JP7306325B2 - 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置に関する。

ピストンで空気を圧縮加熱した燃焼室内に燃料を噴射して自己着火させて燃焼させる圧縮自己着火式内燃機関（例えば一般的なディーゼルエンジン）では、空気と燃料が混合された燃焼室内で点火プラグのスパークにて着火させて燃焼させる火花点火式内燃機関（例えば一般的なガソリンエンジン）と比較して燃焼時の騒音が大きく、燃焼騒音の低減が望まれている。

従来より、圧縮自己着火式内燃機関では、１回の燃焼サイクルにて、主となるメイン噴射の前段噴射となる１つ以上のパイロット噴射を行った後にメイン噴射を行い、パイロット噴射によって発生したパイロット燃焼と、メイン噴射によって発生したメイン燃焼と、のそれぞれの圧力波を相互干渉させることで燃焼騒音を低減する種々の方法が考案されている。

例えば特許文献１に記載の圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置では、メイン噴射の前にプレ噴射を行い、メイン噴射の後にアフター噴射を行っている。そして１回の燃焼工程におけるプレ噴射の燃焼であるプレ燃焼による熱発生率のピーク位置と、メイン噴射の燃焼であるメイン燃焼による熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、アフター噴射の燃焼であるアフター燃焼による熱発生率のピーク位置との時間差と、を内燃機関の負荷や回転数（内燃機関の運転状態）が変動しても狙いの間隔となるように制御している。この制御により、エンジンの構造系が有する複数の共振周波数帯域の内、最も周波数の高い３５００［Ｈｚ］近傍のピークを有する周波数帯域の共振を抑制するとともに、共振周波数帯域のうち低周波側の１３００［Ｈｚ］、１７００［Ｈｚ］、２５００［Ｈｚ］をピークとするノック音を低減している。

特許第６２８８０６６号公報

以降では、特に記載が無ければ、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射を区別せず、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射をまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。そしてパイロット噴射による燃焼であるパイロット燃焼によって発生する圧力波と、メイン噴射による燃焼であるメイン燃焼によって発生する圧力波と、にて、燃焼騒音を相殺して低減する相殺波が形成されると仮定する。なお、熱発生率とは、時間（またはクランク角度）に応じて変化する筒内熱を、時間（またはクランク角度）で１階微分したものである（時間（またはクランク角度）に応じて変化する筒内熱の傾きである）。

特許文献１では、相殺波の周波数を、エンジン固有の共振周波数の１３００［Ｈｚ］、１７００［Ｈｚ］、２５００［Ｈｚ］に着目し、当該共振周波数のノック音を相殺するように、プレ燃焼（パイロット燃焼）の熱発生率のピーク位置とメイン燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼の熱発生率のピーク位置とアフター燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差と、を狙いの間隔となるように制御している。

つまり、引用文献１では、時間またはクランク角度に応じた、プレ燃焼（パイロット燃焼）による熱発生率（筒内熱の１階微分の結果）と、メイン燃焼による熱発生率（筒内熱の１階微分の結果）と、アフター燃焼による熱発生率（筒内熱の１階微分の結果）とが、それぞれ重ならないタイミングとなるように各燃焼を発生させている。そして、プレ燃焼（パイロット燃焼）の熱発生率のピーク位置とメイン燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差（間隔）、及び、メイン燃焼の熱発生率のピーク位置とアフター燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差（間隔）、が狙いの時間差（間隔）となるように、プレ噴射（パイロット噴射）、メイン噴射、アフター噴射の各噴射時期等を調整している。

いわゆる拡散燃焼と呼ばれる燃焼方式では、プレ燃焼（パイロット燃焼）とメイン燃焼とが重ならないように、プレ燃焼のピーク位置に対してメイン燃焼の発生を遅らせており、プレ燃焼（パイロット燃焼）による熱発生率と、メイン燃焼による熱発生率と、が重ならないタイミングとして検出される（つまり、２山、２つのかたまり）の熱発生率が検出される）。しかし、拡散燃焼よりも高効率の燃焼であるいわゆる予混合燃焼と呼ばれる燃焼方式では、パイロット燃焼とメイン燃焼とがほぼ重なっており、パイロット燃焼による熱発生率とメイン燃焼による熱発生率とが区別できず、１つ（１山、１つのかたまり）の熱発生率しか検出されない場合があり、当該１つ（１山、１つのかたまり）の熱発生率のピーク位置も１つの場合がある。このような場合では、パイロット燃焼による熱発生率のピーク位置と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、を明確に検出することができないので、２つのピーク位置の時間差（間隔）を狙いの間隔に制御することができない。また、燃焼によるシリンダ内の熱量の変化に限らず、シリンダ内の圧力の変化、シリンダの変位量の変化など、燃焼に相関のある物理量を検出することで、パイロット燃焼のピーク位置とメイン燃焼のピーク位置を検出できると、より好ましい。つまり、燃焼相関物理量の１階微分の結果（例えば熱発生率）が１つ（１山、１つのかたまり）のみの場合で、かつ、当該燃焼相関物理量の１階微分の結果におけるピーク位置が１つのみの場合、２つのピーク位置の時間間隔を計測することができないので、引用文献１に記載の方法を利用することができない。

また、圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音をより低減するための相殺波の周波数は、圧縮自己着火式内燃機関に固有の共振周波数に限らず、当該内燃機関が搭載された車両に応じて異なることが、種々の実験やシミュレーションによってわかってきた。同じ内燃機関であっても、車両の形状や防音材の有無、搭載方法等による特性の違いによって、燃焼騒音の周波数特性が異なり、相殺波の狙い周波数も異なることがわかってきた。従って、エンジン固有の共振周波数のノック音を低減させても、当該エンジンが搭載された車両での燃焼騒音が低減されるとは限らない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、パイロット燃焼とメイン燃焼とが重ねられて燃焼相関物理量の１階微分の結果が１つ（１山、１つのかたまり）のみであり、当該１つ（１山、１つのかたまり）の燃焼相関物理量の１階微分の結果のピーク位置が１つのみの場合であって、当該１階微分の結果ではパイロット燃焼によるピーク位置と、メイン燃焼によるピーク位置と、の２つのピーク位置を検出できない場合であっても、燃焼騒音をより低減することができる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、単数または複数の前記パイロット噴射に対応する燃焼であるパイロット燃焼を発生させ、前記メイン噴射に対応する燃焼であるメイン燃焼を発生させる圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。そして、１回の燃焼工程において、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する燃焼に相関のある物理量である燃焼相関物理量をクランク角度で微分してさらにもう一度クランク角度で微分した燃焼相関物理量・角度２階微分、あるいは、１回の燃焼工程において、時間に応じて変化する前記燃焼相関物理量を時間で微分してさらにもう一度時間で微分した燃焼相関物理量・時間２階微分、のいずれか１つの２階微分の結果を用いる。そして前記制御装置は、クランク角度に応じた前記２階微分の結果の値が凸状に突出している２つのピーク位置のクランク角度間隔を時間に換算した時間間隔、あるいは、時間に応じた前記２階微分の結果の値が凸状に突出している２つのピーク位置の時間間隔、が目標時間範囲内となるように、１回の燃焼工程にて噴射する燃料噴射量に対して、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の１つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを求める噴射時期・量算出部、を有する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記２階微分の結果には、値が凸状に突出している複数のピーク位置が存在しており、前記２つのピーク位置は、前記２階微分の結果の値が大きい方から選定された２つである、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記目標時間範囲は、前記圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音を低減させるべき周波数範囲である騒音低減対象周波数範囲における上限周波数の半波長時間から、前記騒音低減対象周波数範囲における下限周波数の半波長時間まで、に対応する時間である、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明～第３の発明のいずれか１つに係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記燃焼相関物理量は、前記圧縮自己着火式内燃機関のシリンダ内の熱量、または前記シリンダ内の圧力、または前記シリンダの変位量、のいずれかである、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。

第１の発明によれば、例えば燃焼相関物理量をシリンダ内の熱量とした場合において、熱発生率（筒内熱量をクランク角度または時間で１階微分した結果）が１つ（１山、１つのかたまり）のみであり、当該１つ（１山、１つのかたまり）の熱発生率におけるピーク位置が１つのみであり、パイロット燃焼による熱発生率のピーク位置と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、の２つのピーク位置が存在しない場合であっても、２階微分を行うことで、傾きの変化に応じた複数のピーク位置を検出することができる。そして当該複数のピーク位置の中から適切な２つを選定し、その時間間隔が、目標時間範囲内となるように各噴射時期及び噴射量を求めることで、適切な周波数の相殺波を発生させ、燃焼騒音を低減できる。従って、パイロット燃焼とメイン燃焼とが重ねられて１つ（１山、１つのかたまり）の燃焼相関物理量の１階微分の結果のみが検出され、当該１つ（１山、１つのかたまり）の燃焼相関物理量の１階微分の結果においてピーク位置が１つのみの場合であって、１階微分の結果ではパイロット燃焼によるピーク位置とメイン燃焼によるピーク位置と、の２つのピーク位置を検出できない場合であっても、燃焼騒音をより低減することができる。

第２の発明によれば、２階微分によって３つ以上の複数のピーク位置が検出された場合であっても、燃焼騒音の低減に対してより効果の大きな２つのピーク位置を、適切かつ容易に選定することができる。

第３の発明によれば、目標時間範囲を適切に設定することができる。

第４の発明によれば、燃焼に相関する物理量である燃焼相関物理量として、適切な物理量を用いることができる。

圧縮自己着火式内燃機関のシステム全体の概略構成の例を説明する図である。 １回の燃焼工程におけるパイロット噴射、メイン噴射、パイロット燃焼熱Ｅｐ、メイン燃焼熱Ｅｍ、パイロット燃焼とメイン燃焼が合成された筒内熱の熱発生率特性ｇ１（θ）と、クランク角度との関係の例を説明する図である。 クランク角度に応じて変化する筒内熱をクランク角度で１階微分した２つの熱発生率特性ｇ１（θ）、ｈ１（θ）と、熱発生率特性ｇ１（θ）、ｈ１（θ）をクランク角度でさらにもう一度微分した筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）、ｈ２（θ）の例を説明する図である。 図３に示す筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）、ｈ２（θ）（または熱発生率特性ｇ１（θ）、ｈ１（θ））のそれぞれに対応する燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）、Ｆ（ｈ）の例を説明する図である。 第１の実施の形態の制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第２の実施の形態の制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第２の実施の形態の制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。

●［内燃機関システム１の概略構成の例（図１）］
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず図１を用いて、内燃機関システム１の概略構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、圧縮自己着火式燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。以降、内燃機関１０は、圧縮自己着火式内燃機関を指す。

以下、システム全体について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管１１Ａの流入側には、エアクリーナ（図示省略）、吸気流量検出手段２１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸気流量検出手段２１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気流量検出手段２１には、吸気温度検出手段２８Ａ（例えば、吸気温度センサ）、大気圧検出手段２３（例えば、大気圧センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ａは、吸気流量検出手段２１を通過する吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。大気圧検出手段２３は、周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ａの流出側はコンプレッサ３５の流入側に接続され、コンプレッサ３５の流出側は吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。ターボ過給機３０のコンプレッサ３５は、排気ガスのエネルギーによって回転駆動されるタービン３６にて回転駆動され、吸気管１１Ａから流入された吸気を吸気管１１Ｂに圧送することで過給する。

コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａには、コンプレッサ上流圧力検出手段２４Ａ（例えば圧力センサ）が設けられている。コンプレッサ上流圧力検出手段２４Ａは、吸気管１１Ａ内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ｂにおけるコンプレッサ３５とインタークーラ１６との間の位置）には、コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂ（例えば圧力センサ）が設けられている。コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂは、吸気管１１Ｂ内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ｂには、上流側にインタークーラ１６が配置され、インタークーラ１６よりも下流側にスロットル装置４７が配置されている。インタークーラ１６は、コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂよりも下流側に配置されている。インタークーラ１６とスロットル装置４７との間には、吸気温度検出手段２８Ｂ（例えば、吸気温度センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ｂは、インタークーラ１６にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂの開度を調整するスロットルバルブ４７Ｖを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力してスロットルバルブ４７Ｖの開度を調整可能である。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関１０の運転状態等に基づいて目標スロットル開度を求める。

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

吸気管１１Ｂにおけるスロットル装置４７よりも下流側には（吸気マニホルド１１Ｃには）、吸気マニホルド圧力検出手段２４Ｃ（例えば圧力センサ）が設けられており、ＥＧＲ配管１３の流出側が接続されている。そして吸気管１１Ｂの流出側は吸気マニホルド１１Ｃの流入側に接続されており、吸気マニホルド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。吸気マニホルド圧力検出手段２４Ｃは、吸気マニホルド１１Ｃに流入する直前の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。またＥＧＲ配管１３の流出側（吸気管１１Ｂとの接続部）からは、ＥＧＲ配管１３の流入側（排気管１２Ｂとの接続部）から流入してきたＥＧＲガスが、吸気管１１Ｂ内に吐出される。

内燃機関１０は複数のシリンダ４５Ａ～４５Ｄを有しており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａ～４３Ｄには、コモンレール４１と燃料配管４２Ａ～４２Ｄを介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に燃料を噴射する。また所定のシリンダには、加速度検出手段７１が設けられている。加速度検出手段７１は、例えば加速度センサであり、シリンダの変位を時間で２階微分した加速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。なお、加速度検出手段の代わりに、シリンダ内の温度（熱）を検出するシリンダ内温度検出手段や、シリンダ内の圧力を検出するシリンダ内圧力検出手段を設けるようにしてもよい。

内燃機関１０には、クランク角度検出手段２２Ａ、カム角度検出手段２２Ｂ、クーラント温度検出手段２８Ｃ等が設けられている。クランク角度検出手段２２Ａは、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。カム角度検出手段２２Ｂは、例えば回転センサであり、内燃機関１０のカムシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、クランク角度検出手段２２Ａとカム角度検出手段２２Ｂからの検出信号に基づいて、各シリンダの工程及び回転角度等を検出することができる。またクーラント温度検出手段２８Ｃは、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。

排気管１２Ｂには、ＥＧＲ配管１３の流入側が接続されている。ＥＧＲ配管１３は、排気管１２Ｂと吸気管１１Ｂとを連通し、排気管１２Ｂの排気ガスの一部を吸気管１１Ｂに還流させることが可能である。またＥＧＲ配管１３には、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１４が設けられている。ＥＧＲ弁１４は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ配管１３の開度を調整することで、ＥＧＲ配管１３内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。

排気管１２Ｂには、排気温度検出手段２９が設けられている。排気温度検出手段２９は、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。タービン３６には、タービン３６へ導く排気ガスの流速を制御可能な（タービンへと排気ガスを導く流路の開度を調整可能な）可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、ノズル駆動手段３１によって開度が調整される。制御装置５０は、ノズル開度検出手段３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号と目標ノズル開度に基づいて、ノズル駆動手段３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能である。

タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂには、タービン上流圧力検出手段２６Ａ（例えば圧力センサ）が設けられている。タービン上流圧力検出手段２６Ａは、排気管１２Ｂ内の排気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃには、タービン下流圧力検出手段２６Ｂ（例えば圧力センサ）が設けられている。タービン下流圧力検出手段２６Ｂは、排気管１２Ｃ内の排気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

排気管１２Ｃの流出側には排気浄化装置６１が接続されている。例えば内燃機関１０がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置６１には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ、選択式還元触媒等が含まれている。

車速検出手段２７は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出手段２７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、記憶装置５３、タイマ５４等を有している。制御装置５０（ＣＰＵ５１）には、上述した種々の検出手段からの検出信号が入力され制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、上述した種々のアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御装置５０の入出力は、上記の検出手段やアクチュエータに限定されるものではない。また、各部の温度や圧力等はセンサを搭載せずに推定計算により算出しても良い。制御装置５０は、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、上記のアクチュエータを含む各種のアクチュエータを制御する。記憶装置５３は、例えばＦｌａｓｈ－ＲＯＭ等の記憶装置であり、内燃機関の制御や自己診断等を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。また制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、噴射時期・量算出部５１Ａ等を有しているが、噴射時期・量算出部５１Ａの詳細については後述する。

制御装置５０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射とを、空気を圧縮加熱した筒内に噴射する。なお本実施の形態の説明では、１回の燃焼工程においてメイン噴射よりも前の噴射を、すべてまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。またパイロット噴射の数及び噴射量、メイン噴射の噴射量等は、１回の燃焼工程での総燃料噴射量と内燃機関の運転状態等に基づいて適宜算出される。

●［パイロット噴射とメイン噴射、筒内での熱発生率（図２）］
次に、内燃機関１０の気筒（例えば１番気筒）において、１回の燃焼工程でのパイロット噴射とメイン噴射に対して、クランク角度に応じた筒内の熱発生率（図２）について説明する。図２の例では、制御装置５０は、対象気筒の圧縮上死点（クランク角度＝０［ｄｅｇ］）の位置よりも少し前にて、３回のパイロット噴射を実施し、圧縮上死点の位置よりも少し後にて、１回のメイン噴射を実施した例を示している。また、燃焼に相関する物理量である燃焼相関物理量には、シリンダ内の熱量、シリンダ内の圧力、シリンダの変位量などがあるが、以下では、燃焼相関物理量としてシリンダ内の熱量を用いた場合について説明する。

図２は、横軸をクランクシャフトの回転角度であるクランク角度（θ（ｄｅｇ））、縦軸を筒内の熱発生率（ｄＱ／ｄθ）、とした場合の、実際の車両を用いた実験またはシミュレーションの結果である。図２の例では、吸気（空気）をピストンにて圧縮加熱した燃焼室内に、３回のパイロット噴射で燃料を噴射して自己着火させ、メイン噴射で燃料を噴射して自己着火させている。３回のパイロット噴射によって１つの燃焼であるパイロット燃焼が発生し、当該パイロット燃焼による筒内熱は、図２中の一点鎖線にて示すパイロット燃焼熱Ｅｐに示すように変化する。また１回のメイン噴射によって１つの燃焼であるメイン燃焼が発生し、当該メイン燃焼による筒内熱はパイロット燃焼熱Ｅｐと重なり、図２中の二点鎖線にて示すメイン燃焼熱Ｅｍに示すように変化する。

図２中に実線にて示す熱発生率特性ｇ１（θ）は、１回の燃焼工程において、クランク角度に応じて変化する筒内熱を、クランク角度にて１階微分した結果（パイロット燃焼熱Ｅｐとメイン燃焼熱Ｅｍの総合筒内熱の変化の傾きであり、筒内熱・角度１階微分の結果）を示している。いわゆる拡散燃焼と呼ばれる燃焼方式では、パイロット燃焼の発生タイミングに対してメイン燃焼の発生タイミングを遅らせるので、パイロット燃焼に対応する熱発生率と、メイン燃焼による熱発生率が別々に（２山、２つのかたまりとして）検出されるので、それぞれのピーク位置の間隔を測定することが可能であった。しかし、いわゆる予混合燃焼と呼ばれる燃焼方式では、パイロット燃焼の発生タイミングとメイン燃焼の発生タイミングを、ほぼ同時とするので、図２に示すように、１つ（１山、１つのかたまり）の熱発生率特性ｇ１（θ）しか検出されない場合がある。さらに、その１つ（１山、１つのかたまり）の熱発生率において、図２の例に示すように、ピーク位置も１つしか検出できない場合がある。この状態では、パイロット燃焼による熱発生率のピーク位置と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、の時間差を計測することができない。そこで、以下に説明するように、熱発生率特性ｇ１（θ）（筒内熱・角度１階微分特性）を、さらにもう一度クランク角度で微分した筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）（図３参照）を求める。

●［熱発生率特性（筒内熱・角度１階微分特性）と、筒内熱・角度２階微分特性（図３）と、燃焼騒音（図４）］
次に、内燃機関１０を搭載した実際の対象車両（または対象車両のシミュレーション）において、低減を所望する燃焼騒音の周波数範囲である騒音低減対象周波数範囲が、約１８００［Ｈｚ］～約２２００［Ｈｚ］の周波数範囲である車両に対する例を説明する。なお、騒音低減対象周波数範囲は、実際の車両を用いて計測された燃焼騒音の周波数スペクトルに基づいて設定される。

図３は、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを、第１の設定にした場合の特性ｇ１（θ）、ｇ２（θ）と、第２の設定にした場合の特性ｈ１（θ）、ｈ２（θ）とを示している。なお、図３の特性は、対象車両の内燃機関１０の回転数が、１６００［ｒｐｍ］のときの結果である。

つまり図３は、第１の設定における、クランク角度に応じて変化する筒内熱をクランク角度で微分した熱発生率特性ｇ１（θ）（ｄＱ／ｄθ）（筒内熱・角度１階微分特性）と、この熱発生率特性ｇ１（θ）（ｄＱ／ｄθ）を、さらにもう一度クランク角度で微分した筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）（ｄＱ²／ｄθ²）を示している。また図３には、第２の設定における、クランク角度に応じて変化する筒内熱をクランク角度で微分した熱発生率特性ｈ１（θ）（ｄＱ／ｄθ）（筒内熱・角度１階微分特性）と、この熱発生率特性ｈ１（θ）（ｄＱ／ｄθ）を、さらにもう一度クランク角度で微分した筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）（ｄＱ²／ｄθ²）を示している。図３から明らかなように、ピーク位置が１つしかない熱発生率特性ｇ１（θ）であっても、傾きの変化によって、筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）では、値が凸状に突出しているピーク位置が複数存在している。

図４は、図３における第１の設定の熱発生率特性がｇ１（θ）の場合（すなわち、筒内熱・角度２階微分特性がｇ２（θ）の場合）の燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）と、第２の設定の熱発生率特性がｈ１（θ）の場合（すなわち、筒内熱・角度２階微分特性がｈ２（θ）の場合）の燃焼騒音特性Ｆ（ｈ）を示している。図４からわかるように、第１の設定の結果である燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）では、約１７００［Ｈｚ］～約２３００［Ｈｚ］の周波数範囲での燃焼騒音が低減されている。また第２の設定の結果である燃焼騒音特性Ｆ（ｈ）では、逆に、約１７００［Ｈｚ］～約２３００［Ｈｚ］の周波数範囲で、燃焼騒音が増加してしまっている。

第１の設定では、図３に示すように、筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）における第１ピーク位置と第２ピーク位置とのクランク角度間隔Δθｇは、図３から約２．４６［°ＣＡ］と読み取ることができる。なお、この場合の第１ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、最も高いピーク位置である。また第２ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、２番目に高いピーク位置である。なお、１６００［ｒｐｍ］時では３７．５［ｍｓ］／３６０［°ＣＡ］であるので、１６００［ｒｐｍ］時におけるクランク角度間隔２．４６［°ＣＡ］を時間に換算した時間間隔は、約０．２５６［ｍｓ］である。

ここで、燃焼騒音を相殺して低減する相殺波は、パイロット燃焼による筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）の第１ピーク位置と、第２ピーク位置との時間間隔を半波長時間とする周波数であると仮定する。この時間間隔０．２５６［ｍｓ］を半波長時間とする周波数は、約１９５１［Ｈｚ］となり、図４において、２０００［Ｈｚ］の周囲で燃焼騒音が低減されている燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）と、ほぼ一致する。

第２の設定では、図３に示すように、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）における第１ピーク位置と第２ピーク位置とのクランク角度間隔Δθｈ１は、図３から約２．００［°ＣＡ］と読み取ることができる。なお、この場合の第１ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、最も高いピーク位置である。また第２ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、２番目に高いピーク位置である。１６００［ｒｐｍ］時では３７．５［ｍｓ］／３６０［°ＣＡ］であるので、１６００［ｒｐｍ］時におけるクランク角度間隔２．００［°ＣＡ］を時間に換算した時間間隔は、約０．２０８［ｍｓ］である。

この時間間隔０．２０８［ｍｓ］を半波長時間とする周波数は、約２４００［Ｈｚ］となり、図４において、２４００［Ｈｚ］の周囲で燃焼騒音が低減されている燃焼騒音特性Ｆ（ｈ）と、ほぼ一致する。

また第２の設定では、図３に示すように、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）における第１ピーク位置と第３ピーク位置とのクランク角度間隔Δθｈ２は、図３から約３．０８［°ＣＡ］と読み取ることができる。なお、この場合の第１ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、最も高いピーク位置である。また第３ピーク位置は、筒内熱・角度２階微分特性ｈ２（θ）において、値が凸状に突出している各ピーク位置の中で、３番目に高いピーク位置である。１６００［ｒｐｍ］時では３７．５［ｍｓ］／３６０［°ＣＡ］であるので、１６００［ｒｐｍ］時におけるクランク角度間隔３．３８［°ＣＡ］を時間に換算した時間間隔は、約０．３２１［ｍｓ］である。

この時間間隔０．３２１［ｍｓ］を半波長時間とする周波数は、約１５６０［Ｈｚ］となり、図４において、１５００［Ｈｚ］の周囲で燃焼騒音が低減されている燃焼騒音特性Ｆ（ｈ）と、ほぼ一致する。

図４において、燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）では、対象車両に対して騒音低減対象周波数範囲として設定した１８００［Ｈｚ］～２２００［Ｈｚ］の燃焼騒音が低減されていることがわかる。しかし、燃焼騒音特性Ｆ（ｈ）では、騒音低減対象周波数範囲から外れた１５００［Ｈｚ］の近傍と２４００［Ｈｚ］の近傍の燃焼騒音が低減されているが、騒音低減対象周波数範囲の１８００［Ｈｚ］～２２００［Ｈｚ］では、逆に燃焼騒音が増加する傾向にある。

従って、燃焼騒音特性Ｆ（ｇ）で採用した、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを、第１の設定にして、図３に示す筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）における第１ピーク位置と第２ピーク位置との時間間隔（角度間隔Δθｇから換算した時間間隔）を、騒音低減対象周波数範囲における上限周波数の半波長時間から、騒音低減対象周波数範囲における下限周波数の半波長時間にすればよいことがわかる。この場合、騒音低減対象周波数範囲における上限周波数は２２００［Ｈｚ］であるので、この周波数の半波長時間は約０．２２７［ｍｓ］である。また、この場合の騒音低減対象周波数範囲における下限周波数は１８００［Ｈｚ］であるので、この周波数の半波長時間は約０．２７８［ｍｓ］である。従って、図３に示す筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）における第１ピーク位置と第２ピーク位置との時間間隔（角度間隔Δθｇから換算した時間間隔）が、０．２２７［ｍｓ］～０．２７８［ｍｓ］内（目標時間範囲内に相当）になるようにすればよい。図３に示す筒内熱・角度２階微分特性ｇ２（θ）では、上述したように、第１ピーク位置と第２ピーク位置との時間間隔（角度間隔Δθｇから換算した時間間隔）が約０．２５６［ｍｓ］であるので、この場合の目標時間範囲である０．２２７［ｍｓ］～０．２７８［ｍｓ］内に収まっている。

●［第１の実施の形態における制御装置５０の処理手順（図５）］
次に図５に示すフローチャートを用いて、第１の実施の形態における、制御装置５０の処理手順の例について説明する。第１の実施の形態では、予め実際の車両を用いた実験やシミュレーション等により、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを、内燃機関の運転領域と燃料噴射量に応じて、予め設定しておくものである。従って、第１の実施の形態では、図１における加速度検出手段７１（またはシリンダ内温度検出手段、シリンダ内圧力検出手段）を設ける必要は無い。制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、例えば所定クランク角度毎（燃料噴射量を計算するべきタイミング）にて、図５に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関の種々の運転状態を検出し、ステップＳ０２０に処理を進める。例えば制御装置５０は、図１に示す各種の検出手段からの検出信号等に基づいて、内燃機関回転数、吸気量、吸気マニホルド内圧力、可変ノズル開度量、アクセルペダル踏込量等を検出する。

ステップＳ０２０にて制御装置５０は、検出した運転状態に基づいて、運転者が要求している要求トルクを算出してステップＳ０３０へ処理を進める。例えば制御装置５０の記憶装置５３（図１参照）には、内燃機関回転数とアクセルペダル踏込量とに応じて要求トルクが設定された要求トルクマップが記憶されている。例えば制御装置５０は、検出した内燃機関回転数とアクセルペダル踏込量と、要求トルクマップとに基づいて、要求トルクを算出する。

ステップＳ０３０にて制御装置５０は、算出した要求トルクに基づいて、要求燃料量を算出してステップＳ０４０へ処理を進める。例えば制御装置５０は、所定の演算式を用いて、要求トルクから要求燃料量を算出する。

ステップＳ０４０にて制御装置５０は、算出した要求燃料量に基づいて、現在の内燃機関の負荷の状態が、予め設定した複数の内燃機関負荷領域におけるどの領域であるか、を算出してステップＳ０５０に処理を進める。例えば制御装置５０の記憶装置５３（図１参照）には、内燃機関回転数と要求燃料量とに応じた複数の負荷領域（例えば、低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域など）に分割された負荷領域マップが記憶されている。例えば制御装置５０は、内燃機関回転数と要求燃料量と、負荷領域マップとに基づいて、負荷領域を算出（判定）する。

ステップＳ０５０にて制御装置５０は、例えば、算出（判定）した負荷領域と要求燃料量とに基づいて、パイロット噴射数を算出する。そして制御装置５０は、例えば、負荷領域と要求燃料量とパイロット噴射数等に基づいて、要求燃料量を、メイン噴射量及び各パイロット噴射量に分割する。さらに制御装置５０は、負荷領域と要求燃料量とパイロット噴射数等に基づいて、メイン噴射の噴射時期、各パイロット噴射の噴射時期を算出する。要求燃料量の分割比率や、各噴射時期は、実際の車両を用いた実験やシミュレーション等によって、負荷領域と要求燃料量に応じて、２階微分の結果の２つのピーク位置の時間間隔が目標時間範囲内となるような設定が決められて、記憶装置に記憶されている。

ステップＳ０５０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、クランク角度に応じた２階微分の値が凸状に突出している２つのピーク位置のクランク角度間隔を時間に換算した時間間隔（あるいは、時間に応じた２階微分の値が凸状に突出している２つのピーク位置の時間間隔）が、目標時間範囲内となるように、１回の燃焼工程にて噴射する燃料噴射量に対して、前段噴射における少なくともメイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを求める噴射時期・量算出部５１Ａ（図１参照）に相当している。

●［第２の実施の形態における制御装置５０の処理手順（図６、図７）］
次に、図６及び図７に示すフローチャートを用いて、第２の実施の形態における、制御装置５０の処理手順の例について説明する。第２の実施の形態では、図６に示すフローチャートの処理を、１０［μｓ］程度の時間間隔で実施可能なＣＰＵ５１を用いることで実現可能、あるいは１０［μｓ］程度のサンプリング専用のＣＰＵを別に持つ等によって実現可能である。図３を用いて説明した時間間隔（約０．２５６［ｍｓ］）をより小さな誤差で検出するために、１０［μｓ］程度のサンプリング間隔が必要である。なお第２の実施の形態の処理は、第１の実施の形態の処理に加えて、実際の加速度・時間２階微分（上述した筒内熱・角度２階微分に相当）及び時間間隔を求めて、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とパイロット噴射の噴射時期及び噴射量をフィードバック制御して補正する点が異なる。制御装置５０は、所定時間間隔（例えば１０［μｓ］間隔）で、図６に示す処理を起動し、ステップＳ１１０へ処理を進める。

ステップＳ１１０にて制御装置５０は、所定気筒（図１の例の場合、加速度検出手段７１を設けた４番気筒）が燃焼工程の上死点の１０［°ＣＡ］前～１０［°ＣＡ］後であるか否かを判定する。制御装置５０は、所定気筒が燃焼工程の１０［°ＣＡ］前～１０［°ＣＡ］後である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１８０に処理を進め、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１１５へ処理を進める。なお、制御装置５０は、クランク角度検出手段及びカム角度検出手段からの検出信号に基づいて、所定気筒が燃焼工程の１０［°ＣＡ］前～１０［°ＣＡ］後であるか否かを判定することができる。図３に示されているように、燃焼工程の上死点（０［°ＣＡ］（０度クランク角度））を含む－１０［°ＣＡ］（－１０度クランク角度）から＋１０［°ＣＡ］（＋１０度クランク角度）の間で、（加速度、時刻）をサンプリングできればよい。

ステップＳ１８０にて制御装置５０は、加速度検出手段７１（図１参照）を用いて検出した加速度と、現在の時刻とを対応させた（加速度、時刻）を、記憶してステップＳ１８５に処理を進める。なお制御装置５０は、ステップＳ１８０を実行する毎に、燃焼工程中に検出した（加速度、時刻）を新たに記憶する。つまり、制御装置５０は、燃焼工程中にサンプリングした複数の（加速度、時刻）を記憶する。

ステップＳ１８５にて制御装置５０は、演算実施済フラグをＯＦＦに設定して、図６に示す処理を終了する。なお、演算実施済フラグは、ステップＳ１１５、Ｓ１５５に示すように、所定気筒の燃焼工程が終了した後、ステップＳ１２０以降の処理を１回だけ実行するためのフラグである。

ステップＳ１１５にて制御装置５０は、演算実施済フラグがＯＮであるか否かを判定する。制御装置５０は、演算実施済フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）は図６に示す処理を終了し、演算実施済フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１２０に処理を進める。

ステップＳ１２０にて制御装置５０は、所定気筒の燃焼工程中に記憶した複数の（加速度、時刻）に基づいて、図３に示す筒内熱・角度２階微分特性に相当する加速度・時間特性を作成する。なお、この場合の加速度・時間特性は、４番気筒のシリンダの変位・時間２階微分特性に相当する。そして制御装置５０は、作成した加速度・時間特性から、値が極大を示す複数の個所（ピーク位置）を判定してステップＳ１２５へ処理を進める。

ステップＳ１２５にて制御装置５０は、判定した複数のピーク位置の中から、加速度の値が大きい方から２つのピーク位置を抽出（選定）してステップＳ１３０に処理を進める。

ステップＳ１３０にて制御装置５０は、抽出（選定）した２つのピーク位置（加速度ｎ、時刻ｎ）と（加速度ｍ、時刻ｍ）の時間間隔Δｔ（時刻ｍ－時刻ｎ）を算出してステップＳ１３５に処理を進める。

ステップＳ１３５にて制御装置５０は、求めた時間間隔Δｔが目標時間範囲内であるか否かを判定する。なお、目標時間範囲は、予め設定されており、上述したように騒音低減対象周波数範囲の上限周波数の半波長時間から、騒音低減対象周波数範囲の下限周波数の半波長時間まで、である。例えば騒音低減対象周波数範囲が１８００［Ｈｚ］～２２００［Ｈｚ］の場合、目標時間範囲は、約０．２２７［ｍｓ］～０．２７８［ｍｓ］の範囲である。制御装置５０は、時間間隔Δｔが目標時間範囲内である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１５５に処理を進め、時間間隔Δｔが目標時間範囲内でない場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ１４０にて制御装置５０は、現在の内燃機関の負荷の状態が、予め設定した複数の内燃機関負荷領域におけるどの領域であるか、を算出してステップＳ１４５に処理を進める。例えば制御装置５０の記憶装置５３（図１参照）には、内燃機関回転数と要求燃料量とに応じた複数の負荷領域（例えば、低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域など）に分割された負荷領域マップが記憶されている。例えば制御装置５０は、内燃機関回転数と要求燃料量と、負荷領域マップとに基づいて、負荷領域を算出（判定）する。

ステップＳ１４５にて制御装置５０は、目標中央時間（目標時間範囲の中央となる時間）と、時間間隔Δｔとの偏差を算出してステップＳ１５０に処理を進める。例えば目標時間範囲が０．２２７［ｍｓ］～０．２７８［ｍｓ］の場合、制御装置５０は、０．２５３［ｍｓ］（（０．２２７＋０．２７８）／２）を目標中央時間とする。

ステップＳ１５０にて制御装置５０は、算出した偏差と、内燃機関負荷領域と、に基づいて、メイン噴射の噴射時期及び噴射量のそれぞれの補正量と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量のそれぞれの補正量と、を算出してステップＳ１５５に処理を進める。なお、偏差と負荷領域に応じた各補正量を求める方法には、種々の方法があり、補正量を求める方法については特に限定しない。なお、ステップＳ１５０にて求めた各補正量は、図７に示すフローチャートにおけるステップＳ０５０Ａにて使用される。

ステップＳ１５５にて制御装置５０は、演算実施済フラグをＯＮに設定して、図６に示す処理を終了する。

次に図７に示すフローチャートの処理について説明する。図７に示す処理は、第１の実施の形態の図５に示す処理に代えられた処理であり、図５に示す処理のステップＳ０５０の処理が、図７に示す処理ではステップＳ０５０Ａに変更されている点が異なる。以下、相違点について主に説明する。

ステップＳ０５０Ａにて制御装置５０は、図５に示すステップＳ０５０と同様にして、パイロット噴射数、メイン噴射の噴射時期及び噴射量、各パイロット噴射の噴射時期及び噴射量を求めた後、図７の処理にて求めた補正量を用いて、メイン噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、を補正して処理を終了する。

図６では、燃焼相関物理量としてシリンダの変位量を採用した例を説明し、加速度を計測することで、変位・時間２階微分の結果を計測する例を説明したが、熱量または圧力を検出して、１階微分の結果となる傾きを算出し、さらにもう一度傾きを算出して２階微分の結果を得るようにしてもよい。

また上記の図６の説明では、１０［μｓ］程度の時間間隔で処理を起動する例を説明したが、０．１度クランク角度（０．１［°ＣＡ］）程度の角度間隔で処理を起動することが可能であれば、当該角度間隔で処理を起動してもよく、この場合は変位・角度２階微分の結果が得られるので、ピーク位置の間隔である角度間隔を時間間隔に変換すればよい。

本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

本実施の形態の説明（図２、図３）では、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する筒内熱をクランク角度で微分した熱発生率［ｄＱ／ｄθ］（筒内圧・角度１階微分）、当該熱発生率をもう一度クランク角度で微分した筒内熱・角度２階微分［ｄＱ²／ｄθ²］の例を示した。しかし、クランク角度に応じて変化する筒内圧力をクランク角度で微分した筒内圧力・角度１階微分と、当該筒内圧力・角度１階微分をさらにもう一度クランク角度で微分した筒内圧力・角度２階微分を用いてもよい。また、クランク角度に応じたシリンダの変位をクランク角度で微分した変位・角度１階微分と、当該変位・角度１階微分をさらにもう一度クランク角度で微分した変位・角度２階微分を用いてもよい。

さらに、クランク角度の代わりに時間としてもよい。つまり、時間に応じて変化する筒内熱を時間で微分した筒内熱・時間１階微分と、当該筒内熱・時間１階微分をさらにもう一度時間で微分した筒内熱・時間２階微分を用いてもよい。また時間に応じて変化する筒内圧力を時間で微分した筒内圧力・時間１階微分と、当該筒内圧力・時間１階微分をさらにもう一度時間で微分した筒内圧力・時間２階微分を用いてもよい。また時間に応じたシリンダの変位を時間で微分した変位・時間１階微分と、当該変位・時間１階微分をさらにもう一度時間で微分した変位・時間２階微分を用いてもよい。なお、第２の実施の形態において筒内熱を用いる場合では、図１に示す加速度検出手段７１の代わりにシリンダ内温度検出手段を設ければよい。また第２の実施の形態において、筒内圧力を用いる場合では、図１に示す加速度検出手段７１の代わりにシリンダ内圧力検出手段を設ければよい。また第２の実施の形態において、図１に示す加速度検出手段７１の代わりに、シリンダ内温度検出手段、またはシリンダ内圧力検出手段、またはノックセンサ、または歪センサを設けてもよい。なお、加速度検出手段を用いた場合、加速度はすでに変位を時間で２階微分しているので、１階微分及び２階微分を行う必要がないので便利である。またノックセンサを用いた場合、加速度を検出しているため、２階微分を行う必要がない。またシリンダ内温度検出手段、シリンダ内圧力検出手段、歪センサを用いた場合では、１階微分と２階微分を行う必要がある。

また、本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジンに限定されず、圧縮自己着火式のガソリンエンジンにも適用することが可能である。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（より小さい）（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１１Ａ、１１Ｂ 吸気管
１１Ｃ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ、１２Ｃ 排気管
１３ ＥＧＲ配管
１４ ＥＧＲ弁
１５ ＥＧＲクーラ
２１ 吸気流量検出手段
２２Ａ クランク角度検出手段
２２Ｂ カム角度検出手段
２３ 大気圧検出手段
２４Ａ コンプレッサ上流圧力検出手段
２４Ｂ コンプレッサ下流圧力検出手段
２４Ｃ 吸気マニホルド圧力検出手段
２５ アクセルペダル踏込量検出手段
２６Ａ タービン上流圧力検出手段
２６Ｂ タービン下流圧力検出手段
２７ 車速検出手段
２８Ａ、２８Ｂ 吸気温度検出手段
２８Ｃ クーラント温度検出手段
２９ 排気温度検出手段
３０ ターボ過給機
３１ ノズル駆動手段
３２ ノズル開度検出手段
３３ 可変ノズル
３５ コンプレッサ
３６ タービン
４１ コモンレール
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
４７ スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出手段
４７Ｖ スロットルバルブ
５０ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５１Ａ 噴射時期・量算出部
５３ 記憶装置
６１ 排気浄化装置
７１ 加速度検出手段
ｇ１（θ）、ｈ１（θ） 熱発生率特性（筒内熱・角度１階微分特性）
ｇ２（θ）、ｈ２（θ） 筒内熱・角度２階微分特性
Ｅｍ メイン燃焼熱
Ｅｐ パイロット燃焼熱
Δθｇ、Δθｈ１、Δθｈ２ クランク角度間隔
Δｔ 時間間隔

Claims (4)

1. １回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、単数または複数の前記パイロット噴射に対応する燃焼であるパイロット燃焼を発生させ、前記メイン噴射に対応する燃焼であるメイン燃焼を発生させる圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
   １回の燃焼工程において、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する燃焼に相関のある物理量である燃焼相関物理量をクランク角度で微分してさらにもう一度クランク角度で微分した燃焼相関物理量・角度２階微分、
   あるいは、１回の燃焼工程において、時間に応じて変化する前記燃焼相関物理量を時間で微分してさらにもう一度時間で微分した燃焼相関物理量・時間２階微分、
   のいずれか１つの２階微分の結果を用い、
   前記制御装置は、
   クランク角度に応じた前記２階微分の結果の値が凸状に突出している２つのピーク位置のクランク角度間隔を時間に換算した時間間隔、
   あるいは、時間に応じた前記２階微分の結果の値が凸状に突出している２つのピーク位置の時間間隔、
   が目標時間範囲内となるように、１回の燃焼工程にて噴射する燃料噴射量に対して、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の１つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを求める噴射時期・量算出部、を有する、
   圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
   前記２階微分の結果には、値が凸状に突出している複数のピーク位置が存在しており、
   前記２つのピーク位置は、前記２階微分の結果の値が大きい方から選定された２つである、
   圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
   前記目標時間範囲は、前記圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音を低減させるべき周波数範囲である騒音低減対象周波数範囲における上限周波数の半波長時間から、前記騒音低減対象周波数範囲における下限周波数の半波長時間まで、に対応する時間である、
   圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
   前記燃焼相関物理量は、
   前記圧縮自己着火式内燃機関のシリンダ内の熱量、または前記シリンダ内の圧力、または前記シリンダの変位量、のいずれかである、
   圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
   

Images