(57)【要約】【課題】気筒内のガス量が定常運転時におけるガス量から乖離する状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】基準ガス量と実ガス量との比、基準ガス組成と実ガス組成との比、および、燃料噴霧がガスから受ける慣性モーメントの基準値（基準慣性モーメント）に基づいて、目標慣性モーメントを算出する（ＳＴ４）。目標慣性モーメントに基づいて、メイン噴射燃料の噴射制御量の補正量を算出する（ＳＴ５）。この補正量で噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量でインジェクタからのメイン噴射を実行させる（ＳＴ７）。これにより、気筒内における実際のガス状態が定常運転時におけるガス状態から乖離している状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となる。【選択図】図５
2017008786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁の燃料噴射制御を行う制御装置において、
機関運転状態に応じて予め規定された、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する基準量取得部と、
実際の前記気筒内のガス量を実ガス量として算出する実ガス量算出部と、
実際の前記気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する実ガス組成算出部と、
前記基準ガス量と前記実ガス量との比、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比、および、前記基準慣性モーメントに基づいて、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する目標慣性モーメント算出部と、
前記目標慣性モーメントに基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量で前記基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる燃料噴射指令部と、
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、本発明は燃料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にあっては、インジェクタから気筒内に噴射された燃料の着火時期が適正に得られるように燃料噴射時期が制御される。
【０００３】
特許文献１には、気筒内でのスワール流の強さを考慮してパイロット噴射時期を設定し、これにより、メイン噴射燃料の着火時期を適正に得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２００９−２１７７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、エンジンの過渡運転時等にあっては、気筒内のガス量が、定常運転時におけるガス量から大きく乖離する（同一エンジン回転速度および同一エンジン負荷であっても定常運転時とは大きく乖離する）ことがある。特許文献１では、このガス量の乖離を考慮していない。このため、過渡運転時等における燃料噴射時期が適正な時期から乖離し、燃料の着火時期が適正に得られない可能性があった。この場合、排気エミッションが悪化したり燃焼音が大きくなったりするといった不具合を招いてしまう。
【０００６】
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、気筒内のガス量が定常運転時におけるガス量から乖離する状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能な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】
【０００７】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁の燃料噴射制御を行う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、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、目標慣性モーメント算出部、補正量算出部、燃料噴射指令部を備えさせている。基準量取得部は、機関運転状態に応じて予め規定された、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する。実ガス量算出部は、実際の前記気筒内のガス量を実ガス量として算出する。実ガス組成算出部は、実際の前記気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する。目標慣性モーメント算出部は、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比、および、前記基準慣性モーメントに基づいて、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する。補正量算出部は、前記目標慣性モーメントに基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する。燃料噴射指令部は、前記補正量で前記基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる。
【０００８】
この特定事項により、気筒内の実ガス量および実ガス組成に適した噴射制御量によって燃焼噴射を行うことができる。このため、気筒内の実ガス量や実ガス組成が定常運転状態におけるガス量やガス組成から乖離している状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、基準ガス量と実ガス量との比および基準ガス組成と実ガス組成との比に基づいて目標慣性モーメント（気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標となる慣性モーメント）を算出し、この目標慣性モーメントに基づいて噴射制御量を補正している。このため、気筒内の実ガス量や実ガス組成が定常運転状態におけるガス量やガス組成から乖離している状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となり、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】慣性モーメントを説明するためのピストンの平面図である。
【図５】メイン噴射制御の手順を示すフローチャート図である。
【図６】燃料噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。
【図７】燃料噴射量補正量マップの一例を示す図である。
【図８】燃料噴射時期補正量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】
【００１１】
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。
【００１２】
−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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
−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、燃料温センサ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、基本的には、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。
【００２７】
また、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、基本的には、エンジン回転速度が高くなるほど、また、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。
【００２８】
本実施形態におけるメイン噴射制御にあっては、このようにエンジン回転速度やエンジン負荷等に応じて決定された燃料噴射圧力（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燃料噴射圧力）、燃料噴射量（前記運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射量）および燃料噴射時期（前記運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射時期）といった基準噴射制御量を気筒内のガス量やガス組成に応じて補正することによって最終的な噴射制御量（補正後の噴射制御量）を決定する。そして、この決定された噴射制御量でインジェクタ２３からのメイン噴射を実行するようにしている。この噴射制御量の補正については後述する。
【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】
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。
【００３１】
−メイン噴射制御−
次に、本実施形態の特徴であるメイン噴射制御について説明する。このメイン噴射制御では、定常運転状態である場合のガス状態（基準ガス状態）に対する実際のガス状態（実ガス状態）の乖離を考慮して、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標となる慣性モーメントである目標慣性モーメントを求め、この目標慣性モーメントに基づいて燃料噴射制御を行う（インジェクタ２３から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも１つを補正する）。例えば、燃料噴霧がガスから受ける慣性モーメントが前記目標慣性モーメントに一致するようにインジェクタ２３の噴射制御量（噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも１つ）を補正する。
【００３２】
この慣性モーメントとは、インジェクタ２３から噴射された燃料の噴霧が、気筒内を流れるガスの運動エネルギ（主にスワール流の運動エネルギ）を受ける際のモーメントであって、この慣性モーメントが大きいほど噴霧は気筒内で拡散しやすくなる。
【００３３】
具体的に説明すると、気筒内におけるガス状態（ガス量およびガス組成）は、同一エンジン回転速度および同一エンジン負荷であっても定常運転時と過渡運転時とでは異なっている。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は、定常運転状態でのエンジン回転速度およびエンジン負荷に適した慣性モーメント（基準慣性モーメント）が適合等によって割り当てられている。そして、定常運転時における燃料噴射制御としては、この基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ２３の噴射制御量（噴射圧力、噴射量および噴射時期）が制御される。この基準慣性モーメントは、その運転格子点でのエンジン回転速度およびエンジン負荷で定常運転が行われている場合に排気エミッションや燃焼音を規制の範囲内に規定できる値として予め実験等によって設定されたものである。つまり、定常運転時には、慣性モーメントが基準慣性モーメントとなるように噴射制御量が制御されることで、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となり、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができる。
【００３４】
ところが、前述した如く、過渡運転時には、定常運転時とは、気筒内におけるガス状態（ガス量およびガス組成）が異なっている。このため、過渡運転時に、前記運転格子点に割り当てられている基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ２３の噴射制御量を制御したのでは、ガス状態（ガス量およびガス組成）に適した慣性モーメントは得られないものとなる。
【００３５】
例えば、ガス量が少ない場合やガス組成として酸素濃度が低い場合には燃料噴霧の体積を大きくして（慣性モーメントを大きくして）気筒内の酸素を効率良く燃焼に寄与させる必要があるが、基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ２３の噴射制御量を制御した場合には、気筒内の酸素が十分に利用できず、スモークの発生が懸念される状況となる。また、ガス量が多い場合やガス組成として酸素濃度が高い場合には燃料噴霧の体積を小さくして（慣性モーメントを小さくして）燃料噴霧の空燃比の適正化を図る必要があるが、基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ２３の噴射制御量を制御した場合には、パイロット噴射量が減少するため、メイン噴射燃料の燃焼に着火遅れが生じ燃焼音が大きくなってしまう可能性がある。
【００３６】
このように、燃料の着火時期が適正時期からずれてしまうと、排気エミッションが悪化したり燃焼音が大きくなったりするといった不具合を招いてしまうことになる。
【００３７】
本実施形態は、この点に鑑み、実際のガス状態に応じて目標とする慣性モーメント（目標慣性モーメント）を算出し、この目標慣性モーメントに基づいてインジェクタ２３の噴射制御量を補正するようにしている。
【００３８】
図４は、慣性モーメントを説明するためのピストンの平面図である。この図４では、インジェクタ２３に設けられている複数の噴孔のうち１つの噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示している。
【００３９】
図４において破線で示す領域Ｍ１は、ある運転格子点にある際の定常運転状態での燃料噴霧の燃焼場の形状を示している。つまり、定常運転時には、この燃焼場Ｍ１が形成されるようにインジェクタ２３の噴射制御量を制御することで適正な慣性モーメント（基準慣性モーメント）が得られており、排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、過渡運転時において、例えば気筒内のガス量が少ない場合やガス組成として酸素濃度が低い場合には、図４において実線で示す領域Ｍ２に燃料噴霧の燃焼場が形成されるようにインジェクタ２３の噴射制御量を制御する。つまり、過渡運転時のガス状態（ガス量およびガス組成）に適した慣性モーメント（目標慣性モーメント）が得られるように、即ち、領域Ｍ２に燃料噴霧の燃焼場が形成されるようにインジェクタ２３の噴射制御量が制御される。これにより、過渡運転時における排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる。
【００４１】
以下、このメイン噴射制御の概略について説明する。
【００４２】
このメイン噴射制御では、（ａ）エンジン１の運転状態（機関運転状態）に応じて予め規定された、気筒内の基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、気筒内の基準ガス組成Ｃｂ、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメントＩｂ、および、インジェクタ２３から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する動作、（ｂ）実際の気筒内のガス量を実ガス量Ｇｃｙｌとして算出する動作、（ｃ）実際の気筒内のガス組成を実ガス組成Ｃとして算出する動作、（ｄ）前記基準ガス量Ｇｃｙｌｂと前記実ガス量Ｇｃｙｌとの比、前記基準ガス組成Ｃｂと前記実ガス組成Ｃとの比、および、前記基準慣性モーメントＩｂに基づいて、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントＩｔを算出する動作、（ｅ）前記目標慣性モーメントＩｔに基づいて、インジェクタ２３から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する動作、（ｆ）前記補正量で前記基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量でインジェクタ２３からの燃料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。
【００４３】
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。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実ガス量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実ガス組成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目標慣性モーメント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補正量算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において、前記（ｆ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう燃料噴射指令部として構成されている。
【００４４】
これら基準量取得部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、目標慣性モーメント算出部、補正量算出部、および、燃料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。
【００４５】
以下、このメイン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、何れかの気筒でメイン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１は４気筒であるので１８０°ＣＡ毎）に前記ＥＣＵ１００において繰り返し実行される。なお、以下では、本メイン噴射制御においてメイン噴射制御量が規定される気筒（メイン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。
【００４６】
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）気筒内の基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、基準ガス組成Ｃｂ、基準慣性モーメントＩｂが取得される。つまり、運転格子点毎に予め適合により割り当てられた基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、基準ガス組成Ｃｂ、基準慣性モーメントＩｂのうち、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情報が読み込まれる。なお、基準ガス量Ｇｃｙｌｂは、制御対象気筒内での吸気の質量（運転格子点上の吸気の質量）である。また、基準ガス組成Ｃｂは、制御対象気筒内でのガス中の酸素濃度（運転格子点上の酸素濃度）である。
【００４７】
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た（前記ＲＯＭに記憶された）基準噴射制御量が取得される。具体的には、運転格子点に割り当てられた基準噴射圧力、基準噴射量および基準噴射時期が取得される。
【００４８】
これらステップＳＴ１，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、機関運転状態に応じて予め規定された、気筒内の基準ガス量、気筒内の基準ガス組成、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する動作」に相当する。
【００４９】
ステップＳＴ３では、現在のエンジン運転状態におけるガス量（実ガス量）Ｇｃｙｌ、ガス組成（実ガス組成）Ｃが算出される。
【００５０】
実ガス量Ｇｃｙｌは、制御対象気筒内に導入されている実際の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実ガス量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、この実ガス量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）を加算して実ガス量Ｇｃｙｌを算出するようにしてもよい。
【００５１】
この動作が、本発明でいう「実ガス量算出部による動作であって、実際の気筒内のガス量を実ガス量として算出する動作」に相当する。
【００５２】
実ガス組成Ｃは、制御対象気筒内に導入されているガス中の実際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、図示しない空燃比センサからの出力信号、または、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と燃料噴射量とから求められる。この実ガス組成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、この実ガス組成Ｃ（ガス中の酸素濃度）は高い値として算出される。
【００５３】
この動作が、本発明でいう「実ガス組成算出部による動作であって、実際の気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する動作」に相当する。
【００５４】
ステップＳＴ４では、目標慣性モーメントＩｔが算出される。この目標慣性モーメントＩｔは、前述したように、過渡運転時に排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる慣性モーメントとして算出される。
【００５５】
具体的に、この目標慣性モーメントＩｔは、前記基準ガス量Ｇｃｙｌｂに対する前記実ガス量Ｇｃｙｌの比（Ｇｃｙｌ／Ｇｃｙｌｂ）、前記基準ガス組成Ｃｂに対する前記実ガス組成Ｃの比（Ｃ／Ｃｂ）、および、基準慣性モーメントＩｂそれぞれをパラメータとする予め規定された演算式またはマップによって求められる。そして、基準ガス量Ｇｃｙｌｂに対する実ガス量Ｇｃｙｌの比が小さいほど、また、基準ガス組成Ｃｂに対する実ガス組成Ｃの比が小さいほど、この目標慣性モーメントＩｔは大きな値として算出される。
【００５６】
この動作が、本発明でいう「目標慣性モーメント算出部による動作であって、基準ガス量と実ガス量との比、基準ガス組成と実ガス組成との比、および、基準慣性モーメントに基づいて、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する動作」に相当する。
【００５７】
ステップＳＴ５では、メイン噴射の制御量（燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうち少なくとも１つ）の補正量を算出する。つまり、前記基準燃料噴射圧力に対する補正量（燃料噴射圧力補正量）、前記基準燃料噴射量に対する補正量（燃料噴射量補正量）および前記基準燃料噴射時期に対する補正量（燃料噴射時期補正量）のうち少なくとも１つを算出する。ここでは、燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうちの１つを補正する場合を例に挙げて説明する。
【００５８】
前記補正量は、目標慣性モーメントＩｔおよび基準噴射制御量を変数とする予め規定された演算式によって算出される。または、目標慣性モーメントＩｔおよび基準噴射制御量それぞれをパラメータとして前記補正量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前記補正量を求めるようにしてもよい。
【００５９】
図６は、燃料噴射圧力のみを補正する場合に使用される燃料噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射圧力補正量マップは、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射圧力の補正量が大きな値として求められるものとなっている。つまり、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射圧力を高く設定することでメイン噴射燃料の貫徹力を大きくし、これによって噴霧到達距離を長くする（燃料噴霧領域を拡大して慣性モーメントを目標慣性モーメントＩｔに一致させる）ようにしている。具体的に、この図６において、燃料噴射圧力の補正量が正の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射圧力に対して燃料噴射圧力が高くなる側に補正され、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも大きくなる。一方、燃料噴射圧力の補正量が負の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射圧力に対して燃料噴射圧力が低くなる側に補正され、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも小さくなる。
【００６０】
図７は、燃料噴射量のみを補正する場合に使用される燃料噴射量補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射量補正量マップは、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射量の補正量が大きな値として求められるものとなっている。つまり、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射量を多く設定することでメイン噴射燃料の貫徹力を大きくし、これによって噴霧到達距離を長くする（燃料噴霧領域を拡大して慣性モーメントを目標慣性モーメントＩｔに一致させる）ようにしている。具体的に、この図７において、燃料噴射量の補正量が正の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射量に対して燃料噴射量が多くなる側に補正され（実際には燃料噴射期間が長くなる側に補正され）、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも大きくなる。一方、燃料噴射量の補正量が負の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射量に対して燃料噴射量が少なくなる側に補正され（実際には燃料噴射期間が短くなる側に補正され）、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも小さくなる。
【００６１】
図８は、燃料噴射時期のみを補正する場合に使用される燃料噴射時期補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射時期補正量マップは、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射時期の遅角側への移行量を大きくする値として補正量が求められるものとなっている。つまり、目標慣性モーメントＩｔが大きいほど、燃料噴射時期を遅角側に設定することにより、スワールの流速が高くなる状況でメイン噴射を開始させ、これによってスワール流の運動エネルギを大きくする（燃料噴霧が受ける運動エネルギ（慣性モーメント）を大きくする）ようにしている。具体的に、この図８において、燃料噴射時期が遅角側の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射時期に対して燃料噴射時期が遅角側に補正され、燃料噴霧が受ける運動エネルギが大きくなる。つまり、慣性モーメントが大きくなる。一方、燃料噴射時期が進角側の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射時期に対して燃料噴射時期が進角側に補正され、燃料噴霧が受ける運動エネルギが小さくなる。つまり、慣性モーメントが小さくなる。
【００６２】
また、燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうち複数の噴射制御量を補正する場合には、その複数の噴射制御量の補正量と噴霧到達距離との関係を実験などによって検証し、その検証結果によって補正量マップを作成して、この補正量マップに従って各噴射制御量を補正することになる。
【００６３】
このステップＳＴ５の動作が、本発明でいう「補正量算出部による動作であって、目標慣性モーメントに基づいて、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する動作」に相当する。
【００６４】
ステップＳＴ６では、メイン噴射の実行タイミングになったか（クランク角度位置がメイン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、前記ステップＳＴ５において燃料噴射時期の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射時期（メイン噴射の実行タイミング）になったか否かを判定する。また、燃料噴射時期が補正されていない場合には、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷（運転格子点）に割り当てられた燃料噴射時期になったか否かを判定する。
【００６５】
未だ、メイン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ＳＴ６でＮＯ判定されて、この実行タイミングに達するのを待つ。
【００６６】
メイン噴射の実行タイミングに達し、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７に移り、メイン噴射を実行する。
【００６７】
つまり、前記ステップＳＴ５において燃料噴射圧力の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射圧力でメイン噴射が実行される。具体的には、前記目標レール圧を変更し、それに応じてサプライポンプ２１を制御する。
【００６８】
また、前記ステップＳＴ５において燃料噴射量の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射量でメイン噴射が実行される。具体的には、前記レール圧に応じ、補正後の燃料噴射量が得られるようにインジェクタ２３の開弁期間を制御する。
【００６９】
このステップＳＴ７の動作が、本発明でいう「燃料噴射指令部による動作であって、補正量で基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる動作」に相当する。
【００７０】
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（何れかの気筒でメイン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。
【００７１】
このようなメイン噴射制御が行われるため、前記ＥＣＵ１００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。
【００７２】
以上説明したように本実施形態では、基準ガス量Ｇｃｙｌｂに対する実ガス量Ｇｃｙｌの比（Ｇｃｙｌ／Ｇｃｙｌｂ）、基準ガス組成Ｃｂに対する実ガス組成Ｃの比（Ｃ／Ｃｂ）に基づいて目標慣性モーメントＩｔを算出し、この目標慣性モーメントＩｔに基づいて噴射制御量を補正するようにしている。これにより、気筒内の実際のガス状態（実ガス量Ｇｃｙｌおよび実ガス組成Ｃ）が定常運転時におけるガス状態（基準ガス量Ｇｃｙｌｂおよび基準ガス組成Ｃｂ）から乖離している状況であっても、この実際のガス状態に応じた理想的な燃料噴霧の拡散状態を得ることが可能となる。つまり、燃料噴霧内の空燃比が燃料の着火が可能となる空燃比となるタイミングを適正に得る（排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができるタイミングとなる）ことで燃料の着火時期を適正に得ることが可能となる。その結果、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、実際のガス状態に応じたフィードフォワード制御によって噴射制御量を補正するものとなっている。このため、燃料の着火時期が適正な時期から乖離するといった状況を未然に防止することができる。その結果、エンジン１の運転状態が変動する状況であっても、排気エミッションの改善および燃焼音の低減といった効果を継続的に維持することが可能である（フィードバック制御の場合は一時的に排気エミッションの悪化や燃焼音の増大を招いてしまう）。
【００７４】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、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における実ガス量Ｇｃｙｌ、実ガス組成Ｃをそれぞれ算出し、これら算出値を利用して求められた目標慣性モーメントＩｔに従って噴射制御量を補正するようにしていた。本発明は、これに限らず、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メイン噴射時期における実ガス量Ｇｃｙｌ、実ガス組成Ｃをそれぞれ推定し、これら推定値を利用して求められた目標慣性モーメントＩｔに従って噴射制御量を補正するようにしてもよい。
【００７５】
また、前記実施形態では、本発明に係る燃料噴射制御をメイン噴射制御に適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、パイロット噴射制御に適用することも可能である。
【００７６】
また、前記実施形態で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。
【００７７】
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】
【００７８】
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燃料噴射制御に適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
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】
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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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