JP3860894B2

JP3860894B2 - 内燃機関のパイロット噴射制御装置

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Publication number: JP3860894B2
Application number: JP31351297A
Authority: JP
Inventors: 玲佳根岸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: EP0916830A3; DE69828567T2; DE69828567D1; EP0916830B1; JPH11148409A; EP1445463A2; EP0916830A2; EP1445462A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のパイロット噴射制御装置に係り、詳しくは、燃料噴射を行う場合に、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を行いうる内燃機関のパイロット噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃焼騒音の低減を目的とした種々の燃料噴射制御装置が開発されている。例えば、ディーゼルエンジンの運転状態に対応して決定される目標噴射量に基づく燃料の噴射（「メイン噴射」と称する）を行うのに先立って、少量の燃料の噴射（「パイロット噴射」と称する）を行う技術が知られている。この技術によれば、ディーゼルエンジンの円滑な燃焼が確保されることから、比較的長い着火遅れが生じやすい状態下において、当該着火遅れに起因する燃料噴射後の爆発的燃焼による燃焼騒音の増大を防止することができる。また、これに加えて、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が増大してしまうのを抑制することができる。
【０００３】
このようなパイロット噴射に関する技術としては、例えば特開昭６２−５８０３４号公報や、特開平１−１５５０５３号公報等に開示されたものが知られている。前者においては、着火遅れが生じやすい機関低温時には、パイロット噴射に際しての燃料量を増大する旨が記載されている。また、後者においては、着火遅れが生じやすい低温時には、パイロット噴射とメイン噴射との時間間隔（パイロットインターバル）を長くする旨が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、燃焼室内の圧縮端温度（上死点における燃焼室内の温度）が高い方が着火しやすく、着火遅れが短くて済む。ここで、吸気圧（過給機を有するタイプにおいては過給圧）が高い条件においては、吸気密度が高くなり、しかも空気が圧縮されることにより吸気温度も高くなることから、圧縮端温度は高い。つまり、このように吸気圧が高い場合には、パイロット噴射を実行しなくても着火遅れは生じにくい。
【０００５】
これに対し、上記従来技術では、吸気圧については何ら考慮されていないため、吸気圧が高い場合には、パイロット噴射のデメリットだけが残ってしまうこととなる。すなわち、上記技術では、パイロット噴射を実行しなくてもよい場合であってもパイロット噴射がピストン上昇行程で行われてしまうことによって、燃費が悪化してしまうおそれがあった。さらに、上記技術では、パイロット噴射量が多いほど、新気を使う割合が高くなってしまい、メイン噴射による燃焼に必要な新気が少なくなってしまう。その結果、燃焼が悪化して、スモークが発生してしまうおそれもあった。
【０００６】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パイロット噴射を行いうる内燃機関において、パイロット噴射によるメリットを効果的に発揮せしめることができ、しかも、パイロット噴射によるデメリットを抑制することのできる内燃機関のパイロット噴射制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関に燃料を噴射するに際し、まず所定量の燃料を噴射するパイロット噴射を行い、さらに所定時間経過後にメイン噴射を行うよう前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関のパイロット噴射制御装置において、エンジン回転数に応じて、或いはエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定されたパイロット噴射の実行を許容する運転領域を、吸気圧力の低下に応じて拡大するパイロット噴射量補正制御手段を設けたことをその要旨としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関のパイロット噴射制御装置において、前記内燃機関は、該内燃機関に吸入される空気を過給する過給機と、前記内燃機関に過給される吸気圧力を検出する過給圧検出手段とを備えるものであって、前記パイロット噴射実行制御手段は、前記過給圧検出手段により検出された過給吸気圧力を前記吸気圧力として前記パイロット噴射を実行する運転領域を拡大するものであることをその要旨としている。
【００１２】
（作用）
上記請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射手段により内燃機関に燃料が噴射される。また、燃料噴射制御手段では、前記内燃機関に燃料を噴射するに際し、まずパイロット噴射が行われ、さらに所定時間経過後にメイン噴射が行われる。このため、円滑な燃焼が確保されることとなり、比較的長い着火遅れが生じやすい状態下において、当該着火遅れに起因する燃料噴射後の爆発的燃焼による燃焼騒音の増大が防止される。また、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が増大してしまいにくい。
【００１５】
さて、本発明によれば、エンジン回転数に応じて、或いはエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定されたパイロット噴射の実行を許容する運転領域が、吸気圧力の低下に応じて拡大される。このため、吸気圧力が低い場合には、上述したパイロット噴射による作用が確実に奏されることとなる。また、吸気圧力が高い場合には、パイロット噴射が実行されない。従って、パイロット噴射が行われることによるデメリットの発生が防止され、しかもこの場合には、パイロット噴射が行われなくとも、圧縮端温度が高いことから、着火遅れは生じにくい。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、過給機によって、内燃機関に吸入される空気が過給される。また、過給圧検出手段により、当該内燃機関に過給される吸気圧力が検出される。そして、過給圧検出手段により検出された過給吸気圧力を吸気圧力として前記パイロット噴射を実行する運転領域が拡大される。従って、過給圧の応答遅れが生じた場合でも、過給吸気圧力が所定値以上となるまでは、パイロット噴射が実行される。そのため、例えば内燃機関の負荷のみに基づいてパイロット噴射を実行するか否かを決定するような場合と比較して、過給圧の応答遅れが生じたとしても、パイロット噴射を実行する必要がある場合には、確実にパイロット噴射が実行されることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明における内燃機関のパイロット噴射制御装置を蓄圧式ディーゼルエンジンのそれに具体化した第１の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態において、車両に搭載された蓄圧式ディーゼルエンジンのパイロット噴射制御装置を示す概略構成図である。ディーゼルエンジン１には、複数の気筒（本実施の形態では４つの気筒）♯１〜♯４が設けられており、各気筒♯１〜♯４の燃焼室に対して燃料噴射手段を構成するインジェクタ２が配設されている。インジェクタ２からディーゼルエンジン１の各気筒♯１〜♯４への燃料噴射は、噴射制御用の電磁弁３のオン・オフにより制御される。
【００２２】
インジェクタ２は、各気筒共通の蓄圧配管としてのコモンレール４に接続されており、基本的には前記噴射制御用の電磁弁３が開いている間、コモンレール４内の燃料がインジェクタ２より各気筒♯１〜♯４に噴射されるようになっている。前記コモンレール４には、連続的に燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積される必要があり、特に始動時においてはなおさらである。そのため、コモンレール４は、供給配管５を介してサプライポンプ６の吐出ポート６ａに接続されている。また、供給配管５の途中には、逆止弁７が設けられている。この逆止弁７の存在により、サプライポンプ６からコモンレール４への燃料の供給が許容され、かつ、コモンレール４からサプライポンプ６への燃料の逆流が規制されるようになっている。
【００２３】
前記サプライポンプ６は、吸入ポート６ｂを介して燃料タンク８に接続されており、その途中にはフィルタ９が設けられている。サプライポンプ６は、燃料タンク８からフィルタ９を介して燃料を吸入する。また、これととともに、サプライポンプ６は、ディーゼルエンジン１の回転に同期する図示しないカムによってプランジャを往復運動せしめて、燃料圧力を要求される所定圧にまで高める。そして、サプライポンプ６は、高圧燃料をコモンレール４に供給する。
【００２４】
さらに、サプライポンプ６の吐出ポート６ａ近傍には、圧力制御弁１０が設けられている。この圧力制御弁１０は、吐出ポート６ａからコモンレール４の方へ吐出される燃料圧力（ひいては吐出量）を制御するためのものである。圧力制御弁１０は、オン信号により、自身の弁体を閉じ、吐出ポート６ａからコモンレール４に向けての燃料の供給を許容する。また、圧力制御弁１０は、オフ信号により、自身の弁体を開き、吐出ポート６ａから吐出されない分の余剰燃料を、サプライポンプ６に設けられたリターンポート６ｃからリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻すようになっている。
【００２５】
また、本実施の形態において、前記コモンレール４には、リリーフ弁１２が設けられており、所定の条件が満たされた場合には、該リリーフ弁１２が開かれる。これにより、コモンレール４内の高圧燃料は、リターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻され、コモンレール４内の圧力が低下するようになっている。
【００２６】
さらに、本実施の形態におけるインジェクタ２は、その電磁弁３が駆動されることにより、各気筒♯１〜♯４への燃料噴射を実行するのみならず、電磁弁３が駆動された当初の間（以下、これを「無効噴射時間」と称する）は、燃料を開放し、前記コモンレール４内の燃料圧力を低下させうる機構を有している。また、これとともに、インジェクタ２は、各気筒♯１〜♯４に対し、主たる燃料の噴射（メイン噴射）を行うのに先立って、少量の燃料の噴射（パイロット噴射）を行うことができるようになっている。ここで、これらの機構について説明する。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、インジェクタ２のケーシング６１には、供給ポート６２が設けられており、前記コモンレール４からの燃料が供給配管６３を通って、ケーシング６１の下部に形成された下部燃料溜まり室６４に導入されるようになっている。また、ケーシング６１の最下部には、下部燃料溜まり室６４に連通しうるノズル孔６５が形成されている。さらに、前記供給ポート６２は、オリフィス６６を介して、上部燃料溜まり室６７に連通されている。そして、下部燃料溜まり室６４及び上部燃料溜まり室６７には、１本のノズルニードル６８が摺動可能に設けられている。
【００２８】
ノスルニードル６８は、その下側から順に、先端部６９、大径部７０、小径部７１及びピストン部７２によって構成されており、大径部７０は下部燃料溜まり室６４の上側部分を、ピストン部７２は上部燃料溜まり室６７の下側部分を上下方向に摺動しうる。小径部７１の周囲には、ニードル用スプリング７３が設けられており、該スプリング７３の付勢力により、ノズルニードル６８は、常には図の下方に付勢されている。これにより、常にはノズルニードル６８の先端部６９は、ノズル孔６５の近傍の着座部７４に当接した状態となっている。
【００２９】
また、前記上部燃料溜まり室６７は、オリフィス７５を介して電磁弁収容室７６に連通されている。前記電磁弁３は、弁体７７、ソレノイド７８及び弁体用スプリング７９等によって構成されており、これらは電磁弁収容室７６に収容されている。すなわち、弁体７７は、電磁弁収容室７６の下部に設けられているとともに、弁体用スプリング７９は、この弁体７７及び電磁弁収容室７６の天井部分に当接するようにして設けられており、常には、弁体７７を下方に付勢している。これにより、常には、この付勢された弁体７７によってオリフィス７５が塞がれており、上部燃料溜まり室６７及び電磁弁収容室７６間の連通が遮断されている。ソレノイド７８は、自身が励磁された際に、弁体用スプリング７９の付勢力に抗して弁体７７を図の上方に引き上げるためのものである。弁体７７の上部はフランジ状に形成されており、該フランジ部分に透孔７７ａが形成されている。また、前記ケーシング６１には、電磁弁収容室７６からの燃料を逃がすためのリターンポート８０が形成されており、所定条件下において、このリターンポート８０から、余剰燃料がリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻されるようになっている。なお、前記ニードル用スプリング７３が設けられている空間と、電磁弁収容室７６との間は連通路８１によって連通されている。このため、ニードル用スプリング７３が設けられている空間に少しずつ洩れ出る燃料は、該連通路８１を通って電磁弁収容室７６に流れ、ひいては透孔７７、リターンポート８０を通ってリターン配管１１の方へと少しずつ流れるようになっている。
【００３０】
上記の如く構成されてなるインジェクタ２の動作について説明すると、図２（ａ）に示すように、まず、ソレノイド７８が励磁されていない状態においては、弁体用スプリング７９の付勢力によって弁体７７が下方に付勢され、上部燃料溜まり室６７及び電磁弁収容室７６間の連通が遮断される。このため、かかる状況下においては、供給ポート６２からの燃料は、下部燃料溜まり室６４及び上部燃料溜まり室６７に対し均等に供給されることとなり、圧力のバランスが保たれる。従って、ノズルニードル６８は、ニードル用スプリング７３の付勢力によって下方に付勢され、ノズルニードル６８の先端部６９は、ノズル孔６５の近傍の着座部７４に当接した状態が維持される。そのため、この場合には、ノズル孔６５から燃料が噴射されることがなく、かつ、上部燃料溜まり室６７からの燃料がリターンポート８０を通って速やかに流れ出ることはない。
【００３１】
一方、ソレノイド７８が励磁された場合、弁体用スプリング７９の付勢力に抗して弁体７７が上方へ移動し、上部燃料溜まり室６７及び電磁弁収容室７６間が連通される。そして、その後しばらくの間は、インジェクタ２は図２（ｂ）に示すような挙動を示す。すなわち、弁体７７が上方へ移動することから、上部燃料溜まり室６７内の燃料は、透孔７７ａを通ってリターンポート８０からリターン配管１１へと流れる。このとき、ソレノイド７８が励磁されてからしばらくの間は、下部燃料溜まり室６４の燃料圧力と上部燃料溜まり室６７の燃料圧力との差は、未だニードル用スプリング７３の付勢力よりも小さい。このため、ノズルニードル６８は移動することなく、その先端部６９は着座部７４に当接したままとなる。従って、この状態においては、ノズル孔６５から燃料が噴射されることがなく、かつ、上部燃料溜まり室６７からの燃料がリターンポート８０を通って速やかに流れ出る。この期間が、上述した無効噴射時間である。
【００３２】
そして、上部燃料溜まり室６７の燃料がどんどん抜けて、下部燃料溜まり室６４の燃料圧力と上部燃料溜まり室６７の燃料圧力との差が、ニードル用スプリング７３の付勢力よりも大きくなった場合には、図２（ｃ）に示すように、下部燃料溜まり室６４の燃料圧力によってノズルニードル６８が上動する。これにより、その先端部６９は着座部７４から離間し、下部燃料溜まり室６４とノズル孔６５とが連通する。その結果、ノズル孔６５から高圧燃料が噴射されることとなる。
【００３３】
その後、ソレノイド７８の励磁が解除されることにより、インジェクタ２は再度図２（ａ）の状態になり、燃料噴射が終了する。つまり、ソレノイド７８の励磁時間が無効噴射時間未満の間であれば、上記図２（ｂ）の状態から図２（ｃ）の状態に移行することはないため、燃料が噴射されることがなく、上部燃料溜まり室６７からの燃料がリターンポート８０を通って速やかに流れ出るのみとなる。また、パイロット噴射が実行される場合には、ソレノイド７８の励磁時間が無効噴射時間よりも若干長く設定され、これにより少量の燃料が噴射されることとなる。さらに、メイン噴射が実行される場合には、ソレノイド７８の励磁時間がかなり長く設定あれ、これにより、主たる燃焼に必要な燃料が噴射されることとなる。
【００３４】
本実施の形態において、前記ディーゼルエンジン１の燃焼室には、吸気通路１３及び排気通路１４がそれぞれ接続されている。吸気通路１３には図示しないスロットルバルブが設けられており、該バルブの開閉により、燃焼室内に導入される吸入空気の流量が調整されるようになっている。
【００３５】
また、吸気通路１３には過給機を構成するターボチャージャ９１のコンプレッサ９２が設けられ、排気通路１４にはターボチャージャ９１のタービン９３が設けられている。周知のように、このターボチャージャ９１は、排気ガスのエネルギーを利用してタービン９３を回転させ、その同軸上にあるコンプレッサ９２を回転させて吸入空気を昇圧させる。この作用により、密度の高い混合気を燃焼室へ送り込んで燃料を多量に燃焼させ、ディーゼルエンジン１の出力を増大させるようになっている。
【００３６】
なお、ディーゼルエンジン１の燃焼室内には、グロープラグ１６が配設されている。このグロープラグ１６は、エンジン１の始動直前にグローリレー１６ａに電流を流すことにより自身を赤熱させ、これに燃料噴霧の一部を吹きつけて着火・燃焼を促進させる始動補助装置のことである。
【００３７】
さて、ディーゼルエンジン１には、その状態を検出するために、以下の各種センサ等が設けられており、これらは、本実施の形態において、状態検出手段を構成している。すなわち、アクセルペダル１５の近傍には、アクセル開度ＡＣＣＰを検出するためのアクセルセンサ２１が設けられ、該センサ２１の近傍には、アクセルペダル１５の踏込量がゼロの場合に全閉信号を出力する全閉スイッチ２２が設けられている。
【００３８】
また、吸気通路１３には、フィルタ１７及びバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）１８を介して、吸気圧センサ２３が設けられている。この吸気圧センサ２３により、吸気通路１３の内部における吸気の圧力［ターボチャージャ９１にて吸気が過給された場合には、過給圧（以下、これを総称して「吸気圧ＰＭ」という）］が検出される。
【００３９】
さらに、ディーゼルエンジン１のシリンダブロックには、その冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するための水温センサ２４が設けられている。
併せて、ディーゼルエンジン１には、同エンジン１を始動させるためのスタータ１９が設けられている。このスタータ１９には、その作動状態を検知するスタータスイッチ２５が設けられている。スタータスイッチ２５は、ディーゼルエンジン１の始動時において運転者によりイグニッションスイッチ（図示略）がＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作され、スタータが作動しているとき（クランキング状態にあるとき）にスタータ信号ＳＴＡを「オン」として出力する。また、ディーゼルエンジン１の始動が完了して（完爆状態となって）、或いは、エンジン１の始動に失敗して、イグニッションスイッチがスタート位置からＯＮ位置まで戻されると、スタータスイッチ２５は、スタータ信号ＳＴＡを「オフ」として出力する。
【００４０】
加えて、前記リターン配管１１には、燃料温度ＴＨＦを検出するための燃温センサ２６が設けられている。加えて、前記コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力（燃圧ＰＣ）を検出するための燃圧検出手段としての燃圧センサ２７が設けられている。
【００４１】
また、本実施の形態においては、ディーゼルエンジン１のクランクシャフト（図示略）に設けられたパルサの近傍には、ＮＥセンサ２８が設けられている。さらに、クランクシャフトの回転は、吸気弁３１及び排気弁３２を開閉動作させるためのカムシャフト（図示略）にタイミングベルト等を介して伝達される。このカムシャフトは、クランクシャフトの１／２回転の回転速度で回転するよう設定されている。このカムシャフトに設けられたパルサの近傍には、Ｇセンサ２９が設けられている。そして、本実施の形態では、これら両センサ２８，２９から出力されるパルス信号により、エンジン回転数ＮＥが算出され、また、クランク角ＣＡ、各気筒♯１〜♯４の上死点（ＴＤＣ）が算出（気筒が判別）されるようになっている。
【００４２】
また、前記吸気通路１３の入口のエアクリーナ（図示せず）の近傍には、吸気温度ＴＨＡを検出するための吸気温センサ３０が設けられている。
本実施の形態においては、上記ディーゼルエンジン１の各種制御を司るための電子制御装置（ＥＣＵ）５１が設けられている。このＥＣＵ５１の電気的構成について、図３のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ５１は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）５２、所定のプログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）５３、ＣＰＵ５２の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４、予め記憶されたデータ等を保存するバックアップＲＡＭ５５、タイマカウンタ５６等を備えているとともに、入力インターフェース５７及び出力インターフェース５８等を備えている。また、上記各部５２〜５６と入力インターフェース５７及び出力インターフェース５８とは、バス５９によって接続されている。
【００４３】
前述したアクセルセンサ２１、吸気圧センサ２３、水温センサ２４、燃温センサ２６、燃圧センサ２７、吸気温センサ３０等は、それぞれバッファ、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）を介して入力インターフェース５７に接続されている。また、ＮＥセンサ２８、Ｇセンサ２９は、波形整形回路を介して入力インターフェース５７に接続されている。さらに、全閉スイッチ２２、スタータスイッチ２５は入力インターフェース５７に直接接続されている。
【００４４】
ＣＰＵ５２は、上記各センサ等２１〜３０の信号を入力インターフェース５７を介して読み込むようになっている。
また、電磁弁３、圧力制御弁１０、リリーフ弁１２及びＶＳＶ１８は、それぞれ駆動回路（図示せず）を介して出力インターフェース５８に接続されている。ＣＰＵ５２は、入力インターフェース５８を介して読み込んだ入力値に基づき、前記電磁弁３、圧力制御弁１０、リリーフ弁１２及びＶＳＶ１８等を好適に制御するようになっている。
【００４５】
次に、本実施の形態において、ＥＣＵ５１により実行される制御のうち、燃料噴射制御、特に、パイロット噴射制御について説明する。すなわち、図４は、ＥＣＵ５１により実行される「パイロット噴射量制御ルーチン」を示すフローチャートである。このルーチンは、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００４６】
本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ５１は、まずステップ１０１において、エンジン回転数ＮＥ、別途のルーチンで算出された燃料噴射量Ｑ（エンジン負荷に相当）及び吸気圧ＰＭを読み込む。
【００４７】
次に、ＥＣＵ５１は、ステップ１０２において、今回読み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づき、基本パイロット噴射量ＰＱＢを算出する。ここで、この基本パイロット噴射量ＰＱＢの算出に際しては、図示しないマップが参酌され、例えば、高回転数、高負荷ほど基本パイロット噴射量ＰＱＢは小さい値に設定される。
【００４８】
さらに、ステップ１０３において、ＥＣＵ５１は、今回読み込まれた吸気圧ＰＭに基づき、吸気圧補正係数Ｋｑを算出する。ここで、この吸気圧補正係数Ｋｑの算出に際しては、図５に示すようなマップが参酌される。すなわち、吸気圧（過給圧）ＰＭが低い場合には、吸気圧補正係数Ｋｑは大きな値に設定され、吸気圧（過給圧）ＰＭが高くなるほど、吸気圧補正係数Ｋｑは小さい値に設定される。
【００４９】
そして、続くステップ１０４においては、今回算出した基本パイロット噴射量ＰＱＢに今回算出した吸気圧補正係数Ｋｑを乗算した値を最終パイロット噴射量ＰＱＦとして設定する。
【００５０】
また、続くステップ１０５においては、今回算出した最終パイロット噴射量ＰＱＦ等に基づき、所定のタイミングが到来した際に、電磁弁３を制御してパイロット噴射を実行する。そして、ＥＣＵ５１は、その後の処理を一旦終了する。
【００５１】
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
・本実施の形態によれば、パイロット噴射が行われ、さらに所定時間経過後にメイン噴射が行われることにより、円滑な燃焼が確保されることとなる。そのため、比較的長い着火遅れが生じやすい状態下において、当該着火遅れに起因する燃料噴射後の爆発的燃焼による燃焼騒音の増大を防止することができる。また、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が増大することを防止できる。
【００５２】
・また、本実施の形態によれば、最終パイロット噴射量ＰＱＦの算出に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとした。すなわち、吸気圧ＰＭが比較的低い場合には、吸気圧補正係数Ｋｑが大きな値に設定され、基本パイロット噴射量ＰＱＢより大きな値が最終パイロット噴射量ＰＱＦとされる。このため、吸気圧ＰＭが低い場合には、上述したパイロット噴射による作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００５３】
・一方、吸気圧ＰＭが高い場合には、吸気密度が高くなり、しかも空気が圧縮されることにより吸気温度も高くなることから、圧縮端温度は高いものとなる。本実施の形態では、この場合に、吸気圧補正係数Ｋｑが小さい値に設定され、最終パイロット噴射量ＰＱＦは基本パイロット噴射量ＰＱＢに対して比較的少ないものとなるが、かかる場合でも圧縮端温度が高いため着火遅れは生じにくく、しかも、最終パイロット噴射量ＰＱＦが多いことによるデメリット（燃費の悪化や、燃焼悪化によるスモークの発生）を抑制することができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態について説明する。但し、本実施の形態の構成等においては上述した第１の実施の形態と同等であるため、同一の部材等については同一の符号を付してその説明を省略する。そして、以下には、第１の実施の形態との相違点を中心として説明することとする。
【００５５】
上記第１の実施の形態では、最終パイロット噴射量ＰＱＦの算出に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとした。これに対し、本実施の形態では、最終パイロットインターバルＰＩＦの算出に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとしている点に特徴を有している。ここで、最終パイロットインターバルＰＩＦというのは、パイロット噴射を行ってからメイン噴射を行うまでの時間のことをいい、本実施の形態ではメイン噴射を行うタイミングから遡ってパイロット噴射が実行される時間を指す。すなわち、あるタイミングでメイン噴射が実行されるとして、前記最終パイロットインターバルＰＩＦが長い場合には、メイン噴射に先立ってかなり前の時点で（進角側の時点で）パイロット噴射が実行されることとなり、この場合には既述したパイロット噴射の作用効果が充分に奏されることとなる。これに対し、最終パイロットインターバルＰＩＦが短い場合には、例えば上死点後にパイロット噴射が実行されることとなり、この場合には既述したパイロット噴射としての作用が奏されにくいこととなる。
【００５６】
さて、図６は、ＥＣＵ５１により実行される「パイロットインターバル制御ルーチン」を示すフローチャートである。このルーチンは、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００５７】
本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ５１は、まずステップ２０１において、エンジン回転数ＮＥ、別途のルーチンで算出された燃料噴射量Ｑ（エンジン負荷に相当）及び吸気圧ＰＭを読み込む。
【００５８】
次に、ＥＣＵ５１は、ステップ２０２において、今回読み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づき、基本パイロットインターバルＰＩＢを算出する。ここで、この基本パイロットインターバルＰＩＢの算出に際しては、図示しないマップが参酌され、例えば、低回転数、低負荷ほど基本パイロットインターバルＰＩＢは長い値に設定される。
【００５９】
さらに、ステップ２０３において、ＥＣＵ５１は、今回読み込まれた吸気圧ＰＭに基づき、吸気圧補正係数Ｋｉを算出する。ここで、この吸気圧補正係数Ｋｉの算出に際しては、図７に示すようなマップが参酌される。すなわち、吸気圧（過給圧）ＰＭが低い場合には、吸気圧補正係数Ｋｉは大きな値に設定され、吸気圧（過給圧）ＰＭが高くなるほど、吸気圧補正係数Ｋｉは小さい値に設定される。
【００６０】
そして、続くステップ２０４においては、今回算出した基本パイロットインターバルＰＩＢに今回算出した吸気圧補正係数Ｋｉを乗算した値を最終パイロットインターバルＰＩＦとして設定する。
【００６１】
また、続くステップ２０５においては、今回算出した最終パイロットインターバルＰＩＦ等に基づき、電磁弁３を制御してパイロット噴射を実行する。つまり、別途設定されているメイン噴射の実行タイミングから、最終パイロットインターバルＰＩＦ分だけ遡った時点でもって、パイロット噴射を実行するのである。そして、ＥＣＵ５１は、その後の処理を一旦終了する。
【００６２】
以上詳述したように、本実施の形態においては、最終パイロットインターバルＰＩＦの算出に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとした。すなわち、吸気圧ＰＭが比較的低い場合には、吸気圧補正係数Ｋｑが大きな値に設定され、基本パイロットインターバルＰＩＢより大きな値が最終パイロットインターバルＰＩＦとされる。このため、吸気圧ＰＭが低い場合には、上述したパイロット噴射による作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００６３】
・一方、吸気圧ＰＭが高い場合には、上述のとおり、圧縮端温度は高いものとなる。本実施の形態では、この場合に、吸気圧補正係数Ｋｉが小さい値に設定され、最終パイロットインターバルＰＩＦは基本パイロットインターバルＰＩＢに対して比較的短いものとなるが、かかる場合でも圧縮端温度が高いため着火遅れは生じにくく、しかも、パイロットインターバルが長いことによる（ひいては圧縮行程でパイロット噴射が実行されることによる）デメリット（燃費の悪化や、燃焼悪化によるスモークの発生）を抑制することができる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施の形態について説明する。但し、本実施の形態の構成等において、上述した第１、第２の実施の形態と同等である部材等については同一の符号を付してその説明を省略する。そして、以下には、第１、第２の実施の形態との相違点を中心として説明することとする。
【００６５】
上記第１、第２の実施の形態では、最終パイロット噴射量ＰＱＦ、最終パイロットインターバルＰＩＦの算出に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとした。これに対し、本実施の形態では、パイロット噴射を実行するか否かの判定に際し、吸気圧ＰＭを考慮することとしている点に特徴を有している。
【００６６】
すなわち、図８は、ＥＣＵ５１により実行される「パイロット噴射実行制御ルーチン」を示すフローチャートである。このルーチンは、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００６７】
本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ５１は、まずステップ３０１において、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭを読み込む。
次に、ステップ３０２において、ＥＣＵ５１は、今回読み込んだエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭに基づき、現在がパイロット噴射を実行すべき運転領域にあるか否かを判断する。ここで、現在がパイロット噴射実行領域にあるか否かの判断は、図９に示すようなマップが参酌されることにより行われる。すなわち、本実施の形態では、吸気圧ＰＭが比較的低く、かつ、エンジン回転数ＮＥが比較的低い場合に、パイロット噴射実行領域にあると判定される。そして、現在がパイロット噴射実行領域にあると判定された場合には、ステップ３０４において、パイロット噴射実行フラグＸＰＩを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。従って、この場合には、パイロット噴射が実行されることとなる。
【００６８】
一方、現在がパイロット噴射実行領域にないと判定された場合には、ステップ３０５において、パイロット噴射実行フラグＸＰＩを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。従って、この場合には、パイロット噴射が実行されず、メイン噴射のみが実行されることとなる。
【００６９】
このように、本実施の形態によれば、そのときどきのエンジン回転数ＮＥに対する吸気圧ＰＭが所定値よりも低い場合には、パイロット噴射の実行が許容される。このため、かかる場合には、上述したパイロット噴射による作用が確実に奏されることとなる。
【００７０】
また、吸気圧ＰＭが高い場合には、パイロット噴射が実行されない。従って、パイロット噴射が行われることによるデメリットの発生を防止することができる。しかもこの場合には、パイロット噴射が行われなくとも、圧縮端温度が高いことから、着火遅れは生じにくい。
さらに、本実施の形態においては、ターボチャージャ９１が備えられており、アクセルペダル１５が急激に踏み込まれたような場合には、該ターボチャージャ９１による過給の応答遅れが生じうるが、本実施の形態では、実際の吸気圧（過給圧）ＰＭに基づいて、パイロット噴射の実行の有無が決定される。このため、応答遅れが生じたとしても、実際の吸気圧ＰＭが所定値以上となるまでは、パイロット噴射が実行されることとなる。従って、例えばエンジンの負荷のみに基づいてパイロット噴射を実行するか否かを決定するような場合と比較して、パイロット噴射を実行する必要がある場合には、確実にパイロット噴射が実行されることとなる。その結果、パイロット噴射を実行する必要がある場合に、実行されないことによって燃焼騒音が増大してしまうのを防止することができる。
【００７１】
併せて、例えば高地等の気圧が低い条件下で運転が行われた場合には、多くの場合、平地で運転している場合に比べて吸気圧ＰＭが低下する。本実施の形態によれば、かかる場合には吸気圧ＰＭが低下した分だけ、パイロット噴射が実行されやすいものとなる。その結果、パイロット噴射を実行する必要がある場合に、確実にパイロット噴射が実行されることとなる。
【００７２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第４の実施の形態について説明する。但し、本実施の形態は、上述した第３の実施の形態の変形例であり、以下には、第３の実施の形態との相違点を中心として説明することとする。
【００７３】
すなわち、図１０は、ＥＣＵ５１により実行される「パイロット噴射実行制御ルーチン」を示すフローチャートである。このルーチンは、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００７４】
本ルーチンの処理が開始されると、ＥＣＵ５１は、まずステップ４０１において、エンジン回転数ＮＥ、別途のルーチンで算出された燃料噴射量Ｑ（エンジン負荷に相当）及び吸気圧ＰＭを読み込む。
【００７５】
次に、ＥＣＵ５１は、ステップ４０２において、今回読み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づき、予定吸気圧ＰＭＹを算出する。ここで、この予定吸気圧ＰＭＹというのは、実際に検出される吸気圧ＰＭとは異なり、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づいて、平地走行を想定して予め経験的に定められた図示しないマップが参酌されることにより算出されるものである。
【００７６】
そして、続くステップ４０３においては、今回読み込まれた実際の吸気圧ＰＭに対する予定吸気圧ＰＭＹの比を吸気圧比ＳＴＤとして設定する。
さらに、次のステップ４０４においては、今回読み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づき、基本パイロット噴射量ＰＱＢを算出する。この基本パイロット噴射量ＰＱＢの算出に際しては、例えば図１１に示すようなマップが参酌されることにより、補間計算がなされる。すなわち、そのときどきのエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑが比較的低い場合には、基本パイロット噴射量ＰＱＢは例えば「１」に設定される。また、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑが大きくなるにつれて、基本パイロット噴射量ＰＱＢは「０」に近づく。
【００７７】
その後、ステップ４０５においては、今回算出した基本パイロット噴射量ＰＱＢに前記吸気圧比ＳＴＤを乗算した値が、予め定めた所定値（本実施の形態では例えば「０．９」）以上であるか否かを判断する。そして、前記乗算値が所定値以上の場合には、ステップ４０６へ移行し、パイロット噴射実行フラグＸＰＩを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。従って、この場合には、パイロット噴射が実行されることとなる。また、前記乗算値が所定値未満の場合には、ステップ４０７へ移行し、パイロット噴射実行フラグＸＰＩを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。従って、この場合には、パイロット噴射が実行されず、メイン噴射のみが実行されることとなる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づき決定される基本パイロット噴射量ＰＱＢのみに基づいてパイロット噴射を実行するか否かを判断するのではなく、吸気圧比ＳＴＤを考慮した上で、パイロット噴射を実行するか否かを判断することとした。
【００７９】
このため、例えば高地等の気圧が低い条件下で運転が行われた場合には、多くの場合、平地で運転している場合に比べて吸気圧ＰＭが低下する。本実施の形態によれば、かかる場合には吸気圧ＰＭが低下した分だけ、吸気圧比ＳＴＤは大きいものとなる。従って、基本パイロット噴射量ＰＱＢのみでは、所定値以上とならない場合であっても、吸気圧比ＳＴＤが乗算された値が所定値以上となる場合もありうる。この場合には、図１２に２点鎖線で示すように、結果的にパイロット噴射実行領域が拡大することとなる。その結果、パイロット噴射を実行する必要がある場合に、確実にパイロット噴射が実行されることとなるという作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００８０】
また、本実施の形態では、エンジン負荷に相当する燃料噴射量Ｑをも考慮することとしたため、上述した第３の実施の形態に比べ、より制御精度の向上を図ることができる。
【００８１】
尚、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
（１）上記第１及び第２の実施の形態を組み合わせた制御を実行するようにしてもよい。
【００８２】
（２）上記各実施の形態では、過給機としてターボチャージャ９１を有するタイプのディーゼルエンジン１に本発明を具体化したが、他の過給機（例えばスーパーチャージャ等）を有するタイプにおいても、本発明を適用することができる。また、過給機を有しないタイプにおいても本発明を適用することができる。
【００８３】
（３）上記各実施の形態では、コモンレール４にて燃料を蓄圧しうるタイプに本発明を具体化したが、パイロット噴射を行いうるものであれば、いかなるエンジンに適用してもよい。
【００８４】
したがって、インジェクタ２についても、上記実施の形態で詳述したような構成を有していなくともよい。
（４）上記第３、第４の実施の形態では、吸気圧（過給圧）ＰＭを直接検出し、それに基づいてパイロット噴射を実行するか否かを判断することとしたが、間接的に吸気圧（過給圧）ＰＭを検出することとしてもよい。例えば、単位時間当たりのアクセル開度ＡＣＣＰの変化量を検出し、アクセル開度ＡＣＣＰが急増してから所定時間（過給遅れ時間に相当）が経過するまでは、パイロット噴射を停止せず該パイロット噴射を継続するような手法を採用してもよい。
【００８５】
特許請求の範囲の請求項に記載されないものであって、上記実施の形態から把握できる技術的思想について以下にその効果とともに記載する。
（ａ）請求項２に記載の内燃機関のパイロット噴射制御装置において、前記吸気圧検出手段により検出される吸気圧力は、吸気圧を間接的に検出する手段によって検出されるパラメータをも含むものであることを特徴とする。
【００８６】
このような構成としても、請求項２に記載の発明と同等の作用効果が奏される。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、パイロット噴射を行いうる内燃機関において、パイロット噴射によるメリットを効果的に発揮でき、しかも、パイロット噴射によるデメリットを抑制することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１の実施の形態における蓄圧式ディーゼルエンジンのパイロット噴射制御装置を示す概略構成図。
【図２】インジェクタの構成を示す図であって、（ａ）はソレノイドが励磁されない状態を、（ｂ）は無効噴射状態を、（ｃ）は実際の噴射状態をそれぞれ示す断面図。
【図３】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図４】ＥＣＵにより実行される「パイロット噴射量制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図５】吸気圧に対する吸気圧補正係数の関係を示すマップ。
【図６】第２の実施の形態においてＥＣＵにより実行される「パイロットインターバル制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図７】吸気圧に対する吸気圧補正係数の関係を示すマップ。
【図８】第３の実施の形態においてＥＣＵにより実行される「パイロット噴射実行制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図９】エンジン回転数及び吸気圧に対するパイロット噴射実行領域の関係を示すマップ。
【図１０】第４の実施の形態においてＥＣＵにより実行される「パイロット噴射実行制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図１１】エンジン回転数及び燃料噴射量に対する基本パイロット噴射量の関係を示すマップ。
【図１２】エンジン回転数及び吸気圧に対するパイロット噴射実行領域の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…内燃機関としてのディーゼルエンジン、２…燃料噴射手段としてのインジェクタ、２３…吸気圧検出手段を構成する吸気圧センサ、５１…電子制御装置（ＥＣＵ）、９１…過給機としてのターボチャージャ。

Claims

内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記内燃機関に燃料を噴射するに際し、まず所定量の燃料を噴射するパイロット噴射を行い、さらに所定時間経過後にメイン噴射を行うよう前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と
を備えた内燃機関のパイロット噴射制御装置において、
エンジン回転数に応じて、或いはエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定されたパイロット噴射の実行を許容する運転領域を、吸気圧力の低下に応じて拡大するパイロット噴射量補正制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関のパイロット噴射制御装置。
請求項１に記載の内燃機関のパイロット噴射制御装置において、
前記内燃機関は、該内燃機関に吸入される空気を過給する過給機と、前記内燃機関に過給される吸気圧力を検出する過給圧検出手段とを備えるものであって、前記パイロット噴射実行制御手段は、前記過給圧検出手段により検出された過給吸気圧力を前記吸気圧力として前記パイロット噴射を実行する運転領域を拡大するものであることを特徴とする内燃機関のパイロット噴射制御装置。