(57)【要約】【課題】パイロット噴射とメイン噴射とを実行する内燃機関に適用されてパイロット噴射の最適化を図ることができる制御装置を提供する。【解決手段】パイロット噴射の噴射制御量（噴射回数および噴射時期）を算出するに当たり、メイン噴射での燃料噴射速度Ｖｍとメイン噴射燃料が着火するまでの必要期間ｔｍとに基づいて、インジェクタから、メイン噴射燃料の燃焼場の内縁までの距離をパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌとして算出する（ステップＳＴ９）。このパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌとパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒとに基づいて、パイロット噴射燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致させるためのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を算出し（ステップＳＴ１３）、この噴射回数および噴射時期でパイロット噴射を実行する（ステップＳＴ１４）。【選択図】図５
2017015006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁からの燃料噴射として、メイン噴射と、このメイン噴射に先立つパイロット噴射とを実行させる制御装置において、
前記メイン噴射が実行される場合の燃料の噴射速度をメイン噴射速度として算出するメイン噴射速度算出部と、
前記メイン噴射開始時から、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時までの期間を、前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場の温度に基づき、メイン着火必要期間として算出するメイン着火必要期間算出部と、
前記燃料噴射弁から、前記メイン噴射で噴射される燃料の燃焼場の内縁までの距離を、前記メイン噴射速度と前記メイン着火必要期間とに基づきパイロット噴射目標到達距離として算出する目標到達距離算出部と、
前記メイン噴射で噴射される燃料が着火する温度まで前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場を昇温させるために要求される前記パイロット噴射の燃料噴射量をパイロット要求噴射量として算出するパイロット要求噴射量算出部と、
前記パイロット要求噴射量を確保しながら前記パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離を前記パイロット噴射目標到達距離に一致させるための前記パイロット噴射の噴射回数および噴射時期をパイロット噴射制御量として算出するパイロット噴射制御量算出部と、
前記算出されたパイロット噴射制御量で前記燃料噴射弁からのパイロット噴射を実行させるパイロット噴射指令部と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記パイロット噴射制御量算出部は、前記パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記パイロット噴射制御量算出部は、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される場合に、前記パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記パイロット噴射制御量算出部は、前記パイロット要求噴射量が多いほど、このパイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記パイロット噴射制御量算出部は、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される場合に、このパイロット要求噴射量が多いほど、前記パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明はパイロット噴射制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に搭載されるディーゼルエンジンでは、メイン噴射と、このメイン噴射に先立つパイロット噴射とが実行される。つまり、パイロット噴射で噴射された燃料（以下、パイロット噴射燃料という）の燃焼によって燃焼室内の温度を上昇させておく。その後、メイン噴射で噴射された燃料（以下、メイン噴射燃料という）を、パイロット噴射燃料の燃焼場に通過させることで、メイン噴射燃料を加熱し、このメイン噴射燃料の着火遅れを抑制する。
【０００３】
また、特許文献１には、メイン噴射燃料の着火遅れに起因する失火が発生する可能性がある場合に、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルを短くするようにパイロット噴射の噴射時期を設定して失火を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単に、失火を抑制するためにパイロット噴射とメイン噴射とのインターバルを短くするようにパイロット噴射の噴射時期を設定するものでは、パイロット噴射燃料の燃焼場を通過している途中でメイン噴射燃料が着火する場合があり、パイロット噴射燃料の燃焼場とメイン噴射燃料の燃焼場とが重なり合ってしまう可能性がある。この場合、この重なり合う燃焼場での酸素不足に起因してスモークが発生してしまい、排気エミッションの悪化を招いてしまうことになる。
【０００６】
このように、パイロット噴射の噴射時期を設定するのみでは、着火遅れの最小化による失火の防止と排気エミッションの改善とを両立する最適なパイロット噴射を実現することが難しかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイロット噴射とメイン噴射とを実行する内燃機関に適用されてパイロット噴射の最適化を図ることができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁からの燃料噴射として、メイン噴射と、このメイン噴射に先立つパイロット噴射とを実行させる制御装置を前提とする。この制御装置に対し、メイン噴射速度算出部、メイン着火必要期間算出部、目標到達距離算出部、パイロット要求噴射量算出部、パイロット噴射制御量算出部、パイロット噴射指令部を備えさせている。メイン噴射速度算出部は、前記メイン噴射が実行される場合の燃料の噴射速度をメイン噴射速度として算出する。メイン着火必要期間算出部は、前記メイン噴射開始時から、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時までの期間を、前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場の温度に基づき、メイン着火必要期間として算出する。目標到達距離算出部は、前記燃料噴射弁から、前記メイン噴射で噴射される燃料の燃焼場の内縁までの距離を、前記メイン噴射速度と前記メイン着火必要期間とに基づきパイロット噴射目標到達距離として算出する。パイロット要求噴射量算出部は、前記メイン噴射で噴射される燃料が着火する温度まで前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場を昇温させるために要求される前記パイロット噴射の燃料噴射量をパイロット要求噴射量として算出する。パイロット噴射制御量算出部は、前記パイロット要求噴射量を確保しながら前記パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離を前記パイロット噴射目標到達距離に一致させるための前記パイロット噴射の噴射回数および噴射時期をパイロット噴射制御量として算出する。パイロット噴射指令部は、前記算出されたパイロット噴射制御量で前記燃料噴射弁からのパイロット噴射を実行させる。
【０００９】
この特定事項により、パイロット要求噴射量を確保しながらパイロット噴射で噴射される燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離に一致させるためのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期が求められ、これら噴射回数および噴射時期でパイロット噴射が実行されることになる。つまり、パイロット噴射燃料の燃焼場とメイン噴射燃料の燃焼場とが重なり合うことなく且つこれら燃焼場同士が隣接するように、パイロット噴射制御量（パイロット噴射の噴射回数および噴射時期）でパイロット噴射が実行される。このため、着火遅れの最小化と排気エミッションの改善とを両立する最適なパイロット噴射を実現することができる。
【００１０】
前記パイロット噴射制御量算出部でのパイロット噴射制御量の算出動作として、好ましくは、前記パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定する。
【００１１】
パイロット噴射量（複数回のパイロット噴射が実行される場合のパイロット噴射総量）が同じである場合に、パイロット噴射の噴射回数を多く設定すると、パイロット噴射１回当たりの燃料噴射量が少なくなることで燃料の貫徹力が小さくなり燃料の到達距離（飛行距離）は短くなる。逆に、パイロット噴射の噴射回数を少なく設定すると、パイロット噴射１回当たりの燃料噴射量が多くなることで燃料の貫徹力が大きくなり燃料の到達距離は長くなる。この点を考慮して、パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定するようにしている。
【００１２】
また、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される場合に、前記パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定することが好ましい。
【００１３】
パイロット噴射は、ピストンが圧縮上死点に向かって移動している途中（気筒内のガスが次第に圧縮されていく状態）で実行される。このため、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定すると（気筒内圧が高い状況でパイロット噴射を実行すると）、パイロット噴射燃料の到達距離（飛行距離）は短くなる。逆に、パイロット噴射の噴射時期を進角側に設定すると（気筒内圧が低い状況でパイロット噴射を実行すると）、パイロット噴射燃料の到達距離は長くなる。この点を考慮して、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される場合に、パイロット噴射目標到達距離が短いほど、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定するようにしている。
【００１４】
また、前記パイロット要求噴射量が多いほど、このパイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定することが好ましい。
【００１５】
前述したようにパイロット噴射１回当たりの噴射量が多いほど燃料の貫徹力が大きくなり燃料の到達距離は長くなる傾向がある。この点を考慮して、パイロット要求噴射量が多いほど、このパイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定し、パイロット噴射１回当たりの燃料の貫徹力を適正に得ることで、燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離に一致させるようにしている。
【００１６】
また、前記パイロット要求噴射量で前記パイロット噴射が実行される場合に、このパイロット要求噴射量が多いほど、前記パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定することが好ましい。
【００１７】
前述したようにパイロット噴射１回当たりの噴射量が多いほど燃料の貫徹力が大きくなり燃料の到達距離は長くなる傾向がある。この点を考慮して、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される場合に、このパイロット要求噴射量が多いほど、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定して気筒内圧が高い状況でパイロット噴射を実行し、燃料の貫徹力を適正に得ることで、燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離に一致させるようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離を、燃料噴射弁から、メイン噴射で噴射される燃料の燃焼場の内縁までの距離であるパイロット噴射目標到達距離に一致させるためのパイロット噴射制御量を求めるようにしている。このため、着火遅れの最小化と排気エミッションの改善とを両立する最適なパイロット噴射を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態によって実現されるパイロット噴射燃料の燃焼場とメイン噴射燃料の燃焼場とを説明するためのピストンの平面図である。
【図５】パイロット噴射制御の手順を示すフローチャート図である。
【図６】メイン着火必要期間算出マップの一例を示す図である。
【図７】パイロット噴射目標到達距離算出マップの一例を示す図である。
【図８】パイロット要求噴射量算出マップの一例を示す図である。
【図９】パイロット噴射制御量算出マップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に、本発明を適用した場合について説明する。
【００２１】
−エンジンの構成−
図１は本実施形態に係るディーゼルエンジン１（以下、単にエンジンという）およびその制御系統の概略構成図である。
【００２２】
この図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、および、排気系７を備えている。
【００２３】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、および、機関燃料通路２４等を備えている。
【００２４】
前記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料を、高圧にした後、機関燃料通路２４を経てコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、高圧燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３はピエゾインジェクタである。
【００２５】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２を参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６１を備え、この吸気マニホールド６１に吸気管６２が接続されている。この吸気管６２には、上流側から順に、エアクリーナ６３、エアフローメータ４３、インタークーラ６５、および、吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）６４が配設されている。
【００２６】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート１５ｂに接続される排気マニホールド７１を備え、この排気マニホールド７１に排気管７２が接続されている。この排気管７２には、ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒７４およびＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）７５が配設されている。
【００２７】
図２に示すように、シリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎にシリンダボア１２が形成されている。各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が収容されている。ピストン１３の頂面１３ａの中央部には、キャビティ１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂが燃焼室３を構成している。この燃焼室３の中央部からインジェクタ２３によって噴射された燃料は、自着火により燃焼し、その燃焼圧をピストン１３に作用させる。ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってクランクシャフト（図示省略）に連結されており、このクランクシャフトからエンジン動力が取り出される。
【００２８】
前記シリンダヘッド１５には、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６、および、排気ポート１５ｂを開閉する排気バルブ１７が配設されている。
【００２９】
さらに、図１に示す如く、このエンジン１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３を備えている。
【００３０】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路８が設けられている。このＥＧＲ通路８には、ＥＧＲバルブ８１およびＥＧＲクーラ８２が設けられている。
【００３１】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、クランクポジションセンサ４０、レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、水温センサ４６、アクセル開度センサ４７、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、筒内圧センサ４Ａ、燃料温センサ４Ｂ、および、空燃比センサ４Ｃなどが接続されている。これらセンサの機能は周知であるのでここでの説明は省略する。
【００３２】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、サプライポンプ２１、インジェクタ２３、吸気絞り弁６４、および、ＥＧＲバルブ８１などが接続されている。
【００３３】
そして、ＥＣＵ１００は、前記各センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、前記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射およびメイン噴射等の燃料噴射制御を実行する。
【００３４】
パイロット噴射は、メイン噴射に先立ち、少量の燃料を噴射する動作である。このパイロット噴射は、気筒内温度を高める予熱機能を有している。つまり、メイン噴射が開始されるまでの間に気筒内温度を十分に高め、これによってメイン噴射燃料の着火遅れを抑制し、このメイン噴射燃料の着火性を良好に確保するようにしている。このパイロット噴射での燃料噴射量、燃料噴射時期および燃料噴射回数の決定手法については後述する。
【００３５】
メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための燃料噴射動作である。このメイン噴射での燃料噴射量および燃料噴射時期は、エンジン回転速度、アクセル操作量（エンジン負荷）、冷却水温度、吸気温度等の運転状態量に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、燃料噴射量は、エンジン回転速度が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度）が大きいほど多く設定される。
【００３６】
なお、前述したパイロット噴射およびメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。
【００３７】
前述した各燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧力は、コモンレール２２の内圧（コモンレール内圧）により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値である目標レール圧は、エンジン回転速度が高くなるほど、および、エンジン負荷が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば前記ＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。
【００３８】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６１に向けての排気還流量（ＥＧＲガス量）を調整する。このＥＧＲガス量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて前記ＲＯＭに記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。このＥＧＲマップは、エンジン回転速度およびエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ率を決定するためのマップである。ＥＣＵ１００は、このＥＧＲマップに従って決定されたＥＧＲ率が成立するように、吸入空気量に応じたＥＧＲガス量を得るべくＥＧＲバルブ８１の開度を制御する。
【００３９】
−パイロット噴射制御−
次に、本実施形態の特徴であるパイロット噴射制御について説明する。このパイロット噴射制御では、燃焼室３内において、パイロット噴射燃料が燃焼する領域（パイロット噴射燃料の燃焼場）と、メイン噴射燃料が燃焼する領域（メイン噴射燃料の燃焼場）とが重なり合うことなく、且つこれら燃焼場同士が隣接するようにパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を規定する。
【００４０】
図４は、燃焼室３内においてこれら燃焼場同士が隣接する場合のピストン１３の平面図である。この図４において符号Ｐで表す斜線を付した領域がパイロット噴射燃料の燃焼場である。また、この図４において符号Ｍで表す斜線を付した領域がメイン噴射燃料の燃焼場である。この図４に示すように、少量の燃料を噴射することで貫徹力が低くなっているパイロット噴射燃料の燃焼場Ｐは、インジェクタ２３の周辺であって、燃焼室３の中央部分に形成される。これに対し、パイロット噴射に比べて噴射量が多くなっているメイン噴射燃料の貫徹力は、パイロット噴射燃料の貫徹力よりも大きくなっている。このため、このメイン噴射燃料は、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐを通過することで熱を受け、この燃焼場Ｐを脱する際に着火温度に達する。これにより、メイン噴射燃料の燃焼場Ｍは、燃焼室３の外周部分に形成される。
【００４１】
インジェクタ２３には周方向に亘って複数の噴孔が形成されている。このため、各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、周方向に所定間隔を存した領域に向けてそれぞれ噴射されることになるが、気筒内にはスワール流が生じており、且つ噴孔の数が多く設定されている（例えば周方向に亘って１０個の噴孔を有している）ので、ここでは、各燃焼場（パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐおよびメイン噴射燃料の燃焼場Ｍ）は、それぞれ周方向全体に亘って均一な燃焼場であると見なすこととする。
【００４２】
本実施形態におけるパイロット噴射制御は、この図４に示すように、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐとメイン噴射燃料の燃焼場Ｍとが重なり合うことなく、且つこれら燃焼場同士が隣接するように（パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐの外縁とメイン噴射燃料の燃焼場Ｍの内縁とが接するように）パイロット噴射の噴射回数および噴射時期を規定するものとなっている。
【００４３】
以下、このパイロット噴射制御の概略について説明する。
【００４４】
このパイロット噴射制御では、（ａ）メイン噴射が実行される場合の燃料の噴射速度をメイン噴射速度Ｖｍとして算出する動作、（ｂ）メイン噴射開始時から、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時までの期間を、パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場Ｐの温度に基づき、メイン着火必要期間ｔｍとして算出する動作、（ｃ）インジェクタ２３から、メイン噴射で噴射される燃料の燃焼場Ｍの内縁までの距離を、前記メイン噴射速度Ｖｍと前記メイン着火必要期間ｔｍとに基づきパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌとして算出する動作、（ｄ）メイン噴射で噴射される燃料が着火する温度まで前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場Ｐを昇温させるために要求されるパイロット噴射の燃料噴射量をパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒとして算出する動作、（ｅ）前記パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを確保しながらパイロット噴射で噴射される燃料の到達距離を前記パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致させるためのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期をパイロット噴射制御量として算出する動作、（ｆ）算出されたパイロット噴射制御量でインジェクタ２３からのパイロット噴射を実行させる動作が順に行われる。これら（ａ）〜（ｆ）の動作の詳細については後述する。
【００４５】
これら動作は前記ＥＣＵ１００によって実行される。このため、ＥＣＵ１００において、前記（ａ）の動作を実行する機能部分が本発明でいうメイン噴射速度算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｂ）の動作を実行する機能部分が本発明でいうメイン着火必要期間算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｃ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう目標到達距離算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｄ）の動作を実行する機能部分が本発明でいうパイロット要求噴射量算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｅ）の動作を実行する機能部分が本発明でいうパイロット噴射制御量算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｆ）の動作を行う機能部分が本発明でいうパイロット噴射指令部として構成されている。また、これらメイン噴射速度算出部、メイン着火必要期間算出部、目標到達距離算出部、パイロット要求噴射量算出部、パイロット噴射制御量算出部、および、パイロット噴射指令部によって本発明に係る制御装置が構成されている。
【００４６】
以下、このパイロット噴射制御の具体的な手順について図５のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の始動後、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎（より具体的には、何れかの気筒でパイロット噴射が開始される前のタイミングとなる毎；例えばピストン１３が圧縮上死点に達する前の所定クランク角度位置となるタイミング毎：本実施形態に係るエンジンは４気筒であるので１８０°ＣＡ毎）に前記ＥＣＵ１００において開始される。なお、以下では、本パイロット噴射制御においてパイロット噴射制御量が規定される気筒（パイロット噴射が開始される前のタイミングを迎えている気筒）を制御対象気筒と呼ぶ。
【００４７】
先ず、ステップＳＴ１において、制御対象気筒内に導入されているガスの状態量を取得する。具体的には、ガス量ｇｃｙｌ、ガス組成Ｃ、ガス温度Ｔｃ、および、ガス圧力Ｐｃを取得する。
【００４８】
ガス量ｇｃｙｌは、制御対象気筒内に導入されている吸気の質量であって、エアフローメータ４３および吸気温センサ４９からの出力信号等に基づいて求められる。例えば所定期間中（例えば制御対象気筒の吸気バルブ１６の開弁時から閉弁時までの期間中）における吸入空気量（エアフローメータ４３からの出力信号に基づいて算出される吸入空気量の積算値）、および、吸気温度（吸気温センサ４９からの出力信号によって検知される吸気温度）をパラメータとする所定の演算式またはマップからガス量ｇｃｙｌを求める。そして、吸入空気量が多いほど、また、吸気温度が低いほど、このガス量ｇｃｙｌが大きい値として算出される。また、前記エアフローメータ４３等からの出力信号に基づいて求められたガス量にＥＧＲガス量（前記ＥＧＲマップから読み出されるＥＧＲ率を達成するためのＥＧＲガス量）を加算してガス量ｇｃｙｌを算出するようにしてもよい。
【００４９】
ガス組成Ｃは、制御対象気筒内に導入されているガス中の酸素濃度であって、ＥＧＲ率および空燃比（Ａ／Ｆ）等から求められる。ＥＧＲ率は、前述した如くＥＧＲマップから読み出される。空燃比は、空燃比センサ４Ｃからの出力信号によって検知される。このガス組成Ｃは、ＥＧＲ率および空燃比（Ａ／Ｆ）をパラメータとする所定の演算式またはマップから求められる。そして、ＥＧＲ率が低いほど、また、空燃比（Ａ／Ｆ）が大きいほど、このガス組成Ｃ（ガス中の酸素濃度）は高い値として算出される。
【００５０】
ガス温度Ｔｃは、ピストン１３の往復移動に伴うガスの圧縮状態によって変化する。ここでは、現在のエンジン回転速度とエンジン負荷とに対応する運転格子点に割り当てられた（前記ＲＯＭに記憶された）基準パイロット噴射時期におけるガス温度Ｔｃが推定されることになる。後述するように、パイロット噴射燃料の燃焼後のガス温度Ｔａｂの算出（ステップＳＴ７）においてガス温度Ｔｃが利用されるため、基準パイロット噴射時期におけるガス温度Ｔｃを推定しておく必要がある。具体的には、吸入行程において制御対象気筒内に吸入された吸入ガス（吸気温センサ４９からの出力信号によって検知される吸気温度となっている吸入ガス）が、吸気バルブ１６の閉弁後の圧縮行程におけるピストン１３の上昇移動によって圧縮されていく場合に、基準パイロット噴射時期（基準パイロット噴射時期でのクランク角度位置）に達した時点で幾何学的に求まるピストン位置によって前記吸入ガスの圧縮比が決まるので、この基準パイロット噴射時期におけるガス温度Ｔｃを算出することができる。ステップＳＴ１では、このガス温度Ｔｃが取得される。
【００５１】
ガス圧力Ｐｃも、ピストン１３の往復移動に伴うガスの圧縮状態によって変化する。ここでは、前記基準パイロット噴射時期およびメイン噴射時期それぞれにおけるガス圧力Ｐｃが推定されることになる。後述するように、パイロット噴射燃料の噴射速度Ｖｐの算出（ステップＳＴ６）、メイン噴射燃料の噴射速度Ｖｍの算出（ステップＳＴ３）、および、メイン噴射燃料着火温度Ｔｂの取得（ステップＳＴ５）それぞれにおいてガス圧力Ｐｃが利用されるため、これら噴射時期それぞれにおけるガス圧力Ｐｃを推定しておく必要がある。ここでは、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた基準パイロット噴射時期およびメイン噴射時期それぞれにおけるガス圧力Ｐｃを推定し、これらガス圧力Ｐｃ（基準パイロット噴射時期でのガス圧力およびメイン噴射時期でのガス圧力）が取得される。より具体的には、吸入行程において制御対象気筒内に吸入された吸入ガス（吸気圧センサ４８からの出力信号によって検知される吸気圧力となっている吸入ガス）が、吸気バルブ１６の閉弁後の圧縮行程におけるピストン１３の上昇移動によって圧縮されていく場合に、基準パイロット噴射時期（基準パイロット噴射時期でのクランク角度位置）に達した時点、および、メイン噴射時期（メイン噴射時期でのクランク角度位置）に達した時点それぞれで幾何学的に求まるピストン位置によって前記吸入ガスの圧縮比が決まるので、これら基準パイロット噴射時期およびメイン噴射時期それぞれにおけるガス圧力Ｐｃを算出することができる。ステップＳＴ１では、これらのガス圧力Ｐｃが取得される。
【００５２】
ステップＳＴ２では、燃料噴射圧力ｐｃｒが検出される。この燃料噴射圧力ｐｃｒは、前記レール圧センサ４１からの出力信号（コモンレール２２内の燃料圧力の出力信号）によって検出される。この燃料噴射圧力ｐｃｒは、実際には、前述した如くエンジン回転速度およびエンジン負荷に応じて、前記燃圧設定マップに従って設定されたものとなっている。
【００５３】
ステップＳＴ３では、制御対象気筒においてメイン噴射が実行される場合の燃料の噴射速度（メイン噴射速度）Ｖｍが算出される。このメイン噴射速度Ｖｍは、前記ステップＳＴ１で取得されたメイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃ、および、前記ステップＳＴ２で検出された燃料噴射圧力ｐｃｒそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、メイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃおよび燃料噴射圧力ｐｃｒそれぞれをパラメータとしてメイン噴射速度Ｖｍを求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップを参照することでメイン噴射速度Ｖｍを求めるようにしてもよい。前記メイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃが低いほど、また、メイン噴射の燃料噴射圧力ｐｃｒが高いほど、このメイン噴射速度Ｖｍは高い値として算出されることになる。
【００５４】
このステップＳＴ３の動作が、本発明でいう「メイン噴射速度算出部による動作であって、メイン噴射が実行される場合の燃料の噴射速度をメイン噴射速度として算出する動作」に相当する。
【００５５】
ステップＳＴ４では、燃料温度Ｔｆを検出する。この燃料温度Ｔｆは、前記燃料温センサ４Ｂからの出力信号によって検出される。例えば、コモンレール２２内の燃料温度Ｔｆが検出される。より好ましくは、制御対象気筒に備えられたインジェクタ２３内部の燃料温度Ｔｆを検出する。
【００５６】
ステップＳＴ５では、基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂおよびメイン噴射燃料着火温度Ｔｂが取得される。
【００５７】
基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂとしては、この基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂの前回値が存在しない場合には、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた（前記ＲＯＭに記憶された）パイロット噴射量が読み込まれる。また、基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂの前回値が存在している場合（前回ルーチンでのステップＳＴ１０でパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが算出され、このパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが基準パイロット噴射量ＱｐｌｂとしてステップＳＴ１２で更新された場合）には、この基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂの前回値が、今回の基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂとして取得される。
【００５８】
メイン噴射燃料着火温度Ｔｂは、予め設定された基準メイン噴射燃料着火温度（例えば１０００Ｋ）に対し、気筒内の酸素濃度（前記ガス組成Ｃに相当）や前述したメイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃ等による補正を行うことで得られる値である。つまり、前記基準メイン噴射燃料着火温度に対し、気筒内の酸素濃度に応じた補正係数およびメイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃに応じた補正係数を乗算することによってメイン噴射燃料着火温度Ｔｂが算出される。具体的には、気筒内の酸素濃度が高いほど、また、メイン噴射時期でのガス圧力Ｐｃが高いほど、メイン噴射燃料着火温度Ｔｂは低い値として求められることになる。
【００５９】
ステップＳＴ６では、パイロット噴射燃料の噴射速度（パイロット噴射速度）Ｖｐが算出される。このパイロット噴射速度Ｖｐは、前記ステップＳＴ１で取得された基準パイロット噴射時期でのガス圧力Ｐｃ、および、前記ステップＳＴ２で検出された燃料噴射圧力ｐｃｒそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、基準パイロット噴射時期でのガス圧力Ｐｃおよび燃料噴射圧力ｐｃｒそれぞれをパラメータとしてパイロット噴射速度Ｖｐを求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップを参照することでパイロット噴射速度Ｖｐを求めるようにしてもよい。前記パイロット噴射時期でのガス圧力Ｐｃが低いほど、また、パイロット噴射の燃料噴射圧力ｐｃｒが高いほど、このパイロット噴射速度Ｖｐは高い値として算出されることになる。
【００６０】
ステップＳＴ７では、パイロット噴射燃料が気筒内で燃焼した後のガス温度Ｔａｂ、つまり、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂを算出する。このパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂは、前記ステップＳＴ１で取得された基準パイロット噴射時期におけるガス温度Ｔｃ、ガス量ｇｃｙｌおよびガス組成Ｃ、ステップＳＴ５で取得された基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂ、前記ステップＳＴ６で算出されたパイロット噴射速度Ｖｐそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、基準パイロット噴射時期におけるガス温度Ｔｃ、ガス量ｇｃｙｌ、ガス組成Ｃ、基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂ、パイロット噴射速度Ｖｐそれぞれをパラメータとしてパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂを求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップを参照することでパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂを求めるようにしてもよい。ガス温度Ｔｃが高いほど、ガス量ｇｃｙｌが多いほど、ガス組成Ｃとして酸素濃度が高いほど、基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂが多いほど、また、パイロット噴射速度Ｖｐが低いほど、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂは高い値として算出されることになる。
【００６１】
ステップＳＴ８では、インジェクタ２３からのメイン噴射の開始時から、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時までの期間（着火する条件が成立するまでの期間（メイン着火必要期間））ｔｍを算出する。つまり、メイン噴射で噴射される燃料が、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐを通過することで、この燃焼場Ｐからの熱を受けて着火するまでに要する期間をメイン着火必要期間ｔｍとして算出する。
【００６２】
このメイン着火必要期間ｔｍは、前記ステップＳＴ４で検出された燃料温度Ｔｆ、前記ステップＳＴ５で取得されたメイン噴射燃料着火温度Ｔｂ、前記ステップＳＴ７で算出されたパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、燃料温度Ｔｆ、メイン噴射燃料着火温度Ｔｂ、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂそれぞれをパラメータとしてメイン着火必要期間ｔｍを求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップ（メイン着火必要期間算出マップ）を参照することでメイン着火必要期間ｔｍを求めるようにしてもよい。
【００６３】
図６は、ある燃料温度Ｔｆにおけるメイン着火必要期間算出マップの一例を示している。このメイン着火必要期間算出マップは、横軸がパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂであり、縦軸がメイン着火必要期間ｔｍである。そして、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂが高いほど、メイン着火必要期間ｔｍは短い値として求められるようになっている。また、メイン噴射燃料着火温度Ｔｂが低いほど、メイン着火必要期間ｔｍは短い値として求められるようになっている。このようにパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂ、メイン噴射燃料着火温度Ｔｂおよびメイン着火必要期間ｔｍの関係を特定したマップが、燃料温度Ｔｆ毎に（異なる燃料温度Ｔｆそれぞれについて）複数記憶されている。これらマップでは、燃料温度Ｔｆが高いほど、メイン着火必要期間ｔｍは短い値として求められるようになっている。つまり、燃料温度Ｔｆに応じて一つのマップが抽出され、そのマップに従い、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂおよびメイン噴射燃料着火温度Ｔｂに応じたメイン着火必要期間ｔｍが求められるようになっている。
【００６４】
このステップＳＴ８の動作が、本発明でいう「メイン着火必要期間算出部による動作であって、メイン噴射開始時から、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時までの期間を、パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場の温度に基づき、メイン着火必要期間として算出する動作」に相当する。
【００６５】
ステップＳＴ９では、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌを算出する。このパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌは、インジェクタ２３から、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐの外縁（メイン噴射燃料の燃焼場Ｍの内縁）までの距離の目標値として算出される。このパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌは、前記ステップＳＴ８で算出されたメイン着火必要期間ｔｍ、前記ステップＳＴ３で算出されたメイン噴射速度Ｖｍそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、メイン着火必要期間ｔｍ、メイン噴射速度Ｖｍそれぞれをパラメータとしてパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌを求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップ（パイロット噴射目標到達距離算出マップ）を参照することでパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌを求めるようにしてもよい。
【００６６】
つまり、メイン着火必要期間ｔｍおよびメイン噴射速度Ｖｍによってメイン噴射燃料の燃焼場Ｍの内縁位置が特定されるため、インジェクタ２３からこの内縁位置までの距離がパイロット噴射燃料の到達距離に一致すれば、このパイロット噴射燃料の燃焼場Ｐの外縁位置と、メイン噴射燃料の燃焼場Ｍの内縁位置とが一致し、これら燃焼場Ｐ，Ｍが重なり合うことなく且つこれら燃焼場Ｐ，Ｍ同士が隣接するようになる。ステップＳＴ９では、このような状況が得られるようにパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが算出されることになる。
【００６７】
図７は、パイロット噴射目標到達距離算出マップの一例を示している。このパイロット噴射目標到達距離算出マップは、横軸がメイン着火必要期間ｔｍであり、縦軸がパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌである。そして、メイン着火必要期間ｔｍが長いほど、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌは大きな値（長い距離）として求められるようになっている。また、メイン噴射速度Ｖｍが高いほど、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌは大きな値（長い距離）として求められるようになっている。
【００６８】
このステップＳＴ９の動作が、本発明でいう「目標到達距離算出部による動作であって、燃料噴射弁から、メイン噴射で噴射される燃料の燃焼場の内縁までの距離を、メイン噴射速度とメイン着火必要期間とに基づきパイロット噴射目標到達距離として算出する動作」に相当する。
【００６９】
ステップＳＴ１０では、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを算出する。このパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒは、前記ステップＳＴ７で算出されたパイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂ、前記ステップＳＴ９で算出されたパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌ、前記ステップＳＴ１で取得されたガス量ｇｃｙｌそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂ、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌそれぞれをパラメータとしてパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒ（ガス量ｇｃｙｌによる補正前のパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒ）を求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップ（パイロット要求噴射量算出マップ）を参照することでパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを求めるようにしてもよい。
【００７０】
図８は、このパイロット要求噴射量算出マップの一例を示している。このパイロット要求噴射量算出マップは、横軸がパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌであり、縦軸がパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒである。そして、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが大きい（長い）ほど、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒは大きな値として求められるようになっている。また、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂが低いほど、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒは大きな値として求められるようになっている。このステップＳＴ１０では、このパイロット要求噴射量算出マップによって求められたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒをガス量ｇｃｙｌに応じた補正係数を乗算することによって補正し、これにより最終的なパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを算出する。具体的には、ガス量ｇｃｙｌが多いほどパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒは大きな値として算出されることになる。
【００７１】
このステップＳＴ１０の動作が、本発明でいう「パイロット要求噴射量算出部による動作であって、メイン噴射で噴射される燃料が着火する温度まで前記パイロット噴射で噴射される燃料の燃焼場を昇温させるために要求されるパイロット噴射の燃料噴射量をパイロット要求噴射量として算出する動作」に相当する。
【００７２】
ステップＳＴ１１では、前記ステップＳＴ１０で算出されたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが収束したか否かを判定する。つまり、前回ルーチンにおいて算出されたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒの値と、今回ルーチンにおいて算出されたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒとの偏差が、予め設定された所定値未満となっているか否かを判定する。
【００７３】
前記偏差が所定値以上となっている場合には、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが未だ収束していないとしてステップＳＴ１１でＮＯ判定されて、ステップＳＴ１２に移る。また、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒの前回値が存在していない場合（エンジンの始動初期時であってパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒの前回値が未だ存在していない場合）にも、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが未だ収束していないとしてステップＳＴ１１でＮＯ判定されて、ステップＳＴ１２に移る。
【００７４】
ステップＳＴ１２では、今回算出されたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂとして更新して、ステップＳＴ５に戻り、この基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂを使用して前述と同様の動作によってパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを算出する。このように、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが収束するまで、基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂを更新していき、その更新の度に、更新後の基準パイロット噴射量Ｑｐｌｂに応じて、パイロット噴射燃料の燃焼場温度Ｔａｂ、メイン着火必要期間ｔｍ、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌも再度算出され、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが収束するまで、この算出動作が繰り返されることになる。
【００７５】
そして、前記偏差が所定値未満となった場合には、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが収束したとしてステップＳＴ１１でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１３に移る。
【００７６】
ステップＳＴ１３では、パイロット噴射の制御量（パイロット噴射制御量）としてのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を算出する。このパイロット噴射の噴射回数および噴射時期は、前記ステップＳＴ９で算出されたパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌ、前記ステップＳＴ１０で算出されたパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌ、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒそれぞれをパラメータとしてパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を求めるマップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶され、このマップ（パイロット噴射制御量算出マップ）を参照することでパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を求めるようにしてもよい。
【００７７】
図９は、あるパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌにおけるパイロット噴射制御量算出マップの一例を示している。このパイロット噴射制御量算出マップは、横軸がパイロット噴射時期であり、縦軸がパイロット噴射回数である。この縦軸では、例えば、αがパイロット噴射回数「１回」の範囲、範囲βがパイロット噴射回数「２回」の範囲、γがパイロット噴射回数「３回」の範囲、範囲δがパイロット噴射回数「４回」の範囲、範囲εがパイロット噴射回数「５回」の範囲となっている。
【００７８】
このパイロット噴射制御量算出マップは、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが少ないほど、同一パイロット噴射時期であってもパイロット噴射回数を少なく設定し（パイロット噴射燃料の貫徹力を大きくする側に設定し）、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが少ないほど、同一パイロット噴射回数であってもパイロット噴射時期を進角側に設定する（パイロット噴射燃料の貫徹力を大きくする側に設定する）ようになっている。逆に、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが多いほど、同一パイロット噴射時期であってもパイロット噴射回数を多く設定し（パイロット噴射燃料の貫徹力を小さくする側に設定し）、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒが多いほど、同一パイロット噴射回数であってもパイロット噴射時期を遅角側に設定する（パイロット噴射燃料の貫徹力を小さくする側に設定する）ようになっている（本発明でいう「パイロット噴射制御量算出部による動作であって、パイロット要求噴射量が多いほど、このパイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定する動作」および「パイロット噴射制御量算出部による動作であって、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される場合に、このパイロット要求噴射量が多いほど、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定する動作」に相当）。
【００７９】
このようにパイロット要求噴射量Ｑｐｌｒ、パイロット噴射時期およびパイロット噴射回数の関係を特定したマップが、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌ毎に（異なるパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌそれぞれについて）複数記憶されている。これらマップでは、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが長いほど、同一パイロット噴射時期であってもパイロット噴射回数を少なく設定し（パイロット噴射燃料の貫徹力を大きくする側に設定し）、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが長いほど、同一パイロット噴射回数であってもパイロット噴射時期を進角側に設定する（パイロット噴射燃料の貫徹力を大きくする側に設定する）ようになっている。逆に、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが短いほど、同一パイロット噴射時期であってもパイロット噴射回数を多く設定し（パイロット噴射燃料の貫徹力を小さくする側に設定し）、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌが短いほど、同一パイロット噴射回数であってもパイロット噴射時期を遅角側に設定する（パイロット噴射燃料の貫徹力を小さくする側に設定する）ようになっている（本発明でいう「パイロット噴射制御量算出部による動作であって、パイロット噴射目標到達距離が短いほど、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される際のこのパイロット噴射の噴射回数を多く設定する動作」および「パイロット噴射制御量算出部による動作であって、前記パイロット要求噴射量でパイロット噴射が実行される場合に、パイロット噴射目標到達距離が短いほど、パイロット噴射の噴射時期を遅角側に設定する動作」に相当）。
【００８０】
つまり、パイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに応じて一つのマップが抽出され、そのマップに従い、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒに応じたパイロット噴射時期およびパイロット噴射回数が求められるようになっている。
【００８１】
なお、パイロット噴射時期およびパイロット噴射回数の関係としては、前記パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離がパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致するものであればよいが、パイロット噴射時期およびパイロット噴射回数の一方が制約を受ける場合には他方を調整することによって、パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離がパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致するようにする。例えば、インジェクタ２３の開閉速度の制約によってパイロット噴射回数が制約を受ける場合にはパイロット噴射時期を調整することによって、パイロット噴射で噴射される燃料の到達距離がパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致するようにする。
【００８２】
このステップＳＴ１３の動作が、本発明でいう「パイロット噴射制御量算出部による動作であって、パイロット要求噴射量を確保しながらパイロット噴射で噴射される燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離に一致させるためのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期をパイロット噴射制御量として算出する動作」に相当する。
【００８３】
このようにしてパイロット噴射の噴射回数および噴射時期を求めた後、ステップＳＴ１４に移り、パイロット噴射を実行する。つまり、前記算出された噴射時期に達したタイミングにおいて前記算出された噴射回数だけパイロット噴射を実行する。
【００８４】
これにより、図４で示したように、メイン噴射が実行された際にあっては、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐとメイン噴射燃料の燃焼場Ｍとが重なり合うことなく且つこれら燃焼場Ｐ，Ｍ同士が隣接するように（パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐの外縁とメイン噴射燃料の燃焼場Ｍの内縁とが接するように）パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐが形成されることになる。
【００８５】
以上の動作が、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎に繰り返されることになる。
【００８６】
このようなパイロット噴射制御が行われるため、前記ＥＣＵ１００によって（より具体的には、前述したＥＣＵ１００における各機能部分によって）本発明に係る内燃機関の制御装置が構成される。この制御装置は、前記クランクポジションセンサ４０、レール圧センサ４１、エアフローメータ４３、アクセル開度センサ４７、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、燃料温センサ４Ｂ等からの各信号を入力信号として受信する構成となっている。また、この制御装置は、各インジェクタ２３にパイロット噴射の指令信号を出力信号として出力する構成となっている。
【００８７】
このように本実施形態では、パイロット要求噴射量Ｑｐｌｒを確保しながらパイロット噴射で噴射される燃料の到達距離をパイロット噴射目標到達距離Ａｐｌに一致させるためのパイロット噴射の噴射回数および噴射時期が求められ、これら噴射回数および噴射時期でパイロット噴射が実行されるようになっている。つまり、図４に示すように、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐとメイン噴射燃料の燃焼場Ｍとが重なり合うことなく且つこれら燃焼場Ｐ，Ｍ同士が隣接するように、パイロット噴射制御量（パイロット噴射の噴射回数および噴射時期）でパイロット噴射が実行されるようにしている。このため、パイロット噴射燃料の燃焼場Ｐとメイン噴射燃料の燃焼場Ｍとが重なり合わないことで、スモークの発生が抑制され、排気エミッションの改善を図ることができる。また、これら燃焼場Ｐ，Ｍ同士が隣接することで、前記スモークの発生を抑制しながらメイン噴射燃料の着火遅れを最小化でき、失火の抑制および燃焼音の低減を図ることができる。このように、本実施形態によれば、着火遅れの最小化と排気エミッションの改善とを両立する最適なパイロット噴射を実現することができる。特に、エンジン１の定常運転時および過渡運転時の何れにおいても前述した燃焼場Ｐ，Ｍの状態を得ることができるため、エンジン１の運転に関わりなく、着火遅れの最小化と排気エミッションの改善とを両立することが可能である。
【００８８】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載された直列４気筒ディーゼルエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【００８９】
また、前記実施形態ではコンベンショナル車両（駆動力源としてエンジンのみを搭載した車両）のエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、ハイブリッド車両（駆動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載した車両）のエンジンに対しても本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおけるパイロット噴射制御に適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１      エンジン（内燃機関）
３      燃焼室
２３    インジェクタ（燃料噴射弁）
１００  ＥＣＵ
【図１】
2017015006.tif 000003
【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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