(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンの現在の運転状態に応じてレイトポスト噴射における燃料噴射量を変化させることにより、オイルダイリューションの発生を抑える。【解決手段】ディーゼルエンジンの制御装置（４５）は、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定手段（４５２）と、前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出手段（４５４）と、前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出手段（４５５）と、前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段（４５６）とを備えている。【選択図】図５
2014163269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定手段と、
前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出手段と、
前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出手段と、
前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と
を備え、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射期間算出手段と前記燃料噴霧到達距離算出手段と前記燃料噴射量補正手段とによる処理が繰り返されることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定手段と、
前記燃料噴射量に応じて前記燃料噴射圧力を補正する燃料噴射圧力補正手段と、
前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出手段と、
前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出手段と、
前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と
を備え、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射圧力補正手段と前記燃料噴射期間算出手段と前記燃料噴霧到達距離算出手段と前記燃料噴射量補正手段とによる処理が繰り返されることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御装置により得られる前記予測値と前記燃料噴射量との関係を表したレイトポスト噴射量補正マップ。
【請求項４】
ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定ステップと、
前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出ステップと、
前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出ステップと、
前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正ステップと
を含み、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射期間算出ステップと前記燃料噴霧到達距離算出ステップと前記燃料噴射量補正ステップとが繰り返されることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項５】
ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定ステップと、
前記燃料噴射量に応じて前記燃料噴射圧力を補正する燃料噴射圧力補正ステップと、
前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出ステップと、
前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出ステップと、
前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正ステップと
を含み、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射圧力補正ステップと前記燃料噴射期間算出ステップと前記燃料噴霧到達距離算出ステップと前記燃料噴射量補正ステップとが繰り返されることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
【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制御装置及び制御方法に関し、具体的にはＤＰＦ再生のためのレイトポスト噴射の制御を行う制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスには、大気汚染を引き起こす有害物質が含まれている。その有害物質の一つが粒子状物質（Particulate Matter, ＰＭ）である。ディーゼルエンジンを搭載した産業用機械から大気中へ放出されるＰＭの量を減らすための技術として、特許文献１にあるようなＤＰＦ（Diesel Particulate Filter, ディーゼル微粒子捕集フィルター）が知られている。
【０００３】
ディーゼルエンジンの運転により発生した排ガスに含まれるＰＭはＤＰＦにより捕集され、捕集されたＰＭはＤＰＦに堆積する。その結果、ＤＰＦの目詰まりが生じ、排気系における排ガスの流通抵抗が大きくなって、ディーゼルエンジンの出力に悪影響が及ぶ。これを防止するために、ＤＰＦに流入する排ガスの温度を強制的に上げ、ＤＰＦに堆積したＰＭを焼却除去する処理が行われる。この処理はＤＰＦの強制再生処理と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このＤＰＦの強制再生処理にあたっては、レイトポスト噴射が行われており、このレイトポスト噴射に起因してディーゼルエンジンの運転状態によってはオイルダイリューションが起きるといった不都合を生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる不都合を解消し、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に応じてレイトポスト噴射における燃料噴射量を変化させることにより、オイルダイリューションの発生を抑えるようにしたディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置は、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定手段と、前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出手段と、前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出手段と、前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備え、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射期間算出手段と前記燃料噴霧到達距離算出手段と前記燃料噴射量補正手段とによる処理が繰り返されることを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置は、別の形態として、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定手段と、前記燃料噴射量に応じて前記燃料噴射圧力を補正する燃料噴射圧力補正手段と、前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出手段と、前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出手段と、前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備え、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射圧力補正手段と前記燃料噴射期間算出手段と前記燃料噴霧到達距離算出手段と前記燃料噴射量補正手段とによる処理が繰り返されることを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記ディーゼルエンジンの制御装置により得られる前記予測値と前記燃料噴射量との関係をレイトポスト噴射量補正マップとして保存することもできる。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエンジンの制御方法は、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定ステップと、前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出ステップと、前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出ステップと、前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正ステップとを含み、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射期間算出ステップと前記燃料噴霧到達距離算出ステップと前記燃料噴射量補正ステップとが繰り返されることを特徴とする。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエンジンの制御方法は、別の形態として、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に基づいてレイトポスト噴射における燃料噴射量及び燃料噴射圧力を暫定的に決定する噴射条件決定ステップと、前記燃料噴射量に応じて前記燃料噴射圧力を補正する燃料噴射圧力補正ステップと、前記燃料噴射量及び前記燃料噴射圧力を用いて燃料噴射期間を算出する燃料噴射期間算出ステップと、前記燃料噴射期間を用いて燃料噴霧到達距離の予測値を算出する燃料噴霧到達距離算出ステップと、前記予測値と、前記ディーゼルエンジンの定常運転時に前記燃料噴射量にてレイトポスト噴射を行った場合に想定される燃料噴霧到達距離の値である目標値とを比較し、その比較結果に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正ステップとを含み、前記予測値が前記目標値以下となるまで、前記燃料噴射圧力補正ステップと前記燃料噴射期間算出ステップと前記燃料噴霧到達距離算出ステップと前記燃料噴射量補正ステップとが繰り返されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ディーゼルエンジンの現在の運転状態に応じてレイトポスト噴射における燃料噴射量を変化させることにより、オイルダイリューションの発生を抑えるようにしたディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディーゼルエンジンと排ガス後処理装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】ディーゼルエンジンのシリンダの断面図である。
【図３】燃料噴霧の拡大図である。
【図４】（Ａ）ディーゼルエンジンの運転時間と負荷との関係を表したグラフである。（Ｂ）ディーゼルエンジンの運転時間と過給圧との関係を表したグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る制御装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る制御装置により行われる処理のフローチャートである。
【図７】レイトポスト噴射量と噴霧到達距離との関係を表したグラフである。
【図８】燃料噴射弁のノズルの断面図である。
【図９】リフト量と時間との関係を表したグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る制御装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係る制御装置により行われる処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、添付図面に示した実施の形態（第１の実施形態、第２の実施形態、及びその他の形態）を参照しながら、本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法を説明する。
まず、図１について本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置及び方法に関連して実行されるＤＰＦの強制再生処理の一形態について説明する。
【００１５】
ディーゼルエンジン１には、図示していないが、燃料の噴射時期、噴射量、噴射圧力を制御して燃焼室２５内に燃料を噴射するコモンレール式燃料噴射装置が設けられている。このコモンレール式燃料噴射装置は、各シリンダの燃料噴射弁２７に対して所定の燃料噴射時期に、所定の燃料圧力に制御された燃料を供給する。
【００１６】
ディーゼルエンジン１には排気通路３が設けられており、この排気通路３の下流側には排ガス後処理装置９が設けられている。この排ガス後処理装置９は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst, 酸化触媒）５と、このＤＯＣ５から見て下流側にあるＤＰＦ７とを備えている。排気通路３にはさらに、前記排ガス後処理装置９から見て上流側に排気ターボ過給機１１が設けられている。この排気ターボ過給機１１は、排気タービン１１ａと、これに同軸駆動されるコンプレッサ１１ｂとを有している。また、排気通路３、または排気マニホールド２９の途中から分岐するように、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation, 排ガス再循環）通路３１が設けられている。
【００１７】
ディーゼルエンジン１の燃焼室２５で燃焼された燃焼ガス即ち排ガス３７は、シリンダ毎に設けられた排気弁３９と、排気ポート４１と、排気マニホールド２９と、排気通路３とを通って、排気タービン１１ａを駆動させた後、排ガス後処理装置９に流入する。排気タービン１１ａの駆動により、コンプレッサ１１ｂも駆動し、吸気を加圧する。このコンプレッサ１１ｂから吐出された空気は給気通路１３を通り、インタークーラ１５にて冷却された後、給気スロットルバルブ１７にて流量の制御を受ける。また、排ガス３７の一部は、ＥＧＲ通路３１を通り、ＥＧＲクーラ３３により冷却された後、ＥＧＲバルブ３５にて流量の制御を受ける。給気スロットルバルブ１７を経た給気及びＥＧＲバルブ３５を経た給気は、インテークマニホールド１９からシリンダ毎に設けられた吸気ポート２１及び吸気弁２３を介して燃焼室２５内に流入する。
【００１８】
また、符号４５は制御装置であり、一般的にＥＣＵ（Engine Control Unit）と呼ばれている。ディーゼルエンジン１の運転は、制御装置４５により電子的に制御される。この制御装置４５には、コンプレッサ１１ｂへ流入する給気流量を検出するエアフローメータ４７と、ＤＯＣ５の入口に設けられたＤＯＣ入口温度センサ４９と、ＤＰＦ７の入口に設けられたＤＰＦ入口温度センサ５１と、ＤＰＦ７の出口に設けられたＤＰＦ出口温度センサ５３とからの信号が入力される。さらに、ディーゼルエンジン１の回転数及び負荷が、図示していないセンサにより検出され、その検出信号も制御装置４５に入力される。制御装置４５は、これらの信号を受けて、燃料噴射弁２７に燃料を提供する前記コモンレール式燃料噴射装置と、給気スロットルバルブ１７と、ＥＧＲバルブ３５とを制御することにより、ディーゼルエンジン１の運転を制御する。
【００１９】
そして、制御装置４５は、ＤＰＦ７に堆積したＰＭの量を推定し、その推定量が所定値を超えた場合に、ＤＰＦ７の強制再生処理を開始する。制御装置４５はまず、給気スロットルバルブ１７の開度を絞り、燃焼室２５内に流入する空気量を絞る。すると、排ガス３７中の未燃燃料が増加する。そして、制御装置４５のさらなる制御により、ピストン２が上死点付近に位置する際に行われる主噴射の直後に、シリンダ内の圧力がまだ高い状態で主噴射よりも少ない量の燃料が噴射される。この噴射はアーリーポスト噴射と呼ばれる。このアーリーポスト噴射により、ディーゼルエンジン１の出力には影響を与えずに排ガス３７の温度が高まり、高温となった排ガス３７がＤＯＣ５に流入することでＤＯＣ５が活性化する。そして、ＤＯＣ５の活性化に伴い、排ガス３７中の未燃燃料が酸化される際に発生する酸化熱で排ガス温度がさらに上昇する。
【００２０】
続いて制御装置４５は、ＤＯＣ入口温度が所定温度に達したかどうかを判断する。その判断結果が「正」である場合には、アーリーポスト噴射に続いてレイトポスト噴射を行うよう燃料噴射弁２７を制御する。このレイトポスト噴射は、アーリーポスト噴射の後にピストン２が下死点近傍まで進んだ状態で行われる。レイトポスト噴射により、排気弁３９の開状態時に燃焼室２５から排気通路３へと燃料が排出され、その燃料は既に活性化しているＤＯＣ５において反応し、発生した酸化熱により排ガス温度をさらに上昇させる。すると、ＤＰＦ７の入口温度は、ＤＰＦ７の強制再生に必要な６００℃から７００℃ぐらいにまで上昇する。この高温の排ガスにより、ＤＰＦ７に堆積したＰＭが焼却除去される。
【００２１】
上述したように、主噴射は、ピストン２が上死点あるいはその近傍に位置する際に行われる。図２には、上死点に位置するピストン２を仮想線で示している。図示しているように、主噴射により生じた燃料噴霧Ｓは、主にピストン２に設けられたピストンキャビティ２ａに衝突する。そのため、ピストン２の摺動面であるシリンダライナ４に燃料が付着する可能性は比較的低い。主噴射直後に行われるアーリーポスト噴射についても同様のことがいえる。
【００２２】
以上のような主噴射とは異なり、レイトポスト噴射は上述したように、ピストン２が下死点近傍に位置する際に行われる。図２には、下死点に位置するピストン２を実線で示している。図示しているように、主噴射及びアーリーポスト噴射と比べて、シリンダライナ４の露出する面積が大きくなるため、燃料噴霧Ｓがシリンダライナ４に付着する可能性が高まる。
【００２３】
図３は、図２に示した燃料噴霧Ｓを拡大した様子を示している。燃料噴射弁２７のノズル本体２７１には、噴孔２７２が設けられている。この噴孔２７２から燃料が噴射されると、偏平な略三角形状の燃料噴霧Ｓが形成される。また、符号Ｘは、噴孔２７２を基準とした、燃料噴霧Ｓの到達距離である。
【００２４】
ところで、レイトポスト噴射を伴うＤＰＦの強制再生処理には、ディーゼルエンジンが搭載された産業機械の運転中に行う運転時強制再生処理と、該産業機械の停止中に行う停止時強制再生処理とがある。前者の運転時強制再生処理においては、図４（Ａ）に示すように、ディーゼルエンジンの負荷がある時点で急上昇する可能性がある。負荷がＭＬ１からＭＬ２へと急上昇した時点をＭＴ１として示している。負荷の急上昇に伴って過給圧も上昇するよう制御されるが、排気ターボ過給機１１は排ガスで駆動する性質上、過給圧の上昇は負荷の急上昇よりも遅れる。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、負荷急上昇前の過給圧ＭＰ１から、負荷急上昇に伴う適切な過給圧ＭＰ２へと過給圧が上昇するのは時点ＭＴ１よりも後の時点ＭＴ２となる。その結果、時点ＭＴ１から時点ＭＴ２の間は、ディーゼルエンジンの定常運転時と比べて燃焼室２５内の筒内圧が低下する。なお、図４（Ｂ）には、負荷の急上昇に対応した理想的な過給圧を仮想線で示している。
【００２５】
このように定常運転時よりも筒内圧が低下している時点ＭＴ１から時点ＭＴ２の間にレイトポスト噴射が行われる可能性がある。すると、燃料噴霧Ｓの到達距離Ｘは、定常運転時よりも増加する。定常運転時と比べて燃料噴霧の運動量が筒内の空気に伝達されにくくなるためである。その結果、シリンダライナ４への燃料付着の可能性がさらに高まることが想定される。
【００２６】
シリンダライナ４に付着した燃料はシリンダライナ４の壁面に沿って下死点方向へ落下する。その燃料は潤滑油に混じり、潤滑油の希釈化すなわちオイルダイリューションが生じる。これにより、潤滑油が劣化し、ディーゼルエンジンの性能に悪影響を与えることになると想定される。
【００２７】
以上のように、定常運転時よりも筒内圧が低下している状態で、定常運転時と同じ噴射量でレイトポスト噴射を行うと、オイルダイリューションが発生する可能性が定常運転時に比べて高くなってしまうことが想定される。
【００２８】
本発明者らは、以上のように想定した不都合に対し、鋭意検討を行った。
本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法を、以下の第１の実施形態、第２の実施形態及びその他の形態について、例示的にかつ詳細に説明する。
【００２９】
［第１の実施形態］
図５は、第１の実施形態における制御装置４５の機能構成例を示している。制御装置４５は、噴射条件決定手段４５２と燃料噴射期間算出手段４５４と燃料噴霧到達距離算出手段４５５と燃料噴射量補正手段４５６とを備えている。噴射条件決定手段４５２は、レイトポスト噴射における燃料噴射圧力及び噴射量を暫定的に決定する。このようにして決定された燃料噴射圧力及び噴射量に基づいて、燃料噴射期間算出手段４５４は燃料噴射期間を算出する。燃料噴霧到達距離算出手段４５５は、算出された燃料噴射期間に基づいて燃料噴霧到達距離を算出する。そして、燃料噴射量補正手段４５６は、算出された燃料噴霧到達距離に応じて前記燃料噴射量を補正する手段である。以上の各手段は相互に通信することができる。各手段の機能の詳細は後述する。
【００３０】
また、制御装置４５は、ハードウェア構成としてプロセッサとメモリとを備えている。制御装置４５のハードウェア構成そのものは、一般的なＥＣＵと同じであるため、図示を省略する。
【００３１】
図５に示した制御装置４５がＤＰＦ７の強制再生処理が必要であると判断した後に行う処理について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、レイトポスト噴射の実行に向けた制御装置４５による処理の流れを示している。そして、図７は、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌと燃料噴霧到達距離Ｘとの関係を、ディーゼルエンジンの運転状態を表す一つの指標である筒内圧に応じて表している。同図には、プロット７１０と７２０と７３０とが示されている。まず、プロット７１０は、定常運転時の筒内圧におけるレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌと燃料噴霧到達距離Ｘとの関係を示したものである。ディーゼルエンジン１のある回転数及び負荷における定常運転時の筒内圧は予め計算することができ、その筒内圧を用いてプロット７１０も予め計算されて前記メモリに保存されている。他方、プロット７２０は筒内圧が定常運転時に比べて１割低下した運転状態のものであり、プロット７３０は筒内圧が定常運転時に比べて２割低下した運転状態のものである。プロット７２０及び７３０は、図６を参照して以下に説明する処理により算出されるものである。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１にて、噴射条件決定手段４５２が、ディーゼルエンジンの現在の運転状態として、給気温度Ｔｉｎｍａｎｉ（単位：Ｋ）及び給気圧力（あるいは過給圧）Ｐｉｎｍａｎｉ（単位：Ｐａ）の各計測値を図示していないセンサから受け取る。
【００３３】
ステップＳ１０２にて噴射条件決定手段４５２が、ディーゼルエンジンの現在の運転状態として、回転数及び負荷の各値を図示していないセンサから受け取る。続いて噴射条件決定手段４５２は、前記回転数及び前記負荷に基づいて、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊ（単位：Ｐａ）とレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌ（単位：ｍｇ）とを決定する。この決定は、回転数及び負荷と燃料噴射圧力Ｐｉｎｊとの関係を定めた燃料噴射圧力マップと、回転数及び負荷とレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌとの関係を定めたレイトポスト噴射量マップとを噴射条件決定手段４５２が参照することにより行われる。これら燃料噴射圧力マップ及びレイトポスト噴射量マップは制御手段４５内のメモリに予め保存されている。ステップＳ１０２における決定はあくまでも暫定的なものである。
【００３４】
このステップＳ１０２の一例として、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌが８ｍｇと決定されたとする。この場合、定常運転時の筒内圧における噴霧到達距離Ｘは、図７のプロット７１０上の点ＣＰ１に示しているように７０ｍｍである。このような定常運転時の筒内圧における噴霧到達距離Ｘを噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔと表すことにする。この目標値Ｘｔａｒｇｅｔが予め計算されて前記メモリに保存されていることは先に述べたとおりである。
【００３５】
ステップＳ１０３にて燃料噴射期間算出手段４５４は、ステップＳ１０１にて取得した給気温度Ｔｉｎｍａｎｉ及び給気圧力Ｐｉｎｍａｎｉと、ステップＳ１０２にて取得した回転数及び負荷とに基づいて、レイトポスト噴射時の筒内温度Ｔｌａｔｅｐｏｓｔ（単位：Ｋ）と筒内圧力Ｐｌａｔｅｐｏｓｔ（単位：Ｐａ）を決定する。この決定は、給気温度Ｔｉｎｍａｎｉ、給気圧力Ｐｉｎｍａｎｉ、ディーゼルエンジン回転数、ディーゼルエンジン負荷の４つの値と、レイトポスト噴射時の筒内温度Ｔｌａｔｅｐｏｓｔ、圧力Ｐｌａｔｅｐｏｓｔの各値との関係を定めた筒内状態マップを燃料噴射期間算出手段４５４が参照することにより行われる。筒内状態マップは予め前記メモリに保存されている。
【００３６】
ステップＳ１０４にて燃料噴射期間算出手段４５４は、燃料噴射期間ｔ（単位：秒）を算出する。そのためにまず、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊと筒内圧力Ｐｃｏｍｐの差圧ΔＰを以下のように算出する。ただし、レイトポスト噴射時は、ピストン２が下死点付近に位置するために筒内圧力Ｐｃｏｍｐが比較的小さいので、筒内圧力Ｐｃｏｍｐの影響は無視することができる。
【数１】
2014163269.tif 000003
【００３７】
続いて燃料噴射期間算出手段４５４は、定数である燃料密度ρｆ（単位：ｋｇ／ｍ３）を用いて、燃料噴射速度Ｖｉｎｊ（単位：ｍ／ｓ）を算出する。なお、燃料密度ρｆの近似値として８２６ｋｇ／ｍ３という値を用いることができる。
【数２】
2014163269.tif 000004
【００３８】
さらに燃料噴射期間算出手段４５４は、燃料噴射弁２７に設けられた噴孔２７２に関して、噴孔直径ｄｎｏｚ（単位：ｍ）を用いて噴孔面積Ａｎｏｚ（単位：ｍ２）を計算する。
【数３】
2014163269.tif 000005
【００３９】
その上で、燃料噴射期間算出手段４５４は、次式に従って燃料噴射期間ｔ（単位：秒）を算出する。ただし、ｎｎｏｚｚｌｅは、燃料噴射弁２７に設けられた噴孔２７２の個数である。
【数４】
2014163269.tif 000006
【００４０】
ステップＳ１０５において、燃料噴霧到達距離算出手段４５５は、レイトポスト噴射の噴霧到達距離Ｘの予測値Ｘｃａｌｃ（単位：ｍｍ）を算出する。そのためにまず、燃料噴霧到達距離算出手段４５５は、筒内空気密度ρａ（単位：ｋｇ／ｍ３）を、気体定数Ｒを用いて以下のように計算する。
【数５】
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【００４１】
続いて燃料噴霧到達距離算出手段４５５は、ステップＳ１０４にて算出された燃料噴射期間ｔを用い、噴霧到達距離の予測式、いわゆる広安の式に従ってレイトポスト噴射の噴霧到達距離Ｘの予測値Ｘｃａｌｃを算出する。
【数６】
2014163269.tif 000008
【００４２】
ただし、ｔｂは燃料噴射開始以降のある時点であり、以下のように表される。
【数７】
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【００４３】
式（６）に示したように、０＜ｔ≦ｔｂの場合は、噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃは燃料噴射期間ｔに比例する。また、式（７）に示したように、ｔｂ＜ｔの場合は、噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃは燃料噴射期間ｔの１／２乗に比例する。
【００４４】
このステップＳ１０５の一例として、図７のプロット７３０上の点ＣＰ２に示しているように、噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃが７６ｍｍと算出されたとする。
【００４５】
ステップＳ１０６では制御装置４５は、ステップＳ１０５にて算出した噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃが上述した噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔ以下であるかどうかを判断する。噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔの値の一例が７０ｍｍであることは先に述べたとおりである。この場合、噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃ＝７６ｍｍは、噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔ＝７０ｍｍを上回るため、前記判断結果は「否」となり、ステップＳ１０７に進む。
【００４６】
ステップＳ１０７では、燃料噴射量補正手段４５６がレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌの値を補正する。具体的には、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌの値を所定の量だけ減ずる。この所定の量は例えば０．１ｍｇである。上記の例でいえば、本ステップの結果、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌ＝８−０．１＝７．９となる。その後、上記ステップＳ１０４及びＳ１０５を行う。
【００４７】
そして再びステップＳ１０６が行われる。なおもステップＳ１０６の判断結果が「否」である場合には、ステップＳ１０７とＳ１０４とＳ１０５とが繰り返される。これによりレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌの値はさらに減少してゆく。
【００４８】
そして、複数回目のステップＳ１０７によりレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌが６．８ｍｇという値に補正される。この値はあくまでも一例である。続いてステップＳ１０４及びＳ１０５が行われた結果、燃料噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃが一例ではあるが７０ｍｍと算出される。これは、図７のプロット７３０上の点ＣＰ３に相当する。つまり、予測値Ｘｃａｌｃが噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔに等しくなるため、後続のステップＳ１０６の判断結果が「正」となり、制御装置４５による処理が終了する。その後、図示していないが、以上の処理により定まったレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌ＝６．８ｍｇにてレイトポスト噴射が行われる。
【００４９】
以上のように本実施形態では、ディーゼルエンジンの現在の運転状態における噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃが、定常運転時の筒内圧における噴霧到達距離の目標値Ｘｔａｒｇｅｔ以下となるように、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌを補正する。つまり、エンジンの負荷の急上昇により定常運転時と比べて筒内圧が低下したとしても、噴霧到達距離が定常運転時と同じかそれ未満となるように制御される。結果として、筒内圧が定常運転時より低下したとしても、燃料がシリンダライナに付着してオイルダイリューションが生じる可能性を定常運転時と同程度に抑えることができる。
【００５０】
これまで第１の実施形態の詳細とその効果について説明してきたが、さらなる改良の余地がある。それを説明するためにまず、図８及び図９を参照する。まず図８は、燃料噴射弁２７の先端にあるノズルの詳細な断面図である。既に述べたようにノズル本体２７１には噴孔２７２が設けられている。また、ノズル本体２７１の内部には、針弁２７３が配設されている。符号Ｌはノズル本体２７１からの針弁２７３のリフト量である。針弁２７３には通常、リフト量Ｌが０となるように図中上方から荷重がかけられている。そして、燃料を噴射する際には、制御装置４５による制御の下、針弁２７３が図中上方に持ち上げられる、つまりリフトされる。それによりリフト量Ｌが正の値となり、前記コモンレール式燃料噴射装置から供給された燃料がノズル本体２７１の内壁と針弁２７３との間を流れ、噴孔２７２を経て燃焼室２５へと噴射される。
【００５１】
図９は、主噴射におけるリフト量の経時的な変化の一例を表したグラフである。噴射開始時点時点ＬＴ１にて針弁２７３のリフトが始まり、噴射が開始する。その後、時間とともにリフト量Ｌは増加し、時点ＬＴ２にてリフト量Ｌが最大値Ｌｍａｘに達する。その後、時間とともにリフト量Ｌは減少し、噴射終了時点ＬＴ３にてリフト量Ｌは０となり、噴射が終了する。噴射開始時点ＬＴ１から噴射終了時点ＬＴ３までの期間τが主噴射の燃料噴射期間に相当する。
【００５２】
その一方で、レイトポスト噴射の燃料噴射量Ｍｆｕｅｌは主噴射の燃料噴射量に比べて少ないのが通常である。そのため、レイトポスト噴射における燃料噴射期間ｔは、主噴射の燃料噴射期間τに比べて短くなる。もっといえば、リフト量Ｌが最大値Ｌｍａｘに達する時点ＬＴ２よりも前にレイトポスト噴射の燃料噴射期間ｔが終了してしまう。図８からわかるように、リフト量Ｌが最大値Ｌｍａｘよりも小さければ小さいほど、燃料噴射圧力の損失が生じやすくなるため、レイトポスト噴射は主噴射に比べて圧力損失の影響を大きく受けやすい。結果として、噴孔２７２付近の燃料出口圧が、前記ステップＳ１０２で決定された燃料噴射圧力Ｐｉｎｊよりも相当程度低下し、実際の燃料噴霧到達距離Ｘは予測値Ｘｃａｌｃよりも小さくなる。
【００５３】
つまり、第１の実施形態では、レイトポスト噴射において顕著な圧力損失の問題が考慮されていないため、予測値Ｘｃａｌｃの予測精度が比較的悪い。ステップＳ１０７が必要以上に繰り返して実行されるため、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌも必要以上に減少することとなり、ＤＰＦ７の強制再生処理に相応の時間を要する可能性が想定される。
【００５４】
そこで、後述する第２の実施形態では、上記の圧力損失を考慮し、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの値を補正する処理をも行う。これにより、予測値Ｘｃａｌｃの予測精度を第１の実施形態よりも向上させ、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌの値が小さくなり過ぎないようにする。
【００５５】
［第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態における制御装置４５の機能構成例を示している。制御装置４５は、既に説明した噴射条件決定手段４５２と燃料噴射期間算出手段４５４と燃料噴霧到達距離算出手段４５５と燃料噴射量補正手段４５６とに加えて、燃料噴射圧力補正手段４５８をも備えている。燃料噴射圧力補正手段４５８は、噴射条件決定手段４５２により決定された燃料噴射圧力を補正するものである。詳細は後述する。
【００５６】
図１０に示した制御装置４５により行われる処理の流れを図１１に示している。図６と同じ処理には同一の符号を付している。まず、第１の実施形態と同様、ステップＳ１０１からステップＳ１０３が行われる。
【００５７】
続いてステップＳ２０１に進む。本ステップにおいては、ステップＳ１０２にて決定された燃料噴射圧力Ｐｉｎｊを燃料噴射圧力補正手段４５８が補正する。具体的には、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの値を減少させる。この補正により、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの値を、レイトポスト噴射において顕著な圧力損失を踏まえた実際の燃料出口圧の値に近づけることができる。
【００５８】
本ステップにおける燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの値の補正量つまり減少量は、針弁２７３のリフト速度など燃料噴射弁２７の特性に依存する。そこで、燃料噴射弁２７の単体試験を行って、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌと燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの補正量との関係を求め、その関係を燃料噴射圧力補正マップとして予め制御装置４５内のメモリに保存しておく。そして、本ステップでは、燃料噴射圧力補正手段４５８がこの燃料噴射圧力補正マップを参照した上で燃料噴射圧力Ｐｉｎｊの補正を行う。
【００５９】
このステップＳ２０１に続いて、既に説明したステップＳ１０４〜Ｓ１０６が行われる。ステップＳ１０６の判断結果が「否」である場合には、ステップＳ１０７に進み、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌが補正される。そして、再びステップＳ２０１が行われ、ステップＳ１０７にて補正されたレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌに応じて、燃料噴射圧力Ｐｉｎｊも補正される。そして、最終的にはステップＳ１０６の判断結果が「正」となり、処理が終了する。
【００６０】
本実施形態の効果として、第１の実施形態の同様の効果に加えて、以下に述べる効果が得られる。そのためにまず、燃料噴射期間ｔに関する式（４）を参照する。式（４）には燃料噴射速度Ｖｉｎｊが含まれている。そして、式（１）及び（２）より、ＶｉｎｊはＰｉｎｊの１／２乗に比例する。したがって、ｔはＰｉｎｊの（−１／２）乗に比例することになる。
【００６１】
また、燃料噴霧到達距離の予測値Ｘｃａｌｃに関する式（６）及び（７）には、ΔＰ＝Ｐｉｎｊとｔが含まれている。ｔがＰｉｎｊの（−１／２）乗に比例するという上記の関係を考慮すれば、Ｐｉｎｊが減少するとｔは増加する。このようなｔの増加に伴い、ｔ≦ｔｂの場合には式（６）よりＸｃａｌｃは変化しないが、ｔ＞ｔｂの場合には式（７）よりＸｃａｌｃは減少する。つまり、Ｐｉｎｊを減少させると、Ｘｃａｌｃが変化しないか、又は減少する。
【００６２】
つまり、本実施形態では、ステップＳ２０１にて燃料噴射圧力Ｐｉｎｊが、それまでよりも小さな値に補正されることにより、ステップＳ１０６において、予測値Ｘｃａｌｃに関する判断結果が「正」となるまでのループ処理の実行回数が第１の実施形態よりも減少する。同時に、ステップＳ１０７におけるレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌの補正回数が減ることとなり、レイトポスト噴射量の減少量を抑えることができる。結果として、ＤＰＦの強制再生時間の抑制につながる。なお、第１の実施形態と同様に、筒内圧が定常運転時より低下したとしても、燃料がシリンダライナに付着してオイルダイリューションが生じる可能性を定常運転時と同程度に抑えることができるのは言うまでもない。
【００６３】
［その他の形態］
上記第１の実施形態における図６に示した処理により求められるプロット７２０及び７３０、すなわち定常運転時を基準とした筒内圧の低下量に応じた、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌと予測値Ｘｃａｌｃとの関係をレイトポスト噴射量補正マップとして前記メモリに保存することもできる。その上で、次回のＤＰＦ強制再生のためのレイトポスト噴射にあたって図６の処理を行う際に、ステップＳ１０７にてレイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌを８ｍｇから所定量減らし、それを複数回繰り返して６．８ｍｇという値を見いだすのではなく、ステップＳ１０７にて前記レイトポスト噴射量補正マップを燃料噴射量補正手段４５６が参照して、一回のステップＳ１０７の実行で６．８ｍｇという値を見いだすことができる。これにより、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７を繰り返し実行する必要がなくなる。特に、比較的計算コストの高い累乗計算が含まれるステップＳ１０４及びＳ１０５の実行回数を減らすことができるのは好都合である。
【００６４】
これと同様に、第２の実施形態における図１１に示した処理により求められる、定常運転時を基準とした筒内圧の低下量に応じた、レイトポスト噴射量Ｍｆｕｅｌと予測値Ｘｃａｌｃとの関係についても、レイトポスト噴射量補正マップとして前記メモリに保存することができる。
【００６５】
前述した制御装置４５の機能的構成は、前述の態様に限られるものではなく、例えば、各手段を統合して実装したり、逆に、さらに分散して実装したりすることも可能である。
【００６６】
本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく種々の変更は本発明の概念に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１      ディーゼルエンジン
２      ピストン
２ａ    ピストンキャビティ
３      排気通路
４      シリンダライナ
５      ＤＯＣ
７      ＤＰＦ
９      排ガス後処理装置
１１    排気ターボ過給機
１１ａ  排気タービン
１１ｂ  コンプレッサ
１３    給気通路
１５    インタークーラ
１７    給気スロットルバルブ
１９    インテークマニホールド
２１    吸気ポート
２３    吸気弁
２５    燃焼室
２７    燃料噴射弁
２９    排気マニホールド
３１    ＥＧＲ通路
３３    ＥＧＲクーラ
３５    ＥＧＲバルブ
３７    排ガス
３９    排気弁
４１    排気ポート
４５    制御装置
４７    エアフローメータ
４９    ＤＯＣ入口温度センサ
５１    ＤＰＦ入口温度センサ
５３    ＤＰＦ出口温度センサ
２７１  ノズル本体
２７２  噴孔
２７３  針弁
４５２  噴射条件決定手段
４５４  燃料噴射期間算出手段
４５５  燃料噴霧到達距離算出手段
４５６  燃料噴射量補正手段
４５８  燃料噴射圧力補正手段
Ｓ      燃料噴霧
Ｘ      燃料噴霧到達距離
Ｌ      リフト量
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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