(57)【要約】【課題】運転状態に応じた適切な燃焼割合に基づく燃焼制御を行うことで、排ガス性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンの運転状態が過渡運転、または燃焼状態が通常ディーゼル燃焼であって後燃え判定期間が後燃え許容閾値よりも大である場合は、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ後期とし（S4）、燃焼状態が予混合燃焼または通常ディーゼル燃焼であって後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合は、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ前期として(S6)、ＭＦＢ角度に基づく燃焼制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
前記燃焼割合算出手段により算出される燃焼割合に基づき、参照とする所定の燃焼割合のときの所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する燃焼制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
前記燃焼制御手段は、燃焼状態に応じて前記参照とする所定の燃焼割合を切り替え、該切り替え後の燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、燃焼が、予混合燃焼のみでの燃焼であるか、予混合燃焼のみでなく拡散燃焼が生じる通常ディーゼル燃焼であるかを判定する燃焼状態判定手段を有し、
第１の燃焼割合に対応する第１の目標クランク角度、及び該第１の燃焼割合よりも高い燃焼割合である第２の燃焼割合に対応する第２の目標クランク角度が設定されており、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が予混合燃焼のみと判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第１の燃焼割合に切り替え、該第１の燃焼割合のときの前記第１の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整し、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第２の燃焼割合に切り替え、該第２の燃焼割合のときの前記第２の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、前記通常ディーゼル燃焼の後燃え期間に相当する後燃え判定期間を算出する後燃え判定期間算出手段を有し、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合であり、前記後燃え判定期間が所定の閾値以下である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第１の燃焼割合に切り替え、該第１の燃焼割合のときの前記第１の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項２記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記後燃え判定期間は、燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間であることを特徴とする請求項３記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第２の燃焼割合に切り替え、該第２の燃焼割合のときの前記第２の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に係り、詳しくは燃焼割合に基づき燃焼を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの燃焼室に筒内圧センサを設けて筒内圧を検出し、その筒内圧から算出される燃焼状態に基づいて、エンジンの運転状態を制御する方法が知られている。
例えば、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づき、クランク角度に応じた筒内の熱発生率を求め、当該熱発生率の積算から燃焼割合（ＭＦＢ：Mass Fraction of Burnt Fuel）を算出して、所定の燃焼割合のときに所定のクランク角度となるよう点火時期を制御するエンジン（内燃機関）の制御装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２０１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示された技術は、実施例において所定の燃焼割合を５０％として、当該燃焼割合５０％のときのクランク角を基準のクランク角度（ＣＡ５０）として点火時期を制御している。
当該特許文献１や、燃焼割合に基づく燃焼制御を行うエンジンでは、所定の燃焼割合を５０％に設定しているのが一般的である。点火プラグによる点火により自由に燃焼開始時期を制御可能なガソリンエンジンであれば、燃焼割合５０％として点火時期をすることで意図する燃焼を生起させることができる。
【０００４】
しかしながら、点火プラグ等を有さず自発着火により燃焼が開始されるディーゼルエンジンでは、燃焼開始時期が制御できず、必ずしも意図する燃焼を生起できるものではない。
一般的なディーゼル燃焼では、燃料噴射してから自発着火するまでに予め燃料と空気が混合される予混合燃焼期間と、燃料噴射直後から燃焼が生起される拡散燃焼期間が組み合わされた燃焼である。またディーゼルエンジンでは、低負荷低回転数領域では排ガス性能の向上を図り、予混合燃焼のみで運転される予混合燃焼モード等がある。
【０００５】
このように、ディーゼルエンジンではエンジンの運転状態に応じて燃焼が異なり、例えば同じ燃焼割合５０％でも、そのときのクランク角度（実ＭＦＢ角度）は大きく変動する。
このように変動の大きいＭＦＢ角度に基づき燃焼制御を行えば燃焼は不安定となり、スモーク等が発生する等して排気性能が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、運転状態に応じた適切な燃焼割合に基づく燃焼制御を行うことで、排ガス性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、前記燃焼割合算出手段により算出される燃焼割合に基づき、参照とする所定の燃焼割合のときの所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する燃焼制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、前記燃焼制御手段は、燃焼状態に応じて前記参照とする所定の燃焼割合を切り替え、該切り替え後の燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
【０００８】
請求項２のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、燃焼が、予混合燃焼のみでの燃焼であるか、予混合燃焼のみでなく拡散燃焼が生じる通常ディーゼル燃焼であるかを判定する燃焼状態判定手段を有し、第１の燃焼割合に対応する第１の目標クランク角度、及び該第１の燃焼割合よりも高い燃焼割合である第２の燃焼割合に対応する第２の目標クランク角度が設定されており、前記燃焼状態判定手段により燃焼が予混合燃焼のみと判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第１の燃焼割合に切り替え、該第１の燃焼割合のときの前記第１の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整し、前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第２の燃焼割合に切り替え、該第２の燃焼割合のときの前記第２の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
【０００９】
請求項３のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項２において、前記燃焼制御手段は、前記通常ディーゼル燃焼の後燃え期間に相当する後燃え判定期間を算出する後燃え判定期間算出手段を有し、前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合であり、前記後燃え判定期間が所定の閾値以下である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第１の燃焼割合に切り替え、該第１の燃焼割合のときの前記第１の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
【００１０】
請求項４のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項３において、前記後燃え判定期間は、燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間であることを特徴とする。
請求項５のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項１から４のいずれかにおいて、前記燃焼制御手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第２の燃焼割合に切り替え、該第２の燃焼割合のときの前記第２の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段を用いる本発明の請求項１のディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、筒内圧から算出される燃焼割合に応じて燃料噴射時期を制御するディーゼルエンジンにおいて、参照とする所定の燃焼割合を燃焼状態に応じて切り替え、当該切り替え後の燃焼割合のとき、当該燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。
【００１２】
このように、参照する燃焼割合を燃焼状態に応じて切り替えることで、燃焼開始時期を制御できずエンジンの運転状態に応じて燃焼状態が大きく異なるディーゼルエンジンにおいても、燃焼状態に適した燃焼制御を行うことができる。
これにより、様々な運転状態に対して安定した燃焼を生起させることができ、排ガス性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項２に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、燃焼が予混同燃焼のみである場合は比較的低い燃焼割合である第１の燃焼割合に対応する第１の目標クランク角度に基づき燃料噴射時期を調整し、燃焼が予混合燃焼のみでない通常ディーゼル燃焼である場合は比較的高い燃焼割合である第２の燃焼割合に対応する第２の目標クランク角度に基づき燃料噴射時期を調整する。
【００１４】
このように、後燃えもなく比較的短い燃焼となる予混同燃焼である場合には、比較的低い燃焼割合に基づき燃料噴射を制御することで、着火の時点を適正に制御することができる。これにより予混合燃焼による排ガス性能の向上をより促進し且つ出力を向上させることができる。
一方、後燃えが生じる通常ディーゼル燃焼である場合には、後燃えに対する影響が大きい燃焼後期を参照するよう比較的高い燃焼割合に基づき燃料噴射を制御することで、後燃え期間が増加するのを防止し燃焼の遅延を抑制することができる。これにより、通常ディーゼル燃焼によるスモークの発生を抑制することができる。
【００１５】
請求項３に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、通常ディーゼル燃焼であって、後燃え期間が短い場合は比較的低い第１の燃焼割合に基づき燃料噴射を制御する。
つまり、通常ディーゼル燃焼であっても、後燃え期間が短くスモークの発生のおそれが少ない場合には、燃焼初期に基づき燃料噴射を制御することで、出力を最適化させることができる。
【００１６】
請求項４に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、後燃え判定期間を燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間とする。
これにより、燃料噴射終了時点は燃料噴射弁への指示信号から、燃焼終了時点は燃焼割合算出手段からそれぞれ容易に検出でき、簡単に後燃え期間判定期間を算出することができる。
【００１７】
請求項５に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、エンジンの運転状態が過渡運転である場合には、参照とする所定の燃焼割合を比較的高い燃焼割合である第２の燃焼割合に切り替え、当該第２の燃焼割合に対応する第２の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の概略構成図が示されており、図２には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の制御ブロック図が示されている。以下、同図に基づき説明する。
図１に示すエンジン１は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射する４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図１には４気筒のうちの１つの気筒の断面が示されている。
【００１９】
エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部に、シリンダヘッド６が載置されて構成されている。
各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。
シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２、及び当該燃焼室１０内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ１４（筒内圧検出手段）が、それぞれ燃焼室１０内に臨むように設けられている。
【００２０】
また、シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１６及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１８が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８に対応して、当該各ポート１６、１８と燃焼室１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２０及び排気バルブ２２がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート１６及び排気ポート１８は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２はそれぞれ２本設けられている。
【００２１】
そして、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１６と連通する吸気管２４が接続されている。
当該吸気管２４には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２６が設けられている。また、当該吸気管２４には、エアフローセンサ２６より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａ、過給された吸気を冷却するインタークーラ３０、吸気量を調整するスロットルバルブ３２が順に設けられている。
【００２２】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１８と連通する排気管３４が接続されている。
当該排気管３４には、上記ターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２８ｂが設けられている。
また、当該排気管３４の排気上流側部分と、吸気管２４の吸気下流側部分とは、ＥＧＲ通路３６を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４０が設けられている。
【００２３】
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ４２（燃焼制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ４２は、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ＥＣＵ４２の入力側には、上記筒内圧センサ１４、エアフローセンサ２６、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４４、アクセル開度センサ４６等の各種センサ類が接続されており、これらの検出値からエンジン１に作用する負荷やエンジン回転速度、吸気のＯ２濃度等が算出可能である。また、ＥＣＵ４２の出力側には各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ４０などの各種デバイス類が接続されている。
【００２４】
そして、ＥＣＵ４２は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、エンジン１の運転状態の切替制御や各気筒における燃焼制御を行う。
具体的にはＥＣＵ４２によるエンジン１の運転状態の切替制御では、ＥＣＵ４２はエンジン１に作用する負荷及びエンジン回転速度に応じて、予め設定された運転モードの切り替えを行う。
【００２５】
例えば、運転状態が低負荷低回転速度領域にある場合には、比較的進角側に燃料噴射時期を設定し、予め空気と燃料とを混合した後に自発着火させた予混合燃焼のみでの運転を行う予混合燃焼モードとする。なお、当該予混合燃焼モードでは、高温となる予混合燃焼に対しＥＧＲガスの還流量を増加させることで低温化を図り、ＮＯｘの発生を抑制させる。
【００２６】
一方、上記予混合燃焼モードが成立する低負荷低回転数領域外の運転状態である場合には、比較的遅角側に燃料噴射時期を設定し、主に燃料噴射中に燃焼を生起させる通常ディーゼル燃焼を行う通常燃焼モードとする。なお、当該通常燃焼モードでは、燃料の着火遅れ等から燃焼前半は予混合燃焼となり、その後噴射した直後に燃焼が生起される拡散燃焼となる。
【００２７】
また、ＥＣＵ４２による燃焼制御では、筒内圧センサ１４により検出される筒内圧情報から熱発生率を算出して、さらに当該熱発生率を積算した熱発生量を算出する。さらに、当該熱発生量から燃焼割合（以下、ＭＦＢともいう）を算出し、所定の燃焼割合が所定のクランク角（以下、ＭＦＢ角度ともいう）となるように燃料噴射時期を制御するものである（燃焼割合算出手段）。
【００２８】
詳しくは、エンジン１の燃焼サイクルでは、下記式（１）に示すポリトロープ式から、筒内圧Ｐと、筒内容積Ｖをポリトロープ指数ｎで累乗した値との積が一定となる。さらに、エンジン１の燃焼サイクルを断熱変化とみなすと、ポリトロープ指数ｎは筒内の比熱比κに置き換えられる。
ＰＶｎ＝ＰＶκ＝一定・・・（１）
そして、燃焼室１０内で発生する熱発生量Ｑの単位クランク角当たりの発生熱量である熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（２）に示すように、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、比熱比κ、から算出される。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
つまり、当該熱発生率ｄＱ／ｄθを積算（積分）することで、熱発生量が算出される。
そして、燃焼終了時の熱発生量、即ち熱発生量の最大値を１００％として、クランク角に応じた熱発生量の割合が燃焼割合として求められる。なお、上記式（１）や式（２）で用いる比熱比κは、燃焼に伴う気体の変化により値が変動するものであるが演算の簡略化等のため、燃焼に伴う値の変動については一定値として取り扱うこととしている。
【００３１】
ＥＣＵ４２は、これら熱発生量や燃焼割合等の情報を燃焼履歴として記憶し、次回の燃焼において参照とする所定の燃焼割合において所定の目標クランク角度となるように、燃料噴射時期を進角または遅角させるフィードバック制御を行う。以下、この参照とする所定の燃焼割合を参照ＭＦＢ（％）、当該参照ＭＦＢに対応する所定の目標クランク角度のことを目標ＭＦＢ角度、実際に燃焼履歴から算出される参照ＭＦＢに対応するクランク角度を実ＭＦＢ角度といい、クランク角度については遅角方向を大として説明する。
【００３２】
また、ＥＣＵ４２は、予め燃焼状態に応じた２つの参照ＭＦＢが記憶されており、燃焼状態の変化に応じて当該２つの参照ＭＦＢを切り替えて燃焼制御を行う。
以下、当該ＥＣＵ４２において実行される燃焼制御についてより詳しく説明する。
まず、図２に示すように、当該燃焼制御についてＥＣＵ４２内には、予混合燃焼判定部５０（燃焼状態判定手段）、後燃え期間判定部５２（後燃え判定期間算出手段）、参照ＭＦＢ切替部５４、ＰＩＤ制御部５６が形成されている。
【００３３】
予混合燃焼判定部５０は、燃料噴射終了時期及び着火時期が入力されるとともに、運転状態に応じて設定される予混合判定オフセット値が入力される。燃料噴射終了時期は燃料噴射弁１２への駆動信号終了時期であり、着火時期は燃焼履歴において燃焼開始に相当するＭＦＢ０％の時期である。また予混合判定オフセット値は、予混合燃焼の判定に対応し、応答遅れ等を考慮して燃料噴射弁１２からの燃料噴射が実際に終了した時期を算出するための補正値であり、予混合燃焼に必要な燃料と空気の混合期間である。
【００３４】
また、当該予混合燃焼判定部５０は、燃料噴射終了時期に予混合判定オフセット値を加算した値と、着火時期とを比較して、前回の燃焼が予混合燃焼のみの燃焼であったか、拡散燃焼を含む通常ディーゼル燃焼であったかを判定する機能を有している。そして、当該予混合燃焼判定部５０は、当該判定結果として、着火時期より燃料噴射終了時期が遅角側にある通常ディーゼル燃焼である場合は判定値１を、着火時期より燃料噴射終了時期が進角側である予混合燃焼のみの場合は判定値０を出力するものである。
【００３５】
後燃え期間判定部５２は、上記燃料噴射終了時期、後燃え判定オフセット値、燃焼終了時期、及び後燃え許容閾値が入力される。後燃え判定オフセット値は、後燃え期間の判定に対応し、応答遅れ等を考慮して燃料噴射弁１２からの燃料噴射が実際に終了した時期を算出するための補正値である。燃焼終了時期は燃焼履歴においてＭＦＢ１００％となる時期である。後燃え許容閾値は、スモークの発生と後燃え期間との関係から、当該後燃え許容閾値以上後燃え判定期間が長くなるとスモークの発生量が増加する閾値である。なお、後燃え判定期間とは、燃焼の後燃え期間に相当する値である。
【００３６】
また、当該後燃え期間判定部５２は、燃料噴射終了時期に後燃え判定オフセット値を加算した値を燃焼終了時期から差し引いて後燃え判定期間を算出する。さらに当該後燃え判定期間と後燃え許容閾値を比較して、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合は判定値１を、後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合は判定値０を出力するものである。
【００３７】
参照ＭＦＢ切替部５４は、上記予混合燃焼判定部５０から出力される判定値と、上記後燃え期間判定部５２から出力される判定値との論理積を求め、当該論理積の結果に応じて、目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａ及び実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂを切り替える機能を有している。
具体的には、参照ＭＦＢ切替部５４は、論理積の結果が真である場合、即ち通常ディーゼル燃焼であって後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合は、目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａ及び実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂをスイッチ１とする。一方、論理積の結果が偽である場合は、即ち予混合燃焼のみである場合または後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合は、当該両スイッチ５４ａ、５４ｂをスイッチ０に切り替える。
【００３８】
当該参照ＭＦＢ切替部５４には、予め参照ＭＦＢとして、参照ＭＦＢ後期（例えばＭＦＢ５０％）（第２の燃焼割合）及び参照ＭＦＢ前期（例えばＭＦＢ２０％）（第１の燃焼割合）が設定されており、目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａがスイッチ１のときは参照ＭＦＢ後期に対応する目標ＭＦＢ後期角度、スイッチ０のときは参照ＭＦＢ前期に対応する目標ＭＦＢ前期角度を出力する。また、実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂは、スイッチ１のときは参照ＭＦＢ後期に対応する実ＭＦＢ後期角度、スイッチ０のときは参照ＭＦＢ前期に対応する実ＭＦＢ前期角度を出力する。
【００３９】
さらに、図示していないが当該参照ＭＦＢ切替部５４は、エンジン１の運転状態が過渡運転である場合には、上記論理積の結果に関係なく目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａ及び実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂをそれぞれスイッチ１として目標ＭＦＢ後期角度及び実ＭＦＢ後期角度を出力する。
そして、当該参照ＭＦＢ切替部５４は、上記のように設定された目標ＭＦＢ角度及び実ＭＦＢ角度を出力する。
【００４０】
ＰＩＤ制御部５６は、上記参照ＭＦＢ切替部５４から出力される目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差から比例動作、積分動作、微分動作からなるＰＩＤ制御により燃料噴射時期のフィードバック制御を行い、指示噴射時期を出力する機能を有している。
次に、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御の流れについて説明する。
【００４１】
図３、４には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンがフローチャートにより示されており、上記図２を参照しつつ当該フローチャートに沿って説明する。なお、以下の説明におけるクランク角度は遅角側を大としている。
図３に示すように、ＥＣＵ４２は、ステップＳ１として、筒内圧センサ１４から筒内圧を検出する。
【００４２】
ステップＳ２では、上記ステップＳ１で検出した筒内圧に基づき燃焼割合を演算して燃焼履歴として記憶するとともに、当該燃焼履歴に基づき参照ＭＦＢ後期に対応する目標ＭＦＢ後期角度、参照ＭＦＢ前期に対応する目標ＭＦＢ前期角度を演算して参照ＭＦＢ切替部５４に記憶する。
ステップＳ３では、エンジンの運転状態が過渡運転であるか否かを判別する。これは、例えばアクセル開度の変化率等から判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ４に進む。
【００４３】
ステップＳ４では、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ後期に設定する。つまり、参照ＭＦＢ切替部５４において、目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａ及び実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂをそれぞれスイッチ１として目標ＭＦＢ後期角度及び実ＭＦＢ後期角度を出力させる。
一方、上記ステップＳ３の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、予混合燃焼判定部５０において、エンジン１の燃焼状態が、拡散燃焼を含む通常ディーゼル燃焼であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、即ち燃焼が予混合燃焼のみであり予混合燃焼判定部５０から判定値０が出力される場合には、ステップＳ６に進む。
【００４４】
ステップＳ６では、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ前期に設定する。つまり、参照ＭＦＢ切替部５４において、目標ＭＦＢ角度スイッチ５４ａ及び実ＭＦＢ角度スイッチ５４ｂをそれぞれスイッチ０として目標ＭＦＢ前期角度及び実ＭＦＢ前期角度を出力させる。
一方、上記ステップＳ５の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち通常ディーゼル燃焼であり、予混合燃焼判定部５０から判定値１が出力される場合には、ステップＳ７に進む。
【００４５】
ステップＳ７では、後燃え期間判定部５２において、燃料噴射時期から燃焼終了時期までの期間である後燃え判定期間を算出する。
そして、ステップＳ８において、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大であるか否かを判別する。
当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下でありスモーク発生に関して許容範囲内にある場合は、上記ステップＳ６に進み、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ後期に設定する。
【００４６】
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大であり、後燃え判定期間がスモーク発生に関して許容範囲を超えている場合は、上記ステップＳ４に進み、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ前期に設定する。
上記ステップＳ４または上記ステップＳ６を経た後は、図４のステップＳ９に進む。なお、当該ステップＳ９以降はＰＩＤ制御部５６において実行される制御である。
【００４７】
ステップＳ９では、上記ステップＳ４またはステップＳ６で設定された参照ＭＦＢに対応する目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差が０以上であるか、即ち実ＭＦＢ角度が目標ＭＦＢ角度と一致または目標ＭＦＢ角度より進角側であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち実ＭＦＢ角度が目標ＭＦＢ角度よりも遅角側である場合はステップＳ１０に進む。
【００４８】
ステップＳ１０では、実ＭＦＢ角度を進角させるべく、指示噴射時期を進角制御し、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップＳ９の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差が０であるか、即ち目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度とが一致しているか否かを判別する。
【００４９】
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、前回と同じ指示噴射時期のまま当該ルーチンをリターンする。
当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち実ＭＦＢ角度が目標ＭＦＢ角度よりも進角側にある場合は、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、実ＭＦＢ角度を遅角させるべく、指示噴射時期を遅角制御し、当該ルーチンをリターンする。
【００５０】
ここで、図５には予混合燃焼及び通常ディーゼル燃焼の燃料噴射率、熱発生率、燃焼割合を示したタイムチャートが示されており、当該タイムチャートに基づき上記燃焼制御を行ったときの作用効果について説明する。
図５に破線で示すように、着火時期Ｔｂｓ０が燃料噴射終了時期Ｔｉｅ０よりも遅角側となる予混合燃焼では、熱発生率は一度立ち上がるだけで燃焼期間も短く、燃焼割合は急激に立ち上がる形となる。
【００５１】
このような燃焼状態を示す予混合燃焼では、参照ＭＦＢを比較的低い燃焼割合である参照ＭＦＢ前期（ＭＦＢ２０％）に切り替える。そして、当該参照ＭＦＢ前期に対応する実ＭＦＢ前期角度が目標ＭＦＢ前期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
このように後燃えもなく、短い燃焼である予混合燃焼の場合は、燃焼初期に基づき燃料噴射を制御することで、着火の時点を適正に制御することができる。これにより予混合燃焼による排ガス性能の向上をより促進し且つ出力を向上させることができる。
【００５２】
これに対し、図５に実線で示すように、着火時期Ｔｂｓ１が燃料噴射終了時期Ｔｉｅ１よりも進角側となる通常ディーゼル燃焼では、熱発生率を参照すると、燃焼直後は予混合燃焼分、その後に拡散燃焼分の燃焼が立ち上がる。さらに拡散燃焼後、即ち燃料噴射終了時期Ｔｉｅ１以降が後燃え期間として熱発生率が徐々に低下している。このように通常ディーゼル燃焼は、予混合燃焼、拡散燃焼、及び後燃え期間を有しており、燃焼期間が比較的長く、燃焼割合は予混合燃焼に比べて緩やかに立ち上がる形となる。
【００５３】
当該通常ディーゼル燃焼において、燃料噴射終了時期Ｔｉｅ１から燃焼終了時期Ｔｂｅ１までの期間である後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合には、上記予混合燃焼と同様に参照ＭＦＢを比較的低い燃焼割合（ＭＦＢ２０％）である参照ＭＦＢ前期に切り替えて、着火の時点を適正に制御可能な燃焼制御を行う。
一方、当該通常ディーゼル燃焼において、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合には、参照ＭＦＢを比較的高い燃焼割合である参照ＭＦＢ後期（ＭＦＢ５０％）に切り替える。そして、当該参照ＭＦＢ後期に対応する実ＭＦＢ後期角度が目標ＭＦＢ後期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
【００５４】
また、エンジンの運転状態が過渡運転である場合にも、参照ＭＦＢを参照ＭＦＢ後期に切り替えて、目標ＭＦＢ後期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
このように、通常ディーゼル燃焼における後燃え期間が長く、燃焼が遅延しているような場合や、燃焼が不安定となりやすい過渡運転時には、後燃えに対する影響が大きい燃焼後期を参照して燃料噴射を制御することで、後燃え期間が増加するのを防止し燃焼の遅延を抑制することができる。これにより、通常ディーゼル燃焼や、過渡運転時におけるスモークの発生を抑制することができる。
【００５５】
これらのことから、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、運転状態に応じた適切な燃焼割合に基づく燃焼制御を行い、排ガス性能を向上させることができる。
以上で本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１は４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
【００５６】
また、上記実施形態では、参照ＭＦＢとして、参照ＭＦＢ後期と参照ＭＦＢ前期の２つを設定し、当該２つの参照ＭＦＢを切り替えていたが、当該参照ＭＦＢを３つ以上設定してその中から選択するような構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの続きである。
【図５】予混合燃焼及び通常ディーゼル燃焼の燃料噴射率、熱発生率、燃焼割合を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１  エンジン
２  気筒
１２  燃料噴射弁
１４  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４２  ＥＣＵ（燃焼制御手段）
４４  クランク角センサ
５０  予混合燃焼判定部（燃焼状態判定手段）
５２  後燃え期間判定部（後燃え判定期間算出手段）
５４  参照ＭＦＢ切替部
５４ａ  目標ＭＦＢ角度スイッチ
５４ｂ  実ＭＦＢ角度スイッチ
５６  ＰＩＤ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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