(57)【要約】内燃機関の燃料噴射制御装置は、１回目のパイロット噴射に伴って燃料噴射弁内に発生する圧力脈動の影響を減殺すべく、２回目のパイロット噴射による噴射量（２回目のパイロット噴射の終了タイミング）の補正値を演算する。また、パイロットインターバルが過剰に変化してエンジン１の燃焼状態に影響を及ぼさないよう、パイロットインターバルに適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）を設定する。さらに、２回目噴射量に対する補正値として当該圧力脈動の影響を減殺する上で適切な値（候補値）が、適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）を外れた場合には、適合範囲の限界値（Ｌ１又はＬ２）を適合値として採用するとともに、候補値及び限界値間の差分を３回目の燃料噴射量に反映させる。
2003069146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、
当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、
前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射量を補正する２回目噴射量補正手段と、
前記２回目の燃料噴射量の適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、
前記補正された２回目の燃料噴射量に基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射量の適合値を決定する適合値決定手段と、
前記適合値と前記補正された２回目噴射量との差異に基づき、３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する３回目噴射量決定手段と、
を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、
当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、
前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射時間を補正する２回目噴射時間補正手段と、
前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、
前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングに基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合値を決定する適合値決定手段と、
前記適合値と、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングとの差異に基づき、３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する３回目噴射量決定手段と、
を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記適合範囲設定手段は、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングと前記３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが所定範囲内に限定されるように、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの前記適合範囲を設定することを特徴とする
請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記適合値決定手段は、
前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲内にあれば、当該補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングを適合値とし、
前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲よりも早いタイミングであれば、前記適合範囲内で最も早いタイミングを適合値とし、
前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲よりも遅いタイミングであれば、前記適合範囲内で最も遅いタイミングを適合値とすることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記３回目噴射量決定手段は、
前記決定された適合値が、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングよりも遅い場合、その差分、前記３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を減量し、
前記決定された適合値が、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングよりも早い場合、その差分、前記３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を増量する
ことを特徴とする請求項２〜４何れかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量を、当該機関の回転数に基づいて推定する推定手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の内燃機関の燃噴射制御装置。
【請求項７】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、
当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、
前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射時間を補正する２回目噴射時間補正手段と、
前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、
前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングに基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合値を決定する適合値決定手段と、
前記適合値と、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングとの差異に基づき、次回若しくは次回以降の燃焼サイクルにおける前記２回目の燃料噴射の開始タイミングを補正する２回目噴射開始タイミング補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
当該機関の出力を得るための主たる燃料噴射を、前記３回目の燃料噴射として実行させる
ことを特徴とする請求項１〜７何れかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
開閉弁制御可能な燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送供給する燃料供給系とを用い、内燃機関の１燃焼サイクル中に連続して少なくとも３回、当該機関の燃焼室に高圧燃料を噴射供給する方法であって、
１回目の燃料噴射に伴って生じる前記高圧燃料の圧力変動量に基づいて決定される２回目の噴射量の候補値と、
１回目の燃料噴射に伴って生じる前記高圧燃料の圧力変動量と３回目の燃料噴射の開始タイミングとに基づいて決定される適合値と、
の差異に基づいて、
３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する行程を有する
ことを特徴とする高圧燃料の噴射供給方法。
【請求項１０】
前記２回目の燃料噴射の終了タイミングと前記３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが所定の適合範囲内になるように前記適合値を決定する
ことを特徴とする請求項９記載の高圧燃料の噴射供給方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射供給する装置、およびその方法に関する。
背景技術
この種の燃料噴射制御装置は、一般に、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、高圧に保持された燃料を燃料噴射弁に移送する圧送システムと、これら燃料噴射弁や圧送システムの動作を電気的に制御する電子制御装置とを備えて構成される。燃料噴射制御装置では、圧送システム内の燃料圧力を特定値に保持した上で、特定時間燃料噴射弁を開弁することにより、同弁を通じて所望量の燃料を噴射する。このとき、圧送システム内の燃料圧力が定常であれば、燃料噴射弁の開弁動作によって噴射される燃料量はその開弁時間によって一義的に定まるため、その噴射量を高精度で制御することができる。
また例えば、このような燃料噴射制御装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、その一燃焼サイクル中に、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射として行い機関出力を得る他、主噴射に先立つ燃料噴射（以下、パイロット噴射という）を副噴射として行う燃料噴射の制御方法が知られている。
パイロット噴射を実施すると、主噴射に先立って供給された燃料が熱源（或いは火種）となり、その熱源が燃焼室内で徐々に拡大して燃焼に至るようになるため、燃焼室内における燃料の燃焼状態が比較的緩慢となり、しかも着火遅れ時間が短縮されるようになる。このため、機関運転に伴う燃焼騒音が軽減され、さらには排気特性も向上する。
ところで、燃料噴射弁の開閉動作は、多少なりとも当該燃料噴射弁の上流（圧送システム内）に燃料の圧力脈動（うねり）を発生させる。とくに、複数回の燃料噴射を近接したタイミングで行う場合、先行する燃料噴射によって発生する圧力脈動は、後続の燃料噴射の制御精度を低下させる傾向がある。例えばパイロット噴射の実施に伴って発生する燃料の圧力脈動は、主噴射による燃料噴射量（以下、主噴射量という）の精度を低下させるようになる。
上記問題を解決するために、例えば特許第２８０８１８０号公報に記載された燃料噴射制御装置は、パイロット噴射に伴う圧力脈動の影響を加味して主噴射による燃料噴射量を修正することで、主噴射による燃料噴射量の制御精度を高めるようにしている。
一方、近年、圧送システムや燃料噴射弁の動作性能が向上したことにより、上記のような燃料噴射制御装置を通じて行う燃料の噴射量や噴射タイミングの制御構造に、より緻密なロジックが採用されるようになってきた。
例えば、一燃焼サイクルにおいて、主噴射に先立ち、複数回の副噴射（パイロット噴射）を実行する制御方式（以下、マルチパイロット噴射という）がある。マルチパイロット噴射として、例えば２回の副噴射及びこれに後続する主噴射を行う場合、１回目のパイロット噴射が燃料を確実に着火させ、続く２回目のパイロット噴射が機関燃焼に伴う燃焼室内の急激な圧力（燃焼圧）上昇を緩和することにより、適用対象となる内燃機関の燃焼状態が極めて良好になる。
ところで、複数回の燃料噴射を連続的に行うと、先行する燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力脈動が後続の燃料噴射に影響を及ぼすことは上述した通りである。マルチパイロット噴射を実行する場合には、１回目のパイロット噴射に伴って発生する燃料の圧力脈動が２回目のパイロット噴射に影響を及ぼすことになる。そこで、上記公報に記載された装置のように、１回目のパイロット噴射に伴う圧力脈動の影響を加味して２回目のパイロット噴射による燃料噴射量を修正するといった制御方法を適用することも考えられる。
しかし、２回目のパイロット噴射による燃料噴射量（燃料噴射時間）を修正すると、２回目のパイロット噴射の終了時と主噴射の開始時との間の時間間隔が変更されてしまう。パイロット噴射を実施する際、主噴射の開始タイミングと、主噴射に先行する燃料噴射の終了タイミングとの間の時間間隔を最適値に設定することは、パイロット噴射の実効性を確保するために不可欠な条件である。このため、主噴射に先行する燃料噴射の終了タイミングとの間の時間間隔がその適合範囲から外れてしまうと、機関燃焼の安定化が図れなくなってしまう懸念があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる機能を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、その噴射量や噴射タイミングの制御精度を高めることにある。
また、他の目的は、内燃機関の１燃焼サイクル中に連続して少なくとも３回、機関燃焼室に高圧燃料を噴射供給する方法において、その噴射量や噴射タイミングの精度を高めることにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明は、
〔１〕内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記制御手段は、当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射量を補正する２回目噴射量補正手段と、前記２回目の燃料噴射量の適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、前記補正された２回目の燃料噴射量に基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射量の適合値を決定する適合値決定手段と、前記適合値と前記補正された２回目噴射量との差異に基づき、３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する３回目噴射量決定手段と、を備えることを要旨とする。
なお、ここでいう燃焼サイクルとは、燃焼行程を１回含む機関運転の１周期を意味する。また、上記構成における３回の燃料噴射は、一燃焼サイクルに複数回の燃料噴射を行う内燃機関にとって、何れの燃料噴射を組み合わせたものであっても、それが連続する３回の燃料噴射であればよい。例えば、５回の燃料噴射のうち、１回目、２回目及び３回目の燃料噴射を意味する場合もあれば、３回目、４回目、５回目の燃料噴射を意味する場合もある。また、２回目、３回目、４回目の燃料噴射を意味する場合もある。
また、噴射量というときには、それが、噴射される燃料の体積や重量を意味する他、噴射時間や噴射タイミングを意味する場合もある。
同構成によれば、１回目の燃料噴射に伴って燃料通路内に圧力変動（圧力脈動）が発生した場合、
（１）２回目の燃料噴射による噴射量や噴射タイミングに及ぼす当該圧力脈動の影響を減殺すべく、２回目の燃料噴射による噴射量（２回目噴射量）に対し補正を行う。
（２）また、２回目の燃料噴射の終了タイミングと３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが過剰に変化して当該機関の運転状態に影響を及ぼさないよう、当該インターバルに適合範囲を設定する。
（３）そして、２回目噴射量に対する補正値として当該圧力脈動の影響を減殺する上で適切な値（候補値）が、適合範囲よりも遅いタイミングになった場合、或いは早いタイミングになった場合には、当該適合範囲内の特定値（例えば上限値や下限値）を、２回目噴射量に対する補正値（適合値）として採用する。
（４）２回目噴射量に対する補正値（適合値）として当該適合範囲内の特定値を採用した場合、候補値及び適合値間の差分を３回目の燃料噴射量に反映させるようになる。
このような制御構造を構築することにより、１回目の燃料噴射によって発生する圧力脈動が２回目の燃料噴射に及ぼす影響を減殺するための補正を行う場合に、各燃料噴射による噴射量や噴射タイミングが二次的な影響を受けることがなくなる。よって、連続する全ての燃料噴射による噴射量や噴射タイミングを、圧力脈動に影響されることなく、緻密且つ正確に制御することができるようになる。
なお、上記候補値が適合範囲の上限値よりも遅いタイミングになった場合、２回目の燃料噴射量の補正値としては当該適合範囲の上限値を採用し、上記候補値が適合範囲の下限値よりも早いタイミングになった場合、２回目の燃料噴射量の補正値としては当該適合範囲の下限値を採用するのが好ましい。
また、上記適合範囲は、例えば機関回転数や機関負荷等、当該機関の運転条件を参照して設定するのが好ましい。
〔２〕また特に、燃料噴射量のうち、噴射時間及び噴射タイミングの制御を通じて上記構成と同等の作用を奏するためには、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記制御手段は、当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射時間を補正する２回目噴射時間補正手段と、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングに基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合値を決定する適合値決定手段と、前記適合値と前記補正された２回目噴射の終了タイミングとの差異に基づき、３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する３回目噴射量決定手段と、を備える構成を適用すればよい。
〔３〕ここで、上記〔２〕の構成において、前記適合範囲設定手段は、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングと前記３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが所定範囲内に限定されるように、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの前記適合範囲を設定するのが好ましい。
〔４〕また、上記〔２〕又は〔３〕の構成において、前記適合値決定手段は、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲内にあれば、当該補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングを適合値とし、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲よりも早いタイミングであれば、前記適合範囲内で最も早いタイミングを適合値とし、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングが前記適合範囲よりも遅いタイミングであれば、前記適合範囲内で最も遅いタイミングを適合値とするのが好ましい。
〔５〕また、上記〔２〕〜〔４〕何れかの構成において、前記３回目噴射量決定手段は、前記決定された適合値が、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングよりも遅い場合、その差分、前記３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を減量し、前記決定された適合値が、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングよりも早い場合、その差分、前記３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を増量するのが好ましい。
〔６〕また、上記〔１〕〜〔５〕何れかの構成において、前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量を、当該機関の回転数に基づいて推定する推定手段を備えるのが好ましい。
〔７〕また、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、所定の燃料通路を通じて前記燃料噴射弁に燃料を圧送する圧送手段と、前記燃料噴射弁を通じて一燃焼サイクルに連続して少なくとも３回の燃料噴射を実行させる制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記制御手段は、当該機関の運転条件に基づいて各回の燃料噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、前記１回目の燃料噴射に伴って発生する燃料の圧力の変動量に基づいて、２回目の燃料噴射時間を補正する２回目噴射時間補正手段と、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合範囲を設定する適合範囲設定手段と、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングに基づいて前記適合範囲内で２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合値を決定する適合値決定手段と、前記適合値と、前記補正された２回目の燃料噴射の終了タイミングとの差異に基づき、次回若しくは次回以降の燃焼サイクルにおける前記２回目の燃料噴射の開始タイミングを補正する２回目噴射開始タイミング補正手段と、を備えるようにしてもよい。
〔８〕また、上記〔１〕〜〔７〕何れかの構成において、当該機関の出力を得るための主たる燃料噴射を、前記３回目の燃料噴射として実行させるのが好ましい。
上記構成によれば、１回目の燃料噴射と２回目の燃料噴射とが、当該機関の出力を得るための主たる燃料噴射に先立つ副噴射として、機関燃焼状態の安定化や排気特性の向上等といった作用効果を担うようになる。この場合、２回目の燃料噴射の終了タイミングと３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルは、機関燃焼状態の安定化や排気特性の向上等といった作用効果の大きさ（有効性）を決定づける主要因になる。１回目の燃料噴射によって発生する圧力脈動が２回目の燃料噴射に及ぼす影響を減殺するための補正を行う場合、２回目の燃料噴射の終了タイミングと３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが適切な値となるように、適合範囲を設定することができる。このような制御構造を構築することで、１回目の燃料噴射に伴って発生する圧力変動の影響を減殺しつつ、副噴射の実施による機関燃焼状態の安定化や排気特性の向上等といった作用効果を十分に確保することができるようになる。
〔９〕また、他の発明は、開閉弁制御可能な燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送供給する燃料供給系とを用い、内燃機関の１燃焼サイクル中に連続して少なくとも３回、当該機関の燃焼室に高圧燃料を噴射供給する方法であって、１回目の燃料噴射に伴って生じる前記高圧燃料の圧力変動量に基づいて決定される２回目の噴射量の候補値と、１回目の燃料噴射に伴って生じる前記高圧燃料の圧力変動量と３回目の燃料噴射の開始タイミングとに基づいて決定される適合値と、の差異に基づいて、３回目若しくは３回目以降の燃料噴射量を決定する行程を有することを要旨とする。
〔１０〕また、上記〔９〕の方法において、前記２回目の燃料噴射の終了タイミングと前記３回目の燃料噴射の開始タイミングとの間のインターバルが所定の適合範囲内になるように前記適合値を決定するのが好ましい。
同構成によれば、１回目の燃料噴射によって発生する圧力脈動の影響を加味して２回目の燃料噴射による噴射量を決定する場合、圧力脈動の影響を加味したことが２回目以降の燃料噴射の制御精度に二次的な影響を発生させることがなくなる。よって、連続する全ての燃料噴射による噴射量や噴射タイミングを、圧力脈動に影響されることなく、緻密且つ正確に制御することができるようになる。
なお、上記適合値の決定に際しては、例えば機関回転数や機関負荷等、当該機関の運転条件を参照するのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を、ディーゼルエンジンシステムの燃料噴射制御装置、及び同装置を通じて行われる燃料の噴射供給方法に適用した一実施の形態について説明する。
〔エンジンシステムの構造及び機能〕
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成され、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気行程を一燃焼サイクルとして機関運転を行う直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、調量弁１６、燃料添加弁１７、機関燃料通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して燃料添加弁１７に供給する。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から燃料添加弁１７に向かって遮断弁１４及び調量弁１６が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６は、燃料添加弁１７に供給する燃料の圧力（燃圧）ＰＧを制御する。燃料添加弁１７は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、還元剤として機能する燃料を、適宜の量、適宜のタイミングで排気系４０のＮＯｘ触媒ケーシング４２上流に添加供給する。
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
また、このエンジン１には、周知の過給機（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された回転体５２，５３を備える。一方の回転体（タービンホイール）５２は排気系４０内の排気に晒され、他方の回転体（コンプレッサホイール）５３は、吸気系３０内の吸気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５０は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。
吸気系３０において、コンプレッサホイール５３の下流に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することのできる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を有する。
また、エンジン１には、吸気系３０と排気系４０とを連通する排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
また、排気系４０において、同排気系４０及びＥＧＲ通路６０の連絡部位の下流には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒及びパティキュレートフィルタを収容したＮＯｘ触媒ケーシング４２が設けられている。また、排気系４０のＮＯｘ触媒ケーシング下流には、酸化触媒を収容した酸化触媒ケーシング４３が設けられている。
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
すなわち、レール圧センサ７０は、コモンレール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２内を流通する燃料のうち、調量弁１６を介して燃料添加弁１７に導入される燃料の圧力（燃圧）ＰＧに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２は、吸気系３０内のコンプレッサホイール５３上流において吸入空気の流量（吸気量）ＧＡに応じた検出信号を出力する。酸素濃度センサ７３は、排気系４０のＮＯｘ触媒ケーシング４２下流（酸化触媒ケーシング４３上流）において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。酸素濃度センサ７３の検出信号は、エンジン１の機関燃焼に供される混合気中の空燃比Ａ／Ｆを演算するためのパラメータとして活用される。排気温度センサ７４は、排気系４０においてＮＯｘ触媒ケーシング４２内の所定部位（後述するハニカム構造体４２ａとパティキュレートフィルタ４２ｂとの間）に取り付けられ、当該部位における排気温度（フィルタ入りガス温度）に応じた検出信号を出力する。
また、アクセルポジションセンサ７６はアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同ペダルの踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７７は、電子制御装置（ＥＣＵ）９０と電気的に接続されている。
ＥＣＵ９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）９１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３、バックアップＲＡＭ９４及びタイマーカウンタ９５等を備え、これら各部９１〜９５と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路９６と、外部出力回路９７とが双方向性バス９８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
このように構成されたＥＣＵ９０は、上記各種センサの検出信号の処理、例えば酸素濃度センサ７３の検出信号に基づいて機関燃焼に供される混合気中の空燃比Ａ／Ｆを算出するといった演算処理等を行う他、これら各種センサの検出信号等に基づき、燃料噴射弁１３の開閉動作に関する制御や、ＥＧＲ弁６１の開度調整、或いはスロットル弁３２の開度調整等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実施する。
〔ＮＯｘ触媒ケーシングの構造及び機能〕
次に、以上説明したエンジン１の構成要素のうち、排気系４０に設けられたＮＯｘ触媒ケーシング４２について、その構造及び機能を詳しく説明する。
ＮＯｘ触媒ケーシング４２の内部には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするストレートフロー型のハニカム構造体４２ａと、多孔質材料を主成分とするウォールフロー型のパティキュレートフィルタ（以下、単にフィイルタという）４２ｂとが、各々排気浄化用触媒として、所定の間隔をあけて直列に配置されている。
ハニカム構造体４２ａを形成する複数の通路には、例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、その担体層の表面にＮＯｘ吸蔵剤として機能する例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、或いはイットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属触媒）として機能する例えば白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持されている。なお、担体（ここではアルミナからなる担体層が形成されたハニカム構造体）４２ａ上に混在するよう担持されたこれらＮＯｘ吸蔵剤及び貴金属触媒は、併せてＮＯｘ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）を構成する。
ＮＯｘ吸蔵剤は、排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低い状態（還元成分の濃度が高い状態）ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出されたとき、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ２やＨ２Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ２に還元される。
一方、ＮＯｘ吸蔵剤は排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸蔵すると、それ以上ＮＯｘを吸蔵しなくなる。エンジン１では、後述する燃料添加やポスト噴射を通じて排気通路のＮＯｘ触媒ケーシング４２上流に断続的に還元成分が供給され、排気中の還元成分の濃度が高まる。すなわち、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵剤）のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、この還元成分がＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを周期的に放出および還元浄化し、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる。
一方、フィルタ４２ｂを形成する多孔質材料は、例えばコージライト等のセラミック材料にアルミナ、チタニア、ジルコニア若しくはゼオライト等のコート材をウォッシュコートしたものであり、排気を透過する性質を有する。また、フィルタ４２ｂは、互いに平行をなして延びる上流端が開放され下流端が閉ざされた排気流入通路と、上流端が閉ざされ下流端が開放された排気流出通路とを備えるいわゆるウォールフロー型である。そして、両排気通路間に位置する隔壁の表面及び内部に形成された細孔内に、ＮＯｘ吸蔵剤と貴金属触媒とを担持するアルミナ等のコート層（担体層）が形成されている。
このような構造を有するフィルタ４２ｂは、排気中に含まれる煤等の微粒子やＮＯｘ等の有害成分を、以下のメカニズムに基づいて浄化する。
ＮＯｘ吸蔵剤が、貴金属触媒との協働により、排気中の酸素濃度や還元成分量に応じてＮＯｘの吸蔵、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述した通りである。その一方、ＮＯｘ吸蔵剤は、このようなＮＯｘの浄化を行う過程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有する。フィルタ４２ｂを排気が透過過する際、その排気中に含まれる煤等の微粒子は構造体（多孔質材料）に捕捉される。ここで、ＮＯｘ吸蔵剤の生成する活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性（活性）を有しているため、捕捉された微粒子のうちＮＯｘ触媒の表面や近傍に堆積した微粒子は、この活性酸素と（輝炎を発することなく）速やかに反応し、浄化されることになる。
また、ＮＯｘ触媒ケーシング４２内の上流側に配置されたハニカム構造体（同構造体に担持されたＮＯｘ触媒）４２ａから発生する反応熱は、下流側に配置されたフィルタ４２ｂを効率的に昇温し、当該フィルタ４２ｂによる微粒子の分解作用を高めることになる。
〔燃料添加〕
エンジン１では、燃料添加弁１７を通じ、噴霧状態の燃料（還元剤）を所定のインターバルで排気系４０に直接添加することにより、排気中の還元成分濃度を高める制御（燃料添加）を実施する。燃料添加により供給される還元成分は、排気系４０に設けられたＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵剤）のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを周期的に放出および還元浄化し、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる。
〔燃料噴射制御の概要〕
ＥＣＵ９０は、各種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転条件に基づき燃料噴射制御を実施する。本実施の形態において燃料噴射制御とは、各燃料噴射弁１３を通じた各燃焼室２０内への燃料噴射の実施に関し、燃料の噴射量Ｑ、噴射タイミング、噴射パターンといったパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて個々の燃料噴射弁１３の開閉操作を実行する一連の処理をいう。
ＥＣＵ９０は、このような一連の処理を、エンジン１の運転中所定時間毎に繰り返し行う。燃料の噴射量（噴射時間）及び噴射タイミングは、基本的にはアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣおよびエンジン回転数ＮＥ（クランク角センサのパルス信号に基づいて演算することができるパラメータ）に基づき、予め設定されたマップ（図示略）を参照して決定（演算）する。
また、一燃焼サイクルにおける燃料の噴射パターンの設定に関し、ＥＣＵ９０は、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射として各気筒について行うことで機関出力を得る他、主噴射に後続する圧縮上死点後の燃料噴射（ポスト噴射）や、主噴射に先立つ燃料噴射（パイロット噴射）を、副噴射として適宜選択された時期、選択された気筒について行う。
なお、このような燃料噴射制御を実行すべく、エンジン１の各種構成要素の動作を統括制御するＥＣＵ９０は、コモンレール１２や燃料噴射弁１３等と併せて、本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置を構成する。
〔ポスト噴射〕
ポスト噴射によって燃焼室２０内に供給される燃料は、燃焼ガス中で軽質なＨＣに改質され、排気系４０に排出される。すなわち、還元剤として機能する軽質なＨＣが、ポスト噴射を通じて排気系４０に供給され、燃料添加と同様、排気中の還元成分濃度を高めることとなる。
〔パイロット噴射〕
ディーゼルエンジンでは一般に、圧縮行程終期において、燃焼室内が燃料の自己着火を誘発する温度に達する。とくにエンジンの運転条件が中高負荷領域にある場合、燃焼に供される燃料が燃焼室内に一括して噴射供給されると、この燃料は騒音を伴い爆発的に燃焼する。パイロット噴射を実行することにより、主噴射に先立って供給された燃料が熱源（或いは火種）となり、その熱源が燃焼室内で徐々に拡大して燃焼に至るようになるため、燃焼室内における燃料の燃焼状態が比較的緩慢となり、しかも着火遅れ時間が短縮されるようになる。このため、機関運転に伴う騒音が軽減され、さらには排気中のＮＯｘ量も低減される。
本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置は、適宜の運転条件下で、エンジン１の各気筒についてその一燃焼サイクル中に、２回のパイロット噴射と、これらに後続する主噴射とを連続的に実行する。ここで、１回目のパイロット噴射は主に、燃焼室２０内において確実に火種を形成し、燃料の着火性を高める作用を有する。２回目のパイロット噴射は主に、燃焼室内において緩やかな火炎伝播を生じさせ、着火遅れを防止する作用を有する。
図２には、２回のパイロット噴射と主噴射とを連続的に実行する際、ＥＣＵ９０が出力する燃料噴射弁１３の駆動パルスと、この駆動パルスに従う燃料噴射弁１３の開閉動作によって発生する燃料噴射弁１３内の圧力変動（圧力脈動）とを、同一時間軸上に示すタイムチャートである。
先ず図２（ａ）に示すように、パイロット噴射の実施に際してＥＣＵ９０は、燃料噴射弁１３に対し、エンジン１の運転条件に適合するように、１回目のパイロット噴射（時刻ｔ１〜ｔ２）、２回目のパイロット噴射（時刻ｔ３〜ｔ４）、及び主噴射（時刻ｔ５〜ｔ６）の各々に対応する駆動パルスを出力する。そして、この駆動パルスの波形にほぼ対応するにように燃料噴射弁１３が開閉動作し、特定量の燃料が特定間隔で噴射されるようになる。
ところで、燃料噴射制御では、燃料噴射弁１３を開弁した場合に噴射される燃料量（例えば時間当たりの体積流量）を基に燃料噴射弁１３の開弁時間を設定するが、この開弁時間の設定は、燃料噴射弁１３内の燃料圧力が定常に保たれていることを前提としている。
ところが、図２（ｂ）に示すように、燃料噴射弁１３の開閉動作に伴い、燃料噴射弁１３内の燃料圧力に脈動（うねり）が発生する。このため、燃料噴射弁１３を通じて噴射供給される燃料量は、燃料噴射弁１３内の燃料圧力が推定値Ｐ０を下回ると目標値より低くなり、燃料噴射弁１３内の燃料圧力が推定値Ｐ０を上回ると目標値より高くなる傾向がある。
そこで、ＥＣＵ９０は、以下の手順に従い燃料噴射弁１３に対する駆動パルスの波形を決定する。
（Ｉ）パイロット噴射の実施要求があると、ＥＣＵ９０は、エンジン１の運転条件に基づいて、一燃焼サイクルにおいて燃焼室２０に噴射供給される総燃料量や、１回目のパイロット噴射、２回目のパイロット噴射、主噴射各々についての開始タイミング及び終了タイミングの候補値を算出する。
例えば図３（ａ）において、時刻ｔ１，ｔ２を１回目のパイロット噴射の開始タイミング及び終了タイミングとし、時刻ｔ３，ｔ４を２回目のパイロット噴射の開始タイミング及び終了タイミングとする。また、時刻ｔ５，ｔ６を主噴射の開始タイミング及び終了タイミングとすれば、総燃料量の目標値（以下、目標総燃料量という）は、同図３（ａ）において斜線で示す部分全体の面積によって概ね決定づけられる（ただし、厳密には、駆動パルスの変化と燃料噴射弁の開閉弁動作との間に僅かな遅れ時間等が存在する）。そして、燃料噴射弁１３内の燃料圧力が定常である場合には、目標総燃料量と、実際に噴射供給される総燃料量（以下、実総燃料量という）とは合致することになる。ところが上述したように、２回目のパイロット噴射及び主噴射による噴射燃料量は、１回目のパイロット噴射に伴って発生する圧力脈動によって影響を受けるため、目標総燃料量及び実総燃料量の間にズレ（以下、燃料量ズレという）が生じる。
（ＩＩ）この燃料量ズレを修正するために、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値（図３中における時刻ｔ４）を変更する。主噴射の開始タイミングｔ５は固定しておくのが好ましいため、パイロット噴射の終了タイミングｔ４の変更は、必然的にパイロット噴射を終了してから主噴射を開始するまでの期間（ｔ４−ｔ５：以下、パイロットインターバルという）の変更を伴うことになる。ここで、パイロットインターバルの長さは、パイロット噴射による実効性を決定づける主要なパラメータであるため、その許容限界として、適合範囲（図３中に示す範囲Ｌ１−Ｌ２）を設定する。そして、２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）内であれば、その候補値をそのまま適合値として採用する。
（ＩＩＩ）一方、例えば図３（ｂ）に示すように、２回目のパイロット噴射の終了タイミングとして、燃料量ズレを修正すべく変更された候補値ｔ４′が適合範囲の下限値Ｌ１よりも早いタイミングである場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として、下限値（適合範囲内で最も早いタイミング）Ｌ１を採用する。そしてこの場合、主噴射の終了タイミングｔ６を、下限値Ｌ１及び候補値ｔ４′の差分ΔＣ１に相当する時間早める（主噴射の終了タイミングを時刻ｔ６′に変更する）。これにより、主噴射量が減量されることになるため、結果として目標総燃料量を実総燃料量に合致させることができる。なお、主噴射量の適合値を決定する際、１回目及び２回目のパイロット噴射による燃料の圧力脈動の影響を加味して更に修正を加えれば、目標総燃料量を実総燃料量に合致させる上で、その精度を一層高めることができる。
（ＩＶ）また、図３（ｃ）に示すように、２回目のパイロット噴射の終了タイミングとして、燃料量ズレを修正すべく変更された候補値ｔ４″が適合範囲の上限値Ｌ２よりも遅いタイミングである場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として、上限値（適合範囲内で最も遅いタイミング）Ｌ２を採用する。そしてこの場合は、主噴射の終了タイミングｔ６を、上限値Ｌ２及び候補値ｔ４″の差分ΔＣ２に相当する時間遅らせる（主噴射の終了タイミングを時刻ｔ６″に変更する）。これにより、主噴射量が増量されることになるため、結果として目標総燃料量を実総燃料量に合致させることができる。なおこの場合にも、主噴射量の適合値を決定する際、１回目及び２回目のパイロット噴射による燃料の圧力脈動の影響を加味して更に修正を加えれば、一層高い精度で目標総燃料量を実総燃料量に合致させることができる。
〔パイロット噴射の具体的な制御手順〕
図４は、パイロット噴射を実行するにあたり、燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形を決定するための処理手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の運転中ＥＣＵ９０を通じて所定時間毎に実行される。
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ９０は先ずステップＳ１０１において、駆動パルスを決定するために必要なエンジン１の運転条件、例えばアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣやエンジン回転数ＮＥ等を読み込む。
ステップＳ１０２においては、上記ステップＳ１０１で読み込んだ各種の運転条件を基に、目標総燃料量や、１回目のパイロット噴射、２回目のパイロット噴射、主噴射等についての開始タイミングや終了タイミング等、駆動パルスの波形を構成する各種要素の候補値を算出する（図３（ａ）を併せ参照）。
ステップＳ１０３においては、２回目のパイロット噴射による燃料噴射量（以下、２回目パイロット噴射量という）について、１回目のパイロット噴射に伴って発生する燃料の圧力脈動（うねり）の影響を減殺するために必要な補正値（以下、うねり補正値という）を算出する。このうねり補正値の算出にあたっては、例えば上記ステップＳ１０１で読み込んだエンジン回転数ＮＥを基に、図示しないマップを参照する。圧力脈動（うねり）の特性（波長や発生タイミング等）は、燃料流路の長さや燃料の体積弾性係数等といった物理的要因と、エンジン回転数ＮＥとにより、ほぼ正確に決定づけられる。このため、例えば適用対象となるエンジンシステムに固有の物理的要因が反映されたマップを予め設定しておくことにより、圧力脈動の影響を減殺するために十分精度の高いうねり補正値を求めることができる。
ステップＳ１０４においては、上記ステップＳ１０３で求めたうねり補正値を加味して２回目パイロット噴射量を補正する。更に、補正後の２回目パイロット噴射量に基づいて、２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）を補正する。
ステップＳ１０５においては、上記ステップ１０４でうねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミングが、適合範囲（図３中のＬ１−Ｌ２）内にあるか否かを判断する。なお、適合範囲は、上記ステップＳ１０１において認識するエンジン回転数ＮＥに基づいて逐次更新する。ただし、エンジン回転数ＮＥの他にも、空燃比、機関負荷、吸入空気の温度等、エンジン１の燃焼状態（例えば着火遅れ期間や燃焼期間等）に影響を及ぼす各種パラメータを参照して求めるのがより好ましい。
ステップＳ１０５における判断が肯定である場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングとしては上記ステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）候補値を採用（記憶し）、燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形に関するその他の指令情報については上記ステップＳ１０２で算出した候補値を採用（記憶）した上で、本ルーチンを一旦抜ける。
一方、同ステップＳ１０５における判断が否定である場合、ステップＳ１０６においてＥＣＵ９０は、ステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の上限値Ｌ２よりも遅いタイミングか否かを判断する。
ステップＳ１０６での判断が肯定である場合、すなわちステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の上限値Ｌ２よりも遅いタイミングである場合、当該終了タイミングの適合値として、適合範囲の上限値Ｌ２を採用する（ステップＳ１０７ａ）。また、上限値Ｌ２と、ステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）との間の差分に対応する燃料噴射量の不足分を算出する（ステップＳ１０８ａ）。そして、この不足分を総燃料噴射量に補うように、主噴射量を増量する（主噴射の終了時間を遅らせる）ための処理を行う（ステップＳ１０９ａ）。ステップＳ１０９ａを経た後、ＥＣＵ９０は、２回目のパイロット噴射の終了タイミングとしては上限値Ｌ２を採用（記憶）し、主噴射の終了タイミングとしてはステップＳ１０９ａで修正した値を採用（記憶）する。また、燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形に関するその他の指令情報については上記ステップＳ１０２で決定した候補値を採用（記憶）した上で、本ルーチンを一旦抜ける。
一方、ステップＳ１０６での判断が否定である場合、すなわちステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の下限値Ｌ１よりも早いタイミングである場合、当該終了タイミングの適合値として、適合範囲の下限値Ｌ１を採用する（ステップＳ１０７ｂ）。また、下限値Ｌ１と、ステップＳ１０４で算出された（うねり補正値を加味して補正された）２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）との間の差分に対応する燃料噴射量の過剰分を算出する（ステップＳ１０８ｂ）。そして、この過剰分を総燃料噴射量から差し引くように、主噴射量を減量する（主噴射の終了時間を早める）ための処理を行う（ステップＳ１０９ｂ）。ステップＳ１０９ｂを経た後、ＥＣＵ９０は、２回目のパイロット噴射の終了タイミングとしては下限値Ｌ１を採用（記憶）し、主噴射の終了タイミングとしてはステップＳ１０９ｂで修正した値を採用（記憶）する。また、燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形に関するその他の指令情報については上記ステップＳ１０２で決定した候補値を採用（記憶）した上で、本ルーチンを一旦抜ける。
以上説明した処理手順に従い、ＥＣＵ９０は、パイロット噴射を実施する上で、燃料噴射弁１３の駆動パルスの最適な波形を決定する。
このように、本実施の形態にかかるエンジン１の燃料噴射制御装置は、１回目のパイロット噴射に伴って燃料通路内に発生する圧力変動（圧力脈動）を加味し、（１）２回目のパイロット噴射による噴射量や噴射タイミングに及ぼす当該圧力脈動の影響を減殺すべく、２回目のパイロット噴射による噴射量（２回目のパイロット噴射の終了タイミング）を補正する。（２）また、パイロットインターバルが過剰に変化してエンジン１の燃焼状態に影響を及ぼさないよう、当該インターバルに適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）を設定する。（３）そして、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの補正値として当該圧力脈動の影響を減殺する上で適切な値（候補値）が、適合範囲よりも遅いタイミングになった場合、或いは早いタイミングになった場合には、当該適合範囲の内にある特定値（本実施の形態では下限値Ｌ１又は上限値Ｌ２）を、適合値として採用する。（４）２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として適合範囲内の特定値（下限値Ｌ１又は上限値Ｌ２）を採用した場合、候補値及び適合値間の差分を３回目の燃料噴射量に反映させるようになる。
このような制御構造を適用することで、１回目のパイロット噴射によって発生する圧力脈動が２回目のパイロット噴射に及ぼす影響（例えば機関出力や排気特性の変化）を減殺するための補正を行う場合に、その二次的な影響を受けてパイロットインターバルが適合範囲から外れ、パイロット噴射特有の作用効果（燃焼騒音の低減効果やＮＯｘ排出量の低減効果）を損なってしまうことがなくなる。しかも、要求される機関出力を得るために必要な量（目標量）と、実際に噴射される総燃料量とを確実に合致させることもできるようになるため、機関トルクを変化させてしまうこともない。
従って、パイロット噴射の実効が十分に図られ、エンジン１の機関出力や排気特性が最適化されるようになる。
また、２回のパイロット噴射と主噴射とを連続して行うといった制御構造に限らず、一燃焼サイクルにおいて少なくとも３回以上の燃料噴射を近接したタイミングで行う他の制御構造に本発明を適用しても、上記実施の形態に準ずる効果を奏することができる。
また、上記実施の形態では、燃料噴射弁１３としてその内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁を採用することとしたが、印加電圧等の大きさに応答して伸縮するピエゾ素子の特性を利用したいわゆるピエゾ駆動式の燃料噴射弁を適用しても、上記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
〔変形例〕
上記実施の形態では、図４のルーチンにおける一連の処理手順（Ｓ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１０７ａ→Ｓ１０８ａ→Ｓ１０９ａ）や図３（ｃ）のタイムチャートに示すように、うねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の上限値Ｌ２よりも遅い場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値としては上限値Ｌ２を採用するようにした。そして、候補値及び適合値間の差分ΔＣ２を３回目の燃料噴射量（主噴射の燃料噴射量）に反映させ、主噴射の燃料噴射量を増量するように、主噴射の終了タイミングを遅らせる制御構造を採用した。
これに替え、以下のような制御構造を採用することもできる。
（Ａ）任意の燃焼サイクルにおいて、うねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の上限値Ｌ２よりも遅くなった場合、その燃焼サイクルにおいては上記実施の形態と同様の処理を行って燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形を決定する。すなわち、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として上限値Ｌ２を採用した上で、候補値及び適合値間の差分ΔＣ２を３回目の燃料噴射量（主噴射の燃料噴射量）に反映させ、主噴射の燃料噴射量を増量するように、主噴射の終了タイミングを時刻ｔ６から時刻ｔ６″まで遅らせる（図５（ａ）を参照）。
（Ｂ）そして、次回以降の燃焼サイクルにおいても、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値としては上限値Ｌ２を採用する。ただし、主噴射の終了タイミングは時刻ｔ６″から時刻ｔ６に戻し、その分、２回目のパイロット噴射の開始タイミングを時刻ｔ３から時刻ｔ３′まで早めることによって、候補値及び適合値間の差分ΔＣ２を加味した総燃料噴射量の調整を行う（図５（ｂ）を参照）。
また、上記実施の形態では、図４のルーチンにおける一連の処理手順（Ｓ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１０７ｂ→Ｓ１０８ｂ→Ｓ１０９ｂ）や図３（ｂ）のタイムチャートに示すように、うねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の下限値Ｌ１よりも早い場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値としては下限値Ｌ１を採用するようにした。そして、候補値及び適合値間の差分ΔＣ１を３回目の燃料噴射量（主噴射の燃料噴射量）に反映させ、主噴射の燃料噴射量を減量するように、主噴射の終了タイミングを早める制御構造を採用した。
これに替え、以下のような制御構造を採用することもできる。
（Ｃ）任意の燃焼サイクルにおいて、うねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミング（候補値）が適合範囲の下限値Ｌ１よりも早くなった場合、その燃焼サイクルにおいては上記実施の形態と同様の処理を行って燃料噴射弁１３の駆動パルスの波形を決定する。すなわち、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として下限値Ｌ１を採用した上で、候補値及び適合値間の差分ΔＣ１を３回目の燃料噴射量に反映させ、３回目の燃料噴射量（主噴射の燃料噴射量）を減量するように、主噴射の終了タイミングを時刻ｔ６から時刻ｔ６′まで早める（図６（ａ）を参照）。
（Ｄ）そして、次回以降の燃焼サイクルにおいても、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値としては下限値Ｌ１を採用する。ただし、主噴射の終了タイミングは時刻ｔ６′から時刻ｔ６に戻し、その分、２回目のパイロット噴射の開始タイミングを時刻ｔ３から時刻ｔ３″まで遅らせることによって、候補値及び適合値間の差分ΔＣ１を加味した総燃料噴射量の調整を行う（図６（ｂ）を参照）。
これらの変形例にかかる制御構造を採用しても、主噴射の終了タイミングや１回目のパイロット噴射の噴射時間の変更を伴うことなく、機関燃焼状態の安定化（機関騒音の抑制等）を図ることができる。すなわち、上記実施の形態に準ずる効果を奏することができる。
なお、上記変形例では、任意の燃焼サイクルにおいて、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）からはずれた場合、主噴射の終了タイミングを一旦変更した後、次回以降の燃焼サイクルにおいて元に戻した上で、２回目のパイロット噴射の開始タイミングを変更（補正）するようにした。しかし、このような制御構造に限らず、任意の燃焼サイクルにおいて、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）からはずれた場合、その燃焼サイクル及び次回以降の燃焼サイクルを含め主噴射の終了タイミングの変更は行わず、次回以降の燃焼サイクルにおいて２回目のパイロット噴射の開始タイミングを変更（補正）するといった制御構造を採用してもよい。ただし、この場合でも、その燃焼サイクル及び次回以降の燃焼サイクルにおける２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値としては、下限値Ｌ１或いは上限値Ｌ２を採用することになる。
また、上記変形例を含め、上記実施の形態では、任意の燃焼サイクルにおいて、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）からはずれた場合、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として、適合範囲内の下限値Ｌ１や上限値Ｌ２を採用することにした。これに限らず、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）からはずれた場合、適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）内であれば下限値Ｌ１や上限値Ｌ２以外の値を２回目のパイロット噴射の終了タイミングの適合値として採用しても、上記実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。ただし、主噴射（３回目の燃料噴射）の終了タイミング、それ以降の燃料噴射の時間、或いは２回目の燃料噴射の開始タイミングをできるだけ変更せずに、パイロットインターバルを所定範囲に保持するのが好ましい。したがって、たとえ適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）内であっても、２回目の燃料噴射の終了タイミングの適合値としては、うねり補正値を加味して補正された２回目のパイロット噴射の終了タイミングにできるだけ近接した値を採用する方がよい。すなわち、上記実施の形態で採用した制御構造のように、２回目のパイロット噴射の終了タイミングの候補値が適合範囲（Ｌ１−Ｌ２）からはずれた場合には、適合範囲内でその候補値に最も近接した値（下限値Ｌ１若しくは上限値Ｌ２）を適合値として選択するのが、最も好ましい制御態様であるといえる。
産業上の利用可能性
本発明の装置及び方法は、内燃機関の１燃焼サイクル中に連続して当該機関の燃焼室に高圧燃料を噴射供給する際、連続する燃料噴射による噴射量や噴射タイミングの制御性を高め、機関出力の特性や排気の特性を向上させるために有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施の形態にかかるディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。
図２は、パイロット噴射の実行時における燃料噴射弁の駆動パルスと、燃料噴射弁内の圧力変動とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。
図３は、燃料噴射弁の駆動パルスの波形が決定される手順を模式的に説明するタイムチャートである。
図４は、パイロット噴射を実行するにあたり、燃料噴射弁の駆動パルスを決定するための処理手順を示すフローチャートである。
図５は、同実施の形態の変形例にかかる制御構造を採用した場合、任意に燃焼サイクルと、後続する燃焼サイクルとにみられる燃料噴射弁の駆動パルスの波形を例示するタイムチャートである。
図６は、同実施の形態の変形例にかかる制御構造を採用した場合、任意に燃焼サイクルと、後続する燃焼サイクルとにみられる燃料噴射弁の駆動パルスの波形を例示するタイムチャートである。
【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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【国際調査報告】
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