(57)【要約】      （修正有）【課題】空燃比の切替中における、燃焼音に関するユーザの違和感を低減可能とする制御システムを提供する。【解決手段】排気の空燃比を変化させるため、エンジン筒内へ流入する筒内流入ガス量及び燃料噴射量の切替を指示する燃焼切替指示手段と、筒内酸素濃度を推定する筒内酸素濃度推定手段と、目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量から選ばれる１以上のパラメータについて、前記筒内酸素濃度が第１の濃度である第１の設定値と、第１の濃度よりも高い第２の濃度である第２の設定値とを記憶した記憶手段と、前記第１の濃度、前記第２の濃度、及び前記筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度の関係に基づき、前記第１の設定値及び前記第２の設定値から、補間計算により、前記筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度に対応する前記パラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御システム。【選択図】図１
2010223219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の空燃比を変化させるために、エンジン筒内へ流入する筒内流入ガス量及び燃料噴射量の切替を指示する燃焼切替指示手段と、
エンジン筒内の酸素濃度である筒内酸素濃度を推定する筒内酸素濃度推定手段と、
目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量から選ばれる１以上のパラメータについて、前記筒内酸素濃度が第１の濃度である場合の第１の設定値と、前記筒内酸素濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度である場合の第２の設定値とを記憶した記憶手段と、
前記第１の濃度、前記第２の濃度、及び前記筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度の関係に基づき、前記第１の設定値及び前記第２の設定値から、補間計算により、前記筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度に対応する前記パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御システム。
【請求項２】
前記筒内酸素濃度推定手段は、マニホールド流入新気量、マニホールド流入ＥＧＲガス量、及びＥＧＲガス中のＯ2濃度から前記筒内酸素濃度を推定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御システム。
【請求項３】
前記筒内酸素濃度推定手段は、エンジン回転数、アクセル開度、及び前記燃焼切替指示手段の指示があってからの経過時間に基づき、前記筒内酸素濃度を推定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御システム。
【請求項４】
燃焼切替指示手段の指示が、前記空燃比をリーン燃焼からリッチ燃焼に変化させるものである場合、前記筒内酸素濃度推定手段は、マニホールド流入新気量、マニホールド流入ＥＧＲガス量、及びＥＧＲガス中のＯ2 濃度から前記筒内酸素濃度を推定し、
燃焼切替指示手段の指示が、前記空燃比をリッチ燃焼からリーン燃焼に変化させるものである場合、前記筒内酸素濃度推定手段は、エンジン回転数、アクセル開度、及び前記燃焼切替指示手段の指示があってからの経過時間に基づき、前記筒内酸素濃度を推定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御システム。
【請求項５】
前記筒内酸素濃度推定手段は、吸気量センサを用いて、前記マニホールド流入新気量を算出することを特徴とする請求項２又は４に記載のエンジンの制御システム。
【請求項６】
前記筒内酸素濃度推定手段は、前記マニホールド流入ＥＧＲガス量を、（ａ）排気ガス流量とマニホールド流入新気量との差分、又は（ｂ）筒内流入ガス量とマニホールド流入新気量との差分から算出することを特徴とする請求項２、４、５のいずれかに記載のエンジンの制御システム。
【請求項７】
前記筒内酸素濃度推定手段は、前記排気ガス流量を、（ａ）排気ガス流量センサを用いて算出するか、（ｂ）排気温度及び排気圧力に基づいて算出することを特徴とする請求項６記載のエンジンの制御システム。
【請求項８】
前記筒内酸素濃度推定手段は、前記筒内流入ガス量を、マニホールドにおける圧力と温度に基づき算出することを特徴とする請求項６又は７記載のエンジンの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空燃比がリーンの時にNOxを吸蔵し、ある程度のNOxを吸蔵した後、空燃比をリッチにして触媒に吸蔵したNOxを還元除去する排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
空燃比をリッチにする手法としては、エンジン筒内でリッチガスを作り出す手法（以下リッチ燃焼）が知られている。リッチ燃焼を行うとき、一般的に、Smoke低減の観点から、着火時期、噴射圧、パイロット噴射量等はリーン燃焼のときとは異なるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６００４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リーン燃焼の状態と、リッチ燃焼の状態とでは、ユーザが違和感を感じないように、燃焼音が官能的になるべく同等となるように調整される。
しかしながら、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中は、筒内酸素濃度等の条件が徐々に変化するため、燃焼音を一定に保つことが困難であり、燃焼音の変化にユーザが違和感を感じることがある。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、空燃比の切替中においても、燃焼音に関するユーザの違和感を低減できるエンジンの制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンの制御システムは、筒内酸素濃度を推定する筒内酸素濃度推定手段を備える。また、本発明のエンジンの制御システムは、目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量から選ばれる１以上のパラメータについて、筒内酸素濃度が第１の濃度である場合の第１の設定値と、第２の濃度（第１の濃度より高い濃度）である場合の第２の設定値とを記憶した記憶手段を備える。
【０００８】
そして、本発明のエンジンの制御システムは、第１の濃度、第２の濃度、及び筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度の関係に基づき、第１の設定値及び第２の設定値から、補間計算により、筒内酸素濃度推定手段で推定した筒内酸素濃度に対応するパラメータを設定する。
【０００９】
すなわち、本発明のエンジンの制御システムは、その時点での筒内酸素濃度に応じて、パラメータを設定できる。よって、本発明のエンジンの制御システムによれば、空燃比の切替中（筒内酸素濃度が変化しているとき）でも、パラメータの値を、その時点での筒内酸素濃度に対して最適なものにすることができる。その結果として、空燃比の切替中における燃焼音を適切に制御する（例えば、切替の前後における燃焼音と同様のものとして、ユーザに違和感を感じさせないようにする）ことができる。
【００１０】
前記筒内酸素濃度推定手段が筒内酸素濃度を推定する方法としては、例えば、マニホールド流入新気量、マニホールド流入ＥＧＲガス量、及びＥＧＲガス中のＯ2 濃度から筒内酸素濃度を推定する方法（以下、Ａの方法とする）がある。この方法によれば、筒内酸素濃度をより正確に推定することができる。その結果として、空燃比の切替中における燃焼音をより適切に制御する（例えば、切替の前後に対する燃焼音の変化を一層小さくする）ことができる。
【００１１】
前記マニホールド流入新気量は、例えば、吸気量センサを用いて算出することができる。こうすることにより筒内酸素濃度を精度よく算出できる。
前記マニホールド流入ＥＧＲガス量は、例えば、排気ガス流量とマニホールド流入新気量との差分、又は筒内流入ガス量とマニホールド流入新気量との差分から算出することができる。こうすることにより筒内酸素濃度を精度よく算出できる。
【００１２】
前記排気ガス流量は、例えば、排気ガス流量センサを用いて算出するか、排気温度及び排気圧力に基づいて算出することができる。こうすることにより筒内酸素濃度を精度よく算出できる。
【００１３】
前記筒内流入ガス量は、例えば、マニホールドにおける圧力と温度に基づき算出することができる。こうすることにより筒内酸素濃度を精度よく算出できる。
前記筒内酸素濃度推定手段が筒内酸素濃度を推定する他の方法としては、例えば、エンジン回転数、アクセル開度、及び燃焼切替指示手段の指示があってからの経過時間に基づき、筒内酸素濃度を推定する方法（以下、Ｂの方法とする）がある。
【００１４】
この方法によれば、筒内酸素濃度の算出を迅速に行うことができる。よって、実際の筒内酸素濃度の変化に対して、算出された筒内酸素濃度の変化が遅れてしまうようなことが生じにくい。
【００１５】
リッチ燃焼からリーン燃焼への切替は、基本的に、燃焼音が大きくなる切替であるため、仮に、実際の筒内酸素濃度の変化に対して、算出された筒内酸素濃度の変化が遅れてしまうと、パラメータの制御が遅れてしまい、大きな燃焼音が生じてしまうが、上述した方法をとることで、そのような遅れは生じないから、制御の遅れに起因する大きな燃焼音の発生を防止できる。
【００１６】
前記筒内酸素濃度推定手段は、例えば、空燃比をリーン燃焼からリッチ燃焼に変化させる場合は、前記Ａの方法を用い、空燃比をリッチ燃焼からリーン燃焼に変化させる場合は、前記Ｂの方法を用いることができる。こうすることにより、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替の場合は、Ａの方法を用いることにより、筒内酸素濃度をより正確に算出することができ、結果として、空燃比の切替中における燃焼音をより適切に制御できる。また、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替の場合（上述したように、筒内酸素濃度の変化に対するパラメータの制御の遅れが問題となりやすい場合）は、Ｂの方法を用いることで、上述した遅れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】エンジンの制御システムの構成を表すブロック図である。
【図２】エンジンの制御システムが実行する処理を表すフローチャートである。
【図３】筒内酸素濃度を算出する処理を表すフローチャートである。
【図４】筒内流入ガス量を計算する処理を表すフローチャートである。
【図５】マニホールド流入新気量を計算する処理を表すフローチャートである。
【図６】マニホールド流入EGRガス量を計算する処理を表すフローチャートである。
【図７】筒内酸素濃度を計算する処理を表すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替期間において、筒内酸素濃度の変化を表すグラフであり、（ｂ）は、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替期間において、筒内酸素内分率の変化を表すグラフであり、（ｃ）は、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替期間において、目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量の変化を表すグラフである。
【図９】（ａ）は、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替期間において、筒内酸素内分率の変化を表すグラフであり、（ｂ）は、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替期間において、目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量の変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
１．ディーゼルエンジンの制御システムの構成
本発明を適用するディーゼルエンジンの制御システムを図１に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの制御システムを示す全体構成図である。
ディーゼルエンジン（以下エンジン１と略す）には、コモンレール３に蓄圧されている高圧燃料を、エンジン１のシリンダヘッドに取り付けられたインジェクタ４から燃焼室に噴射するコモンレール式の噴射システムが採用されている。また、エンジン１は、排気の一部を吸気に戻すためのＥＧＲ機能を備える。このＥＧＲ機能は、吸気通路５と排気通路７とを連通するＥＧＲ通路９と、このＥＧＲ通路９を還流する排気ガス量（マニホールド流入ＥＧＲガス量）を調節するＥＧＲバルブ１１とで構成される。
【００１９】
吸気通路５には、ＥＧＲ通路９との接続点より上流側にエアフロメータ１３が設けられ、エアフロメータ１３の下流にディーゼルスロットル１５（以下スロットル１５と呼ぶ）を具備している。更に、スロットル１５より下流側には、吸気通路５内の吸気圧を検出する吸気圧センサ１７と、吸気通路５内の空気温度を検出する吸気温センサ１９が取り付けられている。なお、本実施例では、吸気通路５のスロットル１５より上流側を吸気管５ａと呼び、スロットル１５より下流側をマニホールド５ｂと呼ぶ。排気通路７には、ＥＧＲ通路９との接続点より下流側に、排気ガスのＯ2濃度を検出するＯ2センサ２１が取り付けられている。
【００２０】
前記エアフロメータ１３、吸気圧センサ１７、吸気温センサ１９、及びＯ2センサ２１で検出される空気系の各情報は、本システムの作動を制御する電子制御装置（以下ＥＣＵ２３と呼ぶ）に出力される。また、本システムには、上記センサ類の他にも、エンジン１の回転角に同期して信号を出力する回転角センサ２５、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２７等が設けられ、それぞれ検出された各種情報がＥＣＵ２３に出力される。
【００２１】
ＥＣＵ２３は、スロットル１５の開度、ＥＧＲバルブ１１の開度、エンジン１の筒内（以下、単に筒内とする）にインジェクタ４が燃料を噴射するときの噴射量、噴射圧等を制御する。なお、燃料の噴射には、パイロット噴射とメイン噴射とがあり、ＥＣＵ２３は、それぞれの噴射量、噴射圧を制御する。
【００２２】
また、ＥＣＵ２３は、エンジン１の排気における空燃比をリーン燃焼からリッチ燃焼に切り替える第１の指示と、リッチ燃焼からリーン燃焼に切り替える第２の指示とを出すことができる。第１の指示は、スロットル１５の開度を、リーン燃焼のときの開度よりも小さい所定の開度とするとともに、筒内に噴射される燃料噴射量を、リーン燃焼のときの燃料噴射量よりも多い所定の燃料噴射量とする指示である。第２の指示は、スロットル１５の開度を、リッチ燃焼のときの開度よりも大きい所定の開度とするとともに、筒内に噴射される燃料噴射量を、リッチ燃焼のときの燃料噴射量よりも少ない所定の燃料噴射量とする指示である。
【００２３】
また、ＥＣＵ２３は、内蔵するＲＯＭ（図示略）に、エンジン１における目標着火時期、筒内に噴射する燃料の目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量を記憶している。さらに詳しくは、ＥＣＵ２３は、エンジン筒内の酸素濃度がO2_R（第１の濃度）である場合に対応付けられた、目標着火時期IGTIMETRG_R、目標噴射圧PTRG_R、及び目標パイロット噴射量QPLTRG_Rを記憶している。さらに、ＥＣＵ２３は、エンジン筒内の酸素濃度がO2_L（第２の濃度）である場合に対応付けられた、目標着火時期IGTIMETRG_L、目標噴射圧PTRG_L、及び目標パイロット噴射量QPLTRG_Lを記憶している。
【００２４】
ここで、酸素濃度O2_Rは、リーン燃焼からリッチ燃焼に切り替わってから、充分時間が経過したときに対応する筒内酸素濃度である。また、酸素濃度O2_Lは、リッチ燃焼からリーン燃焼に切り替わってから、充分時間が経過したときに対応する筒内酸素濃度であって、酸素濃度O2_Rよりも高い値である。
【００２５】
また、目標着火時期IGTIMETRG_R、目標噴射圧PTRG_R、目標パイロット噴射量QPLTRG_R、目標着火時期IGTIMETRG_L、目標噴射圧PTRG_L、及び目標パイロット噴射量QPLTRG_Lは、リーン燃焼のとき（ただし、切替期間外）の燃焼音と、リッチ燃焼のとき（ただし、切替期間外）の燃焼音とが、官能的に同等となるように設定されている。なお、目標着火時期、目標噴射圧、目標パイロット噴射量をそれぞれ、どのように変化させれば、燃焼音がどのように変化するかは公知であり、また、容易に実験で確かめられるから、目標着火時期IGTIMETRG_R、目標噴射圧PTRG_R、目標パイロット噴射量QPLTRG_R、目標着火時期IGTIMETRG_L、目標噴射圧PTRG_L、及び目標パイロット噴射量QPLTRG_Lを上記のように設定することは可能である。
【００２６】
また、ＥＣＵ２３は、内蔵するＲＯＭに、後述する時定数Tを収容した2次元MAPを記憶している。
２．ディーゼルエンジンの制御システムが実行する処理
（１）ディーゼルエンジンの制御システム（特にＥＣＵ２３）が実行する処理の概要を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２に示す処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００２７】
ステップ１０では、空燃比の切替（リーン燃焼→リッチ燃焼、又はリッチ燃焼→リーン燃焼）中であるか否かを判断する。ここで、切替中とは、ＥＣＵ２３が第１の指示（リーン燃焼からリッチ燃焼に切り替える指示）、又は第２の指示（リッチ燃焼からリーン燃焼に切り替える指示）を出してから、所定時間が経過するまで期間（以下、切替期間とする）内にあることをいう。空燃比の切替中である場合はステップ２０に進み、切替中でない場合は本処理を終了する。
【００２８】
ステップ２０では、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中であるか否かを判断する。ＹＥＳである場合はステップ３０に進み、ＮＯである（リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中である）場合はステップ４０に進む。
【００２９】
ステップ３０では、マニホールド流入新気量、マニホールド流入ＥＧＲガス量、及びＥＧＲガス中のＯ2 濃度から筒内酸素濃度Ｏ2を算出する。ここで、マニホールド流入新気量とは、外部から新たにマニホールド５ｂに流入したガス量である。マニホールド流入ＥＧＲガス量とは、ＥＧＲ通路９からマニホールド５ｂに流入したガス量である。筒内酸素濃度Ｏ2の算出方法については後述する。
【００３０】
なお、図８（ａ）に、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中における筒内酸素濃度Ｏ2の変化を示す。筒内酸素濃度Ｏ2は、切替が始まる前（リーン燃焼）のときは、O2_Lに等しく、切替が始まると徐々に低下し、充分時間が経過すると、O2_Rに等しくなる。
【００３１】
ステップ４０では、エンジン回転数、アクセル開度、及び空燃比を変更する指示があってからの経過時間に基づき、筒内酸素内分率αを算出する。筒内酸素濃度内分率αは、以下の式で定義される量である。なお、数式１におけるO2は、筒内酸素濃度である。
【００３２】
【数１】
2010223219.tif 000003
このステップ４０における筒内酸素濃度内分率αの算出方法は、後述する。
図９（ａ）に、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中における筒内酸素内分率αの変化を示す。筒内酸素内分率α（図９（ａ）において実線で示される）は、切替が始まる前（リッチ燃焼）は、０であり、切替が始まると徐々に上昇し、充分時間が経過すると、１となる。
【００３３】
ステップ５０では、前記ステップ３０で算出した筒内酸素濃度Ｏ2を上記数式１に代入して、筒内酸素濃度内分率αを算出する。
なお、図８（ｂ）に、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中における筒内酸素内分率αの変化を示す。筒内酸素内分率αは、切替が始まる前（リーン燃焼）のときは、１であり、切替が始まると徐々に低下し、充分時間が経過すると、０となる。
【００３４】
ステップ６０では、前記ステップ４０又はステップ５０で算出した筒内酸素内分率α、ＥＣＵ２３に予め記憶されている目標着火時期IGTIMETRG_R、IGTIMETRG_Lを数式２に代入して、目標着火時期IGTIMETRGを算出する。
【００３５】
【数２】
2010223219.tif 000004
すなわち、筒内酸素内分率α（筒内酸素濃度Ｏ2、O2_R、及びO2_Lの関係）に基づき、目標着火時期IGTIMETRG_R、IGTIMETRG_Lから、補間計算により、筒内酸素濃度Ｏ2に対応する目標着火時期IGTIMETRGを算出する。
【００３６】
なお、図８（ｃ）の上段に、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中におけるIGTIMETRG、IGTIMETRG_R、IGTIMETRG_L、及びαの関係を図示する。
また、図９（ｃ）の上段に、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中におけるIGTIMETRG、IGTIMETRG_R、IGTIMETRG_L、及びαの関係を図示する。
【００３７】
ステップ７０では、前記ステップ４０又はステップ５０で算出した筒内酸素内分率α、ＥＣＵ２３に予め記憶されている目標パイロット噴射量QPLTRG_R、QPLTRG_Lを数式３に代入して、目標パイロット噴射量QPLTRGを算出する。
【００３８】
【数３】
2010223219.tif 000005
すなわち、筒内酸素内分率α（筒内酸素濃度Ｏ2、O2_R、及びO2_Lの関係）に基づき、目標パイロット噴射量QPLTRG_R、QPLTRG_Lから、補間計算により、筒内酸素濃度Ｏ2に対応する目標パイロット噴射量QPLTRGを算出する。
【００３９】
なお、図８（ｃ）の下段に、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中におけるQPLTRG、QPLTRG_R、QPLTRG_L、及びαの関係を図示する。
また、図９（ｃ）の下段に、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中におけるQPLTRG、QPLTRG_R、QPLTRG_L、及びαの関係を図示する。
【００４０】
ステップ８０では、前記ステップ４０又はステップ５０で算出した筒内酸素内分率α、ＥＣＵ２３に予め記憶されている目標噴射圧PTRG_R、PTRG_Lを数式４に代入して、目標噴射圧PTRGを算出する。
【００４１】
【数４】
2010223219.tif 000006
すなわち、筒内酸素内分率α（筒内酸素濃度Ｏ2、O2_R、及びO2_Lの関係）に基づき、目標噴射圧PTRG_R、PTRG_Lから、補間計算により、筒内酸素濃度Ｏ2に対応する目標噴射圧PTRGを算出する。
【００４２】
なお、図８（ｃ）の中段に、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中におけるPTRG、PTRG_R、PTRG_L、及びαの関係を図示する。
また、図９（ｃ）の中段に、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中におけるPTRG、PTRG_R、PTRG_L、及びαの関係を図示する。
【００４３】
ステップ９０では、周知の方法（例えば、エンジン筒内の空気過剰率に基づく方法）により、メイン噴射量を算出する。
（２）次に、前記ステップ３０における筒内酸素濃度Ｏ2の算出処理を、図３〜図７に基づいて説明する。
【００４４】
筒内酸素濃度Ｏ2の算出処理は、図３に示すように、筒内流入ガス量計算（ステップ１１０）、マニホールド流入新気量計算（ステップ１２０）、マニホールド流入ＥＧＲガス量計算（ステップ１３０）、筒内酸素濃度計算（ステップ１４０）の順に行う。
【００４５】
前記筒内流入ガス量計算を図４に基づいて説明する。
筒内流入ガス量（エンジン１の筒内に流入するガスの総量）をＭcld とする。ステップ３１０〜３３０では、吸気圧センサ１７で検出される吸気圧Ｐm 、吸気温センサ１９で検出される吸気温Ｔm 、及び回転角センサ２５で検出される回転数Ｎe を順次読み込む。
【００４６】
ステップ３４０では、体積効率ηをＮe とＰm との関数として算出する。
ステップ３５０では、気体状態式とηとから、筒内流入ガス量Ｍcldを算出する。なお、気体状態式に用いるＲは気体定数であり、一定値で良い。
【００４７】
次に、前記マニホールド流入新気量計算を図５に基づいて説明する。
マニホールド流入新気量をＭDth とする。ステップ４１０〜４３０では、エアフロメータ１３で計測される流量ＭAFM 、吸気圧Ｐm 、及び吸気温Ｔm を順次読み込む。
【００４８】
ステップ４４０では、吸気圧の変化分ΔＰを算出する。
ステップ４５０では、マニホールド流入新気量ＭDthを算出する。ここでは、エアフロメータ１３からスロットル１５までの吸気管５ａ内の圧力をＰm で代用し、吸気管５ａ内の質量増加分を気体状態式より計算し、下式で表される吸気管５ａ内の質量保存則からマニホールド流入新気量ＭDthを算出できる。
【００４９】
ＭAFM ×（２／気筒数）−ＭDth ＝ΔＰ・ＶIN／（Ｔm ・Ｒ）
なお、ＶINは吸気管５ａの容積である。
次に、マニホールド流入ＥＧＲガス量計算を図６に基づいて説明する。
マニホールド５ｂに流入するマニホールド流入ＥＧＲガス量をＥＧＲガス量ＭEGRとする。ステップ５１０〜５５０では、Ｐm 、Ｔm 、ΔＰ、ＭDth 、及びＭcld を順次読み込む。
【００５０】
ステップ５６０では、マニホールド流入ＥＧＲガス量ＭEGRを算出する。即ち、マニホールド５ｂ内の質量増加分を気体状態式より計算し、下式で表されるマニホールド５ｂ内の質量保存則からマニホールド流入ＥＧＲガス量ＭEGRを算出する。なお、Ｖｍは、マニホールド５ｂの体積であり、固定値である。
【００５１】
ＭDth ＋ＭEGR −Ｍcld ＝ΔＰ・Ｖｍ／（Ｔm ・Ｒ）
次に、筒内酸素濃度計算を図７に基づいて説明する。
ステップ６１０〜６３０では、ＭDth 、ＭEGR 、ＥＧＲガス中のＯ2 濃度ＣEGR（Ｏ2センサ２１で測定した排気中のＯ2濃度）をメモリに格納する。
【００５２】
ステップ６４０では、筒内酸素濃度Ｏ2を算出する。なお、ＣAIRは大気中のＯ2濃度であり、固定値（２３．２重量％）である。
（３）次に、前記ステップ４０における筒内酸素内分率αの算出処理を説明する。
【００５３】
前記ステップ４０では、筒内酸素濃度Ｏ2（及び筒内酸素内分率α）の変化を一次遅れの計算式により予測する。予測に用いる時定数Tは、ＥＣＵ２３に予め記憶されたMAPから読み出す。このMAPは、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、対応する時定数Tを記憶した2次元MAPである。一次遅れの計算は以下の式に基づき行う。
【００５４】
【数５】
2010223219.tif 000007
ここで、ｕは、燃焼切り替え指示に基き、ステップ状に0から1、または1から0へと変化する信号（図９（ａ）参照）である。また、Tsはサンプル時間である。また、添え字（ｎ）、（ｎ−１）はそれぞれ計算の今回値、前回値を示す。
【００５５】
３．ディーゼルエンジンの制御システムが奏する効果
（１）ディーゼルエンジンの制御システムは、空燃比の切替中に、筒内酸素濃度０2（筒内酸素内分率α）を算出し、その値に応じて、目標着火時期IGTIMETRG、目標噴射圧PTRG、及び目標パイロット噴射量QPLTRGを設定する。そのため、目標着火時期IGTIMETRG、目標噴射圧PTRG、及び目標パイロット噴射量QPLTRGを、その時点での筒内酸素濃度０2（筒内酸素内分率α）に対して最適なものにすることができる。その結果として、空燃比の切替中における燃焼音を適切に制御する（例えば、切替の前後における燃焼音と同様のものとして、ユーザに違和感を感じさせないようにする）ことができる。
（２）ディーゼルエンジンの制御システムは、リーン燃焼からリッチ燃焼への切替中においては、マニホールド流入新気量、マニホールド流入ＥＧＲガス量、及びＥＧＲガス中のＯ2 濃度から筒内酸素濃度０2を算出する。そのため、筒内酸素濃度０2及び筒内酸素内分率αをより正確に算出することができる。その結果として、空燃比の切替中における燃焼音をより適切に制御する（例えば、切替の前後に対する燃焼音の変化を一層小さくする）ことができる。
（３）ディーゼルエンジンの制御システムは、リッチ燃焼からリーン燃焼への切替中においては、エンジン回転数、及びアクセル開度に応じて設定された時定数Tを用い、筒内酸素内分率αの変化を一次遅れの計算式で予測する（前記ステップ４０の処理）。そのため、前記ステップ３０及びステップ５０の処理のように筒内酸素内分率αを算出する方法よりも、筒内酸素内分率αを迅速に算出することができる。よって、実際の筒内酸素内分率αの変化に対して、算出された筒内酸素内分率αの変化が遅れてしまうようなことが生じにくい。
【００５６】
リッチ燃焼からリーン燃焼への切替は、基本的に、燃焼音が大きくなる切替であるため、仮に、実際の筒内酸素内分率αの変化に対して、算出された筒内酸素内分率αの変化が遅れてしまうと、目標着火時期IGTIMETRG、目標噴射圧PTRG、及び目標パイロット噴射量QPLTRGの制御が遅れてしまい、大きな燃焼音が生じてしまうが、上述した方法をとることで、そのような遅れは生じないから、制御の遅れに起因する大きな燃焼音の発生を防止できる。
【００５７】
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、目標着火時期、目標噴射圧、及び目標パイロット噴射量の全てを筒内酸素内分率αに応じて設定しなくてもよい。この３つのパラメータから選ばれた１又は２のみを、筒内酸素内分率αに応じて設定してもよい。
【００５８】
また、マニホールド流入ＥＧＲガス量は、排気ガス流量とマニホールド流入新気量との差分から算出してもよい。そして、その排気ガス流量は、例えば、排気通路７に設けた排気ガス流量センサを用いて算出することができる。また、排気ガス流量は、排気通路７に設けたセンサで測定した排気温度及び排気圧力に基づいて算出することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・エンジン、３・・・コモンレール、４・・・インジェクタ、
５・・・吸気通路、５ａ・・・吸気管、５ｂ・・・マニホールド、
７・・・排気通路、９・・・ＥＧＲ通路、１１・・・ＥＧＲバルブ、
１３・・・エアフロメータ、１５・・・スロットル、
１７・・・吸気圧センサ、１９・・・吸気温センサ、２１・・・Ｏ2センサ、
２３・・・ＥＣＵ、２５・・・回転角センサ、２７・・・アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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