(57)【要約】【課題】燃焼環境要因の変動が生じたときに、プレ噴射の態様を主導的に補正することで燃焼騒音を抑制する。【解決手段】第１ピークＨＡｐおよび第２ピークＨＢｐを含む熱発生特性が得られるようにプレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を実行するとともに、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間隔を、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合うような間隔に設定する。アクセル開度の低下が検出されたときは、当該低下が検出されてから所定サイクルの間、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を、低下後のアクセル開度に対応して本来設定されるべき基準時期Ｔｆよりも遅角させ、かつ前記所定サイクルが経過した後にプレ噴射Ｐ１の噴射時期を基準時期Ｔｆに戻す。【選択図】図２０
2020101135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタから燃焼室に噴射された燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンの制御装置であって、
前記インジェクタに供給される燃料の圧力を増減可能な燃圧調整部と、
アクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出する検出部と、
前記検出部により検出されたアクセル開度の上昇に応じて前記インジェクタからの燃料の噴射圧が高くなるように前記燃圧調整部を制御する噴射圧制御部と、
前記インジェクタによる燃料の噴射量および噴射時期を制御するとともに、前記検出部により検出されたアクセル開度の上昇に応じて前記インジェクタからの燃料の噴射量が増大するように前記インジェクタを制御する燃料噴射制御部とを備え、
前記燃料噴射制御部は、圧縮上死点よりも進角側で燃料を噴射するプレ噴射と当該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料を噴射するメイン噴射とを前記インジェクタに実行させるとともに、前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークとの間隔が、前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、前記プレ噴射およびメイン噴射の噴射時期を設定し、
前記検出部によりアクセル開度の低下が検出されたとき、前記燃料噴射制御部および前記噴射圧制御部は、低下後のアクセル開度に応じた燃料の噴射量および噴射圧が実現されるように前記インジェクタおよび前記燃圧調整部を制御するとともに、前記アクセル開度の低下が検出されてから所定サイクルの間、前記プレ噴射の噴射時期を、低下後のアクセル開度に対応して本来設定されるべき基準時期よりも遅角させ、かつ前記所定サイクルが経過した後に前記プレ噴射の噴射時期を前記基準時期に戻す、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量は、当該プレ噴射により噴射された燃料が予混合圧縮着火燃焼するような値に設定され、
前記メイン噴射は、当該メイン噴射により噴射された燃料が拡散燃焼するように、前記プレ噴射により噴射された燃料の予混合圧縮燃焼による前記第１ピークの発生以降に開始される、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記アクセル開度の低下が検出されてから所定サイクルの間、前記プレ噴射の噴射時期の前記基準時期に対する遅角量を、サイクルが進むにつれて徐々に小さくする、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記アクセル開度の低下に伴う前記プレ噴射の噴射時期の遅角量を前記基準時期に対する変化率で表した値を噴射時期変化率、前記アクセル開度の低下に伴い前記噴射圧が目標噴射圧よりも高くなっているときの両者の差分である噴射圧の過剰量を前記目標噴射圧に対する変化率で表した値を噴射圧変化率としたとき、前記燃料噴射制御部は、前記噴射時期変化率の方が前記噴射圧変化率よりも小さくなるように前記インジェクタを制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記アクセル開度の低下が検出されたときの当該低下量に基づいて、前記所定サイクル中に前記噴射圧が目標噴射圧よりも過剰になる過剰量を推定するとともに、推定した当該過剰量に基づいて前記第１ピークの発生時期の目標値からのずれを推定し、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射時期の遅角量を設定する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタから燃焼室に噴射された燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示されるように、多段噴射により複数回に分けて噴射した燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンにおいて、プレ噴射（第１の燃料噴射）による燃焼の圧力上昇率のピークとメイン噴射（第２の燃料噴射）による燃焼の圧力上昇率のピークとの間隔を、最大燃焼騒音圧力レベルになる周波数帯の１／２周期となるように設定することが知られている。
【０００３】
この特許文献１の技術によれば、プレ噴射による燃焼の圧力波とメイン噴射による燃焼の圧力波とが互いに打ち消し合うので、燃焼騒音を十分に低減する効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、噴射時期の早いプレ噴射による燃焼の形式が予混合圧縮着火燃焼である場合には、このプレ噴射を開始してから燃料が着火する（燃焼が開始される）までの間に、着火遅れと呼ばれるタイムラグが存在する。この着火遅れは、燃焼室内の温度や圧力といった燃焼環境要因の相違により変動する。着火遅れが変動すると、プレ噴射による燃焼の圧力上昇率のピーク発生時期（あるいはプレ噴射の開始からピーク発生時期までの期間であるピーク遅れ）が変動し、その結果、プレ噴射およびメイン噴射による各燃焼の圧力上昇率のピークどうしの間隔が所期のものからずれるので、燃焼騒音が増大することが懸念される。
【０００６】
前記のような問題に対処する方法として、燃焼環境要因の変動（それによる着火遅れの変動）に合わせてメイン噴射の噴射時期を補正することが考えられる。しかしながら、圧縮上死点に近いタイミングで行われるメイン噴射の噴射時期の変更は、熱効率やトルクに及ぼす影響が大きく、好ましくない。
【０００７】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃焼環境要因の変動が生じたときに、プレ噴射の態様を主導的に補正することで燃焼騒音を抑制することが可能な圧縮着火式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、インジェクタから燃焼室に噴射された燃料を圧縮着火により燃焼させる圧縮着火式エンジンの制御装置であって、前記インジェクタに供給される燃料の圧力を増減可能な燃圧調整部と、アクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出する検出部と、前記検出部により検出されたアクセル開度の上昇に応じて前記インジェクタからの燃料の噴射圧が高くなるように前記燃圧調整部を制御する噴射圧制御部と、前記インジェクタによる燃料の噴射量および噴射時期を制御するとともに、前記検出部により検出されたアクセル開度の上昇に応じて前記インジェクタからの燃料の噴射量が増大するように前記インジェクタを制御する燃料噴射制御部とを備え、前記燃料噴射制御部は、圧縮上死点よりも進角側で燃料を噴射するプレ噴射と当該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料を噴射するメイン噴射とを前記インジェクタに実行させるとともに、前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークとの間隔が、前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、前記プレ噴射およびメイン噴射の噴射時期を設定し、前記検出部によりアクセル開度の低下が検出されたとき、前記燃料噴射制御部および前記噴射圧制御部は、低下後のアクセル開度に応じた燃料の噴射量および噴射圧が実現されるように前記インジェクタおよび前記燃圧調整部を制御するとともに、前記アクセル開度の低下が検出されてから所定サイクルの間、前記プレ噴射の噴射時期を、低下後のアクセル開度に対応して本来設定されるべき基準時期よりも遅角させ、かつ前記所定サイクルが経過した後に前記プレ噴射の噴射時期を前記基準時期に戻す、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、第１ピークおよび第２ピークを含む熱発生特性が得られるようにプレ噴射およびメイン噴射が実行されるとともに、第１ピークと第２ピークとの間隔が、プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合うような間隔に設定されるので、プレ噴射およびメイン噴射による燃焼騒音の音圧レベルを相互干渉により効果的に低減することができ、燃焼騒音が十分に抑制された静粛性の高い燃焼を実現することができる。
【００１０】
また、アクセル開度の低下が検出されたときには、当該低下から所定サイクルの間、プレ噴射の噴射時期が、低下後のアクセル開度に対応して本来設定されるべき基準時期よりも遅角されるので、アクセル開度の低下直後に生じ易い過剰な噴射圧に起因した第１ピークの発生時期のずれを、プレ噴射の噴射時期の遅角により修正することができ、当該ずれによって生じ得る燃焼騒音の増大を未然に防止することができる。
【００１１】
すなわち、アクセル開度が低下すると、その低下後のアクセル開度に応じた目標噴射圧まで噴射圧を低下させるべく燃圧調整部が作動するが、インジェクタに既に貯留されている燃料の圧力（残圧）の影響により、アクセル開度の低下直後は、前記目標噴射圧よりも実際の噴射圧が高くなるという現象が生じ易い。このような過剰な噴射圧は、第１ピークの発生時期を目標値（つまり第２ピークまでの間隔が所期の間隔となるような時期）よりも遅角側に移動させてしまうので、一時的にでも燃焼騒音が増大することが懸念される。これに対し、本発明では、アクセル開度の低下から所定サイクルの間はプレ噴射の噴射時期が基準時期に対し遅角されるので、前記のような第１ピークの発生時期のずれを修正することができ、第１ピークと第２ピークとの間隔を燃焼騒音の面で有利な上述した間隔に維持することができる。これにより、アクセル開度の変動にかかわらず燃焼騒音を十分に抑制することができ、エンジンの商品性を効果的に向上させることができる。
【００１２】
好ましくは、前記プレ噴射の噴射時期の圧縮上死点に対する進角量は、当該プレ噴射により噴射された燃料が予混合圧縮着火燃焼するような値に設定され、前記メイン噴射は、当該メイン噴射により噴射された燃料が拡散燃焼するように、前記プレ噴射により噴射された燃料の予混合圧縮燃焼による前記第１ピークの発生以降に開始される（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、第２ピークを生じさせるメイン噴射による燃焼の形式が、噴射開始から着火までの期間（着火遅れ期間）が環境要因により左右され難い拡散燃焼とされるので、第２ピークの発生時期をメイン噴射の噴射時期から確定的に求めることができる。このため、メイン噴射の噴射時期を固定しつつプレ噴射の噴射量／噴射時期を調整することにより、前記第１ピークと第２ピークとの間隔を所期の間隔（燃焼圧力波が互いに打ち消し合うような間隔）に精度よく収めることができ、騒音抑制効果を安定的に確保することができる。
【００１４】
好ましくは、前記燃料噴射制御部は、前記アクセル開度の低下が検出されてから所定サイクルの間、前記プレ噴射の噴射時期の前記基準時期に対する遅角量を、サイクルが進むにつれて徐々に小さくする（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、各サイクルにおけるプレ噴射の遅角量を、実際の噴射圧が目標噴射圧に向けて徐々に低下する現象に合わせた適切な量にすることができ、第１ピークの発生時期のずれを修正する上述した効果を前記所定サイクルにわたって有効に発揮させることができる。
【００１６】
前記アクセル開度の低下に伴う前記プレ噴射の噴射時期の遅角量を前記基準時期に対する変化率で表した値を噴射時期変化率、前記アクセル開度の低下に伴い前記噴射圧が目標噴射圧よりも高くなっているときの両者の差分である噴射圧の過剰量を前記目標噴射圧に対する変化率で表した値を噴射圧変化率としたとき、前記燃料噴射制御部は、好ましくは、前記噴射時期変化率の方が前記噴射圧変化率よりも小さくなるように前記インジェクタを制御する（請求項４）。
【００１７】
この構成によれば、ピーク遅れ（ひいてはピーク発生時期）に対する噴射時期の感度が噴射圧の感度よりも高いことを考慮した適切な量だけプレ噴射の噴射時期を遅角することができ、過剰な噴射圧に起因した第１ピークの発生時期のずれを適正に修正することができる。
【００１８】
好ましくは、前記燃料噴射制御部は、前記アクセル開度の低下が検出されたときの当該低下量に基づいて、前記所定サイクル中に前記噴射圧が目標噴射圧よりも過剰になる過剰量を推定するとともに、推定した当該過剰量に基づいて前記第１ピークの発生時期の目標値からのずれを推定し、推定した当該ずれが修正されるように前記プレ噴射の噴射時期の遅角量を設定する（請求項５）。
【００１９】
この構成によれば、噴射圧の過剰量の推定値を用いたフィードフォワード方式により、アクセル開度の低下直後に生じる噴射圧の挙動に的確に追従するようにプレ噴射の遅角量を迅速に設定することができ、一時的な噴射圧の過剰に起因した燃焼騒音の増大を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の圧縮着火式エンジンの制御装置によれば、燃焼環境要因の変動が生じたときに、プレ噴射の態様を主導的に補正することで燃焼騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示されたディーゼルエンジンのピストンの冠面部分の斜視図、図２（Ｂ）は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。
【図３】図３は、図２（Ｂ）に示すピストン断面の拡大図である。
【図４】図４は、ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するためのピストンの断面図である。
【図５】図５は、燃料噴射のタイミングおよび熱発生率を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、燃焼室における混合気の生成状況を模式的に示す図である。
【図７】図７は、ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図８】図８は、目標熱発生特性の一例を示すグラフである。
【図９】図９（Ａ）は、プレ噴射およびメイン噴射による各燃焼により生じる熱発生率のピークを示す概略図であり、図９（Ｂ）は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、エンジン負荷に応じた噴射圧の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、目標熱発生特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための概念図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、プレ噴射に起因する前段燃焼のピーク遅れを示す図、図１２（Ｂ）は前記ピーク遅れの予測モデル式、図１２（Ｃ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。
【図１３】図１３は、図１２の予測モデル式に含まれる種々のパラメータの変動がピーク遅れに及ぼす影響を示すグラフである。
【図１４】図１４（Ａ）は前段燃焼のピーク高さの予測モデル式、図１４（Ｂ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、ピーク遅れの変動が前記ピーク高さに及ぼす影響を示す模式図、図１５（Ｂ）は、噴射量の変動が前記ピーク高さに及ぼす影響を示す模式図である。
【図１６】図１６は、燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、アクセル開度が低下する前後における各種状態量の時間変化を示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、アクセル開度の低下に伴い実行される燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、燃料の噴射時期および噴射圧がピーク遅れに及ぼす影響を示すグラフである。
【図２０】図２０（Ａ）は、噴射時期の遅角制御を行わなかった場合の熱発生特性を示すグラフ、図２０（Ｂ）は、噴射時期の遅角制御を行った場合の熱発生特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［エンジンの全体構成］
以下、図面に基づいて、本発明に係る圧縮着火式エンジンの制御装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示すシステム図である。この図１に示すディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンは、複数のシリンダ２を有し軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機４６とを備えている。
【００２３】
エンジン本体１は、図１の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のシリンダ２（図１ではそのうちの一つのみを示す）を有し、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジンである。エンジン本体１は、シリンダブロック３、シリンダヘッド４およびピストン５を備える。シリンダブロック３は、シリンダ２を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、シリンダ２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、シリンダ２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。ピストン５の構造については、後で詳述する。
【００２４】
ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面（燃焼室天井面６Ｕ、図３および図４参照）、シリンダ２およびピストン５の冠面５０によって形成されている。燃焼室６には前記燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。
【００２５】
シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１および水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出する。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３およびシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。
【００２６】
シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９および排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の下面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、前記吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、前記排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体１のバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であって、吸気ポート９および排気ポート１０は、各シリンダ２につき２つずつ設けられるとともに、吸気弁１１および排気弁１２も２つずつ設けられている。
【００２７】
シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３および排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１および排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の開閉時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の開閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが、各々内蔵されている（図７参照）。
【００２８】
シリンダヘッド４には、先端部から燃焼室６内に燃料を噴射するインジェクタ１５が、各シリンダ２につき１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、図略の燃料供給管を通して供給された燃料を燃焼室６に噴射する燃料噴射弁である。インジェクタ１５は、燃料を噴射する先端部（ノズル１５１；図４）が燃焼室６の径方向中心またはその近傍に位置するように、シリンダヘッド４に組み付けられ、ピストン５の冠面５０に形成された後述のキャビティ５Ｃ（図２〜図４）に向けて燃料を噴射する。
【００２９】
インジェクタ１５は、燃料供給管を介して全シリンダ２に共通の蓄圧用コモンレール（図示せず）と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ２のインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５から高い圧力（例えば１５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度）で燃料が燃焼室６内に噴射される。
【００３０】
図１には図示していないが、前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ１５に供給される燃料の圧力（燃圧）を変更するための燃圧レギュレータ１６（図７）が設けられている。なお、燃圧レギュレータ１６は、本発明における「燃圧調整部」の一例に該当する。また、インジェクタ１５の内部には、インジェクタ１５からの燃料の噴射圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ７（図７）が備えられている。
【００３１】
吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、ターボ過給機４６、スロットル弁３２、インタークーラ３３およびサージタンク３４が配置されている。
【００３２】
エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、図略のアクセルの踏み込み動作と連動して吸気通路３０を開閉し、吸気通路３０における吸気の流量を調整する。ターボ過給機４６は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ当該吸気を送り出す。インタークーラ３３は、過給機４６により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク３４は、吸気ポート９に連なるインテークマニホールドの直上流に配置され、複数のシリンダ２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。
【００３３】
吸気通路３０には、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５、および吸気Ｏ２センサＳＮ６が配置されている。エアフローセンサＳＮ３は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサＳＮ４は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサＳＮ５および吸気Ｏ２センサＳＮ６は、サージタンク３４の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。
【００３４】
排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通して車両の外部に排出される。
【００３５】
排気通路４０には排気Ｏ２センサＳＮ８が配置されている。排気Ｏ２センサＳＮ８は、ターボ過給機４６と排気浄化装置４１との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。
【００３６】
排気通路４０には排気浄化装置４１が設けられている。排気浄化装置４１には、排気ガス中に含まれる有害成分（ＣＯおよびＨＣ）を酸化して無害化する酸化触媒４２と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とが内蔵されている。なお、排気通路４０における排気浄化装置４１よりも下流側の位置に、ＮＯｘを還元して無害化するＮＯｘ触媒をさらに設けてもよい。
【００３７】
排気浄化装置４１には触媒温度センサＳＮ９が設けられている。触媒温度センサＳＮ９は、排気浄化装置４１内の触媒の温度、ここでは特に酸化触媒４２の温度を検出する。
【００３８】
ＥＧＲ装置４４は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４４Ａと、ＥＧＲ通路４４Ａに設けられたＥＧＲ弁４５とを備える。ＥＧＲ弁４５は、ＥＧＲ通路４４Ａを通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整する。ＥＧＲ通路４４Ａは、排気通路４０におけるターボ過給機４６よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるインタークーラ３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲ通路４４Ａには、熱交換によりＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（図略）が配置されている。
【００３９】
ターボ過給機４６は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ４７と、排気通路４０に配置されたタービン４８とを含む。コンプレッサ４７とタービン４８とは、タービン軸で一体回転可能に連結されている。タービン４８は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。これに連動してコンプレッサ４７が回転することにより、吸気通路３０を流通する空気が圧縮（過給）される。
【００４０】
［ピストンの詳細構造］
続いて、ピストン５の構造、とりわけ冠面５０の構造について詳細に説明する。図２（Ａ）は、ピストン５の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン５は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図２（Ａ）では、冠面５０を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図２（Ｂ）は、ピストン５の径方向断面付きの斜視図である。図３は、図２（Ｂ）に示す径方向断面の拡大図である。なお、図２（Ａ）および（Ｂ）において、シリンダ軸方向Ａおよび燃焼室の径方向Ｂを矢印で示している。
【００４１】
ピストン５は、キャビティ５Ｃ、周縁平面部５５および側周面５６を含む。上述の通り、燃焼室６を区画する燃焼室壁面の一部（底面）は、ピストン５の冠面５０で形成されており、キャビティ５Ｃは、この冠面５０に備えられている。キャビティ５Ｃは、シリンダ軸方向Ａにおいて冠面５０が下方に凹没された部分であり、インジェクタ１５から燃料の噴射を受ける部分である。周縁平面部５５は、冠面５０において径方向Ｂの外周縁付近の領域に配置された環状の平面部である。キャビティ５Ｃは、周縁平面部５５を除く冠面５０の径方向Ｂの中央領域に配置されている。側周面５６は、シリンダ２の内壁面と摺接する面であり、図略のピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。
【００４２】
キャビティ５Ｃは、第１キャビティ部５１、第２キャビティ部５２、連結部５３および山部５４を含む。第１キャビティ部５１は、冠面５０の径方向Ｂの中心領域に配置された凹部である。第２キャビティ部５２は、冠面５０における第１キャビティ部５１の外周側に配置された、環状の凹部である。連結部５３は、第１キャビティ部５１と第２キャビティ部５２とを径方向Ｂに繋ぐ部分である。山部５４は、冠面５０（第１キャビティ部５１）の径方向Ｂの中心位置に配置された山型の凸部である。山部５４は、インジェクタ１５のノズル１５１の直下の位置に凸設されている（図４）。
【００４３】
第１キャビティ部５１は、第１上端部５１１、第１底部５１２および第１内側端部５１３を含む。第１上端部５１１は、第１キャビティ部５１において最も高い位置にあり、連結部５３に連なっている。第１底部５１２は、第１キャビティ部５１において最も凹没した、上面視で環状の領域である。キャビティ５Ｃ全体としても、この第１底部５１２は最深部であって、第１キャビティ部５１は、第１底部５１２においてシリンダ軸方向Ａに所定の深さ（第１の深さ）を有している。上面視において、第１底部５１２は、連結部５３に対して径方向Ｂの内側に近接した位置にある。
【００４４】
第１上端部５１１と第１底部５１２との間は、径方向Ｂの外側に湾曲した径方向窪み部５１４で繋がれている。径方向窪み部５１４は、連結部５３よりも径方向Ｂの外側に窪んだ部分を有している。第１内側端部５１３は、第１キャビティ部５１において最も径方向内側の位置にあり、山部５４の下端に連なっている。第１内側端部５１３と第１底部５１２との間は、裾野状に緩やかに湾曲した曲面で繋がれている。
【００４５】
第２キャビティ部５２は、第２内側端部５２１、第２底部５２２、第２上端部５２３、テーパ領域５２４および立ち壁領域５２５を含む。第２内側端部５２１は、第２キャビティ部５２において最も径方向内側の位置にあり、連結部５３に連なっている。第２底部５２２は、第２キャビティ部５２において最も凹没した領域である。第２キャビティ部５２は、第２底部５２２においてシリンダ軸方向Ａに第１底部５１２よりも浅い深さを備えている。つまり、第２キャビティ部５２は、第１キャビティ部５１よりもシリンダ軸方向Ａにおいて上側に位置する凹部である。第２上端部５２３は、第２キャビティ部５２において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、周縁平面部５５に連なっている。
【００４６】
テーパ領域５２４は、第２内側端部５２１から第２底部５２２に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した面形状を有する部分である。図３に示されているように、テーパ領域５２４は、径方向Ｂに延びる水平ラインＣ１に対して傾き角αで交差する傾斜ラインＣ２に沿った傾きを有している。
【００４７】
立ち壁領域５２５は、第２底部５２２よりも径方向外側において、比較的急峻に立ち上がるように形成された壁面である。径方向Ｂの断面形状において、第２底部５２２から第２上端部５２３にかけて、第２キャビティ部５２の壁面が水平方向から上方向へ向かうように湾曲された曲面とされており、第２上端部５２３の近傍において垂直壁に近い壁面とされている部分が立ち壁領域５２５である。立ち壁領域５２５の上端位置に対して、立ち壁領域５２５の下方部分は、径方向Ｂの内側に位置している。これにより、混合気が燃焼室６の径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域５２５よりも径方向外側の空間（スキッシュ空間）に存在する空気をも有効に利用した燃焼を行わせることができる。
【００４８】
連結部５３は、径方向Ｂの断面形状において、下側に位置する第１キャビティ部５１と上側に位置する第２キャビティ部５２との間で、径方向内側にコブ状に突出する形状を有している。連結部５３は、下端部５３１および第３上端部５３２（シリンダ軸方向の上端部）と、これらの間の中央に位置する中央部５３３とを有している。下端部５３１は、第１キャビティ部５１の第１上端部５１１に対する連設部分である。第３上端部５３２は、第２キャビティ部５２の第２内側端部５２１に対する連設部分である。
【００４９】
シリンダ軸方向Ａにおいて、下端部５３１は連結部５３の最も下方に位置する部分、第３上端部５３２は最も上方に位置する部分である。上述のテーパ領域５２４は、第３上端部５３２から第２底部５２２に向けて延びる領域でもある。第２底部５２２は、第３上端部５３２よりも下方に位置している。つまり、本実施形態の第２キャビティ部５２は、第３上端部５３２から径方向Ｂの外側に水平に延びる底面を有しているのではなく、換言すると、第３上端部５３２から周縁平面部５５までが水平面で繋がっているのではなく、第３上端部５３２よりも下方に窪んだ第２底部５２２を有している。
【００５０】
山部５４は、上方に向けて突出しているが、その突出高さは連結部５３の第３上端部５３２の高さと同一であり、周縁平面部５５よりは窪んだ位置にある。山部５４は、上面視で円形の第１キャビティ部５１の中心に位置しており、これにより第１キャビティ部５１は山部５４の周囲に形成された環状溝の態様となっている。
【００５１】
［燃料噴射の空間的分離について］
続いて、インジェクタ１５によるキャビティ５Ｃへの燃料噴射状況、および噴射後の混合気の流れについて、図４に基づいて説明する。図４は、燃焼室６の簡略的な断面図であって、冠面５０（キャビティ５Ｃ）とインジェクタ１５から噴射される噴射燃料１５Ｅの噴射軸ＡＸとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３とが示されている。
【００５２】
インジェクタ１５は、燃焼室天井面６Ｕ（シリンダヘッド４の下面）から燃焼室６へ下方に突出するように配置されたノズル１５１を備えている。ノズル１５１は、燃焼室６内へ燃料を噴射する噴射孔１５２を備えている。図４では一つの噴射孔１５２を示しているが、実際は複数個の噴射孔１５２がノズル１５１の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔１５２から噴射される燃料は、図中の噴射軸ＡＸに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図４には、噴射軸ＡＸに対する上方向への拡散を示す上拡散軸ＡＸ１と、下方向への拡散を示す下拡散軸ＡＸ２とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸ＡＸ１と下拡散軸ＡＸ２とがなす角である。
【００５３】
噴射孔１５２は、キャビティ５Ｃの連結部５３に向けて燃料を噴射可能である。すなわち、ピストン５の所定のクランク角において噴射孔１５２から燃料噴射動作を行わせることで、噴射軸ＡＸを連結部５３に指向させることができる。図４は、前記所定のクランク角における噴射軸ＡＸとキャビティ５Ｃとの位置関係を示している。噴射孔１５２から噴射された燃料は、燃焼室６の空気と混合されて混合気を形成しつつ、連結部５３に吹き当たることになる。
【００５４】
図４に示すように、噴射軸ＡＸに沿って連結部５３に向けて噴射された燃料１５Ｅは、連結部５３に衝突し、その後、第１キャビティ部５１の方向（下方向）へ向かうもの（矢印Ｆ１１）と、第２キャビティ部５２の方向（上方向）へ向かうもの（矢印Ｆ２１）とに空間的に分離される。すなわち、連結部５３の中央部５３３を指向して噴射された燃料は、上下に分離され、その後は各々第１、第２キャビティ部５１、５２に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ部５１、５２の面形状に沿って流動する。
【００５５】
詳しくは、矢印Ｆ１１の方向（下方向）に向かう混合気は、連結部５３の下端部５３１から第１キャビティ部５１の径方向窪み部５１４へ入り込み、下方向に流れる。その後、混合気は、径方向窪み部５１４の湾曲形状によって流動方向を下方向から径方向Ｂの内側方向へ変え、矢印Ｆ１２で示すように、第１底部５１２を有する第１キャビティ部５１の底面形状に倣って流動する。この際、混合気は、第１キャビティ部５１の空気と混合して濃度を薄めて行く。山部５４が存在することによって、第１キャビティ部５１の底面は径方向中央に向けてせり上がる形状を有している。したがって、矢印Ｆ１２方向に流動する混合気は上方に持ち上げられ、ついには矢印Ｆ１３で示すように、燃焼室天井面６Ｕから径方向外側へ向かうように流動する。このような流動の際にも、前記混合気は燃焼室６内に残存する空気と混合し、均質で薄い混合気となってゆく。
【００５６】
一方、矢印Ｆ２１の方向（上方向）に向かう混合気は、連結部５３の第３上端部５３２から第２キャビティ部５２のテーパ領域５２４に入り込み、テーパ領域５２４の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印Ｆ２２で示すように、前記混合気は第２底部５２２に至る。ここで、テーパ領域５２４は噴射軸ＡＸに沿う傾きを持つ面とされている。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、テーパ領域５２４の存在、並びに、連結部５３の第３上端部５３２も下方に位置する第２底部５２２の存在によって、燃焼室６の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。
【００５７】
しかる後、前記混合気は、第２底部５２２から立ち壁領域５２５の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面６Ｕから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印Ｆ２２で示す流動の際に、前記混合気は第２キャビティ部５２内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第２底部５２２よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域５２５が存在することで、噴射された燃料（混合気）がシリンダ２の内周壁（一般に、図略のライナーが存在する）に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第２底部５２２の形成によって燃焼室６の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域５２５の存在によって、シリンダ２の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。
【００５８】
ここで、立ち壁領域５２５は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Ｂの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印Ｆ２２で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印Ｆ２２の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料の拡散が十分に進行する前に当該燃料と衝突し、燃料との反応に利用される空気の割合である空気利用率が低下し、煤などを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域５２５は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印Ｆ２２の流動は抑制的となり、矢印Ｆ２３にて示す径方向Ｂの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スッキシュ流に牽引されることもあり、矢印Ｆ２３の流動が生じ易くなる。したがって、立ち壁領域２５２よりも径方向外側の空間（周縁平面部５５上のスキッシュ空間）に存在する空気も有効に利用した燃焼を行わせることができる。これにより、煤の発生などを抑止し、燃焼室６全体の空気を利用したエミッション性に優れた燃焼を実現させることができる。
【００５９】
以上の通り、噴射軸ＡＸに沿って連結部５３に向けて噴射された燃料が連結部５３に衝突して空間的に分離され、第１、第２キャビティ部５１、５２の空間に各々存在する空気を利用した燃焼（空気利用率の高い燃焼）が実現されることにより、燃焼時に煤などの発生を抑制することができる。
【００６０】
［燃料噴射の時間的分離について］
本実施形態では、上述した燃料噴射の空間的分離に加え、時間的にも分離して、より燃焼室６内の空気を有効活用する例を示す。図５は、インジェクタ１５からキャビティ５Ｃに燃料を噴射するときの噴射パターンの一例と、この燃料噴射により発生する熱発生率の波形である熱発生特性Ｈとを示すタイムチャートである。本実施形態では、予混合圧縮着火燃焼（Premixed Compression Ignition combustion；以下、ＰＣＩ燃焼という）が適用される運転領域が予め定められており、図５に示される噴射パターンは、このＰＣＩ燃焼が適用される運転領域（以下、ＰＣＩ領域という）での運転時に選択される噴射パターンの一例を示している。インジェクタ１５による燃料噴射の動作は、後述の燃料噴射制御部７２（図７参照）によって制御される。燃料噴射制御部７２は、ＰＣＩ領域での運転時に、エンジンの各燃焼サイクルにおいて、噴射時期の早いプレ噴射Ｐ１と、噴射時期の遅いメイン噴射Ｐ３とを少なくとも実行させる。なお、図５では、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ３との間に中段噴射Ｐ２が実行される例が示されている。
【００６１】
プレ噴射Ｐ１は、圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも早いタイミングで実行される燃料噴射である。図５では、−２０°ＣＡから−１０°ＣＡの期間内にプレ噴射Ｐ１が実行される例を示している。なお、「°ＣＡ」はクランク角を表し、マイナスのクランク角はＴＤＣよりも進角側であることを、プラスのクランク角はＴＤＣよりも遅角側であることを、それぞれ示している。プレ噴射Ｐ１によりＴＤＣよりも早いタイミングで噴射された燃料は、空気と十分に混合された後に自着火により燃焼する（ＰＣＩ燃焼）。言い換えると、プレ噴射Ｐ１の噴射時期のＴＤＣに対する進角量は、当該プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料がＰＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）するような値に設定される。
【００６２】
メイン噴射Ｐ３は、プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料の着火後（燃焼中）でかつピストン５が圧縮上死点（ＴＤＣ）付近に位置するタイミングで実行される燃料噴射である。図５では、ＴＤＣよりもやや遅角側のタイミングでメイン噴射Ｐ３が開始される例を示している。より詳しくは、メイン噴射Ｐ３の開始時期は、プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料の燃焼（ＰＣＩ燃焼）に起因して生じる熱発生率のピーク、つまり図５の熱発生特性ＨにおいてＴＤＣ付近に形成されるピーク（後述する図９（Ａ）の第１ピークＨＡｐに対応）の発生時期と同時かもしくはこれよりも遅角側のタイミングに設定される。図５では、前記ＰＣＩ燃焼による熱発生率のピーク（第１ピーク）の発生時期よりもやや遅角側のタイミングでメイン噴射Ｐ３が開始される例を示している。メイン噴射Ｐ３によりＰＣＩ燃焼中に噴射された燃料は、噴射開始からごく短時間のうちに自着火に至る。このようなメイン噴射Ｐ３に基づく燃焼は、ＰＣＩ燃焼ではなく拡散燃焼となる。
【００６３】
本実施形態において、燃料の噴射率の最大値はプレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ３とで同一であるが、燃料の噴射期間はプレ噴射Ｐ１の方が長く設定されている。すなわち、本実施形態では、ＰＣＩ領域において、メイン噴射Ｐ３の噴射量よりもプレ噴射Ｐ１の噴射量の方が多くなるようにインジェクタ１５が制御される。
【００６４】
中段噴射Ｐ２は、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ３との間において、各噴射Ｐ１，Ｐ３のいずれよりも少量の燃料を噴射する。中段噴射Ｐ２は、熱発生特性Ｈにおけるピーク間の谷部（２〜３°ＣＡ付近の谷部）を可及的に小さくして消音を図る目的で実行されるが、この中段噴射Ｐ２を省くことも可能である。
【００６５】
ここで、上述した連結部５３を指向した燃料噴射は、プレ噴射Ｐ１の際に実行される。メイン噴射Ｐ３は、プレ噴射Ｐ１にて噴射された燃料（混合気）が、上述の通り下側の第１キャビティ部５１と上側の第２キャビティ部５２とに空間的に分離された後に、その分離された上下の混合気間に噴射される噴射である。この点を図６に基づいて説明する。図６は、メイン噴射Ｐ３が終了するタイミングにおける、燃焼室６での混合気の生成状況を模式的に示す図である。
【００６６】
プレ噴射Ｐ１による噴射燃料は、燃焼室６内の空気と混合されて混合気となりつつ、連結部５３に吹き当たる。連結部５３への吹き当たりによって当該混合気は、図６に示すように、第１キャビティ部５１へ向かう下側混合気Ｍ１１と、第２キャビティ部５２へ向かう上側混合気Ｍ１２とに分離される。これが上述した混合気の空間的分離である。メイン噴射Ｐ３は、プレ噴射Ｐ１にて噴射された燃料（混合気）が第１、第２キャビティ部５１、５２の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された２つの混合気間の空間に残存する空気を利用して新たな混合気を形成するべく実行される噴射である。
【００６７】
図６に基づきさらに説明を加える。メイン噴射Ｐ３の実行タイミングではピストン５はほぼＴＤＣの位置にあるので、当該メイン噴射Ｐ３の燃料は、連結部５３のやや下方位置を指向して噴射されることになる。先に噴射されたプレ噴射Ｐ１の下側混合気Ｍ１１、上側混合気Ｍ１２は、各々第１キャビティ部５１、第２キャビティ部５２に入り込み、それぞれの空間の空気と混合して稀釈化が進行している。メイン噴射Ｐ３が開始される直前は、下側混合気Ｍ１１と上側混合気Ｍ１２との間に未使用の空気（燃料と混合していない空気）が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、第１キャビティ部５１のエッグシェープ形状が貢献する。メイン噴射Ｐ３の噴射燃料は、下側混合気Ｍ１１と上側混合気Ｍ１２との間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて第２混合気Ｍ２となる。これが燃料噴射の時間的分離である。以上の通り、本実施形態では、燃料噴射の空間的、時間的分離によって、燃焼室６に存在する空気を有効利用した燃焼を実現させることができる。
【００６８】
［制御構成］
図７は、前記ディーゼルエンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、プロセッサ７０によって統括的に制御される。プロセッサ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。プロセッサ７０には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。先に説明したセンサＳＮ１〜ＳＮ９に加え、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ１０と、車両の外気の圧力（大気圧）を計測する大気圧センサＳＮ１１と、車両の外気の温度（外気温）を計測する外気温センサＳＮ１２とが備えられている。なお、アクセル開度センサＳＮ１０は、本発明における「検出部」の一例に該当する。
【００６９】
プロセッサ７０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５、吸気Ｏ２センサＳＮ６、噴射圧センサＳＮ７、排気Ｏ２センサＳＮ８、触媒温度センサＳＮ９、アクセル開度センサＳＮ１０、大気圧センサＳＮ１１、および外気温センサＳＮ１２と電気的に接続されている。これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ１２によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、燃圧（インジェクタ１５の噴射圧）、排気酸素濃度、触媒温度、アクセル開度、大気圧、外気温等の情報がプロセッサ７０に逐次入力される。
【００７０】
プロセッサ７０は、前記各センサＳＮ１〜ＳＮ１２他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、プロセッサ７０は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、燃圧レギュレータ１６、スロットル弁３２、およびＥＧＲ弁４５等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
【００７１】
プロセッサ７０は、機能的に、運転状態判定部７１、燃料噴射制御部７２、噴射圧制御部７７、および記憶部７８を備えている。
【００７２】
運転状態判定部７１は、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づくエンジン回転数と、アクセル開度センサＳＮ１０の検出値（アクセルペダルの開度情報）に基づくエンジン負荷などから、エンジンの運転状態を判定するモジュールである。例えば、運転状態判定部７１は、現状のエンジンの運転領域が、上述したプレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３が実行される（予混合圧縮着火燃焼が実行される）ＰＣＩ領域であるか否かを判定する。
【００７３】
燃料噴射制御部７２は、インジェクタ１５による燃料の噴射動作を制御する制御モジュールである。前記ＰＣＩ領域でエンジンが運転されているとき、燃料噴射制御部７２は、エンジンの燃焼サイクルごとに、圧縮上死点より前の所定のタイミングで燃料を噴射させるプレ噴射Ｐ１と、ピストン５が圧縮上死点付近に位置するタイミングで燃料噴射を行わせるメイン噴射Ｐ３と、を少なくとも含む複数回の燃料噴射をインジェクタ１５に実行させる。
【００７４】
さらに、燃料噴射制御部７２は、機能的に、噴射パターン選択部７３、設定部７４、予測部７５、および補正部７６を備えている。
【００７５】
噴射パターン選択部７３は、インジェクタ１５からの燃料噴射のパターンを、各種の条件に応じて設定する。少なくとも前記ＰＣＩ領域において、噴射パターン選択部７３は、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む燃料噴射のパターンを設定する。
【００７６】
設定部７４は、インジェクタ１５からの燃料の噴射量および噴射時期を、各種の条件に応じて設定する。例えば、設定部７４は、アクセル開度センサＳＮ１０の検出値等から特定されるエンジン負荷が高いほど（言い換えるとアクセル開度が高いほど）燃料の噴射量が多くなるように、インジェクタ１５を制御する。すなわち、アクセル開度の高い高負荷条件では、エンジンに高い出力トルクが要求されているので、設定部７４は、この要求トルクに見合った高い熱量を発生させるべく、１燃焼サイクルあたりの燃料の噴射量（燃料を分割噴射する場合はその総量）を増大させる。
【００７７】
また、前記ＰＣＩ領域において、設定部７４は、プレ噴射Ｐ１に伴う燃焼室６内の熱発生率の上昇ピークである第１ピークと、メイン噴射Ｐ３に伴う燃焼室６内の熱発生率の上昇ピークである第２ピークとを含む目標熱発生特性が得られるように、インジェクタ１５からの燃料の噴射量および噴射時期を設定する。図８に、目標熱発生特性Ｈｓの一例を示す。例示された目標熱発生特性Ｈｓでは、４°ＣＡ付近に前記第１ピークが、８°ＣＡ付近に前記第２ピークが各々表れている。
【００７８】
さらに、設定部７４は、前記第１ピークが発生する時期と前記第２ピークが発生する時期とのピーク間隔が、プレ噴射Ｐ１の燃料の燃焼に起因して生じる圧力波とメイン噴射Ｐ３の燃料の燃焼に起因して生じる圧力波とが互いに打ち消し合う間隔となるように、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３の噴射時期を設定する。これにより、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３によって各々発生する燃焼騒音どうしが打ち消し合うこととなり、ディーゼルノック音等の燃焼騒音を十分に低いレベルに抑制することができる。これらについては、後で詳述する。
【００７９】
プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３が少なくとも実行される前記ＰＣＩ領域での運転時、燃料の着火時期は、最も早いタイミングで比較的多くの燃料を噴射するプレ噴射Ｐ１の実行状況に主に支配される。言い換えると、ＰＣＩ領域では、プレ噴射Ｐ１の態様（噴射量、噴射時期）を定めれば、その後の燃料噴射（中段噴射Ｐ２およびメイン噴射Ｐ３）に伴う燃焼は比較的ロバスト性の高いものとなる。したがって、本実施形態では、ＰＣＩ領域での運転時に、プレ噴射Ｐ１の噴射量および噴射時期を主導的に調整し、これによって前記第１ピークと前記第２ピークとの高さ比率を目標値に近づけかつ前記第１ピークと第２ピークとの間隔（インターバル）を目標値に近づけるようにしている。なお、メイン噴射Ｐ３の態様（噴射量や噴射時期）を主導的に変更した場合には、燃焼期間が全体的にシフトし、燃費性能やトルクに影響を及ぼすことがある。
【００８０】
予測部７５は、ＰＣＩ領域での運転時に、設定部７４が目標熱発生特性Ｈｓに基づいて設定した燃料噴射（プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３等）の噴射量および噴射時期と、燃焼室６での燃焼に影響を与える所定の燃焼環境要因とに基づいて、現状のコンデション下で生じる熱発生特性を予測する処理を実行する。例えば、予測部７５は、プレ噴射Ｐ１の噴射量および噴射時期と前記燃焼環境要因とに基づいて、プレ噴射Ｐ１に伴い生じる熱発生率のピークである第１ピークの発生時期と、当該第１ピークの高さ（ピーク値）とを予測する処理を実行する。
【００８１】
予測部７５は、この予測のために所定の予測モデル式を用いる（図１２〜図１５に基づき後述する）。前記第１ピークの発生時期および高さは、各種センサＳＮ１〜ＳＮ１２の検出結果に基づきフィードバック制御により調整することも可能である。しかしながら、フィードバック制御では、現にディーゼルノック音が発生してしまうことがあり、ドライバーに不快感を与えかねない。そこで、予測部７５は、前記予測モデル式を用いたフィードフォワード方式により、前記第１ピークの発生時期および高さを予測するとともに、予測した発生時期および高さとそれぞれの目標値（つまり目標熱発生特性Ｈｓに規定される第１ピークの発生時期および高さ）とのずれを予測する。
【００８２】
補正部７６は、予測部７５により予測された前記第１ピークの発生時期および高さに基づいて、設定部７４が設定したプレ噴射Ｐ１の噴射量もしくは燃料時期を補正する。すなわち、補正部７６は、燃焼環境要因を参照して予測部７５により求められた前記第１ピークの発生時期および高さの予測値と、目標熱発生特性Ｈｓにおける対応する値（目標値）との乖離を解消させるように、プレ噴射Ｐ１の噴射量もしくは燃料時期を補正する。つまり、ディーゼルノック音が発生してしまう前に、前記乖離を解消する補正が行われる。
【００８３】
噴射圧制御部７７は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ１５からの燃料の噴射圧を制御する。例えば、噴射圧制御部７７は、図１０に示すように、アクセル開度センサＳＮ１０の検出値等から特定されるエンジン負荷が高いほど（言い換えるとアクセル開度が高いほど）噴射圧が高くなるように、燃圧レギュレータ１６を制御する。これは、空気利用率の確保と燃費性能との双方を考慮してのものである。すなわち、アクセル開度の高い高負荷条件では、インジェクタ１５からの燃料の噴射量が多くなるので、噴射圧を高くして燃料の微粒化を促進することが、燃料の空気利用率（燃料との反応に利用される空気の割合）を確保して煤の発生を抑制する上で有利である。一方、アクセル開度の低い低負荷条件では、インジェクタ１５からの燃料の噴射量が少ないので、噴射量が多い低負荷条件に比べれば噴射圧を高くするニーズが低く、むしろ噴射圧を低くした方が燃費の面で有利となる。そこで、噴射圧制御部７７は、エンジン負荷が高いほど（アクセル開度が高いほど）噴射圧が高くなるように燃圧レギュレータ１６を制御する。
【００８４】
記憶部７８は、燃料噴射制御部７２の予測部７５が所定の演算処理を行う際に用いる予測モデル式を記憶している。予測モデル式は、所定の燃焼環境要因に基づいて、前記第１ピークの発生時期および高さの目標値（目標熱発生特性Ｈｓによる規定値）に対する変動を予測する式である。なお、前記燃焼環境要因は、各センサＳＮ１〜１２の計測値から直接的または間接的に導出されるものであり、例えば燃焼室６の壁面温度、筒内圧、筒内ガス温度、筒内酸素濃度、噴射圧などが含まれる。
【００８５】
［二段熱発生率と騒音相殺］
図９（Ａ）は、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３の各燃焼により生じる熱発生率の波形を示す図である。図９（Ａ）では、波形の特徴がより分かり易くなるように、図５に示した熱発生特性Ｈを多少デフォルメして図示している。
【００８６】
熱発生特性Ｈは、プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる熱発生率の波形である前段燃焼部分ＨＡと、メイン噴射Ｐ３により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる熱発生率の波形である後段燃焼部分ＨＢとを有する。前段燃焼部分ＨＡおよび後段燃焼部分ＨＢは、それぞれ山型の波形を呈するとともに、その頂点に、最も熱発生率が高い第１ピークＨＡｐおよび第２ピークＨＢｐを有する。これら第１・第２ピークＨＡｐ，ＨＢｐに対応して、燃焼圧力の変化率（上昇率）にも２つのピークが生じることとなる。
【００８７】
第１ピークＨＡｐにおける熱発生率の値（ピーク値）であるピーク高さＸＡと、第２ピークＨＢｐにおける熱発生率の値（ピーク値）であるピーク高さＸＢとを比較した場合、図９（Ａ）に例示される熱発生特性では、第１ピークＨＡｐの高さＸＡの方が第２ピークＨＢｐの高さＸＢよりも小さくなっている。ただし、第１ピークＨＡｐの高さＸＡまたは第２ピークＨＢｐの高さＸＢのいずれかが傑出して高いと、これに起因して燃焼騒音が大きくなる。したがって、第１ピークＨＡｐの高さＸＡと第２ピークＨＢｐの高さＸＢとの差が過大にならないように、前段燃焼部分ＨＡと後段燃焼部分ＨＢとの熱発生割合を制御することが望ましい。
【００８８】
また、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡと第２ピークＨＢｐの発生時期ＹＢとの間隔をピーク間隔Ｚとする。このピーク間隔Ｚも、燃焼騒音に大きな影響を与える。すなわち、ピーク間隔Ｚを、前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因する圧力波（音波）と、後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因する圧力波とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって表出する圧力波（燃焼騒音）を抑制することができる。この点につき、図９（Ｂ）に基づき説明を加える。
【００８９】
図９（Ｂ）は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。この図９（Ｂ）では、図９（Ａ）に示したピーク間隔Ｚが、前段燃焼部分ＨＡおよび後段燃焼部分ＨＢの各々の燃焼に起因する圧力波が互いに打ち消し合う間隔に設定されていた場合の各圧力波を示している。図９（Ｂ）において、前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因して発生する前段圧力波をＥＡｗ、後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因して発生する後段圧力波をＥＢｗとすると、これら前段圧力波ＥＡｗおよび後段圧力波ＥＢｗは、ともに圧縮着火燃焼に起因して生じる圧力波であり、その周期は基本的に同一値Ｆｗとなる。この場合において、図９（Ａ）に示したピーク間隔Ｚがこの前段圧力波ＥＡｗおよび後段圧力波ＥＢｗの周期Ｆｗの１／２倍に設定されていたとすると、図９（Ｂ）に示すように、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波ＥＭの振幅は大幅に低減される。これが圧力波（燃焼騒音）の打ち消し効果である。
【００９０】
なお、前段圧力波ＥＡｗの振幅と後段圧力波ＥＢｗの振幅とは、第１ピークＨＡｐおよび第２ピークＨＢｐの各高さＸＡ，ＸＢに応じた値となり、必ずしも同一になるわけではない。すなわち、プレ噴射Ｐ１の噴射量／噴射時期と、メイン噴射Ｐ３の噴射量／噴射時期とは、それぞれ、エンジンの燃費や出力トルク等の種々の要求を勘案して定められるものであり、多くのケースでは、第２ピークＨＢｐの高さＸＢの方が第１ピークＨＡｐの高さＸＡよりも幾分大きくなるように設定される（これにより後段圧力波ＥＢｗの振幅の方が前段圧力波ＥＡｗの振幅よりも大きくなる）。このため、各圧力波ＥＡｗ，ＥＢｗが逆位相になるようにピーク間隔Ｚを周期Ｆｗの１／２倍（もしくはその近傍値）に設定する前記対策を採ったとしても、図９（Ｂ）に示すように、合成後の圧力波形である合成波ＥＭの振幅はゼロにはならない。しかしながら、仮にピーク間隔Ｚが周期Ｆｗの１／２倍から乖離した値に設定されていた場合に比べれば、合成波ＥＭの振幅（ひいては燃焼騒音）を小さくする効果は十分なものとなる。
【００９１】
例えば、図９（Ａ）に一点鎖線の波形で示す比較例のように、第１ピークＨＡｐの発生時期が所期のものからずれて、結果としてピーク間隔Ｚが周期Ｆｗの１／２倍から乖離した値になったとする。この場合には、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとは完全な逆位相とはならないので、両圧力波ＥＡｗ，ＥＢｗの打ち消し効果は減退し、場合によっては合成波ＥＭが逆に増幅されてしまう。例えば、両圧力波ＥＡｗ，ＥＢｗが同位相となった場合には、合成波ＥＭは両圧力波ＥＡｗ，ＥＢｗが合算されて大きな振幅となる。つまり、燃焼騒音が増大してしまう。
【００９２】
以上の事情から、本実施形態では、燃焼騒音を可及的に低減するべく、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間隔（ピーク間隔Ｚ）が、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとが互いに打ち消し合う間隔（≒１／２×Ｆｗ）となるように、設定部７４によってインジェクタ１５からの燃料の噴射量および噴射時期が設定される。すなわち、設定部７４は、圧力波（燃焼騒音）の打ち消し効果を発揮できる目標熱発生特性Ｈｓを設定し、当該目標熱発生特性Ｈｓを達成する燃焼が行われるように、プレ噴射Ｐ１またはメイン噴射Ｐ３（とりわけプレ噴射Ｐ１）における噴射量および噴射時期を調整する。
【００９３】
［予測モデル式について］
続いて、前記ＰＣＩ領域での運転時に予測部７５が使用する予測モデル式の具体例について説明する。図１１は、目標熱発生特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための図である。図１１の左上に示すような目標熱発生特性Ｈｓが、記憶部７８に記憶されているとする。燃焼環境要因が想定している標準範囲内であれば、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を、所定の基準量および基準時期に設定することにより、目標熱発生特性Ｈｓに沿った燃焼を燃焼室６で実現することができる。ここで、燃料噴射の基準量および基準時期は、燃焼環境要因が標準範囲内であるときに目標熱発生特性Ｈｓを得ることが可能な噴射量および噴射時期として、記憶部７８に予め記憶されている。これら基準量および基準時期は、主に、アクセル開度等から特定されるエンジン負荷やエンジン回転数に応じて可変的に設定される。例えば、基準量は、アクセル開度（エンジン負荷）が高くなるほど増大され、基準時期は、基準量の変化に応じて進角または遅角される。
【００９４】
しかしながら、燃焼環境要因が標準範囲から外れた場合、燃焼室６の筒内状態量が変化する。このような状況下で前記基準量および基準時期を採用しても、目標熱発生特性Ｈｓを得ることができない場合が生じる。例えば、図１１の左下に示したような、過早着火や着火遅れが生じる可能性がある。過早着火は、混合気への着火が所期のタイミングよりも早くなる結果として、前段燃焼部分ＨＡが過剰に高い熱発生率を持ってしまうケースである。着火遅れは、混合気への着火が所期のタイミングよりも遅れる結果、後段燃焼部分ＨＢが過剰に高い熱発生率を持ってしまうケースである。
【００９５】
筒内状態量に影響を与える主要な燃焼環境要因は、図１１の右欄に列挙されているように、燃焼室６の壁面温度、筒内圧、筒内ガス温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数、燃料の噴射量、噴射時期、および噴射圧である。例えば、壁面温度、筒内圧、および筒内ガス温度は、外気温や外気圧、エンジン冷却水の温度によって変動する。また、筒内酸素濃度は、燃焼室６へ取り入れるＥＧＲガス量などによって変動する。さらに、運転状態が大きく変化する際の過渡的な要因によっても、燃焼環境要因は変動し得る。例えば、過給圧や吸気温度等に生じる過渡的なずれによって筒内圧および筒内ガス温度が変動し、燃圧の過渡的なずれによって噴射圧が変動する。なお、ここでいう燃焼室６の壁面温度とは、シリンダ２を規定するシリンダブロック３の内周壁の温度のことであり、筒内圧とは、燃焼室６の内部ガスの圧力のことであり、筒内ガス温度とは、燃焼室６の内部ガスの温度のことであり、筒内酸素濃度とは、燃焼室６の内部ガス中の酸素濃度のことである。また、燃焼室６の内部ガスとは、燃焼の開始前（かつ吸気行程の終了後）に燃焼室６内に存在する全ガスのことであり、ＥＧＲが実行されている場合は燃焼室６内に導入された空気とＥＧＲガスとの混合ガスのことである。
【００９６】
図１２は、熱発生特性Ｈにおける前段燃焼部分ＨＡの第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡを予測するモデル式を説明するための図である。図１２（Ａ）に示すように、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡは、プレ噴射Ｐ１の開始時期から、第１ピークＨＡｐが生じるまでの期間である「ピーク遅れ」として予測される。
【００９７】
図１２（Ｂ）には、前記ピーク遅れの予測モデル式が示されている。ここでは、種々のパラメータの変動が前記ピーク遅れに及ぼす影響が、アレニウス型の予測式で表現されている。この予測式の右辺は、図１１の右欄に列挙された各燃焼環境要因をパラメータとする多項式である。すなわち、ピーク遅れは、所定の係数Ａに、燃料の噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧、筒内ガス温度、壁面温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数の各パラメータに対応する複数の項目を掛け合せた多項式で表現される。係数Ａは、右辺の値を全体的に変動させる切片である。燃料の噴射量、噴射時期‥‥等の各パラメータに付されている指数Ｂ〜Ｉは、そのパラメータの感度を示すものであり、プラス符号のものは比例、マイナス符号のものは反比例の意味を持つ。なお、前記の項目に、エンジン油温などを加えるようにしても良い。
【００９８】
図１２（Ｃ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、係数Ａの値、および指数Ｂ〜Ｉの値を示している。この結果は、燃料の噴射量、噴射時期‥‥等の前記各パラメータを初期値から種々変化させた場合に生じる燃焼波形のデータを燃焼シミュレーション等により取得し、取得した多数のデータに基づいて、各パラメータとピーク遅れとの関係を重回帰分析により特定したものである。なお、この予測モデル式によるピーク遅れの予測結果（第１ピークＨＡｐが生じるクランク角）と、実測によるピーク遅れと差である予実差は、±２ｄｅｇ以下であることが確認されている。
【００９９】
図１３は、図１２の予測モデル式に含まれるパラメータのうち、噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧、および筒内ガス温度の各変動がピーク遅れに及ぼす影響を説明するためのグラフである。この図１３のグラフにおいて、横軸のパラメータ変化率とは、各パラメータの初期値を１００としたときに当該初期値に対する変化率を表す値であり、縦軸のピーク遅れ変化率とは、ピーク遅れの初期値（つまり各パラメータが全て初期値であったときに得られるピーク遅れ）を１００としたときに当該初期値に対する変化率を表す値である。言い換えると、図１３のグラフでは、各パラメータの変動およびそれに伴うピーク遅れの変動が、それぞれの初期値（１００）を基準とした無次元化量で表されている。この場合に、噴射量は、横軸の値が１００より大きく（小さく）なるほど初期値から増大（減少）したことになり、噴射時期は、横軸の値が１００より大きく（小さく）なるほど初期値から進角（遅角）したことになり、噴射圧は、横軸の値が１００より大きく（小さく）なるほど初期値から上昇（低下）したことになり、筒内圧は、横軸の値が１００より大きく（小さく）なるほど初期値から上昇（低下）したことになり、筒内ガス温度は、横軸の値が１００より大きく（小さく）なるほど初期値から上昇（低下）したことになる。また、ピーク遅れは、縦軸の値が１００より大きく（小さく）なるほどピーク遅れが長く（短く）なったことになる。
【０１００】
図１３のグラフから理解されるように、噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧、および筒内ガス温度の各パラメータは、それ以外のパラメータが一定であることを条件に、それぞれ次のようにピーク遅れに影響する。
・噴射量が増大（減少）するほどピーク遅れは短く（長く）なる。
・噴射時期が進角（遅角）するほどピーク遅れは長く（短く）なる。
・噴射圧が上昇（低下）するほどピーク遅れは長く（短く）なる。
・筒内圧が上昇（低下）するほどピーク遅れは短く（長く）なる。
・筒内ガス温度が上昇（低下）するほどピーク遅れは短く（長く）なる。
【０１０１】
次に、第１ピークＨＡｐの高さＸＡの予測モデル式について、図１４を参照しつつ説明する。図１４（Ａ）に示すように、第１ピークＨＡｐの高さＸＡ（以下、単にピーク高さともいう）は、図１２に示した「ピーク遅れ」の予測モデル式と、公知の燃焼効率予測モデル式とを組み合わせたアレニウス型の予測式を用いて求めることができる。この予測式の右辺は、所定の係数Ａに、上述のピーク遅れ、燃焼効率、エンジン回転数、噴射量の各パラメータに対応する複数の項目を掛け合せた多項式である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、重回帰分析により得られた係数Ａの値、および指数Ｂ〜Ｅの値を示している。
【０１０２】
図１５（Ａ）は、ピーク遅れがピーク高さに及ぼす影響を説明するための図である。ピーク遅れ以外のパラメータが一定であるとき、ピーク高さは、ピーク遅れが短くなるほど高くなる。例えば、互いに異なるタイミングで実行される複数の燃料噴射Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と、一定のタイミングにピークをもった複数の熱発生とを想定する。燃料の噴射時期がＰ１１→Ｐ１２→Ｐ１３の順に遅くなり（ただし噴射量は一定）、これに伴ってピーク遅れ（噴射開始からピーク発生までの期間）がＰ１１→Ｐ１２→Ｐ１３の順に短くなるものとする。この場合において、燃料噴射Ｐ１１に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ１、燃料噴射Ｐ１２に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ２、燃料噴射Ｐ１３に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ３とすると、ピーク高さは、ｈ１→ｈ２→ｈ３の順に高くなる。このように、ピーク高さはピーク遅れが短くなるほど高くなる。
【０１０３】
図１５（Ｂ）は、燃料の噴射量がピーク高さに及ぼす影響を説明するための図である。ピーク高さ以外のパラメータが一定であるとき、ピーク高さは、噴射量が多くなるほど高くなる。例えば、互いに異なる噴射量をもたらす複数の燃料噴射Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と、一定のタイミングにピークをもった複数の熱発生とを想定する。燃料の噴射量は、Ｐ１１→Ｐ１２→Ｐ１３の順に多くなるものとする（ただし噴射時期は一定）。この場合において、燃料噴射Ｐ１１に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ１、燃料噴射Ｐ１２に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ２、燃料噴射Ｐ１３に対応して生じる熱発生率のピーク高さをｈ３とすると、ピーク高さは、ｈ１→ｈ２→ｈ３の順に高くなる。このように、ピーク高さは燃料の噴射量が多くなるほど高くなる。
【０１０４】
上述したピーク遅れおよびピーク高さの予測モデル式（図１２、図１４）は、記憶部７８に予め格納されている。予測部７５は、記憶部７８から予測モデル式を読み出し、燃焼サイクルごとに、現状の環境条件下で生じる第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡおよび高さＸＡの予測演算を行う。
【０１０５】
［制御フロー］
図１６は、プロセッサ７０による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御がスタートすると、プロセッサ７０の運転状態判定部７１は、図７に示した各センサＳＮ１〜ＳＮ１２の検出値等に基づいて、エンジンの運転領域に関する情報、および上述した燃焼環境要因に対応する環境情報を取得する（ステップＳ１）。
【０１０６】
次いで、運転状態判定部７１は、ステップＳ１で取得された運転領域に関する情報に基づいて、現状の運転領域が予混合圧縮着火燃焼を実行させるＰＣＩ領域に該当するか否かを判定する（ステップＳ２）。ＰＣＩ領域に該当しない場合（ステップＳ２でＮＯ）、プロセッサ７０の燃料噴射制御部７２は、ＰＣＩ領域以外の運転領域について予め定められた他の燃焼制御に対応する燃料噴射を実行する（ステップＳ３）。すなわち、燃料噴射制御部７２の噴射パターン選択部７３が、他の燃焼制御に対応する燃料噴射パターンを設定する。
【０１０７】
これに対し、ＰＣＩ領域に該当する場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、噴射パターン選択部７３は、図５に例示したような、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む分割噴射パターンを設定する（ステップＳ４）。
【０１０８】
次いで、燃料噴射制御部７２の設定部７４は、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を仮設定する（ステップＳ５）。ここで仮設定される噴射量および噴射時期は、例えば図８に例示したような目標熱発生特性Ｈｓを得るために記憶部７８に予め記憶されている基準量および基準時期である。既に説明したとおり、記憶部７８には、燃焼環境要因が標準範囲内であるときに目標熱発生特性Ｈｓを得ることが可能な噴射量および噴射時期が、基準量および基準時期として予め記憶されている。設定部７４は、現状のアクセル開度（エンジン負荷）やエンジン回転数等に適合する基準量および基準時期を記憶部７８から読み出し、これを前記噴射量および噴射時期の仮の目標値として設定する。
【０１０９】
次いで、燃料噴射制御部７２の予測部７５は、記憶部７８に格納されている予測モデル式（図１２、図１４）を用いて、ステップＳ１で取得された環境情報（燃焼環境要因）から熱発生率の予測特性を導出する。以下、このように予測モデル式を用いて予測される熱発生特性を、予測熱発生特性Ｈｐと称する。さらに、予測部７５は、この予測熱発生特性Ｈｐと前記目標熱発生特性Ｈｓとを比較して、両者のずれ、つまり熱発生率における予測と目標とのずれを特定する（ステップＳ６）。
【０１１０】
次いで、燃料噴射制御部７２の補正部７６は、ステップＳ６で特定されたずれが修正されるように、ステップＳ５で仮設定されたプレ噴射Ｐ１の噴射量もしくは噴射時期を補正する補正値を導出する（ステップＳ７）。例えば、上述した予測熱発生特性Ｈｐと前記目標熱発生特性Ｈｓとの比較から、前段燃焼部分ＨＡの熱発生率のピークである第１ピークＨＡｐの高さＸＡが目標値よりも大きいかまたは小さいと予測され、あるいは、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡが目標値よりも遅いかまたは早いと予測されたとする。この場合、補正部７６は、これらピーク高さＸＡまたは発生時期ＹＡのずれに基づいて、当該ずれが修正されるような補正値を、プレ噴射Ｐ１の噴射量および噴射時期の少なくとも一方について導出する。もちろん、燃焼環境要因が予め定められた補正不要の範囲内であれば、補正部７６による補正は行われない。
【０１１１】
次いで、設定部７４は、ステップＳ７で得られた補正値を参照して、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む各燃料噴射の噴射量および噴射時期を本設定する（ステップＳ８）。そして、燃料噴射制御部７２は、この設定通りの噴射量および噴射時期が実現されるようにインジェクタ１５の噴射動作を制御する。
【０１１２】
具体的に、ステップＳ８において、設定部７４は、ステップＳ５で仮設定されたプレ噴射Ｐ１の噴射量もしくは噴射時期（つまり基準量および基準時期）を、ステップＳ７で得られた補正値を用いて補正する。ここで、ステップＳ８にてプレ噴射Ｐ１の噴射量が補正される場合、設定部７４は、この補正後のプレ噴射Ｐ１の噴射量に合わせて、メイン噴射Ｐ３の噴射量を調整する。また、両噴射Ｐ１，Ｐ３の間に中段噴射Ｐ２が実行される場合、設定部７４は、必要に応じてこの中段噴射Ｐ２の噴射量も調整する。すなわち、プレ噴射Ｐ１の噴射量が補正される場合、設定部７４は、プレ噴射Ｐ１以外の燃料噴射による噴射量を付随的に増大または低減し、これによって１サイクル中の燃料噴射量（プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む各燃料噴射の総量）が維持されるようにする。
【０１１３】
以上の処理により、ステップＳ８では、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３（場合によってはさらに中段噴射Ｐ２）の最終的な噴射量および噴射時期が決定される。なお、既に説明した通り、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む複数回の噴射が行われるＰＣＩ領域では、プレ噴射Ｐ１の態様が定まれば、その後の燃料噴射に伴う燃焼はロバスト性の高いものとなる。そこで、本実施形態では上述したとおり、プレ噴射Ｐ１の噴射量／噴射時期を主導的に決定し、その後にメイン噴射Ｐ３の噴射量等を決定するようにしている。
【０１１４】
［補正の具体例］
続いて、上述した補正制御を含む燃料噴射制御の具体例について、図１７〜図２０を参照しつつ説明する。ここでは特に、前記ＰＣＩ領域においてアクセル開度の低下が認識されたときの燃料噴射の補正制御について説明する。
【０１１５】
図１７は、アクセル開度が低下する前後における各種状態量の時間変化を示すタイムチャートである。このタイムチャートにおける時点ｔ１は、アクセル開度が比較的大きく低下したことがアクセル開度センサＳＮ１０によって検出された時点である（チャート（ａ））。ここで、既に説明したとおり、燃料の噴射量および噴射圧は、アクセル開度が上昇するほど高く設定される（言い換えるとアクセル開度が低下するほど低く設定される）。このため、時点ｔ１においてアクセル開度の低下が検出されると、これに合わせて燃料の噴射量が低減されるとともに（チャート（ｂ））、燃料の噴射圧も低減される（チャート（ｃ））。なお、チャート（ｂ）に示される噴射量とは、１サイクルあたりの燃料の噴射量のことであり、１サイクルにつきプレ噴射Ｐ１、中段噴射Ｐ２、およびメイン噴射Ｐ３が実行される場合には、これら各噴射Ｐ１〜Ｐ３による噴射量の合計である。チャート（ｂ）のように噴射量（総量）が大幅に低減されるようなケースでは、通常、プレ噴射Ｐ１、中段噴射Ｐ２、およびメイン噴射Ｐ３のいずれについてもその噴射量が低減されることになる。
【０１１６】
この場合において、燃料の噴射量は、アクセル開度の低下に合わせて直ちに（開度低下が検出された直後の燃焼サイクルから）低減される。一方で、燃料の噴射圧については、その目標値（一点鎖線）が時点ｔ１にて急減されるものの、実値（実線）は徐々にしか低下しない。すなわち、時点ｔ１より前のアクセル開度に対応した目標噴射圧をＰｆ１、時点ｔ１より後のアクセル開度に対応した目標噴射圧をＰｆ２としたとき、目標噴射圧は時点ｔ１を境にＰｆ１からＰｆ２に急減されるもの、実際の噴射圧はこれに追随せず、時点ｔ１以降、Ｐｆ１からＰｆ２に向けて漸減する。これは、アクセル開度が急低下しても、その低下から所定サイクルの間は、インジェクタ１５に既に貯留されている燃料の圧力（残圧）の影響により、インジェクタ１５からの燃料の噴射圧は低下後のアクセル開度に適合する値より高くなるからである。
【０１１７】
実際の噴射圧がＰｆ２（低下後のアクセル開度に適合した値）に到達した時点をｔ２とすると、アクセル開度の低下の検出時点ｔ１からこの時点ｔ２までの期間においては、実際の噴射圧が目標値（Ｐｆ２）よりも高くなる。この期間中に生じる実際の噴射圧と目標値とのずれは、上述したとおり、ピーク遅れ（図１２）の変動、ひいては熱発生特性Ｈの変動（予測熱発生特性Ｈｐと目標熱発生特性Ｈｓとのずれ）を引き起こす要因となる。そこで、当該変動を解消するべく、燃料噴射制御部７２は、前記時点ｔ１からｔ２までの期間に対応する所定サイクルの間、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を、低下後のアクセル開度に対応する本来の噴射時期（つまり基準時期Ｔｆ）よりも遅角させる（チャート（ｄ））。
【０１１８】
既に説明したとおり、前記ＰＣＩ領域にてプレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を含む燃料噴射が実行される場合、燃焼環境要因が想定している標準範囲内であれば、燃料噴射の噴射量および噴射時期は、所定の基準量および基準時期に設定される。基準量は、例えばアクセル開度（エンジン負荷）が高くなるほど増大され、基準時期は、基準量の変化に応じて進角または遅角される。図１７のチャート（ｄ）に示される基準時期Ｔｆは、このようにアクセル開度等から定まる基準時期にてプレ噴射Ｐ１が実行される場合の当該プレ噴射Ｐ１の開始時期を示している。なお、チャート（ｄ）では、アクセル開度が低下した時点ｔ１の前でも後でも基準時期Ｔｆを同一の値として図示しているが、これは便宜上であって、実際にはアクセル開度の低下によって基準時期Ｔｆも変化するのが通常である。つまり、時点ｔ１より前の基準時期Ｔｆと、時点ｔ１より後の基準時期Ｔｆとは、異なる時期となり得る。
【０１１９】
実際の噴射圧が目標値Ｐｆ２よりも高くなる時点ｔ１からｔ２までの間、プレ噴射Ｐ１の噴射時期（噴射開始時期）は、基準時期Ｔｆよりも遅角側の時期に設定される。その遅角量をΔＴｆとすると、当該遅角量ΔＴｆは、アクセル開度の低下が検出された時点ｔ１の直後において最も大きくされ、その後は時間の経過（燃焼サイクルの進行）とともに徐々に小さくされる。そして、時点ｔ２で実際の噴射圧が目標値Ｐｆ２に到達するのに合わせて、遅角量ΔＴｆがゼロまで低減され、プレ噴射Ｐ１の噴射時期が基準時期Ｔｆへと戻される。
【０１２０】
燃料噴射制御部７２は、時点ｔ１からｔ２までの期間に対応する所定サイクルにわたって前記の態様による噴射時期の遅角制御が実現されるように、アクセル開度センサＳＮ１０の検出値等に基づきインジェクタ１５の噴射動作を制御する。図１８は、この燃料噴射制御部７２による制御の具体例を説明するためのフローチャートである。なお、この図１８のフローチャートは、上述した図１６のフローチャートにおけるステップＳ６〜Ｓ８の処理の一部を構成するものであり、特にアクセル開度低下に対応する制御に特化した制御フローとして表現したものである。
【０１２１】
図１８のフローチャートに示す制御がスタートすると、プロセッサ７０の運転状態判定部７１は、アクセル開度センサＳＮ１０の検出値に基づいて、アクセル開度が所定量以上低下したか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【０１２２】
ステップＳ１１でＹＥＳと判定されてアクセル開度の所定量以上の低下が確認された場合、プロセッサ７０の燃料噴射制御部７２は、確認されたアクセル開度の低下量から、時点ｔ１の直後に生じる燃料の噴射圧過剰量ΔＰｆ（図１７のチャート（ｃ））と、実際の噴射圧が低下後のアクセル開度に適合する目標噴射圧Ｐｆ２まで低下するのに要する時間である圧力低下所要時間（図１７の時点ｔ１からｔ２までの期間に対応）とを、それぞれ所定の演算により推定する（ステップＳ１２）。なお、時点ｔ１直後の噴射圧過剰量ΔＰｆは、時点ｔ１直前の目標噴射圧Ｐｆ１と時点ｔ１直後の目標噴射圧Ｐｆ２との差であり、アクセル開度の低下量が大きいほど大きいものと推定される。また、圧力低下所要時間は、アクセル開度の低下時点ｔ１から、実際の噴射圧が時点ｔ１後の目標噴射圧Ｐｆ２まで低下するまでの経過時間であり、噴射圧過剰量ΔＰｆが大きいほど長いものと推定される。
【０１２３】
なお、上述の噴射圧過剰量ΔＰｆおよび圧力低下所要時間（ｔ１〜ｔ２）を噴射圧センサＳＮ７の検出値に基づき特定することもあり得るが、噴射圧が過剰になる期間はごく短期間（典型的には数サイクル程度）であるので、噴射圧センサＳＮ７の検出値に依拠していたのでは（つまりセンサ値に基づくフィードバック制御を採用したのでは）、実際の挙動に高応答に追従した制御を実現することができない。そこで、ステップＳ１２では、所定の演算を用いたフィードフォワード方式により、前記噴射圧過剰量ΔＰｆおよび圧力低下所要時間を予測するようにしている。
【０１２４】
次いで、燃料噴射制御部７２の予測部７５は、記憶部７８に格納されているピーク遅れの予測モデル式（図１２（Ｂ））を用いて、前段燃焼部分ＨＡの熱発生率のピークである第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡについて生じるはずのずれを特定する（ステップＳ１３）。すなわち、ステップＳ１２で推定された噴射圧過剰量ΔＰｆは、燃焼環境要因の１つである噴射圧のずれに相当し、ピーク遅れを変動させる要素である（図１１〜図１３参照）。そこで、予測部７５は、この噴射圧過剰量ΔＰｆを前記予測モデル式に適用することにより、予測されるピーク遅れ、ひいては第１ピークＨＡｐの予測発生時期を求める。そして、この第１ピークＨＡｐの予測発生時期と、記憶部７８に記憶されている目標熱発生特性Ｈｓから規定される第１ピークＨＡｐの目標発生時期とを比較することにより、両者のずれ、つまり第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡにおける目標と予測とのずれを特定する。
【０１２５】
ここで、図１２および図１３に示したように、噴射圧の増大はピーク遅れを長くする作用をもたらす。このため、ステップＳ１３で特定される第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれは、目標の発生時期（目標熱発生特性Ｈｓにおける第１ピークの発生時期）に対する遅角側のずれとして特定される。
【０１２６】
ステップＳ１３における前記予測処理は、ステップＳ１２で推定された圧力低下所要時間（図１７の時点ｔ１〜ｔ２に対応する期間）に含まれる各燃焼サイクルについて実行される。このとき、各燃焼サイクルにおける噴射圧過剰量ΔＰｆは、時点ｔ１直後の噴射圧過剰量ΔＰｆ（いわば噴射圧過剰量の最大値）と、時点ｔ１からの経過時間とに基づいて推定される。このため、各燃焼サイクルにおける噴射圧過剰量ΔＰｆは、時点ｔ１からの経過時間が長くなるほど（燃焼サイクルが進行するほど）小さいものとして推定される。
【０１２７】
次いで、燃料噴射制御部７２の補正部７６は、ステップＳ１３で特定された第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれ（遅角側のずれ）に基づいて、このずれを修正するための補正値であるプレ噴射Ｐ１の遅角量を導出する（ステップＳ１４）。この遅角量は、図１７のチャート（ｄ）に示したように、仮に噴射圧過剰量ΔＰｆがゼロであった場合に設定される基準時期Ｔｆに対する遅角量ΔＴｆであり、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれがほぼゼロまで減少するような値に設定される。この遅角量ΔＴｆは、ピーク発生時期ＹＡのずれが大きいほど大きくなる。
【０１２８】
次いで、燃料噴射制御部７２の設定部７４は、ステップＳ１４にて補正値として得られた遅角量ΔＴｆを参照して、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を本設定する（ステップＳ１５）。すなわち、設定部７４は、図１６のステップＳ５で仮設定されたプレ噴射Ｐ１の噴射時期（基準時期Ｔｆ）を前記遅角量ΔＴｆだけ遅角して求めた噴射時期を、最終的なプレ噴射Ｐ１の噴射時期として決定する。
【０１２９】
ここで、プレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角量ΔＴｆを基準時期Ｔｆに対する変化率で表した値を噴射時期変化率、噴射圧過剰量ΔＰｆをアクセル開度低下後の目標噴射圧Ｐｆ２に対する変化率で表した値を噴射圧変化率とすると、前記ステップＳ１４におけるプレ噴射Ｐ１の遅角量は、噴射時期変化率の方が噴射圧変化率よりも小さくなるような遅角量に設定される。
【０１３０】
より具体的に、噴射時期変化率は、ΔＴｆ／Ｔｆ×１００の絶対値で定義される値であり、ＴＤＣ基準のクランク角を用いて求めることができる。例えば、基準時期Ｔｆが−１５°ＣＡ（ＴＤＣ前１５°ＣＡ）、ΔＴｆが３°ＣＡであった場合には、噴射時期変化率は２０％（＝３／１５×１００）と算出される。また、噴射圧変化率は、噴射圧過剰量ΔＰｆ／Ｐｆ２×１００で定義される値であり、適宜の単位の圧力を用いて求めることができる。例えば、目標噴射圧が１５０ＭＰａ、ΔＰｆが５０ＭＰａであった場合には、噴射圧変化率は３３％（＝５０／１５０×１００）と算出される。
【０１３１】
すなわち、噴射時期変化率とは、アクセル開度の低下に伴うプレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角量ΔＴｆを基準時期Ｔｆに対する変化率で表した値、言い換えると、基準時期Ｔｆを１００としたときの無次元化量を用いてΔＴｆを表した値である。また、噴射圧変化率とは、アクセル開度の低下に伴い噴射圧が目標噴射圧Ｐｆ２（低下後のアクセル開度に適合する目標噴射圧）よりも高くなっているときの両者の差分（噴射圧過剰量）ΔＰｆを目標噴射圧Ｐｆ２に対する変化率で表した値、言い換えると、目標噴射圧を１００としたときの無次元化量（相対値）を用いてΔＰｆを表した値である。そして、前記ステップＳ１４において、補正部７６は、前者の変化率（噴射時期変化率）の方が後者の変化率（噴射圧変化率）よりも小さくなるように、プレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角量ΔＴｆを設定する。
【０１３２】
補正部７６による前記のような遅角量ΔＴｆの設定は、図１３に示した各パラメータの感度、つまり各パラメータがピーク遅れに及ぼす影響度の相違を考慮したものである。
【０１３３】
すなわち、図１３によれば、噴射時期および噴射圧の各変化率は、ともに、その値が大きくなるほどピーク遅れを長くする作用をもたらすが、噴射時期のラインの傾きと噴射圧のラインの傾きとを比較すると、噴射圧のラインの傾きの方が噴射時期のラインの傾きよりも小さくなっている。言い換えると、ピーク遅れに対する噴射時期の感度の方が、ピーク遅れに対する噴射圧の感度よりも高くなっている。図１９は、噴射時期および噴射圧をともに縦軸に、ピーク遅れを横軸に設定したグラフであり、左側の縦軸は噴射時期の数値（ＴＤＣに対する進角量）を、右側の縦軸は噴射圧の数値（ＭＰａ）を、横軸の数値はピーク遅れの数値（ｍｓｅｃ）をそれぞれ表している。この図１９のグラフからも、ピーク遅れに対する噴射時期の感度の方がピーク遅れに対する噴射圧の感度よりも高いことが理解される。
【０１３４】
前記のような傾向より、噴射圧の過剰によって生じるピーク遅れを十分に解消するには、その噴射圧の過剰度合よりも小さい割合で噴射時期を遅角させる必要があることが理解される。本実施形態では、このような事情から、噴射時期の遅角度合が噴射圧の過剰度合よりも小さくなるように、つまり、上述した噴射時期変化率の方が噴射圧変化率よりも小さくなるように、プレ噴射Ｐ１の遅角量ΔＴｆが設定される。これにより、アクセル開度の低下直後の所定サイクル（図１７の時点ｔ１〜ｔ２）において、噴射圧の過剰に起因した第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれに応じた適正な遅角量ΔＴｆを設定することができ、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれを的確に解消することができる。
【０１３５】
図２０は、第１ピークＨＡｐの発生位置ＹＡのずれがプレ噴射Ｐ１の遅角により修正される状況を説明するため図である。具体的に、図２０（Ａ）では、アクセル開度が低下した直後にプレ噴射Ｐ１の噴射時期を遅角する前記制御を実行しなかった場合の熱発生率の波形を熱発生特性Ｈ’として示し、図２０（Ｂ）では、当該噴射時期の遅角制御を実行した場合の熱発生率の波形を熱発生特性Ｈとして示している。なお、これら図２０（Ａ）（Ｂ）では、ピーク発生時期の違いを強調するため、図５等の他の図よりも横軸を引き延ばした状態で熱発生率の波形を示している。
【０１３６】
図２０（Ａ）に示すように、噴射時期の遅角制御を行わなかった場合の熱発生特性Ｈ’（実線）は、比較のために示す目標熱発生特性Ｈｓ（一点鎖線）と同様に、プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料の燃焼に伴う前段燃焼部分ＨＡと、主にメイン噴射Ｐ３により噴射された燃料の燃焼に伴い生じる後段燃焼部分ＨＢとを有している。しかしながら、アクセル開度の低下直後に生じる上述した噴射圧の過剰に起因して、熱発生特性Ｈ’の前段燃焼部分ＨＡのピークである第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡは、目標熱発生特性Ｈｓの第１ピークＨＡｐｓの発生時期（目標ピーク時期）と比べて遅角側に移動している。なお、熱発生特性Ｈ’の後段燃焼部分ＨＢのピークである第２ピークＨＢｐの発生時期は、目標熱発生特性Ｈｓの第２ピークの発生時期からほとんど変化していない。これは、後段燃焼部分は主にメイン噴射Ｐ３の拡散燃焼により生じるものであり、そのピークの発生時期は主にメイン噴射Ｐ３の噴射時期に支配されるからである。
【０１３７】
一方、前記のような第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡの目標からのずれを解消するべく、図１７および図１８に示した方法によりプレ噴射Ｐ１の噴射時期が遅角されると、図２０（Ｂ）に示すように、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡが進角し、目標熱発生特性Ｈｓの第１ピークＨＡｐｓにほぼ一致するようになる。これにより、燃焼騒音を考慮して定められた目標熱発生特性Ｈｓに近い熱発生を得ることができ、燃焼騒音を抑制することができる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、上述したとおり、噴射圧の過剰に起因して前記第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡが目標からずれているときに、専らプレ噴射Ｐ１の噴射時期が遅角（補正）されることで当該ずれが修正され、プレ噴射Ｐ１の噴射量は補正されない。図１２で説明した予測モデル式からも理解されるように、噴射時期および噴射量はいずれもピーク遅れ（ひいてはピーク発生時期）を変動させる要因となるので、ピーク発生時期のずれを修正するための方法として、噴射時期だけでなく噴射量も調整することが考えられる。しかしながら、本願発明者の知見によれば、噴射圧の過剰に起因したピーク発生時期のずれについては、噴射時期の調整のみによって十分なレベルの修正を図れることが分かっている。そこで、本実施形態では、制御を簡単化しつつ所望の効果を得られる方法として、プレ噴射Ｐ１の噴射量は補正せず噴射時期のみを補正するという方法を採っている。
【０１３９】
［作用効果］
以上説明したとおり、本実施形態では、ＰＣＩ領域での運転時に、第１ピークＨＡｐおよび第２ピークＨＢｐを含む熱発生特性が得られるようにプレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３が実行されるとともに、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間隔（ピーク間隔）Ｚが、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合うような間隔（つまり圧力波の周期Ｆｗの略１／２倍）に設定されるので、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３による燃焼騒音の音圧レベルを相互干渉により効果的に低減することができ、ディーゼルノック音等の騒音が十分に抑制された静粛性の高い燃焼を実現することができる。
【０１４０】
また、アクセル開度の低下が検出されたときには、当該低下から所定サイクル（図１７の時点ｔ１〜ｔ２）の間、プレ噴射Ｐ１の噴射時期が、低下後のアクセル開度に対応して本来設定されるべき基準時期Ｔｆよりも遅角されるので、アクセル開度の低下直後に生じ易い過剰な噴射圧に起因した第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれを、プレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角により修正することができ、当該ずれによって生じ得る燃焼騒音の増大を未然に防止することができる。
【０１４１】
すなわち、アクセル開度が低下すると、その低下後のアクセル開度に応じた目標噴射圧Ｐｆ２まで噴射圧を低下させるべく燃圧レギュレータ１６が作動するが、インジェクタ１５に既に貯留されている燃料の圧力（残圧）の影響により、アクセル開度の低下直後は、前記目標噴射圧Ｐｆ２よりも実際の噴射圧が高くなるという現象が生じ易い。このような過剰な噴射圧は、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡを目標値（つまり第２ピークＨＢｐまでの間隔が所期の間隔となるような時期）よりも遅角側に移動させてしまうので（図２０（Ａ）参照）、一時的にでも燃焼騒音が増大することが懸念される。これに対し、前記実施形態では、アクセル開度の低下から所定サイクルの間はプレ噴射Ｐ１の噴射時期が基準時期Ｔｆに対し遅角されるので（図１７のΔＴｆ）、前記のような第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれを修正することができ、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間隔Ｚを燃焼騒音の面で有利な上述した間隔に維持することができる。これにより、アクセル開度の変動にかかわらず燃焼騒音を十分に抑制することができ、エンジンの商品性を効果的に向上させることができる。
【０１４２】
また、前記実施形態では、プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料がＰＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）するように当該プレ噴射Ｐ１の噴射時期が圧縮上死点に対し十分に進角された時期に設定されるとともに、メイン噴射Ｐ３により噴射された燃料が拡散燃焼するように当該メイン噴射Ｐ３の開始時期が前記第１ピークＨＡｐ（プレ噴射Ｐ１により噴射された燃料のＰＣＩ燃焼によるピーク）の発生時期ＹＡ以降のタイミングに設定される。このような構成によれば、第２ピークＨＢｐを生じさせるメイン噴射Ｐ３による燃焼の形式が、噴射開始から着火までの期間（着火遅れ期間）が環境要因により左右され難い拡散燃焼とされるので、第２ピークＨＢｐの発生時期ＹＢをメイン噴射Ｐ３の噴射時期から確定的に求めることができる。このため、メイン噴射Ｐ３の噴射時期を固定しつつプレ噴射Ｐ１の噴射量／噴射時期を調整することにより、前記第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間隔Ｚを所期の間隔（燃焼圧力波が互いに打ち消し合うような間隔）に精度よく収めることができ、騒音抑制効果を安定的に確保することができる。
【０１４３】
また、前記実施形態では、アクセル開度の低下から所定サイクルの間、プレ噴射Ｐ１の噴射時期の基準時期Ｔｆに対する遅角量ΔＴｆがサイクルの進行とともに徐々に小さくされるので（図１７参照）、各サイクルにおけるプレ噴射Ｐ１の遅角量ΔＴｆを、実際の噴射圧が目標噴射圧に向けて徐々に低下する現象に合わせた適切な量にすることができ、第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれを修正する上述した効果を前記所定サイクルにわたって有効に発揮させることができる。
【０１４４】
また、前記実施形態では、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を遅角する前記制御が行われているとき、その遅角量ΔＴｆを基準時期Ｔｆに対する変化率で表した値である噴射時期変化率の方が、噴射圧の過剰量ΔＰｆ（アクセル開度の低下直後の実際の噴射圧と目標噴射圧Ｐｆ２との差分）を目標噴射圧Ｐｆ２に対する変化率で表した値である噴射圧変化率よりも小さくなるように、プレ噴射Ｐ１の噴射時期が制御される。このような構成によれば、ピーク遅れ（ひいてはピーク発生時期）に対する噴射時期の感度が噴射圧の感度よりも高いことを考慮した適切な量だけプレ噴射Ｐ１の噴射時期を遅角することができ、過剰な噴射圧（噴射圧過剰量ΔＰｆ）に起因した第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡのずれを適正に修正することができる。
【０１４５】
また、前記実施形態では、アクセル開度の低下が検出されたときの低下量に基づいて、前記所定サイクル中の噴射圧の過剰量ΔＰｆが推定されるとともに、推定された当該過剰量ΔＰｆに基づいて（ΔＰｆをパラメータとする予測モデル式により）第１ピークＨＡｐの発生時期ＹＡの目標値からのずれが推定され、推定された当該ずれが修正されるようにプレ噴射Ｐ１の遅角量ΔＴｆが設定される。このような構成によれば、噴射圧の過剰量ΔＰｆの推定値を用いたフィードフォワード方式により、アクセル開度の低下直後に生じる噴射圧の挙動に的確に追従するようにプレ噴射Ｐ１の遅角量ΔＴｆを迅速に設定することができ、一時的な噴射圧の過剰に起因した燃焼騒音の増大を効果的に防止することができる。
【０１４６】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
【０１４７】
（１）前記実施形態では、燃料の噴射パターンとして、プレ噴射Ｐ１、中段噴射Ｐ２、およびメイン噴射Ｐ３が実行される例を示したが、これは一例であり、例えば中段噴射Ｐ２は省略することが可能である。あるいは、煤の発生を抑制するためのアフター噴射をメイン噴射Ｐ３の後に実行してもよい。さらには、プレ噴射Ｐ１およびメイン噴射Ｐ３を、それぞれ複数回の噴射に分割してもよい。
【０１４８】
（２）前記実施形態では、燃焼室６の底面を区画するピストン５のキャビティ５Ｃが、第１キャビティ部５１および第２キャビティ部５２を備える二段エッグシェープ形状を具備する例を示したが、本発明の燃料噴射制御は、二段エッグシェープ形状以外の他の窪み形状のキャビティ５Ｃを備える場合にも適用可能である。
【０１４９】
（３）前記実施形態では、アクセル開度の低下が検出されてから所定サイクルの間、噴射圧の過剰に起因したピーク発生時期のずれを修正するためにプレ噴射Ｐ１の噴射時期を遅角させたが、アクセル開度の増大時にも噴射圧の変動は起こり得るので、このときに同様の対策を講じるようにしてもよい。例えば、アクセル開度が比較的急激に増大されたときには、燃圧レギュレータ１６による噴射圧の増大が間に合わず、一時的に噴射圧が目標値よりも低下（不足）することが考えられる。このような噴射圧の一時的な不足は、やはりピーク発生時期のずれをもたらす。そこで、このような噴射圧不足によるピーク発生時期のずれを修正するために、プレ噴射の噴射時期を補正する同様の対策をとることが考えられる。ただしこの場合は、噴射圧不足によってピーク発生時期が進角側にずれるので、これを修正するにはプレ噴射の噴射時期を進角側に補正する必要がある。
【符号の説明】
【０１５０】
６  燃焼室
１５  インジェクタ
１６  燃圧レギュレータ（燃圧調整部）
７２  燃料噴射制御部
７７  噴射圧制御部
ＳＮ７  噴射圧センサ（検出部）
Ｐ１  プレ噴射
Ｐ３  メイン噴射
Ｐｆ２  目標噴射圧
ΔＰｆ  噴射圧の過剰量（差分）
Ｔｆ  基準時期
ΔＴｆ  遅角量
ＨＡｐ  第１ピーク
ＹＡ  （第１ピークの）発生時期
ＨＢｐ  第２ピーク
Ｚ  ピーク間隔
【図１】
2020101135.tif 000003
【図２】
2020101135.tif 000004
【図３】
2020101135.tif 000005
【図４】
2020101135.tif 000006
【図５】
2020101135.tif 000007
【図６】
2020101135.tif 000008
【図７】
2020101135.tif 000009
【図８】
2020101135.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020101135.tif 000012
【図１１】
2020101135.tif 000013
【図１２】
2020101135.tif 000014
【図１３】
2020101135.tif 000015
【図１４】
2020101135.tif 000016
【図１５】
2020101135.tif 000017
【図１６】
2020101135.tif 000018
【図１７】
2020101135.tif 000019
【図１８】
2020101135.tif 000020
【図１９】
2020101135.tif 000021
【図２０】
2020101135.tif 000022