JP4227924B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンにおける燃焼過程の初期段階では、気筒毎の燃焼室内に噴射された燃料が自己着火によって急激に燃焼し始めるため、燃焼圧力の変化率が大きくなる傾向にある。従って、燃焼騒音の低減を図るうえでは、こうした燃焼過程の初期段階における急激な燃焼圧力の変化を抑えることが有効である。

そこで、従来より、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」とに分けて噴射する「分割噴射」が実用化されている。この分割噴射では、燃焼室内に噴射すべき燃料のうち、一部の燃料を噴射（パイロット噴射）した後、その噴射を一旦中断する。そして、パイロット噴射時に噴射された燃料が自己着火した後に、その燃焼ガス中に再度残りの燃料を噴射（メイン噴射）する。メイン噴射時に噴射される燃料は、パイロット噴射時に噴射された燃料をいわば火種として燃焼するため、着火遅れ期間が短くなって、燃焼過程の初期段階における燃焼圧力の上昇が緩慢になり、燃焼騒音の増大が抑制される。

こうした分割噴射では、燃焼騒音を最も抑制することのできる最適なパイロット噴射量（最適値）が存在する。パイロット噴射量がこの最適値よりも少ないと、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が大きくなる。逆に、パイロット噴射量が最適値よりも多いと、パイロット噴射時の噴射燃料が急激に燃焼して、これが燃焼騒音の発生の原因となり得る。

そこで、例えば特許文献１には、パイロット噴射量を最適値となるように制御することで、燃焼騒音を効果的に低減する技術が記載されている。この技術では、エンジンの振動を、シリンダブロックに取付けられた加速度センサによって検出している。そして、検出したエンジン振動がしきい値を下回るまでパイロット噴射量を順次設定量ずつ増量し、しきい値を下回ったときには、その直前におけるパイロット噴射量を保持するようにしている。
特開平７−１２００２号公報（第４頁、図１）

ところが、上記特許文献１に記載された技術では、加速度センサがシリンダブロックに取付けられているため、燃焼圧力に基づく振動を検出するだけでなく、それ以外の振動、例えばピストンがシリンダボアの壁面に当ったときに発生する振動、カムシャフトのカムがバルブやバルブリフタを押下げるときに発生する振動等も併せて検出する。従って、こうした燃焼圧力に基づく振動以外の振動も含まれた検出値を用いる上記技術では、パイロット噴射量を補正すべきか否かの判定精度が低くなる。その結果、大きな燃焼騒音が発生しているにも拘らずパイロット噴射量を保持してしまって燃焼騒音を抑制できなかったり、燃焼騒音が十分小さくなっているにも拘わらず、パイロット噴射量を不要に増量補正してしまうおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パイロット噴射量の補正の要否を的確に把握したうえでそのパイロット噴射量を補正して燃焼騒音を低減することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

一般に、内燃機関の筒内圧力は、主にピストンの往復動に伴い変化する圧力（圧縮圧力）と、燃料の燃焼に伴い変化する圧力（燃焼圧力）とからなる。これらの圧縮圧力及び燃焼圧力はピストン、シリンダヘッド等への加振力となる。これらの圧力によってピストン、シリンダヘッド等が振動し、その振動が機関各部を通じてシリンダブロックの壁面等に伝達される。これらの振動が空気の振動（音波）として伝わって騒音を引き起す場合がある。

一方、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する分割噴射を行う内燃機関にあっては、パイロット噴射量を最適値となるように補正することで、燃焼騒音を効果的に抑制できることがわかっている。

本件発明者らは、パイロット噴射量の補正の要否、さらには補正の必要な場合に増量・減量のいずれの方向の補正をすればよいのかを決める際の指針を種々検討したところ、以下の知見を得た。

（ｉ）燃焼圧力からその時間微分値である変化率を計算すると、パイロット噴射及びメイン噴射の各々については、変化率の最大値と燃焼騒音との間にさほど強い相関関係がみられないか、あるいは相関関係がほとんどみられない。これに対し、パイロット噴射及びメイン噴射について、両変化率の最大値の和と燃焼騒音との間には強い相関関係がみられる。

従って、両変化率の最大値の和を燃焼騒音の代用値として用いれば、パイロット噴射量の補正の要否を判断することが可能である。
（ii）パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値が大きい場合、パイロット噴射量が適正値よりも多いために燃焼圧力が急激に変化していると考えられる。これとは逆に、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値が小さい場合、パイロット噴射量が適正値よりも少ないために燃焼圧力の変化が緩やかであると考えられる。

従って、上記（ｉ）において、パイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合には、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値と、燃焼騒音に基づき設定した目標値との比較により、増量補正すべきか減量補正すべきかを判断することが可能である。

ところで、内燃機関の運転中に燃焼圧力のみを直接検出することは難しい。燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も同時に変化しているからである。そこで、筒内圧力を検出することが考えられる。しかし、前述したように筒内圧力には圧縮圧力も含まれる。そのため、単に筒内圧力の変化率を算出すると、圧縮圧力に燃焼圧力が重畳した形の圧力の変化率しか得られない。但し、圧縮圧力は計算で別途求めることが可能である。そこで、この筒内圧力の変化率から圧縮圧力の変化率を減算することで、燃焼圧力のみの変化率を求めることが可能である。

上記知見に基づき、請求項１に記載の発明では、燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて内燃機関の気筒毎の燃焼室内へ噴射するとともに、パイロット噴射量を調整することで燃焼騒音を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記パイロット噴射及び前記メイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値を算出する最大値算出手段と、前記最大値算出手段による両最大値の和を求め、その和が、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値よりも大きいときのみパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段とを備えている。

上記の構成によれば、最大値算出手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値が算出される。また、パイロット噴射量補正手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の両方について、最大値算出手段による燃焼圧力の変化率の最大値の和が算出される。そして、その和と、燃焼騒音について許容し得る上限値に対応する判定値とが比較される。和が判定値以下の場合には、燃焼騒音が許容できるレベルにあり、和が判定値よりも大きい場合には、燃焼騒音が許容レベルを越えているといえる。これらのことから、パイロット噴射量補正手段では、両最大値の和が判定値以下である場合にはパイロット噴射量の補正が不要であり、判定値よりも大きい場合にはパイロット噴射量の補正が必要であると判断される。そして、この判断結果に基づき、前者の場合に補正が行われず、後者の場合に補正が行われることで、パイロット噴射量を適正値にして燃焼騒音を抑制することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の発明において、前記気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段をさらに備え、前記最大値算出手段は、前記筒内圧力検出手段による筒内圧力の変化率の最大値から、ピストンの往復動に伴い変化する圧縮圧力の変化率の最大値を減算することにより、前記燃焼圧力の変化率を算出するものであるとする。

上記の構成によれば、内燃機関の筒内圧力が筒内圧力検出手段によって検出される。この筒内圧力には、上述したように、燃焼圧力に加え圧縮圧力が含まれている。パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力については、機関運転中でなくても、別途算出可能である。このことから、最大値算出手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、筒内圧力検出手段によって検出された筒内圧力の変化率の最大値が算出される。そして、この最大値から、パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力の変化率の最大値が減算される。これらの減算により、パイロット噴射及びメイン噴射における燃焼圧力の変化率の最大値を高い精度で求めることができる。

さらに、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記最大値算出手段による前記パイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較する比較手段をさらに備え、前記パイロット噴射量補正手段は、前記比較手段により前記変化率の最大値が前記目標値よりも大きいと前記パイロット噴射量を減量補正し、前記変化率の最大値が前記目標値以下であると前記パイロット噴射量を増量補正するものであるとする。

上記の構成によれば、パイロット噴射量補正手段により、両最大値の和が判定値よりも大きいと判定された場合には、燃焼騒音が大きいため、パイロット噴射量の補正が必要となる。この場合には、比較手段において、最大値算出手段によるパイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とが比較される。比較の結果、変化率の最大値が目標値よりも大きいと判定された場合には、例えば燃焼噴射弁の個体間のばらつき、経時変化などにより、パイロット噴射量が適正値よりも多い方へずれており、パイロット噴射時の噴射燃料が急激に燃焼して、燃焼騒音が発生するおそれがあると考えられる。これに対し、変化率の最大値が目標値以下であると判定された場合には、パイロット噴射量が適正値よりも少ない側へずれ、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が増大するおそれがあると考えられる。これらのことから、パイロット噴射量補正手段では、変化率の最大値が目標値よりも大きい場合にはパイロット噴射量が減量補正され、同最大値が目標値以下である場合にはパイロット噴射量が増量補正される。これらの補正により、パイロット噴射量を適正値に近づけ、燃焼騒音を小さくすることが可能となる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１１の概略構成を示している。エンジン１１は、複数の気筒１２を有するシリンダブロック１３と、その上に配置されるシリンダヘッド１４とを備えて構成されている。各気筒１２内にはピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５はコネクティングロッド１６を介し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト（図示略）に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６によって回転運動に変換された後、クランクシャフトに伝達される。

エンジン１１には、気筒１２毎に燃焼室１７が設けられている。各燃焼室１７には、吸気通路１８及び排気通路１９が接続されている。
シリンダヘッド１４には、気筒１２毎の燃焼室１７に燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取付けられている。各燃料噴射弁２１は電磁弁及び針弁（いずれも図示略）を備えており、この電磁弁に対する通電を制御することにより、燃料噴射弁２１から各燃焼室１７への燃料噴射が制御される。気筒１２毎の燃料噴射弁２１は、共通の畜圧配管であるコモンレール２２に接続されており、針弁がリフトして燃料噴射弁２１が開弁している間、コモンレール２２内の燃料が、燃料噴射弁２１の噴孔から対応する燃焼室１７へ噴射される。コモンレール２２には、燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積されている。この畜圧を実現するために、コモンレール２２は、供給配管を介してサプライポンプ（いずれも図示略）に接続されている。サプライポンプは、燃料タンクから燃料を吸入するとともに、エンジン１１の回転に同期するカムによってプランジャを往復動させ、燃料を所定圧に高めてコモンレール２２に供給する。

そして、吸気通路１８を通って気筒１２内に導入され、かつピストン１５により圧縮された高温かつ高圧の吸入空気に、燃料噴射弁２１から燃料が噴射される。噴射された燃料は自己着火して燃焼する。このときに生じた燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランクシャフトが回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。

エンジン１１における燃焼過程は、予混合燃焼期間とそれに続く拡散燃焼期間とに大別される。予混合燃焼期間では、燃焼室１７内に噴射された燃料が可燃混合気となって自己着火することにより、燃料の燃焼が急激に進行する。拡散燃焼期間では、予混合燃焼期間で燃焼室１７内に生成された燃焼ガス中に燃料が噴射されることになるため、同燃料の燃焼が継続して行われる。

ところで、予混合燃焼期間では、上記のように燃焼が急激に進行するため、燃焼室１７内における燃焼圧力の変化率（上昇率）が大きくなる傾向にある。従って、この予混合燃焼期間が長くなると、すなわち自己着火によって急激に燃焼する燃料の割合が増加すると、燃焼騒音の増大を招くこととなる。

こうした燃焼騒音の増大を抑制するために、本実施形態のエンジン１１では、燃料噴射に際し、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」とに分けて噴射する「分割噴射」を行うようにしている。分割噴射では、燃焼室１７内に噴射すべき燃料のうち、一部の燃料を噴射（パイロット噴射）した後、その燃料噴射を一旦中断する。そして、パイロット噴射により噴射された燃料が着火状態となったときに、再度、残りの燃料を噴射（メイン噴射）する。こうしたパイロット噴射の実行により予混合燃焼期間が短縮され、自己着火によって急激に燃焼する燃料の割合が減少するため、燃焼圧力の上昇が緩慢になり、燃焼騒音の増大が抑制される。なお、図においてはパイロット噴射を「Ｐ噴射」と表記し、メイン噴射を「Ｍ噴射」と表記する場合がある。

車両には、エンジン１１の運転に係る各種状態量を検出するために各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフトの近傍には、同シャフトが所定角度回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が配置されている。このパルス信号は、クランクシャフトの回転角度であるクランク角、同シャフトの時間当りの回転数であるエンジン回転速度等の算出に用いられる。シリンダヘッド１４には、筒内圧力Ｐを検出する筒内圧力検出手段として筒内圧センサ２７が取付けられている。シリンダブロック１３には、エンジン１１内を流れる冷却水の温度である冷却水温を検出する水温センサ２８が取付けられている。

また、吸気通路１８には、同通路１８を流れる空気の量である吸入空気量を検出する吸入空気量センサ２９と、吸入空気の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧センサ３０とがそれぞれ取付けられている。コモンレール２２には、その内部に蓄圧された燃料の圧力であるレール圧を検出するレール圧センサ３１が設けられている。

さらに、アクセルペダル（図示略）の近傍には、運転者による同ペダルの踏込量であるアクセル踏込み量を検出するアクセルセンサ３２が設けられている。
前記各種センサ２６〜３２の検出値に基づきエンジン１１の各部を制御するために、車両には電子制御装置３５が設けられている。電子制御装置３５はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。

前記電子制御装置３５による各種制御の１つとして燃料噴射弁２１の燃料噴射制御がある。この燃料噴射制御では、前述したように、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する「分割噴射」が行われる。

通常噴射における燃料噴射制御に際しては、電子制御装置３５は、エンジン１１の運転条件に応じた燃料の基本噴射量及び噴射時期を算出する。また、その算出した基本噴射量に対し必要な補正を行うことで、目標噴射量を算出する。さらに、そのときのエンジン回転速度やレール圧に応じて、上記目標噴射量に応じた量の噴射に必要な噴射時間を算出する。

そして、上記噴射時期になると、電子制御装置３５は、電磁弁に対する通電を制御して針弁をリフトさせることにより燃料噴射弁２１を開弁させ、コモンレール２２から供給される高圧燃料の各気筒１２への噴射を開始する。その後、算出された噴射時間にわたり燃料噴射弁２１を開弁状態に保持して必要な量の燃料噴射を行った後、同燃料噴射弁２１を閉弁して燃料噴射を終了する。

一方、分割噴射時の燃料噴射制御においては、電子制御装置３５は、上記基本噴射量を基本パイロット噴射量と基本メイン噴射量とに分配する。また、それら両基本噴射量に対し必要な補正を行うことで、目標パイロット噴射量及び目標メイン噴射量をそれぞれ算出する。さらに、そのときのエンジン回転速度やレール圧に応じた両噴射における噴射時間、すなわちパイロット噴射時間とメイン噴射時間とを算出する。

そして、電子制御装置３５は、上記燃料の噴射時期になると、パイロット噴射時間にわたり電磁弁の通電制御を通じて針弁をリフトさせることにより燃料噴射弁２１を開弁させ、上記目標パイロット噴射量分の微少量の燃料を各気筒１２に噴射した後、同燃料噴射弁２１を一旦閉弁させる。そして、所定期間をおいて、再び同燃料噴射弁２１を開弁させて燃料噴射を再開する。その後、メイン噴射時間にわたり同燃料噴射弁２１を開弁させて、上記目標メイン噴射量分の燃料を噴射した後、燃料噴射を終了する。

ここで、エンジン１１の筒内圧力Ｐは、ピストン１５の往復動に伴い変化する圧力（圧縮圧力）と、燃料の燃焼に伴い変化する圧力（燃焼圧力）とからなる。これらの圧縮圧力及び燃焼圧力は、ピストン１５、シリンダヘッド１４等への加振力となる。これらの圧力によってピストン１５、シリンダヘッド１４等が振動し、その振動がエンジン１１の各構成部材を通じてシリンダブロック１３の壁面等に伝達される。この振動が空気の振動（音波）として伝わって騒音を引き起す場合がある。

一方、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する上記分割噴射を行う本実施形態のエンジン１１にあっては、パイロット噴射量を最適値となるように補正することで、燃焼騒音を効果的に抑制できることがわかっている。

本件発明者らは、パイロット噴射量の補正の要否、さらには補正の必要な場合に増量・減量のいずれの方向の補正をすればよいのかを決める際の指針を種々検討したところ、以下の知見を得た。

（ｉ）燃焼圧力からその時間微分値である変化率を計算すると、パイロット噴射及びメイン噴射の各々については、変化率の最大値と燃焼騒音との間に強い相関関係がみられないか、あるいはほとんど相関関係がみられない。これに対し、パイロット噴射及びメイン噴射について、変化率の最大値の和と燃焼騒音との間には強い相関関係がみられる。従って、これらの変化率の最大値の和を燃焼騒音の代用値として用いれば、パイロット噴射量の補正の要否を判断することが可能である。

ところで、エンジン１１の運転中には、燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も同時に変化していることから燃焼圧力のみを直接検出することは難しい。そこで、本実施形態では、筒内圧センサ２７によって筒内圧力Ｐを検出するようにしている。しかし、前述したように筒内圧力Ｐには圧縮圧力も含まれる。そのため、単に筒内圧力Ｐの変化率を算出すると、圧縮圧力に燃焼圧力が重畳した形の圧力の変化率しか得られない。但し、圧縮圧力は計算によって求めることが可能である。そこで、この筒内圧力Ｐの変化率から圧縮圧力の変化率を減算することで、燃焼圧力の変化率を求めるようにしている。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、燃焼圧力の変化率を求める経緯を示している。具体的には、図２（Ａ）は、分割噴射時における、燃料噴射弁２１における針弁のリフト量の変化を示している。このリフト量が変化している期間は、パイロット噴射時及びメイン噴射時に相当する。図２（Ｂ）中の実線は、上記針弁のリフトに伴い変化する筒内圧力Ｐを示し、二点鎖線はピストン１５の往復動に伴い変化する圧縮圧力を示している。圧縮圧力は燃焼圧力よりもゆっくりと変化する。そのため、燃焼圧力が約１ＫＨｚ〜３ＫＨｚという高い周波数で変化するのに対し、圧縮圧力は数１００Ｈｚという低い周波数で変化する。なお、筒内圧力Ｐは、筒内圧センサ２７による計測値であり、圧縮圧力は計算により求めたものである。

図２（Ｃ）中の実線は、上記図２（Ｂ）中の筒内圧力Ｐの変化率（時間微分値）を示し、図２（Ｃ）中の二点鎖線は、上記図２（Ｂ）中の圧縮圧力の変化率（時間微分値）を示している。この図２（Ｃ）において、筒内圧力Ｐの変化率は、圧縮圧力の変化率と燃焼圧力の変化率との和である。

図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）における筒内圧力Ｐの変化率と圧縮圧力の変化率との偏差、すなわち、燃焼圧力の変化率を示している。この図２（Ｄ）中、パイロット噴射時における最大値をΔｄＰｐとし、メイン噴射時における最大値をΔｄＰｍとする。

図３は、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図３から、両者には強い相関関係がみられないことがわかる。また、図４は、メイン噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｍを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図４から、両者には相関関係がほとんどみられないことがわかる。

一方、図５は、両最大値ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍの和ΔｄＰを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図から、和ΔｄＰ（＝ΔｄＰｐ＋ΔｄＰｍ）が小さいときには燃焼騒音が小さく、和ΔｄＰが大きくなるに従い燃焼騒音が大きくなること、すなわち、両者の間には正の比例関係がみられることがわかる。

（ii）パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐが大きい場合には、パイロット噴射量が適正値よりも多いために燃焼圧力が急激に変化し、また、同変化率の最大値ΔｄＰｐが小さい場合には、パイロット噴射量が適正値よりも少ないために燃焼圧力の変化が緩やかであると考えられる。

従って、上記（ｉ）においてパイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐと、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する値（以下、目標値という）とを比較することにより、増量補正すべきか減量補正すべきかといった補正の方向を判断することが可能である。

上記知見に基づき、電子制御装置３５は、燃焼騒音抑制のためにパイロット噴射量を補正するようにしている。図６のフローチャートは、パイロット噴射量を補正するルーチンを示している。このパイロット噴射量補正ルーチンは、所定の実行条件が満たされたときに行われる。所定の実行条件とは、例えば、アイドル時等、エンジン１１の運転状態が安定している、いわゆる定常状態にあることである。

電子制御装置３５はまずステップ１１０において、筒内圧センサ２７による筒内圧力Ｐを読み込む。前述したように、この筒内圧力Ｐには、燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も含まれている。続いて、ステップ１２０において、前記ステップ１１０での筒内圧力Ｐの時間微分値である変化率を算出する。

次に、ステップ１３０において燃焼圧力の時間微分値である変化率を算出する。具体的には、前記ステップ１２０での筒内圧力Ｐの変化率から、別途、ピストン１５の位置、圧縮比、過給圧、ＥＧＲ率等に基づいて算出した圧縮圧力の変化率を減算する。減算結果が燃焼圧力の変化率となる。

そして、ステップ１４０において、前記ステップ１３０での燃焼圧力の変化率に基づき、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐを算出する。また、ステップ１５０において、メイン噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｍを算出する。次に、ステップ１６０において、前記ステップ１４０での最大値ΔｄＰｐと前記ステップ１５０での最大値ΔｄＰｍとの和ΔｄＰ（＝ΔｄＰｐ＋ΔｄＰｍ）を算出する。前述したように、この和ΔｄＰと燃焼騒音との間には強い正の相関関係がみられる。

次に、ステップ１７０において、前記ステップ１６０で求めた和ΔｄＰが、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値ΔｄＰｍａｘよりも大きいかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない（ΔｄＰｍａｘ≧ΔｄＰ）と、燃焼騒音が適正なレベルに抑えられており、同燃焼騒音を抑制するためのパイロット噴射量の補正が不要である。このことから、その後の処理を行うことなくパイロット噴射量補正ルーチンを終了する。

これに対し、ステップ１７０の判定条件が満たされている（ΔｄＰｍａｘ＜ΔｄＰ）と、燃焼騒音が適正レベルよりも大きく、パイロット噴射量を補正して燃焼騒音を適正レベルまで下げる必要がある。但し、このステップ１７０の判定処理だけでは、増量補正か減量補正かという補正の方向を把握することはできない。そこで、ステップ１８０で補正の方向を判断する処理を行う。具体的には、ステップ１８０では、前記ステップ１４０での最大値ΔｄＰｐが目標値よりも大きいかどうかを判定する。ここで、目標値は、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応しており、エンジン１１の運転状態、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等に応じて異なる。

ステップ１８０の判定条件が満たされている状況としては、例えば、燃料噴射弁２１の個体間のばらつき、経時変化等により、パイロット噴射量が指令値よりも多い方へずれ、パイロット噴射時に噴射された燃料が急激に燃焼していることが考えられる。この燃焼に伴う燃焼圧力の急激な上昇は燃焼騒音を増大させる一因となり得る。そのため、ステップ１８０の判定条件が満たされていると、ステップ１９０においてパイロット噴射量を減量補正して目標値に近づける。例えば、その時点でのパイロット噴射量から予め定めた一定値を減算し、その減算結果を新たなパイロット噴射量として設定する。

これに対し、ステップ１８０の判定条件が満たされていないと、パイロット噴射量が指令値よりも少ない方へずれ、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が増大するおそれがあると考えられることから、ステップ２００においてパイロット噴射量を増量補正して目標値に近づける。例えば、その時点でのパイロット噴射量に対し予め定めた一定値を加算し、その加算結果を新たなパイロット噴射量として設定する。そして、ステップ１９０又は２００の処理を経た後に、パイロット噴射量補正ルーチンを終了する。

なお、上記のようにしてステップ１９０，２００で補正されたパイロット噴射量は、次回のアイドル時等、エンジン１１の運転状態が安定しているときのパイロット噴射量として用いられる。

上述したパイロット噴射量補正ルーチンでは、電子制御装置３５によるステップ１４０，１５０の処理が最大値算出手段に相当し、ステップ１６０〜２００の処理がパイロット噴射量補正手段に相当し、ステップ１８０の処理が比較手段に相当する。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）筒内圧センサ２７によって検出された筒内圧力Ｐを読込み（ステップ１１０）、その筒内圧力Ｐに基づいて燃焼圧力を算出する。パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍを算出する（ステップ１４０，１５０）とともに、両最大値ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍの和ΔｄＰを算出する（ステップ１６０）。その和ΔｄＰが、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値ΔｄＰｍａｘよりも大きいかどうかを判定する（ステップ１７０）。そして、判定の結果、和ΔｄＰが判定値ΔｄＰｍａｘ以下である場合にパイロット噴射量を補正せず、判定値ΔｄＰｍａｘよりも大きい場合にパイロット噴射量を補正するようにしている（ステップ１８０〜２００）。このため、加速度センサによって検出したエンジンの振動がしきい値以上の場合にパイロット噴射量を増量補正する特許文献１とは異なり、本実施形態では、パイロット噴射量の補正の要否を的確に把握したうえでそのパイロット噴射量を補正して適正値にし、燃焼騒音を抑制することができる。

（２）筒内圧センサ２７によって検出された筒内圧力Ｐには、燃焼圧力に加え圧縮圧力が含まれている。パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力については、機関運転中でなくても、別途算出可能である。このことから、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、筒内圧センサ２７によって検出された筒内圧力Ｐの変化率の最大値を算出し、この最大値から、パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力の変化率の最大値を減算している。従って、これらの減算により、パイロット噴射及びメイン噴射における燃焼圧力の変化率の最大値ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍを高い精度で求めることができる。

（３）両最大値ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍの和ΔｄＰが判定値ΔｄＰｍａｘよりも大きく、パイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合（ステップ１７０：ＹＥＳ）には、パイロット噴射についての変化率の最大値ΔｄＰｐと、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較している（ステップ１８０）。比較の結果、最大値ΔｄＰｐが目標値よりも大きいとパイロット噴射量を減量補正し、最大値ΔｄＰｐが目標値以下であるとパイロット噴射量を増量補正している。このように、パイロット噴射量の補正の方向を確実に把握したうえで、同パイロット噴射量を補正することで、パイロット噴射量を適正値に近づけ、燃焼騒音を確実に抑制することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・図６のステップ１９０において減量補正する際にパイロット噴射量から減算される値、及びステップ２００において増量補正する際にパイロット噴射量に加算される値を、エンジン１１の運転状態に応じて異ならせてもよい。

・本発明は、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を２回以上行うようにした内燃機関の燃料噴射制御装置にも適用可能である。

本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態についてその構成を示す略図。 （Ａ）は燃料噴射弁における針弁のリフト量の変化態様を、（Ｂ）は筒内圧力及び圧縮圧力の変化態様を、（Ｃ）は筒内圧力及び圧縮圧力の各変化率の変化態様を、（Ｄ）は燃焼圧力の変化率の変化態様をそれぞれ示すタイミングチャート。 最大値ΔｄＰｐと燃焼騒音との関係を示す特性図。 最大値ΔｄＰｍと燃焼騒音との関係を示す特性図。 最大値の和ΔｄＰ（＝ΔｄＰｐ＋ΔｄＰｍ）と燃焼騒音との関係を示す特性図。 パイロット噴射量補正ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１２…気筒、１５…ピストン、１７…燃焼室、２７…筒内圧センサ（筒内圧力検出手段）、Ｐ…筒内圧力、ΔｄＰｐ，ΔｄＰｍ…最大値、ΔｄＰ…和、ΔｄＰｍａｘ…判定値。

Claims (3)

1. 燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて内燃機関の気筒毎の燃焼室内へ噴射するとともに、パイロット噴射量を調整することで燃焼騒音を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記パイロット噴射及び前記メイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値を算出する最大値算出手段と、
   前記最大値算出手段による両最大値の和を求め、その和が、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値よりも大きいときのみパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段をさらに備え、
   前記最大値算出手段は、前記筒内圧力検出手段による筒内圧力の変化率の最大値から、ピストンの往復動に伴い変化する圧縮圧力の変化率の最大値を減算することにより、前記燃焼圧力の変化率を算出するものである請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記最大値算出手段による前記パイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較する比較手段をさらに備え、
   前記パイロット噴射量補正手段は、前記比較手段により前記変化率の最大値が前記目標値よりも大きいと前記パイロット噴射量を減量補正し、前記変化率の最大値が前記目標値以下であると前記パイロット噴射量を増量補正するものである請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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