特許 6173162 燃焼制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6173162

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】燃焼制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/38 20060101AFI20170724BHJP

   F02D 41/40 20060101ALI20170724BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20170724BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/38 B

   F02D41/40 C

   F02D41/04 380L

   F02D41/04 385L

   F02D41/04 380E

   F02D45/00 314J

   F02D45/00 314Q

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-214898(P2013-214898)

(22)【出願日】2013年10月15日

(65)【公開番号】特開2015-78617(P2015-78617A)

(43)【公開日】2015年4月23日

【審査請求日】2016年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(72)【発明者】

【氏名】葛山 裕史

(72)【発明者】

【氏名】百武 高志

(72)【発明者】

【氏名】梅原 努

(72)【発明者】

【氏名】冬頭 孝之

(72)【発明者】

【氏名】瀧 昌弘

【審査官】 山村 秀政

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１８９００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４８１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４７９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９７６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９９／４２７１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／３８

Ｆ０２Ｄ ４１／０４

Ｆ０２Ｄ ４１／４０

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
第１のメイン燃料噴射を実施してから第２のメイン燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、
前記エンジンの水温を検出する水温検出手段と、
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温が基準温度よりも低いときに、前記第１のメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段とを備え、
前記第１の噴射弁制御手段は、
前記第１のメイン燃料噴射及び前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とに基づいて決定する第１の決定手段と、
前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を、前記第１の決定手段により決定された前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期よりも遅角させる噴射時期遅角手段とを有し、
前記第２の噴射弁制御手段は、
前記プレ燃料噴射の燃料噴射量を、前記エンジンの負荷と前記エンジンの水温とに基づいて決定する第２の決定手段と、
前記エンジンの負荷が所定値よりも低いときに、前記第１の決定手段により決定された前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量から前記第２の決定手段により決定された前記プレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量することで、前記第１の決定手段により決定された前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量を補正する減量補正を行う減量手段とを有し、
前記噴射時期遅角手段は、前記減量手段により前記減量補正を行うときに、熱発生率波形において、前記第１の決定手段により決定された前記燃料噴射時期に従って実施される前記第１のメイン燃料噴射による燃焼ピークと前記第２のメイン燃料噴射による燃焼ピークとの間隔を、前記基準温度時における前記第１のメイン燃料噴射による燃焼ピークと前記第２のメイン燃料噴射による燃焼ピークとの間隔に近付けるように、前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角させ、
前記第１の噴射弁制御手段は、前記エンジンの水温が前記基準温度よりも低く且つ前記エンジンの負荷が前記所定値よりも低いときは、前記第１の決定手段により決定された前記第１のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って前記第１のメイン燃料噴射を実施し、その後前記減量手段により補正された前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び前記噴射時期遅角手段により遅角させた前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期に従って前記第２のメイン燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃焼制御装置。

【請求項2】

前記噴射時期遅角手段は、特定の周波数帯において前記第１のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を前記第２のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。

【請求項3】

前記噴射時期遅角手段は、前記第１の決定手段により決定された前記第１のメイン燃料噴射及び前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量、及び前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温に応じて、前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼制御装置。

【請求項4】

前記第２の決定手段は、前記エンジンの水温が低くなるほど前記プレ燃料噴射の燃料噴射量が多くなるように、前記プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定し、
前記噴射時期遅角手段は、前記エンジンの水温が低くなるほど前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量が多くなるように、前記第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃焼制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、エンジンの低回転側や低負荷側の運転領域において、メイン燃料噴射の前にパイロット燃料噴射（プレ燃料噴射）を行うようにしたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２２１０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記従来技術のように予混合圧縮着火燃焼を行う場合には、メイン燃料噴射を複数回に分けて実施することがある。例えば、エンジン水温が低下したときは、未燃分のＨＣ、ＣＯを低減するために、プレ燃料噴射を実施した後に１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施することがある。この場合には、プレ燃料噴射及び１回目のメイン燃料噴射による燃焼が同時に行われるため、最初の熱発生率ピーク値が高くなると共に最初の熱発生率ピーク自体がずれる。その結果、燃焼騒音レベルが変化してしまう。

【0005】

本発明の目的は、エンジン水温が低下した時の燃焼騒音の変化を抑制することができる燃焼制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、第１のメイン燃料噴射を実施してから第２のメイン燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、エンジンの水温を検出する水温検出手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温が基準温度よりも低いときに、第１のメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備え、第１の噴射弁制御手段は、第１のメイン燃料噴射及び第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する第１の決定手段と、第１の決定手段により決定された第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期遅角手段とを有し、第２の噴射弁制御手段は、プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する第２の決定手段と、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する減量手段とを有し、噴射時期遅角手段は、減量手段により第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するときに、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することを特徴とするものである。

【0007】

このように本発明の燃焼制御装置においては、エンジンの水温が基準温度よりも低いときは、プレ燃料噴射を実施した後に第１のメイン燃料噴射及び第２のメイン燃料噴射を順次実施することにより、プレ燃料噴射による予熱で着火時期が進角し、第１のメイン燃料噴射による燃焼が活発化する。また、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量することにより、第１のメイン燃料噴射による活発な燃焼が十分に確保される。従って、エンジン水温低下時における未燃分のＨＣ、ＣＯの増加を抑制することができる。ここで、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するときに、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、熱発生率波形（燃焼波形）における２つの熱発生ピーク間隔が基準温度時のものに近づくようになる。また、音圧の周波数特性も基準温度時のものに近づけることができる。これにより、エンジン水温低下時の燃焼騒音を基準温度時の燃焼騒音と同等レベルにすることができる。

【0008】

好ましくは、噴射時期遅角手段は、特定の周波数帯において第１のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を第２のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。この場合には、音圧の周波数特性が基準温度時のものに近づくようになるため、エンジン水温低下時の燃焼騒音を確実に基準温度時の燃焼騒音と同等にすることができる。

【0009】

また、好ましくは、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、減量手段は、エンジンの負荷が所定値よりも低いときに、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する。この場合、エンジンの負荷が低いときは、第１のメイン燃料噴射による活発な燃焼が確保されるため、未燃分のＨＣ、ＣＯを確実に低減することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、エンジン水温が低下した時の燃焼騒音の変化を抑制することができる。これにより、車両の運転者に対して燃焼騒音の違和感を与えることが防止可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。

【図2】図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。

【図3】高負荷時及び低負荷時におけるプレ燃料噴射、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を示す図である。

【図4】１回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に２回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を干渉させる概念を示すグラフである。

【図5】熱発生率波形の一例を比較して示すグラフである。

【図6】音圧の周波数特性（スペクトル）の一例を比較して示すグラフである。

【図7】燃焼騒音の一例を比較して示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

図１は、本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が設けられている。

【0014】

各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。インジェクタ５は、噴射ノズル５ａから放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ５はコモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に常時供給されている。

【0015】

エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド８を介して接続されている。また、エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド１０を介して接続されている。

【0016】

吸気通路７には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１１、ターボ過給機１２のコンプレッサ１３、インタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が設けられている。排気通路９には、上流側から下流側に向けてターボ過給機１２のタービン１６及び触媒付きＤＰＦ１７が設けられている。

【0017】

また、ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を排気再循環ガス（ＥＧＲガス）として燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）ユニット１８を備えている。ＥＧＲユニット１８は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐように設けられ、ＥＧＲガスを還流するためのＥＧＲ通路１９と、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ２０と、ＥＧＲ通路１９を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２１と、このＥＧＲクーラ２１をバイパスするようにＥＧＲ通路１９に接続されたバイパス通路２２と、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替える切替弁２３とを有している。

【0018】

上記の各インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０及び切替弁２３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４によって制御される。ＥＣＵ２４には、クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６及び水温センサ２７が接続されている。

【0019】

クランク角センサ２５は、図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度（クランク角）を検出することで、エンジン本体２の回転数（エンジン回転数）を検出するセンサである。アクセル開度センサ２６は、エンジン本体２の負荷（エンジン負荷）としてアクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）を検出するセンサ（負荷検出手段）である。水温センサ２７は、エンジン本体２内を流れる冷却水の温度（エンジン水温）を検出するセンサ（水温検出手段）である。

【0020】

ここで、インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲユニット１８、ＥＣＵ２４及びセンサ２５〜２７は、本実施形態の燃焼制御装置２８を構成している。燃焼制御装置２８は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクル毎に、燃焼室４内に空気を吸入すると共に各インジェクタ５から燃焼室４内に燃料を複数回に分けて噴射（分割噴射）して、予混合圧縮着火燃焼（ＰＣＣＩ）を行うように制御する。

【0021】

図２は、ＥＣＵ２４により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、センサ２５〜２７の検出信号を入力し、所定のステップを行い、インジェクタ５を制御する処理である。

【0022】

同図において、まずクランク角センサ２５により検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ２６により検出されたアクセル開度（エンジン負荷）とに基づいて、図３に示すように、１回目のメイン燃料噴射（第１のメイン燃料噴射）及びこの後に実施される２回目のメイン燃料噴射（第２のメイン燃料噴射）の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０１）。

【0023】

ここで、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射は、予混合圧縮着火燃焼を行うための燃料噴射である。２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、２回目のメイン燃料噴射は、例えばピストン（図示せず）が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達する直前あるいはＴＤＣに達した直後となる時期に開始する。

【0024】

続いて、水温センサ２７により検出されたエンジン水温が基準温度（例えば８０℃）よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。

【0025】

エンジン水温が基準温度よりも低くないと判断されたときは、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。そして、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

【0026】

手順Ｓ１０２でエンジン水温が基準温度よりも低いと判断されたときは、エンジン負荷及びエンジン水温に基づいて、図３に示すように、１回目のメイン燃料噴射の前に実施されるプレ燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０３）。このとき、プレ燃料噴射の燃料噴射量は、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、エンジン水温が低くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を多くし、エンジン負荷が高くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を少なくする。

【0027】

続いて、エンジン負荷が所定値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。エンジン負荷が所定値以上であると判断されたときは、図３（ａ）に示すように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０５）。従って、手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。

【0028】

続いて、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。そして、手順Ｓ１０５で補正された燃料噴射量及び手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。続いて、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

【0029】

一方、手順Ｓ１０４でエンジン負荷が所定値以上でないと判断されたときは、図３（ｂ）に示すように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０６）。従って、手順Ｓ１０１で設定された２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。

【0030】

続いて、手順Ｓ１０１で設定された２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期をエンジン水温に応じて図３（ｂ）に示す状態から遅角する（手順Ｓ１０７）。このとき、エンジン水温が低くなるほど、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を多くする。

【0031】

また、このとき、図４に示すように、１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を干渉させることで、特定の周波数帯において１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することが好ましい。

【0032】

例えば、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及びエンジン水温に応じた最適な２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期のデータを噴射時期補正テーブルとして予め適合等により調べて用意しておき、その噴射時期補正テーブルを用いて２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。

【0033】

なお、図４においては、１点鎖線Ｌが１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、破線Ｍが２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、実線Ｎが両者の圧力波を干渉させたものを示している。

【0034】

続いて、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。そして、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。続いて、手順Ｓ１０６で補正された燃料噴射量及び手順Ｓ１０７で遅角された燃料噴射時期に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１１０）。

【0035】

以上の処理によって、エンジン１が暖気状態（例えば８０℃の基準温度以上）にあるときは、プレ燃料噴射が実施されずに、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射が順次実施される。一方、エンジン１が低水温状態にあるときは、プレ燃料噴射を実施した後に、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射が順次実施される。何れの場合も、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の終了後に所定期間を経て、燃料と空気との予混合気が着火するため、図５に示すような二山形状の熱発生率波形（燃焼波形）が得られる。

【0036】

以上において、ＥＣＵ２４は、第１のメイン燃料噴射を実施してから第２のメイン燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁５を制御する第１の噴射弁制御手段と、水温検出手段２７により検出されたエンジン１の水温が基準温度よりも低いときに、第１のメイン燃料噴射を実施する前にプレ燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁５を制御する第２の噴射弁制御手段とを構成する。

【0037】

このとき、図２に示す手順Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１０は、上記の第１の噴射弁制御手段として機能する。より具体的には、同手順Ｓ１０１は、第１のメイン燃料噴射及び第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する第１の決定手段として機能する。同手順Ｓ１０７は、第１の決定手段により決定された第２のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期遅角手段として機能する。

【0038】

また、図２に示す手順Ｓ１０２〜Ｓ１０６，Ｓ１０８は、上記の第２の噴射弁制御手段として機能する。より具体的には、同手順Ｓ１０３は、プレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する第２の決定手段として機能する。同手順Ｓ１０６は、第２のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する減量手段として機能する。

【0039】

ところで、エンジン水温が低い状態においてエンジン負荷が低いときは、上述したようにプレ燃料噴射の燃料噴射量分を２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量しているが、プレ燃料噴射及び１回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料は同時に燃焼するため、最初の熱発生が多くなると共に、熱発生率波形における最初の熱発生ピークが高くなる。その結果、基準温度時に対して燃焼騒音のレベルが変化してしまう。

【0040】

これに対し本実施形態では、エンジン水温が基準温度よりも低いときに、プレ燃料噴射の燃料噴射量分を２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量する場合は、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するので、熱発生率波形における２つの熱発生ピーク間隔（最初の熱発生ピークと２つ目の熱発生ピークとの間隔）が基準温度時のものに近づくようになる。このとき、特定の周波数帯において１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、音圧の周波数特性も基準温度時のものに近づくようになる。これにより、エンジン水温の低下時における燃焼騒音を基準温度時の燃焼騒音と同等レベルとすることができる。その結果、特に車両のアイドリング時などのエンジン負荷が低いときに、運転者がエンジン水温の上昇による燃焼騒音レベルの変動により違和感を感じることを防止できる。

【0041】

また、本実施形態では、エンジン水温が基準温度よりも低いときは、１回目のメイン燃料噴射の前にプレ燃料噴射を実施するので、プレ燃料噴射による予熱で着火時期が進角し、１回目のメイン燃料噴射による燃焼が活発化される。これにより、未燃分のＨＣ、ＣＯを低減することができる。

【0042】

また、エンジン水温が低い状態においてエンジン負荷が低いときは、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、１回目のメイン燃料噴射による燃焼がより活発化される。さらに、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することにより、十分に進行した１回目のメイン燃料噴射による燃焼を２回目のメイン燃料噴射による燃焼に活用することができる。これにより、未燃分のＨＣ、ＣＯを一層低減することができる。

【0043】

さらに、エンジン水温が低い状態においてエンジン負荷が高いときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、未燃分のＨＣ、ＣＯを低減しつつ、１回目のメイン燃料噴射による過度な燃焼の活発化が抑えられる。従って、燃焼騒音の増大を抑制することができる。

【0044】

図５は、熱発生率波形の一例を比較して示したものである。図中、破線Ｐは、エンジン水温が基準温度（８０℃）であるときに、プレ燃料噴射を実施しない場合の熱発生率波形を示している。１点鎖線Ｑは、エンジン水温が６０℃であるときに、プレ燃料噴射を実施し、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角しない場合（従来制御）の熱発生率波形を示している。実線Ｒは、エンジン水温が６０℃であるときに、プレ燃料噴射を実施し、更に２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角した場合（本制御）の熱発生率波形を示している。なお、何れの場合も、エンジン回転数は１３００ｒｐｍである。

【0045】

図５から分かるように、エンジン水温が基準温度よりも低い６０℃であるときは、プレ燃料噴射を実施することにより、熱発生率波形を基準温度時のものに近づけることができる。しかし、基準温度時には、２つの熱発生ピーク間隔がＸ１（約３．５°ＣＡ）であるのに対し、従来制御では、２つの熱発生ピーク間隔はＸ２（約３．０°ＣＡ）であり、基準温度時に比べて短くなっている。一方、本制御では、プレ燃料噴射を実施すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することで、２つの熱発生ピーク間隔はＸ３（約３．５°ＣＡ）となり、基準温度時と一致している。

【0046】

図６は、燃焼室４内（筒内）で発生する音圧の周波数特性（スペクトル）の一例を比較して示したものである。図中、破線Ｐは、エンジン水温が基準温度（８０℃）であるときに、プレ燃料噴射を実施しない場合の周波数特性を示している。１点鎖線Ｑは、エンジン水温が６０℃であるときに、プレ燃料噴射を実施し、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角しない場合（従来制御）の周波数特性を示している。実線Ｒは、エンジン水温が６０℃であるときに、プレ燃料噴射を実施し、更に２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角した場合（本制御）の周波数特性を示している。なお、何れの場合も、エンジン回転数は１３００ｒｐｍである。

【0047】

従来制御では、燃焼騒音が相殺される周波数帯が基準温度時に比べて高周波数側に移動し、音圧の最大値が低下している。その結果、図７に示すように、基準温度時に比べてオーバーオール（全周波数帯）の燃焼騒音レベルが低下している。

【0048】

一方、本制御では、特定の周波数帯において１回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を２回目のメイン燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角することで、燃焼騒音が相殺される周波数帯が従来制御に比べて低周波数側にシフトし、音圧の最大値が基準温度時とほぼ一致している。これにより、図７に示すように、オーバーオールの燃焼騒音レベルが基準温度時と同等レベルとなる。

【0049】

以上により、本実施形態によれば、暖気過程における燃焼騒音の変化を抑制することができる。

【0050】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、噴射時期補正テーブルを予め用意しておき、その噴射時期補正テーブルを用いて２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するようにしたが、特にその手法には限られない。例えば、燃焼室４内（筒内）の圧力を検出する筒内圧センサを設け、その筒内圧センサの検出値に基づいて、１回目の燃料噴射による燃焼時に発生する音圧の特定の周波数帯を打ち消すような２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を算出しても良い。

【0051】

また、上記実施形態では、エンジン負荷が所定値以上であるときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するようにしたが、エンジン負荷が所定値以上である場合でも、燃焼騒音の増加を許容できるのであれば、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量しても良い。この場合にも、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。

【0052】

さらに、上記実施形態では、１サイクル毎に２回のメイン燃料噴射を実施しているが、１サイクル毎にメイン燃料噴射を３回以上実施しても良い。なお、メイン燃料噴射を３回以上実施する場合には、最後のメイン燃料噴射が第２のメイン燃料噴射に相当し、その一つ前のメイン燃料噴射が第１のメイン燃料噴射に相当する。

【符号の説明】

【0053】

１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、２４…ＥＣＵ（第１の噴射弁制御手段、第２の噴射弁制御手段、第１の決定手段、噴射時期遅角手段、第２の決定手段、減量手段）、２６…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、２７…水温センサ（水温検出手段）、２８…燃焼制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】