(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射量指令値に従って燃料噴射弁から燃焼室内に向けて複数回の燃料噴射が行われ、これら噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の制御装置において、
上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値であるトータル燃焼基準熱発生効率と、上記トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であるトータル燃焼実熱発生効率とを比較すると共に、
上記複数回の燃料噴射による各燃焼のうち検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である検査対象燃焼基準熱発生効率と、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値である検査対象燃焼実熱発生効率とを比較し、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量、及び、検査対象燃焼基準熱発生効率に対する検査対象燃焼実熱発生効率の乖離量に基づいて、上記検査対象とする燃焼の悪化の有無を判定する燃焼悪化判定手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記トータル燃焼期間は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間として設定されており、
上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である一方、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記トータル燃焼期間は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の一部の期間として設定されており、
上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定されている一方、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記燃焼期間の一部の期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記検査対象期間は、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定されており、
上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記検査対象期間は、検査対象とする燃焼期間の一部の期間として設定されており、
上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定されている一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を上回っている場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に上記主噴射での燃料噴射量を減量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率の検査対象燃焼基準熱発生効率に対する乖離量が所定の閾値を超えていない場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を上回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に減量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自着火式の内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、複数回の燃料噴射によって燃焼室内での燃焼を行わせる場合に、検査対象とする燃焼に対してその燃焼状態の悪化の有無を判定する手法の改良、及び、燃焼状態悪化時に燃焼状態の改善を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ場合もある）において、燃焼室内での燃焼の安定性、発生トルク、燃料消費率等が適正に得られているか否かを判断するために、燃焼状態の評価を行うことが提案されている（下記の特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
この燃焼状態の評価手法として具体的には、燃焼室内での熱発生率（クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量）の変化である熱発生率波形や、燃料噴射率（クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量）の変化である燃料噴射率波形を用い、これら波形が理想的な波形となっているか否かを判断することで燃焼室内での燃焼状態を評価するようにしていた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、筒内圧センサの出力信号に基づいて燃焼室内での燃焼に伴う熱発生率を計算し、この熱発生率の変化を示す熱発生率波形を利用して熱発生率のピーク値を求めることで、燃焼状態の評価を行うことが開示されている。また、特許文献２には、燃焼室内の圧力に基づいて逐次求められる熱発生率から、燃料の着火時期、熱発生率のピーク値、熱発生率積分値（発生した熱量を累積した絶対量）を求めることで、燃焼状態の評価を行うことが開示されている。そして、燃焼状態の悪化が生じていると判断された場合には、燃料噴射形態を補正することにより燃焼状態の改善を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８３４６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１７３２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来では、熱発生率波形等を用い、燃焼室内での燃焼状態を逐次モニタしながら、つまり、燃焼室内での熱発生量（燃焼室内で発生している熱の絶対量）をモニタしながら燃焼状態を評価していた。例えば、インジェクタからの燃料噴射形態としてパイロット噴射及びメイン噴射が実行される場合、それぞれの燃料噴射で噴射された燃料の燃焼毎に熱発生率波形を作成し、予め作成したそれぞれの燃焼毎の理想的な熱発生率波形との対比（パターンマッチング）により燃焼状態を評価していた。このため、燃焼状態の評価に要する工数が多大となっていた。
【０００７】
また、理想的な熱発生率波形と実際の熱発生率波形とを対比して燃焼状態が悪化しているか否かを判断するためには、理想的な熱発生率波形に対して実際の熱発生率波形がどのように相違しておれば燃焼状態が悪化していると判定できるのかといった判定基準をパイロット噴射での燃焼及びメイン噴射での燃焼それぞれに対して予め規定しておく必要があるが、波形同士を対比する場合に、その判定基準を設定することは難しく、様々な燃焼パターンを解析しながら、その判定基準を設定していく必要があるため、この判定基準の作成にも多大な労力が必要であった。
【０００８】
更には、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がある。言い換えると、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に、パイロット噴射及びメイン噴射における理想的な熱発生率波形を設定し、この理想的な熱発生率波形に対して実際のパイロット噴射及びメイン噴射における熱発生率波形がどのように相違しておれば燃焼状態が悪化していると判定できるのかといった判定基準をエンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に規定しておく必要がある。このように、これまで、種々のエンジン及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準については未だ確立されておらず、この体系的な燃焼状態の評価基準（燃焼状態の評価を行うために定量化された指標）の提案が求められていた。つまり、燃焼状態を評価するための基準値の定量化が求められていた。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数回の燃料噴射によって燃焼室内での燃焼が行われる圧縮自着火式の内燃機関における燃焼状態の評価が容易に行えると共に、その評価に基づいて燃焼状態が悪化していると判定された場合にはその燃焼状態の改善を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、複数回の燃料噴射により行われる各燃焼期間を含む期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値と、その期間において実際に燃焼室内で燃料が燃焼している際の燃料の単位体積当たりの発生熱量との比較、及び、検査対象期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値と、その検査対象期間において実際に燃焼室内で燃料が燃焼している際の燃料の単位体積当たりの発生熱量との比較によって、燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無を判定し、燃焼状態が悪化していると判定された場合には燃料噴射量等の補正動作を行うようにしている。
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射量指令値に従って燃料噴射弁から燃焼室内に向けて複数回の燃料噴射が行われ、これら噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、下記のトータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量、及び、検査対象燃焼基準熱発生効率に対する検査対象燃焼実熱発生効率の乖離量に基づいて、検査対象とする燃焼の悪化の有無を判定する燃焼悪化判定手段を設けている。上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である。上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値である。また、上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃焼のうち検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である。上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値である。
【００１２】
ここで、「複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間」とは、例えば複数回に亘って噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間をトータル燃焼期間として設定する場合や、この燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間をトータル燃焼期間として設定する場合の両方を含む概念である。この場合、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間をトータル燃焼期間として設定した場合の基準熱発生効率に対し、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間をトータル燃焼期間として設定した場合の基準熱発生効率の方が小さく設定されることになる。
【００１３】
また、「検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間」とは、例えば噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間を検査対象期間として設定する場合や、この燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間を検査対象期間として設定する場合の両方を含む概念である。この場合、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間を検査対象期間として設定した場合の基準熱発生効率に対し、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間を検査対象期間として設定した場合の基準熱発生効率の方が小さく設定されることになる。
【００１４】
燃焼室内において理想的な燃焼が行われている場合、トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値（トータル燃焼基準熱発生効率）となり、その最大値は、燃料噴射量や燃料噴射タイミングが異なっても上記トータル燃焼期間で燃焼する燃料量が一定であれば不変である。また、この場合、検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値（検査対象燃焼基準熱発生効率）となり、その最大値も、燃料噴射量や燃料噴射タイミングが異なっても上記検査対象期間で燃焼する燃料量が一定であれば不変である。このため、トータル燃焼期間における実際の燃焼での燃料の単位体積当たりの発生熱量（トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値）により得られたトータル燃焼実熱発生効率が、上記トータル燃焼基準熱発生効率からどの程度乖離しているかを判断し、また、上記検査対象期間における実際の燃焼での燃料の単位体積当たりの発生熱量（検査対象期間において実際に発生した熱量を燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値）により得られた検査対象燃焼実熱発生効率が、上記検査対象燃焼基準熱発生効率からどの程度乖離しているかを判断することにより、燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無が判定できる。このような判定手法によれば、内燃機関の種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がなくなり、種々の内燃機関及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。このため、燃焼状態の評価基準の定量化を図ることができて、評価動作の簡素化を図ることができる。
【００１５】
また、基準熱発生効率と実熱発生効率との比較（数値同士の比較）により燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無を判定することができるため、従来の熱発生率波形同士の比較（パターンマッチング）によって燃焼状態を評価するものに対して、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になり、また、燃焼状態の悪化の有無を判定する判定基準の設定も容易である。
【００１６】
また、上記トータル燃焼期間としては、上記燃焼期間の全期間として設定してもよいし、燃焼期間の一部の期間として設定してもよい。
【００１７】
上記トータル燃焼期間を、上記燃焼期間の全期間として設定する場合、上記トータル燃焼基準熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値とする一方、上記トータル燃焼実熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値とする。
【００１８】
一方、上記トータル燃焼期間を、上記燃焼期間の一部の期間として設定する場合、上記トータル燃焼基準熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定する一方、上記トータル燃焼実熱発生効率を、上記燃焼期間の一部の期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値とする。
【００１９】
また、検査対象期間としては、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定してもよいし、その燃焼期間の一部の期間として設定してもよい。
【００２０】
そして、上記検査対象期間を、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定する場合、上記検査対象燃焼基準熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値とする一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値とする。
【００２１】
一方、上記検査対象期間を、検査対象とする燃焼期間の一部の期間として設定する場合、上記検査対象燃焼基準熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定する一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率を、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値とする。
【００２２】
上述したようにトータル燃焼期間や検査対象期間を燃焼期間の一部の期間として設定する場合、燃焼期間の一部の期間を対象として上記実熱発生効率の算出が行われるため、演算の簡素化が図れる。また、トータル燃焼期間及び検査対象期間を燃焼期間の比較的早期の期間に設定した場合には、実熱発生効率の取得時期を早期に得ることができて、燃焼室内での燃焼悪化の有無の判定を早期に行うことが可能になる。
【００２３】
燃焼室内での燃焼状態が悪化していると判定された場合の燃焼状態の改善を行う構成としては以下のものが挙げられる。
【００２４】
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射（第２噴射）と、この主噴射に先立って行われる副噴射（第１噴射）とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段を設けている。
【００２５】
また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を上回っている場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に上記主噴射での燃料噴射量を減量補正する補正手段を設けている。
【００２６】
このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できず、主噴射で噴射された燃料の燃焼期間で燃焼していると推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に、その増量補正量と略同量の補正量で主噴射での燃料噴射量を減量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射での燃料噴射量を減量補正することにより、出力トルクの過上昇を防止する。
【００２７】
また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段を設けている。
【００２８】
このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できず、更に、主噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できていない（主噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間で燃焼できていない）と推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消し、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間内で適正な主燃焼が行われるようにする。これにより、出力トルクが適正に得られるようにする。
【００２９】
また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段を設けている。
【００３０】
このような状況の場合、副噴射及び主噴射での各燃料噴射量が不足していると判断できる。つまり、燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量が確保されていない可能性があると判断できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、出力トルクの確保を図るようにする。
【００３１】
更に、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率の検査対象燃焼基準熱発生効率に対する乖離量が所定の閾値を超えていない場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段を設けている。
【００３２】
このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できていないと推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保する。
【００３３】
また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を上回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に減量補正する補正手段を設けている。
【００３４】
このような状況の場合、副噴射及び主噴射での各燃料噴射量が過剰となっていると判断できる。つまり、燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量よりも過剰な燃料噴射が行われている可能性があると判断できる。従って、副噴射での燃料噴射量及び主噴射での燃料噴射量を共に減量補正することにより、燃焼室内での発生熱量の適正化を図るようにする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、内燃機関の種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がなくなり、種々の内燃機関及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。また、熱発生率波形同士の比較（パターンマッチング）によって燃焼状態を評価するものに対し、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】燃焼行程時の熱発生率（クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量）の変化及び燃料噴射率（クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量）の変化をそれぞれ示す波形図である。
【図５】燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【図６】種々の燃料噴射量で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図６（ａ）は各燃料噴射量毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図６（ｂ）は燃料噴射量と熱発生効率（燃料の単位体積当たりの発生熱量）との関係をそれぞれ示す図である。
【図７】種々の燃料噴射圧力で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図７（ａ）は各燃料噴射圧力毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図７（ｂ）は燃料噴射圧力と熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。
【図８】種々の燃料噴射タイミングで燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図８（ａ）は各燃料噴射タイミング毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図８（ｂ）は燃料噴射タイミングと熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。
【図９】種々の酸素過剰率で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図９（ａ）は各酸素過剰率毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図９（ｂ）は酸素過剰率と熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。
【図１０】変形例１に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【図１１】変形例２に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【図１２】変形例３に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【図１３】変形例４に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【図１４】変形例５に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００３８】
−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部を示す断面図である。
【００３９】
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００４０】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２６、機関燃料通路２７、添加燃料通路２８等を備えて構成されている。
【００４１】
上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。このインジェクタ２３からの燃料噴射制御の詳細については後述する。
【００４２】
また、上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２８を介して燃料添加弁２６に供給する。添加燃料通路２８には、緊急時において添加燃料通路２８を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁２４が備えられている。
【００４３】
また、上記燃料添加弁２６は、ＥＣＵ１００による添加制御動作によって排気系７への燃料添加量が目標添加量（排気Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆとなるような添加量）となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加弁２６から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系７（排気ポート７１から排気マニホールド７２）に噴射供給される構成となっている。
【００４４】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ（吸気絞り弁）６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。
【００４５】
また、この吸気系６には、燃焼室３内でのスワール流（水平方向の旋回流）を可変とするためのスワールコントロールバルブ（スワール速度可変機構）６６が備えられている（図２参照）。具体的に、上記吸気ポート１５ａとしては、ノーマルポート及びスワールポートの２系統が各気筒毎に備えられており、そのうち図２に示されているノーマルポート１５ａに、開度調整可能なバタフライバルブで成るスワールコントロールバルブ６６が配置されている。このスワールコントロールバルブ６６には図示しないアクチュエータが連繋されており、このアクチュエータの駆動によって調整されるスワールコントロールバルブ６６の開度に応じてノーマルポート１５ａを通過する空気の流量が変更できるようになっている。そして、スワールコントロールバルブ６６の開度が大きいほど、ノーマルポート１５ａから気筒内に吸入される空気量が増加する。このため、スワールポート（図２では図示省略）により発生したスワールは相対的に弱まり、気筒内は低スワール（スワール速度が低い状態）となる。逆に、スワールコントロールバルブ６６の開度が小さいほど、ノーマルポート１５ａから気筒内に吸入される空気量が減少する。このため、スワールポートにより発生したスワールは相対的に強められ、気筒内は高スワール（スワール速度が高い状態）となる。
【００４６】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された上記排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７５及びＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７６を備えたマニバータ（排気浄化装置）７７が配設されている。以下、これらＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６について説明する。
【００４７】
ＮＳＲ触媒７５は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持された構成となっている。
【００４８】
このＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。即ち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記燃料添加弁２６からの燃料添加動作によって行うことが可能となっている。
【００４９】
一方、ＤＰＮＲ触媒７６は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒７６には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。
【００５０】
ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。
【００５１】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部にガスケット１４を介して取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。
【００５２】
尚、このキャビティ１３ｂの形状としては、その中央部分（シリンダ中心線Ｐ上）では凹陥寸法が小さく、外周側に向かうに従って凹陥寸法が大きくなっている。つまり、図２に示すようにピストン１３が圧縮上死点付近にある際、このキャビティ１３ｂによって形成される燃焼室３としては、中央部分では比較的容積の小さい狭小空間とされ、外周側に向かって次第に空間が拡大される（拡大空間とされる）構成となっている。
【００５３】
上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８の小端部１８ａがピストンピン１３ｃにより連結されており、このコネクティングロッド１８の大端部はエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。
【００５４】
上記シリンダヘッド１５には、燃焼室３へ空気を導入する上記吸気ポート１５ａと、燃焼室３から排気ガスを排出する上記排気ポート７１とがそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６及び排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。これら吸気バルブ１６及び排気バルブ１７はシリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、本エンジン１はクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。
【００５５】
更に、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。
【００５６】
吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。
【００５７】
このインタークーラ６１よりも更に下流側に設けられた上記スロットルバルブ６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００５８】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。
【００５９】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００６０】
例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４は、排気系７のマニバータ７７の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ４５は、同じく排気系７のマニバータ７７の下流において排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。
【００６１】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００６２】
以上のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５及び出力インターフェース１０６と接続されている。
【００６３】
入力インターフェース１０５には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、この入力インターフェース１０５には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０、外気の圧力を検出する外気圧センサ４Ａ、及び、筒内圧力を検出する筒内圧センサ４Ｂなどが接続されている。
【００６４】
一方、出力インターフェース１０６には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、燃料添加弁２６、スロットルバルブ６２、スワールコントロールバルブ６６、及び、ＥＧＲバルブ８１などが接続されている。また、出力インターフェース１０６には、その他に、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構に備えられたアクチュエータ（図示省略）も接続されている。
【００６５】
そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭ１０２に記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。
【００６６】
例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。
【００６７】
上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。また、本実施形態におけるパイロット噴射は、上述したメイン噴射による初期燃焼速度を抑制する機能ばかりでなく、気筒内温度を高める予熱機能をも有するものとなっている。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を十分に高めて燃料の自着火温度（例えば１０００Ｋ）に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。
【００６８】
上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。また、上記パイロット噴射によって気筒内の予熱が十分に行われている場合には、メイン噴射で噴射された燃料は、直ちに自着火温度以上の温度環境下に晒されて熱分解が進み、噴射後は直ちに燃焼が開始されることになる。
【００６９】
具体的に、ディーゼルエンジンにおける燃料の着火遅れとしては、物理的着火遅れと化学的着火遅れとがある。物理的着火遅れは、燃料液滴の蒸発・混合に要する時間であり、燃焼場のガス温度に左右される。一方、化学的着火遅れは、燃料蒸気の化学的結合・分解かつ酸化発熱に要する時間である。そして、上述した如く気筒内の予熱が十分になされている状況では上記物理的着火遅れを最小限に抑えることができ、その結果、着火遅れも最小限に抑えられることになる。従って、メイン噴射によって噴射された燃料の燃焼形態としては、予混合燃焼が殆ど行われないことになり、大部分が拡散燃焼となる。その結果、メイン噴射の噴射タイミングを制御することがそのまま拡散燃焼の開始タイミングを制御することに略等しくなり、燃焼の制御性を大幅に改善することができる。つまり、メイン噴射で噴射された燃料の予混合燃焼の割合を最小限に抑えることで、メイン噴射での燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御することによる着火時期及び熱発生量の制御によって燃焼の制御性を大幅に改善することが可能になる。
【００７０】
尚、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的には、供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン１のトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射は実行される。また、ポスト噴射は、排気系７に燃料を直接的に導入して上記マニバータ７７の昇温を図るための噴射動作である。例えば、ＤＰＮＲ触媒７６に捕集されているＰＭの堆積量が所定量を超えた場合（例えばマニバータ７７の前後の差圧を検出することにより検知）、ポスト噴射が実行されるようになっている。
【００７１】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６３に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、上記ＲＯＭ１０２に予め記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。具体的に、このＥＧＲマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。尚、このＥＧＲマップは、予め実験やシミュレーション等によって作成されたものとなっている。つまり、上記クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されたエンジン回転数及びスロットル開度センサ４２によって検出されたスロットルバルブ６２の開度（エンジン負荷に相当）とをＥＧＲマップに当て嵌めることでＥＧＲ量（ＥＧＲバルブ８１の開度）が得られるようになっている。
【００７２】
更に、ＥＣＵ１００は、上記スワールコントロールバルブ６６の開度制御を実行する。このスワールコントロールバルブ６６の開度制御としては、燃焼室３内に噴射された燃料の噴霧の単位時間当たり（または単位クランク回転角度当たり）における気筒内の周方向の移動量を変更するように行われる。
【００７３】
−燃料噴射圧−
燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、及び、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。即ち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室３内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ２３から燃焼室３内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標レール圧は一般にエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて設定される。尚、この目標レール圧は例えば上記ＲＯＭ１０２に記憶された燃圧設定マップに従って設定される。つまり、この燃圧設定マップに従って燃料圧力を決定することで、インジェクタ２３の開弁期間（噴射率波形）が制御され、その開弁期間中における燃料噴射量を規定することが可能になる。
【００７４】
尚、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。
【００７５】
上記パイロット噴射やメイン噴射などの燃料噴射パラメータについて、その最適値はエンジン１や吸入空気等の温度条件によって異なるものとなる。
【００７６】
例えば、上記ＥＣＵ１００は、コモンレール圧がエンジン運転状態に基づいて設定される目標レール圧と等しくなるように、即ち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ２１の燃料吐出量を調量する。また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度及びアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。
【００７７】
−目標燃料圧力の設定−
次に、上記目標燃料圧力の設定手法について説明する。ディーゼルエンジン１においては、ＮＯｘ発生量やスモーク発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。これら要求を連立するための手法として、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態（熱発生率波形で表される変化状態）を適切にコントロールすることが有効である。
【００７８】
図４の上段に示す波形のうちの実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、パイロット噴射及びメイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形を示している。図中のＴＤＣはピストン１３の圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。また、図４の下段に示す波形は、インジェクタ２３から噴射される燃料の噴射率（クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量）波形を示している。
【００７９】
上記熱発生率波形としては、例えば、ピストン１３の圧縮上死点（ＴＤＣ）付近からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、ピストン１３の圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後１０度（ＡＴＤＣ１０°）の時点）で熱発生率が極大値（ピーク値）に達し、更に、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後２５度（ＡＴＤＣ２５°）の時点）で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば圧縮上死点後１０度（ＡＴＤＣ１０°）の時点で気筒内の混合気のうちの５０％が燃焼を完了した状況となる。つまり、圧縮上死点後１０度（ＡＴＤＣ１０°）の時点が燃焼重心となって、膨張行程における総熱発生量の約５０％がＡＴＤＣ１０°までに発生し、高い熱効率でエンジン１を運転させることが可能となる。
【００８０】
また、この燃焼重心に到達した時点でのクランク角度と燃料噴射率波形との関係としては、インジェクタ２３に対して燃料噴射停止信号を送信した時点から燃料噴射が完全に停止するまでの期間（図４における期間Ｔ）に燃焼重心が位置することになる。
【００８１】
このような理想的な熱発生率波形による燃焼が行われる状況にあっては、パイロット噴射によって気筒内の予熱が十分に行われ、この予熱により、メイン噴射で噴射された燃料は、直ちに自着火温度以上の温度環境下に晒されて熱分解が進み、噴射後は直ちに燃焼が開始されることになる。
【００８２】
また、図４に二点鎖線αで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも高く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度及び熱発生率のピーク値が共に高くなりすぎており、燃焼音の増大やＮＯｘ発生量の増加が懸念される状態である。一方、図４に二点鎖線βで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも低く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度が低く且つ熱発生率のピークの現れるタイミングが大きく遅角側に移行していることで十分なエンジントルクが確保できないことが懸念される状態である。
【００８３】
−燃焼状態の評価手法−
次に、本実施形態の特徴である燃焼状態の評価手法（燃焼状態悪化の判定手法）について説明する。
【００８４】
（評価手法の原理説明）
燃焼室３内に向けて上記パイロット噴射及びメイン噴射が順に実行され、それぞれの燃料の大部分が良好に燃焼して熱量を発生した場合、つまり、燃焼室３内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており（例えば、酸素濃度が１７％以上で、酸素過剰率が１．５以上であり）、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており（例えば、パイロット噴射実行時の筒内温度が７５０Ｋ以上であり、且つメイン噴射実行時の筒内温度が１０００Ｋ以上であり）、且つＥＣＵ１００からの燃料噴射量指令値に応じた適切な量の燃料がインジェクタ２３から噴射されている場合には、その燃料の燃焼期間全体（パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼期間の開始からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼期間の終了までの期間；以下、トータル燃焼期間と呼ぶ）における燃料の単位体積当たりの発生熱量は常に一定（燃料噴射量や燃料噴射タイミング等が異なっても一定）の値となる。また、この場合、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼期間（以下、パイロット燃焼期間と呼ぶ）における燃料の単位体積当たりの発生熱量も常に一定の値となり、更には、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼期間（以下、メイン燃焼期間と呼ぶ）における燃料の単位体積当たりの発生熱量も常に一定の値となる。つまり、それぞれの燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（良好な燃焼が行われている際、燃料の大部分が熱量発生に寄与することになるので、この場合、単位体積当たりの発生熱量は最大となる）は常に一定の値となる。
【００８５】
そして、実際に燃焼室３内で燃料が燃焼している場合の上記各燃焼期間（トータル燃焼期間、パイロット燃焼期間、メイン燃焼期間）それぞれにおける燃料の単位体積当たりの発生熱量は、その燃焼が良好であれば上記最大値に略一致するのに対し、何らかの原因で燃焼状態が悪化しておれば、その燃料の単位体積当たりの発生熱量は、上記最大値から乖離することになる（例えば、上記最大値よりも小さくなる）。本発明では、この原理を利用することによって燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしている。
【００８６】
具体的には、上記トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量、パイロット燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量、メイン燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量のそれぞれに対して、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（以下、「基準熱発生効率」と呼ぶ）を規定しておく。そして、実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量（以下、「実熱発生効率」と呼ぶ）と上記「基準熱発生効率」とを比較し、これらの差（上記基準熱発生効率に対する実熱発生効率の乖離量）に基づいて燃焼室３内での燃焼状態の悪化の有無（パイロット燃焼期間での燃焼状態の悪化の有無、及び、メイン燃焼期間での燃焼状態の悪化の有無）を判定するようにしている（燃焼悪化判定手段による燃焼悪化の有無の判定動作）。
【００８７】
以下では、上記トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「トータル燃焼基準熱発生効率」と呼び、上記パイロット燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「パイロット燃焼基準熱発生効率」と呼び、上記メイン燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「メイン燃焼基準熱発生効率」と呼ぶこととする。また、上記トータル燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「トータル燃焼実熱発生効率」と呼び、上記パイロット燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「パイロット燃焼実熱発生効率」と呼び、上記メイン燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「メイン燃焼実熱発生効率」と呼ぶこととする。
【００８８】
ここでいう燃料の単位体積当たりの発生熱量とは、検査対象とする燃焼期間（以下、検査対象期間と呼ぶ）の終了時点までにインジェクタ２３から噴射された燃料（燃料噴射量指令値に応じた量の燃料）が上記検査対象期間中での燃焼によって発生した場合の熱量を、上記燃料噴射量指令値に応じた燃料量で除算した値である。言い換えると、上記検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の平均値である。また、この燃料の単位体積当たりの発生熱量を算出するためには上記燃料噴射量指令値に応じた燃料量が確定している必要がある。つまり、この燃料量での燃料噴射が完了している必要がある。このため、上記検査対象期間の終期は、この検査対象期間で燃焼を行う燃料の燃料噴射が完了している時点以降のタイミングとして設定されることになる。具体的に、パイロット燃焼期間を検査対象期間とする場合には、この検査対象期間の終期はパイロット噴射が完了した時点以降のタイミングとして設定される。また、この場合の検査対象期間の終期はメイン燃焼期間の開始時点以前のタイミングとして設定される。同様に、メイン燃焼期間を検査対象期間とする場合には、この検査対象期間の終期はメイン噴射が完了した時点以降のタイミングとして設定される。
【００８９】
また、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記パイロット燃焼期間での熱発生量と上記メイン燃焼期間での熱発生量と和を、パイロット噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量とメイン噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量との和（合算値）によって除算することにより求められる。同様に、上記パイロット燃焼実熱発生効率は、上記パイロット燃焼期間での熱発生量を、パイロット噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量によって除算することにより求められる。また、上記メイン燃焼実熱発生効率は、上記メイン燃焼期間での熱発生量を、メイン噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量によって除算することにより求められる。
【００９０】
以下の説明では、本願発明の理解を容易にするために、１回のパイロット噴射及び１回のメイン噴射が実行される場合であって、上記検査対象期間を、パイロット燃焼期間の全期間（パイロット燃焼の開始時点から終了時点までの期間）及びメイン燃焼期間の全期間（メイン燃焼の開始時点から終了時点までの期間）の２つの期間として設定した場合における燃焼状態の評価手法について説明する。また、パイロット燃焼期間での熱発生率が「０」となった後に、メイン燃焼期間での熱発生率が生じている場合を例に挙げて説明する。尚、検査対象期間の終了時点を上記燃焼終了時点に代えて所定のクランク角度位置に設定する場合や、検査対象期間を燃焼開始時点から燃焼終了時点までの期間の一部の期間として設定する場合のそれぞれにおける燃焼状態の評価手法については後述する。
【００９１】
図５は、燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。この図５に示すように、パイロット噴射が実行されると、その噴射開始後、僅かな遅れ（着火遅れ）をもって燃料の燃焼が開始され（図５におけるタイミングＴ１）、燃焼重心に達するまでの期間にあっては熱発生率は次第に上昇していく。そして、燃焼重心に達した後、熱発生率は次第に低下していき、大部分の燃料の燃焼が完了すると、熱発生率は「０」となる（図５におけるタイミングＴ２）。また、メイン噴射が実行された場合にも、その噴射開始後、僅かな遅れ（着火遅れ）をもって燃料の燃焼が開始され（図５におけるタイミングＴ２；この場合、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼終了時点と、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始時点とが一致している）、燃焼重心に達するまでの期間にあっては熱発生率は次第に上昇していく。そして、燃焼重心に達した後、熱発生率は次第に低下していき、大部分の燃料の燃焼が完了すると、熱発生率は「０」となる（図５におけるタイミングＴ３）。上記各タイミングとして、例えば、タイミングＴ１（パイロット燃焼の開始時期）は圧縮上死点前６度（ＢＴＤＣ６°）であり、タイミングＴ２（メイン燃焼の開始時期）は圧縮上死点後３度（ＡＴＤＣ３°）であり、タイミングＴ３（メイン燃焼の終了時期）は圧縮上死点後２５度（ＡＴＤＣ２５°）である。
【００９２】
このような燃焼における燃焼状態を評価するに際し、トータル燃焼期間（図５におけるタイミングＴ１からタイミングＴ３の期間）における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内（上記トータル燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内）に存在しているか否か、また、パイロット燃焼期間（図５におけるタイミングＴ１からタイミングＴ２の期間）における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内（上記パイロット燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内）に存在しているか否か、更には、メイン燃焼期間（図５におけるタイミングＴ２からタイミングＴ３の期間）における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内（上記メイン燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内）に存在しているか否かをそれぞれ判断することにより燃焼状態を評価するようにしている。
【００９３】
尚、上記各燃焼開始タイミング（タイミングＴ１及びタイミングＴ２）及び燃焼終了タイミング（タイミングＴ３）の取得は、上記筒内圧センサ４Ｂによって検出された筒内圧力の変化に基づいて行われる。また、燃料噴射後の着火遅れ期間を筒内環境（各種センサのセンシング値）から算出し、それによって燃焼開始タイミング（タイミングＴ１及びタイミングＴ２）を取得するようにしてもよい。更には、事前に基準燃焼（上述した理想的な熱発生率波形による燃焼）で得られたタイミングを上記各タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３として設定しておくようにしてもよい。
【００９４】
先ず、上述した如く、理想的な燃焼が行われている場合には、燃焼期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値となる。つまり、燃焼室３内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、且つ燃料噴射量指令値に応じた適切な量の燃料がインジェクタ２３から噴射されている場合には、噴射された燃料の大部分が良好に燃焼する。このため、各燃焼期間（トータル燃焼期間、パイロット燃焼期間、メイン燃焼期間）における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値となる。つまり、トータル燃焼実熱発生効率はトータル燃焼基準熱発生効率に略一致し、パイロット燃焼実熱発生効率はパイロット燃焼基準熱発生効率に略一致し、メイン燃焼実熱発生効率はメイン燃焼基準熱発生効率に略一致することになる。
【００９５】
具体的な値として、軽油の場合、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（基準熱発生効率）は３０Ｊ／ｍｍ3となる。この値は実験的に求められた値である。尚、軽油の単位質量当たりの発熱量は４２．９４ｋＪ／ｇであり、軽油の密度は０．８３４×１０-3ｇ／ｍｍ3であるため、単位体積当たりの発生熱量の最大値は、理論上では３５．８Ｊ／ｍｍ3となるが、実際の燃料（軽油）では、燃焼室３内での燃焼行程における熱発生に寄与しない燃料（例えば排気行程において燃焼を行う燃料や、排気系７において燃焼を行う燃料）が存在するため、実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（基準熱発生効率）は３０Ｊ／ｍｍ3となる。つまり、一般的なエンジン１は実行率が８３．８％（＝３０／３５．８）で稼働している。
【００９６】
ちなみに、上述の如く基準熱発生効率が規定できることから、この基準熱発生効率と燃料噴射量とに基づき、理想的な燃焼が行われている場合の発生熱量（発生熱量の最大値）を求めることもできる（発生熱量の最大値（Ｊ）＝基準熱発生効率（Ｊ／ｍｍ3）×燃料噴射量（ｍｍ3））。このため、この発生熱量の最大値（基準熱発生効率と燃料噴射量とから求められる発生熱量；以下、基準熱発生量と呼ぶ）を基準とし、この基準熱発生量に対する実際の熱発生量の乖離量に基づいて燃焼室３内での燃焼悪化の有無を判定することも可能であり、本発明は、このような判定手法も技術的思想の範疇に含まれる。つまり、「基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、これらの乖離量に基づいて燃焼室内での燃焼悪化の有無を判定すること（請求項の記載）」は、「基準熱発生効率に燃料噴射量を乗算した値（基準熱発生量）と実熱発生効率に燃料噴射量を乗算した値（実熱発生量）とを比較し、これらの乖離量に基づいて燃焼室内での燃焼悪化の有無を判定すること」と同義である。具体的に、燃料噴射量が２０ｍｍ3であった場合、基準熱発生量は６００Ｊとなり、この基準熱発生量に対する実際の熱発生量の乖離量に基づいて燃焼室３内での燃焼悪化の有無を判定することになる。
【００９７】
本発明の発明者は、上記基準熱発生効率が３０Ｊ／ｍｍ3であることを確認するために実験を行った。
【００９８】
図６は、燃料噴射量（パイロット噴射及びメイン噴射それぞれの噴射量）を異ならせて燃焼室３内で理想的な燃焼（燃焼室３内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ２３から噴射されている場合の燃焼）を行わせた場合の実験結果を示している。図６（ａ）は各燃料噴射毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図６（ｂ）は燃料噴射量（パイロット噴射での燃料噴射量）と熱発生効率（トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量）との関係をそれぞれ示している。この図６における実線はパイロット噴射量が１６ｍｍ3でメイン噴射量が１９ｍｍ3である場合を、破線はパイロット噴射量が１２ｍｍ3でメイン噴射量が２３ｍｍ3である場合を、一点鎖線はパイロット噴射量が８ｍｍ3でメイン噴射量が２７ｍｍ3である場合をそれぞれ示している。図６（ｂ）から明らかなように、各噴射の燃料噴射量が異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量（基準熱発生効率）は約３０Ｊ／ｍｍ3となっている。
【００９９】
図７は、種々の燃料噴射圧力（レール圧）において燃焼室３内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図７（ａ）は各燃料噴射圧力毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図７（ｂ）は燃料噴射圧力と熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図７（ａ）は、一点鎖線、破線、実線の順で燃料噴射圧力を高く設定していった場合の実験結果を示している。図７（ｂ）から明らかなように、燃料噴射圧力が異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量（基準熱発生効率）は約３０Ｊ／ｍｍ3となっている。
【０１００】
また、図８は、燃料噴射タイミング（２回のパイロット噴射を実行する場合に第２回目のパイロット噴射の噴射タイミング）を異ならせて燃焼室３内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図８（ａ）は各燃料噴射タイミング毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図８（ｂ）は燃料噴射タイミングと熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図８（ａ）は、一点鎖線、破線、実線の順で第２回目のパイロット噴射の噴射タイミングを進角させていった場合の実験結果を示している。図８（ｂ）から明らかなように、燃料噴射タイミングが異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量（基準熱発生効率）は約３０Ｊ／ｍｍ3となっている。
【０１０１】
更に、図９は、種々の酸素過剰率において燃焼室３内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図９（ａ）は各酸素過剰率毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図９（ｂ）は酸素過剰率と熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図９（ａ）は、一点鎖線、破線、実線の順で酸素過剰率を高めていった場合の実験結果を示している。図９（ｂ）から明らかなように、酸素過剰率が異なったとしても、その酸素過剰率が適正な範囲にあって理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量（基準熱発生効率）は約３０Ｊ／ｍｍ3となっている。
【０１０２】
このように、軽油の場合、燃焼期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は約３０Ｊ／ｍｍ3となる。つまり、燃焼室３内での実際の燃料の燃焼における燃焼開始から燃焼終了までの期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量が約３０Ｊ／ｍｍ3となっておれば、その燃焼は、噴射燃料の大部分が燃焼された理想的な燃焼であると判断できることになる。
【０１０３】
この原理を利用し、本実施形態では、上記各実熱発生効率（トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率）が、各基準熱発生効率（トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率；３０Ｊ／ｍｍ3）に対して予め設定された許容範囲内（以下、単に「許容範囲内」と呼ぶ）に存在しているか否か（基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か）によって燃焼状態を評価するようにしている。この許容範囲としては、上記基準熱発生効率が３０Ｊ／ｍｍ3である場合、例えば「２５Ｊ／ｍｍ3≦実熱発生効率≦３０Ｊ／ｍｍ3」の範囲として設定される。この場合、基準熱発生効率に対する実熱発生効率の乖離量の閾値としては、正側には「０Ｊ／ｍｍ3」であり、負側には「−５Ｊ／ｍｍ3」となっている。
【０１０４】
上述した如く、図５は、燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。この場合、トータル燃焼期間は、図中のタイミングＴ１からタイミングＴ３の期間である。この期間での燃料の燃焼による総発生熱量を検出し、この検出された総発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量（パイロット噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量とメイン噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量との和；燃料噴射量の合算値）で除算することで、上記トータル燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記トータル燃焼期間の総発生熱量は、上記筒内圧センサ４Ｂによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。
【０１０５】
同様に、パイロット燃焼期間は、図中のタイミングＴ１からタイミングＴ２の期間である。この期間での燃料の燃焼による発生熱量を検出し、この検出された発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量（パイロット噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量）で除算することで、上記パイロット燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記パイロット燃焼期間の発生熱量も、上記筒内圧センサ４Ｂによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。
【０１０６】
また、メイン燃焼期間は、図中のタイミングＴ２からタイミングＴ３の期間である。この期間での燃料の燃焼による発生熱量を検出し、この検出された発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量（メイン噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量）で除算することで、上記メイン燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記メイン燃焼期間の発生熱量も、上記筒内圧センサ４Ｂによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。
【０１０７】
−燃焼状態の評価結果に応じた補正動作−
このようにして算出された実熱発生効率が上記許容範囲内に存在している場合には、燃焼室３内では理想的な燃焼が行われており、燃料噴射形態を補正する必要はないと判断する。つまり、上記トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率の全てが上記許容範囲内に存在している場合には、燃焼室３内では理想的な燃焼が行われているとして燃料噴射形態の補正は行わない。
【０１０８】
これに対し、何れかの実熱発生効率が許容範囲から逸脱している場合には燃料噴射形態の補正を行うことになる（補正手段による燃料噴射形態の補正動作）。以下、具体的に説明する。
【０１０９】
（トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合）
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合、パイロット噴射及びメイン噴射での各燃料噴射量は適切に得られていると判断できる。しかし、このトータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合であっても、パイロット燃焼実熱発生効率やメイン燃焼実熱発生効率が許容範囲から逸脱していることがある。この場合、以下のような補正動作が行われる。
【０１１０】
先ず、パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低く、メイン燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも高い場合がある。この場合、パイロット噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、パイロット噴射で噴射された燃料の一部がパイロット燃焼期間で燃焼できず、メイン燃焼期間で燃焼していると推定できる。
【０１１１】
従って、この場合には、パイロット噴射量を増量補正すると共に、その増量補正量と略同量の補正量でメイン噴射量を減量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射量を減量補正（メイン燃焼期間で燃焼しているパイロット噴射量分だけ減量補正して燃料量を相殺）することにより、出力トルクの過上昇を防止する。
【０１１２】
この場合の補正動作は、実熱発生効率が許容範囲よりも低くなっていた燃焼行程に対し、次に燃焼行程を迎える気筒に対して実行されることになる。また、同一気筒における次回の燃焼行程において燃料噴射量の補正動作を行うようにしてもよい。
【０１１３】
パイロット噴射量の増量補正量及びメイン噴射量の減量補正量の算出式の一例としては以下の式（１）が挙げられる。
【０１１４】
燃料補正量＝現在のパイロット噴射指令燃料噴射量×｛（１−（パイロット燃焼実熱発生効率／パイロット燃焼基準熱発生効率）｝      …（１）
このようにして算出した補正量だけパイロット噴射量を増量補正すると共にメイン噴射量を減量補正する。これにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、且つ出力トルクを適正に得ることが可能になる。
【０１１５】
一方、トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にあるにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低い場合がある。この場合、パイロット噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、パイロット噴射で噴射された燃料の一部がパイロット燃焼期間で燃焼できず、更に、メイン噴射で噴射された燃料の一部がメイン燃焼期間（メイン噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間；圧縮上死点後２５度（ＡＴＤＣ２５°）までの期間）で燃焼できていないと推定できる。
【０１１６】
従って、この場合には、パイロット噴射量を増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消し、上記メイン燃焼期間内（圧縮上死点後２５度（ＡＴＤＣ２５°）までの期間内）で適正なメイン燃焼が行われるようにする。これにより、出力トルクが適正に得られるようにする。
【０１１７】
この場合の補正動作も、実熱発生効率が許容範囲よりも低くなっていた燃焼行程に対し、次に燃焼行程を迎える気筒に対して実行されることになる。また、同一気筒における次回の燃焼行程において燃料噴射量の補正動作を行うようにしてもよい。
【０１１８】
また、このようにトータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にあるにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっている場合の対策として、燃料噴射圧力（レール圧）を低下させるようにしてもよい。これによれば、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼場体積を縮小化させ、この燃焼場に存在するノルマルセタン（低温酸化反応が可能な直鎖の分子構造）の密度を高めることで、その燃焼場での熱エネルギの密度を高めて、この燃焼場の高温化、つまり筒内の十分な予熱が図れることになり、メイン噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消することが可能になる。
【０１１９】
（トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合）
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合、パイロット噴射及びメイン噴射での各燃料噴射量のうち少なくとも一方の燃料噴射量が不足していると判断できる。この場合、以下のような補正動作が行われる。
【０１２０】
先ず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっている場合には、パイロット噴射量及びメイン噴射量を共に増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射量を増量補正することにより、出力トルクの確保を図るようにする。この増量補正量の算出は上記式（１）と同様の算出動作により行われる。
【０１２１】
尚、このようなパイロット噴射量の増量補正及びメイン噴射量の増量補正を行ったにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が改善（基準熱発生効率に近付くように改善）されない場合には、上記パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっていた原因は、吸気系６の異常にあると判断し、パイロット噴射量及びメイン噴射量を減量補正する（増量補正前の燃料噴射量に戻す）と共に、燃焼室３内への導入酸素量を増量する補正動作を行う。例えばＥＧＲバルブ８１の開度を小さくしてＥＧＲガス量を減少させたり、過給機５の可変ノズルベーン機構を制御することで過給量の増量を行う。
【０１２２】
一方、トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合において、メイン燃焼実熱発生効率が上記許容範囲内にあるのに対し、パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低くなっている場合には、パイロット噴射量を増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保する。
【０１２３】
この場合にあっても、パイロット噴射量の増量補正を行ったにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率が改善（基準熱発生効率に近付くように改善）されない場合には、上記パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低くなっていた原因は、吸気系６の異常にあると判断し、パイロット噴射量を減量補正する（増量補正前の燃料噴射量に戻す）と共に、燃焼室３内への導入酸素量を増量する補正動作を行う。例えばＥＧＲバルブ８１の開度を小さくしてＥＧＲガス量を減少させたり、過給機５の可変ノズルベーン機構を制御することで過給量の増量を行う。
【０１２４】
（トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以上である場合）
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以上である場合、例えばトータル燃焼基準熱発生効率が３０Ｊ／ｍｍ3であるのに対し、トータル燃焼実熱発生効率が３２Ｊ／ｍｍ3である場合には、燃料噴射量指令値に対して実際に噴射された燃料量が多いと判断し、パイロット噴射量及びメイン噴射量の減量補正を行う。
【０１２５】
以上の如く、本実施形態では、トータル燃焼期間及び各検査対象期間（パイロット燃焼期間及びメイン燃焼期間）における基準熱発生効率と実熱発生効率とを対比することにより燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしている。そして、これら基準熱発生効率及び実熱発生効率は、エンジンの種類や燃料噴射量が異なったとしても定量的に得ることができるものである。このため、本実施形態では、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要はなく、種々のエンジン及び種々の燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。その結果、燃焼状態の評価基準の定量化を図ることができて、評価動作の簡素化を図ることができる。
【０１２６】
また、基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較（数値同士を比較）することにより燃焼室３内での燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしているため、従来の熱発生率波形同士の比較（パターンマッチング）によって燃焼状態を評価するものに対し、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になり、また、燃焼状態の悪化の有無を判定する判定基準の設定も容易になる。
【０１２７】
また、上記基準熱発生効率及び実熱発生効率は、トータル燃焼期間及び各検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の平均値として得られているため、誤差の小さな値として取得され、その結果、燃焼状態の悪化の有無の判定精度を高く得ることができる。
【０１２８】
更に、本実施形態によれば、パイロット噴射での燃料噴射量の適正化を図ることができる。つまり、微小噴射量の適正化を図るために従来から行われていた微小噴射量学習（微小Ｑ学習とも呼ばれる）を不要にすることができる。この従来の微小噴射量学習は、インジェクタへの指令噴射量が零となる無噴射時（例えば走行中にアクセル開度が「０」となったときなど）にパイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒（ピストンが圧縮上死点付近にある気筒）に向けて噴射し（以下、この燃料噴射を「単発噴射」と呼ぶ）、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量など（エンジン運転状態の変化量）を認識し、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン運転状態の変化量データと、実際に単発噴射を行った場合のエンジン運転状態の変化量とを比較し、そのずれ量に応じてパイロット噴射量設定マップの学習値を補正していくものであった。つまり、学習の実行機会が限られたものであり、且つ無駄な燃料噴射を必要とするものであった。本実施形態によれば、エンジン１の通常運転中において上記基準熱発生効率と実熱発生効率とを対比することで微小噴射量（パイロット噴射量）の適正化を図ることができるため、従来の微小噴射量学習を不要とすることができる。尚、燃料噴射量を計測する手法としてインジェクタ内部の圧力変化を検出することも従来から提案されているが、この場合、燃焼室内での燃焼状態を認識していないため、その信頼性が低いものであった。本実施形態では、燃焼室３内の燃焼状態を評価して燃料噴射量を調整しているため、精度の高い燃料噴射量調整が可能となる。
【０１２９】
−変形例−
上述した実施形態では、１回のパイロット噴射及び１回のメイン噴射が実行された場合であって、パイロット燃焼期間での熱発生率が「０」となった後に、メイン燃焼期間での熱発生率が生じている場合について説明した。以下では、その他の燃焼形態に対して燃焼状態の評価を行う場合について説明する。
【０１３０】
（変形例１）
本変形例は、パイロット噴射での熱発生率波形とメイン噴射での熱発生率波形とが重畳する場合、つまり、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が終了するまでにメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始される場合において、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価、及び、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うものである。
【０１３１】
図１０は、このような場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。
【０１３２】
本例では、パイロット燃焼期間の終期を、メイン噴射実行開始時点として設定して、上記各基準熱発生効率（トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率）の設定、及び、各実熱発生効率（トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率）の算出を行うことになる。
【０１３３】
この場合、メイン噴射実行開始時点以降にもパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、このパイロット燃焼期間におけるパイロット燃焼基準熱発生効率は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値として設定されることになる。例えば２０Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。
【０１３４】
一方、メイン燃焼期間にあっては、上記パイロット噴射で噴射された燃料の一部も燃焼しているため、このメイン燃焼期間におけるメイン燃焼基準熱発生効率は３０Ｊ／ｍｍ3よりも高い値として設定されることになる。例えば３２Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値も、予め実験やシミュレーション等により規定される。
【０１３５】
その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。
【０１３６】
（変形例２）
本変形例は、２回のパイロット噴射と１回のメイン噴射とが実行される場合において、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価、及び、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うものである。
【０１３７】
図１１は、このような場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。
【０１３８】
本例においても、パイロット燃焼期間の終期を、メイン噴射実行開始時点として設定して、上記各基準熱発生効率（トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率）の設定、及び、各実熱発生効率（トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率）の算出を行うことになる。
【０１３９】
この場合、メイン噴射実行開始時点以降にもパイロット噴射（特に、第２パイロット噴射）で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、このパイロット燃焼期間におけるパイロット燃焼基準熱発生効率は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値として設定されることになる。例えば２０Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。
【０１４０】
一方、メイン燃焼期間にあっては、上記パイロット噴射で噴射された燃料の一部も燃焼しているため、このメイン燃焼期間におけるメイン燃焼基準熱発生効率は３０Ｊ／ｍｍ3よりも高い値として設定されることになる。例えば３２Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値も、予め実験やシミュレーション等により規定される。
【０１４１】
その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。
【０１４２】
尚、２回のパイロット噴射それぞれで噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うことも可能である。この場合、第１パイロット燃焼期間の終期を、第２パイロット噴射実行開始時点として設定して、各基準熱発生効率（トータル燃焼基準熱発生効率、第１パイロット燃焼基準熱発生効率、第２パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率）の設定、及び、各実熱発生効率（トータル燃焼実熱発生効率、第１パイロット燃焼実熱発生効率、第２パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率）の算出を行うことになる。
【０１４３】
この場合、第２パイロット噴射実行開始時点以降にも第１パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、この第１パイロット燃焼期間における第１パイロット燃焼基準熱発生効率は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値として設定されることになる。例えば２０Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。
【０１４４】
その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。
【０１４５】
（変形例３）
本変形例における検査対象期間は、その終了時点を所定のクランク角度位置に設定した場合であって、トータル燃焼基準熱発生効率及びメイン燃焼基準熱発生効率を上記３０Ｊ／ｍｍ3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点後１８度（ＡＴＤＣ１８°）の時点（メイン燃焼が完了する時点よりも進角側の時点）を検査対象期間の終了点として設定するものである。
【０１４６】
図１２は、検査対象期間の開始時点をパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼開始時点（図１２におけるタイミングＴ１）とし、検査対象期間の終了時点を圧縮上死点後１８度（ＡＴＤＣ１８°；図１２におけるタイミングＴ４）とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。
【０１４７】
燃焼室３内で良好な燃焼が行われている場合（図１２に示す熱発生率波形を参照）であっても、検査対象期間の終了時点以降（タイミングＴ４以降）では未だ燃料の燃焼（メイン噴射で噴射された燃料の燃焼）は継続されるため、この場合におけるトータル燃焼期間及びメイン燃焼期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は３０Ｊ／ｍｍ3（燃焼期間の全期間を検査対象期間（図５で示した検査対象期間）とした場合の基準熱発生効率）よりも低い値として設定されることになる。何故なら、熱発生効率は、検査対象期間での発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量で除算することで求められるが、上記の場合、検査対象期間での発生熱量は、燃料噴射量指令値に応じた燃料量の全量が燃焼したものではなく、その一部が燃焼したものであるため、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（基準熱発生効率）は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値となる。例えば２５Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値は、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率（３０Ｊ／ｍｍ3）に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。
【０１４８】
つまり、燃焼室３内で理想的な燃焼（燃焼室３内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ２３から噴射されている場合の燃焼）を行わせた場合に、上記圧縮上死点後１８度に達した時点での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が２５Ｊ／ｍｍ3に対して予め設定された許容範囲内（例えば、２０Ｊ／ｍｍ3≦実熱発生効率≦２５Ｊ／ｍｍ3）となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か（基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か）によって燃焼状態が評価されることになる。
【０１４９】
本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。
【０１５０】
本例の場合、タイミングＴ４に達した時点で実熱発生効率の算出を開始できるため、この実熱発生効率の取得時期を早期に得ることができて、燃焼室３内での燃焼悪化の有無の判定を早期に行うことが可能になる。
【０１５１】
（変形例４）
本変形例における検査対象期間は、その開始時点を所定のクランク角度位置に設定した場合であって、トータル燃焼基準熱発生効率及びパイロット燃焼基準熱発生効率を上記３０Ｊ／ｍｍ3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点前４度（ＢＴＤＣ４°）の時点を検査対象期間の開始点として設定するものである。
【０１５２】
図１３は、検査対象期間の開始時点を圧縮上死点前４度（ＢＴＤＣ４°；図１３におけるタイミングＴ５）とし、検査対象期間の終了時点をメイン噴射で噴射された燃料の燃焼終了時点（図１３におけるタイミングＴ３）とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。
【０１５３】
燃焼室３内で良好な燃焼が行われている場合（図１３に示す熱発生率波形を参照）であっても、検査対象期間の開始時点以前（タイミングＴ５以前）に既に燃料の燃焼（パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼）は開始されているため、この場合におけるトータル燃焼期間及びパイロット燃焼期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値として設定されることになる。例えば２８Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値も、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率（３０Ｊ／ｍｍ3）に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。
【０１５４】
つまり、燃焼室３内で理想的な燃焼（燃焼室３内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ２３から噴射されている場合の燃焼）を行わせた場合に、上記検査対象期間での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が２８Ｊ／ｍｍ3に対して予め設定された許容範囲内（例えば、２４Ｊ／ｍｍ3≦実熱発生効率≦２８Ｊ／ｍｍ3）となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か（基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か）によって燃焼状態が評価されることになる。
【０１５５】
本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。
【０１５６】
（変形例５）
本変形例における検査対象期間は、その開始時点及び終了時点それぞれを所定のクランク角度位置に設定した場合であって、各基準熱発生効率（トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率）を上記３０Ｊ／ｍｍ3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点前４度（ＢＴＤＣ４°）の時点を検査対象期間の開始点とし、圧縮上死点後１８度（ＡＴＤＣ１８°）の時点を検査対象期間の終了点として設定するものである。
【０１５７】
図１４は、検査対象期間の開始時点を圧縮上死点前４度（ＢＴＤＣ４°；図１４におけるタイミングＴ５）とし、検査対象期間の終了時点を圧縮上死点後１８度（ＡＴＤＣ１８°；図１４におけるタイミングＴ４）とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。
【０１５８】
燃焼室３内で良好な燃焼が行われている場合（図１４に示す熱発生率波形を参照）であっても、検査対象期間の開始時点以前（タイミングＴ５以前）に既に燃料の燃焼（パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼）は開始されており、且つ検査対象期間の終了時点以降（タイミングＴ４以降）では未だ燃料の燃焼（メイン噴射で噴射された燃料の燃焼）は継続されるため、この場合における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値（基準熱発生効率）は３０Ｊ／ｍｍ3よりも低い値として設定されることになる。例えば２０Ｊ／ｍｍ3として設定される。この値も、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率（３０Ｊ／ｍｍ3）に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。
【０１５９】
つまり、燃焼室３内で理想的な燃焼を行わせた場合に、上記検査対象期間での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が２０Ｊ／ｍｍ3に対して予め設定された許容範囲内（例えば、１６Ｊ／ｍｍ3≦実熱発生効率≦２０Ｊ／ｍｍ3）となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か（基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か）によって燃焼状態が評価されることになる。
【０１６０】
本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。
【０１６１】
尚、上述した実施形態及び各変形例では、パイロット燃焼期間（パイロット燃焼の検査対象期間）の終了時期を、このパイロット燃焼での熱発生率が「０」となるタイミングに設定していたが、ピストン１３の圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定するようにしてもよい。これによれば、ピストン１３が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達した時点では、燃焼室３の容積が最小となって空気の圧縮による筒内温度が最高温度となり、筒内予熱の効率が最も高い状態であるため、このタイミングまでの期間をパイロット燃焼の検査対象期間とすることで、パイロット燃焼による筒内予熱の状態を正確に反映した燃焼状態の評価が可能となり、有効である。
【０１６２】
−基準値及び実値の変形例−
上述した実施形態及び各変形例では、検査対象期間において、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を基準熱発生効率とし、これを燃焼状態の評価のための基準値としていた。また、検査対象期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を実熱発生効率とし、これを燃焼状態の評価のための実値としていた。
【０１６３】
これに代えて、本変形例では、上記基準熱発生効率に燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量を乗算することにより得られた「基準熱発生量」を燃焼状態の評価のための基準値として規定し、この基準熱発生量と、検査対象期間において実際に発生した熱量（実熱発生量）とを対比することによって燃焼状態の評価を行うようにしている。
【０１６４】
本例の場合、上記基準熱発生量は、基準熱発生効率に基づいて算出されているため、エンジンの種類に関わらず燃料噴射量に応じた定量的な値として算出されることになる。このため、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要はなく、種々のエンジン及び種々の燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。
【０１６５】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態及び各変形例は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【０１６６】
また、上記実施形態及び変形例では、検査対象期間の開始時期を燃焼期間の開始時期として規定していた。本発明はこれに限らず、燃料噴射の開始時期を検査対象期間の開始時期として規定するようにしてもよい。例えば、図５におけるタイミングＴＰをパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼に対する検査対象期間の開始時期として規定したり、タイミングＴＭをメイン噴射で噴射された燃料の燃焼に対する検査対象期間の開始時期として規定したりしてもよい。
【０１６７】
また、上記実施形態及び変形例では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。
【０１６８】
加えて、上記実施形態及び変形例では、マニバータ７７として、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えたものとしたが、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えたものとしてもよい。
【０１６９】
また、上記実施形態及び変形例では、燃料の単位体積当たりの発生熱量を基準に燃焼悪化の有無を判定するようにしていたが、燃料の単位質量当たりの発生熱量を基準に燃焼悪化の有無を判定することも可能である。つまり、燃料の体積と質量とには相関があるため（質量＝密度×体積）、「燃料の単位体積当たりの発生熱量（請求項の記載）」は、「燃料の単位質量当たりの発生熱量」と同義である。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいて、燃焼室内での発熱量の適正化を図る燃焼制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１７１】
１        エンジン（内燃機関）
２３      インジェクタ（燃料噴射弁）
３        燃焼室
４Ｂ      筒内圧センサ
５        過給機
８        排気還流通路
８１      ＥＧＲバルブ
１００    ＥＣＵ
【図１】
0005582076.tif 000002
【図２】
0005582076.tif 000003
【図３】
0005582076.tif 000004
【図４】
0005582076.tif 000005
【図５】
0005582076.tif 000006
【図６】
0005582076.tif 000007
【図７】
0005582076.tif 000008
【図８】
0005582076.tif 000009
【図９】
0005582076.tif 000010
【図１０】
0005582076.tif 000011
【図１１】
0005582076.tif 000012
【図１２】
0005582076.tif 000013
【図１３】
0005582076.tif 000014
【図１４】
0005582076.tif 000015