JP4914874B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、既燃ガスの一部をＥＧＲガスとして気筒内に存在させるＥＧＲ装置が設けられ、気筒内に燃料が噴射される内燃機関において、その動作を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関はディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）であり、このエンジンには、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるための外部ＥＧＲ装置が設けられていて、この外部ＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスの量（以下、単に「ＥＧＲガス量」という）を制御するためのＥＧＲ制御弁を有している。この従来の制御装置では、エンジンにおける燃料噴射量、燃料噴射時期およびＥＧＲガス量が、次のようにして制御される。まず、エンジンの運転状態に応じて、第１、第２および第３の燃焼圧特性値を算出する。この第１燃焼圧特性値は、エンジンにおける実際の燃料噴射量と密接な相関関係を有し、第２燃焼圧特性値は、気筒内での燃料の燃焼の実際の終了タイミングと密接な相関関係を有し、第３燃焼圧特性値は、実際のＥＧＲ率（気筒内に吸入されたガスに対するＥＧＲガス量の割合）と密接な相関関係を有している。

次に、エンジンの運転状態に応じ、あらかじめ定められた所定のマップを検索することによって、第１〜第３の燃焼圧特性値の目標値を算出する。これらの目標値は、エンジンの最適な燃焼状態が得られるように設定されている。そして、第１燃焼圧特性値の実際値が目標値になるように、燃料噴射量を制御するとともに、第２燃焼圧特性値の実際値が目標値になるように、燃料噴射時期を制御する。また、第３燃焼圧特性値の実際値が目標値になるように、ＥＧＲ制御弁の開度を制御し、ＥＧＲガス量を制御する。以上により、この従来の制御装置では、内燃機関において最適な燃焼状態を得るようにしている。

一般に、外部ＥＧＲガス装置は、排ガスの一部を吸気管に還流させるため、そのＥＧＲ制御弁の開度を変更しても、ＥＧＲガス量は、すぐには変化せず、遅れをもって変化する。また、エンジンの負荷が急激に変化する過渡運転時には、エンジンの最適な燃焼状態が得られるようなＥＧＲガス量も急激に変化する。これに対し、上述した従来の制御装置では、所定のマップの検索により算出した第３燃焼圧特性値の目標値に応じてＥＧＲ制御弁の開度を制御するにすぎないので、エンジンの過渡運転時、ＥＧＲガス量を適切に制御できない場合がある。その場合には、気筒内における燃料の燃焼状態が不安定になることによって、エンジンにおける燃焼音の過大化や、燃費および排ガス特性の悪化を招いてしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の過渡運転時において、燃焼音を抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

特開２００５−２４８７０３号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、既燃ガスの一部をＥＧＲガスとして気筒３ｂ内に存在させるＥＧＲ装置１４が設けられ、気筒３ｂ内に燃料が噴射される内燃機関３において、内燃機関３の動作を制御する内燃機関の制御装置１であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（実施形態における（以下、本項において同じ）クランク角センサ３２、アクセル開度センサ３６、ＥＣＵ２、ステップ４１）と、検出された内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）に応じて、ＥＧＲガスの量（実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴ）を制御するＥＧＲガス量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５２および５５〜５７）と、気筒３ｂ内における燃料の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータ（実着火時期ＴＦＡＣＴ、実着火遅れＳＦＡＣＴ）を検出する燃焼状態パラメータ検出手段（筒内圧センサ３１、ＥＣＵ２、ステップ６、ステップ１１）と、内燃機関３の運転状態に応じて、燃焼状態パラメータの目標となる目標燃焼状態パラメータ（目標着火時期ＴＦＣＭＤ、目標着火遅れＳＦＣＭＤ）を設定する目標燃焼状態パラメータ設定手段（ＥＣＵ２、ステップ７１、ステップ１２）と、内燃機関３が過渡運転状態にあるか否かを判定する過渡運転判定手段（ＥＣＵ２、図６）と、内燃機関３が過渡運転状態にあると判定されているときに、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの比較結果（着火遅れ偏差ＤＳＦ）に基づき、目標燃焼状態パラメータを補正することによって、補正後目標燃焼状態パラメータ（補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤ）を算出する補正後目標燃焼状態パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ７６）と、内燃機関３が過渡運転状態にあると判定されているときに、燃焼状態パラメータが補正後目標燃焼状態パラメータになるように、気筒３ｂ内への燃料の噴射時期（目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤ）を補正する燃料噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、ステップ７７〜７９）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲガスの量（以下、単に「ＥＧＲガス量」という）が、検出された内燃機関の運転状態に応じ、ＥＧＲガス量制御手段によって制御される。これにより、ＥＧＲガス量を、内燃機関の運転状態に応じた適正な量に制御することができる。

また、気筒内における燃料の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータが、燃焼状態パラメータ検出手段によって検出されるとともに、燃焼状態パラメータの目標値である目標燃焼状態パラメータが、検出された内燃機関の運転状態に応じ、目標燃焼状態パラメータ設定手段によって設定される。さらに、内燃機関が過渡運転状態にあるか否かが、過渡運転判定手段によって判定されるとともに、過渡運転状態にあると判定されているときに、補正後目標燃焼状態パラメータ算出手段によって、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの比較結果に基づき、目標燃焼状態パラメータを補正することで、補正後目標燃焼状態パラメータが算出される。また、内燃機関が過渡運転状態にあると判定されているときに、燃焼状態パラメータが補正後目標燃焼状態パラメータになるように、気筒内への燃料の噴射時期（以下「燃料噴射時期」という）が、燃料噴射時期補正手段によって補正される。

過渡運転時において、ＥＧＲガス量の応答遅れによって気筒内における燃料の燃焼状態が変動すると、適正な燃焼状態を表す目標燃焼状態パラメータに対する燃焼状態パラメータの隔たりは大きくなる。このため、過渡運転時において、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの比較結果は、ＥＧＲガス量の応答遅れの度合を良好に表す。したがって、本発明によれば、内燃機関の過渡運転時、ＥＧＲガス量の応答遅れに応じた補正量で目標燃焼状態パラメータを補正した補正後目標燃焼状態パラメータを算出することが可能である。また、燃料噴射時期は、ＥＧＲガス量よりも高い応答特性を有するので、過渡運転時にも、大きな応答遅れを伴わずに制御可能である。したがって、上記のような補正後目標燃焼状態パラメータに基づく上述した燃料噴射時期の制御を行うことによって、ＥＧＲガス量の応答遅れによる燃焼状態への影響を補償でき、気筒内における燃料の適正な燃焼状態を得ることができる。その結果、内燃機関の過渡運転時において、燃焼音を抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置１において、燃焼状態パラメータには、気筒３ｂ内に供給された燃料の着火時期（実着火時期ＴＦＡＣＴ）、気筒３ｂ内への燃料の噴射時期から着火時期までの着火遅れ期間（実着火遅れＳＦＡＣＴ）、および、気筒３ｂ内の圧力の変化率の少なくとも１つが含まれることを特徴とする。

この構成によれば、気筒内における燃料の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータとして、気筒内に供給された燃料の着火時期、燃料噴射時期から着火時期までの着火遅れ期間、および、気筒内の圧力の変化率の少なくとも１つが用いられる。これらのパラメータはいずれも、気筒内における燃料の燃焼状態と密接な相関関係を有するので、燃焼状態パラメータに応じた燃料噴射時期の補正を適切に行うことができ、ひいては、過渡運転時において、燃焼音を確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を確実に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置１において、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの乖離度合を表す乖離度合パラメータ（着火遅れ偏差ＤＳＦ）を算出する乖離度合パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３）と、乖離度合パラメータ算出手段により今回までに算出された複数の乖離度合パラメータに基づいて、乖離度合パラメータの学習値（学習値ＧＤＳＦ）を算出する学習手段（ＥＣＵ２、ステップ２４〜２６）と、をさらに備え、ＥＧＲガス量制御手段は、算出された乖離度合パラメータの学習値にさらに応じて、ＥＧＲガスの量を制御する（ステップ５４〜５７）ことを特徴とする。

この構成によれば、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの乖離度合を表す乖離度合パラメータが、乖離度合パラメータ算出手段によって算出されるとともに、乖離度合パラメータの学習値が、今回までに算出された複数の乖離度合パラメータに基づき、学習手段によって算出される。また、ＥＧＲガス量が、算出された乖離度合パラメータの学習値にさらに応じて制御される。請求項１の作用で述べた内燃機関の運転状態に応じたＥＧＲガス量の制御だけでは、燃料の性状や、ＥＧＲ装置の動作特性、湿度などの環境要因の変化による影響によって適正な燃焼状態が得られないことがあり、その場合には、目標燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータの間に隔たりが生じる。そのような場合でも、本発明によれば、上述した乖離度合パラメータにさらに応じたＥＧＲガス量の制御によって、燃料の性状などの変化による影響を補償でき、それにより、目標燃焼状態パラメータで表されるような適正な燃焼状態が得られるので、燃焼音を抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。

また、この場合、ＥＧＲガス量の制御に、今回までに算出された複数の乖離度合パラメータに基づいて算出された学習値を用いるので、燃焼状態パラメータ検出手段で検出された燃焼状態パラメータなどに含まれうるノイズや実際の燃焼状態の変動などによって、燃焼状態パラメータが一時的に変動した場合でも、それによる影響を抑制しながら、ＥＧＲガス量の制御を適切に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置１において、内燃機関３では、気筒３ｂ内への燃料の噴射として、パイロット噴射とメイン噴射が順次、行われ、燃料噴射時期補正手段は、メイン噴射の時期（目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤ）を補正し、乖離度合パラメータの学習値に応じて、パイロット噴射の時期およびパイロット噴射による燃料量の少なくとも一方を制御するパイロット噴射制御手段（ＥＣＵ２、ステップ６３、６４、６６、および６７）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、パイロット噴射の時期（以下「パイロット噴射時期」という）およびパイロット噴射による燃料量（以下「パイロット噴射量」という）の少なくとも一方が、乖離度合パラメータの学習値に応じ、パイロット噴射制御手段によって制御される。このため、燃料の性状などの変化による影響によって適正な燃焼状態が得られないような場合でも、上述した燃焼状態パラメータに応じたパイロット噴射時期および／またはパイロット噴射量の制御により、燃料の性状などの変化による影響をより適切に補償することができる。それにより、目標燃焼状態パラメータで表されるような適正な燃焼状態が確実に得られるので、燃焼音を確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を確実に得ることができる。また、上記のパイロット噴射時期およびパイロット噴射量の制御においても、請求項３のＥＧＲガス量の制御と同様、乖離度合パラメータの学習値を用いるので、燃焼状態パラメータが一時的に変動した場合でも、それによる影響を抑制しながら、パイロット噴射時期およびパイロット噴射量の制御を適切に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置１において、学習手段は、内燃機関３が過渡運転状態にあると判定されているという条件、および、前回の乖離度合パラメータの学習値の算出から所定期間（所定時間ＴＲＥＦ）が経過していないという条件の少なくとも一方が成立しているとき（ステップ２１：ＹＥＳ、ステップ２２：ＮＯ）に、乖離度合パラメータの学習値の算出を禁止することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の過渡運転時に、および／または、前回の乖離度合パラメータの学習値の算出から所定期間が経過していないときに、乖離度合パラメータの学習値の算出が禁止される。内燃機関の過渡運転時には、内燃機関の運転状態が急激に変化することから、それ以外の場合よりも燃焼状態が大きく変化するので、そのような過渡運転時における乖離度合パラメータは、燃焼状態への燃料の性状や、ＥＧＲ装置の動作特性、湿度などの環境要因の変化による影響の度合を良好には表さない。したがって、そのような過渡運転時に、上述したように乖離度合パラメータの学習値の算出を行わないようにすることにより、この学習値に応じたＥＧＲガス量などの制御によって燃料の性状などの変化による影響をより適切に補償することができ、ひいては、燃焼音をより確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性をより確実に得ることができる。

また、ＥＧＲ装置の動作特性などは、すぐには変化しないので、それによる燃焼状態への影響を補償するためには、乖離度合パラメータの学習値の算出は、ある程度の期間をおいて行えば十分である。したがって、上述したように、前回の算出から所定期間が経過していることを条件として、乖離度合パラメータの学習値の算出を行うことによって、ＥＧＲ装置の動作特性などの変化による影響を適切に補償しながら、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置１を概略的に示しており、同図に示すように、制御装置１は、後述するＥＣＵ２や各種のセンサを備えている。

また、図１は、制御装置１を適用した内燃機関３を概略的に示しており、この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に駆動源として搭載されたディーゼルエンジンである。図１に示すように、エンジン３のシリンダヘッド３ａには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、気筒３ｂ内のピストン３ｃに臨むように取り付けられている。

このインジェクタ６は、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。この高圧ポンプは、燃料タンクの燃料を、高圧に昇圧した後、コモンレールを介してインジェクタ６に送り、インジェクタ６はこの燃料を気筒３ｂ内に噴射する。エンジン３では、この燃料噴射として、エンジン３の吸気行程中から圧縮行程中の任意の期間に燃料を噴射するパイロット噴射と、圧縮行程中に燃料を噴射するメイン噴射の双方が、実行される。また、パイロット噴射用およびメイン噴射用の燃料噴射量および燃料噴射時期は、ＥＣＵ２によって制御される。以下、パイロット噴射用の燃料噴射時期および燃料噴射量をそれぞれ、「パイロット噴射時期」および「パイロット噴射量」といい、メイン噴射用の燃料噴射時期を「メイン噴射時期」という。なお、本実施形態では、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期はそれぞれ、パイロット噴射およびメイン噴射の終了タイミングとして定義されている。

また、インジェクタ６には、筒内圧センサ３１が一体に取り付けられている。この筒内圧センサ３１は、リング状の圧電素子で構成されており、気筒３ｂ内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰＶを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この筒内圧変化量ＤＰＶに基づき、気筒３ｂ内の圧力（以下「筒内圧」という）を後述するようにして算出する。

さらに、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３２ａが取り付けられており、このマグネットロータ３２ａとＭＲＥピックアップ３２ｂによって、クランク角センサ３２が構成されている。このクランク角センサ３２は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、ピストン３ｃが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号である。

また、吸気管４には、過給装置７が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。

過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。

アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中に、ベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。

さらに、吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１とスロットル弁１２が設けられている。このインタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。上記のスロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されており、スロットル弁１２の開度は、このアクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。

また、吸気管４には、インタークーラ１１とスロットル弁１２の間に過給圧センサ３３が設けられている。この過給圧センサ３３は、吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気管４のスロットル弁１２よりも下流側と排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、気筒３ｂ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。

上記のＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量が、ＥＣＵ２からの駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガスの量（以下、単に「ＥＧＲガス量」という）が制御される。ＥＧＲ制御弁１４ｂのバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフト量センサ３４によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、このＥＧＲ冷却装置１５は、バイパス通路１５ａと、ＥＧＲ通路切換弁１５ｂと、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に設けられたＥＧＲクーラ１５ｃを有している。このバイパス通路１５ａは、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に、ＥＧＲクーラ１５ｃをバイパスするように設けられており、上記のＥＧＲ通路切換弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられている。ＥＧＲ通路切換弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切換弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管１４ａ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り換える。

以上により、ＥＧＲ通路切換弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。

また、排気管５には、排ガス流量センサ３５が設けられており、この排ガス流量センサ３５は、排ガスの流量（以下「排ガス流量」という）ＱＥを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３６から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ３１〜３６からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＥＣＵ２は、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、ＥＧＲガス量や、燃料噴射量、燃料噴射時期の制御を含むエンジン３の動作を制御する。

ＥＣＵ２による制御の概要を述べると、ＥＣＵ２は、エンジン３の動作を制御するための各種の制御用のパラメータを算出する（図３〜図５および図７）とともに、算出された各種の制御用のパラメータに応じ、ＥＧＲガス量、パイロット噴射、およびメイン噴射時期をそれぞれ制御する（図８、図９および図１０）。また、エンジン３が過渡運転状態にあるか否かを判定する（図６）とともに、その判定結果にさらに応じて、メイン噴射時期を制御する。以下、ＥＣＵ２で行われる各種の処理について、図３〜図１０を参照しながら説明する。

図３は、各種の制御用のパラメータを算出するための制御用パラメータ算出処理を示している。本処理は、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、検出された筒内圧変化量ＤＰＶを積分することによって、筒内圧Ｐθを算出する。次に、ＣＲＫ信号に基づいて、筒内容積変化率ｄＶθを算出する（ステップ２）。この筒内容積変化率ｄＶθは、所定クランク角度当たりの気筒３ｂ内の容積（シリンダヘッド３ａとピストン３ｃで規定される気筒３ｂ内の容積）の変化率である。

次いで、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づいて、筒内容積Ｖθを算出する（ステップ３）。この筒内容積Ｖθは、そのときどきの気筒３ｂ内の容積である。次に、ＣＲＫ信号および筒内圧変化量ＤＰＶに応じ、筒内圧変化率ｄＰθを算出する（ステップ４）。この筒内圧変化率ｄＰθは、上記の所定クランク角度当たりの筒内容積Ｖθの変化率である。

次に、上記ステップ１〜４でそれぞれ算出された筒内圧Ｐθ、筒内容積変化率ｄＶθ、筒内容積Ｖθおよび筒内圧変化率ｄＰθを用い、気筒３ｂ内における、所定クランク角度当たりの熱発生率ｄＱθを、次式（１）によって算出する（ステップ５）。
ｄＱθ＝（κ・Ｐθ・１０００・ｄＶθ＋ｄＰθ・１０００・Ｖθ）
／（κ−１） ……（１）
ここで、κは所定の比熱比であり、例えば１．３４に設定されている。

次いで、気筒３ｂ内における燃料の実際の着火時期（以下「実着火時期」という）ＴＦＡＣＴを算出する（ステップ６）。この実着火時期ＴＦＡＣＴは、次のようにして算出される。すなわち、上記ステップ５で算出された熱発生率ｄＱθを積分することによって、気筒３ｂ内における熱発生量を算出する。そして、前述したＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に応じ、エンジン３の１燃焼サイクル中において、算出された熱発生量がその総熱発生量の１／２になったときのクランク角度位置を、実着火時期ＴＦＡＣＴとして算出する。

次に、エンジン３における図示平均有効圧力ＩＭＥＰを算出し（ステップ７）、本処理を終了する。この図示平均有効圧力ＩＭＥＰは、筒内圧変化量ＤＰＶを用い、本出願人が特開２００６−５２６４７号公報に開示した手法によって算出される。

図４は、実着火遅れＳＦＡＣＴなどを算出する着火遅れ算出処理を示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ１１では、実着火遅れＳＦＡＣＴを算出する。この実着火遅れＳＦＡＣＴは、前述したメイン噴射時期から上記の実着火時期ＴＦＡＣＴまでの期間（メイン噴射による燃料が着火するまでに要した時間）を、クランク角度で表したものであり、実着火時期ＴＦＡＣＴから最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴを減算することによって、算出される。この最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴは、後述するように算出されるものであり、それに基づく駆動信号がインジェクタ６に出力されることによって、メイン噴射時期が制御される。なお、実着火遅れＳＦＡＣＴの算出には、前回の燃焼サイクルにおいて算出された実着火時期ＴＦＡＣＴおよび最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴが用いられる。以上により、実着火遅れＳＦＡＣＴは、前回の燃焼サイクルにおけるメイン噴射時期から実着火時期ＴＦＡＣＴまでの実際の期間として、算出される。

次に、目標着火時期ＴＦＣＭＤから目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤを減算することによって、実着火遅れＳＦＡＣＴの目標値である目標着火遅れＳＦＣＭＤを算出する（ステップ１２）。これらの目標着火時期ＴＦＣＭＤおよび目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤはそれぞれ、実着火時期ＴＦＡＣＴおよびメイン噴射時期の目標値であり、後述するように算出される。なお、本実施形態では、目標着火遅れＳＦＣＭＤの算出に、実着火遅れＳＦＡＣＴと対応させるために、前回の燃焼サイクルにおいて算出された目標着火時期ＴＦＣＭＤおよび目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤが用いられるが、今回の燃焼サイクルにおいて算出されたＴＦＣＭＤ値およびＴＭＩＣＭＤ値を用いてもよい。

次いで、ステップ１２で算出された目標着火遅れＳＦＣＭＤと、ステップ１１で算出された実着火遅れＳＦＡＣＴとの偏差（ＳＦＣＭＤ−ＳＦＡＣＴ）を、着火遅れ偏差ＤＳＦとして算出し（ステップ１３）、本処理を終了する。

図５は、着火遅れ偏差ＤＳＦの学習値ＧＤＳＦを算出するためのＤＳＦ学習処理を示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ２１では、過渡運転フラグＦ＿ＴＲＡが「１」であるか否かを判別する。この過渡運転フラグＦ＿ＴＲＡは、図６に示す過渡運転判定処理において、エンジン３が過渡運転状態にあると判定されているときに、「１」にセットされるものである。以下、この過渡運転判定処理について説明する。

図６のステップ３１では、要求トルクＰＭＣＭＤを図３の前記ステップ７で算出した図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算することによって、トルク圧力比ＲＴＩを算出する。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、図７のステップ４１において、算出されたエンジン回転数ＮＥと検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。このマップでは、要求トルクＰＭＣＭＤは、アクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ３１で算出されたトルク圧力比ＲＴＩが所定の上限値Ｒ＿Ｈよりも小さく、かつ、所定の下限値Ｒ＿Ｌよりも大きいか否かを判別する（ステップ３２）。これらの上限値Ｒ＿Ｈおよび下限値Ｒ＿Ｌは、エンジン３が過渡運転状態にあるか否かを適切に判定できるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

上記ステップ３２の答がＹＥＳで、Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈのときには、エンジン３が過渡運転状態にない（定常運転状態にある）と判定するとともに、そのことを表すために、過渡運転フラグＦ＿ＴＲＡを「０」に設定し（ステップ３３）、本処理を終了する。

一方、ステップ３２の答がＮＯのときには、エンジン３が過渡運転状態にあると判定するとともに、そのことを表すために、過渡運転フラグＦ＿ＴＲＡを「１」に設定し（ステップ３４）、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ２１の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＴＲＡ＝１のとき、すなわち、エンジン３が過渡運転状態にあるときには、学習値ＧＤＳＦを算出せずに、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２１の答がＮＯで、エンジン３が過渡運転状態にないときには、前回の学習値ＧＤＳＦの算出から所定時間ＴＲＥＦが経過したか否かを判別する（ステップ２２）。

このステップ２２の答がＮＯで、前回の学習値ＧＤＳＦの算出から所定時間ＴＲＥＦが経過していないときには、学習値ＧＤＳＦを算出せずに、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２２の答がＹＥＳのときには、所定の条件、すなわち、次の２つの条件（ａ）および（ｂ）の双方が成立しているか否かを判別する（ステップ２３）。
（ａ）目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤと実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴとの偏差がほぼ値０であること
（ｂ）目標過給圧と検出された過給圧ＰＡＣＴとの偏差がほぼ値０であること
上記の目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤは、ＥＧＲガス量の目標値であり、後述するようにして算出される。また、実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴは、実際のＥＧＲガス量の算出値であり、後述するようにして算出される。さらに、上記の目標過給圧は、過給圧ＰＡＣＴの目標値であり、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

上記ステップ２３の答がＮＯで、上述した所定の条件が成立していないときには、学習値ＧＤＳＦを算出せずに、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２１〜２３の答がいずれもＹＥＳのときには、学習値ＧＤＳＦを算出するための実行条件が成立しているとみなす。そして、学習値ＧＤＳＦを記憶しているＥＣＵ２のＲＡＭから、そのときのエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対応する学習値ＧＤＳＦを読み出し、その前回値ＧＤＳＦＺとして設定する（ステップ２４）。次に、このステップ２４で設定した前回値ＧＤＳＦＺと、図４の前記ステップ１３で算出した着火遅れ偏差ＤＳＦを用い、次式（２）によって、今回の学習値ＧＤＳＦを算出する（ステップ２５）。
ＧＤＳＦ＝ＧＤＳＦＺ＋（ＤＳＦ−ＧＤＳＦＺ）・Ｋ ……（２）
ここで、Ｋは値０よりも大きい所定の係数である。

次いで、上記ステップ２５で算出された学習値ＧＤＳＦを、そのときのエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対応させて、ＥＣＵ２のＲＡＭに記憶する（ステップ２６）とともに、更新し、本処理を終了する。

図８は、ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御処理を示している。本処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ５１では、検出されたバルブリフト量ＬＡＣＴおよび排ガス流量ＱＥに応じ、所定のＥＧＲＡＣＴマップ（図示せず）を検索することによって、前述した実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴを算出する。このＥＧＲＡＣＴマップは、バルブリフト量ＬＡＣＴおよび排ガス流量ＱＥとＥＧＲガス量の関係を実験などによりあらかじめ求め、マップ化したものである。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のＥＧＲＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、前述した目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤを算出する（ステップ５２）。このＥＧＲＣＭＤマップでは、目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤは、適正な燃焼状態が得られるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

次いで、ＥＣＵ２のＲＡＭから、そのときのエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対応する学習値ＧＤＳＦを読み出す（ステップ５３）。次に、このステップ５３で読み出した学習値ＧＤＳＦに応じ、所定のＣＥＧＲマップ（図示せず）を検索することによって、補正値ＣＥＧＲを算出する（ステップ５４）。このＣＥＧＲマップについては後述する。次いで、上記ステップ５２で算出された目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤに、ステップ５４で算出された補正値ＣＥＧＲを加算することによって、補正後目標ＥＧＲガス量ＣＥＧＲＣＭＤを算出する（ステップ５５）。

次に、補正後目標ＥＧＲガス量ＣＥＧＲＣＭＤと、前記ステップ５１で算出された実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴとの偏差（ＣＥＧＲＣＭＤ−ＥＧＲＡＣＴ）を、ＥＧＲ偏差ＤＥＧＲとして算出する（ステップ５６）。次いで、このステップ５６で算出されたＥＧＲ偏差ＤＥＧＲに応じ、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、最終ＥＧＲガス量ＥＧＲＯＵＴを算出し（ステップ５７）、本処理を終了する。これに伴い、最終ＥＧＲガス量ＥＧＲＯＵＴに基づく駆動信号が、ＥＧＲ制御弁１４ｂに出力される。以上により、ＥＧＲガス量は、補正後目標ＥＧＲガス量ＣＥＧＲＣＭＤになるようにフィードバック制御される。

また、上記のＣＥＧＲマップは、第１ＣＥＧＲマップおよび第２ＣＥＧＲマップ（いずれも図示せず）で構成されている。この第１ＣＥＧＲマップは、学習値ＧＤＳＦが正値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短い（期間的に短い）ときに用いられ、上記の第２ＣＥＧＲマップは、学習値ＧＤＳＦが負値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長い（期間的に長い）ときに用いられる。第１ＣＥＧＲマップでは、補正値ＣＥＧＲは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いほど、気筒３ｂ内における燃料の燃焼速度が高くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤの増大補正によって、ＥＧＲガス量を増大させることで、燃焼速度を低下させ、燃焼を緩慢にし、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

また、第２ＣＥＧＲマップでは、補正値ＣＥＧＲは、負値である学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いほど、燃料の燃焼速度が低くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤの減少補正によって、ＥＧＲガス量を減少させることで、燃焼速度を上昇させ、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

図９は、前述したパイロット噴射量およびパイロット噴射時期を制御するためのパイロット噴射制御処理を示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ６１では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のＱＰＩＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、パイロット噴射量の目標値である目標パイロット噴射量ＱＰＩＣＭＤを算出する。このＱＰＩＣＭＤマップでは、目標パイロット噴射量ＱＰＩＣＭＤは、気筒３ｂ内の温度を適切に高め、それにより、メイン噴射による燃料の適正な燃焼状態が得られるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

次に、ＥＣＵ２のＲＡＭから、そのときのエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対応する学習値ＧＤＳＦを読み出す（ステップ６２）。次いで、このステップ６２で読み出された学習値ＧＤＳＦに応じ、所定のＣＱＰＩマップ（図示せず）を検索することによって、補正値ＣＱＰＩを算出する（ステップ６３）。このＣＱＰＩマップについては後述する。次に、このステップ６３で算出された補正値ＣＱＰＩを、上記ステップ６１で算出された目標パイロット噴射量ＱＰＩＣＭＤに加算することによって、最終パイロット噴射量ＱＰＩＯＵＴを算出する（ステップ６４）。これに伴い、最終パイロット噴射量ＱＰＩＯＵＴに基づく駆動信号がインジェクタ６に出力されることによって、パイロット噴射量は、最終パイロット噴射量ＱＰＩＯＵＴになるように制御される。

また、上記のＣＱＰＩマップは、第１ＣＱＰＩマップおよび第２ＣＱＰＩマップ（いずれも図示せず）で構成されている。この第１ＣＱＰＩマップは、学習値ＧＤＳＦが正値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いときに用いられ、上記の第２ＣＱＰＩマップは、学習値ＧＤＳＦが負値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いときに用いられる。第１ＣＱＰＩマップでは、補正値ＣＱＰＩは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いほど、燃料の燃焼速度が高くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、目標パイロット噴射量ＱＰＩＣＭＤの減少補正によって、パイロット噴射量を減少させることにより、気筒３ｂ内の温度を低下させることで、燃焼速度を低下させ、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

また、上記の第２ＣＱＰＩマップでは、補正値ＣＱＰＩは、負値である学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いほど、燃料の燃焼速度が低くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、目標パイロット噴射量ＱＰＩＣＭＤの増大補正により、パイロット噴射量を増大させることによって、気筒３ｂ内の温度を上昇させることで、燃焼速度を上昇させ、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

次いで、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のＴＰＩＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、パイロット噴射時期の目標値である目標パイロット噴射時期ＴＰＩＣＭＤを算出する（ステップ６５）。このＴＰＩＣＭＤマップでは、目標パイロット噴射時期ＴＰＩＣＭＤは、パイロット噴射による燃料を良好に燃焼させることによって、気筒３ｂ内の温度を適切に高め、それにより、メイン噴射による燃料の適正な燃焼状態が得られるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

次に、前記ステップ６２で読み出された学習値ＧＤＳＦに応じ、所定のＣＴＰＩマップ（図示せず）を検索することによって、補正値ＣＴＰＩを算出する（ステップ６６）。このＣＴＰＩマップについては後述する。次いで、上記ステップ６５で算出された目標パイロット噴射時期ＴＰＩＣＭＤに、補正値ＣＴＰＩを加算することによって、最終パイロット噴射時期ＴＰＩＯＵＴを算出し（ステップ６７）、本処理を終了する。これに伴い、最終パイロット噴射時期ＴＰＩＯＵＴに基づく駆動信号がインジェクタ６に出力されることによって、パイロット噴射時期は、最終パイロット噴射時期ＴＰＩＯＵＴになるように制御される。

また、上記のＣＴＰＩマップは、第１ＣＴＰＩマップおよび第２ＣＴＰＩマップ（いずれも図示せず）で構成されている。この第１ＣＴＰＩマップは、学習値ＧＤＳＦが正値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いときに用いられ、上記の第２ＣＴＰＩマップは、学習値ＧＤＳＦが負値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いときに用いられる。第１ＣＴＰＩマップでは、補正値ＣＴＰＩは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、目標パイロット噴射時期ＴＰＩＣＭＤをより遅角側に補正するように設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦが大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いほど、燃料の燃焼速度が高くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、より遅角側へのパイロット噴射時期の制御によって、パイロット噴射による燃料を一気に燃焼させないことにより、気筒３ｂ内の温度を低下させることで、燃焼速度を低下させ、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

また、第２ＣＴＰＩマップでは、補正値ＣＴＰＩは、負値である学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、目標パイロット噴射時期ＴＰＩＣＭＤをより進角側に補正するように設定されている。これは、学習値ＧＤＳＦの絶対値が大きいほど、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いほど、燃料の燃焼速度が低くなりすぎ、燃焼状態が適正ではないので、より進角側へのパイロット噴射時期の制御によって、パイロット噴射による燃料を、予混合燃焼で一気に燃焼させることにより、気筒３ｂ内の温度を上昇させることで、燃焼速度を上昇させ、それにより、適正な燃焼状態を得るためである。

図１０は、前述したメイン噴射時期を制御するためのメイン噴射時期制御処理を示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ７１では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した目標着火時期ＴＦＣＭＤを算出する。このマップでは、目標着火時期ＴＦＣＭＤは、適正な燃焼状態が得られるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のＴＭＩＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、前述した目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤを算出する（ステップ７２）。このＴＭＩＣＭＤマップでは、目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤは、上述した目標着火時期ＴＦＣＭＤに対応して設定されており、実着火時期ＴＦＡＣＴが目標着火時期ＴＦＣＭＤになるように、実験などによりあらかじめ設定されている。

次いで、図６の前記ステップ３３または３４で設定された過渡運転フラグＦ＿ＴＲＡが「１」であるか否かを判別する（ステップ７３）。この答がＮＯで、エンジン３が過渡運転状態にないときには、上記ステップ７１で算出された目標着火時期ＴＦＣＭＤと、図３の前記ステップ６で算出された実着火時期ＴＦＡＣＴとの偏差（ＴＦＣＭＤ−ＴＦＡＣＴ）を、着火時期偏差ＤＴＦとして算出する（ステップ７４）。

一方、上記ステップ７３の答がＹＥＳで、エンジン３が過渡運転状態にあるときには、図４の前記ステップ１３で算出された着火遅れ偏差ＤＳＦに応じ、所定のＣＴＦマップ（図示せず）を検索することによって、補正値ＣＴＦを算出する（ステップ７５）。このＣＴＦマップについては後述する。次に、ステップ７１で算出された目標着火時期ＴＦＣＭＤに、ステップ７５で算出された補正値ＣＴＦを加算することによって、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤを算出する（ステップ７６）。次いで、このステップ７６で算出された補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤと、実着火時期ＴＦＡＣＴとの偏差（ＣＴＦＣＭＤ−ＴＦＡＣＴ）を、着火時期偏差ＤＴＦとして算出する（ステップ７７）。

上記ステップ７４または７７に続くステップ７８では、算出された着火時期偏差ＤＴＦに基づき、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、Ｆ／Ｂ補正値ＣＭＩを算出する（ステップ７８）。次に、前記ステップ７２で算出された目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤに、ステップ７８で算出されたＦ／Ｂ補正値ＣＭＩを加算することによって、最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴを算出し（ステップ７９）、本処理を終了する。これに伴い、最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴに基づく駆動信号が、インジェクタ６に出力される。これにより、メイン噴射時期が制御されることによって、実着火時期ＴＦＡＣＴは、エンジン３の過渡運転時でないときには目標着火時期ＴＦＣＭＤになるように、過渡運転時には補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤになるように、それぞれフィードバック制御される。

また、エンジン３の過渡運転時に用いられる上記のＣＴＦマップは、第１ＣＴＦマップおよび第２ＣＴＦマップ（いずれも図示せず）で構成されている。この第１ＣＴＦマップは、着火遅れ偏差ＤＳＦが正値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いときに用いられ、上記の第２ＣＴＦマップは、着火遅れ偏差ＤＳＦが負値のとき、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いときに用いられる。第１ＣＴＦマップでは、補正値ＣＴＦは、着火遅れ偏差ＤＳＦが大きいほど、目標着火時期ＴＦＣＭＤをより遅角側に補正するように設定されている。これは次の理由による。着火遅れ偏差ＤＳＦが大きいこと、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いことは、過渡運転に伴ってＥＧＲガス量がその応答遅れで不足することにより、気筒３ｂ内において燃料が燃焼しやすいという状況であることを表している。そのような状況において、前述したようにＴＦＣＭＤマップの検索で設定された目標着火時期ＴＦＣＭＤをそのまま用いると、実着火時期ＴＦＡＣＴが早くなりすぎることによって、適正な燃焼状態が得られない。このため、目標着火時期ＴＦＣＭＤをより遅角側に補正することによって、実着火時期ＴＦＡＣＴを適切に遅らせることにより、適正な燃焼状態を得るためである。

また、第２ＣＴＦマップでは、補正値ＣＴＦは、負値である着火遅れ偏差ＤＳＦの絶対値が大きいほど、目標着火時期ＴＦＣＭＤをより進角側に補正するように設定されている。これは次の理由による。着火遅れ偏差ＤＳＦの絶対値が大きいこと、すなわち、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いことは、過渡運転に伴ってＥＧＲガス量がその応答遅れで過剰になることにより、燃料が燃焼しにくいという状況であることを表している。そのような状況において、目標着火時期ＴＦＣＭＤをそのまま用いると、実着火時期ＴＦＡＣＴが遅くなりすぎることによって、適正な燃焼状態が得られない。このため、目標着火時期ＴＦＣＭＤをより進角側に補正することによって、実着火時期ＴＦＡＣＴを適切に進めることにより、適正な燃焼状態を得るためである。

また、本実施形態における各種の要素と本発明の各種の要素との対応関係は、次の通りである。すなわち、ＥＣＵ２が、運転状態検出手段、ＥＧＲガス量制御手段、燃焼状態パラメータ検出手段、目標燃焼状態パラメータ設定手段、過渡運転判定手段、補正後目標燃焼状態パラメータ算出手段、燃料噴射時期補正手段、乖離度合パラメータ算出手段、学習手段、およびパイロット噴射制御手段に相当する。また、筒内圧センサ３１が燃焼状態パラメータ検出手段に、クランク角センサ３２およびアクセル開度センサ３６が運転状態検出手段に、それぞれ相当する。

さらに、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤが検出された内燃機関の運転状態に、実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴがＥＧＲガスの量に、それぞれ相当する。また、実着火時期ＴＦＡＣＴが燃焼状態パラメータおよび着火時期に、目標着火時期ＴＦＣＭＤが目標燃焼状態パラメータに、実着火遅れＳＦＡＣＴが燃焼状態パラメータおよび着火遅れ期間に、それぞれ相当する。さらに、目標着火遅れＳＦＣＭＤが目標燃焼状態パラメータに、着火遅れ偏差ＤＳＦが燃焼状態パラメータとの比較結果および乖離度合パラメータに、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤが補正後目標燃焼状態パラメータに、それぞれ相当する。また、目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤが気筒内への燃料の噴射時期およびメイン噴射の時期に、学習値ＧＤＳＦが乖離度合パラメータの学習値に、所定時間ＴＲＥＦが所定期間に、それぞれ相当する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いて算出された目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤに応じて、ＥＧＲガス量が制御される（ステップ５２、および５５〜５７）。これにより、ＥＧＲガス量を、エンジン３の運転状態に応じた適正な大きさに制御することができる。また、エンジン３の過渡運転時に、着火遅れ偏差ＤＳＦに基づき、目標着火時期ＴＦＣＭＤを補正することで、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤが算出される（ステップ７５および７６）。さらに、過渡運転時に、実着火時期ＴＦＡＣＴが補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤになるように算出したＦ／Ｂ補正値ＣＭＩによって目標メイン噴射時期ＴＭＩＣＭＤを補正するとともに、それにより算出した最終メイン噴射時期ＴＭＩＯＵＴに基づいて、メイン噴射時期が制御される（ステップ７７〜７９）。

また、上記の着火遅れ偏差ＤＳＦに基づく目標着火時期ＴＦＣＭＤの補正において、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも短いほど、すなわち、ＥＧＲガス量の応答遅れにより燃料が燃焼しやすいほど、目標着火時期ＴＦＣＭＤがより遅角側に補正される。それに加え、実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤよりも長いほど、すなわち、ＥＧＲガス量の応答遅れにより燃料が燃焼しにくいほど、目標着火時期ＴＦＣＭＤがより進角側に補正される。以上により、ＥＧＲガス量の応答遅れによる燃焼状態への影響を補償でき、気筒３ｂ内における燃料の適正な燃焼状態を得ることができる。その結果、エンジン３の過渡運転時において、燃焼音を抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。さらに、上記のようなメイン噴射時期の制御に、気筒３ｂ内における燃料の燃焼状態と密接な相関関係を有する実着火時期ＴＦＡＣＴを用いるので、過渡運転時において、燃焼音を確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を確実に得ることができる。

また、着火遅れ偏差ＤＳＦの学習値ＧＤＳＦにさらに応じて、ＥＧＲガス量が制御される（ステップ５４〜５７）。これにより、燃料の性状や、ＥＧＲ装置１４、ＥＧＲクーラ１５ｃ、インタークーラ１１、および各種のセンサの動作（出力）特性、湿度などの環境要因の変化による影響によって適正な燃焼状態が得られないような場合でも、この影響を補償でき、それにより、目標着火遅れＳＦＣＭＤで表されるような適正な燃焼状態が得られるので、燃焼音を抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。特に、ＥＧＲガス量の制御に用いられる実ＥＧＲガス量ＥＧＲＡＣＴの算出を、吸気管４に設けられたエアーフローセンサで検出した吸入空気量に応じて行う場合には、このようなエアーフローセンサの出力特性は特に変化しやすく、それによる燃焼状態への影響が顕著になる。このような場合に、上記の学習値ＧＤＳＦに応じたＥＧＲガス量の制御を行うことによって、エアーフローセンサの出力特性の変化による影響を補償でき、上述した効果を有効に得ることができる。

さらに、パイロット噴射時期およびパイロット噴射量の双方が、学習値ＧＤＳＦに応じて制御される（ステップ６３、６４、６６および６７）。このため、燃料の性状などの変化による影響によって適正な燃焼状態が得られないような場合でも、この影響をより適切に補償することができる。それにより、目標着火遅れＳＦＣＭＤで表されるような適正な燃焼状態が確実に得られるので、燃焼音を確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性を確実に得ることができる。

また、学習値ＧＤＳＦを、その前回値ＧＤＳＦＺと今回の着火遅れ偏差ＤＳＦに基づいて算出する（ステップ２４、２５）ので、筒内圧センサ３１で検出された筒内圧変化量ＤＰＶに含まれうるノイズや実際の燃焼状態の変動などによって、実着火遅れＴＦＡＣＴが一時的に変動した場合でも、それによる影響を抑制しながら、ＥＧＲガス量、パイロット噴射時期およびパイロット噴射量を制御することができる。

さらに、エンジン３の過渡運転時（ステップ２１：ＹＥＳ）に、学習値ＧＤＳＦの算出が禁止される。したがって、この学習値ＧＤＳＦに応じたＥＧＲガス量などの制御によって燃料の性状などの変化による影響をより適切に補償することができ、ひいては、燃焼音をより確実に抑制できるとともに、良好な燃費および排ガス特性をより確実に得ることができる。また、前回の学習値ＧＤＳＦの算出から所定時間ＴＲＥＦが経過していないとき（ステップ２２：ＮＯ）に、学習値ＧＤＳＦの算出が禁止される。したがって、ＥＧＲ装置１４の動作特性などの変化による影響を適切に補償しながら、ＥＣＵ２の演算負荷を軽減することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明における内燃機関の運転状態として、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いているが、検出されたエンジン３の出力トルクや、気筒３ｂに吸入される新気の量などを用いてもよい。また、本発明における燃焼状態パラメータとして、実着火時期ＴＦＡＣＴおよび実着火遅れＳＦＡＣＴの双方を用いているが、それらの一方を用いてもよい。それに加え、両者ＴＦＡＣＴ，ＳＦＡＣＴの少なくとも一方に代えて、または、この少なくとも一方とともに、気筒３ｂ内における燃料の燃焼状態を表すものであれば、例えば、筒内圧変化率ｄＰθを用いてもよい。さらに、実施形態では、目標着火時期ＴＦＣＭＤの補正と、ＥＧＲガス量、ポスト噴射時期およびポスト噴射量の制御に、着火遅れ偏差ＤＳＦを用いているが、目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの比較結果や乖離度合を表すパラメータであれば、例えば、両者ＳＦＣＭＤおよびＳＦＡＣＴの一方に対する他方の比を用いてもよい。

また、実施形態では、学習値ＧＤＳＦの算出を、前記式（２）によって行っているが、この算出手法はこれに限らず、例えば、今回の着火遅れ偏差ＤＳＦと学習値の前回値ＧＤＳＦＺとの加重平均によって算出してもよい。それに加え、学習値ＧＤＳＦの算出に、今回から複数回前にそれぞれ算出された複数の学習値ＧＤＳＦまたは着火遅れ偏差ＤＳＦを用いてもよい。さらに、実施形態では、学習値ＧＤＳＦに応じてパイロット噴射時期およびパイロット噴射量の双方を制御しているが、両者の一方を制御してもよい。また、実施形態では、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期はそれぞれ、パイロット噴射およびメイン噴射の終了タイミングであるが、開始タイミングでもよい。

さらに、実施形態では、前回の算出から所定時間ＴＲＥＦが経過していないという条件が成立しているときに、学習値ＧＤＳＦの算出を禁止しているが、この所定時間ＴＲＥＦに関する条件に代えて、例えば、前回の算出から、車両の走行距離が所定距離に達していないという条件を用いることもまた、本発明の範囲内である。

さらに、エンジン３の過渡運転状態の判定について、実施形態におけるトルク圧力比ＲＴＩに基づく条件に代えて、または、これとともに、次の（Ａ）〜（Ｆ）の条件の少なくとも１つが成立しているときに、エンジン３が過渡運転状態にあると判定してもよい。
（Ａ）アクセル開度ＡＰの変化量の絶対値が所定値よりも大きいこと
（Ｂ）メイン噴射による燃料量の変化量の絶対値が所定値よりも大きいこと
（Ｃ）車両の速度の変化量の絶対値が所定値よりも大きいこと
（Ｄ）エンジン回転数ＮＥの変化量の絶対値が所定値よりも大きいこと
（Ｅ）要求トルクＰＭＣＭＤの変化量の絶対値が所定値よりも大きいこと

また、実施形態では、ＥＧＲ装置１４は、ＥＧＲ管１４ａによってＥＧＲガスを吸気管４に還流させる、いわゆる外部ＥＧＲ装置であるが、既燃ガスの一部をＥＧＲガスとして気筒３ｂ内に存在させられるものであれば、他の装置でもよい。例えば、エンジン３の吸気弁や排気弁のバルブタイミングの制御により気筒３ｂ内に既燃ガスを残留させる、いわゆる内部ＥＧＲ装置でもよい。さらに、実施形態では、本発明における内燃機関としてのエンジン３は、車両を駆動するためのディーゼルエンジンであるが、気筒内に燃料が噴射されるとともに、ピストンによる圧縮によって燃料が自己着火するエンジンであれば、例えば、ガソリンエンジンや、液化石油ガスを燃料とするエンジン、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジン、その他、産業用の各種のエンジンでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の実施形態による制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による制御装置を示すブロック図である。 制御用パラメータ算出処理を示すフローチャートである。 着火遅れ算出処理を示すフローチャートである。 ＤＳＦ学習処理を示すフローチャートである。 過渡運転判定処理を示すフローチャートである。 要求トルク算出処理を示すフローチャートである。 ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。 パイロット噴射制御処理を示すフローチャートである。 メイン噴射時期制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、ＥＧＲガス量制御手段、燃焼状態パラメータ検出手 段、目標燃焼状態パラメータ設定手段、過渡運転判定手段、補正後目標 燃焼状態パラメータ算出手段、燃料噴射時期補正手段、乖離度合パラメ ータ算出手段、学習手段、パイロット噴射制御手段）
３ エンジン
３ｂ 気筒
１４ ＥＧＲ装置
３１ 筒内圧センサ（燃焼状態パラメータ検出手段）
３２ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３６ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（検出された内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（検出された内燃機関の運転状態）
ＥＧＲＡＣＴ 実ＥＧＲガス量（ＥＧＲガスの量）
ＴＦＡＣＴ 実着火時期（燃焼状態パラメータ、着火時期）
ＴＦＣＭＤ 目標着火時期（目標燃焼状態パラメータ）
ＳＦＡＣＴ 実着火遅れ（燃焼状態パラメータ、着火遅れ期間）
ＳＦＣＭＤ 目標着火遅れ（目標燃焼状態パラメータ）
ＤＳＦ 着火遅れ偏差（燃焼状態パラメータとの比較結果、乖離度合パラメータ）
ＣＴＦＣＭＤ 補正後目標着火時期（補正後目標燃焼状態パラメータ）
ＴＭＩＣＭＤ 目標メイン噴射時期（気筒内への燃料の噴射時期、メイン噴射の時期）
ＧＤＳＦ 学習値（乖離度合パラメータの学習値）
ＴＲＥＦ 所定時間（所定期間）

Claims (5)

1. 既燃ガスの一部をＥＧＲガスとして気筒内に存在させるＥＧＲ装置が設けられ、前記気筒内に燃料が噴射される内燃機関において、当該内燃機関の動作を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記ＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲガス量制御手段と、
   前記気筒内における燃料の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータを検出する燃焼状態パラメータ検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記燃焼状態パラメータの目標となる目標燃焼状態パラメータを設定する目標燃焼状態パラメータ設定手段と、
   前記内燃機関が過渡運転状態にあるか否かを判定する過渡運転判定手段と、
   前記内燃機関が過渡運転状態にあると判定されているときに、前記目標燃焼状態パラメータと前記燃焼状態パラメータとの比較結果に基づき、前記目標燃焼状態パラメータを補正することによって、補正後目標燃焼状態パラメータを算出する補正後目標燃焼状態パラメータ算出手段と、
   前記内燃機関が過渡運転状態にあると判定されているときに、前記燃焼状態パラメータが前記補正後目標燃焼状態パラメータになるように、前記気筒内への燃料の噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼状態パラメータには、前記気筒内に供給された燃料の着火時期、前記気筒内への燃料の噴射時期から前記着火時期までの着火遅れ期間、および、前記気筒内の圧力の変化率の少なくとも１つが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記目標燃焼状態パラメータと前記燃焼状態パラメータとの乖離度合を表す乖離度合パラメータを算出する乖離度合パラメータ算出手段と、
   当該乖離度合パラメータ算出手段により今回までに算出された複数の乖離度合パラメータに基づいて、前記乖離度合パラメータの学習値を算出する学習手段と、をさらに備え、
   前記ＥＧＲガス量制御手段は、前記算出された乖離度合パラメータの学習値にさらに応じて、前記ＥＧＲガスの量を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関では、前記気筒内への燃料の噴射として、パイロット噴射とメイン噴射が順次、行われ、
   前記燃料噴射時期補正手段は、前記メイン噴射の時期を補正し、
   前記乖離度合パラメータの学習値に応じて、前記パイロット噴射の時期および前記パイロット噴射による燃料量の少なくとも一方を制御するパイロット噴射制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記学習手段は、前記内燃機関が過渡運転状態にあると判定されているという条件、および、前回の乖離度合パラメータの学習値の算出から所定期間が経過していないという条件の少なくとも一方が成立しているときに、前記乖離度合パラメータの学習値の算出を禁止することを特徴とする、請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。

Images