JP6175343B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、低温予混合圧縮着火燃焼に入ってからの経過時間が所定値以下であるときは、通常燃焼から低温予混合圧縮着火燃焼に移行した直後の酸素濃度が高い状態にあると判断し、燃料のパイロット噴射（プレ燃料噴射）を行うというものである。

特開２００１−９０５９５号公報

上記従来技術においては、酸素濃度が高い期間にプレ燃料噴射を行うことで、燃焼騒音を低減することは可能となる。しかし、酸素濃度が低くなることで、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときに、燃焼騒音が一時的に増大してしまうという問題がある。

本発明の目的は、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わる時の燃焼騒音の増大を抑制することができる燃焼制御装置を提供することである。

本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、メイン燃料噴射を複数回に分けて実施するように燃料噴射弁を制御するメイン噴射制御手段と、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御するプレ噴射制御手段と、複数回のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を決定する噴射時期決定手段と、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときに、噴射時期決定手段により決定された１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を変更する噴射時期変更手段とを備え、噴射時期変更手段は、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する第１噴射時期遅角手段と、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定する噴射インターバル設定手段と、噴射インターバル設定手段により設定された噴射インターバルに応じて、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する第２噴射時期遅角手段とを有し、メイン噴射制御手段は、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときは、噴射時期変更手段により変更された燃料噴射時期に応じて１回目及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施するように、燃料噴射弁を制御することを特徴とするものである。

このように本発明の燃焼制御装置においては、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときに、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、１回目のメイン燃料噴射による過早着火に起因する急激な圧力上昇が抑えられるため、燃焼騒音を低減することができる。また、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときに、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、２回目のメイン燃料噴射による着火時期を適切に調整し、燃焼騒音を低減することができる。以上により、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わる時の燃焼騒音の増大を抑制することができる。

好ましくは、第１噴射時期遅角手段は、１回目のメイン燃料噴射による着火時期が目標値と同等となるように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。この場合には、１回目のメイン燃料噴射による過早着火に起因する急激な圧力上昇が十分に抑えられるため、燃焼騒音を確実に低減することができる。

また、好ましくは、噴射インターバル設定手段は、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧により低減させるように、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定する。この場合には、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値が低減するため、燃焼騒音を確実に低減することができる。

このとき、噴射インターバル設定手段は、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定するのが好ましい。この場合には、特定の周波数帯の音圧が低くなるため、特定の周波数帯の燃焼騒音を低減することができる。その結果、オーバーオール（全周波数帯）の燃焼騒音を低減することができる。

さらに、好ましくは、燃焼室内の空燃比を検出する空燃比検出手段と、予め設定された目標空燃比と空燃比検出手段により得られた検出空燃比との偏差を算出する偏差算出手段とを更に備え、プレ噴射制御手段は、目標空燃比と検出空燃比との偏差がリーン側にずれている場合であって、目標空燃比と検出空燃比との偏差の絶対値が所定値よりも大きいときに、プレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する。この場合にも、１回目のメイン燃料噴射による過早着火に起因する急激な圧力上昇が抑えられるため、燃焼騒音をより低減することができる。

本発明によれば、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わる時の燃焼騒音の増大を抑制することができる。これにより、過渡運転時に適切な燃焼を実現することが可能となる。

本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。 図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。 空燃比偏差とプレ燃料噴射の有無との関係を示すグラフである。 １回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を干渉させる概念を示すグラフである。 空燃比偏差及びプレ燃料噴射の有無と燃焼騒音との関係の一例を比較して示すグラフである。 熱発生率波形の一例を比較して示すグラフである。 音圧の周波数特性の一例を比較して示すグラフである。 燃焼騒音の一例を比較して示すグラフである。

以下、本発明に係わる燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が設けられている。

各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。インジェクタ５は、噴射ノズル５ａから放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ５はコモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に常時供給されている。

エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド８を介して接続されている。また、エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド１０を介して接続されている。

吸気通路７には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１１、ターボ過給機１２のコンプレッサ１３、インタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が設けられている。排気通路９には、ターボ過給機１２のタービン１６及び触媒付きＤＰＦ１７が設けられている。

また、ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を排気再循環ガス（ＥＧＲガス）として燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）ユニット１８を備えている。ＥＧＲユニット１８は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐように設けられ、ＥＧＲガスを還流するためのＥＧＲ通路１９と、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ２０と、ＥＧＲ通路１９を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２１と、このＥＧＲクーラ２１をバイパスするようにＥＧＲ通路１９に接続されたバイパス通路２２と、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替える切替弁２３とを有している。

上記の各インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０及び切替弁２３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４によって制御される。ＥＣＵ２４には、クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６及びエアーフローメータ２７が接続されている。

クランク角センサ２５は、図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度（クランク角）を検出することで、エンジン本体２の回転数（エンジン回転数）を検出するセンサである。アクセル開度センサ２６は、エンジン本体２の負荷（エンジン負荷）として、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）を検出するセンサである。エアーフローメータ２７は、燃焼室４内に吸入される空気量を検出するセンサであり、吸気通路７に配置されている。

ここで、インジェクタ５、スロットルバルブ１５、排気再循環ユニット１８、ＥＣＵ２４、クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６及びエアーフローメータ２７は、本実施形態の燃焼制御装置２８を構成している。このような燃焼制御装置２８は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクル毎に、燃焼室４内に空気を吸入すると共に各インジェクタ５から燃焼室４内に燃料を複数回に分けて噴射（分割噴射）して、予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。

図２は、ＥＣＵ２４により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６及びエアーフローメータ２７の検出信号を入力し、所定のステップを行い、インジェクタ５を制御する処理である。なお、本処理は、１サイクル毎に実行される。

同図において、まずクランク角センサ２５により検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ２６により検出されたアクセル開度（エンジン負荷）とに基づいて、１回目のメイン燃料噴射及びこの後に実施される２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０１）。

続いて、エアーフローメータ２７により検出された吸入空気量に基づいて、検出空燃比（検出Ａ／Ｆ）を算出する（手順Ｓ１０２）。具体的には、例えば上記手順Ｓ１０１で決定された１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から次気筒の燃料噴射量を算出すると共に、エアーフローメータ２７により検出された吸入空気量から次気筒の空気量を算出する。そして、次気筒の空気量を次気筒の燃料噴射量で除することで、検出空燃比を算出する。

続いて、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）と検出空燃比（検出Ａ／Ｆ）との空燃比偏差（ΔＡ／Ｆ）を算出する（手順Ｓ１０３）。目標空燃比は、例えば予め設定された空燃比マップを用いて、エンジン回転数及びアクセル開度等から得られる。空燃比偏差は、ΔＡ／Ｆ＝目標Ａ／Ｆ−検出Ａ／Ｆにより算出される。

続いて、空燃比偏差がリーン側にずれている（ΔＡ／Ｆ＜０）かどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。空燃比偏差がリーン側にずれていると判断されたときは、空燃比偏差が予め設定された閾値Ａ（図３参照）よりも小さいかどうか、つまり空燃比偏差の絶対値が閾値Ａの絶対値よりも大きいかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。

空燃比偏差が閾値Ａよりも小さいと判断されたときは、図３に示すようにプレ燃料噴射を実施する期間とし、プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する（手順Ｓ１０６）。プレ燃料噴射は、１回目のメイン燃料噴射の前に実施される補助的な燃料噴射である。このとき、プレ燃料噴射時の燃料噴射量は、予め決められた一定値としても良いし、エンジン負荷に応じた値としても良い。なお、プレ燃料噴射時の燃料噴射時期は、例えば予め決められている。

続いて、手順Ｓ１０１で決定された１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を同じ分だけ遅角する（手順Ｓ１０７）。この時の遅角量は、例えば予め決められた噴射時期調整マップに応じたものとする。

続いて、手順Ｓ１０６で決定された燃料噴射量に従ってプレ燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。続いて、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び手順Ｓ１０７で変更された燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。そして、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び手順Ｓ１０７で変更された燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

手順Ｓ１０５で空燃比偏差が閾値Ａよりも小さくない、つまり空燃比偏差の絶対値が閾値Ａの絶対値よりも大きくないと判断されたときは、図３に示すようにプレ燃料噴射を実施しない期間とし、空燃比偏差が閾値Ａ以上であり且つ予め設定された閾値Ｂ（図３参照）以下であるかどうか、つまり空燃比偏差の絶対値が閾値Ｂの絶対値以上であり且つ閾値Ａの絶対値以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１１）。閾値Ｂは、閾値Ａよりも目標空燃比に近い値である。

空燃比偏差が閾値Ａ以上であり且つ閾値Ｂ以下であると判断されたときは、手順Ｓ１０１で決定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する（手順Ｓ１１２）。このとき、１回目のメイン燃料噴射による燃料と空気との混合気の着火時期が目標空燃比における着火時期と同等となるように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。

続いて、１回目のメイン燃料噴射の開始タイミングと２回目のメイン燃料噴射の開始タイミングとの噴射インターバルを設定する（手順Ｓ１１３）。このとき、図４に示すように、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を干渉させることで、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、上記噴射インターバルを設定する。

例えば、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期等に応じた最適な噴射インターバルのデータを噴射インターバルマップとして予め調べて用意しておき、その噴射インターバルマップを用いて噴射インターバルを設定する。

なお、図４においては、１点鎖線Ｌが１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、破線Ｍが２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、実線Ｎが両者の圧力波を干渉させたものを示している。

続いて、手順Ｓ１１３で設定された噴射インターバルに応じて、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する（手順Ｓ１１４）。

手順Ｓ１１４が実行された後、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び手順Ｓ１１２で変更された燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。そして、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び手順Ｓ１１４で変更された燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

手順Ｓ１１１で空燃比偏差が閾値Ｂよりも大きい、つまり空燃比偏差の絶対値が閾値Ｂの絶対値よりも小さいと判断されたとき、または手順Ｓ１０４で空燃比偏差がリーン側にずれていない、つまり空燃比偏差がリッチ側にずれていると判断されたときは、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。そして、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、各インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

従って、上記の図２に示す処理では、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わってから空燃比偏差が閾値Ｂに達するまでの所定のサイクル（所定期間）だけ、手順Ｓ１１２〜Ｓ１１４を実行することとなる。

なお、上記の図２に示す処理では、空燃比偏差がリーン側ではなくリッチ側にずれているときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を特に変更していないが、必要に応じて１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角しても良い。

以上において、ＥＣＵ２４は、メイン燃料噴射を複数回に分けて実施するように燃料噴射弁５を制御するメイン噴射制御手段と、メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御するプレ噴射制御手段と、複数回のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を決定する噴射時期決定手段と、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わったときに、噴射時期決定手段により決定された１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を変更する噴射時期変更手段とを構成する。また、ＥＣＵ２４は、燃焼室４内の空燃比を検出する空燃比検出手段の一部と、予め設定された目標空燃比と空燃比検出手段により得られた検出空燃比との偏差を算出する偏差算出手段とを構成する。

このとき、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１０は、メイン噴射制御手段として機能する。上記の手順Ｓ１０８は、プレ噴射制御手段として機能する。上記の手順Ｓ１０１は、噴射時期決定手段として機能する。上記の手順Ｓ１１１〜Ｓ１１４は、噴射時期変更手段として機能する。上記の手順Ｓ１０２は、空燃比検出手段の一部として機能する。上記の手順Ｓ１０３は、偏差算出手段として機能する。

より具体的には、上記の手順Ｓ１１２は、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する第１噴射時期遅角手段として機能する。上記の手順Ｓ１１３は、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定する噴射インターバル設定手段として機能する。上記の手順Ｓ１１４は、噴射インターバル設定手段により設定された噴射インターバルに応じて、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する第２噴射時期遅角手段として機能する。

ところで、例えば減速やシフトチェンジ等の燃料カット時といった過渡運転中に、予混合燃焼モード内で空燃比偏差がリーン側にずれており、且つ空燃比偏差が目標空燃比に近づいていくと、図３に示すように、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わる制御が行われる。プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わるときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。

このとき、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を単に遅角するだけでは、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間への切り替わり時に、燃焼騒音が大きく変化してしまう。例えば、上述したように１回目のメイン燃料噴射による着火時期が目標空燃比における着火時期と同等となるように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、１回目のメイン燃料噴射による過早着火に起因する急激な圧力上昇が抑えられるため、燃焼騒音の低減に寄与することができる。しかし、例えば１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を等しくすると、図５の破線Ｊで示すように、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間に切り替わるときに、燃焼騒音が急激に増大してしまう。

これに対し本実施形態では、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、２回目のメイン燃料噴射による着火時期が適切に調整されるため、特定の周波数帯の音圧が低くなる。その結果、オーバーオール（全周波数帯）の燃焼騒音を低減することができる。これにより、図５の実線Ｋで示すように、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間への切り替わり時における燃焼騒音の急激な増大を抑制することができる。

図６は、熱発生率波形の一例を比較して示したものである。図中、破線Ｐは、目標空燃比時における熱発生率波形を示している。１点鎖線Ｑは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を等しくした従来制御における熱発生率波形を示している。実線Ｒは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角した本制御における熱発生率波形を示している。

ここで、従来制御及び本制御では、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量は、１回目のメイン燃料噴射による着火時期が目標空燃比における着火時期と同等となるような量である。これにより、図６から分かるように、従来制御及び本制御における熱発生率波形の最初のピークは、目標空燃比時とものとほぼ一致している。

また、従来制御では、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔（最初の燃焼ピークと２つ目の燃焼ピークとの間隔）はＸ_１である。一方、本制御では、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを適切に設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することで、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量が１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量よりも少なくなっている。従って、本制御では、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔はＸ_２（＜Ｘ_１）となり、目標空燃比時における熱発生率波形の燃焼ピーク間隔とほぼ一致している。

図７は、燃焼室内（筒内）で発生する音圧の周波数特性の一例を比較して示したものである。図中、破線Ｐは、目標空燃比時における周波数特性を示している。１点鎖線Ｑは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を等しくした従来制御における周波数特性を示している。実線Ｒは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角した本制御における周波数特性を示している。従来制御及び本制御において、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量は、図６に示すものと同様である。

本制御では、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定している。具体的には、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に対して、２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波が例えば１／２周期ずれるように調整している。これにより、図７から分かるように、本制御における音圧のピークが従来制御における音圧のピークよりも低くなっている。その結果、オーバーオールの燃焼騒音を低減することができる。

図８は、燃焼騒音の一例を示したものである。図８から分かるように、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を等しくした従来制御では、目標空燃比時に比べて燃焼騒音が高くなっている。一方、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定し、その噴射インターバルに応じて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角した本制御では、従来制御に比べて燃焼騒音が低くなっている。

以上のように本実施形態によれば、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の噴射インターバルを設定し、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を適切に調整するので、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔が適切なものとなる。従って、プレ燃料噴射を実施する期間からプレ燃料噴射を実施しない期間への切り替わり時における燃焼騒音の一時的な増大を抑制することができる。これにより、過渡運転時に適切な燃焼を実現することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、目標空燃比と検出空燃比との空燃比偏差を算出する際に、エアーフローメータ２７により検出された吸入空気量に基づいて空気量を算出し、その空気量を燃料噴射量で除して検出空燃比を算出するようにしたが、特にその手法には限られず、例えば燃焼室４内の空燃比を直接検出する空燃比センサを設け、この空燃比センサにより検出された空燃比を検出空燃比としても良い。

また、上記実施形態では、エアーフローメータ２７により燃焼室４内への吸入空気量を検出するようにしたが、そのような吸入空気量の代わりに、酸素濃度を検出しても良い。

さらに、上記実施形態では、目標空燃比と検出空燃比との空燃比偏差を算出し、その空燃比偏差を閾値Ａと比較して、プレ燃料噴射を実施するかどうかを判断するようにしたが、特にその手法には限られず、例えば燃料噴射による着火遅れを推定し、その推定結果に基づいてプレ燃料噴射を実施するかどうかを判断しても良い。

また、上記実施形態では、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定したが、特にその手法には限られない。例えば、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯以外の周波数帯において当該音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させて、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を低減させるように、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定しても、本実施形態の効果を発揮する。更に言えば、２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧を用いて、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を低減させるように、１回目のメイン燃料噴射と２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定しても良い。

また、上記実施形態では、メイン燃料噴射を２回に分けて行うようにしたが、メイン燃料噴射を３回以上に分けて行うようにしても良い。

１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、２４…ＥＣＵ（メイン噴射制御手段、プレ噴射制御手段、噴射時期決定手段、噴射時期変更手段、第１噴射時期遅角手段、噴射インターバル設定手段、第２噴射時期遅角手段、空燃比検出手段、偏差算出手段）、２７…エアーフローメータ（空燃比検出手段）、２８…燃焼制御装置。

Claims (5)

1. 予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
   前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   予混合圧縮着火燃焼を行うためのメイン燃料噴射を複数回に分けて実施するように前記燃料噴射弁を制御するメイン噴射制御手段と、
   前記メイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御するプレ噴射制御手段と、
   前記エンジンの回転数を検出するセンサと、
   前記エンジンの負荷を検出するセンサと、
   前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とに基づいて、前記複数回のメイン燃料噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を決定する決定手段と、
   前記燃焼室内の空燃比である検出空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とに基づいて設定された目標空燃比と前記空燃比検出手段により得られた前記検出空燃比との偏差である空燃比偏差を算出する偏差算出手段と、
   前記偏差算出手段により算出された前記空燃比偏差に基づいて、前記決定手段により決定された１回目及び２回目の前記メイン燃料噴射の燃料噴射時期を変更する噴射時期変更手段とを備え、
   前記プレ噴射制御手段は、
   前記検出空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にずれており、且つ、前記空燃比偏差が第１閾値よりも小さい場合に、前記プレ燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第１制御を実行し、
   前記検出空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にずれており、且つ、前記空燃比偏差が前記第１閾値以上である場合に、前記プレ燃料噴射を実施しないように前記燃料噴射弁を制御する第２制御を実行し、
   前記検出空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にずれている場合であって、前記検出空燃比が前記目標空燃比に近付くように変化することで、前記空燃比偏差が前記第１閾値よりも小さい状態から前記第１閾値以上である状態に変化する空燃比変化が生じた場合、前記燃料噴射弁の制御を前記第１制御から前記第２制御に切り替え、
   前記噴射時期変更手段は、
   前記空燃比変化が生じた場合、前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を、前記決定手段により決定された前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期よりも遅角させた燃料噴射時期に変更する第１噴射時期遅角手段と、
   前記空燃比変化が生じた場合、前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記１回目のメイン燃料噴射と前記２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定する噴射インターバル設定手段と、
   前記空燃比変化が生じた場合、前記噴射インターバル設定手段により設定された噴射インターバルに応じて、前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を、前記決定手段により決定された前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期よりも遅角させた燃料噴射時期に変更する第２噴射時期遅角手段とを有し、
   前記第１噴射時期遅角手段は、前記１回目のメイン燃料噴射による着火時期が前記目標空燃比における着火時期と同等となるように、前記決定手段により決定された前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するように変更し、
   前記噴射インターバル設定手段は、前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を前記２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧により低減させるように、前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記１回目のメイン燃料噴射と前記２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定し、
   前記メイン噴射制御手段は、前記空燃比変化が生じてから所定サイクルが経過するまでの間、前記噴射時期変更手段により変更された燃料噴射時期に応じて前記１回目及び前記２回目のメイン燃料噴射を順次実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃焼制御装置。
2. 前記噴射インターバル設定手段は、前記１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を前記２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、前記１回目のメイン燃料噴射と前記２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
3. 前記所定サイクルは、前記プレ噴射制御手段が前記燃料噴射弁の制御を前記第１制御から前記第２制御に切り替えてから前記空燃比偏差が予め設定された第２閾値に達するまでのサイクルであり、
   前記第２閾値は、前記第１閾値よりも前記目標空燃比に近い値であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御装置。
4. 前記噴射インターバル設定手段は、前記決定手段により決定された前記１回目及び前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量、及び前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、前記噴射インターバルを設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃焼制御装置。
5. 前記噴射インターバル設定手段は、熱発生率波形において、前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記燃料噴射時期に従って実施される前記１回目のメイン燃料噴射による燃焼ピークと前記２回目のメイン燃料噴射による燃焼ピークとの間隔を、前記目標空燃比時における前記１回目のメイン燃料噴射による燃焼ピークと前記２回目のメイン燃料噴射による燃焼ピークとの間隔に近付けるように、前記１回目のメイン燃料噴射と前記２回目のメイン燃料噴射との噴射インターバルを設定し、
   当該噴射インターバルに応じて前記第２噴射時期遅角手段により変更された前記２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量は、前記第１噴射時期遅角手段により変更された前記１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の燃焼制御装置。

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