JP6070438B2 - 機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路にＳＣＲ触媒を備える内燃機関に適用され、前記機関における燃料の燃焼状態を制御する機関制御装置に関する。

一般に、ディーゼル機関等の内燃機関（以下、単に「機関」とも称呼する。）の運転時、燃料の燃焼によって生じるエネルギーの一部はクランクシャフトを回転させる仕事に変換されるが、残りは損失となる。この損失には、機関本体から発生する熱として失われる冷却損失、排ガスによって大気中に放出される排気損失、吸気及び排気に伴って発生するポンプ損失、並びに、機械抵抗損失等が含まれる。このうち、冷却損失及び排気損失は、損失全体に対して大きな割合を占める。従って、内燃機関の燃費を改善させるためには冷却損失及び排気損失を減少させることが有効である。

しかしながら、一般に、冷却損失と排気損失とはトレードオフの関係にある。即ち、冷却損失を低下させれば排気損失が増加し、排気損失を低下させれば冷却損失が増加する。従って、冷却損失と排気損失との和が小さくなる燃焼状態を実現できれば、機関の燃費は改善される。

ところで、機関における燃料（混合気）の燃焼状態は、燃料噴射時期及び過給圧等の「燃焼状態に影響を及ぼす多くのパラメータ」に応じて変化する。以下、燃焼状態に影響を及ぼすパラメータは、単に「燃焼パラメータ」とも称呼される。ところが、複数の燃焼パラメータが各運転状態に対して適切な値（組み合わせ）となるように、各燃焼パラメータを実験及びシミュレーション等によって予め求めることは容易ではなく、且つ、莫大な適合時間を必要とする。そのため、燃焼パラメータを体系的に決定する手法が開発されてきている。

例えば、従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼する。）は、「１回の燃焼行程中に発生する総熱量のうち、その半分の熱量が発生した時点のクランク角度（以下、「燃焼重心角度」と称呼する。）」を算出する。更に、従来装置は、その燃焼重心角度と所定の基準値とが乖離している場合、燃料噴射時期を補正することによって、或いは、ＥＧＲ率を調整して燃焼室（気筒）内の酸素濃度を調節することによって、燃焼重心角度を基準値と一致させている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１１−２０２６２９号公報

例えばディーゼル機関においては、１つのサイクルの燃焼に対して燃料を複数回噴射する多段噴射が行われる場合がある。より具体的に述べると、ディーゼル機関においては、主噴射（メイン噴射）に先立ちパイロット噴射が行なわれ、次いで、主噴射が行なわれる場合がある。更に、主噴射の後にアフター噴射が行われる場合がある。

パイロット噴射と主噴射が行われる場合のクランク角度と熱発生率との関係は、例えば、図１１の（Ａ）の曲線Ｃ１により示された波形により表される。熱発生率とは、単位クランク角度（クランクシャフトの回転位置の単位変化量）あたりに混合気の燃焼により発生する熱の量、即ち、単位クランク角度あたりの熱発生量である。この波形は、以下「燃焼波形」とも称呼される。図１１の（Ａ）に示された波形は、クランク角度θ１にて開始されるパイロット噴射により極大値Ｌｐをとり、クランク角度θ２にて開始される主噴射により極大値Ｌｍをとっている。

更に、図１１の（Ｂ）は、クランク角度と、「曲線Ｃ１により示される燃焼によって発生した熱量の積算値の、総発生熱量に対する比率（発熱量比率）」と、の関係を示している。図１１の（Ｂ）に示した例において、前述した燃焼重心角度（発熱量比率が５０％となるクランク角度）はクランク角度θ３である。

これに対し、図１２の（Ａ）に実線Ｃ２により示したように、パイロット噴射の開始時期のみがクランク角度θ１からクランク角度θ０へとΔθだけ進角側に移動された場合、パイロット噴射の燃料の燃焼によって発熱が始まるクランク角度はクランク角度Δθだけ進角側に移動する。しかし、図１１の（Ａ）及び図１２の（Ａ）に示した燃焼においては、燃焼重心角度は主噴射の燃料の燃焼が開始された後（クランク角度θ２以後）である。従って、曲線Ｃ２により示される燃焼についての発熱量比率を示した図１２の（Ｂ）から理解されるように、燃焼重心角度はクランク角度θ３のままであって変化しない。即ち、パイロット噴射時期が進角側に移動することによって燃焼波形が変化しても、燃焼重心角度が変化しない場合がある。換言すると、燃焼重心角度は必ずしも各サイクルの燃焼状態を正確に反映する指標値ではない。

実際に、発明者は、「燃焼重心角度と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷（要求トルク）及び機関回転速度」の組み合わせについて測定した。その結果を図１３に示す。図１３の曲線Ｈｂ１乃至曲線Ｈｂ３は、それぞれ、低回転速度且つ低負荷、中回転速度且つ中負荷、及び、高回転速度且つ高負荷の場合の測定結果である。図１３から理解されるように、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すると、燃費悪化率が最小となる燃焼重心角度（燃費が最良となる燃焼重心角度）も相違するとの知見を得た。換言すると、燃焼重心角度が一定の基準値に一致するように燃焼状態が制御されたとしても、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すれば燃費悪化率が必ずしも小さくならないことが判明した。

そこで、発明者は、燃焼状態を表す指標値として、従来の燃焼重心角度の代わりに「熱発生率重心位置」に着目した。この熱発生率重心位置は、以下に述べるように種々の手法により定義される。熱発生率重心位置は、クランクシャフト回転位置（即ち、クランク角度）で表される。

（定義１）熱発生率重心位置Ｇｃは、図１（Ａ）に示したように、「クランク角度を横軸（一方の軸）に設定し、且つ、熱発生率（単位クランク角度あたりの熱の発生量）を縦軸（前記一方の軸に直交する他方の軸）に設定した座標系（グラフ）」に描かれる熱発生率の波形と、前記横軸（前記一方の軸）と、により囲まれる領域の幾何学的重心Ｇに対応するクランク角度である。

（定義２）熱発生率重心位置Ｇｃは、下記の（１）式を満たすクランク角度Ｇｃである。この（１）式において、ＣＡｓは燃料の燃焼が始まるクランク角度であり、ＣＡｅは前記燃焼が終わるクランク角度であり、θは任意のクランク角度であり、ｄＱ（θ）はクランク角度θにおける熱発生率である。即ち、熱発生率重心位置Ｇｃは、一つの燃焼行程における燃焼開始から燃焼終了までの間の特定クランク角度であって、「燃焼開始から特定クランク角度まで間の任意の第１クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第１クランク角度における熱発生率」との積を燃焼開始から特定クランク角度までクランク角度について積分（積算）した値と、「特定クランク角度から燃焼終了までの間の任意の第２クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第２クランク角度における熱発生率」との積を特定クランク角度から燃焼終了までクランク角度について積分（積算）した値と、が等しくなるような特定クランク角度である。

（定義２’）上記（１）式を変形すると下記の（２）式が得られる。従って、定義２について別の言い方をすると、熱発生率重心位置Ｇｃは、一つの燃焼行程についての燃焼開始（燃焼開始クランク角度）から燃焼終了（燃焼終了クランク角度）までの特定クランク角度であって、任意のクランク角度から特定クランク角度を減じて得られる値と、前記任意のクランク角度における熱発生率と、の積に対応した値を、燃焼開始から燃焼終了までクランク角度について積分（積算）して得られる値が「０」となるような特定クランク角度である。

（定義３）定義１、定義２及び定義２’に基づけば、熱発生率重心位置Ｇｃは、下記（１）式に則った演算により求められるクランク角度であると定義される。

（定義３’）
定義３に基づけば、熱発生率重心位置Ｇｃは、
任意のクランク角度と燃焼開始クランク角度との差（Ａ＝θ−ＣＡｓ）と、同任意のクランク角度における熱発生率（Ｂ＝ｄＱ（θ））と、の積（Ａ・Ｂ）のクランク角度についての積分値（上記（３）式の右辺第１項の分子）を、クランク角度に対する熱発生率の波形によって画定される領域の面積（上記（３）式の右辺第１項の分母）で割って得られる値に、前記燃焼開始クランク角度（ＣＡｓ）を加えることにより得られるクランク角度である、と定義される。

この熱発生率重心位置Ｇｃは、例えば、図１の（Ａ）に示した例においてはクランク角度θ３である。加えて、図１（Ｂ）に示したように、パイロット噴射の開始時期がクランク角度θ１からΔθｐだけ進角側へ移動されてクランク角度θ０に設定されると、熱発生率重心位置Ｇｃはクランク角度Δθｇだけ進角側へと移動してクランク角度θ３’となる。これらから理解されるように、熱発生率重心位置は、従来の燃焼状態の指標値である燃焼重心角度に比較して、燃焼状態をより正確に反映する指標値であると言える。

更に、発明者は、「熱発生率重心位置と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷（要求トルク）及び機関回転速度」の組合せについて測定した。その結果を図２に示す。図２の曲線Ｇｃ１乃至曲線Ｇｃ３は、それぞれ低回転速度且つ低負荷、中回転速度且つ中負荷、及び、高回転速度且つ高負荷の場合の測定結果である。図２から理解されるように、機関回転速度及び機関の負荷が相違した場合であっても、燃費悪化率が最小となる熱発生率重心位置は特定（一定）のクランク角度θａ（図２の例においては圧縮上死点後７°）であった。更に、図１３に示した燃焼重心角度に比較して、熱発生率重心位置がクランク角度θａの近傍にある限り、機関の負荷及び／又は機関回転速度が変化しても燃費悪化率は最小値に近い略一定の値となることが判明した。

これらから、発明者は、熱発生率重心位置は燃焼状態を良好に示す指標値であり、従って、熱発生率重心位置を機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず所定の一定値（例えば、上記クランク角度θａ近傍の値、即ち、クランク角度θａからの差の大きさが所定クランク角度以内であるクランク角度）に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持でき且つ燃費を改善できるとの知見を得た。そこで、発明者は、熱発生率重心位置を、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず一定のクランク角度（第１クランク角度）に維持する機関制御装置を検討している。

ところで、ディーゼル機関の排気通路には、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減するためにＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒が配設されることがある。ＳＣＲ触媒は、ＮＯｘをアンモニア（ＮＨ_３）によって還元することにより浄化する触媒である。ＳＣＲ触媒は、「ＮＯｘ選択還元触媒」とも称呼されている。

ＳＣＲ触媒により窒素酸化物を還元させるためには、窒素酸化物の還元剤であるアンモニアをＳＣＲ触媒に供給する必要がある。そこで、従来の装置は、アンモニアの代わりに尿素（ＣＯ（ＮＨ_２）_２＝Ｈ_２Ｎ−ＣＯ−ＮＨ_２）を含む水（以下、「尿素水」と称呼する。）をＳＣＲ触媒の上流に供給する。尿素水は加水分解によってアンモニアと二酸化炭素とに変化する。この加水分解により得られたアンモニアがＳＣＲ触媒内において窒素酸化物を還元する。

しかしながら、尿素水タンク（尿素水貯留部）に貯留されている尿素水が総て消費されてしまうと、ＳＣＲ触媒によりＮＯｘを浄化できなくなるので、大気中へのＮＯｘの排出量が増大するという問題がある。従って、尿素水タンクに貯留されている尿素水の残量が少なくなってきた場合、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量を減少させることによって尿素水の単位時間あたりの使用量（以下、単に「尿素水の消費量」とも称呼する。）を低減させ、もって、機関の運転中に尿素水の残量が「０」にならないようにすることが望ましい。

一方、ＳＣＲ触媒の上流及び下流にそれぞれ備えられたＮＯｘセンサの出力（ＮＯｘ排出量相関値）に基づいてＳＣＲ触媒に供給する尿素水の量を制御しているシステムにおいて、何れかのＮＯｘセンサが異常となった場合、もはや適量の尿素水をＳＣＲ触媒に供給できない怖れがある。また、ＳＣＲ触媒の下流に備えられたＮＯｘセンサの出力（ＮＯｘ排出量相関値）に基づいてＳＣＲ触媒に供給する尿素水の量を制御しているシステムにおいても、そのＮＯｘセンサが異常となった場合、もはや適量の尿素水をＳＣＲ触媒に供給できない。これらの場合、尿素水のＳＣＲ触媒への供給が停止されるか又は尿素水のＳＣＲ触媒への供給量が不足する場合があり、その結果、ＮＯｘの大気中への排出量が増大する。従って、この場合においても、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量を減少させることによって、大気中に排出されるＮＯｘの量を低減することが望ましい。

即ち、本発明の目的は、熱発生率重心位置を一定のクランク角度（第１クランク角度）に維持することにより燃費を向上させるとともに、ＳＣＲ触媒に流入する窒素酸化物の量を低減すべき特定条件が成立した場合、熱発生率重心位置を「第１クランク角度よりも遅角側の第２クランク角度」へと移行させることにより、尿素水の使用量を減少した場合又は尿素水の使用を停止した場合であっても、ＮＯｘの大気中への排出量が著しく増大しないようにすることが可能な機関制御装置を提供することにある。

この目的を達成するための本発明による機関制御装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、排気通路に配設されたＳＣＲ触媒と、尿素水を貯留する尿素水貯留部と、前記尿素水貯留部に貯留されている前記尿素水を前記ＳＣＲ触媒に供給する尿素水供給部と、を備える内燃機関に適用される。

更に、本発明装置は、
前記尿素水供給部から前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を制御する尿素水量制御部と、
前記機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼制御部と、
を備える。

前記燃焼制御部は、「前記ＳＣＲ触媒へと流入する窒素酸化物の量を減少すべき特定条件」が成立していない場合には、少なくとも前記機関の負荷が第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内にあるとき、「前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度あたりの量（即ち、熱発生率）により定まる熱発生率重心位置（上述した定義１、２、２’、３及び３’を参照。）」が前記負荷に依らず一定のクランク角度（即ち、第１クランク角度）に等しくなるように前記燃焼状態を変化させる。

更に、前記燃焼制御部は、
前記特定条件が成立している場合には、少なくとも前記機関の負荷が前記特定負荷範囲内にあるとき、前記熱発生率重心位置が「前記第１クランク角度よりも遅角側のクランク角度である第２クランク角度」に等しくなるように前記燃焼状態を変化させる。

なお、上記第１閾値は、機関がとり得る負荷のうちの最小値であってもよく、その最小値よりも大きい値であってもよい。また、上記第２閾値は、機関がとり得る負荷のうちの最大値であってもよく、その最大値よりも小さい値であってもよい。更に、燃焼状態を制御することは、燃焼パラメータを設定すること（即ち、燃焼パラメータをフィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御により機関の運転状態に応じた適値に設定・変更すること）と実質的に同義である。燃焼パラメータについては後述する。

加えて、前記尿素水量制御部は、
前記特定条件が成立している場合には前記特定条件が成立していない場合に比較して前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を減少させる。この尿素水の減少は、尿素水のＳＣＲ触媒への供給を停止することも含む。前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量は、熱発生率重心位置に応じたフィードフォワード制御により減少されてもよい。即ち、熱発生率重心位置が遅角されるほど尿素水の量が減少されてもよい。或いは、前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量は、ＳＣＲ触媒の下流に設けられたＮＯｘセンサの出力等に基づくフィードバック制御により、ＳＣＲ触媒の下流に流出するＮＯｘの量が少ないほど減少されてもよい。

本発明装置によれば、少なくとも機関の負荷が前記特定負荷範囲内であり且つ前記特定条件が成立していないときには、熱発生率重心位置が第１クランク角度に維持される。よって、その第１クランク角度を、例えば、燃費が最良となるクランク角度、及び、燃料消費量と尿素水の消費量とにより定まるトータル・ランニングコスト（機関が搭載された車両の走行に要する実質的費用）が最低となるようなクランク角度等の所定クランク角度（燃費が最良となるクランク角度θａからの差の大きさが所定クランク角度以内であるクランク角度）に設定することにより、ランニングコストを効果的に改善することができる。

これに対し、少なくとも機関の負荷が前記特定負荷範囲内であり且つ前記特定条件が成立しているときには、熱発生率重心位置が第２クランク角度に維持されるとともにＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量が減少させられる。

第２クランク角度は第１クランク角度よりも遅角側のクランク角度である。従って、燃焼が緩慢になるので、気筒から排出されるＮＯｘの量が低減され、その結果、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量も低減される（図４を参照。）。更に、図４に示されているように、機関本体から排出されるＮＯｘの量の変化率（従って、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量の変化率）は、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず、熱発生率重心位置に対して実質的に一義的に定まる。ＮＯｘの量の変化率とは、例えば、熱発生率重心位置が第１クランク角度（或いは、燃費悪化率が最小となるクランク角度θａ）であるときの機関から排出されるＮＯｘの量を「１」とした場合の、ＮＯｘの量の比率である。よって、熱発生率重心位置を第２クランク角度に維持することにより、ＮＯｘの変化率を精度良く狙いの値とできるので、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量を精度良く狙いの値とすることもできる。この結果、本発明装置によれば、ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量が減少させられたとしても、ＮＯｘの大気中への排出量が著しく増大することがないようにすることができる。

本発明装置の一の態様において、前記特定条件は、前記尿素水貯留部に貯留されている前記尿素水の残量が「所定の閾値尿素水残量」未満となったときに成立する条件であってもよい。

更に、この場合、
前記燃焼制御部は、
前記尿素水の残量が少なくなるほど前記第２クランク角度をより遅角側のクランク角度に設定するように構成され、
前記尿素水量制御部は、
前記第２クランク角度が遅角されるほど前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を減少させるように構成され得る。

これによれば、尿素水の残量に応じて尿素水の消費量が低減され得る。換言すると、燃費ができるだけ悪化しないようにしながら、ＮＯｘの大気中への排出量が増大することを抑制でき、しかも、尿素水の残量が著しく少なくなる可能性を小さくすることができる。

本発明装置の他の態様において、
前記尿素水量制御部は、
前記ＳＣＲ触媒から流出するＮＯｘの排出量に相関を有するＮＯｘ排出量相関値を取得するＮＯｘ排出量取得部と、
前記ＮＯｘ排出量相関値に基づいて前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を制御する尿素水量調整部と、
を含む。
この場合、前記特定条件は、前記ＮＯｘ排出量取得部が異常となった場合に成立する条件であることができる。

この態様によれば、ＮＯｘ排出量取得部の異常に起因してＳＣＲ触媒によるＮＯｘの浄化が期待できない場合（例えば、ＮＯｘ排出量取得部の異常時に尿素水の供給を停止する場合、及び、ＮＯｘ排出量取得部の異常時には機関運転状態から推定される機関本体からのＮＯｘ排出量の所定割合分を還元するのに必要な量の尿素水を供給する場合等）であっても、ＮＯｘの大気中への排出量が増大することを抑制することができる。

なお、本発明装置において、前記第１クランク角度は、上述したトータル・ランニングコストが最低となるようなクランク角度に定められていることが好ましい。或いは、本発明装置において、前記第１クランク角度は、前記機関の冷却損失と前記機関の排気損失との和が最小となるクランク角度であって前記機関の燃料消費量が最小となるクランク角度（即ち、燃費が最良となるクランク角度）又はその近傍のクランク角度に定められていてもよい。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、熱発生率重心位置（熱発生率重心クランク角度）を説明するためのグラフであり、（Ａ）は所定のタイミングにてパイロット噴射及び主噴射が行なわれた場合の燃焼波形を示し、（Ｂ）は（Ａ）に比べてパイロット噴射が進角された場合の燃焼波形を示す。 図２は、機関回転速度及び機関の負荷の組合せ毎の、熱発生率重心位置と燃費悪化率との関係を表したグラフである。 図３は、本発明の第１実施形態に係る機関制御装置、及び、その機関制御装置が適用される内燃機関の概略構成図である。 図４は、熱発生率重心位置と機関本体から排出されるＮＯｘの量の変化率との関係、及び、熱発生率重心位置と燃費悪化率との関係を示したグラフである。 図５は、機関本体から排出されるＮＯｘの量（ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの量）とランニングコストとの関係を示したグラフである。 図６は、機関の負荷と目標熱発生率重心位置（目標クランク角度）との関係を表したグラフである。 図７は、走行距離と尿素水残量との関係、及び、走行距離と尿素水の消費量との関係を示したタイミングチャートである。 図８は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図９は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１０は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１１は、燃焼重心角度を説明するためのグラフである。 図１２は、燃焼重心角度を説明するためのグラフである。 図１３は、機関回転速度毎の、燃焼重心角度と燃費悪化率との関係を示したグラフである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る機関制御装置（以下、「第１装置」とも称呼する。）について説明する。

（構成）
第１装置は、図３に示した内燃機関（機関）１０に適用される。機関１０は、多気筒（本例では直列４気筒）・４サイクル・ピストン往復動型・ディーゼル機関である。機関１０は、機関本体部２０、燃料供給系統３０、吸気系統４０、排気系統５０及びＥＧＲシステム６０を含んでいる。

機関本体部２０は、シリンダブロック、シリンダヘッド及びクランクケース等を含む本体２１を備える。本体２１には、４つの気筒（燃焼室）２２が形成されている。各気筒２２の上部には燃料噴射弁（インジェクタ）２３が配設されている。燃料噴射弁２３は、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）７０の指示に応答して開弁し、気筒内に燃料を直接噴射するようになっている。

燃料供給系統３０は、燃料加圧ポンプ（サプライポンプ）３１と、燃料送出管３２と、コモンレール（蓄圧室）３３と、を含む。燃料加圧ポンプ３１の吐出口は燃料送出管３２に接続されている。燃料送出管３２はコモンレール３３に接続されている。コモンレール３３は燃料噴射弁２３に接続されている。

燃料加圧ポンプ３１は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げた後に加圧し、その加圧された高圧燃料を燃料送出管３２を通してコモンレール３３へ供給するようになっている。燃料加圧ポンプ３１は、機関１０のクランクシャフトに連動する駆動軸により作動する。燃料加圧ポンプ３１は、電子制御ユニット７０の指示に応答し、コモンレール３３内の燃料の圧力（即ち、燃料噴射圧、コモンレール圧）を調整できるようになっている。

吸気系統４０は、インテークマニホールド４１、吸気管４２、エアクリーナ４３、過給機４４のコンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５、スロットル弁４６、スロットル弁アクチュエータ４７を含んでいる。

インテークマニホールド４１は各気筒に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。吸気管４２はインテークマニホールド４１の集合部に接続されている。インテークマニホールド４１及び吸気管４２は吸気通路を構成している。吸気管４２には、吸入空気の流れの上流から下流に向け、エアクリーナ４３、コンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５及びスロットル弁４６が順に配設されている。スロットル弁アクチュエータ４７は、電子制御ユニット７０の指示に応じてスロットル弁４６の開度を変更するようになっている。

インタークーラ４５は、吸気温度を低下するようになっている。インタークーラ４５は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、インタークーラ４５は図示しない冷却機との間で通流する冷却水（冷媒）量を調整できるようになっている。従って、インタークーラ４５は、ＥＣＵ７０の指示に応答してバイパスバルブの開度及び／又は冷却水量を調整することにより、インタークーラ４５の冷却効率（インタークーラ４５の流入ガスの温度とインタークーラ４５の流出ガスの温度との比により表される効率）を変更できるようになっている。

排気系統５０は、エキゾーストマニホールド５１、排気管５２、過給機４４のタービン４４ｂ、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）５３、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）５４、ＳＣＲ触媒５５、尿素水タンク（尿素水貯留部）５６、尿素水供給管５７、及び、尿素水噴射弁（尿素水供給弁）５８を含んでいる。

エキゾーストマニホールド５１は各気筒に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。排気管５２はエキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド５１及び排気管５２は排気通路を構成している。排気管５２には、排ガスの流れの上流から下流に向け、タービン４４ｂ、ＤＯＣ５３、ＤＰＦ５４及びＳＣＲ触媒５５が配設されている。

過給機４４は周知の可変容量型過給機であり、そのタービン４４ｂには図示しない複数のノズルベーン（可変ノズル）が設けられている。更に、タービン４４ｂは、図示しない「タービン４４ｂのバイパス通路、及び、そのバイパス通路に設けられたバイパスバルブ」を備えている。ノズルベーン及びバイパスバルブは、電子制御ユニット７０の指示に応じて開度が変更され、その結果、過給圧が変更（制御）されるようになっている。即ち、本明細書において「過給機４４を制御する」とは、ノズルベーンの角度及び／又はバイパスバルブの開度を変更することによって過給圧を変更することを意味する。

ＤＯＣ５３は、排ガス中の未燃ガス（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する。即ち、ＤＯＣ５３により、ＨＣは水とＣＯ_２に酸化され、ＣＯはＣＯ_２に酸化される。更に、ＤＯＣ５３により、ＮＯｘのうちのＮＯがＮＯ_２に酸化される。

ＤＰＦ５４は、炭素からなる煤及びこれに付着した有機物を含むＰＭ（パティキュレートマター）を捕集する。捕集された炭素及びＤＰＦ５４に流入するＮＯ_２は結合してＣＯ_２とＮＯとに変化する。

ＳＣＲ触媒５５は、ＮＯｘをアンモニア（ＮＨ_３）によって還元することにより浄化する触媒である。ＳＣＲ触媒は「ＮＯｘ選択還元触媒」とも称呼されている。即ち、ＳＣＲ触媒５５内において、ＮＯｘとＮＨ_３はＮ_２とＨ_２Ｏへと変化する。

尿素水噴射弁５８は、ＳＣＲ触媒５５の上流位置であってＤＰＦ５４の下流位置（即ち、ＤＰＦ５４とＳＣＲ触媒５５との間）に配設されている。尿素水噴射弁５８は、尿素水供給管５７を介して尿素水タンク５６（の底部）に接続されている。尿素水タンク５６は尿素水を貯留している。尿素水供給管５７には図示しない加圧装置が配設されている。従って、尿素水は、尿素水タンク５６から尿素水供給管５７を介して尿素水噴射弁５８へと加圧されながら供給され、尿素水噴射弁５８が後述する電子制御ユニット７０の指示に基づいて開弁させられたとき尿素水噴射弁５８を介してＳＣＲ触媒５５へと供給される。従って、尿素水供給管５７、図示しない加圧装置及び尿素水噴射弁５８は、尿素水貯留部に貯留されている尿素水をＳＣＲ触媒５５に供給する尿素水供給部を構成している。

ＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水は、加水分解によってアンモニアと二酸化炭素とに変化する。この加水分解により得られたアンモニアがＳＣＲ触媒５５内においてＮＯｘを還元する。

ＥＧＲシステム６０は、排気還流管６１、ＥＧＲ制御弁６２及びＥＧＲクーラー６３を含んでいる。
排気還流管６１は、排気通路（エキゾーストマニホールド５１）であってタービン４４ｂよりも上流位置と、吸気通路（インテークマニホールド４１）であってスロットル弁４６の下流位置と、を連通している。排気還流管６１はＥＧＲガス通路を構成している。
ＥＧＲ制御弁６２は排気還流管６１に配設されている。ＥＧＲ制御弁６２は、電子制御ユニット７０からの指示に応答してＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量（ＥＧＲガス量）を変更し得るようになっている。

ＥＧＲクーラ６３は排気還流管６１に介装され、排気還流管６１を通過するＥＧＲガスの温度を低下するようになっている。ＥＧＲクーラ６３は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、ＥＧＲクーラ６３は図示しない冷却機との間で通流する冷却水（冷媒）量を調整できるようになっている。従って、ＥＧＲクーラ６３は、ＥＣＵ７０の指示に応答してバイパスバルブ開度及び／又は冷却水量を調整することにより、ＥＧＲクーラ６３の冷却効率（ＥＧＲクーラ６３の流入ガスの温度とＥＧＲクーラ６３の流出ガスの温度との比により表される効率）を変更できるようになっている。

電子制御ユニット７０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインターフェース等を含む。電子制御ユニット７０は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信（入力）するようになっている。更に、電子制御ユニット７０は、ＣＰＵからの指示に応じて、各種アクチュエータに指示（駆動）信号を送出するようになっている。

電子制御ユニット７０は、エアフローメータ７１、スロットル弁開度センサ７２、吸気管圧力センサ７３、燃料圧力センサ７４、筒内圧センサ７５、クランク角度センサ７６、ＥＧＲ制御弁開度センサ７７、水温センサ７８、ＳＣＲ上流側排ガス温度センサ７９、ＳＣＲ下流側排ガス温度センサ８０、ＮＯｘセンサ８１及び尿素水残量センサ８２と接続されている。

エアフローメータ７１は吸気通路内を通過する吸入空気（ＥＧＲガスを含まない新気）の質量流量を測定し、質量流量（以下、「吸入空気量Ｇａ」と称呼する。）を表す信号を出力する。更に、エアフローメータ７１は吸入空気の温度を検出し、その吸気温ＴＨＡを表す信号を出力する。
スロットル弁開度センサ７２はスロットル弁開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力する。
吸気管圧力センサ７３は、吸気通路内であってスロットル弁４６よりも下流の吸気管内のガスの圧力（吸気管圧力）Ｐｉｍを表す信号を出力する。吸気管圧力Ｐｉｍは過給圧であると言うこともできる。

燃料圧力センサ７４は、コモンレール３３内の燃料の圧力（燃料圧力、燃料噴射圧、コモンレール圧）を検出し、燃料噴射圧Ｆｐを表す信号を出力する。
筒内圧センサ７５は、各気筒（燃焼室）に対応するように配設されている。筒内圧センサ７５は、対応する気筒内の圧力（即ち、筒内圧）を検出し、筒内圧Ｐｃを表す信号を出力する。
クランク角度センサ７６は、機関１０の図示しないクランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角度）に応じた信号を出力する。電子制御ユニット７０は、このクランク角度センサ７６及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒の圧縮上死点を基準とした機関１０のクランク角度（絶対クランク角度）θを取得する。更に、電子制御ユニット７０は、クランク角度センサ７６からの信号に基づいて、機関回転速度Ｎｅを取得する。

ＥＧＲ制御弁開度センサ７７は、ＥＧＲ制御弁６２の開度を検出し、その開度を表す信号Ｖegrを出力する。
水温センサ７８は、機関１０の冷却水の温度（冷却水温）を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力する。

ＳＣＲ上流側排ガス温度センサ７９は、排気管５２（排気通路）であって「ＳＣＲ触媒５５の上流位置」に配設されている。ＳＣＲ上流側排ガス温度センサ７９は、ＳＣＲ触媒５５に流入する排ガスの温度を検出し、上流排ガス温Ｔｕを表す信号を出力する。
ＳＣＲ下流側排ガス温度センサ８０は、排気管５２であって「ＳＣＲ触媒５５の下流位置」に配設されている。ＳＣＲ下流側排ガス温度センサ８０は、ＳＣＲ触媒５５から流出する排ガスの温度を検出し、下流排ガス温Ｔｄを表す信号を出力する。

ＮＯｘセンサ８１は、排気管５２であって「ＳＣＲ触媒５５の下流位置」に配設されている。ＮＯｘセンサ８１は、ＮＯｘセンサ８１に到達する排ガス（即ち、ＳＣＲ触媒５５から流出する排ガス）に含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、その窒素酸化物濃度を表す信号ＤＮＯｘを出力する。
尿素水残量センサ８２は、尿素水タンク５６に貯留されている尿素水の量（即ち、尿素水残量）を検出し、その残量を表す信号Ｕｒを出力する。

加えて、電子制御ユニット７０は、アクセル開度センサ８３、車速センサ８４及び燃料残量センサ８５と接続されている。

アクセル開度センサ８３は、図示しないアクセルペダルの開度（アクセルペダル操作量）を検出し、アクセルペダル開度Ａｃｃｐを表す信号を出力する。
車速センサ８４は、機関１０が搭載された車両の走行速度を検出し、その走行速度（車速）Ｓｐｄを表す信号を出力する。
燃料残量センサ８５は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料の量（即ち、燃料残量）を検出し、その残量を表す信号Ｆｒを出力する。

（制御の概要）
次に、第１装置の作動の概要について説明する。第１装置は、前述した定義１、２、２’３及び３’等の何れかによって規定される熱発生率重心位置が所定の目標熱発生率重心位置（以下、単に、「目標重心位置」とも称呼する。）となるように燃焼制御を行なう（即ち、燃焼パラメータを設定する。）。目標熱発生率重心位置は、目標熱発生率重心角度又は目標クランク角度とも称呼される。なお、熱発生率重心位置は、燃焼波形が同じであれば、前述した定義１、２、２’、３及び３’の何れによっても同じクランク角度になる。

第１装置においては、熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように機関の運転状態（機関の負荷及び機関回転速度等）に対して燃焼パラメータが予め定められ且つＲＯＭに記憶されている。第１装置は、目標重心位置と実際の機関の運転状態とに基づいてＲＯＭから燃焼パラメータを読み出し、その燃焼パラメータを使用する制御（即ち、フィードフォワード制御）によって熱発生率重心位置を目標重心位置に一致させる。更に、第１装置は、実際の熱発生率重心位置を筒内圧センサ７５が検出する筒内圧Ｐｃに基づいて推定し、その推定した熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように燃焼パラメータをフィードバック制御する。但し、係るフィードバック制御は必ずしも必須ではない。更に、フィードフォワード制御は実行せず、フィードバック制御のみにより熱発生率重心位置を目標重心位置と一致させてもよい。

ところで、発明者の実験によれば、図４の（Ｂ）に示したように、熱発生率重心位置と燃費悪化率とは機関の負荷及び機関回転速度に依らず実質的に１対１の関係があることが判明した。更に、図４の（Ａ）に示したように、熱発生率重心位置と機関１０の本体２１からのＮＯｘの排出量の変化率とは、機関の負荷及び機関回転速度に依らず実質的に１対１の関係があることが判明した。燃費悪化率とは、例えば、熱発生率重心位置が第１クランク角度（或いは、燃費悪化率が最小となるクランク角度θａ）であるときの燃料消費量を「１」とした場合の、燃料消費量の比率である。ＮＯｘの量の変化率とは、例えば、熱発生率重心位置が第１クランク角度であるときの機関から排出されるＮＯｘの量を「１」とした場合の、ＮＯｘの量の比率である。

従って、発明者は、熱発生率重心位置を燃焼状態を表す指標値として用いることにより、換言すると、熱発生率重心位置を特定のクランク角度に一致させることにより、「機関１０の燃費（或いは燃費悪化率）」と「機関１０の本体からのＮＯｘの排出量（或いはＮＯｘ排出量の変化率）」とを「機関の負荷及び機関回転速度」に依らず狙いとした値に容易に制御することができるとの知見を得た。

かかる知見に基づき、発明者は熱発生率重心位置をどのようなクランク角度に設定することが適切かにつきランニングコストの観点から検討した。ランニングコストは、機関１０を搭載した車両が所定の単位距離（例えば、１００ｋｍ）を走行する際に必要となる費用（コスト）である。

図５は、熱発生率重心位置を種々の値に一致させた際のランニングコストを示すグラフである。このグラフの横軸は、機関１０の本体２１から排出されるＮＯｘの量（機関ＮＯｘ排出量）であり、縦軸はランニングコストである。

ランニングコストのうちのトータル・ランニングコストＲＣは下記の（４）式により算出される。（４）式において、燃料消費量は機関１０を搭載した車両が単位距離を走行するために必要な燃料量、燃料価格は単位量あたりの燃料の価格、ＳＩはスート・インデックス（ＤＰＦ再生補正係数）、尿素水消費量は機関１０を搭載した車両が単位距離を走行する際にＮＯｘの浄化のために必要となる尿素水の量、尿素水価格は単位量あたりの尿素水の価格である。スート・インデックスＳＩは、ＤＰＦ５４の再生に要する燃料分を燃料消費量として扱うことができるようにするための係数である。

図５の一点鎖線Ｌｕは、尿素水に要する費用（上記（４）式の右辺第２項＝尿素水消費量・尿素水価格）を示している。機関ＮＯｘ排出量が増大するにつれてＮＯｘを浄化するための尿素水の量が増大するから、尿素水に要する費用も機関ＮＯｘ排出量に比例するように増大する。
図５の破線Ｌｆは、燃料に要する費用（上記（４）式の右辺第１項＝燃料消費量・燃料価格・ＳＩ）である。
図５の実線Ｌｔは上記（４）式により計算されるトータル・ランニングコストＲＣである。

図５から明らかなように、トータル・ランニングコストＲＣは、機関ＮＯｘ排出量がある程度の値Ｎ１となり、そのＮＯｘをある程度の量の尿素水を用いてＳＣＲ触媒５５にて浄化しながら機関１０の運転を行う場合に最小となる（点ｐ１を参照。）。そこで、発明者は、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈよりも多い第１残量Ｕｒ１である場合、実際の熱発生率重心位置が点ｐ１に対応する熱発生率重心位置（図４の第１クランク角度θｐ１）となるように燃焼状態を制御すれば良いとの結論に到った。従って、第１装置は、図６に実線Ｃ１により示したように、少なくとも機関の負荷が「第１閾値Ｐem1から第２閾値Pem2までの範囲（以下、「特定負荷範囲」と称呼する。）」内にあるとき、熱発生率重心位置が「一定の第１クランク角度θｐ１」に一致するように燃焼状態を制御する。

更に、図５から明らかなように、点ｐ１におけるトータル・ランニングコストＲＣよりも大きなトータル・ランニングコストＲＣとなる点ｐ２にて機関１０の運転を行うことにより、トータル・ランニングコストＲＣは多少増加するものの、機関ＮＯｘ排出量が値Ｎ２（値Ｎ１よりも小さい値）となることから、尿素水の消費量を低減できることが理解される。

そこで、発明者は、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈよりも少ない第２残量Ｕｒ２である場合、実際の熱発生率重心位置が点ｐ２に対応する熱発生率重心位置（図４の第２クランク角度θｐ２）となるように燃焼状態を制御すれば良いとの結論に到った。従って、第１装置は、図６に一点鎖線Ｃ２により示したように、少なくとも機関の負荷が特定負荷範囲内にあるとき、熱発生率重心位置が「第１クランク角度θｐ１よりも遅角側である一定の第２クランク角度θｐ２」に一致するように燃焼状態を制御する。

更に、第１装置は、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈよりも少ない範囲において少なくなるほど、トータル・ランニングコストＲＣの増大を招いても尿素水の消費量が一層低下するように、機関１０の燃焼状態を制御する（図４及び図５の点Ｐ２’を参照。）。換言すれば、第１装置は、図４及び図６に示した「目標熱発生率重心位置の第１クランク角度θｐ１からの遅角量ΔＧ（目標熱発生率重心位置Ｇｃtgtの遅角量ΔＧ）」を尿素水残量が少なるなるほど大きくする。

図７は、上記第１装置の作動を示すタイミングチャートである。この例において、機関１０は特定負荷範囲（Ｐem１〜Ｐem２）内の一定の負荷、一定の機関回転速度Ｎｅ及び一定の車速で運転されている。従って、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満となる時刻ｔ１以前においては、機関ＮＯｘ排出量は一定であるから、単位時間あたりに消費される尿素水の量（尿素水消費量）も一定である。よって、時刻ｔ１に至るまで、尿素水残量Ｕｒは時間（従って、走行距離）に略比例するように減少する。

時刻ｔ１以降においては、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満であるから、熱発生率重心位置が第１クランク角度θｐ１から第２クランク角度θｐ２へと変更される。更に、第２クランク角度θｐ２と第１クランク角度θｐ１との差（遅角量ΔＧ）は尿素水残量Ｕｒが小さいほど大きくなる。従って、時刻ｔ１以降において、機関ＮＯｘ排出量は徐々に減少し、それにより尿素水消費量も徐々に減少する。よって、時刻ｔ１以降、尿素水残量Ｕｒの減少速度は時間の経過とともに小さくなる。

この結果、時刻ｔ１以降においても熱発生率重心位置が第１クランク角度θｐ１に維持されている場合には時刻ｔ２にて尿素水残量Ｕｒが「０」となるところ、第１装置によれば、尿素水は時刻ｔ３まで残存することになる。

なお、図６に示したように、機関の負荷が第２閾値Pem2より大きくなって、全負荷（ＷＯＴ）に近づくにつれて燃料噴射量を増大して行くと、筒内圧力の最大値が機関１０の許容圧力を超えることが判明した。そこで、第１装置は、熱発生率重心位置を第１クランク角度θｐ１又は第２クランク角度θｐ２に維持していると筒内圧力の最大値を許容圧力以下にできなくなる場合、機関の負荷が大きくなるにつれて熱発生率重心位置を遅角側に移行させる。

更に、第１装置は、機関の負荷が第１閾値Pem1以下であるときも、熱発生率重心位置が第１クランク角度θｐ１又は第２クランク角度θｐ２に一致するように燃焼状態を制御する。但し、第１装置は、機関の負荷が第１閾値Pem1以下であるとき、他の要求（例えば、機関本体の暖機要求、又は、ＤＯＣ等の触媒暖機要求）に基づいて、熱発生率重心位置を「第１クランク角度θｐ１又は第２クランク角度θｐ２」以外のクランク角度に一致させてもよい。

（実際の作動）
次に、電子制御ユニット７０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と表記する。）が実際に行う処理について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図８にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、ＣＰＵは図８のステップ８００から処理を開始し、ステップ８１０に進んで種々の運転状態パラメータを上述したセンサ等から取得する。

次に、ＣＰＵはステップ８２０に進み、ＳＣＲ触媒５５がＮＯｘの還元を行うことができる状態にあるか否かを判定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ＳＣＲ上流側排ガス温度センサ７９が検出する上流排ガス温ＴｕとＳＣＲ下流側排ガス温度センサ８０が検出する下流排ガス温Ｔｄとに基づいてＳＣＲ触媒５５の温度Ｔｓを推定していて（例えば、Ｔｓ＝（Ｔｄ＋Ｔｕ）／２）、その推定されたＳＣＲ触媒５５の温度Ｔｓが閾値温度Ｔｓｔｈ以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵは、ＳＣＲ触媒５５の温度Ｔｓが閾値温度Ｔｓｔｈ以上であると判定されるとき、ＳＣＲ触媒５５がＮＯｘの還元を行うことができる状態にあると判定する。

ＳＣＲ触媒５５がＮＯｘの還元を行うことができる状態になければ、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、熱発生率重心位置の通常制御を実行する。より具体的に述べると、ＣＰＵは熱発生率重心位置が図６の実線Ｃ１により示した目標熱発生率重心位置Ｇｃtgt（クランク角度）と一致するように、燃焼パラメータを設定する。従って、機関の負荷が上述した特定負荷範囲（Ｐem１〜Ｐem２）内にあれば、熱発生率重心位置は第１クランク角度θｐ１に略一致する。更に、ＣＰＵは、後述する熱発生率重心位置のフィードバック制御を行っているので、熱発生率重心位置は第１クランク角度θｐ１に精度良く一致する。

これに対し、ＣＰＵがステップ８２０の処理を実行する時点において、ＳＣＲ触媒５５がＮＯｘの還元を行うことができる状態にあれば、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４０に進み、尿素水残量センサ８２により検出される尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満であるか否かを判定する。尿素水の残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ以上であると、ＣＰＵはステップ８４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、上述した通常制御を実行する。

これに対し、ＣＰＵがステップ８４０の処理を実行する時点において、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満であると、ＣＰＵはステップ８４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進み、燃料残量センサ８５により検出される燃料残量Ｆｒが閾値燃料残量Ｆｒｔｈ以上であるか否かを判定する。燃料残量Ｆｒが閾値燃料残量Ｆｒｔｈ未満であると、ＣＰＵはステップ８５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、上述した通常制御を実行する。これは、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満であっても、燃料残量Ｆｒが閾値燃料残量Ｆｒｔｈ未満であるならば、尿素水消費量を低減したところで燃料が先になくなるので（即ち、機関１０を搭載した車両の走行ができなくなるので）、トータル・ランニングコストＲＣが小さい運転を継続すべきだからである。

これに対し、ＣＰＵがステップ８５０の処理を実行する時点において、燃料残量Ｆｒが閾値燃料残量Ｆｒｔｈ以上であると、ＣＰＵはステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８６０に進み、熱発生率重心位置の遅角制御を実行する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、尿素水残量Ｕｒが少ないほど「熱発生率重心位置の第１クランク角度θｐ１からの遅角量ΔＧ」が大きくなるように遅角量ΔＧを算出する。このとき、ＣＰＵは燃料残量Ｆｒが多いほど遅角量ΔＧが大きくなるように遅角量ΔＧを補正してもよい。

次いで、ＣＰＵは上述した通常制御にて用いられる「図６の実線Ｃ１により示した目標熱発生率重心位置Ｇｃtgt」を遅角量ΔＧだけ遅角した値を「遅角制御における目標熱発生率重心位置Ｇｃtgt」として設定する（図６の一点鎖線Ｃ２を参照。）。換言すると、機関の負荷が上述した特定負荷範囲（Ｐem１〜Ｐem２）内にある場合には、ＣＰＵは、目標熱発生率重心位置Ｇｃtgtを第１クランク角度θｐ１から第２クランク角度θｐ２へと遅角（変更）する。

そして、ＣＰＵは、熱発生率重心位置が「その設定された遅角制御における目標熱発生率重心位置Ｇｃtgt」となるように燃焼パラメータを設定する。従って、機関の負荷が上述した特定負荷範囲（Ｐem１〜Ｐem２）内にあれば、熱発生率重心位置は第２クランク角度θｐ２に略一致する。更に、ＣＰＵは、後述する熱発生率重心位置のフィードバック制御を行っているので、熱発生率重心位置は第２クランク角度θｐ２に精度良く一致する。

ＣＰＵは、ステップ８３０及びステップ８６０の何れか一方からステップ８７０以降に進み、尿素水の供給量制御を行う。より具体的に述べると、ＣＰＵはステップ８７０にて尿素水の供給量制御条件が成立しているか否かを判定する。尿素水供給量制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。

・ＳＣＲ触媒５５がＮＯｘの還元を行うことができる状態にある（推定されたＳＣＲ触媒５５の温度Ｔｓが閾値温度Ｔｓｔｈ以上である。）。
・ＮＯｘセンサ８１が異常でない。

なお、ＣＰＵはＮＯｘセンサ８１が異常であるか否かを別途判定している。より具体的に述べると、ＣＰＵは、例えば、ＮＯｘセンサ８１により示されるＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが「ＮＯｘセンサ８１が正常である場合には出力し得ない高いＮＯｘ濃度（異常濃度値）」以上となっているか否かを判定し、ＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが異常濃度値以上となっている場合、ＮＯｘセンサ８１が異常であると判定する。或いは、ＣＰＵは、例えば、ＮＯｘセンサ８１により示されるＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが「０」である状態が所定時間以上にわたり継続している場合、ＮＯｘセンサ８１が異常であると判定してもよい。

いま、尿素水供給量制御条件が成立していると仮定すると、ＣＰＵはステップ８７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８７５に進み、ＮＯｘセンサ８１により示されるＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが目標濃度Ｄｔｈ（極めて「０」に近い正の値）よりも大きいか否かを判定する。

ＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが目標濃度Ｄｔｈよりも大きいと、ＣＰＵはステップ８７５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８８０に進み、尿素水噴射弁５８からＳＣＲ触媒５５へと供給される尿素水量を所定量ΔＵｒだけ増大させる。これにより、ＳＣＲ触媒５５内にてより多くのＮＯｘが還元されるから、ＮＯｘ濃度ＤＮＯｘは減少する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、ＮＯｘ濃度ＤＮＯｘが目標濃度Ｄｔｈ以下であると、ＣＰＵはステップ８７５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８８５に進み、尿素水噴射弁５８からＳＣＲ触媒５５へと供給される尿素水量を所定量ΔＵｒだけ減少させる。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵがステップ８７０の処理を実行する時点において、尿素水供給量制御条件が成立していなければ、ＣＰＵはそのステップ８７０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９０に進み、尿素水噴射弁５８からの尿素水の供給を停止する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

上述したステップ８７５乃至ステップ８８５の処理により、機関１０の本体２１から排出されるＮＯｘの量（即ち、ＳＣＲ触媒５５に流入するＮＯｘの量）が多いほど尿素水がより多く供給（消費）される。従って、熱発生率重心位置Ｇｃが第１クランク角度θｐ１よりも遅角側のクランク角度（第２クランク角度θｐ２）であって第１クランク角度θｐ１から遠ざかるほど（即ち、遅角量ΔＧが大きくなるほど）、単位時間あたりに機関１０の本体２１から排出されるＮＯｘの量が減少するから、単位時間あたりに消費される尿素水の量が減少する。

なお、ＣＰＵはステップ８７５乃至ステップ８８５の処理に代え、以下に述べる処理を行ってもよい。
・ＣＰＵは、検出されたＮＯｘ濃度ＤＮＯｘに基づいて、ＳＣＲ触媒５５においてＳＣＲ触媒５５に流入するＮＯｘの実質的に総てを浄化するために必要となる尿素水の量（単位時間あたりの必要尿素水量）を算出する。
・ＣＰＵは、算出した必要尿素水量の尿素水がＳＣＲ触媒５５に供給されるように、尿素水噴射弁５８を制御する。

加えて、上記ステップ８５０は省略され得る。ステップ８５０が省略される場合、ＣＰＵはステップ８４０にて「Ｙｅｓ」と判定するとステップ８６０に進み、ステップ８４０にて「Ｎｏ」と判定するとステップ８３０に進む。

＜熱発生率重心位置のフィードバック制御＞
次に、熱発生率重心位置のフィードバック制御について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎（例えば、１サイクル、即ち、任意の気筒のクランク角度が７２０°経過する毎）に図９にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。このルーチンにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが「図８のステップ８３０及びステップ８６０の何れかにて設定される目標重心位置Ｇｃtgt」と等しくなるように、燃焼パラメータの一つである主噴射の噴射時期ＣＭinjがフィードバック制御により調整される。なお、本ルーチンは機関１０の気筒毎に実行される。また、クランク角度θは、着目している気筒の圧縮上死点後のクランク角度（ＡＴＤＣ ｄｅｇ）によって表される。従って、圧縮上死点よりも進角側のクランク角度θは負の値となる。

適当なタイミングになると、ＣＰＵは図９のステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと機関回転速度Ｎｅにより規定される現時点の運転状態が、所定時間前における運転状態と同一であるか否かを判定する。運転状態が変化している場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、運転状態が変化していない場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、筒内圧センサ７５により検出されている筒内圧Ｐｃに基づいて熱発生率を算出し、その熱発生率に基づいて実際の熱発生率重心位置Ｇｃを推定する。なお、ステップ９０５は省略することができる。この場合、ＣＰＵは所定時間が経過する毎にステップ９１０から処理を開始する。

具体的には、ＣＰＵは、筒内圧Ｐｃに基づいてクランク角度θ［ｄｅｇＡＴＤＣ］に対する単位クランク角度あたりの発熱量である熱発生率ｄＱ（θ）［Ｊ／ｄｅｇＡＴＤＣ］を周知の手法に基づいて算出する（例えば、特開２００５−５４７５３号公報、及び、特開２００７−２８５１９４号公報等を参照。）。なお、ＣＰＵは、単位クランク角度が経過する毎に各気筒の筒内圧Ｐｃを取得し、その筒内圧Ｐｃをその筒内圧Ｐｃが取得された気筒及びその気筒のクランク角度に対応付けてＲＡＭ内に記憶するようになっている。

次いで、ＣＰＵは熱発生率ｄＱ（θ）を下記の（５）式に適用することにより、熱発生率重心位置Ｇｃを取得・推定する。なお、実際には、熱発生率重心位置Ｇｃは、（５）式をデジタル演算式に変換した式に基づいて計算される。（５）式において、ＣＡｓは燃焼が開始するクランク角度であり、ＣＡｅは燃焼が終了するクランク角度である。なお、（５）式のＣＡｓに代えて燃焼開始クランク角度よりも十分に早いクランク角度が（５）式による計算に採用され、且つ、ＣＡｅに代えて燃焼終了クランク角度よりも十分に遅いクランク角度が（５）式による計算に採用されてもよい。

次に、ＣＰＵはステップ９１５に進み、機関の負荷に相当する値に基づいて目標重心位置Ｇｃtgtを読み出す。目標重心位置Ｇｃtgtは、先に説明した図８のステップ８３０及びステップ８６０の何れかにて決定されている。なお、ＣＰＵは、アクセルペダル開度Ａｃｃｐ、機関回転速度Ｎｅ及び尿素水残量Ｕｒ（及び／又は燃料残量Ｆｒ）と、ルックアップテーブルMapＧｃtgt（Ａｃｃｐ, Ｎｅ，Ｕｒ）と、に基づいて目標重心位置Ｇｃtgtを決定してもよい。このように決定される目標重心位置Ｇｃtgtは、図８のステップ８３０及びステップ８６０の何れかにて決定される目標重心位置Ｇｃtgtと同じである。

次に、ＣＰＵはステップ９２０に進み、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側であるか否かを判定する。実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側である場合、ＣＰＵはそのステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ進角する。これにより、熱発生率重心位置Ｇｃが僅かに進角側に移動するので、目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、ＣＰＵがステップ９２０の処理を実行する時点において、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側でない場合、ＣＰＵはそのステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９３０に進み、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側であるか否かを判定する。熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側である場合、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３５に進み、主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ遅角する。これにより、熱発生率重心位置Ｇｃが僅かに遅角側に移動するので、目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵがステップ９３０の処理を実行する時点において、熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側でなければ、熱発生率重心位置Ｇｃと目標重心位置Ｇｃtgtとの差の大きさは微小角度Δθｓ未満である。この場合、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、主噴射の噴射時期ＣＭinjは修正されない。このようにして、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtに一致するように燃焼パラメータがフィードバック制御される。

以上、説明したように、第１装置は機関１０に供給される燃料（混合気）の燃焼状態を制御する燃焼制御部を有する。
その燃焼制御部は、
ＳＣＲ触媒５５へと流入する窒素酸化物の量を減少すべき特定条件（尿素水残量センサ８２により検出される尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈ未満であるという条件）が成立していない場合には（図８のステップ８４０での「Ｎｏ」との判定を参照。）、少なくとも機関１０の負荷が第１閾値Ｐem１から同第１閾値よりも大きい第２閾値Ｐem２までの特定負荷範囲内にあるとき、「燃料の燃焼により発生する単位クランク角度あたりの熱の量により定まる熱発生率重心位置Ｇｃ」が前記負荷に依らず一定のクランク角度である第１クランク角度θｐ１に等しくなるように前記燃焼状態を変化させ（図８のステップ８３０、及び、図９のルーチンを参照。）、且つ、
前記特定条件が成立している場合には少なくとも機関１０の負荷が前記特定負荷範囲内にあるとき前記熱発生率重心位置が「前記第１クランク角度θｐ１よりも遅角側のクランク角度である第２クランク角度θｐ２」に等しくなるように前記燃焼状態を変化させる（図８のステップ８６０、及び、図９のルーチンを参照。）。

更に、第１装置はＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水の量を制御する尿素水制御部を有する。
その尿素水量制御部は、
前記特定条件が成立している場合には前記特定条件が成立していない場合に比較して前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を減少させる（図８のステップ８７５乃至ステップ８８５を参照。）。

更に、第１装置においては、少なくとも機関１０の負荷が前記特定負荷範囲内であり且つ前記特定条件が成立していないときには、熱発生率重心位置が「燃料消費量と尿素水の消費量とにより定まるトータルランニングコストＲＣが最低となるようなクランク角度（図４及び図５の点ｐ１に対する第１クランク角度θｐ１を参照。）」に維持される。よって、機関１０が搭載された車両のランニングコストを効果的に改善することができる。

これに対し、少なくとも機関１０の負荷が前記特定負荷範囲内であり且つ前記特定条件が成立しているときには、第１装置は、熱発生率重心位置を「第１クランク角度θｐ１よりも遅角側の第２クランク角度θｐ２」に維持することによりＳＣＲ触媒５５に流入するＮＯｘの量を減少させ、且つ、ＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水の量を減少させる。よって、ＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水の量が減少させられたとしても、ＮＯｘの大気中への排出量が著しく増大することがないようにすることができる。更に、尿素水残量が著しく少なくなる事態の発生を回避することができる。

なお、ＮＯｘセンサ８１は、ＳＣＲ触媒５５から流出するＮＯｘの排出量に相関を有するＮＯｘ排出量相関値（窒素酸化物濃度ＤＮＯｘ）を取得するＮＯｘ排出量取得部に対応し、
ステップ８７０乃至ステップ８８５は、尿素水供給部からＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水の量を制御する尿素水量制御部、及び、前記ＮＯｘ排出量相関値に基づいて前記ＳＣＲ触媒５５に供給される尿素水の量を制御する尿素水量調整部に対応している。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る機関制御装置（以下、「第２装置」とも称呼する。）について説明する。第２装置は、電子制御ユニット７０のＣＰＵが図９に代えて「図１０に示したルーチン」を実行する点のみにおいて第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。

図１０に示したルーチンは、図８のステップ８４０及びステップ８５０をステップ１０１０に置換し、図８のステップ８６０をステップ１０２０に置換したルーチンである。即ち、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ１０１０に進んでＮＯｘセンサ８１が異常であるか否かを判定する。ＮＯｘセンサ８１が異常でなければ、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、前述した「熱発生率重心位置の通常制御」を実行する。

これに対し、ＮＯｘセンサ８１が異常であると、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、熱発生率重心位置の遅角制御を実行する。

ところで、ＮＯｘセンサ８１が異常であると、尿素水の供給が停止される（ステップ８７０及びステップ８９０を参照。）。従って、ＮＯｘセンサ８１が異常である場合、ＳＣＲ触媒５５によるＮＯｘの浄化を期待することはできない。そのため、ＣＰＵは、ステップ１０２０にて、熱発生率重心位置が「ＳＣＲ触媒５５によるＮＯｘの浄化が行われなくともＮＯｘの大気への排出量が規定値以下となるようなクランク角度、即ち、第１クランク角度θｐ１に対して大きく遅角された第２クランク角度θｐ２’（図４及び図５を参照。）」と一致するように燃焼状態を制御する。

以上説明したように、第２装置は、第１装置と同様な燃焼制御部及び尿素水制御部を有する。
但し、第２装置の燃焼制御部は、ＳＣＲ触媒５５へ供給される尿素水の量を制御（フィードバック制御）する際に使用されるＮＯｘセンサ８１（ＳＣＲ触媒５５から流出するＮＯｘの排出量に相関を有するＮＯｘ排出量相関値を取得するＮＯｘ排出量取得部）が異常であるという「ＳＣＲ触媒５５へと流入する窒素酸化物の量を減少すべき特定条件」が成立した場合（ステップ１０１０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、少なくとも機関１０の負荷が前記特定負荷範囲内にあるときには、前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度θｐ１よりも遅角側のクランク角度である第２クランク角度θｐ２’に等しくなるように前記燃焼状態を変化させる（ステップ１０２０を参照。）。

従って、第２装置によれば、ＮＯｘセンサ８１が異常でない場合にはトータル・ランニングコストとＮＯｘの大気中への排出量を低減でき、且つ、ＮＯｘセンサ８１の異常に起因してＳＣＲ触媒５５によるＮＯｘの浄化が期待できない場合であってもＮＯｘの大気中への排出量が増大することを抑制することができる。

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１装置と第２装置とは組み合わせることができる。即ち、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈよりも大きく且つＮＯｘセンサ８１が正常である場合には「熱発生率重心位置の通常制御」が実行され、尿素水残量Ｕｒが閾値尿素水残量Ｕｒｔｈよりも小さく且つＮＯｘセンサ８１が正常である場合には図８のステップ８６０の熱発生率重心位置の遅角制御が実行され、ＮＯｘセンサ８１が異常である場合には図１０のステップ１０２０の熱発生率重心位置の遅角制御が実行されてもよい。

加えて、上記各実施形態に係る機関制御装置は、燃焼パラメータとして以下に述べる値の一つ以上を採用することもできる。

（１）主噴射の時期
（２）燃料噴射弁が燃料を噴射するときの圧力である燃料噴射圧
（３）主噴射よりも進角側にて行われる燃料噴射であるパイロット噴射の噴射量
（４）パイロット噴射の回数
（５）パイロット噴射の時期
（６）パイロット噴射の燃料噴射量
（７）主噴射よりも遅角側にて行われる燃料噴射であるアフター噴射の噴射量及び噴射時期
（８）過給機４４による過給圧
（９）インタークーラー４５の冷却効率（冷却能力）
（１０）吸入空気に対するＥＧＲガスの比率であるＥＧＲ率（又は、ＥＧＲガスの量）
（１１）機関に備えられ且つ機関の排気通路に配設された過給機のタービンよりも下流側の排ガスを機関の吸気通路へと還流させる低圧ＥＧＲ装置により還流させられる低圧ＥＧＲガスの量に対する、機関に備えられ且つ過給機のタービンよりも上流側の排ガスを吸気通路へと還流させる高圧ＥＧＲ装置により還流させられる高圧ＥＧＲガスの量の比（高低圧ＥＧＲ率）
（１２）ＥＧＲクーラー６３の冷却効率（冷却能力）
（１３）気筒内のスワール流の強度（例えば、スワールコントロールバルブの開度）

なお、上記のインタークーラー４５の冷却効率及びＥＧＲクーラー６３の冷却効率は、結局のところ機関１０の吸気温度を制御するから、機関１０の吸気温度は燃焼パラメータの一つであると言うこともできる。

このような燃焼パラメータを用いて熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる場合には、機関制御装置は以下の動作を行えばよい。
（１ａ）機関制御装置は、主噴射の時期を進角側に移動させる。

（２ａ）機関制御装置は、燃料噴射圧を増加させる。
（３ａ）機関制御装置は、パイロット噴射の噴射量を増加させる。
（４ａ）機関制御装置は、パイロット噴射のみに関して決まるパイロット噴射の熱発生率重心位置（以下、「パイロット熱発生率重心位置」と称呼する。）が進角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
（５ａ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が進角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
（６ａ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が進角側へ移動するようにパイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
（７ａ）機関制御装置は、アフター噴射の噴射量を減少する、若しくは、アフター噴射を行わない。或いは、機関制御装置は、アフター噴射の噴射時期を進角側に移動させる。
（８ａ）機関制御装置は、過給圧を増加させる。
（９ａ）機関制御装置は、インタークーラー４５の冷却効率を低下させる（吸気温度を上昇させる）。
（１０ａ）機関制御装置は、ＥＧＲ率を低下させる（ＥＧＲ量を減少させる。）。
（１１ａ）機関制御装置は、高低圧ＥＧＲ率を低下させる。
（１２ａ）機関制御装置は、ＥＧＲクーラーの冷却効率を低下させる（吸気温度を上昇させる）。
（１３ａ）機関制御装置は、スワール流の強度を増大させる。

熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる場合には、機関制御装置は以下の動作を行えばよい。
（１ｂ）機関制御装置は、主噴射の時期を遅角側に移動させる。
（２ｂ）機関制御装置は、燃料噴射圧を減少させる。
（３ｂ）機関制御装置は、パイロット噴射の噴射量を減少させる。
（４ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
（５ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
（６ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
（７ｂ）機関制御装置は、アフター噴射の噴射量を増大する。或いは、機関制御装置は、アフター噴射の噴射時期を遅角側に移動させる。
（８ｂ）機関制御装置は、過給圧を減少させる。
（９ｂ）機関制御装置は、インタークーラー４５の冷却効率を上昇させる（吸気温度を低下させる）。
（１０ｂ）機関制御装置は、ＥＧＲ率を上昇させる（ＥＧＲ量を増大させる。）。
（１１ｂ）機関制御装置は、高低圧ＥＧＲ率を上昇させる。
（１２ｂ）機関制御装置は、ＥＧＲクーラーの冷却効率を上昇させる（吸気温度を低下させる）。
（１３ｂ）機関制御装置は、スワール流の強度を低下させる。

更に、上記実施形態に係るＣＰＵは、通常制御時の目標熱発生率重心位置Ｇｃtgtとして設定される第１クランク角度θｐ１を、機関１０の燃費が最良になるクランク角度θａ（図２を参照。）に設定してもよい。また、機関１０の負荷は、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと機関回転速度ＮＥとにより定まる要求（指令）燃料噴射量であってもよい。要求（指令）燃料噴射量は要求トルクでもある。更に、機関１０の負荷は、要求トルクを排気量で除した値に比例する値であってもい。

更に、ＣＰＵは、第１クランク角度θｐ１及び／又は第２クランク角度θｐ２を各気筒毎に設定してもよい。加えて、ＳＣＲ触媒５５への尿素水供給量は、熱発生率重心位置が第１クランク角度θｐ１に対して遅角するほど（即ち、遅角量ΔＧが大きくなるほど）減少するように（設定される目標熱発生率重心位置Ｇｃtgtに基づいて）フィードフォワード制御されてもよい。

１０…機関、２１…本体、２２…気筒（燃焼室）、２３…燃料噴射弁、３３…コモンレール、４４…過給機、４５…インタークーラー、５５…ＳＣＲ触媒、５６…尿素水タンク、５７…尿素水供給管、５８…尿素水噴射弁、７０…電子制御ユニット、７５…筒内圧センサ、８１…ＮＯｘセンサ、８２…尿素水残量センサ、８３…アクセル開度センサ、８５…燃料残量センサ。

Claims (4)

1. 排気通路に配設されたＳＣＲ触媒と、
   尿素水を貯留する尿素水貯留部と、
   前記尿素水貯留部に貯留されている前記尿素水を前記ＳＣＲ触媒に供給する尿素水供給部と、
   を備える内燃機関に適用され、
   前記尿素水供給部から前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を制御する尿素水量制御部と、
   前記機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼制御部と、
   を備えた機関制御装置において、
   前記燃焼制御部は、
   クランク角度を横軸に設定し、且つ、単位クランク角度あたりの熱の発生量である熱発生率を縦軸に設定した座標系に描かれる当該熱発生率の波形と、前記横軸と、により囲まれる領域の幾何学的重心に対応するクランク角度を熱発生率重心位置と規定するとき、
   前記ＳＣＲ触媒へと流入する窒素酸化物の量を減少すべき特定条件が成立していない場合には少なくとも前記機関の負荷が第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内にあるとき前記熱発生率重心位置が前記負荷に依らず一定のクランク角度である第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼状態を変化させ、且つ、前記特定条件が成立している場合には少なくとも前記機関の負荷が前記特定負荷範囲内にあるとき前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側のクランク角度である第２クランク角度に等しくなるように前記燃焼状態を変化させ、
   前記尿素水量制御部は、
   前記特定条件が成立している場合には前記特定条件が成立していない場合に比較して前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を減少させる、
   機関制御装置。
2. 請求項１に記載の機関制御装置において、
   前記特定条件は、前記尿素水貯留部に貯留されている前記尿素水の残量が所定の閾値尿素水残量よりも少なくなったときに成立する条件である機関制御装置。
3. 請求項２に記載の機関制御装置において、
   前記燃焼制御部は、
   前記尿素水の残量が少なくなるほど前記第２クランク角度をより遅角させるように構成され、
   前記尿素水量制御部は、
   前記第２クランク角度がより遅角されるほど前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を減少させるように構成された、
   機関制御装置。
4. 請求項１に記載の機関制御装置において、
   前記尿素水量制御部は、
   前記ＳＣＲ触媒から流出するＮＯｘの排出量に相関を有するＮＯｘ排出量相関値を取得するＮＯｘ排出量取得部と、
   前記ＮＯｘ排出量相関値に基づいて前記ＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量を制御する尿素水量調整部と、
   を含み、
   前記特定条件は前記ＮＯｘ排出量取得部が異常となった場合に成立する条件である機関制御装置。

Images