内燃機関の制御装置
【課題】内燃機関における燃料噴射を制御する制御装置において、噴射特性を効率よく学習し、燃料噴射を的確に行えるようにする。
【解決手段】内燃機関は、複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える。この内燃機関の制御装置は、第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、設定された第１目標噴射量と特定された第１実噴射量との間の差に応じて、複数の噴射のうちの、第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段とを備える。
【解決手段】内燃機関は、複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える。この内燃機関の制御装置は、第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、設定された第１目標噴射量と特定された第１実噴射量との間の差に応じて、複数の噴射のうちの、第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術分野において、アイドル回転速度制御時に要求される要求噴射量を等量分割して噴射することで、パイロット噴射の微小噴射における燃料噴射弁の噴射特性を学習するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、噴射量及び燃圧によって定義される微小Ｑ学習領域で、アイドル回転速度制御時に実際に噴射された実噴射量が検出され、検出された実噴射量を基準噴射量と一致させるための学習値が算出される。
【０００３】
また、噴射率の推移を示す噴射率波形の立ち上がり角度と、その基準値とのずれに応じて、充電パルス操作電流信号のパルス幅を大きくし、立ち上がり角度を大きくすることで、噴射率波形をその基本波形に近付けるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更には、パイロット噴射及びメイン噴射の２段噴射が行われる場合、全噴射のための目標噴射量を、各段噴射の目標噴射量に分けて設定することで、パイロット噴射の実噴射量とその目標噴射量との差分を求め、メイン噴射の目標噴射量を補正するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７３４１号公報
【特許文献２】特開２００９−０５７９２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、噴射特性の学習は、学習値が算出されるアイドル回転速度制御時に限定されるという技術的問題点がある。また、該装置では、要求噴射量が等量分割され噴射されるが、経年劣化や、噴射装置の個体差、更には環境条件によって変動し得る実噴射量を毎度精度よく検出するのは困難であり、こうした実噴射量に基づく学習値を利用すると、噴射を不的確に行い兼ねないといった技術的問題点もある。
【０００７】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、噴射特性を効率よく学習し、燃料噴射を的確に行い得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、前記複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える内燃機関の制御手段であって、前記第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、前記設定された第１目標噴射量と前記特定された第１実噴射量との間の差に応じて、前記複数の噴射のうちの、前記第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段を備える。
【０００９】
本発明に係る内燃機関は、例えば複数の気筒を有し、各気筒内に直接燃料を噴射するディーゼルエンジン等のエンジンであり、一燃焼における燃料の噴射として、本来の燃料噴射たるメイン噴射より他に、メイン噴射に先立つパイロット噴射、及びメイン噴射後のアフタ噴射等による複数の噴射を行う。ここで、本発明に係る第１の噴射が例えばパイロット噴射である場合、本発明に係る第２の噴射が例えばメイン噴射であり、本発明に係る第３の噴射が例えばアフタ噴射である。ここで、「パイロット噴射」とは、典型的には、着火直前に燃料及び空気の混合を促進させるための予備的噴射である。また、「メイン噴射」とは、典型的には、複数段階の噴射のうち、最大の噴射量で着火、燃焼へと導く主体的噴射である。また、「アフタ噴射」とは、典型的には、気筒内の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を再燃焼するための予備的噴射である。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばインジェクタ等の噴射手段により第１の噴射が行われた後、特定手段により第１実噴射量が特定される。ここで、本発明に係る「特定」とは、例えば燃料噴射圧センサ等の特定手段により、直接的に又は間接的に物理的数値又は電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従った論理演算、数値演算、又は電気的若しくは機械的な制御の結果として導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。
【００１１】
第１実噴射量が特定されると、変更手段により、特定された第１実噴射量と、設定手段により例えば本来の噴射特性を表すマップ等に基づいて設定された第１目標噴射量との間の差に応じて、第２及び第３の噴射の少なくとも一方において、例えば噴射段階、噴射時期及び噴射量等の噴射態様が変更される。ここで、本発明に係る「差」とは、第１目標噴射量と第１実噴射量との間の差そのものでなくてもよく、狭義には、第１目標噴射量の時間的変移を直接的又は間接的に示す波形と、第１実噴射量の時間的変移を直接的又は間接的に示す波形との間のずれであってもよい。本発明では、こうした差を解消するように、第２及び／又は第３の噴射で噴射態様が変更される。ここに本発明に係る「噴射態様」とは、例えば噴射時期、噴射量等の噴射の態様或いは条件を意味し、「噴射態様を変更する」とは、例えば、噴射時期を遅角又は進角させたり、これに加えて或いは代えて、噴射量を増量又は減量させたり、噴射の態様或いは条件を変更することを意味する。このように噴射態様を変更することで、第１の噴射で生じた噴射量の差を、その後の噴射で解消する。
【００１２】
このように、第１の噴射での噴射量の差（言い換えれば、噴射特性のずれ）は、第２及び／又は第３の噴射で補償される。それ故に、一燃焼毎に、第１の噴射の実噴射量のみ特定することで噴射特性を効率良く学習し、第１の噴射に続く第２及び第３の噴射を的確に行うことが可能であって、第１の噴射での噴射特性のずれに起因する、燃焼及び排気の悪化を抑制することが可能である。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より小さい場合、前記第２の噴射の噴射時期を進角し、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記噴射態様の一つとして、前記第２の噴射の噴射時期を遅角する。
【００１４】
この態様によれば、第１実噴射量が第１目標噴射量より小さい場合、第２の噴射の噴射時期が進角されることで、排気ガス中のＴＨＣ（全炭化水素：Total HydroCarbon）の発生を抑制することが可能である。一方、第１実噴射量が第１目標噴射量より大きい場合、第２の噴射の噴射時期が遅角されることで、排気ガス中のスモーク（黒煙）の発生を抑制することが可能である。
【００１５】
この態様では、前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記第２の噴射の噴射時期を遅角することに加えて又は代えて、前記噴射態様の他の一つとして、前記第３の噴射の噴射量を増加してもよい。
【００１６】
このように構成すれば、第１実噴射量が第１目標噴射量より大きい場合、第２の噴射の噴射時期が遅角されるだけでは又は遅角されるのでは、第２の噴射での補償量が足りず又は殆ど補償されず、排気ガス中のスモーク排出量の悪化を保障できない場合、第３の噴射の噴射量が増加される。これにより、排気ガス中のスモーク排出量の悪化を確実に抑制することが可能である。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の構成を概念的に表すブロック図である。
【図２】図１の噴射手段によるパイロット噴射の噴射量と（ａ）スモーク排出量及び（ｂ）ＴＨＣ排出量との関係を示すグラフである。
【図３】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における（ａ）噴射率及び（ｂ）噴射圧力の比較を示すグラフである。
【図４】第１実施形態における第１噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における第２噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力とスモーク排出量との関係を示すグラフである。
【図７】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における（ａ）レール燃料圧力同等時の噴射率及び（ｂ）スモーク排出量同等時の噴射率の時間的変移を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態における第３噴射制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜第１実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、エンジンシステム１０は、不図示の車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００及びエンジン２００を備える。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例を構成している。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述の第１及び第２噴射制御処理を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「設定手段」及び「変更手段」として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されてもよい。
【００２２】
エンジン２００は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン２００は、シリンダ２０１内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる爆発力に応じたピストン２０２の往復運動を、コネクティングロッド２０３を介してクランクシャフト２０４の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０４の近傍には、クランクシャフト２０４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２０５が設置されている。クランクポジションセンサ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０５によって検出されたクランクシャフト２０４の回転位置に基づいて、エンジン２００の機関回転数を算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
【００２３】
尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０１が図１において紙面と垂直な方向にＮ本並列してなる直列Ｎ気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０１の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０１についてのみ説明することとする。
【００２４】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、不図示のエアクリーナで浄化された後、吸気管２０６を通過し、吸気ポート２０８を介して吸気バルブ２０９の開弁時にシリンダ２０１内に吸入される。この際、シリンダ２０１内に吸入される空気の量たる吸入空気量は、不図示のエアフローメータにより検出され、ＥＣＵ１００に電気信号として一定又は不定のタイミングで出力される構成となっている。
【００２５】
エンジン２００において、燃料は、燃料タンク２１２に貯留されている。この燃料タンク２１２には、貯留される燃料の残量を検出可能なフロート式の燃料量センサ２１７が設置されている。燃料量センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された燃料量は、ＥＣＵ１００に一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。一方、燃料タンク２１２に貯留される燃料は、インジェクタ２１１によって、シリンダ２０１内の燃焼室に直接噴射される。インジェクタ２１１を介した燃料の噴射に際しては、先ず燃料タンク２１２に貯留された燃料が、フィードポンプ２１４の作用により低圧配管２１３を介して燃料タンク２１２から汲み出され、高圧ポンプ２１５へ供給される。
【００２６】
高圧ポンプ２１５は、フィードポンプ２１４により送出された燃料の流量を調節する不図示の電磁開閉弁を備える。電磁開閉弁により流量が調量された燃料は、不図示の加圧室及び高圧配管を経由して、該高圧配管に接続されたコモンレール２１６へと圧送される。
【００２７】
コモンレール２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ２１５側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される圧力（以下、適宜「レール燃料圧力」と称する）まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。
【００２８】
インジェクタ２１１は、本発明に係る「噴射手段」の一例として、シリンダ２０１毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリパイプを介してコモンレール２１６に接続されている。ここで、インジェクタ２１１の構成について補足すると、インジェクタ２１１は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。電磁弁は、コモンレール２１６の高圧燃料が入力される圧力室と、圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に圧力室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に圧力室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００２９】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により圧力室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２１６より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により圧力室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００３０】
噴射圧力センサ２１１ａは、本発明に係る「特定手段」の一例として、インジェクタ２１１に備えられており、噴孔からシリンダ２０１内に噴射される燃料の圧力を噴射圧力として検出可能に構成されている。噴射圧力センサ２１１ａは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された噴射圧力は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。本実施形態では、ＥＣＵ１００により、噴射圧力センサ２１１ａが検出する噴射圧力に基づいて、インジェクタ２１１が実際に噴射する噴射量（即ち、実噴射量）が算出される。
【００３１】
尚、一燃焼において供給すべき燃料は、車速及びアクセル開度に基づく運転条件に応じて、パイロット噴射（即ち、本発明に係る「第１の噴射」の一例）、メイン噴射（即ち、本発明に係る「第２の噴射」の一例）及びアフタ噴射（即ち、本発明に係る「第３の噴射」の一例）を適宜組み合わせた複数の噴射により、インジェクタ２１１を介してシリンダ２０１内に分割噴射される構成となっている。
【００３２】
シリンダ２０１内に噴射された燃料は、吸気バルブ２０９を介して吸入された吸入空気と混合され混合気となる。この混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブ２０９の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１８の開弁時に、排気ポート２１９を介して排気管２２０に導かれる構成となっている。
【００３３】
排気管２２０には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２２１が設置されている。ＤＰＦ２２１は、エンジン２００から排出されるスモーク中のスート（煤）や、ＨＣ（炭化水素：HydroCarbon）等を捕集且つ浄化可能に構成されている。
【００３４】
ここで、上述のインジェクタ２１１によれば、経年劣化や固体差、更には環境条件によって、運転条件に応じて要求される要求噴射量（即ち、本発明に係る「第１目標噴射量」の一例）と、実際に噴射される実噴射量（即ち、本発明に係る「第１実噴射量」の一例）との間の差、言い換えれば、噴射特性のずれが生じ兼ねない。こうした噴射特性のずれは、燃焼及び排気を悪化させる一つの要因であり、失火の発生、排気ガスの悪化を招き兼ねない。
【００３５】
次に、図２を参照して、パイロット噴射における要求噴射量と実噴射量との差に起因する、排気ガスの悪化について説明する。ここに、図２（ａ）は、パイロット噴射量とスモーク排出量との関係を示すグラフであって、図２（ｂ）は、パイロット噴射量とＴＨＣ排出量との関係を示すグラフである。
【００３６】
図２（ａ）は、横軸にパイロット噴射量をとり、縦軸にスモーク排出量をとる。横軸には、パイロット噴射における要求噴射量「２」が示されている。図２（ａ）に示すように、要求噴射量「２」を基準として、パイロット噴射における実噴射量が増加する程、パイロット噴射での発熱量が増加し、４サイクル作動での着火遅れ期間が短縮され、メイン噴射で混合気生成が不十分になるといった事態が齎されるために、スモーク排出量は増加する。一方、実噴射量が減少する程、スモーク排出量は減少する。
【００３７】
図２（ｂ）は、横軸にパイロット噴射量をとり、縦軸にＴＨＣ排出量をとる。横軸には、図２（ａ）と同様にして、パイロット噴射における要求噴射量「２」が示されている。図２（ｂ）に示すように、要求噴射量「２」を基準として、パイロット噴射における実噴射量が減少する程、パイロット噴射での発熱量が減少し、燃焼時の雰囲気温度が低下し、燃焼反応が凍結するといった事態が齎されるために、ＴＨＣ排出量は増加する。一方、実噴射量が増加する程、ＴＨＣ排出量は減少する。
【００３８】
このように、パイロット噴射において、要求噴射量と実噴射量との間の差が小さい程、スモーク排出量とＴＨＣ排出量とを相対的に最小限に抑えることが可能である。このため、本実施形態では、運転条件に応じて、パイロット噴射の実噴射量が減少する場合、ＴＨＣ排出量を抑制するための第１噴射制御処理が実行され、パイロット噴射の実噴射量が増加する場合、スモーク排出量を抑制するための第２噴射制御処理が実行される。
【００３９】
＜第１実施形態の動作＞
次に、図３を参照し、パイロット噴射量の違いが齎す、噴射率及び噴射圧力の変移について説明する。ここに、図３（ａ）は、パイロット噴射量が異なる３段階のパイロット噴射による噴射率の変移を示すグラフであって、図３（ｂ）は、同３段階のパイロット噴射による噴射圧力の変移を示すグラフである。
【００４０】
図３（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に噴射率をとる。図３（ａ）には、噴射量が比較的少ない「Ｘ」（図中、実線で示される）、噴射量が中位である「Ｙ」（図中、破線で示される）及び噴射量が比較的多い「Ｚ」（図中、一点鎖線で示される）の３段階のパイロット噴射量（単位は、例えば立方ミリメートル（ｍｍ３／ｓｔ））による噴射率が夫々示されている。図３（ａ）に示すように、噴射初期には、３段階共に同等の傾きで噴射率が上昇する。この後、噴射量が多い程、高い噴射率に達し、噴射量が多い程、最高点付近での噴射率が長時間保持される。この後、噴射量が少ない程、早く噴射率が「０」に収束することで一パイロット噴射が終了する。このように、噴射量の違いによって、噴射率の波形に大きなずれが生じる。
【００４１】
図３（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に噴射圧力をとる。図３（ｂ）には、噴射量が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射量による噴射圧力が夫々示されている。図３（ｂ）に示すように、噴射開始前には、３段階共に同等の高い噴射圧力が保持される。ニードルの開弁動作によって噴射が開始されると、３段階共に略同等の傾きで噴射圧力が降下する。この後、噴射量が多い程、低い噴射圧力に達し、噴射量が多い程、最低点付近での噴射圧力が長時間保持される。この後、ニードルの閉弁動作によって、噴射圧力が噴射開始前の高い値に収束することで一パイロット噴射が終了する。このように、噴射量の違いによって、噴射圧力の波形に大きなずれが生じる。
【００４２】
以上の通り説明した図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す波形は、パイロット噴射における噴射特性の一例を示す。本実施形態では、例えば要求噴射量「Ｘ」（図３に示される）と実噴射量との間に差がない（即ち、噴射特性からずれない）場合、本来の燃焼及び排気性能によってスモーク排出量及びＴＨＣ排出量が最小限に抑制される。一方で、例えば要求噴射量「Ｘ」と実噴射量との間に差がある（即ち、噴射特性からずれる）場合、燃焼及び排気の悪化が抑制されずに、スモーク排出量又はＴＨＣ排出量が増加してしまう。そこで、ＥＣＵ１００は、パイロット噴射における要求噴射量と実噴射量との間の差を解消するべく、メイン噴射及びアフタ噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更するための第１及び第２噴射制御処理を実行する。特に、本実施形態では、「噴射態様」とは、燃料の噴射量又は噴射時期を指す。
【００４３】
＜第１噴射制御処理＞
図４を参照し、本実施形態における第１噴射制御処理について説明する。ここに、図４は、第１噴射制御処理を示すフローチャートである。第１噴射制御処理では、負荷が比較的軽い運転時に、第１及び第２パイロット噴射、並びにメイン噴射の３段階の噴射が実行される。
【００４４】
図４において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が軽負荷であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定の結果、軽負荷でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００４５】
一方、ステップＳ１０１の判定の結果、運転条件が軽負荷であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第１パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ１＿ｒｅｑが設定された上で、第１パイロット噴射が実行される。すると、ＥＣＵ１００により、噴射圧力サンセ２１１ａにより検出された噴射圧力に基づいて、第１パイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ１が算出され、算出された実噴射量Ｑｐｌ１と、要求噴射量Ｑｐｌ１＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ１（ΔＱｐｌ１＝Ｑｐｌ１−Ｑｐｌ１＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０２）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より小さい（ΔＱｐｌ１＜０：実噴射量が要求噴射量より小さい）か否かが判定される（ステップＳ１０３）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より大きい場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、第２パイロット噴射及びメイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ１０３の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より小さい場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第２パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑが噴射量差ΔＱｐｌ１分増量された上で（ステップＳ１０４）、第２パイロット噴射が実行される。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出された第２パイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ２と、第２パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ２（ΔＱｐｌ２＝Ｑｐｌ２−Ｑｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０５）。すると、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい（ΔＱｐｌ２＜０：実噴射量が要求噴射量より小さい）か否かが判定される（ステップＳ１０６）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、メイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ１０６の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第１及び第２パイロット噴射における合計噴射量差（ΔＱｐｌ１＋ΔＱｐｌ２）に応じて、メイン噴射の噴射時期θｍａｉｎが進角されるように（ステップＳ１０７）、メイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４８】
以上の通り説明した第１噴射制御処理によれば、運転条件が軽負荷であって、第１及び第２パイロット噴射の実噴射量が要求噴射量に対し減少する場合、メイン噴射の噴射時期を進角し、第１及び第２パイロット噴射の実噴射量の減少分を解消することで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、失火の発生及びＴＨＣ排出量を低減することが可能である。
【００４９】
＜第２噴射制御処理＞
次に、図５を参照し、本実施形態における第２噴射制御処理について説明する。ここに、図５は、第２噴射制御処理を示すフローチャートである。第２噴射制御処理では、負荷が比較的高い運転時に、パイロット噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の３段階の噴射が実行される。
【００５０】
図５において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定の結果、高負荷でないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００５１】
一方、ステップＳ２０１の判定の結果、運転条件が高負荷であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑが設定された上で、パイロット噴射が実行されると、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出されたパイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ２と、パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ２（ΔＱｐｌ２＝Ｑｐｌ２−Ｑｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０５）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい（ΔＱｐｌ２＞０：実噴射量が要求噴射量より大きい）か否かが判定される（ステップＳ２０２）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第２噴射制御処理が終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ２０２の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射における噴射量差ΔＱｐｌ２に応じて、メイン噴射の噴射時期θｍａｉｎが遅角されるように（ステップＳ２０３）、メイン噴射が実行される。続いて、実行されたメイン噴射によって、パイロット噴射の噴射量差ΔＱｐｌ２が解消されない、言い換えれば、噴射量差ΔＱｐｌ２を解消するための補正が不十分であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。この判定の結果、補正が十分になされたと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、噴射態様が変更されることなく、アフタ噴射が実行され、一連の第２噴射制御処理が終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ２０４の判定の結果、補正が不十分であると判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、噴射量差ΔＱｐｌ２を完全に解消するために必要とされる噴射量に応じて、アフタ噴射の噴射量Ｑａｆｔが増量された上で（ステップＳ２０５）、アフタ噴射が実行され、一連の第２燃焼制御処理が終了する。
【００５４】
以上の通り説明した第２噴射制御処理によれば、運転条件が高負荷であって、パイロット噴射の実噴射量が要求噴射量に対し増加する場合、その実噴射量の増加分を解消するべく、メイン噴射の噴射時期を遅角する。更には、メイン噴射の噴射時期を遅角するだけでは、パイロット噴射の実噴射量の増加分を解消できない場合、アフタ噴射の噴射量を増量し、パイロット噴射の実噴射量の増加分を完全に解消することで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、スモーク排出量を低減することが可能である。
【００５５】
尚、上述した第１及び第２噴射制御処理では、パイロット噴射における実噴射量と要求噴射量との間の差、言い換えれば、噴射特性のずれを解消するべく、メイン噴射の噴射時期やアフタ噴射の噴射量を変化させるが、変化される噴射態様はこれらに限定されず、例えば噴射圧力を変化させてもよい。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るエンジンシステムは、図１のエンジンシステム１０と同等に構成されるため、その構成について説明を省略する。但し、当該エンジンシステムが備えるＥＣＵ１００は、図１のＥＣＵと機能が一部異なるものとする。第２実施形態では、このＥＣＵ１００により、パイロット噴射における噴射特性のずれを解消するべく、噴射圧力を変化させるための第３噴射制御処理が実行される。
【００５７】
＜第２実施形態の動作＞
次に、図６及び図７を参照し、噴射初期の噴射率とスモーク排出量との相関関係について説明する。ここに、図６は、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力とスモーク排出量との関係を示すグラフである。また、図７（ａ）は、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力同等時の噴射率の変移を示すグラフであって、図７（ｂ）は、同３段階のパイロット噴射における、スモーク排出量同等時の噴射率の変移を示すグラフである。
【００５８】
図６は、横軸にレール燃料圧力をとり、縦軸にスモーク排出量をとる。図６には、ニードル速度が比較的高い「Ｘ」（図中、実線で示され、単位は、例えばミリメートル／マイクロ秒（ｍｍ／ｍｓ））、ニードル速度が中位である「Ｙ」（図中、破線で示される）及びニードル速度が比較的低い「Ｚ」（図中、一点鎖線で示される）の３段階のパイロット噴射が夫々示されている。図６に示すように、レール燃料圧力が最も高い時、３段階共にスモーク排出量が「０」になる。この後、レール燃料圧力が低下するに連れ、ニードル速度が低い程、スモーク排出量が増加する。ここで、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射では、レール燃料圧力が低下する過程で、夫々異なるレール燃料圧力（即ち、噴射圧力）を設定する場合、同一のスモーク排出量「Ｓｍｋ」が発生する。これは、ニードル速度が規定する噴射初期の噴射率（或いはその傾き）と、スモーク排出量とに相関関係があることを示す。即ち、噴射初期のスモーク排出量を同一にするように、３段階夫々の噴射圧力を変化させることで、噴射初期の噴射率が同等になり得る。
【００５９】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は共に、横軸に時間をとり、縦軸に噴射率をとる。図７（ａ）に示される、ニードル速度が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射は、夫々のレール燃料圧力が「ＲＰ」（図６に示される）に設定される噴射である。図７（ａ）に示すように、噴射初期には、ニードル速度が高い程、噴射率の傾きが大きく、早く最高点に達する。この後、３段階共に同等の高い噴射率が一定に続く。噴射後期には、ニードル速度が高い程、噴射率が早く「０」まで下降するが、その際、噴射率の傾きが３段階共に同等である。このように、噴射初期には、噴射率の傾きの違いによって、噴射率の波形にずれが生じる。
【００６０】
図７（ｂ）に示される、ニードル速度が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射は、夫々のスモーク排出量が「Ｓｍｋ」になるように、夫々のレール燃料圧力（即ち、噴射圧力）が設定される噴射である。即ち、３段階のパイロット噴射について、噴射初期の噴射率が同等になる。図７（ｂ）に示すように、噴射初期には、噴射率の傾きが３段階共に同等であって、ニードル速度が低い程、高い噴射率に達する。この後、３段階夫々に最高の噴射率が、ニードル速度が高い程、長く続く。噴射後期には、ニードル速度が低い程、噴射率が早く「０」まで下降するが、その際、噴射率の傾きが３段階共に同等である。このように、噴射初期には、噴射率の傾きが同等であることで、噴射率の波形にずれが生じ難い。
【００６１】
以上説明した、噴射初期の噴射率とスモーク排出量との相関関係を踏まえて、本実施形態では、運転条件に応じて要求される要求噴射率の傾き（以下、単に「要求噴射率傾き」と称する）と、実際の噴射率の傾き（以下、単に「実噴射率傾き」と称する）との間に差がない（即ち、噴射特性からずれない）場合、本来の燃焼及び排気性能によってスモーク排出量が最小限に抑制される。一方で、要求噴射率傾きと実噴射率傾きとの間に差がある（即ち、噴射特性からずれる）場合、燃焼及び排気の悪化が抑制されずに、スモーク排出量が増加してしまう。そこで、ＥＣＵ１００は、パイロット噴射における要求噴射率傾きと実噴射率傾きとの間の差を解消し要求噴射率傾きと実噴射率傾きとを同等にするべく、メイン噴射及びアフタ噴射の噴射圧力を変更するための第３噴射制御処理を実行する。
【００６２】
＜第３噴射制御処理＞
次に、図８を参照し、本実施形態における第３噴射制御処理について説明する。ここに、図８は、第３噴射制御処理を示すフローチャートである。第３噴射制御処理では、負荷が中位又は高位の運転時に、パイロット噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の３段階の噴射が実行される。
【００６３】
図８において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が中又は高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定の結果、中又は高負荷でないと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００６４】
一方、ステップＳ３０１の判定の結果、運転条件が中又は高負荷であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射の要求噴射率傾きαｐｌ２＿ｒｅｑが設定された上で、パイロット噴射が実行されると、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出されたパイロット噴射の実噴射率傾きαｐｌ２と、要求噴射率傾きαｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射率傾き差Δαｐｌ２（Δαｐｌ２＝αｐｌ２−αｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ３０２）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より小さい（Δαｐｌ２＜０：実噴射率傾きが要求噴射率傾きより小さい）か否かが判定される（ステップＳ３０３）。この判定の結果、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、噴射態様が変更されることなく、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第３噴射制御処理が終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ３０３の判定の結果、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、噴射率傾き差Δαｐｌ２に応じて噴射圧力Ｐｃｒが増加されるように（ステップＳ３０４）、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第３噴射制御処理が終了する。
【００６６】
第３噴射制御処理によれば、運転条件が中又は高負荷であって、パイロット噴射の実噴射率傾きが要求噴射率傾きに対し小さい（即ち、緩慢である）場合、メイン噴射及びアフタ噴射の噴射圧力を増加し、パイロット噴射の実噴射率傾きを要求噴射率傾きと同等にすることで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、スモーク排出量を低減することが可能である。
【００６７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…シリンダ、２１１…インジェクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術分野において、アイドル回転速度制御時に要求される要求噴射量を等量分割して噴射することで、パイロット噴射の微小噴射における燃料噴射弁の噴射特性を学習するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、噴射量及び燃圧によって定義される微小Ｑ学習領域で、アイドル回転速度制御時に実際に噴射された実噴射量が検出され、検出された実噴射量を基準噴射量と一致させるための学習値が算出される。
【０００３】
また、噴射率の推移を示す噴射率波形の立ち上がり角度と、その基準値とのずれに応じて、充電パルス操作電流信号のパルス幅を大きくし、立ち上がり角度を大きくすることで、噴射率波形をその基本波形に近付けるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更には、パイロット噴射及びメイン噴射の２段噴射が行われる場合、全噴射のための目標噴射量を、各段噴射の目標噴射量に分けて設定することで、パイロット噴射の実噴射量とその目標噴射量との差分を求め、メイン噴射の目標噴射量を補正するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７３４１号公報
【特許文献２】特開２００９−０５７９２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、噴射特性の学習は、学習値が算出されるアイドル回転速度制御時に限定されるという技術的問題点がある。また、該装置では、要求噴射量が等量分割され噴射されるが、経年劣化や、噴射装置の個体差、更には環境条件によって変動し得る実噴射量を毎度精度よく検出するのは困難であり、こうした実噴射量に基づく学習値を利用すると、噴射を不的確に行い兼ねないといった技術的問題点もある。
【０００７】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、噴射特性を効率よく学習し、燃料噴射を的確に行い得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、前記複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える内燃機関の制御手段であって、前記第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、前記設定された第１目標噴射量と前記特定された第１実噴射量との間の差に応じて、前記複数の噴射のうちの、前記第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段を備える。
【０００９】
本発明に係る内燃機関は、例えば複数の気筒を有し、各気筒内に直接燃料を噴射するディーゼルエンジン等のエンジンであり、一燃焼における燃料の噴射として、本来の燃料噴射たるメイン噴射より他に、メイン噴射に先立つパイロット噴射、及びメイン噴射後のアフタ噴射等による複数の噴射を行う。ここで、本発明に係る第１の噴射が例えばパイロット噴射である場合、本発明に係る第２の噴射が例えばメイン噴射であり、本発明に係る第３の噴射が例えばアフタ噴射である。ここで、「パイロット噴射」とは、典型的には、着火直前に燃料及び空気の混合を促進させるための予備的噴射である。また、「メイン噴射」とは、典型的には、複数段階の噴射のうち、最大の噴射量で着火、燃焼へと導く主体的噴射である。また、「アフタ噴射」とは、典型的には、気筒内の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を再燃焼するための予備的噴射である。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばインジェクタ等の噴射手段により第１の噴射が行われた後、特定手段により第１実噴射量が特定される。ここで、本発明に係る「特定」とは、例えば燃料噴射圧センサ等の特定手段により、直接的に又は間接的に物理的数値又は電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従った論理演算、数値演算、又は電気的若しくは機械的な制御の結果として導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。
【００１１】
第１実噴射量が特定されると、変更手段により、特定された第１実噴射量と、設定手段により例えば本来の噴射特性を表すマップ等に基づいて設定された第１目標噴射量との間の差に応じて、第２及び第３の噴射の少なくとも一方において、例えば噴射段階、噴射時期及び噴射量等の噴射態様が変更される。ここで、本発明に係る「差」とは、第１目標噴射量と第１実噴射量との間の差そのものでなくてもよく、狭義には、第１目標噴射量の時間的変移を直接的又は間接的に示す波形と、第１実噴射量の時間的変移を直接的又は間接的に示す波形との間のずれであってもよい。本発明では、こうした差を解消するように、第２及び／又は第３の噴射で噴射態様が変更される。ここに本発明に係る「噴射態様」とは、例えば噴射時期、噴射量等の噴射の態様或いは条件を意味し、「噴射態様を変更する」とは、例えば、噴射時期を遅角又は進角させたり、これに加えて或いは代えて、噴射量を増量又は減量させたり、噴射の態様或いは条件を変更することを意味する。このように噴射態様を変更することで、第１の噴射で生じた噴射量の差を、その後の噴射で解消する。
【００１２】
このように、第１の噴射での噴射量の差（言い換えれば、噴射特性のずれ）は、第２及び／又は第３の噴射で補償される。それ故に、一燃焼毎に、第１の噴射の実噴射量のみ特定することで噴射特性を効率良く学習し、第１の噴射に続く第２及び第３の噴射を的確に行うことが可能であって、第１の噴射での噴射特性のずれに起因する、燃焼及び排気の悪化を抑制することが可能である。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より小さい場合、前記第２の噴射の噴射時期を進角し、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記噴射態様の一つとして、前記第２の噴射の噴射時期を遅角する。
【００１４】
この態様によれば、第１実噴射量が第１目標噴射量より小さい場合、第２の噴射の噴射時期が進角されることで、排気ガス中のＴＨＣ（全炭化水素：Total HydroCarbon）の発生を抑制することが可能である。一方、第１実噴射量が第１目標噴射量より大きい場合、第２の噴射の噴射時期が遅角されることで、排気ガス中のスモーク（黒煙）の発生を抑制することが可能である。
【００１５】
この態様では、前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記第２の噴射の噴射時期を遅角することに加えて又は代えて、前記噴射態様の他の一つとして、前記第３の噴射の噴射量を増加してもよい。
【００１６】
このように構成すれば、第１実噴射量が第１目標噴射量より大きい場合、第２の噴射の噴射時期が遅角されるだけでは又は遅角されるのでは、第２の噴射での補償量が足りず又は殆ど補償されず、排気ガス中のスモーク排出量の悪化を保障できない場合、第３の噴射の噴射量が増加される。これにより、排気ガス中のスモーク排出量の悪化を確実に抑制することが可能である。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の構成を概念的に表すブロック図である。
【図２】図１の噴射手段によるパイロット噴射の噴射量と（ａ）スモーク排出量及び（ｂ）ＴＨＣ排出量との関係を示すグラフである。
【図３】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における（ａ）噴射率及び（ｂ）噴射圧力の比較を示すグラフである。
【図４】第１実施形態における第１噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における第２噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力とスモーク排出量との関係を示すグラフである。
【図７】図１の噴射手段による３段階のパイロット噴射における（ａ）レール燃料圧力同等時の噴射率及び（ｂ）スモーク排出量同等時の噴射率の時間的変移を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態における第３噴射制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜第１実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、エンジンシステム１０は、不図示の車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００及びエンジン２００を備える。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例を構成している。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述の第１及び第２噴射制御処理を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「設定手段」及び「変更手段」として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されてもよい。
【００２２】
エンジン２００は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン２００は、シリンダ２０１内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる爆発力に応じたピストン２０２の往復運動を、コネクティングロッド２０３を介してクランクシャフト２０４の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０４の近傍には、クランクシャフト２０４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２０５が設置されている。クランクポジションセンサ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０５によって検出されたクランクシャフト２０４の回転位置に基づいて、エンジン２００の機関回転数を算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
【００２３】
尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０１が図１において紙面と垂直な方向にＮ本並列してなる直列Ｎ気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０１の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０１についてのみ説明することとする。
【００２４】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、不図示のエアクリーナで浄化された後、吸気管２０６を通過し、吸気ポート２０８を介して吸気バルブ２０９の開弁時にシリンダ２０１内に吸入される。この際、シリンダ２０１内に吸入される空気の量たる吸入空気量は、不図示のエアフローメータにより検出され、ＥＣＵ１００に電気信号として一定又は不定のタイミングで出力される構成となっている。
【００２５】
エンジン２００において、燃料は、燃料タンク２１２に貯留されている。この燃料タンク２１２には、貯留される燃料の残量を検出可能なフロート式の燃料量センサ２１７が設置されている。燃料量センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された燃料量は、ＥＣＵ１００に一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。一方、燃料タンク２１２に貯留される燃料は、インジェクタ２１１によって、シリンダ２０１内の燃焼室に直接噴射される。インジェクタ２１１を介した燃料の噴射に際しては、先ず燃料タンク２１２に貯留された燃料が、フィードポンプ２１４の作用により低圧配管２１３を介して燃料タンク２１２から汲み出され、高圧ポンプ２１５へ供給される。
【００２６】
高圧ポンプ２１５は、フィードポンプ２１４により送出された燃料の流量を調節する不図示の電磁開閉弁を備える。電磁開閉弁により流量が調量された燃料は、不図示の加圧室及び高圧配管を経由して、該高圧配管に接続されたコモンレール２１６へと圧送される。
【００２７】
コモンレール２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ２１５側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される圧力（以下、適宜「レール燃料圧力」と称する）まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。
【００２８】
インジェクタ２１１は、本発明に係る「噴射手段」の一例として、シリンダ２０１毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリパイプを介してコモンレール２１６に接続されている。ここで、インジェクタ２１１の構成について補足すると、インジェクタ２１１は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。電磁弁は、コモンレール２１６の高圧燃料が入力される圧力室と、圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に圧力室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に圧力室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００２９】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により圧力室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２１６より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により圧力室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００３０】
噴射圧力センサ２１１ａは、本発明に係る「特定手段」の一例として、インジェクタ２１１に備えられており、噴孔からシリンダ２０１内に噴射される燃料の圧力を噴射圧力として検出可能に構成されている。噴射圧力センサ２１１ａは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された噴射圧力は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。本実施形態では、ＥＣＵ１００により、噴射圧力センサ２１１ａが検出する噴射圧力に基づいて、インジェクタ２１１が実際に噴射する噴射量（即ち、実噴射量）が算出される。
【００３１】
尚、一燃焼において供給すべき燃料は、車速及びアクセル開度に基づく運転条件に応じて、パイロット噴射（即ち、本発明に係る「第１の噴射」の一例）、メイン噴射（即ち、本発明に係る「第２の噴射」の一例）及びアフタ噴射（即ち、本発明に係る「第３の噴射」の一例）を適宜組み合わせた複数の噴射により、インジェクタ２１１を介してシリンダ２０１内に分割噴射される構成となっている。
【００３２】
シリンダ２０１内に噴射された燃料は、吸気バルブ２０９を介して吸入された吸入空気と混合され混合気となる。この混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブ２０９の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１８の開弁時に、排気ポート２１９を介して排気管２２０に導かれる構成となっている。
【００３３】
排気管２２０には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２２１が設置されている。ＤＰＦ２２１は、エンジン２００から排出されるスモーク中のスート（煤）や、ＨＣ（炭化水素：HydroCarbon）等を捕集且つ浄化可能に構成されている。
【００３４】
ここで、上述のインジェクタ２１１によれば、経年劣化や固体差、更には環境条件によって、運転条件に応じて要求される要求噴射量（即ち、本発明に係る「第１目標噴射量」の一例）と、実際に噴射される実噴射量（即ち、本発明に係る「第１実噴射量」の一例）との間の差、言い換えれば、噴射特性のずれが生じ兼ねない。こうした噴射特性のずれは、燃焼及び排気を悪化させる一つの要因であり、失火の発生、排気ガスの悪化を招き兼ねない。
【００３５】
次に、図２を参照して、パイロット噴射における要求噴射量と実噴射量との差に起因する、排気ガスの悪化について説明する。ここに、図２（ａ）は、パイロット噴射量とスモーク排出量との関係を示すグラフであって、図２（ｂ）は、パイロット噴射量とＴＨＣ排出量との関係を示すグラフである。
【００３６】
図２（ａ）は、横軸にパイロット噴射量をとり、縦軸にスモーク排出量をとる。横軸には、パイロット噴射における要求噴射量「２」が示されている。図２（ａ）に示すように、要求噴射量「２」を基準として、パイロット噴射における実噴射量が増加する程、パイロット噴射での発熱量が増加し、４サイクル作動での着火遅れ期間が短縮され、メイン噴射で混合気生成が不十分になるといった事態が齎されるために、スモーク排出量は増加する。一方、実噴射量が減少する程、スモーク排出量は減少する。
【００３７】
図２（ｂ）は、横軸にパイロット噴射量をとり、縦軸にＴＨＣ排出量をとる。横軸には、図２（ａ）と同様にして、パイロット噴射における要求噴射量「２」が示されている。図２（ｂ）に示すように、要求噴射量「２」を基準として、パイロット噴射における実噴射量が減少する程、パイロット噴射での発熱量が減少し、燃焼時の雰囲気温度が低下し、燃焼反応が凍結するといった事態が齎されるために、ＴＨＣ排出量は増加する。一方、実噴射量が増加する程、ＴＨＣ排出量は減少する。
【００３８】
このように、パイロット噴射において、要求噴射量と実噴射量との間の差が小さい程、スモーク排出量とＴＨＣ排出量とを相対的に最小限に抑えることが可能である。このため、本実施形態では、運転条件に応じて、パイロット噴射の実噴射量が減少する場合、ＴＨＣ排出量を抑制するための第１噴射制御処理が実行され、パイロット噴射の実噴射量が増加する場合、スモーク排出量を抑制するための第２噴射制御処理が実行される。
【００３９】
＜第１実施形態の動作＞
次に、図３を参照し、パイロット噴射量の違いが齎す、噴射率及び噴射圧力の変移について説明する。ここに、図３（ａ）は、パイロット噴射量が異なる３段階のパイロット噴射による噴射率の変移を示すグラフであって、図３（ｂ）は、同３段階のパイロット噴射による噴射圧力の変移を示すグラフである。
【００４０】
図３（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に噴射率をとる。図３（ａ）には、噴射量が比較的少ない「Ｘ」（図中、実線で示される）、噴射量が中位である「Ｙ」（図中、破線で示される）及び噴射量が比較的多い「Ｚ」（図中、一点鎖線で示される）の３段階のパイロット噴射量（単位は、例えば立方ミリメートル（ｍｍ３／ｓｔ））による噴射率が夫々示されている。図３（ａ）に示すように、噴射初期には、３段階共に同等の傾きで噴射率が上昇する。この後、噴射量が多い程、高い噴射率に達し、噴射量が多い程、最高点付近での噴射率が長時間保持される。この後、噴射量が少ない程、早く噴射率が「０」に収束することで一パイロット噴射が終了する。このように、噴射量の違いによって、噴射率の波形に大きなずれが生じる。
【００４１】
図３（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に噴射圧力をとる。図３（ｂ）には、噴射量が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射量による噴射圧力が夫々示されている。図３（ｂ）に示すように、噴射開始前には、３段階共に同等の高い噴射圧力が保持される。ニードルの開弁動作によって噴射が開始されると、３段階共に略同等の傾きで噴射圧力が降下する。この後、噴射量が多い程、低い噴射圧力に達し、噴射量が多い程、最低点付近での噴射圧力が長時間保持される。この後、ニードルの閉弁動作によって、噴射圧力が噴射開始前の高い値に収束することで一パイロット噴射が終了する。このように、噴射量の違いによって、噴射圧力の波形に大きなずれが生じる。
【００４２】
以上の通り説明した図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す波形は、パイロット噴射における噴射特性の一例を示す。本実施形態では、例えば要求噴射量「Ｘ」（図３に示される）と実噴射量との間に差がない（即ち、噴射特性からずれない）場合、本来の燃焼及び排気性能によってスモーク排出量及びＴＨＣ排出量が最小限に抑制される。一方で、例えば要求噴射量「Ｘ」と実噴射量との間に差がある（即ち、噴射特性からずれる）場合、燃焼及び排気の悪化が抑制されずに、スモーク排出量又はＴＨＣ排出量が増加してしまう。そこで、ＥＣＵ１００は、パイロット噴射における要求噴射量と実噴射量との間の差を解消するべく、メイン噴射及びアフタ噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更するための第１及び第２噴射制御処理を実行する。特に、本実施形態では、「噴射態様」とは、燃料の噴射量又は噴射時期を指す。
【００４３】
＜第１噴射制御処理＞
図４を参照し、本実施形態における第１噴射制御処理について説明する。ここに、図４は、第１噴射制御処理を示すフローチャートである。第１噴射制御処理では、負荷が比較的軽い運転時に、第１及び第２パイロット噴射、並びにメイン噴射の３段階の噴射が実行される。
【００４４】
図４において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が軽負荷であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定の結果、軽負荷でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００４５】
一方、ステップＳ１０１の判定の結果、運転条件が軽負荷であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第１パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ１＿ｒｅｑが設定された上で、第１パイロット噴射が実行される。すると、ＥＣＵ１００により、噴射圧力サンセ２１１ａにより検出された噴射圧力に基づいて、第１パイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ１が算出され、算出された実噴射量Ｑｐｌ１と、要求噴射量Ｑｐｌ１＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ１（ΔＱｐｌ１＝Ｑｐｌ１−Ｑｐｌ１＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０２）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より小さい（ΔＱｐｌ１＜０：実噴射量が要求噴射量より小さい）か否かが判定される（ステップＳ１０３）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より大きい場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、第２パイロット噴射及びメイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ１０３の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ１が零より小さい場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第２パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑが噴射量差ΔＱｐｌ１分増量された上で（ステップＳ１０４）、第２パイロット噴射が実行される。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出された第２パイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ２と、第２パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ２（ΔＱｐｌ２＝Ｑｐｌ２−Ｑｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０５）。すると、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい（ΔＱｐｌ２＜０：実噴射量が要求噴射量より小さい）か否かが判定される（ステップＳ１０６）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、メイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ１０６の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、第１及び第２パイロット噴射における合計噴射量差（ΔＱｐｌ１＋ΔＱｐｌ２）に応じて、メイン噴射の噴射時期θｍａｉｎが進角されるように（ステップＳ１０７）、メイン噴射が実行され、一連の第１噴射制御処理が終了する。
【００４８】
以上の通り説明した第１噴射制御処理によれば、運転条件が軽負荷であって、第１及び第２パイロット噴射の実噴射量が要求噴射量に対し減少する場合、メイン噴射の噴射時期を進角し、第１及び第２パイロット噴射の実噴射量の減少分を解消することで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、失火の発生及びＴＨＣ排出量を低減することが可能である。
【００４９】
＜第２噴射制御処理＞
次に、図５を参照し、本実施形態における第２噴射制御処理について説明する。ここに、図５は、第２噴射制御処理を示すフローチャートである。第２噴射制御処理では、負荷が比較的高い運転時に、パイロット噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の３段階の噴射が実行される。
【００５０】
図５において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定の結果、高負荷でないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００５１】
一方、ステップＳ２０１の判定の結果、運転条件が高負荷であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑが設定された上で、パイロット噴射が実行されると、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出されたパイロット噴射の実噴射量Ｑｐｌ２と、パイロット噴射の要求噴射量Ｑｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射量差ΔＱｐｌ２（ΔＱｐｌ２＝Ｑｐｌ２−Ｑｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ１０５）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい（ΔＱｐｌ２＞０：実噴射量が要求噴射量より大きい）か否かが判定される（ステップＳ２０２）。この判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、噴射特性が変更されることなく、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第２噴射制御処理が終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ２０２の判定の結果、噴射量差ΔＱｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射における噴射量差ΔＱｐｌ２に応じて、メイン噴射の噴射時期θｍａｉｎが遅角されるように（ステップＳ２０３）、メイン噴射が実行される。続いて、実行されたメイン噴射によって、パイロット噴射の噴射量差ΔＱｐｌ２が解消されない、言い換えれば、噴射量差ΔＱｐｌ２を解消するための補正が不十分であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。この判定の結果、補正が十分になされたと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、噴射態様が変更されることなく、アフタ噴射が実行され、一連の第２噴射制御処理が終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ２０４の判定の結果、補正が不十分であると判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、噴射量差ΔＱｐｌ２を完全に解消するために必要とされる噴射量に応じて、アフタ噴射の噴射量Ｑａｆｔが増量された上で（ステップＳ２０５）、アフタ噴射が実行され、一連の第２燃焼制御処理が終了する。
【００５４】
以上の通り説明した第２噴射制御処理によれば、運転条件が高負荷であって、パイロット噴射の実噴射量が要求噴射量に対し増加する場合、その実噴射量の増加分を解消するべく、メイン噴射の噴射時期を遅角する。更には、メイン噴射の噴射時期を遅角するだけでは、パイロット噴射の実噴射量の増加分を解消できない場合、アフタ噴射の噴射量を増量し、パイロット噴射の実噴射量の増加分を完全に解消することで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、スモーク排出量を低減することが可能である。
【００５５】
尚、上述した第１及び第２噴射制御処理では、パイロット噴射における実噴射量と要求噴射量との間の差、言い換えれば、噴射特性のずれを解消するべく、メイン噴射の噴射時期やアフタ噴射の噴射量を変化させるが、変化される噴射態様はこれらに限定されず、例えば噴射圧力を変化させてもよい。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るエンジンシステムは、図１のエンジンシステム１０と同等に構成されるため、その構成について説明を省略する。但し、当該エンジンシステムが備えるＥＣＵ１００は、図１のＥＣＵと機能が一部異なるものとする。第２実施形態では、このＥＣＵ１００により、パイロット噴射における噴射特性のずれを解消するべく、噴射圧力を変化させるための第３噴射制御処理が実行される。
【００５７】
＜第２実施形態の動作＞
次に、図６及び図７を参照し、噴射初期の噴射率とスモーク排出量との相関関係について説明する。ここに、図６は、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力とスモーク排出量との関係を示すグラフである。また、図７（ａ）は、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射における、レール燃料圧力同等時の噴射率の変移を示すグラフであって、図７（ｂ）は、同３段階のパイロット噴射における、スモーク排出量同等時の噴射率の変移を示すグラフである。
【００５８】
図６は、横軸にレール燃料圧力をとり、縦軸にスモーク排出量をとる。図６には、ニードル速度が比較的高い「Ｘ」（図中、実線で示され、単位は、例えばミリメートル／マイクロ秒（ｍｍ／ｍｓ））、ニードル速度が中位である「Ｙ」（図中、破線で示される）及びニードル速度が比較的低い「Ｚ」（図中、一点鎖線で示される）の３段階のパイロット噴射が夫々示されている。図６に示すように、レール燃料圧力が最も高い時、３段階共にスモーク排出量が「０」になる。この後、レール燃料圧力が低下するに連れ、ニードル速度が低い程、スモーク排出量が増加する。ここで、ニードル速度が異なる３段階のパイロット噴射では、レール燃料圧力が低下する過程で、夫々異なるレール燃料圧力（即ち、噴射圧力）を設定する場合、同一のスモーク排出量「Ｓｍｋ」が発生する。これは、ニードル速度が規定する噴射初期の噴射率（或いはその傾き）と、スモーク排出量とに相関関係があることを示す。即ち、噴射初期のスモーク排出量を同一にするように、３段階夫々の噴射圧力を変化させることで、噴射初期の噴射率が同等になり得る。
【００５９】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は共に、横軸に時間をとり、縦軸に噴射率をとる。図７（ａ）に示される、ニードル速度が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射は、夫々のレール燃料圧力が「ＲＰ」（図６に示される）に設定される噴射である。図７（ａ）に示すように、噴射初期には、ニードル速度が高い程、噴射率の傾きが大きく、早く最高点に達する。この後、３段階共に同等の高い噴射率が一定に続く。噴射後期には、ニードル速度が高い程、噴射率が早く「０」まで下降するが、その際、噴射率の傾きが３段階共に同等である。このように、噴射初期には、噴射率の傾きの違いによって、噴射率の波形にずれが生じる。
【００６０】
図７（ｂ）に示される、ニードル速度が異なる「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の３段階のパイロット噴射は、夫々のスモーク排出量が「Ｓｍｋ」になるように、夫々のレール燃料圧力（即ち、噴射圧力）が設定される噴射である。即ち、３段階のパイロット噴射について、噴射初期の噴射率が同等になる。図７（ｂ）に示すように、噴射初期には、噴射率の傾きが３段階共に同等であって、ニードル速度が低い程、高い噴射率に達する。この後、３段階夫々に最高の噴射率が、ニードル速度が高い程、長く続く。噴射後期には、ニードル速度が低い程、噴射率が早く「０」まで下降するが、その際、噴射率の傾きが３段階共に同等である。このように、噴射初期には、噴射率の傾きが同等であることで、噴射率の波形にずれが生じ難い。
【００６１】
以上説明した、噴射初期の噴射率とスモーク排出量との相関関係を踏まえて、本実施形態では、運転条件に応じて要求される要求噴射率の傾き（以下、単に「要求噴射率傾き」と称する）と、実際の噴射率の傾き（以下、単に「実噴射率傾き」と称する）との間に差がない（即ち、噴射特性からずれない）場合、本来の燃焼及び排気性能によってスモーク排出量が最小限に抑制される。一方で、要求噴射率傾きと実噴射率傾きとの間に差がある（即ち、噴射特性からずれる）場合、燃焼及び排気の悪化が抑制されずに、スモーク排出量が増加してしまう。そこで、ＥＣＵ１００は、パイロット噴射における要求噴射率傾きと実噴射率傾きとの間の差を解消し要求噴射率傾きと実噴射率傾きとを同等にするべく、メイン噴射及びアフタ噴射の噴射圧力を変更するための第３噴射制御処理を実行する。
【００６２】
＜第３噴射制御処理＞
次に、図８を参照し、本実施形態における第３噴射制御処理について説明する。ここに、図８は、第３噴射制御処理を示すフローチャートである。第３噴射制御処理では、負荷が中位又は高位の運転時に、パイロット噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の３段階の噴射が実行される。
【００６３】
図８において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速及びアクセル開度に基づいて運転条件を取得し（ステップＳ１００）、運転条件が中又は高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定の結果、中又は高負荷でないと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ１００からの処理が繰り返し行われる。
【００６４】
一方、ステップＳ３０１の判定の結果、運転条件が中又は高負荷であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００により、パイロット噴射の要求噴射率傾きαｐｌ２＿ｒｅｑが設定された上で、パイロット噴射が実行されると、噴射圧力センサ２１１ａによる検出噴射圧力に基づいて算出されたパイロット噴射の実噴射率傾きαｐｌ２と、要求噴射率傾きαｐｌ２＿ｒｅｑとの間の噴射率傾き差Δαｐｌ２（Δαｐｌ２＝αｐｌ２−αｐｌ２＿ｒｅｑ）が算出される（ステップＳ３０２）。続いて、ＥＣＵ１００により、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より小さい（Δαｐｌ２＜０：実噴射率傾きが要求噴射率傾きより小さい）か否かが判定される（ステップＳ３０３）。この判定の結果、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より大きい場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、噴射態様が変更されることなく、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第３噴射制御処理が終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ３０３の判定の結果、噴射率傾き差Δαｐｌ２が零より小さい場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、噴射率傾き差Δαｐｌ２に応じて噴射圧力Ｐｃｒが増加されるように（ステップＳ３０４）、メイン噴射及びアフタ噴射が実行され、一連の第３噴射制御処理が終了する。
【００６６】
第３噴射制御処理によれば、運転条件が中又は高負荷であって、パイロット噴射の実噴射率傾きが要求噴射率傾きに対し小さい（即ち、緩慢である）場合、メイン噴射及びアフタ噴射の噴射圧力を増加し、パイロット噴射の実噴射率傾きを要求噴射率傾きと同等にすることで、燃焼及び排気の悪化を抑制し、スモーク排出量を低減することが可能である。
【００６７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…シリンダ、２１１…インジェクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、前記複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える内燃機関の制御手段であって、
前記第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、
前記設定された第１目標噴射量と前記特定された第１実噴射量との間の差に応じて、前記複数の噴射のうちの、前記第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段
を備えることを特徴とする内燃機関の制御手段。
【請求項２】
前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より小さい場合、前記第２の噴射の噴射時期を進角し、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記噴射態様の一つとして、前記第２の噴射の噴射時期を遅角する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御手段。
【請求項３】
前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記第２の噴射の噴射時期を遅角することに加えて又は代えて、前記噴射態様の他の一つとして、前記第３の噴射の噴射量を増加する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御手段。
【請求項１】
複数の噴射によって段階的に燃料を気筒内に噴射する噴射手段と、前記複数の噴射のうちの第１の噴射で供給すべき第１目標噴射量を設定する設定手段とを備える内燃機関の制御手段であって、
前記第１の噴射で実際に噴射された第１実噴射量を特定する特定手段と、
前記設定された第１目標噴射量と前記特定された第１実噴射量との間の差に応じて、前記複数の噴射のうちの、前記第１の噴射に続く第２及び第３の噴射の少なくとも一方の噴射態様を変更する変更手段
を備えることを特徴とする内燃機関の制御手段。
【請求項２】
前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より小さい場合、前記第２の噴射の噴射時期を進角し、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記噴射態様の一つとして、前記第２の噴射の噴射時期を遅角する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御手段。
【請求項３】
前記変更手段は、前記特定された第１実噴射量が前記設定された第１目標噴射量より大きい場合、前記第２の噴射の噴射時期を遅角することに加えて又は代えて、前記噴射態様の他の一つとして、前記第３の噴射の噴射量を増加する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御手段。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７２３０６（Ｐ２０１３−７２３０６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０３８７（Ｐ２０１１−２１０３８７）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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