(57)【要約】【課題】本発明は、燃料噴射弁からメイン噴射に先行してパイロット噴射を行わせるとともに気筒内にタンブル流を生起させる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、筒内の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、燃料噴射弁からメインの燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行わせる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、タンブル流の運動エネルギを予測する第１予測手段と、燃料噴射弁からパイロット噴射される燃料の運動エネルギを予測する第２予測手段と、前記第１及び第２予測手段の予測結果に基づいて燃料噴射パラメータを変更する変更手段と、を備えるようにした。【選択図】図５
2008128113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火式内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁からメインの燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行わせる噴射制御手段と、
前記気筒内に所定の吸気流を生起させる気流生成手段と、
前記吸気流の運動エネルギを予測する第１予測手段と、
前記燃料噴射弁からパイロット噴射される燃料の運動エネルギを予測する第２予測手段と、
前記第１及び第２予測手段の予測結果に基づいて燃料噴射パラメータを変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射時期であり、
前記変更手段は、前記内燃機関が高負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなる場合は、パイロット噴射時期を遅角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項３】
請求項１において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射時期であり、
前記変更手段は、前記内燃機関が低負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなる場合は、パイロット噴射時期を進角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項４】
請求項１において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射量であり、
前記変更手段は、前記内燃機関が高負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなるようにパイロット噴射量を増量させ、前記内燃機関が低負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなるようにパイロット噴射量を減量させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項５】
請求項１において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射の回数であり、
前記変更手段は、前記内燃機関が高負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなるようにパイロット噴射回数を減少させ、前記内燃機関が低負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなるようにパイロット噴射回数を増加させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項６】
請求項１において、前記第１及び第２予測手段の予測値からメイン噴射時期における吸気流の運動エネルギを予測する第３予測手段を更に備え、
前記変更手段は、前記第３予測手段の予測結果が所定の目標値と等しくなるように燃料噴射パラメータを変更することを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項７】
請求項６において、前記燃料噴射パラメータはメイン噴射時期であり、
前記変更手段は、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はメイン噴射時期を遅角させ、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はメイン噴射時期を進角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項８】
請求項６において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射時期であり、
前記変更手段は、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット
噴射時期を遅角させ、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射時期を進角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項９】
請求項６において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射量であり、
前記変更手段は、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット噴射量を増量させ、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射量を減量させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項１０】
請求項６において、前記燃料噴射パラメータはパイロット噴射の回数であり、
前記変更手段は、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット噴射回数を減少させ、前記第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射回数を増加させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システム。
【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燃料噴射制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮着火式内燃機関においては、圧縮上死点近傍の燃料噴射（メイン噴射）に先行してパイロット噴射を行う技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１３７４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０６４４７号公報
【特許文献３】特開平１１−２６４３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、気筒内にタンブル流等の吸気流を生起させる圧縮着火式内燃機関においては、パイロット噴射された燃料により吸気流が分断され、筒内の燃焼状態が所望の状態とならない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射弁からメイン噴射に先行してパイロット噴射を行わせるとともに気筒内に所定の吸気流を生起させる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、筒内の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムは、圧縮着火式内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁からメインの燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行わせる噴射制御手段と、前記気筒内に吸気流を生起させる気流生成手段と、前記吸気流の運動エネルギを予測する第１予測手段と、前記燃料噴射弁からパイロット噴射される燃料の運動エネルギを予測する第２予測手段と、前記第１及び第２予測手段の予測結果に基づいて燃料噴射パラメータを変更する変更手段と、を備えるようにした。
【０００６】
吸気流の運動エネルギ（以下、「気流エネルギ」と称する）がパイロット噴射された燃料（以下、「パイロット燃料」と称する）の運動エネルギ（以下、「パイロットエネルギ」と称する）より小さい場合は、吸気流がパイロット燃料によって分断され、気筒内に乱気流が生成される。この場合、パイロット燃料やメイン噴射された燃料（以下、「メイン燃料」と称する）が吸気と短期間に混合されるとともに、火炎伝播速度（燃焼速度）が向上する。
【０００７】
一方、気流エネルギがパイロットエネルギより大きい場合は、吸気流がパイロット燃料によって分断され難くなり、パイロット噴射が行われた後も吸気流が維持される。この場合は吸気流がパイロット燃料により分断された場合に比べ、パイロット燃料やメイン燃料と吸気の混合が穏やかになるとともに、火炎伝播速度も低くなる。
【０００８】
従って、内燃機関が高負荷運転されている時のように総燃料噴射量（パイロット燃料とメイン燃料の総量）が多くなる場合や、内燃機関が高回転運転されている時のように吸気と燃料の混合期間が短くなる場合等は、パイロットエネルギを気流エネルギより大きくすることにより、スモークの発生量や未燃燃料成分の排出量を低減することができる。
【０００９】
一方、内燃機関が低負荷運転されている時のように燃料噴射量が少なく且つ燃焼騒音が際立ち易い場合や、内燃機関が低回転運転されている時のように吸気と燃料の混合期間が長くなる場合等は、パイロットエネルギを気流エネルギより小さくすることにより、燃焼騒音を低減することができる。
【００１０】
ここで、気流エネルギとパイロットエネルギとの相対関係は燃料噴射パラメータによって変化する。このため、気流エネルギの予測値とパイロットエネルギの予測値との相対関係が所望の相対関係と異なる場合は、燃料噴射パラメータを変更することにより気流エネルギとパイロットエネルギの実際の相対関係を所望の相対関係とすることができる。その結果、内燃機関の燃焼状態を所望の燃焼状態とすることが可能である。
【００１１】
本発明における燃料噴射パラメータとしては、パイロット噴射の実行時期（パイロット噴射時期）を例示することができる。
【００１２】
例えば、変更手段は、内燃機関が高負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値（気流エネルギの予測値）が第２予測手段の予測値（パイロットエネルギの予測値）より大きくなる場合はパイロット噴射時期を遅角させ、内燃機関が低負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなる場合はパイロット噴射時期を進角させるようにしてもよい。
【００１３】
前述したように気流エネルギの予測値がパイロットエネルギの予測値より大きくなる場合は、燃料と吸気の混合速度及び火炎伝播速度が比較的低くなるため、燃焼騒音が小さくなり易くなるとともにスモークの発生量が増加し易い。
【００１４】
よって、内燃機関が高負荷運転状態にある時のようにスモークの発生量増加が懸念される時は、パイロット燃料による吸気流の分断を促進させることにより、スモークの発生量を低減させることが好ましい。尚、内燃機関が高負荷運転状態にある時は車両の走行音や排気音等によって燃焼騒音が打ち消され易いため、燃焼騒音の増加は際立ち難い。
【００１５】
そこで、内燃機関が高負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなる場合は、第１予測手段の予測結果が第２予測手段の予測結果より小さくなるようにパイロット噴射時期が変更されるとよい。
【００１６】
その際、気流エネルギは経時的に小さくなるため、パイロット噴射時期が遅角されれば、気流エネルギに対してパイロットエネルギが相対的に大きくなる。
【００１７】
一方、第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなる場合は、燃料と吸気の混合速度及び火炎伝播速度が高くなるため、スモークの発生量が低減され易くなるとともに燃焼騒音が大きくなり易い。
【００１８】
よって、内燃機関が低負荷運転状態にある時のように燃焼騒音が際立ち易い時は、パイロット燃料による吸気流の分断を抑制することにより、燃焼騒音の増加を抑えることが好ましい。尚、内燃機関が低負荷運転状態にある時は、燃料噴射量が少ないため、スモークの発生量増加は極僅かとなる。
【００１９】
そこで、内燃機関が低負荷運転状態にあり且つ第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなる場合は、パイロット噴射時期を進角させることにより、気流エネルギをパイロットエネルギより大きくさせればよい。
【００２０】
また、本発明における燃料噴射パラメータとしては、パイロット噴射量を例示することもできる。
【００２１】
パイロットエネルギは、パイロット噴射量が多くなるほど大きくなるとともに、パイロット噴射量が少なくなるほど小さくなる。
【００２２】
よって、変更手段は、内燃機関が高負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなるようにパイロット噴射量を増量させてスモークの低減を図るとともに、内燃機関が低負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなるようにパイロット噴射量を減量させて燃焼騒音の低下を図るようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明における燃料噴射パラメータとしては、パイロット噴射の回数を例示することもできる。
【００２４】
パイロット燃料が複数回に分割して噴射されると、一回当たりのパイロット噴射により噴射された燃料の運動エネルギは小さくなる。一方、パイロット噴射の分割回数が少なくなると、一回当たりのパイロット噴射により噴射された燃料の運動エネルギは大きくなる。
【００２５】
よって、変更手段は、内燃機関が高負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より小さくなるようにパイロット噴射回数を減少させてスモークの低減を図るとともに、内燃機関が低負荷運転状態にある時は第１予測手段の予測値が第２予測手段の予測値より大きくなるようにパイロット噴射回数を増加させて燃焼騒音の低下を図るようにしてもよい。
【００２６】
本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムは、第１及び第２予測手段の予測値からメイン噴射時期における吸気流の運動エネルギを予測する第３予測手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２７】
この場合、変更手段は、第３予測手段による予測値が規定の目標値と等しくなるように燃料噴射パラメータを変更するようにしてもよい。その際の燃料噴射パラメータとしては、メイン噴射時期を例示することができる。
【００２８】
前述したように気流エネルギは経時的に減衰するため、メイン噴射時期における気流エネルギはメイン噴射時期が遅くなるほど小さくなるとともに、メイン噴射時期が早くなるほど大きくなる。
【００２９】
よって、変更手段は、第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はメイン噴射時期を遅角させ、第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はメイン噴射時期を進角させることにより、メイン噴射時期における気流エネルギを所望の大きさとすることができる。
【００３０】
本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムが第３予測手段を備える場合の燃料噴射パラメータは、パイロット噴射時期であってもよい。その際、変更手段は、第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット噴射時期を遅角させ、第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射時期を進角させることにより、メイン噴射時期における気流エネルギを所望の大きさにすることができる。
【００３１】
本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムが第３予測手段を備える場
合の燃料噴射パラメータは、パイロット噴射量であってもよい。その際、変更手段は、第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット噴射量を増量させ、第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射量を減量させることにより、メイン噴射時期における気流エネルギを所望の大きさにすることができる。
【００３２】
本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムが第３予測手段を備える場合の燃料噴射パラメータは、パイロット噴射の回数であってもよい。その際、変更手段は、第３予測手段の予測値が所定の目標値より大きい時はパイロット噴射回数を減少させ、第３予測手段の予測値が所定の目標値より小さい時はパイロット噴射回数を増加させることにより、メイン噴射時期における気流エネルギを所望の大きさとすることができる。
【００３３】
本発明において、気流生成手段は、気筒内にタンブル流を生起する手段であってもよく、若しくはスワール流を生起する手段であってもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、燃料噴射弁からメイン噴射に先行してパイロット噴射を行わせるとともに気筒内に所定の吸気流を生起させる圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、筒内のガス流動状態を所望の状態にすることができる。その結果、内燃機関の燃焼状態が所望の燃焼状態となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３６】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の略構成を示す図である。
【００３７】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００３８】
内燃機関１のシリンダヘッド２においてピストン３頂面と対向する面の略中央には、シリンダ４内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁５が配置されている。燃料噴射弁５は、燃料パイプ６を介してコモンレール７と連通している。コモンレール７は、燃料供給パイプ８を介して燃料ポンプ９に接続されている。
【００３９】
燃料噴射弁５から噴射された燃料は、吸気ポート１０からシリンダ４内へ吸入された吸気とともに燃焼される。シリンダ４内で燃焼されたガス（既燃ガス）は排気ポート１１へ排出される。
【００４０】
尚、吸気ポート１０より上流の吸気通路１２にはタンブルコントロールバルブ１３が配置されている。タンブルコントロールバルブ１３の開度が変更されると、気筒２内にタンブル流を生起することが可能になるとともに、タンブル流の強さ（タンブルエネルギの大きさ）を変更することが可能になる。このタンブルコントロールバルブ１３は、本発明にかかる気流生成手段の一実施態様である。
【００４１】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、エアフローメータ１５、クランクポジションセンサ１６、及びアクセルポジションセンサ１７等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。
【００４２】
ＥＣＵ１４は、前述した各種センサの出力信号に基づいて、燃料噴射弁５、燃料ポンプ
９、あるいはタンブルコントロールバルブ１３等を制御する。例えば、ＥＣＵ１４は、メインの燃料噴射の前にパイロット噴射を行わせるべく燃料噴射弁５を制御する。
【００４３】
タンブルコントロールバルブ１３によりタンブル流が生起されている時にパイロット噴射が行われると、パイロット燃料によりタンブル流が分断される場合と分断されない場合が生じる。
【００４４】
例えば、パイロットエネルギがタンブル流のエネルギ（以下、「タンブルエネルギ」と称する）より大きくなると、図２（ａ）に示すようにタンブル流がパイロット燃料により分断される。タンブル流がパイロット燃料により分断された後は、図２（ｂ）に示すようにタンブル流が複数の小さな渦に分かれて不規則な気流（乱気流）を生成する。
【００４５】
図２（ｂ）に示すようにシリンダ４内に乱気流が発生すると、パイロット燃料及びメイン燃料が吸気と速やかに混合するとともに、火炎伝播速度が高められる。その結果、スモークの発生量が低減されるものの、燃焼騒音が大きくなる可能性がある。
【００４６】
一方、パイロットエネルギがタンブルエネルギより小さくなると、図３（ａ）に示すようにタンブル流がパイロット燃料によって分断されない。この場合、図３（ｂ）に示すようにパイロット噴射終了後もタンブル流が継続される。
【００４７】
図３（ｂ）に示すようにパイロット噴射後もタンブル流が継続されると、タンブル流がパイロット燃料によって分断された場合に比べ、燃料と吸気の混合速度が穏やかになるとともに、火炎伝播速度も低くなる。その結果、燃焼騒音が低減されるものの、スモークの発生量が多くなる可能性がある。
【００４８】
ここで、従来ではタンブルエネルギ及びパイロットエネルギを考慮せずに燃料噴射パラメータが決定されていたため、高負荷運転時にタンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなったり、低負荷時にタンブルエネルギがパイロットエネルギより小さくなったりする場合があった。
【００４９】
内燃機関１が高負荷運転される時は総燃料噴射量（パイロット燃料とメイン燃料の総量）が多くなるため、スモークの発生量が多くなり易い。そのような場合に、タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなると、燃料と吸気が十分に混合する前に燃焼が始まるため、スモークの発生量が一層多くなる可能性がある。
【００５０】
また、内燃機関１が低負荷運転される時は排気音や車両の走行音が小さくなるため、内燃機関１の燃焼騒音が際立ち易い。そのような場合に、タンブルエネルギがパイロットエネルギより小さくなると、燃料が急峻に燃焼して燃焼騒音が増大する可能性がある。
【００５１】
これに対し、本実施例の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射制御システムでは、ＥＣＵ１４は、タンブルエネルギの大きさとパイロットエネルギの大きさを予測し、それらの予測結果に基づいて燃料噴射パラメータを変更するようにした。
【００５２】
以下、本実施例における燃料噴射パラメータの変更方法について述べる。尚、本実施例では、燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射時期を例に挙げて説明する。
【００５３】
先ず、ＥＣＵ１４は、規定のパイロット噴射時期におけるタンブルエネルギを予測（以下、この予測値を「第１予測値ＴＥ」と称する）するとともに、パイロット燃料の運動エネルギを予測（以下、この予測値を「第２予測値ＱＥ」と称する）する。
【００５４】
第１予測値ＴＥは、例えば、以下の式に基づいて求めることができる。
ＴＥ＝Ｋ＊Ｇａ＊Ｔｓ２
上記の式において、Ｋは係数、Ｇａは吸入空気量（エアフローメータ１５の計測値）、Ｔｓはタンブル流の流速である。
【００５５】
尚、タンブル流の流速Ｔｓは、以下の式により求めることができる。
Ｔｓ＝（ＴＷ＊Ｎｅ／６０）＊（２Ｓ＋Ｂ／Ｓ＊２Ｂ）
上記の式においてＴＷは予め実験的に求められたタンブル比、Ｎｅは機関回転数、Ｓは燃焼室頂面からピストン３までの距離、Ｂはシリンダボア径である。
【００５６】
次に、第２予測値ＱＥは、例えば、以下の式に基づいて求めることができる。
ＱＥ＝Ｑｐ＊Ｖｐ２
上記の式においてＱｐはパイロット噴射量、Ｖｐは噴霧速度である。
【００５７】
尚、噴霧速度Ｖｐは、パイロット噴射量Ｑｐと噴射圧力と筒内圧と燃料噴射弁５の噴孔面積などから既知の方法によって求められた噴霧到達距離を微分して求めることができる。
【００５８】
このようにして第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥが求められると、ＥＣＵ１４はそれら第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥの大小関係、及び内燃機関１の運転状態に基づいてパイロット噴射時期を変更する。
【００５９】
前述したように内燃機関１が高負荷運転状態にある時はスモークの発生量が多くなり易いため、タンブルエネルギに対してパイロットエネルギが大きくなるようにパイロット噴射時期が決定されることが好ましい。
【００６０】
一方、内燃機関１が低負荷運転状態にある時は燃焼騒音が際立ち易いため、タンブルエネルギに対してパイロットエネルギが小さくなるようにパイロット噴射時期が決定されることが好ましい。
【００６１】
ここで、パイロット噴射が行われない場合のタンブルエネルギは、図４に示すように、圧縮行程途中で最大となり、その後は経時的に（すなわち、クランクシャフトが回転するにつれて）小さくなる傾向がある。
【００６２】
このため、パイロット噴射時期が遅くなるほど、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に大きくなる。逆に、パイロット噴射時期が早くなるほど、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に小さくなる。
【００６３】
従って、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が高負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きくなると、パイロット噴射時期を遅角させる。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に大きくなるため、パイロット燃料がタンブル流を分断するようになる。その結果、スモークの発生量を低減させることができる。
【００６４】
尚、パイロット燃料によりタンブル流が分断されると、燃焼騒音が大きくなる可能性があるが、内燃機関１が高負荷運転状態にある時は車両の走行音や排気音も増大するため、燃焼騒音の増加が際立ちにくい。
【００６５】
また、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が低負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さくなると、パイロット噴射時期を進角させる。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に小さくなるため、パイロット噴射の実行後も
タンブル流が維持されるようになる。その結果、燃焼騒音を低減することができる。
【００６６】
尚、パイロット燃料によりタンブル流が分断されなくなると、スモークの発生量が増加する可能性があるが、内燃機関１が低負荷運転状態にある時は総燃料噴射量の絶対量が少ないため、スモークの発生量が増加し難い。
【００６７】
このように第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとの大小関係、及び内燃機関１の運転状態に基づいてパイロット噴射時期が変更されると、内燃機関１の燃焼状態を好適な燃焼状態にすることができる。
【００６８】
次に、本実施例におけるパイロット噴射時期の変更手順について図５に沿って説明する。図５は、パイロット噴射時期制御ルーチンを示すフローチャートである。このパイロット噴射時期制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１４によって所定期間毎に繰り返し実行される。
【００６９】
パイロット噴射時期制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１においてパイロット噴射を実行中であるか否かを判別する。
【００７０】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０２へ進む。
【００７１】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、各種データの読み込みを行う。具体的には、ＥＣＵ１４は、第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥの演算に必要なデータ（例えば、吸入空気量Ｇａ、タンブル比ＴＷ、機関回転数Ｎｅ、燃焼室頂面からピストンまでの距離Ｓ、シリンダボア径Ｂ、パイロット噴射量Ｑｐ、噴射圧力、筒内圧、燃料噴射弁５の噴孔面積など）を読み込む。
【００７２】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は前記Ｓ１０２で読み込まれたデータに基づいて第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。
【００７３】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の運転状態を参照してスモーク低減要求の優先度が騒音低減要求の優先度より高いか否かを判別する。例えば、Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は内燃機関１の運転状態が高負荷運転状態にあるか否か、あるいは目標燃料噴射量が所定量より多いか否かを判別する。
【００７４】
前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は前記Ｓ１０３で算出された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きければ（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０７へ進む。
【００７５】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射時期を遅角させる。その際の遅角量は固定量であってもよく、若しくは第１予測値ＴＥから第２予測値ＱＥを減算した値（＝ＴＥ−ＱＥ）に応じて変更される可変量（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変量）であってもよい。
【００７６】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０８へ進み、遅角後のパイロット噴射時期に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０５へ戻り、前記Ｓ１０８で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０
７及びＳ１０８の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ１０７で設定されたパイロット噴射時期に従ってパイロット噴射を行う。
【００７７】
この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギより大きくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されてシリンダ４内に乱気流が生成される。その結果、燃料と吸気の混合が促進されるため、スモークの発生量が低減される。
【００７８】
また、前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ１４は前記Ｓ１０３で算出された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さければ（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１１０へ進む。
【００７９】
Ｓ１１０では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射時期を進角させる。その際の進角量は固定量であってもよく、若しくは第２予測値ＱＥから第１予測値ＴＥを減算した値（＝ＱＥ−ＴＥ）に応じて変更される可変量（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変量）であってもよい。
【００８０】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１１へ進み、進角後のパイロット噴射時期に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０９へ戻り、前記Ｓ１１０で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１１０及びＳ１１１の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ１１０で設定されたパイロット噴射時期に従ってパイロット噴射を行う。
【００８１】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されずに継続される。その結果、燃料と吸気の混合が穏やかになるため、燃焼騒音の発生量が低減される。
【００８２】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図５のパイロット噴射時期制御ルーチンを実行することにより、本発明にかかる第１予測手段、第２予測手段、及び変更手段が実現される。よって、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる。その結果、高負荷運転時のスモーク低減と低負荷運転時の燃焼騒音低減が図られる。
【００８３】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図６に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８４】
前述した第１の実施例では、燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射時期を例に挙げたが、本実施例では燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射量を用いる例について述べる。
【００８５】
パイロットエネルギは、パイロット噴射量が多くなるほど大きくなるとともに、パイロット噴射量が少なくなるほど小さくなる。よって、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が高負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きくなると、パイロット噴射量を増量させる。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に大きくなるため、パイロット燃料がタンブル流を分断するようになる。その結果、スモークの発生量を低減させることができる。
【００８６】
また、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が低負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さくなると、パイロット噴射量を減量させる。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に小さくなるため、パイロット噴射の実行後もタンブル流が維持されるようになる。その結果、燃焼騒音を低減することができる。
【００８７】
このように第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとの大小関係、及び内燃機関１の運転状態に基づいてパイロット噴射量が変更されると、内燃機関１の燃焼状態を好適な燃焼状態
にすることができる。
【００８８】
尚、パイロット噴射量が規定量から増減されると、総燃料噴射量（パイロット噴射量とメイン噴射量の総量）も増減されるため、内燃機関１の発生トルクが要求トルクから逸脱する可能性がある。そこで、パイロット噴射量が規定量から増減された場合は、総燃料噴射量が変化しないようにメイン噴射量を補正することが好ましい。
【００８９】
以下、本実施例におけるパイロット噴射量の変更手順について図６に沿って説明する。図６は、パイロット噴射量制御ルーチンを示すフローチャートである。このパイロット噴射量制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１４によって所定期間毎に繰り返し実行される。尚、図６のパイロット噴射量制御ルーチンにおいて、前述した図５のパイロット噴射時期制御ルーチンと同様の処理については同一の符号を付してある。
【００９０】
パイロット噴射量制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０４において肯定判定され且つＳ１０５において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きいと判定された場合（ＴＥ＞ＱＥ）に、Ｓ２０１へ進む。
【００９１】
Ｓ２０１では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射量を増量補正する。その際の補正量は、固定量であってもよく、若しくは第１予測値ＴＥから第２予測値ＱＥを減算した値（＝ＴＥ−ＱＥ）に応じて変更される可変量（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変量）であってもよい。
【００９２】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進み、増量補正後のパイロット噴射量に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０５へ戻り、前記Ｓ２０２で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ２０１及びＳ２０２の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ２０１で設定されたパイロット噴射量に従ってパイロット噴射を行う。
【００９３】
更に、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０５へ進み、前記Ｓ２０１で設定された増量補正量に基づいてメイン噴射量を減量補正する。
【００９４】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより小さくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されてシリンダ４内に乱気流が生成される。その結果、燃料と吸気の混合が促進されるため、スモークの発生量が低減される。更に、パイロット噴射量の増量補正量に基づいてメイン噴射量が減量補正されるため、内燃機関１の発生トルクが要求トルクより大きくなることもない。
【００９５】
次に、Ｓ１０４において否定判定され且つＳ１０９において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さいと判定された場合（ＴＥ＜ＱＥ）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０３へ進む。
【００９６】
Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射量を減量補正する。その際の補正量は固定量であってもよく、若しくは第２予測値ＱＥから第１予測値ＴＥを減算した値（＝ＱＥ−ＴＥ）に応じて変更される可変量（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変量）であってもよい。
【００９７】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０４へ進み、減量補正後のパイロット噴射量に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０９へ戻り、前記Ｓ２０４で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ２０３及びＳ２０４の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ２０３で設定されたパイロット噴射量に従ってパイロット噴射を行う。
【００９８】
更に、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０５へ進み、前記Ｓ２０３で設定された減量補正量に基づいてメイン噴射量を増量補正する。
【００９９】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されずに継続される。その結果、燃料と吸気の混合が穏やかになるため、燃焼騒音の発生量が低減される。更に、パイロット噴射量の減量補正量に基づいてメイン噴射量が増量補正されるため、内燃機関１の発生トルクが要求トルクより小さくなることもない。
【０１００】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図６のパイロット噴射量制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる。その結果、高負荷運転時のスモーク低減と低負荷運転時の燃焼騒音低減が図られる。
【０１０１】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図７に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０２】
前述した第１の実施例では、燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射時期を例に挙げたが、本実施例では燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射の回数を用いる例について述べる。
【０１０３】
パイロットエネルギは、パイロット噴射量が多くなるほど大きくなるとともに、パイロット噴射量が少なくなるほど小さくなる。このため、パイロット燃料が複数回に分割されて噴射されると、一回当たりのパイロット噴射量が減少する。一回当たりのパイロット噴射量が減少すると、一回当たりのパイロット噴射により噴射された燃料の運動エネルギが小さくなる。一方、パイロット噴射の分割回数が少なくなると、一回当たりのパイロット噴射量が増加するため、一回当たりのパイロット噴射により噴射された燃料の運動エネルギが大きくなる。
【０１０４】
よって、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が高負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きくなると、パイロット噴射の回数を減少させる。この場合、一回当たりのパイロット噴射で噴射された燃料の運動エネルギがタンブルエネルギに対して相対的に大きくなる。その結果、スモークの発生量を低減させることができる。
【０１０５】
また、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が低負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さくなると、パイロット噴射の回数を増加させる。この場合、一回当たりのパイロット噴射で噴射された燃料の運動エネルギがタンブルエネルギに対して相対的に
小さくなる。その結果、燃焼騒音を低減することができる。
【０１０６】
このように第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとの大小関係、及び内燃機関１の運転状態に基づいてパイロット噴射回数が変更されると、内燃機関１の燃焼状態を好適な燃焼状態にすることができる。
【０１０７】
以下、本実施例におけるパイロット噴射回数の変更手順について図７に沿って説明する。図７は、パイロット噴射回数制御ルーチンを示すフローチャートである。このパイロット噴射回数制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１４によって所定期間毎に繰り返し実行される。尚、図７のパイロット噴射回数制御ルーチンにおいて、前述した図５のパイロット噴射時期制御ルーチンと同様の処理については同一の符号を付してある。
【０１０８】
パイロット噴射回数制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０４において肯定判定され且つＳ１０５において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きいと判定された場合（ＴＥ＞ＱＥ）に、Ｓ３０１へ進む。
【０１０９】
Ｓ３０１では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射回数を減少させる。その際の減少回数は、固定数であってもよく、若しくは第１予測値ＴＥから第２予測値ＱＥを減算した値（＝ＴＥ−ＱＥ）に応じて変更される可変数（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変数）であってもよい。
【０１１０】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ３０２へ進み、減少補正後のパイロット噴射回数に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０５へ戻り、前記Ｓ３０２で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ３０１及びＳ３０２の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ３０１で設定されたパイロット噴射回数に従ってパイロット噴射を行う。
【０１１１】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより小さくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されてシリンダ４内に乱気流が生成される。その結果、燃料と吸気の混合が促進されるため、スモークの発生量が低減される。
【０１１２】
次に、Ｓ１０４において否定判定され且つＳ１０９において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さいと判定された場合（ＴＥ＜ＱＥ）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ３０３へ進む。
【０１１３】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ１４は、パイロット噴射回数を増加させる。その際の増加回数は固定数であってもよく、若しくは第２予測値ＱＥから第１予測値ＴＥを減算した値（＝ＱＥ−ＴＥ）に応じて変更される可変数（例えば、前記減算値が大きくなるほど多くされる可変数）であってもよい。
【０１１４】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ３０４へ進み、増加補正後のパイロット噴射回数に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０９へ戻り、前記Ｓ３０４で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ３０３及びＳ３０４の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、前記Ｓ３０３で設定されたパイロット噴射回数に従ってパイロット噴射を行う。
【０１１５】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されずに継続される。その結果、燃料と吸気の混合が穏やかになるため、燃焼騒音の発生量が低減される。
【０１１６】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図７のパイロット噴射回数制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる。その結果、高負荷運転時のスモーク低減と低負荷運転時の燃焼騒音低減が図られる。
【０１１７】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図８に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１８】
前述した第１の実施例では、燃料噴射パラメータとしてパイロット噴射時期を例に挙げたが、本実施例では燃料噴射パラメータとして燃料噴射弁５の噴孔径を用いる例について述べる。
【０１１９】
本実施例の燃料噴射弁５は、噴孔の径を変更可能な燃料噴射弁である。かかる燃料噴射弁５により燃料噴射が行われる場合は、噴孔径が小さくなるほど噴射圧力が高くなるとともに、噴孔径が大きくなるほど噴射圧力が低くなる。よって、前記燃料噴射弁５によりパイロット噴射が行われる場合のパイロットエネルギは、噴孔径が大きくなるほど小さくなるとともに噴孔径が小さくなるほど大きくなる。
【０１２０】
よって、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が高負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きくなると、燃料噴射弁５の噴孔径を小さくする。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に大きくなる。その結果、スモークの発生量を低減させることができる。
【０１２１】
また、ＥＣＵ１４は、内燃機関１が低負荷運転状態にある時に第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さくなると、燃料噴射弁５の噴孔径を大きくする。この場合、パイロットエネルギがタンブルエネルギに対して相対的に小さくなる。その結果、燃焼騒音を低減することができる。
【０１２２】
このように第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとの大小関係、及び内燃機関１の運転状態に基づいて燃料噴射弁５の噴孔径が変更されると、内燃機関１の燃焼状態を好適な燃焼状態にすることができる。
【０１２３】
以下、パイロット噴射時の噴霧孔の変更手順について図８に沿って説明する。図８は、噴孔径制御ルーチンを示すフローチャートである。この噴孔径制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１４によって所定期間毎に繰り返し実行される。尚、図８の噴孔径制御ルーチンにおいて、前述した図５のパイロット噴射時期制御ルーチンと同様の処理については同一の符号を付してある。
【０１２４】
噴孔径制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０４において肯定判定され且つＳ１０５において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより大きいと判定された場合（ＴＥ＞ＱＥ）に、Ｓ４０１へ進む。
【０１２５】
Ｓ４０１では、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁５の噴孔径を径小化する。その際、燃料噴射弁５の噴孔径が連続的（無段階）に変更可能であれば、第１予測値ＴＥから第２予測値ＱＥを減算した値（＝ＴＥ−ＱＥ）が大きくなるほど噴孔径が小さくされるようにしてもよい。また、燃料噴射弁５の噴孔径が段階的に変更可能であれば、一段階小さな噴孔径に変
更されるようにしてもよい。
【０１２６】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ４０２へ進み、変更後の噴孔径に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０５へ戻り、前記Ｓ４０２で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ４０１及びＳ４０２の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、燃料噴射弁５の噴孔径を前記Ｓ４０１で設定された噴孔径へ変更した上でパイロット噴射を行う。
【０１２７】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより小さくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されてシリンダ４内に乱気流が生成される。その結果、燃料と吸気の混合が促進されるため、スモークの発生量が低減される。
【０１２８】
次に、Ｓ１０４において否定判定され且つＳ１０９において第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥより小さいと判定された場合（ＴＥ＜ＱＥ）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ４０３へ進む。
【０１２９】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁５の噴孔径を径大化する。続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ４０４へ進み、変更後の噴孔径に応じた第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを演算する。その後、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０９へ戻り、前記Ｓ４０４で演算された第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥとを比較する。その際、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを下回っていれば（ＴＥ＜ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ４０３及びＳ４０４の処理を再度実行する。一方、第１予測値ＴＥが第２予測値ＱＥを上回っていれば（ＴＥ＞ＱＥ）、ＥＣＵ１４はＳ１０６へ進み、燃料噴射弁５の噴孔径を前記Ｓ４０３で設定された噴孔径へ変更した上でパイロット噴射を行う。
【０１３０】
この場合、タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きくなるため、タンブル流がパイロット燃料により分断されずに継続される。その結果、燃料と吸気の混合が穏やかになるため、燃焼騒音の発生量が低減される。
【０１３１】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図８の噴孔径制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる。その結果、高負荷運転時のスモーク低減と低負荷運転時の燃焼騒音低減が図られる。
【０１３２】
＜実施例５＞
次に、本発明の第５の実施例について図９〜図１１に基づいて説明する。ここでは前述した第１〜４の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１３３】
前述した第１〜３の実施例では、パイロットエネルギを変更することによりタンブル流の状態を所望の状態へ近づける例について述べたが、本実施例ではパイロットエネルギを変更せずにメイン噴射時期を変更する例について述べる。
【０１３４】
この場合、ＥＣＵ１４は、前述した第１予測値ＴＥと第２予測値ＱＥに基づいて、メイン噴射時期におけるタンブルエネルギの大きさを予測する（以下、この予測値を「第３予測値ＱＥｍ」と称する）。
【０１３５】
タンブルエネルギは経時的に減衰していくが、その際の減衰量（単位クランク角度当たりの減衰量）は第１予測値ＴＥに対する第２予測値ＱＥの比（＝ＱＥ／ＴＥ）が大きくなるほど多くなるとともにＱＥ／ＴＥが小さくなるほど小さくなる。
【０１３６】
よって、ＱＥ／ＴＥとクランク角度と減衰量との関係を予め実験的に求めておくことにより、メイン噴射時期に至るまでの減衰量を特定することができる。
【０１３７】
このようにメイン噴射時期に至るまでの減衰量が特定されると、その減衰量を第１予測値ＴＥから減算することにより、第３予測値ＱＥｍを求めることができる。
【０１３８】
ＥＣＵ１４は、第３予測値ＱＥｍと目標値とを比較し、それらの比較結果に基づいてメイン噴射時期を補正する。例えば、第３予測値ＱＥｍが目標値を上回っている場合には、ＥＣＵ１４は、メイン噴射時期を遅角させる。一方、第３予測値ＱＥｍが目標値を下回っている場合には、ＥＣＵ１４は、メイン噴射時期を進角させる。
【０１３９】
尚、前記した目標値は、スモーク低減要求の優先度と燃焼騒音低減要求の優先度との比較結果に基づいて定められるようにしてもよい。
【０１４０】
かかる実施例によれば、シリンダ４内の気流の状態がスモーク低減要求又は燃焼騒音低減要求に適した状態にある時にメイン噴射が行われるようになる。その結果、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることが可能となる。
【０１４１】
以下、本実施例におけるメイン噴射時期の変更手順について図９に沿って説明する。図９は、メイン噴射時期制御ルーチンを示すフローチャートである。このメイン噴射時期制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１４によって所定期間毎に繰り返し実行される。尚、図９のメイン噴射時期制御ルーチンにおいて、前述した図５のパイロット噴射時期制御ルーチンと同様の処理については同一の符号を付してある。
【０１４２】
メイン噴射時期制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３において第１予測値ＴＥ及び第２予測値ＱＥを算出すると、Ｓ５０１へ進んで第３予測値ＱＥｍを演算する。
【０１４３】
続いてＥＣＵ１４は、Ｓ５０２において第３予測値ＱＥｍが目標値と等しいか否かを判別する。Ｓ５０２において否定判定された場合（ＱＥｍ≠目標値）は、ＥＣＵ１４はＳ５０４へ進む。
【０１４４】
Ｓ５０４では、ＥＣＵ１４は第３予測値ＱＥｍが目標値を上回っているか否かを判別する。Ｓ５０４において肯定判定された場合（ＱＥｍ＞目標値）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ５０５へ進む。
【０１４５】
Ｓ５０５では、ＥＣＵ１４は、図１０に示すように、メイン噴射時期を所定量遅角させる。前記所定量は、固定量であってもよく、あるいは第３予測値ＱＥｍから目標値を減算した値が大きくなるほど多くされる可変量であってもよい。
【０１４６】
一方、前記Ｓ５０４において否定判定された場合（ＱＥｍ＜目標値）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ５０６へ進む。
【０１４７】
Ｓ５０６では、ＥＣＵ１４は、図１１に示すように、メイン噴射時期を所定量進角させる。前記所定量は、固定量であってもよく、あるいは目標値から第３予測値ＱＥｍを減算した値が大きくなるほど多くされる可変量であってもよい。
【０１４８】
ＥＣＵ１４は、Ｓ５０５又はＳ５０６の処理を実行し終えると、Ｓ５０１へ戻り、遅角補正後又は進角補正後のメイン噴射時期に応じた第３予測値ＱＥｍを演算する。続いて、
ＥＣＵ１４は、Ｓ５０２において第３予測値ＱＥｍが目標値と等しいか否かを再度判別する。その際、第３予測値ＱＥｍが目標値と等しくなければ（ＱＥｍ≠目標値）、ＥＣＵ１４は、Ｓ５０４〜Ｓ５０６の処理を再度実行する。一方、第３予測値ＱＥｍが目標値と等しければ（ＱＥｍ＝目標値）、ＥＣＵ１４は、Ｓ５０３へ進み、前記Ｓ５０５又は前記Ｓ５０６で設定されたメイン噴射時期に従ってメイン噴射を行う。
【０１４９】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図９のメイン噴射時期制御ルーチンを実行することにより、メイン噴射時期におけるタンブル流の状態が所望の状態となるため、内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態にすることができる。その結果、高負荷運転時のスモーク低減と低負荷運転時の燃焼騒音低減が図られる。
【０１５０】
尚、本実施例では、第３予測値ＱＥｍが目標値と一致する時期にメイン噴射時期を補正しているが、メイン噴射時期を規定の噴射時期に固定しつつパイロット噴射時期、パイロット噴射量、パイロット噴射回数、あるいは燃料噴射弁５の噴孔径を変更して第３予測値ＱＥｍを目標値と一致させるようにしてもよい。
【０１５１】
＜変形例＞
【０１５２】
タンブルコントロールバルブ１３が過渡状態にある時は、タンブルエネルギの大きさが経時的に変化する。このため、第１予測値ＴＥが実際のタンブルエネルギの大きさからずれる場合がある。そのような場合は、メイン噴射時期におけるタンブルエネルギの大きさが目標値から逸脱する可能性がある。
【０１５３】
そこで、ＥＣＵ１４は、第１予測値ＴＥを演算する際にタンブルコントロールバルブ１３の実際の開度を考慮することが好ましい。具体的には、ＥＣＵ１４は、前述した第１〜第５の実施例の方法により求められた第１予測値ＴＥをタンブルコントロールバルブ１３の開度に応じて補正することが好ましい。
【０１５４】
その際、タンブルエネルギの大きさは、タンブルコントロールバルブ１３の開度が小さくなるほど大きくなるとともに、タンブルコントロールバルブ１３の開度が大きくなるほど小さくなる。よって、タンブルコントロールバルブ１３の開度と反比例する係数を第１予測値ＴＥに乗算することにより、第１予測値ＴＥを補正するようにしてもよい。
【０１５５】
このように第１予測値ＴＥが補正されると、補正後の第１予測値ＴＥが実際のタンブルエネルギの大きさから逸脱しなくなる。その結果、タンブルコントロールバルブ１３が過渡状態にある時であっても内燃機関１の燃焼状態を所望の燃焼状態に維持することが可能となる。
【０１５６】
尚、前述した第１〜第５の実施例で述べた燃料噴射制御は、可能な限り組み合わせることができる。また、前述した第１〜第５の実施例では、気筒２内に生起される吸気流として、タンブル流を例に挙げたが、スワール流であってもよい。要は、気筒２内に所定の吸気流を生起可能であるとともに、該吸気流がパイロット燃料によって分断され得る内燃機関であれば、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】パイロットエネルギがタンブルエネルギより大きい場合においてシリンダ内の気流の変化を示す図である。
【図３】タンブルエネルギがパイロットエネルギより大きい場合においてシリンダ内の気流の変化を示す図である。
【図４】パイロット噴射が行われない場合においてタンブルエネルギの変化を示す図である。
【図５】第１の実施例におけるパイロット噴射時期制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第２の実施例におけるパイロット噴射量制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第３の実施例におけるパイロット噴射回数制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】第４の実施例における噴孔径制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第５の実施例におけるメイン噴射時期制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】第３予測値ＱＥｍが目標値を上回っている場合のメイン噴射時期の変更手順を示す図である。
【図１１】第３予測値ＱＥｍが目標値を下回っている場合のメイン噴射時期の変更手順を示す図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・シリンダヘッド
３・・・・・ピストン
４・・・・・シリンダ
５・・・・・燃料噴射弁
１０・・・・吸気ポート
１１・・・・排気ポート
１２・・・・吸気通路
１３・・・・タンブルコントロールバルブ
１４・・・・ＥＣＵ
【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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