特開 2024-130569 内燃機関の制御装置および制御方法

(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】P2024130569

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/40 20060101AFI20240920BHJP

   F02D 23/02 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

F02D41/40

F02D23/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040386

(22)【出願日】2023-03-15

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 翔大

【テーマコード（参考）】

3G092

3G301

【Ｆターム（参考）】

3G092AA02

3G092AA17

3G092AA18

3G092BA01

3G092BA03

3G092BB01

3G092BB06

3G092BB08

3G092BB11

3G092DB03

3G092DC01

3G092DC08

3G092DE06S

3G092EA22

3G092FA15

3G092HA01Z

3G092HA15Z

3G092HB01X

3G092HB02X

3G092HB03Z

3G092HD07Z

3G092HE01Z

3G092HF08Z

3G301HA02

3G301HA11

3G301HA13

3G301JA24

3G301JA37

3G301LA01

3G301LB11

3G301MA11

3G301MA18

3G301NE03

3G301NE08

3G301PA01Z

3G301PA11Z

3G301PB08Z

3G301PD15Z

3G301PE01Z

3G301PF03Z

(57)【要約】

【課題】複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化を抑制すること。
【解決手段】制御装置は、エンジンの制御装置である。エンジンは、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備える。制御装置は、エンジンにおける複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定し（ステップＳ１１３，ステップＳ１１４）、各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムを制御し（ステップＳ１２３，ステップＳ１２４，ステップＳ１２６）、燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定する（ステップＳ１２５，ステップＳ１２６）。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定し、
各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう前記噴射システムを制御し、
燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定する、内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記噴射時期を特定するときに、さらに、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射量を特定し、
前記噴射システムを制御するときに、さらに、各サイクルにおいて算出された各々の噴射量で燃料を複数段、噴射するよう制御し、
燃焼方式の切替えの過渡期間には、さらに、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射量を、切替え前の燃焼方式の噴射量から、切替え後の燃焼方式の噴射量に徐変するようにさらに特定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

複数の燃焼方式は、第１の燃焼方式と、第２の燃焼方式とを含み、
前記第１の燃焼方式と前記第２の燃焼方式とでは、燃料の圧力の制御範囲が異なり、
前記制御装置は、
燃焼方式に応じた燃料の圧力とするよう前記噴射システムを制御し、
前記第１の燃焼方式と前記第２の燃焼方式との切替えの過渡期間には、切替え後の燃料の圧力への追従遅れの度合いを算出し、切替え前後において対応する段の噴射時期を、算出した度合いに応じて徐変するように算出する、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記第１の燃焼方式では、１サイクルにおける複数段において特定段が存在し、
前記第２の燃焼方式では、１サイクルにおける複数段において前記特定段が存在せず、
前記制御装置は、前記第２の燃焼方式の前記特定段が存在しない状態と、前記第１の燃焼方式の前記特定段が存在する状態との間で、算出した度合いに応じて前記特定段の噴射時期が徐変するよう算出する、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

内燃機関の制御装置によって実行される前記内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関は、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備え、
前記制御方法は、前記制御装置が、
前記内燃機関における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定するステップと、
各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう前記噴射システムを制御するステップと、
燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定するステップとを含む、内燃機関の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は、内燃機関の制御装置および制御方法に関し、特に、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備える内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ディーゼルエンジンにおいて、１サイクルに複数回、燃料を噴射する場合に、メイン噴射を前段と後段とに分けて噴射する燃焼方式があった（たとえば、特許文献１参照）。以降は、この燃焼方式をメイン２段噴射燃焼と呼ぶ。メイン２段噴射燃焼においては、メイン噴射の前段の噴射時期と後段の噴射時期との間隔を調整することで、前段の燃焼時の圧力波と後段の燃焼時の圧力波とを互いに相殺させて、騒音を低減させることができる。しかし、メイン２段噴射燃焼においては、メイン噴射の後段の着火遅れが短いことによるスモークの悪化が生じることが分かっている。

【0003】

この対応として、コモンレールのレール圧を高くすることにより、スモーク特性を改善することができる。レール圧を高めることで、燃焼騒音が悪化する。しかし、これについては、レール圧を高くするのを必要最小限に留めることで、燃焼騒音およびスモークを共に目標をクリアすることができる。

【0004】

内燃機関の制御マップおいて、メイン２段噴射燃焼および他の燃焼方式が向いている領域と向いていない領域とがある。複数の燃焼方式を制御マップ上において切替えるだけでは、切替え時に燃焼騒音およびスモークが悪化することが懸念される。

【0005】

このような課題を解決する技術として、内燃機関における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射におけるそれぞれの噴射量が算出され、各サイクルにおいて算出されたそれぞれの噴射量で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムが制御され、燃焼方式の切替えの過渡期間には、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射量が、切替え前の燃焼方式の噴射量から、切替え後の燃焼方式の噴射量に徐変するように算出される技術があった（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１９２１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の技術によれば、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化を抑制することができる。しかし、特許文献１の技術についてはさらに改良の余地があった。

【0008】

この開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化をさらに抑制することが可能な内燃機関の制御装置および制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この開示に係る制御装置は、内燃機関の制御装置である。内燃機関は、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備える。制御装置は、内燃機関における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定し、各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムを制御し、燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定する。

【0010】

制御装置は、噴射時期を特定するときに、さらに、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射量を特定し、噴射システムを制御するときに、さらに、各サイクルにおいて算出された各々の噴射量で燃料を複数段、噴射するよう制御し、燃焼方式の切替えの過渡期間には、さらに、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射量を、切替え前の燃焼方式の噴射量から、切替え後の燃焼方式の噴射量に徐変するようにさらに特定するようにしてもよい。

【0011】

複数の燃焼方式は、第１の燃焼方式と、第２の燃焼方式とを含むようにしてもよい。第１の燃焼方式と第２の燃焼方式とでは、燃料の圧力の制御範囲が異なる。制御装置は、燃焼方式に応じた燃料の圧力とするよう噴射システムを制御し、第１の燃焼方式と第２の燃焼方式との切替えの過渡期間には、切替え後の燃料の圧力への追従遅れの度合いを算出し、切替え前後において対応する段の噴射時期を、算出した度合いに応じて徐変するように算出するようにしてもよい。

【0012】

第１の燃焼方式では、１サイクルにおける複数段において特定段が存在し、第２の燃焼方式では、１サイクルにおける複数段において特定段が存在せず、制御装置は、第２の燃焼方式の特定段が存在しない状態と、第１の燃焼方式の特定段が存在する状態との間で、算出した度合いに応じて特定段の噴射時期が徐変するよう算出するようにしてもよい。

【0013】

この開示の他の局面によれば、内燃機関の制御方法は、内燃機関の制御装置によって実行される。内燃機関は、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システムを備える。制御方法は、制御装置が、内燃機関における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定するステップと、各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムを制御するステップと、燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定するステップとを含む。

【発明の効果】

【0014】

この開示によれば、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化をさらに抑制することが可能な内燃機関の制御装置および制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この開示の実施の形態における車両のエンジンシステムの構成の概略を示す図である。

【図2】この実施の形態における燃料噴射処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】この実施の形態における燃焼方式の切替を説明するための図である。

【図4】この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における噴射圧および噴射パラメータの変化を示す図である。

【図5】この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における燃焼パターン、熱発生および熱発生開始タイミングの変化を示す図である。

【図6】この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における燃焼パターン、熱発生および燃焼ピークの変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ、この開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返されない。

【0017】

図１は、この開示の実施の形態における車両１のエンジンシステム１０の構成の概略を示す図である。図１を参照して、エンジンシステム１０は、エンジン１１と、燃料タンク１２と、燃料噴射装置１３と、燃料ポンプ１４と、コモンレール１５と、吸気通路８と、排気通路７と、ＥＧＲ通路１８と、ＥＧＲ弁１９と、エアフローメータ２と、吸気絞り弁１６と、開度センサ１７と、エンジン回転速度センサ２０と、圧力センサ２１と、アクセル開度センサ２２と、制御装置１００とを含む。

【0018】

制御装置１００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵのワークメモリとして用いられたり処理結果等を記憶したりするＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリ１５０と、制御装置１００の外部の機器と情報のやり取りを行なうための入力ポートおよび出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、エアフローメータ２、開度センサ１７、エンジン回転速度センサ２０、圧力センサ２１、および、アクセル開度センサ２２等が接続される。

【0019】

制御装置１００は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて、所定の処理を実行し、処理の結果に基づいて、出力ポートに接続された、吸気絞り弁１６、燃料噴射装置１３、燃料ポンプ１４、および、ＥＧＲ弁１９等を制御する。

【0020】

吸気通路８の一方端には、エアクリーナ（図示せず）が設けられる。吸気通路８の他方端は、エンジン１１（より具体的には、気筒１１ａ）に接続される。吸気通路８の途中には、ＥＧＲ通路１８が接続される。

【0021】

エアフローメータ２は、吸気通路８の一方端と、ＥＧＲ通路１８の合流位置との間に設けられる。エアフローメータ２は、吸気通路８からエンジンシステム１０に導入される新気の流量（吸入空気量）を検出し、検出された吸入空気量を示す信号を制御装置１００に出力する。

【0022】

吸気絞り弁１６は、エアフローメータ２と、ＥＧＲ通路１８の合流位置との位置に設けられる。吸気絞り弁１６は、制御装置１００からの制御信号によって開閉動作を行なう。開度センサ１７は、吸気絞り弁１６の位置に設けられる。開度センサ１７は、吸気絞り弁１６の開度を検出し、検出した吸気絞り弁１６の開度を示す信号を制御装置１００に出力する。

【0023】

エンジン１１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１１は、複数の気筒１１ａと複数のピストン１１ｂとを含む。たとえば、エンジン１１が４気筒エンジンである場合には、エンジン１１には、４つの気筒１１ａが設けられる。なお、図１においては、複数の気筒１１ａのうちの１つの構成を例示的に示しており、他の気筒についても同様の構成を有する。そのため、その詳細な説明については繰り返さない。

【0024】

燃料噴射装置１３は、気筒１１ａの頂部に設けられる。燃料噴射装置１３は、たとえば、噴孔が形成されたボディと、ボディ内部に設けられ、噴孔を開閉するニードルとを有するインジェクタによって構成される。燃料噴射装置１３は、コモンレール１５を介して燃料ポンプ１４および燃料タンク１２に接続される。燃料ポンプ１４は、制御装置１００からの制御信号に応じて、圧力センサ２１で検出されるコモンレール１５内の燃料の圧力が所定の圧力になるように燃料タンク１２内の燃料をコモンレール１５に供給する。燃料噴射装置１３は、制御装置１００からの制御信号に応じてニードルを動作させて、噴孔を開状態（すなわち、噴孔とコモンレール１５とを連通状態）にすることによってコモンレール１５内の燃料を気筒１１ａ内の燃焼室に噴射する。

【0025】

制御装置１００は、アクセル開度センサ２２で検出されるアクセルペダルのユーザによる操作量に応じて、燃料噴射装置１３において１サイクル中に噴射される全噴射量Ｑに対応する制御指令値を決定する。制御装置１００は、決定された制御指令値に基づいて燃料噴射装置１３を制御する。制御指令値は、たとえば、燃料噴射装置１３からの燃料の噴射時間（噴射の開時間）または噴射量を示す値である。

【0026】

制御装置１００は、たとえば、１サイクル中に噴射される全噴射量Ｑを複数回に分けて噴射するよう燃料噴射装置１３を制御する。制御装置１００は、たとえば、１サイクル中にパイロット噴射と、メイン噴射と、アフタ噴射とが実行されるように燃料噴射装置１３を制御する。パイロット噴射は、たとえば、燃焼音や燃焼圧の発生を抑制するために実行される。メイン噴射は、たとえば、エンジン１１に要求されたトルクを実現するために実行される。アフタ噴射は、たとえば、スモークなどの発生を抑制するために実行される。

【0027】

ピストン１１ｂは、出力軸であるクランク軸（図示せず）に接続されている。エンジン回転速度センサ２０は、クランク軸に設けられ、クランク軸の回転速度（以下、エンジン１１の回転速度ＮＥと記載する）を検出する。エンジン回転速度センサ２０は、制御装置１００に接続され、検出されたエンジン１１の回転速度ＮＥを示す信号を制御装置１００に送信する。

【0028】

排気通路７の一方端は、エンジン１１（より具体的には、気筒１１ａ）に接続される。排気通路７には、排気中のＰＭ（Particulate Matter），ＨＣ（炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素），ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する排気処理装置（不図示）が設けられる。

【0029】

エンジン１１には、さらにＥＧＲ（排気再循環）システムが設けられる。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１８とＥＧＲ弁１９とを含む。ＥＧＲ通路１８は、気筒１１ａを経由しないで排気通路７と吸気通路８とを連通して、排気通路７に排出された排気の一部を吸気通路８に戻す。ＥＧＲ弁１９は、制御装置１００からの制御信号に応じて、ＥＧＲ通路１８によって循環するガス流量を調整する。制御装置１００は、エンジン１１の運転状態に基づいてＥＧＲ弁１９の開度を制御する。

【0030】

具体的には、制御装置１００は、たとえば、全噴射量Ｑとエンジン１１の回転速度ＮＥとに基づいてＥＧＲ率の目標値を設定する。制御装置１００の後述するメモリ１５０には、たとえば、全噴射量Ｑとエンジン１１の回転速度ＮＥとＥＧＲ率の目標値との関係を示すマップが記憶される。制御装置１００は、制御指令値に対応する全噴射量Ｑとエンジン１１の回転速度ＮＥと上述したマップとからＥＧＲ率の目標値を設定する。制御装置１００は、ＥＧＲ率が目標値になるようにＥＧＲ弁１９の開度を制御する。

【0031】

さらに、エンジン１１には、排気通路７を流通する排気エネルギーを用いて吸気通路８内の空気を過給する過給機（図示せず）が設けられる。過給機は、たとえば、排気通路７に設けられ、タービンブレードを収納するタービンと、吸気通路８に設けられ、コンプレッサブレードを収納するコンプレッサと、タービンブレードとコンプレッサブレードとを連結するシャフトとを含む。排気通路７に流通する排気によってタービン内のタービンブレードが回転すると、タービンブレードに連結されたシャフトおよびコンプレッサブレードが一体的に回転し、コンプレッサから気筒に空気が圧送されることによって過給が行なわれる。また、タービン内のタービンブレードの周囲には、排気のタービンブレードへの流入速度を変化可能に構成される複数のベーンが設けられる。複数のベーンは、アクチュエータによって動作する。制御装置１００は、エンジン１１の運転状態に基づいてベーン間の開度を制御する。

【0032】

［課題］
従来、エンジン１１において、１サイクルに複数回、燃料を噴射する場合に、メイン噴射を前段と後段とに分けて噴射する燃焼方式があった。この燃焼方式をメイン２段噴射燃焼という。メイン２段噴射燃焼においては、メイン噴射の前段の噴射時期と後段の噴射時期との間隔を調整することで、前段の燃焼時の圧力波と後段の燃焼時の圧力波とを互いに相殺させて、騒音を低減させることができる。しかし、メイン２段噴射燃焼においては、メイン噴射の後段の着火遅れが短いことによるスモークの悪化が生じることが分かっている。

【0033】

この対応として、コモンレール１５のレール圧を高くすることにより、スモーク特性を改善することができる。レール圧を高めることで、燃焼騒音が悪化する。しかし、これについては、レール圧を高くするのを必要最小限に留めることで、燃焼騒音およびスモークを共に目標をクリアすることができる。

【0034】

エンジン１１の制御マップおいて、メイン２段噴射燃焼および他の燃焼方式が向いている領域と向いていない領域とがある。複数の燃焼方式を制御マップ上において切替えるだけでは、切替え時に燃焼騒音およびスモークが悪化することが懸念される。

【0035】

このような課題を解決する技術として、エンジン１１における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射におけるそれぞれの噴射量が算出され、各サイクルにおいて算出されたそれぞれの噴射量で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムが制御され、燃焼方式の切替えの過渡期間には、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射量が、切替え前の燃焼方式の噴射量から、切替え後の燃焼方式の噴射量に徐変するように算出される技術があった。

【0036】

この技術によれば、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化を抑制することができる。しかし、この技術についてはさらに改良の余地があった。

【0037】

そこで、制御装置１００は、エンジン１１における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定し、各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう燃料噴射装置１３を制御し、燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定する。

【0038】

これにより、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化をさらに抑制することができる。

【0039】

以下、この実施の形態での制御を説明する。図２は、この実施の形態における燃料噴射処理の流れを示すフローチャートである。図２を参照して、この燃料噴射処理は、エンジン１１の各気筒１１ａの１サイクルごとに、当該サイクルとなる直前に、制御装置１００のＣＰＵ１１０によって、上位の処理から呼出されて実行される。

【0040】

この実施の形態のエンジン１１においては、メイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式とを切替える。図３は、この実施の形態における燃焼方式の切替を説明するための図である。図３を参照して、図３（Ａ）で示すように、メイン一段燃焼方式においては、１サイクルにおいて、先頭パイロット噴射、近接パイロット噴射、メイン１噴射、および、アフタ噴射を行う。図３（Ｅ）で示すように、メイン二段燃焼方式においては、１サイクルにおいて、先頭パイロット噴射、近接パイロット噴射、メイン１噴射、および、メイン２噴射を行う。

【0041】

図２に戻って、ＣＰＵ１１０は、対象サイクルのメイン一段燃焼方式用の目標噴射圧を決定し、メモリ１５０に記憶させる（ステップＳ１１１）とともに、対象サイクルのメイン二段燃焼方式用の目標噴射圧を決定し、メモリ１５０に記憶させる（ステップＳ１１２）。目標噴射圧は、特開２０２２－１９２１０号公報などに記載の公知の方法で決定できる。

【0042】

また、ＣＰＵ１１０は、対象サイクルのメイン一段燃焼方式用の各段の噴射量および噴射時期を決定し、メモリ１５０に記憶させる（ステップＳ１１３）とともに、対象サイクルのメイン二段燃焼方式用の各段の噴射量および噴射時期を決定し、メモリ１５０に記憶させる（ステップＳ１１４）。各燃焼方式の噴射量および噴射時期は、特開２０２２－１９２１０号公報などに記載の公知の方法で決定できる。

【0043】

次に、ＣＰＵ１１０は、対象サイクルが切替過渡中であるか否かを判断する（ステップＳ１２１）。切替過渡中でない（ステップＳ１２１でＮＯ）と判断した場合、ＣＰＵ１１０は、対象サイクルの燃焼方式がメイン一段燃焼方式であるかメイン二段燃焼方式であるかを判断する（ステップＳ１２２）。

【0044】

メイン一段燃焼方式であると判断した場合、ＣＰＵ１１０は、メモリ１５０に記憶された、メイン一段燃焼方式用の各段の噴射量および噴射時期で対象サイクルの噴射制御を開始し（ステップＳ１２３）、実行する処理をこの燃料噴射処理の呼出元の上位の処理に戻す。

【0045】

メイン二段燃焼方式であると判断した場合、ＣＰＵ１１０は、メモリ１５０に記憶された、メイン二段燃焼方式用の各段の噴射量および噴射時期で対象サイクルの噴射制御を開始し（ステップＳ１２４）、実行する処理をこの燃料噴射処理の呼出元の上位の処理に戻す。

【0046】

一方、切替過渡中である（ステップＳ１２１でＹＥＳ）と判断した場合、ＣＰＵ１１０は、対象サイクルの目標噴射圧に対する実噴射圧の追従割合を算出する（ステップＳ１２５）。

【0047】

図４は、この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における噴射圧および噴射パラメータの変化を示す図である。図４を参照して、切替開始時ｔ1から切替終了時ｔ2までの間の追従割合は、メイン２段燃焼方式の目標噴射圧Ｐ2に実噴射圧Ｐが追従している場合を「１」とし、メイン１段燃焼方式の目標噴射圧Ｐ1に実噴射圧Ｐが追従している場合を「０」とする。追従割合ｒは、たとえば、以下の数式（１）で算出する。つまり、０≦追従割合ｒ≦１となる。

【0048】

追従割合ｒ＝（実噴射圧Ｐ－メイン１段燃焼方式の目標噴射圧Ｐ1）／（メイン２段燃焼方式の目標噴射圧Ｐ2－メイン１段燃焼方式の目標噴射圧Ｐ1）・・・（１）
図２を再び参照して、次に、ＣＰＵ１１０は、噴射圧の追従割合ｒに応じた各段の噴射量および噴射時期などの噴射パラメータを算出し、算出した各段の噴射パラメータで対象サイクルの噴射制御を開始し（ステップＳ１２６）、実行する処理をこの燃料噴射処理の呼出元の上位の処理に戻す。

【0049】

図４を再び参照して、ステップＳ１２６において、切替開始時ｔ1から切替終了時ｔ2までの間の各段の噴射量および噴射時期などの噴射パラメータは、たとえば、以下の数式（２）で算出する。

【0050】

噴射パラメータＸ＝メイン一段燃焼方式用の噴射パラメータＸ1＋（メイン二段燃焼方式用の噴射パラメータＸ2－メイン一段燃焼方式用の噴射パラメータＸ1）×追従割合ｒ・・・（２）
図３を再び参照して、噴射量は、各噴射を示す長方形の幅（時間軸方向）で示され、噴射時期は、各噴射を示す長方形の左辺の時間軸における位置の時刻で示される。図２で示したように制御することによって、メイン一段燃焼方式の先頭パイロット噴射から、メイン二段燃焼方式の先頭パイロット噴射への切替過渡において、噴射量は、ほぼ変化せず、噴射時期は、徐々に早いタイミングとなるように変化する。

【0051】

メイン一段燃焼方式の近接パイロット噴射から、メイン二段燃焼の近接パイロット噴射およびメイン１噴射への切替過渡において、まず、噴射量は、近接パイロット噴射およびメイン１噴射に分割され、近接パイロット噴射の噴射量は、徐々に減少し、近接パイロット噴射の噴射時期は徐々に早いタイミングとなるように変化し、メイン１噴射の噴射量は、徐々に増加し、メイン１噴射の噴射時期は、徐々に遅いタイミングとなるように変化する。

【0052】

メイン一段燃焼方式のメイン１噴射およびアフタ噴射から、メイン二段燃焼方式のメイン２噴射への切替過渡において、メイン一段燃焼方式のメイン１噴射およびアフタ噴射の噴射量は、徐々に減少し、メイン一段燃焼方式のメイン１噴射およびアフタ噴射の噴射時期は、徐々に早いタイミングとなるように変化し、アフタ噴射の噴射量が０となることでアフタ噴射はメイン二段燃焼方式のメイン２噴射に統合される。

【0053】

メイン二段燃焼方式からメイン一段燃焼方式への切替過渡においては、図３で示した図３（Ａ）から図３（Ｅ）への変化と逆の、図３（Ｅ）から図３（Ａ）への変化となる。

【0054】

図５は、この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における燃焼パターン、熱発生および熱発生開始タイミングの変化を示す図である。図５を参照して、各段の三角形の高さが、各段の熱発生量を示し、各段の三角形の底辺の長さが、各段の熱発生期間を示す。なお、図５においては、メイン一段燃焼方式のアフタ噴射は記載していない。

【0055】

図５で示すように、たとえば、メイン１噴射の熱発生が開始するタイミングに丸印を付けている。メイン一段燃焼方式からメイン二段燃焼方式への切替過渡において、図２のように各段の噴射パラメータを制御することによって、たとえば、メイン１噴射の熱発生が開始するタイミングが、噴射圧の追従度合いにしたがい、徐々に早められる。このように、燃焼を繋ぐ上で急変させない要素として、熱発生が開始するタイミング（燃焼の立ち上がり時期）を挙げることができる。熱発生が開始するタイミングが急変しないことを狙いとして、図２のステップＳ１２６において各段の噴射量および噴射時期などの噴射パラメータを決定するようにしてもよい。

【0056】

図６は、この実施の形態におけるメイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式との切替における燃焼パターン、熱発生および燃焼ピークの変化を示す図である。図６を参照して、各段の三角形の高さが、各段の熱発生量を示し、各段の三角形の底辺の長さが、各段の熱発生期間を示す。なお、図６においては、メイン一段燃焼方式のアフタ噴射は記載していない。

【0057】

図６で示すように、メイン一段燃焼方式からメイン二段燃焼方式への切替過渡において、図２のように各段の噴射パラメータを制御することによって、たとえば、メイン１噴射およびメイン２噴射の燃焼ピークの間隔Δｔおよび燃焼ピークの高さ比Ｈp／Ｈmが、噴射圧の追従度合いにしたがい、徐々に小さくされる。燃焼ピークの間隔Δｔおよび燃焼ピークの高さ比Ｈp／Ｈmについては、たとえば、特開２０２１－１１６７７３号公報に示されている。このように、燃焼を繋ぐ上で急変させない要素として、メイン１噴射およびメイン２噴射の燃焼ピークの間隔Δｔおよび燃焼ピークの高さ比Ｈp／Ｈmを挙げることができる。燃焼ピークの間隔Δｔおよび燃焼ピークの高さ比Ｈp／Ｈmが急変しないことを狙いとして、図２のステップＳ１２６において各段の噴射量および噴射時期などの噴射パラメータを決定するようにしてもよい。

【0058】

［変形例］
（１） 前述した実施の形態においては、図２および図３等で示したように、エンジン１１において、メイン一段燃焼方式とメイン二段燃焼方式とを切替えるようにした。しかし、これに限定されず、複数の燃焼方式を切替えるのであれば、どのような燃焼方式を切替えるものであってもよく、たとえば、３以上の複数の燃焼方式を切替えるようにしてもよいし、メイン一段燃焼方式に含まれる複数の燃焼方式を切替えるようにしてもよいし、メイン二段燃焼方式に含まれる複数の燃焼方式を切替えるようにしてもよい。

【0059】

（２） 前述した実施の形態においては、図２および図３等で示したように、切替前後の燃焼方式のすべての段について、噴射量および噴射時期などの噴射パラメータを徐変させるようにした。しかし、これに限定されず、噴射パラメータを徐変させる噴射の段は、１サイクルにおける少なくとも一部の段であってもよい。

【0060】

（３） 前述した実施の形態においては、図２および図３等で示したように、徐変させる噴射パラメータは、噴射量および噴射時期の２つであることとした。しかし、これに限定されず、徐変させる噴射パラメータは、他のパラメータであってもよく、３つ以上のパラメータであってもよく、また、噴射量および噴射時期の噴射パラメータのうちのいずれか１つであってもよい。

【0061】

（４） 前述した実施の形態においては、図４で示したように、切替期間において、噴射パラメータを線形的に増減させるようにした。しかし、これに限定されず、噴射パラメータを徐変させるのであれば、線形的でなく、非線形的に増減させるようにしてもよく、たとえば、図４の噴射パラメータのグラフで示すように折れ線状に変化させるではなく、曲線状に滑らかに変化させるようにしてもよいし、段階的に変化させるようにしてもよい。

【0062】

（５） 前述した実施の形態においては、メイン一段燃焼方式の噴射圧の制御範囲と比較して、メイン二段噴射燃焼の噴射圧の制御範囲は高いことを示した。両者の制御範囲の一部は重なり合っていてもよい。

【0063】

（６） 前述した実施の形態においては、図１で示したように、エンジン１１が、ディーゼルエンジンであることとした。しかし、これに限定されず、エンジン１１が、燃料の噴射圧を変化可能に構成されていればよく、ガソリンエンジンなど他の燃料を用いる内燃機関であってもよい。

【0064】

（７） 前述した開示を、エンジン１１の制御装置１００の開示と捉えることができる。また、前述した開示を、制御装置１００を備えるエンジンシステム１０または車両１の開示と捉えることができるし、制御装置１００によって実行される制御方法または制御プログラムの開示と捉えることができる。

【0065】

［まとめ］
（１） 図１および図２で示したように、制御装置１００は、エンジン１１の制御装置である。図１で示したように、エンジン１１は、制御された圧力で燃料を噴射する噴射システム（たとえば、燃料噴射装置１３、燃料ポンプ１４、コモンレール１５、燃料タンク１２および圧力センサ２１で構成されるシステム）を備える。図２から図６で示したように、制御装置１００は、エンジン１１における複数の燃焼方式のいずれかに切替える場合、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射時期を特定し（たとえば、ステップＳ１１３，ステップＳ１１４）、各サイクルにおいて算出された各々の噴射時期で燃料を複数段、噴射するよう噴射システムを制御し（たとえば、ステップＳ１２３，ステップＳ１２４，ステップＳ１２６）、燃焼方式の切替えの過渡期間には、複数段のうちの少なくともいずれかの段について、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射時期を、切替え前の燃焼方式の噴射時期から、切替え後の燃焼方式の噴射時期に徐変するように特定する（たとえば、ステップＳ１２５，ステップＳ１２６）。

【0066】

これにより、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化を抑制することができる。また、噴射量を徐変するので、燃焼音の音色の変化も最小限に抑えることができ、燃焼音の音色の繋がりをよくすることができる。

【0067】

（２） 図２で示したように、制御装置１００は、噴射時期を特定するときに、さらに、切替えた燃焼方式に応じた１サイクル当り複数段の燃料の噴射における各々の噴射量を特定し（たとえば、ステップＳ１１３，ステップＳ１１４）、噴射システムを制御するときに、さらに、各サイクルにおいて算出された各々の噴射量で燃料を複数段、噴射するよう制御し（たとえば、ステップＳ１２３，ステップＳ１２４，ステップＳ１２６）、燃焼方式の切替えの過渡期間には、さらに、切替え前後の燃焼方式において対応する段の噴射量を、切替え前の燃焼方式の噴射量から、切替え後の燃焼方式の噴射量に徐変するようにさらに特定する（たとえば、ステップＳ１２５，ステップＳ１２６）ようにしてもよい。

【0068】

これにより、複数の燃焼方式の切替え時に燃焼騒音およびスモークの悪化をさらに抑制することができる。また、噴射量を徐変するので、燃焼音の音色の変化も最小限に抑えることができ、燃焼音の音色の繋がりをさらによくすることができる。

【0069】

（３） 図２から図６で示したように、複数の燃焼方式は、第１の燃焼方式と、第２の燃焼方式とを含むようにしてもよい。図２および図４で示したように、第１の燃焼方式と第２の燃焼方式とでは、燃料の圧力の制御範囲が異なる。図２で示したように、制御装置１００は、燃焼方式に応じた燃料の圧力とするよう噴射システムを制御し（たとえば、ステップＳ１２３，ステップＳ１２４，ステップＳ１２６）、第１の燃焼方式と第２の燃焼方式との切替えの過渡期間には、切替え後の燃料の圧力への追従遅れの度合いを算出し（たとえば、ステップＳ１２５）、切替え前後において対応する段の噴射時期を、算出した度合いに応じて徐変するように算出する（たとえば、ステップＳ１２６）ようにしてもよい。

【0070】

これにより、噴射圧の追従遅れの度合いに応じて、燃料の噴射時期を適切に徐変させることができる。

【0071】

（４） 図３で示したように、第１の燃焼方式（たとえば、メイン一段燃焼方式）では、１サイクルにおける複数段において特定段（たとえば、アフタ噴射の段）が存在し、第２の燃焼方式（たとえば、メイン二段燃焼方式）では、１サイクルにおける複数段において特定段が存在しない。図２および図３で示したように、制御装置１００は、第２の燃焼方式の特定段が存在しない状態と、第１の燃焼方式の特定段が存在する状態との間で、算出した度合いに応じて特定段の噴射時期が徐変するよう算出する（たとえば、ステップＳ１２５，ステップＳ１２６）ようにしてもよい。これにより、特定段の噴射時期を適切に制御することができる。

【0072】

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0073】

１ 車両、２ エアフローメータ、７ 排気通路、８ 吸気通路、１０ エンジンシステム、１１ エンジン、１１ａ 気筒、１１ｂ ピストン、１２ 燃料タンク、１３ 燃料噴射装置、１４ 燃料ポンプ、１５ コモンレール、１６ 吸気絞り弁、１７ 開度センサ、１８ ＥＧＲ通路、１９ ＥＧＲ弁、２０ エンジン回転速度センサ、２１ 圧力センサ、２２ アクセル開度センサ、１００ 制御装置、１１０ ＣＰＵ、１５０ メモリ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】