(57)【要約】【課題】過渡時における排気エミッションの悪化を抑制する。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００は、機関負荷が増加する過渡時における燃料噴射量、及び燃料噴射時期を制御する過渡時燃料噴射制御部を備える。過渡時燃料噴射制御部は、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関本体の出力トルクを要求トルクにするために燃料噴射弁から噴射する必要のある第１燃料量を算出し、過渡時に仮に第１噴射量を噴射して拡散燃焼を実施した場合に得られる拡散出力トルクを算出し、予混合圧縮自着火燃焼を実施して出力トルクを拡散出力トルクにするために燃料噴射弁から噴射する必要のある第２燃料量を算出し、過渡時には、第１燃料量をメイン噴射によって噴射し、第２燃料量から第１燃料量を差し引いた差分量をアフタ噴射によって噴射して、予混合圧縮自着火燃焼を実施するように構成される。【選択図】図１
2019167850.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、
前記燃焼室内で少なくとも予混合圧縮自着火燃焼を実施することが可能な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、
機関負荷が増加する過渡時における燃料噴射量、及び燃料噴射時期を制御する過渡時燃料噴射制御部を備え、
前記過渡時燃料噴射制御部は、
機関負荷に基づいて、前記機関本体に対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、
前記要求トルクに基づいて、前記予混合圧縮自着火燃焼を実施して前記機関本体の出力トルクを前記要求トルクにするために前記燃料噴射弁から噴射する必要のある第１燃料量を算出する第１燃料量算出部と、
前記過渡時に仮に前記第１燃料量を噴射して拡散燃焼を実施した場合に得られる出力トルクである拡散出力トルクを算出する拡散出力トルク算出部と、
前記予混合圧縮自着火燃焼を実施して前記出力トルクを前記拡散出力トルクにするために前記燃料噴射弁から噴射する必要のある第２燃料量を算出する第２燃料量算出部と、
を備え、
前記過渡時には、前記第１燃料量を、予混合気を形成するためのメイン噴射によって噴射し、前記第２燃料量から前記第１燃料量を差し引いた差分量を、前記メイン噴射よりも遅角側で行われるアフタ噴射によって噴射して、前記予混合圧縮自着火燃焼を実施する、
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、圧縮自着火燃焼が行われる従来の内燃機関の制御装置として、加速時には燃焼室内に噴射する総燃料噴射量を加速先の運転条件における定常時の総燃料噴射量よりも多くすると共に、総燃料噴射量を吸気行程で行うメイン噴射と膨張行程で行うポスト噴射によって燃焼室内に噴射する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２０１５−１１７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置は、加速時に総燃料噴射量を多くするにあたって、メイン噴射の噴射量を多くしていた。そのため、定常時よりも燃料濃度の濃い混合気が形成されてしまい、酸素不足によってスモークの原因となる煤の生成が助長されて排気エミッションが悪化するおそれがあった。
【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、加速時、すなわち機関負荷が増加する過渡時における排気エミッションの悪化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、燃焼室内で少なくとも予混合圧縮自着火燃焼を実施することが可能な内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、機関負荷が増加する過渡時における燃料噴射量、及び燃料噴射時期を制御する過渡時燃料噴射制御部を備える。過渡時燃料噴射制御部は、機関負荷に基づいて、機関本体に対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、要求トルクに基づいて、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関本体の出力トルクを要求トルクにするために燃料噴射弁から噴射する必要のある第１燃料量を算出する第１燃料量算出部と、過渡時に仮に第１燃料量を噴射して拡散燃焼を実施した場合に得られる出力トルクである拡散出力トルクを算出する拡散出力トルク算出部と、予混合圧縮自着火燃焼を実施して出力トルクを拡散出力トルクにするために燃料噴射弁から噴射する必要のある第２燃料量を算出する第２燃料量算出部と、を備え、過渡時には、第１燃料量を予混合気を形成するためのメイン噴射によって噴射し、第２燃料量から第１燃料量を差し引いた差分量をメイン噴射よりも遅角側で行われるアフタ噴射によって噴射して、予混合圧縮自着火燃焼を実施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、機関負荷が増加する過渡時における排気エミッションの悪化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、本発明の一実施形態による内燃機関の運転領域を示す図である。
【図３】図３は、機関負荷が増加してから一定の機関負荷になるまでの過渡時において、予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合のトルクレスポンスと、拡散燃焼を実施した場合のトルクレスポンスとを、比較して示した図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による過渡時における燃料噴射制御について説明するフローチャートである。
【図５】図５は、過渡時において拡散燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクとを、燃料噴射弁から噴射される燃料量に応じて示したテーブルである。
【図６】図６は、アフタ噴射時期と機関出力トルクとの関係を示した図である。
【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。
【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内で燃料を自着火燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させることができるように構成される。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、各燃焼室内に直接燃料を噴射することができるように、気筒毎に１つ設けられる。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、各気筒１０の燃焼室内に空気を導くための装置であって、燃焼室内に吸入される空気の状態（吸気圧力、吸気温度、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、エアクリーナ３０と、吸気管３１と、ターボチャージャ３２のコンプレッサ３２ａと、インタクーラ３３と、吸気マニホールド３４と、電子制御式のスロットル弁３５と、エアフローメータ２１２と、ＥＧＲ通路３６と、ＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、を備える。
【００１９】
エアクリーナ３０は、空気中に含まれる砂などの異物を除去する。
【００２０】
吸気管３１は、一端がエアクリーナ３０に連結され、他端が吸気マニホールド３４のサージタンク３４ａに連結される。
【００２１】
ターボチャージャ３２は過給機の一種であり、排気のエネルギを利用して空気を強制的に圧縮し、その圧縮した空気を各燃焼室に供給する。これにより充填効率が高められるので、機関出力が増大する。コンプレッサ３２ａは、ターボチャージャ３２の一部を構成する部品であり、吸気管３１に設けられる。コンプレッサ３２ａは、同軸上に設けられた後述するターボチャージャ３２のタービン３２ｂによって回されて、空気を強制的に圧縮する。なおターボチャージャ３２に替えて、クランクシャフト（図示せず）の回転力を利用して機械的に駆動される過給機（スーパチャージャ）を用いても良い。
【００２２】
インタクーラ３３は、コンプレッサ３２ａよりも下流の吸気管３１に設けられ、コンプレッサ３２ａによって圧縮されて高温となった空気を冷却する。
【００２３】
吸気マニホールド３４は、サージタンク３４ａと、サージタンク３４ａから分岐して機関本体１の内部に形成されている各吸気ポート（図示せず）の開口に連結される複数の吸気枝管３４ｂと、を備える。サージタンク３４ａに導かれた空気は、吸気枝管３４ｂを介して各燃焼室内に均等に分配される。このように、吸気管３１、吸気マニホールド３４及び各吸気ポートが、各燃焼室内に空気を導くための吸気通路を形成する。サージタンク３４ａには、サージタンク３４ａ内の圧力（吸気圧力）を検出するための圧力センサ２１４と、サージタンク３４ａ内の温度（吸気温度）を検出するための温度センサ２１５と、が取り付けられている。
【００２４】
スロットル弁３５は、インタクーラ３３とサージタンク３４ａとの間の吸気管３１内に設けられる。スロットル弁３５は、スロットルアクチュエータ３５ａによって駆動され、吸気管３１の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。スロットルアクチュエータ３５ａによってスロットル弁３５の開度を調整することで、各燃焼室内に吸入される空気の流量を調整することができる。
【００２５】
エアフローメータ２１２は、コンプレッサ３２ａよりも上流側の吸気管３１内に設けられる。エアフローメータ２１２は、吸気通路内を流れて最終的に各燃焼室内に吸入される空気の流量を検出する。
【００２６】
ＥＧＲ通路３６は、後述する排気マニホールド４０と吸気マニホールド３４のサージタンク３４ａとを連通し、各燃焼室から排出された排気の一部を圧力差によってサージタンク３４ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３６に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲガスをサージタンク３４ａ、ひいては各燃焼室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。
【００２７】
ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲ通路３６に設けられる。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。
【００２８】
ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲクーラ３７よりもＥＧＲガスの流れ方向下流側のＥＧＲ通路３６に設けられる。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、サージタンク３４ａに還流させるＥＧＲガスの流量が調節される。
【００２９】
排気装置４は、各燃焼室内で生じた排気を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド４０と、排気管４１と、ターボチャージャ３２のタービン３２ｂと、排気後処理装置４２と、を備える。
【００３０】
排気マニホールド４０は、機関本体１の内部に形成されている各排気ポート（図示せず）の開口と連結される複数の排気枝管と、排気枝管を集合させて１本にまとめた集合管と、を備える。
【００３１】
排気管４１は、一端が排気マニホールド４０の集合管に連結され、他端が開口端となっている。各燃焼室から排気ポートを介して排気マニホールド４０に排出された排気は、排気管４１を流れて外気に排出される。
【００３２】
タービン３２ｂは、ターボチャージャ３２の一部を構成する部品であり、排気管４１に設けられる。タービン３２ｂは、排気のエネルギによって回されて、同軸上に設けられたコンプレッサ３２ａを駆動する。
【００３３】
タービン３２ｂの外側には、可変ノズル３２ｃが設けられている。可変ノズル３２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル３２ｃ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３２ｃのノズル開度を変化させることでタービン３２ｂを駆動する排気の流速を変化させることができる。すなわち、可変ノズル３２ｃのノズル開度を変化させることで、タービン３２ｂ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３２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル３２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービン３２ｂの回転速度が増大し、過給圧が増大する。
【００３４】
排気後処理装置４２は、タービン３２ｂよりも下流側の排気管４１に設けられる。排気後処理装置４２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触媒（例えば三元触媒）を担体に担持させたものである。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、吸気動弁装置５及び排気動弁装置６としては、電磁アクチュエータに限らず、例えばカムシャフトによって吸気弁５０又は排気弁６０を開閉駆動するように構成し、当該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又は排気弁６０の開閉時期を制御できるようにしてもよい。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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燃焼モード、又は拡散燃焼モードのいずれかに切り替えて、機関本体１の運転を行う。
【００４３】
電子制御ユニット２００は、図２に示すように、機関運転状態が低回転速度・低負荷側の第１運転領域内にあれば、運転モードを予混合燃焼モードに切り替える。また電子制御ユニット２００は、機関運転状態が高回転速度・高負荷側の第２運転領域内にあれば、運転モードを拡散燃焼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て燃料供給装置２や吸気装置３などの各種装置を制御して機関本体１の運転を行う。
【００４４】
具体的には電子制御ユニット２００は、運転モードが拡散燃焼モードのときは、燃焼室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。
【００４５】
また電子制御ユニット２００は、運転モードが予混合燃焼モードのときは、燃焼室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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
しかしながら予混合圧縮自着火燃焼は、前述した通り予混合気を燃焼させる燃焼形態なので、拡散燃焼を実施する場合よりも吸気の応答遅れの影響を受けやすく、特に本実施形態のようにターボチャージャ３２によって過給している場合には吸気の応答遅れが顕著となる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施している領域でアクセルペダル２２０が踏み込まれて機関負荷が増加したとき（車両加速要求があったとき）に、機関本体１の出力トルク（以下「機関出力トルク」という。）の立ち上がりが遅れやすく、トルクレスポンスが悪くなる傾向にある。
【００４９】
図３は、機関負荷が増加してから一定の機関負荷になるまでの過渡時、すなわち機関負荷が増加したときに機関出力トルクが機関負荷に応じた要求トルクになるまでの過渡時において、予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合のトルクレスポンスと、拡散燃焼を実施した場合のトルクレスポンスとを、比較して示した図である。
【００５０】
図３に示すように過渡時においては、予混合圧縮自着火燃焼を実施して加速した場合には、拡散燃焼を実施して加速した場合と比較して機関出力トルクの立ち上がりが遅く、トルクレスポンスが悪くなっていることが分かる。
【００５１】
そこで本実施形態では、予混合圧縮自着火燃焼を実施している領域でアクセルペダル２２０が踏み込まれて機関負荷が増加したときには、過渡時において少なくとも拡散燃焼を実施して加速した場合と同等のトルクレスポンスが得られるように、定常時よりも燃料噴射量を増量して予混合圧縮自着火燃焼を実施することとした。
【００５２】
このとき、増量分の燃料を、予混合気を形成するためのメイン噴射によって噴射してしまうと、定常時よりも燃料濃度の濃い予混合気が形成されてしまい、結果として予混合圧縮自着火燃焼を実施しても酸素不足によってスモークの原因となる煤の生成が助長されて排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００５３】
そこで本実施形態ではさらに、この増量分の燃料については、メイン噴射よりも遅角側で実施されるアフタ噴射によって噴射することとした。これにより、排気エミッションが悪化することも抑制することができる。
【００５４】
以下、この本実施形態による過渡時における燃料噴射制御について説明する。
【００５５】
図４は、本実施形態による過渡時における燃料噴射制御について説明するフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、予混合圧縮自着火燃焼を実施している第１運転領域でアクセルペダル２２０が踏み込まれて機関負荷が増加してから一定の機関負荷になるまでの過渡時であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、このような過渡時であればステップＳ２の処理に進み、過渡時でなければ今回の処理を終了する。
【００５７】
なお前述した通り、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときにトルクレスポンスが悪化する主な原因は吸気の応答遅れによるものである。そのため、例えば緩やかな加速を行うときなど、アクセル踏込量の変化率が小さい場合には吸気の応答遅れの影響も小さくなる。したがって、アクセル踏込量の変化率が所定値以上のとき限り（すなわち或る一定以上の加速が求められているときに限り）、ステップＳ２の処理に進ませるようにしても良い。これにより、例えば緩やかな加速を行うときなどには燃料噴射量の増量が行われないため、燃費の悪化を抑制することができる。
【００５８】
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機関本体１に対する要求トルクを算出する。要求トルクは、基本的に機関負荷が高くなるほど大きくなる。
【００５９】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関出力トルクを要求トルクにするために燃料噴射弁２０から噴射する必要のある燃料量（以下「第１燃料量」という。）を算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成されたテーブルを参照し、要求トルクに基づいて第１燃料量を算出する。第１燃料量は、基本的に要求トルクが大きくなるほど多くなる。
【００６０】
この第１燃料量は、定常時であれば、機関出力トルクを要求トルクにすることが可能な燃料量であり、換言すれば、定常時における目標噴射量である。したがって過渡時には、前述したようにトルクレスポンスが悪化するため、この第１燃料量を燃料噴射弁２０から噴射して予混合圧縮自着火燃焼を実施しても、機関出力トルクは要求トルクよりも低くなり、また当該第１燃料量を噴射して拡散燃焼を実施した場合の機関出力トルクよりも低くなる。
【００６１】
そこで本実施形態による電子制御ユニット２００は、ステップＳ４において、過渡時に仮に燃料噴射弁２０から第１燃料量分の燃料を噴射して拡散燃焼を実施した場合に得られる機関出力トルク（以下「拡散出力トルク」という。）を算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成された図５のテーブルを参照し、第１燃料量に基づいて拡散出力トルクを算出する。図５は、過渡時において拡散燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクとを、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量に応じて示したテーブルである。
【００６２】
そして次のステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、図５のテーブルを参照し、拡散出力トルクに基づいて、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関出力トルクを当該拡散出力トルクにするために燃料噴射弁２０から噴射する必要のある燃料量（以下「第２燃料量」という。）を算出する。図５から分かるように、第２燃料量は、第１燃料量よりも多くなるので、予混合圧縮自着火燃焼を実施する際に、予混合気を形成するためのメイン噴射によって第２燃料量分の燃料を全て噴射してしまうと、前述した通り排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００６３】
そこで本実施形態による電子制御ユニット２００は、ステップＳ６において、定常時における目標噴射量である第１燃料量をメイン噴射によって噴射し、第２燃料量から第１燃料量を差し引いた差分量をメイン噴射の後に実施されるアフタ噴射によって噴射する。このように、アフタ噴射を実施してアフタ噴射燃料を燃焼室内で燃焼させることで、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、機関出力トルクを拡散出力トルクまで増大させることができるのでトルクレスポンスの悪化を抑制することができる。
【００６４】
なおアフタ噴射時期は、アフタ噴射燃料を燃焼室内で燃焼させることで機関出力トルクを拡散出力トルクまで増大させることが可能な時期に設定される。図６は、アフタ噴射時期と機関出力トルクとの関係を示した図である。図６において、横軸が０のときがメイン噴射時期であり、そこから右側に行くほど、アフタ噴射時期がメイン噴射時期から遅角している。なお横軸が０のときの機関出力トルクは、メイン噴射によって第２燃料量分の燃料を全て噴射した場合の機関出力トルクである。
【００６５】
図６に破線で覆った部分に示されているように、メイン噴射時期から或る一定の遅角量の範囲内にアフタ噴射を実施すれば、アフタ噴射燃料のほぼ全てをトルクに変換できる。したがってアフタ噴射時期は、この範囲内に収まるように設定され、例えばメイン噴射時期から一定量遅角した時期に噴射するようにして良いし、又は機関運転状態に応じて遅角量を適宜変更するようにしても良い。
【００６６】
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の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁２０と、を備え、燃焼室内で少なくとも予混合圧縮自着火燃焼を実施することが可能な内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００（制御装置）が、機関負荷が増加する過渡時における燃料噴射量、及び燃料噴射時期を制御する過渡時燃料噴射制御部を備える。過渡時燃料噴射制御部は、機関負荷に基づいて機関本体１に対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、要求トルクに基づいて、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関本体１の出力トルク（気化出力トルク）を要求トルクにするために燃料噴射弁２０から噴射する必要のある第１燃料量を算出する第１燃料量算出部と、過渡時に仮に第１燃料量を噴射して拡散燃焼を実施した場合に得られる出力トルクである拡散出力トルクを算出する拡散出力トルク算出部と、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関出力トルクを拡散出力トルクにするために燃料噴射弁２０から噴射する必要のある第２燃料量を算出する第２燃料量算出部と、を備え、過渡時には、第１燃料量を、予混合気を形成するためのメイン噴射によって噴射し、第２燃料量から第１燃料量を差し引いた差分量を、メイン噴射よりも遅角側で行われるアフタ噴射によって噴射して、予混合圧縮自着火燃焼を実施するように構成される。
【００６７】
これにより、過渡時における排気エミッションの悪化を抑制しつつ、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときのトルクレスポンスの悪化を抑制することができる。
【００６８】
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。
【００６９】
例えば上記の実施形態では、図５のテーブルを予め実験等によって作成し、電子制御ユニット２００のＲＯＭ２０２に記憶させていたが、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量と、過渡時において拡散燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、の関係、及び
過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量と、の関係を、それぞれ機械学習モデル等の演算モデルによってオフライン上で求めるようにしても良い。
【００７０】
例えば、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量と、過渡時において拡散燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、の関係を機械学習モデルで求める場合には、機械学習モデルの入力パラメータとして少なくとも燃料噴射量（第１燃料量に相当）を用意し、必要に応じて入力パラメータに機関回転速度や燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射圧などを加え、入力した燃料噴射量等から得られる機関出力トルク（拡散出力トルクに相当）を機械学習モデルの出力とすればよい。
【００７１】
そして、過渡時において予混合圧縮自着火燃焼を実施したときに得られる機関出力トルクと、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量と、の関係を機械学習モデルで求める場合には、機械学習モデルの入力パラメータとして少なくとも機関出力トルク（拡散出力トルクに相当）を用意し、必要に応じて入力パラメータに機関回転速度や燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射圧を加え、入力した機関出力トルクが得られる燃料量（第２燃料量に相当）を機械学習モデルの出力とすればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    機関本体
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】
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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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