(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
「前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された基準熱発生量と実熱発生量との偏差」に基づいて燃料噴射補正量を求め、この燃料噴射補正量に従って前記燃料噴射量制御手段による燃料噴射量を制御すると共に、
「前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差」、および、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差に基づいて求められる燃料噴射量のずれ量または前記燃料噴射補正量」に基づいて吸入空気補正量を求め、この吸入空気補正量に従って前記吸入空気量制御手段による吸入空気量を制御する構成となっ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、
前記基準熱発生量は、前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された燃料噴射量に基づいて設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
前記基準熱発生量の変化勾配は、前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された吸入空気量および燃料噴射量に基づいて設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射補正量は、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差」を、燃料の単位体積当たりの発生熱量である熱発生効率で除算することにより求められる燃料噴射量のずれ量に従って設定されるようになっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４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、
前記吸入空気補正量は、「前記基準熱発生量の変化勾配と前記実熱発生量の変化勾配との偏差」、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差を、燃料の単位体積当たりの発生熱量である熱発生効率で除算することにより求められる燃料噴射量のずれ量」、「実吸入空気量」、および、「実燃料噴射量」により求められる吸入空気量のずれ量に従って設定されるようになっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【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、
燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の予混合燃焼開始温度以上でかつ燃料の拡散燃焼開始温度未満である場合には、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の拡散燃焼開始温度以上である場合に対して、「前記基準熱発生量の変化勾配と前記実熱発生量の変化勾配との偏差」および「前記燃料噴射量のずれ量または前記燃料噴射補正量」が同一であっても、吸入空気補正量が少なく設定されるようになっ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】
本発明は内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、燃料噴射量および吸入空気量を適正化するための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等に搭載されるエンジンの制御として、気筒内の実空燃比が目標空燃比に一致するようにインジェクタからの燃料噴射量を制御することが行われている（例えば特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、筒内圧センサによって気筒内の圧力の推移を検出し、その圧力のピーク位置のずれ量（定常運転時における圧力のピーク位置に対するずれ量）から空燃比のずれ量を算出する。そして、この空燃比のずれ量に応じて燃料噴射量を補正し、これにより、実空燃比を目標空燃比に一致させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２では、エアフローメータによって検出される吸入空気量に基づいて、実空燃比が目標空燃比に維持されるように或いは実空燃比が目標空燃比に近付くように、インジェクタからの燃料噴射量を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８５０６１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の燃料噴射量の制御は、実空燃比を目標空燃比に近付けるといった技術的思想に基づいて行われていたため、以下に述べる課題があった。
【０００７】
例えば、エンジンの過渡運転時などであって、適正な吸入空気量（例えばエンジン負荷等に適した吸入空気量）よりも実際の吸入空気量が多い状況である場合には、前記燃料噴射量制御が行われたことで実空燃比が目標空燃比に一致したとしても、燃料噴射量が適正な量よりも多くなっている可能性がある。このような状況では、燃料噴射量が過剰になり、燃料消費率の悪化を招いてしまうことになる。
【０００８】
一方、適正な吸入空気量よりも実際の吸入空気量が少ない状況である場合には、前記燃料噴射量制御が行われたことで実空燃比が目標空燃比に一致したとしても、燃料噴射量が適正な量よりも少なくなっている可能性がある。このような状況では、運転者が要求するエンジントルクを得ることができず、ドライバビリティの悪化を招いてしまうことになる。
【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、燃料噴射量および吸入空気量の適正化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】
−発明の解決原理−
前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、気筒内の燃料量に相関のあるパラメータ上での基準値と実値との偏差に基づいて燃料噴射量を補正すると共に、気筒内の空気量に相関のあるパラメータ上での基準値と実値との偏差に基づいて吸入空気量を補正することである。
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段とを備えた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、「前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された基準熱発生量と実熱発生量との偏差」に基づいて燃料噴射補正量を求め、この燃料噴射補正量に従って前記燃料噴射量制御手段による燃料噴射量を制御する構成としている。また、「前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差」、および、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差に基づいて求められる燃料噴射量のずれ量または前記燃料噴射補正量」に基づいて吸入空気補正量を求め、この吸入空気補正量に従って前記吸入空気量制御手段による吸入空気量を制御する構成としている。
【００１２】
前記基準熱発生量は、理想的な燃焼（例えば要求トルクを得るための理想的な燃焼）が行われた場合における熱発生量であって、前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された燃料噴射量に基づいて設定されている。
【００１３】
また、前記基準熱発生量の変化勾配は、理想的な燃焼が行われた場合における熱発生量の変化勾配であって、前記内燃機関の運転状態量に応じて予め設定された吸入空気量および燃料噴射量に基づいて設定されている。
【００１４】
本解決手段は、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差」と「燃料噴射量の過不足分」との間に相関があることを利用している。そして、実熱発生量が基準熱発生量よりも少ない場合には燃料噴射量が不足しているとされ、実熱発生量が基準熱発生量よりも多い場合には燃料噴射量が過剰となっているとされて、燃料噴射補正量が求められる。そして、この燃料噴射補正量に従って燃料噴射量制御手段による燃料噴射量制御が行われる。
【００１５】
また、本解決手段は、「基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差」および「燃料噴射ずれ（適正な噴射量に対する実燃料噴射量のずれ量）または前記燃料噴射補正量」と「吸入空気量の過不足分」との間に相関があることに着目したものとなっている。つまり、「前記勾配同士の偏差」および「前記燃料噴射量のずれ量または前記燃料噴射補正量」が求まれば、「吸入空気量の過不足分」を求めることが可能であることに着目したものである。そして、この吸入空気量の過不足分に基づいて吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量に従って吸入空気量制御手段による吸入空気量制御が行われる。
【００１６】
このように、燃料噴射補正量および吸入空気補正量を個別に求め、燃料噴射補正量に従った燃料噴射量制御手段による燃料噴射量制御と、吸入空気補正量に従った吸入空気量制御手段による吸入空気量制御とを個別に行うようにしたことにより、これら燃料噴射量および吸入空気量それぞれの適正化を図ることができる。
【００１７】
また、適正な燃料噴射量および適正な吸入空気量が得られており且つ目標空燃比が達成されている場合の燃焼状態に対応したものとして前記基準熱発生量および基準熱発生量の変化勾配を設定した場合には、前記燃料噴射量制御および吸入空気量制御を個別に行いながらも、実空燃比を目標空燃比に近付ける又は一致させることが可能になる。
【００１８】
前記燃料噴射補正量は、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差」を、燃料の単位体積当たりの発生熱量である熱発生効率で除算することにより求められる燃料噴射量のずれ量に従って設定される。
【００１９】
つまり、基準熱発生量と実熱発生量との偏差（例えば単位は「Ｊ」）を燃料噴射量のずれ量（体積）に換算するために、この偏差を熱発生効率（例えば単位は「Ｊ／ｍｍ3」）で除算している。これにより、前記熱発生量の偏差から燃料噴射量のずれ量（体積）を容易に算出することができる。
【００２０】
前記吸入空気補正量は、「前記基準熱発生量の変化勾配と前記実熱発生量の変化勾配との偏差」、「前記基準熱発生量と前記実熱発生量との偏差を、燃料の単位体積当たりの発生熱量である熱発生効率で除算することにより求められる燃料噴射量のずれ量」、「実吸入空気量」、および、「実燃料噴射量」により求められる吸入空気量のずれ量に従って設定される。
【００２１】
熱発生量の変化勾配は、吸入空気量および燃料噴射量の影響を受ける。例えば吸入空気量が多いほど熱発生量の変化勾配は大きくなる。また、燃料噴射量が多いほど熱発生量の変化勾配は大きくなる。このため、基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差は、燃料噴射量のずれ量、吸入空気量のずれ量、実吸入空気量、実燃料噴射量と相関がある。従って、吸入空気量のずれ量は、基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差、燃料噴射量のずれ量、実吸入空気量、実燃料噴射量によって求めることが可能である。そして、この吸入空気量のずれ量が求まれば、それに従って吸入空気補正量を設定することが可能である。このように、本解決手段では、熱発生量の変化勾配、吸入空気量、燃料噴射量が互いに影響し合うことを利用して吸入空気補正量を設定するようにしている。このため、吸入空気補正量を高い精度で求めることが可能である。
【００２２】
また、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の予混合燃焼開始温度以上でかつ燃料の拡散燃焼開始温度未満である場合には、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の拡散燃焼開始温度以上である場合に対して、「前記基準熱発生量の変化勾配と前記実熱発生量の変化勾配との偏差」および「前記燃料噴射量のずれ量または前記燃料噴射補正量」が同一であっても、吸入空気補正量を少なく設定するようにしている。
【００２３】
燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の予混合燃焼開始温度以上でかつ燃料の拡散燃焼開始温度未満である場合、噴射された燃料の大部分は予混合燃焼となる。一方、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の拡散燃焼開始温度以上である場合、噴射された燃料の大部分は拡散燃焼となる。そして、拡散燃焼に比べて予混合燃焼は、酸素量の影響を大きく受ける（燃焼室内温度が比較的低い状態での燃焼であるため、燃焼室内の酸素量が燃焼の促進に大きく影響する）。つまり、予混合燃焼は、吸入空気量のずれ量が比較的小さくても実熱発生量の変化勾配の変化としては大きく現れる（拡散燃焼の場合に比べて大きく現れる）。このため、噴射燃料の燃焼の大部分が予混合燃焼である場合には、噴射燃料の大部分が拡散燃焼である場合に比べて、この酸素量の影響を大きく受けていることを考慮して吸入空気量の補正を行う必要がある。このことから、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の予混合燃焼開始温度以上でかつ燃料の拡散燃焼開始温度未満である場合には、燃料噴射期間における燃焼室内温度が燃料の拡散燃焼開始温度以上である場合に対して、前記各熱発生量の変化勾配の偏差および前記燃料噴射量のずれ量（または前記燃料噴射補正量）が同一であっても、吸入空気補正量を少なく設定する。これにより、燃料の燃焼形態に応じた吸入空気量の適正化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、燃料噴射量および吸入空気量それぞれを個別に補正することにより、これら燃料噴射量および吸入空気量それぞれの適正化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係るディーゼルエンジンおよ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およ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）の変化および燃料噴射率（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】燃料噴射量および吸入空気量それぞれの制御の手順を示すフローチャート図である。
【図６】基準熱発生量Ｑｂと実熱発生量Ｑｒとの偏差から、燃料噴射量のずれ量Δｆを求めるマップを示す図である。
【図７】吸入空気量を不変とした場合における燃料噴射量のずれ量Δｆと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとの関係を示す図である。
【図８】燃料噴射量のずれと熱発生率波形との関係を説明するための図である。
【図９】燃料噴射量を不変とした場合における吸入空気量のずれ量ΔＡと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとの関係を示す図である。
【図１０】吸入空気量のずれと熱発生率波形との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、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。
【００２７】
−エンジンの構成−
図１は本実施形態に係るディーゼルエンジン１（以下、単にエンジンという）およびその制御系統の概略構成図である。
【００２８】
この図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。
【００２９】
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、機関燃料通路２４等を備えている。
【００３０】
前記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２４を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、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２３，２３，…に分配する。インジェクタ（燃料噴射量制御手段）２３は、内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備えたピエゾインジェクタであり、開弁期間の制御によって、燃焼室３内への燃料噴射量が調整可能となっている。
【００３１】
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６１を備え、この吸気マニホールド６１に吸気管６２が接続されている。また、この吸気系６には、上流側から順にエアクリーナ６３、エアフローメータ４３、吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）６４が配設されている。
【００３２】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート１５ｂに接続される排気マニホールド７１を備え、この排気マニホールド７１に排気管７２が接続されている。また、この排気系７には排気浄化ユニット７３が配設されている。この排気浄化ユニット７３には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒７４およびＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）７５が備えられている。
【００３３】
図２に示すように、シリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎にシリンダボア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。
【００３４】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には前記燃焼室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。
【００３５】
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。
【００３６】
前記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によって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。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。
【００３７】
前記シリンダヘッド１５には、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６および排気ポート１５ｂを開閉する排気バルブ１７が配設されている。
【００３８】
さらに、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およびコンプレッサホイール５３を備えている。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５４が設けられている。この可変ノズルベーン機構５４は、タービンハウジングの排気ガス流路の流路面積を可変とする複数のノズルベーン５４ａ，５４ａ，…、および、このノズルベーン５４ａの開度を変更するアクチュエータ（図示省略）を備えている。そして、このアクチュエータによってノズルベーン５４ａの開度を変更することで、互いに隣り合うノズルベーン５４ａ，５４ａ間の流路面積（スロート面積）を変化させる構成となっている。このスロート面積を変化させることにより、タービンホイール５２に向けて導入される排気ガスの流速を調整して、タービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３の回転速度を調整し、これにより、過給圧が調整可能となっている。
【００３９】
前記吸気管６２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冷却するためのインタークーラ６５が設けられている。
【００４０】
また、エンジン１には、排気の一部を吸気系６に適宜還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。また、このＥＧＲ通路８にはＥＧＲバルブ８１とＥＧＲクーラ８２とが設けられている。
【００４１】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、クランクポジションセンサ４０、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、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、水温センサ４６、アクセル開度センサ４７、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、筒内圧センサ４Ａ、外気温センサ４Ｂ、および、外気圧センサ４Ｃなどが接続されている。
【００４２】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、前記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、可変ノズルベーン機構５４、吸気絞り弁６４、および、ＥＧＲバルブ８１などが接続されている。
【００４３】
そして、ＥＣＵ１００は、前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、前記ＲＯＭ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。
【００４４】
例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射とメイン噴射とを実行する。
【００４５】
前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、このパイロット噴射は、前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も有している。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。
【００４６】
前記メイン噴射は、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、エンジン回転速度、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転速度（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速度）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。
【００４７】
次に、膨張行程時における熱発生率および燃料噴射率について説明する。図４の上段の波形は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、パイロット噴射およ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の一例を示している。また、図４の下段の波形は、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。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である。
【００４８】
この図４に示すように、先ず、パイロット噴射が行われると、このパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼によって気筒内の予熱が行われる。その後、メイン噴射が行われると、この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（大部分が拡散燃焼）が開始されることになる。
【００４９】
この図４に示す理想的な熱発生率波形では、例えば、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼がピストン１３の圧縮上死点（ＴＤＣ）から開始され、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、さらに、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後２０度（ＡＴＤＣ２０°）の時点）で前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。
【００５０】
なお、この理想的な熱発生率波形は、エンジン１の運転状態量（エンジン回転速度等）および運転条件（冷却水温度や吸気温度等）に応じて異なるものとなる。そして、前記ＥＣＵ１００のＲＯＭには、エンジン１の運転状態量および運転条件に応じた複数の理想的な熱発生率波形が予め記憶されている。
【００５１】
なお、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６１に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００は、前記可変ノズルベーン機構５４のアクチュエータを制御し、ノズルベーン５４ａ，５４ａ，…の開度を調整することによって過給圧を調整する。この過給圧の調整により気筒内に導入される吸入空気量が制御されることになる。このため、この可変ノズルベーン機構５４を備えたターボチャージャ５が本発明でいう吸入空気量制御手段を構成している。
【００５３】
−燃料噴射量および吸入空気量の制御−
次に、本実施形態の特徴である燃料噴射量および吸入空気量の制御について説明する。
【００５４】
先ず、この燃料噴射量および吸入空気量の制御の概略について説明する。
【００５５】
（燃料噴射量の制御の概略）
本実施形態における燃料噴射量は、予め設定された基準熱発生量と実熱発生量との偏差に基づいて求められた燃料噴射補正量に従って決定される。つまり、この燃料噴射補正量だけ燃料噴射量が増量（実熱発生量が基準熱発生量よりも少ない場合）または減量（実熱発生量が基準熱発生量よりも多い場合）されて適正な燃料噴射量が得られるようにしている。ここでいう適正な燃料噴射量とは、アクセル開度やエンジン回転速度等に応じて目標とされる燃料噴射量であって、前述した理想的な熱発生率波形（アクセル開度やエンジン回転速度等に応じた理想的な熱発生率波形）を得るための燃料噴射量である。
【００５６】
前記基準熱発生量は、燃焼行程において理想的な燃焼が行われた場合における熱発生量（理想的な熱発生率波形の面積に相当）として規定される。つまり、目標空燃比を実現するための適正な燃料噴射量が得られている場合であって燃焼効率が十分に高い理想的な燃焼が行われた場合における熱発生量が前記基準熱発生量である。即ち、基準熱発生量は、予め設定された燃料噴射量に基づいて設定されている。そして、アクセル開度やエンジン回転速度等に応じた理想的な熱発生率波形が前記ＥＣＵ１００のＲＯＭから抽出され、この抽出された熱発生率波形に基づいて前記基準熱発生量が規定される。
【００５７】
また、実熱発生量は、燃焼行程において実際に燃焼が行われた場合における熱発生量（実熱発生率波形の面積に相当）である。
【００５８】
このため、基準熱発生量に対して実熱発生量が不足している場合には、その不足分は、燃料噴射量の不足分に相当することになる。この場合、この不足分に相当する燃料噴射補正量が求められ、この燃料噴射補正量だけ増量された燃料噴射量がインジェクタ２３への指令噴射量として決定される。逆に、基準熱発生量に対して実熱発生量が過剰である場合には、その過剰分は、燃料噴射量の過剰分に相当することになる。この場合、この過剰分に相当する燃料噴射補正量が求められ、この燃料噴射補正量だけ減量された燃料噴射量がインジェクタ２３への指令噴射量として決定される。
【００５９】
（吸入空気量の制御の概略）
本実施形態における吸入空気量は、予め設定された基準熱発生量の変化勾配（以下では、基準熱発生率勾配という場合もある）と実熱発生量の変化勾配（以下では、実熱発生率勾配という場合もある）との偏差、および、前記基準熱発生量と実熱発生量との偏差から求まる燃料噴射量のずれ量に基づいて求められた吸入空気補正量に従って決定される。つまり、この吸入空気補正量だけ吸入空気量が増量（例えば燃料噴射量が適正に得られている状況で実熱発生量の変化勾配が基準熱発生量の変化勾配よりも小さい場合）または減量（例えば燃料噴射量が適正に得られている状況で実熱発生量の変化勾配が基準熱発生量の変化勾配よりも大きい場合）されて適正な吸入空気量が得られるようにしている。ここでいう適正な吸入空気量とは、アクセル開度やエンジン回転速度等に応じて目標とされる吸入空気量であって、前述した理想的な熱発生率波形（アクセル開度やエンジン回転速度等に応じた理想的な熱発生率波形）を得るための吸入空気量である。
【００６０】
前記基準熱発生量の変化勾配は、燃焼行程において理想的な燃焼が行われた場合における熱発生率波形の勾配として規定される。つまり、目標空燃比を実現するための適正な燃料噴射量および適正な吸入空気量が得られている場合であって、燃焼効率が十分に高い理想的な燃焼が行われた場合における熱発生率波形の勾配が前記基準熱発生量の変化勾配である。即ち、基準熱発生量の変化勾配は、予め設定された吸入空気量および燃料噴射量に基づいて設定されている。そして、アクセル開度やエンジン回転速度等に応じた理想的な熱発生率波形が前記ＥＣＵ１００のＲＯＭから抽出され、この抽出された熱発生率波形に基づいて前記基準熱発生量の変化勾配が規定される。
【００６１】
また、実熱発生量の変化勾配は、燃焼行程において実際に燃焼が行われた場合における実熱発生率波形の勾配である。
【００６２】
前記実熱発生量の変化勾配は、燃料噴射量および吸入空気量の両方の影響を受ける。つまり、適正な燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量の偏差や、適正な吸入空気量に対する実際の吸入空気量の偏差に応じて実熱発生量の変化勾配は変化する。これらを考慮して吸入空気補正量が求められ、それに従って吸入空気量が決定される。以下、具体的に説明する。
【００６３】
−適正な燃料噴射量が得られている場合−
アクセル開度やエンジン回転速度等に応じた適正な燃料噴射量が得られている場合であっても吸入空気量が適正な量に対して不足している場合には、実熱発生量の変化勾配は基準熱発生量の変化勾配よりも小さくなる。この勾配の偏差は、吸入空気量の不足分に相当する。この場合、この不足分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ増量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６４】
一方、適正な燃料噴射量が得られている場合であっても吸入空気量が適正な量よりも過剰となっている場合には、実熱発生量の変化勾配は基準熱発生量の変化勾配よりも大きくなる。この勾配の偏差は、吸入空気量の過剰分に相当する。この場合、この過剰分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ減量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６５】
−燃料噴射量が適正な量に対して不足している場合−
燃料噴射量が適正な量に対して不足している場合（前記実熱発生量が前記基準熱発生量よりも少ない場合）であって、吸入空気量が適正な量に対して不足している場合には、実熱発生量の変化勾配は基準熱発生量の変化勾配よりも小さくなる。この場合、燃料噴射量の不足分に相当する偏差（基準熱発生量の変化勾配に対する偏差）を有する勾配に対して更に実熱発生量の変化勾配は小さくなっている。この燃料噴射量の不足分に相当する偏差を有する勾配に対する実熱発生量の変化勾配の偏差は吸入空気量の不足分に相当する。この場合、この不足分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ増量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６６】
一方、燃料噴射量が適正な量に対して不足している場合であって、吸入空気量が適正な量よりも過剰となっている場合には、燃料噴射量の不足分に相当する偏差（基準熱発生量の変化勾配に対する偏差）を有する勾配に対して実熱発生量の変化勾配は大きくなっている。この燃料噴射量の不足分に相当する偏差を有する勾配に対する実熱発生量の変化勾配の偏差は吸入空気量の過剰分に相当する。この場合、この過剰分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ減量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６７】
−燃料噴射量が適正な量よりも過剰となっている場合−
燃料噴射量が適正な量よりも過剰となっている場合（前記実熱発生量が前記基準熱発生量よりも多い場合）であって、吸入空気量が適正な量よりも過剰となっている場合には、実熱発生量の変化勾配は基準熱発生量の変化勾配よりも大きくなる。この場合、燃料噴射量の過剰分に相当する偏差（基準熱発生量の変化勾配に対する偏差）を有する勾配に対して更に実熱発生量の変化勾配は大きくなっている。この燃料噴射量の過剰分に相当する偏差を有する勾配に対する実熱発生量の変化勾配の偏差は吸入空気量の過剰分に相当する。この場合、この過剰分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ減量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６８】
一方、燃料噴射量が適正な量よりも過剰となっている場合であって、吸入空気量が適正な量に対して不足している場合には、燃料噴射量の過剰分に相当する偏差（基準熱発生量の変化勾配に対する偏差）を有する勾配に対して実熱発生量の変化勾配は小さくなっている。この燃料噴射量の過剰分に相当する偏差を有する勾配に対する実熱発生量の変化勾配の偏差は吸入空気量の不足分に相当する。この場合、この不足分に相当する吸入空気補正量が求められ、この吸入空気補正量だけ増量された吸入空気量が目標吸入空気量として決定される。
【００６９】
以上のようにして、本実施形態では、基準熱発生量と実熱発生量との偏差に基づいて求められた燃料噴射補正量に従って燃料噴射量を決定すると共に、基準熱発生量の変化勾配と実熱発生量の変化勾配との偏差および前記燃料噴射量のずれ量に基づいて求められた吸入空気補正量に従って吸入空気量を決定するようにしている。つまり、前記ＥＣＵ１００の内部おいて、前記燃料噴射量を決定するための構成、および、前記吸入空気量を決定するための構成によって本発明に係る制御装置が構成されている。この本発明に係る制御装置にあっては、入力として、エンジン回転速度やアクセル開度や筒内圧力等のエンジン１の運転状態量の情報、冷却水温度や吸気温度等の運転条件の情報等が挙げられる。なお、この入力としては前述したものには限定されず、燃料噴射量および吸入空気量を求めるために必要となるその他の情報であってもよい。また、この制御装置の出力としては、前述した如く求められた燃料噴射補正量だけ増量または減量された燃料噴射量を得るための出力信号（インジェクタ２３への指令信号）、および、前述した如く求められた吸入空気補正量だけ増量または減量された吸入空気量を得るための出力信号（可変ノズルベーン機構５４のアクチュエータへの開度指令信号）が挙げられる。
【００７０】
次に、燃料噴射量および吸入空気量の制御についての複数の実施形態を具体的に説明する。
【００７１】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、前記メイン噴射で噴射された燃料の燃焼を対象とし、前述した如くメイン噴射で噴射された燃料の大部分が拡散燃焼である場合について説明する。
【００７２】
図５は、燃料噴射量および吸入空気量それぞれの制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１が始動した後、何れかの気筒で燃焼行程が行われる毎に実行される。
【００７３】
先ず、ステップＳＴ１において、エンジン１の運転状態量および運転条件を取得する。エンジン１の運転状態量としては、前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るエンジン回転速度、前記アクセル開度センサ４７により検出されるアクセル開度、前記筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力等が挙げられる。エンジン１の運転条件としては、前記水温センサ４６により検出される冷却水温度、吸気温センサ４９により検出される吸気温度等が挙げられる。
【００７４】
その後、ステップＳＴ２に移り、基準熱発生量Ｑｂおよび基準熱発生率勾配Ｓｂが算出される。前述したように、ＲＯＭには、エンジン１の運転状態量および運転条件に応じた複数の理想的な熱発生率波形が予め記憶されている。このステップＳＴ２では、ステップＳＴ１で取得したエンジン１の運転状態量および運転条件に応じた理想的な熱発生率波形がＲＯＭから読み出され、この熱発生率波形に従って基準熱発生量Ｑｂおよび基準熱発生率勾配Ｓｂが算出されることになる。
【００７５】
例えば、図４のメイン噴射による熱発生率波形（理想的な熱発生率波形）にあっては、この熱発生率波形の面積が基準熱発生量Ｑｂに相当し、熱発生率が上昇している期間における傾きが基準熱発生率勾配Ｓｂに相当することになる。
【００７６】
この基準熱発生量Ｑｂおよび基準熱発生率勾配Ｓｂを算出するに際しては、前記理想的な熱発生率波形を二等辺三角形に近似させ、この二等辺三角形の面積を基準熱発生量Ｑｂとし、この二等辺三角形の斜辺（熱発生率勾配の上昇期間での斜辺）の勾配を基準熱発生率勾配Ｓｂとして設定する。この熱発生率波形を二等辺三角形に近似させるための手法としては、燃焼開始時期、熱発生率のピーク時期およびピーク値等を取得することによって幾何学的に二等辺三角形を求めることが挙げられる。
【００７７】
このようにして基準熱発生量Ｑｂおよび基準熱発生率勾配Ｓｂが算出された後、後述するステップＳＴ３，ＳＴ４において燃料噴射量のずれ量Δｆが算出され、後述するステップＳＴ５〜ＳＴ７において吸入空気量のずれ量ΔＡが算出されることになる。
【００７８】
ステップＳＴ３では、実熱発生量Ｑｒが算出される。この実熱発生量Ｑｒは、筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力の変化に基づいて求められる。具体的には、気筒内での熱発生率と筒内圧力との間には相関がある（熱発生率が高いほど筒内圧力は高くなる）ので、この筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力の変化に基づいて実熱発生率波形を作成し、この実熱発生率波形の面積を実熱発生量Ｑｒとして求めるようにする。例えば、作成した実熱発生率波形を、前述した場合と同様に二等辺三角形に近似させ、この二等辺三角形の面積を実熱発生量Ｑｒとして求める。また、筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力の変化を燃焼行程の期間中に積算していくことによって実熱発生量Ｑｒを算出することも可能である。
【００７９】
その後、ステップＳＴ４に移り、以下の式（１）によって燃料噴射量のずれ量Δｆが算出される。
【００８０】
Δｆ＝（Ｑｂ−Ｑｒ）／熱発生効率      …（１）
このように、基準熱発生量Ｑｂから実熱発生量Ｑｒを減算した値（熱発生量の偏差；単位は「Ｊ」）を熱発生効率（単位は「Ｊ／ｍｍ3」）によって除算することにより、燃料噴射量のずれ量Δｆ（単位は「ｍｍ3」）が算出される。
【００８１】
ここで、熱発生効率は、燃料の単位体積当たりの発生熱量であって、例えば３０Ｊ／ｍｍ3である。この値は、軽油の単位体積当たりの発生熱量の最大値（基準熱発生効率）であって、実験的に求められた値である。
【００８２】
また、前記燃料噴射量のずれ量Δｆは、図６に示すマップから求めるようにしてもよい。このマップは、基準熱発生量Ｑｂと実熱発生量Ｑｒとの偏差から、燃料噴射量のずれ量Δｆを求めるためのものであって、予め実験やシミュレーションに基づいて作成され、前記ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００８３】
次に、ステップＳＴ５に移り、実熱発生率勾配Ｓｒが算出される。この実熱発生率勾配Ｓｒは、筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力の変化に基づいて求められる。具体的には、前述したステップＳＴ３で求められた実熱発生率波形に従って、燃焼の開始から熱発生率が極大値（ピーク値）に達するまでの期間における熱発生率の勾配が実熱発生率勾配Ｓｒとして求められる。つまり、前述した如く実熱発生率波形を二等辺三角形に近似させ、この二等辺三角形の斜辺の勾配を実熱発生率勾配Ｓｒとして求める。
【００８４】
その後、ステップＳＴ６に移り、以下の式（２）によって熱発生率勾配のずれ量ΔＳが算出される。
【００８５】
ΔＳ＝Ｓｂ−Ｓｒ      …（２）
次に、ステップＳＴ７に移り、以下の式（３）（関数ｈによる演算式）によって吸入空気量のずれ量ΔＡが算出される。
【００８６】
ΔＡ＝ｈ（ΔＳ、実吸入空気量、Δｆ、実燃料噴射量）      …（３）
ここで、実吸入空気量は前記エアフローメータ４３によって検出された吸入空気量である。また、実燃料噴射量は、レール圧センサ４１によって検出されている燃料圧力とインジェクタ２３の開弁期間との積から算出される。
【００８７】
以下、前記式（３）について説明する。
【００８８】
先ず、前述した如く熱発生率勾配は、吸入空気量（酸素密度）および燃料噴射量（燃料量）の影響を受けるため、前記基準熱発生率勾配は、以下の式（３−１）で与えることができる。
【００８９】
基準熱発生率勾配＝α×酸素密度×燃料量      …（３−１）
この場合に、前記運転状態量および運転条件を固定すると、筒内容積と酸素濃度も固定されるため、以下の式（３−２）が成り立つ。
【００９０】
酸素密度＝β×空気量      …（３−２）
これら式（３−１）および式（３−２）より、以下の式（３−３）が成り立つ。
【００９１】
基準熱発生率勾配＝γ×空気量×燃料量      …（３−３）
一方、実熱発生率勾配は、以下の式（３−４）から得られる。
【００９２】
実熱発生率勾配＝γ×実空気量×実燃料量      …（３−４）
なお、前記α、β、γはそれぞれ定数である。
【００９３】
これら式（３−３）および式（３−４）より、以下の式（３−５）が成り立つ。
【００９４】
ΔＳ＝ｇ（ΔＡ、実吸入空気量、Δｆ、実燃料噴射量）      …（３−５）
つまり、熱発生率勾配のずれ量ΔＳは、吸入空気量のずれ量ΔＡ、実吸入空気量、燃料噴射量のずれ量Δｆ、実燃料噴射量それぞれを変数とする関数ｇによって算出できる。
【００９５】
ここで、燃料噴射量のずれ量Δｆと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとは、図７に示す関係がある。この図７は、吸入空気量を不変とした場合における燃料噴射量のずれ量Δｆと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとの関係を示す図である。つまり、燃料噴射量のずれ量Δｆが大きいほど（基準熱発生量Ｑｂに比べて実熱発生量Ｑｒが少ないほど）、熱発生率勾配のずれ量ΔＳも大きくなる（基準熱発生率勾配Ｓｂに比べて実熱発生率勾配Ｓｒが小さくなる）ものである。熱発生率波形を用いて説明すると、図８に示すように、理想的な熱発生率波形（実線）に対し、燃料噴射量のずれ量Δｆが負の値、つまり、実燃料噴射量が多い場合には、図中に一点鎖線で示すように、熱発生率波形の面積が拡大することになる。また、熱発生率勾配は大きくなる。一方、燃料噴射量のずれ量Δｆが正の値、つまり、実燃料噴射量が少ない場合には、図中に二点鎖線で示すように、熱発生率波形の面積が縮小することになる。また、熱発生率勾配は小さくなる。
【００９６】
また、吸入空気量のずれ量ΔＡと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとは、図９に示す関係がある。この図９は、燃料噴射量を不変とした場合における吸入空気量のずれ量ΔＡと熱発生率勾配のずれ量ΔＳとの関係を示す図である。つまり、吸入空気量のずれ量ΔＡが大きいほど（基準となる吸入空気量に比べて実際の吸入空気量が少ないほど）熱発生率勾配のずれ量ΔＳも大きくなる（基準熱発生率勾配Ｓｂに比べて実熱発生率勾配Ｓｒが小さくなる）ものである。熱発生率波形を用いて説明すると、図１０に示すように、理想的な熱発生率波形（実線）に対し、吸入空気量のずれ量ΔＡが負の値、つまり、実吸入空気量が多い場合には、図中に一点鎖線で示すように、熱発生率勾配は大きくなる。一方、吸入空気量のずれ量ΔＡが正の値、つまり、実吸入空気量が少ない場合には、図中に二点鎖線で示すように、熱発生率勾配は小さくなる。
【００９７】
このように熱発生率勾配のずれ量ΔＳと、吸入空気量のずれ量ΔＡと、燃料噴射量のずれ量Δｆとの間には相関がある。前述の如く得られた式（３−５）の関数ｇは、これら熱発生率勾配のずれ量ΔＳと、吸入空気量のずれ量ΔＡと、燃料噴射量のずれ量Δｆとの間の相関を表す関数となっている。
【００９８】
そして、この式（３−５）をΔＡについて解くことによって前記式（３）が得られる。つまり、吸入空気量のずれ量ΔＡは、熱発生率勾配のずれ量ΔＳ、実吸入空気量、燃料噴射量のずれ量Δｆ、実燃料噴射量それぞれを変数とする関数ｈによって算出できる。
【００９９】
以上のようにして燃料噴射量のずれ量Δｆの算出（ステップＳＴ４）および吸入空気量のずれ量ΔＡの算出（ステップＳＴ７）が行われた後、ステップＳＴ８に移り、前記燃料噴射量のずれ量Δｆに従った燃料噴射量の補正動作、および、吸入空気量のずれ量ΔＡに従った吸入空気量の補正動作が行われる。
【０１００】
燃料噴射量の補正動作では、インジェクタ２３からの燃料噴射量が前記ずれ量Δｆだけ補正されることになる。つまり、燃料噴射量のずれ量Δｆが正の値である場合には、このずれ量Δｆだけ燃料噴射量を増量するための燃料噴射補正量が算出され、この燃料噴射補正量だけ燃料噴射量が増量補正（現在の燃料噴射量に対して増量補正）される。具体的には、インジェクタ２３の開弁期間が、前記燃料噴射補正量に相当する期間だけ延長されることになる。一方、燃料噴射量のずれ量Δｆが負の値である場合には、このずれ量Δｆだけ燃料噴射量を減量するための燃料噴射補正量が算出され、この燃料噴射補正量だけ燃料噴射量が減量補正（現在の燃料噴射量に対して減量補正）される。具体的には、インジェクタ２３の開弁期間が、前記燃料噴射補正量に相当する期間だけ短縮されることになる。このインジェクタ２３の開弁期間の変更は、前記燃料噴射補正量と燃料圧力（レール圧）とからインジェクタ２３の開弁期間の変更量を求めるマップに従って行われる。
【０１０１】
また、燃料噴射量の補正動作は、前記対象とした気筒の次回の燃焼行程に際しての燃料噴射時に行うようにしてもよいし、前記対象とした気筒の燃焼行程の次に燃焼行程を迎える他の気筒における燃料噴射時に行うようにしてもよい。
【０１０２】
一方、吸入空気量の補正動作では、ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構５４が制御されることによって吸入空気量が前記ずれ量ΔＡだけ補正されることになる。つまり、吸入空気量のずれ量ΔＡが正の値である場合には、このずれ量ΔＡだけ吸入空気量を増量するための吸入空気補正量が算出され、この吸入空気補正量だけ吸入空気量が増量補正（現在の吸入空気量に対して増量補正）される。具体的には、可変ノズルベーン機構５４において互いに隣り合うノズルベーン５４ａ，５４ａ間の流路面積を小さくするようにアクチュエータを作動させ、これによって、前記吸入空気補正量だけ吸入空気量が増加するように過給圧を高める。一方、吸入空気量のずれ量ΔＡが負の値である場合には、このずれ量ΔＡだけ吸入空気量を減量するための吸入空気補正量が算出され、この吸入空気補正量だけ吸入空気量が減量補正（現在の吸入空気量に対して減量補正）される。具体的には、可変ノズルベーン機構５４において互いに隣り合うノズルベーン５４ａ，５４ａ間の流路面積を大きくするようにアクチュエータを作動させ、これによって、前記吸入空気補正量だけ吸入空気量が減少するように過給圧を低くする。なお、アクチュエータの作動量、過給圧の変化量、吸入空気量の変化量との関係は、予め実験またはシミュレーションによって求められており、吸入空気補正量が決定されると、それに従ってアクチュエータの作動量も決定されることになる。
【０１０３】
この吸入空気量の補正動作は、前記対象とした気筒の次回の吸気行程において行うようにしてもよいし、前記対象とした気筒の燃焼行程の次に燃焼行程を迎える他の気筒における吸気行程において行うようにしてもよい。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態では、基準熱発生量Ｑｂと実熱発生量Ｑｒとの偏差に基づいて求められた燃料噴射補正量に従って燃料噴射量を決定している。つまり、この燃料噴射補正量だけ燃料噴射量が増量または減量されて適正な燃料噴射量が得られるようにしている。また、基準熱発生率勾配Ｓｂと実熱発生率勾配Ｓｒとの偏差ΔＳおよび前記燃料噴射量のずれ量Δｆに基づいて求められた吸入空気補正量に従って吸入空気量を決定している。つまり、この吸入空気補正量だけ吸入空気量が増量または減量されて適正な吸入空気量が得られるようにしている。
【０１０５】
前述したように従来の技術にあっては、実空燃比を目標空燃比に近付けるといった技術的思想に基づいて燃料噴射量の制御を行っていた。このため、実空燃比が目標空燃比に一致したとしても、燃料噴射量が適正な量よりも多くなって燃料消費率の悪化を招いたり、燃料噴射量が適正な量よりも少なくなってドライバビリティの悪化を招いたりしていた。
【０１０６】
本実施形態では、燃料噴射補正量および吸入空気補正量を個別に求め、燃料噴射補正量に従った燃料噴射量制御と、吸入空気補正量に従った吸入空気量制御とを個別に行うようにしたことにより、これら燃料噴射量および吸入空気量それぞれの適正化を図ることができる。また、適正な燃料噴射量および適正な吸入空気量が得られ且つ目標空燃比が達成される場合の燃焼状態に対応したものとして前記基準熱発生量Ｑｂおよび基準熱発生率勾配Ｓｂが設定されていることにより、燃料噴射量制御および吸入空気量制御を個別に行いながらも、実空燃比を目標空燃比に近付ける又は一致させることが可能になる。このため、燃料消費率の悪化やドライバビリティの悪化を招くことなく、燃焼室内における燃料の燃焼状態を適正化することができる。
【０１０７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、エンジン１の軽負荷運転時などであって、インジェクタ２３から噴射された燃料（例えばメイン噴射で噴射された燃料）の噴射期間における燃焼室３内の温度が燃料の予混合燃焼開始温度（例えば９００Ｋ）以上でかつ燃料の拡散燃焼開始温度（例えば１０００Ｋ）未満である場合（大部分の燃焼が予混合燃焼である場合）について説明する。
【０１０８】
拡散燃焼に比べて予混合燃焼は、酸素量の影響を大きく受ける。つまり、予混合燃焼は、吸入空気量のずれ量ΔＡが比較的小さくても実熱発生率勾配Ｓｒの変化としては大きく現れることになる。このため、インジェクタ２３から噴射された燃料の大部分の燃焼が予混合燃焼である場合には、燃料の大部分の燃焼が拡散燃焼である場合（燃料噴射期間における燃焼室３内の温度が燃料の拡散燃焼開始温度以上である場合；第１実施形態の場合）に比べて、この酸素量の影響を大きく受けていることを考慮して吸入空気量の補正を行う必要がある。
【０１０９】
本実施形態における燃料噴射量の補正動作は前述した第１実施形態の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１０】
一方、本実施形態における吸入空気量の補正動作では、前述した如く酸素量の影響を大きく受けていることを考慮して行われる。具体的には、前記第１実施形態で説明したフローチャート（図５）におけるステップＳＴ７での吸入空気量のずれ量ΔＡを算出するに際し、以下の式（４）を利用する。
【０１１１】
ΔＡ＝ｈ（ΔＳ、実吸入空気量、Δｆ、実燃料噴射量）×ｋ      …（４）
ここで「ｋ」は補正係数であって「１」未満の正の値が適用される。具体的な数値は実験やシミュレーションによって決定される。
【０１１２】
このように、燃料の燃焼の大部分が予混合燃焼である場合には、燃焼の大部分が拡散燃焼である場合に対して、前記基準熱発生率勾配Ｓｂと実熱発生率勾配Ｓｒとの偏差ΔＳおよび前記燃料噴射量のずれ量Δｆが同一であっても、吸入空気量のずれ量ΔＡとしては少なく算出され、その結果、吸入空気補正量が少なく設定されるようになっている。
【０１１３】
このように、酸素量の影響を大きく受けていることを考慮して吸入空気量のずれ量ΔＡを求めることができる。つまり、本来の吸入空気量のずれ量ΔＡよりも大きな値として吸入空気量のずれ量ΔＡが算出されてしまうといったことが回避され、燃料の大部分の燃焼が予混合燃焼である場合であっても吸入空気量を適正に補正することができる。これにより、燃料の燃焼形態に応じた吸入空気量の適正化を図ることができる。
【０１１４】
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、自動車に搭載された直列４気筒ディーゼルエンジン１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。また、本発明は軽油を燃料とするディーゼルエンジンに限らず、ガソリンやその他の燃料を使用するエンジンに対しても適用が可能である。
【０１１５】
また、前記各実施形態では、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼を対象として燃料噴射量および吸入空気量を補正するようにしていた。本発明はこれに限らず、他の燃焼（例えばパイロット噴射やプレ噴射やアフタ噴射等による燃焼）を対象として燃料噴射量および吸入空気量を補正するようにしてもよい。
【０１１６】
また、前記各実施形態では、吸入空気量制御手段をターボチャージャ５として説明した。つまり、吸入空気量の補正動作として、ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構５４を制御して過給圧を調整するようにしていた。本発明はこれに限らず、前記吸気絞り弁６４の開度の調整、ＥＧＲバルブ８１の開度の調整、インタークーラ６５やＥＧＲクーラ８２による冷却度合いの調整等によって吸入空気量（気筒内に導入される酸素量）の補正を行うようにしてもよい。つまり、吸気絞り弁６４、ＥＧＲバルブ８１、インタークーラ６５、ＥＧＲクーラ８２等を吸入空気量制御手段として採用してもよい。この場合、これら複数の手段のうち一つを選択して吸入空気量の補正を行うようにしてもよいし、これら複数の手段のうち少なくとも２つを組み合わせて吸入空気量の補正を行うようにしてもよい。特に、前記実施形態で示したディーゼルエンジン１の場合には、これら複数の手段のうちターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構５４の制御を優先して行うことが好ましい。一方、ガソリンエンジンの場合には、スロットルバルブの開度の調整による吸入空気量の補正を優先して行うことが好ましい。その理由は、吸入空気量の制御性が高いためである。
【０１１７】
更に、前記各実施形態では、吸入空気量のずれ量ΔＡの算出に当たり燃料噴射量のずれ量Δｆを利用していた。本発明は、この燃料噴射量のずれ量Δｆを、この燃料噴射量のずれ量Δｆから求められる燃料噴射補正量に置き換えて、吸入空気量のずれ量ΔＡを算出するようにしてもよい。
【０１１８】
また、前記各実施形態では、燃料噴射量のずれ量Δｆと燃料噴射補正量とを同一の量として燃料噴射量の制御を行っていた。本発明はこれに限らず、燃料噴射量のずれ量Δｆに対して所定の係数を乗算した値を燃料噴射補正量に設定して燃料噴射量の制御を行うようにしてもよい。同様に、前記各実施形態では、吸入空気量のずれ量ΔＡと吸入空気補正量とを同一の量として吸入空気量の制御を行っていた。本発明はこれに限らず、吸入空気量のずれ量ΔＡに対して所定の係数を乗算した値を吸入空気補正量に設定して吸入空気量の制御を行うようにしてもよい。
【０１１９】
また、前記各実施形態では、基準熱発生量Ｑｂと実熱発生量Ｑｒとの偏差に基づいて燃料噴射量のずれ量Δｆを算出し、この燃料噴射量のずれ量Δｆから燃料噴射補正量を求めるようにしていた。これに限らず、燃料噴射量のずれ量Δｆを算出することなく、基準熱発生量Ｑｂと実熱発生量Ｑｒとの偏差に基づいて燃料噴射補正量を求める場合も本発明の技術的思想の範疇である。同様に、前記各実施形態では、基準熱発生率勾配Ｓｂと実熱発生率勾配Ｓｒとの偏差および燃料噴射量のずれ量Δｆに基づいて吸入空気量のずれ量ΔＡを算出し、この吸入空気量のずれ量ΔＡから吸入空気補正量を求めるようにしていた。これに限らず、吸入空気量のずれ量ΔＡを算出することなく、基準熱発生率勾配Ｓｂと実熱発生率勾配Ｓｒとの偏差および燃料噴射量のずれ量Δｆに基づいて吸入空気補正量を求める場合も本発明の技術的思想の範疇である。
【０１２０】
また、前記各実施形態では、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。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射量および吸入空気量の補正動作に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１          エンジン（内燃機関）
２３        インジェクタ（燃料噴射量制御手段）
３          燃焼室
５          ターボチャージャ（吸入空気量制御手段）
５４        可変ノズルベーン機構
１００      ＥＣＵ
Ｑｂ        基準熱発生量
Ｑｒ        実熱発生量
Δｆ        燃料噴射量のずれ量
Ｓｂ        基準熱発生率勾配（基準熱発生量の変化勾配）
Ｓｒ        実熱発生率勾配（実熱発生量の変化勾配）
ΔＳ        熱発生率勾配のずれ量
ΔＡ        吸入空気量のずれ量
【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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【図１０】
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