(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備える内燃機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼パラメータを設定する燃焼制御部を備える機関制御装置であって、
少なくとも第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内に前記機関の負荷があるとき、前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まる熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼パラメータを前記燃焼制御部が設定する、
機関制御装置において、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する、
機関制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記車両の速度が前記第１速度以上であっても、前記機関の回転速度が前記第１回転速度未満であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射時期の進角のみを実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射圧の増大を実行する、
機関制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときであっても、
前記機関のアクセル開度が第１開度より大きく、且つ、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度に近付くことに起因するトルクの上昇幅の絶対値が、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角による過給圧の低下を補填することに伴う前記機関のポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅の絶対値よりも小さいと判定されるときは、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れも実行しない、
機関制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも進角側に設定された第２クランク角度よりも進角側にある場合においては、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行し、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度に一致するか、前記第１クランク角度よりも進角側であり且つ前記第２クランク角度よりも遅角側である範囲にあるか、又は前記第２クランク角度に一致する場合においては、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期の何れをも変更しない、
機関制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程におけるクランク角度を一方の軸に設定し且つ熱発生率を前記一方の軸に直交する他方の軸に設定したグラフに描かれる熱発生率の波形と前記一方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、
機関制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程におけるクランク角度を一方の軸に設定し且つ熱発生率を前記一方の軸に直交する他方の軸に設定したグラフに描かれる熱発生率の波形と前記一方の軸とにより囲まれる領域を特定クランク角度で分けたときに当該特定クランク角度によって分けられた２つの領域の面積が等しくなるような特定クランク角度である、
機関制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程における燃焼開始から燃焼終了までの間の特定クランク角度であって、「燃焼開始から特定クランク角度まで間の任意の第１クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第１クランク角度における熱発生率」との積を燃焼開始から特定クランク角度までクランク角度について積分して得られる値と、「特定クランク角度から燃焼終了までの間の任意の第２クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第２クランク角度における熱発生率」との積を特定クランク角度から燃焼終了までクランク角度について積分して得られる値と、が等しくなるような特定クランク角度である、
機関制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程についての燃焼開始から燃焼終了までの特定クランク角度であって、任意のクランク角度から特定クランク角度を減じて得られる値と、前記任意のクランク角度における熱発生率と、の積に対応した値を、燃焼開始から燃焼終了までクランク角度について積分して得られる値が「０」となるような特定クランク角度である、
機関制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程において、任意のクランク角度から燃焼開始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、
機関制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置は、下記（３）式に則った演算により求められるクランク角度であり、
【数１】
0005950041.tif 000007
上式中、Ｇｃは熱発生率重心位置を表し、ＣＡｓは燃料の燃焼が始まるクランク角度である燃焼開始クランク角度であり、ＣＡｅは前記燃焼が終わるクランク角度である燃焼終了クランク角度であり、θは任意のクランク角度であり、ｄＱ（θ）はクランク角度θにおける熱発生率である、
機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃料の燃焼状態を制御する機関制御装置に関する。より具体的には、本発明は、内燃機関における燃料の燃焼状態を制御しつつ、当該制御に伴って発生する騒音及び振動を低減し得る機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼル機関等の内燃機関（以下、単に「機関」とも称呼する）の運転時において燃料の燃焼によって生じるエネルギーの一部はクランクシャフトを回転させる仕事に変換されるが、残りは損失となる。この損失には、機関本体から発生する熱として失われる冷却損失、排ガスによって大気中に放出される排気損失、吸気及び排気に伴って発生するポンプ損失、並びに、機械抵抗損失等が含まれる。このうち、冷却損失及び排気損失は、損失全体に対して大きな割合を占める。従って、内燃機関の燃費を改善させるためには冷却損失及び排気損失を減少させることが有効である。【０００３】
しかしながら、一般に、冷却損失と排気損失とはトレードオフの関係にある。即ち、冷却損失を減少させると排気損失が増加し、排気損失を減少させると冷却損失が増加する。従って、冷却損失と排気損失との和が小さくなる燃焼状態を実現することができれば、機関の燃費は改善される。【０００４】
ところで、機関における燃料（混合気）の燃焼状態は、燃料噴射時期及び過給圧等の「燃焼状態に影響を及ぼす多くのパラメータ」に応じて変化する。以下、燃焼状態に影響を及ぼすパラメータは、単に「燃焼パラメータ」とも称呼される。ところが、複数の燃焼パラメータについて、様々な運転状態に対して適切な値（組み合わせ）を実験及びシミュレーション等によって予め求めることは容易ではなく、且つ、莫大な適合時間を必要とする。そのため、燃焼パラメータを体系的に決定する手法が開発されてきている。【０００５】
例えば、従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼する）は、「１回の燃焼行程中に発生する総熱量のうち、その半分の熱量が発生した時点のクランク角度（以下、「燃焼重心角度」と称呼する）」を算出する。更に、従来装置は、その燃焼重心角度と所定の基準値とが乖離している場合、燃料噴射時期を補正することによって、或いは、ＥＧＲ率を調整して燃焼室（気筒）内の酸素濃度を調節することによって、燃焼重心角度を基準値と一致させている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えばディーゼル機関においては、１つのサイクルの燃焼に対して燃料を複数回噴射する多段噴射が行われる場合がある。より具体的に述べると、ディーゼル機関においては、主噴射（メイン噴射）に先立ちパイロット噴射が行われ、次いで、主噴射が行われる場合がある。更に、主噴射の後にアフター噴射が行われる場合がある。【０００８】
パイロット噴射と主噴射が行われる場合のクランク角度と熱発生率との関係は、例えば、図７の（Ａ）の曲線Ｃ１により示された波形によって表される。熱発生率とは、単位クランク角度（クランクシャフトの回転位置の単位変化量）当たりに混合気の燃焼により発生する熱の量、即ち、単位クランク角度当たりの熱発生量である。この波形は、以下「燃焼波形」とも称呼される。図７の（Ａ）に示された波形は、クランク角度θ１にて開始されるパイロット噴射により極大値Ｌｐをとり、クランク角度θ２にて開始される主噴射により極大値Ｌｍをとっている。【０００９】
更に、図７の（Ｂ）は、クランク角度と、「曲線Ｃ１により示される燃焼によって発生した熱量の積算値の、総発生熱量に対する比率（発熱量比率）」と、の関係を示している。図７の（Ｂ）に示した例において、前述した燃焼重心角度（発熱量比率が５０％となるクランク角度）はクランク角度θ３である。【００１０】
これに対し、図８の（Ａ）に実線Ｃ２により示したように、パイロット噴射の開始時期のみがクランク角度θ１からクランク角度θ０へとΔθ（＝θ１−θ０）だけ進角側に移動された場合、パイロット噴射の燃料の燃焼によって発熱が始まるクランク角度はクランク角度Δθだけ進角側に移動する。しかし、図７の（Ａ）及び図８の（Ａ）に示した燃焼においては、燃焼重心角度は主噴射の燃料の燃焼が開始された後（クランク角度θ２以後）である。従って、曲線Ｃ２により示される燃焼についての発熱量比率を示した図８の（Ｂ）から理解されるように、燃焼重心角度はクランク角度θ３のままであって変化しない。即ち、パイロット噴射時期が進角側に移動することによって燃焼波形が変化しても、燃焼重心角度が変化しない場合がある。換言すると、燃焼重心角度は必ずしも各サイクルの燃焼状態を正確に反映する指標値ではない。【００１１】
実際に、発明者は、「燃焼重心角度と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷（要求トルク）及び機関回転速度」の組み合わせについて測定した。その結果を図９に示す。図９の曲線Ｈｂ１乃至曲線Ｈｂ３は、それぞれ、低回転速度且つ低負荷、中回転速度且つ中負荷、及び、高回転速度且つ高負荷の場合の測定結果である。図９から理解されるように、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すると、燃費悪化率が最小となる燃焼重心角度（燃費が最良となる燃焼重心角度）も相違するとの知見を得た。換言すると、燃焼重心角度が一定の基準値に一致するように燃焼状態が制御されたとしても、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すれば燃費悪化率が必ずしも小さくならないことが判明した。【００１２】
そこで、発明者は、燃焼状態を表す指標値として、従来の燃焼重心角度の代わりに「熱発生率重心位置」に着目した。この熱発生率重心位置は、燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まり、クランクシャフト回転位置（即ち、クランク角度）により表される。熱発生率重心位置の定義については後に詳述するが、熱発生率重心位置は、従来の燃焼状態の指標値である燃焼重心角度に比較して、燃焼状態をより正確に反映する指標値であると言うことができる。即ち、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持することができ且つ燃費を改善することができるとの知見を得た。そこで、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を一定のクランク角度に維持する機関制御装置を検討している。【００１３】
ところで、前述したように、機関における燃料（混合気）の燃焼状態は、燃料噴射時期及び過給圧等の多くの燃焼パラメータに応じて変化する。従って、上述した熱発生率重心位置もまた、例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧、パイロット噴射によって噴射される燃料の量、及び過給圧等の燃焼パラメータに応じて変化する。換言すれば、上述したように機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持して燃費を改善しようとする場合、例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧、パイロット噴射によって噴射される燃料の量、及び過給圧等の燃焼パラメータを、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして用いることができる。これらの燃焼パラメータの中で、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の燃料噴射に関するパラメータ（噴射系パラメータ）は、補正時のレスポンスが良好であり、補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易である。かかる観点からは、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして噴射系パラメータを用いることが望ましい。【００１４】
しかしながら、上記のように噴射系パラメータを用いて熱発生率重心位置を制御する場合、単位クランク角度当たりの燃焼室内の圧力（筒内圧）の変化量が大きくなり、例えば燃焼騒音等、燃焼に伴う騒音及び振動に与える影響が大きくなるため、結果として、例えば、当該機関が動力源として搭載される車両のユーザ（例えば運転者等）に不快感を与える虞がある。従って、機関の燃焼状態を特定の状態に維持して燃費を改善する際には、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持することのみならず、ユーザに不快感を与える騒音及び振動を抑制することにも留意することが望ましい。【００１５】
従って、当該技術分野においては、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、熱発生率重心位置を一定のクランク角度に維持することにより燃費を向上させることが可能な機関制御装置に対する要求が存在する。即ち、本発明の１つの目的は、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、熱発生率重心位置を一定のクランク角度に維持することにより燃費を向上させることが可能な機関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】
【００１６】
本発明の上記目的は、
過給機を備える内燃機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼パラメータを設定する燃焼制御部を備える機関制御装置であって、
少なくとも第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内に前記機関の負荷があるとき、前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まる熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼パラメータを前記燃焼制御部が設定する、
機関制御装置において、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する、
機関制御装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に依れば、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両等の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。【００１８】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、熱発生率重心位置（熱発生率重心クランク角度）を説明するためのグラフであり、（Ａ）は所定のタイミングにてパイロット噴射及び主噴射が行われた場合の燃焼波形を示し、（Ｂ）は（Ａ）に比べてパイロット噴射が進角された場合の燃焼波形を示す。
【図２】図２は、機関回転速度及び機関の負荷の組合せ毎の、熱発生率重心位置と燃費悪化率との関係を表したグラフである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る機関制御装置、及び、その機関制御装置が適用される内燃機関の概略構成図である。
【図４】図４は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図５】図５は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図６は、図３に示した制御装置のＣＰＵが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。
【図７】図７は、燃焼重心角度を説明するためのグラフである。
【図８】図８は、燃焼重心角度を説明するためのグラフである。
【図９】図９は、機関回転速度毎の、燃焼重心角度と燃費悪化率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
前述したように、本発明は、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、熱発生率重心位置を一定のクランク角度（第１クランク角度）に維持することにより燃費を向上させることが可能な機関制御装置を提供することを１つの目的としている。
【００２１】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができることを見出し、本発明を想到するに至ったものである。
【００２２】
即ち、本発明の第１の実施態様は、
過給機を備える内燃機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼パラメータを設定する燃焼制御部を備える機関制御装置であって、
少なくとも第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内に前記機関の負荷があるとき、前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まる熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼パラメータを前記燃焼制御部が設定する、
機関制御装置において、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する、
機関制御装置である。
【００２３】
上記のように、本実施態様に係る機関制御装置は、過給機を備える内燃機関に適用される。更に、本実施態様に係る機関制御装置は、前記内燃機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態を制御する燃焼制御部を備える。
【００２４】
前記燃焼制御部は、少なくとも第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内に前記機関の負荷があるとき、前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まる熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼パラメータを設定する。
【００２５】
尚、上記第１閾値は、機関がとり得る負荷のうちの最小値であってもよく、その最小値よりも大きい値であってもよい。また、上記第２閾値は、機関がとり得る負荷のうちの最大値であってもよく、その最大値よりも小さい値であってもよい。即ち、本実施態様に係る機関制御装置は、機関がとり得る全負荷範囲において熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように燃焼パラメータを設定してもよく、あるいは特定の負荷範囲においてのみ熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように燃焼パラメータを設定してもよい。更に、燃焼状態を制御することは、燃焼パラメータを設定すること（即ち、燃焼パラメータをフィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御により機関の運転状態に応じた適値に設定・変更すること）と実質的に同義である。尚、燃焼パラメータについては後に詳述する。
【００２６】
本実施態様に係る機関制御装置に依れば、少なくとも機関の負荷が前記特定負荷範囲内であるときには、熱発生率重心位置が第１クランク角度に維持される。よって、その第１クランク角度を、例えば、燃費が最良となるクランク角度に設定することにより、当該機関のランニングコストを効果的に改善することができる。また、例えば、燃費以外のランニングコストも含めたトータル・ランニングコスト（当該機関が搭載される車両の走行に要する実質的費用）が最低となるようなクランク角度等の所定クランク角度に第１クランク角度を設定することにより、当該機関のトータル・ランニングコストを効果的に改善するようにしてもよい。
【００２７】
尚、機関の燃費、トータル・ランニングコスト等を効果的に改善し得る熱発生率重心位置の制御目標値としての目標重心位置（第１クランク角度）は、例えば、事前の実験等によって予め求めることができる。また、斯くして求められた目標重心位置（第１クランク角度）を達成し得る各種燃焼パラメータの組み合わせにもまた、例えば、事前の実験等によって予め求めることができる。斯くして求められた目標重心位置（第１クランク角度）及び当該目標重心位置（第１クランク角度）に対応する燃焼パラメータの組み合わせは、例えば、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）が備えるデータ記憶手段（例えばＲＯＭ等）に格納しておき、実際の機関の運転状態に応じて読み出し、熱発生率重心位置を目標重心位置（第１クランク角度）と一致させる制御に使用することができる。
【００２８】
ところで、熱発生率重心位置は、以下に述べるように種々の手法により定義され得る。
《定義１》
熱発生率重心位置Ｇｃは、図１（Ａ）に示したように、「１つの燃焼行程におけるクランク角度を横軸（一方の軸）に設定し且つ熱発生率（単位クランク角度当たりの熱の発生量）を縦軸（前記一方の軸に直交する他方の軸）に設定した座標系（グラフ）」に描かれる熱発生率の波形と前記横軸（前記一方の軸）とにより囲まれる領域の幾何学的重心Ｇに対応するクランク角度（図１（Ａ）においてはθ３）である。
【００２９】
《定義２》
熱発生率重心位置Ｇｃは、「１つの燃焼行程におけるクランク角度を横軸（一方の軸）に設定し且つ熱発生率（単位クランク角度当たりの熱の発生量）を縦軸（前記一方の軸に直交する他方の軸）に設定した座標系（グラフ）」に描かれる熱発生率の波形と前記横軸（前記一方の軸）とにより囲まれる領域を特定クランク角度で分けたときに当該特定クランク角度によって分けられた２つの領域の面積が等しくなるような特定クランク角度である。
【００３０】
《定義３》
あるいは、熱発生率重心位置Ｇｃは、下記の（１）式を満たすクランク角度Ｇｃである。この（１）式において、ＣＡｓは燃料の燃焼が始まるクランク角度であり、ＣＡｅは前記燃焼が終わるクランク角度であり、θは任意のクランク角度であり、ｄＱ（θ）はクランク角度θにおける熱発生率である。即ち、熱発生率重心位置Ｇｃは、１つの燃焼行程における燃焼開始から燃焼終了までの間の特定クランク角度であって、「燃焼開始から特定クランク角度まで間の任意の第１クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第１クランク角度における熱発生率」との積を燃焼開始から特定クランク角度までクランク角度について積分（積算）して得られる値と、「特定クランク角度から燃焼終了までの間の任意の第２クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第２クランク角度における熱発生率」との積を特定クランク角度から燃焼終了までクランク角度について積分（積算）して得られる値と、が等しくなるような特定クランク角度である。
【００３１】
【数１】
0005950041.tif 000002
【００３２】
《定義３’》
上記（１）式を変形すると下記（２）式が得られる。
【００３３】
【数２】
0005950041.tif 000003
【００３４】
従って、定義３について別の言い方をすると、熱発生率重心位置Ｇｃは、１つの燃焼行程についての燃焼開始から燃焼終了までの特定クランク角度であって、任意のクランク角度から特定クランク角度を減じて得られる値と、前記任意のクランク角度における熱発生率と、の積に対応した値を、燃焼開始から燃焼終了までクランク角度について積分（積算）して得られる値が「０」となるような特定クランク角度である。
【００３５】
《定義４》
定義１乃至定義３’に基づけば、熱発生率重心位置Ｇｃは、１つの燃焼行程において、任意のクランク角度から燃焼開始クランク角度（ＣＡｓ）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（ＣＡｓ）を加えた値であると定義される。
【００３６】
《定義５》
換言すれば、熱発生率重心位置Ｇｃは、下記（３）式に則った演算により求められるクランク角度であると定義される。
【００３７】
【数３】
0005950041.tif 000004
【００３８】
以上のように種々に定義される熱発生率重心位置Ｇｃは、例えば、図１の（Ａ）に示した例においてはクランク角度θ３である。加えて、図１（Ｂ）に示したように、パイロット噴射の開始時期がクランク角度θ１からΔθｐだけ進角側へ移動されてクランク角度θ０に設定されると、熱発生率重心位置Ｇｃはクランク角度Δθｇだけ進角側へと移動してクランク角度θ３’となる。これらから理解されるように、熱発生率重心位置は、従来の燃焼状態の指標値である燃焼重心角度に比較して、燃焼状態をより正確に反映する指標値であると言うことができる。尚、実際の熱発生率重心位置は、例えば、燃焼圧センサ（ＣＰＳ：Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）等、筒内の圧力を検出する検出手段によって検出される筒内圧に基づいて推定することができる。
【００３９】
更に、発明者は、「熱発生率重心位置と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷（要求トルク）及び機関回転速度」の組合せについて測定した。その結果を図２に示す。図２の曲線Ｇｃ１乃至曲線Ｇｃ３は、それぞれ低回転速度且つ低負荷、中回転速度且つ中負荷、及び、高回転速度且つ高負荷の場合の測定結果である。図２から理解されるように、機関回転速度及び機関の負荷が相違した場合であっても、燃費悪化率が最小となる熱発生率重心位置は特定（一定）のクランク角度θａ（図２の例においては圧縮上死点後７°）であった。更に、図９に示した燃焼重心角度に比較して、熱発生率重心位置がクランク角度θａの近傍にある限り、機関の負荷及び／又は機関回転速度が変化しても燃費悪化率は最小値に近い略一定の値となることが判明した。
【００４０】
これらから、発明者は、熱発生率重心位置は燃焼状態を良好に示す指標値であり、従って、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値（例えば、上記クランク角度θａ近傍の値）に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持することができ且つ燃費を改善することができるとの知見を得た。そこで、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を一定のクランク角度（第１クランク角度）に維持する機関制御装置を検討している。
【００４１】
ところで、前述したように、機関における燃料（混合気）の燃焼状態は、燃料噴射時期及び過給圧等の多くの燃焼パラメータに応じて変化する。従って、上述した熱発生率重心位置もまた、例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧、パイロット噴射によって噴射される燃料の量、及び過給圧等の燃焼パラメータに応じて変化する。換言すれば、上述したように機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持して燃費を改善しようとする場合、例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧、パイロット噴射によって噴射される燃料の量、及び過給圧等の燃焼パラメータを、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして用いることができる。かかる燃焼パラメータとしては、以下に述べる値の１つ以上を採用することができる。
【００４２】
（１）主噴射の時期
（２）燃料噴射弁が燃料を噴射するときの圧力である燃料噴射圧
（３）主噴射よりも進角側にて行われる燃料噴射であるパイロット噴射の噴射量
（４）パイロット噴射の回数
（５）パイロット噴射の時期
（６）パイロット噴射の燃料噴射量
（７）主噴射よりも遅角側にて行われる燃料噴射であるアフター噴射の噴射量
（８）過給機による過給圧
（９）インタークーラーの冷却効率（冷却能力）
（１０）吸入空気に対するＥＧＲガスの比率であるＥＧＲ率（又は、ＥＧＲガスの量）
（１１）低圧ＥＧＲ装置により還流させられる低圧ＥＧＲガスの量に対する、高圧ＥＧＲ装置により還流させられる高圧ＥＧＲガスの量の比（高低圧ＥＧＲ率）
（１２）ＥＧＲクーラーの冷却効率（冷却能力）
（１３）気筒内のスワール流の強度（例えば、スワールコントロールバルブの開度）
【００４３】
尚、インタークーラーの冷却効率及びＥＧＲクーラーの冷却効率は、結局のところ機関の吸気温度を制御するものであることから、機関の吸気温度は燃焼パラメータの１つであると言うこともできる。また、これらのクーラーの冷却効率を低下させる（吸気温度を上昇させる）ための具体的な手段としては、例えば、これらのクーラーに流入する冷媒の量を減少させたり、これらのクーラーに搭載されているバイパス通路を通るガスの流量を調整するバイパスバルブの開度を増加させて当該バイパス通路を通るガスの量の当該クーラーを通るガスの量に対する比率を上昇させたりすることができる。逆に、これらのクーラーの冷却効率を上昇させる（吸気温度を低下させる）ための具体的な手段としては、例えば、これらのクーラーに流入する冷媒の量を増加させたり、これらのクーラーに搭載されているバイパス通路を通るガスの流量を調整するバイパスバルブの開度を減少させて当該バイパス通路を通るガスの量の当該クーラーを通るガスの量に対する比率を低下させたりすることができる。
【００４４】
加えて、上記ＥＧＲ率は、より具体的には、機関に備えられ且つ機関の排気通路に配設された過給機のタービンよりも下流側の排ガスを機関の吸気通路へと還流させる低圧ＥＧＲ装置を使用する場合は、当該低圧ＥＧＲ装置により還流させられる低圧ＥＧＲガスの量の吸入空気の量に対する比率を指す。また、上記ＥＧＲ率は、機関に備えられ且つ過給機のタービンよりも上流側の排ガスを吸気通路へと還流させる高圧ＥＧＲ装置を使用する場合は、当該高圧ＥＧＲ装置により還流させられる高圧ＥＧＲガスの量の吸入空気の量に対する比率を指す。更に、上記ＥＧＲ率は、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の両方を使用する場合は、これらのＥＧＲ装置により還流させられる低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの合計量の吸入空気の量に対する比率を指す。
【００４５】
このような燃焼パラメータを用いて熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる場合には、機関制御装置は以下の動作を行えばよい。
（１ａ）機関制御装置は、主噴射の時期を進角側に移動させる。
（２ａ）機関制御装置は、燃料噴射圧を増加させる。
（３ａ）機関制御装置は、パイロット噴射の噴射量を増加させる。
（４ａ）機関制御装置は、パイロット噴射のみに関して決まるパイロット噴射の熱発生率重心位置（以下、「パイロット熱発生率重心位置」と称呼する）が進角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
（５ａ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が進角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
（６ａ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が進角側へ移動するようにパイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
（７ａ）機関制御装置は、アフター噴射の噴射量を減少する、若しくは、アフター噴射を行わない。
（８ａ）機関制御装置は、過給圧を増加させる。
（９ａ）機関制御装置は、インタークーラーの冷却効率を低下させる（吸気温度を上昇させる）。
（１０ａ）機関制御装置は、ＥＧＲ率を低下させる（ＥＧＲ量を減少させる）。
（１１ａ）機関制御装置は、高低圧ＥＧＲ率を低下させる。
（１２ａ）機関制御装置は、ＥＧＲクーラーの冷却効率を低下させる（吸気温度を上昇させる）。
（１３ａ）機関制御装置は、スワール流の強度を増大させる。
【００４６】
逆に、上記燃焼パラメータを用いて熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる場合には、機関制御装置は以下の動作を行えばよい。
（１ｂ）機関制御装置は、主噴射の時期を遅角側に移動させる。
（２ｂ）機関制御装置は、燃料噴射圧を減少させる。
（３ｂ）機関制御装置は、パイロット噴射の噴射量を減少させる。
（４ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
（５ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
（６ｂ）機関制御装置は、パイロット熱発生率重心位置が遅角側へ移動するようにパイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
（７ｂ）機関制御装置は、アフター噴射の噴射量を増大する。
（８ｂ）機関制御装置は、過給圧を減少させる。
（９ｂ）機関制御装置は、インタークーラーの冷却効率を上昇させる（吸気温度を低下させる）。
（１０ｂ）機関制御装置は、ＥＧＲ率を上昇させる（ＥＧＲ量を増大させる）。
（１１ｂ）機関制御装置は、高低圧ＥＧＲ率を上昇させる。
（１２ｂ）機関制御装置は、ＥＧＲクーラーの冷却効率を上昇させる（吸気温度を低下させる）。
（１３ｂ）機関制御装置は、スワール流の強度を低下させる。
【００４７】
これらの燃焼パラメータの中で、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の燃料噴射に関するパラメータ（噴射系パラメータ）は、前述したように、補正時のレスポンスが良好であり、補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易である。かかる観点からは、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして噴射系パラメータを用いることが望ましい。
【００４８】
しかしながら、前述したように、噴射系パラメータを用いて熱発生率重心位置を制御する場合、単位クランク角度当たりの燃焼室内の圧力（筒内圧）の変化量が大きくなり、例えば燃焼騒音等、燃焼に伴う騒音及び振動に与える影響が大きくなるため、結果として、例えば、当該機関が動力源として搭載される車両のユーザ（例えば運転者等）に不快感を与える虞がある。特に、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合においては、当該機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び振動が小さいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易い傾向がある。
【００４９】
従って、機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ当該機関が動力源として搭載される車両の速度が第１速度未満である場合に熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して燃費を改善しようとする際には、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大の懸念が少ない燃焼パラメータを使用して熱発生率重心を制御することが望ましい。かかる燃焼パラメータの具体例としては、過給機による過給圧を挙げることができる。
【００５０】
一方、機関の回転速度又は当該機関が搭載される車両の速度が高い場合においては、当該機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び／又は振動が大きいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がある。従って、かかる場合においては、前述したように、補正時のレスポンスが良好であり、補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易な燃焼パラメータを使用して熱発生率重心を制御することが望ましい。かかる燃焼パラメータの具体例としては、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の燃料噴射に関するパラメータ（噴射系パラメータ）を挙げることができる。
【００５１】
従って、本実施態様に係る機関制御装置においては、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。
【００５２】
上記において、機関の回転速度（機関回転速度）は、例えば、クランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角度）に応じた信号を出力するクランク角度センサ及びカムポジションセンサからの信号に基づいて、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）により取得され得る。また、機関が搭載される車両の速度（走行速度、車速）は、車速センサによって検出され得る。
【００５３】
上記において、第１回転速度と第１速度との組み合わせは、例えば、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方によって熱発生率重心位置を進角させる際にユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を実質的に生じない機関回転速度と車速との最小値の組み合わせとして定義することができる。逆の言い方をすれば、機関回転速度が第１回転速度未満であり且つ車速が第１速度未満であるときに燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方によって熱発生率重心位置を進角させると、ユーザに不快感を与える騒音及び振動が実質的に増大するので望ましくない。尚、かかる第１回転速度と第１速度との組み合わせは、例えば、事前の実験等によって種々の機関回転速度及び車速の組み合わせにおける機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び振動を予め求めることによって特定することができる。また、第１回転速度と第１速度との組み合わせの特定に当たっては、機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び振動に加えて、例えば、風切り音、ロードノイズ等を考慮に入れてもよい。
【００５４】
本実施態様に係る機関制御装置が適用される機関は、過給機による過給圧を調整し得る機構を備えることが必要である。かかる機構の具体例としては、例えば、ノズルベーン、バイパスバルブ（排圧調整ウェイストゲートバルブ）、排気絞り弁等を挙げることができる。また、本実施態様に係る機関制御装置が適用される機関は、燃料噴射圧及び／又は燃料噴射時期を調整し得る機構を備えることが必要である。例えば、燃料加圧ポンプ（サプライポンプ）、燃料送出管、コモンレール（蓄圧室）、及び燃料噴射弁（インジェクタ）を含む燃料供給系統を機関が備える場合、例えば、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）の指示により、燃料加圧ポンプを制御して燃料噴射圧を調整したり、燃料噴射弁（インジェクタ）の開弁動作を制御して燃料噴射時期を調整したりすることができる。
【００５５】
これに依れば、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合においては燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易いものの、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大の懸念が少ない燃焼パラメータである過給圧によって熱発生率重心が制御される。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制すると共に、加速性能を確保することもできる。一方、機関の回転速度又は当該機関が搭載される車両の速度が高い場合においては、補正時のレスポンスが良好であり、補正偏差の算出も容易な燃焼パラメータである、噴射系パラメータによって熱発生率重心が制御される。このように、本実施態様に係る機関制御装置に依れば、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。
【００５６】
ところで、本実施態様に係る機関制御装置においては、上述したように、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合に、機関の回転速度が第１回転速度以上であるか又は機関が搭載される車両の速度が第１速度以上であるときには、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を燃焼制御部が実行する。即ち、本実施態様に係る機関制御装置においては、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合に、機関の回転速度が第１回転速度以上であるときには、燃料噴射圧の増大又は燃料噴射時期の進角のどちらを実行してもよく、あるいは両方を実行してもよい。同様に、機関が搭載される車両の速度が第１速度以上であるときにも、燃料噴射圧の増大又は燃料噴射時期の進角のどちらを実行してもよく、あるいは両方を実行してもよい。
【００５７】
ところで、上記のように熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にあるときに燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を燃焼制御部が実行する場合としては、（ａ）機関回転速度が第１回転速度以上であり且つ機関が搭載される車両の速度（車速）が第１速度以上である場合、（ｂ）機関回転速度が第１回転速度以上であり且つ車速が第１速度未満である場合、及び（ｃ）機関回転速度が第１回転速度未満であり且つ車速が第１速度以上である場合、の３つの場合が想定される。
【００５８】
上記３つの場合の中で、（ｃ）においては、車速は第１速度以上であるものの、機関の回転速度は第１回転速度未満である。かかる場合、当該機関から発生する騒音及び振動が小さいため、例えば、風切り音、ロードノイズ等が小さい場合等においては、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易い状況も想定される。従って、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が低い場合に噴射系パラメータを用いて熱発生率重心の制御を行う際には、燃焼騒音に与える影響ができるだけ小さいパラメータを選択することが望ましい。
【００５９】
本実施態様に係る機関制御装置において、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合に、機関の回転速度が第１回転速度以上であるか又は機関が搭載される車両の速度が第１速度以上であるときに、熱発生率重心位置を進角させるために用いられる噴射系パラメータには、燃料噴射圧及び燃料噴射時期が含まれる。これらの中で、燃焼騒音に与える影響は、燃料噴射時期よりも燃料噴射圧の方が大きい。従って、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が低い場合に噴射系パラメータを用いて熱発生率重心の制御を行う際には、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧ではなく、燃焼騒音に与える影響が相対的に小さい燃料噴射時期を変更することにより熱発生率重心の制御を行うことが望ましい。
【００６０】
一方、上記（ｂ）及び（ａ）においては、機関の回転速度は第１回転速度以上である。かかる場合、当該機関から発生する騒音及び振動が大きいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がある。かかる場合には、熱発生率重心の制御を行う際に燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧を選択しても、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の実質的な増大を招く虞は低い。従って、機関の回転速度が高い場合に噴射系パラメータを用いて熱発生率重心の制御を行う際には、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧を変更することにより熱発生率重心の制御を行ってもよい。
【００６１】
即ち、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記車両の速度が前記第１速度以上であっても、前記機関の回転速度が前記第１回転速度未満であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射時期の進角のみを実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射圧の増大を実行する、
機関制御装置である。
【００６２】
上記のように、本実施態様に係る機関制御装置においても、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合において機関の回転速度が第１回転速度以上であるか又は機関が搭載される車両の速度（車速）が第１速度以上であるときに燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。この際、本実施態様に係る機関制御装置においては、燃焼制御部が、上述したように、熱発生率重心の制御に用いるパラメータとしての燃料噴射時期及び燃料噴射圧を、機関の回転速度及び車速の状況に応じて、きめ細かく使い分ける。
【００６３】
より具体的には、本実施態様に係る機関制御装置においては、前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、前記車両の速度が前記第１速度以上であっても、前記機関の回転速度が前記第１回転速度未満であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射時期の進角を実行する。上述したように、車速が高くても、機関回転速度が低い場合は、機関から発生する騒音及び振動が小さいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易い傾向がある。そこで、本実施態様に係る機関制御装置においては、かかる状況において噴射系パラメータを用いて熱発生率重心の制御を行うに当たり、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧ではなく、燃焼騒音に与える影響が相対的に小さい燃料噴射時期を変更することにより熱発生率重心の制御を行う。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大をより有効に抑制しつつ、熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。
【００６４】
一方、本実施態様に係る機関制御装置においては、前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるときには、前記燃焼制御部が燃料噴射圧の増大を実行する。上述したように、機関回転速度が高い場合は、機関から発生する騒音及び振動が大きいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がある。そこで、本実施態様に係る機関制御装置においては、かかる状況において噴射系パラメータを用いて熱発生率重心の制御を行うに当たり、先ずは、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧を変更することにより熱発生率重心の制御を行う。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。
【００６５】
しかしながら、機関の回転速度が高い運転領域においては燃料噴射圧が高く設定されている場合があり、かかる状況においては燃料噴射圧の上げしろは多くは残っていない虞がある。その結果、燃料噴射圧の増大のみによっては熱発生率重心を十分に進角させることが困難である虞がある。かかる場合においては、燃料噴射時期を変更することによる熱発生率重心の制御を追加的に行ってもよい。即ち、上述したように熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合において機関の回転速度が第１回転速度以上であるときに燃焼制御部が燃料噴射圧の増大を実行することにより進角された熱発生率重心位置が未だに第１クランク角度よりも遅角側にある場合は、燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を更に進角させてもよい。
【００６６】
また、上述した（ａ）の場合においては、機関回転速度が第１回転速度以上であり且つ機関が搭載される車両の速度（車速）が第１速度以上である。かかる場合、当該機関から発生する騒音及び振動が大きく、例えば、風切り音、ロードノイズ等も大きい状況が想定される。即ち、かかる場合においては、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がより強い。従って、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が高い場合には、熱発生率重心の制御を行うための噴射系パラメータとして燃料噴射圧及び燃料噴射時期の何れを選択してもよく、燃料噴射圧及び燃料噴射時期の両方を選択してもよい。
【００６７】
しかしながら、補正時のレスポンスが良好であり且つ補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易であるという観点からは、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が高い場合において熱発生率重心位置を制御する噴射系パラメータとして燃料噴射時期を選択することがより望ましい。このように、本発明の変形例に係る機関制御装置においては、燃焼制御部が、熱発生率重心の制御に用いるパラメータとしての燃料噴射時期及び燃料噴射圧を、例えば、機関の回転速度及び車速の状況等に応じて、更にきめ細かく使い分けるようにしてもよい。
【００６８】
ところで、車両の速度を今後高める（即ち加速する）ことが想定される状況において良好なドライバビリティを維持するためには、加速性能の確保が重要である。しかしながら、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を進角させようとすると、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により排気損が低減し、過給圧の低下を招く虞がある。かかる場合、例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して過給圧を補填しようとするとポンプ損失が悪化（増大）し、結果として燃費及び加速性能の両方を悪化させてしまう虞がある。
【００６９】
従って、例えば車両の加速が求められる局面等において加速性能を確保しつつ燃費を改善するためには、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角に伴う過給圧の低下を補填する際に生ずるポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅が、熱発生率重心位置の進角化に伴うトルクの上昇幅を超えないように制御することが重要である。
【００７０】
従って、本発明の第３の実施態様は、
本発明の前記第１又は前記第２の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときであっても、
前記機関のアクセル開度が第１開度より大きく、且つ、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度に近付くことに起因するトルクの上昇幅の絶対値が、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角による過給圧の低下を補填することに伴う前記機関のポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅の絶対値よりも小さいと判定されるときは、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れも実行しない、
機関制御装置である。
【００７１】
上記のように熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合において機関の回転速度が第１回転速度以上であるか又は機関が搭載される車両の速度が第１速度以上であるとき、本発明の前述した各種実施態様に係る機関制御装置においては、燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行することにより、熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように制御する。しかしながら、上述したように、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を進角させようとすると、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により排気損が低減し、過給圧の低下を招く虞がある。かかる場合、例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して過給圧を補填しようとするとポンプ損失が悪化（増大）し、結果として燃費及び加速性能の両方を悪化させてしまう虞がある。
【００７２】
そこで、本実施態様に係る機関制御装置においては、上記のように、前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときであっても、前記機関のアクセル開度が第１開度より大きく、且つ、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度に近付くことに起因するトルクの上昇幅の絶対値が、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角による過給圧の低下を補填することに伴う前記機関のポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅の絶対値よりも小さいと判定されるときは、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れも実行しない。
【００７３】
これにより、本実施態様に係る機関制御装置に依れば、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角に伴う過給圧の低下を補填する際に生ずるポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅の方が熱発生率重心位置の進角化に伴うトルクの上昇幅よりも大きいと判定される場合には燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れも実行されないので、結果として、加速性能を確保しつつ燃費を改善することができる。
【００７４】
尚、上記において、機関のアクセル開度は、例えば、スロットル弁開度を検出するスロットル弁開度センサからの信号に基づいて検出することができる。また、第１開度は、例えば車両の加速が求められる局面等において想定されるアクセル開度の最低値等に設定することができる。
【００７５】
更に、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角に伴うトルクの低下幅については、例えば、以下のようにして算出することができる。例えば、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角に伴う過給圧の低下量（ΔＰｉｍ）を算出する。次いで、斯くして算出されたΔＰｉｍを例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して補填する際に生ずる過給効率の低下量を、例えば、過給圧、タービン入圧、ノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度、並びに吸気量等に基づいて算出する。そして、斯くして算出された過給効率に基づいてトルクの低下幅を算出することができる。また、熱発生率重心位置の進角化に伴うトルクの上昇幅については、例えば、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角の結果として達成される新たな熱発生率重心位置における各種燃焼パラメータの値、並びに機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況（例えば、機関回転数、車速等）等に基づいて算出することができる。
【００７６】
ところで、本発明の前述した各種実施態様に係る機関制御装置においては、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、過給圧の増大、燃料噴射圧の増大、及び燃料噴射時期の進角の何れか１つ以上を燃焼制御部が実行して、熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように制御する。即ち、第１クランク角度は、許容可能な熱発生率重心位置の上限値として設定することができる。
【００７７】
一方、図２を参照しながら前述したように、機関回転速度及び機関の負荷が相違した場合であっても、燃費悪化率が最小となる熱発生率重心位置は特定（一定）のクランク角度θａ（図２の例においては圧縮上死点後７°）であり、熱発生率重心位置がクランク角度θａの近傍にある限り、機関の負荷及び／又は機関回転速度が変化しても燃費悪化率は最小値に近い略一定の値となることが判明した。即ち、目標熱発生率重心位置（目標重心位置）を、特定の１点ではなく、上限値及び下限値を有する許容可能な範囲として規定し、実際の熱発生率重心位置がかかる許容範囲に入るように、燃焼パラメータを燃焼制御部が設定してもよい。
【００７８】
上記において、実際の熱発生重心位置が上限値よりも大きいクランク角度である場合（熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合）は、これまで説明してきたように、各種燃焼パラメータの何れか１つ以上の設定を燃焼制御部が変更して、熱発生率重心位置が第１クランク角度以下となるように制御することが望ましい。また、実際の熱発生重心位置が上限値と下限値との間の許容可能な範囲に入る場合は、例えば燃費の最小化等、所望の制御結果が達成されているので、実際の熱発生重心位置を敢えて変更する必要は無い。更に、実際の熱発生重心位置が下限値よりも小さいクランク角度である場合（熱発生率重心位置が下限値として設定されるクランク角度（後述する第２クランク角度に相当）よりも進角側にある場合）は、各種燃焼パラメータの何れか１つ以上の設定を燃焼制御部が変更して、熱発生率重心位置が下限値以上のクランク角度となるように制御することが望ましい。
【００７９】
即ち、本発明の第４の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第３の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも進角側に設定された第２クランク角度よりも進角側にある場合においては、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行し、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度以下であり且つ前記第２クランク角度以上である場合においては、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期の何れをも変更しない、
機関制御装置である。
【００８０】
上述したように、上記において、第１クランク角度は、許容可能な熱発生率重心位置の上限値として設定することができる。一方、第２クランク角度は、許容可能な熱発生率重心位置の下限値として設定することができる。即ち、熱発生率重心位置が第１クランク角度以下であり且つ第２クランク角度以上である場合（つまり、熱発生率重心位置が許容範囲内にある場合）、例えば燃費の最小化等、所望の制御結果が達成されている。従って、本実施態様に係る機関制御装置においては、実際の熱発生重心位置が許容範囲内にある場合、燃焼制御部は、過給機の過給圧、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期の何れも変更しない。その結果、熱発生重心位置は変更されず、所望の制御結果が達成された状態が維持される。また、目標熱発生率重心位置（目標重心位置）として特定の１点の値を設定する場合は、例えば、特定の１点の値の上限において、熱発生重心位置のハンチングが生ずる虞が高いが、目標熱発生率重心位置（目標重心位置）にかかる許容範囲を設けることにより、かかるハンチングの発生等を低減して、制御を安定させる効果も得られる。
【００８１】
一方、熱発生率重心位置が過度に進角側にある場合は、前述したように、排気損が低減し、過給圧の低下を招く虞がある。かかる場合、例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して過給圧を補填しようとするとポンプ損失が悪化（増大）し、結果として燃費及び加速性能の両方を悪化させてしまう虞がある。従って、本実施態様に係る機関制御装置においては、熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも進角側に設定された第２クランク角度よりも進角側にある場合は、燃焼制御部が熱発生率重心位置を遅角させる。この際、燃焼制御部は燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行する。前述したように、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の噴射系パラメータは、補正時のレスポンスが良好であり、補正偏差の算出も容易である。従って、過度に進角側にある熱発生率重心位置を迅速に遅角させて許容範囲内に収める観点からは、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして噴射系パラメータを用いることが望ましい。
【００８２】
上記により、本実施態様に係る機関制御装置に依れば、ハンチングの発生等を低減しつつ、熱発生率重心位置を迅速に遅角させて許容範囲内に収め、例えば燃費の最小化等、所望の制御結果を達成することができる。
【００８３】
ところで、前述したように、熱発生率重心位置は種々の手法により定義され得る。具体的には、熱発生率重心位置は、前述した定義１、２、３、３’、４、及び５等の何れかによって規定することができる。当然のことながら、これら種々の定義によって規定される熱発生率重心位置に基づく熱発生率重心位置の制御を行う機関制御装置もまた、本発明の実施態様に含まれる。そこで、前述した定義１、２、３、３’、４、及び５によって規定される熱発生率重心位置を用いる本発明の各種実施態様を以下に列挙する。但し、熱発生率重心位置の定義の各々については既に詳しく述べたので、ここでの説明は割愛する。
【００８４】
先ず、本発明の第５の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程におけるクランク角度を一方の軸に設定し且つ熱発生率を前記一方の軸に直交する他方の軸に設定したグラフに描かれる熱発生率の波形と前記一方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、
機関制御装置である。
【００８５】
次に、本発明の第６の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程におけるクランク角度を一方の軸に設定し且つ熱発生率を前記一方の軸に直交する他方の軸に設定したグラフに描かれる熱発生率の波形と前記一方の軸とにより囲まれる領域を特定クランク角度で分けたときに当該特定クランク角度によって分けられた２つの領域の面積が等しくなるような特定クランク角度である、
機関制御装置である。
【００８６】
また、本発明の第７の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程における燃焼開始から燃焼終了までの間の特定クランク角度であって、「燃焼開始から特定クランク角度まで間の任意の第１クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第１クランク角度における熱発生率」との積を燃焼開始から特定クランク角度までクランク角度について積分して得られる値と、「特定クランク角度から燃焼終了までの間の任意の第２クランク角度と特定クランク角度との差の大きさ」と「その任意の第２クランク角度における熱発生率」との積を特定クランク角度から燃焼終了までクランク角度について積分して得られる値と、が等しくなるような特定クランク角度である、
機関制御装置である。
【００８７】
更に、本発明の第８の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程についての燃焼開始から燃焼終了までの特定クランク角度であって、任意のクランク角度から特定クランク角度を減じて得られる値と、前記任意のクランク角度における熱発生率と、の積に対応した値を、燃焼開始から燃焼終了までクランク角度について積分して得られる値が「０」となるような特定クランク角度である、
機関制御装置である。
【００８８】
また更に、本発明の第９の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置が、１つの燃焼行程において、任意のクランク角度から燃焼開始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、
機関制御装置である。
【００８９】
加えて、本発明の第１０の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る機関制御装置であって、
前記熱発生率重心位置は、下記（３）式に則った演算により求められるクランク角度であり、
【００９０】
【数４】
0005950041.tif 000005
【００９１】
上式中、Ｇｃは熱発生率重心位置を表し、ＣＡｓは燃料の燃焼が始まるクランク角度である燃焼開始クランク角度であり、ＣＡｅは前記燃焼が終わるクランク角度である燃焼終了クランク角度であり、θは任意のクランク角度であり、ｄＱ（θ）はクランク角度θにおける熱発生率である、
機関制御装置である。
【００９２】
これらの何れの実施態様に係る機関制御装置においても、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。
【００９３】
以下、本発明の幾つかの実施態様に係る機関制御装置につき更に詳しく説明する。但し、以下に述べる説明はあくまでも例示を目的とするものであり、本発明の範囲が以下の説明に限定されるものと解釈されるべきではない。
【実施例１】
【００９４】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る機関制御装置（以下、「第１装置」とも称呼する）について説明する。【００９５】
（構成）
第１装置は、図３に示した内燃機関（機関）１０に適用される。機関１０は、多気筒（本例では直列４気筒）・４サイクル・ピストン往復動型・ディーゼル機関である。機関１０は、機関本体部２０、燃料供給系統３０、吸気系統４０、排気系統５０、高圧ＥＧＲシステム６０、及び低圧ＥＧＲシステム９０を含んでいる。【００９６】
機関本体部２０は、シリンダブロック、シリンダヘッド及びクランクケース等を含む本体２１を備える。本体２１には、４つの気筒（燃焼室）２２が形成されている。各気筒２２の上部には燃料噴射弁（インジェクタ）２３が配設されている。燃料噴射弁２３は、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）７０の指示に応答して開弁し、気筒内に燃料を直接噴射するようになっている。【００９７】
燃料供給系統３０は、燃料加圧ポンプ（サプライポンプ）３１と、燃料送出管３２と、コモンレール（蓄圧室）３３と、を含む。燃料加圧ポンプ３１の吐出口は燃料送出管３２に接続されている。燃料送出管３２はコモンレール３３に接続されている。コモンレール３３は燃料噴射弁２３に接続されている。【００９８】
燃料加圧ポンプ３１は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げた後に加圧し、その加圧された高圧燃料を、燃料送出管３２を通してコモンレール３３へ供給するようになっている。燃料加圧ポンプ３１は、機関１０のクランクシャフトに連動する駆動軸により作動する。燃料加圧ポンプ３１は、電子制御ユニット７０の指示に応答し、コモンレール３３内の燃料の圧力（即ち、燃料噴射圧、コモンレール圧）を調整することができるようになっている。【００９９】
吸気系統４０は、インテークマニホールド４１、吸気管４２、エアクリーナ４３、過給機４４のコンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５、スロットル弁４６、スロットル弁アクチュエータ４７を含んでいる。【０１００】
インテークマニホールド４１は各気筒に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。吸気管４２はインテークマニホールド４１の集合部に接続されている。インテークマニホールド４１及び吸気管４２は吸気通路を構成している。吸気管４２には、吸入空気の流れの上流から下流に向け、エアクリーナ４３、過給機４４のコンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５、及びスロットル弁４６が順に配設されている。スロットル弁アクチュエータ４７は、電子制御ユニット７０の指示に応じてスロットル弁４６の開度を変更するようになっている。【０１０１】
排気系統５０は、エキゾーストマニホールド５１、排気管５２、過給機４４のタービン４４ｂ、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）５３、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）５４、及び排気絞り弁５５を含んでいる。【０１０２】
エキゾーストマニホールド５１は各気筒に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。排気管５２はエキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド５１及び排気管５２は排気通路を構成している。排気管５２には、排ガスの流れの上流から下流に向け、過給機４４のタービン４４ｂ、ＤＯＣ５３、ＤＰＦ５４、及び排気絞り弁５５が配設されている。【０１０３】
過給機４４は周知の可変容量型過給機であり、そのタービン４４ｂには図示しない複数のノズルベーン（可変ノズル）が設けられている。更に、タービン４４ｂは、図示しない「タービン４４ｂのバイパス通路、及び、そのバイパス通路に設けられたバイパスバルブ」を備えている。ノズルベーン及びバイパスバルブは、電子制御ユニット７０の指示に応じて開度が変更され、その結果、過給圧が変更（制御）されるようになっている。即ち、本明細書において「過給機４４を制御する」とは、ノズルベーンの角度及び／又はバイパスバルブの開度を変更することによって過給圧を変更することを意味する。【０１０４】
ＤＯＣ５３は、排ガス中の未燃ガス（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する。即ち、ＤＯＣ５３により、ＨＣは水とＣＯ２に酸化され、ＣＯはＣＯ２に酸化される。更に、ＤＯＣ５３により、ＮＯｘのうちのＮＯがＮＯ２に酸化される。【０１０５】
ＤＰＦ５４は、炭素からなる煤及びこれに付着した有機物を含むＰＭ（パティキュレートマター）を捕集する。捕集された炭素はＤＰＦ５４に流入するＮＯ２によって酸化されてＣＯ２とＮＯとに変化する。【０１０６】
排気絞り弁５５は、電子制御ユニット７０の指示に応じて開度が変更され、その結果、排気圧力が変更（調整）されることにより、例えば、過給機４４による過給圧が変更（制御）されるようになっている。【０１０７】
高圧ＥＧＲシステム６０は、高圧排気還流管６１、高圧ＥＧＲ制御弁６２、及び高圧ＥＧＲクーラー６３を含んでいる。高圧排気還流管６１は、排気通路（エキゾーストマニホールド５１）であってタービン４４ｂよりも上流の位置と、吸気通路（インテークマニホールド４１）であってスロットル弁４６よりも下流の位置と、を連通している。高圧排気還流管６１は高圧ＥＧＲガス通路を構成している。高圧ＥＧＲ制御弁６２は高圧排気還流管６１に配設されている。高圧ＥＧＲ制御弁６２は、電子制御ユニット７０からの指示に応答して高圧ＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量（高圧ＥＧＲガス量）を変更し得るようになっている。【０１０８】
一方、低圧ＥＧＲシステム９０は、低圧排気還流管９１、低圧ＥＧＲ制御弁９２、及び低圧ＥＧＲクーラー９３を含んでいる。低圧排気還流管９１は、排気通路（排気管５２）であってＤＰＦ５４よりも下流の位置と、吸気通路（吸気管４２）であって過給機４４のコンプレッサ４４ａよりも上流の位置と、を連通している。低圧排気還流管９１は低圧ＥＧＲガス通路を構成している。低圧ＥＧＲ制御弁９２は低圧排気還流管９１に配設されている。低圧ＥＧＲ制御弁９２は、電子制御ユニット７０からの指示に応答して低圧ＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量（低圧ＥＧＲガス量）を変更し得るようになっている。【０１０９】
電子制御ユニット７０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、及びインターフェース等を含む。電子制御ユニット７０は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信（入力）するようになっている。更に、電子制御ユニット７０は、ＣＰＵからの指示に応じて、各種アクチュエータに指示（駆動）信号を送出するようになっている。【０１１０】
電子制御ユニット７０は、エアフローメータ７１、スロットル弁開度センサ７２、吸気管圧力センサ７３、燃料圧力センサ７４、筒内圧センサ７５、クランク角度センサ７６、高圧ＥＧＲ制御弁開度センサ７７、水温センサ７８、低圧ＥＧＲ制御弁開度センサ７９、及び排気絞り弁開度センサ８０と接続されている。【０１１１】
エアフローメータ７１は吸気通路内を通過する吸入空気（ＥＧＲガスを含まない新気）の質量流量を測定し、質量流量（以下、「吸入空気量Ｇａ」と称呼する）を表す信号を出力する。更に、エアフローメータ７１は吸入空気の温度を検出し、その吸気温ＴＨＡを表す信号を出力する。
スロットル弁開度センサ７２はスロットル弁開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力する。
吸気管圧力センサ７３は、吸気通路内であってスロットル弁４６よりも下流の吸気管内のガスの圧力（吸気管圧力）Ｐｉｍを表す信号を出力する。吸気管圧力Ｐｉｍは過給圧であると言うこともできる。【０１１２】
燃料圧力センサ７４は、コモンレール３３内の燃料の圧力（燃料圧力、燃料噴射圧、コモンレール圧）を検出し、燃料噴射圧Ｐｃｒを表す信号を出力する。
筒内圧センサ７５は、各気筒（燃焼室）に対応するように配設されている。筒内圧センサ７５は、対応する気筒内の圧力（即ち、筒内圧）を検出し、筒内圧Ｐｃｙを表す信号を出力する。
クランク角度センサ７６は、機関１０の図示しないクランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角度）に応じた信号を出力する。電子制御ユニット７０は、このクランク角度センサ７６及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒の圧縮上死点を基準とした機関１０のクランク角度（絶対クランク角度）θを取得する。更に、電子制御ユニット７０は、クランク角度センサ７６からの信号に基づいて、機関回転速度Ｎｅを取得する。【０１１３】
高圧ＥＧＲ制御弁開度センサ７７は、高圧ＥＧＲ制御弁６２の開度を検出し、その開度を表す信号Ｖｅｇｒｈを出力する。
低圧ＥＧＲ制御弁開度センサ７９は、低圧ＥＧＲ制御弁９２の開度を検出し、その開度を表す信号Ｖｅｇｒｌを出力する。
水温センサ７８は、機関１０の冷却水の温度（冷却水温）を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力する。【０１１４】
加えて、電子制御ユニット７０は、アクセル開度センサ８３、車速センサ８４、及び燃料残量センサ８５と接続されている。【０１１５】
アクセル開度センサ８３は、図示しないアクセルペダルの開度（アクセルペダル操作量）を検出し、アクセルペダル開度Ａｃｃｐを表す信号を出力する。
車速センサ８４は、機関１０が搭載された車両の走行速度を検出し、その走行速度（車速）Ｓｐｄを表す信号を出力する。
燃料残量センサ８５は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料の量（即ち、燃料残量）を検出し、その残量を表す信号Ｆｒを出力する。【０１１６】
（制御の概要）
次に、第１装置の作動の概要について説明する。第１装置は、前述した定義１、２、３、３’、４、及び５等の何れかによって規定される熱発生率重心位置が所定の目標熱発生率重心位置（以下、単に、「目標重心位置」とも称呼する）となるように燃焼制御を行う（即ち、燃焼パラメータを設定する）。目標熱発生率重心位置は、目標熱発生率重心角度又は目標クランク角度とも称呼される。尚、熱発生率重心位置は、燃焼波形が同じであれば、前述した定義１、２、３、３’、４、及び５の何れによっても同じクランク角度になる。【０１１７】
第１装置においては、熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように機関の運転状態（機関の負荷及び機関回転速度等）に対して燃焼パラメータが予め定められ且つＲＯＭに記憶されている。第１装置は、実際の機関の運転状態に応じてＲＯＭから燃焼パラメータを読み出し、その燃焼パラメータを使用する制御（即ち、フィードフォワード制御）によって熱発生率重心位置を目標重心位置に一致させる。更に、第１装置は、実際の熱発生率重心位置を筒内圧センサ７５が検出する筒内圧Ｐｃｙに基づいて推定し、その推定した熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように燃焼パラメータをフィードバック制御する。但し、係るフィードバック制御は必ずしも必須ではない。更に、フィードフォワード制御は実行せず、フィードバック制御のみにより熱発生率重心位置を目標重心位置と一致させてもよい。【０１１８】
上記制御においては、前述したように、例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧、パイロット噴射によって噴射される燃料の量、及び過給圧等の燃焼パラメータを、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして用いることにより、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値（目標重心位置）に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持して燃費を改善することができる。かかる燃焼パラメータとしては、例えば、前述した（１）乃至（１３）の１つ以上を採用することができる。また、熱発生率重心位置Ｇｃを進角又は遅角させる場合における、これらの燃焼パラメータの設定についても前述した通りである。【０１１９】
これらの燃焼パラメータの中で、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の燃料噴射に関するパラメータ（噴射系パラメータ）は、前述したように、補正時のレスポンスが良好であり、補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易である。かかる観点からは、熱発生率重心位置を制御するパラメータとして噴射系パラメータを用いることが望ましい。【０１２０】
しかしながら、前述したように、噴射系パラメータを用いて熱発生率重心位置を制御する場合、単位クランク角度当たりの燃焼室内の圧力（筒内圧）の変化量が大きくなり、例えば燃焼騒音等、燃焼に伴う騒音及び振動に与える影響が大きくなるため、結果として、例えば、当該機関が動力源として搭載される車両のユーザ（例えば運転者等）に不快感を与える虞がある。特に、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合においては、当該機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び振動が小さいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易い傾向がある。【０１２１】
また、前述したように、例えば、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合等、車両の速度を今後高める（即ち加速する）ことが想定される状況において良好なドライバビリティを維持するためには、加速性能の確保が重要である。しかしながら、例えば、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を進角させようとする場合、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により排気損が低減し、過給圧の低下を招く虞がある。かかる場合、例えば可変容量型過給機４４のタービン４４ｂが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して過給圧を補填しようとするとポンプ損失が悪化（増大）し、結果として燃費及び加速性能の両方を悪化させてしまう虞がある。【０１２２】
従って、機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満である場合に熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して燃費を改善しようとする際には、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大及び加速性能の悪化の懸念が少ない燃焼パラメータを使用して熱発生率重心を制御することが望ましい。かかる燃焼パラメータの具体例としては、過給機による過給圧を挙げることができる。【０１２３】
一方、機関の回転速度又は当該機関が搭載される車両の速度が高い場合においては、当該機関及び車両の作動に伴って発生する騒音及び／又は振動が大きいため、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がある。従って、かかる場合においては、前述したように、補正時のレスポンスが良好であり、補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易な燃焼パラメータを使用して熱発生率重心を制御することが望ましい。かかる燃焼パラメータの具体例としては、燃料噴射時期及び燃料噴射圧等の燃料噴射に関するパラメータ（噴射系パラメータ）を挙げることができる。【０１２４】
そこで、第１装置においては、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記燃焼制御部が、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、前記燃焼制御部が、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。【０１２５】
これに依れば、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合においては、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易いものの、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大の懸念が少ない燃焼パラメータである過給圧によって熱発生率重心が制御される。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制すると共に、加速性能を確保することもできる。一方、機関の回転速度又は当該機関が搭載される車両の速度が高い場合においては、補正時のレスポンスが良好であり、補正偏差の算出も容易な燃焼パラメータである、噴射系パラメータによって熱発生率重心が制御される。このように、第１装置に依れば、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。【０１２６】
（実際の作動）
次に、電子制御ユニット７０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と表記する）が実際に行う処理について説明する。尚、ここでは、熱発生率重心位置のフィードバック制御について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図４にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。このルーチンにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃｔｇｔと等しくなるように、燃焼パラメータがフィードバック制御により調整される。この際、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータが、機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けられる。また、本ルーチンは機関１０の気筒毎に実行される。【０１２７】
適当なタイミングになると、ＣＰＵは図４のステップ４００から処理を開始し、ステップ４１０に進んで種々の運転状態パラメータを上述したセンサ等から取得する。ＣＰＵは図４のステップ４２０に進み、燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率に基づいて、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを算出する。【０１２８】
具体的には、ＣＰＵは、筒内圧Ｐｃｙに基づいてクランク角度θ［ｄｅｇＡＴＤＣ］に対する単位クランク角度当たりの発熱量である熱発生率ｄＱ（θ）［Ｊ／ｄｅｇＡＴＤＣ］を周知の手法に基づいて算出する（例えば、特開２００５−５４７５３号公報、特開２００７−２８５１９４号公報等を参照）。【０１２９】
次いで、ＣＰＵは、前述した定義１、２、３、３’、４、及び５の何れかに基づいて、熱発生率重心位置Ｇｃを取得・推定する。ここでは、ＣＰＵは、熱発生率ｄＱ（θ）を下記（３）式に適用することにより、熱発生率重心位置Ｇｃを取得・推定する。尚、実際には、熱発生率重心位置Ｇｃは、（３）式をデジタル演算式に変換した式に基づいて計算される。（３）式において、ＣＡｓは燃焼が開始するクランク角度であり、ＣＡｅは燃焼が終了するクランク角度である。
【数５】
0005950041.tif 000006
【０１３０】
次に、ＣＰＵはステップ４３０に進み、算出された実際の熱発生率重心位置Ｇｃが予め定められた目標熱発生率重心位置Ｇｃｔｇｔ（第１クランク角度）よりも大きい（ＧｃがＧｃｔｇｔよりも遅角側にある）か否かを判定する。【０１３１】
上記ステップ４３０において実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置Ｇｃｔｇｔ（第１クランク角度）以下である（ＧｃがＧｃｔｇｔと等しいか又はＧｃｔｇｔよりも進角側にある）と判定される場合（ステップ４３０：Ｎｏ）、ＣＰＵはステップ４８０に進み、燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行することにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。尚、ステップ４８０における熱発生率重心位置Ｇｃの遅角化は必須の要件ではない。一方、上記ステップ４３０において実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置Ｇｃｔｇｔ（第１クランク角度）よりも大きい（ＧｃがＧｃｔｇｔよりも遅角側にある）と判定される場合（ステップ４３０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵはステップ４４０に進み、機関回転速度Ｎｅが予め定められた第１回転速度Ｎｅ１未満であるか否かを判定する。【０１３２】
上記ステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であると判定された場合（ステップ４４０：Ｎｏ）、ＣＰＵはステップ４７０に進み、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行することにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる。この際、機関回転速度Ｎｅが高く、当該機関の作動に伴って発生する騒音及び／又は振動が大きい。従って、前述したように、このように噴射系パラメータを用いて熱発生率重心位置Ｇｃを制御しても燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難く、ユーザに不快感を与える虞が低減される。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。一方、上記ステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１未満であると判定された場合（ステップ４４０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵはステップ４５０に進み、当該機関が搭載された車両の走行速度（車速）Ｓｐｄが予め定められた第１速度Ｓｐｄ１未満であるか否かを判定する。【０１３３】
上記ステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であると判定された場合（ステップ４５０：Ｎｏ）、ＣＰＵはステップ４７０に進み、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。一方、上記ステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１未満であると判定された場合（ステップ４５０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵはステップ４６０に進み、過給機による過給圧を増大させる。この場合、機関回転速度Ｎｅ及び車速Ｓｐｄが共に低く、当該機関の作動に伴って発生する騒音及び振動が小さい。従って、前述したように、かかる場合に噴射系パラメータを用いて熱発生率重心位置Ｇｃを制御すると燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易く、ユーザに不快感を与える虞が高まる。しかしながら、ステップ４６０においては、過給機による過給圧を増大させることにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる。その結果、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制すると共に加速性能を確保しつつ、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを目標熱発生率重心位置Ｇｃｔｇｔ（第１クランク角度）に近付けるように制御することができる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。【０１３４】
以上、説明したように、第１装置は、過給機を備える機関の気筒に供給される燃料の燃焼状態パラメータである燃焼パラメータを設定する燃焼制御部を備える。当該機関制御装置は、少なくとも第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの特定負荷範囲内に前記機関の負荷があるとき、前記燃料の燃焼により発生する熱の単位クランク角度当たりの量である熱発生率により定まる熱発生率重心位置が第１クランク角度に等しくなるように前記燃焼パラメータを前記燃焼制御部が設定する。【０１３５】
更に、前記燃焼制御部は、
前記熱発生率重心位置が前記第１クランク角度よりも遅角側にある場合において、
前記機関の回転速度が第１回転速度未満であり且つ前記機関が搭載される車両の速度が第１速度未満であるときには、前記過給機の過給圧の増大を実行し、
前記機関の回転速度が前記第１回転速度以上であるか又は前記車両の速度が前記第１速度以上であるときには、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。【０１３６】
これに依れば、機関の回転速度及び当該機関が搭載される車両の速度が低い場合においては、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され易いものの、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大の懸念が少ない燃焼パラメータである過給圧によって熱発生率重心が制御されるので、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制すると共に、加速性能を確保することもできる。一方、機関の回転速度又は当該機関が搭載される車両の速度が高い場合においては、補正時のレスポンスが良好であり、補正偏差の算出も容易な燃焼パラメータである、噴射系パラメータによって熱発生率重心が制御される。このように、第１装置に依れば、熱発生率重心位置を制御するために用いるパラメータを機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況に応じて使い分けることにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、機関の負荷及び／又は機関回転速度に依らず熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。
【実施例２】
【０１３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る機関制御装置（以下、「第２装置」とも称呼する）について説明する。第２装置は、電子制御ユニット７０のＣＰＵが「図４に示したルーチン」に代えて「図５に示したルーチン」を実行する点のみにおいて第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。【０１３８】
先ず、図５に示したルーチンにおいては、熱発生率重心位置Ｇｃと目標熱発生率重心位置（の上限値Ｇｃ１）とを対比するステップ５２０（図４におけるステップ４３０に該当）の前に、ステップ５１０において、その時点における機関及び車両の運転状況並びに各種燃焼パラメータの設定値等に基づいて筒内最高圧（Ｐｍａｘ）が算出される。その後、ステップ５１２において、斯くして算出されたＰｍａｘが機関の筒内圧の設計上の上限値である最大筒内圧（上限圧）未満に収まっているか否かが判定される。Ｐｍａｘが上限圧未満に収まっていない（Ｐｍａｘ≧上限圧）場合は、ＣＰＵはステップ４８０に進み、図４に示したルーチンと同様に、燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行することにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、第２装置においては、筒内圧が機関の設計上の上限値を超えないように制御することができる。【０１３９】
また、図４に示したルーチンにおいては、熱発生率重心位置Ｇｃを目標熱発生率重心位置Ｇｃｔｇｔに近付けるように燃焼パラメータが設定されたが、図５に示したルーチンにおいては、熱発生率重心位置Ｇｃを目標熱発生率重心位置の許容範囲内に収めるように燃焼パラメータが設定される。より具体的には、図５に示したルーチンを実行する第２装置においては、図４に示したルーチンと同様に、ステップ４２０において熱発生率重心位置Ｇｃが算出される。しかしながら、次のステップ５２０においては、図４に示したルーチンとは異なり、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の許容範囲の上限値Ｇｃ１よりも大きいか否かが判定される。【０１４０】
上記ステップ５２０において熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）よりも大きい（ＧｃがＧｃ１よりも遅角側にある）と判定される場合（ステップ５２０：Ｙｅｓ）は、図４に示したルーチンと同様に、ＣＰＵはステップ４４０に進み、機関回転速度Ｎｅが予め定められた第１回転速度Ｎｅ１未満であるか否かを判定する。【０１４１】
上記ステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１未満であると判定された場合（ステップ４４０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵはステップ４５０に進み、当該機関が搭載された車両の走行速度（車速）Ｓｐｄが予め定められた第１速度Ｓｐｄ１未満であるか否かを判定する。【０１４２】
上記ステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１未満であると判定された場合（ステップ４５０：Ｙｅｓ）、図４に示したルーチンと同様に、ＣＰＵはステップ４６０に進み、過給機による過給圧を増大させる。これにより、図５に示したルーチンを実行する第２装置においても、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制すると共に加速性能を確保しつつ、実際の熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）未満となるように制御することができる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。【０１４３】
一方、上記ステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であると判定された場合（ステップ４４０：Ｎｏ）及び上記ステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であると判定された場合（ステップ４５０：Ｎｏ）は、図４に示したルーチンと同様に噴射系パラメータを用いて、目標熱発生率重心位置の許容範囲内に収まるように熱発生率重心Ｇｃが制御される。しかしながら、図５に示したルーチンにおいては、機関の回転速度及び車速の状況に応じて、燃料噴射時期及び燃料噴射圧をよりきめ細かく使い分ける点において、図４に示したルーチンと異なる。この点については後に詳述する。【０１４４】
ところで、図５に示したルーチンにおいては、上記ステップ５２０において熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）以下である（ＧｃがＧｃ１と等しいか又はＧｃ１よりも進角側にある）と判定される場合（ステップ５２０：Ｎｏ）は、図４に示したルーチンとは異なり、ＣＰＵはステップ５２２に進み、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の許容範囲の上限値Ｇｃ１よりも小さく且つ下限値Ｇｃ２よりも大きいか否か（熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の許容範囲内に収まっているか否か）が判定される。【０１４５】
上記ステップ５２２において熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の許容範囲内に収まっていると判定された場合（ステップ５２２：Ｙｅｓ）は、前述したように、例えば燃費の最小化等、所望の制御結果が達成されている。従って、かかる場合、第２装置においては、燃焼パラメータの設定を変更せずに、ステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。その結果、熱発生重心位置Ｇｃは変更されず、所望の制御結果が達成された状態が維持される。また、熱発生重心位置Ｇｃのハンチングの発生等を低減して、制御を安定させる効果も期待される。【０１４６】
一方、上記ステップ５２２において熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の許容範囲内に収まっていない（即ち、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の下限値Ｇｃ２と等しいか又はＧｃ２よりも進角側にある）と判定された場合（ステップ５２２：Ｎｏ）は、熱発生率重心位置が過度に進角側にあることを意味する。この場合、ＣＰＵはステップ４８０に進み、図４に示したルーチンと同様に、燃料噴射圧の減少及び燃料噴射時期の遅角の何れか一方又は両方を実行することにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、熱発生率重心位置が過度に進角側にあるために排気損が低減して過給圧の低下を招く虞を低減することができる。【０１４７】
ところで、上述したように、図５に示したルーチンにおいては、上述したステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であると判定された場合（ステップ４４０：Ｎｏ）及び上述したステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であると判定された場合（ステップ４５０：Ｎｏ）、機関の回転速度及び車速の状況に応じて、燃料噴射時期と燃料噴射圧とがよりきめ細かく使い分けられる。具体的には、上述したステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であると判定された場合（ステップ４４０：Ｎｏ）、ＣＰＵはステップ５３０に進み、燃料噴射圧の増大を実行することにより、熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。一方、上述したステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であると判定された場合（ステップ４５０：Ｎｏ）は、ＣＰＵはステップ５３６に進み、燃料噴射時期の進角を実行する。その後、ＣＰＵはステップ４９０に進み、本ルーチンを一旦終了する。【０１４８】
以上説明してきたように、図５に示したルーチンを実行する第２装置においては、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）より遅角側にある場合（ステップ５２０：Ｙｅｓ）において、機関が搭載される車両の速度Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であっても機関の回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１未満であるとき（ステップ４４０：Ｙｅｓ且つステップ４５０：Ｎｏ）には、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧ではなく、燃焼騒音に与える影響が相対的に小さい燃料噴射時期を変更することにより熱発生率重心の制御を行う（ステップ５３６）。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大をより有効に抑制しつつ、熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。【０１４９】
一方、第２装置においては、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）より遅角側にある場合（ステップ５２０：Ｙｅｓ）において、機関の回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であるとき（ステップ４４０：Ｎｏ）には、燃焼騒音に与える影響が相対的に大きい燃料噴射圧を変更することにより熱発生率重心の制御を行う（ステップ５３０）。これにより、ユーザに不快感を与える騒音及び振動の増大を抑制しつつ、熱発生率重心位置を所定の一定値に維持して、燃費を改善することができる。【０１５０】
但し、本発明に係る機関制御装置において、熱発生率重心位置が目標熱発生率重心位置の上限値（第１クランク角度）より遅角側にある場合において、熱発生率重心の制御に用いるパラメータとしての燃料噴射時期及び燃料噴射圧を使い分けるパターンは、上記に限定されるものではない。【０１５１】
例えば、前述したように、機関の回転速度が高い運転領域においては燃料噴射圧が高く設定されている場合があり、かかる状況においては燃料噴射圧の上げしろは多くは残っていない虞がある。その結果、燃料噴射圧の増大のみによっては熱発生率重心を十分に進角させることが困難である虞がある。かかる場合においては、燃料噴射時期を変更することによる熱発生率重心の制御を追加的に行ってもよい。即ち、上述したように熱発生率重心位置が第１クランク角度よりも遅角側にある場合において機関の回転速度が第１回転速度以上であるときに燃焼制御部が燃料噴射圧の増大を実行することにより進角された熱発生率重心位置が未だに第１クランク角度よりも遅角側にある場合は、燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を更に進角させてもよい。【０１５２】
また、前述した（ａ）の場合においては、機関回転速度が第１回転速度以上であり且つ機関が搭載される車両の速度（車速）が第１速度以上である。かかる場合、当該機関から発生する騒音及び振動が大きく、例えば、風切り音、ロードノイズ等も大きい状況が想定される。即ち、かかる場合においては、燃料の燃焼に伴う騒音及び振動の変化がユーザに検知され難い傾向がより強い。従って、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が高い場合には、熱発生率重心の制御を行うための噴射系パラメータとして燃料噴射圧及び燃料噴射時期の何れを選択してもよく、燃料噴射圧及び燃料噴射時期の両方を選択してもよい。【０１５３】
更に、補正時のレスポンスが良好であり且つ補正に伴う熱発生率重心位置の偏差（補正偏差）の算出も容易であるという観点からは、機関が搭載される車両の速度が高く且つ機関の回転速度が高い場合において熱発生率重心位置を制御する噴射系パラメータとして燃料噴射時期を選択することがより望ましい。このように、本発明の種々の実施態様に係る機関制御装置においては、燃焼制御部が、熱発生率重心の制御に用いるパラメータとしての燃料噴射時期及び燃料噴射圧を、例えば、機関の回転速度及び車速の状況等に応じて、様々にきめ細かく使い分けることができる。
【実施例３】
【０１５４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る機関制御装置（以下、「第３装置」とも称呼する）について説明する。第３装置は、電子制御ユニット７０のＣＰＵが、「図４に示したルーチンに含まれるステップ４７０」に代えて「図６に示したルーチン」を実行する点のみにおいて第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。【０１５５】
前述したように、図４に示したルーチンにおいては、ステップ４４０において機関回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であると判定された場合（ステップ４４０：Ｎｏ）、及びステップ４５０において車速Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であると判定された場合（ステップ４５０：Ｎｏ）、の何れの場合においても、ＣＰＵはステップ４７０に進み、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行することにより、実際の熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる。【０１５６】
しかしながら、前述したように、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置を進角させようとすると、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により排気損が低減し、過給圧の低下を招く虞がある。かかる場合、例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して過給圧を補填しようとするとポンプ損失が悪化（増大）し、結果として燃費及び加速性能の両方を悪化させてしまう虞がある。【０１５７】
そこで、第３装置においては、熱発生率重心位置Ｇｃが目標熱発生率重心位置の上限値Ｇｃ１（第１クランク角度）よりも遅角側にある場合において、機関の回転速度Ｎｅが第１回転速度Ｎｅ１以上であるか又は機関が搭載される車両の速度Ｓｐｄが第１速度Ｓｐｄ１以上であるときであっても、機関のアクセル開度（Ａｃｃｐ）が第１開度Ａｃｃｐ１より大きく、且つ、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角により熱発生率重心位置Ｇｃが第１クランク角度Ｇｃ１に近付くことに起因するトルクの上昇幅（ΔＴＱ２）の絶対値が、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角による過給圧の低下を補填することに伴う機関のポンプ損失の増大に起因するトルクの低下幅（ΔＴＱ１）の絶対値よりも小さいと判定されるときは、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れも実行しない。【０１５８】
具体的には、第３装置においては、図４に示したルーチンに含まれるステップ４７０にＣＰＵが進む局面においても、「図４に示したルーチンに含まれるステップ４７０」に代えて「図６に示したルーチン」を実行する。詳しくは、ステップ６００において、当該車両において加速要求があるか否かを判断するための指標として、アクセル開度Ａｃｃｐを検出する。その後、ＣＰＵはステップ６１０に進み、アクセル開度Ａｃｃｐが第１開度Ａｃｃｐ１よりも大きいか否か（加速要求があるか否か）が判定される。【０１５９】
上記ステップ６１０においてアクセル開度Ａｃｃｐが第１開度Ａｃｃｐ１よりも大きくない（Ａｃｃｐ≦Ａｃｃｐ１）と判定された場合（ステップ６１０：Ｎｏ）は、上述したような加速性能の悪化を考慮する必要は無いので、ＣＰＵはステップ６６０に進み、図４に示したルーチンに含まれるステップ４７０と同様に、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。一方、上記ステップ６１０においてアクセル開度Ａｃｃｐが第１開度Ａｃｃｐ１よりも大きい（Ａｃｃｐ＞Ａｃｃｐ１）と判定された場合（ステップ６１０：Ｙｅｓ）は、上述したような加速性能の悪化を招くことは回避すべきであるので、ＣＰＵはステップ６２０に進み、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角に伴う過給圧の低下量（ΔＰｉｍ）を算出し、斯くして算出されたΔＰｉｍを例えば可変容量型過給機のタービンが備えるノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度を小さくする等して補填する際に生ずる過給効率の低下量を、例えば、過給圧、タービン入圧、ノズルベーン及び／又はバイパスバルブの開度、並びに吸気量等に基づいて算出する。【０１６０】
その後、ＣＰＵはステップ６３０に進み、算出された過給効率に基づいてトルクの低下幅（ΔＴＱ１）を算出する。また、熱発生率重心位置Ｇｃの進角化に伴うトルクの上昇幅（ΔＴＱ２）については、例えば、燃料噴射圧の増大及び／又は燃料噴射時期の進角の結果として達成される新たな熱発生率重心位置Ｇｃにおける各種燃焼パラメータの値、並びに機関及び当該機関が搭載される車両の運転状況（例えば、機関回転数Ｎｅ、車速Ｓｐｄ等）等に基づいて算出する。【０１６１】
更に、ＣＰＵはステップ６４０に進み、上記のようにして算出されたトルクの低下幅（ΔＴＱ１）及び上昇幅（ΔＴＱ２）の絶対値の大小関係を判定する。具体的には、ステップ６４０において、トルクの低下幅（ΔＴＱ１）の絶対値（｜ΔＴＱ１｜）がトルクの上昇幅（ΔＴＱ２）の絶対値（｜ΔＴＱ２｜）よりも大きいか否かが判定される。ステップ６４０においてトルクの上昇幅の絶対値がトルクの低下幅の絶対値以上である（｜ΔＴＱ１｜≦｜ΔＴＱ２｜）と判定された場合（ステップ６４０：Ｎｏ）は、上述したような加速性能の悪化を招く虞が低い。従って、ＣＰＵはステップ６６０に進み、図４に示したルーチンに含まれるステップ４７０と同様に、燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角の何れか一方又は両方を実行する。一方、ステップ６４０においてトルクの上昇幅の絶対値がトルクの低下幅の絶対値未満である（｜ΔＴＱ１｜＞｜ΔＴＱ２｜）と判定された場合（ステップ６４０：Ｙｅｓ）は、上述したような加速性能の悪化を招く虞が高い。従って、ＣＰＵは燃料噴射圧の増大及び燃料噴射時期の進角を禁止する（ステップ６５０）。このように、第３装置に依れば、加速要求がある場合には加速性能を確保しつつ燃費を改善することができる。【０１６２】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施態様につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものと解釈されるべきではなく、請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１６３】
１０…機関、２０…機関本体部、２１…本体、２２…気筒、２３…燃料噴射弁、３０…燃料供給系統、３１…燃料加圧ポンプ、３２…燃料送出管、３３…コモンレール、４０…吸気系統、４１…インテークマニホールド、４２…吸気管、４３…エアクリーナ、４４…過給機、４４ａ…コンプレッサ、４４ｂ…タービン、４５…インタークーラー、４６…スロットル弁、４７…スロットル弁アクチュエータ、５０…排気系統、５１…エキゾーストマニホールド、５２…排気管、５３…ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、５４…ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、５５…排気絞り弁、６０…高圧ＥＧＲシステム、６１…高圧排気還流管、６２…高圧ＥＧＲ制御弁、６３…高圧ＥＧＲクーラー、７０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、７１…エアフローメータ、７２…スロットル弁開度センサ、７３…吸気管圧力センサ、７４…燃料圧力センサ、７５…筒内圧センサ、７６…クランク角度センサ、７７…高圧ＥＧＲ制御弁開度センサ、７８…水温センサ、７９…低圧ＥＧＲ制御弁開度センサ、８０…排気絞り弁開度センサ、９０…低圧ＥＧＲシステム、９１…低圧排気還流管、９２…低圧ＥＧＲ制御弁、及び９３…低圧ＥＧＲクーラー。
【図１】
0005950041.tif 000008
【図２】
0005950041.tif 000009
【図３】
0005950041.tif 000010
【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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