(57)【要約】【課題】過渡運転時における噴射制御量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。【解決手段】基準ガス流速と実ガス流速との比、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に基づいて、基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の偏差である冷損変化量を算出する。冷損変化量と基準噴霧到達距離とに基づいてメイン噴射燃料の目標噴霧到達距離を算出する。目標噴霧到達距離に基づいて、メイン噴射燃料の噴射制御量の補正量を算出する。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。これにより、気筒内全体としての冷損量（ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和）を、現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量に調整することができ、燃料消費率の改善を図ることができる。【選択図】図６
2017008785.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流速、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、および、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離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流速を実ガス流速として算出する実ガス流速算出部と、
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、
前記基準ガス流速と前記実ガス流速との比、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、および、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する冷損変化量算出部と、
前記冷損変化量と前記基準噴霧到達距離とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する目標噴霧到達距離算出部と、
前記目標噴霧到達距離に基づいて、前記燃料噴射弁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、車両に搭載されるディーゼルエンジン等にあっては、冷却水等が気筒内の熱を奪うことに起因する冷損（冷却損失）を考慮して燃料噴射の制御パラメータ（燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期）を補正することが行われている。
【０００３】
特許文献１には、燃料積算噴射量および冷却水温度からシリンダ内面温度を推定すると共に、燃料積算噴射量および潤滑油温度からピストン頂面温度を推定し、これらの推定温度から冷損指数を算出することが開示されている。そして、この冷損指数に基づいて燃料噴射の制御パラメータの補正を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０４５２１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にあっては、気筒内におけるガス状態（ガス量やガス流動）が、定常運転時におけるガス状態から大きく乖離し、それに伴って冷損（ガス流動による冷損）も大きく乖離する可能性がある。特許文献１では、ガス状態の乖離に伴う冷損の乖離を考慮していない。このため、過渡運転時における冷損量がその適正量から大きく乖離し、燃料消費率の悪化を招いてしまう可能性があった。
【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、過渡運転時における燃料消費率の悪化を抑制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、実ガス流速算出部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、冷損変化量算出部、目標噴霧到達距離算出部、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流速、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、および、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離それぞれを取得する。実ガス流速算出部は、実際の前記気筒内のガス流速を実ガス流速として算出する。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。冷損変化量算出部は、前記基準ガス流速と前記実ガス流速との比、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、および、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する。目標噴霧到達距離算出部は、前記冷損変化量と前記基準噴霧到達距離とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する。補正量算出部は、前記目標噴霧到達距離に基づいて、前記燃料噴射弁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、気筒内でガスが流動することに起因する「ガス冷損量（ガス流動による冷損量）」に応じて燃料の噴霧到達距離を調整し、この噴霧到達距離の調整によって、燃料噴霧が燃焼室の内壁面によって冷却されることに起因する「噴霧の冷損量」を調整することが可能となる。このため、前記ガス流動による冷損量と前記噴霧の冷損量との和である気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、基準ガス流速と実ガス流速との比、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に基づいて冷損変化量を算出し、この冷損変化量を利用して、噴霧到達距離を調整するべく噴射制御量を補正するようにしている。このため、気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。
【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】ガス流動による冷損量が多い場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストンの平面図である。
【図５】ガス流動による冷損量が少ない場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストンの平面図である。
【図６】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７】目標噴霧到達距離算出マップの一例を示す図である。
【図８】燃料噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。
【図９】燃料噴射量補正量マップの一例を示す図である。
【図１０】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、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。
【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（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（運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射時期）である噴射制御量を補正することによって最終的な噴射制御量を決定し、この決定された噴射制御量で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、定常運転時におけるガスの冷損量に対する実際のガスの冷損量の乖離を考慮して燃料噴射を制御し（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つを補正し）、これにより、気筒内全体としての冷損量が適正に得られる位置（現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量が得られる位置）にメイン噴射燃料の噴霧の位置を調整するものとなっている。
【００３２】
具体的に、冷損としては、気筒内でガスが流動することによりこのガスがシリンダ内壁面やピストン頂面によって冷却されるもの（以下、「ガス流動による冷損」という）と、燃料噴霧が燃焼室３の内壁面によって冷却されるもの（以下、「噴霧の冷損」という）とが存在している。本実施形態では、ガス流動による冷損の量（ガス冷損量）に応じて噴霧の冷損量を調整し、気筒内全体としての冷損量（ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和）を、現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量（燃料消費率を最適化する冷損量）が得られるように噴射制御量を補正して、メイン噴射燃料の噴霧の位置を調整するものとなっている。なお、前記燃料消費率を最適化する冷損量とは、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それぞれに割り当てられた冷損量（気筒内全体としての冷損量）であって、こ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において燃料消費率を最適化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。
【００３３】
図４および図５は、燃焼室３内におけるメイン噴射燃料の噴霧が存在する領域（メイン噴射燃料の噴霧到達位置）を説明するためのピストン１３の平面図である。これらの図では、斜線を付した領域Ｍにメイン噴射燃料の噴霧が存在しており、その外縁位置がメイン噴射燃料の噴霧到達位置となっている。また、この領域Ｍの外縁位置とインジェクタ２３との間の距離が噴霧到達距離となっている。
【００３４】
図４は、前記ガス流動による冷損量が多い場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストン１３の平面図である。また、図５は、前記ガス流動による冷損量が少ない場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストン１３の平面図である。
【００３５】
このように、ガス流動による冷損量が多い場合には、図４に示すように、メイン噴射の噴霧到達距離を短くして、この燃料噴霧が燃焼室３の内壁面３１に近付かないようにする。つまり、メイン噴射燃料の飛行距離が短くなるように噴射制御量を補正する。これにより、燃料噴霧が燃焼室３の内壁面３１から奪われる熱量が少なくなり、噴霧の冷損量が少なくなる。その結果、気筒内全体としての冷損量（ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和）の適正化を図ることができる。
【００３６】
逆に、ガス流動による冷損量が少ない場合には、図５に示すように、メイン噴射の噴霧到達距離を長くして、この燃料噴霧が燃焼室３の内壁面３１に近付くようにする。つまり、メイン噴射燃料の飛行距離が長くなるように噴射制御量を補正する。これにより、燃料噴霧が燃焼室３の内壁面３１から奪われる熱量が多くなり、噴霧の冷損量が多くなる。その結果、気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることができる。また、この場合、燃焼室３の内壁面３１付近に存在する酸素を有効利用してメイン噴射燃料の燃焼を行わせることができるため、スモークの発生を抑制することもできる。
【００３７】
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、メイン噴射燃料の燃焼場Ｍは、その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。
【００３８】
以下、このメイン噴射制御の概略について説明する。
【００３９】
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、気筒内の基準ガス流速Ｖｂ、気筒内の基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、気筒内の基準ガス組成Ｃｂ、および、インジェクタ２３からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離Ｐｂそれぞれを取得する動作、（ｂ）実際の気筒内のガス流速を実ガス流速Ｖとして算出する動作、（ｃ）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、（ｄ）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、（ｅ）前記基準ガス流速Ｖｂと前記実ガス流速Ｖとの比、前記基準ガス量Ｇｃｙｌｂと前記実ガス量Ｇｃｙｌとの比、および、前記基準ガス組成Ｃｂと前記実ガス組成Ｃとの比に基づいて、エンジン１の運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量ΔＱｃとして算出する動作、（ｆ）前記冷損変化量ΔＱｃと前記基準噴霧到達距離Ｐｂとに基づいて、インジェクタ２３からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離Ｐｔを算出する動作、（ｇ）前記目標噴霧到達距離Ｐｔに基づいて、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つの噴射制御量の補正量を算出する動作、（ｈ）前記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）〜（ｈ）の動作の詳細については後述する。
【００４０】
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流速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量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（ｅ）の動作を実行する機能部分が本発明でいう冷損変化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目標噴霧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（ｇ）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（ｈ）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。
【００４１】
これら基準量取得部、実ガス流速算出部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、冷損変化量算出部、目標噴霧到達距離算出部、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。
【００４２】
以下、このメイン噴射制御の具体的な手順について図６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。
【００４３】
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）気筒内の基準ガス流速Ｖｂ、基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、および、基準ガス組成Ｃｂ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流速Ｖｂ、基準ガス量Ｇｃｙｌｂ、および、基準ガス組成Ｃｂ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、基準ガス流速Ｖｂは、制御対象気筒内でのガスの流速（運転格子点上のガスの流速）である。また、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。
【００４４】
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）基準噴霧到達距離が取得される。具体的に、このステップＳＴ２では、基準噴霧到達距離を、代表長さ（インジェクタ２３から燃焼室３の内壁面までの距離；燃焼室３の半径寸法であって噴霧到達距離の最大値）で除算することにより（基準噴霧到達距離／代表長さ）、代表長さに対する基準噴霧到達距離の比率を算出している。以下では、この値を単に基準噴霧到達距離Ｐｂ（本発明でいう基準噴霧到達距離に相当）という。
【００４５】
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、気筒内の基準ガス流速、気筒内の基準ガス量、気筒内の基準ガス組成、および、燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離それぞれを取得する動作」に相当する。
【００４６】
ステップＳＴ３では、現在のエンジン運転状態におけるガス流速（実ガス流速）Ｖ、ガス量（実ガス量）Ｇｃｙｌ、ガス組成（実ガス組成）Ｃが算出される。
【００４７】
実ガス流速Ｖは、制御対象気筒内における実際のガスの流速であって、エンジン回転速度に応じた値として算出される。つまり、エンジン回転速度によって、吸気管６２から吸気マニホールド６１を経て気筒内に流入する吸気の流速は変化し、また、このエンジン回転速度によって、気筒内で発生しているスワール流の流速も変化する。このため、実ガス流速Ｖは、エンジン回転速度をパラメータとする演算式またはマップから求められる。そして、エンジン回転速度が高いほど、この実ガス流速Ｖは高い値として算出される。
【００４８】
この動作が、本発明でいう「実ガス流速算出部による動作であって、実際の気筒内のガス流速を実ガス流速として算出する動作」に相当する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
ステップＳＴ４では、冷損変化量ΔＱｃが算出される。この冷損変化量ΔＱｃ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）基準ガス冷損量（前記ガス流動による冷損量の基準値）に対する実際のガス冷損量（実際のガス流動による冷損量）の乖離量である。過渡運転時にあっては、この乖離量（冷損変化量ΔＱｃ）が、定常運転時のガス冷損量（基準ガス冷損量）と過渡運転時のガス冷損量（実ガス冷損量）との差となる。ここでは、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が大きい場合の冷損変化量ΔＱｃを正の値とし、逆に、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が小さい場合の冷損変化量ΔＱｃを負の値とする。
【００５４】
具体的に、この冷損変化量ΔＱｃは、前記基準ガス流速Ｖｂに対する前記実ガス流速Ｖの比（Ｖ／Ｖｂ）、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）それぞれをパラメータとする演算式またはマップによって求められる。そして、基準ガス流速Ｖｂに対する実ガス流速Ｖの比が大きいほど、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、この冷損変化量ΔＱｃは大きな値として算出される。
【００５５】
この動作が、本発明でいう「冷損変化量算出部による動作であって、基準ガス流速と実ガス流速との比、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に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する動作」に相当する。
【００５６】
ステップＳＴ５では、目標噴霧到達距離が算出される。この目標噴霧到達距離は、前述したように、気筒内全体としての冷損量（ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和）が、現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量（燃料消費率を最適化する冷損量）として得られるメイン噴射燃料の噴霧の位置を規定するものとして算出される。
【００５７】
ここでは、目標噴霧到達距離を、前記代表長さで除算することにより（目標噴霧到達距離／代表長さ）、代表長さに対する目標噴霧到達距離の比率を算出している。以下では、この値を単に目標噴霧到達距離Ｐｔ（本発明でいう目標噴霧到達距離に相当）という。
【００５８】
この目標噴霧到達距離Ｐｔは、前記ステップＳＴ４で算出された冷損変化量ΔＱｃ、および、ステップＳＴ２で取得された基準噴霧到達距離Ｐｂ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、冷損変化量ΔＱｃおよび基準噴霧到達距離Ｐｂそれぞれをパラメータとして目標噴霧到達距離Ｐｔ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（目標噴霧到達距離算出マップ）を参照することで目標噴霧到達距離Ｐｔを求めるようにしてもよい。
【００５９】
図７は、この目標噴霧到達距離算出マップの一例を示している。この目標噴霧到達距離算出マップは、横軸が冷損変化量ΔＱｃであり、縦軸が目標噴霧到達距離Ｐｔである。そして、冷損変化量ΔＱｃが大きいほど、目標噴霧到達距離Ｐｔは小さな値として求められるようになっている。つまり、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が大きいほど、目標噴霧到達距離Ｐｔを小さくし、燃料噴霧が燃焼室３の内壁面に近付かないようにして、噴霧の冷損量を少なくするようにしている。逆に、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が小さいほど、目標噴霧到達距離Ｐｔを大きくし、燃料噴霧が燃焼室３の内壁面に近付くようにして、噴霧の冷損量を多くするようにしている。なお、この図７において実線、破線、一点鎖線で示す各直線は、運転格子点が互いに異なるもの、つまり、基準噴霧到達距離Ｐｂが互いに異なるものであって、それぞれは、その運転格子点での運転状態における冷損変化量ΔＱｃと目標噴霧到達距離Ｐｔとの関係を示している。
【００６０】
このステップＳＴ５の動作が、本発明でいう「目標噴霧到達距離算出部による動作であって、冷損変化量と基準噴霧到達距離とに基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する動作」に相当する。
【００６１】
ステップＳＴ６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。
【００６２】
前記補正量は、目標噴霧到達距離Ｐｔを変数とする演算式によって算出される。または、目標噴霧到達距離Ｐｔ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。
【００６３】
図８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、目標噴霧到達距離Ｐｔ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、目標噴霧到達距離Ｐｔ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（目標噴霧到達距離Ｐｔに一致するように噴霧到達距離を長くする）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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。
【００６４】
図９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、目標噴霧到達距離Ｐｔ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、目標噴霧到達距離Ｐｔ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（目標噴霧到達距離Ｐｔに一致するように噴霧到達距離を長くする）ようにしている。具体的に、この図９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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。
【００６５】
図１０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、目標噴霧到達距離Ｐｔが大きいほど、燃料噴射時期の進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、ピストン１３が圧縮上死点に達する前にメイン噴射が開始される場合に（前記基準燃料噴射時期が、ピストン１３が圧縮上死点に達する前である場合に）、目標噴霧到達距離Ｐｔが大きいほど、燃料噴射時期を進角側に設定することにより、筒内圧力が低い状況でメイン噴射を開始させ、これによって噴霧到達距離を長くする（目標噴霧到達距離Ｐｔに一致するように噴霧到達距離を長くする）ようにしている。具体的に、この図１０において、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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。一方、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、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。
【００６６】
なお、ピストン１３が圧縮上死点に達した後にメイン噴射が開始される場合には（前記基準燃料噴射時期が、ピストン１３が圧縮上死点に達した後である場合には）、目標噴霧到達距離Ｐｔ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燃料噴射時期補正量マップ（図示省略）が使用される。
【００６７】
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。
【００６８】
このステップＳＴ６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、目標噴霧到達距離に基づいて、燃料噴射弁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つの噴射制御量の補正量を算出する動作」に相当する。
【００６９】
ステップＳＴ７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ＳＴ６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。
【００７０】
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ＳＴ７でＮＯ判定されて、この実行タイミングに達するのを待つ。
【００７１】
メイン噴射の実行タイミングに達し、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、メイン噴射を実行する。
【００７２】
つまり、前記ステップＳＴ６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。
【００７３】
また、前記ステップＳＴ６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。
【００７４】
このステップＳＴ８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、前記補正量で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。
【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。
【００７６】
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。
【００７７】
以上説明したように本実施形態では、基準ガス流速Ｖｂに対する実ガス流速Ｖの比（Ｖ／Ｖｂ）、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）に基づいて冷損変化量ΔＱｃを算出し、この冷損変化量ΔＱｃから求められる目標噴霧到達距離Ｐｔが得られるように噴射制御量を補正するようにしている。これにより、ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和である気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。
【００７８】
−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流速Ｖ、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冷損変化量ΔＱｃを算出し、この冷損変化量ΔＱｃから求められる目標噴霧到達距離Ｐｔ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流速Ｖ、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冷損変化量ΔＱｃを算出し、この冷損変化量ΔＱｃから求められる目標噴霧到達距離Ｐｔに従って噴射制御量を補正するようにしてもよい。
【００７９】
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。
【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メイン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
【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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