(57)【要約】【課題】予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの燃焼騒音を抑制する。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００は、所定の運転領域において、燃料噴射弁２０から少なくとも１次補助燃料、２次補助燃料、及び主燃料を順次噴射し、主燃料の噴射後に１次補助燃料を含む予混合気から順番に圧縮自着火燃焼させると共に、２次補助燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させたときの熱を用いて前記主燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させる燃焼制御部を備える。燃焼制御部は、１次補助燃料を含む予混合気によって形成される熱発生率パターンのピーク値及び傾きが、２次補助燃料及び主燃料をそれぞれ含む各予混合気によって形成される各熱発生率パターンのピーク値及び傾きよりも小さくなるように、１次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する。【選択図】図１
2018105150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体と、
前記機関本体の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
所定の運転領域において、前記燃料噴射弁から少なくとも１次補助燃料、２次補助燃料、及び主燃料を順次噴射し、前記主燃料の噴射後に前記１次補助燃料を含む予混合気から順番に圧縮自着火燃焼させると共に、前記２次補助燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させたときの熱を用いて前記主燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させる燃焼制御部を備え、
前記燃焼制御部は、
前記１次補助燃料を含む予混合気によって形成される熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きが、前記２次補助燃料及び前記主燃料をそれぞれ含む各予混合気によって形成される各熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きよりも小さくなるように、前記１次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御部は、
前記１次補助燃料を含む予混合気の当量比が１未満になってから当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼するように、前記１次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御部は、
前記１次補助燃料を含む予混合気が圧縮自着火燃焼を開始した後、前記２次補助燃料を含む予混合気の当量比が１から２のときに当該２次補助燃料を含む予混合気が圧縮自着火燃焼するように、前記２次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関回転速度にかかわらず前記１次補助燃料の目標噴射時期から前記主燃料の自着火時期までの時間が、前記１次補助燃料の目標噴射量に応じた第１予混合時間となるように、前記１次補助燃料の目標噴射量と機関回転速度とに基づいて、前記１次補助燃料の目標噴射時期を設定する第１補助燃料噴射時期設定部をさらに備える、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御部は、
機関負荷に基づいて、総燃料噴射量を設定する総燃料噴射量設定部と、
前記総燃料噴射量から予め設定された前記主燃料の目標噴射量を減算した残りの噴射量を、前記１次補助燃料の目標噴射量と前記２次補助燃料の目標噴射量とに分配する分配部と、
をさらに備え、
前記総燃料噴射量設定部は、
機関負荷が高いときは、低いときに比べて前記総燃料噴射量を多くし、
前記分配部は、
機関負荷が高いときは、低いときに比べて前記残りの燃料量に対する前記１次補助燃料の目標噴射量の割合を高くする、
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃焼制御部は、
機関回転速度にかかわらず前記２次補助燃料の目標噴射時期から前記主燃料の自着火時期までの時間が前記第１予混合時間よりも短い所定の第２予混合時間となるように、前記２次補助燃料の目標噴射量と機関回転速度とに基づいて、前記２次補助燃料の目標噴射時期を設定する第２補助燃料噴射時期設定部をさらに備える、
請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記１次補助燃料の噴射時期に相当するクランク角から前記２次燃料の噴射時期に相当するクランク角までの間隔は、前記２次燃料の噴射時期に相当するクランク角から前記主燃料の噴射時期に相当するクランク角までの間隔よりも大きい、
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来の内燃機関の制御装置として、機関運転状態に応じて燃焼形態を予混合圧縮自着火燃焼又は拡散燃焼に切り替えると共に、予混合圧縮自着火燃焼を実施するときに、所定の時間間隔を空けて３回の燃料噴射を行うように構成されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０６２８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しなしながら特許文献１には、予混合圧縮自着火燃焼を実施する場合において、各燃料噴射によって形成される予混合気を燃焼させたときの熱発生率パターン（燃焼波形）をどのような形状にするかについては言及されておらず、最初の燃料噴射によって形成される予混合気を燃焼させたときの熱発生率パターンの形状によっては、燃焼騒音が増大するという問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの燃焼騒音を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、機関本体と、機関本体の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、所定の運転領域において、燃料噴射弁から少なくとも１次補助燃料、２次補助燃料、及び主燃料を順次噴射し、主燃料の噴射後に１次補助燃料を含む予混合気から順番に圧縮自着火燃焼させると共に、２次補助燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させたときの熱を用いて主燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させる燃焼制御部を備える。そして、燃焼制御部は、１次補助燃料を含む予混合気によって形成される熱発生率パターンのピーク値及び傾きが、２次補助燃料及び主燃料をそれぞれ含む各予混合気によって形成される各熱発生率パターンのピーク値及び傾きよりも小さくなるように、１次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定するように構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のこの態様によれば、予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの燃焼騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２】図２は、内燃機関の機関本体の断面図である。
【図３】図３は、機関本体の運転領域を示す図である。
【図４】図４は、圧縮行程中の任意の時期に、燃料噴射弁から１回だけ燃料を噴射して圧縮自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるＰＣＣＩモード時の燃焼制御を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。
【図６】図６は、当量比φと着火遅れ時間τとの関係を、燃焼室内の酸素濃度に応じて示した図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるＰＣＣＩモード時の燃料噴射制御について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。図２は、内燃機関１００の機関本体１の断面図である。
【００１１】
図１に示すように、内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、燃料供給装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、吸気動弁装置５と、排気動弁装置６と、を備える。
【００１２】
機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室１１内（図２参照）で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体１には、気筒毎に一対の吸気弁５０と一対の排気弁６０とが設けられる。
【００１３】
燃料供給装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、デリバリパイプ２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３と、圧送パイプ２４と、燃圧センサ２１１と、を備える。
【００１４】
燃料噴射弁２０は、燃焼圧力を受けて各気筒１０の内部を往復動するピストン１２の冠面に形成されたキャビティ１３に向かって燃料を噴射して成層予混合気を形成することができるように、機関本体１に設けられる。本実施形態では燃料噴射弁２０は、各気筒１０の燃焼室１１に臨むように各気筒１０に１つ設けられている。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射量）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から燃焼室１１内に直接燃料が噴射される。
【００１５】
デリバリパイプ２１は、圧送パイプ２４を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２４の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。デリバリパイプ２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、デリバリパイプ２１に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁２０から燃焼室１１内に直接噴射される。
【００１６】
サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。
【００１７】
燃圧センサ２１１は、デリバリパイプ２１に設けられる。燃圧センサ２１１は、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち各燃料噴射弁２０から各気筒１０内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出する。
【００１８】
吸気装置３は、燃焼室１１内に吸気を導くための装置であって、燃焼室１１内に吸入される吸気の状態（吸気圧、吸気温、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス量）を変更することができるように構成されている。吸気装置３は、吸気通路となる吸気管３０及び吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ通路３２と、を備える。
【００１９】
吸気管３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気管３０には、上流から順にエアフローメータ２１２、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７１、インタークーラ３５及びスロットル弁３６が設けられる。
【００２０】
エアフローメータ２１２は、吸気管３０内を流れて最終的に気筒１０内に吸入される空気の流量を検出する。
【００２１】
コンプレッサ７１は、コンプレッサハウジング７１ａと、コンプレッサハウジング７１ａ内に配置されたコンプレッサホイール７１ｂと、を備える。コンプレッサホイール７１ｂは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ７のタービンホイール７２ｂによって回転駆動され、コンプレッサハウジング７１ａ内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ７のタービン７２には、タービンホイール７２ｂの回転速度を制御するための可変ノズル７２ｃが設けられており、可変ノズル７２ｃによってタービンホイール７２ｂの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング７１ａ内から吐出される吸気の圧力（過給圧）が制御される。
【００２２】
インタークーラ３５は、コンプレッサ７１によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２３】
スロットル弁３６は、吸気管３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入する吸気量を調整する。スロットル弁３６は、スロットルアクチュエータ３６ａによって開閉駆動され、スロットルセンサ２１３によってその開度（スロットル開度）が検出される。
【００２４】
吸気マニホールド３１は、機関本体１に形成された吸気ポート１４に接続されており、吸気管３０から流入してきた吸気を、吸気ポート１４を介して各気筒１０に均等に分配する。吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａには、筒内に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ２１４と、筒内に吸入される吸気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２１５と、が設けられる。
【００２５】
ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」といい、筒内ガス量に占めるＥＧＲガス量の割合、すなわち排気の還流率のことを「ＥＧＲ率」という。ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。
【００２６】
ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２７】
ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は機関運転状態に応じて電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御することで、吸気コレクタ３１ａに還流させるＥＧＲガスの流量が調節される。
【００２８】
排気装置４は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、を備える。
【００２９】
排気マニホールド４１は、機関本体１に形成された排気ポート１５に接続されており、各気筒１０から排出された排気を纏めて排気通路４２に導入する。
【００３０】
排気通路４２には、上流から順に排気ターボチャージャ７のタービン７２と、排気後処理装置４３と、が設けられる。
【００３１】
タービン７２は、タービンハウジング７２ａと、タービンハウジング７２ａ内に配置されたタービンホイール７２ｂと、を備える。タービンホイール７２ｂは、タービンハウジング７２ａ内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール７１ｂを駆動する。
【００３２】
タービンホイール７２ｂの外側には、前述した可変ノズル７２ｃが設けられている。可変ノズル７２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル７２ｃのノズル開度（弁開度）は電子制御ユニット２００によって制御される。可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることでタービンホイール７２ｂを駆動する排気の流速をタービンハウジング７２ａ内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることで、タービンホイール７２ｂの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル７２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル７２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービンホイール７２ｂの回転速度が増大し、過給圧が増大する。
【００３３】
排気後処理装置４３は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
【００３４】
吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置５は、吸気弁５０の開閉時期を制御できるように、例えば電磁アクチュエータによって吸気弁５０を開閉駆動するように構成される。しかしながら、これに限らず、吸気カムシャフトによって吸気弁５０を開閉駆動するように構成し、当該吸気カムシャフトの一端部に油圧制御によってクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの相対位相角を変更する可変動弁機構を設けることによって、吸気弁５０の開閉時期を制御できるようにしてもよい。
【００３５】
排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による排気動弁装置６は、排気弁６０の開閉時期を制御できるように、例えば電磁アクチュエータによって排気弁６０を開閉駆動するように構成される。しかしながら、これに限らず、排気カムシャフトによって排気弁６０を開閉駆動するように構成し、当該排気カムシャフトの一端部に油圧制御によってクランクシャフトに対する排気カムシャフトの相対位相角を変更する可変動弁機構を設けることによって、排気弁６０の開閉時期を制御できるようにしてもよい。また例えば、油圧等によってカムプロフィールを変更することで排気弁６０の開閉時期やリフト量を変更できるようにしても良い。
【００３６】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００３７】
入力ポート２０５には、前述した燃圧センサ２１１などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関負荷を検出するための信号として、アクセルペダル２２０の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１７の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１８の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００３８】
出力ポート２０６は、対応する駆動回路２０８を介して、燃料噴射弁２０などの各制御部品に接続される。
【００３９】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。以下、電子制御ユニット２００が実施する内燃機関１００の制御について説明する。
【００４０】
電子制御ユニット２００は、機関運転状態（機関回転速度及び機関負荷）に基づいて、機関本体１の運転モードを予混合圧縮自着火燃焼モード（以下「ＰＣＣＩ（Premix Charged Compressive Ignition）モード」という。）、又は拡散燃焼モード（以下「ＤＣ（Diffusive Combustion）モード」という。）のいずれかに切り替えて、機関本体１の運転を行う。
【００４１】
電子制御ユニット２００は、図３に示すように、機関運転状態が低回転速度・低負荷側のＰＣＣＩ領域内にあれば、運転モードをＰＣＣＩモードに切り替え、機関運転状態が高回転速度・高負荷側のＤＣ領域内にあれば、運転モードをＤＣモードに切り替える。そして電子制御ユニット２００は、各運転モードに応じた燃料供給装置２や吸気装置３などの各種装置の制御を実施して機関本体１の運転を行う。
【００４２】
具体的には電子制御ユニット２００は、運転モードがＤＣモードのときは、燃焼室１１内に噴射された燃料が、基本的に燃料噴射後にほぼ遅れなく短い着火遅れ時間（燃焼室１１内に噴射された燃料が自着火に至るまでの時間）で燃焼する拡散燃焼を起こすように、各種装置の制御を実施して機関本体１の運転を行う。
【００４３】
また電子制御ユニット２００は、運転モードがＰＣＣＩモードのときは、燃焼室１１内に噴射された燃料が、基本的に燃料噴射後に空気との予混合期間をある程度置いた上で（すなわち燃料噴射後に拡散燃焼時よりも長い着火遅れ時間で）燃焼する予混合圧縮自着火燃焼を起こすように、各種装置の制御を実施して機関本体１の運転を行う。
【００４４】
このように拡散燃焼は、予混合圧縮自着火燃焼と比較して燃料噴射後の燃料と空気との予混合期間が短い燃焼形態なので、燃焼室１１内において燃料濃度の濃い混合気（すなわち当量比φの大きい混合気）が燃焼する割合が増加する傾向にある。燃焼室１１内において燃料濃度の濃い混合気が燃焼すると、酸素不足によってスモークの原因となる煤が生成される。
【００４５】
これに対して予混合圧縮自着火燃焼は、燃料噴射後に燃料と空気との予混合期間をある程度設けた上で、予混合気を燃焼させる燃焼形態なので、拡散燃焼を実施した場合と比較して、燃焼室１１内において燃料濃度の濃い混合気が燃焼する割合を低減することができる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼及び拡散燃焼の双方を実施できる運転領域において、本実施形態のように予混合圧縮自着火燃焼を実施することで、煤の生成を抑制できるため、排気エミッションを向上させることができる。
【００４６】
しかしながら予混合圧縮自着火燃焼は、燃焼室１１内で予混合気が同時期に自着火することになるため、燃焼室１１内に噴射された燃料が燃料噴射後にほぼ遅れなく順次燃焼していく拡散燃焼と比較して、燃焼騒音［ｄＢ］が増大するという問題がある。
【００４７】
図４は、圧縮行程中の任意の時期に、燃料噴射弁２０から１回だけ燃料を噴射して圧縮自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。熱発生率（ｄＱ／ｄθ）［Ｊ／ｄｅｇ．ＣＡ］とは、燃料を燃焼させたときに生じる単位クランク角あたりの熱量、すなわち単位クランク角あたりの熱発生量Ｑのことである。なお以下の説明では、このクランク角と熱発生率との関係を示した燃焼波形のことを、必要に応じて「熱発生率パターン」という。
【００４８】
前述したように、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、予混合気が同時期に自着火するので、拡散燃焼させたときよりも燃焼速度が速くなって燃焼期間が短くなる。そのため図５に示すように、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、熱発生率パターンのピーク値、及び熱発生率パターンの燃焼初期（図４にハッチングで示した領域）における傾き（ｄ２Ｑ／（ｄθ）２）のそれぞれが比較的大きくなる傾向にある。
【００４９】
燃焼騒音Ｄは、この熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きのそれぞれと相関があり、熱発生率パターンのピーク値が大きくなるほど、またその燃焼初期における傾きが大きくなるほど、大きくなる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合は、拡散燃焼を実施した場合よりも、燃焼騒音Ｄが増大するのである。
【００５０】
さらに予混合圧縮自着火燃焼は、拡散燃焼を実施する場合と比較して自着火時期を目標自着火時期に制御するのが難しいという課題があり、自着火時期が目標自着火時期からずれると種々の問題が生じる。
【００５１】
例えば自着火時期が目標自着火時期よりも進角すると、膨張行程において通常時よりも圧縮上死点に近い進角側のクランク角、すなわち通常時よりも筒内圧力Ｐ及び筒内温度Ｔが高いクランク角で、予混合気が自着火燃焼することになる。そのため、通常時よりも燃焼が急峻となって燃焼速度が増加し、結果として熱発生率のピーク値及び燃焼初期における傾きが通常時よりも大きくなって、燃焼騒音が通常時よりも増加するという問題が生じる。また自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると、逆に燃焼が緩慢になって等容度の低い燃焼となってしまい、結果として出力が低下してトルク変動が生じるという問題が生じる。
【００５２】
したがって、運転モードがＰＣＣＩモードのときには、予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの熱発生率パターンが燃焼騒音の小さくなる熱発生率パターンとなるようにしつつ、自着火時期を精度良く目標自着火時期に制御する必要がある。
【００５３】
そこで本実施形態では、運転モードがＰＣＣＩモードのときには、分割噴射を実施して時間差を設けて段階的に複数の圧縮自着火燃焼を生じさせることで、予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの熱発生率パターンが燃焼騒音の小さくなる熱発生率パターンとなるようにしつつ、自着火時期を精度良く目標自着火時期に制御できるようにした。具体的には、主に要求トルクを発生させるための主燃料噴射としてのメイン噴射ＧＭの前に、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の少なくとも２度の補助燃料噴射を行うこととした。
【００５４】
以下、図５を参照して、この本実施形態によるＰＣＣＩモード時の燃焼制御について説明する。
【００５５】
図５は、本実施形態によるＰＣＣＩモード時の燃焼制御を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。具体的には、図４の場合と比較して燃料噴射量の総量を変化させることなく燃料噴射弁２０から第１プレ噴射Ｇ１、第２プレ噴射Ｇ２、及びメイン噴射ＧＭを順次実施して、時間差を設けて段階的に３度の圧縮自着火燃焼を生じさせた場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。
【００５６】
図５において、熱発生率パターンＡは、主に第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンＢは、主に第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンＣは、主にメイン噴射ＧＭによって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンＤは、熱発生率パターンＡ、熱発率パターンＢ及び熱発生率パターンＣを足し合わせた実際の熱発生率パターンである。熱発生率パターンＥは、比較のために示した図４の熱発生率パターンである。
【００５７】
なお本実施形態では、図５に示すように、熱発生率パターンＤの傾きが最大となる箇所（図５の例では点Ｐ１）における接線と横軸とが交わるクランク角（図５の例では点Ｐ０）を、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の自着火時期（以下「メイン自着火時期」という。）と定義し、メイン自着火時期が目標メイン自着火時期となるように、機関運転状態に基づいてメイン噴射ＧＭの目標噴射時期を設定している。なお本実施形態では、等容度が所定値以上となるように、予め実験等によって目標メイン自着火時期を設定している。
【００５８】
そして図５に示すように、本実施形態では、メイン噴射ＧＭの開始前に明確な熱発生が生じないように、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の各目標噴射量及び各目標噴射時期を設定する。換言すれば、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２によって形成される各予混合気が、メイン噴射ＧＭの開始前に燃焼しないように、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の各目標噴射量及び各目標噴射時期を設定する。
【００５９】
これは、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２によって形成される各予混合気が、メイン噴射Ｇ３の開始前に燃焼してしまうと、その燃焼熱によって筒内温度が上昇してしまい、メイン噴射ＧＭによって噴射された燃料の予混合化を図る前に、当該燃料が拡散燃焼してしまうのを抑制するためである。
【００６０】
そして本実施形態では、少なくともメイン噴射ＧＭが開始された後に、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気が最初に自着火を起こし、次に第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が自着火を起こし、最後にメイン噴射ＧＭによって形成された予混合気が自着火を起こすように、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の各目標噴射量及び各目標噴射時期を設定する。換言すれば、各噴射によって形成された予混合気が段階的に圧縮自着火燃焼を開始するように、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の各目標噴射量及び各目標噴射時期を設定する。
【００６１】
このように分割噴射を実施して各噴射によって形成された予混合気を段階的に自着火させていくことで、各熱発生率パターンＡ、Ｂ、Ｃのピーク値のクランク角をずらすことができる。そして、図４の場合も図５の場合も燃料噴射量の総量は変わらないので、各熱発生率パターンＡ、Ｂ、Ｃの形成に寄与する燃料の量は、熱発生率パターンＥの形成に寄与する燃料の量よりも少なくなる。そのため、各熱発生率パターンＡ、Ｂ、Ｃのピーク値は、熱発生率パターンＥのピーク値よりも小さくなる。
【００６２】
この結果、熱発生率パターンＡ、熱発率パターンＢ及び熱発生率パターンＣを足し合わせた実際の燃焼波形である熱発生率パターンＤのピーク値を、熱発生率パターンＥのピーク値よりも下げることができ、燃焼騒音の小さくなる熱発生率パターンを形成することができる。
【００６３】
そして本実施形態では、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２を、以下のような技術思想によって実施することで、さらに燃焼騒音の小さくなる熱発生率パターンを形成すると共に、メイン自着火時期を精度良く目標メイン自着火時期に制御することができるようにしている。以下、第１プレ噴射Ｇ１及び第２プレ噴射Ｇ２の詳細について説明する。
【００６４】
第１プレ噴射Ｇ１は、予混合圧縮自着火燃焼を実施したときの燃焼騒音を低減するために実施される噴射である。
【００６５】
そのために本実施形態では、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンＡのピーク値及び燃焼初期における傾きが、第２プレ噴射Ｇ２及びメイン噴射ＧＭによって形成された各予混合気が圧縮自着火燃焼したときの各熱発生率パターンＢ，Ｃのピーク値及び燃焼初期における傾きよりも小さくなるように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１及び目標噴射時期Ｗ１を設定している。具体的には、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気の当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気になってから、当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼を起こすように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１及び目標噴射時期Ｗ１を設定している。
【００６６】
予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合、その予混合気の当量比φが小さいほど、燃焼速度が遅くなるため、燃焼期間が長くなって、熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きが小さくなる。そのため、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気の当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気になってから、当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼を起こすように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１及び目標噴射時期Ｗ１を設定することで、図５に示すように、熱発生率パターンＡのピーク値及び燃焼初期における傾きを小さくすることができる。その結果、熱発生率パターンＤの燃焼初期における傾きを小さくすることができるので、燃焼騒音をさらに小さくすることができる。
【００６７】
ここで燃料噴射弁２０から噴射された燃料によって形成される予混合気の当量比φの値は、燃料噴射量が同じであれば、基本的に機関運転状態にかかわらず燃料を噴射してからの経過時間に依存する。すなわち、燃料噴射弁２０から噴射された燃料によって形成される予混合気の当量比φの値は、燃料噴射量が同じであれば、基本的に機関運転状態にかかわらず燃料を噴射してからの経過時間に応じた値となり、燃料を噴射してからの経過時間が長くなるほど、時間の経過と共に燃料が拡散するために小さくなっていく。
【００６８】
したがって、第１プレ噴射Ｇ１を実施してから、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼するまでの時間を、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１に応じて所定時間以上設ければ、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気の当量比φを概ね１未満のリーンな予混合気とすることができる。
【００６９】
そこで本実施形態では、目標メイン自着火時期を基準として、第１プレ噴射Ｇ１から目標メイン自着火時期までの時間が、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１に応じて定まる第１予混合時間となるように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１と機関回転速度とに基づいて、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１を設定している。これにより、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気の当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気になってから、当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼を起こすようにしている。
【００７０】
第２プレ噴射Ｇ２は、メイン自着火時期を、精度良く目標メイン自着火時期に制御するために実施される噴射である。そのために本実施形態では、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気が自着火を開始した後、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気よりも先に自着火するように、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２及び目標噴射時期Ｗ２を設定している。
【００７１】
これにより、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気を燃焼させたときの燃焼熱によって筒内温度を強制的に上昇させ、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の自着火を促すことができる。すなわち本実施形態では、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の自着火時期（メイン自着火時期）を安定させるために、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気よりも先に自着火するように第２プレ噴射Ｇ２を実施し、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気を燃焼させたときの燃焼熱によって、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の圧縮自着火燃焼を引き起こすようにしている。
【００７２】
したがって、メイン自着火時期を、精度良く目標メイン自着火時期に制御するためには、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気の自着火時期のばらつきを抑制する必要がある。
【００７３】
そこで本実施形態ではさらに、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が、当量比φが概ね１から２程度のリッチな予混合気のときに自着火を起こすように、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２及び目標噴射時期Ｗ２を設定している。以下、その理由について説明する。
【００７４】
機関負荷が変動して定常状態に至るまでの過渡時には、過給遅れやＥＧＲガスの遅れ等によって燃焼室１１内の酸素濃度が定常時と比較して変化する。
【００７５】
図６は、当量比φと、着火遅れ時間τと、の関係を、燃焼室１１内の酸素濃度に応じて示した図である。
【００７６】
図６に示すように着火遅れ時間τは、酸素濃度の高低にかかわらず、予混合気の当量比φが概ね１．５のときに最も短くなる。そして着火遅れ時間τは、当量比φが１．５よも小さくなるにつれて長くなっていき、当量比φが１よりも小さくなると、予混合気がリーンになって着火しづらくなるため、大幅に長くなる。また当量比φが１よりも小さくなると、酸素濃度の違いによって着火遅れ時間τが大きく変化する。
【００７７】
着火遅れ時間τが長くなるほど、予混合気の自着火時期がばらつき、自着火時期の安定化が難しくなる。そして、当量比φが１よりも小さくなると、酸素濃度の違いによって着火遅れ時間τが大きく変化するため、過渡時において自着火時期がばらつき、自着火時期の安定化がより一層難しくなる。
【００７８】
また図６に示すように、着火遅れ時間τは、当量比φが１．５よりも大きくなっても、燃料の気化潜熱によって筒内温度が低下しやすくなるので、予混合気が自着火しにくくなって、長くなっていく。一方で当量比φが１．５よりも大きい場合は、酸素濃度の違いによる着火遅れ時間τの変化は少ない。
【００７９】
そして図６から分かるように、予混合気の当量比φが概ね１から２までの間であれば、着火遅れ時間τが相対的に短くなり、また酸素濃度の違いによる着火遅れ時間τの変化も少ない。
【００８０】
したがって、第２プレ噴射Ｇ２によって当量比φが概ね１から２程度の予混合気を形成し、この予混合気をメイン噴射ＧＭによって形成された予混合気よりも先に自着火させることで、定常時のみならず過渡時においても、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気の自着火時期を安定させることができる。結果として、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の自着火時期も安定させることができるので、メイン自着火時期を、精度良く目標メイン自着火時期に制御することができる。
【００８１】
ここで前述した通り、燃料噴射弁２０から噴射された燃料によって形成される予混合気の当量比φの値は、燃料噴射量が同じであれば、基本的に機関運転状態にかかわらず燃料を噴射してからの経過時間に依存する。したがって、第２プレ噴射Ｇ２を実施してから、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼するまでの時間を、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量に応じてある一定時間の範囲内とすれば、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気の当量比φを概ね１から２程度の予混合気とすることができる。
【００８２】
そこで本実施形態では、目標メイン自着火時期を基準として、第２プレ噴射Ｇ１から目標メイン自着火時期までの時間が、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２に応じて定まる第２予混合時間（＜第１予混合時間）となるように、第２プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ２と機関回転速度とに基づいて、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射時期Ｗ２を設定している。これにより、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が、当量比φが概ね１から２程度の予混合気になってから自着火を起こすようにしている。
【００８３】
なお、第２プレ噴射Ｇ２は、第１プレ噴射Ｇ１よりも筒内温度Ｔ及び筒内圧力Ｐが高い状態のときに実施され、かつ第２プレ噴射Ｇ２によって形成される予混合気は、第１プレ噴射Ｇ１によって形成される予混合気よりもリッチな予混合気である。そのため、第２プレ噴射Ｇ２によって形成される予混合気の着火遅れ時間τは、第１プレ噴射Ｇ１によって形成される予混合気の着火遅れ時間τに対して短くなる傾向にある。
【００８４】
したがって、第２プレ噴射Ｇ２によって形成されるリッチな予混合気を、メイン噴射ＧＭの実施後、第１プレ噴射Ｇ１によって形成される予混合気よりも後に自着火燃焼させる場合、第２プレ噴射Ｇ２の噴射時期は、必然的にメイン噴射ＧＭの噴射時期に近づける必要がある。
【００８５】
一方で第１プレ噴射Ｇ１は、筒内温度Ｔ及び筒内圧力Ｐが低い状態のときに実施され、かつ第１プレ噴射Ｇ２によって形成される予混合気はリーンな予混合気である。そのため、第１プレ噴射Ｇ１によって形成される予混合気の着火遅れ時間τは、第２プレ噴射Ｇ２によって形成される予混合気の着火遅れ時間τとは逆に長くなる傾向にある。したがって、第１プレ噴射Ｇ１によって形成される予混合気を、メイン噴射ＧＭの実施後に最初に自着火燃焼させる場合、第２プレ噴射Ｇ１の噴射時期は、必然的にメイン噴射ＧＭの噴射時期から遠ざける必要がある。
【００８６】
そのため、本実施形態のように分割噴射を実施して各噴射によって形成された予混合気を、メイン噴射ＧＭの実施後に段階的に自着火させようとした場合には、図５に示すように、第１プレ噴射Ｇ１から第２噴射Ｇ２までのクランク間隔は、第２噴射Ｇ２からメイン噴射ＧＭまでのクランク間隔よりも大きくなる。
【００８７】
図７は、本実施形態によるＰＣＣＩモード時の燃料噴射制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、運転モードがＰＣＣＩモードに設定されているときに、本ルーチンを所定の演算周期（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。
【００８８】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、クランク角センサ２１８の出力信号に基づいて算出された機関回転速度と、負荷センサ２１７によって検出された機関負荷と、を読み込み、機関運転状態を検出する。
【００８９】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成されたテーブルを参照し、機関負荷に基づいて総燃料噴射量ＡＴを算出する。総燃料噴射量ＡＴは、機関負荷が高くなるほど多くなる。
【００９０】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、第１プレ噴射Ｇ１、第２プレ噴射Ｇ２、及びメイン噴射ＧＭの各目標噴射量を設定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、機関負荷にかかわらず、メイン噴射ＧＭの目標噴射量を予め定められた所定の目標噴射量ＡＭに設定する。また電子制御ユニット２００は、総燃料噴射量ＡＴからメイン噴射ＧＭの目標噴射量ＡＭを減算した残りの噴射量Ａ０を、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１と第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２とに分配する。
【００９１】
このとき本実施形態では、総燃料噴射量ＡＴからメイン噴射ＧＭの目標噴射量ＡＭを減算した残りの噴射量Ａ０を、機関負荷に応じた分配率で分配し、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１及び第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２を設定するようにしている。具体的には電子制御ユニット２００は、機関負荷が高くなるほど、噴射量Ａ０に対する目標噴射量Ａ１の割合が、噴射量Ａ０に対する目標噴射量Ａ２の割合よりも高くなるように、噴射量Ａ０を目標噴射量Ａ１と目標噴射量Ａ２とに分配して、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１及び第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２を算出する。
【００９２】
すなわち本実施形態では、機関負荷が高くなって総燃料噴射量ＡＴ、ひいては噴射量Ａ０が増加したときは、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１の増量割合を、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２の増量割合よりも大きくしている。このように、機関負荷が高くなって総燃料噴射量ＡＴが増加したときには、熱発生率パターンのピーク値が最も小さい熱発生率パターンＡの形成に寄与する第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１の増量割合を大きくすることで、実際の燃焼波形である熱発生率パターンＤのピーク値の増加を抑制できる。そのため、機関負荷が高くなって総燃料噴射量ＡＴが増加したときの燃焼騒音をさらに抑制することができる。
【００９３】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、第１プレ噴射Ｇ１、第２プレ噴射Ｇ２、及びメイン噴射ＧＭの各目標噴射時期を設定する。
【００９４】
本実施形態では電子制御ユニット２００は、予め作成されたマップを参照し、機関運転状態に基づいて、メイン自着火時期が目標メイン自着火時期となるように、メイン噴射ＧＭの目標噴射時期ＷＭを設定する。
【００９５】
一方で電子制御ユニット２００は、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１及び第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射時期Ｗ２については、以下のようにして設定する。
【００９６】
第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気を当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気にしてから自着火を起こすようにするには、第１プレ噴射Ｇ１の実施後、目標噴射量Ａ１に応じた一定時間が必要となり、その一定時間は目標噴射量Ａ１が多くなるほど長くなる。そして、予混合のための一定時間を確保するには、機関回転速度が高くなるほど、低いときよりも進角側で第１プレ噴射Ｇ１を実施する必要がある。そこで本実施形態による電子制御ユニット２００は、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１と、機関回転速度とに基づいて、第１プレ噴射Ｇ１から目標メイン自着火時期までの時間が、目標噴射量Ａ１に応じた所定の第１予混合時間以上となるように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１を設定している。第１予混合時間は、目標噴射量Ａ１が多くなるほど長くなる。
【００９７】
また第２プレ噴射Ｇ２に関しても同様に、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が、当量比φが概ね１から２程度のリッチな予混合気のときに自着火を起こすようにするには、第２プレ噴射Ｇ２の実施後、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気が圧縮自着火燃焼するまでの時間を、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量に応じたある一定時間の範囲内とする必要があり、その一定時間は目標噴射量Ａ２が多くなるほど長くなる。そしてその一定時間を確保するには、機関回転速度が高くなるほど、低いときよりも進角側で第２プレ噴射Ｇ２を実施する必要がある。そこで本実施形態による電子制御ユニット２００は、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射量Ａ２と、機関回転速度とに基づいて、第２プレ噴射Ｇ２から目標メイン自着火時期までの時間が、目標噴射量Ａ２に応じた所定の第２予混合時間となるように、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射時期Ｗ２を設定している。なお第２予混合時間は、第１予混合時間よりも短い時間となる。
【００９８】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１に目標噴射量Ａ１の燃料が噴射されるように燃料供給装置２を制御する。また電子制御ユニット２００は、第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射時期Ｗ２に目標噴射量Ａ２の燃料が噴射されるように燃料供給装置２を制御する。さらに電子制御ユニット２００は、メイン噴射ＧＭの目標噴射時期ＷＭに目標噴射量ＡＭの燃料が噴射されるように燃料供給装置２を制御する。
【００９９】
以上説明した本実施形態によれば、機関本体１と、機関本体１の燃焼室１１内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備える内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００（制御装置）が、所定の運転領域において、燃料噴射弁から少なくとも１次補助燃料（第１プレ噴射Ｇ１による噴射燃料）、２次補助燃料（第２プレ噴射Ｇ２による噴射燃料）、及び主燃料（メイン噴射ＧＭによる噴射燃料）を順次噴射し、主燃料の噴射後に１次補助燃料を含む予混合気から順番に圧縮自着火燃焼させると共に、２次補助燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させたときの熱を用いて主燃料を含む予混合気を圧縮自着火燃焼させる燃焼制御部を備える。
【０１００】
そして燃焼制御部は、１次補助燃料を含む予混合気によって形成される熱発生率パターンＡのピーク値及び燃焼初期における傾きが、２次補助燃料及び主燃料をそれぞれ含む各予混合気によって形成される各熱発生率パターンＢ，Ｃのピーク値及び燃焼初期における傾きよりも小さくなるように、１次補助燃料の目標噴射量Ａ１及び目標噴射時期Ｗ１を設定するように構成されている。具体的には燃焼制御部は、１次補助燃料を含む予混合気の当量比が１未満になってから当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼するように、１次補助燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定するように構成されている。
【０１０１】
このように、最初に圧縮自着火燃焼する１次補助燃料を含む予混合気によって形成される熱発生率パターンＡのピーク値及び燃焼初期における傾きを最も小さくすることで、熱発生率パターンＡ、熱発生率パターンＢ、及び熱発生率パターンＣを足し合わせた実際の燃焼波形である熱発生率パターンＤの燃焼初期における傾きを小さくすることができる。したがって、燃焼騒音を小さくすることができる。
【０１０２】
また、１次補助燃料を含む予混合気の当量比が１未満になってから当該予混合気が最初に圧縮自着火燃焼させることで、以下のような効果も奏する。すなわち、当量比が１未満の混合気は、酸素濃度の違いによって自着火時期がばらつくが、１次補助燃料は熱発生率パターンのピーク値が最も小さい熱発生率パターンＡの形成に寄与する燃料なので、仮に自着火時期がばらついて、熱発生率パターンＡのピーク値や燃焼初期における傾きが大きくなったとしても、実際の燃焼波形である熱発生率パターンＤのピーク値の変化に関しては抑制することができる。したがって、過渡時における燃焼騒音の増加を抑制することができる。
【０１０３】
また本実施形態による燃焼制御部は、機関回転速度にかかわらず１次補助燃料の目標噴射時期Ｗ１から主燃料の自着火時期までの時間が、１次補助燃料の目標噴射量Ａ１に応じた第１予混合時間となるように、１次補助燃料の目標噴射量Ａ１と機関回転速度とに基づいて、１次補助燃料の目標噴射時期Ｗ１を設定する第１補助燃料噴射時期設定部をさらに備えるように構成されている。また燃焼制御部は、機関負荷に基づいて総燃料噴射量ＡＴを設定する総燃料噴射量設定部と、総燃料噴射量ＡＴから予め設定された主燃料の目標噴射量ＡＭを減算した残りの噴射量Ａ０を、１次補助燃料の目標噴射量Ａ１と２次補助燃料の目標噴射量Ａ２とに分配する分配部と、をさらに備え、総燃料噴射量設定部は、機関負荷が高いときには低いときに比べて総燃料噴射量ＡＴを多くし、分配部は、機関負荷が高いときには低いときに比べて残りの燃料量Ａ０に対する１次補助燃料の目標噴射量Ａ１の割合を高くするように構成されている。
【０１０４】
これにより、機関負荷が高くなって総燃料噴射量ＡＴが増加したときには、熱発生率パターンのピーク値が最も小さい熱発生率パターンＡの形成に寄与する第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射量Ａ１（１次補助燃料の目標噴射量Ａ１）の増量割合を大きくすることで、実際の燃焼波形である熱発生率パターンＤのピーク値の増加を抑制できる。そのため、機関負荷が高くなって総燃料噴射量ＡＴが増加したときの燃焼騒音の抑制をさらに抑制することができる。
【０１０５】
また本実施形態による燃焼制御部は、１次補助燃料を含む予混合気が圧縮自着火燃焼を開始した後、２次補助燃料を含む予混合気の当量比が１から２のときに当該２次補助燃料を含む予混合気が圧縮自着火燃焼するように、２次補助燃料の目標噴射量Ａ２及び目標噴射時期Ｗ２を設定するように、さらに構成されている。具体的には燃焼制御部は、機関回転速度にかかわらず２次補助燃料の目標噴射時期Ｗ２から主燃料の自着火時期までの時間が第１予混合時間よりも短い所定の第２予混合時間となるように、２次補助燃料の目標噴射量Ａ２と機関回転速度とに基づいて、２次補助燃料の目標噴射時期Ｗ２を設定する第２補助燃料噴射時期設定部をさらに備えるように構成されている。
【０１０６】
このように、第２プレ噴射Ｇ２によって当量比φが概ね１から２程度の予混合気を形成し、この予混合気をメイン噴射ＧＭによって形成された予混合気よりも先に自着火させることで、定常時のみならず過渡時においても、第２プレ噴射Ｇ２によって形成された予混合気の自着火時期を安定させることができる。結果として、メイン噴射ＧＭによって形成された予混合気の自着火時期も安定させることができるので、メイン自着火時期を、精度良く目標メイン自着火時期に制御することができる。
【０１０７】
また本実施形態では、１次補助燃料の噴射時期に相当するクランク角から２次燃料の噴射時期に相当するクランク角までの間隔は、２次燃料の噴射時期に相当するクランク角から主燃料の噴射時期に相当するクランク角までの間隔よりも大きくなっている。これにより、分割噴射を実施して各噴射によって形成された予混合気を、メイン噴射ＧＭの実施後に段階的に自着火させることができる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１０９】
例えば上記の実施形態では、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気を当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気にしてから自着火を起こすように、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１を、目標噴射量Ａ１と、機関回転速度とに基づいて厳密に設定しているが、予混合化を図るための時間を或る一定時間以上設ければ、目標噴射量Ａ１にかかわらず、第１プレ噴射Ｇ１によって形成された予混合気を当量比φが概ね１未満のリーンな予混合気にすることができる。したがって、第１プレ噴射Ｇ１の目標噴射時期Ｗ１を、目標噴射量Ａ１にかかわらず、機関回転速度に基づいて設定するようにしても良い。また第２プレ噴射Ｇ２の目標噴射時期Ｗ２も同様に、目標噴射量Ａ２にかかわらず、機関回転速度に基づいて設定するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１０】
１    機関本体
１１    燃焼室
２０    燃料噴射弁
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【図１】
2018105150.tif 000003
【図２】
2018105150.tif 000004
【図３】
2018105150.tif 000005
【図４】
2018105150.tif 000006
【図５】
2018105150.tif 000007
【図６】
2018105150.tif 000008
【図７】
2018105150.tif 000009