WO2014196036A1

WO2014196036A1 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: WO2014196036A1
Application number: PCT/JP2013/065595
Authority: WO
Inventors: 大史大八木; 一康岩田; 晃山下
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-11
Also published as: RU2628113C2; EP3006709B1; US20160115890A1; BR112015030656A2; KR101787228B1; JPWO2014196036A1; CN105264210B; AU2013391587A1; BR112015030656B1; AU2013391587B2; JP5995031B2; EP3006709A4; RU2015151991A; KR20160006195A; US9784201B2; EP3006709A1; CN105264210A

Abstract

本発明は、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置に関する。この制御装置は、機関冷却水温が基準冷却水温以上である場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が基準冷却水温よりも低い場合、熱発生率重心位置を基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する。

Description

内燃機関の制御装置

　本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

　特許文献１に、ディーゼルエンジンの燃焼制御用閉ループ電子制御システムが記載されている。この特許文献１には、燃焼プロセスの重心とその基準値とに基づいて燃料噴射を変更することによって、効率的に予混合圧縮自着火燃焼を制御することができる旨が記載されている。

特開２００９－２０９９４３号公報特開２０１１－２０２６２９号公報特開２００３－５００５９６号公報特開平８－２３２８２０号公報

　ところで、燃費の低下を目的とした内燃機関（以下「機関」）の様々な制御装置が開発されている。これに関し、燃費に影響する機関制御パラメータの種類が多いことから、少なくとも、機関負荷に応じて異なる目標値を設定する必要があった。これに関し、本願の発明者らの研究により、燃費を最小にする熱発生率重心位置が機関負荷に依らず一定であることが判明した。したがって、熱発生率重心位置を燃焼制御に用いれば、燃費が最小になるように機関制御パラメータを非常に簡便に制御することができることが判明した。

　ところで、燃費が小さいということは、冷却損失と排気損失との合計が小さいことを意味する。つまり、燃費が小さいということは、燃焼室内部から機関本体に伝達される熱量が少なく、且つ、排気と共に燃焼室から排出される熱量が少ないことを意味する。したがって、機関暖機要求時に熱発生率重心位置が基準位置（すなわち、燃費を最小とする熱発生率重心位置）に制御されている場合、燃焼室内部から機関本体に伝達される熱量が少ないので、機関暖機の進行が遅くなる可能性がある。一方、触媒暖機要求時に熱発生率重心位置が基準位置に制御されている場合、排気と共に燃焼室から排出される熱量が少ないので、触媒暖機の進行が遅くなる可能性がある。いずれにせよ、機関暖機要求時または触媒暖機要求時に早く機関暖機または触媒暖機を完了させるためには、熱発生率重心位置が基準位置に制御されていることは好ましくない。

　そこで、本発明の目的は、排気浄化触媒を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、内燃機関または触媒を早く暖機させることにある。

　本発明は、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置に関する。ここで、熱発生率重心位置とは、以下の位置を意味する。

　すなわち、図２に示されているように、熱発生率重心位置Ｇは、クランク角度に対する熱発生率の波形Ｗによって画定される領域Ａ（図２の網掛け部分）の幾何学的重心Ｇｇに対応するクランク角度である。より具体的には、熱発生率重心位置は、横軸をクランク角度とし且つ縦軸を熱発生率とした座標系において描かれる熱発生率の波形と前記横軸とによって囲まれる領域の幾何学的重心に対応するクランク角度である。なお、前記横軸と前記縦軸とは互いに直交する軸である。

　別の言い方をすると、熱発生率重心位置は、各サイクルにおけるクランク角度を１つの軸（たとえば、上記横軸）に設定し且つ熱発生率を前記１つの軸に直交する他の軸（たとえば、上記縦軸）に設定したグラフ（たとえば、上記座標系）において描かれる熱発生率の波形と、前記１つの軸と、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である。つまり、前記熱発生率重心位置は、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幾何学的重心に対応するクランク角度である。

　さらに別の言い方をすると、熱発生率重心位置は、各サイクルにおける任意のクランク角度から特定の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、前記クランク角度について積分（すなわち、積算）して得られる値が０となる前記特定クランク角度である。すなわち、熱発生率重心位置は、下式（１）が成立するときの特定クランク角度Ｇである。なお、特定クランク角度は、１つの膨張行程において燃焼開始から燃焼終了までの間のクランク角度である。

　さらに別の言い方をすると、熱発生率重心位置は、特定クランク角度よりも進角側の任意のクランク角度と同特定クランク角度とのクランク角度差分と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積をクランク角度について積分して得られる値と、前記特定クランク角度よりも遅角側の任意のクランク角度と同特定クランク角度とのクランク角度差分と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積をクランク角度について積分して得られる値と、が等しくなるときの前記特定クランク角度である。

　すなわち、熱発生率重心位置は、任意のクランク角度よりも進角側の各熱発生率と該熱発生率にそれぞれ対応するクランク角度距離との積の総和が前記任意のクランク角度よりも遅角側の各熱発生率と該熱発生率にそれぞれ対応するクランク角度距離との積の総和に等しいときの前記任意のクランク角度である。なお、前記クランク角度距離は、前記任意のクランク角度と各クランク角度とのクランク角度差である。したがって、熱発生率重心位置を支点とし、クランク角度距離を支点からの距離とし、熱発生率を力とした場合、支点の両側のモーメント（＝力×距離＝クランク角度距離×熱発生率）が互いに等しくなっている。

　つまり、熱発生率重心位置は、「燃焼開始後の任意の第１クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「前記任意の第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前記特定クランク角度までクランク角度について積分（積算）した値が、「前記特定クランク角度後の任意の第２クランク角度と前記特定クランク角度との差の大きさ」と「前記任意の第２クランク角度における熱発生率」との積を前記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）した値に等しくなるときの前記特定クランク角度である。

　すなわち、熱発生率重心位置は、下式（２）が成立するときの特定クランク角度Ｇである。下式（２）において、「ＣＡｓ」は「燃焼開始クランク角度（すなわち、燃焼が始まるクランク角度）」であり、「ＣＡｅ」は「燃焼終了クランク角度（すなわち、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「任意のクランク角度における熱発生率」である。なお、特定クランク角度は、１つの膨張行程において燃焼開始から燃焼終了までの間のクランク角度である。

　さらに別の言い方をすると、熱発生率重心位置は、各サイクルにおいて、燃料の燃焼が始まるクランク角度をＣＡｓにて表し、前記燃焼が終わるクランク角度をＣＡｅにて表し、任意のクランク角度をθにて表し、且つ、前記クランク角度θにおける熱発生率をｄＱ（θ）にて表すとき、下式（３）：

　に基づく演算により取得される熱発生率重心位置Ｇである。

　すなわち、熱発生率重心位置は、任意のクランク角度と燃焼開始クランク角度との差と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積のクランク角度についての積分値を、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で割って得られる値に、同燃焼開始クランク角度を加えた値である。

　つまり、熱発生率重心位置は、クランク角度距離とそれに対応する熱発生率との積のクランク角度についての積分値を、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で割って得られる値に燃焼開始クランク角度を加えた値である。なお、クランク角度距離は、燃焼開始クランク角度と各クランク角度とのクランク角度差である。

　そして、本発明の制御装置は、機関冷却水温が基準冷却水温以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、機関冷却水温が基準冷却水温よりも低い場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。熱発生率重心位置が基準位置よりも進角側のクランク角度である場合、熱発生率重心位置が基準位置である場合に比べて、冷却損失が大きくなる。このため、燃焼室内から機関本体に伝達される熱量が多くなるので、機関温度が上昇する。したがって、機関冷却水温が低く、したがって、機関温度も低いときに、機関温度を上昇させることができる。

　あるいは、本発明の制御装置は、前記内燃機関が排気浄化触媒を備えている場合において、触媒温度が基準触媒温度以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、前記触媒温度が前記基準触媒温度よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、触媒温度が基準触媒温度よりも低い場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角側のクランク角度である場合、熱発生率重心位置が基準位置である場合に比べて、排気損失が大きくなる。このため、触媒に流入する排気の温度が高くなるので、触媒温度が上昇する。したがって、触媒温度が低いときに、触媒温度を上昇させることができる。

　あるいは、本発明の制御装置は、前記内燃機関が排気浄化触媒を備えている場合において、機関冷却水温が基準冷却水温以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い重心位置切替温度よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低く且つ前記重心位置切替温度以上である場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、機関冷却水温が基準冷却水温よりも非常に低い場合（すなわち、機関冷却水温が重心位置切替温度よりも低い場合）、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。このため、上述したように、機関温度が上昇する。したがって、機関冷却水温が非常に低く、したがって、機関温度も非常に低いときに、機関温度を上昇させることができる。一方、機関冷却水温が基準冷却水温よりも比較的低い場合（すなわち、機関冷却水温が基準冷却水温よりも低く且つ重心位置切替温度以上である場合）、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。このため、上述したように、触媒温度が上昇する。したがって、機関冷却水温が低く、したがって、触媒温度も低いときに、触媒温度を上昇させることができる。

　なお、前記制御部は、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い所定冷却水温よりも高く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合、ＥＧＲ量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以上である場合、または、機関冷却水温が前記所定冷却水温以下である場合、パイロット噴射量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御するようにしてもよい。

　これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、機関冷却水温が低いと、機関温度も低く、したがって、燃焼性も低いので、ＥＧＲ量が増量されて吸気温度が高くなったとしても、燃焼性は高くならず、したがって、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、燃焼性が低いにもかかわらず、ＥＧＲ量が増量されると、燃焼室に吸入される新気の量（すなわち、酸素の量）が少なくなる。このため、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。また、機関冷却水温が高く（すなわち、機関温度が高く）且つ吸気温度が高い場合、燃焼性は既に高いので、ＥＧＲ量が増量されると、燃焼性はかえって低下し、その結果、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、ＥＧＲ量の増量の量によっては、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合にも、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。

　しかしながら、機関冷却水温が所定冷却水温よりも高く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合（つまり、燃焼室内の温度が拡散燃焼に必要な温度に達していない場合）に、ＥＧＲ量が増量されれば、吸気温度が上昇し、燃料の着火性が改善される場合がある。この場合、燃焼性が高くなる。その結果、熱発生率重心位置が進角するので、機関温度が上昇される。しかも、ＥＧＲ量の増量によってＮＯｘ生成量が低減される。つまり、機関冷却水温が高く且つ吸気温度が低い場合において、機関温度の上昇とＮＯｘ生成量の低減とが同時に達成される。

　また、機関冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合、または、機関冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも高い場合、または、機関冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以上である場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が進角されれば、機関温度が上昇される。このため、機関温度の上昇と失火の抑制とが同時に達成される。

　あるいは、本発明の制御装置は、機関暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、機関暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。このため、上述したように、機関温度が上昇する。したがって、機関暖機が要求されている場合に、機関を早く暖機させることができる。

　あるいは、本発明の制御装置は、前記内燃機関が排気浄化触媒を備えている場合において、触媒暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、触媒暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、触媒暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。このため、上述したように、触媒温度が上昇する。したがって、触媒暖機が要求されている場合に、触媒を早く暖機させることができる。

　あるいは、本発明の制御装置は、前記内燃機関が排気浄化触媒を備えている場合において、機関暖機および触媒暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、触媒暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する。

　これによれば、機関暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。このため、上述したように、機関温度が上昇する。したがって、機関暖機が要求されている場合に、機関を早く暖機させることができる。一方、触媒暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。このため、上述したように、触媒温度が上昇する。したがって、触媒暖機が要求されている場合に、触媒を早く暖機させることができる。

　なお、前記制御部は、機関暖機が要求されている場合において、機関冷却水温が所定冷却水温よりも高く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合、ＥＧＲ量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記所定冷却水温よりも高く且つ吸気温度が前記所定吸気温度以上である場合、または、機関冷却水温が前記所定冷却水温以下である場合、パイロット噴射量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御するようにしてもよい。

　これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、機関冷却水温が低いと、機関温度も低く、したがって、燃焼性も低いので、ＥＧＲ量が増量されて吸気温度が高くなったとしても、燃焼性は高くならず、したがって、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、燃焼性が低いにもかかわらず、ＥＧＲ量が増量されると、燃焼室に吸入される新気の量（すなわち、酸素の量）が少なくなる。このため、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。また、冷却水温が高く（すなわち、機関温度が高く）且つ吸気温度が高い場合、燃焼性は既に高いので、ＥＧＲ量が増量されると、燃焼性はかえって低下し、その結果、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、ＥＧＲ量の増量の量によっては、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合にも、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。

　しかしながら、機関冷却水温が所定冷却水温よりも高く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合（つまり、燃焼室内の温度が拡散燃焼に必要な温度に達していない場合）に、ＥＧＲ量が増量されれば、吸気温度が上昇し、燃料の着火性が改善される場合がある。この場合、燃焼性が高くなる。その結果、熱発生率重心位置が進角するので、機関暖機が促進される。しかも、ＥＧＲ量の増量によってＮＯｘ生成量が低減される。つまり、機関冷却水温が高く且つ吸気温度が低い場合において、機関暖機の促進とＮＯｘ生成量の低減とが同時に達成される。

　また、機関冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合、または、機関冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも高い場合、または、機関冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以上である場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が進角されれば、機関暖機が促進される。このため、機関暖機の促進と失火の抑制とが同時に達成される。

　また、前記基準位置は、少なくとも機関負荷が所定の範囲内にある場合において、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、一定のクランク角度または一定の範囲内のクランク角度であることが好ましい。

図１は第１実施形態の制御装置を備えた内燃機関を示している。図２は熱発生率重心位置を説明するための図を示している。図３は第１実施形態の制御装置を備えた別の内燃機関を示している。図４は第１実施形態の機関暖機重心制御を説明するためのタイムチャートを示している。図５（Ａ）は機関負荷と進角位置との関係を示し、図５（Ｂ）は機関負荷と遅角位置との関係を示している。図６は第１実施形態の触媒暖機重心制御を説明するためのタイムチャートを示している。図７は第１実施形態の重心制御フローの一例を示している。図８は第１実施形態の通常重心制御フローの一例を示している。図９は第１実施形態の燃焼状態制御フローの一例を示している。図１０は第２実施形態の重心制御を説明するためのタイムチャートを示している。図１１は第２実施形態の重心制御フローの一例を示している。図１２（Ａ）は第３実施形態の機関暖機重心制御における進角方法を説明するための図を示し、図１２（Ｂ）は第３実施形態の触媒暖機重心制御における遅角方法を説明するための図を示している。図１３は第３実施形態の機関暖機重心制御を説明するためのタイムチャートを示している。図１４は第３実施形態の重心制御フローの一例を示している。図１５は燃焼波形とエンジン音との関係を説明するための図を示している。図１６（Ａ）は要求出力と目標噴射圧との関係を示し、図１６（Ｂ）は要求出力と目標噴射圧との関係を示している。図１７（Ａ）はパイロット噴射が特定のクランク角度で行われた場合のクランク角度と発熱量比率との関係を示し、図１７（Ｂ）はパイロット噴射が前記特定のクランク角度よりも進角側のクランク角度で行われた場合のクランク角度を発熱量比率との関係を示している。図１８（Ａ）はパイロット噴射が前記特定のクランク角度で行われた場合のクランク角度と熱発生率との関係を示し、図１８（Ｂ）はパイロット噴射が前記進角側のクランク角度で行われた場合のクランク角度と熱発生率との関係を示している。図１９（Ａ）は燃焼中心位置と燃費上昇率との関係を示し、図１９（Ｂ）は熱発生率重心位置と燃費上昇率との関係を示している。

＜第１実施形態＞
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に本発明の制御装置を備えた第１実施形態の内燃機関が示されている。この内燃機関は、圧縮自着火式の多気筒内燃機関（いわゆる、ディーゼルエンジン）である。なお、第１実施形態の内燃機関は、４つの気筒（燃焼室）を有する内燃機関である。

　図１において、１０は内燃機関（以下「機関」）、２０は燃料噴射弁、２１は燃料ポンプ、２２は蓄圧室（コモンレール）、２３は燃料供給管、３０は吸気マニホルド、３１は吸気管、３２はスロットル弁、３３はスロットル弁アクチュエータ、３４はインタークーラ、３５は過給機、３５Ａは過給機のコンプレッサ、３５Ｂは過給機のタービン、３６はエアクリーナ、４０は排気マニホルド、４１は排気管、４２は排気浄化触媒（以下「触媒」）、４３は触媒温度センサ、４４はＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、５０はＥＧＲ管、５１はＥＧＲ弁、５２はＥＧＲクーラ、６０はスロットル弁開度センサ、６１はエアフローメータ、６２は吸気圧センサ、６３は燃圧センサ、６４は筒内圧センサ、６５はクランク角度センサ、６６はＥＧＲ弁開度センサ、６７は水温センサ、６８はアクセルペダル踏込量センサ、および、７０は電子制御装置（以下「ＥＣＵ」）を示している。

　吸気マニホルド３０と吸気管３１とは、吸気通路を構成する。排気マニホルド４０と排気管４１とは、排気通路を構成する。

＜ＥＧＲ装置＞
　ＥＧＲ管５０とＥＧＲ弁５１とＥＧＲクーラ５２とは、ＥＧＲ装置（以下「高圧ＥＧＲ装置」）を構成する。この高圧ＥＧＲ装置は、排気マニホルド４０から吸気マニホルド３０に排気を導入する装置である。別の言い方をすると、高圧ＥＧＲ装置は、タービン３５Ｂの上流の排気通路からコンプレッサ３５Ａの下流の吸気通路に排気を導入する装置である。

＜燃料噴射弁＞
　燃料噴射弁２０は、燃焼室に燃料を直接噴射するように各燃焼室に対応して機関１０に取り付けられている。したがって、図１の機関１０は４つの燃料噴射弁２０を備える。

＜ＥＣＵ＞
　ＥＣＵ７０は、燃料噴射弁２０、燃料ポンプ２１、スロットル弁アクチュエータ３３、インタークーラ３４、タービン３５Ｂ、ＥＧＲ弁５１、および、ＥＧＲクーラ５２に電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、機関運転中、燃料噴射弁２０から燃料を噴射させるための信号、燃料ポンプ２１の動作状態を制御して燃圧を制御するための信号、スロットル弁アクチュエータ３３の動作状態を制御してスロットル弁３２の開度を制御するための信号、インタークーラ３４の冷却能力を制御するための信号、タービン３５のノズルベーン（図示せず）またはタービンバイパス弁（図示せず）の動作状態を制御して過給圧を制御するための信号、ＥＧＲ弁５１の動作状態を制御して当該ＥＧＲ弁５１の開度を制御するための信号、および、ＥＧＲクーラ５２の冷却能力を制御するための信号を出力する。これら信号によって、燃料噴射、燃圧、スロットル弁３２の開度（ひいては、ＥＧＲ率、すなわち、吸気量および／またはＥＧＲ量）、インタークーラ３４の冷却能力、過給圧、ＥＧＲ弁５１の開度（ひいては、ＥＧＲ率、すなわち、ＥＧＲ量および／または吸気量）、および、ＥＧＲクーラ５２の冷却能力が制御される。

　なお、燃圧は、蓄圧室２２内の燃料の圧力、または、燃料供給管２３内の燃料の圧力、または、蓄圧室２２と燃料噴射弁との間の燃料の圧力（特に、燃料噴射弁内の燃料の圧力）である。たとえば、燃料噴射弁として燃圧センサ付きの燃料噴射弁が用いられている場合、燃料噴射弁内の圧力は、当該燃料噴射弁の燃圧センサによって検出可能である。過給圧は、コンプレッサ３５Ａによって圧縮された後の吸気の圧力である。ＥＧＲ率は、燃焼室に吸入されるガス量に対するＥＧＲ量の比である。吸気量は、燃焼室に吸入される空気の量である。ＥＧＲ量は、高圧ＥＧＲ装置によって吸気に導入されるＥＧＲガスの量である。ＥＧＲガスは、高圧ＥＧＲ装置によって吸気に導入される排気である。ノズルベーンは、タービン３５の上流に設けられるベーンであり、その回動位置が制御されることによってタービン３５に流入する排気量を制御することができるベーンである。タービンバイパス弁は、排気にタービン３５をバイパスさせるためのバイパス通路に設けられる弁であり、その開度が制御されることによってタービン３５に流入する排気量を制御することができる弁である。

　ＥＣＵ７０には、触媒温度センサ４３、エアフローメータ６１、吸気圧センサ６２、燃圧センサ６３、筒内圧センサ６４、クランク角度センサ６５、ＥＧＲ弁開度センサ６６、水温センサ６７、および、アクセルペダル踏込量センサ６８も電気的に接続されている。

　触媒温度センサ４３は、触媒４２に取り付けられ、触媒温度に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて触媒温度を算出する。エアフローメータ６１は、吸気量に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて吸気量を算出する。燃圧センサ６３は、燃圧に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて噴射圧を算出する。筒内圧センサ６４は、筒内圧に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて熱発生率を算出する。クランク角度センサ６５は、クランクシャフトの回転位相に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて機関回転数を算出する。ＥＧＲ弁開度センサ６６は、ＥＧＲ弁５１の開度に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいてＥＧＲ弁５１の開度を算出する。水温センサ６７は、機関冷却水温（すなわち、機関１０を冷却する冷却水の温度であり、以下「冷却水温」）に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて冷却水温を算出する。アクセルペダル踏込量センサ６８は、アクセルペダルの踏込量に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいて機関負荷を算出する。

　なお、噴射圧は、燃料噴射弁２０から噴射される燃料の圧力である。筒内圧は、燃焼室内のガスの圧力である。熱発生率は、熱発生速度（すなわち、単位クランク角度当たりに燃焼室内で発生する熱量）である。

　なお、燃焼に起因して発生するイオン電流に基づいて熱発生率が算出されてもよい。

＜排気浄化触媒＞
　触媒４２は、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する機能を有する。より具体的には、触媒４２は、そこに流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、そこに流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにそこに吸蔵されているＮＯｘおよびそこに流入する排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＳＲ触媒（すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒）である。触媒４２は、その温度が所定温度以上であるときに所定浄化率以上の浄化率でもってＮＯｘを浄化する。

　なお、本発明は、触媒がＮＳＲ触媒以外の触媒である場合にも適用可能である。したがって、触媒４２は、たとえば、三元触媒であってもよいし、ＳＣＲ触媒であってもよいし、酸化触媒であってもよい。なお、三元触媒は、そこに流入する排気の空燃比が理論空燃比であるときに排気中のＮＯｘ、ＣＯ（一酸化炭素）、および、ＨＣ（未燃炭化水素）を同時に高い浄化率でもって浄化する機能を有する触媒である。この三元触媒も、その温度が所定温度以上であるときに所定浄化率以上の浄化率でもってＮＯｘ、ＣＯ、および、ＨＣを浄化する。ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを浄化する機能を有する触媒である。このＳＣＲ触媒も、その温度が所定温度以上であるときに所定浄化率以上の浄化率でもってＮＯｘを浄化する。酸化触媒は、排気中のＣＯおよびＨＣを浄化（酸化）する触媒である。この酸化触媒も、その温度が所定温度以上であるときに所定浄化率以上の浄化率でもってＣＯおよびＨＣを浄化する。

＜ＤＰＦ＞
　ＤＰＦ４４は、排気中のパティキュレートマター（すなわち、煤などの微粒子）を捕集するフィルタである。

＜重心制御＞
　第１実施形態では、制御指標として、熱発生率重心位置が用いられる。この熱発生率重心位置を制御指標として用いる制御として、通常重心制御、機関暖機重心制御、および、触媒暖機重心制御がある。

＜熱発生率重心位置＞
　熱発生率重心位置について説明する。熱発生率重心位置とは、以下の位置を意味する。すなわち、図２に示されているように、熱発生率重心位置Ｇは、クランク角度に対する熱発生率の波形Ｗによって画定される領域Ａ（図２の網掛け部分）の幾何学的重心Ｇｇに対応するクランク角度である。より具体的には、熱発生率重心位置は、横軸をクランク角度とし且つ縦軸を熱発生率とした座標系において描かれる熱発生率の波形と前記横軸とによって囲まれる領域の幾何学的重心に対応するクランク角度である。なお、前記横軸と前記縦軸とは互いに直交する軸である。

　なお、参考ながら、熱発生率重心位置における熱発生率ｄＱＧは、下式（４）によって算出可能である。

＜燃焼開始時期および燃焼終了時期＞
　なお、燃焼開始クランク角度を正確に知ることができない場合、燃焼開始クランク角度よりも確実に進角側にあるクランク角度を、燃焼開始クランク角度として採用してもよい。同様に、燃焼終了クランク角度を正確に知ることができない場合、燃焼終了クランク角度よりも確実に遅角側にあるクランク角度を、燃焼終了クランク角度として採用してもよい。

　これに関し、第１実施形態では、熱発生率重心位置の算出に考慮される燃焼は、パイロット燃料、メイン燃料、および、アフター燃料の燃焼であり、ポスト燃料の燃焼は、熱発生率重心位置の算出には考慮されない。なお、メイン噴射は、圧縮上死点近傍の時期で行われる燃料噴射である。パイロット噴射は、メイン噴射の前に行われる燃料噴射であり、少なくとも、トルクを発生させる時期で行われる燃料噴射である。アフター噴射は、排気温度の上昇および触媒４２の活性化のためにメイン噴射の後に行われる燃料噴射であり、少なくとも、トルクを発生させる時期で行われる燃料噴射である。ポスト噴射は、アフター噴射の後に行われる燃料噴射、より具体的には、圧縮上死点後９０°以降に行われる燃料噴射であり、この噴射によって噴射された燃料の燃焼によるトルクの発生はない。

　そこで、燃焼開始クランク角度を正確に知ることができない場合、たとえば、圧縮上死点前２０°を燃焼開始クランク角度として採用してもよい。また、燃焼終了クランク角度を正確に知ることができない場合、たとえば、圧縮上死点後９０°を燃焼終了クランク角度として採用してもよい。

＜通常重心制御＞
　第１実施形態の通常重心制御について説明する。第１実施形態の通常重心制御は、冷却水温が基準冷却水温以上である場合、あるいは、機関が排気浄化触媒を備えている場合において触媒温度が基準触媒温度以上である場合に実行される。この通常重心制御では、熱発生率重心位置が基準位置（＝最適クランク角度）に一致するように機関制御パラメータの値（この機関制御パラメータについては、後述する）が制御される。もちろん、これと同時に、要求出力（すなわち、機関に要求される出力）が機関から出力されるように機関制御パラメータの値が制御される。

＜通常重心制御の効果＞
　通常重心制御によれば、燃費が低下する。また、燃費を最小にする燃焼状態を達成するための制御指標が熱発生率重心位置という１つだけの指標であるので、機関制御パラメータが多数存在する場合においても、燃費が最小となる燃焼状態を達成し得る機関制御パラメータの値を少ない適合工数によって決定することができる。

　なお、前記基準位置は、少なくとも機関負荷が所定の範囲内にある場合、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、一定のクランク角度である。したがって、通常重心制御では、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、熱発生率重心位置が一定のクランク角度に制御される。前記基準位置は、たとえば、圧縮上死点後７°である。なお、熱発生率重心位置が基準位置に制御されたときに燃費が最小となることから、基準位置は、冷却損失と排気損失との総和が最小になるクランク角度であるとも言える。

　通常重心制御は、後述の機関暖機重心制御も触媒暖機重心制御も実行されていないとき、すなわち、機関暖機が要求されておらず且つ触媒暖機が要求されていないときに実行される。また、通常重心制御は、負荷に依らず、つまり、全ての負荷領域で実行されてもよいし、負荷が所定の範囲内にある場合のみ実行されてもよい。また、通常重心制御は、１つの燃焼室に関してのみ実行されてもよいし、一部の燃焼室に関してのみ実行されてもよいし、全ての燃焼室に関して実行されてもよい。通常重心制御が全ての燃焼室に関して実行される場合、燃費の低下効果がより大きくなる。

　また、通常重心制御は、フィードバック制御によって熱発生率重心位置を基準位置に制御する制御であっても、フィードフォワード制御によって熱発生率重心位置を基準位置に制御する制御であってもよい。

＜フィードバック制御による通常重心制御＞
　フィードバック制御による通常重心制御について説明する。この場合、基準位置が実験などによって予め求められ、この求められた基準位置がＥＣＵ７０に記憶されている。そして、通常重心制御の実行中、ＥＣＵ７０に記憶されている基準位置が目標位置に設定される。そして、実際の熱発生率重心位置が算出され、この算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも進角側のクランク角度にあるとき（あるいは、算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも所定角度以上に進角側のクランク角度にあるとき）には、熱発生率重心位置が遅角される。

　一方、算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも遅角側のクランク角度にあるとき（あるいは、算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも所定角度以上に遅角側のクランク角度にあるとき）には、熱発生率重心位置が進角される。斯くして、熱発生率重心位置が目標位置にフィードバック制御される（あるいは、熱発生率重心位置が目標位置に近づくようにフィードバック制御される）。

＜フィードバック制御の効果＞
　これによれば、実験などによって予め求められた各機関運転状態における各種の機関制御パラメータの最適な組合せに関する情報を保持していない場合であっても、あるいは、機関の個体差および経年変化が生じた場合であっても、熱発生率重心位置が目標位置に等しくなるように燃焼状態（すなわち、機関制御パラメータの値）が制御される。その結果、燃費を確実に低下させることができる。

＜熱発生率重心位置の進角手段＞
　なお、熱発生率重心位置を制御する機関制御パラメータ（別の言い方をすると、燃焼状態を制御する燃焼制御パラメータ）として、たとえば、メイン噴射時期、パイロット噴射時期、パイロット噴射を伴う場合におけるメイン噴射量、パイロット噴射量、アフター噴射量、噴射圧、過給圧、インタークーラ冷却能力、ＥＧＲクーラ冷却能力、スワール強度、および、タンブル強度の１つ又は複数を採用可能である。なお、インタークーラ冷却能力は、たとえば、冷却媒体にインタークーラの熱交換器をバイパスさせるか否か、あるいは、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の変更によって制御可能である。同様に、ＥＧＲクーラ冷却能力は、たとえば、冷却媒体にＥＧＲクーラの熱交換器をバイパスさせる制御の実行の有無、あるいは、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の変更によって制御可能である。

　そして、熱発生率重心位置進角手段（すなわち、熱発生率重心位置を進角させる手段）として、たとえば、メイン噴射時期の進角、パイロット噴射時期の進角、パイロット噴射を伴う場合におけるメイン噴射量の減量、パイロット噴射量の増量、パイロット噴射量の増量とメイン噴射量の減量との組合せ、アフター噴射量の減量、噴射圧の増大、過給圧の増大、インタークーラ冷却能力の低減（たとえば、冷却媒体にインタークーラの熱交換器をバイパスさせる制御の実行、または、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の低減）、ＥＧＲクーラ冷却能力の低減（たとえば、冷却媒体にＥＧＲクーラの熱交換器をバイパスさせる制御の実行、または、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の低減）、スワール強度の増大、および、タンブル強度の増大の１つ又は複数を採用可能である。

　なお、パイロット噴射量の増量は、たとえば、パイロット噴射１回当たりの噴射量の増量、新たなパイロット噴射の追加（すなわち、パイロット噴射回数の増加）によって達成される。アフター噴射量の増量は、たとえば、アフター噴射１回当たりの噴射量の増量、新たなアフター噴射の追加（すなわち、アフター噴射回数の増加）によって達成される。

　また、機関制御パラメータとして、パイロット熱発生率重心位置を採用可能である。パイロット熱発生率重心位置とは、クランク角度に対するパイロット熱発生率の波形によって画定される領域の幾何学的重心に対応するクランク角度である。パイロット熱発生率とは、パイロット噴射によって噴射された燃料の燃焼における熱発生率である。

　そして、パイロット熱発生率重心位置を進角させる手段として、パイロット噴射時期の進角、現在のパイロット熱発生率重心位置よりも前のパイロット噴射の回数の増加、および、現在のパイロット熱発生率重心位置よりも後のパイロット噴射の回数の減少の１つ又は複数を採用可能である。

　噴射量は、燃料噴射弁から噴射される燃料の量である。スワールは、概ねシリンダボア中心軸線を中心にして燃焼室内で旋回するガスの流れであり、タンブルは、概ねシリンダボア中心軸線に垂直な線を中心にして燃焼室内で旋回するガスの流れである。

　また、機関制御パラメータとして、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）を採用可能である。ここで、冷却水温が所定冷却水温（この所定冷却水温の詳細は後述する）よりも低い場合、あるいは、吸気温度が所定吸気温度（この所定吸気温度の詳細は後述する）よりも高い場合、熱発生率重心位置進角手段として、ＥＧＲ率の低減を採用可能である。一方、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下である場合、熱発生率重心位置進角手段として、ＥＧＲ率の増大を採用可能である。なお、吸気温度は、燃焼室に流入するガスの温度であり、たとえば、吸気マニホルド３０内のガスの温度である。

　また、図３に示されているように、機関１０がＤＰＦ４４の下流の排気通路からコンプレッサ３５Ａの上流の吸気通路に排気を導入するＥＧＲ装置（以下「低圧ＥＧＲ装置」）を具備する場合、機関制御パラメータとして、トータルＥＧＲ率（または、トータルＥＧＲ量）、高圧ＥＧＲ率（または、高圧ＥＧＲ量）、および、低圧ＥＧＲ率（または、低圧ＥＧＲ量）の１つ又は複数を採用可能である。ここで、冷却水温が所定冷却水温よりも低い場合、あるいは、冷却水温が所定冷却水温よりも高い場合、熱発生率重心位置進角手段として、トータルＥＧＲ率の低減、高圧ＥＧＲ率の低減、および、低圧ＥＧＲ率の増大の１つ又は複数を採用可能である。一方、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下である場合、熱発生率重心位置進角手段として、トータルＥＧＲ率の増大、高圧ＥＧＲ率の増大、および、低圧ＥＧＲ率の低減を採用可能である。

　なお、図３の機関１０において、トータルＥＧＲ率は燃焼室に吸入されるガス量に対するＥＧＲ量の比であり、高圧ＥＧＲ率はトータルＥＧＲ量に対する高圧ＥＧＲ量の比であり、トータルＥＧＲ量は燃焼室に吸入されるＥＧＲガスの総量であり、高圧ＥＧＲ量は高圧ＥＧＲ装置によって吸気に導入されるＥＧＲガスの量であり、低圧ＥＧＲ率はトータルＥＧＲ量に対する低圧ＥＧＲ量の比であり、低圧ＥＧＲ量は低圧ＥＧＲ装置によって吸気に導入されるＥＧＲガスの量である。

　また、図３において、４５は排気絞り弁、４６は排気絞り弁アクチュエータ、５３はＥＧＲ管、５４はＥＧＲ弁、６９はＥＧＲ弁開度センサを示している。ＥＣＵ７０は、排気絞り弁アクチュエータ４６、および、ＥＧＲ弁５４に電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ弁５４の動作状態を制御して当該ＥＧＲ弁５４の開度を制御するための信号を出力する。この信号によって、ＥＧＲ弁５４の開度（ひいては、低圧ＥＧＲ率、ひいては、トータルＥＧＲ率）が制御される。また、ＥＣＵ７０は、排気絞り弁アクチュエータ４６の動作状態を制御して排気絞り弁４５の開度を制御するための信号を出力する。この信号によって、排気絞り弁４５の開度（ひいては、低圧ＥＧＲ率、ひいては、トータルＥＧＲ率）が制御される。ＥＣＵ７０には、ＥＧＲ弁開度センサ６９が電気的に接続されている。ＥＧＲ弁開度センサ６９は、ＥＧＲ弁５４の開度に対応する信号をＥＣＵ７０に送信する。ＥＣＵ７０は、この信号に基づいてＥＧＲ弁５４の開度を算出する。図３の機関のその他の構成は、図１の機関の構成と同じである。

＜熱発生率重心位置の遅角手段＞
　熱発生率重心位置遅角手段（すなわち、熱発生率重心位置を遅角させる手段）として、たとえば、メイン噴射時期の遅角、パイロット噴射時期の遅角、パイロット噴射を伴う場合におけるメイン噴射量の増量、パイロット噴射量の減量、パイロット噴射量の減量とメイン噴射量の増量との組合せ、アフター噴射量の増量、噴射圧の低減、過給圧の低減、インタークーラ冷却能力の増大（たとえば、冷却媒体にインタークーラの熱交換器をバイパスさせる制御の停止、または、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の増大）、ＥＧＲクーラ冷却能力の増大（たとえば、冷却媒体にＥＧＲクーラの熱交換器をバイパスさせる制御の停止、または、当該熱交換器を通過する冷却媒体の割合の増大）、スワール強度の低減、および、タンブル強度の低減を採用可能である。

　パイロット噴射量の減量は、たとえば、パイロット噴射回数が一定である場合において１回のパイロット噴射の噴射量の減量、パイロット噴射が複数回行われる場合において一部のパイロット噴射の省略（すなわち、パイロット噴射回数の減少）、パイロット噴射の停止などによって達成される。

　また、機関制御パラメータとして、パイロット熱発生率重心位置を採用可能である。そして、パイロット熱発生率重心位置を遅角させる手段として、パイロット噴射時期の遅角、現在のパイロット熱発生率重心位置よりも前のパイロット噴射の回数の減少、および、現在のパイロット熱発生率重心位置よりも後のパイロット噴射の回数の増加の１つ又は複数を採用可能である。

　また、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合（これら所定冷却水温および所定吸気温度の詳細については、後述する）、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度以上である場合、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度よりも低い場合、熱発生率重心位置遅角手段として、ＥＧＲ率の増大を採用可能である。一方、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下である場合、熱発生率重心位置遅角手段として、ＥＧＲ率の低減を採用可能である。

　図３の機関では、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度以上である場合、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度よりも低い場合、熱発生率重心位置遅角手段として、トータルＥＧＲ率の増大、高圧ＥＧＲ率の増大、および、低圧ＥＧＲ率の低減を採用可能である。一方、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下である場合、熱発生率重心位置遅角手段として、トータルＥＧＲ率の低減、高圧ＥＧＲ率の低減、および、低圧ＥＧＲ率の増大を採用可能である。

＜フィードフォワード制御による通常重心制御＞
　フィードフォワード制御による通常重心制御について説明する。この場合、基準位置が実験などによって予め求められる。そして、機関運転状態ごとにこの基準位置を達成可能な少なくとも１つの機関制御パラメータの値（または、複数の機関制御パラメータの値の組合せ）が実験などによって基準値として予め求められる。そして、この基準値（または、これら基準値）が機関運転状態の関数のマップの形でＥＣＵ７０に記憶される。そして、通常重心制御中、機関運転状態に応じた基準値が前記マップから算出され、この算出された基準値が目標値に設定される。そして、各機関制御パラメータの値が対応する目標値に制御される。斯くして、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。

　この場合、各機関制御パラメータの値が目標値に一致するように、各機関制御パラメータをフィードバック制御してもよい。

　なお、機関制御パラメータの値が目標値に維持されていたとしても、機関回転数が高くなるほど熱発生率重心位置が遅角し、逆に、機関回転数が低くなるほど熱発生率重心位置が進角する。

　そこで、フィードフォワード制御による通常重心制御において、機関回転数が高くなるほど、メイン噴射時期の目標値を進角させ、パイロット噴射時期の目標値を進角させ、メイン噴射量の目標値を小さくし、パイロット噴射量の目標値を大きくし、アフター噴射量の目標値を小さくし、噴射圧の目標値を大きくし、過給圧の目標値を大きくし、インタークーラ冷却能力の目標値を小さくし、ＥＧＲクーラ冷却能力の目標値を小さくし、スワール強度の目標値を大きくし、タンブル強度の目標値を大きくしてもよい。

　また、フィードフォワード制御による通常重心制御において、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度以上である場合、または、冷却水温が前記所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が前記所定吸気温度よりも低い場合、機関回転数が高いほど、ＥＧＲ率の目標値を大きくし、トータルＥＧＲ率の目標値を大きくし、高圧ＥＧＲ率の目標値を大きくし、低圧ＥＧＲ率の目標値を小さくしてもよい。また、フィードフォワード制御による通常重心制御において、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下である場合、機関回転数が高いほど、トータルＥＧＲ率の目標値を小さくし、高圧ＥＧＲ率の目標値を小さくし、低圧ＥＧＲ率の目標値を大きくしてもよい。

＜第１実施形態の機関暖機重心制御＞
　第１実施形態の機関暖機重心制御について説明する。機関暖機重心制御では、熱発生率重心位置が進角位置（すなわち、前記基準位置よりも進角側のクランク角度）に制御される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。そして、この機関暖機重心制御は、機関冷却水温（すなわち、内燃機関を冷却するための冷却水の温度であり、以下単に「冷却水温」）が基準冷却水温よりも低い場合に実行される。そして、冷却水温が基準冷却水温以上になった時点で終了され、通常重心制御が実行される。

＜第１実施形態の機関暖機重心制御の効果＞
　第１実施形態の機関暖機重心制御によれば、冷却水温が基準冷却水温よりも低い場合に、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。熱発生率重心位置が基準位置よりも進角側のクランク角度である場合、熱発生率重心位置が基準位置である場合に比べて、冷却損失が大きくなる。このため、燃焼室内部から機関本体に伝達される熱量が多くなるので、機関温度（すなわち、機関本体の温度、特に、燃焼室周りの機関本体の温度）を上昇させることができる。

　なお、上述したように、機関暖機重心制御によれば、機関温度を上昇させることができるので、機関温度が低く、したがって、機関暖機が要求される場合に機関暖機重心制御が実行されるように基準冷却水温が設定されると、機関を早く暖機させることができるという有利な効果が得られる。なお、この場合、前記基準冷却水温として、機関暖機完了温度が設定される。ここで、機関暖機完了温度は、機関暖機が完了したものと判断する閾値として予め定められた温度である。

　そして、前記基準冷却水温として機関暖機完了温度が設定される場合、前記機関暖機重心制御は、機関暖機が要求された時点（すなわち、冷却水温が機関暖機完了温度よりも低いことが検知された時点）で開始され、機関暖機が完了した時点（すなわち、冷却水温が機関暖機完了温度以上であることが検知された時点）で終了されるとも言える。

　言い換えれば、機関暖機重心制御は、機関暖機要求条件が成立した時点（すなわち、冷却水温が機関暖機完了温度よりも低いことが検知された時点）で開始され、機関暖機完了条件が成立した時点（すなわち、冷却水温が機関暖機完了温度以上であることが検知された時点）で終了される。なお、この場合、機関暖機完了条件が成立した時点で、機関暖機要求条件が不成立となる。つまり、機関暖機重心制御は、機関暖機が要求されている間、あるいは、機関暖機要求条件が成立している間、実行される。

　この場合、たとえば、図４に示されているように、通常重心制御および機関暖機重心制御が実行される。すなわち、時刻Ｔ０において、冷却水温が機関暖機完了温度（＝基準冷却水温）よりも低いことが検知されると、機関暖機要求条件が成立する。すると、機関暖機重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。時刻Ｔ１において、冷却水温が機関暖機完了温度に達したことが検知されると、機関暖機要求条件が不成立となる。すると、機関暖機重心制御が終了されるとともに、通常重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。

　なお、上述した機関暖機重心制御では、冷却水温が用いられている。この冷却水温は、機関温度を代表するパラメータであるので、冷却水温の代わりに、機関温度そのものが用いられてもよいし、冷却水温以外の機関温度に相関のあるパラメータ（たとえば、機関の潤滑油の温度など）が用いられてもよい。

＜進角位置の設定＞
　前記進角位置は、特定のクランク角度に限定されない。第１実施形態では、たとえば、図５（Ａ）に示されているように、進角位置は、機関負荷が小さいほど、より進角側のクランク角度に設定される。別の言い方をすると、相対的に小さい機関負荷に対応する進角位置は、相対的に大きい機関負荷に対応する進角位置よりも進角側のクランク角度である。進角位置は、機関回転数が低いほど、より進角側のクランク角度に設定されてもよい。もちろん、進角位置は、機関負荷に依らず一定のクランク角度に設定されてもよい。

　なお、機関負荷が小さいほど、進角位置がより進角側のクランク角度に設定される場合、以下の効果がある。すなわち、機関負荷が小さいほど、１回の膨張行程における発熱量が少ないので、機関伝達熱量（すなわち、単位時間当たりに燃焼室内部から機関本体に伝達される熱量）が少ない。一方、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角されるほど、冷却損失が大きくなるので、機関伝達熱量が多くなる。このため、機関負荷が小さいほど、進角位置がより進角側のクランク角度に設定される場合、熱発生率重心位置が基準位置よりもより進角されるので、機関伝達熱量が多くなり、その結果、機関を早く暖機させることができる。

　また、機関回転数が低いほど、進角位置がより進角側のクランク角度に設定される場合、以下の効果がある。すなわち、機関回転数が低いほど、機関伝達熱量が少ない。一方、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角されるほど、冷却損失が大きくなる。このため、機関回転数が低いほど、進角位置がより進角側のクランク角度に設定される場合、熱発生率重心位置が基準位置よりもより進角されるので、機関伝達熱量が多くなり、その結果、機関を早く暖機させることができる。

　また、全ての機関負荷の領域において進角位置が設定されていてもよいが、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域においてのみ進角位置が設定されていてもよい。この場合、機関暖機重心制御では、機関負荷が所定負荷以上であると、熱発生率重心位置は基準位置に制御される。つまり、実質的には、機関負荷が所定負荷以上である場合、機関暖機重心制御は実行されず（すなわち、機関暖機要求条件が不成立となり）、通常重心制御が実行されることになる。

　なお、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域においてのみ進角位置が設定されていることは、機関の早期暖機の確保と燃費の低下との両立の観点から好ましい。すなわち、機関負荷が高い場合、筒内での発熱量自体が大きいので、冷却損失が一定であっても、機関伝達熱量が大きい。このため、燃費を低下させてまで熱発生率重心位置を基準位置よりも遅角しなくても、機関が十分に暖機され得る。このため、機関の早期暖機の確保と燃費の低下との両立の観点から、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域でのみ進角位置が設定されていることは好ましいと言えるのである。

　機関暖機重心制御は、フィードバック制御によって熱発生率重心位置を進角位置に制御する制御であっても、フィードフォワード制御によって熱発生率重心位置を進角位置に制御する制御であってもよい。

＜フィードバック制御による機関暖機重心制御＞
　フィードバック制御による機関暖機重心制御について説明する。この場合、進角位置が実験などによって予め求められ、この求められた進角位置がＥＣＵ７０に記憶されている。そして、機関暖機重心制御の実行中、ＥＣＵ７０に記憶されている進角位置が目標位置に設定される。そして、実際の熱発生率重心位置が算出され、この算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも進角側のクランク角度にあるときには、熱発生率重心位置が遅角される。一方、算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも遅角側のクランク角度にあるときには、熱発生率重心位置が進角される。斯くして、熱発生率重心位置が目標位置（すなわち、進角位置）にフィードバック制御される。

　フィードバック制御による機関暖機重心制御における機関制御パラメータとしては、通常重心制御に関連して説明した機関制御パラメータの１つ又は複数を採用可能である。

＜フィードフォワード制御による機関暖機重心制御＞
　フィードフォワード制御による機関暖機重心制御について説明する。この場合、進角位置が実験などによって予め求められる。そして、この進角位置を達成可能な少なくとも１つの機関制御パラメータの値（または、複数の機関制御パラメータの値の組合せ）が実験などによって基準進角値として予め求められる。そして、この基準進角値（または、これら基準進角値）がＥＣＵ７０に記憶される。そして、機関暖機重心制御中、ＥＣＵ７０に記憶されている基準進角値が目標値に設定される。そして、各機関制御パラメータの値が対応する目標値に制御される。斯くして、熱発生率重心位置が進角位置に制御される。

　この場合、各機関制御パラメータの値が目標値に一致するように、各機関制御パラメータをフィードバック制御してもよい。フィードフォワード制御による機関暖機重心制御における機関制御パラメータとしては、通常重心制御に関連して説明した機関制御パラメータの１つ又は複数を採用可能である。

＜第１実施形態の触媒暖機重心制御＞
　第１実施形態の触媒暖機重心制御について説明する。触媒暖機重心制御では、熱発生率重心位置が遅角位置（すなわち、前記基準位置よりも遅角側のクランク角度）に制御される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。そして、この触媒暖機蹂躙制御は、触媒温度が基準触媒温度よりも低い場合に実行される。そして、触媒温度が基準触媒温度以上になった時点で終了され、通常重心制御が実行される。

＜第１実施形態の触媒暖機重心制御の効果＞
　第１実施形態の触媒暖機重心制御によれば、触媒温度が基準触媒温度よりも低い場合に、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角側のクランク角度である場合、熱発生率重心位置が基準位置である場合に比べて、排気損失が大きくなる。このため、触媒に流入する排気の温度が高くなるので、触媒温度を上昇させることができる。

　なお、上述したように、触媒暖機重心制御によれば、触媒温度を上昇させることができるので、触媒温度が低く、したがって、触媒暖機が要求される場合に触媒暖機重心制御が実行されるように基準触媒温度が設定されると、触媒を早く暖機させることができるという有利な効果が得られる。なお、この場合、前記基準触媒温度として、触媒暖機完了温度が設定される。ここで、触媒暖機完了温度は、触媒暖機が完了したものと判断する閾値として予め定められた温度であり、たとえば、排気浄化触媒の活性温度（すなわち、排気浄化触媒の浄化性能が所定の性能を超えるときの触媒温度）である。

　そして、前記基準触媒温度として触媒暖機完了温度が設定される場合、前記触媒暖機重心制御は、触媒暖機が要求された時点（すなわち、触媒温度が触媒暖機完了温度よりも低いことが検知された時点）で開始され、触媒暖機が完了した時点（すなわち、触媒温度が触媒暖機完了温度以上であることが検知された時点）で終了されるとも言える。

　言い換えれば、触媒暖機重心制御は、触媒暖機要求条件が成立した時点（すなわち、触媒温度が触媒暖機完了温度よりも低いことが検知された時点）で開始され、触媒暖機完了条件が成立した時点（すなわち、触媒温度が触媒暖機完了温度以上であることが検知された時点）で終了される。なお、この場合、触媒暖機完了条件が成立した時点で、触媒暖機要求条件が不成立となる。つまり、触媒暖機重心制御は、触媒暖機が要求されている間、あるいは、触媒暖機要求条件が成立している間、実行される。

　この場合、たとえば、図６に示されているように、通常重心制御および触媒暖機重心制御が実行される。すなわち、時刻Ｔ０において、触媒温度が触媒暖機完了温度（＝基準触媒温度）よりも低いことが検知されると、触媒暖機要求条件が成立する。すると、触媒暖機重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。時刻Ｔ１において、触媒温度が触媒暖機完了温度に達したことが検知されると、触媒暖機要求条件が不成立となる。すると、触媒暖機重心制御が終了されるとともに、通常重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。

　なお、触媒温度は、触媒温度センサ６３の信号に基づいて算出される触媒温度（すなわち、触媒の温度そのもの）でもよいし、触媒温度に相関のあるパラメータから推定される触媒温度でもよい。あるいは、この触媒温度に代えて、前記触媒温度に相関のあるパラメータが用いられてもよい。

＜遅角位置の設定＞
　前記遅角位置は、特定の角度に限定されない。第１実施形態では、たとえば、図５（Ｂ）に示されているように、遅角位置は、機関負荷が小さいほど、より遅角側のクランク角度に設定される。別の言い方をすると、相対的に小さい機関負荷に対応する遅角位置は、相対的に大きい機関負荷に対応する遅角位置よりも遅角側のクランク角度である。なお、遅角位置は、機関回転数が低いほど、より遅角側のクランク角度に設定されてもよい。もちろん、遅角位置は、機関負荷に依らず一定のクランク角度に設定されてもよい。

　なお、機関負荷が小さいほど、遅角位置がより遅角側のクランク角度に設定される場合、以下の効果がある。すなわち、機関負荷が小さいほど、１回の膨張行程における発熱量が少ないので、排気伝達熱量（すなわち、排気に乗って単位時間当たりに触媒に伝達される熱量）が少ない。一方、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角されるほど、排気損失が大きくなるので、排気伝達熱量が多くなる。このため、機関負荷が小さいほど、遅角位置がより遅角側のクランク角度に設定される場合、熱発生率重心位置が基準位置よりもより遅角されるので、排気伝達熱量が多くなり、その結果、触媒を早く暖機させることができる。

　また、機関回転数が低いほど、遅角位置がより遅角側のクランク角度に設定される場合、以下の効果がある。すなわち、機関回転数が低いほど、排気伝達熱量が少ない。一方、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角されるほど、排気損失が大きくなる。このため、機関回転数が低いほど、遅角位置がより遅角側のクランク角度に設定される場合、熱発生率重心位置が基準位置よりもより遅角されるので、排気伝達熱量が多くなり、その結果、触媒を早く暖機させることができる。

　また、全ての機関負荷の領域において遅角位置が設定されていてもよいが、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域においてのみ遅角位置が設定されていてもよい。この場合、触媒暖機制御では、機関負荷が所定負荷以上であると、熱発生率重心位置は基準位置に制御される。つまり、実質的には、機関負荷が所定負荷以上である場合、触媒暖機重心制御は実行されず（すなわち、触媒暖機要求条件が不成立となり）、通常重心制御が実行されることになる。

　なお、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域においてのみ遅角位置が設定されていることは、触媒の早期暖機の確保と燃費の低下との両立の観点から好ましい。すなわち、機関負荷が高い場合、筒内での発熱量自体が大きいので、排気損失が一定であっても、排気温度は高い。このため、燃費を低下させてまで熱発生率重心位置を基準位置よりも遅角しなくても、触媒が十分に暖機され得る。このため、触媒の早期暖機の確保と燃費の低下との両立の観点から、機関負荷が所定負荷よりも小さい領域においてのみ遅角位置が設定されていることは好ましいと言えるのである。

　触媒暖機重心制御は、フィードバック制御によって熱発生率重心位置を遅角位置に制御する制御であっても、フィードフォワード制御によって熱発生率重心位置を遅角位置に制御する制御であってもよい。

＜フィードバック制御による触媒暖機重心制御＞
　フィードバック制御による触媒暖機重心制御について説明する。この場合、遅角位置が実験などによって予め求められ、この求められた遅角位置がＥＣＵ７０に記憶されている。そして、触媒暖機重心制御の実行中、ＥＣＵ７０に記憶されている遅角位置が目標位置に設定される。そして、実際の熱発生率重心位置が算出され、この算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも進角側のクランク角度にあるときには、熱発生率重心位置が遅角される。一方、算出された熱発生率重心位置が目標位置よりも遅角側のクランク角度にあるときには、熱発生率重心位置が進角される。斯くして、熱発生率重心位置が目標位置（すなわち、遅角位置）にフィードバック制御される。

　フィードバック制御による触媒暖機重心制御における機関制御パラメータとしては、通常重心制御に関連して説明した機関制御パラメータの１つ又は複数を採用可能である。

＜フィードフォワード制御による触媒暖機重心制御＞
　フィードフォワード制御による触媒暖機重心制御について説明する。この場合、遅角位置が実験などによって予め求められる。そして、この遅角位置を達成可能な少なくとも１つの機関制御パラメータの値（または、複数の機関制御パラメータの値の組合せ）が実験などによって基準遅角値として予め求められる。そして、この基準遅角値（または、これら基準遅角値）がＥＣＵ７０に記憶される。触媒暖機重心制御中、ＥＣＵ７０に記憶されている基準遅角値が目標値に設定される。そして、各機関制御パラメータの値が対応する目標値に制御される。斯くして、熱発生率重心位置が遅角位置に制御される。

　この場合、各機関制御パラメータの値が目標値に一致するように、各機関制御パラメータをフィードバック制御してもよい。フィードフォワード制御による触媒暖機重心制御における機関制御パラメータとしては、通常重心制御に関連して説明した機関制御パラメータの１つ又は複数を採用可能である。

＜機関暖機要求と触媒暖機要求＞
　なお、機関暖機要求条件および触媒暖機要求条件の両方の条件が成立しているときには、たとえば、機関温度差（すなわち、機関暖機完了温度に対するそのときの機関温度の差）が触媒温度差（すなわち、触媒暖機完了温度に対するそのときの触媒温度の差）よりも大きい場合、機関暖機重心制御が実行され、触媒温度差が機関温度差以上である場合、触媒暖機重心制御が実行される。あるいは、排気浄化触媒によって浄化されるべき排気中の成分濃度（たとえば、ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度、ＨＣ濃度など）が所定濃度よりも高い場合、触媒暖機重心制御が実行され、前記成分濃度が前記所定濃度以下である場合、機関暖機重心制御が実行されてもよい。あるいは、両方の条件が成立しているときにいずれの制御を実行するかが予め決定され、この決定に従って機関暖機重心制御および触媒暖機重心制御のいずれかが実行されてもよい。

＜第１実施形態の重心制御フロー＞
　第１実施形態の重心制御フローの一例について説明する。このフローが図７に示されている。図７のフローは、機関始動が開始されたときに開始され、あるいは、機関運転中、所定時間が経過する毎に開始される。

　図７のフローが開始されると、始めに、ステップ１０において、機関暖機要求条件が成立しているか否かが判断される。ここで、機関暖機要求条件が成立していると判断されると、ステップ１１において、機関暖機重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ１０において機関暖機要求条件が成立していると判断される限り、機関暖機重心制御が実行され続ける。また、ステップ１１の処理時に機関暖機重心制御以外の制御（すなわち、通常重心制御または触媒暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

　一方、ステップ１０において、機関暖機要求条件が不成立であると判断されると、ステップ１２において、触媒暖機要求条件が成立しているか否かが判断される。ここで、触媒暖機要求条件が成立していると判断されると、ステップ１３において、触媒暖機重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ１０において機関暖機要求条件が不成立であると判断され且つステップ１２において触媒暖機要求条件が成立していると判断される限り、触媒暖機重心制御が実行され続ける。また、ステップ１３の処理時に触媒暖機重心制御以外の制御（すなわち、通常重心制御または機関暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

　一方、ステップ１２において、触媒暖機要求条件が不成立であると判断されると、ステップ１４において、通常重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。そして、次のフローの実行時に、ステップ１０において機関暖機要求条件が不成立であると判断され且つステップ１２において触媒暖機要求条件が不成立であると判断される限り、通常重心制御が実行され続ける。また、ステップ１４の処理時に通常重心制御以外の制御（すなわち、機関暖機重心制御または触媒暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

＜第１実施形態の通常重心制御フロー＞
　第１実施形態の通常重心制御フローの一例について説明する。このフローが図８に示されている。図８のフローは、たとえば、図７のステップ１４において実行される。

　図８のフローが開始されると、始めに、ステップ２０において、熱発生率重心位置Ｇが算出される。この熱発生率重心位置Ｇの算出方法は、上述の通りである。次いで、ステップ２１において、ステップ２０で算出された熱発生率重心位置Ｇが基準位置Ｇｂよりも小さい（Ｇ＜Ｇｂ）か否か、すなわち、現在の熱発生率重心位置Ｇが基準位置Ｇｂよりも進角しているか否かが判断される。ここで、Ｇ＜Ｇｂであると判断されると、ステップ２２において、現在の目標噴射時期ＣＡｉｔに所定クランク角度ΔＣＡを加算した値が新たな目標噴射時期ＣＡｉｔに設定され、フローが終了する。すなわち、ステップ２２において、現在の目標噴射時期が所定クランク角度だけ遅角される。なお、この場合、ステップ２２で設定された目標噴射時期に燃料噴射弁から燃料が噴射されることになる。

　一方、ステップ２１において、Ｇ＜Ｇｂではないと判断されると、ステップ２３において、ステップ２０で算出された熱発生率重心位置Ｇが基準位置Ｇｂよりも大きい（Ｇ＞Ｇｂ）か否か、すなわち、現在の熱発生率重心位置Ｇが基準位置Ｇｂよりも遅角しているか否かが判断される。ここで、Ｇ＞Ｇｂであると判断されると、ステップ２３において、現在の目標噴射時期ＣＡｉｔから所定クランク角度ΔＣＡを減算した値が新たな目標噴射時期ＣＡｉｔに設定され、フローが終了する。すなわち、ステップ２４において、現在の目標噴射時期が所定クランク角度だけ進角される。なお、この場合、ステップ２４で設定された目標噴射時期に燃料噴射弁から燃料が噴射されることになる。

　一方、ステップ２３において、Ｇ＞Ｇｂではないと判断されると、フローはそのまま終了する。すなわち、現在の熱発生率重心位置が基準重心にある場合、現在の目標噴射時期が変更されることなく、フローが終了する。もちろん、この場合、現在の目標噴射時期に燃料噴射弁から燃料が噴射されることになる。

＜第１実施形態の燃焼状態制御フロー＞
　第１実施形態の燃焼状態制御フローの一例について説明する。このフローが図９に示されている。図９のフローは、機関運転中、所定時間が経過する毎に実行される。なお、以下の説明において、目標出力は「機関の出力の目標値」であり、目標噴射量は「燃料噴射弁から噴射される燃料の量の目標値」であり、目標噴射圧は「燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力」であり、目標過給圧は「過給機のコンプレッサの下流側の吸気通路内の圧力」であり、パイロット噴射率は「目標噴射量のうちパイロット噴射によって噴射される燃料の量の割合」である。

　図９のフローが開始されると、始めに、ステップ３０において、アクセルペダル踏込量と車速とに基づいて要求出力Ｐｒが算出される。次いで、ステップ３１において、ステップ３０で算出された要求出力Ｐｒに基づいて目標噴射量ＴＡＵが算出される。次いで、ステップ３２において、ステップ３０で算出された要求出力Ｐｒに基づいて目標噴射圧Ｐｉｔが算出される。次いで、ステップ３３において、ステップ３０で算出された要求出力Ｐｒに基づいて目標過給圧Ｐｉｍｔが算出される。次いで、ステップ３４において、冷却水温と機関回転数とに基づいてパイロット噴射率αが算出される。なお、パイロット噴射率αは、零以上であって１よりも小さい値である。

　次いで、ステップ３５において、ステップ３１で算出された目標噴射量とステップ３４で算出されたパイロット噴射率αとに基づいてパイロット噴射量ＴＡＵｐおよびメイン噴射量ＴＡＵｍが算出される。ここで、パイロット噴射量ＴＡＵｐは、目標噴射量ＴＡＵにパイロット噴射率αを乗算した値（＝ＴＡＵ×α）であり、メイン噴射量ＴＡＵｍは、目標噴射量ＴＡＵからパイロット噴射量を減算した値（＝ＴＡＵ－ＴＡＵｐ＝ＴＡＵ×（１－α））である。

　次いで、ステップ３６において、ステップ３０～ステップ３４で算出された要求出力Ｐｒ、目標噴射量ＴＡＵ、目標噴射圧Ｐｉｔ、目標過給圧Ｐｉｍｔ、および、パイロット噴射率αに基づいて基準噴射時期ＣＡｉｂが算出される。この基準噴射時期ＣＡｉｂは、たとえば、図８のフローにおける目標噴射時期の設定に用いられる。

　次いで、ステップ３７において、噴射圧がステップ３２で算出された目標噴射圧Ｐｉｔとなるように燃料加圧ポンプの動作が制御される。次いで、ステップ３８において、過給圧がステップ３３で算出された目標過給圧Ｐｉｍｔとなるように過給機の動作が制御される。

＜第２実施形態＞
　第２実施形態について説明する。以下で説明されない第２実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明する第２実施形態の構成または制御に鑑みたときに第１実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。

　第２実施形態では、冷却水温が基準冷却水温以上である場合、通常重心制御が実行される。また、冷却水温が基準冷却水温よりも低い重心位置切替温度よりも低い場合、機関暖機重心制御が実行される。また、冷却水温が基準冷却水温よりも低く且つ重心位置切替温度以上である場合、触媒暖機重心制御が実行される。

　この場合、たとえば、図１０に示されているように、重心制御が実行される。すなわち、時刻Ｔ０において、冷却水温が重心位置切替温度よりも低いことが検知されると、機関暖機要求条件が成立する。すると、機関暖機重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。時刻Ｔ１において、冷却水温が重心位置切替温度に達したことが検知されると、機関暖機要求条件が不成立になるとともに、触媒暖機要求条件が成立する。すると、機関暖機重心制御が終了されるとともに、触媒暖機重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。時刻Ｔ２において、冷却水温が基準冷却水温に達したことが検知されると、触媒暖機要求条件が不成立となる。すると、触媒暖機重心制御が終了されるとともに、通常重心制御が実行され、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。

＜第２実施形態の効果＞
　第２実施形態によれば、冷却水温が基準冷却水温よりも非常に低い場合（すなわち、冷却水温が重心位置切替温度よりも低い場合）、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角される。このため、上述したように、機関温度が上昇する。したがって、冷却水温が非常に低く、したがって、機関温度も非常に低いときに、機関温度を上昇させることができる。一方、冷却水温が基準冷却水温よりも比較的低い場合（すなわち、冷却水温が基準冷却水温よりも低く且つ重心位置切替温度以上である場合）、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角される。このため、上述したように、触媒温度が上昇する。したがって、冷却水温が低く、したがって、触媒温度も低いときに、触媒温度を上昇させることができる。

＜第２実施形態の重心制御フロー＞
　第２実施形態の重心制御フローの一例について説明する。このフローが図１１に示されている。図１１のフローは、機関始動が開始されたときに開始され、あるいは、機関運転中、所定時間が経過する毎に開始される。

　図１１のフローが開始されると、始めに、ステップ４０において、冷却水温ＴＷが基準冷却水温ＴＷｂ以上である（ＴＷ≧ＴＷｂ）か否かが判断される。ここで、ＴＷ≧ＴＷｂであると判断されると、ステップ４１において、通常重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。そして、次のフローの実行時に、ステップ４０においてＴＷ≧ＴＷｂであると判断される限り、通常重心制御が実行され続ける。また、ステップ４１の処理時に通常重心制御以外の制御（すなわち、機関暖機重心制御または触媒暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

　一方、ステップ４０において、ＴＷ≧ＴＷｂではないと判断されると、ステップ４２において、冷却水温ＴＷが重心位置切替温度ＴＷｓよりも低い（ＴＷ＜ＴＷｓ）か否かが判断される。ここで、ＴＷ＜ＴＷｓであると判断されると、ステップ４３において、機関暖機重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ４０においてＴＷ≧ＴＷｂではないと判断され且つステップ４２においてＴＷ＜ＴＷｓであると判断される限り、機関暖機重心制御が実行され続ける。また、ステップ４３の処理時に機関暖機重心制御以外の制御（すなわち、通常重心制御または触媒暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

　一方、ステップ４２において、ＴＷ＜ＴＷｓではないと判断されると、ステップ４４において、触媒暖機重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ４０においてＴＷ≧ＴＷｂではないと判断され且つステップ４２においてＴＷ＜ＴＷｓではないと判断される限り、触媒暖機重心制御が実行され続ける。また、ステップ４４の処理時に触媒暖機重心制御以外の制御（すなわち、通常重心制御または機関暖機重心制御）が実行されていた場合、この制御は終了される。

＜第３実施形態＞
　第３実施形態について説明する。以下で説明されない第３実施形態の構成および制御は、それぞれ、上記実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明する第３実施形態の構成または制御に鑑みたときに上記実施形態の構成または制御から当然に導き出される構成および制御である。

＜第３実施形態の機関暖機重心制御＞
　第３実施形態の機関暖機重心制御について説明する。この制御では、図１２（Ａ）に示されているように、冷却水温が所定冷却水温ＴＷｔｈ以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度ＴＡｔｈ以下である場合、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置が進角位置（すなわち、前記基準位置よりも進角側のクランク角度）に制御される。すなわち、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。

　一方、冷却水温が前記所定冷却水温ＴＷｔｈよりも低い場合、あるいは、吸気温度が前記所定吸気温度ＴＡｔｈよりも高い場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が前記進角位置に制御される。すなわち、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。

　前記所定冷却水温および前記所定吸気温度は、特に制限されない。したがって、前記所定冷却水温と前記所定吸気温度とが互いに異なる温度であっても同じ温度であってもよい。しかしながら、所定冷却水温は、少なくとも、機関暖機完了温度よりも低い温度に設定される。また、所定冷却水温は、少なくとも、吸気温度が所定吸気温度よりも低い場合において、ＥＧＲ量の増量によって燃焼性（すなわち、燃焼室内における燃料の燃焼性）を向上させることができる冷却水温の下限値（または、当該下限値よりも所定温度だけ高い温度）に設定される。所定吸気温度は、少なくとも、冷却水温が所定冷却水温以上である場合において、ＥＧＲ量の増量によって燃焼性を向上させることができる吸気温度の上限値（または、当該上限値よりも所定温度だけ低い温度）に設定される。

　また、冷却水温が前記所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が前記所定吸気温度以下であるときであっても、ＥＧＲ量の増量の量が多すぎれば、新気量（すなわち、燃焼室に吸入される空気の量）が少なくなりすぎ、燃焼性が低下してしまうことがある。したがって、第３実施形態の機関暖機重心制御において、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置を進角させる場合におけるＥＧＲ量の増量の量は、少なくとも、ＥＧＲ量の増量によって燃焼性を向上させることができる量の上限値（または、当該上限値よりも所定量だけ少ない量）に設定される。

　第３実施形態によれば、たとえば、図１３に示されているように、通常重心制御および機関暖機重心制御が実行される。すなわち、時刻Ｔ０において、冷却水温が機関暖機完了温度よりも低いことが検知されると、機関暖機要求条件が成立する。すると、機関暖機重心制御が実行される。このとき、冷却水温が所定冷却水温よりも低いので、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。

　時刻Ｔ１において、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以下であることが検知されると、パイロット噴射量が通常の噴射量に戻され、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。時刻Ｔ２において、冷却水温が機関暖機完了温度に達したことが検知されると、機関暖機要求条件が不成立となる。すると、機関暖機重心制御が終了されるとともに、通常重心制御が実行され、ＥＧＲ量が通常のＥＧＲ量に戻されるとともに、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。

＜第３実施形態の機関暖機重心制御の効果＞
　第３実施形態の機関暖機重心制御によれば、以下の効果が得られる。吸気温度が低い場合、燃焼性が低い。したがって、一般的には、ＥＧＲ量が増量されれば、吸気温度が高くなり、燃焼性も高くなる。しかしながら、吸気温度が高いとしても、冷却水温が低い（すなわち、機関温度が低い）と、燃焼性は高くならない。つまり、冷却水温が高く且つ吸気温度が低い場合に、ＥＧＲ量が増量されれば、燃焼性が高くなる。第３実施形態の機関暖機重心制御によれば、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合に、ＥＧＲ量が増量されるので、燃焼性が高くなる。その結果、熱発生率重心位置が進角するので、機関暖機が促進される。しかも、ＥＧＲ量の増量によってＮＯｘ生成量が低減される。つまり、第３実施形態の機関暖機重心制御によれば、冷却水温が高く且つ吸気温度が低い場合において、機関暖機の促進とＮＯｘ生成量の低減とが同時に達成される。

　一方、上述したように、冷却水温が低い（すなわち、機関温度が低い）と燃焼性も低いので、ＥＧＲ量が増量されて吸気温度が高くなったとしても、燃焼性は高くならず、したがって、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、燃焼性が低いにもかかわらず、ＥＧＲ量が増量されると、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。また、冷却水温が高く（すなわち、機関温度が高く）且つ吸気温度が高い場合、燃焼性は既に高いので、ＥＧＲ量が増量されると、燃焼性はかえって低下し、その結果、熱発生率重心位置の進角が達成されない。しかも、ＥＧＲ量の増量の量によっては、失火が生じる可能性もある。つまり、この場合にも、ＥＧＲ量の増量以外の手段によって、熱発生率重心位置が進角されることが好ましい。第３実施形態の機関暖機重心制御によれば、冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合、または、冷却水温が所定冷却水温よりも低く且つ吸気温度が所定吸気温度よりも高い場合、または、冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以上である場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が進角され、機関暖機が促進される。このため、機関暖機の促進と失火の抑制とが同時に達成される。

＜第３実施形態の触媒暖機重心制御＞
　第３実施形態の触媒暖機重心制御について説明する。この制御では、図１２（Ｂ）に示されているように、冷却水温が所定冷却水温ＴＷｔｈ以上であるか否かに無関係に、且つ、吸気温度が所定吸気温度ＴＡｔｈ以下であるか否かに無関係に、パイロット噴射量の減量によって熱発生率重心位置が前記遅角位置に制御される。すなわち、パイロット噴射量の減量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。

　なお、第３実施形態において、冷却水温が所定冷却水温度ＴＷｔｈ以上であって且つ吸気温度が所定吸気温度ＴＡｔｈ以上である場合、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置を遅角するようにしてもよい。

＜第３実施形態の重心制御フロー＞
　第３実施形態の重心制御フローの一例について説明する。このフローが図１４に示されている。図１４のフローは、機関始動が開始されたときに開始され、あるいは、機関運転中、所定時間が経過する毎に開始される。

　図１４のフローが開始されると、始めに、ステップ５０において、機関暖機要求条件が成立しているか否かが判断される。ここで、機関暖機要求条件が成立していると判断されると、ステップ５１において、冷却水温ＴＷが所定冷却水温ＴＷｔｈ以上であり且つ吸気温度ＴＡが所定吸気温度ＴＡｔｈ以下である（ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈ）か否かが判断される。ここで、ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈであると判断されると、ステップ５２において、機関暖機重心制御１が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ１０において機関暖機要求条件が成立していると判断され且つステップ５１においてＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈであると判断される限り、機関暖機重心制御１が実行され続ける。また、ステップ５２の処理時に機関暖機重心制御１以外の制御（すなわち、通常重心制御、機関暖機重心制御２、触媒暖機重心制御１、または、触媒暖機重心制御２）が実行されていた場合、これら制御は終了される。

　一方、ステップ５１において、ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈではないと判断されると、ステップ５３において、機関暖機重心制御２が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも進角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ１０において機関暖機要求条件が成立していると判断され且つステップ５１においてＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈではないと判断される限り、機関暖機重心制御２が実行され続ける。また、ステップ５３の処理時に機関暖機重心制御２以外の制御が実行されていた場合、これら制御は終了される。

　ステップ５０において、機関暖機要求条件が不成立であると判断されると、ステップ５４において、触媒暖機要求条件が成立しているか否かが判断される。ここで、触媒暖機要求条件が成立していると判断されると、ステップ１３において、冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷｔｈよりも高い（ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈ）か否かが判断される。ここで、ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈであると判断されると、ステップ５６において、触媒暖機重心制御１が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、ＥＧＲ量の減量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ５０において機関暖機要求条件が不成立であると判断され且つステップ５４において触媒暖機要求条件が成立していると判断され且つステップ５５においてＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈであると判断される限り、触媒暖機重心制御１が実行され続ける。また、ステップ５６の処理時に触媒暖機重心制御１以外の制御が実行されていた場合、これら制御は終了される。

　一方、ステップ５５において、ＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈではないと判断されると、ステップ５７において、触媒暖機重心制御２が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、パイロット噴射量の減量によって熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角せしめられる。そして、次のフローの実行時に、ステップ５０において機関暖機要求条件が不成立であると判断され且つステップ５４において触媒暖機要求条件が成立していると判断され且つステップ５５においてＴＷ≧ＴＷｔｈ且つＴＡ≦ＴＡｔｈではないと判断される限り、触媒暖機重心制御２が実行され続ける。また、ステップ５７の処理時に触媒暖機重心制御２以外の制御が実行されていた場合、これら制御は終了される。

　ステップ５４において、触媒暖機要求条件が不成立であると判断されると、ステップ５８において、通常重心制御が実行され、次いで、フローが終了される。すなわち、熱発生率重心位置が基準位置に制御される。そして、次のフローの実行時に、ステップ５０において機関暖機要求条件が不成立であると判断され且つステップ５４において触媒暖機要求条件が不成立であると判断される限り、通常重心制御が実行され続ける。また、ステップ５８の処理時に通常重心制御以外の制御が実行されていた場合、これら制御は終了される。

＜実施形態の総括＞
　上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、燃焼制御に熱発生率重心位置Ｇを用いる内燃機関の制御装置である。そして、当該制御装置は、機関冷却水温ＴＷが基準冷却水温ＴＷｂ以上である場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　また、上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、排気浄化触媒４２、４４を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置である。そして、触媒温度が基準触媒温度以上である場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、触媒温度が前記基準触媒温度よりも低い場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度（遅角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　さらに、上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、排気浄化触媒４２、４４を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置である。そして、機関冷却水温ＴＷが基準冷却水温ＴＷｂ以上である場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温ＴＷが前記基準冷却水温よりも低い重心位置切替温度ＴＷｓよりも低い場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低く且つ前記重心位置切替温度以上である場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度（遅角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　なお、上記実施形態の制御部（ＥＣＵ）７０は、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温ＴＷが前記基準冷却水温ＴＷｂよりも低い所定冷却水温度ＴＷｔｈ以上であり且つ吸気温度ＴＡが所定吸気温度ＴＡｔｈ以下である場合、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温が前記所定冷却水温よりも低い場合、または、吸気温度が前記所定吸気温度よりも高い場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御する。

　さらに、上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置である。そして、当該制御装置は、機関暖機が完了している場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　さらに、上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、排気浄化触媒４２、４４を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置である。そして、当該制御装置は、触媒暖機が完了している場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、触媒暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度（遅角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　さらに、上記実施形態の内燃機関の制御装置を総括すると、当該制御装置は、排気浄化触媒４２、４４を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置である。そして、当該制御装置は、機関暖機および触媒暖機が完了している場合、熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置を基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御し、触媒暖機が要求されている場合、熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度（遅角位置）に制御する制御部（ＥＣＵ）７０を具備する。

　ここで、熱発生率重心位置を用いる内燃機関には、熱発生率重心位置自体を燃焼制御に用いて、熱発生率重心位置が基準位置に一致するように機関制御パラメータの値を制御する内燃機関のみならず、熱発生率重心位置を基準位置に制御する機関制御パラメータの値が予め用意されており、この値に機関制御パラメータの値を制御する内燃機関も含まれる。

　なお、上記実施形態の制御部（ＥＣＵ）７０は、機関暖機が要求されている場合において、機関冷却水温ＴＷが所定冷却水温ＴＷｔｈ以上であり且つ吸気温度ＴＡが所定吸気温度ＴＡｔｈ以下である場合、ＥＧＲ量の増量によって熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御し、機関冷却水温が前記所定冷却水温よりも低い場合、または、吸気温度が前記所定吸気温度よりも高い場合、パイロット噴射量の増量によって熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度（進角位置）に制御する。

　また、上記実施形態では、基準位置は、少なくとも機関負荷が所定の範囲内にある場合において、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、一定のクランク角度である。もちろん、上記実施形態において、基準位置は、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、燃費上昇率が最小値近傍の値となる一定の範囲内のクランク角度であってもよい。たとえば、上記実施形態において、基準位置は、内燃機関のランニングコストが最小となる一定のクランク角度に設定されてもよい。

＜通常重心制御と燃焼重心制御との比較＞
　ところで、燃焼制御に燃焼中心位置を用いる内燃機関が知られている。ここで、燃焼中心位置とは、１つの膨張行程において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である。そして、この燃焼中心位置を用いた制御では、燃焼中心位置が所定位置となるように、たとえば、燃料噴射時期やＥＧＲ率が制御される。

　ところで、図１７（Ａ）は、パイロット噴射時期がクランク角度θ１である場合のクランク角度と熱発生量比率との関係を示し、図１７（Ｂ）は、パイロット噴射時期がクランク角度θ０である場合のクランク角度と熱発生量比率との関係を示している。ここで、熱発生量比率とは、１つの膨張行程において発生する総熱量に対する、燃焼開始から各クランク角度までに発生した熱量の積算値の比率である。また、クランク角度θ０は、クランク角度θ１よりも進角側のクランク角度である。また、図１７（Ａ）においもて、図１７（Ｂ）においても、メイン噴射時期およびアフター噴射時期は同じである。

　これら図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）から分かるように、図１７（Ｂ）の場合のパイロット噴射時期が図１７（Ａ）の場合のパイロット噴射時期よりも角度Δθｐだけ進角されているにもかかわらず、燃焼中心位置は、同じクランク角度θ３である。したがって、燃焼中心位置は、必ずしも、各サイクルの燃焼の形態を正確に反映する指標とは言えない。

　一方、図１８（Ａ）は、図１７（Ａ）の場合と同じ時期において、パイロット噴射、メイン噴射、および、アフター噴射が行われた場合のクランク角度と熱発生率との関係を示し、図１８（Ｂ）は、図１７（Ｂ）の場合と同じ時期において、パイロット噴射、メイン噴射、および、アフター噴射が行われた場合のクランク角度と熱発生率との関係を示している。これら図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）から分かるように、図１８（Ｂ）の場合のパイロット噴射時期が図１８（Ａ）の場合のパイロット噴射時期よりも角度Δθｐだけ進角されていると、図１８（Ｂ）の場合の熱発生率重心位置は、図１８（Ａ）の場合の熱発生率重心位置よりも角度Δθｇだけ進角側の角度となる。したがって、熱発生率重心位置は、燃焼中心位置に比べて、各サイクルの燃焼の形態を正確に反映する指標であると言える。

　図１９（Ａ）は、燃焼中心位置と燃費上昇率との関係を示している。図１９（Ａ）において、曲線ＨＬは、低負荷低回転時の関係を示し、曲線ＨＭは、中負荷中回転時の関係を示し、曲線ＨＨは、高負荷高回転時の関係を示している。一方、図１９（Ｂ）は、熱発生率重心位置と燃費上昇率との関係を示している。図１９（Ｂ）において、曲線ＧＬは、低負荷低回転時の関係を示し、曲線ＧＭは、中負荷中回転時の関係を示し、曲線ＧＨは、高負荷高回転時の関係を示している。

　図１９（Ａ）から分かるように、機関回転数が異なると、燃費上昇率が最小となる燃焼中心位置も異なる。つまり、燃焼中心位置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、機関回転数が異なれば、燃費上昇率は最小にならない。

　一方、図１９（Ｂ）から分かるように、機関回転数が異なる場合であっても、燃費上昇率が最小となる熱発生率重心位置は一定のクランク角度（特に、圧縮上死点後クランク角度７°）となる。つまり、熱発生率重心位置が一定のクランク角度（特に、圧縮上死点後クランク角度７°）に一致するように燃焼状態が制御されれば、機関回転数が異なったとしても、燃費上昇率は最小となる。上記実施形態の通常重心制御は、こうした知見に基づいて、燃費上昇率が最小となるクランク角度（特に、圧縮上死点後クランク角度７°）に熱発生率重心位置を制御するものである。

＜エンジン音＞
　ところで、エンジン音（すなわち、内燃機関から放出される音）の周波数成分が時間と共に変化する場合、人の聴感はその音を不快と感じる傾向がある。エンジン音の周波数成分は、筒内圧変化速度（すなわち、筒内圧の単位時間当たりの変化量）に相関を有する。ここで、主燃焼（すなわち、メイン噴射によって噴射された燃料の燃焼）の開始直後は、筒内圧の上昇が急峻であるため、筒内圧変化速度が最も大きい。したがって、主燃焼開始直後の筒内圧変化速度が各サイクル間で一定であれば、エンジン音の聴感が向上する。一方、任意のクランク角度での筒内圧変化速度は、そのクランク角度での燃焼波形の傾きに相関を有する。したがって、各サイクルの燃焼波形の形状が互いに相似していれば、主燃焼開始直後の筒内圧変化速度は、各サイクル間で一定となり、その結果、エンジン音の聴覚が向上する。

　図１５の曲線Ｓは、出力が小さいときの燃焼波形であり、図１５の曲線Ｌは、出力が大きいときの燃焼波形である。いずれの燃焼波形においても、熱発生率は、パイロット燃料（すなわち、パイロット噴射によって噴射された燃料）の燃焼によって一旦増大してピークとなり、その後、減少して極小となった後、メイン燃料（すなわち、メイン噴射によって噴射された燃料）の燃焼によって再び増大してピークとなる。

　図１５の一点鎖線ＩＳは、出力が小さいときのメイン燃焼（すなわち、メイン燃料の燃焼）の開始直後の燃焼波形Ｓの接線であり、その傾きは、メイン燃焼の開始直後の燃焼波形Ｓの傾き、すなわち、メイン燃焼の開始直後の熱発生率の増加率に等しい。一方、図１５の一点鎖線ＩＬは、出力が大きいときのメイン燃焼の開始直後の燃焼波形Ｌの接線であり、その傾きは、メイン年商の開始直後の燃焼波形Ｌの傾き、すなわち、メイン年商の開始直後の熱発生率の増加率に等しい。

　ここで、要求出力が大きくなり、燃焼波形が燃焼波形Ｓから燃焼波形Ｌに変化したときに、燃焼波形Ｌの傾きＩＬが燃焼波形Ｓの傾きＩＳに等しければ、そうでない場合に比べて、エンジン音の聴感が良い。

　そこで、上記実施形態において、機関制御パラメータの値を変更する場合、各サイクルのメイン燃焼開始直後の熱発生率の増加率が一定となるように、機関制御パラメータの値を変更するようにしてもよい。特に、図１６に示されているように、要求出力が一定である場合、機関回転数に依らず、噴射圧および過給圧の少なくとも一方が一定に維持されるように機関制御パラメータの値を変更するようにしてもよい。あるいは、図１６に示されているように、噴射圧および過給圧の少なくとも一方が要求出力に比例するように機関制御パラメータの値を変更するようにしてもよい。これによれば、燃費の低下とエンジン音の聴感の向上とが同時に達成される。

＜通常重心制御の一例＞
　通常重心制御の一例について説明する。この例では、要求出力を機関に出力させ且つ熱発生率重心位置を基準位置に一致させるメイン噴射時期とパイロット噴射時期とが、要求出力、噴射量（あるいは、パイロット噴射量およびメイン噴射量）、噴射圧、および、過給圧ごとに実験などによって予め求められ、これらメイン噴射時期およびパイロット噴射時期が要求出力、噴射量（あるいは、メイン噴射量およびパイロット噴射量）、噴射圧、および、過給圧の関数のマップ（以下「噴射時期マップ」）の形でＥＣＵ７０に記憶されている。

　そして、通常重心制御中、要求出力を出力させるために必要な噴射量（以下「目標噴射量」）が設定される。そして、目標噴射量に基づいて目標パイロット噴射量と目標メイン噴射量とが設定される。なお、目標噴射量に対する目標パイロット噴射量の比率は、たとえば、冷却水温（すなわち、機関温度）および機関回転数に基づいて決定される。また、要求出力に基づいて図１６（Ａ）から目標噴射圧が設定されるとともに、要求出力に基づいて図１６（Ｂ）から目標過給圧が設定される。

　そして、要求出力、目標噴射量（あるいは、目標パイロット噴射量および目標メイン噴射量）、目標噴射圧、および、目標過給圧に基づいて、前記噴射時期マップから目標パイロット噴射時期および目標メイン噴射時期が設定される。

　ここで、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角している場合（あるいは、熱発生率重心位置が基準位置よりも所定値以上に進角している場合）、前記設定された目標パイロット噴射時期および目標メイン噴射時期が遅角される。このときの遅角量は、一定量でもよいし、基準位置に対する熱発生率重心位置のズレ量に相関を有する量でもよい。そして、これら遅角された目標パイロット噴射時期および目標メイン噴射時期にパイロット噴射およびメイン噴射がそれぞれ行われる。

　一方、熱発生率重心位置が基準位置よりも遅角している場合（あるいは、熱発生率重心位置が基準位置よりも進角している場合）、前記設定された目標パイロット噴射時期および目標メイン噴射時期が進角される。このときの進角量は、一定量でもよいし、基準位置に対する熱発生率重心位置のズレ量に相関を有する量でもよい。そして、これら進角された目標パイロット噴射時期および目標メイン噴射時期にパイロット噴射およびメイン噴射が行われる。

　この例において、噴射量の上限値を設定し、目標噴射量をこの上限値に制限するようにしてもよい。この噴射量の上限値は、たとえば、機関におけるスモーク発生量が所定量以下に抑制される噴射量の上限値と、機関トルクが車両の駆動系統などの許容値以下に抑制される噴射量の上限値と、のうちの低い方の上限値である。

　なお、本発明は、パイロット噴射を行わず、メイン噴射およびアフター噴射のみを行う場合、あるいは、アフター噴射を行わず、パイロット噴射およびメイン噴射のみを行う場合、パイロット噴射もアフター噴射も行わず、メイン噴射のみを行う場合にも適用可能である。

Claims

　燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、機関冷却水温が基準冷却水温以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　排気浄化触媒を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、触媒温度が基準触媒温度以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、前記触媒温度が前記基準触媒温度よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　排気浄化触媒を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、機関冷却水温が基準冷却水温以上である場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い重心位置切替温度よりも低い場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低く且つ前記重心位置切替温度以上である場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、機関暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　排気浄化触媒を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、触媒暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、触媒暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　排気浄化触媒を備え、燃焼制御に熱発生率重心位置を用いる内燃機関の制御装置において、機関暖機および触媒暖機が完了している場合、前記熱発生率重心位置を基準位置に制御し、機関暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、触媒暖機が要求されている場合、前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも遅角側のクランク角度に制御する制御部を具備する内燃機関の制御装置。
　前記制御部は、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合、ＥＧＲ量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記基準冷却水温よりも低い場合において、機関冷却水温が前記所定冷却水温よりも低い場合、または、吸気温度が前記所定吸気温度よりも高い場合、パイロット噴射量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する請求項１または３に記載の内燃機関の制御装置。
　前記制御部は、機関暖機が要求されている場合において、機関冷却水温が所定冷却水温以上であり且つ吸気温度が所定吸気温度以下である場合、ＥＧＲ量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御し、機関冷却水温が前記所定冷却水温よりも低い場合、または、吸気温度が前記所定吸気温度よりも高い場合、パイロット噴射量の増量によって前記熱発生率重心位置を前記基準位置よりも進角側のクランク角度に制御する請求項４または６に記載の内燃機関の制御装置。
　前記基準位置は、少なくとも機関負荷が所定の範囲内にある場合において、機関負荷に依らず、あるいは、機関回転数に依らず、あるいは、機関負荷にも機関回転数にも依らず、一定のクランク角度または一定の範囲内のクランク角度である請求項１～８のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、各サイクルにおけるクランク角度を１つの軸に設定し且つ熱発生率を前記１つの軸に直交する他の軸に設定したグラフにおいて描かれる熱発生率の波形と、前記１つの軸と、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である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、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幾何学的重心に対応するクランク角度である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、各サイクルにおける任意のクランク角度から特定の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、前記クランク角度について積分して得られる値が０となる前記特定クランク角度である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、特定クランク角度よりも進角側の任意のクランク角度と同特定クランク角度とのクランク角度差分と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積をクランク角度について積分して得られる値と、前記特定クランク角度よりも遅角側の任意のクランク角度と同特定クランク角度とのクランク角度差分と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積をクランク角度について積分して得られる値と、が等しくなるときの前記特定クランク角度である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、任意のクランク角度よりも進角側の各熱発生率と該熱発生率にそれぞれ対応するクランク角度距離との積の総和が前記任意のクランク角度よりも遅角側の各熱発生率と該熱発生率にそれぞれ対応するクランク角度距離との積の総和に等しいときの前記任意のクランク角度であり、前記クランク角度距離が、前記任意のクランク角度と各クランク角度とのクランク角度差である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、各サイクルにおいて、燃料の燃焼が始まるクランク角度をＣＡｓにて表し、前記燃焼が終わるクランク角度をＣＡｅにて表し、任意のクランク角度をθにて表し、且つ、前記クランク角度θにおける熱発生率をｄＱ（θ）にて表すとき、下式（１）：

　に基づく演算により取得される熱発生率重心位置Ｇである請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、任意のクランク角度と燃焼開始クランク角度との差と、同任意のクランク角度における熱発生率と、の積のクランク角度についての積分値を、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で割って得られる値に、同燃焼開始クランク角度を加えた値である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
　前記熱発生率重心位置が、クランク角度距離とそれに対応する熱発生率との積のクランク角度についての積分値を、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で割って得られる値に燃焼開始クランク角度を加えた値であり、前記クランク角度距離が、燃焼開始クランク角度と各クランク角度とのクランク角度差である請求項１～９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。