(57)【要約】【課題】パイロット噴射の噴射制御量の最適化を図ることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】インジェクタ２３の噴孔の中心線の仮想延長線Ｌ１と排気バルブ１７との間の距離が最短となっている仮想延長線Ｌ１上の着火判定位置Ｆの温度に相関のある着火指標値Ｉｂを、前回サイクルにおける排気ガスの状態量、現在の吸入ガスの状態量、排気バルブ１７の諸元、および、噴孔の諸元から算出する。着火指標値Ｉｂと現在の機関運転状態に応じて取得された基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射燃料が着火判定位置Ｆにおいて着火するか否かを判定する。パイロット噴射燃料が着火しないと判定された場合には、着火判定位置Ｆにパイロット噴射の燃料噴霧を到達させるためのパイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する。この補正量でパイロット噴射の基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量でパイロット噴射を実行する。【選択図】図４
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【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と、前記気筒内で発生した排気ガスを排出する排気ポートを開閉する排気バルブとを備えた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、メイン噴射に先立つパイロット噴射を実行させる制御装置において、
前記燃料噴射弁の噴孔の中心線の仮想延長線と前記排気バルブとの間の距離が最短となっている前記仮想延長線上の着火判定位置の温度に相関のある着火指標値を、内燃機関の前回サイクルにおける排気ガスの状態量、前記気筒内に導入されている現在の吸入ガスの状態量、前記排気バルブの諸元、および、前記噴孔の諸元から算出する着火指標値算出部と、
機関運転状態に応じて予め規定されている前記パイロット噴射の基準噴射圧力、基準噴射量、および、基準噴射時期の各基準噴射制御量のうち、現在の機関運転状態に応じた少なくとも一つの基準噴射制御量を取得する基準噴射制御量取得部と、
前記着火指標値と前記現在の機関運転状態に応じて取得された基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射を実行した場合にそのパイロット噴射で噴射された燃料が前記着火判定位置において着火するか否かを判定する着火判定部と、
前記着火判定部において前記パイロット噴射で噴射された燃料が着火しないと判定された場合に、前記着火判定位置にパイロット噴射の燃料噴霧を到達させるための前記パイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量で前記パイロット噴射の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。この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）の燃焼は主に予混合燃焼である。つまり、パイロット噴射燃料の噴霧が存在する空間の温度（圧縮ガス温度）が燃料の着火温度（予混合燃焼温度）に達すると、このパイロット噴射燃料が自己着火する。
【０００３】
特許文献１には、目標着火時期における圧縮ガス温度を推定し、この圧縮ガス温度が燃料の着火温度（拡散燃焼温度）よりも低い場合に、パイロット噴射を実行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２００９−１６７８２１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、実際の気筒内にあっては、圧縮ガス温度は均一ではなく温度分布を生じている。例えば、排気バルブ周辺の温度は吸気バルブ周辺の温度よりも高くなっている。これまで、この温度分布を考慮してパイロット噴射の噴射制御量を調整するものについては提案されていない。
【０００６】
本発明の発明者は、気筒内に温度分布が生じていることに着目し、気筒内における特定位置での圧縮ガス温度に相関のある値を求め、この値に基づいてパイロット噴射の噴射制御量を補正することで、この噴射制御量の最適化を図ることが可能となる点について考察した。
【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、パイロット噴射の噴射制御量の最適化を図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】
【０００８】
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と、前記気筒内で発生した排気ガスを排出する排気ポートを開閉する排気バルブとを備えた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、メイン噴射に先立つパイロット噴射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、着火指標値算出部、基準噴射制御量取得部、着火判定部、補正量算出部、パイロット噴射指令部を備えさせている。着火指標値算出部は、前記燃料噴射弁の噴孔の中心線の仮想延長線と前記排気バルブとの間の距離が最短となっている前記仮想延長線上の着火判定位置の温度に相関のある着火指標値を、内燃機関の前回サイクルにおける排気ガスの状態量、前記気筒内に導入されている現在の吸入ガスの状態量、前記排気バルブの諸元、および、前記噴孔の諸元から算出する。基準噴射制御量取得部は、機関運転状態に応じて予め規定されている前記パイロット噴射の基準噴射圧力、基準噴射量、および、基準噴射時期の各基準噴射制御量のうち、現在の機関運転状態に応じた少なくとも一つの基準噴射制御量を取得する。着火判定部は、前記着火指標値と前記現在の機関運転状態に応じて取得された基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射を実行した場合にそのパイロット噴射で噴射された燃料が前記着火判定位置において着火するか否かを判定する。補正量算出部は、前記着火判定部において前記パイロット噴射で噴射された燃料が着火しないと判定された場合に、前記着火判定位置にパイロット噴射の燃料噴霧を到達させるための前記パイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する。パイロット噴射指令部は、前記補正量で前記パイロット噴射の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パイロット噴射を実行させる。
【０００９】
この特定事項により、気筒内において最も高温となっている着火判定位置でのパイロット噴射燃料の着火の有無に応じてパイロット噴射の基準噴射制御量が補正されることになる。つまり、気筒内に温度分布が生じている場合であっても、最も高温となっている着火判定位置でのガス状態に基づいてパイロット噴射燃料の着火の有無を判断し、それに基づいてパイロット噴射の基準噴射制御量が補正されることになる。このため、パイロット噴射燃料の失火を招いたり、パイロット噴射燃料の噴射量が必要以上に多くなってしまったりするといったことを回避できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、気筒内において最も高温となっている着火判定位置の温度に相関のある着火指標値と基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射燃料の着火の有無を判定し、その判定結果に応じてパイロット噴射の基準噴射制御量を補正するようにしている。このため、パイロット噴射の噴射制御量の最適化を図ることができ、パイロット噴射燃料の失火を招いたり、パイロット噴射燃料の噴射量が必要以上に多くなってしまったりするといったことを回避できる。
【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】着火判定位置、排気バルブの諸元、インジェクタの噴孔の諸元を説明するための図である。
【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】パイロット噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。
【図７】パイロット噴射量補正量マップの一例を示す図である。
【図８】パイロット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】
【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噴射時期）といった基準噴射制御量を、気筒内の特定の位置（後述する着火判定位置）における着火の有無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の噴射制御量の補正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）、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。
【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、気筒内の特定の位置（着火判定位置）でのパイロット噴射燃料の着火の有無（着火の有無の推定）に応じて補正された噴射制御量（補正後の噴射制御量）でパイロット噴射を実行するようにしている。つまり、着火判定位置でパイロット噴射燃料が着火しない状況となっている場合には、このパイロット噴射の基準噴射制御量を補正することで、この着火判定位置でのパイロット噴射燃料の着火を可能にするようにしている。以下、前記着火判定位置について説明する。
【００３３】
図４は、着火判定位置Ｆ、排気バルブ１７の諸元、インジェクタ２３の噴孔の諸元を説明するための図であって、排気バルブ１７およびインジェクタ２３の位置関係を示している。この図４における仮想線Ｌ１は、インジェクタ２３の噴孔の中心線の仮想延長線である。つまり、インジェクタ２３の噴孔から噴射された燃料は、この仮想延長線Ｌ１に沿って気筒内に拡散することになる。
【００３４】
エンジン１の排気行程が完了し、排気バルブ１７が閉弁した時点において、気筒内で最も高温になっている箇所は、排気バルブ１７の傘部の下面（気筒内に臨んでいる傘部の下面）となっている。これは、排気行程にあっては、気筒内から排気ポート１５ｂに向けて高温の排気ガスが流れていき、この排気行程の期間中、排気ガスの熱を排気バルブ１７の傘部が受け続けるためである。
【００３５】
このため、インジェクタ２３の噴孔の中心線の仮想延長線Ｌ１上において最も高温になっている箇所は、この排気バルブ１７の傘部に最も近い箇所である。図４に示すように、排気バルブ１７の軸線Ｌ２は鉛直方向に延びていると共に、インジェクタ２３の噴孔の中心線の仮想延長線Ｌ１は、気筒内の外周側に向けて下側に傾斜している。つまり、排気バルブ１７の傘部の下側を通過する前記仮想延長線Ｌ１は、気筒内の外周側に向かうに従って排気バルブ１７の傘部から離れていくことになる。従って、仮想延長線Ｌ１上において最も高温になっている箇所は、排気バルブ１７の傘部の下側を通過する範囲内において最も気筒内の内側の位置（インジェクタ２３に近い側の位置）、つまり、図４における点Ｆの位置（以下、着火判定位置Ｆという）となっている。この着火判定位置Ｆが最も高温であるということは、パイロット噴射が実行された場合に、着火判定位置Ｆの温度が予混合燃焼温度（例えば９００Ｋ）に達し（温度律則条件が成立していること）、且つこの着火判定位置Ｆにパイロット噴射燃料の噴霧が達していて、この着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となっておれば（噴霧律則条件が成立していること）、少なくともこの着火判定位置Ｆではパイロット噴射燃料が着火することになる。一方、この着火判定位置Ｆにパイロット噴射燃料の噴霧が達していない場合や、パイロット噴射燃料が着火判定位置Ｆに達していたとしても、この着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となっていなかったり、着火判定位置Ｆの温度が予混合燃焼温度に達していない場合には、この着火判定位置Ｆにおいてパイロット噴射燃料は着火しないことになる。
【００３６】
このように、着火判定位置Ｆにおけるパイロット噴射燃料の噴霧の状態およびこの着火判定位置Ｆの温度に基づいてパイロット噴射燃料の着火の有無を判断できる。本実施形態では、この着火判定位置Ｆの温度に相関のある値として着火指標値を規定し、この着火指標値と前記基準噴射制御量とによって着火判定位置Ｆにおいてパイロット噴射燃料が着火するか否かを判定する。そして、パイロット噴射燃料が着火しない場合には、この着火判定位置Ｆにおいてパイロット噴射燃料が着火するように、パイロット噴射燃料の基準噴射制御量を補正するようにしている。
【００３７】
以下、このパイロット噴射制御の概略について説明する。
【００３８】
このパイロット噴射制御では、（ａ）インジェクタ２３の噴孔の中心線の仮想延長線Ｌ１と排気バルブ１７との間の距離が最短となっている（図４における距離ｔ１となっている）前記仮想延長線Ｌ１上の着火判定位置Ｆの温度に相関のある着火指標値Ｉｂを、エンジン１の前回サイクルにおける排気ガスの状態量、気筒内に導入されている現在の吸入ガスの状態量、排気バルブ１７の諸元、および、インジェクタ２３の噴孔の諸元から算出する動作、（ｂ）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ているパイロット噴射の基準噴射圧力、基準噴射量、および、基準噴射時期の各基準噴射制御量のうち、現在のエンジン１の運転状態に応じた少なくとも一つの基準噴射制御量を取得する動作、（ｃ）着火指標値Ｉｂと現在のエンジン１の運転状態に応じて取得された基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射を実行した場合にそのパイロット噴射で噴射された燃料が着火判定位置Ｆにおいて着火するか否かを判定する動作、（ｄ）パイロット噴射で噴射された燃料が着火しないと判定された場合に、着火判定位置Ｆにパイロット噴射の燃料噴霧を到達させるためのパイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する動作、（ｅ）前記補正量でパイロット噴射の基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で前記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）〜（ｅ）の動作の詳細については後述する。
【００３９】
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着火指標値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基準噴射制御量取得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着火判定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（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指令部として構成されている。
【００４０】
これら着火指標値算出部、基準噴射制御量取得部、着火判定部、補正量算出部、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。
【００４１】
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において繰り返し実行される。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。
【００４２】
先ず、ステップＳＴ１において、制御対象気筒の前回サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｉ−１、制御対象気筒の前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１を取得する。
【００４３】
前回サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｉ−１は、排気温センサ４５ａからの出力信号等に基づいて求められる。つまり、制御対象気筒の前回サイクルの排気行程での排気ガス温度を排気温センサ４５ａからの出力信号等に基づいて求め、これを前記ＲＡＭに記憶しておく。このステップＳＴ１では、この値が前回サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｉ−１として読み出される。
【００４４】
前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１は、制御対象気筒の前回サイクルにおいてその制御対象気筒内に導入されていた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。つまり、前回サイクルにおける所定期間中（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前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１を求め、これを前記ＲＡＭに記憶しておく。このステップＳＴ１では、この値が前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１として読み出される。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Ｇｉ−１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および吸気温センサ４９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）を加算して前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１を算出するようにしてもよい。
【００４５】
ステップＳＴ２では、現在のエンジン運転状態における気筒内でのガス温度（現ガス温度）Ｔｉｉ、ガス量（現ガス量）Ｇｉ、ガス組成（現ガス組成）Ｃｉが算出される。
【００４６】
現ガス温度Ｔｉｉは、ピストン１３の往復移動に伴うガスの圧縮状態に応じた値として算出される。つまり、今回サイクルの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、このガス温度Ｔｉｉの取得タイミング（ガス温度Ｔｉｉを取得するクランク角度位置）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、このタイミングにおけるガス温度Ｔｉｉを算出することができる。ステップＳＴ２では、このガス温度Ｔｉｉが取得される。
【００４７】
現ガス量Ｇｉは、制御対象気筒内に導入されている現在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。例えば今回サイクルの所定期間中（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現ガス量Ｇｉ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、この現ガス量Ｇｉ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）を加算して現ガス量Ｇｉを算出するようにしてもよい。
【００４８】
現ガス組成Ｃｉは、制御対象気筒内に導入されているガス中の現在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４Ｂからの出力信号によって検知される。この現ガス組成Ｃｉ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、この現ガス組成Ｃｉ（ガス中の酸素濃度）は高い値として算出される。
【００４９】
ステップＳＴ３では、排気バルブ１７の諸元が取得される。具体的には、排気バルブ１７の傘部の外径寸法Ｄ（図４を参照）、排気バルブ１７の熱容量Ｃ、および、吸排気バルブ１６，１７間の挟み角Ｄｄが取得される。これら諸元は固定値であって前記ＲＯＭに記憶されている。このステップＳＴ３では、これら値が読み出されることになる。
【００５０】
ステップＳＴ４では、インジェクタ２３の噴孔の諸元が取得される。具体的には、噴孔間のコーン角度Ｉｃ、および、シリンダヘッド１５の下面から噴孔位置までの突き出し寸法Ｉｄ（共に図４を参照）が取得される。これら諸元も固定値であって前記ＲＯＭに記憶されている。このステップＳＴ４では、これら値が読み出されることになる。
【００５１】
ステップＳＴ５では、着火指標値Ｉｂが算出される。この着火指標値Ｉｂは、前述したように、図４における着火判定位置Ｆの温度に相関のある値として規定されるものである。
【００５２】
具体的に、この着火指標値Ｉｂは、制御対象気筒の前回サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｉ−１、制御対象気筒の前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１、現ガス温度Ｔｉｉ、現ガス量Ｇｉ、現ガス組成Ｃｉ、排気バルブ１７の傘部の外径寸法Ｄ、排気バルブ１７の熱容量Ｃ、吸排気バルブ１６，１７間の挟み角Ｄｄ、噴孔間のコーン角度Ｉｃ、および、突き出し寸法Ｉｄ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、制御対象気筒の前回サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｉ−１が高いほど、制御対象気筒の前回サイクルにおけるガス量Ｇｉ−１が多いほど、現ガス温度Ｔｉｉが高いほど、現ガス量Ｇｉが多いほど、現ガス組成Ｃｉの酸素濃度が高いほど、この着火指標値Ｉｂは大きな値として算出される。また、排気バルブ１７の傘部の外径寸法Ｄが大きいほど、排気バルブ１７の熱容量Ｃが大きいほど、吸排気バルブ１６，１７間の挟み角Ｄｄが小さいほど、噴孔間のコーン角度Ｉｃが大きいほど、突き出し寸法Ｉｄが小さいほど、この着火指標値Ｉｂは大きな値として算出される。つまり、着火判定位置Ｆの温度が高くなりやすい状態または構造であるほど、着火指標値Ｉｂは大きな値として算出されることになる。言い換えると、着火指標値Ｉｂが大きい値として得られているほど、着火判定位置Ｆにおいてパイロット噴射燃料は着火しやすい状態となっている。
【００５３】
このステップＳＴ５の動作が、本発明でいう「着火指標値算出部による動作であって、燃料噴射弁の噴孔の中心線の仮想延長線と排気バルブとの間の距離が最短となっている仮想延長線上の着火判定位置の温度に相関のある着火指標値を、内燃機関の前回サイクルにおける排気ガスの状態量、気筒内に導入されている現在の吸入ガスの状態量、排気バルブの諸元、および、噴孔の諸元から算出する動作」に相当する。
【００５４】
ステップＳＴ６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（パイロット噴射の基準噴射制御量）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。
【００５５】
このステップＳＴ６の動作が、本発明でいう「基準噴射制御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ているパイロット噴射の基準噴射圧力、基準噴射量、および、基準噴射時期の各基準噴射制御量のうち、現在の機関運転状態に応じた少なくとも一つの基準噴射制御量を取得する動作」に相当する。
【００５６】
ステップＳＴ７では、前記着火判定位置Ｆにおいてパイロット噴射燃料が着火するか否かを判定する。この判定手法としては、具体的には、前記着火指標値Ｉｂおよび前記基準噴射制御量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着火判定値（着火のし易さを規定する値）を求め、この着火判定値が所定の閾値Ａを超えているか否かを判定するものとなっている。
【００５７】
前記着火判定値は、前記着火指標値Ｉｂおよび基準噴射制御量に応じてパイロット噴射燃料の着火のし易さを数値化したものである。着火指標値Ｉｂが高いほど着火判定値は高い値として算出される。また、基準噴射制御量として、基準噴射圧力が高いほど、基準噴射量が多いほど、基準噴射時期が進角側であるほど、パイロット噴射燃料の噴霧は着火判定位置Ｆに到達しやすくなると共にこの着火判定位置Ｆでの等量比も着火可能な等量比となりやすいので、着火判定値としては高い値として算出される。
【００５８】
つまり、前記閾値Ａは、着火判定位置Ｆの温度が予混合燃焼温度に達しており、且つこの着火判定位置Ｆにパイロット噴射燃料の噴霧が達していて、その着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となっている場合に算出される着火判定値に相当する値として予め規定されている。言い換えると、前記閾値Ａは、前記着火判定値がこの閾値Ａを超えている場合にはパイロット噴射燃料が着火し（前記着火判定位置Ｆにおいて着火し）、着火判定値がこの閾値Ａ以下である場合にはパイロット噴射燃料が着火しない（前記着火判定位置Ｆにおいて着火しない）とする値であって、予め実験またはシミュレーションに基づいて規定されたものである。前述したように着火判定位置Ｆは気筒内において最も高温となる位置であるので、この着火判定位置Ｆにおいて着火しないとした場合には、気筒内の全体に亘り、パイロット噴射燃料は着火しない（失火する）こととなる。
【００５９】
このステップＳＴ７の動作が、本発明でいう「着火判定部による動作であって、着火指標値と現在の機関運転状態に応じて取得された基準噴射制御量とに基づいて、パイロット噴射を実行した場合にそのパイロット噴射で噴射された燃料が着火判定位置において着火するか否かを判定する動作」に相当する。
【００６０】
このステップＳＴ７において、パイロット噴射燃料が着火しないと判定（ＮＯ判定）された場合には、ステップＳＴ８に移り、パイロット噴射の噴射制御量（パイロット噴射圧力、パイロット噴射量およびパイロット噴射時期のうち少なくとも一つ）の補正量を算出する。つまり、前記基準噴射圧力に対する補正量（パイロット噴射圧力補正量）、前記基準噴射量に対する補正量（パイロット噴射量補正量）、および、前記基準噴射時期に対する補正量（パイロット噴射時期補正量）のうち少なくとも一つを算出する。即ち、パイロット噴射燃料が着火しない原因として、パイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに達していない、または、パイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに達していたとしてもこの着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となっていないことが想定されるため、このパイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに到達し且つこの着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となるようにパイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する。
【００６１】
なお、ここでは、パイロット噴射圧力、パイロット噴射量およびパイロット噴射時期のうちの一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、前記着火指標値Ｉｂおよび前記閾値Ａ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、前記閾値Ａと前記着火判定値との偏差（ΔＡ（＝閾値Ａ−着火判定値））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６は、パイロット噴射圧力のみを補正する場合に使用されるパイロット噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。このパイロット噴射圧力補正量マップは、前記偏差ΔＡ（閾値Ａから着火判定値を減算した値）が大きいほど、パイロット噴射圧力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、偏差ΔＡが大きいほど、パイロット噴射圧力を高く設定することでパイロット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（パイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに達し且つ着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となる）ようにしている。
【００６４】
図７は、パイロット噴射量のみを補正する場合に使用されるパイロット噴射量補正量マップの一例を示す図である。このパイロット噴射量補正量マップは、前記偏差ΔＡが大きいほど、パイロット噴射量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、偏差ΔＡが大きいほど、パイロット噴射量を多く設定することでパイロット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（パイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに達し且つ着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となる）ようにしている。
【００６５】
図８は、パイロット噴射時期のみを補正する場合に使用されるパイロット噴射時期補正量マップの一例を示す図である。このパイロット噴射時期補正量マップは、前記偏差ΔＡが大きいほど、パイロット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実行されるパイロット噴射に対し、偏差ΔＡが大きいほど、パイロット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パイロット噴射を開始させ、これによって噴霧到達距離を長くする（パイロット噴射燃料の噴霧が着火判定位置Ｆに達し且つ着火判定位置Ｆでの等量比が着火可能な等量比となる）ようにしている。
【００６６】
また、パイロット噴射圧力、パイロット噴射量およびパイロット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。
【００６７】
このステップＳＴ８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、前記着火判定部においてパイロット噴射で噴射された燃料が着火しないと判定された場合に、前記着火判定位置にパイロット噴射の燃料噴霧を到達させるためのパイロット噴射の噴射制御量の補正量を算出する動作」に相当する。
【００６８】
ステップＳＴ９では、パイロット噴射の最終噴射制御量を決定する。つまり、前記ステップＳＴ８でパイロット噴射圧力補正量が算出された場合には、前記基準噴射圧力にこのパイロット噴射圧力補正量を加算し、これを最終パイロット噴射圧力として決定する。また、前記ステップＳＴ８でパイロット噴射量補正量が算出された場合には、前記基準噴射量にこのパイロット噴射量補正量を加算し、これを最終パイロット噴射量として決定する。また、前記ステップＳＴ８でパイロット噴射時期補正量が算出された場合には、前記基準噴射時期にこのパイロット噴射時期補正量を加算し（進角側に補正し）、これを最終パイロット噴射時期として決定する。このようにしてパイロット噴射の最終噴射制御量を決定した後、ステップＳＴ１０に移る。
【００６９】
ステップＳＴ１０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、前記ステップＳＴ８においてパイロット噴射時期補正量が算出された場合には、このパイロット噴射時期補正量で補正されたパイロット噴射時期（ステップＳＴ９で決定された最終パイロット噴射時期）になったか否かを判定する。また、パイロット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）に割り当てられた基準噴射時期になったか否かを判定する。
【００７０】
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ＳＴ１０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】
パイロット噴射の実行タイミングに達し、ステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１１に移り、パイロット噴射を実行する。
【００７２】
つまり、前記ステップＳＴ８においてパイロット噴射圧力補正量が算出された場合には、このパイロット噴射圧力補正量で補正された最終パイロット噴射圧力でパイロット噴射が実行される。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ＳＴ８においてパイロット噴射量補正量が算出された場合には、このパイロット噴射量補正量で補正された最終パイロット噴射量でパイロット噴射が実行される。具体的には、前記レール圧に応じ、最終パイロット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ＳＴ１１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、補正量でパイロット噴射の基準噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で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、レール圧センサ４１、エアフローメータ４３、排気温センサ４５ａ、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。
【００７７】
以上説明したように本実施形態では、気筒内の特定の位置（着火判定位置Ｆ）でのパイロット噴射燃料の着火の有無（着火の有無の推定）に応じて補正された噴射制御量でパイロット噴射を実行するようにしている。つまり、着火判定位置Ｆでパイロット噴射燃料が着火しない状況となっている場合には、このパイロット噴射の基準噴射制御量を補正することで、この着火判定位置Ｆでのパイロット噴射燃料の着火を可能にするようにしている。このため、パイロット噴射の噴射制御量の最適化を図ることができる。その結果、パイロット噴射燃料の失火を防止できる。また、パイロット噴射燃料の噴射量が必要以上に多くなることがなく、燃料消費率の改善を図ることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、パイロット噴射燃料の着火の有無推定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、パイロット噴射燃料の失火や、パイロット噴射燃料の噴射量が必要以上に多くなること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過渡時であっても、失火の防止と燃料消費率の改善とを図ることが可能である
−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現ガス温度Ｔｉｉ、現ガス量Ｇｉ、現ガス組成Ｃｉをそれぞれ算出し、これら算出値を利用して着火指標値Ｉｂを算出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噴射時期（パイロット噴射の基準噴射時期）におけるガス温度、ガス量、ガス組成をそれぞれ推定し、これら推定値を利用して着火指標値Ｉｂを算出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
１５ｂ  排気ポート
１７    排気バルブ
２３    インジェクタ（燃料噴射弁）
１００  ＥＣＵ
Ｆ      着火判定位置
Ｉｂ    着火指標値
Ｌ１    噴孔中心線の仮想延長線
【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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