JP2009299496A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、失火し易い状況であっても失火を確実に抑制することの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。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、燃料インジェクタに対し、１サイクル中に、メイン噴射と、該メイン噴射に先立つ少なくとも１回のパイロット噴射とを含む複数回の噴射を実行させる燃料噴射制御装置と、失火のし易さを判定する失火し易さ判定手段と、失火し易いと判定された場合に、パイロット噴射の燃料が反応してなる冷炎に、その次の回の噴射の噴霧が時間的または空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定する失火抑制手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

燃料を圧縮自着火させるディーゼルエンジンが広く用いられている。近年、ディーゼルエンジンの燃費やエミッションを改善するため、低圧縮比化が進められる傾向にある。低圧縮比のディーゼルエンジンにおいては、従来のディーゼルエンジンと比べ、圧縮端温度が低くなる。このため、以下のような要因がある場合（特に、二つ以上が重なる場合）には、筒内温度が低くなるために、失火（着火不良）が生じ易くなることがある。

（１）低水温
冷間始動直後（特に寒冷地の場合）においては、エンジン冷却水温が低いため、筒内温度が低くなり易い。
（２）高地
空気密度の低い高地では、筒内の空気量が少なくなるため、筒内温度が低くなり易い。
（３）グロープラグオフ
始動時の着火補助装置としてグロープラグを備えたディーゼルエンジンが知られている。このグロープラグは、寿命を確保するために、所定のタイミングでオフされる。グロープラグがオフされると、加熱が得られなくなり、筒内温度が低くなり易い。

従来、失火を抑制する方法としては、パイロット噴射、特に複数回のパイロット噴射を行う方法が有効であるとされている。しかしながら、失火し易い、厳しい運転条件においては、複数回のパイロット噴射を行っても、失火を確実に抑制することは困難であった。

特開２００４−１００６０３号公報には、吸気行程ないし圧縮行程において予混合気を形成するように第１の燃料噴射を行い、その予混合気に冷炎反応を生ずる頃に第２の燃料噴射を行う燃焼制御装置が開示されている。この装置では、第２の燃料噴射の気化潜熱によって冷炎反応を抑制することにより、熱炎反応への移行を遅延させるようにしている（上記公報の段落００１７、００６４等参照）。

特開２００４−１００６０３号公報 特開平１１−８２１３９号公報 特開２００７−２７８０８８号公報

上記公報に記載された発明においては、第１の燃料噴射がパイロット噴射に相当し、第２の燃料噴射がメイン噴射に相当している。仮に、失火し易い厳しい運転条件において、上記公報に記載された発明のように燃料噴射を制御したとすると、パイロット噴射の燃料の冷炎反応が阻害されるため、メイン噴射の燃料が着火しにくくなる。このため、失火を生じ易くなる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、失火し易い状況であっても失火を確実に抑制することの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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、
前記燃料インジェクタに対し、１サイクル中に、メイン噴射と、該メイン噴射に先立つ少なくとも１回のパイロット噴射とを含む複数回の噴射を実行させる燃料噴射制御装置と、
失火のし易さを判定する失火し易さ判定手段と、
失火し易いと前記失火し易さ判定手段により判定された場合に、前記パイロット噴射の燃料が反応してなる冷炎に、その次の回の噴射の噴霧が時間的または空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定する失火抑制手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記失火し易さ判定手段は、燃料の着火を補助する着火補助装置のオン／オフ、前記内燃機関の代表温度、および標高、のうちの少なくとも一つに基づいて失火し易さ指標を算出する失火し易さ指標算出手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記失火抑制手段は、前記冷炎が発生した後に、次の回の噴射がなされるように、パイロットインターバルを設定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記失火抑制手段は、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルを長くすることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記パイロット噴射を複数回行う場合において、前記失火抑制手段は、順番が先のパイロット噴射のパイロットインターバルを、順番が後のパイロット噴射のパイロットインターバルに比べて、長くすることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
失火し易いと前記失火し易さ判定手段により判定されていない場合に、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルを短くする通常制御手段を備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１または第２の発明において、
前記燃料インジェクタは、複数の噴孔を備え、それらの噴孔から噴霧を放射状に噴射し、
前記パイロット噴射の噴霧は、筒内に生ずるスワールによって回転し、
前記失火抑制手段は、前記パイロット噴射の噴霧と噴霧との間に、次回の噴射の噴霧が形成されるように、パイロットインターバルを設定することを特徴とする。

第１の発明によれば、失火し易いと判定された状況においては、パイロット噴射の燃料が反応してなる冷炎に、その次の回の燃料噴射の噴霧が時間的または空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定することができる。これにより、パイロット噴射の燃料の冷炎反応が、次の噴射の気化潜熱による冷却のために阻害されることを防止することができる。すなわち、パイロット噴射の燃料の冷炎を確実に発生させることができる。このため、第１の発明によれば、失火し易い状況であっても、熱炎の発生をそれに先立つ冷炎によって確実に促進することができるので、失火を確実に抑制することができる。

第２の発明によれば、燃料の着火を補助する着火補助装置のオン／オフ、内燃機関の代表温度、および標高、のうちの少なくとも一つに基づいて失火し易さ指標を算出することにより、失火のし易さを精度良く判定することができる。

第３の発明によれば、パイロット噴射の冷炎が発生した後のタイミングで次の回の噴射がなされるように、パイロットインターバルを設定することができる。すなわち、パイロット噴射の冷炎に、その次の回の燃料噴射の噴霧が時間的に重ならないようにすることができる。このため、パイロット噴射の冷炎を確実に発生させることができる。

第４の発明によれば、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルを長くすることができる。筒内温度がより低い場合ほど、パイロット噴射がなされてから冷炎が発生するまでに要する時間が長くなる。従って、冷炎の発生後に次回の噴射を行うためには、パイロットインターバルをより長くすることが望ましい。第４の発明によれば、このような要求を満足させることができるので、パイロットインターバルをより適切に設定することができる。よって、失火をより確実に抑制することができる。

第５の発明によれば、順番が先のパイロット噴射のパイロットインターバルを、順番が後のパイロット噴射のパイロットインターバルに比べて、長くすることができる。順番が先のパイロット噴射ほど、筒内温度がより低い状況で実施されるため、冷炎が発生するまでの時間が長くなる。従って、冷炎の発生後に次回の噴射を行うためには、順番が先のパイロット噴射ほど、パイロットインターバルをより長くすることが望ましい。第５の発明によれば、このような要求を満足させることができるので、パイロットインターバルをより適切に設定することができる。よって、失火をより確実に抑制することができる。

第６の発明によれば、失火し易いと判定されていない状況においては、筒内温度がより低いと予想される場合ほどパイロットインターバルを短くする制御、すなわち通常の制御を行うことができる。これにより、筒内温度が低い場合ほど、着火遅れを小さくすることができるので、ＨＣを低減することができる。

第７の発明によれば、パイロット噴射の噴霧を筒内に生ずるスワールによって回転させることにより、その噴霧と噴霧との間に、次回の噴射の噴霧が形成されるように、パイロットインターバルを設定することができる。すなわち、パイロット噴射の冷炎に、その次の回の燃料噴射の噴霧が空間的に重ならないようにすることができる。このため、パイロット噴射の冷炎を確実に発生させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼルエンジン（圧縮着火内燃機関）１０を備えている。ディーゼルエンジン１０は、車両に動力源として搭載されている。本実施形態のディーゼルエンジン１０は直列４気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置は、特に限定されるものではない。

ディーゼルエンジン１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射する燃料インジェクタ１２が設置されている。各気筒の燃料インジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール１４内から、各燃料インジェクタ１２へ、燃料が供給される。

燃料インジェクタ１２は、１サイクル中に複数回、燃料を筒内に噴射することができる。すなわち、燃料インジェクタ１２は、メイン噴射と、このメイン噴射に先立って行われる１回または複数回のパイロット噴射とを、１サイクル中に実施することができる。更に、メイン噴射の後に、アフター噴射、ポスト噴射などを実施してもよい。

ディーゼルエンジン１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート２２（図２参照）に接続されている。本実施形態のディーゼルエンジン１０は、ターボ過給機２４を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービンに接続されている。

排気通路１８の、ターボ過給機２４より下流側には、排気ガスを浄化するための触媒（排気浄化装置）２６が設けられている。触媒２６としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。

ディーゼルエンジン１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により、各気筒の吸気ポート３５（図２参照）に分配される。

吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。

吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、ＥＧＲ通路４０の一端が接続されている。ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。

ＥＧＲ通路４０の途中には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を調整することにより、ＥＧＲ率を制御することができる。

そして、本実施形態のシステムは、大気圧を検出する大気圧センサ４７と、車両の運転席のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ４８と、グロープラグ４９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを更に備えている。

ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼルエンジン１０の運転状態を制御する。

グロープラグ４９は、ディーゼルエンジン１０の各気筒に設けられている。ディーゼルエンジン１０の始動時には、このグロープラグ４９に通電することにより、燃焼室を加熱、あるいは燃料噴霧を加熱する制御が行われる。これにより、燃料の着火を補助し、良好な始動性が得られる。

グロープラグ４９に通電し続けると、グロープラグ４９の寿命が短縮したり、電力消費が多くなったりする。ＥＣＵ５０は、グロープラグ４９の寿命確保や電力消費量節減のため、ディーゼルエンジン１０の始動後、所定のタイミングで、グロープラグ４９への通電をオフする制御を行う。

図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼルエンジン１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼルエンジン１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼルエンジン１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。

ＥＣＵ５０は、クランク角センサ６２の信号に基づいてエンジン回転数を算出する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数およびアクセルポジションセンサ４８の信号などに基づいて、ディーゼルエンジン１０の負荷（燃料噴射量、トルクなど）を算出する。

ディーゼルエンジン１０には、吸気弁５２を駆動する吸気動弁装置５４と、排気弁５６を駆動する排気動弁装置５８とが備えられている。更に、ディーゼルエンジン１０には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ６８が設置されている。この水温センサ６８は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。

図３は、燃料インジェクタ１２に対する駆動信号を示す図である。図３に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン１０では、メイン噴射に先立って、パイロット噴射を３回行うことができる。本明細書では、各回のパイロット噴射について、次のパイロット噴射との間隔（最後のパイロット噴射の場合にはメイン噴射との間隔）を、「パイロットインターバル」と称する。

ディーゼルエンジン１０において、以下のような要因がある場合（特に、二つ以上が重なる場合）には、筒内温度が低くなり易い。（１）エンジン冷却水温が低いこと。（２）空気密度の低い高地にいること。（３）グロープラグ４９がオフされていること。このような場合には、筒内温度が低くなる結果、失火（着火不良）が生じ易い、厳しい運転条件となる。

失火が生ずると、排気ガス中の未燃燃料成分（すなわちＨＣ）が多くなったり、白煙を生じたりする。このため、失火を防止することは極めて重要である。失火を防止する方法としては、従来、パイロット噴射を複数回行うことが有効であると言われている。また、従来、パイロットインターバルを短くした方が、着火遅れが小さくなり、ＨＣの低減に有利であると言われている。

しかしながら、従来の技術では、失火し易い厳しい運転条件の場合には、パイロット噴射を複数回行ったり、パイロットインターバルを短くしたりしても、失火を十分に抑制することが困難であった。本発明者は、失火に厳しい運転条件での失火を確実に抑制するべく、鋭意研究を続けた結果、従来の知見とは逆に、パイロットインターバルを長くすることが有効であることを見出した。

燃料と空気との混合気が自己着火する際の反応は、冷炎反応と熱炎反応とに大別される。冷炎反応（低温酸化反応）とは、大きな熱発生（熱炎反応）の前に見られる小さな熱発生を言う。冷炎反応においては、ＨＣＨＯなどの酸化物やＯＨラジカルといった、反応性の高い物質が生成されるとともに、微弱な熱発生を生ずる。この冷炎反応により、反応性の高い物質が供給されるとともに、微弱な熱発生によって筒内温度が上昇することで、熱炎反応が促進される。

図４は、失火し易い厳しい運転条件における筒内の熱発生率の波形を示す図である。図４中の上側の波形は、パイロットインターバルが比較的短い場合のものである（比較例）。本発明者の知見によれば、失火の発生するメカニズムは、次のようなものである。失火し易い厳しい運転条件の場合には、パイロット噴射により噴射された燃料が冷炎反応を起こすまでに要する時間が長くなる。その結果、パイロット噴射の燃料の冷炎が発生する前または発生途中のタイミングで、次の回のパイロット噴射あるいはメイン噴射（以下、単に「次回の噴射」と称する）が行われることとなる。このような場合には、冷炎の発生が、次回の噴射の燃料の気化潜熱による冷却のために、阻害されてしまう。このため、熱炎反応が促進されず、失火が生ずるものと考えられる。

一方、図４中の下側の熱発生率の波形は、パイロット噴射の燃料の冷炎が発生した後のタイミングで次回の噴射が行われるように、パイロットインターバルを長くした場合のものである（本実施形態）。パイロットインターバルをこのような長さに設定することにより、各回のパイロット噴射の燃料の冷炎を確実に発生させることができる。よって、それらの冷炎によって、熱炎反応を十分に促進することができる。このため、失火を確実に抑制することができる。本実施形態では、パイロット噴射の燃料の冷炎が発生した後のタイミングで次回の噴射が行われるようにパイロットインターバルの長さを設定する制御、すなわち図４中の下側に示すような駆動信号によって燃料インジェクタ１２を駆動する制御のことを、以下「失火抑制制御」と称する。

［実施の形態１における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンによれば、まず、失火し易さ指標αが算出される（ステップ１００）。

本実施形態では、失火し易さ指標αは、グロープラグ４９のオン／オフと、水温センサ６８によって検出されるディーゼルエンジン１０の冷却水温と、大気圧センサ４７によって検出される大気圧から推定される現在地の標高とに基づいて、算出される。図６および図７は、失火し易さ指標αを算出するためのマップである。グロープラグ４９がオフされている場合には、図６に示すマップが参照され、失火し易さ指標αが、０度、１度、２度、３度の４段階に算出される。これに対し、グロープラグ４９がオンされている場合には、図７に示すマップが参照され、失火し易さ指標αが、０度、１度、２度の３段階に算出される。これらのマップに示すように、失火し易さ指標αは、冷却水温が低く、標高が高いほど、大きい値に算出される。また、失火し易さ指標αは、グロープラグ４９がオフされている場合には、グロープラグ４９がオンされている場合よりも、大きい値に算出される。

上記ステップ１００の処理に続いて、図８に示すマップに基づいて、現在のディーゼルエンジン１０の運転状態が属する運転領域の番号βが算出される（図５のステップ１０２）。図８に示すマップにおいては、比較的低回転低負荷側の運転領域が三つに分けられ、各領域に１，２，３の番号が付されている。運転領域２は、運転領域３よりも更に低回転低負荷側に位置し、運転領域１は、運転領域２よりも更に低回転低負荷側に位置している。

失火は、低回転低負荷側の領域ほど、起こり易い。すなわち、高回転高負荷側の領域ほど、失火の起こるおそれは少ない。図８に示すマップにおいて、運転領域３よりも高回転高負荷側の領域では、失火し易さ指標αにかかわらず、失火が起こるおそれはないと判断できる。このため、本実施形態では、ディーゼルエンジン１０の運転状態が図８中の運転領域３よりも高回転高負荷側の領域にある場合には、失火し易さ指標αにかかわらず、失火抑制制御を行わないこととしている。

これに対し、ディーゼルエンジン１０の運転状態が図８中の運転領域１，２，３の何れかにある場合には、失火し易さ指標αとの兼ね合いにより、失火抑制制御を実行するか否かが決定される（図５のステップ１０４）。すなわち、上記ステップ１００で算出された失火し易さ指標αが、上記ステップ１０２で算出された運転領域番号β以上であると認められた場合には、失火抑制制御が必要な状況であると判断できる。そこで、この場合には、失火抑制制御が実行される（ステップ１０６）。

失火抑制制御の実行時には、パイロット噴射の燃料の冷炎が発生した後のタイミングで次回の噴射が行われるように、パイロットインターバルの長さが設定される。図９は、パイロットインターバルを算出するためのマップを示す。本実施形態では、このマップに基づいて、パイロットインターバルが算出される。なお、図９中の数字は、パイロット噴射の順番を示す。

図９に示すように、失火抑制制御（ステップ１０６）においては、冷却水温が低い場合ほど、パイロットインターバルが長くされる。冷却水温が低いほど、筒内温度がより低くなるので、パイロット噴射がなされてから冷炎が発生するまでに要する時間が長くなる。よって、冷炎の発生後に次回の噴射を行うためには、パイロットインターバルをより長くすることが望ましい。図９に示すマップによれば、この要求を満足させることができるので、パイロットインターバルをより適切に設定することができ、失火をより確実に抑制することができる。

また、図９に示すマップによれば、３回のパイロット噴射に対し、順番が先のパイロット噴射ほど、パイロットインターバルを長く設定することができる。順番が先のパイロット噴射ほど、筒内温度がより低い状況で実施されるため、冷炎が発生するまでの時間が長くなる。従って、冷炎の発生後に次回の噴射を行うためには、順番が先のパイロット噴射ほど、パイロットインターバルをより長くすることが望ましい。図９に示すマップによれば、この要求を満足させることができるので、各回のパイロットインターバルをより適切に設定することができ、失火をより確実に抑制することができる。

なお、失火抑制制御においては、図９のマップにより算出されたパイロットインターバルに対し、グロープラグ４９のオン／オフや現在地の標高に基づく補正を更に施すようにしても良い。

一方、上記ステップ１０４において、失火し易さ指標αが運転領域番号β未満であった場合には、従来通りのパイロット噴射制御が有効な状況であると判断できる。そこで、この場合には、通常制御が実行される（ステップ１０８）。この通常制御においては、図９に示すように、冷却水温が低い場合ほど、つまり筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルが短縮される。これにより、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、着火遅れを小さくすることができるので、ＨＣを低減することができる。

なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン１０の代表温度として冷却水温を用いたが、ディーゼルエンジン１０の他の部位の温度を代わりに用いてもよい。また、本実施形態では、大気圧に基づいて標高を推定するようにしたが、ＧＰＳ(Global Positioning System)等に基づいて標高を取得するようにしてもよい。

上述した実施の形態１においては、グロープラグ４９が前記第２の発明における「着火補助装置」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図３に示す駆動信号によって燃料インジェクタ１２を作動させることにより前記第１の発明における「燃料噴射制御装置」が、上記ステップ１００〜１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「失火し易さ判定手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１、第３、第４および第５の発明における「失火抑制手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第２の発明における「失火し易さ指標算出手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第６の発明における「通常制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。実施の形態２は、失火抑制制御時のパイロットインターバルの算出方法が異なること以外は、前述した実施の形態１と同様である。

前述した実施の形態１の失火抑制制御では、パイロット噴射の燃料の冷炎が発生した後のタイミングで、次回の噴射を行うように、パイロットインターバルを設定している。いわば、パイロット噴射の燃料の冷炎に、次回の噴射の噴霧が時間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定している。

これに対し、実施の形態２の失火抑制制御では、パイロット噴射の燃料の冷炎に、次回の噴射の噴霧が空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定することとした。図１０は、実施の形態２における失火抑制制御時のパイロット噴射を説明するための図である。図１０は、燃料インジェクタ１２から燃料がパイロット噴射されたときの様子を、下方向（燃料インジェクタ１２の軸方向）から見た図である。図１０に示す燃料インジェクタ１２の先端７０には、８個の噴孔が周方向に沿って等角度間隔（つまり４５°間隔）で形成されている。それらの噴孔から、噴霧が放射状に噴射される。

図１０中には、先に噴射されたパイロット噴射の噴霧が薄いハッチングで、その次に噴射されたパイロット噴射の噴霧が濃いハッチングで、それぞれ描かれている。各噴孔から噴射された噴霧は、筒内（燃焼室内）に形成されるスワールに乗って、燃料インジェクタ１２の先端７０を中心に回転する。本実施形態では、先のパイロット噴射の噴霧が、概ね、燃料インジェクタ１２の噴孔間角度（３６０°÷噴孔数）の半分だけ回転したタイミングで、次のパイロット噴射が行われるように、パイロットインターバルを設定することとした。これにより、図１０に示すように、先のパイロット噴射の噴霧と噴霧との間に、次のパイロット噴射の噴霧を形成することができる。このため、先のパイロット噴射の噴霧により形成された冷炎が、次のパイロット噴射の噴霧によって直接に冷却されることを防止することができる。このため、冷炎反応が阻害されることを防止することができるので、冷炎によって熱炎の発生を促進することができる。従って、失火を確実に抑制することができる。

先のパイロット噴射の噴霧が噴孔間角度の半分だけ回転したタイミングで次のパイロット噴射が行われるようにするためには、パイロットインターバルを次式に基づいて算出すればよい。ただし、次式において、パイロットインターバルをＰ［°ＣＡ］、推定実スワール比をＳ、噴孔間角度をθとする。
Ｐ＝Ｓ×（θ÷２） ・・・（１）

推定実スワール比Ｓは、スワールが１°回転するのに要するクランク角度である。この推定実スワール比は、吸気ポート２２の形状等に応じて定まる所定値である。なお、スワールコントロールバルブ等の可変スワール機構を備えたエンジンの場合には、可変スワール機構の状態に応じて推定実スワール比Ｓが変化する。この場合には、可変スワール機構の状態に応じて推定実スワール比Ｓを算出することができる。

本実施形態は、前述した図５に示すルーチンのステップ１０６に相当する箇所において、上記（１）式に基づいてパイロットインターバルを設定することにより、実現することができる。よって、これ以上の説明は省略する。本実施形態では、ＥＣＵ５０が、上記（１）式に基づいてパイロットインターバルを算出することにより前記第７の発明における「失火抑制手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 図１に示すシステムにおけるディーゼルエンジンの一つの気筒の断面を示す図である。 燃料インジェクタに対する駆動信号を示す図である。 失火し易い厳しい運転条件における筒内の熱発生率の波形を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 失火し易さ指標を算出するためのマップである。 失火し易さ指標を算出するためのマップである。 運転領域番号を算出するためのマップである。 パイロットインターバルを算出するためのマップである。 本発明の実施の形態２における失火抑制制御時のパイロット噴射を説明するための図である。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン
１２ 燃料インジェクタ
１４ コモンレール
１８ 排気通路
２０ 排気マニホールド
２２ 排気ポート
２４ ターボ過給機
２６ 触媒
２８ 吸気通路
３４ 吸気マニホールド
３５ 吸気ポート
３６ 吸気絞り弁
３８ エアフローメータ
４０ ＥＧＲ通路
４４ ＥＧＲ弁
４８ アクセルポジションセンサ
５０ ＥＣＵ
５２ 吸気弁
５４ 吸気動弁装置
５６ 排気弁
５８ 排気動弁装置
６２ クランク角センサ
６４ ピストン
６８ 水温センサ
７０ 先端

Claims (7)

1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、
   前記燃料インジェクタに対し、１サイクル中に、メイン噴射と、該メイン噴射に先立つ少なくとも１回のパイロット噴射とを含む複数回の噴射を実行させる燃料噴射制御装置と、
   失火のし易さを判定する失火し易さ判定手段と、
   失火し易いと前記失火し易さ判定手段により判定された場合に、前記パイロット噴射の燃料が反応してなる冷炎に、その次の回の噴射の噴霧が時間的または空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定する失火抑制手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記失火し易さ判定手段は、燃料の着火を補助する着火補助装置のオン／オフ、前記内燃機関の代表温度、および標高、のうちの少なくとも一つに基づいて失火し易さ指標を算出する失火し易さ指標算出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記失火抑制手段は、前記冷炎が発生した後に、次の回の噴射がなされるように、パイロットインターバルを設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記失火抑制手段は、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルを長くすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記パイロット噴射を複数回行う場合において、前記失火抑制手段は、順番が先のパイロット噴射のパイロットインターバルを、順番が後のパイロット噴射のパイロットインターバルに比べて、長くすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 失火し易いと前記失火し易さ判定手段により判定されていない場合に、筒内温度がより低いと予想される場合ほど、パイロットインターバルを短くする通常制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記燃料インジェクタは、複数の噴孔を備え、それらの噴孔から噴霧を放射状に噴射し、
   前記パイロット噴射の噴霧は、筒内に生ずるスワールによって回転し、
   前記失火抑制手段は、前記パイロット噴射の噴霧と噴霧との間に、次回の噴射の噴霧が形成されるように、パイロットインターバルを設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。

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