内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】アフタ噴射による黒煙の発生を防止する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１の燃料噴射制御装置（ＥＣＵ１００）は、光量検出センサ９１、９２を介して、燃焼室３内の火炎の光量を検出する光量検出部１０１と、光量検出部１０１によって検出されたアフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定部１０３と、光量検出部１０１によって検出された火炎の光量に基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定部１０４と、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御部１０５と、を備える。
【解決手段】ディーゼルエンジン１の燃料噴射制御装置（ＥＣＵ１００）は、光量検出センサ９１、９２を介して、燃焼室３内の火炎の光量を検出する光量検出部１０１と、光量検出部１０１によって検出されたアフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定部１０３と、光量検出部１０１によって検出された火炎の光量に基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定部１０４と、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御部１０５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（主に、ディーゼルエンジン）の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクを発生する燃料噴射である主噴射（「メイン噴射」ともいう）の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射を活用によって、エンジン燃焼を改善し、黒煙（すす）及びＮＯｘを低減する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、第一噴孔群及び第二噴孔群を開閉する１つ以上の開閉弁を備え、高負荷領域においてメイン噴射の後に連続してアフタ噴射を実行し、メイン噴射時には、第一噴孔群及び第二噴孔群から燃料が噴射され、アフタ噴射時には、第一噴孔群から燃料が噴射されて、アフタ噴射期間中の第一噴孔近傍の実噴射圧力が、メイン噴射期間中の第一噴孔近傍の実噴射圧力よりも高く、開閉弁が第一噴孔群を開いて噴射を開始した後、開閉弁が同時又は短時間で第二噴孔群をも開いてメイン噴射を実行し、開閉弁が第二噴孔群を閉じた後アフタ噴射を実行し、アフタ噴射開始後から同時又は短時間よりも長い時間の経過後に、開閉弁が第一噴孔群をも閉じて噴射を終了する燃料噴射装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７４８４１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、上記特許文献１に記載の燃料噴射装置では、アフタ噴射の噴射タイミングが適当ではない場合には、アフタ噴射によって燃料と空気との混合状態が悪化して黒煙が発生することがある。
【０００６】
すなわち、筒内の平均温度が高い状態で、アフタ噴射によって燃料が噴射される場合には、メイン噴射後の着火の遅れ時間が短く、噴射された燃料の拡散が充分ではないため、局所的にリッチな状態となって黒煙が発生することになるのである。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することの可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、以下のように構成されている。
【０００９】
すなわち、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃焼室内の火炎の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段によって検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定手段と、前記光量検出手段によって検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定手段と、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の火炎の光量が検出され、検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かが判定される。また、検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【００１１】
すなわち、アフタ噴射の開始時期を遅角する程、下記２つの理由によって排気中の黒煙量は減少すると推定されるのである。
理由１：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、アフタ噴射時の筒内温度が低くなるために、燃料の空気導入時間（燃焼に至るまでの時間）が長くなって、燃料と空気との混合状態が改善される。
理由２：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、燃焼室内におけるメイン噴射による既燃ガスの拡散が進むため、既燃ガスの中へのアフタ噴射の燃料噴射による局所的な空気利用の悪化も改善される。
【００１２】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記光量検出手段が、前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量を検出する第１センサと、前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量を検出する第２センサと、を備えることが好ましい。
【００１３】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記第１センサによって前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量が検出され、前記第２センサによって前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量が検出されるため、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを容易に判定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されることが好ましい。
【００１５】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されるため、前記第２センサの検出感度の低下を抑制することができる。
【００１６】
すなわち、光量検出センサを燃焼ガスから保護するために、光量検出センサと燃焼室との間には光を透過する透過窓が形成されている（図３参照）ところ、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されるため、ピストンのトップリングによって上記透過窓に付着した汚れが除去されるので、前記第２センサの検出感度の低下を抑制することができるのである。
【００１７】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内温度の平均値を推定する温度推定手段を更に備え、前記光量検出手段が、前記アフタ噴射の開始時点から前記温度推定手段によって推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することが好ましい。
【００１８】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、筒内温度の平均値が推定され、前記アフタ噴射の開始時点から、推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量が検出されるため、適正な期間において前記燃焼室内の火炎の光量を検出することができる。
【００１９】
すなわち、筒内温度の平均値が燃料の自然着火温度以下である場合には、前記アフタ噴射によって噴射された燃料が燃焼に至らないため、前記アフタ噴射の開始時点から、筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することによって、適正な期間において前記燃焼室内の火炎の光量を検出することができるのである。
【００２０】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記噴射制御手段が、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することが好ましい。
【００２１】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が予め設定された所定角度だけ遅角されるため、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる。
【００２２】
すなわち、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、前記アフタ噴射の噴射時期を遅角すればアフタ噴射による黒煙の発生を減少することができるのである（図７参照）が、前記アフタ噴射の噴射時期をどの程度遅角すればよいかを求めることは困難である。よって、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することによって、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができるのである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の火炎の光量が検出され、検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かが判定される。また、検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るエンジン及びその吸排気系統の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すエンジンの燃焼室及びその周辺部の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す光量検出センサの一例を示す斜視図である。
【図４】図１に示すエンジンの燃料噴射制御装置の一例を示す機能構成図である。
【図５】図４に示す光量検出部の検出タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図６】メイン噴射及びアフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。
【図７】図４に示すＥＣＵの効果の一例を示すグラフである。
【図８】図４に示すＥＣＵの動作の一例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】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、車両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、本発明に係る燃料噴射制御装置を適用した場合について説明する。
【００２６】
−エンジンの構成−
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンともいう）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン１及びその吸排気系統の一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１に示すエンジンの燃焼室及びその周辺部の一例を示す断面図である。なお、エンジン１は、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」に相当する。図１に示すように、エンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を備えるディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００２７】
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、機関燃料通路２７等を備えている。
【００２８】
サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介して、コモンレール２２に供給するポンプである。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配するものである。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタによって構成されている。
【００２９】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）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６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、吸気の流れの上流側から下流側に向けて順に、エアクリーナ６５、エアフローメータ４３、及び、スロットルバルブ６２が配設されている。エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して、吸気通路に流入される空気量を検出するセンサである。
【００３０】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３、７４が接続されている。また、この排気通路には、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えた排気浄化装置７７が配設されている。
【００３１】
ＮＳＲ触媒７５（ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒：ＮＯｘ吸蔵触媒）は、排気中に多量の酸素が存在している状態においては、ＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、且つ、還元成分（例えば、燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においては、ＮＯｘを還元して放出する。放出されたＮＯｘ（例えば、ＮＯ2又はＮＯ）は、排気中のＨＣ又はＣＯと速やかに反応することによって更に還元されてＮ2となる。また、ＨＣ及びＣＯは、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ2又はＮＯ）を還元することで、自身は酸化されて、それぞれ、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2となる。すなわち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度及びＨＣ成分を適宜調整することによって、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することが可能に構成されている。
【００３２】
ＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７６は、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、「ＰＭ」という）を捕集するものである。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したＮＯｘは還元されて放出される。更に、ＤＰＮＲ触媒７６には、捕集したＰＭを酸化及び燃焼する触媒が担持されている。
【００３３】
次に、エンジン１の燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、４つの気筒毎に、それぞれ、円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部には、それぞれ、ピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。
【００３４】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には、燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部にガスケット１４を介して取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとによって区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、キャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。
【００３５】
ピストン１３の側面には、上側から下側に向けて順に、トップリング１３１、セカンドリング１３２、及び、オイルリング１３３が、ピストン１３の側面に形成されたピストンリング溝に、それぞれ、嵌合されている。トップリング１３１及びセカンドリング１３２は、ピストン１３の側面と、シリンダボア１２の内周面との間のシールをするリングである。オイルリング１３３は、ピストン１３の側面と、シリンダボア１２の内周面との間の潤滑を行うリングである。
【００３６】
ピストン１３は、コネクティングロッド１８の小端部１８ａがピストンピン１３ｃによって連結されており、コネクティングロッド１８の大端部は、エンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これによって、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動が、コネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトが回転することで、エンジン出力が得られるべく構成されている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。グロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることによって赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火及び燃焼を促進する始動補助装置として機能する。
【００３７】
シリンダヘッド１５には、燃焼室３へ空気を導入する吸気ポート１５ａと、燃焼室３から排気ガスを排出する排気ポート７１とが形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６と排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７とが配設されている。吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、シリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、エンジン１は、クロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射するインジェクタ２３が配設されている。インジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するものである。
【００３８】
また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の径方向の略中央位置に臨んで配設され、燃焼室３における径方向中央部近傍の火炎の光量（輝度）を検出する光量検出センサ９１（９１Ａ）が配設されている。また、シリンダブロック１１には、燃焼室３の側壁（シリンダボア１２の内壁面）近傍における火炎の光量を検出する光量検出センサ９２（９２Ａ）が配設されている。光量検出センサ９２（９２Ａ）は、シリンダボア１２に配設され、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されている。なお、光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１センサ」及び「第２センサ」に相当する。
【００３９】
更に、図１に示すように、エンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。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及びコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は、吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。また、ターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）によってコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった、いわゆる「過給動作」を行うものである。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。
【００４０】
吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するインタークーラ６１が配設されている。インタークーラ６１よりも更に下流側に設けられたスロットルバルブ６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であって、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００４１】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を吸気系６に還流させて、燃焼室３へ再度供給することによって燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、ＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を調整するＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するＥＧＲクーラ８２とが設けられている。
【００４２】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、図１に示すように、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件、又は、エンジン１の運転状態を検出して、検出結果を示す検出信号をＥＣＵ１００に対して出力する（図４参照）。また、図２に示す光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）は、火炎の光量（輝度）を検出し、検出された火炎の光量（輝度）を示す信号をＥＣＵ１００に対して出力する（図４参照）。
【００４３】
例えば、スロットル開度センサ４２は、スロットルバルブ６２の開度を検出し、検出されたスロットルバルブ６２の開度を示す検出信号を出力する。エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）を検出し、検出された吸入空気量を示す検出信号を出力する。
【００４４】
また、空燃比センサ４４は、排気系７の排気浄化装置７７の下流において、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する空燃比を検出し、検出された空燃比を示す検出信号を出力する。排気温センサ４５は、排気系７の排気浄化装置７７の下流において、排気ガスの温度（排気温度）を検出し、検出された排気温度を示す検出信号を出力する。レール圧センサ４１は、コモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力を検出し、検出された燃料の圧力を示す検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配設され、吸入空気の温度を検出し、検出された吸入空気の温度を示す検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配設され、吸入空気圧力を検出し、検出された吸入空気圧力を示す検出信号を出力する。
【００４５】
−光量検出センサ−
次に図３を参照して、光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）の構造について説明する。図３は、図２に示す光量検出センサ９１（９１Ａ）、９２（９２Ａ）の一例を示す斜視図である。
【００４６】
図３（ａ）は、燃焼室３の火炎からの輻射による温度上昇を検出するタイプの光量検出センサ９１、９２の一例を示す一部破断斜視図である。なお、図３（ａ）に示す輻射による温度上昇を検出するタイプの光量検出センサ９１、９２は、公知のセンサである（例えば、「直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室壁面熱損失の測定」、海上技術安全研究所報告、第８巻、第２号（平成２０年度）、８９ページ〜９５ページ参照）から、以下に、簡単にその構成を説明する。
【００４７】
図３（ａ）に示すように光量検出センサ９１は、表面接点９１１、深部接点９１２、第１金属９１３、第２金属９１４、透過窓９１５、及び、センサボディ９１６を備えている。第１金属９１３及び第２金属９１４は、熱電対を構成する異種の金属である。表面接点９１１及び深部接点９１２において、第１金属９１３及び第２金属９１４は、接続されて熱電対を形成し、温度を示す信号を出力する。また、透過窓９１５は、例えば、サファイヤ等からなり、表面接点９１１及び深部接点９１２に形成された熱電対への対流熱伝達を遮断することによって、燃焼室３の火炎からの輻射による温度変化のみを抽出するべく構成されている。
【００４８】
図３（ｂ）は、放射率の異なる２箇所の差温から燃焼室３の火炎からの輻射を検出するタイプの光量検出センサ９１Ａ、９２Ａの一例を示す一部破断斜視図である。なお、図３（ｂ）に示す放射率の異なる２箇所の差温から燃焼室３の火炎からの輻射を検出するタイプの光量検出センサ９１Ａ、９２Ａも、公知のセンサである（例えば、ＣＡＰＴＥＣ製、輻射センサ、「ＲＦシリーズ」参照）から、以下に、簡単にその構成を説明する。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように光量検出センサ９１Ａは、透過窓９１１Ａ、センサボディ９１２Ａ、反射板９１３Ａ、及び、吸熱板９１４Ａを備えている。吸熱板９１４Ａを透過した輻射熱が、吸熱板９１４Ａの背面側（図３の右上側）に配設された温接点に入射され、反射板９１３Ａの背面側（図３の右上側）に配設された冷接点との間で熱エネルギ差を発生させる。この熱エネルギ差に応じた起電力を、光量検出センサ９１Ａが検出して、起電力を示す検出信号を出力する。
【００５０】
本実施形態では、光量検出センサ９１、９２が配設されている場合について説明するが、光量検出センサ９１、９２に換えて光量検出センサ９１Ａ、９２Ａが配設されている形態でもよい。また、光量検出センサが、燃焼室３の火炎の発光強度を検出するフォトセンサを備える形態でもよい。
【００５１】
図２を参照して上述のように、光量検出センサ９１によって燃焼室３の中央部近傍における火炎の光量が検出され、光量検出センサ９２によって燃焼室３の側壁近傍における火炎の光量が検出されるため、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを容易に判定することができる（図４を参照して後述する拡散方向判定部１０４参照）。
【００５２】
本実施形態では、光量検出センサ９１、９２が配設される場合について説明するが、燃焼室３中央部から側壁方向へ向けて適度に離間した位置に、３個以上の光量検出センサが配設される形態でもよい。この場合には、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを更に容易に判定することができる。
【００５３】
また、図２を参照して上述のように、光量検出センサ９２が、シリンダボア１２に配設された光量検出センサ９２であって、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されるため、光量検出センサ９２の検出感度の低下を抑制することができる。
【００５４】
すなわち、図３に示すように、光量検出センサ９２を燃焼ガスから保護するために、光量検出センサ９２と燃焼室３との間には光を透過する透過窓９１５が形成されているところ、光量検出センサ９２が、シリンダボア１２に配設された光量検出センサ９２であって、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されるため、ピストン１３のトップリング１３１によって透過窓９１５に付着した汚れが除去されるので、光量検出センサ９２の検出感度の低下を抑制することができるのである。
【００５５】
本実施形態では、光量検出センサ９２が、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側のシリンダブロック１１に配設される場合について説明するが、光量検出センサ９２が、シリンダヘッド１５の燃焼室３の側壁（シリンダボア１２の内壁面）近傍に配設される形態でもよい。
【００５６】
−ＥＣＵ−
ここで、図４を参照して、ＥＣＵ１００について説明する。図４は、図１に示すエンジン１の燃料噴射制御装置の一例を示す機能構成図である。
【００５７】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、各種制御プログラム、及び、各種制御プログラムを実行する際に参照されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）、マップ等を記憶するメモりである。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラム、及び、ルックアップテーブル、マップに基づいて各種の演算処理を実行するものである。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、ＣＰＵでの演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時に（又は、イグニッションＯＦＦ時に）、保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。また、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭは、バスを介して互いに接続される。
【００５８】
ＥＣＵ１００には、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、空燃比センサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が通信可能に接続されている。更に、ＥＣＵ１００には、エンジン１の冷却水温を示す検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量を示す検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、及び、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０等が通信可能に接続されている。更に、ＥＣＵ１００には、インジェクタ２３、スロットルバルブ６２、及び、ＥＧＲバルブ８１等が通信可能に接続されている。
【００５９】
そして、ＥＣＵ１００は、上記の各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、後述するパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射（主噴射）、アフタ噴射を実行する。
【００６０】
−ＥＣＵ１００の構成−
次に、図４を参照して本発明に係る「内燃機関の燃料噴射制御装置」（ＥＣＵ１００）の構成について説明する。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５として機能する。ここで、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５は、本発明に係る「内燃機関の燃料噴射制御装置」の一部に相当する。
【００６１】
温度推定部１０１は、筒内温度Ｔの平均値ＴＡを推定する機能部である。なお、温度推定部１０１は、特許請求の範囲に記載の「温度推定手段」に相当する。具体的には、温度推定部１０１は、例えば、筒内噴射が行われてから吸気バルブ１６（図２参照）が閉弁されるまでの期間内における筒内圧力の変化に基づいて筒内温度の平均値ＴＡを推定する（例えば、特開２０１１−５８４１０号公報参照）。
【００６２】
光量検出部１０２は、燃焼室３（図２参照）内の火炎の光量を検出する機能部である。なお、光量検出部１０２は、特許請求の範囲に記載の「光量検出手段」の一部に相当する。具体的には、アフタ噴射の開始時点から温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、光量検出センサ９１、９２（図２参照）を介して、燃焼室３内の火炎の光量を検出する。
【００６３】
ここで、図５を参照して、光量検出部１０２によって燃焼室３内の火炎の光量が検出される期間について説明する。図５は、図４に示す光量検出部１０２の検出タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡの推移を示すグラフＧ１１であり、図５（ｂ）は、インジェクタ２３による燃料の噴射タイミングを示すグラフＧ１２であり、図５（ｃ）は、光量検出部１０２の検出タイミングを示すグラフＧ１３である。なお、グラフの横軸は全てクランク角θである。
【００６４】
−燃料噴射形態−
図５（ｂ）にグラフＧ１２で示すように、本実施形態では、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される。ここで、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射の各動作について説明する。
【００６５】
（パイロット噴射）
クランク角θが角θ１から角θ２までの間に実行されるパイロット噴射は、インジェクタ２３（図１、図２参照）からのメイン噴射（主噴射）に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を充分に高めて、燃料の自着火温度に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。
【００６６】
（プレ噴射）
クランク角θが角θ３から角θ４までの間に実行されるプレ噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。プレ噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。
【００６７】
（メイン噴射）
クランク角θが角θ５から角θ６までの間に実行されるメイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生のための燃料の供給動作）である。メイン噴射での燃料噴射量は、例えば、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための総燃料噴射量からプレ噴射での噴射量を減算した噴射量として設定される。
【００６８】
（アフタ噴射）
クランク角θが角θ７から角θ８までの間に実行されるアフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させて各触媒７５、７６の温度を活性温度まで高める機能、ＮＯｘ還元時に各触媒７５，７６に未燃料成分を供給する機能等を発揮する噴射動作である。なお、メイン噴射が終了するクランク角θである角θ６からアフタ噴射が噴射するクランク角θである角θ７までの期間を、以下の説明において、「アフタ噴射インターバルＤＴ」という。
【００６９】
図５（ａ）にグラフＧ１１で示すように、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡは、メイン噴射の開始前に自然着火温度ＴＡ０に到達し、メイン噴射において噴射された燃料の着火によって最大値に到達し、その後、漸減する。そして、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡは、アフタ噴射後のクランク角θが角θ９であるタイミングで、自然着火温度ＴＡ０に到達し、更に、漸減する。
【００７０】
図５（ｃ）にグラフＧ１３で示すように、光量検出部１０２は、アフタ噴射の開始タイミングであるクランク角θが角θ７であるタイミングから、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に到達するタイミングであるクランク角θが角θ９であるタイミングまで、燃焼室３内の火炎の光量を検出する。
【００７１】
このようにして、温度推定部１０１によって、筒内温度の平均値ＴＡが推定され、光量検出部１０２によって、アフタ噴射の開始時点から、推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、燃焼室３内の火炎の光量が検出されるため、適正な期間において燃焼室３内の火炎の光量を検出することができる。
【００７２】
すなわち、筒内温度の平均値ＴＡが燃料の自然着火温度ＴＡ０以下である場合には、アフタ噴射によって噴射された燃料が燃焼に至らないため、筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、燃焼室３内の火炎の光量を検出することによって、適正な期間において燃焼室３内の火炎の光量を検出することができるのである。
【００７３】
再び、図４に戻って、ＥＣＵ１００の機能構成について説明する。光量判定部１０３は、光量検出部１０２によって検出されたアフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する機能部である。なお、光量判定部１０３は、特許請求の範囲に記載の「光量判定手段」に相当する。具体的には、光量判定部１０３は、例えば、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間において、光量検出センサ９１（図２参照）によって検出された光量の最大値ＱＬＭが、閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かを判定する。
【００７４】
本実施形態では、光量判定部１０３が、光量検出センサ９１で検出された光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬ０以上であるか否かを判定する場合について説明するが、光量判定部１０３が、光量検出センサ９１で検出された光量の平均値ＱＬＡが閾値光量ＱＬＡ０以上であるか否かを判定する形態でもよい。
【００７５】
拡散方向判定部１０４は、光量検出部１０２によって検出された火炎の光量ＱＬに基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する機能部である。なお、拡散方向判定部１０４は、特許請求の範囲に記載の「拡散方向判定手段」に相当する。
【００７６】
具体的には、拡散方向判定部１０４は、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間における、光量検出センサ９１及び光量検出センサ９２（図２参照）によって、それぞれ、検出された光量ＱＬ１及び光量ＱＬ２に基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する。
【００７７】
更に具体的には、拡散方向判定部１０４は、例えば、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間において、光量ＱＬ１が最大値となるクランク角θ１０、及び、光量ＱＬ２が最大値となるクランク角θ２０を求め、クランク角θ２０がクランク角θ１０より遅角側である場合に、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散していると判定する。
【００７８】
噴射制御部１０５は、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期を遅角する機能部である。なお、噴射制御部１０５は、特許請求の範囲に記載の「噴射制御手段」に相当する。また、噴射制御部１０５は、排気温センサ４５（図１参照）によって検出された排気ガスの温度ＴＥが、予め設定された所定温度ＴＥ０（例えば、１１００℃）以下であるか否かを判定し、温度ＴＥが所定温度ＴＥ０より大きい場合には、アフタ噴射の実施を遅延する。
【００７９】
具体的には、噴射制御部１０５は、例えば、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期（図５では、クランク角θが角θ７であるタイミング）を予め設定された所定角度Δθ（例えば、５°）だけ遅角する。
【００８０】
このようにして、アフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、図７を参照して後述するように、アフタ噴射の噴射時期を遅角すればアフタ噴射による黒煙の発生を減少することができるのであるが、アフタ噴射の噴射時期をどの程度遅角すればよいかを求めることは困難である。よって、次回のアフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度Δθ（例えば、５°）だけ遅角することによって、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができるのである。
【００８１】
ここで、図６、図７を参照して、噴射制御部１０５によって行われるアフタ噴射において噴射時期を遅角する効果について説明する。図６は、メイン噴射及びアフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。図６（ａ）は、メイン噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図であって、図６（ｂ）は、アフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。
【００８２】
図６（ａ）に示すように、メイン噴射では、火炎Ｆ１は、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄよりも外周側まで拡がっている。また、火炎Ｆ１の拡がる方向Ｖ１は、図６（ａ）に示すように、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄに衝突するまで拡がった後、一部の火炎Ｆ１は内周側へ戻される。また、図６（ｂ）に示すように、アフタ噴射では、火炎Ｆ２は、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄの内側まで拡がっている。また、火炎Ｆ２の拡がる方向Ｖ２は、図６（ｂ）に示すように、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄに向けて拡がる。
【００８３】
図７は、図４に示すＥＣＵ１００の効果の一例を示すグラフである。図７（ａ）は、アフタ噴射インターバルＤＴと、排気ガスの温度との関係を示すグラフＧ２１、Ｇ２２であり、図７（ｂ）は、アフタ噴射インターバルＤＴと、排気中の黒煙量との関係を示すグラフＧ３１、Ｇ３２である。ここで、実線で示すグラフＧ２１及びグラフＧ３１は、アフタ噴射において噴射される燃料が多い場合（例えば、１ストローク当り３ｍｍ3である場合）であって、破線で示すグラフＧ２２及びグラフＧ３２は、アフタ噴射において噴射される燃料が少ない場合（例えば、１ストローク当り２ｍｍ3である場合）である。
【００８４】
図７（ａ）のグラフＧ２１、Ｇ２２から判るように、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、矢印Ｖ３で示すように、排気ガスの温度は上昇する。また、図７（ｂ）のグラフＧ３１、Ｇ３２から判るように、アフタ噴射インターバルＤＴが所定値ＤＴ０以上である場合には、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、矢印Ｖ４で示すように、排気中の黒煙量は減少する。
【００８５】
すなわち、図７に示すアフタ噴射インターバルＤＴが所定値ＤＴ０以上である領域ＡＲにおいては、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、下記２つの理由によって排気中の黒煙量は減少すると推定される。
理由１：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、アフタ噴射時の筒内温度が低くなるために、燃料の空気導入時間（燃焼に至るまでの時間）が長くなって、燃料と空気との混合状態が改善される。
理由２：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、燃焼室３内におけるメイン噴射による既燃ガスの拡散が進むため、既燃ガスの中へのアフタ噴射の燃料噴射による局所的な空気利用の悪化も改善される。
【００８６】
−ＥＣＵ１００の動作−
次に、図８を参照して、ＥＣＵ１００の動作を説明する。図８は、図４に示すＥＣＵ１００の動作の一例を示すフローチャートである。まず、噴射制御部によって、排気温センサ４５によって検出された排気ガスの温度ＴＥが所定温度ＴＥ０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１でＮＯの場合には、処理が待機状態とされる。ステップＳ１０１でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０３へ進められる。そして、噴射制御部１０５によって、アフタ噴射が実施される（ステップＳ１０３）。
【００８７】
次いで、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１、９２を介して、燃焼室３内における火炎の光量ＱＬ１、ＱＬ２の検出が開始される（ステップＳ１０５）。次に、光量検出部１０２によって、温度推定部１０１で推定された筒内温度の平均値ＴＡが、燃料の自然着火温度ＴＡ０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７でＮＯの場合には、処理が待機状態とされる。ステップＳ１０７でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０９へ進められる。
【００８８】
そして、光量検出部１０２によって、燃焼室３内における火炎の光量の検出が終了される（ステップＳ１０９）。次いで、光量判定部１０３によって、ステップＳ１０５からステップＳ１０９の期間内に、光量検出センサ９１で検出された光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが、閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１でＮＯの場合には処理が終了される。ステップＳ１１１でＹＥＳの場合には処理がステップＳ１１３へ進められる。
【００８９】
次に、拡散方向判定部１０４によって、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３でＮＯの場合には、処理が終了される。ステップＳ１１３でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１１５へ進められる。そして、噴射制御部１０５によって、次回のアフタ噴射の噴射時期が所定角度Δθだけ遅角されて（ステップＳ１１５）、処理が終了される。
【００９０】
このようにして、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１を介して、燃焼室３内の火炎の光量ＱＬ１が検出され、光量判定部１０３によって、アフタ噴射による火炎の光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが、予め設定された閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かが判定される。また、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１、９２を介して、検出された火炎の光量ＱＬ１、ＱＬ２に基づき、拡散方向判定部１０４によって、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、アフタ噴射による火炎の光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、噴射制御部１０５によって、次回のアフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【００９１】
−他の実施形態−
本実施形態においては、ＥＣＵ１００が、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５として機能する場合について説明したが、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５のうち、少なくとも１つが、電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。
【００９２】
本実施形態においては、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される場合について説明したが、少なくともメイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される形態であればよい。すなわち、パイロット噴射及びプレ噴射の少なくとも一方を実施しない形態でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、内燃機関（主に、ディーゼルエンジン）の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ ディーゼルエンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダボア
１３ ピストン
１３１ トップリング
１３２ セカンドリング
１３３ オイルリング
１３ｂ キャビティ
１３ｄ 外縁部
１５ シリンダヘッド
１９ グロープラグ
２ 燃料供給系
２３ インジェクタ
３ 燃焼室
９１ 光量検出センサ（第１センサ：光量検出手段の一部）
９１５ 透過窓
９２ 光量検出センサ（第２センサ：光量検出手段の一部）
１００ ＥＣＵ
１０１ 温度推定部（温度推定手段）
１０２ 光量検出部（光量検出手段の一部）
１０３ 光量判定部（光量判定手段）
１０４ 拡散方向判定部（拡散方向判定手段）
１０５ 噴射制御部（噴射制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（主に、ディーゼルエンジン）の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクを発生する燃料噴射である主噴射（「メイン噴射」ともいう）の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射を活用によって、エンジン燃焼を改善し、黒煙（すす）及びＮＯｘを低減する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、第一噴孔群及び第二噴孔群を開閉する１つ以上の開閉弁を備え、高負荷領域においてメイン噴射の後に連続してアフタ噴射を実行し、メイン噴射時には、第一噴孔群及び第二噴孔群から燃料が噴射され、アフタ噴射時には、第一噴孔群から燃料が噴射されて、アフタ噴射期間中の第一噴孔近傍の実噴射圧力が、メイン噴射期間中の第一噴孔近傍の実噴射圧力よりも高く、開閉弁が第一噴孔群を開いて噴射を開始した後、開閉弁が同時又は短時間で第二噴孔群をも開いてメイン噴射を実行し、開閉弁が第二噴孔群を閉じた後アフタ噴射を実行し、アフタ噴射開始後から同時又は短時間よりも長い時間の経過後に、開閉弁が第一噴孔群をも閉じて噴射を終了する燃料噴射装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７４８４１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、上記特許文献１に記載の燃料噴射装置では、アフタ噴射の噴射タイミングが適当ではない場合には、アフタ噴射によって燃料と空気との混合状態が悪化して黒煙が発生することがある。
【０００６】
すなわち、筒内の平均温度が高い状態で、アフタ噴射によって燃料が噴射される場合には、メイン噴射後の着火の遅れ時間が短く、噴射された燃料の拡散が充分ではないため、局所的にリッチな状態となって黒煙が発生することになるのである。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することの可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、以下のように構成されている。
【０００９】
すなわち、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃焼室内の火炎の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段によって検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定手段と、前記光量検出手段によって検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定手段と、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の火炎の光量が検出され、検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かが判定される。また、検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【００１１】
すなわち、アフタ噴射の開始時期を遅角する程、下記２つの理由によって排気中の黒煙量は減少すると推定されるのである。
理由１：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、アフタ噴射時の筒内温度が低くなるために、燃料の空気導入時間（燃焼に至るまでの時間）が長くなって、燃料と空気との混合状態が改善される。
理由２：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、燃焼室内におけるメイン噴射による既燃ガスの拡散が進むため、既燃ガスの中へのアフタ噴射の燃料噴射による局所的な空気利用の悪化も改善される。
【００１２】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記光量検出手段が、前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量を検出する第１センサと、前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量を検出する第２センサと、を備えることが好ましい。
【００１３】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記第１センサによって前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量が検出され、前記第２センサによって前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量が検出されるため、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを容易に判定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されることが好ましい。
【００１５】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されるため、前記第２センサの検出感度の低下を抑制することができる。
【００１６】
すなわち、光量検出センサを燃焼ガスから保護するために、光量検出センサと燃焼室との間には光を透過する透過窓が形成されている（図３参照）ところ、前記第２センサが、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されるため、ピストンのトップリングによって上記透過窓に付着した汚れが除去されるので、前記第２センサの検出感度の低下を抑制することができるのである。
【００１７】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内温度の平均値を推定する温度推定手段を更に備え、前記光量検出手段が、前記アフタ噴射の開始時点から前記温度推定手段によって推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することが好ましい。
【００１８】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、筒内温度の平均値が推定され、前記アフタ噴射の開始時点から、推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量が検出されるため、適正な期間において前記燃焼室内の火炎の光量を検出することができる。
【００１９】
すなわち、筒内温度の平均値が燃料の自然着火温度以下である場合には、前記アフタ噴射によって噴射された燃料が燃焼に至らないため、前記アフタ噴射の開始時点から、筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することによって、適正な期間において前記燃焼室内の火炎の光量を検出することができるのである。
【００２０】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記噴射制御手段が、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することが好ましい。
【００２１】
かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が予め設定された所定角度だけ遅角されるため、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる。
【００２２】
すなわち、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、前記アフタ噴射の噴射時期を遅角すればアフタ噴射による黒煙の発生を減少することができるのである（図７参照）が、前記アフタ噴射の噴射時期をどの程度遅角すればよいかを求めることは困難である。よって、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することによって、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができるのである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の火炎の光量が検出され、検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かが判定される。また、検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るエンジン及びその吸排気系統の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すエンジンの燃焼室及びその周辺部の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す光量検出センサの一例を示す斜視図である。
【図４】図１に示すエンジンの燃料噴射制御装置の一例を示す機能構成図である。
【図５】図４に示す光量検出部の検出タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図６】メイン噴射及びアフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。
【図７】図４に示すＥＣＵの効果の一例を示すグラフである。
【図８】図４に示すＥＣＵの動作の一例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】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、車両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、本発明に係る燃料噴射制御装置を適用した場合について説明する。
【００２６】
−エンジンの構成−
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンともいう）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン１及びその吸排気系統の一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１に示すエンジンの燃焼室及びその周辺部の一例を示す断面図である。なお、エンジン１は、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」に相当する。図１に示すように、エンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を備えるディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００２７】
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、機関燃料通路２７等を備えている。
【００２８】
サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介して、コモンレール２２に供給するポンプである。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配するものである。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタによって構成されている。
【００２９】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）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６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、吸気の流れの上流側から下流側に向けて順に、エアクリーナ６５、エアフローメータ４３、及び、スロットルバルブ６２が配設されている。エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して、吸気通路に流入される空気量を検出するセンサである。
【００３０】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３、７４が接続されている。また、この排気通路には、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えた排気浄化装置７７が配設されている。
【００３１】
ＮＳＲ触媒７５（ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒：ＮＯｘ吸蔵触媒）は、排気中に多量の酸素が存在している状態においては、ＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、且つ、還元成分（例えば、燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においては、ＮＯｘを還元して放出する。放出されたＮＯｘ（例えば、ＮＯ2又はＮＯ）は、排気中のＨＣ又はＣＯと速やかに反応することによって更に還元されてＮ2となる。また、ＨＣ及びＣＯは、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ2又はＮＯ）を還元することで、自身は酸化されて、それぞれ、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2となる。すなわち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度及びＨＣ成分を適宜調整することによって、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することが可能に構成されている。
【００３２】
ＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７６は、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、「ＰＭ」という）を捕集するものである。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したＮＯｘは還元されて放出される。更に、ＤＰＮＲ触媒７６には、捕集したＰＭを酸化及び燃焼する触媒が担持されている。
【００３３】
次に、エンジン１の燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、４つの気筒毎に、それぞれ、円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部には、それぞれ、ピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。
【００３４】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には、燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部にガスケット１４を介して取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとによって区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、キャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。
【００３５】
ピストン１３の側面には、上側から下側に向けて順に、トップリング１３１、セカンドリング１３２、及び、オイルリング１３３が、ピストン１３の側面に形成されたピストンリング溝に、それぞれ、嵌合されている。トップリング１３１及びセカンドリング１３２は、ピストン１３の側面と、シリンダボア１２の内周面との間のシールをするリングである。オイルリング１３３は、ピストン１３の側面と、シリンダボア１２の内周面との間の潤滑を行うリングである。
【００３６】
ピストン１３は、コネクティングロッド１８の小端部１８ａがピストンピン１３ｃによって連結されており、コネクティングロッド１８の大端部は、エンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これによって、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動が、コネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトが回転することで、エンジン出力が得られるべく構成されている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。グロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることによって赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火及び燃焼を促進する始動補助装置として機能する。
【００３７】
シリンダヘッド１５には、燃焼室３へ空気を導入する吸気ポート１５ａと、燃焼室３から排気ガスを排出する排気ポート７１とが形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６と排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７とが配設されている。吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、シリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、エンジン１は、クロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射するインジェクタ２３が配設されている。インジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するものである。
【００３８】
また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の径方向の略中央位置に臨んで配設され、燃焼室３における径方向中央部近傍の火炎の光量（輝度）を検出する光量検出センサ９１（９１Ａ）が配設されている。また、シリンダブロック１１には、燃焼室３の側壁（シリンダボア１２の内壁面）近傍における火炎の光量を検出する光量検出センサ９２（９２Ａ）が配設されている。光量検出センサ９２（９２Ａ）は、シリンダボア１２に配設され、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されている。なお、光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１センサ」及び「第２センサ」に相当する。
【００３９】
更に、図１に示すように、エンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。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及びコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は、吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。また、ターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）によってコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった、いわゆる「過給動作」を行うものである。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。
【００４０】
吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するインタークーラ６１が配設されている。インタークーラ６１よりも更に下流側に設けられたスロットルバルブ６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であって、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００４１】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を吸気系６に還流させて、燃焼室３へ再度供給することによって燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、ＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を調整するＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するＥＧＲクーラ８２とが設けられている。
【００４２】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、図１に示すように、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件、又は、エンジン１の運転状態を検出して、検出結果を示す検出信号をＥＣＵ１００に対して出力する（図４参照）。また、図２に示す光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）は、火炎の光量（輝度）を検出し、検出された火炎の光量（輝度）を示す信号をＥＣＵ１００に対して出力する（図４参照）。
【００４３】
例えば、スロットル開度センサ４２は、スロットルバルブ６２の開度を検出し、検出されたスロットルバルブ６２の開度を示す検出信号を出力する。エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）を検出し、検出された吸入空気量を示す検出信号を出力する。
【００４４】
また、空燃比センサ４４は、排気系７の排気浄化装置７７の下流において、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する空燃比を検出し、検出された空燃比を示す検出信号を出力する。排気温センサ４５は、排気系７の排気浄化装置７７の下流において、排気ガスの温度（排気温度）を検出し、検出された排気温度を示す検出信号を出力する。レール圧センサ４１は、コモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力を検出し、検出された燃料の圧力を示す検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配設され、吸入空気の温度を検出し、検出された吸入空気の温度を示す検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配設され、吸入空気圧力を検出し、検出された吸入空気圧力を示す検出信号を出力する。
【００４５】
−光量検出センサ−
次に図３を参照して、光量検出センサ９１（９１Ａ）及び光量検出センサ９２（９２Ａ）の構造について説明する。図３は、図２に示す光量検出センサ９１（９１Ａ）、９２（９２Ａ）の一例を示す斜視図である。
【００４６】
図３（ａ）は、燃焼室３の火炎からの輻射による温度上昇を検出するタイプの光量検出センサ９１、９２の一例を示す一部破断斜視図である。なお、図３（ａ）に示す輻射による温度上昇を検出するタイプの光量検出センサ９１、９２は、公知のセンサである（例えば、「直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室壁面熱損失の測定」、海上技術安全研究所報告、第８巻、第２号（平成２０年度）、８９ページ〜９５ページ参照）から、以下に、簡単にその構成を説明する。
【００４７】
図３（ａ）に示すように光量検出センサ９１は、表面接点９１１、深部接点９１２、第１金属９１３、第２金属９１４、透過窓９１５、及び、センサボディ９１６を備えている。第１金属９１３及び第２金属９１４は、熱電対を構成する異種の金属である。表面接点９１１及び深部接点９１２において、第１金属９１３及び第２金属９１４は、接続されて熱電対を形成し、温度を示す信号を出力する。また、透過窓９１５は、例えば、サファイヤ等からなり、表面接点９１１及び深部接点９１２に形成された熱電対への対流熱伝達を遮断することによって、燃焼室３の火炎からの輻射による温度変化のみを抽出するべく構成されている。
【００４８】
図３（ｂ）は、放射率の異なる２箇所の差温から燃焼室３の火炎からの輻射を検出するタイプの光量検出センサ９１Ａ、９２Ａの一例を示す一部破断斜視図である。なお、図３（ｂ）に示す放射率の異なる２箇所の差温から燃焼室３の火炎からの輻射を検出するタイプの光量検出センサ９１Ａ、９２Ａも、公知のセンサである（例えば、ＣＡＰＴＥＣ製、輻射センサ、「ＲＦシリーズ」参照）から、以下に、簡単にその構成を説明する。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように光量検出センサ９１Ａは、透過窓９１１Ａ、センサボディ９１２Ａ、反射板９１３Ａ、及び、吸熱板９１４Ａを備えている。吸熱板９１４Ａを透過した輻射熱が、吸熱板９１４Ａの背面側（図３の右上側）に配設された温接点に入射され、反射板９１３Ａの背面側（図３の右上側）に配設された冷接点との間で熱エネルギ差を発生させる。この熱エネルギ差に応じた起電力を、光量検出センサ９１Ａが検出して、起電力を示す検出信号を出力する。
【００５０】
本実施形態では、光量検出センサ９１、９２が配設されている場合について説明するが、光量検出センサ９１、９２に換えて光量検出センサ９１Ａ、９２Ａが配設されている形態でもよい。また、光量検出センサが、燃焼室３の火炎の発光強度を検出するフォトセンサを備える形態でもよい。
【００５１】
図２を参照して上述のように、光量検出センサ９１によって燃焼室３の中央部近傍における火炎の光量が検出され、光量検出センサ９２によって燃焼室３の側壁近傍における火炎の光量が検出されるため、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを容易に判定することができる（図４を参照して後述する拡散方向判定部１０４参照）。
【００５２】
本実施形態では、光量検出センサ９１、９２が配設される場合について説明するが、燃焼室３中央部から側壁方向へ向けて適度に離間した位置に、３個以上の光量検出センサが配設される形態でもよい。この場合には、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散しているか否かを更に容易に判定することができる。
【００５３】
また、図２を参照して上述のように、光量検出センサ９２が、シリンダボア１２に配設された光量検出センサ９２であって、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されるため、光量検出センサ９２の検出感度の低下を抑制することができる。
【００５４】
すなわち、図３に示すように、光量検出センサ９２を燃焼ガスから保護するために、光量検出センサ９２と燃焼室３との間には光を透過する透過窓９１５が形成されているところ、光量検出センサ９２が、シリンダボア１２に配設された光量検出センサ９２であって、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側に配設されるため、ピストン１３のトップリング１３１によって透過窓９１５に付着した汚れが除去されるので、光量検出センサ９２の検出感度の低下を抑制することができるのである。
【００５５】
本実施形態では、光量検出センサ９２が、上死点におけるピストン１３のトップリング１３１の位置よりも下側のシリンダブロック１１に配設される場合について説明するが、光量検出センサ９２が、シリンダヘッド１５の燃焼室３の側壁（シリンダボア１２の内壁面）近傍に配設される形態でもよい。
【００５６】
−ＥＣＵ−
ここで、図４を参照して、ＥＣＵ１００について説明する。図４は、図１に示すエンジン１の燃料噴射制御装置の一例を示す機能構成図である。
【００５７】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、各種制御プログラム、及び、各種制御プログラムを実行する際に参照されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）、マップ等を記憶するメモりである。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラム、及び、ルックアップテーブル、マップに基づいて各種の演算処理を実行するものである。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、ＣＰＵでの演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時に（又は、イグニッションＯＦＦ時に）、保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。また、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭは、バスを介して互いに接続される。
【００５８】
ＥＣＵ１００には、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、空燃比センサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が通信可能に接続されている。更に、ＥＣＵ１００には、エンジン１の冷却水温を示す検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量を示す検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、及び、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０等が通信可能に接続されている。更に、ＥＣＵ１００には、インジェクタ２３、スロットルバルブ６２、及び、ＥＧＲバルブ８１等が通信可能に接続されている。
【００５９】
そして、ＥＣＵ１００は、上記の各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、後述するパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射（主噴射）、アフタ噴射を実行する。
【００６０】
−ＥＣＵ１００の構成−
次に、図４を参照して本発明に係る「内燃機関の燃料噴射制御装置」（ＥＣＵ１００）の構成について説明する。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５として機能する。ここで、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５は、本発明に係る「内燃機関の燃料噴射制御装置」の一部に相当する。
【００６１】
温度推定部１０１は、筒内温度Ｔの平均値ＴＡを推定する機能部である。なお、温度推定部１０１は、特許請求の範囲に記載の「温度推定手段」に相当する。具体的には、温度推定部１０１は、例えば、筒内噴射が行われてから吸気バルブ１６（図２参照）が閉弁されるまでの期間内における筒内圧力の変化に基づいて筒内温度の平均値ＴＡを推定する（例えば、特開２０１１−５８４１０号公報参照）。
【００６２】
光量検出部１０２は、燃焼室３（図２参照）内の火炎の光量を検出する機能部である。なお、光量検出部１０２は、特許請求の範囲に記載の「光量検出手段」の一部に相当する。具体的には、アフタ噴射の開始時点から温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、光量検出センサ９１、９２（図２参照）を介して、燃焼室３内の火炎の光量を検出する。
【００６３】
ここで、図５を参照して、光量検出部１０２によって燃焼室３内の火炎の光量が検出される期間について説明する。図５は、図４に示す光量検出部１０２の検出タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡの推移を示すグラフＧ１１であり、図５（ｂ）は、インジェクタ２３による燃料の噴射タイミングを示すグラフＧ１２であり、図５（ｃ）は、光量検出部１０２の検出タイミングを示すグラフＧ１３である。なお、グラフの横軸は全てクランク角θである。
【００６４】
−燃料噴射形態−
図５（ｂ）にグラフＧ１２で示すように、本実施形態では、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される。ここで、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射の各動作について説明する。
【００６５】
（パイロット噴射）
クランク角θが角θ１から角θ２までの間に実行されるパイロット噴射は、インジェクタ２３（図１、図２参照）からのメイン噴射（主噴射）に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を充分に高めて、燃料の自着火温度に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。
【００６６】
（プレ噴射）
クランク角θが角θ３から角θ４までの間に実行されるプレ噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。プレ噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。
【００６７】
（メイン噴射）
クランク角θが角θ５から角θ６までの間に実行されるメイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生のための燃料の供給動作）である。メイン噴射での燃料噴射量は、例えば、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための総燃料噴射量からプレ噴射での噴射量を減算した噴射量として設定される。
【００６８】
（アフタ噴射）
クランク角θが角θ７から角θ８までの間に実行されるアフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させて各触媒７５、７６の温度を活性温度まで高める機能、ＮＯｘ還元時に各触媒７５，７６に未燃料成分を供給する機能等を発揮する噴射動作である。なお、メイン噴射が終了するクランク角θである角θ６からアフタ噴射が噴射するクランク角θである角θ７までの期間を、以下の説明において、「アフタ噴射インターバルＤＴ」という。
【００６９】
図５（ａ）にグラフＧ１１で示すように、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡは、メイン噴射の開始前に自然着火温度ＴＡ０に到達し、メイン噴射において噴射された燃料の着火によって最大値に到達し、その後、漸減する。そして、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡは、アフタ噴射後のクランク角θが角θ９であるタイミングで、自然着火温度ＴＡ０に到達し、更に、漸減する。
【００７０】
図５（ｃ）にグラフＧ１３で示すように、光量検出部１０２は、アフタ噴射の開始タイミングであるクランク角θが角θ７であるタイミングから、温度推定部１０１によって推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に到達するタイミングであるクランク角θが角θ９であるタイミングまで、燃焼室３内の火炎の光量を検出する。
【００７１】
このようにして、温度推定部１０１によって、筒内温度の平均値ＴＡが推定され、光量検出部１０２によって、アフタ噴射の開始時点から、推定された筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、燃焼室３内の火炎の光量が検出されるため、適正な期間において燃焼室３内の火炎の光量を検出することができる。
【００７２】
すなわち、筒内温度の平均値ＴＡが燃料の自然着火温度ＴＡ０以下である場合には、アフタ噴射によって噴射された燃料が燃焼に至らないため、筒内温度の平均値ＴＡが自然着火温度ＴＡ０に低下するまでの期間において、燃焼室３内の火炎の光量を検出することによって、適正な期間において燃焼室３内の火炎の光量を検出することができるのである。
【００７３】
再び、図４に戻って、ＥＣＵ１００の機能構成について説明する。光量判定部１０３は、光量検出部１０２によって検出されたアフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する機能部である。なお、光量判定部１０３は、特許請求の範囲に記載の「光量判定手段」に相当する。具体的には、光量判定部１０３は、例えば、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間において、光量検出センサ９１（図２参照）によって検出された光量の最大値ＱＬＭが、閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かを判定する。
【００７４】
本実施形態では、光量判定部１０３が、光量検出センサ９１で検出された光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬ０以上であるか否かを判定する場合について説明するが、光量判定部１０３が、光量検出センサ９１で検出された光量の平均値ＱＬＡが閾値光量ＱＬＡ０以上であるか否かを判定する形態でもよい。
【００７５】
拡散方向判定部１０４は、光量検出部１０２によって検出された火炎の光量ＱＬに基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する機能部である。なお、拡散方向判定部１０４は、特許請求の範囲に記載の「拡散方向判定手段」に相当する。
【００７６】
具体的には、拡散方向判定部１０４は、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間における、光量検出センサ９１及び光量検出センサ９２（図２参照）によって、それぞれ、検出された光量ＱＬ１及び光量ＱＬ２に基づき、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する。
【００７７】
更に具体的には、拡散方向判定部１０４は、例えば、図５に示すクランク角θが角θ７であるタイミングからクランク角θが角θ９であるタイミングまでの期間において、光量ＱＬ１が最大値となるクランク角θ１０、及び、光量ＱＬ２が最大値となるクランク角θ２０を求め、クランク角θ２０がクランク角θ１０より遅角側である場合に、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散していると判定する。
【００７８】
噴射制御部１０５は、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期を遅角する機能部である。なお、噴射制御部１０５は、特許請求の範囲に記載の「噴射制御手段」に相当する。また、噴射制御部１０５は、排気温センサ４５（図１参照）によって検出された排気ガスの温度ＴＥが、予め設定された所定温度ＴＥ０（例えば、１１００℃）以下であるか否かを判定し、温度ＴＥが所定温度ＴＥ０より大きい場合には、アフタ噴射の実施を遅延する。
【００７９】
具体的には、噴射制御部１０５は、例えば、光量判定部１０３によってアフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、拡散方向判定部１０４によって燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回のアフタ噴射の噴射時期（図５では、クランク角θが角θ７であるタイミング）を予め設定された所定角度Δθ（例えば、５°）だけ遅角する。
【００８０】
このようにして、アフタ噴射による火炎の光量の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、図７を参照して後述するように、アフタ噴射の噴射時期を遅角すればアフタ噴射による黒煙の発生を減少することができるのであるが、アフタ噴射の噴射時期をどの程度遅角すればよいかを求めることは困難である。よって、次回のアフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度Δθ（例えば、５°）だけ遅角することによって、簡素な構成でアフタ噴射による黒煙の発生を防止することができるのである。
【００８１】
ここで、図６、図７を参照して、噴射制御部１０５によって行われるアフタ噴射において噴射時期を遅角する効果について説明する。図６は、メイン噴射及びアフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。図６（ａ）は、メイン噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図であって、図６（ｂ）は、アフタ噴射における火炎の発生状況の一例を示す概念図である。
【００８２】
図６（ａ）に示すように、メイン噴射では、火炎Ｆ１は、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄよりも外周側まで拡がっている。また、火炎Ｆ１の拡がる方向Ｖ１は、図６（ａ）に示すように、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄに衝突するまで拡がった後、一部の火炎Ｆ１は内周側へ戻される。また、図６（ｂ）に示すように、アフタ噴射では、火炎Ｆ２は、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄの内側まで拡がっている。また、火炎Ｆ２の拡がる方向Ｖ２は、図６（ｂ）に示すように、キャビティ１３ｂの外縁部１３ｄに向けて拡がる。
【００８３】
図７は、図４に示すＥＣＵ１００の効果の一例を示すグラフである。図７（ａ）は、アフタ噴射インターバルＤＴと、排気ガスの温度との関係を示すグラフＧ２１、Ｇ２２であり、図７（ｂ）は、アフタ噴射インターバルＤＴと、排気中の黒煙量との関係を示すグラフＧ３１、Ｇ３２である。ここで、実線で示すグラフＧ２１及びグラフＧ３１は、アフタ噴射において噴射される燃料が多い場合（例えば、１ストローク当り３ｍｍ3である場合）であって、破線で示すグラフＧ２２及びグラフＧ３２は、アフタ噴射において噴射される燃料が少ない場合（例えば、１ストローク当り２ｍｍ3である場合）である。
【００８４】
図７（ａ）のグラフＧ２１、Ｇ２２から判るように、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、矢印Ｖ３で示すように、排気ガスの温度は上昇する。また、図７（ｂ）のグラフＧ３１、Ｇ３２から判るように、アフタ噴射インターバルＤＴが所定値ＤＴ０以上である場合には、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、矢印Ｖ４で示すように、排気中の黒煙量は減少する。
【００８５】
すなわち、図７に示すアフタ噴射インターバルＤＴが所定値ＤＴ０以上である領域ＡＲにおいては、アフタ噴射インターバルＤＴを大きくする程（アフタ噴射の開始時期を遅角する程）、下記２つの理由によって排気中の黒煙量は減少すると推定される。
理由１：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、アフタ噴射時の筒内温度が低くなるために、燃料の空気導入時間（燃焼に至るまでの時間）が長くなって、燃料と空気との混合状態が改善される。
理由２：アフタ噴射の開始時期を遅角する程、燃焼室３内におけるメイン噴射による既燃ガスの拡散が進むため、既燃ガスの中へのアフタ噴射の燃料噴射による局所的な空気利用の悪化も改善される。
【００８６】
−ＥＣＵ１００の動作−
次に、図８を参照して、ＥＣＵ１００の動作を説明する。図８は、図４に示すＥＣＵ１００の動作の一例を示すフローチャートである。まず、噴射制御部によって、排気温センサ４５によって検出された排気ガスの温度ＴＥが所定温度ＴＥ０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１でＮＯの場合には、処理が待機状態とされる。ステップＳ１０１でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０３へ進められる。そして、噴射制御部１０５によって、アフタ噴射が実施される（ステップＳ１０３）。
【００８７】
次いで、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１、９２を介して、燃焼室３内における火炎の光量ＱＬ１、ＱＬ２の検出が開始される（ステップＳ１０５）。次に、光量検出部１０２によって、温度推定部１０１で推定された筒内温度の平均値ＴＡが、燃料の自然着火温度ＴＡ０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７でＮＯの場合には、処理が待機状態とされる。ステップＳ１０７でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０９へ進められる。
【００８８】
そして、光量検出部１０２によって、燃焼室３内における火炎の光量の検出が終了される（ステップＳ１０９）。次いで、光量判定部１０３によって、ステップＳ１０５からステップＳ１０９の期間内に、光量検出センサ９１で検出された光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが、閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１でＮＯの場合には処理が終了される。ステップＳ１１１でＹＥＳの場合には処理がステップＳ１１３へ進められる。
【００８９】
次に、拡散方向判定部１０４によって、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３の中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３でＮＯの場合には、処理が終了される。ステップＳ１１３でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１１５へ進められる。そして、噴射制御部１０５によって、次回のアフタ噴射の噴射時期が所定角度Δθだけ遅角されて（ステップＳ１１５）、処理が終了される。
【００９０】
このようにして、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１を介して、燃焼室３内の火炎の光量ＱＬ１が検出され、光量判定部１０３によって、アフタ噴射による火炎の光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが、予め設定された閾値光量ＱＬＭ０以上であるか否かが判定される。また、光量検出部１０２によって、光量検出センサ９１、９２を介して、検出された火炎の光量ＱＬ１、ＱＬ２に基づき、拡散方向判定部１０４によって、燃焼室３内の火炎が、燃焼室３中央から外周方向へ拡散しているか否かが判定される。そして、アフタ噴射による火炎の光量ＱＬ１の最大値ＱＬＭが閾値光量ＱＬＭ０以上であると判定され、且つ、燃焼室３内の火炎が燃焼室３中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、噴射制御部１０５によって、次回のアフタ噴射の噴射時期が遅角されるため、アフタ噴射による黒煙の発生を防止することができる（図７参照）。
【００９１】
−他の実施形態−
本実施形態においては、ＥＣＵ１００が、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５として機能する場合について説明したが、温度推定部１０１、光量検出部１０２、光量判定部１０３、拡散方向判定部１０４、及び、噴射制御部１０５のうち、少なくとも１つが、電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。
【００９２】
本実施形態においては、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される場合について説明したが、少なくともメイン噴射、及び、アフタ噴射が、順次実行される形態であればよい。すなわち、パイロット噴射及びプレ噴射の少なくとも一方を実施しない形態でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、内燃機関（主に、ディーゼルエンジン）の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ ディーゼルエンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダボア
１３ ピストン
１３１ トップリング
１３２ セカンドリング
１３３ オイルリング
１３ｂ キャビティ
１３ｄ 外縁部
１５ シリンダヘッド
１９ グロープラグ
２ 燃料供給系
２３ インジェクタ
３ 燃焼室
９１ 光量検出センサ（第１センサ：光量検出手段の一部）
９１５ 透過窓
９２ 光量検出センサ（第２センサ：光量検出手段の一部）
１００ ＥＣＵ
１０１ 温度推定部（温度推定手段）
１０２ 光量検出部（光量検出手段の一部）
１０３ 光量判定部（光量判定手段）
１０４ 拡散方向判定部（拡散方向判定手段）
１０５ 噴射制御部（噴射制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
燃焼室内の火炎の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段によって検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定手段と、
前記光量検出手段によって検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定手段と、
前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記光量検出手段は、前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量を検出する第１センサと、前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量を検出する第２センサと、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記第２センサは、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
筒内温度の平均値を推定する温度推定手段を更に備え、
前記光量検出手段は、前記アフタ噴射の開始時点から前記温度推定手段によって推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
内燃機関の１サイクル中に、燃料噴射弁から、トルクを発生する燃料噴射である主噴射と、当該主噴射の後に行われる燃料噴射であるアフタ噴射とを実行する圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
燃焼室内の火炎の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段によって検出された前記アフタ噴射による火炎の光量が、予め設定された閾値光量以上であるか否かを判定する光量判定手段と、
前記光量検出手段によって検出された火炎の光量に基づき、前記燃焼室内の火炎が、前記燃焼室中央から外周方向へ拡散しているか否かを判定する拡散方向判定手段と、
前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を遅角する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記光量検出手段は、前記燃焼室の中央部近傍における火炎の光量を検出する第１センサと、前記燃焼室の側壁近傍における火炎の光量を検出する第２センサと、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記第２センサは、シリンダボアに配設された光量検出センサであって、上死点におけるピストンのトップリングの位置よりも下側に配設されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
筒内温度の平均値を推定する温度推定手段を更に備え、
前記光量検出手段は、前記アフタ噴射の開始時点から前記温度推定手段によって推定された筒内温度の平均値が自然着火温度に低下するまでの期間において、前記燃焼室内の火炎の光量を検出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記光量判定手段によって前記アフタ噴射による火炎の光量が前記閾値光量以上であると判定され、且つ、前記拡散方向判定手段によって前記燃焼室内の火炎が前記燃焼室中央部から側壁方向へ拡散していると判定された場合に、次回の前記アフタ噴射の噴射時期を予め設定された所定角度だけ遅角することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【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２０１３−８７７５３（Ｐ２０１３−８７７５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１９３６（Ｐ２０１１−２３１９３６）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【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５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【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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