JPH11148410A - エンジンにおけるパイロット燃料噴射量制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，燃焼室内圧力に基づいて計算し
たパイロット噴射に伴う熱発生量が目標熱発生量と一致
するようにパイロット噴射量を制御して，エンジンの安
定した運転と排気ガス性能の向上を図る。 【解決手段】 インジェクタによる燃焼室内へのパイロ
ット噴射に応じて生じる熱発生量Ｉｑを，クランク角で
θｓからθｅまで計算期間の正の値を有する熱発生率ｑ
の積分値として算出する。算出されたパイロット熱発生
率積分値Ｉｑとエンジンの運転状態に応じて予め決めら
れている目標パイロット熱発生率の積分値との偏差に基
づいて，偏差が無くなるようにパイロット噴射用駆動パ
ルスのパルス幅ＰＷｐが補正される。パイロット噴射に
よる噴射燃料の燃焼が良好に行われ，エンジン騒音の抑
制と排気ガス性能の向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，メイン噴射に先
行してパイロット噴射が燃焼室内に噴射されるエンジン
のパイロット燃焼噴射量制御方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいては，燃料噴
射制御に関して，燃料噴射圧力の高圧化を図り，且つ燃
料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射特性をエンジン
の運転状態に応じて最適に制御する方法として，コモン
レール式燃料噴射システムが知られている。コモンレー
ル式燃料噴射システムは，燃料ポンプによって所定圧力
に加圧された燃料を複数のインジェクタに対して共通す
るコモンレールに貯留し，コモンレールに貯留した燃料
をコントローラの制御の下で各インジェクタから対応す
る燃焼室内に噴射する燃料噴射システムである。コント
ローラは，各インジェクタにおいて燃料がエンジンの運
転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように，コ
モンレールの燃料圧と各インジェクタに設けられた制御
弁の作動とを制御している。エンジンの運転を最適に制
御するため，コモンレール燃料噴射システムでは，エン
ジンの運転状態に応じて予め決められた燃料噴射量及び
燃料噴射時期をマップ化してコントローラに記憶させて
おき，このマップ化して記憶された燃料噴射量及び燃料
噴射時期から現在のエンジンの運転状態に対応した目標
燃料噴射量及び目標燃料噴射時期を求め，求められた目
標燃料噴射量及び目標燃料噴射時期と現在の燃料噴射量
及び燃料噴射時期との偏差に基づいて，インジェクタの
燃料噴射弁を電子的に制御して，インジェクタに形成さ
れた噴孔から燃料を噴射している。

【０００３】インジェクタ３の構造を図２１を参照して
簡単に説明する。図２１は，インジェクタの縦断面図で
ある。インジェクタ３は，シリンダヘッド等のベースに
設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付け
られるものであるが，シリンダヘッド等の構造について
は図示を省略している。インジェクタ３の上側側部には
燃料入口継手６０を介して，コモンレールから分岐した
分岐管２３が接続されている。インジェクタ３の本体内
部には，燃料通路６１，６２が形成されており，分岐管
２３及び燃料通路６１，６２から燃料流路が構成されて
いる。燃料流路を通じて供給された燃料は，燃料溜まり
６３及び針弁６４の周囲の通路を通じて，針弁６４のリ
フト時に開く噴孔６５から燃焼室内に噴射される。

【０００４】インジェクタ３には，針弁６４のリフトを
制御するために，バランスチャンバ式の針弁リフト機構
が設けられている。即ち，インジェクタ３の最上部に
は，電磁アクチュエータ６６が設けられており，コント
ローラ３７からの制御信号としての制御電流が，信号線
６７を通じて電磁アクチュエータ６６の電磁ソレノイド
６８に送られる。電磁ソレノイド６８が励磁されると，
アーマチュア６９が上昇して，燃料路７１の端部に設け
られた開閉弁７２を開くので，燃料流路からバランスチ
ャンバ７０に供給された燃料の燃料圧が燃料路７１を通
じて解放される。インジェクタ３の本体内部に形成され
た中空穴７３内には，コントロールピストン７４が昇降
可能に設けられている。低下したバランスチャンバ７０
内の圧力に基づく力とリターンスプリング７５のばね力
とによってコントロールピストン７４に働く押下げ力よ
りも，燃料溜まり６３に臨むテーパ面７６に作用する燃
料圧に基づいてコントロールピストン７４を押し上げる
力が勝るため，コントロールピストン７４は上昇する。
その結果，針弁６４のリフトが許容され，噴孔６５から
燃料が噴射される。燃料噴射量は，燃料流路内の燃料圧
と針弁のリフト（リフト量，リフト期間）とによって定
められる。針弁６４のリフトは，開閉弁７２の開閉制御
をするために電磁ソレノイド６８へ送られる制御電流と
しての駆動パルスによって決定される。なお，針弁６４
の弁軸７７は，ノズル７８の中空穴７９内を僅かな隙間
を摺動可能であり，弁軸７７の先端に形成されているテ
ーパ部８０がノズル７８の対応したテーパ部に当接して
噴孔６５を開閉可能としている。

【０００５】一般に，図２２にインジェクタ３の燃料噴
射量Ｑとコントローラ３７から電磁ソレノイド６８に供
給される噴射パルス幅Ｗとの関係が，燃料圧力Ｐｃｒ
（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとして示
されている。燃料圧力Ｐｃｒを一定とすると，噴射パル
ス幅Ｗが大きいほど燃料噴射量Ｑは多くなり，また，同
じ噴射パルス幅Ｗであっても，燃料圧力Ｐｃｒが大であ
るほど燃料噴射量Ｑは大きくなる。一方，燃料噴射は噴
射パルスの立ち上がり時刻と立ち下がり時刻に対して一
定時間遅れて開始又は停止されるので，噴射パルスがオ
ン又はオフとなる時期を制御することによって，噴射タ
イミングを制御することができる。

【０００６】ところで，ディーゼルエンジンは，アイド
リング運転のような低速，低負荷の運転状態にあるとき
に燃焼騒音を生じやすい。かかる燃焼騒音は，燃料の着
火遅れに起因して発生するものである。そのため，燃焼
騒音に対処する手段として，燃焼サイクルにおける総燃
料噴射量のうち一部の量の燃料をメイン噴射に先行して
行うパイロット噴射（予備噴射）で噴射することが有効
であることが知られている。パイロット噴射によって噴
射された燃料を燃焼させることによって燃焼室の壁面の
温度を充分に高めておき，その後に残りの主たる燃料量
を噴射（メイン噴射）するので，遅れたタイミングで生
じる急激な燃料の燃焼，即ち，メイン噴射の着火遅れを
回避することができる。また，燃料の噴射をパイロット
噴射とメイン噴射とに分割しているので，初期燃焼が抑
制され，ＮＯｘの低減も図ることもできる。即ち，燃焼
初期にある程度の混合気が燃焼され，メイン噴射によっ
て燃焼する混合気の量が少なくなるので，燃焼ガス温度
を抑えることができて，ＮＯｘの発生量が減少する。

【０００７】しかしながら，各気筒に設けられるインジ
ェクタ３の燃料噴射特性には，インジェクタ３の加工誤
差や組立誤差，コモンレールとインジェクタ３とを接続
する分岐管２３の長さ等の諸要因による個体差があるの
で，各インジェクタ３において実際に噴射される燃料量
（以下，実燃料噴射量という）にはバラツキがあり，実
燃料噴射量を目標燃料噴射量に一致させることが困難で
ある。

【０００８】このように，パイロット噴射は，燃焼騒音
とＮＯｘの発生とを防止する点で有効な手段ではある
が，燃料噴射量が極めて少なくなるアイドル運転状態で
は，図２２に示すように，コモンレール圧力Ｐｃの大き
さと噴射パルス幅Ｗとによって燃料噴射量Ｑを制御する
ことが困難となる。即ち，燃料噴射量が大きい領域では
コモンレール圧力Ｐｃｒをパラメータとして変更するこ
とにより，又インジェクタ３の電磁アクチュエータに供
給する噴射パルス幅Ｗを変えることで燃料噴射量を有効
に制御することができるが，燃料噴射量が小さい領域で
はコモンレール圧力Ｐｃｒも噴射パルス幅Ｗも燃料噴射
量を細かく制御することが困難である。

【０００９】この事情は，図２３に示すように，目標燃
料噴射量が大きな値である（Ｑ１）場合，同じ噴射パル
ス幅であっても，燃料噴射量のバラツキ範囲ΔＱ１の目
標燃料噴射量Ｑ１に対する割合（ΔＱ１／Ｑ１）は比較
的小さい値であるが，パイロット噴射の場合には燃料噴
射量Ｑ２が小さい値であるので，同じパイロット噴射パ
ルス幅であるときの燃料噴射量のバラツキ範囲ΔＱ２の
目標燃料噴射量Ｑ２に対する割合は非常に大きくなるこ
とからも理解され得る。

【００１０】したがって，元来，燃料噴射量が少ないパ
イロット噴射では，かかる各インジェクタ３の燃料噴射
特性のバラツキにより，パイロット噴射としての役割を
果たすことができないことがある。更に，コモンレール
から各インジェクタ３への燃料流量特性に経時変化が生
じる場合もあり，パイロット噴射の役割が，当初は期待
できても時間の経過に伴って果たせなくなる可能性もあ
る。パイロット噴射に関しては以上のような現象がある
ため，パイロット噴射を行おうとしても一部の気筒では
パイロット噴射が行われないことがあり，パイロット噴
射による燃焼騒音とＮＯｘの低減効果が減少してしまう
という問題点がある。

【００１１】ところで，ディーゼルエンジンの燃焼噴射
制御装置として，パイロット噴射された燃料の燃焼のピ
ーク及びその近傍を検出してメイン噴射の開始時期が，
パイロット噴射による燃料の燃焼ピークあるいはその近
傍となるように，メイン噴射時期とパイロット噴射時期
のいずれか一方又は双方を制御するものが提案されてい
る（特開平２−９５７５１号公報）。パイロット噴射又
はメイン噴射された燃料の燃焼のピークの検出は，燃焼
室内の圧力波形を検出して圧力波形を熱発生率に置き換
え，熱発生パターンからパイロット噴射又はメイン噴射
に対応した熱発生ピークを検出することにより行われ
る。

【００１２】また，エンジンの燃焼騒音を減少させる目
的で，パイロット噴射時期を制御するものとして特開昭
６２−１７３４３号公報に開示されたものがある。エン
ジンの近傍に騒音レベルを検出するセンサを取り付け，
パイロット噴射時期を僅かに進めるか後退させるかによ
って騒音レベルの増減を検出し，エンジン騒音が最小と
なる方向にパイロット噴射時期をフィードバック制御し
ている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで，エンジンにお
いては，パイロット噴射によって必要な量の燃料が噴射
されているかどうかを検出し，その検出結果に基づいて
個々のインジェクタの燃料噴射特性にバラツキや経時変
化があった場合でも，パイロット噴射において必要なパ
イロット噴射量を確保することができないかという課題
がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
問題を解決することであって，インジェクタから噴射さ
れた燃料が着火・燃焼するエンジンにおいて，パイロッ
ト噴射とメイン噴射とによって噴射された燃料が着火す
ることによって変化する燃焼室内圧力を検出し，燃焼室
内圧力に基づいて熱発生率を計算することで，パイロッ
ト噴射による燃料の着火・燃焼が十分行われているかを
知ることができることに着目して，その計算結果に基づ
いてパイロット噴射によって噴射された燃料が着火・燃
焼することによって現れる熱発生量（以下，パイロット
熱発生量という）が所定のレベルになるようにインジェ
クタのアクチュエータを駆動するパイロット噴射パルス
幅を補正することにより，個々のインジェクタの燃料噴
射特性にバラツキや経時変化があった場合でも，パイロ
ット噴射において必要な燃料量の噴射を行わせることを
可能にするパイロット噴射量制御方法及びその装置を提
供することである。

【００１５】この発明は，インジェクタから燃焼室内へ
噴射される燃料をメイン噴射と前記メイン噴射に先行す
るパイロット噴射とに分割して噴射し，逐次検出される
前記燃焼室内の圧力に基づいて前記燃焼室内における熱
発生率を計算し，前記熱発生率から前記パイロット噴射
において噴射された前記燃料の着火に伴って生じるパイ
ロット熱発生量を算出し，前記エンジンの運転状態に基
づいて予め決められている目標パイロット熱発生量から
現在の前記エンジンの前記運転状態に応じた前記目標パ
イロット熱発生量を求め，前記パイロット熱発生量と前
記目標パイロット熱発生量との偏差をなくすように前記
パイロット噴射によって噴射されるパイロット燃料噴射
量を補正することから成るエンジンにおけるパイロット
燃料噴射量制御方法に関する。

【００１６】また，この発明は，燃料流路を通じて供給
された前記燃料をエンジンの燃焼室内に噴射するインジ
ェクタ、及び前記燃料をメイン噴射と前記メイン噴射に
先行するパイロット噴射とに分割して噴射するように前
記インジェクタの駆動を制御するコントローラを具備
し、前記コントローラは、逐次検出する前記燃焼室内の
圧力に基づいて前記燃焼室内における熱発生率を計算
し，前記熱発生率から前記パイロット噴射において噴射
された前記燃料の着火に伴って生じるパイロット熱発生
量を算出し，前記エンジンの運転状態に基づいて予め決
められている目標パイロット熱発生量から現在の前記エ
ンジンの前記運転状態に応じた前記目標パイロット熱発
生量を求め，前記パイロット熱発生量と前記目標パイロ
ット熱発生量との偏差をなくすように前記パイロット噴
射によって噴射されるパイロット燃料噴射量を補正する
ことから成るエンジンにおけるパイロット燃料噴射量制
御装置に関する。

【００１７】この発明によるエンジンにおけるパイロッ
ト燃料噴射量制御方法及びその装置によれば，逐次検出
する燃焼室内の圧力に基づいて燃焼室内における熱発生
率が計算され，熱発生率からパイロット噴射において噴
射された燃料の着火に伴って生じるパイロット熱発生量
が算出される。一方，エンジンの運転状態に基づいて予
め，例えばマップとして決められている目標パイロット
熱発生量から現在のエンジンの運転状態に応じた目標パ
イロット熱発生量が求められる。パイロット噴射によっ
て噴射されるパイロット燃料噴射量を補正することによ
って，パイロット熱発生量は目標パイロット熱発生量と
一致するように制御されるので，個々のインジェクタの
燃料噴射特性にバラツキや経時変化があった場合でも，
パイロット噴射において必要なパイロット噴射量が常に
確保され，エンジンの作動安定性や排気ガス性能等を良
好に維持することが可能となる。

【００１８】また，この発明によるエンジンにおけるパ
イロット燃料噴射量制御方法及びその装置において，前
記燃焼室内の容積が逐次求められ，燃焼室内の熱発生率
は，逐次検出された燃焼室内の圧力及び逐次求められた
燃焼室内の容積並びにそれらの変化率から計算される。

【００１９】また，この発明によるエンジンにおけるパ
イロット燃料噴射量制御方法及びその装置において，前
記パイロット熱発生量は，パイロット噴射を行うために
インジェクタにパイロット噴射用駆動パルスが供給され
るパイロット噴射時期から計算開始遅れが経過した計算
開始時期と，メイン噴射を行うためにインジェクタにメ
イン噴射用駆動パルスが供給されるメイン噴射時期から
計算終了遅れが経過した計算終了時期との間の計算期間
として，その計算期間内における正の値を有する熱発生
率の積分値として求められる。

【００２０】また，この発明によるエンジンにおけるパ
イロット燃料噴射量制御方法及びその装置において，計
算開始遅れは，パイロット噴射時期からインジェクタが
実際にパイロット噴射を開始するまでのインジェクタの
噴射遅れとインジェクタからパイロット噴射として噴射
された燃料が着火するまでの着火遅れとを合計した遅れ
であり，計算終了遅れは，メイン噴射時期からインジェ
クタが実際にメイン噴射を開始するまでのインジェクタ
の噴射遅れとインジェクタからメイン噴射として噴射さ
れた燃料が着火するまでの着火遅れとを合計した遅れで
ある。

【００２１】更に，この発明によるエンジンにおけるパ
イロット燃料噴射量制御方法及びその装置において，前
記インジェクタに供給された燃料は，インジェクタに備
わる電磁アクチュエータの駆動に応答して針弁がリフト
することでインジェクタの先端に形成された噴孔が開放
されることにより行われ，パイロット燃料噴射量は，イ
ンジェクタの電磁アクチュエータへの駆動パルス幅を変
更することにより補正される。例えば，前記インジェク
タの電磁アクチュエータへの駆動パルス幅の補正量は，
前回の駆動パルス幅の補正量をパイロット熱発生量と目
標パイロット熱発生量の偏差に基づいて補正することで
求められる。更に，エンジンの運転状態に応じて求めら
れたパイロット噴射量に基づいて計算された電磁アクチ
ュエータへの駆動パルス幅を今回の駆動パルス幅の補正
量で補正したものが，前記インジェクタの電磁アクチュ
エータへの最終駆動パルス幅として設定される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるパイロット噴射量制御方法及びその装置について
説明する。図１はこの発明によるパイロット噴射量制御
装置が適用されたエンジンの一実施例を示す模式図，図
２はクランク角度の経過に応じた筒内圧力，燃料噴射
率，及び熱発生率の変化の様子を示したグラフ，図３は
クランク角度の経過に伴う各インジェクタでの筒内圧力
及びデータ処理等の概要を示すグラフである。なお，イ
ンジェクタ３の構造等，既に知られているものも，この
発明と矛盾しないかぎりこの発明の実施例として採用し
得るものであり，適宜，実施例の説明に用いる。

【００２３】この発明によるエンジンのパイロット噴射
量制御方法及びその装置が適用されるコモンレール式燃
料噴射システムの概要が，図１に示されている。このコ
モンレール式燃料噴射システムでは，エンジンは４気筒
エンジンである。シリンダ２内に形成される燃焼室（図
示せず）にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ３１，
３２，３３，３４（総称するときは３を用いる）への燃
料供給は，コモンレール２２から，燃料流路の一部を構
成する分岐管２３を通じて行われる。フィードポンプ２
６は，燃料タンク２４からフィルタ２５を通過させて吸
い出した燃料を所定の圧力に加圧し，加圧した燃料を燃
料管２７を通じて燃料ポンプ２０に送り込む。燃料ポン
プ２０は，例えばエンジンによって駆動され，燃料をエ
ンジンの運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧し
て燃料管２９を通じてコモンレール２２に供給する，所
謂，プランジャ式のサプライ用の燃料供給ポンプであ
る。燃料は所定圧力に昇圧した状態でコモンレール２２
に貯留され，コモンレール２２から各インジェクタ３に
供給される。インジェクタ３は，電子制御ユニットであ
るコントローラ３７の制御の下で，燃料を適当な噴射時
期及び噴射量で対応する燃焼室内に噴射する。インジェ
クタ３から噴射される燃料の噴射圧力はコモンレール２
２に貯留されている燃料の圧力，即ち，コモンレール圧
力に略等しいので，噴射圧力を制御するにはコモンレー
ル圧力が制御される。燃料ポンプ２０からリリーフされ
た燃料は，戻し管３５を通じて燃料タンク２４に戻され
る。また，分岐管２３からインジェクタ３に供給された
燃料のうち，燃焼室への噴射に費やされなかった燃料
は，戻し管３６を通じて燃料タンク２４に戻される。

【００２４】コントローラ３７には，エンジン回転速度
Ｎｅを検出するためのクランク角度センサ１０，アクセ
ル開度量Ａｃｃを検出するためのアクセル開度センサ１
１，コモンレール２２に設けられてコモンレール２２内
の燃料圧力（コモンレール圧力）を検出するコモンレー
ル圧力センサ１２，並びに冷却水温度を検出するための
水温センサ１３等のエンジンに関する運転状態を検出す
るための各種センサからの信号が入力されている。これ
らセンサ以外にも，例えば，吸気管内圧力を検出するた
めの吸気管内圧力センサを含めることができる。コント
ローラ３７は，これらの信号に基づいて，エンジン出力
が運転状態に即した最適出力になるように，各インジェ
クタ３による燃料の噴射特性，即ち，燃料の噴射時期及
び噴射量を制御する。インジェクタ３から燃料が噴射さ
れることでコモンレール２２内の燃料が消費されても，
コントローラ３７は，コモンレール圧力Ｐｃｒが一定と
なるように燃料ポンプ２０の吐出量を制御する。

【００２５】図１に示される多気筒エンジン１は，４気
筒エンジンである。４つの気筒＃１〜＃４には，それぞ
れ，シリンダ２内に形成される燃焼室（図示せず）に燃
料を噴射するインジェクタ３１，３２，３３，３４（総
称する時には３を用いる）と，燃焼室内の圧力（筒内圧
力）を検出する圧力検出手段としての筒内圧力センサ４
１，４２，４３，４４（総称する時には４を用いる）と
が配設されている。筒内圧力センサ４は，各気筒＃１〜
＃４の燃焼室に臨んで取り付けられている。筒内圧力セ
ンサ４が検出した各気筒＃１〜＃４の筒内圧力を表す信
号は，コントローラ３７に入力される。また，多気筒エ
ンジン１に設けられてエンジンの回転に関する情報を得
るセンサ，即ち，基準となる気筒を判別する気筒判別セ
ンサ８，圧縮上死点前のクランク角度位置を検出するＢ
ＴＤＣ（ｂｅｆｏｒｅ ｔｏｐｄｅａｄ ｃｅｎｔｅ
ｒ）センサ９及びクランク角度センサ１０がそれぞれ検
出した信号も，コントローラ３７に入力される。

【００２６】図２は，クランク角度に対する，筒内圧力
（燃焼室内圧力）Ｐｃ，燃料噴射率Ｒｆ，及び熱発生率
ｑの変化の様子を示したグラフである。燃料噴射が行わ
れない場合の筒内圧力Ｐｃの変化は，クランク角度の変
化に伴って，筒内圧力Ｐｃのピークに対して対称的な変
化をするが，時刻Ｔ０に燃料噴射が行われて且つ噴射さ
れた燃料が着火すると，筒内圧力Ｐｃの上昇が若干緩や
かになり，その後大きく増加する。この急上昇する筒内
圧力Ｐｃから燃料着火時期としてのクランク角度を正確
に求めることは困難である。なお，中段のグラフに示す
燃料噴射率Ｒｆは，初期噴射とメイン噴射との二つのピ
ークを持つように噴射制御されている。

【００２７】図３は，クランク角度の経過に伴う筒内圧
力の変化及び各種信号の発生状況の概要を示すグラフで
ある。エンジンが４サイクルエンジンであるので，クラ
ンク角１°毎に１をカンウトするクランク角度のカウン
ト値θは，＃１気筒の圧縮上死点で０であり，クランク
軸の２回転，即ち，カウント値７１９で一巡する。図３
の上段の４つのグラフは，それぞれ気筒＃１〜＃４のク
ランク角度のカウント値θの経過に伴う筒内圧力Ｐｃの
変化を表している。エンジン１は４気筒であるので，気
筒番号ｎを列の並びに従って＃１〜＃４とすると，燃焼
順序ｉは，表１に示すように，＃１→＃３→＃４→＃２
の順となる。

【表１】 各気筒＃１〜＃４では，上記の順に次々と圧縮・爆発行
程を迎えて燃焼が行われ，ある気筒が爆発行程を経過す
るときに，次の気筒は圧縮行程に入っている。エンジン
の回転に関する各センサの出力が，図３の中段のグラフ
に示されている。＃１の気筒は基準気筒であるので，圧
縮上死点前１２０°で気筒判別（ＲＥＦ）信号が出力さ
れる。また，各気筒の圧縮上死点前６０°でＢＴＤＣ信
号が出力される。＃１気筒については，圧縮上死点前１
８０°から圧縮上死点後１８０°まで，即ち，クランク
角度のカウント値θにして５４０以上で１８０未満であ
るときに＃１気筒が圧縮・爆発行程を迎えるので，この
期間に大きく変化する筒内圧力Ｐｃが検出され且つその
検出データが格納される。格納されたデータに基づいて
圧縮上死点後１８０°からの所定の時間内にメイン処理
が演算され，次回のＢＴＤＣ割込み信号に基づいてイン
ジェクタ３１の処理が行われる。図３の下段のグラフ
は，クランク角度のカウント値θの増加に従って各気筒
＃１〜＃４における各インジェクタ３の処理の順序及び
タイミングを概略的に示している。

【００２８】このエンジンのコントローラ３７を中心と
する各種のセンサとインジェクタ３との関係が図４に示
されている。図４はエンジンの回転に関する各種センサ
及び筒内圧センサからの検出信号を受けて，各インジェ
クタへの制御信号を出力する多気筒エンジンのパイロッ
ト噴射量制御を含む燃料噴射制御を行うコントローラ３
７のブロック図である。エンジン１の回転センサは，気
筒＃１〜＃４のうち基準となる気筒，例えば＃１の上死
点前１２０°の位置を判別する気筒判別（ＲＥＦ）セン
サ８と，各気筒＃１〜＃４の爆発行程の上死点前６０°
を検出するＢＴＤＣ（ｂｅｆｏｒｅ ｔｏｐ ｄｅａｄ
ｃｅｎｔｅｒ）センサ９と，クランク角度を１°毎に
検出するクランク角度センサ１０とから成る。気筒判別
センサ８とＢＴＤＣセンサ９とは，エンジン１は４サイ
クルエンジンであるので，クランク軸が２回転する間
に，それぞれ，４つのＢＴＤＣ信号と１つのＲＥＦ信号
とを発するように，燃料ポンプ２０の駆動軸又は吸排気
弁駆動用のカム軸に関連して配置されている。気筒判別
ＲＥＦセンサが検出した気筒判別信号及びクランク角度
センサが検出したクランク角度信号は，ＣＰＵ１４へ入
力されるのと平行に，ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇ
ｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５にも入力される。Ｄ
ＳＰ１５は，入力された信号を高速で加減算することが
できる。

【００２９】コントローラ３７においては，上記のエン
ジン１の回転に関する各センサ８〜１０に加えて，エン
ジン１の運転状態を表すものとして，アクセル開度セン
サ１１，コモンレール等の圧力を検出するコモンレール
圧力センサ１２，及びエンジン１の冷却を行う冷却水の
温度を検出する水温センサ１３，或いは吸気圧力センサ
からの検出信号が中央処理装置（ＣＰＵ）１４に入力さ
れる。

【００３０】ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５との間のデータの
遣り取りは，ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５とのどちら側から
も読み書きが可能な共通ＲＡＭであるデュアルポートメ
モリ１６を介して行われる。ＣＰＵ１４とデュアルポー
トメモリ１６との間はＣＰＵバス１７を通じて接続され
ており，ＤＳＰ１５とデュアルポートメモリ１６との間
はＤＳＰバス１８を通じて接続されている。筒内圧力Ｐ
ｃを検出する筒内圧力センサ４は，気筒＃１〜＃４の各
燃焼室に臨んで設けられている筒内圧力センサ４１〜４
４であり，筒内圧力Ｐｃを大気圧との相対圧力（ゲージ
圧力）として検出する。筒内圧力センサ４１〜４４が検
出した筒内圧力のアナログ信号は，ＡＤ変換器１９に入
力されてデジタル信号に変換され，ＤＳＰバス１８を通
じてＤＳＰ１５に送られる。

【００３１】ＣＰＵ１４は，各センサ８〜１３から直接
に入力されるエンジン１の運転状態を表す情報と，筒内
圧力センサ４１〜４４からの筒内圧力に関してＤＳＰ１
５で処理された結果等とに基づいて演算を行い，各気筒
＃１〜＃４にそれぞれ対応して設けられているインジェ
クタ３１〜３４の燃料噴射時期や燃料噴射量等の燃料噴
射に関する制御を行う。ＤＳＰ１５は，筒内圧力Ｐｃに
関するデジタル信号の加減算の処理を高速で行う。この
処理はデジタル処理であるので，筒内圧力Ｐｃの微分や
積分も同様に高速で演算することができる。また，ＣＰ
Ｕ１５は，コモンレールの圧力を制御するため可変式の
燃料ポンプ２０の吐出量を制御し，排気ガス循環量を制
御するためＥＧＲバルブ２１を制御する。

【００３２】ＣＰＵ１４による燃料噴射制御は，多気筒
エンジン１の運転状態，即ち，アクセル開度センサ１１
及びエンジン１の回転に関するセンサ８〜１０からの信
号に基づいて予め決められた燃料噴射量特性マップが記
憶されており，この特性マップから現在のエンジンの運
転状態に応じた目標燃料噴射量が求められる。パイロッ
ト噴射量は，この目標燃料噴射量とエンジン回転速度と
から求められる。この発明によるパイロット噴射量制御
では，パイロット熱発生率を筒内圧センサ４１〜４４が
検出した筒内圧力Ｐｃに基づいて求め，パイロット熱発
生率を積分することで求められるパイロット噴射に基づ
くパイロット熱発生量が目標パイロット熱発生量と一致
するようにインジェクタの電磁アクチュエータに供給さ
れるパイロット噴射パルス幅が補正される。以下，かか
るパイロット噴射量の制御について説明する。なお，こ
の説明は，各筒内圧力センサ４が検出した筒内圧力Ｐｃ
から求められた実燃焼着火時期が目標燃焼着火時期に一
致させるべく着火遅れを考慮して各インジェクタ３の燃
料噴射時期を補正する燃料噴射時期の補正と合わせて行
う。

【００３３】ＣＰＵ１４は，図５に示すメイン処理を行
う。図５は，図４に示したコントローラにおけるＣＰＵ
のメイン処理を示すフローチャートである。このメイン
処理は，以下の各ステップから成る。 （１）ＣＰＵ１４の初期化が行われる（ステップ１，Ｓ
１と略す。以下同じ）。（２）センサ信号の処理を行う
（Ｓ２）。図４に示したようにＣＰＵ１４に入力される
各種のセンサからの検出信号の処理を行う。 （３）Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に基づい
て，各インジェクタ３が噴射すべき燃料量，即ち，燃料
噴射量の計算を行う（Ｓ３）。燃料噴射量の計算は，ア
クセル開度とエンジン回転数とによって予め決められて
いる噴射量特性マップにおいて，アクセル開度センサ１
１が検出した現在のアクセル開度とＢＴＤＣ信号等から
求められたエンジン回転数とに対応する目標燃料噴射量
Ｑｂを求めることによって行われる（必要な噴射量の補
正量とで最終燃料噴射量を求めることもある）。 （４）また，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，各インジェクタ３が燃料を噴射すべき時期，
即ち，燃料噴射時期が計算される（Ｓ４）。燃料噴射量
とエンジン回転速度とに基づいて予め決められている燃
料噴射時期特性マップによって，Ｓ３で求めた燃料噴射
量と現在のエンジン回転速度とに対応する目標燃料噴射
時期が求められる。 （５）更に，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，且つＳ３で求められた燃料噴射量を，Ｓ４で
求められた燃料噴射時期に噴射できるように，燃料を噴
射する圧力，即ち，燃料噴射圧力が計算される（Ｓ
５）。燃料噴射圧力の制御は，燃料噴射量とエンジン回
転数から目標噴射圧力を求めることにより行われ，更に
具体的には，燃料ポンプ２０に関連して設けられる流量
制御弁を制御してコモンレール圧力Ｐｃｒを制御するこ
とにより行われる。燃料噴射制御は，上記のとおり噴射
量制御，噴射時期制御及び噴射圧力制御から成り，コン
トローラ３７は，上記の各噴射条件で各インジェクタ３
から燃料が噴射されるように各インジェクタ３及びコモ
ンレール圧力Ｐｃｒの制御を行う。Ｓ１でＣＰＵ１４が
初期化された後は，Ｓ２〜Ｓ５を燃料噴射を実行すべき
インジェクタ３に対してそれぞれ順に実行し，且つ各噴
射毎に上記のＳ２〜Ｓ５を繰り返す。インジェクタ３が
噴射すべき燃料噴射量，燃料噴射時期及び可変式燃料ポ
ンプ２０によって定められる燃料噴射圧力は，排気ガ
ス，騒音及び出力間に存在するトレードオフの関係の下
で燃料噴射が最適となるように制御している。

【００３４】燃料ポンプ２０のポンプ軸又は吸排気弁駆
動用カム軸に固定した回転板には，基準気筒＃１の圧縮
上死点前１２０°に対応した角度位置に１つの基準マー
ク（欠歯でよい）が形成されており，気筒判別センサ８
がこの基準マークを検出することにより，ポンプ軸１回
転当たり１回のＲＥＦ信号を出力する。気筒判別センサ
８がＲＥＦ信号を出力すると，図６に示すようなＲＥＦ
割込み処理が行われる。図６は，図５に示すメイン処理
において気筒判別信号がＣＰＵ１４に入力されたときの
割込み処理を示すフローチャートである。この割込み処
理では，ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂを０にするリ
セット処理が行われる。即ち，多気筒エンジン１は４気
筒エンジンであるので，ＢＴＤＣ信号は０から３までの
４つの整数を取り得る。カウント値ＣＮｂが０のときか
ら各気筒での燃料の噴射と着火とが一巡して，カウント
値ＣＮｂが４になる前に，気筒判別センサ８がこの基準
マークを検出するので，カウント値ＣＮｂが０にセット
される（Ｓ６）。

【００３５】燃料ポンプ２０のポンプ軸又は吸排気弁駆
動用カム軸に固定した回転板には，各気筒における圧縮
上死点前６０°に対応した角度位置に４つの上死点前マ
ーク（欠歯でよい）が９０°毎に形成されており，ＢＴ
ＤＣセンサ９が上死点前マークを検出することにより，
ポンプ軸１回転当たり４回のＢＴＤＣ信号を出力する
（図３の中段に示すグラフを参照）。ＢＴＤＣ信号がＣ
ＰＵ１４に入力されると，以下に説明するようなＢＴＤ
Ｃ信号割込み処理が行われる。

【００３６】図７のＢＴＤＣ信号割込み処理は，次のよ
うに行われる。図７は，図５に示したＣＰＵメイン処理
における，ＢＴＤＣ信号が入力されたときの割込み処理
を示すフローチャートである。 （１）エンジン１の回転速度が計算される（Ｓ１０）。
即ち，前回のＢＴＤＣ信号を検出してから今回のＢＴＤ
Ｃ信号を検出するまでに要した時間に基づいて，単位時
間当たりのエンジン１の回転速度が算出される。 （２）ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂが０であるか否
かを判定する（Ｓ１１）。カウント値ＣＮｂが０であれ
ば，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）に設けられたインジ
ェクタ３１の燃料噴射処理（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃料
噴射の実行）を行う（Ｓ１２）。このインジェクタの処
理のタイミングの概要については，図３の最下段のグラ
フに示されている。 （３）Ｓ１１での判定においてカウント値ＣＮｂが０で
なければ，直ちにＳ１３に移行し，カウント値ＣＮｂが
１であるか否かを判定する（Ｓ１３）。 （４）カウント値ＣＮｂが１であれば，ｉ＝２の気筒
（＃３）に設けられたインジェクタ３３の燃料噴射処理
（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃料噴射の実行）を行う（Ｓ１
４）。 （５）Ｓ１３での判定においてカウント値ＣＮｂが１で
なければ，直ちにＳ１５に移行し，以下上記と同様な判
定処理と判定処理においてＹＥＳである場合のインジェ
クタの燃料噴射処理とが行われる（Ｓ１５）。 （６）Ｓ１２，Ｓ１４，或いは，Ｓ１５で，＃１〜＃４
の何れかのインジェクタ３の燃料噴射処理を行うと，対
応していたカウント値ＣＮｂの判定以外の判定では必ず
ＮＯとなるので，Ｓ１６でカウント値ＣＮｂに１を増加
したものを新たなカウント値ＣＮｂにして（Ｓ１６），
この割込み処理を終了する。次回のこの割込み処理にお
いても，次のカウント値ＣＮｂに対する判定は，Ｓ１
１，Ｓ１３又はＳ１５での同様の判定のいずれかでＹＥ
Ｓとなる。カウント値ＣＮｂを順次増加してカウント値
ＣＮｂが３になると，カウント値ＣＮｂが４になる前に
基準マークが検出されて，Ｓ６によってカウント値ＣＮ
ｂは０にリセットされる。

【００３７】次に，図８を参照してＤＳＰ１５のメイン
処理を説明する。図８は，図４に示したコントローラに
おけるＤＳＰメイン処理を示すフローチャートである。 （１）ＤＳＰの初期化を行う（Ｓ２０）。 （２）初期化が終了すれば，筒内圧処理を行う（Ｓ２
１）。筒内圧処理は，検出された気筒＃１〜＃４の筒内
圧力データの処理であり，該当する気筒＃１〜＃４につ
いてクランク角度１°毎に筒内圧力データ処理を繰り返
して行い，熱発生率の計算とそれに基づくパイロット熱
発生量等の計算をするためのものである。筒内圧処理の
詳細については，後述する。

【００３８】ＤＳＰにおいて，Ｓ２１に示した筒内処理
を行うに際しての前提として，図９に示すＡＤ変換終了
割込み処理が行われる。図９は，図７に示したＤＳＰメ
イン処理におけるＡＤ変換終了時の割込み処理を示すフ
ローチャートである。この割込み処理では，筒内圧力
（即ち，燃焼室圧力）のＡＤ変換結果の読込み，クラン
ク角度の初期化，筒内圧力データのメモリへの格納，及
びクランク角度の更新の各ステップが，クランク角度が
１°変化するのに同期して実行される。即ち，クランク
角度１°毎に各気筒の筒内圧力をＡＤ変換器１９（図４
参照）でアナログからデジタルに変換しているが，図９
に示すＡＤ変換終了割込み処理は，このＡＤ変換器１９
による変換が終了する毎に割込み処理が行われる。 （１）筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）を読み込む
（Ｓ３０）。各筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）
は，燃焼順序ｉ（＝１〜４）にＰｃ（ｉ）として読み込
まれる。 （２）次に，クランク角度の初期化が行われる（Ｓ３
１）。 （６）筒内圧力データが，メモリに格納される（Ｓ３
２）。 （７）クランク角度の更新が行われる（Ｓ３３）。Ｓ３
１〜Ｓ３３については，それぞれ，以下に詳細を説明す
る。

【００３９】次に，図１０に示すフローチャートを参照
してＳ３１におけるクランク角度の初期化について説明
する。図１０は，図９に示するＡＤ変換終了時の割込み
処理におけるクランク角度の初期化の処理を示すフロー
チャートである。エンジンは４気筒エンジンであり，ク
ランク軸の２回転で各気筒の燃料の噴射・着火が一巡す
るので，クランク角度の一巡周期はカウント回数で７２
０である。クランク角度のカウント値θは，１°で１を
カウントする。クランク角度のカウント値θは，燃焼順
序ｉ＝１の気筒（＃１）が上死点の位置を取るときを０
とし，４気筒の燃料の噴射・着火が一巡するまで，７１
９までのカウント値を取る。 （１）クランク角度の初期化が既に完了しているか否か
を判定する（Ｓ４０）。既に，クランク角度の初期化が
完了していれば，直ちにＡＤ変換終了割込みのルーチン
に戻る。クランク角度の初期化が完了していなければ，
ステップはＳ４１に移行する。 （２）特定の気筒，即ち，ｉ＝１の気筒（＃１）の上死
点前１２０°に出力されるＲＥＦ信号が立ち上がってい
るか否かを判定する（Ｓ４１）。ＲＥＦ信号が立ち上が
っていなければ，直ちにＡＤ変換終了割込みのルーチン
にリターンする。（３）Ｓ４１においてＲＥＦ信号の立
ち上がっていれば，クランク角度のカウント数θを７２
０マイナス１２０（即ち，６００）に設定する（Ｓ４
２）。１２０は，気筒判別センサ８の取り付け角度に相
当している。 （４）Ｓ４２における設定が終了すると，クランク角度
の初期化が完了する（Ｓ４３）。一旦，クランク角度の
初期化が行われると，次回にエンジンの始動が行われな
い限りクランク角度の初期化が行われることはない。

【００４０】次に，図１１に示すフローチャートを参照
して，Ｓ３２における筒内圧力データのメモリへの格納
処理について説明する。図１１は，図９に示するＡＤ変
換終了時の割込み処理における筒内圧データのメモリへ
の格納処理を示すフローチャートである。 （１）初期化されたクランク角度のカウント数θが５４
０以上又は１８０未満であるか否かを判定する（Ｓ５
０）。クランク角度のカウント数θがこの範囲内に入っ
ていなければ，Ｓ５７に移行する。Ｓ５０で定めるカウ
ント数θの範囲は，ｉ＝１の気筒（＃１）のクランク角
度が圧縮上死点の前後１８０°以内に対応した範囲であ
り，圧縮行程から爆発行程までの範囲である。この間の
筒内圧力が着火時期制御に重要であり，データとして採
用される。 （２）クランク角度のカウント数θが５４０であるか否
かが判定される（Ｓ５１）。このカウント数θが５４０
であれば，上記のカウント数θの範囲の始点であるの
で，ｉ＝１の気筒についてのクランク角度のカウント数
として定義される気筒別クランク角度カウント数θｃ
（１）をクリアして０とする（Ｓ５２）。括弧内の１
は，ｉ＝１の気筒についてのクランク角度カウント数で
あることを示す。したがって，θｃ（１）は，０から３
５９までの値を取る。 （３）ｉ＝１の気筒についての筒内圧力Ｐｃ（１）を，
気筒別クランク角度カウント数θｃ（１）のときの筒内
圧力Ｐｃ（θｃ（１），１）とする（Ｓ５３）。 （４）ｉ＝１の気筒についての，気筒別クランク角度カ
ウント数θｃ（１）が３５９であるか否かを判定する
（Ｓ５４）。即ち，ｉ＝１の気筒についてのデータ採集
クランク角度範囲の終点であるか否かを判定する。 （５）θｃ（１）が３５９であるとすると，既に，θｃ
（１）は，０から３５９まで実行した後であるので，ｉ
＝１の気筒についての筒内圧力データの格納が終了して
いることになる（Ｓ５５）。 （６）θｃ（１）が３５９でないとすると，θｃ（１）
は，まだ終点まで到達していないので，クランク角度を
１°進めることに対応して，θｃ（１）のカウント数を
１だけ増加したものを新たなθｃ（１）とする（Ｓ５
６）。

【００４１】（７）次に，クランク角度のカウント数θ
が０以上３６０未満であるか否かを判定する（Ｓ５
７）。クランク角度のカウント数θがこの範囲内に入っ
ていなければ，Ｓ６４に移行する。Ｓ５７で定めるカウ
ント数θの範囲は，燃焼順序ｉ＝２の気筒（＃３）のク
ランク角度が圧縮上死点の前後１８０°以内の対応した
範囲であり，その圧縮行程から爆発行程までの範囲であ
る。この間の筒内圧力が着火時期制御に必要であり，デ
ータとして採用される。したがって，クランク角度のカ
ウント数θが０以上１８０未満であるときには，ｉ＝１
の気筒（＃１）とｉ＝２の気筒（＃３）とについての筒
内圧力データの格納が行われる。 （８）クランク角度のカウント数θが０であるか否かが
判定される（Ｓ５８）。このカウント数θが０であれ
ば，上記のカウント数θの範囲の始点であるので，ｉ＝
２の気筒（＃３）についてのクランク角度のカウント数
として定義される気筒別クランク角度カウント数θｃ
（２）をクリアして０とする（Ｓ５９）。したがって，
ｉ＝２の気筒についてのθｃ（２）も，０から３５９ま
での値を取る。 （９）気筒別クランク角度カウント数θｃ（２）のとき
のｉ＝２の気筒についての筒内圧力Ｐｃ（２）を，筒内
圧力Ｐｃ（θｃ（２），２）とする（Ｓ６０）。 （１０）ｉ＝２の気筒についての，気筒別クランク角度
カウント数θｃ（２）が３５９であるか否かを判定する
（Ｓ６１）。 （１１）θｃ（２）が３５９であるとすると，既に，θ
ｃ（２）は，０から３５９まで実行した後であるので，
ｉ＝２の気筒についての筒内圧力データの格納が終了す
る（Ｓ６２）。 （１２）θｃ（２）が３５９でないとすると，θｃ
（２）は，まだ終点まで到達していないので，クランク
角度を１°進めることに対応して，θｃ（２）のカウン
ト数を１だけ増加したものを新たなθｃ（２）とする
（Ｓ６３）。 （１３）以後，ｉ＝３及び４の気筒（＃４及び＃２）に
ついても，同様の処理をして，筒内圧力データをメモリ
に格納する（Ｓ６４）。

【００４２】次に，図１２に示すフローチャートを参照
して，クランク角度の更新処理について説明する。図１
２は，図９に示すＡＤ変換終了時の割込み処理における
クランク角度の更新処理を示すフローチャートである。
θｃの１の増分毎に，クランク角度の更新処理Ｓ３３が
実行される。 （１）クランク角度のカウント数θを１増加して更新す
る（Ｓ７０）。 （２）カウント数θが７２０未満であるか否かを判定す
る（Ｓ７１）。カウント数θが７２０未満であれば，４
つの気筒についての噴射と着火がまだ一巡していないの
で，ＡＤ変換終了後の割込み処理を続行する。 （３）カウント数θが７２０以上であれば，カウント数
θを０にリセットする（Ｓ７２）。

【００４３】次に，図１３に示すフローチャートを参照
して，図８に示したＤＳＰのメイン処理中における筒内
圧処理（Ｓ２１）の詳細について説明する。図１３は，
図８に示すＤＳＰのメイン処理における筒内圧処理を示
すフローチャートである。 （１）図１１のＳ５５において行われる燃焼順序ｉ＝１
の気筒（＃１）の筒内圧力データ格納が終了しているか
否かを判定する（Ｓ８０）。ｉ＝１の気筒（＃１）の筒
内圧力データ格納が終了していなければ，Ｓ８４に移行
して，ｉ＝２の気筒（＃３）の筒内圧力データ格納が終
了しているか否かを判定する。 （２）Ｓ８０の判定で，ｉ＝１の気筒の筒内圧力データ
格納が終了していると，データにフィルタ処理を施す
（Ｓ８１）。筒内圧力データは，大きく変動しているの
で，移動平均を取る等のフィルタ処理を施してノイズを
除去し，滑らかな筒内圧力曲線を得る（図２参照）。

【００４４】（３）得られた圧力曲線から，熱発生率ｑ
の計算を行う（Ｓ８２）。熱発生率ｑは，次のようにし
て求められる。先ず，筒内容積Ｖθは，次の式で表され
る。

【数１】 ここで，Ｖｃは隙間容積〔ｍ³ 〕，Ｓはピストンストロ
ーク〔ｍ〕，Ｌはコンロッド長さ〔ｍ〕，θｃはクラン
ク角度（ｄｅｇ）である。この筒内容積Ｖθと，そのク
ランク角度θｃによる微分値とは，クランク角度θｃが
更新される毎にリアルタイムで演算してもよいが，予め
計算で求めてメモリに格納されたマップデータから逐次
読み出してもよい。また，筒内圧力Ｐｃとそのクランク
角度θｃによる微分値は，センサで検出し，ＤＳＰで処
理することにより得られる。熱発生率ｑ＝ｄＱ／ｄθｃ
は，次の式で求められる。

【数２】 ここで，比熱比κは，一定であるとして，上の式をリア
ルタイムで計算する。 （４）Ｓ８２で計算された熱発生率ｑの結果に基づい
て，パイロット熱発生率ｑの積分値Ｉｑ（１）の計算を
行う（Ｓ８３）。この積分値Ｉｑは，パイロット噴射に
よっ噴射された燃料が着火・燃焼することによって生じ
たパイロット熱発生量に相当する。かかる積分値Ｉｑ
（１）の計算の詳細については後述する。

【００４５】（５）燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）の筒
内圧力データ格納が終了していなければ，ｉ＝２の気筒
（＃３）の筒内圧力データ格納が終了しているか否かを
判定する（Ｓ８４）。Ｓ８４以降のフィルタ処理（Ｓ８
５），熱発生率ｑの計算（Ｓ８６），パイロット熱発生
率ｑの積分値Ｉｑ（２）の計算（Ｓ８７）の各ステップ
は，Ｓ８０〜Ｓ８３と同様であるので，省略する。同様
に，ｉ＝３の気筒（＃４）及びｉ＝４の気筒（＃２）に
ついても同様の処理が行われる。なお，図１３の処理
は，クランク角度の割込みで各気筒の１０燃焼行程分の
筒内圧力データの格納が終わった状態で，フィルタ処
理，熱発生率ｑの計算，パイロット熱発生率ｑの積分値
Ｉｑ（ｉ）の計算の各ステップが行われる。

【００４６】既に説明したように，アクセル開度，エン
ジン回転速度等に基づいて予め決められた燃料噴射量特
性マップから，現在のエンジン運転状態であるアクセル
開度，エンジン回転速度等に対応した目標燃料噴射量Ｑ
ｂが求められるが，パイロット噴射をする場合には，更
に，この目標燃料噴射量Ｑｂとエンジン回転速度とから
パイロット燃料噴射量（以下，パイロット噴射量と略
す）Ｑｐを求めて，目標燃料噴射量Ｑｂをパイロット噴
射量Ｑｐとメイン燃料噴射量（以下，メイン噴射量と略
す）Ｑｍとに分割する。パイロット噴射量Ｑｐとパイロ
ット熱発生率ピーク値ｑｍａｘとの間には図１８に示す
ような相関がある。即ち，目標燃料噴射量Ｑｂに占める
パイロット噴射量Ｑｐの割合を大きくすると，パイロッ
ト熱発生率ピーク値ｑｍａｘが高く且つ熱発生量が多く
なると共にメイン噴射による熱発生率ピークが低く且つ
熱発生量が小さくなる。図１８に示す熱発生率ｑの中で
は破線で示す変化を生じるようにパイロット噴射を行う
のが最も望ましい。エンジンがアイドリング運転状態に
あるときには，パイロット熱発生率ｑの積分値Ｉｑが予
め設定された目標値となるように，インジェクタ３の電
磁アクチュエータ１６を駆動するパイロット噴射パルス
幅を補正して，インジェクタ３の噴射特性にバラツキや
経時変化があっても，最適なパイロット噴射とその燃焼
を行わせる。

【００４７】次に，図１４を参照して，パイロット熱発
生率積分値Ｉｑ（ｉ）の計算について説明する。図１４
は，図１３に示す筒内圧処理におけるパイロット熱発生
率積分値Ｉｑ（ｉ）の計算処理を示すフローチャートで
ある。ｉは，１〜４の値を取り得る燃焼番号であり，各
ｉの値に対して共通の処理が行われる。 （１）パイロット噴射をするためにインジェクタ３の電
磁アクチュエータ１６に供給されるパルスの開始時期
（以下，パイロット噴射時期と略す）Ｔｐと，メイン噴
射をするためにインジェクタ３の電磁アクチュエータ１
６に供給されるパルスの開始時期（メイン噴射時期と略
す）Ｔｍと，エンジン回転速度Ｎｅとを，デュアルポー
トメモリ１６から読み込む（Ｓ９０）。これらのデータ
は，ＣＰＵ１４で処理されてＲＡＭであるデュアルポー
トメモリ１６に書き込まれている。 （２）パイロット噴射時期Ｔｐからパイロット熱発生率
積分値Ｉｑ（ｉ）の積分計算を開始する時期までの遅れ
を表す計算開始遅れθａ（クランク角）を計算する（Ｓ
９１）。計算開始遅れθａは，図１９に示すように，イ
ンジェクタ３の噴射遅れθｉに着火遅れαを加えた値か
それよりも小さくなるように予め決められている。噴射
遅れθｉはほぼ時間一定であり，着火遅れαはエンジン
回転速度Ｎｅによって変化するので，計算期間の開始遅
れθａはエンジン回転速度Ｎｅを変数とするマップデー
タとなる。 （３）パイロット噴射時期Ｔｐと計算開始遅れθａとか
ら，次の式によってパイロット熱発生率積分値Ｉｑの計
算開始角度θｓを計算する（Ｓ９２）。なお，パイロッ
ト噴射時期Ｔｐはクランク角度に次元を合わせておく。 θｓ←Ｔｐ＋θａ （４）メイン噴射時期Ｔｍからパイロット熱発生率積分
値Ｉｑの積分計算を終了する時期までの遅れを表す計算
終了遅れθｂが計算される（Ｓ９３）。計算終了遅れθ
ｂは，メイン噴射のためにインジェクタの電磁アクチュ
エータに供給される駆動パルスの立上りに相当するメイ
ン噴射時期Ｔｍからメイン噴射が噴射されるまでの噴射
遅れと，メイン噴射で噴射された燃料が着火する時期ま
での着火遅れβとの和に相当する期間として計算され
る。着火遅れβはエンジン回転速度Ｎｅに依存している
ので，計算期間終了遅れθｂはエンジン回転速度Ｎｅを
変数とするマップデータとなる。 （５）メイン噴射時期Ｔｍと計算期間終了遅れθｂとか
ら，次の式によってパイロット熱発生率積分値Ｉｑの計
算終了角度θｅが，計算される（Ｓ９４）。なお，パイ
ロット噴射時期Ｔｐはクランク角度に次元を合わせてお
く。 θｅ←Ｔｍ＋θｂ （６）θｓからθｅまでの計算角度期間においてパイロ
ット熱発生率ｑをクランク角度で積分計算をし，デュア
ルポートメモリ１６に書き込む（Ｓ９５）。なお，計算
区間開始遅れθａと計算区間終了遅れθｂとエンジン回
転速度との関係が，図２０のグラフに示されている。一
般的に，エンジン回転速度が増加すると，遅れとしての
現れるクランク角度は小さくなる傾向にある。

【００４８】Ｓ９５で示した，パイロット熱発生率積分
値Ｉｑの計算について図１５を参照して説明する。図１
５は，図１４に示したパイロット熱発生率積分値Ｉｑの
計算におけるパイロット熱発生率積分値Ｉｑ（ｉ）の計
算を示すフローチャートである。 （１）当初のパイロット熱発生率積分値Ｉｑをゼロと置
く（Ｓ１００）。 （２）パイロット熱発生率ｑが正の値であるか否かを判
定する（Ｓ１０１）。パイロット熱発生率ｑが負の値又
は０である場合には，Ｓ１０３に移行してクランク角度
のカウント値を１だけ更新する。 （３）Ｓ１０１でパイロット熱発生率ｑが正の値である
場合には，パイロット熱発生率積分値Ｉｑに，ｑ×１
（＝ｑ）を加算する（Ｓ１０２）。 （４）クランク角度のカウント値θに増分１を加えたも
のを新たなクランク角度のカウント値θとする（Ｓ１０
３）。 （５）クランク角度のカウント値θが計算角度期間の終
点θｅ以下であるかを判定する（Ｓ１０４）。クランク
角度のカウント値θがまだ計算角度期間の終点θｅに到
達していないときには，Ｓ１０１に戻って，上記の処理
を繰り返す。クランク角度θが計算角度期間の終点θｅ
に到達すると，図１４に示すパイロット熱発生率積分値
Ｉｑの計算のフローに戻る。

【００４９】次に，図１４〜図１５に示したフローチャ
ートによって，パイロット熱発生率積分値Ｉｑ（ｉ）が
求まると，パイロット熱発生率積分値Ｉｑ（ｉ）が予め
決められた目標値と一致するように，各インジェクタ３
の電磁アクチュエータ１６に供給する駆動パルス幅が補
正される。その修正処理を，燃焼順序ｉが１である気筒
＃１に設けられたインジェクタ３１を例に採って，以下
に説明する。なお，燃焼順序ｉについては，ここでは１
に限るので，表示の簡素化のため省略する。図１６は，
図７に示したＢＴＤＣ信号割込み処理におけるインジェ
クタ３１の駆動処理におけるパイロット噴射用駆動パル
ス幅の補正処理を示すフローチャートである。かかるパ
イロット噴射用駆動パルス幅の補正処理の前提として，
図６に示す気筒判別ＲＥＦ信号に同期してＲＥＦ割込み
処理が開始されて気筒判別用カウンタＣＮｂがリセット
され，更に，図７に示すＢＴＤＣ信号に同期してＢＴＤ
Ｃ信号割込み処理が開始され，気筒判別用カウンタＣＮ
ｂの値に応じて燃料の噴射を行う気筒が判定されている
ものとする。 （１）該当するインジェクタによって燃料を噴射すべき
燃料噴射の条件が，読み込まれる（Ｓ１１０）。燃料噴
射の条件は，燃料噴射圧力（即ち，コモンレール圧力Ｐ
ｃｒ），メイン燃料噴射量Ｑｍ，パイロット燃料噴射量
Ｑｐ，メイン噴射時期Ｔｍ，及びパイロット噴射時期Ｔ
ｐである。 （２）現在，パイロット噴射量Ｑｐが０であるか否かを
判定する（Ｓ１１１）。パイロット噴射量Ｑｐが０のと
きには，パイロット熱発生率積分値Ｉｑを求める必要が
ないので，Ｓ１１９へ移行してメイン噴射を行うために
インジェクタ３１の電磁アクチュエータ６６（図２１参
照）に供給される駆動パルス幅ＰＷｍ（以下，メイン噴
射パルス幅と略す）を求める。 （３）パイロット噴射量Ｑｐが０でない場合には，エン
ジンの運転状態がアイドル運転状態であるか否かを判定
する（Ｓ１１２）。エンジンの運転状態がアイドル運転
状態でない場合には，エンジン運転状態がアイドル運転
であることに伴う諸問題（運転の不安定化，騒音，排気
ガス特性）が特に顕著にならないので，Ｓ１１６へ移行
して引続きパイロット噴射を伴う燃料噴射制御を行う。 （４）エンジンがアイドル運転状態である場合には，例
えば，その時のパイロット噴射量Ｑｐやパイロット噴射
時期Ｔｐ等に応じた目標パイロット熱発生量に相当する
目標パイロット熱発生率積分値Ｉｑｂを計算する（Ｓ１
１３）。

【００５０】（５）Ｓ１０３で求め且つデュアルポート
メモリ１６（図４参照）に記憶されている噴射気筒（＃
１）のパイロット熱発生率積分値Ｉｑと目標パイロット
熱発生率積分値Ｉｑｂとの偏差ΔＩｑを計算する（Ｓ１
１４）。即ち，ΔＩｑ＝Ｉｑｂ−Ｉｑ （６）該当する気筒について，パイロット噴射を行うた
めにインジェクタ３１の電磁アクチュエータ６６（図２
１参照）に供給される駆動パルス幅（以下，パイロット
噴射パルス幅と略す）ＰＷｐの前回の補正量ΔＰＷｐが
求められているとする。以下の式のように，Ｓ１１４で
得られた偏差ΔＩｑにゲインを乗じた値を，パイロット
噴射パルス幅ＰＷｐの前回求めた補正量ΔＰＷｐに加算
して，今回のパイロット噴射パルス幅補正量ΔＰＷｐを
求める（Ｓ１１５）。この処理により，パイロット噴射
パルス幅の積分制御を行うことができる。 ΔＰＷｐ←ΔＰＷｐ＋ΔＩｑ×Ｇｐ ここで，Ｇｐは，ゲインである。 （７）燃料噴射圧力Ｐｃｒ，パイロット噴射量Ｑｐ，及
びインジェクタ流量特性から，パイロット噴射パルス幅
ＰＷｐを求める（Ｓ１１６）。エンジンがアイドル運転
でない場合も以降の処理が行われる。 （８）Ｓ１１６で求めたパイロット噴射パルス幅ＰＷｐ
に，Ｓ１１５で求めた今回のパイロット噴射パルス幅補
正量ΔＰＷｐを加算することにより，最終パイロット噴
射パルス幅ＰＷｐｆを求める（Ｓ１１７）。 ＰＷｐｆ←ＰＷｐ＋ΔＰＷｐ （９）インジェクタ３１の電磁アクチュエータをパイロ
ット噴射用として駆動するための駆動パルスを出力する
パイロット噴射用駆動パルス出力カウンタ（図示せず）
に，Ｓ１１０で読み込んだパイロット噴射時期Ｔｐ，及
びＳ１１７で求めた最終パイロット噴射パルス幅ＰＷｐ
ｆに対応した噴射パルス幅をセットする（Ｓ１１８）。 （１０）パイロット噴射パルス幅ＰＷｐは補正されるた
め，実際には，Ｓ１１０で読み込んだパイロット噴射量
Ｑｐと異なる噴射量が噴射される。したがって，パイロ
ット噴射とメイン噴射との和としての全燃料噴射量を変
えないために，燃料噴射圧力と最終パイロット噴射パル
ス幅ＰＷｐｆに対応した最終パイロット噴射量とから，
メイン噴射パルス幅ＰＷｍを計算する（Ｓ１１９）。 （１１）インジェクタ３１の電磁アクチュエータ６６を
メイン噴射用として駆動するための駆動パルスを出力す
るメイン噴射用駆動パルス出力カウンタ（図示せず）
に，Ｓ１１０で読み込んだメイン噴射時期Ｔｍ，及びＳ
１１９で求めたメイン噴射パルス幅ＰＷｍに対応した噴
射パルス幅をセットする（Ｓ１２０）。

【００５１】以上のように，算出したパイロット熱発生
率積分値Ｉｑ（ｉ）が目標のパイロット熱発生率積分値
Ｉｑｂ（ｉ）と一致するようにパイロット噴射用の駆動
パルス幅を補正するので，パイロット噴射においては，
そのときのエンジンの運転状態に応じた最適なパイロッ
ト熱発生量を得ることができる。したがって，特にエン
ジンがアイドル運転状態のときのように，不安定なエン
ジンの運転，エンジン騒音及び排気ガス性能の悪化等の
現象が生じるのを防止することができる。

【００５２】次に，図１７を参照して，熱発生率のデー
タを用いた実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）（図２）の計算に
ついて説明する。図１７は，図１３に示した筒内圧処理
において求められた熱発生率から実燃料着火時期Ｔｄ
（ｉ）を求める計算処理を示すフローチャートである。
各燃焼順序ｉ（１〜４の値を取り得る）に対して共通の
処理が行われる。また，θｃは各気筒の圧縮膨張過程の
クランク角度のカウント値であって，爆発行程上死点の
前後１８０°の範囲のクランク角度を０〜３５９までカ
ウントする。このフローチャートは，Ｓ１３０で示すよ
うに，θｃが３以上の場合に実行される。Ｓ８３やＳ８
６等において熱発生率ｑが既に求められている。また，
図２４に示すクランク角度のカウント値θｃに対する熱
発生率ｑのグラフを参照する。なお，実燃料着火時期Ｔ
ｄ（ｉ）は，デュアルポートメモリ１６（図４参照）上
のデータである。 （１）その時の燃焼順序ｉ，即ち，燃料の着火・燃焼が
行われている気筒について，ｑ（ｉ）（θｃ−３）が負
であるか否かを判定する（Ｓ１３１）。 （２）ｑ（ｉ）（θｃ−３）が負であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが１カウントだけ進んだ
時のｑ（ｉ）（θｃ−２）が負であるか否かを判定する
（Ｓ１３２）。 （３）ｑ（ｉ）（θｃ−２）が負であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが更に１カウントだけ進
んだ時のｑ（ｉ）（θｃ−１）が正であるか否かを判定
する（Ｓ１３３）。 （４）ｑ（ｉ）（θｃ−１）が正であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが更に１カウントだけ進
んだ時のｑ（ｉ）（θｃ）が正であるか否かを判定する
（Ｓ１３４）。

【００５３】（５）ｑ（ｉ）（θｃ）が正であれば，実
燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）は，θｃ−２であるとする（Ｓ
１３５）。即ち，連続する４つのクランク角度のカウン
ト値で，中間の時点であるθｃ−２とθｃ−１との間で
熱発生率ｑの符号が変化しているので，実燃料着火時期
Ｔｄ（ｉ）をθｃ−２とみなしている。実際は，ゼロク
ロス点はθｃ−２とθｃ−１との間であるので，補間し
てゼロクロス点を求めてもよい。また，演算の精度が良
好である場合には，前後の２点で符号が負から正に変化
したときをゼロクロス点として求めてもよい。 （６）Ｓ１３１でｑ（ｉ）（θｃ−３）が正のとき，Ｓ
１３２でｑ（ｉ）（θｃ−２）が正のとき，Ｓ１３３で
ｑ（ｉ）（θｃ−１）が負のとき，及びＳ１３４でｑ
（ｉ）（θｃ）が負のときは，それぞれ実燃料着火時期
Ｔｄ（ｉ）をクランク角度カウント着火０の時期とする
（Ｓ１３６）。即ち，θｃ−２とθｃ−１との間でｑの
符号が変化するときのみ，Ｓ１３５で実燃料着火時期Ｔ
ｄ（ｉ）が求められ，それ以外の状況ではすべて実燃料
着火時期Ｔｄ（ｉ）が０とされる。 （７）実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）が０であるか否かを判
定する（Ｓ１３７）。 （８）実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）が０であると，クラン
ク角度のカウント値θｃを１カウント増加する（Ｓ１３
８）。 （９）クランク角度のカウント値θｃが３６０で有るか
否かを判定する（Ｓ１３９）。即ち，θｃの取り得る範
囲の最後のカウント値であるか否かを判定する。θｃが
まだ３６０でなければ，Ｓ１３１に戻って，再度ルーチ
ンを実行する。

【００５４】図２を再度参照すると，時刻Ｔ０に燃料噴
射が行われて且つ噴射された燃料が着火すると，筒内圧
力Ｐｃの上昇が若干緩やかになり，その後の着火によっ
て大きく増加する。この急上昇する筒内圧力Ｐｃから燃
料が着火するクランク角度を正確に判断するのは困難で
あったが，熱発生率ｑに着目すると，上記のように，実
燃料着火時期を正確に求めることができる。即ち，図２
の中段のグラフに示す燃料噴射率Ｒｆで燃料が燃焼室内
に噴射されると，下段の熱発生率ｑのグラフに示すよう
に，一旦は吸熱により負の熱発生率を示すが，その後，
正の熱発生率に変化する。熱発生率ｑは，燃料噴射が行
われた当初は若干負になる（燃料の気化による）が燃料
の着火によって増加に転じ，熱発生率ｑが負から正に転
じるゼロクロス時刻Ｔ１を，燃料着火時期Ｔｄ（パイロ
ット噴射を行う場合にはパイロット噴射によって噴射さ
れた燃料の着火時期）とみなすことで容易に実燃料着火
時期を定めることができる。なお，時刻Ｔ０から時刻Ｔ
ｄまでの期間が燃料の着火遅れ期間に相当する。実燃料
着火時期Ｔｄ（ｉ）が求まると，実燃料着火時期が，運
転状態に応じて求められる目標燃料着火時期と一致する
ように，各インジェクタにおける燃料噴射時期が修正さ
れる。燃料噴射時期の具体的な修正処理は，この発明の
対象とするところではないので省略する。

【００５５】以上のフローチャートの内容を図３を参照
してまとめると，図３の上段の４つのグラフは，それぞ
れ気筒＃１〜＃４のクランク角度θの経過に伴う筒内圧
力Ｐｃの変化を表している。＃１気筒，＃３気筒，＃４
気筒，＃２気筒の順で，次々と圧縮爆発行程を迎える。
ある気筒が爆発行程を経過するときに，次の気筒は圧縮
行程に入っている。また，各気筒の圧縮上死点前６０°
でＢＴＤＣ信号が出力される。クランク角度のカウント
値θは，＃１気筒の圧縮上死点で０であり，４サイクル
エンジンであるので，クランク軸２回転，即ち，カウン
ト値７１９で一巡する。＃１気筒については，圧縮上死
点前１８０°，即ち，カウント値にして５４０以上で，
圧縮上死点後１８０°，即ち，カウント値にして１８０
未満であるときに，＃１気筒の筒内圧力データを格納す
る。格納されたデータに基づいてメンン処理を圧縮上死
点後１８０°からの所定の時間内に演算し，次回のＢＴ
ＤＣ割込み信号に基づいてインジェクタ３１の噴射弁駆
動処理を行う。また，図１９に示すような計算区間でパ
イロット噴射によって噴射された燃料の着火・燃焼によ
って発生する熱発生量，即ち，パイロット熱発生量に相
当するパイロット熱発生率の積分値Ｉｐが求められ，図
１８に点線で示した熱発生率に対応する最適なパイロッ
ト熱発生量（ハッチングで示した面積に相当）を維持す
るように，インジェクタの電磁アクチュエータのパイロ
ット噴射時期及び駆動パルス幅が制御される。

【００５６】

【発明の効果】この発明によるエンジンのパイロット噴
射量制御方法及びその装置は，上記のように構成されて
いるので，次のような効果を奏する。即ち，個々のイン
ジェクタに個体差があったり，或いは同じインジェクタ
であっても経時変化によってパイロット噴射量特性が変
動するような場合であっても，パイロット噴射を行う目
的を達成する程度をよく表すものと考えられるパイロッ
ト熱発生量がそのときのアイドル運転等の運転状態に応
じた目標値となるように，インジェクタの電磁アクチュ
エータの駆動パルス幅が補正される。パイロット噴射量
のバラツキが抑制され，最適なパイロット噴射量を維持
した状態でパイロット噴射される燃料の噴射及び着火が
行われるので，排気ガス中に含まれるＮＯｘ又はスモー
クの量の増大を招くことがない。特に，エンジンのアイ
ドリング運転状態ではエンジン回転数が低いために元来
エンジンの運転状態が不安定となり易い状況であるが，
この発明によるエンジンのパイロット噴射量制御方法及
びその装置においては，パイロット熱発生量のバラツキ
が軽減されるので，パイロット噴射による燃焼が安定す
るとその後のメイン燃料噴射による燃焼も安定し，エン
ジンの良好な運転状態が確保される結果，排気ガス性能
が良好に維持される。その結果，エンジンの運転が不安
定になることがなく，エンジン騒音が抑制されると共
に，またＮＯｘの発生等の排気ガス性能の悪化を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるパイロット噴射量制御方法及び
その装置が適用される多気筒エンジンを含むコモンレー
ル式燃料噴射システムの一例を示す模式図である。

【図２】図１に示すエンジンのクランク角度の経過に応
じた筒内圧力，燃料噴射率，及び熱発生率の変化の様子
を示したグラフである。

【図３】図１に示す多気筒エンジンのクランク角度の経
過に従ったインジェクタでの筒内圧力及びデータ処理等
の概要を示すグラフである。

【図４】この発明によるエンジンのパイロット噴射量制
御を行うコントローラの概要を示すブロック図である。

【図５】図４に示したコントローラにおけるＣＰＵメイ
ン処理を示すフローチャートである。

【図６】図５に示したＣＰＵメイン処理においてＲＥＦ
信号が入力されたときの割込み処理を示すフローチャー
トである。

【図７】図５に示したＣＰＵメイン処理においてＢＴＤ
Ｃ信号が入力されたときの割込み処理を示すフローチャ
ートである。

【図８】図４に示したコントローラにおけるＤＳＰメイ
ン処理を示すフローチャートである。

【図９】図８に示したＤＳＰメイン処理におけるＡＤ変
換終了時の割込み処理を示すフローチャートである。

【図１０】図９に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おけるクランク角度初期化の処理を示すフローチャート
である。

【図１１】図９に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おける筒内圧データのメモリへの格納処理を示すフロー
チャートである。

【図１２】図９に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おけるクランク角度の更新処理を示すフローチャートで
ある。

【図１３】図４に示したコントローラにおけるＤＳＰに
よる筒内圧処理を示すフローチャートである。

【図１４】図１３に示した筒内圧処理におけるパイロッ
ト熱発生率積分値の計算処理を示すフローチャートであ
る。

【図１５】図１４に示したパイロット熱発生率積分値の
計算処理における，計算期間でのパイロット熱発生率積
分値の計算処理を示すフローチャートである。

【図１６】図７に示したＢＴＤＣ信号割込み処理におけ
るインジェクタ処理を示すフローチャートである。

【図１７】熱発生率から実燃料着火時期を求める計算処
理を示すフローチャートである。

【図１８】クランク角度の経過に伴う熱発生率の変化を
示すグラフである。

【図１９】パイロット噴射とメイン噴射とにおけるイン
ジェクタ駆動パルス，インジェクタの針弁リフト量及び
熱発生率の変化を示すグラフである。

【図２０】エンジン回転速度と計算期間開始遅れθａと
計算期間終了遅れθｂとの関係を示すグラフである。

【図２１】従来のインジェクタを示す縦断面図である。

【図２２】図２１に示すインジェクタにおいて，燃料圧
力をパラメータとした噴射パルス幅と燃料噴射量との関
係を示すグラフである。

【図２３】パイロット噴射用駆動パルス幅と，パイロッ
ト噴射量のバラツキとの関係を示す説明図である。

【図２４】図１７に示したフローチャートに基づく実燃
料着火時期の検出を説明するグラフである。

【符号の説明】

１ 多気筒エンジン ２ シリンダ ３，３１〜３４ インジェクタ ４，４１〜４４ 筒内圧力センサ ８ 気筒判別センサ ９ ＢＴＤＣセンサ １０ クランク角度センサ １１ アクセル開度センサ １２ コモンレール圧力センサ ２２ コモンレール ２３ 分岐管 ３７ コントローラ ６１，６２ 燃料通路 ６４ 針弁 ６５ 噴孔 Ｐｃ 筒内圧力 θ クランク角度のカウント値 θｃ 気筒別クランク角度のカウント値 ｑ 熱発生率 Ｉｑ パイロット熱発生量 Ｉｑｂ 目標パイロット熱発生量 ｉ 燃料順序 Ｑｂ 目標燃料噴射量 Ｑｐ パイロット噴射量 Ｑｍ メイン噴射量 Ｔｐ パイロット噴射時期 Ｔｍ メイン噴射時期 Ｔｄ 実燃料着火時期 ＰＷｐ パイロット噴射用駆動パルス幅 ΔＰＷｐ ＰＷｐの補正量 ＰＷｐｆ 最終パイロット噴射用駆動パルス幅

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタから燃焼室内へ噴射される
   燃料をメイン噴射と前記メイン噴射に先行するパイロッ
   ト噴射とに分割して噴射し，逐次検出される前記燃焼室
   内の圧力に基づいて前記燃焼室内における熱発生率を計
   算し，前記熱発生率から前記パイロット噴射において噴
   射された前記燃料の着火に伴って生じるパイロット熱発
   生量を算出し，前記エンジンの運転状態に基づいて予め
   決められている目標パイロット熱発生量から現在の前記
   エンジンの前記運転状態に応じた前記目標パイロット熱
   発生量を求め，前記パイロット熱発生量と前記目標パイ
   ロット熱発生量との偏差をなくすように前記パイロット
   噴射によって噴射されるパイロット燃料噴射量を補正す
   ることから成るエンジンにおけるパイロット燃料噴射量
   制御方法。
2. 【請求項２】 前記燃焼室内の容積が逐次求められ，前
   記燃焼室内の前記熱発生率は，逐次検出された前記燃焼
   室内の前記圧力及び逐次求められた前記燃焼室内の前記
   容積並びにそれらの変化率から計算されることから成る
   請求項１に記載のエンジンにおけるパイロット燃料噴射
   量制御方法。
3. 【請求項３】 前記パイロット熱発生量は，前記パイロ
   ット噴射を行うために前記インジェクタにパイロット噴
   射用駆動パルスが供給されるパイロット噴射時期から計
   算開始遅れが経過した計算開始時期と，前記メイン噴射
   を行うために前記インジェクタにメイン噴射用駆動パル
   スが供給されるメイン噴射時期から計算終了遅れが経過
   した計算終了時期との間の計算期間における正の値を有
   する前記熱発生率の積分値として求められることから成
   る請求項１又は２に記載のエンジンにおけるパイロット
   燃料噴射量制御方法。
4. 【請求項４】 前記計算開始遅れは，前記パイロット噴
   射時期から前記インジェクタが実際に前記パイロット噴
   射を開始するまでの前記インジェクタの噴射遅れと前記
   インジェクタから前記パイロット噴射として噴射された
   前記燃料が着火するまでの着火遅れとを合計した遅れで
   あり，前記計算終了遅れは，前記メイン噴射時期から前
   記インジェクタが実際に前記メイン噴射を開始するまで
   の前記インジェクタの噴射遅れと前記インジェクタから
   前記メイン噴射として噴射された前記燃料が着火するま
   での着火遅れとを合計した遅れであることから成る請求
   項３に記載のエンジンにおけるパイロット燃料噴射量制
   御方法。
5. 【請求項５】 前記インジェクタに供給された前記燃料
   は，前記インジェクタに備わる電磁アクチュエータの駆
   動に応答して針弁がリフトすることで前記インジェクタ
   の先端に形成された噴孔が開放されることにより行わ
   れ，前記パイロット燃料噴射量は，前記インジェクタの
   前記電磁アクチュエータへの駆動パルス幅を変更するこ
   とにより補正されることから成る請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載のエンジンにおけるパイロット噴射量制御
   方法。
6. 【請求項６】 燃料流路を通じて供給された燃料をエン
   ジンの燃焼室内に噴射するインジェクタ、及び前記燃料
   をメイン噴射と前記メイン噴射に先行するパイロット噴
   射とに分割して噴射するように前記インジェクタの駆動
   を制御するコントローラを具備し、前記コントローラ
   は、逐次検出する前記燃焼室内の圧力に基づいて前記燃
   焼室内における熱発生率を計算し，前記熱発生率から前
   記パイロット噴射において噴射された前記燃料の着火に
   伴って生じるパイロット熱発生量を算出し，前記エンジ
   ンの運転状態に基づいて予め決められている目標パイロ
   ット熱発生量から現在の前記エンジンの前記運転状態に
   応じた前記目標パイロット熱発生量を求め，前記パイロ
   ット熱発生量と前記目標パイロット熱発生量との偏差を
   なくすように前記パイロット噴射によって噴射されるパ
   イロット燃料噴射量を補正することから成るエンジンに
   おけるパイロット燃料噴射量制御装置。
7. 【請求項７】 前記コントローラは，前記燃焼室内の容
   積を逐次求めると共に，逐次検出された前記燃焼室内の
   前記圧力及び逐次求められた前記燃焼室内の前記容積並
   びにそれらの変化率から前記燃焼室内の前記熱発生率を
   計算することから成る請求項６に記載のエンジンにおけ
   るパイロット燃料噴射量制御装置。
8. 【請求項８】 前記コントローラは，前記パイロット熱
   発生量を，前記パイロット噴射を行うために前記インジ
   ェクタにパイロット噴射用駆動パルスが供給されるパイ
   ロット噴射時期から計算開始遅れが経過した計算開始時
   期と，前記メイン噴射を行うために前記インジェクタに
   メイン噴射用駆動パルスが供給されるメイン噴射時期か
   ら計算終了遅れが経過した計算終了時期との間の計算期
   間における正の値を有する前記熱発生率の積分値として
   求めることから成る請求項６又は７に記載のエンジンに
   おけるパイロット燃料噴射量制御装置。
9. 【請求項９】 前記計算開始遅れは，前記パイロット噴
   射時期から前記インジェクタが実際に前記パイロット噴
   射を開始するまでの前記インジェクタの噴射遅れと前記
   インジェクタから前記パイロット噴射として噴射された
   前記燃料が着火するまでの着火遅れとを合計した遅れで
   あり，前記計算終了遅れは，前記メイン噴射時期から前
   記インジェクタが実際に前記メイン噴射を開始するまで
   の前記インジェクタの噴射遅れと前記インジェクタから
   前記メイン噴射として噴射された前記燃料が着火するま
   での着火遅れとを合計した遅れであることから成る請求
   項８に記載のエンジンにおけるパイロット燃料噴射量制
   御装置。
10. 【請求項１０】 前記インジェクタは，電磁アクチュエ
    ータ，前記電磁アクチュエータが駆動されたことに応答
    してリフトする針弁，前記インジェクタの先端に形成さ
    れ且つ前記針弁がリフトすることにより開放される噴孔
    とを備えており，前記パイロット燃料噴射量は，前記イ
    ンジェクタの前記電磁アクチュエータへの駆動パルス幅
    を変更することにより補正されることから成る請求項６
    〜９のいずれか１項に記載のエンジンにおけるパイロッ
    ト噴射量制御装置。