(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の燃料噴射装置の燃焼騒音、特に、特定周波数域での特定振動強度を十分に低減させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】多気筒の内燃機関のクランク角信号Δθを出力するクランク角センサ１９と、内燃機関１の燃料噴射弁１４から燃料を噴射させる噴射制御手段Ａ０と、各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼音センサ６と、各気筒が燃焼状態にあることを検出する燃焼検出区間♯ｎＥを気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段Ａ３と、クランク角センサの出力、及び、燃焼検出区間♯ｎＥにおける燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の音又は振動を識別する識別手段Ａ２と、識別手段Ａ２の識別結果である振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４に応じて噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段Ａ４と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒の内燃機関のクランク角信号を出力するクランク角センサと、
前記内燃機関の燃料噴射弁から燃料を噴射させる噴射制御手段と、
各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼振動検出手段と、
各気筒が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段と、
前記クランク角センサの出力、及び、前記燃焼検出期間設定手段により設定された各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する識別手段と、
前記識別手段の識別結果に応じて前記噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段と、
を具備した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】
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記識別手段が、
前記各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記音又は振動の強度指標値を演算する強度指標値演算手段と、
前記強度指標値演算手段の演算した強度指標値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する判定手段と、
を具備し、
前記修正手段が、前記強度指標値を前記所定範囲内に収めるよう前記噴射制御量を気筒毎に修正す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】
請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御量が燃料噴射量であり、
前記識別手段が、前記強度指標値を所定の強度基準値と比較する強度比較手段をさらに備え、
前記修正手段が、前記強度比較手段により前記強度指標値が前記強度基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を増やし、前記強度指標値が前記強度基準値を超えていないと判断されたときは前記燃料噴射量を減らすよう気筒毎に修正す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４】
請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記識別手段が、前記燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する噴射量比較手段をさらに備え、
前記修正手段が、前記噴射量比較手段により前記燃料噴射量が前記噴射量基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を気筒毎に複数回に分割して噴射させ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５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段が、メイン噴射及びこれに先立つプレ噴射を行うよう前期燃料噴射弁を制御し、
前記噴射制御量が、前記プレ噴射の噴射制御量であり、
前記修正手段が、前記プレ噴射の噴射制御制御量を気筒毎に修正す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６】
請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記噴射制御手段は、前記内燃機関の運転条件が同じ運転域では前記プレ噴射の燃料噴射量が同一となるように制御する、ことを特徴とする内燃機関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、内燃機関の燃料噴射を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴エンジン、例えばコモンレールディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、燃料噴射ポンプにより低圧燃料が高圧化され、その高圧燃料がコモンレールを介して各気筒に設けられた燃料噴射弁に導かれる。各燃料噴射弁は、電磁式のニードルバルブを開閉操作することで、噴射量、噴射時期、噴射回数が制御される。  
ところで、近年の排気ガス規制の観点から、燃料噴射弁から噴射される燃料量が目標値となるよう、噴射量精度を一層高めることが要求されている。特に、主噴射（メイン噴射）に先駆けて行われているプレ噴射（パイロット噴射を含む）、あるいは主噴射後のアフタ噴射（ポスト噴射を含む）といった小噴射量の精度を向上することが要求されている。
【０００３】
例えば、メイン噴射に先立って少量の燃料を噴射するパイロット噴射モードで噴射が行われるとする。この場合、パイロット噴射による燃料の燃焼熱によってメイン噴射の燃料の着火遅れを改善でき、急峻な燃焼が抑制され、これによって内燃機関の騒音や排気中のＮＯｘなどを抑制することができる。しかし、この場合の噴射時期や噴射量には高い精度が要求され、パイロット噴射量が適正でないと燃焼による振動騒音が大きくなり、ユーザーに不快感を与えるおそれがある。
【０００４】
ところで、従来の騒音低減技術は、オーバーオール（全周波数域）で実施することが多いが、ディーゼルエンジンの騒音をさらに低減させるためには、特定の周波数域を狙って騒音の低減を図ることが望ましい。例えば、特開２００２−４７９７５号公報（特許文献１）に開示される内燃機関の燃料噴射制御装置では、パイロット噴射とメイン噴射の間隔である両燃焼時圧力波（燃焼振動）の発生時間差（燃焼インターバル）を調整して互いの圧力波を干渉させ、特定周波数域の筒内圧（あるいは振動）を低下させ、よって騒音を低下させることが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４７９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の燃料噴射制御装置では、気筒毎のパイロット噴射とメイン噴射の発生時間差（燃焼インターバル）が演算され、各燃焼時圧力波が互に干渉するように調整する制御器が必要となる。このため、制御の複雑化を招くこととなる。さらに、この燃料噴射制御装置でフィードバック制御を実施する場合には、気筒毎にそれぞれ筒内圧センサを設けることとなり、コスト高を招き易い。
【０００７】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、内燃機関の燃料噴射装置の燃焼騒音、特に、特定周波数域の特定振動強度を十分に低減させることができるとともに、熱効率の維持を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明は、多気筒の内燃機関のクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記内燃機関の燃料噴射弁から燃料噴射させる噴射制御手段と、各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼振動検出手段と、各気筒が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段と、前記クランク角センサの出力、及び、前記燃焼検出期間設定手段により設定された各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する識別手段と、前記識別手段の識別結果に応じて前記噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記識別手段が、前記各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記音又は振動の強度指標値を演算する強度指標値演算手段と、前記強度指標値演算手段の演算した強度指標値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する判定手段と、を具備し、前記修正手段が、前記強度指標値を前記所定範囲内に収めるよう前記噴射制御量を気筒毎に修正することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御量が燃料噴射量であり、前記識別手段が、前記強度指標値を所定の強度基準値と比較する強度比較手段をさらに備え、前記修正手段が、前記強度比較手段により前記強度指標値が前記強度基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を増やし、前記強度指標値が前記強度基準値を超えていないと判断されたときは前記燃料噴射量を減らすよう気筒毎に修正することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記識別手段が、前記燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する噴射量比較手段をさらに備え、前記修正手段が、前記噴射量比較手段により前記燃料噴射量が前記噴射量基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を気筒毎に複数回に分割して噴射させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段が、メイン噴射及びこれに先立つプレ噴射を行うよう前期燃料噴射弁を制御し、前記噴射制御量が、前記プレ噴射の噴射制御量であり、前記修正手段が、前記プレ噴射の噴射制御制御量を気筒毎に修正することを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記噴射制御手段は、前記内燃機関の運転条件が同じ運転域では前記プレ噴射の燃料噴射量が同一となるように制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明は、燃焼振動検出手段を一つ設置するだけで、全気筒から伝達される音又は振動を適確に検出し、これを用いて噴射制御量を修正する。燃焼振動検出手段は一つで済むため、低コスト化を実現することができるとともに、音又は振動の低下、熱効率の維持を図ることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析して強度指標値を演算することで、気筒毎の音又は振動をより簡単に識別することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、燃料噴射量を増減修正することで、騒音発生抑制や、燃費低減を図ることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、噴射回数を複数回に分割することで、各分割噴射での振動騒音の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、プレ噴射の噴射制御量（燃料噴射量）を修正することで、燃焼音を一層低下できるとともに、熱効率を一層精密に維持することができる。
【００１９】
請求項６の発明は、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を備えたコモンレールディーゼルエンジン（以後、単にエンジン１と記す）を示した。  
ここでのエンジン１は多気筒エンジンであり、シリンダヘッド２やシリンダブロック３からなるエンジン本体４に複数、ここでは４つのシリンダＣ♯１〜Ｃ♯４が配備されている。  
図２に示すように、エンジン本体４の４つのシリンダＣ♯１〜Ｃ♯４はエンジン長手方向Ｘに互に等間隔を保って順次配備される。各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４には燃料噴射弁１４がそれぞれ配備され、各燃料噴射弁１４の噴射駆動によって各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４への燃料噴射が行われている。エンジン本体４であるシリンダヘッド２にはエンジン長手方向Ｘでのほぼ中間位置であって、４つのシリンダＣ♯１〜Ｃ♯４と干渉しない位置にセンサ支持部５が形成され、そこに、各気筒の燃焼騒音を燃焼振動Ｖｂとして順次検出する燃焼振動検出手段である燃焼音センサ６が一つ取り付けられ、その検出信号（燃焼振動Ｖｂ）が後述のコントローラ７に入力されている。
【００２１】
本発明の要部を成すエンジンの燃料噴射制御装置はエンジン１により回転駆動され、燃料タンク８の燃料を吸い上げる低圧ポンプ９と、低圧ポンプ９の吐出油を高圧化する高圧ポンプ１１と、高圧ポンプ１１より吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレール（蓄圧配管）１２と、このコモンレール１２に蓄圧された高圧燃料を各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４に噴射する複数（ここでは４個）の燃料噴射弁（以下燃料噴射弁と記す）１４と、高圧ポンプ１１および複数個の燃料噴射弁１４を制御するコントローラ７とを備えている。なお、図１中、符号１５，１６は低圧燃料供給管１７に装着される第１、第２燃料フィルタを示す。
【００２２】
低圧ポンプ９と高圧ポンプ１１はポンプユニット１０としてユニット化されており、エンジン１の不図示のドライブシャフトに回転伝達系を介して接続されるポンプ軸１０１を備える。ポンプ軸１０１はエンジン１と同期して回転駆動され、ポンプ軸１０１の回転に連動して不図示のベーン式フィードポンプ（低圧ポンプ９）や燃料圧送用の不図示のプランジャ（高圧ポンプ１１）がそれぞれ駆動される。低圧ポンプ９は燃料タンク８からの燃料を不図示のポンプ内低圧室に圧送し、次いで、高圧ポンプ１１が低圧燃料を高圧化して燃圧調整器１８を介してコモンレール１２に供給する。燃圧調整器１８はコントローラ７に制御され、コモンレール１２内の圧力Ｐｒが所定値となるよう燃圧調整可能である。  
コモンレール１２の他端にはプレッシャリミッタ２１を介してリリーフ配管２２が接続され、リリーフ配管２２は燃料タンク８に接続されている。プレッシャリミッタ２１はコモンレール圧Ｐｒが所定の限界設定圧を超えると開弁して燃料圧の過度の上昇を抑えるよう機能する。なお、高圧ポンプ１１からのリーク燃料はリーク配管２３を経てリリーフ配管２２と合流し、燃料タンク８に戻される。
【００２３】
各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４の燃焼室に対向配備された各燃料噴射弁１４はコモンレール１２より分岐する複数の分岐管１２１にそれぞれ接続されており、各燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル２４と、この燃料噴射ノズル２４を駆動する電磁式アクチュエータとしての励磁コイル１３とを備える。燃料噴射ノズル２４は、不図示の噴射孔を開閉する針弁２６と、この針弁２６を閉弁方向に付勢するスプリング（図示せず）、およびこれらを収容するノズル本体２７とを有する。なお、各燃料噴射弁１４の励磁コイル１３はコントローラ７に接続されている。
【００２４】
燃料噴射弁１４は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、メイン噴射（主噴射）Ｔｍに先立ちプレ噴射Ｔｐを行うよう作動する。即ち、燃料噴射弁１４はその励磁コイル１３にコントローラ７からの駆動信号であるプレ噴射、メイン噴射の各駆動パルスＴｐ、Ｔｍを所定の噴射時期ｔｐ、ｔｍに印加されることで、これら駆動パルスＴｐ、Ｔｍの間隔に応じた噴射量（パルス幅相当）Ｑｐ、Ｑｍの噴射を行うよう噴射駆動できる。なお、図３（ａ）、（ｂ）中に２点鎖線で示したのは、後述の２回プレ噴射の場合の噴射モードの一例を示している。  
コントローラ７は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、図示しないタイマカウンタ等を備える。
【００２５】
図１に示すように、コントローラ７の不図示の入力端側には、アクセル開度θａを検出するアクセルセンサ３１、吸入空気量Ｑａを検出するエアーフローセンサ３２、クランク角信号Δθを検出するクランク角センサ１９、気筒判別信号Ｃｓを検出する気筒判別センサ３３、コモンレール圧Ｐｒを検出する燃圧センサ３４、水温ｗｔを検出する水温センサ３５、空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ３７、燃焼振動Ｖｂを検出する燃焼振動検出手段である燃焼音センサ６、等のセンサ類が接続されている。なお、ここでのクランク角信号Δθはコントローラ７においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられている。
【００２６】
図２に示すように、燃焼音センサ６はエンジン本体４であるシリンダヘッド２のエンジン長手方向Ｘでのほぼ中間位置のセンサ支持部５（図２参照）に一つ取り付けられている。なお、燃焼音センサ６のエンジン本体４上での位置および検出データについては後述する。  
コントローラ７の不図示の出力端側には各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４に対設された各燃料噴射弁１４と、高圧ポンプ１１の燃圧調整器１８、等の各種デバイス類が接続されている。  
コントローラ７は周知のエンジン制御機能を発揮すると共に、本発明の特徴を成す燃料噴射制御装置Ａとして機能する。
【００２７】
即ち、図５に示すように、燃料噴射制御装置Ａは噴射制御手段Ａ０と、目標噴射量設定手段Ａ１と、識別手段Ａ２と、燃焼検出区間設定手段Ａ３と、修正手段Ａ４として機能する。  
ここで、燃料噴射制御装置Ａの基本的機能を目標噴射量設定手段Ａ１が行う。目標噴射量設定手段Ａ１はエンジン１の各気筒に対してエンジン運転情報であるアクセル開度θａ、エンジン回転速度Ｎｅ、空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等を取り込む。更に、これら運転情報に基づき、基本燃料噴射量ＩＮＪｂを算出し、算出された基本燃料噴射量ＩＮＪｂに空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＱＡ／Ｆ、Ｑｗｔを加えて各噴射モードでの目標噴射量ＱＦＴ（＝ＩＮＪｂ＋ＱＡ／Ｆ＋Ｑｗｔ）を演算する。  
次に、噴射制御手段Ａ０は噴射制御データの入力に応じて、各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４の燃料噴射弁２が燃料噴射を行うよう制御する。
【００２８】
ここでは、予め設定された運転モード、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、メイン噴射（主噴射）Ｔｍに先立ちプレ噴射Ｔｐを行うプレ噴射モード（ここではパイロット噴射モード）に応じた噴射制御データを演算する。即ち、ここでは燃料噴射量マップ（不図示）を用い、プレ噴射、メイン噴射の駆動パルス間隔Ｔｐ、Ｔｍと、噴射時期ｔｐ、ｔｍと、噴射量（パルス幅相当）Ｑｐ、Ｑｍと、コモンレール圧Ｐｒ等を目標噴射量ＱＦＴに応じて演算する。  
更に、噴射制御手段Ａ０はプレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐが少なくともエンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度（エンジン負荷）θａに基づく運転条件が同じ運転域においては同一となるように制御する。これにより、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度（エンジン負荷）θａに基づく運転条件が同じ運転域でのプレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐを同一値とすることで、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。
【００２９】
更に、噴射制御手段Ａ０は後述する識別手段Ａ２による振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４（ＲＫ♯ｎ）が所定振動判定値ＴＫを上回ると判断された場合において、図４（ｃ）に示すように、プレ噴射量の増量に加えて、２点鎖線で示す１回のプレ噴射パルスＴｐ１の噴射時期ｔｐを所定値Δｔの遅角修正し、実線で示す１回のプレ噴射パルスＴｐ１の噴射時期ｔｐ（←ｔｐ―Δｔ）に修正する。これにより、騒音発生を抑制するよう噴射制御する。  
燃焼検出区間設定手段Ａ３は、各気筒の燃焼室Ｃ（シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４内の）が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する。即ち、図２に示すように、ここでは、各エンジン本体４であるシリンダヘッド２のエンジン長手方向Ｘでのほぼ中間位置であって、各気筒との間の距離が各々異なる位置にセンサ支持部５が一つ形成され、ここに気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼音センサ（燃焼振動検出手段）６が１つ取り付けられている。
【００３０】
図２に示すように、燃焼音センサ６に対して、シリンダＣ♯１（第１気筒）はＬ１、シリンダＣ♯２（第２気筒）はＬ２、シリンダＣ♯３（第３気筒）はＬ３、シリンダＣ♯４（第４気筒）はＬ４のそれぞれ異なる相対距離を保って配備されている。このため、各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４内で生じた燃焼音（燃焼振動）Ｖｂが単一の燃焼音センサ６に到達するに要する時間には相互に差が生じることとなる。  
このような点を考慮し、各気筒の燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅ（全筒共通記号として♯ｎＥと記す）（図７（ｂ）参照）のクランク角変位方向（時系列方向でもある）での設定位置（各気筒の圧縮上死点Ｃ♯１ＴＤＣ〜Ｃ♯４ＴＤＣに対する位置）が各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４毎に予め調整されている。具体的には、各気筒から単一の燃焼音センサ（燃焼振動検出手段）６までの相対距離Ｌ１〜Ｌ４が気筒毎に異なることによる振動波の伝達ずれが考えられる。
【００３１】
そこで、振動波の伝達ずれを修正するため、図７（ｂ）に示すように、各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４（各気筒）の圧縮上死点位置Ｃ♯１ＴＤＣ〜Ｃ♯４ＴＤＣに対する燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅのずれ量δ♯１〜δ♯４が予めそれぞれ設定される。これにより、クランク角変位方向（時系列方向でもある）での燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅがずれ量δ♯１〜δ♯４の設定により修正される。これにより単一の燃焼音センサ６を用いるため相対距離Ｌ１〜Ｌ４の相違があるにもかかわらず、各シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４（各気筒）の燃焼振動Ｖｂを、クランク角変位方向（時系列方向でもある）で同一条件で適確に検出でき、抽出することができる。しかも、ここでは燃焼音センサ６を１つ用いるのみで複数位置の燃焼振動Ｖｂを時系列上でのずれなく検出でき、装置のコスト低減を図ることもできる。
【００３２】
次に、識別手段Ａ２は、クランク角センサの出力、及び、燃焼検出期間設定手段Ａ３により設定された各期間♯ｎＥにおける燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する機能を備える。ここでの識別手段Ａ２の制御機能を区分すると、周波数解析手段ａ２−１と、強度指標値演算手段ａ２−２と、判定手段ａ２−３と、強度比較手段ａ２−４、噴射量比較手段ａ２−５とからなる。  
周波数解析手段ａ２−１は、気筒毎の燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅにおける燃焼振動Ｖｂを周波数解析する（図８（ａ）〜（ｃ）参照）。ここでは、燃焼振動Ｖｂがクランク角変位方向（時系列方向でもある）に沿ったデータとして収集された上でこれら燃焼振動データの内より燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅにおける燃焼振動を特定する。
【００３３】
具体的には、エンジン１の駆動時において、図７（ｂ）に示すように、全気筒（シリンダＣ♯１〜Ｃ♯４）からの燃焼振動Ｖｂが燃焼音センサ６によって、経時的に、即ち、図７（ｂ）に示すようなクランク角変位方向（時系列方向でもある）に沿って気筒毎に順次入力されている。  
更に、燃焼振動Ｖｂがクランク角変位方向に沿ったデータとして収集され、その上でこれら燃焼振動データの内より、燃焼検出区間設定手段Ａ３によって予め設定された各気筒の燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅ（全筒共通記号として♯ｎＥと記す）（図７（ｂ），図８（ｂ）参照）におけるデータを特定燃焼振動ｖｂ♯１〜ｖｂ♯４（全筒共通記号としてｖｂ♯ｎと記す）（図８（ｂ）参照）として特定し、抽出する。  
更に、各気筒の特定燃焼振動ｖｂ♯１〜ｖｂ♯４（ｖｂ♯ｎ）（図８（ｂ）参照）をフーリエ変換による周波数解析を行って、例えば、図８（ｃ）のような結果を得ている。
【００３４】
強度指標値演算手段ａ２−２は、周波数解析手段ａ２−１の解析結果、例えば、図８（ｃ）に示すようなデータの内より、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域のデータとして、低高周波数域ｆａ〜ｆｂ（特定周波数ｆｐｎ）で規制される特定周波数領域Ｅｆのデータが抽出される。  
これにより、気筒毎の音又は振動を識別する識別結果である強度指標値としての振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４（ＲＫ♯ｎ）（低高周波数域ｆａ〜ｆｂ間の面積相当値として算出される）が各気筒毎に算出される。このように、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域が特定周波数領域Ｅｆとして設定されることで、騒音判定の確実性を確保している。
【００３５】
判定手段ａ２−３は、強度指標値演算手段ａ２−２の演算した振動強度指標（強度指標値）ＲＫ♯ｎが所定範囲内に収まっているか否かを判定する。  
ここで識別手段Ａ２は、判定手段ａ２−３に代えて、強度比較手段ａ２−４を用いても良い。  
強度比較手段ａ２−４は、気筒毎の音又は振動を識別する識別結果である振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４（ＲＫ♯ｎ）（強度指標値）と所定の振動判定値（強度基準値）ＴＫと比較する。即ち、強度比較手段ａ２−４は偏差｜ＴＫ−ＲＫ♯ｎ｜を求める。  
識別手段Ａ２は、噴射量比較手段ａ２−５を備えても良い。この噴射量比較手段ａ２−５は、プレ噴射の燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する。即ち、算出されたプレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐが所定の分割判定値ＱＬ１（噴射量基準値）と比較される。この結果は後述するように、修正手段Ａ４において、噴射量Ｑｐが所定の分割判定値ＱＬ１を上回ると、プレ噴射の噴射回数を２回（複数回）に分割し、下回るとプレ噴射の噴射回数を１回に設定するようにしている。
【００３６】
次に、修正手段Ａ４は、振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４（ＲＫ♯ｎ）を所定範囲内（振動判定値ＴＫ内）に収めるよう噴射制御量、ここでは、プレ噴射制御量を気筒毎に修正する。即ち、修正手段Ａ４は、強度比較手段ａ２−４が求めた偏差｜ＴＫ−ＲＫ♯ｎ｜を用い、強度指標値ＲＫ♯ｎが振動判定値（強度基準値）ＴＫを超えていると判断されたときはプレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐを増量修正し、強度指標値ＲＫ♯ｎが強度基準値ＴＫを超えていないと判断されたときはプレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐを減らすよう修正する。具体的には、偏差｜ＴＫ−ＲＫ♯ｎ｜が、所定値β（検出誤差を考慮しあらかじめ設定される正の数）を上回ると、燃焼騒音Ｖｂがユーザーが不快感を感じるレベルであると判定し、プレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐを所定の増量値＋δｑだけ増量修正（Ｑｐ＋δｑ）し、下回ると所定の減量値−δｑだけ減量修正（Ｑｐ−δｑ）している。なお、図４（ａ）に示すように、ここでの減量値−δｑは、プレ噴射の噴射パルス幅Ｔｐを所定比率、例えば２割減である０．８・Ｔｐとし、噴射量を０．８・Ｑｐに修正し、騒音発生を抑制するよう設定している。
【００３７】
更に、修正手段Ａ４は、噴射量Ｑｐが所定の分割判定値ＱＬ１（噴射量基準値）を上回ると、プレ噴射の噴射回数を２回（複数回）に分割し、下回るとプレ噴射の噴射回数を１回に設定するようにしている。  
ここで、上回ると判定された場合において、図４（ｂ）に示すように、プレ噴射Ｔｐの噴射回数を、２回（例えばＴｐ１＋Ｔｐ２）に分割し、これら両プレ噴射Ｔｐ１＋Ｔｐ２の燃焼が相互に干渉しない程度の間隔を確保できる所定噴射時期ｔｐ１、ｔｐ２を設定する。なお、この際の各プレ噴射量は同一値である１／２・Ｑｐが２回行われ（図３の２点鎖線参照）、プレ噴射の総噴射量Ｑｐは１回の場合とほぼ同量に設定される。これによって、音又は振動による騒音発生を抑制すると共に、適正なプレ噴射モードの噴射制御を保持するようにし、主噴射における燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。
【００３８】
次に、図１のコントローラ７の各制御処理を、図９、図１０の燃料噴射制御ルーチン、プレ噴射修正処理ルーチンに沿って説明する。なお、各ルーチンはコントローラ７内のＣＰＵにより所定の時間周期で実施される。例えば４気筒の各燃料噴射弁１４のプレ噴射量Ｑｐ、メイン噴射量Ｑｍの演算を、前回サイクルでの４気筒の各燃料噴射弁１４の噴射終了後に開始しても良いし、また、今回サイクルで４気筒それぞれの直前噴射気筒の噴射終了直後に開始しても良い。
【００３９】
先ず、ステップｓ１では、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度θａ、エンジン冷却水温ｗｔ、吸入空気量Ｑａ、等のエンジンパラメータを取り込む。ステップｓ２では、エンジン１の各駆動時のデータ（エンジンパラメータ）をベースに、基本燃料噴射量ＩＮＪｂを不図示の基本燃料噴射量マップにより求め、空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＱＡ／Ｆ、Ｑｗｔを加えて目標噴射量ＱＦＴ（＝ＩＮＪｂ＋ＱＡ／Ｆ＋Ｑｗｔ）を算出する。
【００４０】
ステップｓ３では、目標噴射量ＱＦＴとエンジン回転速度Ｎｅとよりプレ噴射量Ｑｐを求める。ここでは予め実験等により測定して作成した特性マップ（図６参照）または演算式に基づいてプレ噴射量Ｑｐを算出する。さらに、ここでは目標噴射量ＱＦＴからプレ噴射量Ｑｐを減算して、メイン噴射量（主噴射）Ｑｍを算出する。  
ステップｓ４では、エンジンパラメータをベースにメイン噴射の噴射時期ｔｍを算出する。具体的には、目標噴射量ＱＦＴとエンジン回転数Ｎｅとメイン噴射の噴射時期ｔｍとの関係を予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式に基づいて算出する。ステップｓ５では、プレ噴射時期ｔｐを求める。ここでは、エンジン回転数Ｎｅの増加に応じてメイン噴射の噴射時期ｔｍに対するプレ噴射時期ｔｐが徐々に狭まるよう、予め作製されている所定のマップ（不図示）によって求める。
【００４１】
次に、ステップｓ６では、この時点でのクランク角Δθ情報を取り込み、次いで、ステップｓ７では燃焼音センサ６から燃焼振動Ｖｂを取り込み、これらデータを経時的に順次格納保持する。  
更に、ステップｓ８に達すると、図７（ｂ）に示すような、現在までの燃焼振動Ｖｂデータより、各演算周期中の時点で圧縮上死点位置Ｃ♯１ＴＤＣ〜Ｃ♯４ＴＤＣに達する、即ち、燃焼行程に達している気筒を気筒判別信号Ｃｓに基づいて求め、判別気筒の燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅ（♯ｎＥ）を特定する。この際、燃焼行程に達している気筒のクランク角変位方向上での燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅをずれ量δ♯１〜δ♯を加味して設定する。
【００４２】
そして、ステップｓ９に進み、判別した気筒の燃焼検出区間♯ｎＥにおける、特定燃焼振動ｖｂ♯１〜ｖｂ♯４（ｖｂ♯ｎ）を算出する（図７（ｂ）、図８（ａ）参照）。例えば、図７（ｂ）中で第３シリンダ（第３気筒）Ｃ♯３の場合であると、ずれ量δ♯３よりの燃焼検出区間♯３Ｅにおける燃焼振動Ｖｂが取り込まれ、その時点ｔａ（図７（ｂ）参照）で第３シリンダ（第３気筒）Ｃ♯３の特定燃焼振動ｖｂ♯３を算出する（図８（ｂ）参照）。
【００４３】
この後、ステップｓ１０に進み、特定された特定燃焼振動データ（例えばｖｂ♯３）をフーリエ変換による周波数解析を行い、周波数軸線上における各周波数の変位量線図が得られる。この内の特定周波数領域Ｅｆ、即ち、図８（ｃ）に示すような、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域としての低高周波数域ｆａ〜ｆｂ（特定周波数ｆｐｎ）の特定周波数領域Ｅｆのデータが抽出される。更に、ここでは、特定周波数領域Ｅｆのデータである周波数変位量線図の低高周波数域ｆａ〜ｆｂ（特定周波数ｆｐｎ）に囲まれる面積相当値が振動強度指標ＲＫ♯ｎ、例えば、図７（ａ）中で第３シリンダ（第３気筒）Ｃ♯３の場合であれば、振動強度指標ＲＫ♯３が演算される。
【００４４】
次いで、ステップｓ１１に達すると、ここでは、予め作成しておいた、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷であるアクセル開度θａに対応した振動判定値（強度基準値）ＴＫを不図示の演算マップより読み取る。なお、振動判定値である強度基準値ＴＫは、燃焼騒音Ｖｂがユーザーが不快感を感じるレベルの一定値として予め設定される。  
次いで、ステップｓ１２に達するとプレ噴射修正処理に入る。このプレ噴射修正処理は図１０のプレ噴射修正処理ルーチンで処理される。
【００４５】
ここでのステップａ１では所定の振動判定値ＴＫに対する現在の振動強度指標ＲＫ♯ｎ（特定振動強度）の偏差の絶対値｜ＴＫ−ＲＫ♯ｎ｜が演算され、その偏差が所定値βを上回るか否かが判断される。ここで、偏差が所定値β未満では燃焼騒音Ｖｂが比較的低く、ユーザーが不快感を感じるレベルでないと、図９の燃料噴射制御ルーチンのステップｓ１３に戻る。ステップｓ１３では、その時点で上述のステップｓ３、ｓ４で設定されているプレ噴射量Ｑｐ、メイン噴射量（主噴射）Ｑｍ相当のプレ噴射量パルスＴｐ、メイン噴射パルスＴｍと、プレ噴射時期ｔｐ、メイン噴射時期ｔｍを各燃料噴射弁１４毎に、噴射ドライバー２８にセットし、この回の制御を終了させる。
【００４６】
図１０のプレ噴射修正処理ルーチンでの、ステップａ１において、偏差が所定値βを上回ると燃焼騒音Ｖｂがユーザーが不快感を感じるレベルであると、これを低減させる処理のためステップａ２に進む。ここでは、所定の振動判定値ＴＫに対する現在の振動強度指標ＲＫ♯ｎ（特定振動強度）が小さいと見做し、ステップａ３に進む。ここではプレ噴射により燃焼騒音Ｖｂのレベルを下げる必要性がないことより、プレ噴射量Ｑｐを一定量δｑ低減補正し、即ち、プレ噴射量（プレ噴射量）Ｑｐ（←Ｑｐ―δｑ）に修正し、燃費低減を図る。その上で、図９の燃料噴射制御ルーチンのステップｓ１３に進み、その時点でステップａ３で修正された後のプレ噴射量Ｑｐと上述のステップｓ３、ｓ４で設定されているメイン噴射量（主噴射）Ｑｍ相当の噴射量パルスＴｐ、Ｔｍと、噴射時期ｔｐ、ｔｍを各燃料噴射弁１４毎に、噴射ドライバー２８にセットし、この回の制御を終了させる。
【００４７】
再度ステップａ２に戻り、ここで、所定の振動判定値ＴＫに対する現在の振動強度指標ＲＫ♯ｎ（特定振動強度）が大きい（例えば図７（ａ）、（ｂ）の第２シリンダＣ♯２の場合）、即ち、燃焼騒音Ｖｂがユーザーが不快感を感じるレベルである場合、ステップａ４に進む。  
ここでは、プレ噴射量Ｑｐを一定量δｑ増量補正し、即ち、修正後のプレ噴射量Ｑｐ（←Ｑｐ＋δｑ）に設定する。さらに、ステップａ５に達すると、ここではステップａ４で修正済みのプレ噴射量Ｑｐが、所定の分割判定値ＱＬ１と比較される。即ち、単発でのプレ噴射量Ｑｐが比較的大きく、通常はユーザーが不快感を感じる騒音レベルであることを判断する分割判定値ＱＬ１を修正済みのプレ噴射量Ｑｐが上回るか否か判断する。  
ここで、プレ噴射量Ｑｐが分割判定値ＱＬ１を上回るとステップａ６に、そうではないと、ステップａ７に進む。
【００４８】
ステップａ６ではプレ噴射量Ｑｐが分割判定値ＱＬ１を上回ることより、プレ噴射量Ｑｐの噴射回数を２回に分割する。ここでは同一噴射である各プレ噴射量１／２・Ｑｐ相当の各プレ噴射パルスＴｐ１、Ｔｐ２（＝Ｔｐ１）を設定し、しかも、各プレ噴射パルスＴｐ１、Ｔｐ２の燃焼が相互に干渉しない程度の間隔を確保できる所定噴射時期ｔｐ１、ｔｐ２を図４（ｂ）に示すように設定する。  
その上で、図９の燃料噴射制御ルーチンのステップｓ１３に進み、その時点でステップａ６で修正された後の２回のプレ噴射量１／２・Ｑｐ相当のプレ噴射パルスＴｐ１、Ｔｐ２と、上述のステップｓ３、ｓ４で設定されているメイン噴射量（主噴射）Ｑｍ相当の噴射パルスＴｍと、プレ噴射時期ｔｐ１、ｔｐ２及びメイン噴射時期ｔｍを燃料噴射弁１４の噴射ドライバー２８にセットし、この回の制御を終了させる。
【００４９】
一方、ステップａ５よりステップａ７に達すると、プレ噴射量Ｑｐが分割判定値ＱＬ１以下であり、プレ噴射量Ｑｐの噴射回数を分割することなく、ステップｓ１３に進む。ここではステップａ４で増量修正された、プレ噴射量Ｑｐ（←Ｑｐ＋δｑ）相当のプレ噴射パルスＴｐと、上述のステップｓ３、ｓ４で設定されているメイン噴射量（主噴射）Ｑｍ相当の噴射パルスＴｍと、プレ噴射時期ｔｐ及びメイン噴射時期ｔｍを燃料噴射弁１４の噴射ドライバー２８にセットし、この回の制御を終了させる。
【００５０】
この後、ステップｓ１３でセットされた燃料噴射弁１４の噴射ドライバー２８は、クランク角のカウント処理の後の適時に達すると、プレ噴射Ｔｐ及びメイン噴射Ｔｍ作動し、１回プレ噴射モードでは、図３（ｂ）中に実線で示すように、２回プレ噴射モードでは、図３（ｂ）中に２点鎖線で示すように噴射駆動する。これにより、いずれの場合も、プレ噴射修正処理（ステップｓ１２以降の騒音低減処理）されるので、これにより燃焼騒音Ｖｂでユーザーが不快感を受けることがない状態で適性に噴射駆動できる。しかも、メイン噴射（主噴射）Ｔｍにおける燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。
【００５１】
このように、図１の内燃機関の噴射制御装置では、特定周波数領域Ｅｆでの振動強度指標ＲＫ♯ｎ（特定振動強度）が所定の振動判定値（強度基準値）ＴＫを上回るか否かステップａ２の処理に基づき適確に検出でき、これに基づき、選択的に使用されるステップａ６、ａ７の各処理で、各気筒の燃焼騒音である燃焼振動Ｖｂがユーザーに対して不快感を与える騒音レベルを上回ることがないように噴射制御できる。しかも、メイン噴射（主噴射）Ｔｍにおける燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。
【００５２】
ここでは燃焼振動検出手段である燃焼音センサ６を一つ用いるのみで、４つのシリンダＣ♯１〜Ｃ♯４（全気筒）から順次伝達される燃焼音を燃焼振動Ｖｂとして検出するので、装置のコスト低減を確実に図れる。しかも、燃焼音センサ（燃焼振動検出手段）６と各気筒との間の相対距離Ｌ１〜Ｌ４の相違に応じてクランク角変位方向上での燃焼検出区間♯１Ｅ〜♯４Ｅの位置を修正するので、各気筒の低高周波数域ｆａ〜ｆｂ（特定周波数ｆｐｎ）で特定される特定周波数領域Ｅｆでの特定振動強度としての振動強度指標ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４を適確に検出できる。
【００５３】
更に、プレ噴射修正処理ルーチンでのステップａ５、ａ６の処理により、プレ噴射Ｔｐの噴射量Ｑｐが大きい場合にはプレ噴射を複数回に分割Ｔｐ１，Ｔｐ２して行うことで、単発のプレ噴射量Ｑｐが過度に大きいことによる騒音発生を抑制することができる。  
更に、ステップａ６の処理により、エンジン回転速度Ｎｅ及び負荷θａに基づく運転条件が同じ運転域での２回分割のプレ噴射量１／２・Ｑｐの場合、各プレ噴射パルスＴｐ１、Ｔｐ２（＝Ｔｐ１）を同一値とすることで、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の噴射制御装置を備えたエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のエンジンの概略平面を示し、燃焼音センサの取り付け位置を説明する図である。
【図３】図１の内燃機関の噴射制御装置が行うプレ噴射モードの特性説明線図で、（ａ）は噴射パルス線図、（ｂ）は噴射量線図、（ｃ）は２回プレ噴射での噴射量線図である。
【図４】図１の内燃機関の噴射制御装置が行うメイン噴射に先立つプレ噴射が行われる場合の噴射パルス説明線図で、（ａ）は基準噴射パルス線図、（ｂ）は２回プレ噴射量線図、（ｃ）は噴射時期修正の場合の噴射パルス線図である。
【図５】図１の噴射制御装置の機能ブロック図である。
【図６】図１の噴射制御装置で用いるプレ噴射量設定マップの特性図である。
【図７】図１の燃料噴射装置の燃焼振動の処理時の特性線図で、（ａ）は振動強度指標の特性図、（ｂ）は燃焼振動の特性図である。
【図８】図１の燃料噴射装置での燃焼振動の修正特性を示し、（ａ）は燃焼検出区間説明図、（ｂ）は特定燃焼振動説明図、（ｃ）振動強度指標の演算説明図である。
【図９】図１の燃料噴射装置の燃料噴射制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】図１の燃料噴射装置のプレ噴射修正処理ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１    エンジン
５    センサ支持部
６    燃焼音センサ（燃焼振動検出手段）
７    コントローラ（噴射制御手段）
１２    コモンレール
１４    燃料噴射弁
１９    クランク角センサ
３１    アクセル開度センサ
３３    気筒判別センサ
３５    水温センサ
３７    空燃比センサ
ａ２−１    周波数解析手段
ａ２−２    強度指標値演算手段
ａ２−３    判定手段
ａ２−４    強度比較手段
ａ２−５    噴射量比較手段
ｆｐｎ    特定周波数
ｖｂ♯１〜ｖｂ♯４    特定燃焼振動
｜ＴＫ−ＲＫ♯ｎ｜    偏差
Ａ    燃料噴射制御装置
Ａ０    噴射制御手段
Ａ１    目標噴射量設定手段
Ａ２    識別手段
Ａ３    燃焼検出区間設定手段
Ａ４    修正手段
Ｃ♯１〜Ｃ♯４    シリンダ
Ｅｆ（ｆａ〜ｆｂ）    特定周波数領域
Ｌ１〜Ｌ４    相対距離
Ｑｐ    プレ噴射量
Ｑｍ    メイン噴射量（主噴射量）
ＱＦＴ    目標噴射量
ＲＫ♯１〜ＲＫ♯４    振動強度指標（識別結果）
Ｖｂ    燃焼振動
ＴＫ    振動判定値（強度基準値）
ＱＬ１    分割判定値（噴射量基準値）
♯１Ｅ〜♯４Ｅ    燃焼検出区間
【図１】
2008184915.tif 000003
【図２】
2008184915.tif 000004
【図３】
2008184915.tif 000005
【図４】
2008184915.tif 000006
【図５】
2008184915.tif 000007
【図６】
2008184915.tif 000008
【図７】
2008184915.tif 000009
【図８】
2008184915.tif 000010
【図９】
2008184915.tif 000011
【図１０】
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