(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、  吸気行程から圧縮行程上死点の近傍までの所定時期に前記燃料噴射弁から燃料が噴射される主噴射を制御する主噴射制御手段と、
前記主噴射の後に前記燃料噴射弁から追加の燃料が噴射される後噴射を制御し、前記主噴射による燃焼が終了した時期に後噴射の燃焼が開始するように後噴射の噴射時期を制御する後噴射制御手段と、
後噴射の燃焼による出力トルクの検出に基づいて前記燃焼室内の燃焼状態を検出する検出手段と、
前記後噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された後噴射の燃焼による出力トルクに基づいて、前記出力トルクが所定値以下であると判定したときには、前記主噴射による燃焼が終了した後に後噴射による燃焼が開始されたと判定し、前記後噴射の噴射時期を進角側に移行させる補正を行い、前記出力トルクが所定値より大きいと判定したときには、前記主噴射による燃焼が終了する前に後噴射による燃焼が開始されたと判定し、前記後噴射の噴射時期を遅角側に移行させる補正を行う、
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記後噴射制御手段による前記進角側への補正度合いが前記遅角側への補正度合いより大きい、
請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記後噴射制御手段は、エンジン回転数が２５００ｒｐｍ以上の高回転または平均有効圧力Ｐｅが０．９Ｍｐａの高負荷の定常運転領域において、前記補正を実行する、
請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射制御手段は、アイドル時にはエンジン回転数を所定回転数に収束するようにフィードバック制御を行い、かつ、該フィードバック制御中に前記補正を実行する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関連し、詳細には、主噴射による燃料噴射後に追加の燃料が噴射される後噴射を制御するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを効率的に浄化する等の目的で、燃焼室内への通常の燃料噴射（主噴射）に引き続いて、所定のタイミングで追加の燃料を燃焼室内に噴射する後噴射を行うディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置が知られている（特開２０００−１７０５８５号公報等）。
【０００３】
また、従来技術には該当しない本件出願人の先願（特願２０００−３２１６９９号）には、主噴射による拡散燃焼が終了時点を基準に後噴射の噴射時期を設定することにより、煤の排出を効果的に低減させることができる旨の記載がある。
【０００４】
このような後噴射では、経年劣化等により噴射弁が所望のタイミングで作動せず、後噴射弁から燃料が実際に噴射されるタイミングが設定時期からずれてしまったり、設定された後噴射の噴射時期が適切な時期からずれている等の理由から煤低減等の所望の効果が得られないことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本件の発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、適切な時期に後噴射を実行して、排気ガス中の煤を効率的に低減させる等の後噴射による所望の効果を得ることができるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
吸気行程から圧縮行程上死点の近傍までの所定時期に前記燃料噴射弁から燃料が噴射される主噴射を制御する主噴射制御手段と、
前記主噴射の後に前記燃料噴射弁から追加の燃料が噴射される後噴射を制御し、前記主噴射による燃焼が終了した時期に後噴射の燃焼が開始するように後噴射の噴射時期を制御する後噴射制御手段と、
後噴射の燃焼による出力トルクの検出に基づいて前記燃焼室内の燃焼状態を検出する検出手段と、
前記後噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された後噴射の燃焼による出力トルクに基づいて、前記出力トルクが所定値以下であると判定したときには、前記主噴射による燃焼が終了した後に後噴射による燃焼が開始されたと判定し、前記後噴射の噴射時期を進角側に移行させる補正を行い、前記出力トルクが所定値より大きいと判定したときには、前記主噴射による燃焼が終了する前に後噴射による燃焼が開始されたと判定し、前記後噴射の噴射時期を遅角側に移行させる補正を行う、
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置が提供される。
【０００７】
このような構成によれば、検出手段によって検出された実際の燃焼状態に基づいて後噴射の噴射時期が補正されるので、後噴射による燃焼が所望の時期に開始されるように後噴射の噴射時期をフィードバック補正し、煤低減等の後噴射による所望の効果を得ることができる。従って、例えば、経年劣化によって噴射弁の作動タイミングや、個々のエンジンの最適な後噴射時期がズレたとしても、このズレを考慮した噴射時期が設定でき、後燃焼による燃焼を主噴射に対して最適な時期に生じさせることが可能となる。
【０００９】
「燃焼が終了した後に後噴射による燃焼が開始された」ことは、経年劣化等で弁の作動が遅れ後噴射が実際に行われたタイミングが設定より遅くなっていることや、個々のエンジンの最適な後噴射時期が設定時期より早くなっていることなどを意味している。このようなときには、後噴射の噴射時期を進角側に移行させる補正を行うことにより、このズレを補正した噴射時期が設定され、所望の時期に後噴射による燃焼が起こるようにしている。
【００１２】
後噴射による燃焼中のエンジンの出力トルクは、後噴射による燃焼の燃焼状態を反映している。即ち、主噴射による燃焼が終了したときに（すなわち主噴射による燃焼が終了した所定タイミングで）後噴射による燃焼が開始していれば、後噴射により所定トルクが発生するが、主噴射による燃焼が終了した後（すなわち主噴射による燃焼が終了した所定タイミングの後）に後噴射による燃焼が開始すると所定トルクが発生せず、トルクが小さくなる。本発明の他の好ましい態様では、後噴射による燃焼中のエンジンの出力トルクの大きさを基準に、後噴射が実際に行われた時期を推定して噴射時期を補正するものであり、後噴射による燃焼中のトルクの大きさが所定値以下であると判定したときには、後噴射が実際に行われた時期が所定時期より遅れているとして、後噴射の噴射時期を進角側に移行させる補正を行っている。
【００１４】
上述したように、後噴射による燃焼中のエンジンの出力トルクは、後噴射による燃焼の燃焼状態を反映している。即ち、主噴射による燃焼が終了した所定タイミングで後噴射による燃焼が開始していれば、所定トルクが発生するが、主噴射による燃焼が終了する前（所定タイミング前）に後噴射による燃焼が開始すると、後噴射によるトルクに主噴射によるトルクが加わわり、トルクが所定値より大きくなる。本発明の別の好ましい態様では、検出された出力トルクが所定値より大きいときには、主噴射による拡散燃焼が終了する前（所定タイミング前）に後噴射による燃焼が開始した、即ち、後噴射が行われたタイミングが早すぎたと判定し、後噴射の噴射時期を遅角側に移行させる。
【００１５】
本発明のもう一つの好ましい態様では、前記後噴射制御手段による前記進角側への補正度合いが前記遅角側への補正度合いより大きい。
【００１６】
このような構成によれば、ハンチングを抑制でき、最適噴射時期における存在頻度が高くなる。
【００１７】
本発明の更にもう一つの好ましい態様では、前記後噴射制御手段は、エンジン回転数が２５００ｒｐｍ以上の高回転または平均有効圧力Ｐｅが０．９Ｍｐａの高負荷の定常運転領域において、前記補正を実行する。高回転または高負荷の定常運転領域は、エンジンの燃焼状態が検出し易いので、正確な制御が可能となる。
【００１８】
本発明の更に別の好ましい態様では、前記燃料噴射制御手段は、アイドル時にはエンジン回転数を所定回転数に収束するようにフィードバック制御を行い、かつ、該フィードバック制御中に前記補正を実行する。アイドル時に行われるフィードバック制御中は、エンジンの運転状態が安定しているので、エンジンの燃焼状態を検出し易く、正確な制御が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の構成を示す概略図である。
【００２０】
図１に示されているように、燃料噴射制御装置は、車両に搭載されるディーゼルエンジン１を備えている。ディーゼルエンジン１は、４本の気筒２、２…（１本のみを図示する。）を有し、各気筒２内を構成するシリンダ内には、ピストン３が往復動可能に配置され、ピストン３とシリンダの内周壁などによって、燃焼室４が形成されている。燃焼室４の上面のほぼ中央には、燃料噴射弁（インジェクタ）５が、その先端部の噴孔が燃焼室４に臨むように配置されている。燃料噴射弁５は、所定のタイミングで、気筒内すなわち燃焼室４に直接燃料を噴射するように構成されている。さらに、図示しないエンジン１のウォータージャケットに臨むように、冷却水の温度（エンジン水温）を測定する水温センサ１８が設けられている。
【００２１】
各燃料噴射弁５は、高圧の燃料を蓄える共通のコモンレール（蓄圧室）６に接続されている。コモンレール６には、エンジンやモータによりエンジン始動後に駆動される噴射ポンプにより高圧燃料が供給され、内部の燃料圧（コモンレール圧）を検出する圧力センサ６ａが配置されるとともに、クランク軸７により駆動される高圧供給ポンプ８が接続されている。この高圧供給ポンプ８は、圧力センサ６ａにより検出されるコモンレール６内の燃圧を、例えばアイドル運転時に約２０ＭＰａ以上に保持し、それ以外の運転時には５０ＭＰａ以上に保持するように構成されている。
【００２２】
また、クランク軸７には、その回転角度を検出するクランク角センサ９が設けられている。クランク角センサ９は、クランク軸７の端部に設けられた被検出プレートと、その外周に相対応するように配置された電磁ピックアップとを含み、電磁ピックアップが被検出プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された突起部の通過に応答してパルス信号を生成するように構成されている。
【００２３】
また、エンジン１は、図示しないエアークリーナで濾過された吸入空気を燃焼室４に導入する吸気通路１０を備えている。吸気通路１０の下流端部は、図示しないサージタンクを経て分岐し、それぞれが吸気ポートにより、各気筒２の燃焼室４に接続されている。また、サージタンク内で各気筒２に供給される加給圧力を検出する吸気圧センサ１０ａが設けられている。
【００２４】
この吸気通路１０には、上流側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入される吸気流量を検出するエアーフローセンサ１１と、後述のタービン２１により駆動されて吸気を圧縮するブロワ１２と、このブロワ１２により圧縮された空気を冷却するインタークーラ１３と、吸気通路１０の断面積を絞る吸気絞り弁１４とが設けられている。
【００２５】
この吸気絞り弁１４は、全閉状態でも吸気が流通可能なように、切欠きが設けられたバタフライバルブからなり、後述のＥＧＲ弁２４と同様、ダイヤフラム式アクチュエータ１５に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁１６により調整されることで、弁の開度が制御されるように構成されている。また、前記吸気絞り弁１４の開度を検出するセンサ（図示せず）も設けられている。
【００２６】
エンジン１には、各気筒２の燃焼室４から排気を排出するための排気通路２０が接続されている。この排気通路２０の上流側端は、分岐して、図示しない排気ポートにより、それぞれ各気筒２の燃焼室４に接続されている。この排気通路２０は、上流側から下流側に向かって順に、排気の空燃比が略理論空燃比の時を境に出力が急変するＯ２センサ（図示せず）と、排気流により回転されるタービン２１と、排気中の少なくともＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ還元触媒２２と、ＮＯｘ還元触媒２２を通過した排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１９とが配置されている。
【００２７】
ＮＯｘ還元触媒２２であるＮＯｘ浄化触媒は、排気の流れ方向に沿って互いに平行に延びる多数の貫通孔を有するハニカム構造に形成されたコージェライト製担体を備え、その各貫通孔壁面に触媒層を２層に形成したものである。具体的には、白金（Ｐｔ）と、ロジウム（Ｒｈ）とが、多孔質材であるＭＦＩ型ゼオライト（ＺＳＭ５）等をサポート材として担持されることにより、上記触媒層が形成されている。
【００２８】
そして上記ＮＯｘ浄化触媒２２は、燃焼質４内の混合気がリーン状態となって排気ガス中の酸素濃度が高い場合、例えば酸素濃度が４％以上である場合に、ＮＯｘを還元剤と反応させて還元することにより、排気ガス中のＮＯｘを浄化するように構成されている。なお、上記ＮＯｘ浄化触媒２２は、酸素濃度が低い場合には、三元触媒として機能する。
【００２９】
排気通路２０は、タービン２１より上流側の位置で、排気の一部を吸気側に還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）２３の上流端に分岐接続されている。このＥＧＲ通路２３の下流端は、吸気絞り弁１４より下流側位置で吸気通路１０に接続されている。また、ＥＧＲ通路２３の下流側寄りの位置には、開度調整可能な負圧作動式の排気還流量調整弁（ＥＧＲ弁）２４が設けられている。この実施形態では、排気通路２０の排気の一部が、ＥＧＲ弁２４により流量調整されながら、排気通路１０に還流されるように構成され、このＥＧＲ弁２４と、ＥＧＲ通路２３とにより排ガス還流（ＥＧＲ）手段３３が構成されている。
【００３０】
ＥＧＲ弁２４は、図示しない弁本体がスプリングによって閉方向に付勢されている一方、ダイヤフラム２４ａにより開方向に作動されて、ＥＧＲ通路２３の開度をリニアに調整するものである。すなわち、ダイヤフラム２４ａには、負圧通路２７が接続され、この負圧通路２７が負圧制御用の電磁弁２８を介してバキュームポンプ（負圧源）２９に接続されていて、その電磁弁２８が後述のＥＣＵ３５からの制御信号によって負圧通路２７を連通または遮断することにより、ＥＧＲ弁駆動負圧が調整され、ＥＧＲ弁２４が開閉作動されるように構成されている。また、ＥＧＲ弁２４の弁本体の位置を検出するリフトセンサ２６が設けられている。
【００３１】
各燃料噴射弁５、高圧供給ポンプ８、吸気絞り弁１４、ＥＧＲ弁２４、およびターボ過給機２５などは、コントロールユニット（Engine  Control  Unit：ＥＣＵ）３５からの制御信号によって作動するように構成されている。
【００３２】
一方、ＥＣＵ３５は、圧力センサ６ａの出力信号、クランク角センサ９の出力信号、エアーフローセンサ１１の出力信号、水温センサ１８の出力信号、ＥＧＲ弁２４のリフトセンサ２６の出力信号、車両の運転者による図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３２からの出力信号などが入力されるように構成されている。
【００３３】
この実施形態では、ＥＣＵ３５は、エンジンの運転を制御するものであり、圧縮行程上死点の近傍の所定時期に燃料噴射弁５から燃料が噴射される主噴射を制御する主噴射制御と、主噴射による熱発生率が略０以下となったとき（すなわち主噴射による燃焼が終了した時）に燃料噴射弁５から噴射された後噴射の燃料が燃焼を開始するように制御する後噴射制御等を行う噴射制御手段３６と、ＥＧＲ弁２４を制御して排気還流量を制御するＥＧＲ制御手段３７とを備えている。即ち、本実施形態の噴射制御手段３６は、主噴射制御手段と後噴射制御手段との機能を有する。
【００３４】
また、ＥＣＵ３５は、燃焼室内の燃焼状態をトルク変動、筒内圧などによって検出し、この検出結果に基づいて、後噴射制御手段による後噴射の噴射時期を補正するように構成されている。更に、本実施形態のＥＣＵ３５は、アイドル時にはエンジン回転数を所定回転数に収束するフィードバック制御（ＩＳＣ制御）を行うように構成されている。
【００３５】
次に、ＥＣＵ３５において実行される燃料噴射制御について、図２Ａ、図２Ｂのフローチャートに沿って説明する。
【００３６】
まず、スタート後のステップＳ１で、クランク角センサ９からクランク角信号、アクセル開度センサ３２からのアクセル開度、エアフローセンサ１１からの吸入空気量などのデータが入力される。次に、ステップＳ２で、アクセル開度から求められた目標トルクＴｒとクランク角信号から求められたエンジン回転数Ｎｅとに基づいて設定されている基本噴射量マップから、基本燃料噴射量Ｑbを読み込むとともに、その噴射時期Ｉbを予め設定されているマップから読み込む。
【００３７】
次に、ステップＳ３で、アイドル領域（ＩＤ）であるか否かを判定する。本実施形態では、エンジン回転数５００ｒｐｍないし１０００ｒｐｍ、且つ、アクセル開度０をアイドル領域としているが、他の基準によってアイドル領域を定めても良い。ステップＳ３でＹＥＳ即ちアイドル領域であると判定されたときには、ステップＳ４で現在の回転数Ｎｅ（ｋ）を記憶し、ステップＳ５で過去ｋ回の回転数Ｎｅの平均値Ｎｅaveが算出され、更に、ステップＳ６で平均値Ｎｅaveから現在の回転数Ｎｅ実を引いて差ΔＮｅを求める。次いで、ステップＳ７で、ΔＮｅに基づいてマップからアイドル時の燃料噴射補正量ＱIDCを設定し、ステップＳ８で、基本燃料噴射量Ｑbに燃料噴射補正量ＱIDCを加えて、基本燃料噴射量Ｑbとし、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ３でＮＯ即ちアイドル時でないと判定されたときには、ステップＳ１０で回転数Ｎｅ（ｋ）を０にリセットし、ステップＳ９に進む。
【００３８】
ステップＳ９で、後噴射の噴射量Ｑfuおよび噴射時期Ｉfuが設定される。後噴射の噴射量Ｑfuおよび噴射時期Ｉfuは、目標トルクＴｒとエンジン回転数Ｎｅに応じた量が予め設定されているマップから読み出して設定される。
【００３９】
このマップにおいて、後噴射の噴射量Ｑfuは、主噴射による燃焼によって発生する煤が所定量以上となる運転状態（高回転高負荷）のときには、煤の量が所定量未満のときよりも後噴射による燃料噴射（量又は率）を増大させ、煤の発生を抑制するように設定されている。ここで、後噴射による燃料噴射量とは後噴射によって噴射される燃料の絶対量を指し、後噴射による燃料噴射率とは後噴射の噴射量の主噴射の噴射量に対する比率を指す。
【００４０】
本実施形態では、主噴射の噴射量に対する後噴射の噴射量の割合が、低回転低負荷時には１０〜２０％とされており、高回転高負荷時には２０〜５０％以上に増加させられる。
【００４１】
また、変型例として、高回転高負荷時以外の煤が多くなる領域、例えば、Ａ／Ｆリッチ時、パイロット噴射実行時、主噴射リタード時等にも、後噴射による燃料噴射量Ｑfuを他の運転状態に比して増大させてもよい。
【００４２】
更に、煤の発生状態とは無関係に後噴射の噴射量Ｑfuを設定するマップを使用して、煤噴射の噴射量Ｑfuを設定してもよい。また、アイドリング等の低回転・低負荷時には後噴射を実行せず、低回転・低負荷時以外の領域で後噴射を実行するような構成でもよい。さらに、定常運転時には後噴射量が０となるマップを使用し、所定の加速時にのみ、０である後噴射量に後述するような所定値を加え、後噴射を実行するような構成でもよい。
【００４３】
後噴射の噴射時期Ｉfuは、主噴射による拡散燃焼が終了したとき即ち主噴射による燃焼の熱発生率が略０以下となったときに後噴射による燃料の燃焼が開始されるように、後噴射の着火遅れ（０．４〜０．７ｍｓ）と、無効噴射時間とを考慮して、マップ上に設定されている。
【００４４】
このように設定することにより、熱発生率が略０以下となったとき、即ち、燃焼室内に主噴射された燃料の拡散燃焼が終了したときに、後噴射による燃料の燃焼が開始されることになる。このため、燃焼室４内に存在する煤と酸素との混合が促進された状態で、後噴射による燃焼が開始することになり、煤の発生が低減すると考えられる。
【００４５】
また、主噴射による熱発生率が略０以下となった時点付近（クランク角にして、好ましくは±１０°、より好ましくは±５°の範囲内）で後噴射による燃焼が開始するように、後噴射の噴射時期を設定してもよい。
【００４６】
熱発生率ｄＱ／ｄθは、「内燃機関講義」（長尾不二夫著、株式会社養賢堂）によれば、下記の式（１）のように表わされる。
ｄＱ／ｄθ＝Ａ／（Ｋ（θ）−１）×［Ｖ（θ）・（ｄＰ（θ）／ｄθ）＋Ｋ（θ）・Ｐ（θ）・（ｄＶ（θ）／ｄθ）］…（１）
ここで、Ａは熱の仕事当量、Ｋ（θ）は比熱比、Ｖ（θ）は行程容積、Ｐ（θ）は筒内圧力、θはクランク角である。
【００４７】
小野測器株式会社製の燃焼解析装置ＣＢ５６６のマニュアルによれば、上記比熱比Ｋ（θ）は、下記式（２）〜（５）に基づいて表される。
Ｋ（θ）＝Ｃｐ／Ｃｖ…（２）
Ｃｐ＝ａｐ＋ｂ（Ｔ（θ）／１００）＋ｃ（Ｔ（θ）／１００）２＋ｄ（１００／Ｔ（θ）…（３）
Ｃｖ＝Ｃｐ−（Ａ・Ｒｏ）／Ｍ…（４）
Ｔ（θ）＝（Ｐ（θ）・Ｖ（θ））／２９．２７・Ｇ…（５）
ここで、Ｃｐは定圧比熱、Ｃｖは定容比熱、Ｒｏはガス定数、Ｍは空気の分子量、Ｔ（θ）はガス温度、Ｇはガス重量、ａｐ、ｂ、ｃ、ｄはその他の定数である。
【００４８】
上記式（２）〜（５）より、式（１）で示す熱発生率ｄＱ／ｄθは、筒内圧力Ｐ（θ）と行程容積Ｖ（θ）との関数ｆ（Ｐ（θ）、Ｖ（θ））になる。また、上記行程容積Ｖ（θ）を、ボア径ＢおよびストロークＳに基づいて表すと、下記式（６）に示すようになるため、上記熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（７）に示すようになる。
Ｖ（θ）＝（π・Ｂ２Ｓ／８）・（１−ｃｏｓθ）…（６）
ｄＱ／ｄθ＝［ｆ（Ｐ（θ＋Δθ）、Ｖ（θ＋Δθ））−ｆ（Ｐ（θ）、Ｖ（θ））］／Δθ…（７）
【００４９】
従って、クランク角度毎の筒内圧力データがあれば、これに基づいて、上記熱発生率を計算することができる。本実施形態では、このようにして求めた熱発生率から、拡散燃焼の終了時点（即ち熱発生率が略０以下になる時点）を算出し、上述したように、この終了時点から後噴射の着火遅れ時間等の遅れ分だけ前の時点を後噴射の噴射時期Ｉfuとしたマップを用いている。
【００５０】
拡散燃焼の終了時期は、エンジンの運転状態に応じて変化し、エンジン負荷および回転数が上昇するほど、拡散燃焼の終了時期が遅れる傾向がある。例えば、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ、平均有効圧力Ｐｅが０．５７Ｍｐａである中回転中負荷時には、上述したよう手法で算出した結果のグラフである図３（ｂ）に示されるように、ピストンの圧縮上死点近傍で主噴射された燃料が予混合燃焼することによる熱発生Ｙと、ほぼ同程度の拡散燃焼による熱発生Ｋが生じ、圧縮上死点後の約３５°（ＣＡ）より着火遅れτf2（約０．５ｍｓ）だけ遅れた時点ｔ２で拡散燃焼が終了する。
【００５１】
また、エンジン回転数が２５００ｒｐｍ、平均有効圧力Ｐｅが０．９Ｍｐａである高回転高負荷時には、図３（ｃ）に示されるように、予混合燃焼による熱発生Ｙに比べ、かなり長期にわたり拡散燃焼による熱発生Ｋが生じ、圧縮上死点後の約４８°（ＣＡ）より着火遅れτf3（約０．７ｍｓ）遅れたかなり遅い時点ｔ３で拡散燃焼が終了することがわかる。
【００５２】
また、エンジン回転数が１５００ｒｐｍ、平均有効圧力Ｐｅが０．３Ｍｐａである低回転低負荷時には、図３（ａ）に示されるように、燃料の予混合燃焼と拡散燃焼を熱発生によって区別することは困難であるが、圧縮上死点後の約３０°（ＣＡ）より着火遅れτf1（約０．６ｍｓ）遅れたの比較的早い時点ｔ１で拡散燃焼が終了することがわかる。
【００５３】
したがって、この拡散燃焼の終了時点の近傍、即ち、低回転低負荷時には圧縮上死点後の２５乃至３５°（ＣＡ）で、中回転中負荷時には圧縮上死点後の３３乃至４０°（ＣＡ）で、高回転高負荷時には圧縮上死点後の４５乃至４８°（ＣＡ）で、後噴射を実行するように後噴射時期を設定することが好ましい。
【００５４】
このことは、低回転低負荷、中回転中負荷および高回転高負荷のそれぞれにおける、後噴射時期と煤発生量との関係を実験したグラフである、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）からも明らかである。
【００５５】
本実施形態では、図３のニードルリフト量で示すように、低回転低負荷時には圧縮上死点後の３０°（ＣＡ）で、中回転中負荷時には圧縮上死点後の３５°（ＣＡ）で、高回転高負荷時には圧縮上死点後の４８°（ＣＡ）で、後噴射が実行されるように後噴射時期を設定し、それぞれの運転状態で拡散燃焼が終了するｔ１、ｔ２、およびｔ３で後噴射による燃焼を開始させ、図４に点線で示される熱発生が生じるようにマップ上に設定されている。これら以外の運転状態においても、拡散燃焼が終了した時点で、後噴射による燃焼が開始するように、後噴射の噴射時期がマップ上に設定されている。
【００５６】
次に、ステップＳ１１では、ステップＳ２、Ｓ８、またはＳ９で設定された量Ｑb、Ｑfuおよび時期Ｉb、Ｉfuに従って、燃料噴射弁５が作動させられ、燃焼室への主噴射、および後噴射が実行される。
【００５７】
次いで、ステップＳ１２で、高回転域（例えば２５００ｒｐｍ以上）であるか否かを判定し、ＮＯ即ち高回転域でない場合には、ステップＳ１３に進み、例えばスロット開度に基づいて高負荷域であるか否かを判定する。
【００５８】
ステップＳ１２またはステップＳ１３でＹＥＳ、即ち、高回転域または高負荷域であると判定されたときには、ステップＳ１４に進み、アクセルセンサ３２からの信号に基づいて、アクセル開度αの変化率Δαが所定値Δα0より小さいか否か、即ち、所定の定常運転状態であるか否かを判定する。
【００５９】
ステップＳ１３またはステップＳ１４で、ＮＯ即ち高負荷域でない又は所定の定常運転状態ではないと判定されたときには、ステップＳ１５で、アイドル領域（ＩＤ）であるか否かを判定する。本実施形態では、エンジン回転数５００ｒｐｍないし１０００ｒｐｍ、且つ、アクセル開度０をアイドル領域としているが、他の基準によってアイドル領域を定めても良い。ステップＳ１５でＮＯ即ちアイドル領域でないと判定されたときには、ステップＳ１６に進み、カウンタｎ及び後述するＴ’（θ）をリセットしてリターンする。
【００６０】
ステップＳ１４またはステップＳ１５で、ＹＥＳ即ち所定の定常運転状態である又はアイドル領域であると判定されたときには、ステップＳ１７で所定クランク期間の所要時間Ｔθ’を読み込む。所定クランク期間としては、例えば、主噴射直後から６０°クランクアングル（ＣＡ）まで、１０°〜６０°クランクアングル（ＣＡ）等が設定され、この所定クランクアングルの所要時間を、各気筒の膨張行程毎に、ＩＣタイマなどによって検出し読み込まれる。この所要時間Ｔθ’が長いほど、トルク減少が大きいことになるので、検出された所要時間Ｔθ’に基づいて、主噴射と後噴射とにより発生する、トルクを検出（推定）することが可能となる。
【００６１】
次いで、ステップＳ１８でカウンタｎに１を加算して、ステップＳ１９で今回のＴθ’であるＴθ’（ｎ）をメモリし、ステップＳ２０でカウンタｎが所定値ｎ0以上であるか否かを判定する。ｎ0は任意の定数であるが、本実施形態では１０から１０００の範囲から選定される。ステップＳ２０で、ＮＯと判定されたときにはリターンし、ＹＥＳと判定されたときにはステップＳ２１で、Ｔθ’（ｎ1）からＴθ’（ｎ0）の平均化が行われて平均値Ｔθが算出される。
【００６２】
次いで、ステップＳ２２でカウンタｎをクリアして、ステップＳ２３でＴθが所定値Ｔθ0がより大きいか否かが判定される。ステップＳ２３でＹＥＳ即ちＴθが所定値Ｔθ0より大きいと判定されたときには、ステップＳ２４に進み、ステップＳ９で設定された後噴射の噴射時期Ｉfuから係数αが引かれ、後噴射の噴射時期を進角側に移行させる補正が行われる。一方、ステップＳ２３でＮＯ即ちＴθが所定値Ｔθ0以下であると判定されたときには、ステップＳ２５に進み、ステップＳ９で設定された後噴射の噴射時期Ｉfuに係数βが加えられ、後噴射の噴射時期を遅角側に移行させる補正が行われる。なお、｜α｜＞｜β｜の関係があるため、遅角側への補正度合いに比べて進角側への補正度合いが大きく設定されている。
【００６３】
図５は、高負荷高回転時（２５００ｒｐｍ、０．９Ｍｐａ）における燃費率と後噴射の噴射時期との関係を示すグラフである。このグラフは、主噴射の燃焼によるトルクと後噴射の燃焼によるトルクとの合計が或る一定の目標トルクとなるようにアクセル開度を選択して、後噴射の噴射時期を主噴射の噴射時期から遅角側へ移動させていったときの燃費率を縦軸に示している。このグラフから、後噴射の噴射時期が、高負荷高回転時の後噴射の設定時期である主噴射後約４８°（クランクアングル）より遅角側になると、急激に燃費率が悪化することがわかる。これは、後噴射の噴射時期が主噴射後約４８°（クランクアングル）より遅角側になると、上記目標トルクを出すためにアクセル開度を大きくしなければならなかったことを意味している。したがって、後噴射の噴射時期が主噴射後約４８°（クランクアングル）より遅角側になり、かつ、アクセル開度を維持した場合には、出力トルクが落ち込むことになる。
【００６４】
ここで、主噴射の燃焼によるトルクは、後噴射の噴射時期には影響を受けないと考えられるので、出力トルクの落ち込みは、後噴射の燃焼によるトルクの落ち込みであり、後噴射の噴射時期が主噴射後の約４８°（クランクアングル）より遅角側になると、後噴射の燃焼によるエンジンの出力トルクが落ち込むと考えられる。
【００６５】
このため、後噴射による燃焼中（後）のエンジンの出力トルクを検出し、この値が所定値（Ｔθ0）より低い場合には、後噴射の噴射時期が、所定時期、例えば、主噴射後の約４８°（クランクアングル）より、遅角側になっていることがわかる。このため、後噴射の噴射時期をαだけ進角側に移行させ、後噴射の遅れを補正する。
【００６６】
一方、後噴射による燃焼中の出力トルクが所定値（Ｔθ0）以上のときは、後噴射の噴射時期が、主噴射後の約４８°（クランクアングル）より進角側となっている場合があるので、後噴射の噴射時期をβだけ遅角側に移行させて、後噴射の「早すぎ」を補正する。
【００６７】
本実施形態では、このような進角側への補正と遅角側への補正を常時実行することにより、後噴射が適切な時期に行なわれるように制御している。
【００６８】
次いで、ステップＳ２６で極端な遅角・進角を防止するために所謂ガード処理を行った後、ステップＳ２７で後噴射の噴射時期Ｉfuを設定するためのマップが書き換えられリターンする。
【００６９】
マップを書き換えるときには、例えば、回転数Ｎｅ、トルクＴｒに対する噴射時期Ｉfu（Ｎｅ、Ｔｒ）の補正量（進角）がαのときには、回転数Ｎｅ1、トルクＴｒ1に対する噴射時期Ｉfu（Ｎｅ1、Ｔｒ1）は、（Ｎｅ1／Ｎｅ）α、又は、（Ｔｒ1／Ｔｒ）αだけ進角させるというように、回転数またはトルクの相違に応じた量が補正量とされる。
【００７０】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。例えば、後噴射時期を強制的に進角または遅角させたときのトルク変化量に応じて、遅角させた場合に、大きくトルクが減少したときには進角補正する一方で、トルクの減少が小さい（所定値以下）のときには（補正度合いが小さい）遅角補正を実行するように制御してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、トルクに基づいて後噴射による燃焼が所定時期に生じているか否かを判定していたが、図６のフローチャートに主要部が示されているような処理で、燃焼室の筒内圧の変動に基づいて後噴射による燃焼が所定時期に生じているか否かを判定してもよい。
【００７２】
図６のフローチャートは、燃焼室の筒内圧の変動に基づいて後噴射の噴射時期を補正する処理の主要部を示しており、ステップＳ１７’より前は図２のフローチャートのステップＳ１ないしステップＳ１６と同じであり、ステップＳ２５’より後は図２のステップＳ２５より後と同じであるため、ここでは、ステップＳ１７’ないしステップＳ２５’の処理を説明する。
【００７３】
図２ＢのステップＳ１４またはステップＳ１５で、ＹＥＳ即ち所定の定常運転状態である又はアイドル領域であると判定されたときには、ステップＳ１７’で所定クランク期間の筒内圧の軌跡を筒内圧センサで検出する。所定クランク期間としては、例えば、主噴射直後から６０°クランクアングル（ＣＡ）まで、１０°〜６０°クランクアングル（ＣＡ）等が設定される。
【００７４】
次いで、ステップＳ１８’で、各クランクアングル毎の熱発生率を算出する。
この計算は、例えば上述しような方法で行われる。さらに、ステップＳ１９’で、主噴射による熱発生が終了するとき（即ち主噴射による拡散燃焼が終了するとき）に後噴射による燃焼が開始するように後噴射を行う噴射時期Ｉ’fuｂｅｓｔ（ｎ）を算出しメモリする。
【００７５】
更に、ステップＳ２０’でカウンタｎが所定値ｎ0以上であるか否かを判定する。ｎ0は任意の定数であるが、本実施形態では１０から１０００の範囲から選定される。ステップＳ２０’で、ＮＯと判定されたときにはリターンし、ＹＥＳと判定されたときにはステップＳ２１’で、Ｉ’fuｂｅｓｔ（１）からＩ’fuｂｅｓｔ（ｎ0）までの値の平均化が行われて平均値Ｉfuｂｅｓｔが算出される。
【００７６】
次いで、ステップＳ２２’でカウンタｎをクリアして、ステップＳ２３’で、ステップＳ９で設定された現在のＩfuが、Ｉfuｂｅｓｔより大きいか否かが判定される。ステップＳ２３’でＹＥＳ、即ち、ＩfuがＩfuｂｅｓｔより大きいと判定されたときには、ステップＳ２４’に進み、ステップＳ９で設定された後噴射の噴射時期Ｉfuに係数γが加えられ、後噴射の噴射が進角側に移行する補正が行われる。一方、ステップＳ２３’でＮＯ、即ち、ＩfuがＩfuｂｅｓｔ以下であると判定されたときには、ステップＳ２５’に進み、ステップＳ９で設定された後噴射の噴射時期Ｉfuから係数δを引き、後噴射の噴射が遅角側に移行する補正が行われる。なお、｜γ｜＞｜δ｜の関係があるため、遅角側への補正度合いに比べて進角側への補正度合いが大きく設定されている。
【００７７】
更に、トルク変動、筒内圧に代えて、燃焼室内の燃焼光を測定することにより、燃焼室内の燃焼状態を検出し、後噴射の噴射時期を補正する構成であってもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、主噴射、後噴射は、それぞれ、一回だけ実行されるものとしていたが、本発明は、これらが、多段噴射であるものにも適用できる。
【００７９】
さらに、本実施形態は、主噴射による噴射が煤の発生を伴う拡散燃焼である場合であったが、主噴射が吸気行程から圧縮行程前半にかけて行われて主噴射による燃焼の全てが予混合燃焼で行われる構成であって、下流側の触媒に還元剤であるＨＣなどを供給すべく後噴射を行う場合にも、トルクや筒内圧等に基づいて、主噴射による燃焼終了時期を的確に求め、このようにして求めた燃焼終了時期を基準にして、適切な還元剤供給を行うことができるように後噴射時期を補正してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、出力トルク、筒内圧力によって燃焼状態を検出しているが、他の方法、例えば、レーザ光線等を燃焼室内に照射しその色の変化によって検出するという燃焼光による方法などを用いてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本件発明によれば、適切な時期に後噴射を実行して、排気ガス中の煤を効率的に低減させる等の後噴射による所望の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の構成を示す概略図である。
【図２Ａ】ＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートの前半である。
【図２Ｂ】ＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートの後半である。
【図３】燃焼室内における熱発生率を示すタイムチャートである。
【図４】後噴射時期と煤発生量との関係と示すグラフである。
【図５】後噴射時期と燃費率との関係と示すグラフである。
【図６】ＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御の変型例の一部分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：ディーゼルエンジン
２：気筒
５：燃料噴射弁
３５：ＥＣＵ
３６：噴射制御手段
３７：ＥＧＲ制御手段
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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