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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022174419
(43)【公開日】2022-11-24
(54)【発明の名称】圧縮自己着火式内燃機関の制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 41/40 20060101AFI20221116BHJP
【ＦＩ】
F02D41/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021080204
(22)【出願日】2021-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(71)【出願人】
【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】110000394
【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】薄井 陽
(72)【発明者】
【氏名】深澤 俊晴
(72)【発明者】
【氏名】脇坂 佳史
【テーマコード（参考）】
3G301
【Ｆターム（参考）】
3G301HA02
3G301JA24
3G301JA37
3G301LB12
3G301MA26
3G301NA05
3G301PC01Z
3G301PE03Z
(57)【要約】
【課題】圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程にて発生させる複数の燃焼である、プレ燃焼、プレ燃焼の一部に重なるようにプレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼、第１燃焼の一部に重なるように第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼において、プレ燃焼を適切に制御することで、第１燃焼の発生開始時期をより正確かつ安定的に制御し、スモーク発生量や燃焼騒音をより低減させることができる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】１回の燃焼工程のプレ燃焼、第１燃焼、第２燃焼に対し、第１燃焼に対する筒内熱発生量のクランク角度微分値の発生開始時期よりも前における、プレ燃焼に対する筒内熱発生量のクランク角度微分値で囲まれたプレ燃焼発生率面積Ｑｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量が、目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射の噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する。
【選択図】図１６
【解決手段】１回の燃焼工程のプレ燃焼、第１燃焼、第２燃焼に対し、第１燃焼に対する筒内熱発生量のクランク角度微分値の発生開始時期よりも前における、プレ燃焼に対する筒内熱発生量のクランク角度微分値で囲まれたプレ燃焼発生率面積Ｑｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量が、目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射の噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、複数の燃焼を発生させる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、
プレ燃焼と、
前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、
前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、
を有しており、
１回の燃焼工程に対して、
時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の発生開始時期よりも前における、
前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
にて囲まれたプレ燃焼発生率面積をＱｐ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記プレ燃焼発生率面積であるＱｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量が、予め設定された目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、
プレ燃焼と、
前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、
前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、
を有しており、
１回の燃焼工程に対して、
時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の発生開始時期よりも前における、
前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
にて囲まれたプレ燃焼発生率面積をＱｐ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記プレ燃焼発生率面積であるＱｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量が、予め設定された目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【請求項2】
圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、複数の燃焼を発生させる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、
プレ燃焼と、
前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、
前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、
を有しており、
１回の燃焼工程に対して、
時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の発生開始時期における、
前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の高さであるプレ燃焼発生率高さをＨｐｒｅ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記プレ燃焼発生率高さであるＨｐｒｅに基づいたプレ燃焼発生率高さ関連量が、予め設定された目標プレ燃焼高さ関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、
プレ燃焼と、
前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、
前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、
を有しており、
１回の燃焼工程に対して、
時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の発生開始時期における、
前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、
あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、
の高さであるプレ燃焼発生率高さをＨｐｒｅ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記プレ燃焼発生率高さであるＨｐｒｅに基づいたプレ燃焼発生率高さ関連量が、予め設定された目標プレ燃焼高さ関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【請求項3】
請求項１に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量から換算した熱量である総投入熱量をＱａｌｌ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、Ｑｐ／Ｑａｌｌを、前記プレ燃焼発生率面積関連量とする、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量から換算した熱量である総投入熱量をＱａｌｌ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、Ｑｐ／Ｑａｌｌを、前記プレ燃焼発生率面積関連量とする、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【請求項4】
請求項２に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量をＱｖ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを、前記プレ燃焼発生率高さ関連量とする、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量をＱｖ、
とした場合、
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを、前記プレ燃焼発生率高さ関連量とする、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか一項に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の２つ前の前記パイロット噴射の噴射量を調整する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、
前記燃料噴射調整部にて、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の２つ前の前記パイロット噴射の噴射量を調整する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、
１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク時間位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク時間位置と、の時間差をΔｔ、前記第１ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｐ、前記第２ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、
あるいは、１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク角度位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク角度位置と、の前記クランク角度の差をクランクシャフトの回転数に基づいて時間に換算した時間差をΔｔ、前記第１ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｐ、前記第２ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、
前記制御装置は、
前記圧縮自己着火式内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記圧縮自己着火式内燃機関の前記運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δｔが前記目標時間差に近づくようにまたは前記Δｔに基づいた時間差関連量が前記目標時間差関連量に近づくように、かつ、前記Ｈｐ／Ｈｍが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の１つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を求める、燃料噴射算出部と、
を有し、
前記燃料噴射算出部にて求めた前記噴射時期及び前記噴射量を、前記燃料噴射調整部にて調整する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク時間位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク時間位置と、の時間差をΔｔ、前記第１ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｐ、前記第２ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、
あるいは、１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク角度位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク角度位置と、の前記クランク角度の差をクランクシャフトの回転数に基づいて時間に換算した時間差をΔｔ、前記第１ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｐ、前記第２ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、
前記制御装置は、
前記圧縮自己着火式内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記圧縮自己着火式内燃機関の前記運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δｔが前記目標時間差に近づくようにまたは前記Δｔに基づいた時間差関連量が前記目標時間差関連量に近づくように、かつ、前記Ｈｐ／Ｈｍが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の１つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を求める、燃料噴射算出部と、
を有し、
前記燃料噴射算出部にて求めた前記噴射時期及び前記噴射量を、前記燃料噴射調整部にて調整する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ピストンで空気を圧縮加熱した燃焼室内に燃料を噴射して自己着火させて燃焼させる圧縮自己着火式内燃機関（例えば一般的なディーゼルエンジン）では、空気と燃料が混合された燃焼室内で点火プラグのスパークにて着火させて燃焼させる火花点火式内燃機関（例えば一般的なガソリンエンジン）と比較して燃焼時の騒音が大きく、スモークの発生量も多い。
【0003】
従来より、圧縮自己着火式内燃機関では、１回の燃焼サイクルにて、主となるメイン噴射の前段噴射となる複数のパイロット噴射を行った後にメイン噴射を行い、パイロット噴射によって発生した第１燃焼と、主にメイン噴射によって発生した第２燃焼と、のそれぞれの圧力波を相互干渉させることで燃焼騒音を低減する種々の方法が考案されている。
【0004】
例えば特許文献１に記載の圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置では、メイン噴射の前にプレ噴射（パイロット噴射に相当）を行い、メイン噴射の後にアフター噴射を行っている。そして１回の燃焼工程におけるプレ噴射の燃焼であるプレ燃焼（第１燃焼に相当）による熱発生率のピーク位置と、メイン噴射の燃焼であるメイン燃焼（第２燃焼に相当）による熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、アフター噴射の燃焼であるアフター燃焼による熱発生率のピーク位置との時間差と、を内燃機関の負荷や回転数（内燃機関の運転状態）が変動しても狙いの間隔となるように制御している。この制御により、エンジンの構造系が有する複数の共振周波数帯域の内、最も周波数の高い３５００［Ｈｚ］近傍のピークを有する周波数帯域の共振を抑制するとともに、共振周波数帯域のうち低周波側の１３００［Ｈｚ］、１７００［Ｈｚ］、２５００［Ｈｚ］をピークとするノック音を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６２８８０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
以降では、特に記載が無ければ、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射を区別せず、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射をまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。そしてパイロット噴射による燃焼である第１燃焼によって発生する圧力波と、主にメイン噴射による燃焼である第２燃焼によって発生する圧力波と、にて、燃焼騒音を相殺して低減する相殺波が形成されると仮定する。
【0007】
なお、１回の燃焼工程に対して燃焼は複数発生されており、これらの複数の燃焼は、プレ燃焼と、プレ燃焼の一部に重なるようにプレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、第１燃焼の一部に重なるように第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主にメイン噴射によって発生させる第２燃焼と、を有している。
【0008】
本願発明者は、種々の実験やシミュレーションによって、圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音をより低減するための相殺波は、圧縮自己着火式内燃機関に固有の共振周波数に限らず、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じて最適な相殺周波数が存在すること、さらに、最適な相殺周波数において、最適な相殺振幅が存在すること、を見い出した。つまり、圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音は、固有の共振周波数以外にも影響度の大きなものがあり、共振周波数に絞った周波数の相殺波を形成するのでなく、運転領域に応じて周波数と振幅を調整した相殺波を形成することで、総合的な燃焼騒音をより低減できることを見い出した。
【0009】
さらに本願発明者は、最適な相殺波を安定的に得るためには、第１燃焼の発生開始時期をより正確に目標開始時期とする必要があり、そのためには第１燃焼の直前に発生させるプレ燃焼を適切に制御する必要があることを見い出した。プレ燃焼には、要求される熱発生量や熱発生率の高さ等が存在し、それらが要求から外れると、第１燃焼の発生開始時期が不安定になったり、スモークの発生量が増加したりすることを見い出した。
【0010】
特許文献１では、相殺波の周波数を、エンジン固有の共振周波数の１３００［Ｈｚ］、１７００［Ｈｚ］、２５００［Ｈｚ］のノック音を相殺するように、プレ燃焼（第１燃焼に相当）の熱発生率のピーク位置とメイン燃焼（第２燃焼に相当）の熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼の熱発生率のピーク位置とアフター燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差と、を狙いの間隔に制御している。つまり、圧縮自己着火式内燃機関に固有の共振周波数に着目しており、運転状態に応じた最適な相殺周波数に着目していない。また、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じてプレ噴射（パイロット噴射に相当）の噴射量の増量を行っているが、燃焼しにくい運転領域において狙った位置でプレ燃焼（第１燃焼に相当）を発生させるための増量であり、最適な相殺振幅にするためのものではない。また特許文献１には、メイン噴射に対応する第２燃焼（メイン燃焼）の手前に発生させる第１燃焼のさらに直前に発生させる燃焼の適切な制御が必要である点について、記載も示唆も見受けられない。
【0011】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程にて発生させる複数の燃焼である、プレ燃焼、プレ燃焼の一部に重なるようにプレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼、第１燃焼の一部に重なるように第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼において、プレ燃焼を適切に制御することで、第１燃焼の発生開始時期をより正確かつ安定的に制御し、スモーク発生量や燃焼騒音をより低減させることができる、圧縮自己着火式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】
【0012】
上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、複数の燃焼を発生させる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、プレ燃焼と、前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、を有している。１回の燃焼工程に対して、時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、の発生開始時期よりも前における、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、にて囲まれたプレ燃焼発生率面積をＱｐ、とした場合、前記制御装置は、前記プレ燃焼発生率面積であるＱｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量が、予め設定された目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【0013】
次に、本発明の第２の発明は、圧縮自己着火式内燃機関における１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、複数の燃焼を発生させる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。１回の燃焼工程に対する複数の前記燃焼は、プレ燃焼と、前記プレ燃焼の一部に重なるように前記プレ燃焼に続いて発生させる第１燃焼と、前記第１燃焼の一部に重なるように前記第１燃焼に続いて発生させる第２燃焼であって主に前記メイン噴射によって発生する前記第２燃焼と、を有している。１回の燃焼工程に対して、時間に応じて変化する筒内熱発生量または筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、あるいは、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する前記筒内熱発生量または前記筒内圧力において、前記第１燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、の発生開始時期における、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値、あるいは、前記プレ燃焼に対応する前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値、の高さであるプレ燃焼発生率高さをＨｐｒｅ、とした場合、前記制御装置は、前記プレ燃焼発生率高さであるＨｐｒｅに基づいたプレ燃焼発生率高さ関連量が、予め設定された目標プレ燃焼高さ関連量上限以下となるように、少なくとも１つの前記パイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する、燃料噴射調整部を有する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【0014】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量から換算した熱量である総投入熱量をＱａｌｌ、とした場合、前記制御装置は、前記燃料噴射調整部にて、Ｑｐ／Ｑａｌｌを、前記プレ燃焼発生率面積関連量とする、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【0015】
次に、本発明の第４の発明は、上記第２の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、１回の燃焼工程に対して噴射された前記パイロット噴射と前記メイン噴射による燃料量である総噴射量をＱｖ、とした場合、前記制御装置は、前記燃料噴射調整部にて、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを、前記プレ燃焼発生率高さ関連量とする、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【0016】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明～第４の発明のいずれか１つに係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記燃料噴射調整部にて、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の２つ前の前記パイロット噴射の噴射量を調整する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【0017】
次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明～第５の発明のいずれか１つに係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク時間位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク時間位置と、の時間差をΔｔ、前記第１ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｐ、前記第２ピーク時間位置における前記筒内熱発生量の時間微分値または前記筒内圧力の時間微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、あるいは、１回の燃焼工程において、前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値による複数のピーク位置の中で前記第１燃焼に対応するピーク位置である第１ピーク角度位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記第２燃焼に対応するピーク位置である第２ピーク角度位置と、の前記クランク角度の差をクランクシャフトの回転数に基づいて時間に換算した時間差をΔｔ、前記第１ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｐ、前記第２ピーク角度位置における前記筒内熱発生量のクランク角度微分値または前記筒内圧力のクランク角度微分値をＨｍ、としてピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとした場合、前記制御装置は、前記圧縮自己着火式内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、前記圧縮自己着火式内燃機関の前記運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δｔが前記目標時間差に近づくようにまたは前記Δｔに基づいた時間差関連量が前記目標時間差関連量に近づくように、かつ、前記Ｈｐ／Ｈｍが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の１つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を求める、燃料噴射算出部と、を有し、前記燃料噴射算出部にて求めた前記噴射時期及び前記噴射量を、前記燃料噴射調整部にて調整する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。
【発明の効果】
【0018】
第１の発明によれば、プレ燃焼、第１燃焼、第２燃焼を有し、１回の燃焼工程に対する第１燃焼の発生開始時期よりも前におけるプレ燃焼発生率面積をＱｐ（プレ熱の熱発生量（または圧力発生量）に相当）、とした場合、Ｑｐに基づいたプレ燃焼発生率関連量が目標プレ燃焼面積関連量上限以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する。これにより、プレ燃焼（この場合、プレ燃焼の熱発生量（または圧力発生量））を適切に制御することで、第１燃焼の発生開始時期をより正確かつ安定的に制御し、スモーク発生量や燃焼騒音をより低減させることができる。
【0019】
第２の発明によれば、プレ燃焼、第１燃焼、第２燃焼を有し、１回の燃焼工程に対する第１燃焼の発生開始時期におけるプレ燃焼発生率高さをＨｐｒｅ、とした場合、Ｈｐｒｅに基づいたプレ燃焼発生率高さ関連量が目標プレ燃焼高さ関連量上限以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整する。これにより、プレ燃焼（この場合、プレ燃焼の熱発生率の高さ（または圧力発生率の高さ））を適切に制御することで、第１燃焼の発生開始時期をより正確かつ安定的に制御し、スモーク発生量や燃焼騒音をより低減させることができる。
【0020】
第３の発明によれば、１回の燃焼工程での総噴射量から換算した総投入熱量をＱａｌｌ、とした場合、Ｑｐ／Ｑａｌｌをプレ燃焼発生率面積関連量とすることで、圧縮自己着火式内燃機関の排気量の大きさの違い等の影響を適切に排除して一般化することができる。
【0021】
第４の発明によれば、１回の燃焼工程での総噴射量をＱｖ、とした場合、Ｈｐｒｅ／Ｑｖをプレ燃焼発生率高さ関連量とすることで、圧縮自己着火式内燃機関の排気量の大きさの違い等の影響を適切に排除して一般化することができる。
【0022】
第５の発明によれば、メイン噴射の２つ前のパイロット噴射の噴射量を調整するだけで、より容易に、プレ燃焼（熱発生量（または圧力発生量）や、熱発生率の高さ（または圧力発生率の高さ））を、適切に制御することができる。
【0023】
第６の発明によれば、燃料噴射算出部にて、時間差Δｔが、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じた目標時間差（または目標時間差関連量）に近づくように、少なくともメイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御することで、相殺波の周波数を、運転状態に応じた最適な周波数に近づけることができる。また、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍが、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じた目標ピーク高さ比に近づくように、少なくともメイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御することで、相殺波の振幅を、運転状態に応じた最適な振幅に近づけることができる。従って、幅広い運転状態に対して、圧縮自己着火式内燃機関の共振周波数のノック音に限らず総合的な燃焼騒音を適切に低減することができる。そして燃料噴射調整部にて、少なくとも１つのパイロット噴射における噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整してプレ燃焼を適切に制御することで、第１燃焼の発生開始時期をより正確に制御し、スモーク発生量や燃焼騒音をより低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】圧縮自己着火式内燃機関のシステム全体の概略構成の例を説明する図である。
【図2】１回の燃焼工程におけるパイロット噴射、メイン噴射、第１燃焼圧力、第２燃焼圧力、第１燃焼による圧力発生率、第２燃焼による圧力発生率と、クランク角度と、の関係の例を説明する図である。
【図4】圧縮自己着火式内燃機関の回転数Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］、（総）噴射量Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］時のシミュレーション結果の例を説明する図である。
【図5】圧縮自己着火式内燃機関の回転数Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］、（総）噴射量Ｑｖ＝５５［ｍｍ3／ｓｔ］時のシミュレーション結果の例を説明する図である。
【図6】圧縮自己着火式内燃機関の回転数Ｎｅ＝２４００［ｒｐｍ］、（総）噴射量Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］時のシミュレーション結果の例を説明する図である。
【図12】目標時間・目標ピーク高さ比特性の例を説明する図である。
【図13】目標時間・目標ピーク高さ比特性の許容誤差を説明する図である。
【図14】第１パイロット噴射（Ｐ１）、第２パイロット噴射（Ｐ２）、第３パイロット噴射（Ｐ３）、メイン噴射（Ｍ）の、それぞれの噴射時期及び噴射量を、図１５に示した設定にした場合に対する、クランク角度に応じた熱発生率の実験結果の例を示す図である。
【図15】図１４に示す、クランク角度に応じた熱発生率（ｇ１（θ）、ｇ２（θ）、ｇ３（θ）、ｇ４（θ）、ｇ５（θ））の、それぞれに対する、各パイロット噴射（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）とメイン噴射（Ｍ）の、噴射時期及び噴射量を示す図である。
【図17】１回の燃焼工程における、総噴射量から換算した熱量である総投入熱量（Ｑａｌｌ）に対するプレ燃焼発生率面積（Ｑｐ）であるＱｐ／Ｑａｌｌと、スモーク発生量の関係を説明する図である。
【図18】１回の燃焼工程における、総噴射量（Ｑｖ）に対するプレ燃焼発生率高さ（Ｈｐｒｅ）であるＨｐｒｅ／Ｑｖと、スモーク発生量の関係を説明する図である。
【図19】制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0025】
●［内燃機関システム１の概略構成の例（図１）］
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず図１を用いて、内燃機関システム１の概略構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、圧縮自己着火式燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。以降、内燃機関１０は、圧縮自己着火式内燃機関を指す。
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず図１を用いて、内燃機関システム１の概略構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、圧縮自己着火式燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。以降、内燃機関１０は、圧縮自己着火式内燃機関を指す。
【0026】
以下、システム全体について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管１１Ａの流入側には、エアクリーナ（図示省略）、吸気流量検出装置２１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸気流量検出装置２１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気流量検出装置２１には、吸気温度検出装置２８Ａ（例えば、吸気温度センサ）、大気圧検出装置２３（例えば、大気圧センサ）が設けられている。吸気温度検出装置２８Ａは、吸気流量検出装置２１を通過する吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。大気圧検出装置２３は、周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0027】
吸気管１１Ａの流出側はコンプレッサ３５の流入側に接続され、コンプレッサ３５の流出側は吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。ターボ過給機３０のコンプレッサ３５は、排気ガスのエネルギーによって回転駆動されるタービン３６にて回転駆動され、吸気管１１Ａから流入された吸気を吸気管１１Ｂに圧送することで過給する。
【0028】
コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａには、コンプレッサ上流圧力検出装置２４Ａ（例えば圧力センサ）が設けられている。コンプレッサ上流圧力検出装置２４Ａは、吸気管１１Ａ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ｂにおけるコンプレッサ３５とインタークーラ１６との間の位置）には、コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂ（例えば圧力センサ）が設けられている。コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂは、吸気管１１Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0029】
吸気管１１Ｂには、上流側にインタークーラ１６が配置され、インタークーラ１６よりも下流側にスロットル装置４７が配置されている。インタークーラ１６は、コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂよりも下流側に配置されている。インタークーラ１６とスロットル装置４７との間には、吸気温度検出装置２８Ｂ（例えば、吸気温度センサ）が設けられている。吸気温度検出装置２８Ｂは、インタークーラ１６にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0030】
スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂの開度を調整するスロットルバルブ４７Ｖを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出装置４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力してスロットルバルブ４７Ｖの開度を調整可能である。例えば制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出装置２５からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関１０の運転状態等に基づいて目標スロットル開度を求める。
【0031】
アクセルペダル踏込量検出装置２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出装置２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。
【0032】
吸気管１１Ｂにおけるスロットル装置４７よりも下流側には、吸気マニホルド圧力検出装置２４Ｃ（例えば圧力センサ）が設けられており、ＥＧＲ配管１３の流出側が接続されている。そして吸気管１１Ｂの流出側は吸気マニホルド１１Ｃの流入側に接続されており、吸気マニホルド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。吸気マニホルド圧力検出装置２４Ｃは、吸気マニホルド１１Ｃに流入する直前の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。またＥＧＲ配管１３の流出側（吸気管１１Ｂとの接続部）からは、ＥＧＲ配管１３の流入側（排気管１２Ｂとの接続部）から流入してきたＥＧＲガスが、吸気管１１Ｂ内に吐出される。
【0033】
内燃機関１０は複数のシリンダ４５Ａ～４５Ｄを有しており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａ～４３Ｄには、コモンレール４１と燃料配管４２Ａ～４２Ｄを介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に燃料を噴射する。
【0034】
内燃機関１０には、回転検出装置２２、クーラント温度検出装置２８Ｃ等が設けられている。回転検出装置２２は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。クーラント温度検出装置２８Ｃは、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0035】
内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。
【0036】
排気管１２Ｂには、ＥＧＲ配管１３の流入側が接続されている。ＥＧＲ配管１３は、排気管１２Ｂと吸気管１１Ｂとを連通し、排気管１２Ｂ（排気経路に相当）の排気ガスの一部を吸気管１１Ｂ（吸気経路に相当）に還流させることが可能である。またＥＧＲ配管１３には、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１４が設けられている。ＥＧＲ弁１４は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ配管１３の開度を調整することで、ＥＧＲ配管１３内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。
【0037】
排気管１２Ｂには、排気温度検出装置２９が設けられている。排気温度検出装置２９は、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0038】
排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。タービン３６には、タービン３６へ導く排気ガスの流速を制御可能な（タービンへと排気ガスを導く流路の開度を調整可能な）可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、ノズル駆動装置３１によって開度が調整される。制御装置５０は、ノズル開度検出装置３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号と目標ノズル開度に基づいて、ノズル駆動装置３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能である。
【0039】
タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂには、タービン上流圧力検出装置２６Ａ（例えば圧力センサ）が設けられている。タービン上流圧力検出装置２６Ａは、排気管１２Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃには、タービン下流圧力検出装置２６Ｂ（例えば圧力センサ）が設けられている。タービン下流圧力検出装置２６Ｂは、排気管１２Ｃ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0040】
排気管１２Ｃの流出側には排気浄化装置６１が接続されている。例えば内燃機関１０がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置６１には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ、選択式還元触媒等が含まれている。
【0041】
車速検出装置２７は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出装置２７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0042】
制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、記憶装置５３、タイマ５４等を有している。制御装置５０（ＣＰＵ５１）には、上述した種々の検出装置からの検出信号が入力され制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、上述した種々のアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御装置５０の入出力は、上記の検出装置やアクチュエータに限定されるものではない。また、各部の温度や圧力等はセンサを搭載せずに推定計算により算出しても良い。制御装置５０は、上記の検出装置を含めた各種の検出装置からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、上記のアクチュエータを含む各種のアクチュエータを制御する。記憶装置５３は、例えばＦｌａｓｈ－ＲＯＭ等の記憶装置であり、内燃機関の制御や自己診断等を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。また制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、運転状態検出部５１Ａ、燃料噴射算出部５１Ｂ、燃料噴射調整部５１Ｃ等を有しているが、これらの詳細については後述する。
【0043】
制御装置５０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、１回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射とを、空気を圧縮加熱した筒内に噴射する。なお本実施の形態の説明では、１回の燃焼工程においてメイン噴射よりも前の噴射を、すべてまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。またパイロット噴射の数及び噴射量、メイン噴射の噴射量等は、１回の燃焼工程での総燃料噴射量と内燃機関の運転状態等に基づいて適宜算出される。
【0044】
●［パイロット噴射とメイン噴射、筒内での圧力発生率（図２）と、熱発生率（図３）］
次に、内燃機関１０の気筒（例えば１番気筒）において、１回の燃焼工程でのパイロット噴射とメイン噴射に対して、クランク角度に応じた筒内の圧力発生率（図２）、筒内の熱発生率（図３）について説明する。図２及び図３の例では、制御装置５０は、対象気筒の圧縮上死点（クランク角度＝０［ｄｅｇ］の位置）の位置よりも少し前にて、３回のパイロット噴射を実施し、圧縮上死点の位置よりも少し後にて、１回のメイン噴射を実施した例を示している。
次に、内燃機関１０の気筒（例えば１番気筒）において、１回の燃焼工程でのパイロット噴射とメイン噴射に対して、クランク角度に応じた筒内の圧力発生率（図２）、筒内の熱発生率（図３）について説明する。図２及び図３の例では、制御装置５０は、対象気筒の圧縮上死点（クランク角度＝０［ｄｅｇ］の位置）の位置よりも少し前にて、３回のパイロット噴射を実施し、圧縮上死点の位置よりも少し後にて、１回のメイン噴射を実施した例を示している。
【0045】
図２は、横軸をクランクシャフトの回転角度であるクランク角度、縦軸を筒内の圧力発生率、とした場合の実験またはシミュレーションの結果である。図２の例では、吸気（空気）をピストンにて圧縮加熱した燃焼室内に、３回のパイロット噴射で燃料を噴射して自己着火させ、メイン噴射で燃料を噴射して自己着火させている。３回のパイロット噴射によって１つの燃焼であるパイロット燃焼（第１燃焼に相当）が発生し、当該パイロット燃焼による筒内圧力は、図２中の点線にて示すパイロット燃焼圧力Ｐｐに示すように変化する。また１回のメイン噴射によって１つの燃焼であるメイン燃焼（第２燃焼に相当）が発生し、当該メイン燃焼による筒内圧力はパイロット燃焼圧力Ｐｐと重なり、図２中の一点鎖線にて示すメイン燃焼圧力Ｐｍに示すように変化する。
【0046】
図２中に実線にて示す圧力発生率ｆ（θ）は、１回の燃焼工程において、クランク角度に応じて変化する筒内圧力のクランク角度微分値（パイロット燃焼圧力Ｐｐとメイン燃焼圧力Ｐｍの総合筒内圧力の変化の傾き）を示している。図２に示すように、１回の燃焼工程の圧力発生率ｆ（θ）における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼（第１燃焼に相当）に対応するピーク位置をパイロットピーク角度位置Ｐａｐ（第１ピーク角度位置に相当）とする。同様に、１回の燃焼工程の圧力発生率ｆ（θ）における複数のピーク位置の中でメイン燃焼（第２燃焼に相当）に対応するピーク位置をメインピーク角度位置Ｐａｍ（第２ピーク角度位置に相当）とする。そして図２に示すように、パイロットピーク角度位置Ｐａｐのクランク角度をθｐ、パイロットピーク角度位置Ｐａｐの筒内圧力のクランク角度微分値をＨｐ、とする。同様に、メインピーク角度位置Ｐａｍのクランク角度をθｍ、メインピーク角度位置Ｐａｍの筒内圧力のクランク角度微分値をＨｍ、とする。そしてメインピーク角度位置Ｐａｍとパイロットピーク角度位置Ｐａｐと、のクランク角度差Δθ（Δθ＝θｍ－θｐ）を、クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差（Δθに対応する時間差）をΔｔとする。また、パイロットピーク角度位置Ｐａｐにおける筒内圧力のクランク角度微分値（すなわち、圧力発生率の値）をＨｐ、メインピーク角度位置Ｐａｍにおける筒内圧力のクランク角度微分値（すなわち、圧力発生率の値）をＨｍ、として、さらにピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとする。
【0047】
なお図示省略するが、図２に示す横軸をクランク角度［ｄｅｇ］から時間［ｓｅｃ］に変更し、縦軸を圧力発生率［ＭＰａ／ｄｅｇ］から圧力発生率［ＭＰａ／ｓｅｃ］に変更してもよい。この場合、圧力発生率（この場合、筒内圧力の時間微分値）は、図２の圧力発生率ｆ（θ）と同様であり、圧力発生率における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼、メイン燃焼のそれぞれに対応するピーク位置を、それぞれパイロットピーク時間位置ＰｔＰ（第１ピーク時間位置に相当）、メインピーク時間位置Ｐｔｍ（第２ピーク時間位置に相当）とする。そして、メインピーク時間位置Ｐｔｍ（ｔｍ、Ｈｍ）、パイロットピーク時間位置Ｐｔｐ（ｔｐ、Ｈｐ）とした場合、時間差Δｔ＝ｔｍ－ｔｐで表され、ピーク高さ比はＨｐ／Ｈｍと表される。
【0048】
図３は、筒内の圧力に着目した図２に対して、筒内の熱に着目した場合を示している。図３は、図２と同じパイロット噴射、メイン噴射を実行した場合において、横軸は図２と同様にクランク角度であり、縦軸は熱発生率（筒内熱発生量のクランク角度微分値）である点が異なる。図３は、横軸をクランクシャフトの回転角度であるクランク角度、縦軸を筒内の熱発生率、とした場合の実験またはシミュレーションの結果である。
【0049】
図３中に実線にて示す熱発生率ｇ（θ）は、１回の燃焼工程において、クランク角度に応じて変化する筒内熱発生量のクランク角度微分値（パイロット燃焼熱Ｅｐとメイン燃焼熱Ｅｍの総合筒内熱発生量の変化の傾き）を示している。図３に示すように、１回の燃焼工程の熱発生率ｇ（θ）における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼（第１燃焼に相当）に対応するピーク位置をパイロットピーク角度位置Ｅａｐ（第１ピーク角度位置に相当）とする。同様に、１回の燃焼工程の熱発生率ｇ（θ）における複数のピーク位置の中でメイン燃焼（第２燃焼に相当）に対応するピーク位置をメインピーク角度位置Ｅａｍ（第２ピーク角度位置に相当）とする。そして図３に示すように、パイロットピーク角度位置Ｅａｐのクランク角度をθｐ、パイロットピーク角度位置Ｅａｐの筒内熱発生量のクランク角度微分値をＨｐ、とする。同様に、メインピーク角度位置Ｅａｍのクランク角度をθｍ、メインピーク角度位置Ｅａｍの筒内熱発生量のクランク角度微分値をＨｍ、とする。そしてメインピーク角度位置Ｅａｍとパイロットピーク角度位置Ｅａｐと、のクランク角度差Δθ（Δθ＝θｍ－θｐ）を、クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差（Δθに対応する時間差）をΔｔとする。また、パイロットピーク角度位置Ｅａｐにおける筒内熱発生量のクランク角度微分値（すなわち、熱発生率の値）をＨｐ、メインピーク角度位置Ｅａｍにおける筒内熱発生量のクランク角度微分値（すなわち、熱発生率の値）をＨｍ、として、さらにピーク高さ比をＨｐ／Ｈｍとする。
【0050】
なお図示省略するが、図３に示す横軸をクランク角度［ｄｅｇ］から時間［ｓｅｃ］に変更し、縦軸を熱発生率［Ｊ／ｄｅｇ］から熱発生率［Ｊ／ｓｅｃ］に変更してもよい。この場合、熱発生率（この場合、筒内熱発生量の時間微分値）は、図３の熱発生率ｇ（θ）と同様であり、熱発生率における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼、メイン燃焼のそれぞれに対応するピーク位置を、それぞれパイロットピーク時間位置ＥｔＰ（第１ピーク時間位置に相当）、メインピーク時間位置Ｅｔｍ（第２ピーク時間位置に相当）とする。そして、メインピーク時間位置Ｅｔｍ（ｔｍ、Ｈｍ）、パイロットピーク時間位置Ｅｔｐ（ｔｐ、Ｈｐ）とした場合、時間差Δｔ＝ｔｍ－ｔｐで表され、ピーク高さ比はＨｐ／Ｈｍと表される。
【0051】
発明者は、種々の実験及びシミュレーションにて、内燃機関の運転状態に応じた、内燃機関の燃焼騒音を低減するための最適な時間差Δｔ及び最適なピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍが有ることを見い出した。なお、時間差Δｔ、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍは、図２に示すクランク角度・圧力発生率、図３に示すクランク角度・熱発生率、図示省略した時間・圧力発生率、図示省略した時間・熱発生率、のいずれを用いてもよいが、以降の本実施の形態の説明は、図２に示すクランク角度・圧力発生率に基づいて説明する。
【0052】
●［各運転状態における、シミュレーション（または実験）の結果（図４～図７）］
次に図４～図７を用いて、内燃機関の各運転状態で、時間差Δｔ、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを、種々の値に変更した場合のシミュレーション（または実験）の結果を示す。なお、図４～図６に示す相殺中心周波数は、時間差Δｔに基づいた時間差関連量であって、時間差Δｔに基づいて算出した周波数であり、時間差Δｔ［ｓｅｃ］を１／２周期とする周波数であり、ｆ＝１／（２＊Δｔ）となる。例えば時間差Δｔ＝０．２６［ｍｓ］の場合、周波数＝１／（０．０００２６［ｓｅｃ］＊２）≒１．９２３［ＫＨｚ］となる。相殺中心周波数は、パイロット燃焼とメイン燃焼による燃焼騒音を相殺して低減する相殺周波数帯（ｆ＝０．３／Δｔからｆ＝０．７／Δｔ）の略中心となる周波数である。
次に図４～図７を用いて、内燃機関の各運転状態で、時間差Δｔ、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを、種々の値に変更した場合のシミュレーション（または実験）の結果を示す。なお、図４～図６に示す相殺中心周波数は、時間差Δｔに基づいた時間差関連量であって、時間差Δｔに基づいて算出した周波数であり、時間差Δｔ［ｓｅｃ］を１／２周期とする周波数であり、ｆ＝１／（２＊Δｔ）となる。例えば時間差Δｔ＝０．２６［ｍｓ］の場合、周波数＝１／（０．０００２６［ｓｅｃ］＊２）≒１．９２３［ＫＨｚ］となる。相殺中心周波数は、パイロット燃焼とメイン燃焼による燃焼騒音を相殺して低減する相殺周波数帯（ｆ＝０．３／Δｔからｆ＝０．７／Δｔ）の略中心となる周波数である。
【0053】
図４は、内燃機関の回転数Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］、１回の燃焼工程にて噴射する噴射量（負荷）Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］、の場合において、時間差Δｔとピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを、種々の値に設定（図４中の丸印の位置）したシミュレーション（または実験）の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δｔから換算した周波数である。なお、この内燃機関のアイドリング状態では、回転数Ｎｅ＝約７００［ｒｐｍ］、噴射量（負荷）Ｑｖ＝約５［ｍｍ3／ｓｔ］程度である。なお「噴射量（負荷）Ｑｖ」は、１回の燃焼工程に対して噴射されたパイロット噴射とメイン噴射による燃料量である「総噴射量」に相当している。
【0054】
図４中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルＤ１～Ｄ５の曲線は、シミュレーション（または実験）の結果、観測された燃焼騒音の０．９から５．６［ＫＨｚ］の範囲で積算したオーバーオールの燃焼騒音レベルを示しており、燃焼騒音レベルＤ５＞Ｄ４＞Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１である。なお、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍが１．０を超える領域は、パイロット燃焼のピーク位置がメイン燃焼のピーク位置よりも高い領域であるので、現実的でない。またピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍは、０．２未満はパイロット燃焼が小さ過ぎて現実的ではないので、０．２以上を考慮する。従って、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍは、１．０以下かつ０．２以上について考慮する。また相殺中心周波数が２．２［ＫＨｚ］を超える領域は、時間差Δｔが約０．２２７［ｍｓｅｃ］よりも短くなる領域であってインジェクタと制御の限界に近い領域であり、現実的でない。また相殺中心周波数が０．６［ＫＨｚ］未満の領域は、時間差Δｔが約０．８３３［ｍｓｅｃ］よりも長くなる領域でありパイロット噴射とメイン噴射の間隔が長過ぎて相殺周波数帯の幅が短くなり相殺の効果が得られないので、０．６［ＫＨｚ］以上を考慮する。従って、相殺中心周波数は、２．２［ＫＨｚ］以下かつ０．６［ＫＨｚ］以上について考慮する（図５、図６も同様）。
【0055】
図４に示す場合の運転状態（回転数＝１６００［ｒｐｍ］、燃料噴射量（負荷）＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］）を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量（負荷）とした運転状態を示す図７中にＵ１にて示す。この運転状態Ｕ１では、図４に表れているように、燃焼騒音レベルＤ１以下とするためには、相殺中心周波数を約１．９［ＫＨｚ］～約２．２［ＫＨｚ］（つまり、時間差Δｔを約０．２２７［ｍｓｅｃ］～約０．２６３［ｍｓｅｃ］）、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを約０．８５～約１．０にすればよいことがわかる。
【0056】
図５は、内燃機関の回転数Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］、１回の燃焼工程にて噴射する噴射量（負荷）Ｑｖ＝５５［ｍｍ3／ｓｔ］、の場合において、時間差Δｔとピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを、種々の値に設定（図５中の丸印の位置）したシミュレーション（または実験）の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δｔから換算した周波数である。
【0057】
図５中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルＤ１～Ｄ５の曲線は、図４の場合と同様、観測されたオーバーオールの燃焼騒音のレベルを示しており、燃焼騒音レベルＤ５＞Ｄ４＞Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１である。また、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍについては、１．０以下かつ０．２以上について考慮し、相殺中心周波数については２．２［ＫＨｚ］以下かつ０．６［ＫＨｚ］以上について考慮する点も同様である。ただし、噴射量Ｑｖが、図４の運転状態の燃料噴射量よりも増量されており、相殺中心周波数は、約０．９［ＫＨｚ］以下について考慮することが現実的である。
【0058】
図５に示す場合の運転状態（回転数＝１６００［ｒｐｍ］、燃料噴射量（負荷）＝５５［ｍｍ3／ｓｔ］）を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量（負荷）とした運転状態を示す図７中にＵ２にて示す。この運転状態Ｕ２では、図５及び現実的な相殺中心周波数＝約０．９［ＫＨｚ］以下の燃焼騒音レベルＤ２以下とするためには、相殺中心周波数を約０．９［ＫＨｚ］以上（つまり、時間差Δｔを約０．５５６［ｍｓｅｃ］以下）、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを約０．２～約０．５にすればよいことがわかる。
【0059】
図６は、内燃機関の回転数Ｎｅ＝２４００［ｒｐｍ］、１回の燃焼工程にて噴射する噴射量（負荷）Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］、の場合において、時間差Δｔとピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを、種々の値に設定（図６中の丸印の位置）したシミュレーション（または実験）の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δｔから換算した周波数である。
【0060】
図６中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルＤ２～Ｄ５の曲線は、図４の場合と同様、観測された燃焼騒音のレベルを示しており、燃焼騒音レベルＤ５＞Ｄ４＞Ｄ３＞Ｄ２である。また、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍについては、１．０以下かつ０．２以上について考慮し、相殺中心周波数については２．２［ＫＨｚ］以下かつ０．６［ＫＨｚ］以上について考慮する点も同様である。ただし、回転数Ｎｅが、図４の運転状態の回転数よりも増加されており、燃焼騒音レベルＤ１まで低下しなかった。
【0061】
図６に示す場合の運転状態（回転数＝２４００［ｒｐｍ］、燃料噴射量（負荷）＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］）を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量（負荷）とした運転状態を示す図７中にＵ３にて示す。この運転状態Ｕ３では、図６に表れているように、燃焼騒音レベルＤ２以下とするためには、相殺中心周波数を約１．２２［ＫＨｚ］～約２．２［ＫＨｚ］（つまり、時間差Δｔを約０．２２７［ｍｓｅｃ］～約０．４１０［ｍｓｅｃ］）、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを約０．７５～約１．０にすればよいことがわかる。
【0062】
以上、図７に示すように、回転数が略一定であって負荷（燃料噴射量）が低負荷から高負荷へと増量した場合、時間差Δｔを長くするとともにピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを小さくすれば、燃焼騒音の低減に効果があることがわかる。また、負荷（燃料噴射量）が略一定であって回転数が低回転から高回転へと増加した場合、時間差Δｔの許容範囲が長い方に拡大され、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍの許容範囲が低い方に拡大されることがわかる。
【0063】
以上に説明したように、時間差Δｔ（または、時間差Δｔから換算した相殺中心周波数（時間差関連量））とピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍは、燃焼騒音の低減に大きく影響し、運転状態に応じた、最適な時間差Δｔ、最適なピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍが存在する。
【0064】
●［各運転状態における、最適な時間差Δｔと、最適なピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍ（図８～図１１）］
図８は、図４中のデータＳ１（１．９［ＫＨｚ］、０．８８）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ１（θ）と、図４中のデータＳ２（１．９［ＫＨｚ］、０．５８）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ２（θ）を示している。時間差Δｔから換算した周波数はどちらも１．９［ＫＨｚ］であるので、クランク角度差Δθは同じである。またｆｓ１（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｈ）／Ｈｍ（Ｈ）＝０．８８であり、ｆｓ２（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｌ）／Ｈｍ（Ｌ）＝０．５８である。この場合の周波数・燃焼騒音スペクトルの観測結果を図９に示す。
図８は、図４中のデータＳ１（１．９［ＫＨｚ］、０．８８）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ１（θ）と、図４中のデータＳ２（１．９［ＫＨｚ］、０．５８）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ２（θ）を示している。時間差Δｔから換算した周波数はどちらも１．９［ＫＨｚ］であるので、クランク角度差Δθは同じである。またｆｓ１（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｈ）／Ｈｍ（Ｈ）＝０．８８であり、ｆｓ２（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｌ）／Ｈｍ（Ｌ）＝０．５８である。この場合の周波数・燃焼騒音スペクトルの観測結果を図９に示す。
【0065】
図９に示すように、同一の時間差Δｔ（換算周波数＝１．９［ＫＨｚ］）であるが、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍ＝０．５８（ｆｓ２（θ）による燃焼騒音（図９中の点線グラフ））に対して、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍ＝０．８８（ｆｓ１（θ）による燃焼騒音（図９中の実線グラフ））のほうが、約１．２［ＫＨｚ］～約２．５［ＫＨｚ］の周波数帯において燃焼騒音が比較的大きく低減されていることがわかる。
【0066】
図１０は、図５中のデータＳ３（０．８３［ＫＨｚ］、０．７５）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ３（θ）と、図５中のデータＳ４（０．８３［ＫＨｚ］、０．２６）の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるｆｓ４（θ）を示している。時間差Δｔから換算した周波数はどちらも０．８３［ＫＨｚ］であるので、クランク角度差Δθは同じである。またｆｓ３（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｈ）／Ｈｍ（Ｈ）＝０．７５であり、ｆｓ４（θ）のピーク高さ比Ｈｐ（Ｌ）／Ｈｍ（Ｌ）＝０．２６である。図８の条件よりもメイン噴射量が多くなる条件であるため、メインの噴射開始からメインのピークまでの時間が長くなり、パイロットとメインの噴射インターバルの制約のため、パイロットのピークとの時間差Δｔ（クランク角度差Δθ）を短縮することが困難になる。この場合の周波数・燃焼騒音スペクトルの観測結果を図１１に示す。
【0067】
図１１に示すように、同一の時間差Δｔ（換算周波数＝０．８３［ＫＨｚ］）であるが、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍ＝０．７５（ｆｓ３（θ）による燃焼騒音（図１１中の点線グラフ））に対して、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍ＝０．２６（ｆｓ４（θ）による燃焼騒音（図１１中の実線グラフ））のほうが、約０．５［ＫＨｚ］～約１．２［ＫＨｚ］の相殺周波数帯での騒音低減効果は少ないが、約１．７［ＫＨｚ］を中心とする約１．２［ＫＨｚ］～約２．２［ＫＨｚ］の増幅周波数帯における騒音増大効果が抑えられており、オーバーオール燃焼騒音値の積算範囲の０．９［ＫＨｚ］～５．６［ＫＨｚ］でのスペクトルの最大値が低くなり、燃焼騒音が比較的大きく低減されていることがわかる。
【0068】
●［目標時間・目標ピーク高さ比特性（図１２、図１３）の設定］
以上の結果から、内燃機関の運転状態（具体的には、回転数と負荷（噴射量））に応じて、最適な目標時間差（または最適な目標時間差関連量（目標相殺中心周波数））及び最適な目標ピーク高さ比を設定した、目標時間・目標ピーク高さ比特性（図１２参照）を作成し、制御装置５０の記憶装置５３に記憶しておく。目標時間・目標ピーク高さ比特性は、目標時間差に基づいて求めた目標時間差関連量である目標相殺中心周波数（または目標時間差）と、目標ピーク高さ比と、の一方を縦軸、他方を横軸として、予め設定された複数の回転数のそれぞれに対応させて設定されている。
以上の結果から、内燃機関の運転状態（具体的には、回転数と負荷（噴射量））に応じて、最適な目標時間差（または最適な目標時間差関連量（目標相殺中心周波数））及び最適な目標ピーク高さ比を設定した、目標時間・目標ピーク高さ比特性（図１２参照）を作成し、制御装置５０の記憶装置５３に記憶しておく。目標時間・目標ピーク高さ比特性は、目標時間差に基づいて求めた目標時間差関連量である目標相殺中心周波数（または目標時間差）と、目標ピーク高さ比と、の一方を縦軸、他方を横軸として、予め設定された複数の回転数のそれぞれに対応させて設定されている。
【0069】
目標時間・目標ピーク高さ比特性は、図１２の例に示すように、回転数毎のグラフ状の特性で表現されている。図１２には、Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］の場合の特性がｈ（１６００）で表現され、Ｎｅ＝２０００［ｒｐｍ］の場合の特性がｈ（２０００）で表現され、Ｎｅ＝２４００［ｒｐｍ］の場合の特性がｈ（２４００）で表現されている。
【0070】
また、例えば図１２中のｈ（１６００）（Ｎｅ＝１６００［ｒｐｍ］）の特性において、噴射量（負荷）Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］の場合の位置はＭ１１（Ｎｅ１６００、Ｑｖ３０）の位置で表現され、噴射量（負荷）Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］の場合の位置はＭ１２（Ｎｅ１６００、Ｑｖ４０）の位置で表現され、噴射量（負荷）Ｑｖ＝５５［ｍｍ3／ｓｔ］の位置はＭ１３（Ｎｅ１６００、Ｑｖ５５）の位置で表現されている。同様に、図１２中のｈ（２０００）（Ｎｅ＝２０００［ｒｐｍ］）の特性において、噴射量（負荷）Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］の位置はＭ２２（Ｎｅ２０００、Ｑｖ４０）の位置で表現され、噴射量（負荷）Ｑｖ＝５５［ｍｍ3／ｓｔ］の位置はＭ２３（Ｎｅ２０００、Ｑｖ５５）の位置で表現されている。同様に、図１２中のｈ（２４００）（Ｎｅ＝２４００［ｒｐｍ］）の特性において、噴射量（負荷）Ｑｖ＝３０［ｍｍ3／ｓｔ］の位置はＭ３１（Ｎｅ２４００、Ｑｖ３０）の位置で表現され、噴射量（負荷）Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］の位置はＭ３２（Ｎｅ２４００、Ｑｖ４０）の位置で表現されている。なお図１２中に記載した一点鎖線は、同一負荷の位置を通る等負荷線を示している。図１２に示すように、内燃機関の回転数が略一定であって内燃機関の負荷が低負荷から高負荷へと増加した場合、時間差（Δｔ）が長くなるように目標時間差関連量が変更され（目標相殺中心周波数が低くなるように変更され）、ピーク高さ比（Ｈｐ／Ｈｍ）が小さくなるように目標ピーク高さ比が変更される。
【0071】
例えば制御装置５０は、検出した内燃機関の運転状態（回転数、負荷）と、記憶装置５３に記憶している目標時間・目標ピーク高さ比特性（図１２）を用いることで、内燃機関の運転状態（回転数、負荷）に応じた、目標時間差関連量（この場合、目標相殺中心周波数）と目標ピーク高さ比と、を求めることができる。
【0072】
図１３は、図１２中のｈ（１６００）の特性における許容上限（Ｍａｘ）ｈ（１６００）の例と、許容下限（Ｍｉｎ）ｈ（１６００）の例を示している。図１３においてＭ１１の例では、図４のデータＳ１を基に、目標ピーク高さ比に対して±０．１５、目標相殺中心周波数に対して±０．２［ＫＨｚ］を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±１［ｄＢＡ］内に収めることができる。なお、図１３における許容上限（Ｍａｘ）ｈ（１６００）、許容下限（Ｍｉｎ）ｈ（１６００）に示すように、Ｍ１１の例では、目標ピーク高さ比に対して±０．１５よりも若干大きな値であっても、目標相殺中心周波数に対して±０．２［ＫＨｚ］よりも若干大きな値であっても、ほぼ目標騒音レベル±１［ｄＢＡ］内に収めることができる。
【0073】
また、図１３においてＭ１１より負荷の上がったＭ１２の例では、目標ピーク高さ比に対して、±０．１５、目標相殺中心周波数に対して±０．２［ＫＨｚ］を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±１［ｄＢＡ］内に収めることができる。また、図１３においてＭ１２よりさらに負荷の上がったＭ１３の例では、図５のデータＳ４を基に、目標ピーク高さ比に対して±０．１５よりも若干小さな値、目標相殺中心周波数に対して±０．１［ＫＨｚ］を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±１［ｄＢＡ］内に収めることができることを発明者は、種々のシミュレーションや実験の結果より確認した。図１３における許容上限（Ｍａｘ）ｈ（１６００）、許容下限（Ｍｉｎ）ｈ（１６００）に示すように、Ｍ１３の例では、目標ピーク高さ比に対して±０．１５よりも若干小さな値、目標相殺中心周波数に対して±０．２［ＫＨｚ］よりも若干小さな±０．１［ＫＨｚ］に設定することで、ほぼ目標騒音レベル±１［ｄＢＡ］内に収めることができる。
【0074】
つまり、Ｈｐ／Ｈｍが、目標ピーク高さ比に対して、ずれ量が許容高さ比内に収まるように制御することが好ましい。そして「許容高さ比」は、負荷（Ｑｖ）が所定負荷の近傍（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］の近傍）である場合では０．１５（許容高さ比基準値）に設定されている。また、負荷（Ｑｖ）が所定負荷（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］）よりも小さくなるにしたがって許容高さ比は許容高さ比基準値よりも大きくなるように設定されている（０．１５よりも若干大きな値に設定されている）。また、負荷（Ｑｖ）が所定負荷（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］）よりも大きくなるにしたがって許容高さ比は許容高さ比基準値よりも小さくなるように設定されている（０．１５よりも若干小さな値に設定されている）。このため、図１３において、許容上限（Ｍａｘ）ｈ（１６００）と許容下限（Ｍｉｎ）ｈ（１６００）における目標ピーク高さ比の方向の間隔は、負荷（Ｑｖ）が大きくなるにしたがって狭くなるように設定され、負荷（Ｑｖ）が小さくなるにしたがって広くなるように設定されている。
【0075】
目標相殺中心周波数も同様に、実際の相殺中心周波数が、目標相殺中心周波数に対して、ずれ量が許容周波数内に収まるように制御することが好ましい。そして「許容周波数」は、負荷（Ｑｖ）が所定負荷の近傍（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］の近傍）である場合では０．２［ＫＨｚ］（許容周波数基準値）に設定されている。また、負荷（Ｑｖ）が所定負荷（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］）よりも小さくなるにしたがって許容周波数は許容周波数基準値よりも大きくなるように設定されている（０．２［ＫＨｚ］よりも若干大きな値に設定されている）。また、負荷（Ｑｖ）が所定負荷（この場合、Ｑｖ＝４０［ｍｍ3／ｓｔ］）よりも大きくなるにしたがって許容周波数は許容周波数基準値よりも小さくなるように設定されている（０．２［ＫＨｚ］よりも若干小さな値に設定されている）。このため、図１３において、許容上限（Ｍａｘ）ｈ（１６００）と許容下限（Ｍｉｎ）ｈ（１６００）における目標相殺中心周波数の方向の間隔は、負荷（Ｑｖ）が大きくなるにしたがって狭くなるように設定され、負荷（Ｑｖ）が小さくなるにしたがって広くなるように設定されている。
【0076】
以上の説明では、時間差Δｔと、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍと、に基づいて燃焼騒音をより低減させる点について説明した。以降では、上述した時間差Δｔとピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍの調整に加えて、さらに、上述したパイロット燃焼（第１燃焼に相当）よりも前に発生させるプレ燃焼を適切に制御することで、スモークの発生量をより低減させる点について説明する。
【0077】
●［プレ燃焼の違いによる燃焼の違いの例（図１４～図１６）］
図１４は、横軸をクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸を熱発生率［Ｊ／ｄｅｇ］（筒内熱発生量のクランク角度微分値）として、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）の５種類の燃焼の実験結果の例を示している。ｇ１（θ）～ｇ５（θ）は、いずれも「Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３」にて示す３つのパイロット噴射と、「Ｍ」にて示す１つのメイン噴射を実行して得られたものである。なお、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）では、各パイロット噴射（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）とメイン噴射（Ｍ）の、それぞれの噴射時期（噴射開始クランク角度位置）と噴射量は、図１５に示す通りであり、メイン噴射Ｍの２つ前のパイロット噴射（第２パイロット噴射Ｐ２）の噴射量のみが異なる。なお、第２パイロット噴射Ｐ２の噴射量は、（Ｑｂ＋β２）＞（Ｑｂ＋β１）＞Ｑｂ＞（Ｑｂ－α１）＞（Ｑｂ－α２）である。
図１４は、横軸をクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸を熱発生率［Ｊ／ｄｅｇ］（筒内熱発生量のクランク角度微分値）として、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）の５種類の燃焼の実験結果の例を示している。ｇ１（θ）～ｇ５（θ）は、いずれも「Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３」にて示す３つのパイロット噴射と、「Ｍ」にて示す１つのメイン噴射を実行して得られたものである。なお、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）では、各パイロット噴射（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）とメイン噴射（Ｍ）の、それぞれの噴射時期（噴射開始クランク角度位置）と噴射量は、図１５に示す通りであり、メイン噴射Ｍの２つ前のパイロット噴射（第２パイロット噴射Ｐ２）の噴射量のみが異なる。なお、第２パイロット噴射Ｐ２の噴射量は、（Ｑｂ＋β２）＞（Ｑｂ＋β１）＞Ｑｂ＞（Ｑｂ－α１）＞（Ｑｂ－α２）である。
【0078】
また図１６は、図１４に示すｇ１（θ）を模式図で表現した図である。図１６に示すように、１回の燃焼工程に対して複数の燃焼（プレ燃焼、第１燃焼、第２燃焼）が発生している。また複数の燃焼（燃焼発生率）は、プレ燃焼発生率（第１、主プレ燃焼発生率）、第１燃焼発生率、第２燃焼発生率、を有している。図１６において、第１プレ燃焼（図１６中の第１プレ燃焼発生率）は主に第１パイロット噴射Ｐ１によって発生し、主プレ燃焼（図１６中の主プレ燃焼発生率）は主に第２パイロット噴射Ｐ２によって発生している。また、第１燃焼（図１６中の第１燃焼発生率）は主に第３パイロット噴射Ｐ３によって発生し、第２燃焼（図１６中の第２燃焼発生率）は主にメイン噴射Ｍによって発生している。第１燃焼（第１燃焼発生率）は、プレ燃焼（この場合、主プレ燃焼発生率）の一部に重なるようにプレ燃焼（主プレ燃焼発生率）に続いて発生している。第２燃焼（第２燃焼発生率）は、第１燃焼（第１燃焼発生率）の一部に重なるように第１燃焼（第１燃焼発生率）に続いて発生している。なお図１４及び図１６では、縦軸を「熱発生率」（筒内熱発生量のクランク角度微分値（または時間微分値））としているが、縦軸を「圧力発生率」（筒内圧力のクランク角度微分値（または時間微分値））としてもよく、どちらの場合でも使える名称として、「燃焼発生率」としている。
【0079】
図１６において、第１燃焼発生率（この場合、クランク角度に応じて変化する筒内熱発生量のクランク角度微分値）の発生開始時期は、「θｓ１」にて示す時期（位置）である。また図１４中のｇ１（θ）～ｇ５（θ）は、第１燃焼発生率（図１６参照）のピーク位置（第１ピーク角度位置）と、第２燃焼発生率（図１６参照）のピーク位置（第２ピーク角度位置）との角度差と回転数から換算した時間差Δｔ、及び、第２ピーク角度位置の高さＨｍに対する第１ピーク角度位置の高さＨｐであるＨｐ／Ｈｍ、は上述したように調整されて、燃焼騒音が低減されている。これに加えて、以降に説明するように、プレ燃焼（図１６中の第１プレ燃焼発生率と主プレ燃焼発生率）を適切に調整することで、スモーク発生量を低減することができる。スモーク発生量を低減するためのプレ燃焼発生率の調整としては、プレ燃焼発生率の面積の調整と、プレ燃焼発生率の高さの調整とがあり、以下、順に説明する。
【0080】
●［プレ燃焼発生率面積Ｑｐの調整（図１６、図１７）］
図１６において、プレ燃焼発生率面積Ｑｐは、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１よりも前における、プレ燃焼発生率（第１プレ燃焼発生率、主プレ燃焼発生率）で囲まれた面積であり、塗りつぶした領域である「Ｑｐ」にて示す面積である。なお、プレ燃焼発生率は、筒内熱発生量または筒内圧力の時間微分値、あるいは、筒内熱発生量または筒内圧力のクランク角度微分値である。
図１６において、プレ燃焼発生率面積Ｑｐは、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１よりも前における、プレ燃焼発生率（第１プレ燃焼発生率、主プレ燃焼発生率）で囲まれた面積であり、塗りつぶした領域である「Ｑｐ」にて示す面積である。なお、プレ燃焼発生率は、筒内熱発生量または筒内圧力の時間微分値、あるいは、筒内熱発生量または筒内圧力のクランク角度微分値である。
【0081】
なお、プレ燃焼発生率面積Ｑｐ（発熱量）は、内燃機関の排気量の大小に応じた燃料噴射量の大小に応じて変動するので、これらの影響を排除して一般化するために、１回の燃焼工程に対して噴射したパイロット噴射とメイン噴射による燃料量である総噴射量Ｑｖから換算した熱量である総投入熱量Ｑａｌｌにて除算した、Ｑｐ／Ｑａｌｌを算出する。なお、総投入熱量Ｑａｌｌは、例えば、総噴射量Ｑｖ［ｍｍ3］＊燃料密度［ｇ／ｍｍ3］＊低位発熱量［ＭＪ／Ｋｇ］にて算出することができる。
【0082】
図１７は、横軸をＱｐ／Ｑａｌｌ、縦軸をスモーク発生量に設定し、図１４に示すｇ１（θ）～ｇ５（θ）のそれぞれの（Ｑｐ／Ｑａｌｌ、スモーク発生量）をプロットした図である。図１７に示す例では、ｇ１（θ）、ｇ２（θ）、ｇ３（θ）はスモーク発生量の許容上限以下であるが、ｇ４（θ）、ｇ５（θ）は許容上限を超えている。図１７より、スモーク発生量を許容上限以下にするためには、Ｑｐ／Ｑａｌｌを約１０．５［％］以下（目標プレ燃焼面積関連量上限以下）にする必要がある。なお、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）は、第２パイロット噴射の噴射量が異なるのみであるので、少なくとも第２パイロット噴射の噴射量を調整することで、Ｑｐ／Ｑａｌｌを比較的容易に約１０．５［％］以下（目標プレ燃焼面積関連量上限以下）に調整することができる。
【0083】
また図１４に示すように、ｇ４（θ）、ｇ５（θ）のプレ燃焼発生率面積Ｑｐは、ｇ１（θ）～ｇ３（θ）のプレ燃焼発生率面積Ｑｐよりも非常に大きく、ｇ４（θ）の第１燃焼発生率の発生開始時期、及びｇ５（θ）の第１燃焼発生率の発生開始時期は、θｓ１よりも進角した位置となっている（第１燃焼が目標よりも早期に発生している）。このため、ｇ４（θ）及びｇ５（θ）では、第１燃焼の発生開始時期が不安定になって進角しているので時間差Δｔがやや長くなり、燃焼騒音の抑制の点においても、あまり好ましくない。
【0084】
●［プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅの調整（図１６、図１８）］
図１６において、プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅは、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１における、プレ燃焼発生率（主プレ燃焼発生率）の高さであり、「Ｈｐｒｅ」にて示す高さである。なお、プレ燃焼発生率は、筒内熱発生量または筒内圧力の時間微分値、あるいは、筒内熱発生量または筒内圧力のクランク角度微分値である。
図１６において、プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅは、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１における、プレ燃焼発生率（主プレ燃焼発生率）の高さであり、「Ｈｐｒｅ」にて示す高さである。なお、プレ燃焼発生率は、筒内熱発生量または筒内圧力の時間微分値、あるいは、筒内熱発生量または筒内圧力のクランク角度微分値である。
【0085】
なお、プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅ（発熱量高さ）は、内燃機関の排気量の大小に応じた燃料噴射量の大小に応じて変動するので、これらの影響を排除して一般化するために、１回の燃焼工程に対して噴射したパイロット噴射とメイン噴射による燃料量である総噴射量Ｑｖにて除算した、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを算出する。
【0086】
図１８は、横軸をＨｐｒｅ／Ｑｖ、縦軸をスモーク発生量に設定し、図１４に示すｇ１（θ）～ｇ５（θ）のそれぞれの（Ｈｐｒｅ／Ｑｖ、スモーク発生量）をプロットした図である。図１８に示す例では、ｇ１（θ）、ｇ２（θ）、ｇ３（θ）はスモーク発生量の許容上限以下であるが、ｇ４（θ）、ｇ５（θ）は許容上限を超えている。図１７より、スモーク発生量を許容上限以下にするためには、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを約１．３以下（目標プレ燃焼高さ関連量上限以下）にする必要がある。なお、ｇ１（θ）～ｇ５（θ）は、第２パイロット噴射の噴射量が異なるのみであるので、少なくとも第２パイロット噴射の噴射量を調整することで、Ｈｐｒｅ／Ｑｖを比較的容易に約１．３以下（目標プレ燃焼高さ関連量上限以下）に調整することができる。
【0087】
また図１４に示すように、ｇ４（θ）、ｇ５（θ）のプレ燃焼発生率高さＨｐｒｅは、ｇ１（θ）～ｇ３（θ）のプレ燃焼発生率高さＨｐｒｅよりも非常に高く、ｇ４（θ）の第１燃焼発生率の発生開始時期、及びｇ５（θ）の第１燃焼発生率の発生開始時期は、θｓ１よりも進角した位置となっている（第１燃焼が目標よりも早期に発生している）。このため、ｇ４（θ）及びｇ５（θ）では、第１燃焼の発生開始時期が不安定になって進角しているので時間差Δｔがやや長くなり、燃焼騒音の抑制の点においても、あまり好ましくない。
【0088】
●［制御装置５０の処理手順（図１９～図２３）］
次に図１９～図２３に示すフローチャートを用いて、制御装置５０による処理手順の例（第１、第２の実施の形態）について説明する。第１の実施の形態は、上記の「プレ燃焼発生率面積Ｑｐの調整」を用いた制御であり、第２の実施の形態は、上記の「プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅの調整」を用いた制御である。
次に図１９～図２３に示すフローチャートを用いて、制御装置５０による処理手順の例（第１、第２の実施の形態）について説明する。第１の実施の形態は、上記の「プレ燃焼発生率面積Ｑｐの調整」を用いた制御であり、第２の実施の形態は、上記の「プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅの調整」を用いた制御である。
【0089】
●［第１の実施の形態（図１９～図２１）］
まず図１９～図２１に示すフローチャートを用いて、「プレ燃焼発生率面積Ｑｐの調整」を用いた第１の実施の形態における、制御装置５０の処理手順を説明する。制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、例えば所定クランク角度毎（例えば４気筒の場合では１８０［°ＣＡ］毎）にて、図１９に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。
まず図１９～図２１に示すフローチャートを用いて、「プレ燃焼発生率面積Ｑｐの調整」を用いた第１の実施の形態における、制御装置５０の処理手順を説明する。制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、例えば所定クランク角度毎（例えば４気筒の場合では１８０［°ＣＡ］毎）にて、図１９に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。
【0090】
ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関の種々の運転状態を検出し、ステップＳ０１５に処理を進める。例えば制御装置５０は、図１に示す各種の検出装置からの検出信号やインジェクタの制御量（前回の燃料噴射量）に基づいて、内燃機関回転数、吸気量、吸気マニホルド内圧力、可変ノズル開度量、アクセルペダル踏込量、燃料噴射量等を検出する。ステップＳ０１０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部５１Ａ（図１参照）に相当している。
【0091】
ステップＳ０１５にて制御装置５０は、検出した運転状態に基づいて、運転者からの要求トルクを算出し、ステップＳ０２０に処理を進める。例えば制御装置５０は、内燃機関回転数とアクセルペダル踏込量に基づいて、記憶装置に記憶されているマップや、計算式等に基づいて、要求トルクを算出する。
【0092】
ステップＳ０２０にて制御装置５０は、算出した要求トルクと内燃機関の運転状態と、に基づいて（次回の）総噴射量（Ｑｖ）を算出し、ステップＳ０２５に処理を進める。なお、総噴射量（Ｑｖ）の算出手順の詳細については説明を省略する。
【0093】
ステップＳ０２５にて制御装置５０は、内燃機関の運転状態（回転数、負荷（総噴射量））と、記憶装置に記憶されている目標時間・目標ピーク高さ比特性（図１２参照）と、に基づいて、目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）と目標ピーク高さ比を求め、ステップＳ０３０に処理を進める。例えば、制御装置５０は、（回転数、負荷（噴射量））が（１６００［ｒｐｍ］、３０［ｍｍ3／ｓｔ］）の場合、図１２に示す目標時間・目標ピーク高さ比特性の中からｈ（１６００）を選定し、選定したｈ（１６００）における３０［ｍｍ3／ｓｔ］の位置に相当するＭ１１（Ｎｅ１６００、Ｑｖ３０）の位置により、目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）と目標ピーク高さ比を求める。
【0094】
ステップＳ０３０にて制御装置５０は、（次回の）総噴射量（Ｑｖ）、目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）、目標ピーク高さ比、内燃機関の運転状態に基づいて、次回の燃料噴射における、パイロット噴射の仮の数、各パイロット噴射の仮噴射時期及び仮噴射量、メイン噴射の仮噴射時期及び仮噴射量を求め、ステップＳ０４０へ処理を進める。なお、１回の燃焼工程での噴射では、パイロット噴射の数は１回または複数回であり、メイン噴射の数は１回である。
【0095】
このとき、メイン噴射の仮噴射時期と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の仮噴射時期は、目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）に基づいて設定される。例えば、記憶装置には、目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）に応じた目標時間間隔が、マップ等の形式にて記憶されており、制御装置５０は、目標時間差関連量と当該マップを用いて目標時間間隔となるように、メイン噴射の仮噴射時期と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の仮噴射時期と、を求める。なお、上記のマップは、シミュレーションや実験等を用いて作成され、記憶装置に記憶されている。
【0096】
また、複数のパイロット噴射の仮噴射量の合計となる仮総パイロット噴射量と、メイン噴射の仮噴射量は、目標ピーク高さ比に基づいて、所定の計算式やマップ等にて求められる。例えば、制御装置５０は、（次回の）総噴射量（Ｑｖ）を、目標ピーク高さ比に応じて、仮総パイロット噴射量と仮メイン噴射量に分割することで、仮総パイロット噴射量と仮メイン噴射量とを求める。なお、上記の所定の計算式やマップは、シミュレーションや実験等を用いて作成され、記憶装置に記憶されている。
【0097】
ステップＳ０４０にて制御装置５０は、［プレ燃焼調整］を実行してステップＳ０５０へ処理を進める。なお［プレ燃焼調整］の詳細については後述する。
【0098】
ステップＳ０５０にて制御装置５０は、次回の燃料噴射における、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量を求め、図１９に示す処理を終了する。なお、１回の燃焼工程での噴射では、パイロット噴射の数は複数回（プレ燃焼と第１燃焼のそれぞれを発生させるために複数回）であり、メイン噴射の数は１回である。
【0099】
以上のように、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量を設定すれば、図示省略するが、制御装置５０によって、既存のパイロット噴射のスケジューリング処理、既存のメイン噴射のスケジューリング処理にて、狙ったタイミングにて各噴射の処理が実行される。
【0100】
なお、以上の説明における目標時間差関連量（目標相殺中心周波数）を、目標時間差に変更してもよい。目標時間差は、目標相殺中心周波数での１周期の半分（半波長）の時間である。例えば、図１２に示す目標時間・目標ピーク高さ比特性の横軸を、目標相殺中心周波数（目標時間差関連量）から目標時間差に変更した目標時間・目標ピーク高さ比特性を記憶装置に記憶しておく。そしてステップＳ０２５にて、制御装置５０は、内燃機関の運転状態（回転数、負荷（噴射量））と、記憶装置に記憶されている目標時間・目標ピーク高さ比特性と、に基づいて、目標時間差と目標ピーク高さ比を求める。そしてステップＳ０３０にて制御装置５０は、メイン噴射の噴射時期と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期を、目標時間差に基づいて設定する。
【0101】
以上に説明したステップＳ０２５、Ｓ０３０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、内燃機関の運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、時間差（Δｔ）が目標時間差に近づくように（または時間差（Δｔ）に基づいた時間差関連量が目標時間差関連量に近づくように）、かつ、ピーク高さ比（Ｈｐ／Ｈｍ）が目標ピーク高さ比に近づくように前段噴射における少なくともメイン噴射の１つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を求める、燃料噴射算出部５１Ｂ（図１参照）に相当している。
【0102】
●［プレ燃焼調整の詳細１－１（図２０）と詳細１－２（図２１）］
次に図２０を用いて、図１９のステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細（詳細１－１）について説明する。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２０に示すステップＳ１１０へ処理を進める。
次に図２０を用いて、図１９のステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細（詳細１－１）について説明する。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２０に示すステップＳ１１０へ処理を進める。
【0103】
ステップＳ１１０にて制御装置５０は、各プレ燃焼発生率（図１６の第１プレ燃焼発生率、主プレ燃焼発生率）の状態を予測し、ステップＳ１１５へ処理を進める。例えば制御装置５０は、内燃機関の運転状態と、パイロット噴射の仮の数、各パイロット噴射の仮噴射時期と仮噴射量に基づいて、図１６に示すような第１プレ燃焼発生率の発生位置（クランク角度）と大きさ（高さ）、主プレ燃焼発生率の発生位置（クランク角度）と大きさ（高さ）、第１燃焼発生率の発生位置（クランク角度）と大きさ（高さ）、等を予測する。
【0104】
ステップＳ１１５にて制御装置５０は、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１（図１６参照）を予測し、ステップＳ１２０へ処理を進める。例えば制御装置５０は、ステップＳ１１０にて実施した予測に基づいて、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１を予測する。
【0105】
ステップＳ１２０にて制御装置５０は、発生開始時期θｓ１よりも前における、プレ燃焼発生率面積Ｑｐを予測し、ステップＳ１２５へ処理を進める。例えば制御装置５０は、ステップＳ１１０にて予測した第１プレ燃焼発生率の発生位置と大きさ（高さ）、主プレ燃焼発生率の発生位置と大きさ（高さ）、発生開始時期θｓ１、に基づいてプレ燃焼発生率面積Ｑｐを算出する。
【0106】
ステップＳ１２５にて制御装置５０は、（次回の）総噴射量Ｑｖから総投入熱量Ｑａｌｌを算出してステップＳ１３０へ処理を進める。上述したように、例えば制御装置５０は、総噴射量Ｑｖ［ｍｍ3］＊燃料密度［ｇ／ｍｍ3］＊低位発熱量［ＭＪ／Ｋｇ］にて、総投入熱量Ｑａｌｌを算出する
【0107】
ステップＳ１３０にて制御装置５０は、Ｑｐ／Ｑａｌｌが目標プレ燃焼面積関連量上限以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、Ｑｐ／Ｑａｌｌが目標プレ燃焼面積関連量上限以下である場合（Ｙｅｓ）は図２０に示す処理を終了し、図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻し、Ｑｐ／Ｑａｌｌが目標プレ燃焼面積関連量上限よりも大きい場合（Ｎｏ）はステップＳ１３５へ処理を進める。
【0108】
ステップＳ１３５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、例えばＱｐ／Ｑａｌｌの値に応じて、メイン噴射の２つ前のパイロット噴射の仮噴射量を減量し、図２０に示す処理を終了して図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻す。例えば記憶装置５３には、Ｑｐ／Ｑａｌｌに応じた減量値（または減量割合など）が設定された減量マップが記憶されており、制御装置５０は、Ｑｐ／Ｑａｌｌと減量マップに基づいて、メイン噴射の２つ前のパイロット噴射の仮噴射量を減量する。なお減量マップは、種々の実験やシミュレーション等にて決定されている。なお減量した噴射量は、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍに応じて、メイン噴射と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射に割り当てるようにしてもよい。
【0109】
また図２０に示す［プレ燃焼調整］（詳細１－１）の代わりに、図２１に示す［プレ燃焼調整］（詳細１－２）としてもよい。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２１に示すステップＳ１１０Ａへ処理を進める。
【0110】
ステップＳ１１０Ａにて制御装置５０は、内燃機関の運転状態、総噴射量Ｑｖ、パイロット噴射の仮の数、各パイロット噴射の仮噴射時期及び仮噴射量、メイン噴射の仮噴射時期及び仮噴射量、等に応じて、予め用意されたパターンの中から、適切なパターンを抽出して、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量を読み出し、図２１に示す処理を終了して図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻す。例えば記憶装置５３には、運転状態と代表的な総噴射量Ｑｖに応じて、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、が設定された複数のパターンが記憶されている。
【0111】
また上記の例に限定されず、制御装置５０は、［プレ燃焼調整］にて、プレ燃焼発生率面積Ｑｐに基づいたプレ燃焼発生率面積関連量（上記の例では、Ｑｐ／Ｑａｌｌ）が、予め設定された目標プレ燃焼面積関連量上限（上記の例では約１０．５［％］（図１７参照））以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射における、噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整すればよい。この［プレ燃焼調整］の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、燃料噴射調整部５１Ｃ（図１参照）に相当している。
【0112】
●［第２の実施の形態（図１９、図２２、図２３）］
次に図１９、図２２、図２３に示すフローチャートを用いて、「プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅの調整」を用いた第２の実施の形態における、制御装置５０の処理手順を説明する。なお、図１９に示すフローチャートは第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。第２の実施の形態は、図１９に示すフローチャートにおけるステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細が異なる。
次に図１９、図２２、図２３に示すフローチャートを用いて、「プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅの調整」を用いた第２の実施の形態における、制御装置５０の処理手順を説明する。なお、図１９に示すフローチャートは第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。第２の実施の形態は、図１９に示すフローチャートにおけるステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細が異なる。
【0113】
●［プレ燃焼調整の詳細２－１（図２２）と詳細２－２（図２３）］
次に図２２を用いて、図１９のステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細（詳細２－１）について説明する。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２２に示すステップＳ２１０へ処理を進める。
次に図２２を用いて、図１９のステップＳ０４０の［プレ燃焼調整］の詳細（詳細２－１）について説明する。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２２に示すステップＳ２１０へ処理を進める。
【0114】
ステップＳ２１０にて制御装置５０は、主プレ燃焼発生率（図１６の第１プレ燃焼発生率の１つ前のプレ燃焼発生率）の状態を予測し、ステップＳ２１５へ処理を進める。例えば制御装置５０は、内燃機関の運転状態と、パイロット噴射の仮の数、各パイロット噴射の仮噴射時期と仮噴射量に基づいて、図１６に示すような、主プレ燃焼発生率の発生位置（クランク角度）と大きさ（高さ）、第１燃焼発生率の発生位置（クランク角度）と大きさ（高さ）、等を予測する。
【0115】
ステップＳ２１５にて制御装置５０は、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１（図１６参照）を予測し、ステップＳ２２０へ処理を進める。例えば制御装置５０は、ステップＳ２１０にて実施した予測に基づいて、第１燃焼発生率の発生開始時期θｓ１を予測する。
【0116】
ステップＳ２２０にて制御装置５０は、発生開始時期θｓ１における、プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅを予測し、ステップＳ２３０へ処理を進める。例えば制御装置５０は、ステップＳ２１０にて予測した第１プレ燃焼発生率の発生位置と大きさ（高さ）、主プレ燃焼発生率の発生位置と大きさ（高さ）、発生開始時期θｓ１、に基づいてプレ燃焼発生率高さＨｐｒｅを算出する。
【0117】
ステップＳ２３０にて制御装置５０は、Ｈｐｒｅ／Ｑｖが目標プレ燃焼面積関連量上限以下であるか否かを判定する。なおＱｖは総噴射量である。制御装置５０は、Ｈｐｒｅ／Ｑｖが目標プレ燃焼高さ関連量上限以下である場合（Ｙｅｓ）は図２２に示す処理を終了し、図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻し、Ｈｐｒｅ／Ｑｖが目標プレ燃焼高さ関連量上限よりも大きい場合（Ｎｏ）はステップＳ２３５へ処理を進める。
【0118】
ステップＳ２３５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、例えばＨｐｒｅ／Ｑｖの値に応じて、メイン噴射の２つ前のパイロット噴射の仮噴射量を減量し、図２２に示す処理を終了して図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻す。例えば記憶装置５３には、Ｈｐｒｅ／Ｑｖに応じた減量値（または減量割合など）が設定された減量マップが記憶されており、制御装置５０は、Ｈｐｒｅ／Ｑｖと減量マップに基づいて、メイン噴射の２つ前のパイロット噴射の仮噴射量を減量する。なお減量マップは、種々の実験やシミュレーション等にて決定されている。なお減量した噴射量は、ピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍに応じて、メイン噴射と、メイン噴射の１つ前のパイロット噴射に割り当てるようにしてもよい。
【0119】
また図２２に示す［プレ燃焼調整］（詳細２－１）の代わりに、図２３に示す［プレ燃焼調整］（詳細２－２）としてもよい。制御装置５０は、図１９に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図２３に示すステップＳ２１０Ａへ処理を進める。
【0120】
ステップＳ２１０Ａにて制御装置５０は、内燃機関の運転状態、総噴射量Ｑｖ、パイロット噴射の仮の数、各パイロット噴射の仮噴射時期及び仮噴射量、メイン噴射の仮噴射時期及び仮噴射量、等に応じて、予め用意されたパターンの中から、適切なパターンを抽出して、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量を読み出し、図２３に示す処理を終了して図１９に示すステップＳ０５０へ処理を戻す。例えば記憶装置５３には、運転状態と代表的な総噴射量Ｑｖに応じて、パイロット噴射の最終数、各パイロット噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、メイン噴射の最終噴射時期及び最終噴射量、が設定された複数のパターンが記憶されている。
【0121】
また上記の例に限定されず、制御装置５０は、［プレ燃焼調整］にて、プレ燃焼発生率高さＨｐｒｅに基づいたプレ燃焼発生率高さ関連量（上記の例では、Ｈｐｒｅ／Ｑｖ）が、予め設定された目標プレ燃焼高さ関連量上限（上記の例では約１．３（図１８参照））以下となるように、少なくとも１つのパイロット噴射における、噴射時期及び噴射量の少なくとも一方を調整すればよい。この［プレ燃焼調整］の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、燃料噴射調整部５１Ｃ（図１参照）に相当している。
【0122】
なお本実施の形態の説明では、燃焼騒音を抑制するために時間差Δｔとピーク高さ比Ｈｐ／Ｈｍを調整し、スモーク発生量を抑制するためにプレ燃焼発生率面積Ｑｐまたはプレ燃焼発生率高さＨｐｒｅを調整したが、燃焼騒音の抑制については別の手法を用いてもよい。
【0123】
本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【0124】
本実施の形態の説明では、図２、図３、図８、図１０において、横軸をクランク角度としてクランク角度差Δθを求める例を説明したが、横軸を時間として時間差Δｔを求めるようにしてもよい。また、図４、図５、図６、図１２、図１３において、横軸を相殺中心周波数ｆ（時間差関連量）とした例を説明したが、当該図の横軸を時間差Δｔ（ｆ＝１／（Δｔ＊２））としてもよい。また図１４、図１６において、横軸をクランク角度とした例を説明したが、横軸を時間としてもよいし、縦軸を熱発生率としたが、縦軸を圧力発生率としてもよい。
【0125】
また本実施の形態の説明では、プレ燃焼発生率面積関連量をＱｐ／Ｑａｌｌとした例を説明したが、これに限定されるものではない。例えばＱｐや、Ｑｐ／Ｑｖ（Ｑｖ＝総噴射量）をプレ燃焼発生率面積関連量としてもよい。同様に、本実施の形態の説明では、プレ燃焼発生率高さ関連量をＨｐｒｅ／Ｑｖとした例を説明したが、これに限定されるものではない。例えばＨｐｒｅや、Ｈｐｒｅ／Ｑａｌｌをプレ燃焼発生率高さ関連量としてもよい。
【0126】
また、本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジンに限定されず、圧縮自己着火式のガソリンエンジンにも適用することが可能である。
【0127】
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（より小さい）（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【0128】
１０ 内燃機関
１１Ａ、１１Ｂ 吸気管
１１Ｃ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ、１２Ｃ 排気管
１３ ＥＧＲ配管
１４ ＥＧＲ弁
１５ ＥＧＲクーラ
２１ 吸気流量検出装置
２２ 回転検出装置
２３ 大気圧検出装置
２４Ａ コンプレッサ上流圧力検出装置
２４Ｂ コンプレッサ下流圧力検出装置
２４Ｃ 吸気マニホルド圧力検出装置
２５ アクセルペダル踏込量検出装置
２６Ａ タービン上流圧力検出装置
２６Ｂ タービン下流圧力検出装置
２７ 車速検出装置
２８Ａ、２８Ｂ 吸気温度検出装置
２８Ｃ クーラント温度検出装置
２９ 排気温度検出装置
３０ ターボ過給機
３１ ノズル駆動装置
３２ ノズル開度検出装置
３３ 可変ノズル
３５ コンプレッサ
３６ タービン
４１ コモンレール
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
４７ スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出装置
４７Ｖ スロットルバルブ
５０ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５１Ａ 運転状態検出部
５１Ｂ 燃料噴射算出部
５１Ｃ 燃料噴射調整部
５３ 記憶装置
６１ 排気浄化装置
ｆ（θ） 圧力発生率
Ｐａｍ メインピーク角度位置（第２ピーク角度位置）
Ｐａｐ パイロットピーク角度位置（第１ピーク角度位置）
Ｐｍ メイン燃焼圧力
Ｐｐ パイロット燃焼圧力
ｇ（θ） 熱発生率
Ｅａｍ メインピーク角度位置（第２ピーク角度位置）
Ｅａｐ パイロットピーク角度位置（第１ピーク角度位置）
Ｅｍ メイン燃焼熱
Ｅｐ パイロット燃焼熱
Ｈｐ／Ｈｍ ピーク高さ比
Ｈｐｒｅ プレ燃焼発生率高さ
Ｑａｌｌ 総投入熱量
Ｑｐ プレ燃焼発生率面積
Ｑｖ 総噴射量
θｓ１ 発生開始時期
Δｔ 時間差
Δθ クランク角度差
１１Ａ、１１Ｂ 吸気管
１１Ｃ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ、１２Ｃ 排気管
１３ ＥＧＲ配管
１４ ＥＧＲ弁
１５ ＥＧＲクーラ
２１ 吸気流量検出装置
２２ 回転検出装置
２３ 大気圧検出装置
２４Ａ コンプレッサ上流圧力検出装置
２４Ｂ コンプレッサ下流圧力検出装置
２４Ｃ 吸気マニホルド圧力検出装置
２５ アクセルペダル踏込量検出装置
２６Ａ タービン上流圧力検出装置
２６Ｂ タービン下流圧力検出装置
２７ 車速検出装置
２８Ａ、２８Ｂ 吸気温度検出装置
２８Ｃ クーラント温度検出装置
２９ 排気温度検出装置
３０ ターボ過給機
３１ ノズル駆動装置
３２ ノズル開度検出装置
３３ 可変ノズル
３５ コンプレッサ
３６ タービン
４１ コモンレール
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
４７ スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出装置
４７Ｖ スロットルバルブ
５０ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５１Ａ 運転状態検出部
５１Ｂ 燃料噴射算出部
５１Ｃ 燃料噴射調整部
５３ 記憶装置
６１ 排気浄化装置
ｆ（θ） 圧力発生率
Ｐａｍ メインピーク角度位置（第２ピーク角度位置）
Ｐａｐ パイロットピーク角度位置（第１ピーク角度位置）
Ｐｍ メイン燃焼圧力
Ｐｐ パイロット燃焼圧力
ｇ（θ） 熱発生率
Ｅａｍ メインピーク角度位置（第２ピーク角度位置）
Ｅａｐ パイロットピーク角度位置（第１ピーク角度位置）
Ｅｍ メイン燃焼熱
Ｅｐ パイロット燃焼熱
Ｈｐ／Ｈｍ ピーク高さ比
Ｈｐｒｅ プレ燃焼発生率高さ
Ｑａｌｌ 総投入熱量
Ｑｐ プレ燃焼発生率面積
Ｑｖ 総噴射量
θｓ１ 発生開始時期
Δｔ 時間差
Δθ クランク角度差
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】