JP2008169717A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッションや燃料消費率を良好に維持しながら所望の燃焼状態を的確に実現する上で有益なパラメータ、すなわち対象エンジンにおける燃焼特性をより的確に示すパラメータを取得することのできるエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン（内燃機関）の制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）として、燃料の供給量から見込まれる理想的な発生熱量（目標発生熱量Ｑ２）とその燃料により実際に発生した実発生熱量Ｑ１との比率に相当する燃焼率（実燃焼率Ｒ１）を取得するプログラム（ステップＳ２５）を備える構成とする。さらに、同ステップＳ２５にて取得された燃焼率（実燃焼率Ｒ１）に応じた制御量でパイロット噴射時期（燃焼率に係るパラメータ）を制御して燃焼率を高めるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、対象エンジンのシリンダ内での燃料の燃焼を通じて同エンジンの出力軸にトルクを生成してその出力軸を回転させるエンジン制御装置に関する。

周知のように、例えば自動車等の動力源として用いられるエンジン（内燃機関）では、適宜の燃料噴射弁（例えばインジェクタ）により噴射供給された燃料を、着火、燃焼して出力トルクを生成している。そして近年、自動車用のディーゼルエンジン等では、１燃焼サイクル中において出力トルクを生成するためのメイン噴射を行う前又は後に、該メイン噴射よりも少量の噴射量にてサブ噴射を行う噴射方式、いわゆる多段噴射方式が採用されるようになってきている。例えば今日、燃料燃焼時の騒音やＮＯｘ排出量の増大が問題視されており、その改善のため、メイン噴射の前に少量の噴射量にてプレ噴射やパイロット噴射を行うことがある。また、メイン噴射の後においても、拡散燃焼の活性化、ひいてはＰＭ排出の低減等を目的として、アフター噴射（噴射時期はメイン噴射に近接）を行ったり、あるいは排気温度の昇温や還元成分供給による触媒の活性化等を目的として、ポスト噴射（噴射時期はメイン噴射に対して大きく遅角）を行ったりすることがある。近年のエンジン制御では、これら各種の噴射の１つ又は任意の組み合わせ等をもって、様々な状況に対してより適した噴射態様（噴射パターン）で、エンジンに対する燃料の供給が行われている。

ただし、上記サブ噴射の噴射量は微小量であることが多いため、こうしたサブ噴射に際しては噴射量を適正に制御することが特に重要になる。そこで従来、例えば特許文献１，２に記載されるように、単位時間あたりの発生熱量（瞬時発生熱量）に基づいて、パイロット噴射量を可変制御するエンジン制御装置が提案されている。これらの装置は、その瞬時発生熱量の推移を求めるとともに、その求めた瞬時発生熱量の推移、詳しくはその各値や極大値（ピーク）に基づいて、パイロット噴射量を可変制御するものである。すなわちこれらの装置では、こうしたパイロット噴射量の制御を通じて、その時々の瞬時発生熱量（又はそのピーク）が所望の熱量に調整されるようになり、ひいては上述の騒音の抑制やＮＯｘ排出量の低減等が的確に図られるようになる。
特開平１１−１４８４１０号公報 特開平１１−１４１３８６号公報

しかしながら、これら特許文献１，２に記載されるような装置では、所望の発生熱量（目標発生熱量）に応じてパイロット噴射量が噴射される。このため、所望の発生熱量が得られにくい環境下及び噴射状態では、目標発生熱量を満足しようとしてパイロット噴射量が過剰に噴射されるおそれがある。そしてこの場合には、噴射量の増加に伴い噴霧長（ペネトレーション）が伸びることで、噴霧（燃料）が気化しきらずにシリンダ壁面（又は配管壁面）まで到達してその壁面に付着することが懸念されるようになる。このような燃料の付着は、未燃燃料（ＨＣ）の増大を招くとともに、エミッションや燃料消費率等の悪化を引き起こす要因となり、好ましくない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、エミッションや燃料消費率を良好に維持しながら所望の燃焼状態を的確に実現する上で有益なパラメータ、すなわち対象エンジンにおける燃焼特性をより的確に示すパラメータを取得することのできるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。

請求項１に記載の発明では、対象エンジンのシリンダ内での燃料の燃焼を通じて同エンジンの出力軸にトルクを生成してその出力軸を回転させるエンジン（内燃機関）の制御装置であって、前記燃料の供給量から見込まれる理想的な発生熱量である目標発生熱量とその燃料により実際に発生した実発生熱量との比率に相当する燃焼率を取得する燃焼率取得手段を備えることを特徴とする。

ところで、前述した過剰な噴射量（シリンダに対する燃料供給量に相当）による噴射、ひいてはそれに伴うエミッションの悪化や燃料消費率の悪化等を防ぐための対策（装置構成）としては、例えば噴射量に上限（ガード）を設けること（装置構成）なども考えられる。しかしながら、こうした構成では、確かに過剰な噴射量による噴射は防止されるものの、今度は噴射量不足により所望の発生熱量が得られなくなるという不都合が生じるようになる。発明者はこうした点に鑑み、実験等による試行錯誤を重ね、上記不都合を軽減する上で有益な新規のパラメータを見出し、上記のような装置を発明した。この装置は、エンジン（内燃機関）での燃焼に際して、熱源になる燃料の供給量（熱源投入量）から見込まれる理想的な発生熱量（目標発生熱量）とその燃料により実際に発生した実発生熱量との比率、いわば燃焼率なる新規のパラメータを取得するものである。こうした新規のパラメータ、すなわち燃焼率を用いることで、例えばこの燃焼率に応じて上記噴射量の上限値（ガード値）や噴射量自体（又は噴射パターン）を可変設定する構成などとして、上記不都合を軽減することが可能になる。なお、こうした燃焼率は、噴射量の適正化に限られないエミッション対策の全般に広く用いることも可能である。例えば実験等により燃焼率ごとに燃焼パラメータの最適値をマップ化することで、エミッションの改善を図ることができる。

またこの場合、特に実用上有益な構成としては、請求項２に記載のように、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に応じた制御量で該燃焼率に係るパラメータ（例えば燃料噴射弁の駆動態様に係るパラメータや、同燃料噴射弁により噴射が行われる時の環境条件に係るパラメータ等）を制御して燃焼率を高める燃焼率向上手段を備える構成とすることが有効である。

発明者の実験等によれば、燃焼率は、制御部品の経年変化等に起因する特性変化で使用時間の増加（経過）に応じて徐々に低下する方向へ変化する。この点、上記構成であれば、燃焼率向上手段を通じて上記経年変化等により生じる燃焼率の不足分を補う（より好ましくは常時所定値以上に保つ）ことが可能になり、ひいてはエミッションや燃料消費率を良好に維持しながら所望の燃焼状態をより的確に実現することができるようになる。

請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載の装置において、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて前記燃焼率に係るパラメータの補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存する補正係数取得手段を備え、前記燃焼率向上手段は、前記補正係数取得手段により保存された補正係数のうちその時の燃焼条件に対応するものを用いて、前記燃焼率を高めるものであることを特徴とする。

このような構成であれば、上記補正係数取得手段により、予めその燃焼条件について補正係数を求めておき、上記燃焼率向上手段により、燃焼率に係るパラメータの補正を行う（燃焼率を高める）ことが可能になる。また、このような補正係数の保存とその補正係数に基づく補正とを繰り返し行うようにすれば、継続的に燃焼率が適正値に保たれるようになる。

またこの場合、請求項４に記載の発明のように、前記燃焼率に係るパラメータとして複数種のパラメータが用意され、前記補正係数取得手段が、その時のエンジン運転条件に基づいてそれら複数種のパラメータのうちの１つ又は複数を選択するとともに、その選択された１乃至複数のパラメータについて、前記補正係数を求め、保存するものである構成とすることが有効である。このような構成であれば、エンジン運転条件に適した態様で燃焼率が高められるようになる。

請求項５に記載の発明では、上記請求項３又は４に記載の装置において、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率が十分高いか否かを判断する燃焼率大小判断手段を備え、前記補正係数取得手段が、前記燃焼率大小判断手段により燃焼率が高くない旨判断された場合に、その燃焼率に基づいて前記補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存するものであることを特徴とする。

こうした構成であれば、燃焼率が十分高くない（不足している）場合に限って、前記補正係数を求め、保存することが可能になり、補正係数を常時求めている（常時算出している）構成に比して処理負荷が軽減され、上述の制御を円滑に行うことが可能になる。なおこの場合、前記燃焼率大小判断手段により燃焼率が十分高い旨判断される程度まで燃焼率を高める構成が有益である。また、上記燃焼率大小判断手段としては、例えば所定の閾値（燃焼率の下限値を示す閾値）との比較により燃焼率の大小を判断するものなどを採用することができる。そしてこの場合には、その閾値を、噴霧長（ペネトレーション）に係るパラメータ（例えば噴射量や、噴射圧力、吸気圧力、吸気温度等）に応じて可変設定する構成とすることが有効である。

また、これら請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置については、請求項６に記載の発明のように、前記燃焼率向上手段が、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて、シリンダ内の雰囲気を局所的に、例えばヒータ等の熱的な作用により、あるいはレーザ等の電磁的な作用等により、エネルギーレベル増大側に変化させて着火を生じ易くする着火補助装置の駆動を制御するものであり、前記燃焼率に係るパラメータの１つが、その着火補助装置の駆動量である構成が有効である。このような構成であれば、上記請求項２〜５のいずれか一項に記載の構成をより容易且つ的確に実現することができる。

また、この請求項６に記載の構成について、現状の車載エンジン制御システム（特にディーゼルエンジン）への適用を考えた場合には、請求項７に記載の発明のように、前記着火補助装置を、前記シリンダ内の所定部位に設けられた発熱体を熱して前記シリンダ内の雰囲気を局所的に高温にするヒータを含んで構成されるものとすることが有効である。こうした構成であれば、現状の車載エンジン制御システムで実用されているグロープラグ（ディーゼルエンジン等において始動時に用いられる電気ヒータ）等を用いることで容易に前記着火補助装置を実現することが可能となる。

また、前記燃焼率に係るパラメータとしては、燃焼率に影響する任意のパラメータ（１つでも複数でも可）を採用することが可能であり、特に請求項８に記載の発明のように、前記シリンダ内における着火時の筒内温度に係るパラメータ（例えば吸気温度）を用いることが有効である。また、前記エンジンが、前記シリンダに対する吸気と燃料との混合気を圧縮するとともにその圧縮状態の混合気を着火して燃料を燃焼させるものである場合には、請求項１０に記載の発明のように、前記シリンダ内における着火時の筒内圧力に係るパラメータを用いることが有効である。これらのパラメータの変動は前記燃焼率に対して的確に作用する（筒内温度や筒内圧力が大きくなるほど燃焼率も大きくなる）ため、前記燃焼率に係るパラメータとして用いて特に有効である。

そして、上記請求項８に記載の装置において、前記エンジンの吸排気系が、吸気通路又は排気通路又は吸排気通路の連結路における所定部位にて複数本に分岐して下流側で再び合流して吸気通路に接続されるものであって且つ、前記複数本の分岐通路のうち、少なくともその２つは分岐部分から合流部分までの気体流通による放熱量が互いに相違するものである配管を含んで構成されている場合には、請求項９に記載の発明のように、前記燃焼率向上手段として、前記分岐部分から合流部分までの気体流通について前記放熱量の異なる複数の分岐通路の少なくとも１つの通路の流通面積を可変とするものを用いることが有効である。

このように、吸気通路又は排気通路又は吸排気通路の連結路に設けられたバイパス通路（分岐通路）を利用することで、上記請求項８に記載の構成をより容易且つ的確に実現することができるようになる。そして特にこの場合、前記複数本の分岐通路に対して選択的に冷却装置が設けられ、その冷却装置の有無により放熱量が相違した状態で、それら分岐通路が、前記燃料の燃焼のための酸素（一般には外気）を前記シリンダ内へ導く吸気通路、及び、排気の一部を吸気系へ還流させるＥＧＲ通路の少なくとも一方に（インタクーラバイパス通路又はＥＧＲクーラバイパス通路として）形成されている構成とすることが有効である。

また、上記請求項１０に記載の装置については、請求項１１に記載の発明のように、前記燃焼率に係るパラメータの１つが、前記シリンダに対する吸気充填効率に係るパラメータである構成とすることが有効である。こうした吸気充填効率に係るパラメータの変動は前記着火時の圧縮比に対して的確に作用する（吸気充填効率が大きくなるほど圧縮比も大きくなる）ため、前記燃焼率に係るパラメータ、ひいては前記着火時の圧縮比に係るパラメータとして用いて特に有効である。

さらにこの場合、請求項１２に記載の発明のように、前記燃焼率に係るパラメータの１つが、前記シリンダに対する吸気の圧力（吸気圧力）に係るパラメータである構成とすることがより有効である。こうした吸気圧力に係るパラメータの変動は前記吸気充填効率に対して的確に作用する（吸気圧力が大きくなるほど吸気充填効率も大きくなる）ため、前記燃焼率に係るパラメータ、ひいては前記吸気充填効率に係るパラメータとして用いて特に有効である。

そしてこの場合には、請求項１３に記載の発明のように、前記燃焼率向上手段として、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて、前記シリンダに対する吸気の過給量を可変制御するものを用いることが有効である。

車載エンジン等においては、過給量が一般的に用いられている。このため、上記請求項１２に記載の装置を実現する上では、請求項１３に記載の発明のように、例えば過給量を可変とする過給器等を通じて、過給量を可変制御して燃焼率を高める構成とすることが有効である。

また、上記請求項８〜１３のいずれか一項に記載の装置については、請求項１４に記載の発明のように、前記燃焼率に係るパラメータの１つが、前記シリンダに対する吸気と燃料との混合気の着火時期に係るパラメータである構成が有効である。

通常、着火時の筒内温度及び着火時の筒内圧力は、着火時期の変動に応じて変化する。このため、こうした着火時期に係るパラメータ（例えば圧縮着火方式では噴射時期、あるいは火花点火方式では点火時期等）を、前記燃焼率に係るパラメータとして用いて特に有効である。

一方、請求項１５に記載の発明では、上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置において、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に応じた制御量で該燃焼率に係るパラメータを制御して燃焼率を下限及び上限の定められた所定範囲に収める燃焼率制御手段を備えることを特徴とする。

前述したように、燃焼率は、基本的には時間の経過と共に低下する。しかし燃焼のばらつきを抑制する上では、燃焼率が正側にずれる（増加する）ことも考慮して、上記のように、燃焼率を下限及び上限の定められた所定範囲（所定値も含む）に収める（所定値の場合は一致させる）ように制御する構成が有効である。そしてこの場合も、前記燃焼率大小判断手段に準ずる態様で、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率がその所定範囲内にあるか否かを判断する手段を設けることが有効である。

また、上記請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置において、前記実発生熱量を求める構成としては、例えば請求項１６に記載の発明のように、前記シリンダ内の圧力（筒内圧力）を測定する筒内圧センサの出力信号に基づいて前記実発生熱量を求める実発生熱量取得手段を備える構成が有効となる。

近年、自動車等において、シリンダ内（厳密に言えば燃焼室内）の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサの開発が進められている。このため、こうした筒内圧センサを用いることで、上記請求項１〜１５のいずれか一項に記載の構成をより容易且つ的確に実現することができる。

他方、上記請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料の供給量を求める構成としては、例えば請求項１７に記載の発明のように、
・前記エンジンの燃料噴射制御に際して、所定の燃料噴射弁に対して噴射量を示す指令値を出力する噴射制御手段と、前記噴射制御手段により出力される指令値又はその相当値（例えば指令値を決める際に参照するエンジン運転状態等）に基づいて、前記燃料の供給量を求める燃料量取得手段と、を備える構成。
あるいは請求項１８に記載の発明のように、
・前記エンジンの燃料噴射制御に際して、所定の燃料噴射弁の燃料噴射による燃料圧力の変動度合を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動度合に基づいて、前記燃料の供給量を求める燃料量取得手段と、を備える構成。
等々の構成が有効である。こうした構成であれば、前記燃料の供給量をより容易且つ的確に求めることが可能になる。

請求項１９に記載の発明では、上記請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンの燃料噴射制御に際して、１燃焼サイクル中にあって出力トルクを主に生成するためのメイン噴射を行う前又は行った後で該メイン噴射よりも少量の噴射量にてサブ噴射（前述したプレ噴射、パイロット噴射、アフター噴射、ポスト噴射等）を行うサブ噴射実行手段を備え、前記燃焼率取得手段が、前記サブ噴射実行手段により行われたサブ噴射について前記燃焼率を取得するものであることを特徴とする。

前述したように、サブ噴射に際しては噴射量を適正に制御することが特に重要になる。このため実用上は、上記構成のように、前記燃焼率をサブ噴射について取得する構成が特に有益である。

またこの場合、請求項２０に記載の発明のように、前記燃焼率取得手段が、前記メイン噴射の前に行われるサブ噴射であるパイロット噴射、及び、前記メイン噴射に対して所定時間だけ遅れて行われるサブ噴射であるポスト噴射の少なくとも一方について、前記燃焼率を取得するものである構成が有効である。パイロット噴射及びポスト噴射は通常、燃焼状態が安定している時に行われるため、前記燃焼率を正確に求めることが容易である。このため、上記請求項１９に記載の装置は、こうした構成にして特に実用性が高い。

請求項２１に記載の発明では、上記請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置において、前記対象エンジンが、前記シリンダ内に直接的に噴射供給された燃料を燃焼させる筒内噴射式エンジンであることを特徴とする。こうした筒内噴射式エンジン（直噴エンジン）では、前述した燃料付着によるエミッションの悪化が顕著になる。このため、上記請求項１〜２０のいずれか一項に記載の発明は、こうした構成に適用して特に有効である。

以下、図１〜図５を参照して、本発明に係るエンジン制御装置を具体化した一実施形態について説明する。なお、ここでは一例として、特にこの装置が、４輪自動車用のレシプロ式エンジン（内燃機関）を対象にしてエンジン制御を行うシステム（エンジン制御システム）に組み込まれた場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る装置の搭載された車両制御システムの概要を示す構成図である。

同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた４気筒のレシプロ式ディーゼルエンジン１０を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。以下、制御対象のエンジン１０をはじめとするこのシステムを構成する各要素について詳述する。

エンジン１０は、４つのシリンダ（気筒）２０内にそれぞれピストン（図示略）が収容されて構成されている。そして、これらピストンに対しては、共通の出力軸としてフライホイール付きのクランク軸２０ｂ（図示部分はフライホイール）が設けられている。こうしてこのエンジン１０では、シリンダ２０内の燃焼室での燃料燃焼により上記４つのピストンを順に往復動させることで、それら各ピストンの往復動に伴い、クランク軸２０ｂが回転するようになっている。また、このクランク軸２０ｂの回転位置（ひいては回転速度等）は、そのクランク軸２０ｂの外周側に設けられたクランク角センサ４１によって検出可能とされている。すなわち、このクランク角センサ４１により、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号が、ＥＣＵ５０に対して出力されるようになっている。

シリンダ２０内の各燃焼室に対しては、各燃焼室にそれぞれ開口するように吸気管１１（吸気通路）及び排気管１２（排気通路）が設けられており、図示しないカム（詳しくはクランク軸と連動するカム軸に取り付けられたカム）によって駆動される吸気弁と排気弁とによりその開口部が開閉されるようになっている。

カム軸（カムシャフト）には、上記吸気弁及び排気弁に係る動弁機構として、可変バルブ装置２３が設けられている。この可変バルブ装置２３は、周知の可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）をもって、吸排気弁の開閉時期やバルブオーバーラップ量等のバルブ開閉（弁開閉）動作条件を連続的に可変とするものである。このシステムでは、カムポジションセンサのセンサ出力がＥＣＵ５０に逐次入力されており、このＥＣＵ５０の指令のもとに上記可変バルブ装置２３を適宜に操作することで、時々のエンジン運転状態や運転者の要求等に応じて最適なバルブ開閉動作条件を実現している。

吸気管１１には、吸気管１１最上流部のエアクリーナ１３を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ１４が設けられている。そして吸気管１１は、このエアフロメータ１４の下流側で２本（分岐通路１１ａ，１１ｂ）に分岐して下流側で再び合流している。このうち、分岐通路１１ａには、吸入空気を冷却するインタークーラ１５（冷却装置）が設けられ、分岐通路１１ａを通過する吸気はインタークーラ１５にて冷却されるようになっている。一方、分岐通路１１ｂは、バイパス通路として迂回することにより、そのインタークーラ１５を介さない吸気経路を形成している。こうして、この吸気管１１には、放熱量が互いに相違する２本の分岐通路１１ａ，１１ｂ（配管）が形成されている。また、これら２本の分岐通路１１ａ，１１ｂの合流部分には、それら分岐通路１１ａ，１１ｂの一方の流通面積（閉鎖度合）を可変として他方を開放するバイパス弁１５ａが設けられている。

さらにこのインタークーラ１５の下流側、より厳密には上記分岐通路の合流部分に設けられたバイパス弁１５ａの下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁１６が設けられている。そして、このスロットル弁１６には、同スロットル弁１６の開度や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ１６ａがさらに設けられている。

他方、エンジン１０の排気系を構成する排気管１２には、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１７が排気浄化装置として配設されている。そして、このＤＰＦ１７の上流側には、排気温度を検出するための排気温センサ１７ａが設けられている。ＤＰＦ１７は、排気中のＰＭを捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタであり、例えば出力トルクを主に生成するためのメインの燃料噴射後のポスト噴射等で捕集ＰＭを繰り返し燃焼除去する（再生処理に相当）ことにより継続的に使用することができる。また、同ＤＰＦ１７は、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）と共に、ＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。

また、各シリンダ２０内において燃焼室には、それぞれ同燃焼室内での燃焼に供される燃料（軽油）を直接的にその燃焼室へ噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁としてのインジェクタ２１と、同燃焼室内に設けられた検出部（燃焼室内に差し込まれたプローブの先端部）にて圧力（筒内圧力）を測定する筒内圧センサ２０ａとが、さらに設けられており、コモンレール２２には、図示しない燃料ポンプから高圧燃料が逐次圧送され、噴射圧力に相当する高圧燃料が蓄えられるようになっている。ここで、インジェクタ２１は、高圧燃料配管を介して蓄圧配管としてのコモンレール２２に接続されている。また、コモンレール２２には、コモンレール２２内の燃料圧（コモンレール圧）を検出するための燃料圧センサ２２ａが設けられており、各インジェクタにより噴射供給される燃料の元圧を随時監視することができるようになっている。

本実施形態のエンジン１０（ディーゼルエンジン）においては、これらインジェクタ２１の開弁駆動により各シリンダ２０に対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、同エンジン１０の運転時には、吸気弁の開動作により吸入空気が吸気管１１からシリンダ２０の燃焼室内へ導入され、これがインジェクタ２１から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ２０内のピストンにより圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁の開動作により燃焼後の排気が排気管１２へ排出されることになる。

さらにこのシステムにおいて、吸気管１１と排気管１２との間にはターボチャージャ１８が配設されている。このターボチャージャ１８は、吸気管１１の中途（詳しくはエアフロメータ１４の下流側近傍）に設けられた吸気コンプレッサ１８ａと、排気管２４の中途（詳しくは排気温センサ１７ａの上流側）に設けられた排気タービン１８ｂとを有し、これらコンプレッサ１８ａ及びタービン１８ｂがシャフト１８ｃにて連結されている。すなわち、排気管１２を流れる排気によって排気タービン１８ｂが回転し、その回転力がシャフト１８ｃを介して吸気コンプレッサ１８ａへ伝達され、この吸気コンプレッサ１８ａにより、吸気管１１内を流れる空気が圧縮されて過給が行われる。そしてこの過給により、各シリンダに対する吸入空気の充填効率が高められるとともに、その際、過給された空気が上記インタークーラ１５にて冷却されることで、各シリンダに対する充填効率はさらに高められることになる。

またさらに、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に再循環（還流）させるＥＧＲ装置１９も、同じく吸気管１１と排気管１２との間に配設されている。このＥＧＲ装置１９は、大きくは、吸排気ポート付近で吸気管１１と排気管１２とを連通するように設けられたＥＧＲ配管３０と、吸気管１１のスロットル弁１６下流側にあってＥＧＲ配管３０の通路面積、ひいてはＥＧＲ率（排気全体に対してシリンダに戻されるＥＧＲガスの占める割合）をバルブ開度により調節可能とする電磁弁等からなるＥＧＲ弁１９ａとによって構成されている。より詳しくは、ここでＥＧＲ配管３０（吸排気通路の連結路）は、排気側の所定部位にて２本（分岐通路３０ａ，３０ｂ）に分岐してその下流側（吸気側）で再び合流して上記ＥＧＲ弁１９ａを介して吸気通路に接続されている。このうち、分岐通路３０ａには、同通路３０ａ内を通過するＥＧＲガスを冷却水で冷却する水冷式のＥＧＲクーラ１９ｃ（冷却装置）が設けられている。そしてこれにより、２つの分岐通路３０ａ，３０ｂで、分岐部分（排気側）から合流部分（吸気側）までの気体流通による放熱量が互いに相違するようになっている。また、２つの分岐通路３０ａ，３０ｂの合流部分には、それら分岐通路３０ａ，３０ｂの一方の流通面積（閉鎖度合）を可変として他方を開放するバイパス弁１９ｂが設けられている。そして、当該ＥＧＲ装置１９では、このバイパス弁１９ｂの状態によって排気の還流経路が決定されるようになっている。このＥＧＲ装置１９では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管３０を通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減することができるようになっている。さらに、上記バイパス弁１９ｂによる還流経路の選択（切替）や流通面積の可変制御を通じて、吸気温度の調整（可変制御）も可能になっている。なお、ＥＧＲ弁１９ａが全閉された状態では、ＥＧＲ配管３０が遮断され、ＥＧＲ量は「０」となる。

こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０、すなわち本実施形態のエンジン制御装置である。このＥＣＵ５０には、上記センサの出力（検出信号）の他、運転者（ドライバ）によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセルセンサ４２などの各種センサからの検出信号が逐次入力される。このＥＣＵ５０は、それら各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ２１等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。

より詳しくは、このＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成されている。そして、そのマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（車載バッテリ等のバックアップ電源により給電されているＲＡＭ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、及び通信装置等によって構成されている。さらに本実施形態では、上記ＣＰＵとは別に、高速デジタル処理プロセッサ（ＤＳＰ）を設けることによって、制御上で行う信号処理（特に筒内圧センサの出力に係る信号処理）について処理速度の向上を図るようにしている。そして、ＲＯＭには、当該噴射制御に係るプログラムをはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

本実施形態では、このＥＣＵ５０が、随時入力される各種のセンサ出力（検出信号）に基づいて燃料噴射量（エンジン制御量）を算出するとともに、その燃料噴射量に基づき、上記エンジン１０での燃焼を通じて生成されるエンジントルク（出力トルク）を制御するようになっている。すなわち、このＥＣＵ５０は、例えばその時々のエンジン運転状態に応じた噴射時期にて、運転者のアクセル操作量に応じた燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量による燃料噴射を指示する噴射制御信号を上記インジェクタ２１へ出力する。そしてこれにより、同インジェクタ２１の駆動量（例えば開弁時間）に基づいて、上記エンジン１０の出力トルクが目標値へ制御されることになる。なお、ディーゼルエンジンは自己着火による燃焼を行っており、エンジン１０の吸気通路に設けられた吸気絞り弁（スロットル弁１６）は、通常一定開度（例えば全開状態）に保持される。このため、同エンジン１０における燃焼制御としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。

本実施形態でも、前述した特許文献１，２に記載の装置と同様、こうした燃料噴射制御が多段噴射で行われる。すなわち、１燃焼サイクル中において出力トルクを生成するためのメイン噴射を行う前又は後に、該メイン噴射よりも少量の噴射量にてサブ噴射が行われる。また、本実施形態のエンジン制御装置（ＥＣＵ５０）では、こうした燃料噴射制御に際し、サブ噴射であるパイロット噴射について、上記燃焼の熱源になる燃料（軽油）の供給量から見込まれる理想的な発生熱量である目標発生熱量とその燃料により実際に発生した実発生熱量との比率に相当する燃焼率を取得するとともに、この燃焼率に応じた制御量で噴射時期（燃焼率に係るパラメータ）を制御して燃焼率を高め、その不足分を補償するようにしている。以下、図２〜図５を参照して、この燃焼率向上処理の一態様について詳述する。

はじめに、図２を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な手順について説明する。なお、この図２の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについて、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。

同図２に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、例えばその時のエンジン回転速度（平均回転速度）やエンジン負荷等といったエンジン運転状態を示す各種のパラメータを読み込む。そして、続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で読み込んだエンジン運転状態や、運転者によるアクセル操作量等に基づいて（必要に応じて要求エンジン運転状態を別途算出して）噴射パターンを設定する。

なお、この噴射パターンは、例えば上記ＲＯＭに記憶保持された所定のマップ（数式でも可）等に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め想定される各エンジン運転状態について実験等により最適パターン（適合値）を求め、そのマップに書き込んでおく。こうして、上記マップは、それらエンジン運転状態と最適パターンとの関係を示すものとなっている。

このマップに書き込まれた各噴射パターンは、例えば噴射段数（噴射回数）、噴射タイミング、噴射時間、噴射インターバル（多段噴射の場合の噴射間隔）等のパラメータにより定められるものであり、上記ステップＳ１２では、都度のエンジン運転状態（ステップＳ１１で取得）に応じた要求エンジン運転状態を満足するように、上記マップにより最適パターン（適合値）が設定される。例えば単段噴射の場合には噴射量（噴射時間）が、また多段噴射の噴射パターンの場合には各噴射の総噴射量が、それぞれ要求トルク等に応じて可変設定される。そして、その噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ２１に対する指令値（指令信号）が設定されることになる。これにより、車両の状況等に応じて、前述したプレ噴射、パイロット噴射、アフター噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。

続くステップＳ１３では、別途学習処理により更新されている補正係数を、上記ＥＥＰＲＯＭから読み出し、続くステップＳ１４で、その読み出した補正係数に基づき、上記インジェクタ２１に対する指令値（指令信号）を補正する。そして、続くステップＳ１５では、その補正された指令値（指令信号）に基づいて、上記噴射段数、噴射タイミング、噴射時間、噴射インターバル等に係る指令値を決定し、それら各指令値に基づいてインジェクタ２１の駆動を制御する。

次に、図３〜図５を参照して、上記図２のステップＳ１４にて用いられる補正係数の学習（更新）態様について詳述する。なお、図３〜図５に示す一連の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについて、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。

図３は、上記燃焼率の算出及び補正係数の学習（更新）に係る一連の処理の処理手順を示すフローチャートである。具体的には、この処理では、まず上記燃焼率を算出し、その燃焼率が十分高いか否かを判断する。そして、この判断で燃焼率が高くない旨判断された場合に、その燃焼率に基づいてパイロット噴射時期の補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存するようにする。これにより、上記図２のステップＳ１４において、その保存されたパイロット噴射時期の補正係数のうちその時の燃焼条件に対応するものが用いられ、上記燃焼率が高められることになる。

図３に示されるように、この一連の処理に際しては、まずステップＳ２１で、パイロット噴射の実行タイミングになったか否かを判断する。そして、このステップＳ２１でパイロット噴射の実行タイミングになった旨判断された場合には、ステップＳ２２以降の処理へ進む。他方、このステップＳ２１でパイロット噴射の実行タイミングではない旨判断された場合には、そのまま処理を終了し、ステップＳ２２以降の処理は実行されない。すなわち、この図３の一連の処理は、パイロット噴射の実行タイミングに実行されるようになっている。

このステップＳ２１で条件が満たされると、続くステップＳ２２では、例えば上記筒内圧センサ２０ａによりその時の筒内圧力（燃焼圧力）を取得する。そして、続くステップＳ２３では、ステップＳ２２で取得した筒内圧力に基づいて（具体的には適宜の換算演算を行って）、上記パイロット噴射の実行により実際に発生した実発生熱量である実発生熱量Ｑ１を算出する。

続くステップＳ２４では、上記インジェクタ２１に対して噴射量（通電時間に相当）を示す噴射指令値と共に、その時のエンジン回転速度（平均回転速度）やエンジン負荷等といったエンジン運転状態を示す各種のパラメータに基づいて、上記パイロット噴射に係る燃料の供給量（ここでは噴射指令値により推定）から見込まれる理想的な発生熱量（目標発生熱量Ｑ２）を算出する。詳しくは、例えば予め実験等により燃料供給量ごと及びエンジン運転状態ごとに目標発生熱量Ｑ２の適合値（最適値）の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。

さらに続くステップＳ２５では、ステップＳ２３で取得した実発生熱量Ｑ１と、ステップＳ２４で取得した目標発生熱量Ｑ２とに基づいて、これらパラメータの比率に相当する実燃焼率Ｒ１（＝Ｑ１／Ｑ２）を算出する。図４に、この実燃焼率Ｒ１の算出態様の一例をタイミングチャートとして示す。詳しくは、図４において、（ａ）は噴射率の推移、（ｂ）は熱発生率の推移をそれぞれ示すタイミングチャートである。以下、図４を参照して、この実燃焼率Ｒ１の算出態様についてさらに説明する。

同図４に示されるように、この例では、（ａ）中に示す噴射率Ｐ２でパイロット噴射を行った場合、（ｂ）に示されるような態様で熱発生率Ｐ１が得られる。すなわち、この例で上記実燃焼率Ｒ１の算出処理を行う場合には、先のステップＳ２２で、筒内圧センサ２０ａの出力信号に基づき熱発生率Ｐ１を検出し、続くステップＳ２３で、その熱発生率Ｐ１を積算して実発生熱量Ｑ１（パイロット噴射に伴い増加した熱発生率Ｐ１の積分値に相当）を算出する。さらに続くステップＳ２４では、上記インジェクタ２１に対する噴射指令値に基づき噴射率Ｐ２を推定するとともに、この噴射率Ｐ２の積算値に相当するパイロット噴射量（燃料の供給量）から見込まれる理想的な発生熱量（目標発生熱量Ｑ２）を算出する。そうして、続くステップＳ２５では、それら求められたパラメータの比率に相当する実燃焼率Ｒ１（＝Ｑ１／Ｑ２）が算出されることになる。以上、実燃焼率Ｒ１の算出態様の一例について説明した。図３に示す先の一連の処理の説明に戻る。

先のステップＳ２５に続くステップＳ２６では、このようにして得られた実燃焼率Ｒ１に基づいて、上記燃料噴射に係る補正係数を算出する。この処理は、上述した補正係数の学習（更新）処理に相当するものである。図５に、このステップＳ２６における補正係数の算出態様の一例をフローチャートとして示す。以下、図５を参照して、この補正係数の算出態様についてさらに説明する。

同図５に示されるように、この一連の処理に際しては、まずステップＳ３１で、その時のエンジン回転速度（平均回転速度）やエンジン負荷等といったエンジン運転状態を示す各種のパラメータに基づいて、そのエンジン運転状態における理想的な燃焼率（最大の燃焼率）に相当する目標燃焼率Ｒ０を算出する。詳しくは、この目標燃焼率Ｒ０も、例えば予め実験等によりエンジン運転状態ごとに適合値（最適値）の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。そして、この目標燃焼率Ｒ０と上記実燃焼率Ｒ１（図３のステップＳ２５にて算出）との差分値として、燃焼率偏差ΔＲ（＝Ｒ０−Ｒ１）を算出する。

続くステップＳ３２では、ステップＳ３１で取得した燃焼率偏差ΔＲと所定の閾値Ａとを比較することにより、燃焼率偏差ΔＲが所定範囲内にあるか否かを判断する。そしてこれにより、先の図３のステップＳ２５にて取得した実燃焼率Ｒ１が十分高いか否かについても、これが判断されることになる。なお、ここで用いられる閾値Ａは、所定のマップ等により噴霧長（ペネトレーション）に係るパラメータ（例えば噴射量や、噴射圧力、吸気圧力、吸気温度等）に応じて可変設定される。具体的には、噴霧長が長くなるほど閾値Ａは小さな値に設定され、例えば目標噴射量（インジェクタ２１の通電時間に相当）が大きいほど閾値Ａは小さな値に設定される。この閾値Ａの大きさは、前述したシリンダ壁面等への燃料付着の生じ易さに対応して決定することが望ましい。したがってその値には、対象とするエンジンの設計データ等に基づいて適切な初期値を設定するとともに、エンジン稼動後も、上記のように、エンジンの状態や運転状況等に応じて適正値を可変設定することが望ましい。

そして、このステップＳ３２で燃焼率偏差ΔＲが閾値Ａよりも小さい（Ａ＞ΔＲ）旨判断された場合には、続くステップＳ３２１で、燃焼率偏差ΔＲが所定範囲内にある（実燃焼率Ｒ１は適正範囲にある）として、パイロット噴射量により燃焼率ずれの方向に応じた補正を行う。すなわち、例えば燃焼率ずれが負の方向であれば、燃焼率の不足分（燃焼率ずれによる発生熱量不足）を補うだけ余分にパイロット噴射量を噴射するような補正係数を算出する。そして、この補正係数により、上記図２のステップＳ１４にて用いられる補正係数を更新する。なお、この補正係数は、燃焼条件の別にそれぞれ関連付けられて保存されている。したがって、このステップＳ３２１では、それら補正係数のうちその時の燃焼条件に対応する補正係数を更新するようにする。また、これら補正係数は、長期にわたって使用可能なように、例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＯＭ等にて不揮発に保存されており、エンジン停止時にＥＣＵ５０をいったん断電して再起動した場合にも、そこに記憶されたデータは消去されずに残るようになっている。

他方、上記ステップＳ３２で燃焼率偏差ΔＲが閾値Ａ以上である（Ａ≦ΔＲ）旨判断された場合には、続くステップＳ３２２で、噴射時期により燃焼率ずれの方向に応じた補正を行う。すなわち、例えば燃焼率ずれが負の方向であれば、実燃焼率Ｒ１が十分でない、すなわち噴射量で補いきれないほど不足しているとして、燃焼率の不足分を噴射時期で補うようにする。具体的には、燃焼率の不足分を補うだけ（ステップＳ３２にて燃焼率が十分高い旨判断される程度まで）進角側にパイロット噴射時期を移行するような補正係数を算出する。そして、上記図２のステップＳ１４にて用いられる補正係数のうちその時の燃焼条件に対応する補正係数を更新する。

これらステップＳ３２１及びステップＳ３２２のいずれか一方の処理をもって、上記燃焼率の算出及び補正係数の学習（更新）に係る一連の処理は終了する。本実施形態では、上記図３の処理が所定処理間隔で逐次実行されることで、燃焼率（実燃焼率Ｒ１）の大きさに応じてパイロット噴射量又はパイロット噴射時期の補正係数が逐次更新され、また上記図２の処理により、その補正係数の反映された噴射条件で燃料の噴射が逐次実行されるようになっている。これにより、制御部品の経年変化等に起因する特性変化で生じる燃焼率の不足分（低下分）についてもこれが的確に補償され、燃焼率は、基本的には、常時所定値（閾値Ａに相関する所望の値）に保たれることになる。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン制御装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。

（１）エンジン１０（内燃機関）の制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ５０）として、燃料の供給量から見込まれる理想的な発生熱量（目標発生熱量Ｑ２）とその燃料により実際に発生した実発生熱量Ｑ１との比率に相当する燃焼率（実燃焼率Ｒ１）を取得するプログラム（燃焼率取得手段、図３のステップＳ２５）を備える構成とした。さらに、同ステップＳ２５にて取得された燃焼率に応じた制御量でパイロット噴射時期（燃焼率に係るパラメータ）を制御して燃焼率を下限及び上限の定められた所定範囲（目標燃焼率Ｒ０±閾値Ａ）に収めるプログラム（燃焼率向上手段及び燃焼率制御手段の両方を兼ねるプログラム、図５のステップＳ３２２及び図２のステップＳ１４）を備える構成とした。これにより、経年変化等により生じる燃焼率の不足分を補うことが可能になり、ひいてはエミッションや燃料消費率を良好に維持しながら所望の燃焼状態をより的確に実現することができるようになる。

（２）ステップＳ２５にて取得された燃焼率（実燃焼率Ｒ１）に基づいてパイロット噴射時期の補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存するプログラム（補正係数取得手段、図５のステップＳ３２２）を備える構成とした。そして、図２のステップＳ１４では、同ステップＳ３２２にて保存された補正係数のうちその時の燃焼条件に対応するものを用いて燃焼率を高めるようにした。これにより、燃焼率を高める処理が的確に行われるようになる。

（３）このような補正係数の保存とその補正係数に基づく補正とを繰り返し行うようにしたことで、継続的に燃焼率が適正値に保たれるようになる。

（４）図３のステップＳ２５にて取得された燃焼率（実燃焼率Ｒ１）が適正範囲にあるか否か（ひいては実燃焼率Ｒ１が十分高いか否か）を判断するプログラム（燃焼率大小判断手段、図５のステップＳ３２）を備える構成とした。そして、同ステップＳ３２にて燃焼率が高くない旨判断された場合、及び、燃焼率が過剰に高い旨判断された場合に限定して、図５のステップＳ３２２で、その燃焼率に基づいて補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存するようにした。このように、燃焼率が十分高くない（不足している）場合、及び、燃焼率が過剰に高い旨判断された場合に限って、上記パイロット噴射時期の補正係数を求め、これを保存するように構成することで、補正係数を常時求めている（常時算出している）構成に比して処理負荷が軽減され、上述の制御を円滑に行うことが可能になる。

（５）図５のステップＳ３２２では、ステップＳ３２にて燃焼率が適正範囲にある（十分高い）旨判断される程度まで燃焼率を高めるようにした。これにより、燃焼率が、基本的には、常時所定値（閾値Ａに相関する所望の値）に保たれることになる。

（６）ステップＳ３２にて用いられる閾値Ａを、燃料噴射の噴霧長（ペネトレーション）に係るパラメータ（例えば噴射量や、噴射圧力、吸気圧力、吸気温度等）に応じて可変設定した。これにより、燃焼率がより容易且つ的確に制御されるようになる。

（７）図５のステップＳ３２２及び図２のステップＳ１４では、シリンダ２０に対する吸気と燃料との混合気の着火時期に係るパラメータである燃料噴射時期（パイロット噴射時期）を制御して燃焼率を高めるようにした。こうしたパラメータの変動は燃焼率に対して的確に作用するため、燃焼率を制御するために用いて特に有効である。

（８）シリンダ２０内に設けられた検出部にて圧力（筒内圧力）を測定する筒内圧センサ２０ａの出力信号に基づいて上記実発生熱量Ｑ１を求めるプログラム（実発生熱量取得手段、図３のステップＳ２３）を備える構成とした。こうした構成であれば、上記実発生熱量Ｑ１を容易且つ的確に求めることができる。

（９）エンジン１０の燃料噴射制御に際して、上記インジェクタ２１に対して噴射量を示す指令値を出力するプログラム（噴射制御手段、図２のステップＳ１５）と、同ステップＳ１５にて出力される指令値に基づいて燃料の供給量を求めるプログラム（燃料量取得手段、図３のステップＳ２４）と、を備える構成とした。こうした構成であれば、燃料の供給量をより容易且つ的確に求めることが可能になる。

（１０）エンジン１０の燃料噴射制御に際して、１燃焼サイクル中にあって出力トルクを主に生成するためのメイン噴射を行う前に該メイン噴射よりも少量の噴射量にてパイロット噴射（サブ噴射）を行うプログラム（サブ噴射実行手段、図２）を備える構成とした。そして、図３のステップＳ２５では、図２の処理により行われたパイロット噴射について燃焼率を取得するようにした。こうした構成であれば、パイロット噴射に際しては噴射量を適正に制御することが可能になる。

（１１）対象エンジンを、シリンダ２０内に直接的に噴射供給された燃料を燃焼させる筒内噴射式エンジンとした。こうした構成にすることで、エミッションに優れる筒内噴射式エンジンを実現することが可能になる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、上記燃焼率の大小を判断する際に用いる閾値Ａを可変値としたが、この閾値Ａは固定値であってもよい。

・上記実施形態では、燃焼率を下限及び上限の定められた所定範囲に収めるように制御した。しかし燃焼率は、基本的には時間の経過と共に低下するため、この燃焼率を下限のみの定められた所定範囲に制御する構成としてもよい。

・上記実施形態では、図５のステップＳ３２２及び図２のステップＳ１４において、燃料噴射時期（パイロット噴射時期）を制御して燃焼率を高めるようにした。しかしこれに限られず、燃焼率に係るパラメータであれば任意のものを、上記燃料噴射時期に代えて採用することができる。

例えば上記燃料噴射時期以外のパラメータで、着火時の筒内温度に影響するパラメータ、あるいは着火時の筒内圧力に影響するパラメータを、上記燃料噴射時期に代えて用いることが有効である。そして、吸気温度を可変制御する場合には、分岐部分から合流部分までの気体流通について放熱量の異なる複数の分岐通路の少なくとも１つの通路の流通面積を可変とするプログラムを採用することが有効である。具体的には、上記実施形態において、バイパス弁１５ａやバイパス弁１９ｂにより、分岐通路１１ａ，１１ｂのいずれか一方、又は分岐通路３０ａ，３０ｂのいずれか一方の流通面積を可変とするプログラムなどが有効である。

着火時の筒内圧力に係るパラメータとしては、例えば近年開発されている偏心クランク軸等による可変圧縮比機構を備えるエンジンであれば、その機構の駆動量などを採用することができる。またこの他にも、例えばシリンダ２０に対する吸気充填効率に係るパラメータ（例えば新気量など）などが有効であり、その中でもシリンダ２０に対する吸気の圧力（吸気圧力）に係るパラメータを用いることが特に有効である。なお、吸気圧力を可変制御する場合には、例えば過給量を可変とする過給器等を通じて、シリンダ２０に対する吸気の過給量を可変制御するプログラムを用いることが有効である。そして、過給量を可変とする装置（過給器）としては、例えば幾何学的な機構で過給圧（厳密にいえばタービンの回転による過給量）を可変とする可変ノズル機構等をターボチャージャに装着した可変ジオメトリ機構付きターボチャージャや、電動式アシストモータを備えるターボチャージャ、コンプレッサの上流側又は下流側に補助コンプレッサを備えるターボチャージャなどを用いることが有効である。

また、グロープラグ等からなる着火補助装置の駆動量を、上記燃料噴射時期に代えて用いることも有効である。グロープラグは、シリンダ内の所定部位に設けられた発熱体を熱してシリンダ内の雰囲気を局所的に高温にする電気ヒータであり、一般にディーゼルエンジン等において始動時の着火を補助するために用いられている。このため、こうした構成の実用性は高い。また近年、シリンダ内の雰囲気を局所的に、レーザ等の電磁的な作用によりにエネルギーレベル増大側に変化させて着火を生じ易くする着火補助装置なども検討されている。そのため、こうした着火補助装置を採用するようにしてもよい。

またこの他にも、例えば可変バルブ装置２３によるバルブタイミングやバルブリフト量等の可変制御によって、燃焼率を所望の値に制御するようにしてもよい。要するに、燃焼率に影響（作用）するパラメータであれば足りる。

・上記パラメータを適宜に組み合わせて、燃焼率を可変制御するようにしてもよい。この場合には、例えば燃焼率に係るパラメータとして複数種のパラメータを予め用意しておき、その時のエンジン運転条件に基づいてそれら複数種のパラメータのうちの一部（１つ又は複数）を選択するとともに、その選択された１乃至複数のパラメータについて補正係数を求め、保存するような構成が有効である。このような構成であれば、エンジン運転条件に適した態様で燃焼率が高められるようになる。

・上記実施形態では、燃焼率ずれによる発生熱量不足を、燃料噴射量（ステップＳ３２１）及び燃焼率に係るパラメータ（ステップＳ３２２）のいずれか一方の補正で補うようにした。しかしこれに限られず、両方の補正で補うようにしてもよい。そしてこの場合には、例えば噴射量の上限（前述した配管への燃料付着が生じない噴射量範囲を決める限界値）を予め設定しておき、燃料噴射量をこの上限値に設定しても発生熱量不足を補うことができない場合には、燃料噴射量をその上限値に設定して発生熱量不足の一部を補うとともに、残りの不足分を上記燃焼率に係るパラメータ（例えば燃料噴射時期）の補正で補う構成などが有効である。

・上記実施形態では、上記インジェクタ２１に対する噴射指令値から燃料の供給量を推定するようにしたが、これに限られず、燃料の供給量を求める方式は任意である。例えば指令値を決める際に参照するエンジン運転状態等（指令値の相当値）を、上記指令値の代わりに用いるようにしてもよい。あるいはインジェクタ２１自体（又はその近傍）に圧力センサを設け、エンジン１０の燃料噴射制御に際して、上記インジェクタ２１の燃料噴射による燃料圧力の変動度合を検出するプログラム（燃料圧力検出手段）と、その燃料圧力の変動度合に基づいて燃料の供給量を求めるプログラム（燃料量取得手段）と、を備える構成とすることも有効である。これにより、燃料の供給量をより容易且つ的確に求めることが可能になる。

・上記実施形態では、パイロット噴射について燃焼率を取得するようにした。しかしこれに限られず、パイロット噴射以外のサブ噴射、例えばパイロット噴射よりも前に行われるプレ噴射や、メイン噴射後に行われるアフター噴射及びポスト噴射等について、燃焼率を取得するようにしてもよい。また、メイン噴射について燃焼率を取得するようにしてもよい。さらに、これら燃料噴射の任意の組み合わせについてそれぞれ燃焼率を取得するようにしてもよい。なお、燃焼状態が不安定な時に噴射が行われる場合には、適宜の補正を行うことが有効である。

・燃焼率は、上記構成に限られず、燃焼状態の改善や、エミッション対策の全般に広く用いることができる。例えば噴射量の上限値（ガード値）や噴射パターンを、この燃焼率に応じて可変設定する構成なども有効である。また、燃焼率ごとに燃焼パラメータの最適値をマップ化することによっても、エミッションの改善を図ることができる。

・制御対象とするエンジンの種類（火花点火式のガソリンエンジン等も含む）やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば上記実施形態では、筒内圧センサを各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ（例えば１つのシリンダ）だけに設け、他のシリンダについてはそのセンサ出力に基づく推定値を用いるようにしてもよい。

・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

本発明に係るエンジン制御装置の一実施形態について、該装置の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。 燃料噴射制御の基本的な手順を示すフローチャート。 燃焼率の算出及び補正係数の学習（更新）に係る一連の処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ燃焼率（実燃焼率）の算出態様の一例を示すタイミングチャート。 補正係数の算出態様の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１１ａ、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ…分岐通路、１５…インタークーラ、１５ａ…バイパス弁、１９…ＥＧＲ装置、１９ａ…ＥＧＲ弁、１９ｂ…バイパス弁、１９ｃ…ＥＧＲクーラ、２０…シリンダ（気筒）、２０ａ…筒内圧センサ、２１…インジェクタ、３０…ＥＧＲ配管、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。

Claims (21)

1. 対象エンジンのシリンダ内での燃料の燃焼を通じて同エンジンの出力軸にトルクを生成してその出力軸を回転させるエンジンの制御装置であって、
   前記燃料の供給量から見込まれる理想的な発生熱量である目標発生熱量とその燃料により実際に発生した実発生熱量との比率に相当する燃焼率を取得する燃焼率取得手段を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に応じた制御量で該燃焼率に係るパラメータを制御して燃焼率を高める燃焼率向上手段を備える請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて前記燃焼率に係るパラメータの補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存する補正係数取得手段を備え、前記燃焼率向上手段は、前記補正係数取得手段により保存された補正係数のうちその時の燃焼条件に対応するものを用いて、前記燃焼率を高めるものである請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記燃焼率に係るパラメータとして複数種のパラメータが用意され、前記補正係数取得手段は、その時のエンジン運転条件に基づいてそれら複数種のパラメータのうちの１つ又は複数を選択するとともに、その選択された１乃至複数のパラメータについて、前記補正係数を求め、保存するものである請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率が十分高いか否かを判断する燃焼率大小判断手段を備え、
   前記補正係数取得手段は、前記燃焼率大小判断手段により燃焼率が高くない旨判断された場合に、その燃焼率に基づいて前記補正係数を求めるとともに、その求めた補正係数をその時の燃焼条件に関連付けて保存するものである請求項３又は４に記載のエンジン制御装置。
6. 前記燃焼率向上手段は、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて、シリンダ内の雰囲気を局所的にエネルギーレベル増大側に変化させて着火を生じ易くする着火補助装置の駆動を制御するものであり、前記燃焼率に係るパラメータの１つは、その着火補助装置の駆動量である請求項２〜５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
7. 前記着火補助装置は、前記シリンダ内の所定部位に設けられた発熱体を熱して前記シリンダ内の雰囲気を局所的に高温にするヒータを含んで構成される請求項６に記載のエンジン制御装置。
8. 前記燃焼率に係るパラメータの１つは、前記シリンダ内における着火時の筒内温度に係るパラメータである請求項２〜７のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
9. 前記エンジンの吸排気系は、吸気通路又は排気通路又は吸排気通路の連結路における所定部位にて複数本に分岐して下流側で再び合流して吸気通路に接続されるものであって且つ、前記複数本の分岐通路のうち、少なくともその２つは分岐部分から合流部分までの気体流通による放熱量が互いに相違するものである配管を含んで構成されており、前記燃焼率向上手段は、前記分岐部分から合流部分までの気体流通について、前記放熱量の異なる複数の分岐通路の少なくとも１つの通路の流通面積を可変とするものである請求項８に記載のエンジン制御装置。
10. 前記エンジンは、前記シリンダに対する吸気と燃料との混合気を圧縮するとともにその圧縮状態の混合気を着火して燃料を燃焼させるものであり、前記燃焼率に係るパラメータの１つは、前記シリンダ内における着火時の筒内圧力に係るパラメータである請求項２〜９のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
11. 前記燃焼率に係るパラメータの１つは、前記シリンダに対する吸気充填効率に係るパラメータである請求項１０に記載のエンジン制御装置。
12. 前記燃焼率に係るパラメータの１つは、前記シリンダに対する吸気の圧力に係るパラメータである請求項１１に記載のエンジン制御装置。
13. 前記燃焼率向上手段は、前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に基づいて、前記シリンダに対する吸気の過給量を可変制御するものである請求項１２に記載のエンジン制御装置。
14. 前記燃焼率に係るパラメータの１つは、前記シリンダに対する吸気と燃料との混合気の着火時期に係るパラメータである請求項８〜１３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
15. 前記燃焼率取得手段により取得された燃焼率に応じた制御量で該燃焼率に係るパラメータを制御して燃焼率を下限及び上限の定められた所定範囲に収める燃焼率制御手段を備える請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
16. 前記シリンダ内の圧力を測定する筒内圧センサの出力信号に基づいて前記実発生熱量を求める実発生熱量取得手段を備える請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
17. 前記エンジンの燃料噴射制御に際して、所定の燃料噴射弁に対して噴射量を示す指令値を出力する噴射制御手段と、
    前記噴射制御手段により出力される指令値又はその相当値に基づいて、前記燃料の供給量を求める燃料量取得手段と、
    を備える請求項１〜１６のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
18. 前記エンジンの燃料噴射制御に際して、所定の燃料噴射弁の燃料噴射による燃料圧力の変動度合を検出する燃料圧力検出手段と、
    前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動度合に基づいて、前記燃料の供給量を求める燃料量取得手段と、
    を備える請求項１〜１６のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
19. 前記エンジンの燃料噴射制御に際して、１燃焼サイクル中にあって出力トルクを主に生成するためのメイン噴射を行う前又は行った後で該メイン噴射よりも少量の噴射量にてサブ噴射を行うサブ噴射実行手段を備え、
    前記燃焼率取得手段は、前記サブ噴射実行手段により行われたサブ噴射について前記燃焼率を取得するものである請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
20. 前記燃焼率取得手段は、前記メイン噴射の前に行われるサブ噴射であるパイロット噴射、及び、前記メイン噴射に対して所定時間だけ遅れて行われるサブ噴射であるポスト噴射の少なくとも一方について、前記燃焼率を取得するものである請求項１９に記載のエンジン制御装置。
21. 前記対象エンジンは、前記シリンダ内に直接的に噴射供給された燃料を燃焼させる筒内噴射式エンジンである請求項１〜２０のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。

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