JP5873059B2 - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を筒内に噴射して自着火により燃焼させる圧縮着火式内燃機関に関し、特に、その燃焼騒音を低減する技術に関する。

ディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関の燃焼騒音を低減する手法として、メイン噴射の前に少量の燃料を噴射してメイン噴射の着火遅れを短縮する所謂パイロット噴射があり、下記特許文献１では、パイロット噴射時期を探索することでオーバーオールの燃焼騒音の低減を図っている。

また、上記のようなオーバーオールの燃焼騒音の低減ではなく、騒音レベルの大きい周波数域において重点的に騒音レベルを低下させる技術が下記特許文献２に開示されている。特許文献２では、パイロット噴射燃料の燃焼とメイン噴射燃料の燃焼による２段燃焼を行い、パイロット噴射燃料の燃焼時圧力波とメイン噴射燃料の燃焼時圧力波との発生時間差を燃焼インターバルΔｔとすると、特定周波数ｆｎの燃焼騒音成分を低下させるために、以下の（１）式が成立するように燃焼インターバルΔｔを制御している（ｎは０以上の整数）。これによって、パイロット噴射燃料の燃焼時圧力波とメイン噴射燃料の燃焼時圧力波が、特定周波数ｆｎにおいて互いに相殺するようにしている。

ｆｎ＝（ｎ＋０．５）／Δｔ （１）

特開昭６３−９６５７号公報 特許第３８０３９０３号公報

本願発明者が上記燃焼インターバルΔｔをクランク角で約６°（＝０．５ｍｓ、機関回転数２０００ｒｐｍ）に設定して２段燃焼による燃焼騒音低減効果を調べる実機実験を行ったところ、１段燃焼の場合と比較して、図１２の燃焼騒音スペクトルに示すように、３ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分を低下することはできたが、約１．５〜２ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分が増加し、さらに、図１３に示すように、オーバーオールな燃焼騒音も悪化した。その理由は、約１．５〜２ｋＨｚの特定周波数ｇｎにおいて、以下の（２）式が成立し（ｎは０以上の整数）、燃焼時圧力波が相殺ではなく逆に強め合って増幅したためである。特許文献２では、（１）式を満たす特定周波数ｆｎでの燃焼時圧力波の相殺により、特定周波数ｆｎ付近の燃焼騒音成分を低下させているが、（２）式を満たす特定周波数ｇｎでの燃焼時圧力波の強め合いにより、特定周波数ｇｎ付近の燃焼騒音成分が増大することについては考慮されていない。その結果、燃焼インターバルΔｔの制御によっては、オーバーオールの燃焼騒音が増大してしまうこともある。

ｇｎ＝（ｎ＋１）／Δｔ （２）

さらに、特許文献２では、パイロット噴射燃料の燃焼時圧力波とメイン噴射燃料の燃焼時圧力波との発生時間差を燃焼インターバルΔｔとしているが、その際に、燃焼時圧力波の発生時期を筒内圧時間微分波形の立ち上がり時期としている。しかし、本願発明者が２段燃焼による燃焼騒音低減効果を調べる実機実験を行ったところ、図１４の波形に示すように、２段目の燃焼による立ち上がり時期が明確に現れない場合もあった。そのため、パイロット噴射の筒内圧時間微分波形の立ち上がり時期とメイン噴射の筒内圧時間微分波形の立ち上がり時期との時間差を燃焼インターバルΔｔとすると、燃焼インターバルΔｔの設定に誤差が生じることもあり、その結果、特定周波数ｆｎでの燃焼騒音低減効果が減少することもある。

本発明は、燃焼騒音レベルの大きい周波数域での燃焼騒音低減効果を向上させることで、オーバーオールの燃焼騒音低減効果を向上させることを目的とする。

本発明に係る圧縮着火式内燃機関は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る圧縮着火式内燃機関は、燃料を筒内に噴射して自着火により燃焼させる圧縮着火式内燃機関であって、１サイクル中の燃料噴射として前段噴射と後段噴射を行い、１サイクル中の筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値が、前段噴射燃料の燃焼による前段ピークと、後段噴射燃料の燃焼による後段ピークを有するように、前段噴射と後段噴射の噴射時期及び噴射量を調整し、さらに、前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が、１サイクル中の筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値における設定値以上のピークが１つとなるよう燃料噴射を行った場合の燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０の逆数の０．５倍であり、かつ、燃焼騒音成分のスペクトル強度が、前記間隔Δｔ１と同じ周期に相当する周波数ｇ０で最大値とならない条件を略満たすように、前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整する、ことを要旨とする。

本発明の一態様では、機関回転数及び機関負荷に基づいて前記条件を略満たすように前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整することが好適である。

本発明の一態様では、筒内圧センサで検出された筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値に基づいて前記条件を略満たすように前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整することが好適である。

本発明の一態様では、前段噴射燃料が予混合圧縮着火燃焼するように前段噴射時期を調整することが好適である。本発明の一態様では、前記前段ピークと、前記後段ピークとの間に極小値が存在し、かつ、前記前段ピークおよび前記後段ピークのうち小さいほうのピークと、前記極小値との差が５０ｋＰａ／ｄｅｇ．以上となるように、前記後段噴射の噴射時期及び噴射量を調整する、ことが好適である。

本発明によれば、燃焼騒音レベルが最大となる周波数付近において、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波を互いに相殺させて、燃焼騒音成分の低減効果を向上させることができる。その結果、オーバーオールの燃焼騒音低減効果を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る圧縮着火式内燃機関の概略構成を示す図である。 燃料噴射パターンの一例を示す図である。 筒内圧のクランク角微分値の一例を示す図である。 実機実験における筒内圧のクランク角微分値の一例を示す図である。 実機実験における燃焼騒音スペクトルの一例を示す図である。 実機実験におけるオーバーオールの燃焼騒音レベルの一例を示す図である。 燃焼騒音スペクトルの変化の一例を示す図である。 筒内圧のクランク角微分値の他の例を示す図である。 燃料噴射パターンの他の例を示す図である。 燃料噴射パターンの他の例を示す図である。 筒内圧のクランク角微分値の他の例を示す図である。 圧縮着火式内燃機関の回転数及び負荷に対する前段噴射時期と後段噴射時期の間隔の関係を表す特性マップの作成方法の一例を説明するフローチャートである。 燃焼騒音スペクトルの変化の他の例を示す図である。 燃焼騒音スペクトルの変化の他の例を示す図である。 実機実験における燃焼騒音スペクトルの他の例を示す図である。 実機実験におけるオーバーオールの燃焼騒音レベルの他の例を示す図である。 実機実験における筒内圧のクランク角微分値の他の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）１０の構成例を示す図である。図１では、１気筒分の構成を示しているが、多気筒の場合も同様の構成である。圧縮着火式内燃機関１０は、例えばピストン−クランク機構を用いたディーゼルエンジンにより構成可能である。圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）１０では、吸気行程にて吸気ポート１４からシリンダ１１内（筒内）に吸気（空気）が吸入され、圧縮行程にてシリンダ１１内に吸入された吸気がピストン１２により圧縮される。ここでは、シリンダ１１内への吸気を図示しないターボチャージャー等の過給器で加圧することもできる。そして、燃料（例えば軽油等の液体燃料）をインジェクタ１３からシリンダ１１内に直接噴射することで、シリンダ１１内の燃料が自着火して燃焼する。インジェクタ１３からの燃料の噴射時期（噴射開始時期）及び噴射期間（噴射量）は、電子制御装置５０により制御される。燃焼後の排出ガスは、排気行程にて排気ポート１５へ排出される。圧縮着火式内燃機関１０においては、排気ポート１５と吸気ポート１４とを繋ぐ還流通路１６が設けられており、燃焼後の排出ガスの一部が還流通路１６を通って吸気ポート１４（吸気側）へＥＧＲガスとして供給される排気再循環（ＥＧＲ）が行われる。還流通路１６にはＥＧＲ制御弁１７が設けられており、電子制御装置５０によりＥＧＲ制御弁１７の開度を制御することで、排気ポート１５から吸気ポート１４への排出ガス（ＥＧＲガス）の還流量が制御され、吸気側へ供給され筒内に吸入されるＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）が制御される。ただし、必ずしもＥＧＲを行う必要はなく、還流通路１６及びＥＧＲ制御弁１７を省略することも可能である。

本実施形態では、各気筒に対して、１サイクル中の燃料噴射を、前段噴射と後段噴射の２段噴射に分割して行う。前段噴射と後段噴射による燃料噴射パターンの一例を図２に示す。前段噴射については、例えば圧縮上始点前に終了するように、噴射開始時期及び噴射量を制御する。前段噴射の終了後、シリンダ１１内に形成された前段噴射燃料と吸気（空気）との予混合気は、自着火により予混合圧縮着火燃焼（ＰＣＣＩ燃焼）する。その際には、低温酸化反応の後、高温酸化反応を示す。１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（熱発生率）は、例えば図３に示すように、前段噴射燃料の燃焼（高温酸化反応）による極大値（前段ピーク値とする）を圧縮上始点後に有する。後段噴射については、例えば圧縮上始点後に開始するように、噴射開始時期を制御する。さらに、例えば図３に示すように、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値において、前段ピーク時期後に、後段噴射燃料の燃焼による極大値（後段ピーク値とする）が生じるように、後段噴射の噴射開始時期及び噴射量を制御する。図３の例では、縦軸を筒内圧のクランク角微分値としているが、縦軸を筒内圧の時間微分値にすることも可能である。また、図２の例では、後段噴射の噴射期間が前段噴射の噴射期間よりも短く、後段噴射の噴射量が前段噴射の噴射量よりも少ない。ただし、後段噴射の噴射期間（噴射量）を前段噴射の噴射期間（噴射量）以上にすることも可能である。

さらに、本実施形態では、前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）における設定値以上のピークが１つとなるよう燃料噴射を行った場合の燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０の逆数の０．５倍である条件（圧力波相殺条件とする）を略満たすように、前段噴射時期と後段噴射時期の間隔Δｔ０を制御する。ここでの設定値については、低温酸化反応によるピークよりも大きく、且つ高温酸化反応によるピークよりも小さい値に設定される。燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０については、例えば実機実験等で筒内圧センサの検出値から得られる筒内圧履歴をＦＦＴ変換して燃焼騒音スペクトルを算出することで取得することが可能であり、前段ピーク時期と後段ピーク時期については、例えば実機実験等で筒内圧センサの検出値から得られる筒内圧履歴をクランク角微分（または時間微分）することで取得することが可能である。圧縮着火式内燃機関１０の燃焼騒音は燃焼時圧力波によって生じるが、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波を互いに干渉・相殺させることで燃焼騒音を低減する。

本願発明者が燃焼騒音低減効果を調べる実験に用いた実機の例では、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）における設定値以上のピークが１つとなるよう１段噴射でＰＣＣＩ燃焼（１段燃焼）を行った場合の燃焼騒音スペクトルは、約１．０５ｋＨｚ（周期＝約０．９５２ｍｓ）で燃焼騒音レベルが最大となった。そこで、実機実験では、前段噴射燃料の燃焼（高温酸化反応）による前段ピーク時期と、後段噴射燃料の燃焼による後段ピーク時期との間隔Δｔ１が、クランク角で約２．５°、時間で約０．４７６ｍｓ（０．５／ｆ０＝約０．５／１．０５ｍｓ）となるように（図４の実施形態参照）、前段噴射開始時期に対する後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を調整した。その結果、後段噴射開始時期は圧縮上始点後７．２°であった。これによって、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波が、１．０５ｋＨｚ付近で互いに相殺し、図５Ａの実施形態に示すように、１．０５ｋＨｚ付近の周波数帯域で燃焼騒音成分が低減した。このとき、２．１ｋＨｚ付近の周波数帯域では燃焼時圧力波が強め合うが、燃焼騒音スペクトルでは、２．１ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分が１ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分よりも小さいレベルにとどまっているため、オーバーオールの燃焼騒音レベルにはほとんど影響を与えない。その結果、図５Ｂの実施形態に示すように、オーバーオールの燃焼騒音レベルを７６ｄＢまで低減することができる。

一方、比較実験として、前段噴射開始時期に対する後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を伸ばして後段噴射開始時期を圧縮上始点後１０°まで遅角すると、図５Ｂの比較例に示すように、オーバーオールの燃焼騒音レベルが７７．２ｄＢまで増大した。このとき、前段噴射燃料の燃焼（高温酸化反応）による前段ピーク時期と、後段噴射燃料の燃焼による後段ピーク時期との間隔Δｔ１は、図４の比較例に示すように、クランク角で約４．５°、時間で約０．８３ｍｓとなる。燃焼騒音スペクトルでは、図５Ａの比較例に示すように、周期が約１．６６ｍｓとなる周波数０．６ｋＨｚ付近と、周期が約０．５５ｍｓとなる周波数１．８ｋＨｚ付近とで、燃焼時圧力波が相殺することで、燃焼騒音成分が低下する。しかし、Δｔ１＝０．８３ｍｓと周期がほぼ一致する約１．２ｋＨｚ付近では、燃焼時圧力波が強め合うことで、燃焼騒音成分が増大する。燃焼騒音スペクトルでは、１．２ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分が０．６ｋＨｚ付近と１．８ｋＨｚ付近の燃焼騒音成分よりも大きく、オーバーオールの燃焼騒音レベルは、燃焼騒音スペクトルの最大値でほぼ決まるため、後段噴射開始時期を遅角した条件では、図５Ｂの比較例に示すように、オーバーオールの燃焼騒音レベルが増大した。

このように、本実施形態によれば、前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が、ＰＣＣＩ燃焼の騒音レベルが最大となる周波数ｆ０の逆数の０．５倍である圧力波相殺条件を略満たすように、前段噴射開始時期と後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を制御することで、例えば図６の燃焼騒音スペクトルに示すように、周波数ｆ０付近において、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波を互いに相殺させて、燃焼騒音成分を低減することができる。その際には、特許文献２のような筒内圧の時間微分値の立ち上がり時期の時間差ではなく、筒内圧の時間微分値（またはクランク角微分値）におけるピーク時期の間隔Δｔ１を制御パラメータとしており、例えば図１４に示すような筒内圧のクランク角微分値における２段目の燃焼による立ち上がり時期が明確に現れない場合であっても、筒内圧のクランク角微分値のピーク時期は明確に現れるため、ピーク時期の間隔Δｔ１の設定誤差を抑え、周波数ｆ０付近での燃焼騒音成分の低減効果を向上させることができる。さらに、オーバーオールの燃焼騒音レベルは、燃焼騒音スペクトルの最大値でほぼ決まるため、例えば図６の周波数ｇ０付近のような燃焼騒音スペクトルの小さい周波数で燃焼時圧力波が強め合って燃焼騒音成分が増大しても、オーバーオールの燃焼騒音レベルにはほとんど影響が無く、燃焼騒音スペクトルが最大となる周波数ｆ０付近での燃焼騒音成分の低減効果を向上させることで、オーバーオールの燃焼騒音低減効果を向上させることができる。

なお、本願発明者が実機実験を行った結果から、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）における設定値以上のピークが１つとなるようＰＣＣＩ燃焼（１段燃焼）を行った場合の燃焼騒音スペクトルは、図６の１段燃焼に示すように、燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０付近においてなだらかな曲線となる。例えばｆ０＝１．１ｋＨｚの場合、燃焼騒音スペクトルが大きい（最大付近となる）周波数帯域は、１．０〜１．２ｋＨｚ程度の帯域幅を有する。そこで、本実施形態では、間隔Δｔ１が０．５／ｆ０から若干ずれた値であっても、燃焼騒音スペクトルの大きい周波数帯域で燃焼騒音成分を低減することが可能である。例えば燃焼騒音スペクトルの大きい周波数帯域が１．０〜１．２ｋＨｚ（ｆ０＝１．１ｋＨｚ）である場合は、間隔Δｔ１を０．４１７（＝０．５／１．２）ｍｓｅｃ以上且つ０．５ｍｓｅｃ以下の範囲内に制御することも可能である。このように、間隔Δｔ１が０．５／（ｆ０＋０．１）ｍｓｅｃ以上且つ０．５／（ｆ０−０．１）ｍｓｅｃ以下になるように、前段噴射開始時期と後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を制御することによっても、燃焼騒音スペクトルの大きい周波数帯域で燃焼騒音成分を低減することができる。また、間隔Δｔ１が０．４６／ｆ０（＝０．５／（ｆ０＋０．１×ｆ０／１．１）以上且つ０．５５／ｆ０（＝０．５／（ｆ０−０．１×ｆ０／１．１）以下になるように、前段噴射開始時期と後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を制御することも可能である。

また、本願発明者が燃焼騒音低減効果を調べる実機実験を行った結果から、周波数ｆ０で燃焼時圧力波の相殺による燃焼騒音成分の低減効果をさらに向上させるためには、筒内圧のクランク角微分値における後段ピーク値が正の値となるように、後段噴射の噴射量を制御することが好ましい。そして、前段ピーク値と後段ピーク値との間に明確な谷間（極小値）が存在し、前段ピーク値及び後段ピーク値の小さい方の値（図３の例では後段ピーク値）と谷間の極小値との差Ｈが５０ｋＰａ／ｄｅｇ．以上となるように、後段噴射の噴射開始時期及び噴射量を制御することが好ましい。

また、後段噴射の噴射量が前段噴射の噴射量に比べて同等または多いときには、例えば図７に示すように、筒内圧のクランク角微分値における後段ピーク値が前段ピーク値よりも大きくなることがあるが、その場合でも、周波数ｆ０付近において、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波を互いに相殺させて、燃焼騒音成分を低減することができる。その場合において、周波数ｆ０で燃焼時圧力波の相殺による燃焼騒音成分の低減効果をさらに向上させるためには、前段ピーク値と谷間の極小値との差Ｈが５０ｋＰａ／ｄｅｇ．以上となるように、後段噴射の噴射開始時期及び噴射量を制御することが好ましい。

本実施形態では、例えば図８の燃料噴射パターンに示すように、前段噴射を複数回に分けて行うことも可能である。その際には、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）において、前段噴射燃料の燃焼（高温酸化反応）による前段ピークが１つになるように、各前段噴射の噴射開始時期及び噴射期間を制御することが好ましい。そして、上記の圧力波相殺条件を略満たすように、最初の前段噴射開始時期と後段噴射開始時期の間隔Δｔ０を制御する。図８は前段噴射を２回に分けて行う例を示しているが、前段噴射を３回以上に分けて行うことも可能である。

また、本実施形態では、例えば図９の燃料噴射パターンに示すように、後段噴射の後に、微少量の燃料噴射（アフター噴射とする）を行うことも可能である。筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）には、アフター噴射燃料の燃焼によるピークが生じるが、アフター噴射燃料は、圧縮上始点後、時間が経ってから噴射されるため、筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）において、アフター噴射燃料の燃焼によるピークは、例えば図１０に示すように、前段噴射燃料の燃焼による前段ピーク及び後段噴射燃料の燃焼による後段ピークよりも十分小さく、負の値になることが多い。そのため、アフター噴射を行っても、アフター噴射燃料の燃焼時圧力波が前段噴射燃料の燃焼時圧力波や後段噴射燃料の燃焼時圧力波と干渉することはほとんど無い。

なお、上記の圧力波相殺条件を満たす前段噴射時期と後段噴射時期の間隔Δｔ０は、厳密には圧縮着火式内燃機関１０の回転数・負荷等の運転状態に応じて変化する。そこで、電子制御装置５０は、圧縮着火式内燃機関１０の回転数及び負荷に基づいて圧力波相殺条件を略満たすように前段噴射時期と後段噴射時期の間隔Δｔ０を決定することが好ましい。その際には、圧力波相殺条件を満たすための、機関回転数及び機関負荷に対する間隔Δｔ０の関係を表す特性マップを実機実験により予め作成し、電子制御装置５０の記憶装置に記憶しておく。電子制御装置５０は、この特性マップにおいて、圧縮着火式内燃機関１０の回転数及び負荷に対応する間隔Δｔ０を算出することで、与えられた圧縮着火式内燃機関１０の回転数及び負荷に対して、圧力波相殺条件を満たす間隔Δｔ０を決定する。以下、圧力波相殺条件を満たすための特性マップの作成方法の一例について、図１１Ａのフローチャートを用いて説明する。

まずステップＳ１０１では、全体の燃料噴射量（機関負荷に対応）、ＥＧＲ率、及びターボチャージャーの可変ベーン開度を決定する。ステップＳ１０２では、前段噴射の噴射回数を決定し（この例では２回とする）、ステップＳ１０３では、前段噴射の噴射開始時期及び噴射期間（噴射量）を決定する（この例では２回とも）。ステップＳ１０４では、後段噴射の噴射回数を決定し（この例では１回とする）、ステップＳ１０５では、後段噴射の噴射期間（噴射量）を決定する。

ステップＳ１０６では、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）における設定値以上のピーク値が１つになるまで、後段噴射の噴射開始時期を進角して調整する。筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）については、筒内圧センサにより検出した実機の筒内圧履歴をクランク角微分（または時間微分）することで取得することができる。また、ここでの設定値については、低温酸化反応によるピーク値よりも大きく、且つ高温酸化反応によるピーク値よりも小さい値に設定される。ステップＳ１０７では、実機の筒内圧履歴を筒内圧センサにより検出し、ＦＦＴ変換して燃焼騒音スペクトルを算出することで、燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０を取得する。

ステップＳ１０８では、後段噴射の噴射開始時期を遅角していき、１サイクル中の筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）に前段ピークと後段ピークの２つのピークが存在し、且つ前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が０．５／ｆ０を満たすように、後段噴射の噴射開始時期を調整する。ステップＳ１０９では、燃焼騒音スペクトルを再度算出し、間隔Δｔ１と同じ周期に相当する周波数ｇ０での燃焼騒音成分が増幅されスペクトル強度がこの周波数ｇ０で最大となっていないことを確認する。例えば図１１Ｂに示すようにスペクトル強度がこの周波数ｇ０で最大となっている場合は、後段噴射の噴射開始時期をわずかに進角もしくは遅角して燃焼騒音スペクトルを再度算出し、例えば図１１Ｃに示すように燃焼騒音スペクトルの谷間（ステップＳ１０７で燃焼騒音スペクトルが最大となる周波数ｆ０）の低周波数側または高い周波数側にあるスペクトルピークが最大になるようにするか、もしくは周波数ｇ０での値に等しくする。

ステップＳ１１０では、オーバーオールの燃焼騒音レベルが目標レベルを下回ったことを確認する。目標未達ならば、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９を再度繰り返す。ステップＳ１１１では、排気エミッションや燃料消費率等、その他の量を計測して目標値を満たしていることを確認する。目標未達ならば、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１０を再度繰り返す。以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１１１を圧縮着火式内燃機関１０の回転数及び負荷を変更しながら繰り返すことで、圧力波相殺条件を満たすための特性マップを作成することができる。

また、気温や燃料性状（セタン価）の変化により各噴射燃焼の着火遅れ期間が変化すると、前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が変化する。そこで、電子制御装置５０は、筒内圧センサで検出された圧縮着火式内燃機関１０の筒内圧履歴をのクランク角微分（または時間微分）することで、筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）における前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１を取得し、この間隔Δｔ１が０．５／ｆ０を略満たすように、前段噴射時期と後段噴射時期の間隔Δｔ０を制御することが好ましい。このように、筒内圧センサで検出された筒内圧のクランク角微分値（または時間微分値）に基づいて圧力波相殺条件を略満たすように間隔Δｔ０を制御することで、気温や燃料性状（セタン価）の変化により各噴射燃焼の着火遅れ期間が変化しても、燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０付近において、前段噴射燃料の燃焼時圧力波と後段噴射燃料の燃焼時圧力波を互いに相殺させて、燃焼騒音成分を低減することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ 圧縮着火式内燃機関、１１ シリンダ、１２ ピストン、１３ インジェクタ、１４ 吸気ポート、１５ 排気ポート、１６ 還流通路、１７ ＥＧＲ制御弁、５０ 電子制御装置。

Claims (5)

1. 燃料を筒内に噴射して自着火により燃焼させる圧縮着火式内燃機関であって、
   １サイクル中の燃料噴射として前段噴射と後段噴射を行い、１サイクル中の筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値が、前段噴射燃料の燃焼による前段ピークと、後段噴射燃料の燃焼による後段ピークを有するように、前段噴射と後段噴射の噴射時期及び噴射量を調整し、
   さらに、前段ピーク時期と後段ピーク時期の間隔Δｔ１が、１サイクル中の筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値における設定値以上のピークが１つとなるよう燃料噴射を行った場合の燃焼騒音レベルが最大となる周波数ｆ０の逆数の０．５倍であり、かつ、燃焼騒音成分のスペクトル強度が、前記間隔Δｔ１と同じ周期に相当する周波数ｇ０で最大値とならない条件を略満たすように、前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整する、圧縮着火式内燃機関。
2. 請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関であって、
   機関回転数及び機関負荷に基づいて前記条件を略満たすように前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整する、圧縮着火式内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の圧縮着火式内燃機関であって、
   筒内圧センサで検出された筒内圧の時間微分値またはクランク角微分値に基づいて前記条件を略満たすように前段噴射時期と後段噴射時期の間隔を調整する、圧縮着火式内燃機関。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の圧縮着火式内燃機関であって、
   前段噴射燃料が予混合圧縮着火燃焼するように前段噴射時期を調整する、圧縮着火式内燃機関。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の圧縮着火式内燃機関であって、さらに、
   前記前段ピークと、前記後段ピークとの間に極小値が存在し、かつ、前記前段ピークおよび前記後段ピークのうち小さいほうのピークと、前記極小値との差が５０ｋＰａ／ｄｅｇ．以上となるように、前記後段噴射の噴射時期及び噴射量を調整する、ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。

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