(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジントルクの発生にかかる主たる量の燃料を噴射するメイン噴射と、シリンダ内に燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を前記メイン噴射に先立って噴射するパイロット噴射とを行うディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジンの運転条件に応じて設定された複数の領域の各々について、異なった方式で燃料噴射を実行する噴射制御手段を備え、
前記噴射制御手段の燃料噴射の実行にかかる前記複数の領域として、
（領域Ｉ）前記燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保しての前記パイロット噴射に引き続いて前記メイン噴射を実行する分割噴射領域
（領域II）前記エンジンへの燃料噴射の一切を停止する噴射停止領域
（領域III）前記分割噴射領域と前記噴射停止領域との間の領域に設定されて、前記燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保しての前記パイロット噴射のみを実行する境界領域
を設定する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段の燃料噴射の実行にかかる前記複数の領域として更に、
（領域II−２）前記境界領域と前記噴射停止領域との間の領域に設定されて、これら領域の移行に際して前記パイロット噴射の噴射量が前記燃焼環境の形成に必要な量と「０」との間で徐変されるように燃料噴射を実行する遷移領域。
を設定する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
エンジントルクの発生にかかる主たる量の燃料を噴射するメイン噴射と、シリンダ内に燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を前記メイン噴射に先立って噴射するパイロット噴射とを行うディーゼルエンジンの燃料噴射を制御する方法であって、
前記ディーゼルエンジンの運転条件に応じて噴射を停止する噴射停止領域と、是燃料噴射を上記メイン噴射と上記パイロット噴射とに分割して実行する分割噴射領域とを設定すると共に、
・前記噴射停止領域から前記分割噴射領域への移行に際して、先ず前記燃焼環境の形成に必要な量を確保しての前記パイロット噴射を開始し、その後に前記メイン噴射を開始する
・前記分割噴射領域から前記噴射停止領域への移行に際して、前記燃焼環境の形成に必要な量を確保しての前記パイロット噴射を継続した状態で前記メイン噴射を停止し、その後に前記パイロット噴射を停止する
ように燃料噴射を制御する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法において、
前記噴射停止領域と分割噴射領域との移行に際しての前記パイロット噴射の開始／停止にあたり、同パイロット噴射の噴射量を「０」と前記燃焼環境の形成に必要な量との間で徐々に増大／減少させるように燃料噴射を制御する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法に関し、特にエンジントルクの発生にかかる主たる量の燃料噴射に先立って、燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を噴射するパイロット噴射を実行するディーゼルエンジンに適用して好適な制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンにおける燃焼騒音の低減やエミッションの向上を目的として、例えば特開平１１−１４８４０９号公報にみられるように、燃料噴射をエンジントルクを発生させるための主たる燃料噴射（「メイン噴射」）と、それに先立って行われる微少量の燃料噴射（「パイロット噴射」）とに分割して実行する「ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置」が知られている。こうした微少量の燃料噴射によって燃料の着火性を促進する為の燃焼環境をシリンダ内に予め形成しておくことで、メイン噴射により噴射された燃料の着火が促進され、着火遅れや予混合燃焼が低減されて燃焼の安定化が図られるようになる。そしてこのことから、着火遅れに起因して生じる燃焼騒音や予混合燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）を効果的に低減することができる。
【０００３】
ただし、ディーゼルエンジンでは、燃料噴射の時期がその後の燃焼態様に多大な影響を及ぼすため、上記メイン噴射に際しては、良好な燃焼が確保されて、エンジントルクの発生に適した適切な時期に燃料を噴射する必要がある。また上記パイロット噴射に際しても、後のメイン噴射での着火性が促進される燃焼環境が好適に得られるだけの期間、同メイン噴射に先行する適切な時期に燃料を噴射する必要がある。こうした極めて限られた時期に適正な量（Ex.「数立方mm/st」）の燃料を正確に噴射しなければ、メイン噴射の着火促進に寄与しないばかりか、却って燃焼騒音やエミッションを悪化させる結果となる。このため、こうした分割噴射の実行に際しては、燃料噴射の時期や量の微妙なコントロールが必要となる。
【０００４】
なお、ディーゼルエンジンがある程度よりも高負荷高回転で運転されていれば、燃料の着火時期におけるシリンダ内の圧力や圧縮端温度（ピストン上死点でのシリンダ内の温度）が十分に高められるため、あえてパイロット噴射を行わずとも十分な着火性が確保される。このため、着火性が確保され難い状況下でのみ上記分割噴射が行われるように、その実行領域（「分割噴射領域」）はエンジン運転条件に基づき設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンでは、アクセルペダルの踏み込み量に比してエンジン回転数が過大となる運転条件では、燃料の噴射総量（「パイロット噴射量」と「メイン噴射量」との総和）を徐々に削減していき、最終的には燃料噴射を停止することで、エンジン回転数の低減を図っている。
【０００６】
こうした噴射停止への移行、或いは噴射停止からの燃料噴射の復帰に際しては、シリンダ内の燃焼環境が急変するため、燃焼騒音の悪化やトルク変動の発生を招くおそれがある。したがって、こうした遷移領域にあっては、シリンダ内の燃焼環境の変化をでき得る限り抑制することが望ましい。
【０００７】
ちなみに従来においては、上記パイロット噴射を行うディーゼルエンジンであっても、こうした燃料噴射の実行領域と噴射停止領域との移行区間では、後述する事情によりパイロット噴射の利点を十分に活かしきれず、シリンダ内の燃焼環境の変化を十分に抑制し得なかったため、燃焼環境の変化に伴う不具合も十分に解消することはできなかった。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料噴射をメイン噴射とパイロット噴射とに分割して行うディーゼルエンジンにおいて、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰を円滑に行うことのできる燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
＜本願発明の技術的背景の補足＞
ここで、本願発明に至る迄の技術的背景について、以上の説明に引き続き、更に補足して説明する。
【００１０】
従来にあっては、後続するメイン噴射を伴わないパイロット噴射の実行、すなわちメイン噴射を停止した状態でのパイロット噴射のみの単独実行は、無意味であるばかりか、却ってエンジンの運行に悪影響を及ぼすものと考えられてきた。こうした結論は、以下の論理に基づき導き出されたものである。
【００１１】
すなわち従来においては、「メイン噴射を伴わない単独でのパイロット噴射」は、「噴射時期を過剰に進角させた状態でのメイン噴射」と何ら変わりがないものと考えられていた。こうした考えに従えば、パイロット噴射を単独で行った場合、燃料の着火や燃焼に適さず、エンジントルクの発生にも不適切な時期に、いたずらに燃料が噴射されることとなる。そしてこの結果、エンジントルクの発生に寄与しない無意味な燃料の浪費が行われるばかりか、トルク変動の発生や燃焼騒音の増大などの不具合が生じるものと考えられていた。
【００１２】
そこで従来の燃料噴射制御では、先述の燃料噴射をメイン噴射とパイロット噴射とに分割して実行する「分割噴射領域」と、燃料の噴射を停止する「噴射停止領域」との移行に際しても、「パイロット噴射の単独実行」を回避するようにしている。
【００１３】
図８は、こうした従来における「分割噴射領域」と「噴射停止領域」との移行にかかる燃料噴射の制御態様の一例を示している。
この図８の例では、次のような態様で燃料噴射量を削減して、噴射停止へと移行するようにしている。なお、噴射停止への移行に際しては、同図８の（ａ）→（ｇ）の順で噴射態様を変化させている。
・上記燃料の噴射総量がパイロット噴射量の２倍程度になる迄は、上記好適な燃焼環境の形成に必要なパイロット噴射量を確保しつつ、メイン噴射量を徐々に低減する［図８（ａ）〜（ｃ）］。
・燃料の噴射総量がパイロット噴射量の２倍程度まで低減されると、今度はメイン噴射量をそのまま保持し、パイロット噴射量を「０」となるまで徐々に低減して、パイロット噴射を先に停止する［図８（ｃ）〜（ｅ）］。
・パイロット噴射を停止した後、再びメイン噴射量を低減して、やがてはメイン噴射も停止する［図８（ｅ）〜（ｇ）］。
【００１４】
一方、停止からの燃料噴射の復帰に際しては、これとは逆の順序、すなわち図８の（ｇ）→（ａ）の順に噴射態様を変化させており、メイン噴射を先ず再開した後にパイロット噴射を再開するようにしている。
【００１５】
この図８の例のように、従来の燃料噴射制御にあっては、「パイロット噴射の単独実行」は全くの常識外とされており、それを敢えて実行するディーゼルエンジンの実例は一切知られていない。
【００１６】
ただし、こうした燃料噴射制御では、「分割噴射領域」と「噴射停止領域」との間の領域では、一時的にせよ、本来はパイロット噴射を行わなければ十分な着火性を確保し得ない状況下で、メイン噴射のみによる燃料噴射が実行されることとなる。この結果、これら領域の移行に際しては、上述のトルク変動の発生や燃焼騒音の増大などの不具合が生じることとなる。しかしながら、上記の如く「パイロット噴射の単独実行」が常識外であると考えられていた以上、こうした不具合は致し方ないものとされてきた。
【００１７】
ところが、発明者らによって、こうした従来の常識をうち破る実験結果が報告されている。すなわち、以上説明した論理は全くの誤りであり、燃焼環境の形成に必要な微少量のパイロット噴射を単独で実行したところで、燃焼騒音の増大などの不都合はほとんど生じないことが明らかとなった。このため、エンジントルクの発生にかかるメイン噴射の停止中であれ、シリンダ内に着火性の促進の為の燃焼環境を支障無く保持し続けることが可能となった。
【００１８】
＜本願発明の構成及びその作用効果＞
続いて、こうした技術的背景のもとに提案された本願発明にかかる上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
【００１９】
＜請求項１＞
まず、請求項１に記載の発明は、エンジントルクの発生にかかる主たる量の燃料を噴射するメイン噴射と、シリンダ内に燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を前記メイン噴射に先立って噴射するパイロット噴射とを行うディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの運転条件に応じて設定された複数の領域の各々について、異なった方式で燃料噴射を実行する噴射制御手段を備え、前記噴射制御手段の燃料噴射の実行にかかる前記複数の領域として、
（領域Ｉ）前記燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保しての前記パイロット噴射に引き続いて前記メイン噴射を実行する分割噴射領域。
（領域II）前記エンジンへの燃料噴射を停止する噴射停止領域。
（領域III）前記分割噴射領域と前記噴射停止領域との間の領域に設定されて、前記燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保しての前記パイロット噴射のみを実行する境界領域。
を設定したものである。
【００２０】
この請求項１に記載の構成では、パイロット噴射に引き続きメイン噴射を実行する「分割噴射領域」とエンジンへの燃料噴射を停止する「噴射停止領域」との移行に際して、シリンダ内に燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を確保してのパイロット噴射のみを実行する「境界領域」を必ず経由することとなる。すなわち、この構成では、分割噴射から噴射停止への移行時には、メイン噴射が停止された後にもパイロット噴射は持続されているため、燃料噴射が停止されるまでシリンダ内に着火性を促進する燃焼環境が維持されるようになる。また、噴射停止からの分割噴射の復帰時には、先行してパイロット噴射が再開されているため、上記燃焼環境が確保された状態でメイン噴射が再開されるようになる。
【００２１】
このため、パイロット噴射無しでのメイン噴射の単独実行が防止されて、メイン噴射の実行時には上記着火性を促進する燃焼環境が必ず確保されているようになる。そしてこの結果、燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生が効果的に抑制されるようになる。
【００２２】
したがって、この請求項１に記載の構成によれば、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰を円滑に行うことができるようになる。
【００２３】
＜請求項２＞
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段の燃料噴射の実行にかかる前記複数の領域として更に、
（領域II−２）前記境界領域と前記噴射停止領域との間の領域に設定されて、これら領域の移行に際してパイロット噴射の噴射量が前記燃焼環境の形成に必要な量と「０」との間で徐変されるように燃料噴射を実行する遷移領域。
を設定したものである。
【００２４】
この請求項２に記載の構成では、分割噴射から噴射停止への移行時におけるパイロット噴射の停止に際して、パイロット噴射量が上記燃焼環境の形成に必要な量から「０」へと徐々に減少されるようになる。また、噴射停止からの分割噴射の復帰時におけるパイロット噴射の再開に際しては、パイロット噴射量が「０」から上記燃焼環境の形成に必要な量へと徐々に増大されるようになる。このようにパイロット噴射の再開／停止に際して、その噴射量を徐変させるようにすれば、シリンダ内での燃焼環境の急激な変化が抑制されるようになり、こうした燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生などの不具合も低減されるようになる。
【００２５】
したがって、この請求項２に記載の構成によれば、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰を更に円滑に行うことができるようになる。
【００２６】
＜請求項３＞
また、請求項３に記載の発明では、エンジントルクの発生にかかる主たる量の燃料を噴射するメイン噴射と、シリンダ内に燃料の着火性を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料を前記メイン噴射に先立って噴射するパイロット噴射とを行うディーゼルエンジンの燃料噴射を制御する方法であって、前記ディーゼルエンジンの運転条件に応じて噴射を停止する噴射停止領域と、燃料噴射を上記メイン噴射と上記パイロット噴射とに分割して実行する分割噴射領域とを設定すると共に、
・前記噴射停止領域から前記分割噴射領域への移行に際して、先ず前記燃焼環境の形成に必要な量を確保しての前記パイロット噴射を開始し、その後に前記メイン噴射を開始する。
・前記分割噴射領域から前記噴射停止領域への移行に際して、前記燃焼環境の形成に必要な量を確保しての前記パイロット噴射を継続した状態で前記メイン噴射を停止し、その後に前記パイロット噴射を停止する。
ように燃料噴射を制御することとしている。
【００２７】
この請求項３に記載の構成では、分割噴射から噴射停止への移行時には、メイン噴射が停止された後にもパイロット噴射は継続されているため、燃料噴射が停止されるまでシリンダ内に着火性を促進する燃焼環境が維持されるようになる。また、噴射停止からの分割噴射の復帰時には、先行してパイロット噴射が再開されているため、上記燃焼環境が確保された状態でメイン噴射が再開されるようになる。この結果、パイロット噴射無しでのメイン噴射の単独実行が防止されて、メイン噴射の実行時には上記着火性を促進する燃焼環境が必ず確保されているようになり、燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生が効果的に抑制されるようになる。
【００２８】
したがって、この請求項３に記載の構成によれば、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰を円滑に行うことができるようになる。
【００２９】
＜請求項４＞
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法において、前記噴射停止領域と分割噴射領域との移行に際しての前記パイロット噴射の開始／停止にあたり、同パイロット噴射の噴射量を「０」と前記燃焼環境の形成に必要な量との間で徐々に増大／減少させるように燃料噴射を制御することとしている。
【００３０】
この請求項４に記載の構成では、「噴射停止領域」と「分割噴射領域」との移行にかかるパイロット噴射の再開／停止に際して、その噴射量が徐変されるようになり、シリンダ内での燃焼環境の急激な変化が抑制されるようになり、こうした燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生などの不具合も低減されるようになる。
【００３１】
したがって、この請求項４に記載の構成によれば、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰を更に円滑に行うことができるようになる。
【００３２】
【発明の実施形態】
以下、本発明にかかるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態において、車両に搭載された蓄圧式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を示す概略構成図である。まず、同図１に基づき、このディーゼルエンジンの構成について説明する。
【００３４】
ディーゼルエンジン１には、複数のシリンダ（本実施形態では４つのシリンダ）♯１〜♯４が設けられており、各シリンダ♯１〜♯４の燃焼室に対して燃料を噴射するインジェクタ２が配設されている。インジェクタ２からディーゼルエンジン１の各シリンダ♯１〜♯４への燃料噴射は、噴射制御用の電磁弁３のオン・オフにより制御される。
【００３５】
インジェクタ２は、各シリンダ共通の蓄圧配管としてのコモンレール４に接続されており、基本的には前記噴射制御用の電磁弁３が開いている間、コモンレール４内の燃料がインジェクタ２よりエンジン１の各シリンダ♯１〜♯４に噴射されるようになっている。このコモンレール４には、連続的に燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積される。こうした高圧燃料を蓄圧すべく、このコモンレール４は、供給配管５を介してサプライポンプ６の吐出ポート６ａに接続されている。また、供給配管５の途中には、逆止弁７が設けられている。この逆止弁７の存在により、サプライポンプ６からコモンレール４への燃料の供給が許容され且つ、コモンレール４からサプライポンプ６への燃料の逆流が規制されるようになっている。
【００３６】
このサプライポンプ６は、吸入ポート６ｂを介して燃料タンク８に接続されており、その途中にはフィルタ９が設けられている。また、サプライポンプ６は、燃料タンク８からフィルタ９を介して燃料を吸入するととともに、ディーゼルエンジン１の回転に同期する図示しないカムによってプランジャを往復運動せしめて、燃料圧力を要求される所定圧にまで高める。そして、サプライポンプ６は、高圧燃料をコモンレール４に供給する。
【００３７】
さらに、サプライポンプ６の吐出ポート６ａ近傍には、圧力制御弁１０が設けられている。この圧力制御弁１０は、吐出ポート６ａからコモンレール４の方へ吐出される燃料圧力（ひいては吐出量）を制御するためのものである。圧力制御弁１０は、オン信号により、自身の弁体を閉じ、吐出ポート６ａからコモンレール４に向けての燃料の供給を許容する。また、圧力制御弁１０は、オフ信号により、自身の弁体を開き、吐出ポート６ａから吐出されない分の余剰燃料を、サプライポンプ６に設けられたリターンポート６ｃからリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻すようになっている。
【００３８】
また、本実施形態において、上記コモンレール４には、リリーフ弁１２が設けられており、所定の条件が満たされた場合には、該リリーフ弁１２が開かれる。これにより、コモンレール４内の高圧燃料は、リターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻され、コモンレール４内の圧力が低下するようになっている。
【００３９】
さらに、本実施形態にあってインジェクタ２は、各シリンダ♯１〜♯４に対し、エンジン出力の発生にかかる主たる量の燃料噴射（「メイン噴射」）を行うのに先立って、着火を促進する燃焼環境を形成する為の微少量の燃料の噴射（「パイロット噴射」）を行うことができるようになっている。
【００４０】
一方、本実施形態において、ディーゼルエンジン１の燃焼室には、吸気通路１３及び排気通路１４がそれぞれ接続されている。吸気通路１３には図示しないスロットルバルブが設けられており、該バルブの開閉により、燃焼室内に導入される吸入空気の流量が調整されるようになっている。
【００４１】
また、吸気通路１３には過給機を構成するターボチャージャ９１のコンプレッサ９２が設けられ、排気通路１４にはターボチャージャ９１のタービン９３が設けられている。周知のように、このターボチャージャ９１は、排気ガスのエネルギーを利用してタービン９３を回転させ、その同軸上にあるコンプレッサ９２を回転させて吸入空気を昇圧させる。この作用により、密度の高い空気を燃焼室へ送り込んで燃料を多量に燃焼させ、ディーゼルエンジン１の出力を増大させるようになっている。
【００４２】
なお、ディーゼルエンジン１の燃焼室内には、グロープラグ１６が配設されている。このグロープラグ１６は、エンジン１の始動直前にグローリレー１６ａに電流を流すことにより自身を赤熱させ、これに燃料噴霧の一部を吹きつけて着火／燃焼を促進させる始動補助装置のことである。
【００４３】
さて、ディーゼルエンジン１には、その状態を検出するために、以下の各種センサ等が設けられており、これらは、本実施形態において、状態検出手段を構成している。すなわち、アクセルペダル１５の近傍には、アクセル開度ＡＣＣＰを検出するためのアクセルセンサ２１が設けられ、該センサ２１の近傍には、アクセルペダル１５の踏込量がゼロの場合に全閉信号を出力する全閉スイッチ２２が設けられている。
【００４４】
また、吸気通路１３には、フィルタ１７及びバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）１８を介して、吸気圧センサ２３が設けられている。この吸気圧センサ２３により、吸気通路１３の内部における吸気の圧力［ターボチャージャ９１にて吸気が過給された場合にはその過給圧］が検出される。
【００４５】
さらに、ディーゼルエンジン１のシリンダブロックには、その冷却水の温度を検出するための水温センサ２４が設けられている。
併せて、ディーゼルエンジン１には、同エンジン１を始動させるためのスタータ１９が設けられている。このスタータ１９には、その作動状態を検知するスタータスイッチ２５が設けられている。スタータスイッチ２５は、ディーゼルエンジン１の始動時において運転者によりイグニッションスイッチ（図示略）がＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作され、スタータが作動しているとき（クランキング状態にあるとき）にスタータ信号を「オン」として出力する。また、ディーゼルエンジン１の始動が完了して（完爆状態となって）、或いは、エンジン１の始動に失敗して、イグニッションスイッチがスタート位置からＯＮ位置まで戻されると、スタータスイッチ２５は、スタータ信号を「オフ」として出力する。
【００４６】
加えて、上述のリターン配管１１には燃料温度を検出するための燃温センサ２６が、コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力を検出するための燃圧センサ２７がそれぞれ設けられている。
【００４７】
また、本実施形態においては、ディーゼルエンジン１のクランクシャフト（図示略）に設けられたパルサの近傍には、クランク角センサ２８が設けられている。さらに、クランクシャフトの回転は、吸気弁３１及び排気弁３２を開閉動作させるためのカムシャフト（図示略）にタイミングベルト等を介して伝達される。このカムシャフトは、クランクシャフトの１／２回転の回転速度で回転するよう設定されている。このカムシャフトに設けられたパルサの近傍には、Ｇセンサ２９が設けられている。そして、本実施形態では、これら両センサ２８，２９から出力されるパルス信号により、エンジン回転数ｎｅが算出され、また、クランク角、各シリンダ♯１〜♯４の上死点（ＴＤＣ）が算出（シリンダが判別）されるようになっている。
【００４８】
また、吸気通路１３の入口のエアクリーナ（図示せず）の近傍には、吸気温度を検出するための吸気温センサ３０が設けられている。
本実施形態においては、上記ディーゼルエンジン１の各種制御を司るための電子制御装置（ＥＣＵ）５１が設けられている。
【００４９】
このＥＣＵ５１は、前述したアクセルセンサ２１、吸気圧センサ２３、水温センサ２４、燃温センサ２６、燃圧センサ２７、クランク角センサ２８、吸気温センサ３０、全閉スイッチ２２、スタータスイッチ２５などの検出信号を入力する。そして、ＥＣＵ５１は、これらの検出信号に基づき把握されるエンジン１の運転条件に応じて、電磁弁３、圧力制御弁１０、リリーフ弁１２、ＶＳＶ１８等を好適に制御する。そして、こうしたエンジン制御の一環として、ＥＣＵ５１は燃料噴射制御を行っている。
【００５０】
続いて、このＥＣＵ５１によって行われる燃料噴射制御について、図２〜図７に基づき説明する。
本実施形態では、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、上記の如く必要量の燃料を「メイン噴射」と「パイロット噴射」との２度に分割して噴射する「分割噴射」を行っている。
【００５１】
通常噴射における燃料噴射制御は、次のように行われる。こうした通常噴射時の燃料噴射においては、まずＥＣＵ５１は、エンジン１の運転条件に応じた燃料噴射量（「最終噴射量」）及び燃料噴射時期を算出する。また、そのときのエンジン回転数やそのときコモンレール４内に蓄圧された燃料の圧力に応じた噴射圧に基づき、上記算出された最終噴射量を確保するのに必要な燃料の噴射期間を算出する。
【００５２】
そして、ここで算出された噴射時期になると、ＥＣＵ５１はインジェクタ２の電磁弁３を開いて、コモンレール４より供給される高圧燃料の各シリンダ♯１〜♯４への噴射を開始する。その後、算出された噴射期間だけ電磁弁３を開いた状態を保持して必要な量の燃料噴射を行った後、同電磁弁３を閉じて燃料噴射を終了する。
【００５３】
一方、分割噴射時の燃料噴射においては、ＥＣＵ５１は、上記算出された最終噴射量を各噴射に分配してメイン噴射量とパイロット噴射量とを算出する。また、そのときのエンジン回転数や噴射圧に応じた両噴射における噴射期間、すなわちパイロット噴射期間とメイン噴射期間とを算出する。そしてＥＣＵ５１は算出された噴射時期になると、パイロット噴射期間だけ上記電磁弁３を開いて、上記算出されたパイロット噴射量分の微少量の燃料を各シリンダ＃１〜＃４に噴射した後、同電磁弁３を一旦閉じるようにする。そして、適切な期間、電磁弁３を閉じて燃料噴射を一時中断した後、再び同電磁弁３を開き、燃料噴射を再開する。その後、メイン噴射期間だけ同電磁弁３を開いて、上記メイン噴射量分の燃料を噴射した後、燃料噴射を終了する。
【００５４】
図２は、こうした燃料噴射に際して燃料の噴射量（噴射期間）を算出するための「噴射期間の算出ルーチン」を示すフローチャートである。この「噴射期間の算出ルーチン」の処理は、所定クランク角毎の割り込み処理としてＥＣＵ５１によって周期的に実行される。
【００５５】
さて、処理が本ルーチンに移行すると、ＥＣＵ５１はまずステップ１０において、そのときのディーゼルエンジン１の運転条件に応じた最終噴射量「ｑｆｉｎ」を算出する。ここでは、この最終噴射量を、図３に例示するようなエンジン回転数「ｎｅ」及びアクセル開度「ａｃｃｐ」に基づく算出マップを参照して求めている。
【００５６】
続くステップ１１においては、そのときのエンジン１の運転条件が、上記「分割噴射」を実行すべく予め設定された領域（「分割噴射実行領域」）にあるか否かを判断する。ちなみに本実施形態においては、上記「通常噴射」を実行する領域（「通常噴射実行領域」）及び「分割噴射実行領域」は、図４に例示するように設定されている。すなわち、エンジン回転数が６０００［ｒｐｍ］未満で、且つ最終噴射量が６０［立方mm/st］未満となる低回転低負荷の領域が「分割噴射実行領域」に、それ以外の領域が「通常噴射実行領域」にそれぞれ設定されている。
【００５７】
ここで、「通常噴射実行領域」にある旨判断されれば（ステップ１１：「ＮＯ」）、ＥＣＵ５１は処理をステップ１２に移行する。そして、このステップ１２において、先に算出された最終噴射量を確保するのに必要な噴射期間「ｔｑｆｉｎ」を、そのときの最終噴射量「ｑｆｉｎ」及び噴射圧「ｐｃｒ」に応じて算出し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００５８】
なお、本実施形態ではこの噴射期間［分割噴射実行領域においてはメイン噴射期間或いはパイロット噴射期間］は、上記算出された噴射量が「０」以下であればその値が「０」に設定される。この場合には勿論、該当する燃料噴射は行われない。
【００５９】
一方、「分割噴射実行領域」にある旨判断されれば（ステップ１１：「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ５１は処理をステップ２０に移行する。
このステップ２０においては、そのときの最終噴射量やエンジン回転数などのエンジン運転条件に応じたパイロット噴射量「ｑｐｌ」を算出する。ここでは、このパイロット噴射量を、図５に例示する算出マップを参照して求めている。
【００６０】
この例では、最終噴射量が「０」以上であればパイロット噴射量を「２」［立方mm/st］に、最終噴射量が「−１０」［立方mm/st］以下であればパイロット噴射量を「０」にそれぞれ設定される。また、最終噴射量が「−１０〜０」［立方mm/st］の範囲では、パイロット噴射量は「０〜２」［立方mm/st］の間で徐変されるように設定されている。ちなみに、この「２」［立方mm/st］とは、本実施形態にかかるディーゼルエンジン１において、インジェクタ２による噴射のばらつきなども考慮した上で、着火を促進する燃焼環境をシリンダ内に形成するのに必要且つ十分なパイロット噴射量である。
【００６１】
続くステップ２１においては、先に算出した最終噴射量からパイロット噴射量を減算したもの［ｑｆｉｎ−ｑｐｌ］をメイン噴射量「ｑｆｉｎｍ」としている。そして、続くステップ２２及び２３において、上記算出されたメイン噴射量及びパイロット噴射量について、そのときのエンジン回転数及び噴射圧に応じた噴射期間、すなわちメイン噴射期間「ｔｑｆｉｎｍ」とパイロット噴射期間「ｔｑｐｌ」とをそれぞれ算出して、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００６２】
以上説明した「噴射時期の算出ルーチン」によれば、その噴射態様の違いに応じて、上記「分割噴射実行領域」を更に、図６に示す４つの領域に区分けすることができる。同図６に示すように、これら４つの領域は、
・メイン噴射量が「０」となる最終噴射量が「２」［立方mm/st］のライン。
・パイロット噴射量が上記好適な燃焼環境の形成に必要な「２」［立方mm/st］より低減され始める最終噴射量が「０」のライン。
・パイロット噴射量も「０」以下となる最終噴射量が「−１０」［立方mm/st］のライン。
によって区分けされている。次にこれら各領域について説明する。
【００６３】
＜領域Ｉ：「分割噴射領域」＞
最終噴射量が「２」［立方mm/st］よりも大きな領域Ｉにおいては、同最終噴射量からパイロット噴射量を減算した値として設定されるメイン噴射量は、最終噴射量の低下と共に低減される。一方、パイロット噴射量は、この領域では、好適な燃焼環境の形成に必要な「２」［立方mm/st］の量が確保されている。このため、この領域では、好適な燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保しての「パイロット噴射」に引き続いて「メイン噴射」を行う「分割噴射」が実行される。
【００６４】
＜領域II−１：「境界領域」＞
最終噴射量が「０」以上「２」［立方mm/st］以下の領域では、噴射量が「０」以下となってメイン噴射は停止されているものの、パイロット噴射には好適な燃焼環境の形成に必要な「２」［立方mm/st］の噴射量が確保されている。このため、この最終噴射量が「０〜２」［立方mm/st］までの領域では、上記好適な燃焼環境の形成に必要な量を確保してのパイロット噴射のみが実行される。この領域では、メイン噴射が行われず、ディーゼルエンジン１はほとんど出力を発生し得ないものの、そのシリンダ内に好適な燃焼環境が形成された状態が保持されている。
【００６５】
＜領域II−２：「遷移領域」＞
最終噴射量が「０」未満となると、パイロット噴射量は上記好適な燃焼環境の形成に必要な「２」［立方mm/st］から徐々に低減されるようになる。そして、このパイロット噴射量が「０」となる最終噴射量が「−１０」［立方mm/st］までの領域では、同パイロット噴射量は「０〜２」［立方mm/st］の範囲で徐変されている。
【００６６】
＜領域III：「噴射停止領域」＞
最終噴射量が「−１０」［立方mm/st］以下となれば、メイン噴射量に加えてパイロット噴射量も「０」以下となる。このため、この領域では、燃料噴射の一切が停止されるようになる。
【００６７】
図７は、以上の如く領域の設定された本実施形態での、分割噴射から噴射停止に至るまで、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰に至るまでの燃料の噴射態様の推移を示している。
【００６８】
分割噴射から噴射停止に至る過程においては、最終噴射量の低下と共に、図７（ａ）→（ｈ）の順に、燃料の噴射態様が推移する。すなわち、
（イ）まずは有効な噴射量を確保してのパイロット噴射を維持したまま、最終噴射量と共にメイン噴射量を低減させ、好適な燃焼環境を維持した状態でメイン噴射を停止する［図７（ａ）〜（ｄ）］。
（ロ）そして、メイン噴射の停止以降も暫しの間、有効な噴射量を確保してのパイロット噴射だけを単独で実行し、シリンダ内に好適な燃焼環境を保持する［図７（ｄ）〜（ｆ）］。
（ハ）その後においては、最終噴射量と共にパイロット噴射量を徐々に低減していき、やがてはパイロット噴射も停止して燃料噴射の一切を停止する［図７（ｆ）〜（ｈ）］。
【００６９】
一方、噴射停止からの分割噴射の復帰に至る過程においては、最終噴射量の増大と共に、先ほどとは逆に図７（ｈ）→（ａ）の順に、燃料の噴射態様が推移する。すなわち、
（ニ）完全に燃料噴射が停止された状態から、まずはパイロット噴射を先に再開する。このとき、最終噴射量の増大と共にパイロット噴射量を「０」から有効な噴射量まで徐々に増大させる［図７（ｈ）〜（ｆ）］。
（ホ）パイロット噴射量が有効な噴射量まで増大されると、その噴射量でのパイロット噴射を暫しの間維持し、好適な燃焼環境を確実に形成する［図７（ｆ）〜（ｄ）］。
（ヘ）そして、シリンダ内に好適な燃焼環境が形成された状態で、メイン噴射を再開する［図７（ｄ）〜（ａ）］。
【００７０】
このように、本実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置では、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を行う分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰にかかるメイン噴射の停止／再開に際して、シリンダ内に好適な燃焼環境を確実に確保されている。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置によれば、以下に記載する効果を得ることができるようになる。
（１）本実施形態では、パイロット噴射に引き続きメイン噴射を実行する「分割噴射領域（Ｉ）」とエンジンへの燃料噴射を停止する「噴射停止領域（III）」との間の領域に、好適な燃焼環境の形成に必要な噴射量を確保してのパイロット噴射のみを実行する「境界領域（II−１）」が設定されている。そして、分割噴射から噴射停止への移行に際しては、先ず有効な噴射量を確保してのパイロット噴射を維持した状態でメイン噴射を停止し、その後にパイロット噴射を停止している。また、噴射停止からの分割噴射の復帰に際しては、先ず上記有効な噴射量を確保してのパイロット噴射を再開し、その後にメイン噴射を再開している。このため、シリンダ内に好適な燃焼環境が形成されないまま、メイン噴射が単独で実行されることが無くなる。この結果、メイン噴射の実行時には、好適な燃焼環境が必ず確保されるようになり、燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生といった不具合が効果的に低減されるようになる。したがって、本実施形態によれば、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰が円滑に行われるようになる。
【００７２】
（２）本実施形態では、上記「境界領域」と「噴射停止領域」との間に、上記好適な燃焼環境の形成に必要なパイロット噴射量（Ex.「２」［立方mm/st］）と「０」との間で徐変されるように燃料噴射を行う「遷移領域（II−２）」が設定されている。そして、「境界領域」と「噴射停止領域」との移行にかかるパイロット噴射の再開／停止に際して、その噴射量が「０」から上記有効な量との間で徐々に増大／減少させるように燃料噴射制御を行っている。したがって、パイロット噴射の再開／停止に際してのシリンダ内の燃焼環境の急激な変化が抑制されるようになり、上記燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生といった不具合が更に効果的に低減されるようになる。
【００７３】
なお、以上説明した実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、以下のように変更することもできる。
・上記実施形態における各数値、算出マップの態様、噴射制御にかかる各噴射領域の設定範囲などは任意であり、適用されるディーゼルエンジンの特性などに応じて、本願発明の主旨を超えない範囲で適宜に変更してもよい。
【００７４】
・また、最終噴射量、メイン噴射量、パイロット噴射量、或いはこれらの噴射期間などの算出方法は任意であり、上記実施形態の算出方法に限らず、適宜に変更してもよい。要は、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰に際してのメイン噴射の停止／再開時に、有効なパイロット噴射が維持されて、シリンダ内に好適な燃焼環境が必ず確保されているようにすれば、燃焼環境の変化に伴う燃焼騒音の増大やトルク変動の発生といった不具合を効果的に低減して、上記移行や復帰を円滑に行うことができる。
【００７５】
・上記実施形態では、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰に際しての燃料噴射態様の変更にかかる各領域、すなわち「境界領域」「遷移領域」を、最終噴射量「ｑｆｉｎ」をパラメータとして区分け設定する構成としたが、例えば時間などの他の任意のパラメータとして区分け設定するようにしてもよい。例えば、エンジン運転条件に応じて分割噴射から噴射停止へと移行する時には、
（ト）エンジン運転条件に基づき上記移行が確認された時点に、上記有効な量のパイロット噴射を維持した状態で、先ずメイン噴射を停止する。
（チ）その後の所定時間、有効な量のパイロット噴射を維持する（「境界領域」）。
（リ）上記確認時より所定時間経過した後は、時間と共にパイロット噴射量を徐々に低減して、最終的にはパイロット噴射も停止する（「遷移領域」）。
といった手順で燃料噴射制御を行うようにする。一方、噴射停止からの分割噴射の復帰に際しては、
（ヌ）エンジン運転条件に基づき上記復帰が確認された時点に、先ずパイロット噴射を再開し、時間の経過とともに、パイロット噴射量を「０」から上記有効な量まで徐々に増大させる（「遷移領域」）。
（ル）パイロット噴射量が有効な量まで増大された時点から所定時間の間、同有効な量でのパイロット噴射を保持し、シリンダ内に好適な燃焼環境が形成された状態を確保する（「境界領域」）。
（ヲ）所定時間、有効な噴射量でのパイロット噴射を保持した後、メイン噴射を再開する。
といった手順で燃料噴射制御を行うようにする。このように時間などの他をパラメータによって上記各領域を設定した場合にも、上記実施形態と同様或いはそれに準じた効果を得ることができる。
【００７６】
・上記実施形態では、分割噴射から噴射停止への移行時も、噴射停止からの分割噴射の復帰時にも、各領域の境界は同じとしているが、上記噴射停止への移行時と分割噴射の復帰時とで各領域の境界を異ならせるように設定してもよい。例えば、こうした設定によって、各領域に制御ハンチングの防止のためのヒステリシスを設けるようにしてもよい。
【００７７】
・また、例えば、分割噴射から噴射停止への移行時には、メイン噴射が停止される時点まで有効な量のパイロット噴射が維持されていればよく、境界領域をほとんど設けずとも十分に上記効果を達成し得る。一方、噴射停止からの分割噴射の復帰時には、メイン噴射の再開時に好適な燃焼環境を整えておく必要があり、それにある程度の期間先立って有効な量のパイロット噴射を再開しておかなければ上記効果を十分に得ることができないことがある。こうした場合、上記分割噴射の復帰時における「境界領域」を上記噴射停止への移行時に比して広く設定するようにしてもよい。
【００７８】
・上記実施形態では、「境界領域」と「噴射停止領域」との間に「遷移領域」を設定して、パイロット噴射量を「０」と上記有効な量との間で徐変させる構成としているが、「遷移領域」は設定せずともよい。すなわち、「分割噴射領域」と「噴射停止領域」との間に、「境界領域」だけが設定される構成としてもよい。こうした場合にも、好適な燃焼環境が確保されていない状態でのメイン噴射の単独実行を確実に回避することはできるため、分割噴射から噴射停止への移行、或いは噴射停止からの分割噴射の復帰に際しての燃焼環境の変化に伴う不具合をある程度までは効果的に低減することはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置ついてその概略構成を示す略図。
【図２】同実施形態についてその「噴射期間の算出ルーチン」にかかる処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の上記算出ルーチンにおける最終噴射量の算出マップ例を示す略図。
【図４】同実施形態の噴射方式切替にかかる領域設定の一例を示す略図。
【図５】同ルーチンにおけるパイロット噴射量の算出マップ例を示す略図。
【図６】同実施形態の噴射方式切替にかかる領域設定の一例を示す略図。
【図７】同実施形態の燃料噴射態様の推移を示す略図。
【図８】従来の燃料噴射制御装置における燃料噴射態様の推移を示す略図。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、＃１〜＃４…シリンダ、２…インジェクタ、３…電磁弁、４…コモンレール、１３…吸気通路、１４…排気通路、１５…アクセルペダル、２１…アクセルセンサ、２７…燃圧センサ、２８…クランク角センサ、５１…電子制御装置（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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