(57)【要約】【課題】エンジンから発生する音のレベルを低減する技術を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、１サイクルの中で、エンジンへ、ｎ回（ｎは、１より大きな整数）の燃料噴射を少なくとも行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を制御し、前記ｎ回の燃料噴射それぞれのタイミングを定める噴射制御部と、を備える。前記ｎ回の燃料噴射による励振エネルギの周波数特性のピークが、前記燃料噴射弁の共振周波数とは異なる周波数で現れるように、前記噴射制御部は、前記ｎ回の燃料噴射それぞれの前記タイミングを設定する。【選択図】図２
2019049244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１サイクルの中で、エンジンへ、ｎ回（ｎは、１より大きな整数）の燃料噴射を少なくとも行う燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁を制御し、前記ｎ回の燃料噴射それぞれのタイミングを定める噴射制御部と、を備え、
前記ｎ回の燃料噴射による励振エネルギの周波数特性のピークが、前記燃料噴射弁の共振周波数とは異なる周波数で現れるように、前記噴射制御部は、前記ｎ回の燃料噴射それぞれの前記タイミングを設定する
エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記ｎ回の燃料噴射がなされるｎ個の噴射時刻から開始し、前記燃料噴射弁の共振周波数で変動するｎ個の正弦波が互いに打ち消し合うように、前記噴射制御部は、前記ｎ個の噴射時刻のうち１つから次の噴射時刻までの時間間隔を設定する
請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記噴射制御部は、前記時間間隔を、所定の下限値と所定の上限値との間で設定する
請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記ｎ回の燃料噴射は、膨張行程において実行される複数回のポスト噴射のうちの少なくとも一部である
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記複数回のポスト噴射は、前記エンジンの排気経路を通じて排気される微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタに付着した煤の燃焼除去に利用される
請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記ｎ回の燃料噴射は、前記エンジンのピストンが上死点に到達する上死点時刻に最も近いタイミングで行われるメイン噴射の直前に行われる複数回のプレ噴射のうちの少なくとも一部である
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記ｎ回の燃料噴射は、アイドル運転時において動作する前記エンジンに対して行われる
請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射のタイミングを制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、大きな音を発するので、エンジンからの音を低減するための様々な技術が提案されている。特許文献１は、ノック音を低減するための技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１７２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、燃焼圧力波の周波数特性に着目し、ノック音を低減することに成功している。しかしながら、特許文献１の技術は、ノック音以外の音の低減には貢献しない。たとえば、車両の中又は周囲にいるヒトにとって耳障りな音は、パティキュレートフィルタに付着した煤の燃焼除去時やアイドル運転時においても発生する。このような運転条件の下で発生する音は、ノック音とは異なるので、特許文献１の技術によっては充分には低減されない。
【０００５】
本発明は、エンジンから発生する音のレベルを低減する技術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】
【０００６】
本発明の一局面に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、１サイクルの中で、エンジンへ、ｎ回（ｎは、１より大きな整数）の燃料噴射を少なくとも行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を制御し、前記ｎ回の燃料噴射それぞれのタイミングを定める噴射制御部と、を備える。前記ｎ回の燃料噴射による励振エネルギの周波数特性のピークが、前記燃料噴射弁の共振周波数とは異なる周波数で現れるように、前記噴射制御部は、前記ｎ回の燃料噴射それぞれの前記タイミングを設定する。
【０００７】
上記の構成によれば、燃料噴射弁は、エンジンへのｎ回の燃料噴射を少なくとも行うので、燃料噴射弁自身が振動する。ｎ回の燃料噴射による励振エネルギの周波数特性のピークが、燃料噴射弁の共振周波数とは異なる周波数で現れるように、噴射制御部は、ｎ回の燃料噴射それぞれのタイミングを設定するので、ｎ回の燃料噴射は、燃料噴射弁を共振させない。したがって、燃料噴射弁の振動に起因する音は、過度に大きくならない。この結果、エンジンの燃料噴射制御装置は、エンジンから発生する音のレベルを低減することができる。
【０００８】
上記の構成に関して、前記ｎ回の燃料噴射がなされるｎ個の噴射時刻から開始し、前記燃料噴射弁の共振周波数で変動するｎ個の正弦波が互いに打ち消し合うように、前記噴射制御部は、前記ｎ個の噴射時刻のうち１つから次の噴射時刻までの時間間隔を設定してもよい。
【０００９】
上記の構成によれば、ｎ回の燃料噴射に起因する燃料噴射弁の共振は、ｎ回の燃料噴射がなされるｎ個の噴射時刻から開始し、燃料噴射弁の共振周波数で変動するｎ個の正弦波によって近似される。噴射制御部は、ｎ個の正弦波が互いに打ち消し合うように、ｎ個の噴射時刻のうち１つから次の噴射時刻までの時間間隔を設定するので、ｎ回の燃料噴射に起因する燃料噴射弁の共振は生じない。したがって、燃料噴射弁の振動に起因する音は、過度に大きくならない。この結果、エンジンの燃料噴射制御装置は、エンジンから発生する音のレベルを低減することができる。
【００１０】
上記の構成に関して、前記噴射制御部は、前記時間間隔を、所定の下限値と所定の上限値との間で設定してもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、噴射制御部は、時間間隔を、所定の下限値と所定の上限値との間で設定するので、時間間隔は、エンジンの運転条件の中で最適化されることができる。
【００１２】
上記の構成に関して、前記ｎ回の燃料噴射は、膨張行程において実行される複数回のポスト噴射のうちの少なくとも一部であってもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、ｎ回の燃料噴射は、膨張行程において実行される複数回のポスト噴射のうちの少なくとも一部であるので、膨張行程においてエンジンから発生する音は、低いレベルに留められる。
【００１４】
上記の構成に関して、前記複数回のポスト噴射は、前記エンジンの排気経路を通じて排気される微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタに付着した煤の燃焼除去に利用されてもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、複数回のポスト噴射は、エンジンの排気経路を通じて排気される微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタに付着した煤の燃焼除去に利用されるので、煤の燃焼除去が行われている期間においてエンジンから発生する音は、低いレベルに留められる。
【００１６】
上記の構成に関して、前記ｎ回の燃料噴射は、前記エンジンのピストンが上死点に到達する上死点時刻に最も近いタイミングで行われるメイン噴射の直前に行われる複数回のプレ噴射のうちの少なくとも一部であってもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、ｎ回の燃料噴射は、エンジンのピストンが上死点に到達する上死点時刻に最も近いタイミングで行われるメイン噴射の直前に行われる複数回のプレ噴射のうちの少なくとも一部であるので、圧縮工程においてエンジンから発生する音は、低いレベルに留められる。
【００１８】
上記の構成に関して、前記ｎ回の燃料噴射は、アイドル運転時において動作する前記エンジンに対して行われてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、ｎ回の燃料噴射は、アイドル運転時において動作するエンジンに対して行われるので、アイドル運転時においてエンジンから発生する音は、低いレベルに留められる。
【発明の効果】
【００２０】
上述のエンジンの燃料噴射制御装置は、エンジンから発生する音のレベルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料噴射制御装置によって制御される制御対象のエンジンシステムの概略図である。
【図２】図１に示されるエンジンシステムを制御する燃料噴射制御装置の概念図である。
【図３】不適切な噴射タイミングを表すチャートである。
【図４】放射音の周波数（横軸）と、放射音のレベル（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。
【図５】図２に示される燃料噴射制御装置の燃料噴射弁の振動周波数（横軸）と、燃料噴射弁の振動加速度（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。
【図６】噴射タイミングの等間隔設定が、特定の振動周波数成分を増幅することを表す概念図である。
【図７】燃料噴射弁の周波数（横軸）と、燃料噴射弁のイナータンス（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。
【図８】放射音のレベルが低減されるように調整された噴射タイミングを表すグラフである。
【図９】周波数と励振エネルギとの間の関係を表すグラフである。
【図１０】周波数と燃料噴射弁の振動加速度との間の関係を表すグラフである。
【図１１】周波数と放射音のレベルとの間の関係を表すグラフである。
【図１２】アイドル運転の間の噴射タイミングを示すグラフである。
【図１３】周波数と励振エネルギとの間の関係を表すグラフである。
【図１４】周波数と燃料噴射弁の振動加速度との間の関係を表すグラフである。
【図１５】周波数と放射音のレベルとの間の関係を表すグラフである。
【図１６】ＤＰＦ再生用の噴射タイミングの設定手順を表す概略的なフローチャートである。
【図１７】アイドル運転用の噴射タイミングの設定手順を表す概略的なフローチャートである。
【図１８】図２に示される燃料噴射制御装置の噴射制御部の動作を表す概略的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜制御対象の概略的な構成＞
図１は、燃料噴射制御装置によって制御される制御対象のエンジンシステム５００の概略図である。図１を参照して、エンジンシステム５００が説明される。
【００２３】
図１は、エンジンシステム５００として、エンジン５１０と、吸気通路５２０と、排気通路５３０と、を示す。エンジン５１０は、４サイクルのディーゼルエンジンである。
【００２４】
エンジン５１０は、シリンダブロック５１１と、シリンダヘッド５１２と、ピストン５１３と、クランクシャフト５１７と、コネクティングロッド５１８と、を含む。気筒５１４は、シリンダブロック５１１内に形成される。燃焼室５１５は、ピストン５１３の上方に形成される。
【００２５】
図１は、シリンダヘッド５１２に取り付けられた燃料噴射弁１２０を示す。燃料噴射弁１２０が開閉すると、燃料は、燃料噴射弁１２０から燃焼室５１５の中心に向けて噴射される。後述される燃料噴射制御装置（図示せず）は、燃料噴射弁１２０の開閉タイミングを制御し、エンジンシステム５００からの放射音のレベルを下げることに貢献する。
【００２６】
吸気通路５２０は、シリンダヘッド５１２に形成された吸気ポート５２１に接続され、その上流から下流に向かって順次、エアクリーナ５２２、インタークーラ５２３、スロットルバルブ５２４が配設されている。スロットルバルブ５２４はバルブアクチュエータ５２５によって開閉駆動される。
【００２７】
排気通路５３０は、シリンダヘッド５１２に形成された排気ポート５３１に接続され、その上流から下流に向かって順次ＮＳＣ装置５３２（ＮＳＣ：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）と、ＤＯＣ装置５３３（ディーゼル酸化触媒装置）、ＤＰＦ５３４（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ（ディーゼル微粒子捕集フィルタ））、尿素インジェクタ５３７、ＳＣＲ装置５３５（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、スリップ触媒装置５３６が配設されている。
【００２８】
後述される燃料噴射制御装置（図示せず）は、燃料噴射弁１２０の開タイミングを制御し、ＤＰＦ５３４を再生し、且つ、この間に発生される放射音のレベルを抑制することができる。
【００２９】
ＮＳＣ装置５３２は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を内蔵する。ＮＳＣ装置５３２内のＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気中のＮＯｘを吸着する。したがって、低減されたＮＯｘを含む排気が、ＤＯＣ装置５３３に流入する。還元剤が、ＮＳＣ装置５３２に供給される。この結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸着されたＮＯｘは、無害なＮ２に変化する。
【００３０】
ＤＯＣ装置５３３は、酸化触媒を内蔵する。排気中の炭化水素は、ＤＯＣ装置５３３内で、水蒸気と二酸化炭素に変わる。排気中の一酸化炭素は、二酸化炭素に変わる。したがって、炭化水素及び一酸化炭素が低減された排気がＤＰＦ５３４に流入する。
【００３１】
ＤＰＦ５３４は、煤といった粒子状物質を排気から捕集する。したがって、低減された粒子状物質を含む、又は、粒子状物質を含まない排気が、ＳＣＲ装置５３５に向かう。燃料噴射制御装置が、膨張行程において燃料を燃焼室５１５に噴射すると、未燃の燃料を含有する排気がＤＰＦ５３４に流入する。排気に含まれる未燃の燃料は、ＤＰＦ５３４内で燃焼され、ＤＰＦ５３４によって捕集された粒子状物質は燃焼される。この結果、粒子状物質は、ＤＰＦ５３４から除去される。すなわち、ＤＰＦ５３４は、再生される。
【００３２】
尿素インジェクタ５３７は、ＤＰＦ５３４からＳＣＲ装置５３５へ向かう排気中に尿素を噴射する。この結果、尿素を含む排気がＳＣＲ装置５３５に流入する。ＳＣＲ装置５３５は、尿素インジェクタ５３７から噴射された尿素の分解の結果生じたアンモニアの供給下でＮＯｘを還元する触媒を内蔵する。この結果、ＮＯｘの含有量が低減された排気が、スリップ触媒装置５３６に流入する。
【００３３】
スリップ触媒装置５３６は、酸化触媒を内蔵する。スリップ触媒装置５３６内の酸化触媒は、ＳＣＲ装置５３５から排出された排気中に含まれるアンモニアを酸化し、無害化する。その後、排気は、車外に排出される。
【００３４】
＜燃料噴射制御装置の概略的な構成＞
図２は、燃料噴射弁１２０を制御する燃料噴射制御装置（以下、「制御装置１００」と称される）の概念図である。図１及び図２を参照して、制御装置１００が説明される。
【００３５】
燃料噴射弁１２０は、噴射制御部１１０を構成するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）によって、その開閉タイミングが制御されるものであり、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１０には、回転数センサ５５１と、アクセル開度センサ５５２と、差圧５５３により検出された各情報が入力される。
【００３６】
回転数センサ５５１は、クランクシャフト５１７の回転数（すなわち、エンジン５１０の回転数）を検出する。回転数センサ５５１は、クランクシャフト５１７の回転数を表す検出信号を生成する。クランクシャフト５１７の回転数を表す検出信号は、回転数センサ５５１から噴射制御部１１０へ出力される。
【００３７】
アクセル開度センサ５５２は、アクセルペダル（図示せず）の開度を検出する。アクセル開度センサ５５２は、アクセル開度を表す検出信号を生成する。アクセル開度を表す検出信号は、アクセル開度センサ５５２から噴射制御部１１０へ出力される。
【００３８】
差圧センサ５５３は、ＤＰＦ５３４の上流側の圧力とＤＰＦ５３４下流側の圧力との差圧を検出する。ＤＰＦ５３４の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を表す検出信号は、差圧センサ５５３から噴射制御部１１０へ出力される。差圧センサ５５３によって検出された差圧に基づいてＤＰＦ５３４の煤の堆積状態を検出するようになっている。
【００３９】
噴射制御部１１０は、回転数センサ５５１、アクセル開度センサ５５２及び差圧センサ５５３からの検出信号を参照し、車両（図示せず）の動作モードを判定する。すなわち、噴射制御部１１０は、車両が、アイドル運転モードで動作していることや、ＤＰＦ５３４を再生するＤＰＦ再生動作モードで動作していることや、これらの動作とは異なる噴射タイミングを必要とする他の動作モードで動作していることを判定する。噴射制御部１１０は、判定された動作モードに応じて、１サイクルの中での噴射タイミングを決定する。噴射制御部１１０は、上述の検出信号に基づき、決定された噴射タイミングで、作動信号を出力する。燃料噴射弁１２０は、作動信号に応じて、燃料を、燃焼室５１５内に噴射する。
【００４０】
図２は、動作モードが、アイドル運転モードであるならば、噴射制御部１１０が、３つの作動信号を、１サイクルの中で出力していることを表す。この場合、燃料噴射弁１２０は、これらの作動信号に応じて、燃料を、１サイクルの中で３回噴射する。
【００４１】
図２は、動作モードが、ＤＰＦ再生動作モードであるならば、噴射制御部１１０が、９つの作動信号を、１サイクルの中で出力していることを表す。この場合、燃料噴射弁１２０は、これらの作動信号に応じて、燃料を、１サイクルの中で９回噴射する。
【００４２】
＜本発明者等が見出した課題＞
図３は、発明者等がＤＰＦ再生用に設定した不適切な噴射タイミングを表すチャートである。図１乃至図３を参照して、不適切な噴射タイミングが説明される。
【００４３】
図３は、９つの噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ９を示す。噴射タイミングＩＴ３は、噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ９の中で、ピストン５１３が上死点に到達する時刻に最も近い。噴射タイミングＩＴ３の前の２つの噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２は、圧縮行程において設定される。噴射タイミングＩＴ３の後の６つの噴射タイミングＩＴ４〜ＩＴ９は、膨張行程において設定される。アイドル運転モードとは異なり、ＤＰＦ再生動作モードでは、膨張行程において多数回の噴射タイミングが設定されるので、排気通路５３０を通じて排気される微粒子を捕捉するＤＰＦ５３４は、非常に高温となり、ＤＰＦ５３４に付着した微粒子（たとえば、煤）は、燃焼されることになる。噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９は、略等間隔（約３．４ｍｓｅｃ）に設定されている。本実施形態に関して、複数回のポスト噴射は、６つの噴射タイミングＩＴ４〜ＩＴ９によって例示される。
【００４４】
図４は、放射音の周波数（横軸）と、放射音のレベル（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。図２乃至図４を参照して、放射音の周波数と放射音のレベルとの間の関係が説明される。
【００４５】
本発明者等は、図３を参照して説明されたＤＰＦ再生動作モードの噴射タイミングの下で車両から放射された放射音を測定した。加えて、本発明者等は、図２に示されるアイドル運転モードの噴射タイミングの下で車両から放射された放射音も測定した。図４のグラフは、これらの測定から得られたデータを示す。図４は、ＤＰＦ再生動作モードにおいて得られた放射音のレベルは、「１４５０Ｈｚ」において、アイドル運転モードにおいて得られた放射音のレベルよりも有意に高いことを示す。すなわち、図３に示される設定の下では、車両が、ＤＰＦ再生動作モードで動作しているときに、大きな放射音が、車両から放出されることになる。
【００４６】
図５は、燃料噴射弁１２０の振動周波数（横軸）と、燃料噴射弁１２０の振動加速度（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。図２乃至図５を参照して、燃料噴射弁１２０の振動周波数と振動加速度との間の関係が説明される。
【００４７】
本発明者等は、図４を参照して説明された放射音のデータを採取している間、燃料噴射弁１２０の振動加速度を測定した。図５は、燃料噴射弁１２０の振動加速度は、「２９０Ｈｚ」ごとにピークを取ることを示している。噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の周波数（すなわち、「３．４ｍｓｅｃ」の逆数）は、燃料噴射弁１２０の振動加速度がピークを取る周波数「２９０Ｈｚ」に略一致する。噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の間隔設定は、「２９０Ｈｚ」の振動成分を増幅するということが推測される。
【００４８】
図６は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の等間隔設定が、「２９０Ｈｚ」の倍数の振動周波数成分を増幅することを表す概念図である。図６を参照して、「２９０Ｈｚ」の倍数の振動周波数成分の増幅原理が説明される。
【００４９】
図６は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９を示す。これらは、等間隔（３．４ｍｓｅｃ）に設定されている。図６の上側のグラフは、５つの正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９を示す。正弦波ＳＣ５は、噴射タイミングＩＴ５から始まり、「２９０Ｈｚ」の周波数で変動する。正弦波ＳＣ６は、噴射タイミングＩＴ６から始まり、「２９０Ｈｚ」の周波数で変動する。正弦波ＳＣ６の位相は、正弦波ＳＣ５の位相に一致するので、正弦波ＳＣ６は、正弦波ＳＣ５に一致する。正弦波ＳＣ７は、噴射タイミングＩＴ７から始まり、「２９０Ｈｚ」の周波数で変動する。正弦波ＳＣ７の位相は、正弦波ＳＣ５，ＳＣ６の位相に一致するので、正弦波ＳＣ７は、正弦波ＳＣ５，ＳＣ６に一致する。正弦波ＳＣ８は、噴射タイミングＩＴ８から始まり、「２９０Ｈｚ」の周波数で変動する。正弦波ＳＣ８の位相は、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ７の位相に一致するので、正弦波ＳＣ８は、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ７に一致する。正弦波ＳＣ９は、噴射タイミングＩＴ９から始まり、「２９０Ｈｚ」の周波数で変動する。正弦波ＳＣ９の位相は、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ８の位相に一致するので、正弦波ＳＣ９は、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ８に一致する。
【００５０】
図６の下のグラフは、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９の合成波ＳＮＣを示す。上述の如く、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９は、位相において一致し、互いに重なり合うので、合成波ＳＮＣは、徐々に増幅される。この増幅原理は、「２９０Ｈｚ」の倍数の周波数で変動する正弦波にも適用される。したがって、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の等間隔設定は、「２９０Ｈｚ」の倍数の振動周波数成分を増幅する。
【００５１】
図７は、燃料噴射弁１２０の周波数（横軸）と、燃料噴射弁１２０のイナータンス（縦軸）と、の間の関係を表すグラフである。図２、図４及び図７を参照して、燃料噴射弁１２０の周波数と燃料噴射弁１２０のイナータンスとの間の関係が説明される。
【００５２】
図７は、燃料噴射弁１２０のイナータンスは、１５００Ｈｚの周波数において、ピークを取ることを示す。すなわち、燃料噴射弁１２０の共振周波数のうち１つは、約１５００Ｈｚである。約１５００Ｈｚの共振周波数は、「２９０Ｈｚ」の５倍の周波数「１４５０Ｈｚ」に非常に近い。したがって、「１４５０Ｈｚ」において極大化された放射音（図４を参照）は、燃料噴射弁１２０の共振周波数と噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の周波数の倍数の一致に起因するということができる。すなわち、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の時間間隔が適切に調整されるならば、燃料噴射弁１２０の振動に起因する放射音のレベルは大幅に低減されることができる。
【００５３】
＜噴射タイミングの時間間隔の調整＞
本発明者等は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９を調整し、図４に示される放射音のレベルを低減することに成功した。以下に、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の調整原理が説明される。本実施形態に関して、ｎ回の燃料噴射は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９において実行される燃料噴射によって例示される。
【００５４】
図８は、放射音のレベルが低減されるように調整された噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９を表すグラフである。図２、図６乃至図８を参照して、放射音のレベルを低減するための調整原理が説明される。
【００５５】
図６と同様に、図８は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９と、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９と、を示す。図６とは異なり、正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９が互いに重ならないように、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９は設定されている。図８は、噴射タイミングＩＴ５から噴射タイミングＩＴ６までの時間長を、記号「Ｔ６」で示す。図８は、噴射タイミングＩＴ５から噴射タイミングＩＴ７までの時間長を、記号「Ｔ７」で示す。図８は、噴射タイミングＩＴ５から噴射タイミングＩＴ８までの時間長を、記号「Ｔ８」で示す。図８は、噴射タイミングＩＴ５から噴射タイミングＩＴ９までの時間長を、記号「Ｔ９」で示す。正弦波ＳＣ５〜ＳＣ９は、以下の行列によって表される。
【００５６】
【数１】
2019049244.tif 000003
【００５７】
合成波ＳＣＮは、以下の行列によって表される。
【００５８】
【数２】
2019049244.tif 000004
【００５９】
上述の行列は、以下の正弦関数に書き換えられることができる。
【００６０】
【数３】
2019049244.tif 000005
【００６１】
上述の正弦関数の振幅を最小化する時間長「Ｔ６」〜「Ｔ９」が設定されると、図８の下のグラフに示されるように、正弦波ＳＣ６〜ＳＣ９は互いに打ち消し合うことになる。上述の数式の中の角速度「ω」を算出するための周波数「ｆ」が、燃料噴射弁１２０の共振周波数に設定され、且つ、上述の正弦関数の振幅が最小値であるならば、図７に示されるイナータンスのピークを取る周波数において、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９における燃料噴射による励振エネルギは小さくなる。なお、正弦関数の振幅は、十分に小さいならば、必ずしも最小値を取らなくてもよい。
【００６２】
正弦関数の振幅を十分に小さくするための時間長「Ｔ６」〜「Ｔ９」の組み合わせは、多数存在する。したがって、設計者は、ＤＰＦ再生の効果や他のエンジン特性を考慮して定められた下限値及び上限値を考慮して、下限値と上限値との間の範囲内で時間長「Ｔ６」〜「Ｔ９」の組み合わせを決定してもよい。本発明者等は、ＤＰＦ再生の高い効果を得られる範囲内で、以下の行列で示される如く、時間長「Ｔ６」〜「Ｔ９」の組み合わせを決定した。
【００６３】
【数４】
2019049244.tif 000006
【００６４】
図９は、周波数と励振エネルギとの間の関係を表すグラフである。図２及び図９を参照して、周波数と励振エネルギとの間の関係が説明される。
【００６５】
図９に示される２つの曲線のうち一方は、図３に示される設定（すなわち、「３．４ｍｓｅｃ」の等間隔設定：Ｔ６＝３．４ｍｓｅｃ，Ｔ７＝６．８ｍｓｅｃ，Ｔ８＝１０．２ｍｓｅｃ，Ｔ９＝１３．６ｍｓｅｃ）の下で得られている。図９に示される２つの曲線のうち他方は、「数４」に示される調整された設定の下で得られている。
【００６６】
等間隔設定の下では、励振エネルギの周波数特性のピークは、燃料噴射弁１２０の共振周波数（＝１４５０Ｈｚ）の近くに現れる。一方、調整された設定の下では、励振エネルギの周波数特性のピークは、燃料噴射弁１２０の共振周波数から大きくずれている。
【００６７】
図１０は、周波数と燃料噴射弁１２０の振動加速度との間の関係を表すグラフである。図２、図３及び図１０を参照して、周波数と燃料噴射弁１２０の振動加速度との間の関係が説明される。
【００６８】
本発明者等は、上述の等間隔設定及び調整された設定の下で燃料噴射弁１２０の振動加速度を測定した。燃料噴射弁１２０の振動加速度は、等間隔設定の下では、燃料噴射弁１２０の共振周波数（１４５０Ｈｚ）の周囲でピーク値を取る。一方、燃料噴射弁１２０の振動加速度は、調整された設定の下では、燃料噴射弁１２０の共振周波数の周囲で極小値を取る傾向を示す。このことは、燃料噴射弁１２０の共振は、調整された設定の下では、生じていないことを意味する。
【００６９】
図１１は、周波数と放射音のレベルとの間の関係を表すグラフである。図２、図８、図１０及び図１１を参照して、周波数と放射音のレベルとの間の関係が説明される。
【００７０】
本発明者等は、燃料噴射弁１２０の振動加速度だけでなく、放射音のレベルも測定した。調整された設定の下での放射音のレベルは、燃料噴射弁１２０の共振周波数（１４５０Ｈｚ）の周囲では、等間隔設定の下での放射音のレベルよりも遙かに小さくなる。したがって、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９が、図８を参照して説明された調整原理に基づいて設定されると、燃料噴射弁１２０の共振は生じず、放射音のレベルは効果的に低減される。
【００７１】
上述の実施形態に関して、ＤＰＦ再生時の放射音は、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の最適化によって低減されている。しかしながら、これらの噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９に加えて、噴射タイミングＩＴ４も調整されてもよい。この場合、ｎ回の燃料噴射は、噴射タイミングＩＴ４〜ＩＴ９において実行される燃料噴射によって例示される。
【００７２】
＜アイドル運転への適用＞
上述の調整原理は、アイドル運転に適用されてもよい。アイドル運転における噴射タイミングの調整が以下に説明される。
【００７３】
図１２は、アイドル運転の間の噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２，ＩＴ３を示すグラフである。図２及び図１２を参照して、アイドル運転下での噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２，ＩＴ３が説明される。
【００７４】
図１２は、２つの噴射タイミングＩＴ１を示す。２つの噴射タイミングＩＴ１のうち一方は、調整前の噴射タイミングを示す。２つの噴射タイミングＩＴ１のうち他方は、調整後の噴射タイミングを示す。図１２は、２つの噴射タイミングＩＴ２を示す。２つの噴射タイミングＩＴ２のうち一方は、調整前の噴射タイミングを示す。２つの噴射タイミングＩＴ２のうち他方は、調整後の噴射タイミングを示す。
【００７５】
噴射タイミングＩＴ３は、調整前後で不変である。噴射タイミングＩＴ３は、噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２，ＩＴ３の中で、ピストン５１３が上死点に到達する時刻に最も近い。噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２は、圧縮行程において設定される。本実施形態に関して、メイン噴射は、噴射タイミングＩＴ３において実行される燃料噴射によって例示される。複数回のプレ噴射は、噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２において実行される燃料噴射によって例示される。
【００７６】
調整前の設定に関して、噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２の間の時間間隔は、「１．５ｍｓｅｃ」に設定されている。噴射タイミングＩＴ２，ＩＴ３の間の時間間隔は、「１．９ｍｓｅｃ」に設定されている。
【００７７】
本発明者等は、ＤＰＦ再生動作に関連して説明された調整原理に基づいて、噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２の間の時間間隔を、「１．５ｍｓｅｃ」から「１．６ｍｓｅｃ」に変更した。同様に、本発明者等は、噴射タイミングＩＴ２，ＩＴ３の間の時間間隔を、「１．９ｍｓｅｃ」から「１．７ｍｓｅｃ」に変更した。
【００７８】
図１３は、周波数と励振エネルギとの間の関係を表すグラフである。図２及び図１３を参照して、周波数と励振エネルギとの間の関係が説明される。
【００７９】
本発明者は、調整前後の噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２，ＩＴ３に関して、周波数と励振エネルギとの間の関係を演算し、図１３に示されるグラフを得た。調整前において、励振エネルギの周波数特性の最大ピークは、燃料噴射弁１２０の共振周波数「１４５０Ｈｚ」の近くに現れる。一方、調整後において、励振エネルギの周波数特性の最大ピークは、燃料噴射弁１２０の共振周波数「１４５０Ｈｚ」から大きく離れている。
【００８０】
図１４は、周波数と燃料噴射弁１２０の振動加速度との間の関係を表すグラフである。図２及び図１４を参照して、周波数と燃料噴射弁１２０の振動加速度との間の関係が説明される。
【００８１】
本発明者等は、調整前後の設定の下で燃料噴射弁１２０の振動加速度を測定した。燃料噴射弁１２０の振動加速度は、調整前の設定の下では、燃料噴射弁１２０の共振周波数（１４５０Ｈｚ）の周囲でピーク値を取る。一方、燃料噴射弁１２０の振動加速度は、調整後の設定の下では、燃料噴射弁１２０の共振周波数の周囲で極小値を取る傾向を示す。このことは、燃料噴射弁１２０の共振は、調整後の設定の下では、生じていないことを意味する。
【００８２】
図１５は、周波数と放射音のレベルとの間の関係を表すグラフである。図２、図８、図１４及び図１５を参照して、周波数と放射音のレベルとの間の関係が説明される。
【００８３】
本発明者等は、燃料噴射弁１２０の振動加速度だけでなく、放射音のレベルも測定した。調整後の設定の下での放射音のレベルは、燃料噴射弁１２０の共振周波数（１４５０Ｈｚ）の周囲では、調整前の設定の下での放射音のレベルよりも遙かに小さくなる。したがって、噴射タイミングＩＴ１，ＩＴ２，ＩＴ３が、図８を参照して説明された調整原理に基づいて設定されると、燃料噴射弁１２０の共振は生じず、放射音のレベルは効果的に低減される。
【００８４】
＜噴射タイミングの設定手順＞
図１６は、ＤＰＦ再生用の噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の設定手順を表す概略的なフローチャートである。図１、図２、図８及び図１６を参照して、ＤＰＦ再生用の噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の設定手順が説明される。
【００８５】
（ステップＳ１１０）
図８を参照して説明された調整原理に従って、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９の時間間隔が設定される。その後、ステップＳ１２０が実行される。
【００８６】
（ステップＳ１２０）
ステップＳ１１０において設定された時間間隔の下で、ＤＰＦ５３４の昇温目標値が達成されるか否かが検証される。ＤＰＦ５３４の昇温目標値が達成されるならば、ステップＳ１３０が実行される。他の場合には、ステップＳ１１０が実行される。ステップＳ１２０の後に実行されるステップＳ１１０において、既に設定された時間間隔とは異なる時間間隔が設定される。
【００８７】
（ステップＳ１３０）
ステップＳ１１０において設定された時間間隔の下で、充分な燃焼安定性が得られるか否かが検証される。充分な燃焼安定性が得られるならば、時間間隔の設定は完了される。他の場合には、ステップＳ１１０が実行される。ステップＳ１３０の後に実行されるステップＳ１１０において、既に設定された時間間隔とは異なる時間間隔が設定される。
【００８８】
図１７は、アイドル運転用の噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ３の設定手順を表す概略的なフローチャートである。図２、図８及び図１７を参照して、アイドル運転用の噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ３の設定手順が説明される。
【００８９】
（ステップＳ２１０）
図８を参照して説明された調整原理に従って、噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ３の時間間隔が設定される。その後、ステップＳ２２０が実行される。
【００９０】
（ステップＳ２２０）
ステップＳ２１０において設定された時間間隔の下で、ノック音、排ガス及び燃費は許容範囲に収まるか否かが検証される。これらの検証項目が、許容範囲に収まるならば、時間間隔の設定は完了される。他の場合には、ステップＳ２１０が実行される。ステップＳ２２０の後に実行されるステップＳ２１０において、既に設定された時間間隔とは異なる時間間隔が設定される。
【００９１】
＜噴射制御部の動作＞
図１８は、噴射制御部１１０の動作を表す概略的なフローチャートである。図１、図２、図１６乃至図１８を参照して、噴射制御部１１０の動作が説明される。
【００９２】
（ステップＳ３１０）
噴射制御部１１０は、差圧センサ５５３からの検出信号に基づいて、ＤＰＦ再生条件が成立しているか否かを判定する。ＤＰＦ再生条件が成立しているならば、ステップＳ３２０が実行される。他の場合には、ステップＳ３６０が実行される。
【００９３】
（ステップＳ３２０）
噴射制御部１１０は、噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ４を設定する。その後、ステップＳ３３０が実行される。
【００９４】
（ステップＳ３３０）
噴射制御部１１０は、回転数センサ５５１及びアクセル開度センサ５５２からの検出信号に基づいて、エンジン５１０がアイドル運転をしているか否かを判定する。エンジン５１０がアイドル運転をしているならば、ステップＳ３４０が実行される。他の場合には、ステップＳ３５０が実行される。
【００９５】
（ステップＳ３４０）
噴射制御部１１０は、図１６を参照して説明された手順によって設定された噴射タイミングを、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９として設定する。この結果、放射音のレベルは、非常に低くなる。
【００９６】
（ステップＳ３５０）
噴射制御部１１０は、回転数センサ５５１及びアクセル開度センサ５５２からの検出信号に基づいて、運転条件に適したタイミングを、噴射タイミングＩＴ５〜ＩＴ９として設定する。
【００９７】
（ステップＳ３６０）
ステップ３１０の判定でＮＯと判定された場合、ＤＰＦ再生条件が成立していないため、通常の燃料噴射制御が行われるが、ＤＰＦ非再生時でもアイドル運転がされている場合は、燃料噴射弁の共振に伴う放射音が問題になることから、放射音を低減する噴射制御を行う。噴射制御部１１０は、回転数センサ５５１及びアクセル開度センサ５５２からの検出信号に基づいて、エンジン５１０がアイドル運転をしているか否かを判定する。エンジン５１０がアイドル運転をしているならば、ステップＳ３７０が実行される。他の場合には、ステップＳ３８０が実行される。
【００９８】
（ステップＳ３７０）
噴射制御部１１０は、図１７を参照して説明された手順によって設定された噴射タイミングを、噴射タイミングＩＴ１〜ＩＴ３として設定する。この結果、放射音のレベルは、非常に低くなる。
【００９９】
（ステップＳ３８０）
噴射制御部１１０は、回転数センサ５５１及びアクセル開度センサ５５２からの検出信号に基づいて、運転条件に適した噴射タイミングを設定する。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
上述の実施形態の原理は、様々な車両の設計に好適に利用される。
【符号の説明】
【０１０１】
１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料噴射制御装置
１１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・噴射制御部
１２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料噴射弁
５１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・エンジン
５１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピストン
５３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019049244.tif 000021
【図１６】
2019049244.tif 000022
【図１７】
2019049244.tif 000023
【図１８】
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