運転時の値）からずれる場合がある。このような場合、内燃機関のトルクや燃焼騒音が要求値を満たさなくなる虞がある。

そこで、内燃機関の運転状態が過渡運転となった際には、内燃機関における主燃料噴射時期、副燃料噴射量及び／又は副燃料噴射と主燃料噴射との間隔の長さ（以下、噴射インターバルと称する）を補正することで、内燃機関のトルクや燃焼騒音を要求値に制御する場合がある。主燃料噴射時期は、一燃焼サイクル中における主燃料噴射の実行時期であり、副燃料噴射量は、一燃焼サイクル中において主燃料噴射に先立って行われる副燃料噴射による燃料噴射量である。

尚、特許文献１には、ディーゼルエンジンにおいて、排気浄化装置の活性化や再生のために空気過剰率を減少制御するときに、目標主噴射時期を進角補正し、目標副噴射量を増量補正し、目標噴射圧を増圧補正する技術が開示されている。
特開２００３−１２９８９０号公報 特開２００４−２６３６８０号公報 特開２００４−１２４９３５号公報

ＥＧＲガスが吸気系に導入される内燃機関において、過渡運転時に該内燃機関のトルクや燃焼騒音を要求値に制御すべく主燃料噴射時期、副燃料噴射量、噴射インターバル等の燃料噴射パラメータを補正する場合、その補正ゲインを予め求めておく必要がある。

本発明は、燃料噴射パラメータを過渡運転時に補正するための補正ゲインをより効率的に適合することが可能な技術を提供することを目的とする。

第一の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法は、
排気系を流れる排気の一部がＥＧＲガスとして吸気系に導入され、
気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって一燃焼サイクル中に主燃料噴射と該主燃料噴射に先立って実行される副燃料噴射とが行われる圧縮着火式内燃機関において、過渡運転中に燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインを適合する方法であって、
副燃料噴射による燃料噴射量である副燃料噴射量をＱｓとし、一燃焼サイクル中におけ
る主燃料噴射の実行時期である主燃料噴射時期をｔｍとし、一燃焼サイクル中における副燃料噴射と主燃料噴射との間隔の長さである噴射インターバルをΔｉｎｔとし、
過渡運転時においてＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正することで所望の燃焼が得られる回転数領域の境界となる機関回転数を境界回転数として設定する設定工程と、
該設定工程で設定された前記境界回転数より高い機関回転数に対しては、過渡運転中においてｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合する適合工程と、を有することを特徴とする。

内燃機関における主燃料噴射時期ｔｍ、副燃料噴射量Ｑｓ及び／又は噴射インターバルΔｉｎｔを制御することで、主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期Ｘや該熱発生率のピークの高さＹを制御することができる。これにより、内燃機関のトルクや燃焼騒音を要求値に制御することが出来る。

ここで、機関回転数が高い場合、機関回転数が低い場合に比べて副燃料噴射と主燃料噴射との時間的な間隔が短いため、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼までの間に空気と混合され難い。また、定常運転時において、機関回転数が高い領域では、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生じる発熱量（以下、副燃料発熱量と称する）が、機関回転数が低い領域に比べて十分に確保されている。これらにより、機関回転数が高い場合、機関回転数が低い場合に比べてＱｓやΔｉｎｔの変化の燃焼への寄与率が低い。つまり、機関回転数がある程度高くなると、ＱｓやΔｉｎｔを変化させても、ＸやＹの値が変化し難くなる。

一方、機関回転数が高い場合であっても、主燃料噴射時期ｔｍの変化の燃焼への寄与率は高い。そのため、過渡運転時に所望の燃焼（即ち、トルクや燃焼騒音が要求地を満たす燃焼）を得るべく燃料噴射パラメータを制御する場合、機関回転数がある程度高い領域ではＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなく主燃料噴射時期ｔｍを補正することでより効率的に所望の燃焼が得ることが出来る。

本発明では、過渡運転時においてＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正することで所望の燃焼が得られる回転数領域の境界となる機関回転数が境界回転数として設定される。ここで、境界回転数を、該境界回転数より高い領域では機関負荷に関わらずＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正することで所望の燃焼が得られるが、該境界回転数以下の領域では機関負荷によってはそれが困難となる値としてもよい。

そして、適合工程において、境界回転数より高い機関回転数に対しては、過渡運転中においてｔｍを補正するための補正ゲインのみが適合される。つまり、境界回転数より高い機関回転数に対しては、過渡運転中にＱｓを補正するための補正ゲイン及び過渡運転中にΔｉｎｔを補正するための補正ゲインの適合は行われない。

これにより、過渡運転時において所望の燃焼を得るべく燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインをより効率的に適合することが出来る。

本発明では、設定工程において、定常運転時の混合気の空燃比に基づいて境界回転数を設定してもよい。

機関回転数が同一であっても混合気の空燃比が異なるとＱｓ及びΔｉｎｔの変化の燃焼への寄与率が変化する。そのため、定常運転時の混合気の空燃比に基づいて境界回転数を設定することで、境界回転数をより好適な値に設定することが出来る。

本発明では、
前記設定工程において、
前記境界回転数をｎｅｂｏｒｄｅｒとし、
副燃料噴射及び主燃料噴射を実行したときのＸの目標値からの変動クランク角度幅の許容可能な上限値をΔａｘとし、
副燃料発熱量が増加するほど主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間がより短くなる領域内で定常運転時のＱｓが適合されている場合において、定常運転時における前記気筒内の酸素濃度の変動量の最大値分該酸素濃度が変動したときの、主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間の変化時間の長さをΔｔｄｍｍａｘとしたときに、
ｎｅｂｏｒｄｅｒ＝Δａｘ／（６×Δｔｄｍｍａｘ）
となる値に前記境界回転数を設定してもよい。

ここで、Δａｘは、許容可能な内燃機関のトルク変動の最大値に基づいて定められる値である。

上記式によって算出される境界回転数は、定常運転時において、気筒内の酸素濃度の変動に伴って主燃料着火遅れ期間が変動するとＸの目標値からの変動幅が許容範囲を越える可能性がある機関回転数の閾値である。このような境界回転数より高い回転数領域では、気筒内の酸素濃度の変動に対する燃焼のロバスト性を高めるために、副燃料発熱量が変化してもＸの変化は抑制される程度の量に定常運転時のＱｓが適合されている可能性が高い。そのため、上記式によって算出される境界回転数は、過渡運転時においてＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正することで所望の燃焼が得られる回転数領域の境界となる。

また、定常運転時の混合気の空燃比が高いほどΔｔｄｍｍａｘは小さくなる。そのため、上記式によれば、定常運転時の混合気の空燃比が高いほど境界回転数は高くなる。

本発明においては、適合工程において、境界回転数より高い機関回転数に対してｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合するときは、過渡運転時においてＸの値が目標値となるように該補正ゲインを適合してもよい。

この場合、適合工程において適合されたｔｍを補正するための補正ゲインによって、過渡運転時であって機関回転数が境界回転数より高いときにＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正して副燃料噴射及び主燃料噴射を実行した場合のＹの値を推定する推定工程と、該推定工程で推定されたＹの値が目標値以下であるか否かを判別する判別工程と、をさらに有してもよい。そして、判別工程において否定判定された場合は、定常運転時におけるＱｓ、ｔｍ及びΔｉｎｔのうち少なくともいずれかの適合をやり直してもよい。

定常運転時におけるＱｓ、ｔｍ及びΔｉｎｔのうち少なくともいずれかの適合をやり直すことで、過渡適合工程において境界回転数より高い機関回転数に対して適合されたｔｍを補正するための補正ゲインによって過渡運転時のｔｍを補正したときに、Ｙの値が目標値以下となるようにすることが出来る。

第二の発明に係る圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムは、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法における適合工程で求められたｔｍを補正するための補正ゲインを機関回転数と対応させて記憶する適合値記憶手段と、
前記圧縮着火式内燃機関の運転状態が過渡運転であって機関回転数が前記境界回転数より高いときに、機関回転数に応じて、Ｑｓ及びΔｉｎｔを補正することなく過渡適合値記憶手段に記憶された補正ゲインによってｔｍを補正する補正手段と、を備えたことを特徴
とする。

本発明によれば、過渡運転であって機関回転数が境界回転数より高いときにおいても、内燃機関のトルクや燃焼騒音を要求値に制御することが出来る。

本発明によれば、ＥＧＲガスが吸気系に導入される内燃機関の運転状態が過渡運転状態となったときに該内燃機関のトルクや燃焼騒音を要求値に制御すべく燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインをより効率的に適合することが出来る。

以下、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータの補正ゲイン適合方法及び燃料噴射制御システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは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。

＜実施例１＞
（内燃機関及びその吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータの補正ゲイン適合方法が適用される内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。

内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用の４サイクルディーゼルエンジンである。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２には該気筒２内の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。

また、気筒２には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。吸気通路８には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１１および吸入空気量を制御するスロットル弁１２が設けられている。

内燃機関１には、排気通路９を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路８に導入するＥＧＲ装置１３が採用されている。ＥＧＲ装置１３はＥＧＲ通路１４及びＥＧＲ弁１５を有している。ＥＧＲ通路１４の一端は排気通路９に接続されており、その他端はスロットル弁１２より下流側の吸気通路８に接続されている。ＥＧＲ弁１５はＥＧＲ通路１４に設けられている。ＥＧＲ弁１５の開度が制御されることで、吸気通路８に導入されるＥＧＲガスの流量、即ち、気筒２内に流入するＥＧＲガス量が制御される。

内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。該ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１１、クランクポジションセンサ１６及びアクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１７の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を検出する。

また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０、スロットル弁１２及びＥＧＲ弁１５が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。

本実施例に係る内燃機関１においては、燃料噴射弁１０によって、一燃焼サイクル中に主燃料噴射及び副燃料噴射が行われる。副燃料噴射は、主燃料噴射よりも早い時期に実行される燃料噴射である。

（定常適合）
本実施例においては、内燃機関１のトルク及び燃焼騒音が要求値を満たすように、定常運転時における副燃料噴射量Ｑｓ及び主燃料噴射時期ｔｍを機関回転数に応じて予め実験によって適合する。そして、その値をＥＣＵ２０に記憶させておく。

本実施例では、内燃機関１のトルク及び燃焼騒音が要求値を満たすような、主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期Ｘ及び該熱発生率のピークの高さＹの目標値が予め定められている。そして、定常運転時におけるＱｓ及びｔｍの値をＸ及びＹの値がそれぞれの目標値となるように機関回転数に応じて適合する。

このとき、定常運転時における気筒２内の酸素濃度の変動に対する燃焼のロバスト性を高めるために、機関回転数が高い場合のＱｓは、機関回転数が低い場合に比べてより多い量に適合される。

（過渡運転時の補正）
内燃機関１の運転状態が過渡運転となると、主燃料噴射時期、副燃料噴射時期、主燃料噴射量、副燃料噴射量、吸入空気量及びＥＧＲガス量が機関負荷等の変化に応じて変更されるが、気筒２内のＥＧＲガス量の変化の応答遅れ期間は他の値の応答遅れ期間に比べて長い。気筒２内のＥＧＲガス量の変化が遅れると、気筒２内の酸素濃度が目標値（即ち、定常運転時の値）からずれた値となる。そのため、気筒２内における燃料の燃焼時期が所望の時期からずれる。その結果、内燃機関１のトルク及び燃焼騒音が要求値を満たさなくなる虞がある。

そこで、過渡運転時は、Ｑｓ及び／又はｔｍを気筒２内の実際の酸素濃度に応じた値となるように補正して各燃料噴射を実行する。尚、補正後においても主燃料噴射量とＱｓとの和は補正前（即ち、定常運転時の量）と同一とする。そのため、Ｑｓの補正値が定まれば主燃料噴射量の補正値も定まる。また、補正後においても副燃料噴射時期とｔｍとの間隔は補正前（即ち、定常運転時の間隔）と同一とする。そのため、ｔｍの補正値が定まれば副燃料噴射時期の補正値も定まる。

（過渡適合）
本実施例においては、過渡運転時においてＱｓ及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインを機関回転数に応じて予め実験によって適合する。以下、本実施例に係る過渡運転時においてＱｓ及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインの適合方法について図２〜６に基づいて説明する。

図２は、副燃料発熱量Ｑｈｓと主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間（以下、主燃料着火遅れ期間と称する。）ｔｄとの関係を示す図である。図２において、縦軸は主燃料着火遅れ期間ｔｄｍを表し、横軸は副燃料発熱量Ｑｈｓを表している。

また、内燃機関の種類や使用地域等に応じて混合気の空燃比は異なった値に設定されるが、混合気の空燃比に応じて副燃料発熱量Ｑｈｓと主燃料着火遅れ期間ｔｄｍとの関係が変化する。図２において、Ｌ１は混合気の空燃比が比較的高い場合を表しており、Ｌ２は混合気の空燃比が比較的低い場合を表している。

図２に示すように、Ｌ１、Ｌ２いずれの場合も、副燃料発熱量Ｑｈｓがある程度の量となるまでは、その量が増加するほど、主燃料着火遅れ期間ｔｄｍがより短くなる。この領域を領域Ａとする。しかし、副燃料発熱量Ｑｈｓがある程度の量より多くなると、その量
が変化したときの主燃料着火遅れ期間ｔｄｍの変化量が非常に小さくなる。この領域を領域Ｂとする。領域Ａと領域Ｂとの閾値となる副燃料発熱量Ｑｈｓは実験等に基づいて求めることが出来る。尚、図２に示すとおり、このような閾値となる副燃料発熱量Ｑｈｓは混合気の空燃比に応じて変化する。

内燃機関１の運転中は、定常運転時であっても吸入空気量やＥＧＲガス量が目標値から変動する。これらの値が変動することで気筒２内の酸素濃度が変化すると、副燃料発熱量Ｑｈｓが変化する。図２において、ΔＯ_２は気筒２内の酸素濃度の変動量を表している。また、図２において、Δｔｄｍは、気筒２内の酸素濃度がΔＯ_２分変動したときの主燃料着火遅れ期間ｔｄｍの変化量を表している。

図２に示すように、例えば、気筒２内の酸素濃度が低下することにより副燃料発熱量Ｑｈｓが減少した場合、その変化が領域Ａ内での変化であれば、それに伴い主燃料着火遅れ期間ｔｄｍが長くなる。そして、このときの主燃料着火遅れ期間ｔｄｍの変化時間は、もともとの混合気の空燃比（即ち、設定値）が低いほど大きくなる。主燃料着火遅れ期間ｔｄｍが変化するとＸの値が変化することになる。一方、副燃料発熱量Ｑｈｓの変化が領域Ｂ内での変化であれば、それに伴う主燃料着火遅れ期間ｔｄｍの変化は非常に小さい。つまり、気筒２内の酸素濃度に変化が生じる前の副燃料発熱量Ｑｈｓが領域Ｂ内に属する量であれば、気筒２内の酸素濃度の変動に対する燃焼のロバスト性が高い。

尚、図２に示すとおり、領域Ａ内において、気筒２内の酸素濃度が低下することにより副燃料発熱量Ｑｈｓが減少した場合の主燃料着火遅れ期間の変化量Δｔｄｍは、気筒２内の混合気の空燃比が高いほど小さくなる（Ｌ１の場合の方が、Ｌ２の場合に比べてΔｔｄｍが小さい）。

ここで、上述したように、定常運転時におけるＱｓは、気筒２内の酸素濃度の変動に対する燃焼のロバスト性を高めるために、機関回転数が低い場合に比べて機関回転数が高い場合の方がより多い量に適合されている。つまり、定常運転時におけるＱｓは、ある程度高い機関回転数に対しては図２における領域Ｂ内で適合されている可能性が高い。

このように定常運転時におけるＱｓが領域Ｂ内で適合されている場合、過渡運転時にＱｓを補正しても、主燃料着火遅れ期間ｔｄｍの変化量が非常に小さいため、Ｘの値の変化が非常に小さい。そこで、本実施例では、過渡運転時における機関回転数が、定常運転時におけるＱｓが領域Ｂ内で適合されていると考えられる領域に属する場合、Ｑｓを補正することなくｔｍを補正するものとする。一方、過渡運転時における機関回転数が、定常運転時におけるＱｓが領域Ａ内で適合されていると考えられる領域に属する場合、Ｑｓ及びｔｍを補正するものとする。

そして、本実施例では、定常運転時におけるＱｓが領域Ｂ内で適合されていると考えられる機関回転数に対しては、過渡運転時においてｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合する。一方、定常運転時におけるＱｓが領域Ａ内で適合されていると考えられる機関回転数に対しては、過渡運転時においてＱｓを補正するための補正ゲイン及びｔｍを補正するための補正ゲインの両方を適合する。

（境界回転数の設定方法）
本実施例においては、過渡運転時においてｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合する場合と、過渡運転時においてＱｓを補正するための補正ゲイン及びｔｍを補正するための補正ゲインの両方を適合する場合との閾値となる機関回転数（以下、境界回転数と称する）を以下のように設定する。

図３は、許容可能なＸの目標値からの変動クランク角度の上限値（以下、単に許容変動クランク角度の上限値と称する）Δａｘと機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。図３において、縦軸は許容変動クランク角度の上限値Δａｘを表しており、横軸は機関回転数Ｎｅを表している。図４は、許容可能なＸの目標値からの変動時間の上限値（以下、単に許容変動時間の上限値と称する）Δｔｘと機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。図４において、縦軸は許容変動時間の上限値Δｔｘを表しており、横軸は機関回転数Ｎｅを表している。

許容変動クランク角度の上限値Δａｘは、許容可能な内燃機関１のトルク変動の最大値に基づいて定められる値である。図３に示すように、許容変動クランク角度の上限値Δａｘは機関回転数によらず一定である。

一定のクランク角度を時間に換算すると、機関回転数が高くなるほどその値は短くなる。そのため、許容変動クランク角度の上限値Δａｘを時間に換算し、許容変動時間の上限値Δｔｘとすると、図４に示すように、その値は機関回転数に応じて短くなる。許容変動時間の上限値Δｔｘを式で表すと下記式（１）のようになる。

定常運転時における気筒２内の酸素濃度の変動量の最大値をΔＯ_２ｍａｘとする。ΔＯ_２ｍａｘは実験等に基づいて予め求めることが出来る。そして、図２に示す領域Ａ内において、定常運転時における気筒２内の酸素濃度がΔＯ_２ｍａｘ分変動したときの主燃料着火遅れ期間の変化時間をΔｔｄｍｍａｘとする。

そして、図４において、許容変動時間の上限値Δｔｘ＝Δｔｄｍｍａｘとなる機関回転数を求める。この機関回転数をｎｅｂｏｒｄｅｒとする。ｎｅｂｏｒｄｅｒは上記式（１）に基づき下記式（２）のように表される。
ｎｅｂｏｒｄｅｒ＝Δａｘ／（６×Δｔｄｍｍａｘ）・・・式（２）

ここで、Δｔｄｍａｘは、気筒２内の混合気の空燃比の設定値が高いほど小さい値となる。従って、上記式（２）によって算出されるｎｅｂｏｒｄｅｒは気筒２内の混合気の空燃比の設定値が高いほど高い値となる。

このように求められるｎｅｂｏｒｄｅｒは、つまり、定常運転時における気筒２内の酸素濃度の変動に伴って主燃料着火遅れ期間ｔｄｍが変動するとＸの目標値からの変動幅が許容範囲を越える可能性がある機関回転数の閾値である。従って、ｎｅｂｏｒｂｅｒより高い機関回転数に対しては、定常運転時におけるＱｓがよりロバスト性の高い範囲、即ち図２の領域Ｂ内で適合されている可能性が高い。

そこで、内燃機関１の定常運転時の混合気の空燃比の設定値に基づいて上記式（２）によってｎｅｂｏｒｂｅｒを算出する。そして、このｎｅｂｏｒｂｅｒを境界回転数として設定する。

以下、本実施例に係る境界回転数を設定するときの手順を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、各ステップの処理は、人間により手動で実施してもよく、また、装置によって全て自動で行ってもよい。本実施例においては、当該フローを実行する工程
が、本発明に係る設定工程に相当する。

先ず、ステップＳ１０１において、容変動クランク角度の上限値Δａｘが取得される。

次に、ステップＳ１０２において、定常運転時における気筒２内の酸素濃度の変動量の最大値ΔＯ_２ｍａｘが取得される。

次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で取得されたΔＯ_２ｍａｘと定常運転時における気筒２内の混合気の空燃比の設定値とに基づいて、図２に示す領域Ａ内において、定常運転時における気筒２内の酸素濃度がΔＯ_２ｍａｘ分変動したときの主燃料着火遅れ期間の変化時間Δｔｄｍｍａｘが導出される。ここでは、図２に示すようなマップからΔｔｄｍｍａｘが導出されてもよい。

次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０１で取得されたΔａｘとステップＳ１０３において導出されたΔｔｄｍｍａｘを上記式（２）に代入することでｎｅｂｏｒｄｅｒが算出される。

次に、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で算出されたｎｅｂｏｒｄｅｒが境界回転数として設定される。

（過渡適合の手順）
次に、本実施例に係る、過渡運転時にＱｓを補正するための補正ゲイン及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインを適合するときの手順について説明する。図６は、本実施例に係る、過渡運転時にＱｓを補正するための補正ゲイン及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインを適合するときの手順を示すフローチャートである。尚、本フローチャートにおける各ステップの処理は、気筒２内の酸素濃度が過渡運転時の酸素濃度に調整された状態の下で実施される。各ステップの処理は、人間により手動で実施してもよく、また、装置によって全て自動で行ってもよい。

先ず、ステップＳ２０１において、機関回転数Ｎｅが検出される。

次に、ステップＳ２０２において、ステップＳ２０１で検出された機関回転数Ｎｅが境界回転数（即ち、ｎｅｂｏｒｄｅｒ）より高いか否かが判別される。尚、境界回転数は上述した方法により予め設定されている。ステップＳ２０２において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０３の処理が行われ、否定判定された場合、次にステップＳ２０７の処理が行われる。

ステップＳ２０７においては、過渡運転時においてＸ及びＹの値がそれぞれの目標値となるようにＱｓ及びｔｍを補正するためのそれぞれの補正ゲインα、βの適合が実施される。ここでは、補正ゲインα、βを従来の方法により適合してもよい。また、補正ゲインα、βを算出するために、Ｑｓ及び／又はｔｍを補正して燃料噴射を実行し且つそのときのＸ及びＹの値を計測することを、Ｑｓ及び／又はｔｍの補正量の値を変更しつつ複数回行ってもよい。この場合、各Ｘ及びＹの値とそれらに対応するＱｓの補正量ΔＱｓの値及びｔｍの補正量Δｔｍの値とを用いて重回帰分析又は二次応答曲面解析を行うことで補正ゲインα、βを算出する。

一方、ステップＳ２０３においては、ｔｍを補正することで、Ｘの値がＸの目標値Ｘｔに制御される。

次に、ステップＳ２０４において、この時点のＹの値が計測される。ここで計測される
Ｙの値は、過渡運転時であって機関回転数が境界回転数より高いときにＱｓを補正することなくｔｍを補正して副燃料噴射及び主燃料噴射を実行した場合のＹの値の推定値である。

次に、ステップＳ２０５において、ステップＳ２０４において計測されたＹの値がＹの目標値Ｙｔ以下である否かが判別される。ステップＳ２０５において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０６の処理が行われ、否定判定された場合、次にステップＳ２０８の処理が行われる。

Ｓ２０６においては、現時点の機関回転数Ｎｅに対するｔｍの補正ゲインβが、このときのｔｍの補正ゲイン（即ち、Ｘの値がＸｔとなるｔｍの補正ゲイン）に確定される。

一方、ステップＳ２０８においては、今回の適合が行われている機関回転数（ステップＳ２０１で検出された機関回転数）に対する定常運転時におけるＱｓ及びｔｍの適合がやり直される。この場合、定常運転時におけるＱｓ及びｔｍの適合がやり直された後、再度、本フローが実行される。

このように定常運転時におけるＱｓ及びｔｍの適合をやり直すことにより、再度、本フローにおけるステップＳ２０３〜Ｓ２０５の処理が行われた際に、ステップＳ２０５において肯定判定されるようにすることが出来る。

尚、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ２０３及びＳ２０６の処理を実施する工程が本発明に係る適合工程に相当する。また、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ２０４の処理を実施する工程が本発明に係る推定工程に相当し、ステップＳ２０５の処理を実施する工程が本発明に係る判別工程に相当する。

過渡運転時においてＱｓ及びｔｍを補正するためのそれぞれの補正ゲインα、βの両方を適合するよりも、ｔｍを補正するための補正ゲインβのみを適合する方がより簡易である。本実施例では、過渡運転時におけるＸの制御にｔｍの補正がＱｓの補正に比べて有効性が非常に高い場合、即ち、機関回転数が境界回転数より高い場合は、Ｑｓの補正は行わずにｔｍを補正する。そして、このような機関回転数に対しては、ｔｍを補正するための補正ゲインβのみを適合する。

従って、本実施例によれば、過渡運転時においてＱｓ及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインをより効率的に適合することが出来る。

（変形例）
本実施例においては、過渡運転時に、所望の燃焼を得るべく、一燃焼サイクル中における副燃料噴射と主燃料噴射との間隔の長さである噴射インターバルΔｉｎｔを補正してもよい。この場合、機関回転数が境界回転数より高いときは、Ｑｓと同様、Δｉｎｔを補正してもＸの値の変化が非常に小さい。そこで、本変形例においては、過渡運転時における機関回転数が境界回転数以下の場合、Ｑｓ及びｔｍに加えて、又はＱｓに代えて、Δｉｎｔを補正する。一方、過渡運転時における機関回転数が境界回転数より高い場合、Ｑｓ及びΔｉｎｔのいずれも補正せずにｔｍを補正する。

そして、本変形例においては、過渡運転時に燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインを適合するときに、境界回転数以下の機関回転数に対しては、ｔｍを補正するための補正ゲインと、過渡運転時においてＱｓを補正するための補正ゲイン及び／又はΔｉｎｔを補正するための補正ゲインとを適合する。一方、境界回転数より高い機関回転数に対しては、ｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合する。

これにより、過渡運転時において、Ｑｓ及びｔｍに加えて、又はＱｓに代えて、Δｉｎｔを補正する場合であっても、これらを補正するための補正ゲインをより効率的に適合することが出来る。

＜実施例２＞
本実施例においては、図１に示す内燃機関１、ＥＧＲ装置１３及びＥＣＵ２０が車両に搭載されている。ＥＣＵ２０には、実施例１に係る方法で求められた過渡運転時にＱｓを補正するための補正ゲインと過渡運転時にｔｍを補正するための補正ゲインとが、機関回転数と対応して予め記憶されている。尚、本実施例においては、ＥＣＵ２０が本発明に係る適合値記憶手段に相当する。

そして、内燃機関１の運転状態が過渡運転となった場合、ＥＣＵ２０が、機関回転数に応じて、記憶された補正ゲインによってＱｓ及び／又はｔｍを補正する。つまり、機関回転数が境界回転数以下のときは、Ｑｓ及びｔｍを記憶されたそれぞれの補正ゲインα、βによって補正する。一方、機関回転数が境界回転数より高いときは、Ｑｓを補正することなく、記憶された補正ゲインによってｔｍを補正する。尚、本実施例においては、このときのＥＣＵ２０が、本発明に係る補正手段に相当する。

本実施例によれば、過渡運転時においても、内燃機関１のトルクや燃焼騒音を要求値に制御することが出来る。

尚、実施例１の変形例のように、過渡運転時において、Ｑｓ及びｔｍに加えて、又はＱｓに代えて、Δｉｎｔを補正する場合は、実施例１の変形例に係る方法で適合された過渡運転時にΔｉｎｔを補正するための補正ゲインが機関回転数と対応して予め記憶されている。そして、過渡運転時の機関回転数が境界回転数以下のときは、Ｑｓ及びｔｍに加えて、又はＱｓに代えて、記憶された補正ゲインによってΔｉｎｔを補正する。

本実施例においては、内燃機関１に、気筒２内の圧力を検出する圧力センサを設けてもよい。この場合、内燃機関１が車両に搭載された状態であっても、圧力センサの検出値に基づいてＸ及びＹの値を導出することが出来る。

そこで、ある機関回転数が一定時間継続される時に、内燃機関１が車両に搭載された状態で、実施例１に係る方法により、過渡運転時において燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインの適合を行ってもよい。

実施例に係る圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータの補正ゲイン適合方法が適用される内燃機関及びその吸排気系の該略構成を示す図。 副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生じる発熱量と主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間との関係を示す図。 許容可能な主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期の目標値からの変動クランク角度の上限値と機関回転数との関係を示す図。 許容可能な主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期の目標値からの変動時間の上限値と機関回転数との関係を示す図。 実施例１に係る、境界回転数を設定するときの手順を示すフローチャート。 実施例１に係る、過渡運転時にＱｓを補正するための補正ゲイン及び／又はｔｍを補正するための補正ゲインを適合するときの手順を示すフローチャート。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・吸気ポート
５・・・排気ポート
８・・・吸気通路
９・・・排気通路
１０・・燃料噴射弁
１１・・エアフローメータ
１２・・スロットル弁
１３・・ＥＧＲ装置
１４・・ＥＧＲ通路
１５・・ＥＧＲ弁
１６・・クランクポジションセンサ
１７・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ

Claims (6)

1. 排気系を流れる排気の一部がＥＧＲガスとして吸気系に導入され、
   気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって一燃焼サイクル中に主燃料噴射と該主燃料噴射に先立って実行される副燃料噴射とが行われる圧縮着火式内燃機関において、過渡運転中に燃料噴射パラメータを補正するための補正ゲインを適合する方法であって、
   副燃料噴射による燃料噴射量である副燃料噴射量をＱｓとし、一燃焼サイクル中における主燃料噴射の実行時期である主燃料噴射時期をｔｍとし、一燃焼サイクル中における副燃料噴射と主燃料噴射との間隔の長さである噴射インターバルをΔｉｎｔとし、
   過渡運転時においてＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正することで所望の燃焼が得られる回転数領域の境界となる機関回転数を境界回転数として設定する設定工程と、
   該設定工程で設定された前記境界回転数より高い機関回転数に対しては、過渡運転中においてｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合する適合工程と、を有することを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法。
2. 前記設定工程において、定常運転時の混合気の空燃比に基づいて前記境界回転数を設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パラメータ適合方法。
3. 前記設定工程において、
   前記境界回転数をｎｅｂｏｒｄｅｒとし、
   副燃料噴射及び主燃料噴射を実行したときの主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期の目標値からの変動クランク角度幅の許容可能な上限値をΔａｘとし、
   副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生じる発熱量が増加するほど主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間がより短くなる領域内で定常運転時のＱｓが適合されている場合において、定常運転時における前記気筒内の酸素濃度の変動量の最大値分該酸素濃度が変動したときの、主燃料噴射によって噴射された燃料が着火するときの着火遅れ期間の変化時間の長さをΔｔｄｍｍａｘとしたときに、
   ｎｅｂｏｒｄｅｒ＝Δａｘ／（６×Δｔｄｍｍａｘ）
   となる値に前記境界回転数を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法。
4. 副燃料噴射及び主燃料噴射を実行したときの主燃料噴射後の燃焼における熱発生率のピーク発生時期をＸとし、該熱発生率のピークの高さをＹとし、
   前記適合工程において、前記境界回転数より高い機関回転数に対してｔｍを補正するための補正ゲインのみを適合するときは、過渡運転時においてＸの値が目標値となるように該補正ゲインを適合し、且つ、
   前記適合工程において適合されたｔｍを補正するための補正ゲインによって過渡運転時であって機関回転数が前記境界回転数より高いときにＱｓ及びΔｉｎｔを補正することなくｔｍを補正して副燃料噴射及び主燃料噴射を実行した場合のＹの値を推定する推定工程と、
   該推定工程で推定されたＹの値が目標値以下であるか否かを判別する判別工程と、をさらに有し、
   該判別工程において否定判定された場合、定常運転時におけるＱｓ、ｔｍ及びΔｉｎｔのうち少なくともいずれかの適合をやり直すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法。
5. 前記適合工程において、前記設定工程で設定された前記境界回転数以下の機関回転数に対しては、ｔｍを補正するための補正ゲインに加え、Ｑｓを補正するための補正ゲイン及
   びΔｉｎｔを補正するための補正ゲインのうち少なくともいずれかを適合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法における適合工程で求められたｔｍを補正するための補正ゲインを機関回転数と対応させて記憶する適合値記憶手段と、
   前記圧縮着火式内燃機関の運転状態が過渡運転であって機関回転数が前記境界回転数より高いときに、機関回転数に応じて、Ｑｓ及びΔｉｎｔを補正することなく過渡適合値記憶手段に記憶された補正ゲインによってｔｍを補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。

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