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(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】
(24)【登録日】2023-04-18
(45)【発行日】2023-04-26
(54)【発明の名称】エンジンシステム
(51)【国際特許分類】
F02D 41/40 20060101AFI20230419BHJP
F02D 41/34 20060101ALI20230419BHJP
F02M 51/00 20060101ALI20230419BHJP
【ＦＩ】
F02D41/40
F02D41/34
F02M51/00 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019152130
(22)【出願日】2019-08-22
(65)【公開番号】P2021032113
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-04-01
(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】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】脇坂 佳史
(72)【発明者】
【氏名】近藤 照明
(72)【発明者】
【氏名】河合 健二
(72)【発明者】
【氏名】冬頭 孝之
(72)【発明者】
【氏名】池田 太郎
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特許第３８０３９０３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１５－６８２８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ ４１／００
Ｆ０２Ｄ ４３／００
Ｆ０２Ｄ ４５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒を有するエンジンと、前記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
１サイクルにおける燃料の噴射を、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射、メイン噴射の順に行なうように前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記第１パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う前記気筒内の圧力変動のピーク時期である第１ピーク時期から前記第２パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う前記気筒内の圧力変動のピーク時期である第２ピーク時期までの時間である第１時間をΔｔ１とし、前記第２ピーク時期から前記メイン噴射の燃料の燃焼に伴う前記気筒内の圧力変動のピーク時期であるメインピーク時期までの時間である第２時間をΔｔ２とし、かつ、前記第１ピーク時期から前記メインピーク時期までの時間である第３時間をΔｔ３とするとき、
前記制御装置は、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）
０．２５ミリ秒≦Δｔ１≦０．５５ミリ秒 …（Ａ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（Ｂ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（Ｃ）
を満たすように前記第１パイロット噴射、前記第２パイロット噴射および前記メイン噴射の噴射時期を制御し、
前記制御装置は、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に加えて、さらに式（Ｄ）、（Ｅ）
１．１ミリ秒≦Δｔ ２ …（Ｄ）
１．１ミリ秒≦Δｔ ３ …（Ｅ）
を満たすように前記第１パイロット噴射、前記第２パイロット噴射および前記メイン噴射の噴射時期を制御する、エンジンシステム。
【請求項2】
Δｔ１は略０．３ミリ秒であり、Δｔ２は略１．２ミリ秒であり、
Δｔ３は略１．５ミリ秒である、請求項１に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、エンジンの燃焼騒音を低減する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コモンレール方式に代表されるディーゼルエンジンにおいては、燃焼騒音の低減および排気エミッションの低減のために、エンジンの１サイクルにおける燃料の噴射を複数段に分割して行なうものが存在する。
【0003】
１サイクルにおける燃料の噴射が複数段に分割されるエンジンにおいて、各噴射の燃料が燃焼することによって生じる気筒内の圧力波を互いに干渉させることによって燃焼騒音を低減する技術が、たとえば特許第３８０３９０３号公報（特許文献１）に開示されている。特許第３８０３９０３号公報に開示された技術は、１サイクルにおける燃料の噴射をパイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射の３段に分割し、パイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射の各燃焼によって生じる圧力波を互いに干渉させることによって、エンジンの燃焼騒音を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第３８０３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許第３８０３９０３号公報には、パイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射の各燃焼によって生じる圧力波を互いに干渉させる際に、パイロット噴射の燃焼とメイン噴射の燃焼との間隔時間を０．１６ミリ秒に設定し、メイン噴射の燃焼とアフター噴射の燃焼の間隔時間を０．１６ミリ秒あるいは０．４８ミリ秒に設定することで、略３ｋＨｚ以上の高い周波数帯域の圧力波を互いに干渉させることが示されている。
【0006】
しかしながら、本願の発明者等がエンジンの燃焼騒音のスペクトルを解析したところ、筒内圧の高周波成分の中でも、特に略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数帯域の方が、略３ｋＨｚ以上の周波数帯域よりも圧力レベルが高いという特性が見い出された。この特性を踏まえると、特許第３８０３９０３号公報に示されているような略３ｋＨｚ以上の周波数領域の圧力レベルを下げるよりも、略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数領域の圧力レベルを下げるほうが、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減し得る。
【0007】
本開示は、上述の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、１サイクルにおいて多段階の燃料噴射が行なわれるエンジンにおいて、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１） 本開示によるエンジンシステムは、気筒を有するエンジンと、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、１サイクルにおける燃料の噴射を、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射、メイン噴射の順に行なうように燃料噴射装置を制御する制御装置とを備える。
【0009】
第１パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期である第１ピーク時期から第２パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期である第２ピーク時期までの時間である第１時間をΔｔ１とし、第２ピーク時期からメイン噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期であるメインピーク時期までの時間である第２時間をΔｔ２とし、かつ、第１ピーク時期からメインピーク時期までの時間である第３時間をΔｔ３とするとき、
制御装置は、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）
０．２５ミリ秒≦Δｔ１≦０．５５ミリ秒 …（Ａ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（Ｂ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（Ｃ）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
制御装置は、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）
０．２５ミリ秒≦Δｔ１≦０．５５ミリ秒 …（Ａ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（Ｂ）
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（Ｃ）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
【0010】
上記のエンジンシステムによれば、第１パイロット噴射の燃料の燃焼によって気筒内に発生する圧力波（以下「第１パイロット圧力波」ともいう）と第２パイロット噴射の燃料の燃焼によって気筒内に発生する圧力波（以下「第２パイロット圧力波」ともいう）との間で位相差０．５周期で相殺される周波数、第２パイロット圧力波とメイン噴射の燃料の燃焼によって気筒内に発生する圧力波（以下「メイン圧力波」ともいう）との間で位相差１．５周期で相殺される周波数、および、第１パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．５周期で相殺される周波数を、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減し得る略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの範囲に含めることができる。その結果、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【0011】
（２） ある形態においては、制御装置は、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に加えて、さらに式（Ｄ）、（Ｅ）
１．１ミリ秒≦Δｔ２ …（Ｄ）
１．１ミリ秒≦Δｔ３ …（Ｅ）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
１．１ミリ秒≦Δｔ２ …（Ｄ）
１．１ミリ秒≦Δｔ３ …（Ｅ）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
【0012】
上記形態によれば、第２パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を、０．９ｋＨｚ以下に抑えることができる。また、第１パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数も、０．９ｋＨｚ以下に抑えることができる。これにより、強い増幅が生じる周波数の圧力波を、エンジンのシリンダブロックなどの構造体によって減衰させることができる。
【0013】
（３） ある形態においては、Δｔ１は略０．３ミリ秒であり、Δｔ２は略１．２ミリ秒であり、Δｔ３は略１．５ミリ秒である。
【0014】
（４） 本開示の他の局面によるエンジンシステムは、気筒を有するエンジンと、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、１サイクルにおける燃料の噴射を、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射、メイン噴射の順に行なうように燃料噴射装置を制御する制御装置とを備える。
【0015】
第１パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期である第１ピーク時期から第２パイロット噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期である第２ピーク時期までの時間をΔｔ１とし、第２ピーク時期からメイン噴射の燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動のピーク時期であるメインピーク時期までの時間をΔｔ２とし、かつ、第１ピーク時期からメインピーク時期までの時間をΔｔ３とし、かつ燃焼騒音を低減する対象となる周波数領域の下限値および上限値をそれぞれＦｍｉｎおよびＦｍａｘとするとき、
制御装置は、式（Ａ１）、（Ｂ１）および（Ｃ１）
０．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ１≦０．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ａ１）
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ２≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ｂ１）
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ３≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ｃ１）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
制御装置は、式（Ａ１）、（Ｂ１）および（Ｃ１）
０．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ１≦０．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ａ１）
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ２≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ｂ１）
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ３≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（Ｃ１）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
【0016】
上記のエンジンシステムによれば、第１パイロット圧力波と第２パイロット圧力波との間で位相差０．５周期で相殺される周波数、第２パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．５周期で相殺される周波数、および、第１パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．５周期で相殺される周波数を、下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘまでの範囲に含めることができる。
【0017】
（５） ある形態においては、制御装置は、式（Ａ１）、（Ｂ１）および（Ｃ１）に加えて、さらに式（Ｄ１）、（Ｅ１）
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ２ …（Ｄ１）
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ３ …（Ｅ１）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ２ …（Ｄ１）
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ３ …（Ｅ１）
を満たすように第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
【0018】
上記形態によれば、第２パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を下限値Ｆｍｉｎ以下に抑えることができる。また、第１パイロット圧力波とメイン圧力波との間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数も下限値Ｆｍｉｎ以下に抑えることができる。
【0019】
（６） ある形態においては、Ｆｍｉｎは略０．９ｋＨｚであり、Ｆｍａｘは略２．０ｋＨｚである。
【0020】
（７） ある形態においては、Δｔ１は略０．３ミリ秒であり、Δｔ２は略１．２ミリ秒であり、Δｔ３が略１．５ミリ秒である。
【発明の効果】
【0021】
本開示によれば、１サイクルにおいて第１パイロット噴射、第２パイロット噴射、メイン噴射がこの順に行なわれるエンジンにおいて、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】エンジンシステムの全体構成の一例を概略的に示す図である。
【図2】１サイクル中における燃料噴射指令の出力タイミングを模式的に示す図である。
【図3】位相差０．５周期の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。
【図4】位相差１．５周期の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。
【図5】位相差１．０周期の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。
【図6】エンジンのクランク角と筒内圧力変動値との対応関係の一例を示す図である。
【図7】位相差０．５周期で互いに相殺される第１パイロット圧力波Ｗ１および第２パイロット圧力波Ｗ２と、それらの合成波Ｗ１２とを模式的に示す図である。
【図8】位相差１．５周期で互いに相殺される第２パイロット圧力波Ｗ２およびメイン圧力波Ｗｍと、それらの合成波Ｗ２ｍとを模式的に示す図である。
【図9】位相差１．５周期で互いに相殺される第１パイロット圧力波Ｗ１およびメイン圧力波Ｗｍと、それらの合成波Ｗ１ｍとを模式的に示す図である。
【図10】単発噴射時の燃焼騒音強度のスペクトルを示す図である。
【図11】騒音強度から音のエネルギーを逆算し、周波数が１．０ｋＨｚのときの音のエネルギーで正規化した図である。
【図12】第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の設定例を示す図である。
【図13】第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合における、エンジンの燃焼騒音強度のスペクトルを示す図である。
【図14】第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２の要求範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0024】
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態によるエンジンシステム１の全体構成の一例を概略的に示す図である。エンジンシステム１は、エンジン２と、制御装置１００とを備える。
図１は、本実施の形態によるエンジンシステム１の全体構成の一例を概略的に示す図である。エンジンシステム１は、エンジン２と、制御装置１００とを備える。
【0025】
エンジン２は、コモンレール式の４気筒直列ディーゼルエンジンであり、たとえば車両に搭載される。なお、本実施の形態においては、エンジン２は、ディーゼルエンジンである場合を一例として説明するが、たとえば、ガソリンエンジンであってもよい。
【0026】
エンジン２は、４つの気筒３を含む。なお、本実施の形態に係るエンジン２には、４つの気筒３が設けられる例について説明するが、エンジン２に設けられる気筒の数は４つに限られるものではなく、４つより少なくてもよいし、４つより多くてもよい。
【0027】
各気筒３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ５が配設される。各インジェクタ５は、コモンレール６に接続される。コモンレール６には、高圧ポンプ２７によって加圧された高圧状態の燃料が貯留されており、インジェクタ５には、コモンレール６に貯留された高圧燃料が供給される。インジェクタ５の先端部には、ノズル７が設けられる。
【0028】
エンジン２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路１０が吸気マニホールド１１を介して接続される。また、エンジン２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１６が排気マニホールド１７を介して接続される。
【0029】
制御装置１００は、ＣＰＵ（Cenｔral Processing Uniｔ）と、メモリと、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される。制御装置１００は、各センサ（たとえばエンジン回転数センサなど）および機器からの信号、並びにメモリに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。
【0030】
制御装置１００は、たとえば、高圧ポンプ２７を制御することによって、コモンレール６のレール圧を変更する。また、制御装置１００は、燃料噴射量の指令信号をインジェクタ５に送ることによって、インジェクタ５の燃料噴射量（噴射時間）を制御する。
【0031】
本実施の形態においては、制御装置１００は、エンジン２を作動させる場合、各気筒への１サイクルの燃料噴射として、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射、およびメイン噴射をこの順に行なう。具体的には、制御装置１００は、要求パワーに応じたメイン噴射指令を所定のタイミングでインジェクタ５に出力する。これにより、メイン噴射指令に応じた燃料がインジェクタ５から噴射される「メイン噴射」が行なわれる。また、制御装置１００は、燃焼騒音を低減したり排気を浄化したりするために、メイン噴射指令に先立って、極少量の燃料を噴射させるための第１パイロット噴射指令、第２パイロット噴射指令をこの順にインジェクタ５に出力する。これにより、メイン噴射に先立って、第１パイロット噴射指令に応じた極少量の燃料がインジェクタ５から噴射される「第１パイロット噴射」、および、第２パイロット噴射指令に応じた極少量の燃料がインジェクタ５から噴射される「第２パイロット噴射」がこの順に行なわれる。なお、各気筒への１サイクルの燃料噴射として、上記の噴射に加えて、他の噴射（たとえばメイン噴射後のポスト噴射）が追加されてもよい。
【0032】
図２は、１サイクル中における第１パイロット噴射指令、第２パイロット噴射指令およびメイン噴射指令の出力タイミングを模式的に示す図である。なお、図２の横軸は、エンジン２のクランク角を示し、「ＴＤＣ」は上死点（Top Dead Center）を示す。図２に示すように、１サイクル中において、第１パイロット噴射指令、第２パイロット噴射指令、およびメイン噴射指令がこの順に出力される。これにより、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射がこの順に行なわれる。
【0033】
＜エンジンの燃焼騒音の低減＞
一般的に、エンジンの燃焼騒音は、燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動に起因しており、圧力変動が大きいほど燃焼騒音も大きくなる。このような燃焼騒音を効果的に低減するために、本実施の形態による制御装置１００は、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の３段階の噴射によって筒内にそれぞれ発生する圧力波が互いに相殺し合うように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
一般的に、エンジンの燃焼騒音は、燃料の燃焼に伴う気筒内の圧力変動に起因しており、圧力変動が大きいほど燃焼騒音も大きくなる。このような燃焼騒音を効果的に低減するために、本実施の形態による制御装置１００は、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の３段階の噴射によって筒内にそれぞれ発生する圧力波が互いに相殺し合うように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の噴射時期を制御する。
【0034】
ここで、圧力波の相殺および増幅の原理について説明する。２つの圧力波の周期を「Ｔ」とし、２つの圧力波の位相差を「Δｔ」とし、１以上の整数を「ｎ」とするとき、下記の式（ａ）が満たされる場合に２つの圧力波は相殺し合い、下記の式（ｂ）が満たされる場合に２つの圧力波は増幅し合う。
【0035】
Δｔ＝（ｎ－０．５）Ｔ …（ａ）
Δｔ＝ｎＴ …（ｂ）
図３は、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが０．５周期（＝０．５Ｔ）である場合の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。なお、図３に示す波形は、上記の式（ａ）においてｎ＝１とした場合の波形に相当する。図４は、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが１．５周期（＝１．５Ｔ）である場合の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。なお、図４に示す波形は、上記の式（ａ）においてｎ＝２とした場合の波形に相当する。
Δｔ＝ｎＴ …（ｂ）
図３は、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが０．５周期（＝０．５Ｔ）である場合の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。なお、図３に示す波形は、上記の式（ａ）においてｎ＝１とした場合の波形に相当する。図４は、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが１．５周期（＝１．５Ｔ）である場合の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。なお、図４に示す波形は、上記の式（ａ）においてｎ＝２とした場合の波形に相当する。
【0036】
図３，４の各々において、実線は周期Ｔの圧力波を示し、一点鎖線は実線で示す圧力波に対して位相差Δｔを有する周期Ｔの圧力波を示し、二点鎖線は実線で示す圧力波と一点鎖線で示す圧力波との合成波を示す。図３に示すように、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが０．５周期である場合、２つの圧力波は互いに相殺し合う。また、図４に示すように、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが１．５周期である場合にも、２つの圧力波は互いに相殺し合う。したがって、燃焼騒音を低減するためには、このような相殺を積極的に利用することが望ましい。なお、上記の式（ａ）におけるｎの値が小さいほど、より強く相殺し合う。すなわち、位相差Δｔが０．５周期となる周波数を有する圧力波（図３参照）のほうが、位相差Δｔが１．５周期となる周波数を有する圧力波（図４参照）よりも、より強く相殺し合うことになる。
【0037】
図５は、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが１．０周期（＝１．０Ｔ）である場合の２つの圧力波とそれらの合成波とを模式的に示す図である。なお、図５に示す波形は、上記の式（ｂ）においてｎ＝１とした場合の波形に相当する。
【0038】
図５においても、上述の図３および図４と同様に、実線は周期Ｔの圧力波を示し、一点鎖線は実線で示す圧力波に対して位相差Δｔを有する周期Ｔの圧力波を示し、二点鎖線は実線で示す圧力波と一点鎖線で示す圧力波との合成波を示す。図５に示すように、周期Ｔの２つの圧力波の位相差Δｔが１．０周期である場合、２つの圧力波は互いに増幅し合う。したがって、燃焼騒音を低減するためには、このような増幅を避けることが望ましい。なお、上記の式（ｂ）におけるｎの値が小さいほど、より強く増幅し合う。すなわち、位相差Δｔが１．０周期となる周波数を有する圧力波のほうが、位相差Δｔが２．０周期となる周波数を有する圧力波よりも、より強く増幅し合うことになる。
【0039】
本実施の形態においては、上述のような圧力波の相殺および増幅の原理を利用して、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減する。具体的には、本実施の形態による制御装置１００は、第１パイロット噴射の燃料の燃焼によって気筒３内に発生する圧力波を「第１パイロット圧力波Ｗ１」とし、第２パイロット噴射の燃料の燃焼によって気筒３内に発生する圧力波を「第２パイロット圧力波Ｗ２」とし、メイン噴射の燃料の燃焼によって気筒３内に発生する圧力波を「メイン圧力波Ｗｍ」とするとき、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとが互いに相殺し易く、かつ互いに増幅し難くなるように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。
【0040】
図６は、エンジン２のクランク角と筒内圧力変動値との対応関係の一例を示す図である。図６の横軸には、エンジン２のクランク角が、上死点（ＴＤＣ）を０、上死点後を正として示されている。図６の縦軸に示される筒内圧力変動値は、筒内圧力をクランク角で微分した値である。図６において、実線は、メイン噴射に先立って、第１パイロット噴射および第２パイロット噴射の合計２回のパイロット噴射が行なわれる本実施の形態の筒内圧力変動値を示す。一点鎖線は、メイン噴射に先立って１回のパイロット噴射のみが行なわれる比較例の筒内圧力変動値を示す。
【0041】
本実施の形態（実線）においては、第１パイロット噴射および第２パイロット噴射の合計２回のパイロット噴射が行なわれる。そして、第１パイロット噴射による第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット噴射による第２パイロット圧力波Ｗ２との２つの圧力波でメイン圧力波Ｗｍが相殺されるように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期が制御される。そのため、１回のパイロット噴射のみが行なわれる比較例（一点鎖線）に比べて、メイン圧力波Ｗｍによって生じる筒内圧力変動値のピークが低減される。これにより、最も騒音レベルの大きいメイン噴射による燃焼騒音が低減される。
【0042】
また、本実施の形態においては、第１パイロット圧力波Ｗ１で第２パイロット圧力波Ｗ２が相殺されるように、第１パイロット噴射および第２パイロット噴射の噴射時期が制御される。そのため、第２パイロット噴射による燃焼騒音も低減される。
【0043】
以下では、図６に示すように、第１パイロット噴射の燃料の燃焼によって筒内圧力変動値がピークとなる時期を「第１パイロットピーク時期Ｐ１」とも称する。第２パイロット噴射の燃料の燃焼によって筒内圧力変動値がピークとなる時期を「第２パイロットピーク時期Ｐ２」とも称する。メイン噴射の燃料の燃焼によって筒内圧力変動値がピークとなる時期を「メインピーク時期Ｐｍ」とも称する。
【0044】
また、以下では、第１パイロットピーク時期Ｐ１から第２パイロットピーク時期Ｐ２までの間隔時間を「第１時間Δｔ１」とも称する。第２パイロットピーク時期Ｐ２からメインピーク時期Ｐｍまで間隔時間を「第２時間Δｔ２」とも称する。第１パイロットピーク時期Ｐ１からメインピーク時期Ｐｍまで間隔時間を「第３時間Δｔ３」とも称する。したがって、第３時間Δｔ３は、第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計である。
【0045】
第１パイロット圧力波Ｗ１、第２パイロット圧力波Ｗ２およびメイン圧力波Ｗｍの各々には、単一の周波数の圧力波のみが含まれるのではなく、さまざまな周波数の圧力波が含まれる。以下では、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との間で位相差０．５周期で互いに相殺される圧力波の周波数および周期を、それぞれ「第１相殺周波数ｆ１」および「第１相殺周期Ｔ１」とも称する。同様に、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期で相殺される圧力波の周波数および周期をそれぞれ「第２相殺周波数ｆ２」および「第２相殺周期Ｔ２」とも称する。また、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期で相殺される圧力波の周波数および周期をそれぞれ「第３相殺周波数ｆ３」および「第３相殺周期Ｔ３」とも称する。
【0046】
図７は、位相差０．５周期で互いに相殺される第１パイロット圧力波Ｗ１および第２パイロット圧力波Ｗ２と、それらの合成波Ｗ１２とを模式的に示す図である。この場合、第１時間Δｔ１と第１相殺周期Ｔ１との間には、Δｔ１＝０．５ｔ１の関係が成立する。すなわち、第１時間Δｔ１を調整することによって、第１相殺周期Ｔ１およびその逆数である第１相殺周波数ｆ１を調整することができる。
【0047】
図８は、位相差１．５周期で互いに相殺される第２パイロット圧力波Ｗ２およびメイン圧力波Ｗｍと、それらの合成波Ｗ２ｍとを模式的に示す図である。この場合、第２時間Δｔ２と第２相殺周期Ｔ２との間には、Δｔ２＝１．５Ｔ２の関係が成立する。すなわち、第２時間Δｔ２を調整することによって、第２相殺周期Ｔ２およびその逆数である第２相殺周波数ｆ２を調整することができる。
【0048】
図９は、位相差１．５周期で互いに相殺される第１パイロット圧力波Ｗ１およびメイン圧力波Ｗｍと、それらの合成波Ｗ１ｍとを模式的に示す図である。この場合、第３時間Δｔ３と第３相殺周期Ｔ３との間には、Δｔ３＝１．５Ｔ３の関係が成立する。すなわち、第３時間Δｔ３を調整することによって、第３相殺周期Ｔ３およびその逆数である第３相殺周波数ｆ３を調整することができる。
【0049】
本実施の形態においては、第１相殺周波数ｆ１、第２相殺周波数ｆ２および第３相殺周波数ｆ３のいずれもが、燃焼騒音を低減する対象となる周波数領域（以下「低減対象領域ＦＣ」ともいう）に含まれるように、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３が設定されている。以下、この点について詳しく説明する。
【0050】
＜低減対象領域ＦＣ＞
まず、本実施の形態による低減対象領域ＦＣについて説明する。本願の発明者等がエンジン２の燃焼騒音のスペクトルを解析したところ、筒内圧の高周波成分の中でも、特に略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数帯域の方が、略３ｋＨｚ以上の周波数帯域よりも圧力レベルが高いという特性が見い出された。
まず、本実施の形態による低減対象領域ＦＣについて説明する。本願の発明者等がエンジン２の燃焼騒音のスペクトルを解析したところ、筒内圧の高周波成分の中でも、特に略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数帯域の方が、略３ｋＨｚ以上の周波数帯域よりも圧力レベルが高いという特性が見い出された。
【0051】
図１０は、単発噴射時（たとえば１サイクルでメイン噴射のみを行なった場合）の燃焼騒音強度のスペクトルを示す図である。図１０において、横軸は周波数（ｋＨｚ）を示し、縦軸は音の強さ（ｄＢＡ）を示す。図１０から分かるように、単発噴射の燃焼騒音強度のスペクトルは、周波数が略１．０ｋＨｚ周辺でピークとなり、周波数が１．０ｋＨｚよりも高いほど、また、周波数が１．０ｋＨｚよりも低いほど、徐々に減少していく。
【0052】
図１１は、騒音強度から音のエネルギーを逆算し、周波数が１．０ｋＨｚのときの音のエネルギーで正規化した図である。図１１から分かるように、音のエネルギーは、１．０ｋＨｚのときにピークとなり、周波数が１．０ｋＨｚよりも高いほど低下する。そして、２．０ｋＨｚ以上の周波数領域では、ピーク時の１０分の１以下にまで低下する。すなわち、２．０ｋＨｚ以上の周波数は燃焼騒音に与える影響はかなり小さい。また、０．９ｋＨｚ未満の周波数領域では、音のエネルギーがピーク時の１０分の１を超える領域も含まれるが、０．９ｋＨｚ未満の周波数領域ではエンジン２のシリンダブロックなどの構造体によって音の振動が吸収され減衰するため、低減対象領域ＦＣからは除外してもよい。
【0053】
これらの特性を踏まえると、略０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数領域の圧力レベルを下げるほうが、その他の周波数領域の圧力レベルを下げるよりも、エンジンの燃焼騒音を効果的に低減し得る。
【0054】
以上より、本実施の形態においては、０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの周波数領域を低減対象領域ＦＣとし、この低減対象領域ＦＣの圧力レベルを低減するように、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３が設定される。
【0055】
＜Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３の設定例＞
図１２は、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の設定例を示す図である。図１２には、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒（ｍｓ）、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合において、相殺および増幅される圧力波の周期（ｍｓ）および周波数（ｋＨｚ）が記載されている。なお、既に述べたように、２つの圧力波の位相差が０．５周期、１．５周期、２．５周期である場合（上述の式（ａ）においてｎ＝１、２，３とした場合）に相殺が発生し、位相差が小さいほど強い相殺が発生する。また、２つの圧力波の位相差が１．０周期、２．０周期、３．０周期である場合（上述の式（ｂ）においてｎ＝１、２，３とした場合）に増幅が発生し、位相差が小さいほど強い増幅が発生する。
図１２は、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の設定例を示す図である。図１２には、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒（ｍｓ）、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合において、相殺および増幅される圧力波の周期（ｍｓ）および周波数（ｋＨｚ）が記載されている。なお、既に述べたように、２つの圧力波の位相差が０．５周期、１．５周期、２．５周期である場合（上述の式（ａ）においてｎ＝１、２，３とした場合）に相殺が発生し、位相差が小さいほど強い相殺が発生する。また、２つの圧力波の位相差が１．０周期、２．０周期、３．０周期である場合（上述の式（ｂ）においてｎ＝１、２，３とした場合）に増幅が発生し、位相差が小さいほど強い増幅が発生する。
【0056】
第１時間Δｔ１を０．３ミリ秒に設定すると、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差が０．５周期となる第１相殺周波数ｆ１は、１．６６ｋＨｚとなる。すなわち、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との間で、低減対象領域ＦＣに含まれる１．６６ｋＨｚで強い相殺を発生させて燃焼騒音を低減することができる。
【0057】
第２時間Δｔ２を１．２ミリ秒に設定すると、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が１．５周期となる第２相殺周波数ｆ２は、１．２５ｋＨｚとなる。すなわち、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で、低減対象領域ＦＣに含まれる１．６６ｋＨｚでやや強い相殺を発生させて燃焼騒音を低減することができる。
【0058】
また、第３時間Δｔ３は第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計、すなわち１．５ミリ秒となるため、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差が１．５周期となる第３相殺周波数ｆ３は、１．０ｋＨｚとなる。すなわち、低減対象領域ＦＣに含まれる１．０ｋＨｚでやや強い相殺を発生させて燃焼騒音を低減することができる。
【0059】
なお、第１時間Δｔ１が０．３ミリ秒である場合、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差が１．５周期以上となる周波数は３．３３ｋＨｚ以上であり、いずれも低減対象領域ＦＣを超えている。そのため、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差が１．５周期以上となる場合の相殺および増幅については、エンジンの燃焼騒音に与える影響は小さく考慮しなくてよいと考えられる。
【0060】
また、第２時間Δｔ２が１．２ミリ秒である場合、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が１．０周期となる０．８３ｋＨｚの周波数において強い増幅が発生してしまう。また、第３時間Δｔ３が１．５ミリ秒である場合、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が１．０周期となる０．６７ｋＨｚの周波数においても強い増幅が発生してしまう。しかしながら、０．８３ｋＨｚおよび０．６７ｋＨｚはどちらも０．９ｋＨｚ未満であり、上述したようにエンジン２のシリンダブロックなどの構造体によって振動が減衰されるので、今回の低減対象領域ＦＣから外れている。したがって、これらの増幅は燃焼騒音に関しては、無視することができる。
【0061】
また、第２時間Δｔ２が１．２ミリ秒である場合、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が２．０周期となる１．６６ｋＨｚの周波数においてやや強い増幅が発生してしまう。また、第３時間Δｔ３が１．５ミリ秒である場合、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が２．０周期となる１．３３ｋＨｚの周波数においても、やや強い増幅が発生してしまう。しかしながら、これらの増幅は位相差１．０周期の増幅に比べれば増幅効果が弱いため、エンジンの燃焼騒音に与える影響は小さく考慮しなくてよいと考えられる。
【0062】
以上のように、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合、騒音低減に有効な位相差０．５周期および１．５周期の相殺は低減対象領域ＦＣ（０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚ）に含まれ、騒音低減に不利な位相差１．０周期の増幅は０．９ｋＨｚ未満になる。これにより、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【0063】
図１３は、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合における、エンジン２の燃焼騒音強度のスペクトルを示す図である。図１３において、横軸は周波数（ｋＨｚ）を示し、縦軸は燃焼騒音レベル（ｄＢＡ）を示す。
【0064】
第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定した場合、上述の図１２に示したように、第１相殺周波数ｆ１、第２相殺周波数ｆ２および第３相殺周波数ｆ３はそれぞれ１．６６ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、１．０ｋＨｚとなり、いずれも低減対象領域ＦＣに含まれる。そして、図１３から理解できるように、第１相殺周波数ｆ１、第２相殺周波数ｆ２および第３相殺周波数ｆ３において、燃焼騒音レベルが低減されている。
【0065】
＜Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３の要件＞
上述のように第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定する例は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。
上述のように第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定する例は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。
【0066】
第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３は、燃焼騒音の低減に有効な位相差０．５周期および１．５周期の相殺が生じる周波数が低減対象領域ＦＣの範囲内であるという要件（以下「相殺要件」ともいう）を満たし、かつ、燃焼騒音の低減に不利な位相差１．０周期の増幅が生じる周波数が低減対象領域ＦＣの範囲外であるという要件（以下「増幅抑制要件」ともいう）を満たす数値であればよい。
【0067】
以下、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３が満たすべき数値要件について説明する。第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３が満たすべき数値要件としては、上述の相殺要件と増幅抑制要件とがある。
【0068】
（相殺要件）
以下、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の相殺要件について説明する。
以下、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の相殺要件について説明する。
【0069】
まず、第１時間Δｔ１の相殺要件について説明する。第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差が０．５周期となる第１相殺周波数ｆ１は、低減対象領域ＦＣに含まれていることが望ましい。そのため、第１相殺周波数ｆ１に対して下記の式（１）で示す要件が導かれる。
【0070】
０．９ｋＨｚ≦ｆ１≦２．０ｋＨｚ …（１）
また、第１相殺周波数ｆ１は、その定義より、下記の式（２）で示すように第１相殺周期Ｔ１の逆数である。
また、第１相殺周波数ｆ１は、その定義より、下記の式（２）で示すように第１相殺周期Ｔ１の逆数である。
【0071】
ｆ１＝１／Ｔ１ …（２）
式（１）、（２）より、下記の式（３）が導かれる。
式（１）、（２）より、下記の式（３）が導かれる。
【0072】
０．５ミリ秒≦Ｔ１≦１．１ミリ秒 …（３）
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１から第２パイロットピーク時期Ｐ２までの第１時間Δｔ１に相当するため、下記の式（４）に示すように、第１時間Δｔ１は第１相殺周期Ｔ１の０．５倍である。
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１から第２パイロットピーク時期Ｐ２までの第１時間Δｔ１に相当するため、下記の式（４）に示すように、第１時間Δｔ１は第１相殺周期Ｔ１の０．５倍である。
【0073】
Δｔ１＝０．５Ｔ１ …（４）
したがって、第１時間Δｔ１が満たすべき数値範囲は下記の式（５）のように導かれる。
したがって、第１時間Δｔ１が満たすべき数値範囲は下記の式（５）のように導かれる。
【0074】
０．２５ミリ秒≦Δｔ１≦０．５５ミリ秒 …（５）
式（５）で示される数値範囲が第１時間Δｔ１の相殺要件である。第１時間Δｔ１が式（５）に示される相殺要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との間で位相差０．５周期で強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
式（５）で示される数値範囲が第１時間Δｔ１の相殺要件である。第１時間Δｔ１が式（５）に示される相殺要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１と第２パイロット圧力波Ｗ２との間で位相差０．５周期で強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
【0075】
次に、第２時間Δｔ２の相殺要件について説明する。第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差が１．５周期となる第２相殺周波数ｆ２も、低減対象領域ＦＣに含まれていることが望ましい。そのため、第２相殺周波数ｆ２に対して下記の式（６）で示す要件が導かれる。
【0076】
０．９ｋＨｚ≦ｆ２≦２．０ｋＨｚ …（６）
また、第２相殺周波数ｆ２は、その定義より、下記の式（７）で示すように第２相殺周期Ｔ２の逆数である。
また、第２相殺周波数ｆ２は、その定義より、下記の式（７）で示すように第２相殺周期Ｔ２の逆数である。
【0077】
ｆ２＝１／Ｔ２ …（７）
式（６）、（７）より、下記の式（８）が導かれる。
式（６）、（７）より、下記の式（８）が導かれる。
【0078】
０．５ミリ秒≦Ｔ２≦１．１ミリ秒 …（８）
ここで、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差は第２パイロットピーク時期Ｐ２からメインピーク時期Ｐｍまでの第２時間Δｔ２に相当するため、下記の式（９）に示すように、第２時間Δｔ２は第２相殺周期Ｔ２の１．５倍である。
ここで、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの位相差は第２パイロットピーク時期Ｐ２からメインピーク時期Ｐｍまでの第２時間Δｔ２に相当するため、下記の式（９）に示すように、第２時間Δｔ２は第２相殺周期Ｔ２の１．５倍である。
【0079】
Δｔ２＝１．５Ｔ２ …（９）
したがって、第２時間Δｔ２が満たすべき数値範囲は下記の式（１０）のように導かれる。
したがって、第２時間Δｔ２が満たすべき数値範囲は下記の式（１０）のように導かれる。
【0080】
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（１０）
式（１０）で示される数値範囲が第２時間Δｔ２の相殺要件である。第２時間Δｔ２が式（１０）に示される相殺要件を満たすことによって、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期の強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
式（１０）で示される数値範囲が第２時間Δｔ２の相殺要件である。第２時間Δｔ２が式（１０）に示される相殺要件を満たすことによって、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期の強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
【0081】
次に、第３時間Δｔ３の相殺要件について説明する。第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差が１．５周期となる第３相殺周波数ｆ３も、低減対象領域ＦＣに含まれていることが望ましい。そのため、第３相殺周波数ｆ３に対して下記の式（１１）で示す要件が導かれる。
【0082】
０．９ｋＨｚ≦ｆ３≦２．０ｋＨｚ …（１１）
また、第３相殺周波数ｆ３は、その定義より、下記の式（１２）で示すように、第３相殺周期Ｔ３の逆数である。
また、第３相殺周波数ｆ３は、その定義より、下記の式（１２）で示すように、第３相殺周期Ｔ３の逆数である。
【0083】
ｆ３＝１／Ｔ３ …（１２）
式（１１）、（１２）より、下記の式（１３）が導かれる。
式（１１）、（１２）より、下記の式（１３）が導かれる。
【0084】
０．５ミリ秒≦Ｔ３≦１．１ミリ秒 …（１３）
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１からメインピーク時期Ｐｍまでの第３時間Δｔ３に相当するため、下記の式（１４）に示すように、第３時間Δｔ３は第３相殺周期Ｔ３の１．５倍である。
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１からメインピーク時期Ｐｍまでの第３時間Δｔ３に相当するため、下記の式（１４）に示すように、第３時間Δｔ３は第３相殺周期Ｔ３の１．５倍である。
【0085】
Δｔ３＝１．５Ｔ３ …（１４）
したがって、第３時間Δｔ３（すなわち第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計）が満たすべき数値範囲は、下記の式（１５）のように導かれる。
したがって、第３時間Δｔ３（すなわち第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計）が満たすべき数値範囲は、下記の式（１５）のように導かれる。
【0086】
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（１５）
式（１５）で示される数値範囲が第３時間Δｔ３の相殺要件である。第３時間Δｔ３が式（１５）に示される相殺要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期の強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
式（１５）で示される数値範囲が第３時間Δｔ３の相殺要件である。第３時間Δｔ３が式（１５）に示される相殺要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．５周期の強い相殺を発生させて騒音を低減することができる。
【0087】
以上のように、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３が上述の式（５）、（１０）、（１５）に示す相殺要件をそれぞれ満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１、第２パイロット圧力波Ｗ２およびメイン圧力波Ｗｍの間で低減対象領域ＦＣに含まれる周波数の圧力波を適切に相殺することができる。これにより、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【0088】
（増幅抑制要件）
以下、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の増幅抑制要件について説明する。
以下、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３の増幅抑制要件について説明する。
【0089】
第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じるため、この強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えてエンジン２のシリンダブロックなどの構造体によって減衰させることが望ましい。そのため、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周波数を「増幅周波数ｆａ２」とすると、増幅周波数ｆａ２に対して下記の式（１６）で示す要件が導かれる。
【0090】
ｆａ２≦０．９ｋＨｚ …（１６）
第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周期を「増幅周期Ｔａ２」とすると、ｆａ２＝１／Ｔａ２であるため、式（１６）は下記の式（１７）のように変形することができる。
第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周期を「増幅周期Ｔａ２」とすると、ｆａ２＝１／Ｔａ２であるため、式（１６）は下記の式（１７）のように変形することができる。
【0091】
１．１ミリ秒≦Ｔａ２ …（１７）
ここで、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第２パイロットピーク時期Ｐ２からメインピーク時期Ｐｍまでの第２時間Δｔ２に相当する。そのため、第２時間Δｔ２は、下記の式（１８）で表わされる。
ここで、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第２パイロットピーク時期Ｐ２からメインピーク時期Ｐｍまでの第２時間Δｔ２に相当する。そのため、第２時間Δｔ２は、下記の式（１８）で表わされる。
【0092】
Δｔ２＝Ｔａ２ …（１８）
よって、第２時間Δｔ２が満たすべき数値範囲は、下記の式（１９）のように導かれる。
よって、第２時間Δｔ２が満たすべき数値範囲は、下記の式（１９）のように導かれる。
【0093】
１．１ミリ秒≦Δｔ２ …（１９）
式（１９）で示される数値範囲が第２時間Δｔ２の増幅抑制要件である。第２時間Δｔ２が式（１９）に示される増幅抑制要件を満たすことによって、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
式（１９）で示される数値範囲が第２時間Δｔ２の増幅抑制要件である。第２時間Δｔ２が式（１９）に示される増幅抑制要件を満たすことによって、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
【0094】
同様に、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間でも位相差１．０周期の強い増幅が生じるため、この強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えてエンジン２のシリンダブロックなどの構造体によって減衰させることが望ましい。そのため、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周波数を「増幅周波数ｆａ３」とすると、増幅周波数ｆａ３に対して下記の式（２０）で示す要件が導かれる。
【0095】
ｆａ３≦０．９ｋＨｚ …（２０）
第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周期を「増幅周期Ｔａ３」とすると、ｆａ３＝１／Ｔａ３であるため、式（２０）は下記の式（２１）のように変形することができる。
第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる圧力波の周期を「増幅周期Ｔａ３」とすると、ｆａ３＝１／Ｔａ３であるため、式（２０）は下記の式（２１）のように変形することができる。
【0096】
１．１ミリ秒≦Ｔａ３ …（２１）
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１からメインピーク時期Ｐｍまでの第３時間Δｔ３に相当する。そのため、第３時間Δｔ３は、下記の式（２２）で表わされる。
ここで、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差は第１パイロットピーク時期Ｐ１からメインピーク時期Ｐｍまでの第３時間Δｔ３に相当する。そのため、第３時間Δｔ３は、下記の式（２２）で表わされる。
【0097】
Δｔ３＝Ｔａ３ …（２２）
よって、第３時間Δｔ３が満たすべき数値範囲は、下記の式（２３）のように導かれる。
よって、第３時間Δｔ３が満たすべき数値範囲は、下記の式（２３）のように導かれる。
【0098】
１．１ミリ秒≦Δｔ３ …（２３）
式（２３）で示される数値範囲が第３時間Δｔ３の増幅抑制要件である。第３時間Δｔ３が式（２３）に示される増幅抑制要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
式（２３）で示される数値範囲が第３時間Δｔ３の増幅抑制要件である。第３時間Δｔ３が式（２３）に示される増幅抑制要件を満たすことによって、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
【0099】
（Δｔ１、Δｔ２の要求範囲）
上述したように、相殺要件および増幅抑制要件は以下のとおりである。
上述したように、相殺要件および増幅抑制要件は以下のとおりである。
【0100】
０．２５ミリ秒≦Δｔ１≦０．５５ミリ秒 …（５）
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（１０）
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（１５）
１．１ミリ秒≦Δｔ２ …（１９）
１．１ミリ秒≦Δｔ３ …（２３）
さらに、第３時間Δｔ３は第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計であるため、下記の式（２４）で示す関係が成立する。
０．７５ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（１０）
０．７５ミリ秒≦Δｔ３≦１．６５ミリ秒 …（１５）
１．１ミリ秒≦Δｔ２ …（１９）
１．１ミリ秒≦Δｔ３ …（２３）
さらに、第３時間Δｔ３は第１時間Δｔ１と第２時間Δｔ２との合計であるため、下記の式（２４）で示す関係が成立する。
【0101】
Δｔ３＝Δｔ１+Δｔ２ …（２４）
式（１０）、（１９）より、下記の式（２５）が導かれる。
式（１０）、（１９）より、下記の式（２５）が導かれる。
【0102】
１．１ミリ秒≦Δｔ２≦１．６５ミリ秒 …（２５）
式（１５）、（２３）、（２４）より、下記の式（２６）が導かれる。
式（１５）、（２３）、（２４）より、下記の式（２６）が導かれる。
【0103】
１．１ミリ秒≦Δｔ１+Δｔ２≦１．５ミリ秒 …（２６）
したがって、Δｔ１、Δｔ２の要求範囲は上記の式（５）、（２５）、（２６）にまとめられる。
したがって、Δｔ１、Δｔ２の要求範囲は上記の式（５）、（２５）、（２６）にまとめられる。
【0104】
図１４は、第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２の要求範囲を示す図である。図１４において、横軸は第１時間Δｔ１を示し、縦軸は第２時間Δｔ２を示す。図１４に示す斜線部分が第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２の要求範囲である。第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２をこの範囲に含まれる数値に設定することによって、上述の相殺要件および増幅抑制要件を満たすことができる。
【0105】
上述の図１２に示したように第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３をそれぞれ０．３ミリ秒、１．２ミリ秒および１．５ミリ秒に設定する例は、図１３に示すΔｔ１、Δｔ２の要求範囲を満たす一例である。
【0106】
以上のように、本実施の形態による制御装置１００は、相殺要件を示す式（５）、（１０）、（１５）を満たすように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。これにより、低減対象領域ＦＣである０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの範囲に含まれる周波数の圧力波同士を適切に相殺して、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【0107】
さらに、本実施の形態による制御装置１００は、相殺要件を示す式（５）、（１０）、（１５）に加えて増幅抑制要件を示す式（１９）、（２３）を満たすように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。これにより、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができるとともに、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を０．９ｋＨｚ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
【0108】
本実施の形態における相殺要件を示す式（５）、（１０）、（１５）は、本開示の式「（Ａ）」、「（Ｂ）」、「（Ｃ）」にそれぞれ対応し得る。また、本実施の形態における増幅抑制要件を示す式（１９）、（２３）は、本開示の式「Ｄ」、「Ｅ」にそれぞれ対応し得る。
【0109】
なお、本実施の形態においては、相殺要件および増幅抑制要件の双方の要件を満たすようにしたが、必ずしも双方の要件を満たすことに限定されず、相殺要件のみを満たすようにしてもよい。
【0110】
［変形例］
上述の実施の形態においては、０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの範囲を低減対象領域ＦＣとして、相殺要件および増幅抑制要件を満たすように第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３を設定する例について説明した。
上述の実施の形態においては、０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの範囲を低減対象領域ＦＣとして、相殺要件および増幅抑制要件を満たすように第１時間Δｔ１、第２時間Δｔ２および第３時間Δｔ３を設定する例について説明した。
【0111】
しかしながら、低減対象領域ＦＣは必ずしも０．９ｋＨｚ～２．０ｋＨｚの領域に限定されるものではない。低減対象領域ＦＣを下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘまでの範囲とする場合、相殺要件および増幅抑制要件は以下のように表わすことができる。
【0112】
まず、相殺要件について説明する。
第１相殺周波数ｆ１は下記の式（１．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
第１相殺周波数ｆ１は下記の式（１．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
【0113】
Ｆｍｉｎ≦ｆ１≦Ｆｍａｘ …（１．１）
上述の式（２）で示すようにｆ１＝１／Ｔ１であるため、式（１．１）は下記の式（３．１）に変形することができる。
上述の式（２）で示すようにｆ１＝１／Ｔ１であるため、式（１．１）は下記の式（３．１）に変形することができる。
【0114】
１／Ｆｍａｘ≦Ｔ１≦１／Ｆｍｉｎ …（３．１）
上述の式（４）に示すようにΔｔ１＝０．５Ｔ１であるため、第１時間Δｔ１の相殺要件は下記の式（５．１）のように表わすことができる。
上述の式（４）に示すようにΔｔ１＝０．５Ｔ１であるため、第１時間Δｔ１の相殺要件は下記の式（５．１）のように表わすことができる。
【0115】
０．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ１≦０．５（１／Ｆｍｉｎ） …（５．１）
また、第２相殺周波数ｆ２も下記の式（６．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
また、第２相殺周波数ｆ２も下記の式（６．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
【0116】
Ｆｍｉｎ≦ｆ２≦Ｆｍａｘ …（６．１）
上述の式（７）で示すようにｆ２＝１／Ｔ２であるため、式（６．１）は下記の式（８．１）に変形することができる。
上述の式（７）で示すようにｆ２＝１／Ｔ２であるため、式（６．１）は下記の式（８．１）に変形することができる。
【0117】
１／Ｆｍａｘ≦Ｔ２≦１／Ｆｍｉｎ …（８．１）
上述の式（９）に示すようにΔｔ１＝１．５Ｔ２であるため、第２時間Δｔ２の相殺要件は下記の式（１０．１）のように表わすことができる。
上述の式（９）に示すようにΔｔ１＝１．５Ｔ２であるため、第２時間Δｔ２の相殺要件は下記の式（１０．１）のように表わすことができる。
【0118】
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ２≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（１０．１）
また、第３相殺周波数ｆ３も下記の式（１１．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
また、第３相殺周波数ｆ３も下記の式（１１．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
【0119】
Ｆｍｉｎ≦ｆ３≦Ｆｍａｘ …（１１．１）
上述の式（１２）で示すようにｆ３＝１／Ｔ３であるため、式（１１．１）は下記の式（１３．１）に変形することができる。
上述の式（１２）で示すようにｆ３＝１／Ｔ３であるため、式（１１．１）は下記の式（１３．１）に変形することができる。
【0120】
１／Ｆｍａｘ≦Ｔ３≦１／Ｆｍｉｎ …（１３．１）
上述の式（１４）に示すようにΔｔ３＝１．５Ｔ３であるため、第３時間Δｔ３の相殺要件は下記の式（１５．１）のように表わすことができる。
上述の式（１４）に示すようにΔｔ３＝１．５Ｔ３であるため、第３時間Δｔ３の相殺要件は下記の式（１５．１）のように表わすことができる。
【0121】
１．５（１／Ｆｍａｘ）≦Δｔ３≦１．５（１／Ｆｍｉｎ） …（１５．１）
次に、増幅抑制要件について説明する。
次に、増幅抑制要件について説明する。
【0122】
増幅周波数ｆａ２は下記の式（１６．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
ｆａ２≦Ｆｍｉｎ …（１６．１）
ｆａ２＝１／Ｔａ２であるため、式（１６．１）は下記の式（１７．１）のように変形することができる。
ｆａ２≦Ｆｍｉｎ …（１６．１）
ｆａ２＝１／Ｔａ２であるため、式（１６．１）は下記の式（１７．１）のように変形することができる。
【0123】
１／Ｆｍｉｎ≦Ｔａ２ …（１７．１）
上述の式（１８）で示すようにΔｔ２＝Ｔａ２であるため、第２時間Δｔ２の増幅抑制要件は、下記の式（１９．１）のように導かれる。
上述の式（１８）で示すようにΔｔ２＝Ｔａ２であるため、第２時間Δｔ２の増幅抑制要件は、下記の式（１９．１）のように導かれる。
【0124】
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ２ …（１９．１）
同様に、増幅周波数ｆａ３は下記の式（２０．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
同様に、増幅周波数ｆａ３は下記の式（２０．１）で示す要件を満たすことが望まれる。
【0125】
ｆａ３≦Ｆｍｉｎ …（２０．１）
ｆａ３＝１／Ｔａ３であるため、式（２０．１）は下記の式（２１．１）のように変形することができる。
ｆａ３＝１／Ｔａ３であるため、式（２０．１）は下記の式（２１．１）のように変形することができる。
【0126】
１／Ｆｍｉｎ≦Ｔａ３ …（２１．１）
上述の式（２２）で示すようにΔｔ３＝Ｔａ３であるため、第３時間Δｔ３の増幅抑制要件は、下記の式（２３．１）のように導かれる。
上述の式（２２）で示すようにΔｔ３＝Ｔａ３であるため、第３時間Δｔ３の増幅抑制要件は、下記の式（２３．１）のように導かれる。
【0127】
１／Ｆｍｉｎ≦Δｔ３ …（２３．１）
本変形例による制御装置１００は、相殺要件を示す式（５．１）、（１０．１）、（１５．１）を満たすように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。これにより、低減対象領域ＦＣである下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘまでの範囲に含まれる周波数の圧力波同士を適切に相殺して、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減することができる。
本変形例による制御装置１００は、相殺要件を示す式（５．１）、（１０．１）、（１５．１）を満たすように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。これにより、低減対象領域ＦＣである下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘまでの範囲に含まれる周波数の圧力波同士を適切に相殺して、エンジン２の燃焼騒音を効果的に低減することができる。
【0128】
さらに、本変形例による制御装置１００は、相殺要件を示す式（５．１）、（１０．１）、（１５．１）に加えて増幅抑制要件を示す式（１９．１）、（２３．１）を満たすように、第１パイロット噴射、第２パイロット噴射およびメイン噴射の各噴射時期を制御する。これにより、第２パイロット圧力波Ｗ２とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を下限値Ｆｍｉｎ以下に抑えて構造的に減衰させることができるとともに、第１パイロット圧力波Ｗ１とメイン圧力波Ｗｍとの間で位相差１．０周期の強い増幅が生じる周波数を下限値Ｆｍｉｎ以下に抑えて構造的に減衰させることができる。
【0129】
本変形例における相殺要件を示す式（５．１）、（１０．１）、（１５．１）は、本開示の式「（Ａ１）」、「（Ｂ１）」、「（Ｃ１）」にそれぞれ対応し得る。また、本変形例における増幅抑制要件を示す式（１９．１）、（２３．１）は、本開示の式「Ｄ１」、「Ｅ１」にそれぞれ対応し得る。
【0130】
上述した実施の形態およびその変形例については、適宜組合せることも可能である。
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。
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】
【0131】
１ エンジンシステム、２ エンジン、３ 気筒、５ インジェクタ、６ コモンレール、７ ノズル、１０ 吸気通路、１１ 吸気マニホールド、１６ 排気通路、１７ 排気マニホールド、２７ 高圧ポンプ、１００ 制御装置。
【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】