(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設定する手段と、
この評価関数に基づいて現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する判定値を演算する手段と、
この判定値とスライスレベルを比較する手段と、
低負荷域であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より低負荷域で気筒間バラツキの補正を行うための気筒別補正量を演算する手段と、
前記比較結果と判定結果より判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、エンジンの運転条件に応じた目標燃料噴射量にこの気筒別補正量を加えた値に対して所定の比率を乗じた値を気筒別のパイロット噴射量として演算する手段と、
同じく判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、前記目標燃料噴射量に前記気筒別補正量を加えた値から気筒別の前記パイロット噴射量を差し引いた値を気筒別のメイン噴射量として演算する手段と、
同じく判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、この気筒別のメイン噴射量と気筒別の前記パイロット噴射量とを用いてパイロット噴射とメイン噴射を行う手段と
を設けた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】
エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設定する手段と、
この評価関数に基づいて現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する判定値を演算する手段と、
この判定値とスライスレベルを比較する手段と、
低負荷域であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果と前記比較結果より判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、エンジンの運転条件に応じた目標燃料噴射量に対して所定の比率を乗じた値をパイロット噴射量として演算する手段と、
同じく判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、前記目標燃料噴射量から前記パイロット噴射量を差し引いた値をメイン噴射量として演算する手段と、
同じく判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域のとき、このメイン噴射量と前記パイロット噴射量とを用いてパイロット噴射とメイン噴射を行う手段と
を設けた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３】
前記比較結果より判定値がスライスレベルを超えている場合に、実際の振動レベルが目標振動レベルを超えているときと、実際の振動レベルが目標振動レベル以下であるが前回パイロット噴射を行っているときだけパイロット噴射を行わせることを特徴とする請求項１または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】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えているが低負荷域以外であるとき、判定値とスライスレベルの差に基づいてパイロット噴射量のフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項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５】
前記判定値と前記スライスレベルの差に応じてフィードバック定数の補正ゲインを設定することを特徴とする請求項４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６】
前記判定値と前記スライスレベルの差に応じてフィードバック制御の範囲を変化させることを特徴とする請求項４または５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７】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えているが低負荷域以外であるとき、前記フィードバック制御における補正量に基づいてパイロット噴射量を絶対量で学習し、この学習値と前記フィードバック制御における補正量とで基本パイロット噴射量を補正することを特徴とする請求項４から６までのいずれか一つ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８】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域であるとき、前記フィードバック制御における補正量に基づいて前記比率の学習値を演算し、前記目標燃料噴射量に前記気筒別補正量を加えた値に対してこの比率学習値を乗じた値を気筒別のパイロット噴射量として演算することを特徴とする請求項４から６までのいずれか一つ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９】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えているが低負荷域以外であるとき、判定値とスライスレベルの差に基づいてパイロット噴射量のフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項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１０】
前記判定値と前記スライスレベルの差に応じてフィードバック定数の補正ゲインを設定することを特徴とする請求項９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１１】
前記判定値と前記スライスレベルの差に応じてフィードバック制御の範囲を変化させることを特徴とする請求項９または１０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１２】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えているが低負荷域以外であるとき、前記フィードバック制御における補正量に基づいてパイロット噴射量を絶対量で学習し、この学習値と前記フィードバック制御における補正量とで基本パイロット噴射量を補正することを特徴とする請求項９から１１までのいずれか一つ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１３】
前記比較結果と前記判定結果より判定値がスライスレベルを超えかつ低負荷域であるとき、前記フィードバック制御における補正量に基づいて前記比率の学習値を演算し、前記目標燃料噴射量に対してこの比率学習値を乗じた値をパイロット噴射量として演算することを特徴とする請求項９から１１までのいずれか一つ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１４】
前記学習の条件は、前記判定値が前記スライスレベルよりも大きなスライスレベルを超えた場合であることを特徴とする請求項７、８、１２、１３のいずれか一つ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１５】
圧縮上死点後までの燃料噴射時期を遅延するとともに、排気還流による酸素濃度の低減により、燃料の着火遅れ期間を長くし、この着火遅れ期間中に燃料が十分に気化した予混合気を形成させて低温予混合燃焼を行わせる手段を備え、エンジン状態を表す前記パラメータが吸気圧であり、この吸気圧に対して前記低温予混合燃焼を行わせることができる低吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が小さく、前記低温予混合燃焼から拡散燃焼主体の燃焼に移る中吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が高く、高吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が小さくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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１６】
圧縮上死点後までの燃料噴射時期を遅延するとともに、排気還流による酸素濃度の低減により、燃料の着火遅れ期間を長くし、この着火遅れ期間中に燃料が十分に気化した予混合気を形成させて低温予混合燃焼を行わせる手段を備え、エンジン状態を表す前記パラメータが吸気量であり、この吸気量に対して前記低温予混合燃焼を行わせることができる低吸気量域でパイロット噴射への要求度合が小さく、前記低温予混合燃焼から拡散燃焼主体の燃焼に移る中吸気量域でパイロット噴射への要求度合が高く、高吸気量域でパイロット噴射への要求度合が小さくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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１７】
エンジン状態を表す前記パラメータが空気過剰率であり、この空気過剰率が大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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１８】
エンジン状態を表す前記パラメータが燃料噴射量であり、この燃料噴射量が小さい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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１９】
コモンレール式の燃料噴射装置と、目標コモンレール圧力が得られるようにコモンレール圧力を制御する手段とを備え、エンジン状態を表す前記パラメータが前記目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比であり、この比が１よりも大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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２０】
エンジン状態を表す前記パラメータが加速度センサ出力積分値であり、この加速度センサ出力積分値が大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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２１】
エンジン状態を表す前記パラメータが冷却水温であり、この冷却水温が低いほどパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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２２】
エンジン状態を表す前記パラメータがＥＧＲ率であり、このＥＧＲ率が小さいほどパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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２３】
エンジン状態を表す前記パラメータが吸気温度であり、この吸気温度に対して吸気温度が低い領域でパイロット噴射への要求度合が大きく、中温域でパイロット噴射への要求度合が小さく、高温域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定することを特徴とする請求項１または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２４】
エンジン状態を表す前記パラメータが、吸気圧、空気過剰率、燃料噴射量、目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比、加速度センサ出力積分値、冷却水温、ＥＧＲ率、吸気温度のうちの少なくとも２つである場合に、現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する評価関数の値をそれぞれ演算し、これら演算される少なくとも２つの評価関数の値のうちからパイロット噴射への要求度合が最も大きい値を前記判定値とすることを特徴とする請求項１または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２５】
エンジン状態を表す前記パラメータが、吸気量、空気過剰率、燃料噴射量、目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比、加速度センサ出力積分値、冷却水温、ＥＧＲ率、吸気温度のうちの少なくとも２つである場合に、現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する評価関数の値をそれぞれ演算し、これら演算される少なくとも２つの評価関数の値のうちからパイロット噴射への要求度合が最も大きい値を判定値とすることを特徴とする請求項１または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２６】
少なくとも２つのパラメータに対する複数の評価関数を基本値演算関数と補正値演算関数に分割し、基本値演算関数で得られた値を補正値演算関数で得られた値で補正することを特徴とする請求項２４または２５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】
この発明はディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置、特にメイン噴射に先立って少量の燃料を噴射する、いわゆるパイロット噴射を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイロット噴射はディーゼルエンジンの燃焼加振力を低減するのに有効であるため、振動レベルが高くなる領域をエンジンの回転数と負荷をパラメータとするマップ上に設定し、この領域になるとパイロット噴射を行わせるものがある（特開昭６１−２７２４５０号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アイドル時など気筒間のバラツキ補正を行うものでは、気筒毎のメイン噴射量に差が生じるのであるが、この場合に、そのメイン噴射量のうちからパイロット噴射に絶対量で振り向けると、パイロット噴射比率のほうが主噴射より大きくなって、主噴射を行うことができなくなることがある。
【０００６】
これを説明すると、図１７は運転領域を示し、同図においてハッチングで示した低負荷域では、気筒毎の噴射量バラツキの影響を受けて回転変動が生じるので、これを避けるため各筒制御を行っている。これは、気筒別にエンジン回転数Ｎｅの２回微分値（トルク相当）を計算し、これと目標値とを比較して、目標値に足りない低トルクの気筒ではトルクを増やすため燃料を増量補正し、この逆に目標値を超えている高トルクの気筒ではトルクを減らすため燃料を減量補正するものである。この各筒制御により各筒制御後のトータルの燃料噴射量は気筒別に異なっている。
【０００７】
さて、圧縮端温度が低くなる低負荷域で、圧縮端温度を上昇させるためのエネルギを供給するためにパイロット噴射を用いる場合は、絶対量での制御が基本となる。
【０００８】
この場合に、メイン噴射量の一部をパイロット噴射に振り向けることを考えると、トータルの燃料噴射量が小さい気筒で燃料噴射弁の最小流量の規制を受けることになる。アイドル時にたとえばパイロット噴射を絶対量一律で行ったとき、図１８上段のように＃４気筒ではトータルの燃料噴射量のほとんどがパイロット噴射の分になり、メイン噴射の分が少なくなりすぎて（メイン噴射の分が燃料噴射弁の最小流量を下回ってしまう）、メイン噴射を行うことができなくなる事態が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、気筒間バラツキの補正が行われるような低負荷の領域とそれ以外とでパイロット噴射量の設定方法を切換え、低負荷域以外ではパイロット噴射量を絶対量で制御するのに対して、低負荷域になると、トータルの燃料噴射量に対して所定の比率を乗じた値をパイロット噴射量として設定することにより、低負荷域でも適切なパイロット噴射量とメイン噴射量の制御を可能とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図３０に示すように、エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設定する手段６１と、この評価関数に基づいて現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する判定値ＥＶｐｌｔを演算する手段６２と、この判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃を比較する手段６３と、低負荷域であるかどうかを判定する手段７１と、この判定結果より低負荷域で気筒間バラツキの補正を行うための気筒別補正量ＱＡＤＣnを演算する手段７２と、前記比較結果と判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、エンジンの運転条件に応じた目標燃料噴射量Ｑｆにこの気筒別補正量ＱＡＤＣnを加えた値に対して所定の比率Ｒｐｌｔを乗じた値を気筒別のパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnとして演算する手段８１と、同じく判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、前記目標燃料噴射量Ｑｆに前記気筒別補正量ＱＡＤＣnを加えた値から気筒別の前記パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnを差し引いた値を気筒別のメイン噴射量Ｑｆｍnとして演算する手段８２と、同じく判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、この気筒別のメイン噴射量Ｑｆｍnと気筒別の前記パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnとを用いてパイロット噴射とメイン噴射を行う手段７５とを設けた。
【００１４】
第２の発明は、図３１に示すように、エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設定する手段６１と、この評価関数に基づいて現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する判定値ＥＶｐｌｔを演算する手段６２と、この判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃を比較する手段６３と、低負荷域であるかどうかを判定する手段７１と、この判定結果と前記比較結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、エンジンの運転条件に応じた目標燃料噴射量Ｑｆに対して所定の比率Ｒｐｌｔを乗じた値をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとして演算する手段１０１と、同じく判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、前記目標燃料噴射量Ｑｆから前記パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔを差し引いた値をメイン噴射量Ｑｆｍとして演算する手段１０２と、同じく判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域のとき、このメイン噴射量Ｑｆｍと前記パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとを用いてパイロット噴射とメイン噴射を行う手段９３とを設けた。
【００１５】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記比較結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えている場合に、実際の振動レベルＳｇが目標振動レベルＳＬＳＧ＃を超えているときと、実際の振動レベルＳｇが目標振動レベルＳＬＳＧ＃以下であるが前回パイロット噴射を行っているときだけパイロット噴射を行わせる。
【００１６】
第４の発明では、第１の発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えているが低負荷域以外であるとき、判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃の差に基づいてパイロット噴射量のフィードバック制御を行う。
【００１７】
第５の発明では、第４の発明において前記判定値ＥＶｐｌｔと前記スライスレベルＳＬＥＶ＃の差に応じてフィードバック定数の補正ゲインＫｆｂを設定する。
【００１８】
第６の発明では、第４または第５の発明において前記判定値ＥＶｐｌｔと前記スライスレベルＳＬＥＶ＃の差に応じてフィードバック制御の範囲（噴射量範囲）を変化させる。
【００１９】
第７の発明では、第４から第６までのいずれか一つの発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えているが低負荷域以外であるとき、前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂに基づいてパイロット噴射量を絶対量で学習し、この学習値Ｌｑｆｐｌｔと前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂとで基本パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔｂを補正する。
【００２０】
第８の発明では、第４から第６までのいずれか一つの発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域であるとき、前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂに基づいて前記比率の学習値Ｌｒｐｌｔを演算し、前記目標燃料噴射量Ｑｆに前記気筒別補正量ＱＡＤＣnを加えた値に対してこの比率学習値Ｌｒｐｌｔを乗じた値を気筒別のパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnとして演算する。
【００２１】
第９の発明では、第２の発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えているが低負荷域以外であるとき、判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃の差に基づいてパイロット噴射量のフィードバック制御を行う。
【００２２】
第１０の発明では、第９の発明において前記判定値ＥＶｐｌｔと前記スライスレベルＳＬＥＶ＃の差に応じてフィードバック定数の補正ゲインＫｆｂを設定する。
【００２３】
第１１の発明では、第９または第１０の発明において前記判定値ＥＶｐｌｔと前記スライスレベルＳＬＥＶ＃の差に応じてフィードバック制御の範囲（噴射量範囲）を変化させる。
【００２４】
第１２の発明では、第９から第１１までのいずれか一つの発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えているが低負荷域以外であるとき、前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂに基づいてパイロット噴射量を絶対量で学習し、この学習値Ｌｑｆｐｌｔと前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂとで基本パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔｂを補正する。
【００２５】
第１３の発明では、第９から第１１までのいずれか一つの発明において前記比較結果と前記判定結果より判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えかつ低負荷域であるとき、前記フィードバック制御における補正量Ｑｆｐｌｔｆｂに基づいて前記比率の学習値Ｌｒｐｌｔを演算し、前記目標燃料噴射量Ｑｆに対してこの比率学習値Ｌｒｐｌｔを乗じた値をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとして演算する。
【００２６】
第１４の発明では、第７、第８、第１２、第１３のいずれか一つの発明において前記学習の条件が、前記判定値ＥＶｐｌｔが前記スライスレベルＳＬＥＶ＃よりも大きなスライスレベルＳＬＬＮ＃を超えた場合である。
【００２７】
第１５の発明では、第１または第２の発明において圧縮上死点後までの燃料噴射時期を遅延するとともに、排気還流による酸素濃度の低減により、燃料の着火遅れ期間を長くし、この着火遅れ期間中に燃料が十分に気化した予混合気を形成させて低温予混合燃焼を行わせる手段を備え、エンジン状態を表す前記パラメータが吸気圧であり、この吸気圧に対して前記低温予混合燃焼を行わせることができる低吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が小さく、前記低温予混合燃焼から拡散燃焼主体の燃焼に移る中吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が高く、高吸気圧域でパイロット噴射への要求度合が小さくなるように前記評価関数を設定する。
【００２８】
第１６の発明では、第１または第２の発明において圧縮上死点後までの燃料噴射時期を遅延するとともに、排気還流による酸素濃度の低減により、燃料の着火遅れ期間を長くし、この着火遅れ期間中に燃料が十分に気化した予混合気を形成させて低温予混合燃焼を行わせる手段を備え、エンジン状態を表す前記パラメータが吸気量であり、この吸気量に対して前記低温予混合燃焼を行わせることができる低吸気量域でパイロット噴射への要求度合が小さく、前記低温予混合燃焼から拡散燃焼主体の燃焼に移る中吸気量域でパイロット噴射への要求度合が高く、高吸気量域でパイロット噴射への要求度合が小さくなるように前記評価関数を設定する。
【００２９】
第１７の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが空気過剰率（目標空気過剰率または実際の空気過剰率）であり、この空気過剰率が大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３０】
第１８の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが燃料噴射量（たとえば目標燃料噴射量Ｑｆ）であり、この燃料噴射量が小さい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３１】
第１９の発明では、第１または第２の発明においてコモンレール式の燃料噴射装置と、目標コモンレール圧力が得られるようにコモンレール圧力を制御する手段とを備え、エンジン状態を表す前記パラメータが前記目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比であり、この比が１よりも大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３２】
第２０の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが加速度センサ出力積分値であり、この加速度センサ出力積分値が大きい領域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３３】
第２１の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが冷却水温であり、この冷却水温が低いほどパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３４】
第２２の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータがＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率または実ＥＧＲ率）であり、このＥＧＲ率が小さいほどパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３５】
第２３の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが吸気温度であり、この吸気温度に対して吸気温度が低い領域でパイロット噴射への要求度合が大きく、中温域でパイロット噴射への要求度合が小さく、高温域でパイロット噴射への要求度合が大きくなるように前記評価関数を設定する。
【００３６】
第２４の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが、吸気圧、空気過剰率、燃料噴射量、目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比、加速度センサ出力積分値、冷却水温、ＥＧＲ率、吸気温度のうちの少なくとも２つである場合に、現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する評価関数の値をそれぞれ演算し、これら演算される少なくとも２つの評価関数の値のうちからパイロット噴射への要求度合が最も大きい値を前記判定値ＥＶｐｌｔとする。
【００３７】
第２５の発明では、第１または第２の発明においてエンジン状態を表す前記パラメータが、吸気量、空気過剰率、燃料噴射量、目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比、加速度センサ出力積分値、冷却水温、ＥＧＲ率、吸気温度のうちの少なくとも２つである場合に、現在のエンジン状態を表すパラメータに対応する評価関数の値をそれぞれ演算し、これら演算される少なくとも２つの評価関数の値のうちからパイロット噴射への要求度合が最も大きい値を判定値ＥＶｐｌｔとする。
【００３８】
第２６の発明では、第２４または第２５の発明において少なくとも２つのパラメータに対する複数の評価関数を基本値演算関数と補正値演算関数に分割し、基本値演算関数で得られた値を補正値演算関数で得られた値で補正する。
【００４０】
【発明の効果】
アイドル時など低負荷域において気筒間バラツキの補正を行うと、気筒毎のメイン噴射量に差が生じ、この場合に、低負荷域におけるその気筒毎のメイン噴射量からパイロット噴射に振り向ける際に、パイロット噴射を絶対量一律で制御すると、パイロット噴射比率のほうがメイン噴射より大きくなって、メイン噴射を行うことができない気筒が生じることがあるのであるが、第１の発明によれば、気筒間バラツキ補正後のトータルの燃料噴射量に対して所定の比率を乗じた値をパイロット噴射量として設定するので、気筒間バラツキ補正を行う低負荷領域においても、適切なパイロット噴射量とメイン噴射量の制御が可能となる。同様にして、第２の発明によれば、気筒間バラツキの補正を行わない場合においても、トータル噴射量の小さい低負荷域でメイン噴射量に対するパイロット噴射量を確保できる。
パイロット噴射への要求は定常状態と過渡状態とで変化し、また環境の違いによっても変化するため、従来装置のようにパイロット噴射を行わせる領域をマップ上に設定するだけでは、定常状態には対応できても、過渡状態になると、また環境が変化すると適切なパイロット噴射量を与えることができず、振動レベルが逆に悪化したり、振動レベルは下がらず排気組成だけが悪化する事態を招くのであるが、メンバーシップ関数によれば、パイロット噴射への要求度合が最大でもなく最小でもない領域、つまりパイロット噴射への要求度合が曖昧な領域に対しても定量化できることから、このメンバーシップ関数である評価関数に基づいて判定値を定め、この判定値とスライスベルの比較によりパイロット噴射を実行させるかどうかを判定させるようにした第１、第２、第２４、第２５の発明によれば、定常状態と過渡状態の差や環境バラツキがあっても、パイロット噴射を実行させるかどうかの判定精度を高めることができ、この判定精度の向上によって振動レベルと排気エミッションの両立が可能になる。また、曖昧さを含んだメンバーシップ関数の設定に際しては厳密なデータを得ることが必要でないので、メンバーシップ関数（つまり評価関数）の適合が大幅に容易になる。
【００４１】
第３の発明は、パイロット噴射により実際の振動レベルが目標振動レベルを下回った場合にだけ継続してパイロット噴射を行うものである。これを言い換えると、今回に実際の振動レベルが目標振動レベルを下回っても前回にパイロット噴射を行っていなれければ、パイロット噴射により実際の振動レベルが目標振動レベルを下回ったのでない（パイロット噴射以外の要因で実際の振動レベルが目標振動レベル下回った）のであるから、パイロット噴射を中止するわけで、これによって必要最小限でのパイロット噴射が可能となる。
【００４２】
第４、第９の発明によれば、パイロット噴射量のフィードバック制御を導入したので、低負荷域以外のパイロット噴射域では燃料噴射弁の流量特性のバラツキやその後の経時劣化の影響を受けることがない。
【００４３】
スライスレベルに対して判定値が大きいときは、パイロット噴射を実行する条件であるとの判定の確かさが大きいのに対して、判定値がスライスレベル付近にあるときは、パイロット噴射を実行する条件であるとの判定の不確かさが相対的に大きいためフィードバック定数を小さくする必要がある。第５、第１０の発明によれば、このような要求に応じることができる。
【００４４】
同様にして、スライスレベルに対して判定値が大きいときは、判定の確かさが大きいためフィードバック制御の範囲を大きくすることが可能となる。逆にスライスレベルの近傍ではフィードバック制御の範囲を小さくする必要がある。第６、第１１の発明によれば、このような要求に応じることができる。
【００４５】
第７、第１２の発明によれば、パイロット噴射の絶対量学習が進めば、運転開始後に低負荷域以外のパイロット噴射域で改めてパイロット噴射量のフィードバック制御を開始する前から学習値により最適なパイロット噴射量を与えることができる。
【００４６】
第８、第１３の発明によれば、パイロット噴射の比率学習が進んだときも、運転開始後に低負荷域になった当初から学習値により最適なパイロット噴射量を与えることができる。
【００４７】
判定値が大きいということはパイロット噴射への要求度合が大きいこととあわせて、その評価の信頼性も高いことを示すので、判定値が大きいことを学習成立の条件とする第１４の発明によれば、誤学習を少なくすることができる。
【００４８】
第１５、第１６、第１７、第１８、第２２、第２３の発明では、低温予混合燃焼を行わせる場合におけるパイロット噴射への要求度合に応じることができる。
【００４９】
目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比が１よりも大きい領域や加速度センサ出力積分値が大きい領域ではパイロット噴射への要求度合が大きくなるのであり、第１９、第２０の発明によれば、こうしたパイロット噴射への要求に応じることができる
【００５０】
冷却水温が低いときは圧縮端温度を上げる必要があるためパイロット噴射への要求度合が大きくなるのであり、第２１の発明によれば、こうしたパイロット噴射への要求に応じることができる。
【００５１】
第２６の発明によれば、たとえば暖機状態やＥＧＲ状態などエンジン自身の状態で変化するパラメータについては、これに対する評価関数を補正値演算関数とすることにより、全体の評価関数の適合を簡易化できる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１はディーゼルエンジンの概略的な構成図である。
【００５３】
ディーゼルエンジンの燃焼において、ＮＯｘの生成量は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃焼温度を相対的に低温化することが有効である。低温予混合燃焼方式では、排気還流システム（ＥＧＲ）により酸素濃度を低減し、これにより低温燃焼を実現する。このため、排気通路２と吸気通路３とをＥＧＲ通路４で接続し、このＥＧＲ通路４の途中に負圧制御弁５からの制御負圧に応じて作動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を設け、排気の一部を吸気中に還流する。
【００５４】
負圧制御弁５は、コントロールユニット４１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、エンジンの運転条件に応じて適切なＥＧＲ率が得るようにしている。たとえば、低回転低負荷域でＥＧＲ率を最大の１００パーセント（吸入空気流量とＥＧＲガス流量が同量）とし、回転数、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のＥＧＲガスを還流すると吸気温度が上昇し、これにより燃焼温度も相対的に上昇し、ＮＯｘ低減の効果が減少したり、また、噴射燃料の着火遅れ期間が短くなり、予混合燃焼が実現できなくなる。このためにＥＧＲ率を高負荷側になるほど、減少させるのである。
【００５５】
ＥＧＲ通路４の途中には、ＥＧＲガスの冷却装置７を備える。これは、ＥＧＲ通路４の周りに形成されウォータジャケット８を有し、ここにはエンジン冷却水の一部が循環され、この冷却水の循環量は、冷却水の導入口７ａに設けられた流量制御弁９により調整可能である。コントロールユニット４１からの指令により制御弁９の開度が大きくなるほど、ＥＧＲガスの冷却度が増す。
【００５６】
エンジンの吸気ポート近傍の吸気通路には、スワールコントロールバルブ（図示しない）を備える。コントロールユニット４１により、このスワールコントロールバルブの開度が制御され、エンジン低回転低負荷域で閉じられる（開度が減少する）と、燃焼室に吸入される吸気の流速が高まり燃焼室に強いスワールが生成される。ただし、スワールが強くなると、シリンダ内の作動ガスの熱交換率が高まり、作動ガス温度は相対的に低下する。
【００５７】
ピストンに形成される窪み状の燃焼室（図示しない）は、大径のトロイダル型燃焼室である。これは、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央には円錐部が形成され、この円錐部によって、圧縮行程後期にピストンキャビティ内へと旋回しながら流れ込むスワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の混合を良好にする。
【００５８】
このように、入口を絞らない円筒状のピストンキャビティにより、前述のスワールコントロールバルブによって生成されたスワールは、燃焼過程でピストンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内からキャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが持続される。
【００５９】
前記排気通路２には、ＥＧＲ通路４の分岐点よりも下流において、ターボ過給機を備える。このターボ過給機は、排気タービン５２のスクロール入口に、ステップモータ５４により駆動される可変ベーン５３が設けられる。前記コントロールユニット４１により可変ベーン５３が制御され、エンジン低回転域から所定の過給圧が得られるように、低回転側では排気タービン５２に導入される排気の流速を高めるベーン角度に制御され、高回転側では排気を抵抗なく排気タービン５２に導入させるベーン角度（全開状態）に制御される。また、運転条件によって可変ベーン５３は、所望の過給圧が得られるベーン角度に制御される。
【００６０】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置を備える。
【００６１】
これは、主として、燃料タンク（図示しない）、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒ごとに設けられる燃料噴射ノズル１７からなり、高圧のサプライポンプ１４に生成した高圧燃料をコモンレール１６に蓄え、燃料噴射ノズル１７内の三方弁２５によってノズルニードルの開閉を行うことで、噴射の開始と終了を自由に制御することができる。コモンレール１６内の燃料圧力は、圧力センサ（図示しない）とサプライポンプ１４の吐出量制御機構（図示しない）により、常にエンジンの求める最適値に制御される。
【００６２】
これら燃料噴射量、噴射時期、燃料圧力などの制御は、マイクロプロセッサで構成されるコントロールユニット４１により行われる。このため、コントロールユニット４１には、アクセル開度センサ３３、エンジン回転数とクランク角度を検出するセンサ３４、気筒判別のためのセンサ（図示しない）、水温センサ３８からの信号が入力し、これらに基づいて、コントロールユニット４１は、エンジン回転数とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と、燃料噴射時期を演算し、この目標燃料噴射量に対応してノズル内の三方弁２５のオン時間を制御し、また、目標噴射時期に対応して三方弁２５のＯＮ時期を制御する。また、図示しない圧力センサにより検出されるコモンレール圧力が目標圧力と一致するように、サプライポンプ１４の吐出量制御機構を介してコモンレール１６の燃料圧力をフィードバック制御する。
【００６３】
燃料噴射時期は低温予混合燃焼を実現するために、通常の噴射時期よりも遅角される。たとえばクランク角で圧縮上死点後の所定の範囲内で燃料噴射が開始されるように設定される。これにより、噴射された燃料の着火遅れ期間が長くなり、この間に燃料の気化が促進され、十分に空気と混合した状態で着火することが可能となる。これにより、排気還流による低酸素濃度のもとで、低温予混合燃焼が行われ、このとき熱発生のパターンは単段燃焼の形態となり、この燃焼形態によれば、パティキュレートを増大させることなくＮＯｘの低減が可能となる。
【００６４】
以下、「低温予混合燃焼」といえば、低酸素濃度状態での燃料噴射時期の大幅な遅角によって熱発生のパターンが単段燃焼の形態になる燃焼のことである（特開平７−４２８７号公報参照）。
【００６５】
さて、パイロット噴射はディーゼルエンジンの燃焼加振力を低減したり、圧縮端温度を上昇させるのに有効である。
【００６６】
しかしながら、パイロット噴射への要求は定常状態と過渡状態とで変化し、また環境の違いによっても変化するため、パイロット噴射を行わせる領域をマップ上に設定する従来装置によれば、定常状態には対応できても、過渡状態になると、また環境が変化すると適切なパイロット噴射量を与えることができず、振動レベルが逆に悪化したり、振動レベルは下がらず排気組成だけが悪化する事態を招く。
【００６７】
これに対処するためコントロールユニット４１では、エンジン状態を示すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設け、その評価関数に基づいてパイロット噴射を実行させるかどうかの判定を行う。
【００６８】
コントロールユニット４１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００６９】
まず図２はパイロット噴射の実行判定を行うためのもので、一定時間毎に（あるいはバックグランドジョブで）実行する。
【００７０】
ｓ１）ではエンジン状態（を表すパラメータ）を読み込む。ｓ２）では評価関数に基づいて判定値ＥＶｐｌｔを演算し、この判定値ＥＶｐｌｔに基づきｓ３）においてパイロット噴射を実行するかどうかの判定に用いるフラグｆｐｉｌｏｔの設定を行う。ｓ２）の演算については図３のフローチャートにより、またｓ３）のフラグ設定については図１３により説明する。
【００７１】
図３は判定値ＥＶｐｌｔを演算するためのもので、一定時間毎に実行する。
【００７２】
ｓ１）でエンジン状態を表すパラメータ（各種のセンサ出力と演算値）を読み込み、ｓ２）でセンサ出力と演算値から図４〜図１２に示した評価関数のテーブルを検索することにより、▲１▼吸気圧、▲２▼吸気量、▲３▼目標空気過剰率、▲４▼目標燃料噴射量Ｑｆ、▲５▼目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比、▲６▼エンジンのシリンダブロックに取り付けた加速度センサ（図示しない）の出力積分値、▲７▼冷却水温、▲８▼目標ＥＧＲ率、▲９▼吸気温度に対する各評価関数の値ＥＶｐｍ，ＥＶｑａ，ＥＶｌｂ，ＥＶｑｆ，ＥＶｒｌ，ＥＶｇｓ，ＥＶｔｗ，ＥＶｅｇ，ＥＶｔａｑを求め、それらの値をもとにｓ３）においてこれらのうち前６つの基本値（ＥＶｐｍ、ＥＶｑａ、ＥＶｌｂ、ＥＶｑｆ、ＥＶｒｌ、ＥＶｇｓ）の内から最大のものを選択し、その選択した最大値に対して後ろ３つの補正値（ＥＶｔｗ、ＥＶｅｇ、ＥＶｔａ）を掛けたものを判定値ＥＶｐｌｔとして計算する。
【００７３】
ここで、吸気圧は吸気コレクタ部に設けた圧力センサ（図示しない）により、吸気量はコンプレッサ上流に設けたエアフローメータ３９（図１参照）により、吸気温はこのエアフローメータ３９のすぐ上流に設けた温度センサ（図示しない）により検出している。また、目標空気過剰率、目標燃料噴射量Ｑｆ、目標コモンレール圧力、目標ＥＧＲ率はエンジン制御に用いる演算値で、これらの演算方法は周知である。たとえば、目標燃料噴射量Ｑｆはエンジン回転数とアクセル開度から所定のマップを検索することにより得られる基本燃料噴射量に対して、エンジン水温等による増量補正を行った値である。目標空気過剰率、目標コモンレール圧力、目標ＥＧＲ率は基本的にエンジン回転数と目標燃料噴射量Ｑｆから所定のマップを検索することにより得られる値である。
【００７４】
図４〜図８の評価関数は、エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示したメンバーシップ関数のことで、図において数値の１．０がパイロット噴射への要求度合が最大であることを、これに対して数値の０がパイロット噴射への要求度合が最小であることを表している。
【００７５】
たとえば図４、図５において吸気圧が低い（吸気量は小さい）領域（低負荷域）では大量のＥＧＲにより前述の低温予混合燃焼を行わせることができ、この低温予混合燃焼によればもともと燃焼に伴う振動レベルが低いので、パイロット噴射の必要は小さい。ところが、中くらいの吸気圧領域（中くらいの吸気量領域）になると、ＥＧＲで燃焼をコントロールしきれなくなり、低温予混合燃焼から拡散燃焼主体の燃焼に移って燃焼に伴う振動レベルが高くなるので、パイロット噴射への要求度合が高くなる。一方、吸気圧が高い（吸気量が多い）領域になると、過給圧が立ち、この領域では燃焼に伴う振動レベルが再び低くなるので、パイロット噴射への要求度合が低くなる。以上のパイロット噴射への要求度合を表すと、図４、図５のように山形の分布になるわけである。
【００７６】
同様にして、図６のように目標空気過剰率が大きい領域では低温予混合燃焼が促進されにくく、燃焼に伴う振動レベルが高くなりがちなので、パイロット噴射への要求度合を大きくしている。
【００７７】
次に、図７のようにアイドル時を含む低負荷時のように目標燃料噴射量Ｑｆが小さくなる領域でパイロット噴射への要求度合を大きくしている。ただし、この場合のパイロット噴射は燃焼に伴う振動レベルの低減を目的とするものでなく、もう一つの目的である圧縮端温度を上昇させるためのものである。低温予混合燃焼を圧縮比を下げても行わせようとするものがあり（特願平１１−４９８２４号参照）、このものでは、圧縮端温度の低下に引きずられて低温予混合燃焼を行わせることができなくなるので、圧縮端温度を上昇させるためにはパイロット噴射が効果的であるからである。
【００７８】
また、図８、図９のように、目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比が１よりも大きい領域では燃焼に伴う振動レベルが要求よりも大きくなるためパイロット噴射への要求度合を大きくし、また加速度センサ出力積分値が大きいときにもパイロット噴射への要求度合を大きくしている。
【００７９】
一方、図１０、図１１、図１２の評価関数は、図４〜図８の評価関数を基本値演算関数としてこれに対する補正値演算関数を与えるものである。すなわち、図１０により冷却水温が低いときは圧縮端温度を上げる必要があるため冷却水温が低いほどパイロット噴射への要求度合が大きくなる側に、また図１１により目標ＥＧＲ率が小さいときは低温予混合燃焼が難しくなるため目標ＥＧＲ率が小さいほどパイロット噴射への要求度合が大きくなる側に補正する。図１２により吸気温度に対しては、吸気温度が低い領域では圧縮端温度を上げるためパイロット噴射への要求度合が大きくなる側に、中温の領域では低温予混合燃焼が行われるためパイロット噴射への要求度合が小さくなる側に、また高温の領域では筒内温度が高く低温予混合燃焼が難しくなるためパイロット噴射への要求度合が大きくなる側に補正する。
【００８０】
エンジン状態を表すパラメータとしての目標空気過剰率、目標ＥＧＲ率に代えて、実際の空気過剰率、実際のＥＧＲ率を用いてもかまわない。
【００８１】
なお、図４〜図１２は、エンジン状態を表すパラメータの異なる評価関数を羅列したものであり、エンジン仕様によっては不要な評価関数も存在する。たとえば、図４、図５の評価関数はいずれか一方を備えるだけでかまわない。コモンレール式の燃料噴射装置を備えないエンジンでは図８の評価関数は不要である。
【００８２】
また、図１０〜図１２の評価関数を基本値演算関数、図４〜図８の評価関数を補正値演算関数として設定してもかまわない。評価関数をすべて基本値演算関数として設定することもできる。複数の評価関数を基本値演算関数と補正値演算関数に分割するメリットは、全体の評価関数の適合を簡易化できる点にある。
【００８３】
図１３はパイロット噴射の実行判定を行うフラグｆｐｉｌｏｔを設定するためもので、一定時間毎に実行する。ｓ１）で上記の判定値ＥＶｐlｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃を比較し、判定値ＥＶｐlｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えていればＳ２）でパイロット噴射を実行するためフラグｆｐｉｌｏｔをセットし（ｆｐｉｌｏｔ＝１）、超えていなければｓ３）へ進み、フラグｆｐｉｌｏｔをクリアする（ｆｐｉｌｏｔ＝０）。
【００８４】
図１４はこのようにして設定したフラグｆｐｉｌｏｔに基づきパイロット噴射、メイン噴射の噴射量演算を行うためのもので、Ｒｅｆ信号（クランク角の基準位置信号で、４気筒エンジンでは１８０度毎、６気筒エンジンでは１２０度毎の各信号）の入力毎に実行する。
【００８５】
この説明に入る前に、本パイロット噴射の前提となるメイン噴射についての各筒制御を説明する。
【００８６】
図１７は運転領域を示し、同図においてハッチングで示した低負荷域（この領域を以下「各筒制御域」という）では、気筒毎の噴射量バラツキの影響を受けて回転変動が生じるので、これを避けるため、各筒制御を行っている。これは、気筒別にエンジン回転数Ｎｅの２回微分値（トルク相当）を計算し、これと目標値とを比較して、目標値に足りない低トルクの気筒では、トルクを増やすため燃料を増量補正し、この逆に目標値を超えている高トルクの気筒ではトルクを減らすため燃料を減量補正するものである。この各筒制御により各筒制御後のトータルの燃料噴射量は気筒別に異なっている。なお、低負荷域にアイドル時を含むことはいうまでもない。
【００８７】
さて、低負荷域で行うパイロット噴射は、圧縮端温度を上昇させるためのエネルギを供給するものであるため、絶対量での制御が基本となる。
【００８８】
この場合に、各筒制御域でのメイン噴射量の一部をこの目的のためパイロット噴射に振り向けることを考えると、トータルの燃料噴射量が小さい気筒で、燃料噴射弁の最小流量の規制を受けることになる。アイドル時にたとえばパイロット噴射を絶対量一律で行ったとき、図１８上段のように＃４気筒ではトータルの燃料噴射量のほとんどがパイロット噴射の分になり、メイン噴射の分が少なくなりすぎて（メイン噴射の分が燃料噴射弁の最小流量を下回ってしまう）、メイン噴射を行うことができなくなる事態が生じる。
【００８９】
そこで、各筒制御域においてパイロット噴射を行うときは、パイロット噴射量を絶対量で制御するのでなく、後述するように、各筒制御後のトータルの燃料噴射量に対して所定の比率を乗じた値をパイロット噴射量として設定する。
【００９０】
図１４に戻り、ｓ１）では上記のパイロット噴射実行フラグｆｐｉｌｏｔをみる。フラグｆｐｉｌｏｔ＝１のときはｓ２）でエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆを読み込み、これらの属する運転点が図１７に示した各筒制御域にあるかどうかの判定をｓ３）において行う。各筒制御域にあるときは、ｓ４）で気筒判別を行い、ｓ５）において
【００９１】
【数１】
Ｑｆｐｌｔn＝Ｒｐｌｔ×（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）
ただし、Ｒｐｌｔ：パイロット噴射比率、
ＱＡＤＣn：各筒制御量、
の式により気筒別パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnを演算する。
【００９２】
ここで、各筒制御量ＱＡＤＣnは気筒毎の噴射量バラツキをなくすため図示しない各筒制御フローにより演算される気筒別補正量である。ＱＡＤＣ、Ｑｆｐｌｔの最後に付けた「ｎ」は気筒番号である。各筒制御量が気筒別であるため、このときのパイロット噴射量も気筒別の値になる。なお、各筒制御そのものは周知であるため、詳述しない。
【００９３】
パイロット噴射比率Ｒｐｌｔは、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆからたとえば図１５を内容とするマップを検索することにより演算すればよい。
【００９４】
このように、各筒制御域においては、各筒制御後のトータルの燃料噴射量（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）に対して所定の比率Ｒｐｌｔを乗じた値をパイロット噴射量として設定するのである。
【００９５】
続くｓ６）では、
【００９６】
【数２】
Ｑｆｍn＝（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）−Ｑｆｐｌｔn
の式により、気筒別のメイン噴射量Ｑｆｍn（ｎ：気筒番号）を演算する。これは、各筒制御域におけるトータルの燃料噴射量（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）からパイロット噴射に振り向けた残りをメイン噴射量とするものである。
【００９７】
一方、各筒制御域にないときは、パイロット噴射を絶対量一律で行うためｓ３）からｓ７）、ｓ８）に進み、目標燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅから図１６を内容とするマップを検索することにより、基本パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔｂを演算し、これをパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔに移す。各筒制御域にないときはＱｆが総燃料噴射量になるので、ｓ９）ではこの総燃料噴射量としてのＱｆからパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔを差し引いた値をメイン噴射量Ｑｆｍに入れる。
【００９８】
なお、ｆｐｉｌｏｔ＝０のときはパイロット噴射を実行しないようにするため、ｓ１）よりｓ１０）に進み、０をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔに、Ｑｆをそのままメイン噴射量Ｑｆｍに入れる。
【００９９】
このようにして演算されたパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとメイン噴射量Ｑｆｍを用いて、また各筒制御域に限っては気筒別のパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnと気筒別のメイン噴射量Ｑｆｍnを用いて図示しないフローによりパイロット噴射時期にパイロット噴射が行われ、そのすぐ後のメイン噴射時期にメイン噴射が行われる。なお、メイン噴射の開始時期の前にパイロット噴射が終了するようにパイロット噴射時期を設定している。
【０１００】
このように、本実施形態では、エンジン状態を表すパラメータに対してパイロット噴射への要求度合を示すメンバーシップ関数を評価関数として設定している。この場合、メンバーシップ関数によれば、パイロット噴射への要求度合が最大でもなく最小でもない領域、つまりパイロット噴射への要求度合が曖昧な領域に対しても定量化できることから、このメンバーシップ関数である評価関数に基づいて判定値ＥＶｐｌｔを定め、この判定値ＥＶｐｌｔとスライスベルＳＬＥＶ＃の比較によりパイロット噴射を実行させるかどうかを判定させるようにした本実施形態によれば、定常状態と過渡状態の差や環境バラツキがあっても、パイロット噴射を実行させるかどうかの判定精度を高めることができ、この判定精度の向上によって振動レベルと排気エミッションの両立が可能になる。
【０１０１】
また、曖昧さを含んだメンバーシップ関数の設定に際しては、厳密なデータを得ることが必要でないので、メンバーシップ関数（つまり評価関数）の適合が大幅に容易になる。
【０１０２】
また、アイドル時など低負荷域において気筒間バラツキの補正を行うと、気筒毎のメイン噴射量に差が生じ、この場合に、低負荷域におけるその気筒毎のメイン噴射量からパイロット噴射に振り向ける際に、パイロット噴射を絶対量一律で制御すると、パイロット噴射比率のほうがメイン噴射より大きくなって、メイン噴射を行うことができない気筒が生じることがあるのであるが（図１８上段の＃４気筒参照）、本実施形態によれば、気筒間バラツキ補正後のトータルの燃料噴射量（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）に対して所定の比率Ｒｐｌｔを乗じた値をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnとして設定するので、気筒間バラツキ補正を行う低負荷領域においても、適切なパイロット噴射量とメイン噴射量の制御が可能となる（図１８下段参照）。
【０１０３】
図１９、図２０のフローチャートは第２実施形態で、それぞれ第１実施形態の図１３、図１４と置き換わるものである。なお、図１９において図１３と同一部分に同一のステップ番号を、また図２０において図１４と同一部分に同一のステップ番号を付けている。
【０１０４】
図１９において図１３と異なる部分を主に説明すると、ｓ７）で加速度センサ出力積分値Ｓｇを読み込み、判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えているとき、さらにｓ８）、ｓ９）で加速度センサ出力積分値ＳｇとスライスレベルＳＬＳＧ＃を比較するとともに、前回はパイロット噴射を実行していたかどうかを、前回のパイロット噴射状態を示すフラグｆｐｉｌｏｔ-1より判定する。加速度センサ出力積分値ＳｇがスライスレベルＳＬＳＧ＃を超えている場合に加えて、加速度センサ出力積分値ＳｇがスライスレベルＳＬＳＧ＃を超えておらず、かつ前回パイロット噴射を実行していた場合にｓ２）の処理に進み、これに対して加速度センサ出力積分値がスライスレベルＳＬＳＧ＃を超えておらず、かつ前回パイロット噴射を実行していない場合はｓ３）の処理に進む。
【０１０５】
これは、前回にパイロット噴射を行うことにより今回ＳｇがＳＬＳＧ＃を下回ったかどうかをみることによりパイロット噴射を実行させるかどうかを判定するもので、パイロット噴射によりＳｇがＳＬＳＧ＃を下回った場合にだけ継続してパイロット噴射を行うようにしている。言い換えると、ＳｇがＳＬＳＧ＃を下回ったタイミングでｓ８）に流れてくるが、このとき前回にパイロット噴射を行っていなれければ、パイロット噴射によりＳｇがＳＬＳＧ＃を下回ったのでない（パイロット噴射以外の要因でＳｇがＳＬＳＧ＃を下回った）ので、パイロット噴射を中止し、前回にパイロット噴射を行っているときだけＳｇがＳＬＳＧ＃を下回った原因がパイロット噴射にあるとして、そのままパイロット噴射を継続するのである。これによって必要最小限でのパイロット噴射が可能となる。
【０１０６】
次に、図２０において図１４と異なるのは、パイロット噴射域（ｆｐｉｌｏｔ＝１）かつ各筒制御以外の領域で加速度センサ出力積分値Ｓｇに基づいてパイロット噴射量のフィードバック制御を行うようにした点である。すなわち、ｓ１１）で加速度センサ出力積分値Ｓｇを読み込み、この加速度センサ出力積分値Ｓｇに基づいてｓ１２）でパイロット噴射量のフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂを演算し、各筒制御以外の領域になると、ｓ１３）においてこの補正量Ｑｆｐｌｔｆｂを基本パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔｂに加算した値をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとして求めている。
【０１０７】
上記のフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂの演算については図２１のフローにより説明する。
【０１０８】
図２１においてｓ１）で判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＥＶ＃の差の絶対値ｄＳＬを演算し、ｓ２）、ｓ３）ではこのｄＳＬから図２２を内容とするテーブルを検索することにより、フィードバック定数の補正係数（補正ゲイン）Ｋｆｂを、また同じくｄＳＬから図２３を内容とするテーブルを検索することにより、補正許容リミッタＱｆｂｍを演算し、上記の補正係数Ｋｆｂを用いてｓ４）ではＰＩＤ制御のフィードバック定数（比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉ、微分定数Ｋｄ）を演算する。
【０１０９】
ここで、ｄＳＬが小さいということは判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃の近くにある（つまりパイロット噴射への信頼度、要求度合が低い）ので、図２２のようにｄＳＬが小さいほどＫｆｂの値が小さくなる設定としている。また、図２３のように、ｄＳＬが大きな領域では必要以上のフィードバック補正量は与えたくないので、一定値に制限している。
【０１１０】
ｓ５）ではエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆから図２４を内容とするマップを検索することにより、目標振動レベルｔＳｇを演算し、ｓ６）で実際の振動レベルであるＳｇとこの目標振動レベルｔＳｇとの差分ｄＳｇを計算し、この差分ｄＳｇと上記のフィードバック定数Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄとからｓ７）においてＰＩＤ補正量Ｑｆｐｌｔｐｉｄを演算する。
【０１１１】
ｓ８）ではこのＰＩＤ補正量Ｑｆｐｌｔｐｉｄを絶対値で上記の補正許容リミッタＱｆｂｍ（＞０）に制限し（つまり−Ｑｆｂｍ≦Ｑｆｐｌｔｐｉｄ≦Ｑｆｂｍということ）、この制限後の値をパイロット噴射量のフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂとする。
【０１１２】
このように第２実施形態では、パイロット噴射量のフィードバック補正量を導入したので、各筒制御域以外のパイロット噴射域では燃料噴射弁の流量特性のバラツキやその後の経時劣化の影響を受けることがない。
【０１１３】
図２５のフローチャートは第３実施形態で、第２実施形態の図２０と置き換わるものである。なお、図２０と同一部分に同一のステップ番号を付けている。
【０１１４】
この実施形態は、各筒制御域で用いるパイロット噴射比率を学習値とするとともに、各筒制御域以外のパイロット噴射域ではパイロット噴射量の学習値を導入したものである。具体的には、図２５において図２０と異なるのは、次の２点である。
【０１１５】
第１点：各筒制御域である場合に、ｓ２１）、ｓ２２）でエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆから図２６を内容とする学習値マップを検索することによりパイロット噴射比率学習値Ｌｒｐｌｔを求め、この学習値Ｌｒｐｌｔを用いて
【０１１６】
【数３】
Ｑｆｐｌｔn＝Ｌｒｐｌｔ×（Ｑｆ＋ＱＡＤＣn）
の式により気筒別のパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔnを演算している。
【０１１７】
第２点：各筒制御域以外の場合に、ｓ２３）、ｓ２４）でエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆから図２７を内容とするマップを検索することによりパイロット噴射量学習値Ｌｑｆｐｌｔを求め、この学習値Ｌｑｆｐｌｔとフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂとで基本パイロット噴射量Ｑｆｐｌｔｂを補正した値をパイロット噴射量Ｑｆｐｌｔとして求めている。
【０１１８】
なお、学習値が消失しないように、図２６、図２７に示した２つの学習値マップはＥＥＰＲＯＭに格納しておく。また、学習値マップの初期値には予め所定値（たとえばマッチング値や０）を入れておけばよい。
【０１１９】
次に、図２８のフローチャートは上記２つの学習値Ｌｒｐｌｔ、Ｌｑｆｐｌｔの更新を行うためのもので、図２５とは独立にＲｅｆ信号の入力毎に実行する。ｓ１）、ｓ２）は２つのフラグｆｐｉｌｏｔ、ｆｐｌｔｎより学習条件が成立しているかどうかをみる部分である。このうち、フラグｆｐｉｌｏｔは図１３により既述のものである。
【０１２０】
もう一つの学習許可フラグｆｐｌｔｎの設定については図２９のフローにより説明すると、ｓ１）で判定値ＥＶｐｌｔとスライスレベルＳＬＬＮ＃を比較する。判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＬＮ＃を超えるときは学習を許可するためｓ２）でフラグｆｐｌｔｌｎをセットし（ｆｐｌｔｌｎ＝１）、そうでないときはｓ１）からｓ３）に進んで学習を不許可とするためフラグｆｐｌｔｌｎをクリアする（ｆｐｌｔｌｎ＝０）。
【０１２１】
図２９のｓ１）のスライスレベルＳＬＬＮ＃は図１３のｓ１）のスライスレベルＳＬＥＶ＃よりも大きな値である。つまり、判定値ＥＶｐｌｔがスライスレベルＳＬＥＶ＃を超えていても、スライスレベルＳＬＬＮ＃を超えなければ、学習は不許可となる。学習成立の条件として、より高い判定値ＥＶｐｌｔであることを要求するのは、判定値ＥＶｐｌｔが大きいということはパイロット噴射への要求度合が大きいこととあわせて、その評価の信頼性も高い（誤学習が少なくなる）ことを示すものであるからである。
【０１２２】
図２８に戻り、フラグｆｐｉｌｏｔ＝１かつフラグｆｐｌｔｌｎ＝１のときに限り学習条件が成立したと判断して、ｓ３）、ｓ４）に進み、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆから決定される運転点が、図１７に示した各筒制御域にあるかどうかみて、各筒制御域にあればｓ５）、ｓ６）、ｓ７）のパイロット噴射の比率学習に、各筒制御域でないときはｓ８）、ｓ９）のパイロット噴射の絶対量学習に進む。
【０１２３】
パイロット噴射の絶対量学習のほうから説明すると、ｓ８）でパイロット噴射量のフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂを今回のパイロット噴射量学習値Ｌｑｆｐｌｔとし、ｓ９）でこの学習値Ｌｑｆｐｌｔを、そのときのエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆが指定する学習値マップ上の位置にある学習値と置き換えて格納する。
【０１２４】
こうしたパイロット噴射量学習値の更新が、図２７のマップ上において各運転条件で行われた後であれば、フィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂはゼロになるはずであり、したがって、運転開始後に各筒制御域以外のパイロット噴射領域で、改めてパイロット噴射量のフィードバック制御を開始する前からこのパイロット噴射量学習値Ｌｑｆｐｌｔにより最適なパイロット噴射量が与えられることになる。
【０１２５】
次に、比率学習について説明すると、ｓ５）ではエンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｆから図２６を内容とする学習値マップからパイロット噴射比率学習値Ｌｒｐｌｔを検索し、この検索値を更新前の値としてｓ６）で、
【０１２６】
【数４】
Ｌｒｐｌｔ＝（Ｌｒｐｌｔ-1×Ｑｆ＋Ｑｆｐｌｔｆｂ）／Ｑｆ
ただし、Ｌｒｐｌｔ：更新後の学習値、
Ｌｒｐｌｔ-1：更新前の学習値、
の式によりパイロット噴射比率学習値を更新する。ｓ７）ではその更新後の学習値を更新前の学習値と置き換えて学習値マップに格納する。
【０１２７】
なお、各筒制御域以外のパイロット噴射域でフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂが正の大きな値を持った状態から各筒制御域かつパイロット噴射域に移ったとき、この正の大きな値のフィードバック補正量Ｑｆｐｌｔｆｂを用いて上記数４式によりパイロット噴射比率学習値Ｌｒｐｌｔを更新すると、その学習値Ｌｒｐｌｔが大きい側に一気に更新されてしまう。そこでこれを避けるには、各筒制御域以外のパイロット噴射域から各筒制御域かつパイロット噴射域へと領域が切換わったときには、ＰＩＤ補正量のうちの積分分の初期値を、その運転切換点における学習値Ｌｒｐｌｔの前回値にすればよい。
【０１２８】
このように第３実施形態では、パイロット噴射の絶対量学習が進めば、運転開始後に低負荷域以外のパイロット噴射域で改めてパイロット噴射量のフィードバック制御を開始する前からパイロット噴射量学習値Ｌｑｆｐｌｔにより最適なパイロット噴射量を与えることができる。
【０１２９】
また、パイロット噴射の比率学習が進んだときも、運転開始後に低負荷域になった当初からパイロット噴射比率学習値Ｌｒｐｌｔにより最適なパイロット噴射量を与えることができる。
【０１３０】
実施形態では、加速度センサ出力積分値を用いる場合で説明したが、この加速度センサ出力積分値に代えて加速度センサ出力の周波数分析結果（ＦＦＴ）を用いてもよい。
【０１３１】
上記の図４〜図１２に示した評価関数は低温予混合燃焼を行わせるエンジンを前提とするものであったが、本発明はこのエンジンに限られるものでない。たとえば拡散燃焼を主体とする通常のディーゼル燃焼を行わせるエンジンを前提とするときは、この通常のディーゼル燃焼を行わせるエンジンに対するパイロット噴射への要求があるので、そのパイロット噴射への要求に合わせて図４〜図１２に示したと同様にして評価関数を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図。
【図２】パイロット噴射実行判定を説明するためのフローチャート。
【図３】判定値の演算を説明するためのフローチャート。
【図４】吸気圧に対する評価関数の特性図。
【図５】吸気量に対する評価関数の特性図。
【図６】目標空気過剰率に対する評価関数の特性図。
【図７】目標燃料噴射量に対する評価関数の特性図。
【図８】目標コモンレール圧力に対する実コモンレール圧力の比に対する評価関数の特性図。
【図９】加速度センサ出力積分値に対する評価関数の特性図。
【図１０】冷却水温に対する評価関数の特性図。
【図１１】目標ＥＧＲ率に対する評価関数の特性図。
【図１２】吸気温度に対する評価関数の特性図。
【図１３】パイロット噴射実行判定フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１４】噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１５】パイロット噴射比率のマップ特性図。
【図１６】基本パイロット噴射量のマップ特性図。
【図１７】運転領域図。
【図１８】従来と本発明について低負荷域でのパイロット噴射方式の違いを示す特性図。
【図１９】第２実施形態のパイロット噴射実行判定フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図２０】第２実施形態の噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図２１】パイロット噴射量のフィードバック補正量の演算を説明するためのフローチャート。
【図２２】補正係数のテーブル特性図。
【図２３】補正許容リミッタのテーブル特性図。
【図２４】目標振動レベルのマップ特性図。
【図２５】第３実施形態の噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図２６】パイロット噴射比率学習値のマップ特性図。
【図２７】パイロット噴射量学習値のマップ特性図。
【図２８】学習値の更新を説明するためのフローチャート。
【図２９】学習値許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図３０】第１の発明のクレーム対応図。
【図３１】第２の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
６  ＥＧＲ弁
３３  アクセル開度センサ
３４  クランク角センサ
４１  コントロールユニット
５２  ターボ過給機
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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