(57)【要約】【課題】ノズルからの距離が周方向に異なっている内周側面を有したキャビティが形成されたピストンを備え、ノズルに形成された複数の噴孔のどれに異常があるかを判定する圧縮着火式内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】周方向に間隔をあけた複数の噴孔を有し、燃焼室に直接燃料を噴射するノズルと、前記ノズルからの距離が周方向で異なっている内周側面を含むキャビティを有したピストンと、前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔と、前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も近い部分に燃料を噴射する第２噴孔と、前記燃焼室内での熱発生率を検出する検出部と、前記第１及び第２噴孔のどちらが異常かを判定する制御部と、を備えた圧縮着火式内燃機関の制御装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔をあけた複数の噴孔を有し、燃焼室に直接燃料を噴射するノズルと、
前記ノズルからの距離が周方向で異なっている内周側面を含むキャビティを有したピストンと、
前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔と、
前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も近い部分に燃料を噴射する第２噴孔と、
前記燃焼室内での熱発生率を検出する検出部と、
メイン噴射において前記第２噴孔からの燃料噴霧の着火後であり前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火前での前記熱発生率の最大値である前半判定値と、前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火後での前記熱発生率の最大値である後半判定値と、の一方に対する他方の大きさに基づいて、前記第１及び第２噴孔のどちらが異常かを判定する制御部と、を備えた圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
周方向に間隔をあけた複数の噴孔を有し、燃焼室に直接燃料を噴射するノズルと、
前記ノズルからの距離が周方向で異なっている内周側面を含むキャビティを有したピストンと、
前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔と、
前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も近い部分に燃料を噴射する第２噴孔と、
前記燃焼室内での熱発生率を検出する検出部と、
メイン噴射において前記第２噴孔からの燃料噴霧の着火後であり前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火前での前記熱発生率の低下率が最大時での前記熱発生率の値である前半判定値と、前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火後での前記熱発生率の最大値である後半判定値と、の一方に対する他方の大きさに基づいて、前記第１及び第２噴孔のどちらが異常かを判定する制御部と、を備えた圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記後半判定値に対する前記前半判定値の大きさが所定範囲を超えている場合、前記第１噴孔に異常があると判定し、
前記後半判定値に対する前記前半判定値の大きさが前記所定範囲未満の場合、前記第２噴孔に異常があると判定する、請求項１又は２の圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記前半判定値に対する前記後半判定値の大きさが所定範囲を超えている場合、前記第２噴孔に異常があると判定し、
前記前半判定値に対する前記後半判定値の大きさが前記所定範囲未満の場合、前記第１噴孔に異常があると判定する、請求項１又は２の圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１噴孔に異常があると判定した場合には、スモークの発生を抑制するための処理を実行する、請求項１乃至４の何れかの圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２噴孔に異常があると判定した場合には、燃料の着火性が向上する処理を実行する、請求項１乃至５の何れかの圧縮着火式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、圧縮着火式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルからの距離が周方向に異なっている内周側面を有したキャビティが形成されたピストンがある。例えば特許文献１に開示されているピストンのキャビティの内周側面は、周方向に凹部、凸部が交互に並んだ形状である。ノズルには、凹部、凸部に燃料を噴射する複数の噴孔が形成されている。ノズルからの距離は凸部が近く、凹部が離れている。このため、ノズルの複数の噴孔から燃料が噴射されると、凸部へ噴射された燃料が最初に凸部に衝突し、その後で凹部へ噴射された燃料が凹部へ衝突する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような内燃機関のノズルの噴孔に異常が生じた場合に、ノズルに近い内周側面の部分へ燃料を噴射する噴孔、又はノズルから遠い内周側面の部分へ燃料を噴射する噴孔のどちらに異常があるのかを判定する方法は知られていない。
【０００５】
本発明は、ノズルからの距離が周方向に異なっている内周側面を有したキャビティが形成されたピストンを備え、ノズルに形成された複数の噴孔のどれに異常があるかを判定する圧縮着火式内燃機関の制御装置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】
上記目的は、周方向に間隔をあけた複数の噴孔を有し、燃焼室に直接燃料を噴射するノズルと、前記ノズルから距離が周方向で異なっている内周側面を含むキャビティを有したピストンと、前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔と、前記複数の噴孔のうち、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も近い部分に燃料を噴射する第２噴孔と、前記燃焼室内での熱発生率を検出する検出部と、メイン噴射において前記第２噴孔からの燃料噴霧の着火後であり前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火前での前記熱発生率の最大値である前半判定値と、前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火後での前記熱発生率の最大値である後半判定値と、の一方に対する他方の大きさに基づいて、前記第１及び第２噴孔のどちらが異常かを判定する制御部と、を備えた圧縮着火式内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
上記目的は、周方向に間隔をあけた複数の噴孔を有し、燃焼室に直接燃料を噴射するノズルと、前記ノズルから距離が周方向で異なっている内周側面を含むキャビティを有したピストンと、前記複数の噴孔に含まれ、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔と、前記複数の噴孔に含まれ、前記ノズルから前記内周側面までの距離が最も近い部分に燃料を噴射する第２噴孔と、前記燃焼室内での熱発生率を検出する検出部と、メイン噴射において前記第２噴孔からの燃料噴霧の着火後であり前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火前での前記熱発生率の低下率が最大時での前記熱発生率の値である前半判定値と、前記第１噴孔からの燃料噴霧の着火後での前記熱発生率の最大値である後半判定値と、の一方に対する他方の大きさに基づいて、前記第１及び第２噴孔のどちらが異常かを判定する制御部と、を備えた圧縮着火式内燃機関の制御装置によっても達成できる。
【０００８】
前記制御部は、前記後半判定値に対する前記前半判定値の大きさが所定範囲を超えている場合、前記第１噴孔に異常があると判定し、前記後半判定値に対する前記前半判定値の大きさが前記所定範囲未満の場合、前記第２噴孔に異常があると判定する、構成を採用してもよい。
【０００９】
前記制御部は、前記前半判定値に対する前記後半判定値の大きさが所定範囲を超えている場合、前記第２噴孔に異常があると判定し、前記前半判定値に対する前記後半判定値の大きさが前記所定範囲未満の場合、前記第１噴孔に異常があると判定する、構成を採用してもよい。
【００１０】
前記制御部は、前記第１噴孔に異常があると判定した場合には、スモークの発生を抑制するための処理を実行する、構成を採用してもよい。
【００１１】
前記制御部は、前記第２噴孔に異常があると判定した場合には、燃料の着火性が向上する処理を実行する、構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
ノズルからの距離が周方向に異なっている内周側面を有したキャビティが形成されたピストンを備え、ノズルに形成された複数の噴孔のどれに異常があるかを判定する圧縮着火式内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、圧縮着火式の内燃機関の説明図である。
【図２】図２Ａは、ピストンの上面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図であり、図２Ｃは、図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図３は、ノズルの先端部を下方から見た図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、熱発生率を示したグラフである。
【図５】図５は、ＥＣＵが実行する異常判定制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【００１５】
図１は、圧縮着火式の内燃機関の説明図である。圧縮着火式の内燃機関は、例えばディーゼルエンジンである。燃焼室Ｅにはスワール流が生成される。シリンダブロック８０にはシリンダ８１が形成されている。シリンダ８１内にはピストン１が収容されている。シリンダブロック８０の上部にはシリンダヘッド９０が固定されている。
【００１６】
シリンダヘッド９０、シリンダブロック８０、ピストン１は燃焼室Ｅを形成している。シリンダヘッド９０の底壁部のうち燃焼室Ｅを形成する部分９１はペントルーフ形状を有しているがこれに限定されない。
【００１７】
シリンダヘッド９０には不図示の２つの吸気ポート、２つの排気ポートが設けられている。吸気ポート、排気ポートは、それぞれ吸気弁、排気弁により開閉される。
【００１８】
シリンダヘッド９０には燃料を噴射するノズルＮが設けられている。ノズルＮは燃焼室Ｅに直接燃料を噴射する。ノズルＮは、シリンダブロック８０の中心軸ＣＰ上に設けられている。ノズルＮは、配管を介してコモンレールＲに接続されている。コモンレールＲには、高圧ポンプＰによって加圧された燃料が供給されて高圧で貯留される。ノズルＮの先端部に形成された噴孔が弁体により開かれることにより、噴孔から燃料が噴射される。なお、コモンレール３０には、同コモンレール３０内の燃料圧力を検出する燃圧センサＲＳが取り付けられている。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、エンジンの全体制御を行う。ＥＣＵ２０は、図示せぬＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されるコンピュータである。ＥＣＵ２０は、燃圧センサＲＳからの出力値に基づいて高圧ポンプＰを制御してコモンレールＲ内の燃料の圧力を制御する。
【００２０】
シリンダヘッド９０には、燃焼室Ｅ内の圧力を検出する圧力センサＰＳが取り付けられている。ＥＣＵ２０は、圧力センサＰＳからの出力値に基づいて燃焼室Ｅ内での熱発生率を算出する。例えば、次の方法により熱発生率を算出する。あるクランク角θでの熱発生率dQ/dθは、次式(1)のように表すことができる。すなわち、あるクランク角θでの熱発生率dQ/dθは、筒内圧Pと筒内容積Vとの関係に基づいて算出することができる。
dQ/dθ={к/(к-1)}×P(dV/dθ)+{1/(к-1)}×V(dP/dθ)・・・(1)
【００２１】
上式(1)において、кは比熱比であって、例えば、１．４程度である。この比熱比кは、定圧比熱Cpを定積比熱Cvで除することにより得られるものである。また、上式(1)において、Pは筒内圧、Vは筒内容積、θはクランク角である。圧力センサＰＳは、燃焼室Ｅ内での熱発生率を検出する検出部の一例である。ＥＣＵ２０は、燃焼室Ｅ内での熱発生率に基づいて後述する異常判定制御を実行する制御部の一例である。
【００２２】
図２Ａは、ピストン１の上面図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。図２Ｃは、図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。図３は、ノズルＮの先端部を下方から見た図である。ピストン１の上部には燃料が噴射されるキャビティＣが形成されている。スワール流は時計方向ＳＷに流れる。
【００２３】
キャビティＣは、ピストン１の頂面８に凹状に形成され、上面視で略楕円状である。キャビティＣは、中央部に位置し上方に隆起し手水平な隆起面３、隆起面３周囲に形成された傾斜底面４、傾斜底面４から上方に湾曲した湾曲面５、湾曲面５から上方へ延びた内周側面６、を含む。傾斜底面４は、隆起面３から径方向外側に従って斜め下方に延びており、断面視で直線状に延びている。湾曲面５は、傾斜底面４から内側に湾曲しており、傾斜底面４の周囲に形成されている。内周側面６は、湾曲面５の周囲に形成されている。内周側面６は、ノズルＮの径方向でのノズルＮからの距離が周方向で異なっている。詳しくは後述する。
【００２４】
内周側面６の径方向外側の周囲には、径方向外側に向けて斜め上方に延びた傾斜上面７が形成されている。傾斜上面７の径方向外側の周囲には、水平面である頂面８が形成されている。尚、図２Ａにおいては、傾斜底面４と湾曲面５との境界を点線によって示している。ピストン１が上死点に位置する際には、図２Ｂ、２Ｃに示すように、ノズルＮの先端部が隆起面３に対向する。
【００２５】
図２Ａに示すように、キャビティＣは上面から見て略楕円形状である。内周側面６は、中心軸ＣＰ周りに時計方向に等角度間隔で並んだ領域６１〜６６を含む。領域６１、６５は中心軸ＣＰを介して対向し、同様に、領域６２、６６、領域６３、６７、領域６４、６８も中心軸ＣＰを介して対向する。中心軸ＣＰに垂直な水平方向での領域６１、６５間の距離は、領域６２、６６間、領域６３、６７間、領域６４、６８間のそれぞれの距離よりも長い。水平方向での領域６３、６７間の距離は、領域６１、６５間、領域６２、６６間、領域６４、６８間のそれぞれの距離よりも短い。領域６１、６５間の距離は、楕円の長径に相当し、領域６３、６７間の距離は、楕円の短径に相当する。即ち、領域６１、６５は、ノズルＮから内周側面６までの距離が最も離れた部分に相当する。領域６３、６７は、ノズルＮから内周側面６までの距離が最も近い部分に相当する。領域６２、６６間、領域６４、６８間のそれぞれの距離は等しい。内周側面６の形状は、上面から見て中心軸ＣＰに対して点対象である。領域６１〜６８のうち、領域６１、６５はノズルＮから最も離れており、領域６３、６７はノズルＮに最も近い。
【００２６】
図３に示すように、ノズルＮの先端部には周方向に間隔をおいた複数の噴孔７１〜７８が形成されている。ノズルＮの先端部は、テーパー状であり、このテーパー状の外周面にこれら複数の噴孔７１〜７８が形成されている。ピストン１が上死点にある時、ノズルＮの噴孔７１〜７８は、それぞれ内周側面６の領域６１〜６８に対向する。噴孔７１、７５は、複数の噴孔７１〜７８のうち、ノズルＮから内周側面６までの距離が最も離れた部分に燃料を噴射する第１噴孔の一例である。噴孔７３、７７は、複数の噴孔７１〜７８のうち、ノズルＮの径方向での内周側面６からの距離が最も近い第２噴孔の一例である。全ての噴孔７１〜７８から燃料が噴射された場合、噴孔７３、７７からの燃料噴霧が最も早く内周側面６に衝突し、噴孔７１、７５からの燃料噴霧が最も遅く内周側面６に衝突する。
【００２７】
図２Ａ〜２Ｃにおいては、ノズルＮの噴孔７１〜７３からそれぞれ噴射された燃料噴霧Ｆ１〜Ｆ３を示している。尚、図２Ａ〜２Ｃにおいては、噴孔７４〜７８から噴射される燃料噴霧については省略してある。
【００２８】
次に、燃料の燃焼について説明する。ノズルＮから燃料が噴射されると、全ての噴孔７１〜７８から略同時に燃料が噴射される。先に領域６３、６７に燃料噴霧が衝突する。次に領域６２、６４、６６、６８に燃料噴霧が衝突する。最後に領域６１、６５に燃料噴霧が衝突する。図２Ａ〜２Ｃに示した例では、燃料噴霧Ｆ３、Ｆ２、Ｆ１の順にそれぞれ領域６３、６２、６１に衝突する。これら燃料噴霧が内周側面６の何れかの領域に衝突すると、燃料噴霧と空気が攪拌されて着火する。従って、最初に燃料噴霧Ｆ３が着火し、次に燃料噴霧Ｆ２が着火し、最後に燃料噴霧Ｆ１が着火する。
【００２９】
これにより、燃料噴霧の燃焼速度差を確保することができる。これにより、複数の燃料噴霧が同時に着火して燃焼速度差が小さい場合と比較して、熱量のピーク値を抑制して燃焼温度を抑制できる。これにより、ＮＯｘを低減でき、燃焼騒音も抑制できる。このように本実施例の内燃機関は性能が向上している。
【００３０】
図４Ａ、４Ｂは、熱発生率を示したグラフである。縦軸は熱発生率、横軸はクランク角度を示している。図４Ａは、軽負荷又は中負荷運転時での熱発生率の例を示しており、図４Ｂは、高負荷運転時での熱発生率の例を示している。本実施例では、一回の燃焼サイクルで、パイロット噴射、メイン噴射、及びアフター噴射が実行される。それぞれの噴射に起因して燃料が燃焼し燃焼室Ｅ内での熱発生率が変動する。パイロット噴射に起因する熱発生率の上昇は、ピストン１が上死点付近に位置する場合に生じる。メイン噴射に起因する熱発生率の上昇は、主に膨張行程で生じる。メイン噴射は、エンジンのトルクを発生させるための燃料噴射であり、例えばエンジンの負荷（具体的には、スロットル開度やアクセル踏下量等）に応じて噴射量が決定される。
【００３１】
軽負荷又は中負荷運転時でのメイン噴射による熱発生率については、図４Ａに示すように、所定のクランク角度ＰＣＡの前後で前半最大値と後半最大値とが存在する。この理由は、前半最大値は、ノズルＮから近い領域６３、６７に向けて噴射された燃料噴霧が着火して燃焼したことに起因したものと考えられる。また、後半最大値は、全ての燃料噴霧が着火して燃焼したことに起因したものと考えられる。尚、前半最大値は、熱発生率の傾きがゼロとなる極大値でもある。尚、前半最大値、後半最大値は、詳しくは後述するが噴孔の異常判定制御に使用される前半判定値Ａ、後半判定値Ｂ（以下、判定値と称する）に相当する。
【００３２】
高負荷運転時でのメイン噴射による熱発生率については、図４Ｂに示すように、後半判定値Ｂに加えて、所定のクランク角度ＰＣＡ前であってメイン噴射により熱発生率が上昇し始めた後に低下率が最大となる時の熱発生率の値が存在する。この理由は、高負荷運転時では燃焼室Ｅ内の温度が高いため、噴射された燃料噴霧が早期に自着火するためと考えられる。尚、熱発生率の低下率が最大となる時とは、熱発生率の傾きが最大に低下する時である。尚、所定のクランク角度ＰＣＡの前においてメイン噴射による熱発生率の上昇開始後での熱発生率の低下率の最大時での熱発生率の値も、前半判定値Ａ（以下、判定値と称する）に相当する。
【００３３】
ここで所定のクランク角度ＰＣＡは、正常な燃焼状態での、メイン噴射において噴射された燃料噴霧のうち最初に燃料噴霧に着火した後であって最後に燃料噴霧に着火する前の間のクランク角度である。上述したように、正常な燃焼状態では、メイン噴射において噴孔７３、７７から領域６３、６７へ噴射された燃料噴霧が最初に着火する。また、噴孔７１、７５から領域６１、６５へ噴射された燃料噴霧が最後に着火する。従って、判定値Ａはメイン噴射で最初に着火する燃料噴霧Ｆ３に起因したものであり、判定値Ｂはメイン噴射での全ての燃料噴霧が着火したことに起因したものである。所定のクランク角度ＰＣＡは、予め実験などによって得られた結果に基づいて設定される。
【００３４】
例えば、ノズルＮの噴孔にデポジッド等が付着して、燃料噴霧の形状に異常が生じ、または燃料噴射量が所望の量よりも低下する恐れがある。ＥＣＵ２０は、何れの噴孔に異常が発生しているのかを判定して、その判定結果に基づいて適切な制御を実行する。以下に、ＥＣＵ２０が実行する異常判定制御について説明する。
【００３５】
図５は、ＥＣＵ２０が実行する異常判定制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ２０は、圧力センサＰＳから取得した筒内圧力と上記式（１）とに基づいて、メイン噴射による熱発生率の判定値Ａ及び判定値Ｂを算出する（ステップＳ１、Ｓ２）。
【００３６】
次に、ＥＣＵ２０は、判定値Ｂに対する判定値Ａの実際の割合（以下、実割合と称する）、換言すれば判定値Ａを判定値Ｂで割った値を算出する（ステップＳ３）。実割合の大きさは、判定値Ａ、Ｂの一方に対する他方の大きさを意味する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数、目標噴射量を算出する（ステップＳ４）。エンジン回転数はクランク角センサからの出力により、目標噴射量は、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて算出するが、これ以外の公知の方法を用いてもよい。次に、算出された目標噴射量に基づいて、正常範囲を算出する（ステップＳ５）。正常範囲とは、算出された目標噴射量で燃料が正常に噴射されて燃焼した場合での、判定値Ｂに対する判定値Ａの割合の取り得る範囲である。正常範囲は、予め実験により得られた結果に基づいて作成され、ＥＣＵ２０のＲＯＭ等に予め記憶された、少なくとも目標噴射量に対応付けられたマップに基づいて算出する。尚、正常範囲は、所定範囲の一例である。尚、ステップＳ３、Ｓ５の算出順序は問わない。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、算出された実割合が正常範囲を超えているか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、実割合が大きい場合とは、判定値Ｂに対する判定値Ａの大きさが比較的大きい場合、換言すれば、判定値Ａに対する判定値Ｂの大きさが比較的小さい場合を意味する。実割合が大きくなる場合には、判定値Ｂは変化せずに判定値Ａが正常値よりも大きくなった場合と、判定値Ａが変化せずに判定値Ｂが正常値よりも小さくなった場合とが含まれる。しかしながら、判定値Ａが大きくなる場合とは、噴孔７３、７７から噴射されて早期に着火する燃料噴霧の量が増大したことを意味し、このような事態が起こることは考えにくい。また、ノズルＮ内のアクチュエータの不良などが生じた場合には、噴孔７３、７７のみならずその他の噴孔からの燃料噴射量も一様に増大する。従って、判定値Ｂが正常値よりも小さくなったことにより、実割合が正常範囲を超えると考えられる。この場合、噴孔７１、７５の少なくとも一方に何らかの異常が生じ、噴孔７１、７５からの燃料噴霧の量やペネトレーションが低下していることが考えられる。この場合、隣り合う噴霧同士が干渉してスモークが悪化する恐れがある。
【００３９】
従って、ＥＣＵ２０は、スモークの悪化を抑制する処理として、高圧ポンプＰを制御してコモンレールＲ内の燃料圧力を増大するように補正する（ステップＳ７）。これにより、７１、７５からの燃料噴霧のペネトレーションの低下が抑制され、スモークの悪化を抑制できる。これにより、スモークの悪化に起因したディーゼル微粒子捕集フィルターの破損も抑制できる。
【００４０】
ステップＳ６で肯定判定の場合、ＥＣＵ２０は、実割合が正常範囲未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、実割合が小さい場合とは、判定値Ｂに対する判定値Ａの大きさが比較的小さい場合、換言すれば、判定値Ａに対する判定値Ｂの大きさが比較的大きい場合を意味する。実割合が小さくなる場合には、判定値Ｂが変化せずに判定値Ａが正常値よりも小さくなった場合と、判定値Ａが変化せずに判定値Ｂが正常値よりも大きくなった場合とが含まれる。しかしながら、判定値Ｂが正常値よりも大きくなる場合とは、噴孔７１、７５から噴射されて遅くに着火する燃料噴霧の量が増大したことを意味し、このような事態が起こることは考えにくい。従って、判定値Ａが正常値よりも小さくなったことにより、実割合が正常範囲未満となったと考えられる。この場合、噴孔７３、７７の少なくとも一方にデポジットなどの何らかの異常が生じ、噴孔７３、７７からの燃料噴霧の量やペネトレーションが低下していることが考えられる。この場合、本来であれば早期に着火するはずの燃料噴霧の着火性が悪化する恐れがある。このため、例えば軽負荷運転時などでは失火する可能性もある。
【００４１】
従って、ＥＣＵ２０は、燃料の着火性を向上させる処理として、パイロット噴射の燃料噴射量を増量する補正を行う（ステップＳ９）。これにより、メイン燃焼よりも前の予備的な燃焼である予備燃焼での熱発生率が向上して、失火を抑制できる。パイロット噴射の燃料噴射量を増量することによりスモークが悪化する恐れがあるが、スモークの発生よりも優先してエンジンの失火を抑制する。
【００４２】
ステップＳ８で否定判定の場合には、ＥＣＵ２０は本制御を終了する。以上のように、ＥＣＵ２０は、判定値Ａ、Ｂに基づいて燃焼状態が正常であるか異常であるかを判定し、異常である場合には、噴孔７１、７５側、又は噴孔７３、７７側のどちらが側が異常であるかを判定する。更に、ＥＣＵ２０は、この判定結果に応じて、失火を抑制する制御又はスモークの悪化を抑制する制御のいずれを実行すべきかを判定できる。尚、ステップＳ６、Ｓ８の順序は問わない。
【００４３】
上記の実施例では、正常範囲の上限値及び下限値は、噴孔７１、７５側、又は噴孔７３、７７側のどちらが側が異常であるかを判定するための、異なる所定の基準値に相当する。
【００４４】
図４Ａ、４Ｂに示したように、判定値Ａは、所定のクランク角度ＰＣＡ前に生じる熱発生率の最大値であり極大値でもある値と、熱発生率の低下率が最大時での熱発生率の値とが取り得る。ＥＣＵ２０は、所定のクランク角度ＰＣＡ前であってメイン噴射実行後の期間内に、熱発生率が最大値でもあり極大値でもある値が存在しているかどうかを判定し、ある場合にはこの値を判定値Ａとして用いる。最大値でもあり極大値でもある値が存在していない場合には、ＥＣＵ２０は熱発生率の低下率が最大時での熱発生率の値を判定値Ａとして用いる。
【００４５】
尚、本実施例では判定値Ｂに対する判定値Ａの割合に基づいて異常判定制御を実行するがこれに限定されない。例えば、判定値Ａに対する判定値Ｂの実割合に基づいて異常判定制御を行ってもよい。判定値Ａに対する判定値Ｂの割合も、判定値Ａ、Ｂの一方に対する他方の大きさを示すものだからである。この場合、正常燃焼時で判定値Ａに対する判定値Ｂの割合が取り得る範囲を正常範囲として算出する。そして、実割合が正常範囲未満の場合にステップＳ７の処理を実行し、超えている場合にはステップＳ９の処理を実行する。
【００４６】
また、判定値Ａ、Ｂの一方から他方を減算した値に基づいて異常判定制御を行ってもよい。判定値Ａ、Ｂの一方から他方を減算した値も、判定値Ａ、Ｂの一方に対する他方の大きさを示すものだからである。この場合、正常燃焼時で判定値Ａ、Ｂの何れか一方から他方を減算した値が取り得る範囲を正常範囲として算出する。実際に判定値Ａ、Ｂの一方から他方を減算した判定値が、正常範囲を超えているか又は正常範囲未満であるかに応じて、異常のある噴孔を判定し、ステップＳ７又はステップＳ９の処理を実行する。
【００４７】
本実施例では、判定値Ａ、Ｂに基づいて、燃料噴射の噴射圧、噴射量、噴射タイミングの少なくとも一つを補正することにより、燃料の着火性を向上させる処理及びスモークの悪化を抑制する処理の一方を実行する、又は実行しない。
【００４８】
尚、スモークの悪化を抑制する処理として、上記ステップＳ７以外の処理を実行してもよい。ＥＧＲバルブを制御してＥＧＲ量を減量して燃焼室Ｅ内に導入される酸素量を増やす処理を実行してもよい。ウェストゲートバルブの開度を制御して過給圧を上げることで、燃焼室Ｅ内に導入される酸素量を増やす処理を実行してもよい。スワールコントロールバルブの開度を制御して筒内のスワール流を増大させる処理を実行してもよい。パイロット噴射量又はパイロット噴射回数を少なくする制御を実行してもよい。１回の燃焼サイクルにおける燃料噴射の開始時期を遅角する処理を実行してもよい。スモークの悪化を抑制する処理は、その他公知のものであってもよい。
【００４９】
尚、燃料の着火性を向上させる処理として、上記のステップＳ９の処理以外を行ってもよい。例えば、メイン噴射の噴射タイミング、又は１回の燃焼サイクルにおける燃料噴射の開始時期を進角する処理を行ってよい。ＥＧＲバルブの開度を制御して低下させてＥＧＲ量を減量する補正処理を行ってもよい。ウェストゲートバルブの開度を制御して過給圧を上げて圧縮端圧力を上げる制御を行ってもよい。スワールコントロールバルブの開度を制御して筒内のスワール流を低下させる処理を行ってもよい。パイロット噴射回数を増加する処理を行ってもよい。コモンレールＣ内の燃圧を低下させる処理を行ってもよい。一時的にグロープラグを通電する処理を実行してもよい。燃料の着火性を向上させる処理は、その他公知のものであってもよい。
【００５０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５１】
ノズルの噴孔は上記例に記載した数に限定されない。ノズルの噴孔は、少なくとも２つあればよい。また、キャビティの形状も上述したように楕円形に限定されない。キャビティの形状が上面視で完全な円形状であり、ノズルの位置がキャビティの中心軸から離れた位置にあってもよい。このようにノズルをキャビティの中心軸から離れた位置に配置した場合においても、ノズルの径方向でのノズルからキャビティの内周側面までの距離は周方向で異なるからである。
【００５２】
上記実施例では、内燃機関の負荷に応じて変化する熱発生率の変化を考慮して、図４Ａに示したように熱発発生率の最大値且つ極大値、又は図４Ｂに示したように熱発生率の低下率の最大時での熱発生率の値を判定値Ａとして算出する。しかしながら、内燃機関の大きさやキャビティの形状、使用可能な内燃機関の運転領域等の条件によっては、正常燃焼状態での熱発生率の変動が図４Ａ、４Ｂの一方側のみのようになる場合も考えられる。従って、図４Ｂに示したように熱発生率の低下率の最大時での熱発生率の値のみを判定値Ａとして用いて異常判定制御を実行してもよい。また、図４Ａに示したように最大値のみを判定値Ａとして用いて異常判定制御を実行してもよい。この場合、判定値Ａは、最大値であればよく極大値である必要はない。
【符号の説明】
【００５３】
１  ピストン
３  隆起面
４  傾斜底面
５  湾曲面
６  内周側面
６１〜６８  領域
Ｎ  ノズル
７１〜７８  噴孔
ＣＰ  中心軸
【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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