(57)【要約】【課題】パイロット噴射燃料の到達距離を高い精度で適正に得る。【解決手段】気筒内の基準ガス量Ｇｂに対するパイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂの比を第１基準比（Ｑｐｂ／Ｇｂ）として算出する（ＳＴ３）。燃焼室内の径寸法Ｄｂに対するパイロット噴射燃料の基準噴霧先端位置Ｐｐｂの比を第２基準比（Ｐｐｂ／Ｄｂ）として算出する（ＳＴ４）。過去の各サイクルそれぞれの基準ガス量Ｇに対するパイロット噴射量Ｑｐの比を第１履歴比として取得する（ＳＴ５）。過去の各サイクルそれぞれの燃焼室内の径寸法Ｄｂに対するパイロット噴射燃料の噴霧先端位置Ｐｐの比を第２履歴比として取得する（ＳＴ６）。第１履歴比に対する第１基準比を第１補正係数算出パラメータとし、第２履歴比に対する第２基準比を第２補正係数算出パラメータとし、これらパラメータからパイロット噴射量の補正係数を算出する。【選択図】図４
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【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、
現在の機関運転状態に応じて、前記パイロット噴射の基準噴射量、前記気筒内の基準ガス量、および、前記パイロット噴射燃料の前記燃料噴射弁からの基準到達距離それぞれを取得する基準量取得部と、
前記パイロット噴射の基準噴射量と前記気筒内の基準ガス量との比を第１基準比として算出する第１基準比算出部と、
前記基準到達距離と前記パイロット噴射燃料が噴射される燃焼室内の径寸法との比を第２基準比として算出する第２基準比算出部と、
同一気筒において行われた過去の各サイクル毎の前記パイロット噴射の噴射量と前記気筒内のガス量との比を第１履歴比として取得する第１履歴比取得部と、
同一気筒において行われた過去の各サイクル毎の前記パイロット噴射燃料の前記燃料噴射弁からの到達距離と前記燃焼室内の径寸法との比を第２履歴比として取得する第２履歴比取得部と、
前記第１基準比と前記各第１履歴比それぞれとの比を第１補正係数算出パラメータとして算出する第１パラメータ算出部と、
前記第２基準比と前記各第２履歴比それぞれとの比を第２補正係数算出パラメータとして算出する第２パラメータ算出部と、
前記過去の各サイクル毎の前記第１補正係数算出パラメータと前記第２補正係数算出パラメータとに基づいて、前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数を算出する基準補正係数算出部と、
前記同一気筒において行われた過去の各サイクルのうち過去に遡るサイクルほど小さくなる前記各サイクル毎の重み付け係数を取得する重み付け係数取得部と、
前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数と、それぞれに対応する前記重み付け係数とを乗算することによって前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を積算することにより、最終パイロット噴射量補正係数を算出する最終補正係数算出部と、
前記最終パイロット噴射量補正係数によって補正されたパイロット噴射量で前記燃料噴射弁からの前記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。
【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、トルク発生に寄与するメイン噴射に先立ってパイロット噴射が実行される。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】
前記パイロット噴射では、その噴射燃料の到達距離を適正に得て、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らないようにしておくことが好ましい。これら燃焼場が重ならないことで、各燃焼場での酸素不足が回避され、スモークの発生を抑制できる。
【０００４】
特許文献１には、パイロット噴射燃料の到達距離を適正に得るために、インジェクタの噴射特性に応じて噴射量の補正を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１１７９６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パイロット噴射燃料の到達距離は、インジェクタの噴射特性だけでなく、エンジン運転状態、特に、気筒内のガス状態等によっても異なる。このため、パイロット噴射燃料の到達距離をより高い精度で適正に得るためには改良の余地があった。
【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、パイロット噴射燃料の到達距離を高い精度で適正に得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、基準量取得部、第１基準比算出部、第２基準比算出部、第１履歴比取得部、第２履歴比取得部、第１パラメータ算出部、第２パラメータ算出部、基準補正係数算出部、重み付け係数取得部、補正係数算出部、最終補正係数算出部、パイロット噴射指令部を備えさせている。基準量取得部は、現在の機関運転状態に応じて、前記パイロット噴射の基準噴射量、前記気筒内の基準ガス量、および、前記パイロット噴射燃料の前記燃料噴射弁からの基準到達距離それぞれを取得する。第１基準比算出部は、前記パイロット噴射の基準噴射量と前記気筒内の基準ガス量との比を第１基準比として算出する。第２基準比算出部は、前記基準到達距離と前記パイロット噴射燃料が噴射される燃焼室内の径寸法との比を第２基準比として算出する。第１履歴比取得部は、同一気筒において行われた過去の各サイクル毎の前記パイロット噴射の噴射量と前記気筒内のガス量との比を第１履歴比として取得する。第２履歴比取得部は、同一気筒において行われた過去の各サイクル毎の前記パイロット噴射燃料の前記燃料噴射弁からの到達距離と前記燃焼室内の径寸法との比を第２履歴比として取得する。第１パラメータ算出部は、前記第１基準比と前記各第１履歴比それぞれとの比を第１補正係数算出パラメータとして算出する。第２パラメータ算出部は、前記第２基準比と前記各第２履歴比それぞれとの比を第２補正係数算出パラメータとして算出する。基準補正係数算出部は、前記過去の各サイクル毎の前記第１補正係数算出パラメータと前記第２補正係数算出パラメータとに基づいて、前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数を算出する。重み付け係数取得部は、前記同一気筒において行われた過去の各サイクルのうち過去に遡るサイクルほど小さくなる前記各サイクル毎の重み付け係数を取得する。補正係数算出部は、前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数と、それぞれに対応する前記重み付け係数とを乗算することによって前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を算出する。最終補正係数算出部は、前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を積算することにより、最終パイロット噴射量補正係数を算出する。パイロット噴射指令部は、前記最終パイロット噴射量補正係数によって補正されたパイロット噴射量で前記燃料噴射弁からの前記パイロット噴射を実行させる。
【０００９】
この特定事項により、過去の各サイクルにおけるパイロット噴射量と気筒内のガス量との関係、および、過去の各サイクルにおけるパイロット噴射燃料の到達距離それぞれを考慮して、今回サイクルにおけるパイロット噴射量の補正係数が得られることになる。これにより、パイロット噴射燃料の到達距離を適正に得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、パイロット噴射量と気筒内のガス量との比の基準値と履歴値、および、パイロット噴射燃料の到達距離と燃焼室内の径寸法との比の基準値と履歴値それぞれに基づいてパイロット噴射量の補正係数を算出し、この補正係数に、各サイクル毎の重み付け係数を乗算することによって、最終的な補正係数を算出するようにしている。これにより、パイロット噴射燃料の到達距離を適正に得ることが可能なパイロット噴射量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】パイロット噴射制御の手順の前半を示すフローチャート図である。
【図５】パイロット噴射制御の手順の後半を示すフローチャート図である。
【図６】基準パイロット噴射量補正係数マップの一例を示す図である。
【図７】重み付け係数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】
【００１２】
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。
【００１３】
−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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
−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、および、空燃比センサ４Ｂ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
本実施形態におけるパイロット噴射制御にあっては、エンジン１の運転状態に応じた基準噴射量（パイロット基準噴射量）に対する補正係数（後述する最終パイロット噴射量補正係数）を算出し、この補正係数を用いてパイロット噴射量を補正するようにしている。また、この補正係数を、過去の複数サイクルにおける「パイロット噴射量と気筒内ガス量との比」および「パイロット噴射燃料のインジェクタ２３からの到達距離と燃焼室３内の径寸法との比」を利用して算出するようにしている。そして、前記補正係数を用いて補正された補正後のパイロット噴射量でインジェクタ２３からのパイロット噴射を実行するようにしている。このパイロット噴射量の算出動作については後述する。
【００２８】
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）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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
−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、前述したように、過去の複数サイクルにおける「パイロット噴射量と気筒内ガス量との比」および「パイロット噴射燃料のインジェクタ２３からの到達距離と燃焼室３内の径寸法との比」を利用して補正係数を算出し、この補正係数を用いてパイロット噴射量を補正する。そして、この補正係数を用いた補正後のパイロット噴射量でインジェクタ２３からのパイロット噴射を実行するようにしている。
【００３３】
以下、このパイロット噴射制御の概略について説明する。
【００３４】
このパイロット噴射制御では、（ａ）現在のエンジン１の運転状態（機関運転状態）に応じて、パイロット噴射の基準噴射量、気筒内の基準ガス量、および、パイロット噴射燃料のインジェクタ２３からの基準到達距離それぞれを取得する動作、（ｂ）パイロット噴射の基準噴射量と気筒内の基準ガス量との比を第１基準比として算出する動作、（ｃ）前記基準到達距離とパイロット噴射燃料が噴射される燃焼室３内の径寸法との比を第２基準比として算出する動作、（ｄ）同一気筒において行われた過去の各サイクル毎のパイロット噴射の噴射量と気筒内のガス量との比を第１履歴比として取得する動作、（ｅ）同一気筒において行われた過去の各サイクル毎のパイロット噴射燃料のインジェクタ２３からの到達距離と燃焼室３内の径寸法との比を第２履歴比として取得する動作、（ｆ）前記第１基準比と前記各第１履歴比それぞれとの比を第１補正係数算出パラメータとして算出する動作、（ｇ）前記第２基準比と前記各第２履歴比それぞれとの比を第２補正係数算出パラメータとして算出する動作、（ｈ）前記過去の各サイクル毎の前記第１補正係数算出パラメータと前記第２補正係数算出パラメータとに基づいて、前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数を算出する動作、（ｉ）前記同一気筒において行われた過去の各サイクルのうち過去に遡るサイクルほど小さくなる前記各サイクル毎の重み付け係数を取得する動作、（ｊ）前記各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数と、それぞれに対応する前記重み付け係数とを乗算することによって前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を算出する動作、（ｋ）前記各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を積算することにより、最終パイロット噴射量補正係数を算出する動作、（ｌ）前記最終パイロット噴射量補正係数によって補正されたパイロット噴射量でインジェクタ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）〜（ｌ）の動作の詳細については後述する。
【００３５】
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基準量取得部として構成されている。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第１基準比算出部として構成されている。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第２基準比算出部として構成されている。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第１履歴比取得部として構成されている。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第２履歴比取得部として構成されている。前記（ｆ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう第１パラメータ算出部として構成されている。前記（ｇ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう第２パラメータ算出部として構成されている。前記（ｈ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう基準補正係数算出部として構成されている。前記（ｉ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう重み付け係数取得部として構成されている。前記（ｊ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう補正係数算出部として構成されている。前記（ｋ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう最終補正係数算出部として構成されている。前記（ｌ）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指令部として構成されている。
【００３６】
これら基準量取得部、第１基準比算出部、第２基準比算出部、第１履歴比取得部、第２履歴比取得部、第１パラメータ算出部、第２パラメータ算出部、基準補正係数算出部、重み付け係数取得部、補正係数算出部、最終補正係数算出部、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。
【００３７】
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４および図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。
【００３８】
先ず、ステップＳＴ１において、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷を検知する。エンジン回転速度はクランクポジションセンサ４０からの出力信号（パルス波形信号）に基づいて算出される。また、エンジン負荷は、前記エンジン回転速度とアクセル開度センサ４７からの出力信号とに基づいて算出される。
【００３９】
ステップＳＴ２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（現在の機関運転状態）に割り当てられた（前記ＲＯＭに記憶された）パイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂ、気筒内の基準ガス量Ｇｂ、および、パイロット噴射燃料の基準到達距離Ｐｐｂそれぞれを取得する。この基準到達距離Ｐｐｂは、燃焼室３内におけるパイロット噴射の燃料噴霧の到達距離であって、インジェクタ２３から、パイロット噴射燃料の燃焼場の外縁までの距離である。
【００４０】
これらパイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂ、気筒内の基準ガス量Ｇｂ、および、パイロット噴射燃料の基準到達距離Ｐｐｂは、前記運転格子点でのエンジン運転状態（定常運転状態）において実験またはシミュレーションによって取得され、各運転格子点に割り当てられて前記ＲＯＭに記憶されている。このステップＳＴ２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ているパイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂ、気筒内の基準ガス量Ｇｂ、および、パイロット噴射燃料の基準到達距離Ｐｐｂが読み出されることになる。
【００４１】
このステップＳＴ２の動作が、本発明でいう「基準量取得部による動作であって、現在の機関運転状態に応じて、パイロット噴射の基準噴射量、気筒内の基準ガス量、および、パイロット噴射燃料の燃料噴射弁からの基準到達距離それぞれを取得する動作」に相当する。
【００４２】
ステップＳＴ３では、前記気筒内の基準ガス量Ｇｂに対する前記パイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂの比を第１基準比（Ｑｐｂ／Ｇｂ）として算出する。つまり、エンジン１の現在の運転状態が定常運転状態であると仮定した場合の気筒内のガス量に対するパイロット噴射量の比であって、パイロット噴射燃料の貫徹力を決定する値（ガス量に対するパイロット噴射量の比が大きいほどパイロット噴射燃料の貫徹力は大きくなり、パイロット噴射燃料の到達距離は長くなる傾向にある）を算出する。
【００４３】
このステップＳＴ３の動作が、本発明でいう「第１基準比算出部による動作であって、パイロット噴射の基準噴射量と気筒内の基準ガス量との比を第１基準比として算出する動作」に相当する。
【００４４】
ステップＳＴ４では、燃焼室内の径寸法（具体的には半径寸法）Ｄｂに対する前記パイロット噴射燃料の基準到達距離Ｐｐｂの比を第２基準比（Ｐｐｂ／Ｄｂ）として算出する。つまり、エンジン１の現在の運転状態が定常運転状態であると仮定した場合の燃焼室３内の半径寸法の全体に対するパイロット噴射燃料の到達距離（インジェクタ２３からパイロット噴射燃料の燃焼場の外縁までの距離）の比を算出する。
【００４５】
このステップＳＴ４の動作が、本発明でいう「第２基準比算出部による動作であって、パイロット噴射燃料の基準到達距離とパイロット噴射燃料が噴射される燃焼室内の径寸法との比を第２基準比として算出する動作」に相当する。
【００４６】
ステップＳＴ５では、制御対象気筒における過去の所定回数（ｎ−１回分）の各サイクルそれぞれのガス量Ｇに対するパイロット噴射量Ｑｐの比を第１履歴比（Ｑｐ／Ｇ（１），Ｑｐ／Ｇ（２），…Ｑｐ／Ｇ（ｎ−１））として取得する。つまり、過去のサイクルにおいてパイロット噴射燃料の貫徹力を決定していた値を算出する。
【００４７】
なお、各サイクルそれぞれにおけるガス量（制御対象気筒内に導入されていた吸気の質量）Ｇは、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）を加算してガス量を算出するようにしてもよい。
【００４８】
ここでは、第１履歴比Ｑｐ／Ｇを取得するサイクル回数を「ｎ−１」として規定している。この場合、過去に遡って、同一気筒（制御対象気筒）における「ｎ−１」回のサイクルそれぞれについての第１履歴比Ｑｐ／Ｇが算出されており、この情報が取得されることになる。つまり、過去のサイクルが実行される度に、そのサイクルにおける第１履歴比Ｑｐ／ＧをＲＡＭに記憶させておき、これら記憶された情報のうち過去に遡って「ｎ−１」回分の情報（第１履歴比Ｑｐ／Ｇ）をＲＡＭから読み出すことになる。例えば前記「ｎ」が「１０」である場合には、過去９回分の各サイクル毎（現時点から９回分だけ遡った各サイクル毎）の第１履歴比Ｑｐ／Ｇの情報が読み出されることになる。ここでは、「ｎ−１」回分だけ遡った各サイクルのうち直前のサイクルにおける第１履歴比Ｑｐ／Ｇに（ｎ−１）を付し、９回分遡ったサイクルにおける第１履歴比Ｑｐ／Ｇに（１）を付している。つまり、第１履歴比Ｑｐ／Ｇ（１），Ｑｐ／Ｇ（２），…Ｑｐ／Ｇ（ｎ−１）の順で、現時点に近いサイクルでの第１履歴比Ｑｐ／Ｇを表していることになる。以下では、（１）が付されたサイクルを第１番目サイクルと言い、（２）が付されたサイクルを第２番目サイクルと言い、（ｎ−１）が付されたサイクルを第ｎ−１番目サイクルと言う。この順で現時点に近いサイクル（第ｎ−１番目サイクルが直前のサイクルとなっている）を表している。
【００４９】
このステップＳＴ５では、このようにして算出された過去「ｎ−１」回分のサイクルの第１履歴比Ｑｐ／Ｇの情報が読み出されることになる。
【００５０】
このステップＳＴ５の動作が、本発明でいう「第１履歴比取得部による動作であって、同一気筒において行われた過去の各サイクル毎のパイロット噴射の噴射量と気筒内のガス量との比を第１履歴比として取得する動作」に相当する。
【００５１】
ステップＳＴ６では、制御対象気筒における過去の所定回数（ｎ−１回分）の各サイクルそれぞれの燃焼室３内の径寸法Ｄｂに対するパイロット噴射燃料の到達距離Ｐｐの比を第２履歴比（Ｐｐ／Ｄｂ（１），Ｐｐ／Ｄｂ（２），…Ｐｐ／Ｄｂ（ｎ−１））として取得する。つまり、過去のサイクルにおいて燃焼室３内の半径寸法の全体に対するパイロット噴射燃料の到達距離の比を算出する。
【００５２】
なお、各サイクルそれぞれにおけるパイロット噴射燃料の到達距離Ｐｐは、各サイクルそれぞれのパイロット噴射実行時における気筒内圧力、ガス量、燃料噴射圧力、および、燃料噴射時期等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。
【００５３】
ここでも、第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂを取得するサイクル回数を「ｎ−１」として規定している。この場合、過去に遡って、同一気筒（制御対象気筒）における「ｎ−１」回のサイクルそれぞれについての第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂが算出されており、この情報が取得されることになる。つまり、過去のサイクルが実行される度に、そのサイクルにおける第２履歴比Ｐｐ／ＤｂをＲＡＭに記憶させておき、これら記憶された情報のうち過去に遡って「ｎ−１」回分の情報（第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂ）をＲＡＭから読み出すことになる。例えば前記「ｎ」が「１０」である場合には、過去９回分の各サイクル毎（現時点から９回分だけ遡った各サイクル毎）の第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂの情報が読み出されることになる。ここでは、「ｎ−１」回分だけ遡った各サイクルのうち直前のサイクルにおける第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂに（ｎ−１）を付し、９回分遡ったサイクルにおける第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂに（１）を付している。つまり、第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂ（１），Ｐｐ／Ｄｂ（２），…Ｐｐ／Ｄｂ（ｎ−１）の順で、現時点に近いサイクルでの第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂを表していることになる。
【００５４】
このステップＳＴ６では、このようにして算出された過去「ｎ−１」回分のサイクルの第２履歴比Ｐｐ／Ｄｂの情報が読み出されることになる。
【００５５】
このステップＳＴ６の動作が、本発明でいう「第２履歴比取得部による動作であって、同一気筒において行われた過去の各サイクル毎のパイロット噴射燃料の燃料噴射弁からの到達距離と燃焼室内の径寸法との比を第２履歴比として取得する動作」に相当する。
【００５６】
ステップＳＴ７では、前記各第１履歴比（Ｑｐ／Ｇ（１），Ｑｐ／Ｇ（２），…Ｑｐ／Ｇ（ｎ−１））それぞれに対する前記第１基準比（Ｑｐｂ／Ｇｂ）の比（第１基準比／第１履歴比）を第１補正係数算出パラメータとして算出する。ここでは、過去のサイクルにおけるパイロット噴射燃料の貫徹力（ガス量Ｇに対するパイロット噴射の噴射量Ｑｐの比で決まる貫徹力）に対して、現在の運転状態での貫徹力（定常運転状態であると仮定した場合の貫徹力であって、基準ガス量Ｇｂに対するパイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂの比で決まる貫徹力）が大きいほど、この第１補正係数算出パラメータは大きな値となる。
【００５７】
このステップＳＴ７の動作が、本発明でいう「第１パラメータ算出部による動作であって、第１基準比と各第１履歴比それぞれとの比を第１補正係数算出パラメータとして算出する動作」に相当する。
【００５８】
ステップＳＴ８では、前記各第２履歴比（Ｐｐ／Ｄｂ（１），Ｐｐ／Ｄｂ（２），…Ｐｐ／Ｄｂ（ｎ−１））それぞれに対する前記第２基準比（Ｐｐｂ／Ｄｂ）の比（第２基準比／第２履歴比）を第２補正係数算出パラメータとして算出する。ここでは、過去のサイクルにおける、燃焼室３内の半径寸法の全体に対するパイロット噴射燃料の到達距離の比に対して、現在の運転状態における、燃焼室３内の半径寸法の全体に対するパイロット噴射燃料の到達距離の比（定常運転状態であると仮定した場合の到達距離の比）が大きいほど、この第２補正係数算出パラメータは大きな値となる。
【００５９】
このステップＳＴ８の動作が、本発明でいう「第２パラメータ算出部による動作であって、第２基準比と各第２履歴比それぞれとの比を第２補正係数算出パラメータとして算出する動作」に相当する。
【００６０】
ステップＳＴ９（図５）では、基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂを算出する。この基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂは、前記過去「ｎ−１」回分のサイクル毎の第１補正係数算出パラメータおよび第２補正係数算出パラメータを変数とする所定の演算式またはマップから求められる。
【００６１】
図６は、基準パイロット噴射量補正係数マップの一例を示す図である。このマップは、横軸が第１補正係数算出パラメータであり、縦軸が第２補正係数算出パラメータである。そして、第１補正係数算出パラメータが小さいほど、また、第２補正係数算出パラメータが小さいほど、基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂは大きい値として算出されるようになっている。つまり、現在の運転状態において各基準量で実行されるパイロット噴射燃料の到達距離が小さいほど（過去のサイクルにおけるパイロット噴射燃料の到達距離に比べて小さいほど）、この到達距離が大きくなる（長くなる）ように基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂが大きい値として算出されるようになっている。
【００６２】
このステップＳＴ９の動作が、本発明でいう「基準補正係数算出部による動作であって、過去の各サイクル毎の第１補正係数算出パラメータと第２補正係数算出パラメータとに基づいて、各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数を算出する動作」に相当する。
【００６３】
ステップＳＴ１０では、前記各サイクルそれぞれに対する重み付け係数Ｋｇ（１），Ｋｇ（２）…Ｋｇ（ｎ−１）が取得される。この重み付け係数Ｋｇは、前記ＲＯＭに記憶された重み付け係数マップから読み出される。図７は、この重み付け係数マップの一例を示す図である。
【００６４】
この重み付け係数マップは、現時点に近いサイクルほど大きな重み付け係数が取得されるものとしてＲＯＭに記憶されている。つまり、第１番目サイクルに割り当てられている重み付け係数Ｋｇ（１）は最も小さく、第ｎ−１番目サイクルに割り当てられている重み付け係数Ｋｇ（ｎ−１）は最も大きくなっている。
【００６５】
このステップＳＴ１０の動作が、本発明でいう「重み付け係数取得部による動作であって、同一気筒において行われた過去の各サイクルのうち過去に遡るサイクルほど小さくなる各サイクル毎の重み付け係数を取得する動作」に相当する。
【００６６】
ステップＳＴ１１では、パイロット噴射量補正係数Ｋｐを算出する。このパイロット噴射量補正係数Ｋｐは、前記ステップＳＴ９で算出された各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂそれぞれに、各サイクルそれぞれに割り当てられた前記重み付け係数Ｋｇを乗算することによって算出される。つまり、このパイロット噴射量補正係数Ｋｐは、各サイクル毎に個別の値として算出される。そして、後述する最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆを算出するに当たり、現時点に近いサイクルほど大きな重み付け係数によってパイロット噴射量補正係数Ｋｐが算出され、この最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆに対する影響度合いを大きくするように各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数Ｋｐが算出される。
【００６７】
このステップＳＴ１１の動作が、本発明でいう「補正係数算出部による動作であって、各サイクル毎の基準パイロット噴射量補正係数と、それぞれに対応する重み付け係数とを乗算することによって各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を算出する動作」に相当する。
【００６８】
ステップＳＴ１２では、最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆを算出する。この最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆは、前記ステップＳＴ１１で算出された各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数Ｋｐを積算することによって算出される。つまり、現時点に近いサイクルほど影響度合いが大きくされた複数のパイロット噴射量補正係数Ｋｐを積算することで、今回のパイロット噴射に対する最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆを算出する。
【００６９】
このステップＳＴ１２の動作が、本発明でいう「最終補正係数算出部による動作であって、各サイクル毎のパイロット噴射量補正係数を積算することにより、最終パイロット噴射量補正係数を算出する動作」に相当する。
【００７０】
ステップＳＴ１３では、最終パイロット噴射量Ｑｐｆを算出する。この最終パイロット噴射量Ｑｐｆ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ている前記パイロット噴射の基準噴射量Ｑｐｂに、前記最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆを乗算することによって算出される。つまり、ステップＳＴ１２で算出された最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆが大きいほど、最終パイロット噴射量Ｑｐｆが大きい値（パイロット噴射量を多くする値）として算出されることになる。
【００７１】
ステップＳＴ１４では、パイロット噴射の実行タイミングになったか（クランク角度位置がパイロット噴射の実行クランク角度位置になったか）否かを判定する。例えば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パイロット噴射の基準噴射時期になったか否かを判定する。
【００７２】
未だ、パイロット噴射の実行タイミングに達していない場合には、ステップＳＴ１４でＮＯ判定されて、この実行タイミングに達するのを待つ。
【００７３】
パイロット噴射の実行タイミングに達し、ステップＳＴ１４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１５に移り、パイロット噴射を実行する。
【００７４】
このステップＳＴ１５の動作が、本発明でいう「パイロット噴射指令部による動作であって、最終パイロット噴射量補正係数によって補正されたパイロット噴射量で燃料噴射弁からのパイロット噴射を実行させる動作」に相当する。
【００７５】
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（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）に繰り返されることになる。
【００７６】
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、エアフローメータ４３、アクセル開度センサ４７、吸気温センサ４９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にメイン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。
【００７７】
以上説明したように本実施形態では、パイロット噴射量と気筒内のガス量との比の基準値と履歴値、つまり第１基準比（Ｑｐｂ／Ｇｂ）と第１履歴比（Ｑｐ／Ｇ（１），Ｑｐ／Ｇ（２），…Ｑｐ／Ｇ（ｎ−１））、および、パイロット噴射燃料の到達距離と燃焼室３内の径寸法との比の基準値と履歴値、つまり第２基準比（Ｐｐｂ／Ｄｂ）と第２履歴比（Ｐｐ／Ｄｂ（１），Ｐｐ／Ｄｂ（２），…Ｐｐ／Ｄｂ（ｎ−１））それぞれに基づいてパイロット噴射量の補正係数（前記基準パイロット噴射量補正係数Ｋｂ）を算出し、この補正係数に、各サイクル毎の重み付け係数Ｋｇを乗算することによって、最終的な補正係数（前記最終パイロット噴射量補正係数Ｋｆ）を算出するようにしている。これにより、パイロット噴射燃料の到達距離を適正に得ることが可能となり、この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らないようにすることが可能となってスモーク発生を抑制できる。また、過不足の無いパイロット噴射量が得られることで、失火の発生を抑制できると共に燃料消費率の改善を図ることもできる。
【００７８】
また、本実施形態では、フィードフォワード制御によってパイロット噴射量を決定するものとなっている。このため、排気エミッションの悪化、失火の発生、および、燃料消費率の悪化それぞれを未然に防止することができる。
【００７９】
−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。
【００８０】
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】
【００８１】
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】
【００８２】
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
Ｑｐｂ／Ｇｂ  第１基準比
Ｐｐｂ／Ｄｂ  第２基準比
Ｑｐ／Ｇ      第１履歴比
Ｐｐ／Ｄｂ    第２履歴比
Ｋｂ          基準パイロット噴射量補正係数
Ｋｇ          重み付け係数
Ｋｐ          パイロット噴射量補正係数
Ｋｆ          最終パイロット噴射量補正係数
Ｑｐｆ        最終パイロット噴射量
【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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