(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することのできる圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを提供する。【解決手段】圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置として、メイン噴射Ｍｎの着火時期（メイン着火時期）を検出するプログラムと、その検出値（タイミングｔ１０）を所定の範囲（閾値ＴＨ１１〜閾値ＴＨ１２）内に収める側の方向へ、メイン噴射実行時期の指令値を補正するプログラムと、補正された指令値が所定の範囲（判定値ＴＨ１３に応じた範囲）内にあるか否かを判断するプログラムと、同指令値が範囲内にない旨判断された場合に、指令値がその範囲の遅角側及び進角側のいずれにあるかに応じて、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値を補正するプログラムと、を備える構成とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、
前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、
前記第１の補正手段により補正された第１指令値が所定の範囲である第１許容範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により第１指令値が第１許容範囲内にない旨判断された場合に、それら第１指令値と第１許容範囲とについて第１指令値が第１許容範囲の遅い側及び早い側のいずれにあるかに応じて前記着火時期検出手段による検出値をその同一方向の遅い側又は早い側へ移動させるように、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値以外の所定の指令値である第２指令値を補正する第２の補正手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記第１の補正手段による補正処理、及び、前記判断手段による判断処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間、繰り返し行う手段を備える請求項１に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記第２の補正手段は、前記判断手段により第１指令値が第１許容範囲内にない旨判断される都度、前記第２指令値を所定変化量ずつ累積的に変化させるものである請求項２に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記第２の補正手段により累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断する累積判断手段と、
前記累積判断手段により変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値でも前記第２指令値でもない所定の指令値の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行う手段と、
を備える請求項３に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの１燃焼サイクル中にあって前記メイン噴射の実行に先立って燃料を噴射する事前サブ噴射を行う事前サブ噴射実行手段を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
前記第２指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値である請求項５に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
前記第２指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である請求項６に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項８】
前記第１の補正手段によりメイン噴射実行時期を進角側又は遅角側に補正する場合に、その進遅角方向と同じ方向に前記事前サブ噴射の実行時期を変更する手段を備える請求項５〜７のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項９】
前記第２指令値は、前記燃焼室での燃料の着火し易さに作用するパラメータである請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１０】
前記判断手段にて用いられる第１許容範囲は、所定の第１基準値とその第１基準値からの許容乖離量とによって規定される範囲であり、
前記判断手段は、前記第１の補正手段により補正された第１指令値と前記第１基準値との乖離量が前記許容乖離量よりも小さいか否かを判断して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合にその第１指令値が第１許容範囲内にある旨判断するものである請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１１】
前記判断手段にて用いられる第１基準値は、前記燃料噴射弁に対する指令値が前記エンジンに関する所定パラメータに対して関連付けられた噴射制御用マップの初期値である請求項１０に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１２】
前記シリンダには、前記燃焼室の圧力に対応した検出信号を出力する筒内圧センサが設けられており、
前記着火時期検出手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１３】
前記着火時期検出手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいて、所定時間あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移を求めるとともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである請求項１２に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１４】
シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、
所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、
前記許可条件判断手段により許可条件が成立している旨判断された場合にのみ、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１５】
シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、
前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、
所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、
前記許可条件判断手段により許可条件が成立していない旨判断された場合に、前記第１の補正手段による補正係数の更新を所定の条件が成立するまで禁止又は制限する手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１６】
前記許可条件判断手段は、前記第１の補正手段により補正された第１指令値が所定の範囲である第１許容範囲内にあるか否かを判断して第１指令値が第１許容範囲内にある場合に許可条件が成立している旨判断するものである請求項１４又は１５に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１７】
シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御することによって、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期を制御する装置において、
前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を可変設定することによりメイン着火時期を目標値へ近づける第１の制御と、前記第１指令値に加え、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値以外の所定の指令値である第２指令値も可変設定することにより、メイン着火時期を目標値へ近づける第２の制御との各制御則が予め実行可能な態様で用意され、
その時のメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出して、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さい場合には、前記第１の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるとともに、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第２の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づける制御手段を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第１指令値の制御量を制限した状態で前記第２の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるものである請求項１７に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項１９】
シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射によりメイン燃料が噴射されてからそのメイン燃料が着火するまでの時間であるメイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを検出する着火遅れ時間検出手段と、
前記着火遅れ時間検出手段による検出値に基づいて、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、メイン着火遅れ時間に作用する所定の指令値である着火遅れ指令値を可変設定する着火遅れ時間制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２０】
前記着火遅れ指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記エンジンの１燃焼サイクル中にあって前記メイン噴射の実行に先立って燃料を噴射する事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値である請求項１９に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２１】
前記事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である請求項２０に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２２】
前記着火遅れ時間検出手段は、
前記燃料噴射弁によりメイン噴射が開始されたタイミングであるメイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する噴射時期検出部と、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出部と、
これら噴射時期検出部及び着火時期検出部による各検出値に基づいて、メイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを算出する着火遅れ時間算出部と、
を有して構成されるものである請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２３】
前記噴射時期検出部は、前記燃料噴射弁に対する指令値、及び、前記燃料噴射弁の動作状態を示すパラメータ、の少なくとも一方に基づいて、メイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２４】
前記着火遅れ時間制御手段は、前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の基準値へ近づくように、前記着火遅れ指令値を可変設定するものである請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２５】
前記着火遅れ時間制御手段は、前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判断して、検出値がその許容範囲内に収まっていない場合には、その検出値を許容範囲内に収める側の方向へ、前記着火遅れ指令値を補正するものである請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２６】
圧縮着火式エンジンの燃焼室へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用され、前記エンジンの１燃焼サイクル中に前記燃料噴射弁による複数回の燃料噴射を実行するとともに、その複数回の燃料噴射のうち２回目以降の燃料噴射である特定噴射について燃料の着火時期を目標に収束させるべく着火時期フィードバック制御を実行する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置において、
前記特定噴射について実着火時期とその目標との着火時期偏差、又は同偏差に基づき算出される着火時期フィードバック制御量の少なくともいずれかが所定値以上であることを判定する判定手段と、
前記判定手段により着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量のいずれかが所定値以上である旨判定された場合に、前記特定噴射の直前の前噴射について噴射量を変更する前噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２７】
前記前噴射制御手段は、前記着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が、前記実着火時期が目標よりも遅いことに相当するものである場合に、前記前噴射の噴射量を増量し、前記実着火時期が目標よりも早いことに相当するものである場合に、前記前噴射の噴射量を減量するものである請求項２６に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２８】
前記着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量を比較判定するための前記所定値を、前記特定噴射の目標着火時期に基づいて可変に設定する手段を備える請求項２６又は２７に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２９】
前記特定噴射の着火時期フィードバック制御において当該特定噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合に、その進遅角方向と同じ方向に前記前噴射の実行時期を変更する手段を備える請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置と、該燃焼制御装置の制御対象とされる前記エンジンシステム内のアクチュエータと、該アクチュエータの作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段と、を備えることを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式エンジンと筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば自動車等の動力源として用いられるエンジン（特に内燃機関）では、適宜の燃料噴射弁（インジェクタ）により噴射供給された燃料を、所定シリンダ内の燃焼室で、着火、燃焼して、所定の出力軸（クランク軸）にトルク（動力）を生成している。そして近年、自動車用のディーゼルエンジン等では、１燃焼サイクル中において出力トルクを生成するためのメイン噴射を行う前又は後に、該メイン噴射よりも少量の噴射量（通常は微小量）にてサブ噴射を行う噴射方式、いわゆる多段噴射方式が採用されるようになってきている。例えば今日、燃料燃焼時の騒音やＮＯｘ排出量の増大が問題視されており、その改善のため、メイン噴射の前に少量の噴射量にてパイロット噴射やプレ噴射を行うことがある。また、メイン噴射の後においても、拡散燃焼の活性化、ひいてはＰＭ排出の低減等を目的として、アフタ噴射（噴射時期はメイン噴射に近接した燃料燃焼中）を行ったり、あるいは排気温度の昇温や還元成分供給による触媒の活性化等を目的として、ポスト噴射（噴射時期はメイン噴射に対して大きく遅角した燃焼終了後）を行ったりすることがある。近年のエンジン制御では、これら各種の噴射の１つ又は任意の組み合わせをもって、様々な状況に対してより適した噴射態様（噴射パターン）で、エンジンに対する燃料の供給が行われている。
【０００３】
しかしながら、こうした多段噴射方式のシステムでは、サブ噴射が微小量で行われることから、環境条件による影響を受け易い。例えばＰＣＣＩ燃焼やＨＣＣＩ燃焼のような不安定な燃焼では、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼量（パイロット燃焼量）が変化し易くなる。例えば外乱（燃料性状や吸気温度の変化等）により影響を受けることで、このパイロット燃焼量は変動する。そして、こうしたパイロット燃焼量の変動が生じると、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼特性（メイン燃焼量やメイン燃焼時期等）にも、その影響が及ぼされる。このため、多段噴射制御を行う場合には、メイン燃焼の燃焼特性に誤差（ずれ）が生じ易くなる。そして、このような燃焼特性の誤差が生じた場合には、エミッションの悪化や燃焼状態の不安定化が懸念されるようになる。
【０００４】
そこで従来、例えば特許文献１に記載されるように、燃焼室の圧力（筒内圧力）に対応した検出信号を出力する筒内圧センサ（ＣＰＳ）を用いて、メイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期（燃焼開始時期）を算出（検出）する装置なども提案されている。この装置では、ディーゼルエンジン（圧縮着火式筒内噴射エンジン）を対象にして、筒内圧センサによりエンジン運転中の筒内圧力を測定するとともに、そのセンサ出力に基づいて、詳しくは筒内圧力と熱発生率との間に相関があることを利用してメイン着火時期を検出する。そして、そのメイン着火時期の検出値と時々の目標値との偏差を小さくするように、メイン着火時期に作用するパラメータ、すなわち筒内噴射用の燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値を可変設定することで、時々のメイン着火時期を所望の値へフィードバック制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１００５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１７に、上記特許文献１に記載の装置について発明者が実験等を行って得たメイン噴射の燃焼特性（熱発生率の推移）を示す。なお、同図１７において、（ａ）は、燃料噴射弁に対する噴射指令（パルス幅が噴射時間に相当するパルス信号）の推移を、また（ｂ）は、燃料が燃焼して発生する単位クランク角度（単位出力軸回転角度）あたりの熱量である熱発生率の推移を、それぞれ示すタイミングチャートである。
【０００６】
同図１７に示されるように、メイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期（燃焼開始時期）であるメイン着火時期（例えば熱発生率の波形中、燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして検出可能）は、燃料性状（例えば軽油燃料におけるセタン価）によって変化する。具体的には、特に低負荷のように燃焼室温度が比較的低い条件では、例えば図中に一点鎖線Ｌ５１ａで示す高セタン価燃料よりも図中に二点鎖線Ｌ５１ｂで示す低セタン価燃料の方が、着火遅れ時間が長く、且つ、熱発生率が低くなる。これは、燃料着火までに要する時間が高セタン価燃料よりも低セタン価燃料の方が長いこと、及び、燃料が燃焼して発生する単位燃料量あたりの熱量である燃焼率（燃焼し易さに相当）が、低セタン価燃料の場合よりも高セタン価燃料の場合の方が高くなることによる。そしてこれにより、低セタン価燃料の場合では、燃料自体の着火性に加えて、パイロット噴射により発生する熱量が、高セタン価燃料の場合よりも少なくなり、ひいてはシリンダ内（厳密には燃焼室）の雰囲気が、高セタン価燃料の場合よりも着火しにくい雰囲気となる。このため、低セタン価燃料の場合には、メイン噴射による燃焼の着火時期（メイン着火時期）が、高セタン価燃料の場合のタイミングｔ５０よりも遅いタイミングｔ５０ｂとなる。また、パイロット燃料の着火（タイミングｔ５０ａ）からメイン燃料の着火（タイミングｔ５０ｂ）までの時間（両タイミングの間隔）や、メイン噴射を実行（開始）してから燃焼が開始する（着火する）までの時間（メイン着火遅れ時間）についても、これらは共に、高セタン価燃料の場合よりも長くなる。そして、メイン着火遅れ時間が長くなることで、メイン着火時期における燃焼室の圧力（筒内圧力）、ひいては燃焼率（燃焼し易さ）が低下して、メイン噴射に関する最大熱発生率（例えば熱発生率の波形中、上記メイン着火時期近傍での極大点として検出可能）についてもこれが、高セタン価燃料の場合と比較して低くなる。
【０００７】
このように、通常、セタン価が低いほど、上記メイン噴射に関する最大熱発生率は低くなる。したがって、セタン価が低過ぎる燃料を用いた場合には、そのメイン噴射により、十分な燃焼量（熱発生率）、ひいては十分なトルクが得られなくなる。そしてこれにより、エミッションの悪化（ＨＣ発生量の増大による白煙発生等）や、運転性（ドライバビリティ）悪化等が懸念されるようになり、悪くすると、失火に至る。
【０００８】
そこで発明者は、上記特許文献１に記載の装置により、メイン噴射実行時期（噴射開始タイミング）の可変設定に基づくメイン着火時期のフィードバック制御を行って、低セタン価燃料の場合にも、メイン着火時期を、高セタン価燃料の場合のタイミングと同程度に早いタイミング（図１７中のタイミングｔ５０）に制御するようにした。具体的には、筒内圧センサの出力から求めたメイン着火時期の検出値（上記タイミングｔ５０ｂ）が、より進角側のタイミングｔ５０になるように、上記メイン噴射実行時期に関する指令値（例えば図１７（ａ）中に示すパルス信号）を、補正前のタイミングｔ５１よりも進角側のタイミングｔ５２へ補正するようにした。こうすることで、低セタン価燃料の場合にも、メイン着火時期をタイミングｔ５０に制御することが可能になる（図１７中の実線Ｌ５２）。なお、上記メイン噴射実行時期（厳密にはその指令値）の補正に際しては、そのメイン噴射実行時期の変更（補正）に対応してパイロット噴射の実行時期についてもこれを、例えば両噴射のインターバルを一定（又は所定間隔）に保つように、より進角側のタイミングへ変更（補正）するようにした。
【０００９】
しかしながら、低セタン価燃料について上記のような制御（メイン着火時期のフィードバック制御）を行った場合でも、パイロット噴射により燃焼率が十分に高められないことで、高セタン価燃料の場合よりもメイン着火遅れ時間が長くなることに変わりはない。このため、上記メイン噴射の実行時期（噴射開始タイミング）を早め過ぎてしまうと、パイロット噴射の未燃燃料と共にメイン噴射開始からそれまでに噴射された大量の燃料が、図１７中に実線Ｌ５２にて示されるように、メイン着火時期（図１７中のタイミングｔ５０）で一気に着火、燃焼して、過剰な熱発生、ひいては過剰な筒内圧力の上昇を引き起こしてしまう可能性がある。そして、このように過剰な筒内圧力の上昇が発生すると、騒音や振動が発生したり、あるいは上記燃料の燃焼が行われるシリンダに対してその機械的強度を超えるような衝撃を与えたりして、悪くすると、シリンダ寿命の低下や破損に至る懸念がある。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することのできる圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力（例えばトルク）を生成する圧縮着火式エンジン（内燃機関）と、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期（燃焼開始時期）であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータ（例えば所定時間あたりの発生熱量である熱発生率の波形中の所定ポイントを示すタイミング）を検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲（例えば固定の範囲、あるいはその時のエンジン運転状態等に応じて可変設定される範囲）内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、前記第１の補正手段により補正された第１指令値が所定の範囲である第１許容範囲内にあるか否かを判断（例えば第１指令値自体又はこの第１指令値に応じて変化するパラメータの値等から判断）する判断手段と、前記判断手段により第１指令値が第１許容範囲内にない旨判断された場合に、それら第１指令値と第１許容範囲とについて第１指令値が第１許容範囲の遅い側（いわゆる遅角側）及び早い側（いわゆる進角側）のいずれにあるかに応じて前記着火時期検出手段による検出値をその同一方向の遅い側（いわゆる遅角側）又は早い側（いわゆる進角側）へ移動させるように、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値以外の所定の指令値（１種類の指令値でも複数種の指令値でもよい）である第２指令値を補正する第２の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
発明者は、システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、燃料噴射弁に対するメイン噴射時期の指令値（第１指令値）だけでなく、該指令値以外の所定指令値（第２指令値）も補正してメイン着火時期を制御することで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を、前述した騒音等の不都合の生じない範囲（第１許容範囲）に収めることができることを見出し、上記装置を発明した。すなわち、こうした構成であれば、例えばメイン着火時期を早める（又は遅くする）べくメイン噴射時期を早め過ぎて（又は遅くし過ぎて）しまい、判断手段により第１指令値が第１許容範囲内にない（想定していた位置から過剰にずれている）旨判断された場合には、他のパラメータにより補助的にメイン着火時期をそのメイン噴射時期のずれ方向と同一の方向へ可変制御することが可能になる。そして、こうした他のパラメータによる補助的な制御を行うことで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を許容範囲内へ戻すことが可能になる。このように、上記請求項１に記載の装置によれば、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を所定の範囲（第１許容範囲）近傍に収めたままメイン着火時期の制御を行うことが可能になり、ひいては内燃機関の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。
【００１４】
そして、特にこの場合、請求項２に記載の発明のように、前記第１の補正手段による補正処理、及び、前記判断手段による判断処理、といった一連の処理を、所定条件（例えばエンジン運転中は常時）が成立している間、繰り返し行う手段を備える構成とすることが有効である。こうすることで、第１指令値（燃料噴射弁によるメイン噴射時期に相当）が第１許容範囲から出る度に同指令値が第１許容範囲へ戻されるようになる。すなわちこうした構成によれば、燃料噴射弁によるメイン噴射時期が自動的に所定の許容範囲内に収束されるようになる。
【００１５】
また、こうした構成に関しては、請求項３に記載の発明のように、前記第２の補正手段が、前記判断手段により第１指令値が第１許容範囲内にない旨判断される都度、前記第２指令値を所定変化量（例えば固定値、又は所定のパラメータに応じた可変値等）ずつ累積的に変化させるものである構成とすることが有効である。こうすることで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を的確に所定の許容範囲内に収束することが可能になる。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明のように、この請求項３に記載の装置において、前記第２の補正手段により累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断する累積判断手段と、前記累積判断手段により変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値でも前記第２指令値でもない所定の指令値の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行う手段と、を備える構成とすることが有効である。こうした構成であれば、前記第２の補正手段の制御ずれに起因した不都合についてもこれを、より好適に防止又は抑制することが可能になる。そして、第１・第２指令値以外の指令値でメイン着火時期を適正値へ制御することができる場合には、メイン着火時期制御を実行するとともに、制御することができない（そういった指令値がない）場合には、所定のフェイルセーフ処理を実行することで、その旨を報知したり何らかの対策を施したりすることが可能になる。なお、フェイルセーフ処理としては、例えばダイアグコードを不揮発性メモリに記憶させる処理や、所定の警告灯を点灯する処理、警告音を鳴らす処理（所定の音楽やメッセージ等を流す処理も含む）等を採用することができる。
【００１７】
ところで、前述した大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合は、先に述べたとおり、エンジンの１燃焼サイクル中にあってメイン噴射の実行に先立って燃料（例えば、メイン噴射よりも少量の噴射量）を噴射する事前サブ噴射（例えばいわゆるパイロット噴射）の未燃燃料に起因するところがある。このため、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、そうした事前サブ噴射（例えばパイロット噴射やプレ噴射等）を行う事前サブ噴射実行手段（例えば噴射マップにパイロット噴射を有する噴射手段）を備える構成に適用して特に有効である。
【００１８】
そしてこの場合、請求項６に記載の発明のように、前記第２指令値として、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる事前サブ噴射（例えばいわゆるパイロット噴射）の噴射態様（例えば噴射段数、噴射時期、噴射量等）に関する指令値を用いることが有効である。こうした構成であれば、前記第２の補正手段を、より容易且つ的確に実現することが可能になる。
【００１９】
さらにこの場合、請求項７に記載の発明のように、前記第２指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である構成とすることが有効である。
【００２０】
発明者の実験等によれば、メイン噴射の前に行う事前サブ噴射として単段噴射（例えば前述のパイロット噴射）を行った場合において特に、メイン着火時期と事前サブ噴射の噴射量とがよく相関する（図４参照）。このため、前記第２の補正手段をより容易且つ的確に実現する上では、上記請求項６に記載の装置を、この請求項７に記載されるような構成とすることが有効である。
【００２１】
また、請求項８に記載したように、前記第１の補正手段によりメイン噴射実行時期を進角側又は遅角側に補正する場合において、その進遅角方向と同じ方向に前記事前サブ噴射の実行時期を変更するとよい。この場合、例えば、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、事前サブ噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。
【００２２】
請求項８によれば、事前サブ噴射とメイン噴射との間隔（噴射インターバル）を所望の間隔に保持することができ、事前サブ噴射の実行に伴い燃料噴射弁内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。これにより、事前サブ噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。
【００２３】
前記第２指令値としては、上記事前サブ噴射以外のパラメータも用いることができる。請求項９に記載の発明では、上記請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、前記第２指令値が、前記燃焼室での燃料の着火し易さ（燃焼率）に作用するパラメータであることを特徴とする。
【００２４】
こうしたパラメータとしては、例えば着火時の筒内圧力（圧力が大きいほど着火し易さは大）、着火時の筒内温度（高温ほど着火し易さは大）、着火時の混合気のガス成分（可燃性のガスであるほど着火し易さは大）、着火時の混合気の混合度合（混合度合が十分な値に近いほど着火し易さは大）、着火補助装置（例えばグロープラグ等）の駆動量（駆動量が大きいほど着火し易さは大）、及び噴射弁の噴霧形態、の少なくとも１つに作用するパラメータ等を用いることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、上記請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記判断手段にて用いられる第１許容範囲が、所定の第１基準値とその第１基準値からの許容乖離量とによって規定される範囲であり、前記判断手段が、前記第１の補正手段により補正された第１指令値と前記第１基準値との乖離量が前記許容乖離量よりも小さいか否かを判断（例えば所定の閾値と比較して判断）して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合にその第１指令値が第１許容範囲内にある旨判断するものであることを特徴とする。
【００２６】
一般に、メイン噴射実行時期には目標値（所定の基準値）があり、メイン噴射実行時期が目標値に近いほど、すなわち目標値との乖離量（ずれ量）が小さいほど、好ましい燃焼特性が得られる。したがって、前記第１許容範囲を容易且つ適切に設定する上では、このような構成とすることが有効である。
【００２７】
そしてこの場合、請求項１１に記載の発明のように、前記判断手段にて用いられる第１基準値が、前記燃料噴射弁に対する指令値が前記エンジンに関する所定パラメータに対して関連付けられた噴射制御用マップの初期値である構成とすることが有効である。一般的な車載エンジンの制御では、噴射制御用マップ（一般にＲＯＭに記憶される、いわゆる適合マップ）が用いられている。このため、前記第１許容範囲を設定する構成としては、こうしたマップを利用するものの実用性が高い。
【００２８】
上記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置における前記着火時期検出手段に関しては、請求項１２に記載の発明のように、前記シリンダに対して前記燃焼室の圧力（筒内圧力）に対応した検出信号を出力する筒内圧センサが設けられている構成に適用し、前記着火時期検出手段として、前記筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものを用いることが有効である。こうした構成であれば、実用性の高い構成でありながら、上記メイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを高い精度で検出することができる。
【００２９】
さらにこの請求項１２に記載の装置について実用性や検出精度を高める上では、例えば請求項１３に記載の発明のように、前記着火時期検出手段が、前記筒内圧センサの出力に基づいて、所定時間（例えば単位時間や単位出力軸回転数等）あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移（いわゆる波形）を求めるとともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである構成とすることが有効である。
【００３０】
また発明者は、上記各装置に準ずる機能を有する装置（燃焼制御装置）として、請求項１４〜１８に記載の装置を発明した。以下、これら各装置について説明する。
【００３１】
まず請求項１４に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、前記許可条件判断手段により許可条件が成立している旨判断された場合にのみ、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１５に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を補正する第１の補正手段と、所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、前記許可条件判断手段により許可条件が成立していない旨判断された場合に、前記第１の補正手段による補正係数の更新を所定の条件（例えば前記許可条件）が成立するまで禁止又は制限する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
これらの装置であれば、許可条件が成立していない場合には、第１指令値（燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値）の補正（補正係数の更新）が禁止又は制限される。このため、過剰な補正に起因した燃焼特性の悪化（騒音等）がより確実に防止又は抑制されるようになる。
【００３４】
より具体的には、請求項１６に記載の発明のように、上記請求項１４又は１５に記載の装置において、前記許可条件判断手段が、前記第１の補正手段により補正された第１指令値が所定の範囲である第１許容範囲内にあるか否かを判断して第１指令値が第１許容範囲内にある場合に許可条件が成立している旨判断するものである構成とすることで、メイン着火時期ずれに起因した燃焼特性の悪化（騒音等）を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【００３５】
また、請求項１７に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御することによって、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期を制御する装置において、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第１指令値を可変設定することによりメイン着火時期を目標値へ近づける第１の制御と、前記第１指令値に加え、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第１指令値以外の所定の指令値である第２指令値も可変設定することにより、メイン着火時期を目標値へ近づける第２の制御との各制御則が予め実行可能な態様で用意され（例えば記憶装置にプログラムとして記憶され）、その時のメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出して、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さい場合には、前記第１の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるとともに、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第２の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づける制御手段を備えることを特徴とする。
【００３６】
こうした構成であれば、前記第１指令値のずれを小さく抑えて、過剰な制御ずれに起因した燃焼特性の悪化（騒音等）を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【００３７】
そしてこの場合、請求項１８に記載の発明のように、前記制御手段が、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第１指令値の制御量を（例えば所定の範囲内に）制限した状態で前記第２の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるものである構成とすることで、燃焼特性の悪化（騒音等）をより確実に防止又は抑制することができるようになる。
【００３８】
前述したように、メイン噴射を実行（開始）してから燃焼が開始する（着火する）までの時間（メイン着火遅れ時間）が長くなり過ぎると、大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合が生じるようになる。また一方、筒内噴射エンジンでは、シリンダ内へ直接的に燃料が噴射されるため、メイン着火遅れ時間が短くなり過ぎると、燃焼室での吸入空気と燃料との混合時間（予混合時間）として十分な時間を確保することができず、所望の燃焼特性が得られないという不都合が生じる。請求項１９〜２５に記載の装置は、メイン着火遅れ時間に注目して、こうした不都合を回避すべく発明された装置である。
【００３９】
まず請求項１９に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射によりメイン燃料が噴射されてからそのメイン燃料が着火する（燃焼を開始する）までの時間であるメイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを検出する着火遅れ時間検出手段と、前記着火遅れ時間検出手段による検出値に基づいて、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、メイン着火遅れ時間に作用する所定の指令値（１種類の指令値でも複数種の指令値でもよい）である着火遅れ指令値を可変設定する着火遅れ時間制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００４０】
こうした構成であれば、着火遅れ時間制御手段によりメイン着火遅れ時間を適正な値に制御して、上記過剰な着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【００４１】
なお、前記着火遅れ指令値としては、例えば前記燃焼室での燃料の燃焼し易さ（燃焼率）に作用するパラメータ、例えば着火時の筒内圧力（圧力が大きいほど着火し易さは大）、着火時の筒内温度（高温ほど着火し易さは大）、着火時の混合気のガス成分（可燃性のガスであるほど着火し易さは大）、着火時の混合気の混合度合（混合度合が十分な値に近いほど着火し易さは大）、着火補助装置（例えばグロープラグ等）の駆動量（駆動量が大きいほど着火し易さは大）、及び燃料噴射弁の噴霧形態、の少なくとも１つに作用するパラメータ等を用いることができる。ただし、前記着火遅れ時間制御手段をより容易且つ的確に実現する上では、請求項２０に記載の発明のように、請求項１９に記載の装置において、前記着火遅れ指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記エンジンの１燃焼サイクル中にあって前記メイン噴射の実行に先立って燃料（例えば、メイン噴射よりも少量の噴射量）を噴射する事前サブ噴射（例えばいわゆるパイロット噴射）の噴射態様（例えば噴射段数、噴射時期、噴射量等）に関する指令値である構成とすることが有効である。
【００４２】
さらにこの場合、請求項２１に記載の発明のように、前記事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である構成とすることが有効である。
【００４３】
発明者の実験等によれば、メイン噴射の前に行う事前サブ噴射として単段噴射（例えば前述のパイロット噴射）を行った場合において特に、メイン着火遅れ時間と事前サブ噴射の噴射量とがよく相関する（図４参照）。このため、前記着火遅れ時間制御手段をより容易且つ的確に実現する上では、上記請求項２０に記載の装置を、この請求項２１に記載されるような構成とすることが有効である。
【００４４】
請求項２２に記載の発明では、上記請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の装置において、前記着火遅れ時間検出手段が、前記燃料噴射弁によりメイン噴射が開始されたタイミングであるメイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータ（例えば所定時間あたりの発生熱量である熱発生率の波形中の所定ポイントの時期）を検出する噴射時期検出部と、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出部と、これら噴射時期検出部及び着火時期検出部による各検出値に基づいて、メイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを算出する着火遅れ時間算出部と、を有して構成されるものであることを特徴とする。
【００４５】
こうした構成であれば、前記着火遅れ時間検出手段をより容易且つ的確に実現することが可能になる。
【００４６】
特に、この請求項２２に記載の装置における前記噴射時期検出部としては、請求項２３に記載の発明のように、前記燃料噴射弁に対する指令値、及び、前記燃料噴射弁の動作状態を示すパラメータ（例えば噴射弁のニードルリフト量や、コモンレールシステムにおけるレール圧力等）、の少なくとも一方に基づいて、メイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出するものを採用することが有効である。
【００４７】
一方、上記請求項２２に記載の装置における前記着火時期検出部としては、前記着火時期検出手段（請求項１〜１８）に準ずる構成のものを採用することができる。すなわち、例えば筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するもの等が有効である。
【００４８】
これら請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の装置における前記着火遅れ時間制御手段としては、例えば請求項２４に記載の発明のように、
・前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の基準値へ近づくように、前記着火遅れ指令値を可変設定する手段。
あるいは請求項２５に記載の発明のように、
・前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の許容範囲（例えば基準値からの距離として設定）内に収まっているか否かを判断して、検出値がその許容範囲内に収まっていない場合には、その検出値を許容範囲内に収める側の方向へ、前記着火遅れ指令値を補正する手段。
等々の手段を採用することが有効である。これらの構成であれば、メイン着火遅れ時間（厳密にはその検出値）が許容範囲から出てしまっても、着火遅れ時間制御手段により、メイン着火遅れ時間が所定の基準値又は許容範囲へ制御され、上述の着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。そしてこの場合も、上記請求項２〜４に記載の装置と同様、こうした処理を繰り返し行うことで、メイン着火遅れ時間が自動的に基準値や許容範囲内に収束されるようになる。
【００４９】
また、請求項２６に記載の発明では、圧縮着火式エンジンの燃焼室へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用され、前記エンジンの１燃焼サイクル中に前記燃料噴射弁による複数回の燃料噴射（いわゆる多段噴射）を実行するとともに、その複数回の燃料噴射のうち２回目以降の燃料噴射である特定噴射について燃料の着火時期を目標に収束させるべく着火時期フィードバック制御を実行する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置において、前記特定噴射について実着火時期とその目標との着火時期偏差、又は同偏差に基づき算出される着火時期フィードバック制御量の少なくともいずれかが所定値以上であることを判定する判定手段と、前記判定手段により着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量のいずれかが所定値以上である旨判定された場合に、前記特定噴射の直前の前噴射について噴射量を変更する前噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００５０】
上記構成によれば、特定噴射（例えばメイン噴射）の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量の少なくともいずれかが所定値以上である場合において、特定噴射の直前の前噴射（例えばパイロット噴射）について噴射量が変更されることにより、特定噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が小さくなる。これにより、内燃機関の燃焼特性、特に特定噴射（メイン噴射）による供給燃料の着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。
【００５１】
請求項２７に記載の発明では、特定噴射（例えばメイン噴射）の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が、実着火時期が目標よりも遅いことに相当するものである場合に、前噴射の噴射量を増量し、実着火時期が目標よりも早いことに相当するものである場合に、前噴射の噴射量を減量する。要するに、本願発明者らによれば、前噴射の噴射量を増量することによりその直後の特定噴射の燃料着火時期が早くなり、逆に前噴射の噴射量を減量することによりその直後の特定噴射の燃料着火時期が遅くなることが確認されている。したがって、請求項２７の発明によれば、特定噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量を小さくする上で好適なる構成を実現できる。
【００５２】
ここで、請求項２８に記載したように、特定噴射（例えばメイン噴射）の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量を比較判定するための前記所定値を、前記特定噴射の目標着火時期に基づいて可変に設定するとよい。これにより、都度のエンジン運転状態等に応じて特定噴射の目標着火時期が変更されたとしても、都度適正な燃焼特性を実現できる。
【００５３】
請求項２９に記載したように、前記特定噴射の着火時期フィードバック制御において当該特定噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合に、その進遅角方向と同じ方向に前記前噴射の実行時期を変更するとよい。この場合、例えば、特定噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、前噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。
【００５４】
請求項２９の発明によれば、前噴射と特定噴射との間隔（噴射インターバル）を所望の間隔に保持することができ、前噴射の実行に伴い燃料噴射弁内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動による特定噴射の燃料噴射量の変動を抑制できる。これにより、前噴射と特定噴射とが共に実行される場合において特定噴射の着火時期を制御するために同特定噴射の実行時期が変更されたとしても、特定噴射の燃料噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。
【００５５】
ところで、業種や用途等によっては、上記燃焼制御装置の単位ではなく、より大きな単位で、例えばこの装置をエンジン制御に用いる場合には、該燃焼制御装置だけでなく他の関連装置（例えばセンサやアクチュエータ等の制御に係る各種装置）も含んで構築されるエンジン制御システムとして扱われる場合がある。上記請求項１〜２９のいずれか一項に記載の装置も、用途の１つとして、エンジン制御システムに組み込んで用いられることが想定される。請求項３０に記載の発明は、そうした用途に対応するものであり、すなわちエンジン制御システムとして、上記請求項１〜２９のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置と、該燃焼制御装置の制御対象とされる前記エンジンシステム内のアクチュエータと、該アクチュエータの作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段（例えばエンジン出力軸のトルク制御や回転速度制御など）と、を備えることを特徴とする。上記請求項１〜２９のいずれか一項に記載の装置は、エンジン制御システムに組み込んで用いて特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
（第１の実施形態）
以下、図１〜図９を参照して、本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを具体化した第１の実施形態について説明する。なお、本実施形態のエンジン制御システムは、自動車用動力源としての圧縮着火式ディーゼルエンジン（内燃機関）を制御対象にしたコモンレール式燃料噴射制御システム（高圧燃料供給システム）である。このシステムでも、前述した特許文献１に記載のシステム同様、エンジンシリンダ内の燃焼室（燃料燃焼を行う部分）に直接的に高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を噴射供給（直噴供給）するようにしている。
【００５７】
はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成について説明する。同図１中の信号線は配線レイアウトに相当する。なお、このシステムの制御対象とするエンジン（図中のエンジン１０）としては、４輪自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つのシリンダ（図中のシリンダ１２）のみを図示している。このエンジン１０は、４ストロークのレシプロ式筒内噴射エンジン（内燃機関）である。すなわちこのエンジン１０では、吸排気弁２１，２２のカム軸（図示略）に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、例えば図中のシリンダ１２をシリンダ＃１とする４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらして、シリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。これら４つのシリンダ＃１〜＃４の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは１つのシリンダ（気筒）１２に注目して、当該システムについての説明を行う。
【００５８】
同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン１０を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）８０等を有して構築されている。
【００５９】
ここで制御対象とされるエンジン１０は、基本的には、シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１２内にピストン１３が収容されて構成されており、このピストン１３の往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。
【００６０】
シリンダブロック１１には、冷却水がエンジン１０内を循環するための冷却水路（ウォータージャケット）１４と、同水路１４内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ１４ａとが設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダブロック１１の上端面にはシリンダヘッド１５が固定されており、そのシリンダヘッド１５とピストン１３冠面との間には燃焼室１６が形成されている。
【００６１】
シリンダヘッド１５には、燃焼室１６に開口する吸気ポート１７（吸気口）と排気ポート１８（排気口）とが例えば１つのシリンダに対して２つずつ（計４ポート）形成されている。そして、これら吸気ポート１７及び排気ポート１８が、それぞれ図示しないカム（詳しくはクランク軸と連動するカム軸に取り付けられたカム）によって駆動される吸気弁（吸気バルブ）２１と排気弁（排気バルブ）２２とにより開閉されるようになっている。さらに、これら各ポートを通じてシリンダ１２内の燃焼室１６と車外（外気）との連通を可能とすべく、吸気ポート１７には、各シリンダに外気（新気）を吸入するための吸気管（吸気マニホールド）２３が接続され、排気ポート１８には、各シリンダから燃焼ガス（排気）を排出するための排気管（排気マニホールド）２４が接続されている。
【００６２】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管２３には、吸気管２３最上流部のエアクリーナ３１と、このエアクリーナ３１を通じて空気中の異物が除去されつつ吸入される空気量（新気量）を、エアクリーナ３１よりも下流側で検出して電気信号として出力するエアフロメータ３２（例えばホットワイヤ式エアフロメータ）と、が設けられている。そして、このエアフロメータ３２の下流側には、吸入空気を冷却するインタークーラ３３が設けられている。さらにこのインタークーラ３３の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３４と、このスロットル弁３４の開度や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３４ａとが設けられている。また、さらに下流の吸気ポート１７付近には、吸気圧力を検出して電気信号として出力する吸気圧センサ３５と、吸気温度を検出して電気信号として出力する吸気温センサ３６とが設けられている。
【００６３】
他方、エンジン１０の排気系を構成する排気管２４において、排気ポート１８付近には、排気圧力を検出して電気信号として出力する排気圧センサ２４ａと、排気温度を検出して電気信号として出力する排気温センサ２４ｂとが設けられている。また、さらにその下流側には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＰＭを捕集するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３８と、排気中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元型の触媒３９（以下、ＮＯｘ触媒３９という）と、が設けられている。本実施形態では、ＤＰＦ３８がＮＯｘ触媒３９よりも排気上流側に設けられている。
【００６４】
このうちＤＰＦ３８は、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタであり、例えばポスト噴射等で捕集ＰＭを繰り返し燃焼除去する（再生処理に相当）ことにより継続的に使用することができる。また、同ＤＰＦ３８は、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）と共に、ＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。
【００６５】
他方、ＮＯｘ触媒３９は、例えばアルカリ土類系材料（吸蔵材）と白金とからなり、排気の雰囲気が空燃比リーン（理論空燃比よりも燃料比率の低い空燃比）の時には排気中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ（理論空燃比よりも燃料比率の高い空燃比）になった時には排気中のＨＣやＣＯといった還元成分により吸蔵ＮＯｘを還元除去する特性を有している。そして、このＮＯｘ触媒３９によりＮＯｘの吸蔵・還元（放出）を繰り返すことで、排気中のＮＯｘを浄化し、ＮＯｘ排出量の削減を図ることが可能になる。
【００６６】
また、排気管２４においてＤＰＦ３８の上流側には、排気温度を検出するための排気温度センサ３８ａ、及び、排気中酸素濃度を検出するためのＡ／Ｆセンサ３８ｂが設けられている。また一方、ＮＯｘ触媒３９の上流側及び下流側にも、それぞれＡ／Ｆセンサ３９ａ，３９ｂが設けられている。ここで、これらＡ／Ｆセンサ３８ｂ，３９ａ，３９ｂは、いずれも時々の排気中酸素濃度に応じた酸素濃度検出信号を出力する酸素濃度センサであり、この酸素濃度検出信号に基づいて空燃比の算出が逐次行われる。そして、これらＡ／Ｆセンサ３８ｂ，３９ａ，３９ｂのセンサ出力としての酸素濃度検出信号は、酸素濃度に応じてリニアに変化するように調整される。なお、これら排気温度センサ３８ａ及びＡ／Ｆセンサ３８ｂ，３９ａ，３９ｂは、上記ＤＰＦ３８やＮＯｘ触媒３９の再生処理において特に重要な役割を果たし、主にその再生処理の開始・終了タイミング等の検出に用いられる。
【００６７】
さらに、このシステムにおいて、吸気管２３と排気管２４との間にはターボチャージャ５０が配設されている。このターボチャージャ５０は、吸気管２３の中途（エアフロメータ３２とインタークーラ３３との間）に設けられた吸気コンプレッサ５１と、排気管２４の中途（排気温度センサ３８ａの上流側）に設けられた排気タービン５２とを有し、これらコンプレッサ５１及びタービン５２がシャフト５３にて連結されている。すなわち、排気管２４を流れる排気によって排気タービン５２が回転し、その回転力がシャフト５３を介して吸気コンプレッサ５１へ伝達され、この吸気コンプレッサ５１により、吸気管２３内を流れる空気が圧縮されて過給が行われる。そしてこの過給により、各シリンダに対する吸入空気の充填効率が高められるとともに、その際、過給された空気が上記インタークーラ３３にて冷却されることで、各シリンダに対する充填効率がさらに高められることになる。
【００６８】
またさらに、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に再循環（還流）させるＥＧＲ装置６０も、同じく吸気管２３と排気管２４との間に配設されている。このＥＧＲ装置６０は、大きくは、吸排気ポート付近で吸気管２３と排気管２４とを連通するように設けられたＥＧＲ配管６１と、スロットル弁３４よりも下流側に設けられた電磁弁等からなるＥＧＲ弁６２とによって構成されている。そして、ＥＧＲ弁６２のバルブ開度により、ＥＧＲ配管６１の通路面積、ひいてはＥＧＲ率（排気全体に対してシリンダに戻されるＥＧＲガスの占める割合）が調節可能とされている。例えばＥＧＲ弁６２が全閉された状態では、ＥＧＲ配管６１が遮断され、ＥＧＲ量は「０」となる。より詳しくは、ここでＥＧＲ配管６１（吸排気通路の連結路）は、排気側の所定部位にて２本（分岐通路６１ａ，６１ｂ）に分岐して排気下流側（吸気側）で再び合流して上記ＥＧＲ弁６２を介して吸気通路に接続されている。このうち、分岐通路６１ａには、同通路６１ａ内を通過するＥＧＲガスを冷却水で冷却する水冷式のＥＧＲクーラ６３（冷却装置）が設けられている。そしてこれにより、２つの分岐通路６１ａ，６１ｂで、分岐部分（排気側）から合流部分（吸気側）までの気体流通による放熱量が互いに相違するようになっている。また、２つの分岐通路６１ａ，６１ｂの合流部分には、それら分岐通路６１ａ，６１ｂの一方の流通面積（閉鎖度合）を可変として他方を開放するバイパス弁６１ｃが設けられている。そして、当該ＥＧＲ装置６０では、このバイパス弁６１ｃの状態によって排気の還流経路が決定されるようになっている。すなわち、例えば排気温度が「５００℃」であるとすると、還流経路として分岐通路６１ａが選択された場合には、ＥＧＲクーラ６３により冷却され、ＥＧＲガスが「１００℃」程度になる。他方、分岐通路６１ｂが選択された場合には、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ６３により冷却されず、「３００℃」程度になる。このＥＧＲ装置６０では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管６１を通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減することができるようになっている。さらに、上記バイパス弁６１ｃによる還流経路の選択（切替）や流通面積の可変制御を通じて、吸気温度の調整（可変制御）も可能になっている。
【００６９】
また一方、シリンダ１２内において燃焼室１６には、同燃焼室１６での燃焼に供される燃料（軽油）を直接的にシリンダ１２内（筒内）へ噴射供給する電磁駆動式のインジェクタ（燃料噴射弁）２７と、同燃焼室１６に位置する検出部（燃焼室１６に差し込まれたプローブの先端部）にてシリンダ１２内の圧力（筒内圧力）を測定してその測定値に対応した検出信号（電気信号）を出力する筒内圧センサ２８とが、さらに設けられている。なお、ここでは便宜上１つのシリンダ（シリンダ１２）に設けられたインジェクタ２７及び筒内圧センサ２８のみを図示しているが、このようなインジェクタ及びセンサは、エンジン１０の各シリンダに対して設けられている。そして、上記インジェクタ２７を含めたエンジン１０の各インジェクタは、燃料配管４１、コモンレール４２、及び燃料ポンプ４３を介して、燃料タンク４４に接続されている。すなわち、燃料ポンプ４３によりフィルタ（図示略）を介して汲み上げられた燃料タンク４４内の燃料が、蓄圧配管としてのコモンレール４２内で所定の燃料圧力（例えば「１０００気圧」以上）まで加圧され、燃料配管４１を通じて、各インジェクタへ分配（供給）されるようになっている。また、同コモンレール４２には、コモンレール４２内の燃料圧（コモンレール圧）を検出するための燃圧センサ４２ａが設けられており、エンジン１０の各インジェクタの燃料噴射圧力の管理が可能とされている。
【００７０】
図２に、上記インジェクタ２７の詳細構造を示す。なお、本実施形態のインジェクタ２７は、燃焼用のエンジン燃料（燃料タンク４４内の燃料）を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁であり、燃料噴射に際しての駆動動力の伝達が油圧室（コマンド室）を介して行われる。
【００７１】
同図２に示されるように、このインジェクタ２７は、内開弁タイプの燃料噴射弁であり、非通電時に閉弁状態となる、いわゆるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。すなわち、このインジェクタ２７では、二方電磁弁を構成するソレノイド２７ａに対する通電状態（通電／非通電）に応じて、油圧室Ｃｄの密閉度合、ひいては同油圧室Ｃｄの圧力（ニードル２７ｂの背圧に相当）が増減され、その圧力の増減により、スプリング２７ｃ（コイルばね）の伸張力に従って又は抗して、ニードル２７ｂが弁筒内（ハウジング２７ｄ内）を往復動（上下）する。そしてこれにより、噴孔２７ｅ（必要な数だけ穿設）までの燃料供給通路が、その中途（詳しくは往復動に基づきニードル２７ｂが着座又は離座するテーパ状のシート面）で開閉される。この際、ニードル２７ｂの駆動制御は、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を通じて行われる。すなわち、ニードル２７ｂの駆動部（上記二方電磁弁）には、ＥＣＵ８０からパルス信号（通電信号）が送られる。そして、ニードル２７ｂのリフト量（シート面からの離間度合）が、そのパルス幅（通電時間に相当）に基づいて可変制御され、その制御に際しては、通電時間が長いほどリフト量が大きくなり、リフト量が大きくなるほど噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）が大きくなる。ちなみに、上記油圧室Ｃｄの増圧処理は、コモンレール４２からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Ｃｄの減圧処理は、当該インジェクタ２７と燃料タンク４４とを接続する配管（図示略）を通じてその油圧室Ｃｄ内の燃料が上記燃料タンク４４へ戻されることによって行われる。
【００７２】
このように、上記インジェクタ２７は、弁本体（ハウジング２７ｄ）内部での所定の往復動作に基づいて噴孔２７ｅまでの燃料供給通路を開閉（開放・閉鎖）することにより当該インジェクタ２７の開弁及び閉弁を行うニードル２７ｂを備える。そして、非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力（スプリング２７ｃによる伸張力）でニードル２７ｂが閉弁側へ変位するとともに、駆動状態では、駆動力が付与されることにより上記スプリング２７ｃの伸張力に抗してニードル２７ｂが開弁側へ変位するようになっている。そしてこの際、それら非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル２７ｂのリフト量が略対称に変化する。
【００７３】
エンジン１０においては、これらインジェクタ２７の開弁駆動により各シリンダに対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、同エンジン１０の運転時には、吸気弁２１の開動作により吸入空気が吸気管２３からシリンダ１２の燃焼室１６へ導入され、これがインジェクタ２７から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ１２内のピストン１３により圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁２２の開動作により燃焼後の排気が排気管２４へ排出されることになる。
【００７４】
また図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、エンジン１０の出力軸であるクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ７１（例えば電磁ピックアップ）が、同クランク軸の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等を検出するために設けられている。また、アクセルペダル（運転操作部）には、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ７２が、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。
【００７５】
こうしたシステムの中で、本実施形態の燃焼制御装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ８０である。このＥＣＵ８０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットル弁３４やインジェクタ２７等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行っている。
【００７６】
また、このＥＣＵ８０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（ＥＣＵの主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。さらに本実施形態では、上記ＣＰＵとは別に、高速デジタル処理プロセッサ（ＤＳＰ）を設けることによって、制御上で行う信号処理（特に筒内圧センサ２８の出力に係る信号処理）について処理速度の向上を図るようにしている。そして、ＲＯＭには、当該着火時期制御に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラム（制御則）や制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００７７】
本実施形態では、ＥＣＵ８０が、随時入力される各種のセンサ出力（検出信号）に基づいて、その時に出力軸（クランク軸）に生成すべきトルク（要求トルク）、ひいてはその要求トルクを満足するための燃料噴射量を算出する。こうして、インジェクタ２７の燃料噴射量を可変設定することで、上記シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する（要求トルクへ一致させる）ようになっている。すなわち、このＥＣＵ８０は、例えば時々のエンジン運転状態や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じた燃料噴射量を算出し、所望の噴射時期に同期して、その燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号（駆動量）を上記インジェクタ２７へ出力する。そしてこれにより、すなわち同インジェクタ２７の駆動量（例えば開弁時間）に基づいて、上記エンジン１０の出力トルクが目標値へ制御されることになる。本実施形態では、こうしたトルク制御を行う部分（詳しくはＥＣＵ８０内のプログラム）が「エンジン制御手段」に相当する。
【００７８】
なお周知のように、ディーゼルエンジンにおいては、定常運転時、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジン１０の吸気通路に設けられた吸気絞り弁（スロットル弁３４）が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御（特にトルク調整に係る燃焼制御）としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。以下、図３を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な手順について説明する。なお、この図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ８０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ８０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルにつき１回の頻度で順に実行される。すなわち、このプログラムにより、１燃焼サイクルで休止シリンダを除く全てのシリンダに燃料の供給が行われることになる。
【００７９】
同図３に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ７１による実測値）及びレール圧力（燃圧センサ４２ａによる実測値）、さらには運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ７２による実測値）等を読み込む。そして、続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１１で読み込んだ各種パラメータに基づいて（必要に応じて外部負荷による損失等も含めた要求トルクを別途算出して）噴射パターンを設定する。例えば単段噴射の場合にはその噴射の噴射量（噴射時間）が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の総噴射量（総噴射時間）が、それぞれ上記出力軸（クランク軸）に生成すべきトルク（要求トルク、いわばその時のエンジン負荷に相当）に応じて可変設定される。そして、その噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ２７に対する指令値（指令信号）が設定されることになる。これにより、車両の状況等に応じて、前述したパイロット噴射、プレ噴射、アフタ噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。
【００８０】
なお、この噴射パターンは、例えば上記ＲＯＭに記憶保持された所定の基本噴射マップ（噴射制御用マップ、数式でも可）及び補正係数に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ（ステップＳ１１）の想定される範囲について実験等により最適噴射パターン（適合値）を求めてそれを、基本噴射マップに書き込んでおく。ちなみに、この噴射パターンは、例えば噴射段数（１燃焼サイクル中の噴射回数）、並びにそれら各噴射の噴射時期（噴射タイミング）及び噴射時間（噴射量に相当）等のパラメータにより定められるものである。こうして、上記基本噴射マップは、それらパラメータと最適噴射パターンとの関係を示すものとなっている。そして、このマップで取得された噴射パターンを、別途更新（詳しくは後述）されている補正係数（例えばＥＣＵ８０内のＥＥＰＲＯＭに記憶）に基づいて補正する（例えば「設定値＝マップ上の値＋補正係数」なる演算を行う）ことで、その時に噴射すべき噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応した上記インジェクタ２７に対する指令信号を得る。なお、上記噴射パターンの設定（ステップＳ１２）には、同噴射パターンの要素（上記噴射段数等）ごと別々に設けられた各マップを用いるようにしても、あるいはこれら噴射パターンの各要素を幾つか（例えば全て）まとめて作成したマップを用いるようにしてもよい。
【００８１】
こうして設定された噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応する指令値（指令信号）は、続くステップＳ１３で使用される。すなわち、同ステップＳ１３では、その指令値（指令信号）に基づいて（詳しくは上記インジェクタ２７へその指令信号を出力して）、同インジェクタ２７の駆動を制御する。そして、このインジェクタ２７の駆動制御をもって、図３の一連の処理を終了する。
【００８２】
本実施形態では、こうした燃料噴射制御を通じてエンジン１０に対して燃料が供給されている。そして、エンジン１０の１燃焼サイクル中にあって出力トルクを主に生成するためのメイン噴射の実行に先立ち、パイロット噴射、すなわちメイン噴射よりも少量の噴射量（微小量）による事前サブ噴射を実行するようにしている。こうすることで、燃焼騒音の抑制や、ＮＯｘの低減を図っている。また、本実施形態の燃焼制御装置も、先の図１７に示した装置と同様、上記インジェクタ２７に対する指令信号のうち、メイン噴射実行時期の指令値（第１指令値）を可変設定（補正）することで、筒内圧センサ２８の出力から求めたメイン着火時期の検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ移動させるプログラム（第１の補正手段）を備える。ただし本実施形態では、このプログラムにより補正された指令値（補正後の第１指令値）が所定の許容範囲（第１許容範囲）内にあるか否かを判断するプログラム（判断手段）と、この判断により、同指令値が許容範囲内にない旨判断された場合に、同指令値が許容範囲の遅い側及び早い側のいずれにあるかに応じてメイン着火時期（厳密にはその検出値）をその同一方向の遅い側又は早い側へ移動させるように、上記パイロット噴射の噴射量を補正するプログラム（第２の補正手段）と、をさらに備える。以下、図４〜図６を併せ参照して、本実施形態の燃焼制御装置による着火時期制御について説明する。ここでは一例として、パイロット噴射、メイン噴射によって構成される噴射パターンの噴射（２段噴射）を行う場合について言及する。なお、本実施形態では、パイロット噴射を行う部分（詳しくはＥＣＵ８０内のプログラムのうち、図３の処理を行うプログラム）が「事前サブ噴射実行手段」に相当する。
【００８３】
まず図４を参照して、パイロット噴射（事前サブ噴射）の噴射量と、メイン噴射時の燃焼特性（メイン着火時期やメイン噴射開始時期等）との関係について説明する。なお、この図４において、（ａ）は上記インジェクタ２７に対する噴射指令、（ｂ）は上記インジェクタ２７の状態（ニードル２７ｂのリフト量）、の各推移を示すタイミングチャートである。また、（ｃ）〜（ｅ）は、異なる３種類の噴射量によるパイロット噴射（増量噴射、基準噴射、減量噴射）を行った場合について、それぞれシリンダ１２内での燃焼による熱発生率（単位時間あたりの熱発生量）の推移を示すタイミングチャートである。
【００８４】
この図４に示される例では、上記インジェクタ２７に対して（ａ）に示されるようなパルス信号Ｐｓが与えられることで、（ｂ）中の実線Ｌｆに示されるように、同インジェクタ２７のリフト量（ニードル２７ｂのリフト量）が変化する。ちなみに、上記インジェクタ２７に対する通電が開始（パルス信号Ｐｓの立ち上がり）されてから実際に燃料が噴射されるまでの時間は、無効噴射期間（いわば同インジェクタ２７の動作遅れ）に相当する。そして、図４（ｃ）〜（ｅ）に示されるように、パイロット噴射の噴射量に応じて、その後のメイン噴射による燃焼の着火時期、ひいてはメイン噴射を実行（開始）してから燃焼が開始する（着火する）までの時間（メイン着火遅れ時間）が変化する。詳しくは、図４（ｄ）中に実線Ｌ１にて示されるように、基準となる噴射量（所望の燃焼状態が得られる噴射量）でパイロット噴射Ｐｔを行う基準噴射では、メイン噴射Ｍｎによる燃焼がタイミングｔ２で始まる（着火する）。これに対し、図４（ｃ）中に実線Ｌ２にて示されるように、基準（破線Ｌ１）よりも多い噴射量でパイロット噴射Ｐｔを行う増量噴射では、メイン噴射Ｍｎによる燃焼が、基準噴射時よりも早いタイミングｔ１で始まる（着火する）。さらに他方、図４（ｅ）中に実線Ｌ３にて示されるように、基準（破線Ｌ１）よりも少ない噴射量でパイロット噴射Ｐｔを行う減量噴射では、メイン噴射Ｍｎによる燃焼が、基準噴射時よりも遅いタイミングｔ３で始まる（着火する）。このように、発明者の実験等により、パイロット噴射の噴射量が大きくなるほど、メイン噴射による燃焼の着火時期が早くなり、メイン着火遅れ時間についてもこれが、より短くなることが確認された。
【００８５】
また、パイロット噴射のように微小領域の噴射量でなされる噴射については、その噴射の燃料噴射量とその噴射された燃料が燃焼して発生する単位クランク角度（単位出力軸回転角度）あたりの熱量（熱発生率）との関係が、図５に示すような関係になる。すなわち、燃料噴射量が大きくなるほど熱発生率は大きくなる。
【００８６】
図６に、本実施形態の着火時期制御態様をタイミングチャートとして示す。なお、この図６は、先の図１７に対応するタイミングチャートである。なおここでも、高セタン価燃料を用いた比較例と対比しつつ、低セタン価燃料を用いた場合に着火時期制御を行う例について説明する。
【００８７】
同図６に示されるように、本実施形態でも、先の図１７に示した装置と同様、筒内圧センサ２８の出力から求めたメイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）を所定の範囲（閾値ＴＨ１１〜閾値ＴＨ１２）内に収めるように、メイン噴射Ｍｎの実行時期（噴射開始タイミング）に関する指令値（図６（ａ））を補正するようにしている。ただし本実施形態では、その補正された指令値（メイン噴射実行時期）と所定の基準値（例えば図３のステップＳ１２で用いられる基本噴射マップ上の値）との乖離量が十分小さくない（図６中の判定値ＴＨ１３に対応する許容範囲内にない）旨判断された場合には、同指令値がその許容範囲の遅角側及び進角側のいずれにあるかに応じてメイン着火時期（厳密にはその検出値）をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量を補正するようにしている。すなわち、同図６（ａ）に示されるように、メイン噴射Ｍｎの実行時期に関する指令値が進角補正（例えばタイミングｔ１１からタイミングｔ１２へ補正）され、許容範囲（判定値ＴＨ１３に対応する範囲）よりも進角側へ出てしまった場合には、パイロット噴射Ｐｔの増量補正（噴射時間Ｄ１１から噴射時間Ｄ１２への変更）を実行することで、メイン着火時期を進角側（指令値のずれ方向と同一の方向）へ補正して、そのメイン噴射Ｍｎの実行時期に関する指令値を許容範囲内へ戻すようにしている。こうすることで、前述したメイン噴射の実行時期（噴射開始タイミング）を早め過ぎてしまうようなことは好適に抑制され、図６（ｂ）に示されるように、高セタン価燃料の熱発生率の波形（図中の破線Ｌ１１）に準ずる熱発生率の波形（図中の実線Ｌ１２）が得られるようになる。
【００８８】
次に、図７及び図８を参照して、上記着火時期制御に係る処理について詳述する。なお、これら図７及び図８は、いずれも同処理の処理手順を示すフローチャートであり、これら各図に示す処理も、基本的には、ＥＣＵ８０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定の条件が成立している間は（例えばエンジン運転中は常時）、所定処理間隔で（図３の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で）逐次実行される。これら図７及び図８の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ８０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００８９】
図７に示されるように、この一連の処理では、まずステップＳ２１で、メイン着火時期（図６中のタイミングｔ１０）が検出されたか否かを判断し、このステップＳ２１でメイン着火時期が検出された旨判断された場合にのみ、ステップＳ２２以降の処理を実行する。なお、メイン着火時期は、この図７の処理とは別途に（別ルーチンで）算出されている。図９に、本実施形態に係る燃焼制御装置（ＥＣＵ８０）の、特に筒内圧センサ２８の出力の信号処理に係る部分を、機能別のブロック図として示し、この図９を併せ参照して、メイン着火時期の算出処理について説明する。
【００９０】
この算出処理は、大きくは、図９中の熱発生率算出部Ｂ１及びメイン着火時期算出部Ｂ１１によって行われる。ここで、熱発生率算出部Ｂ１は、その時のエンジン回転速度（クランク角センサ７１による実測値）及び筒内圧力（筒内圧センサ２８による実測値）を取得して、
ｄＱ／ｄθ＝｛κ・Ｐ・（ｄＶ／ｄθ）＋Ｖ（ｄＰ／ｄθ）｝／（κ−１）…（式１）
なる関係式（式１）に基づいて、その時の熱発生率「ｄＱ／ｄθ」を算出するものである。なお、（式１）中、Ｑは発生熱量を、θはクランク角度を、Ｐは燃焼室１６の圧力（筒内圧力）を、κは比熱比を、それぞれ示している。本実施形態の燃焼制御装置では、この熱発生率算出部Ｂ１により、時々の熱発生率が所定間隔（短いほど処理負荷は大きくなるが熱発生率波形の検出精度は高くなる）で逐次算出されるようになっている。
【００９１】
一方、図９中のメイン着火時期算出部Ｂ１１は、こうした熱発生率算出部Ｂ１により逐次算出された時々の熱発生率を受け取って、それら熱発生率の算出値に基づいてメイン着火時期（タイミングｔ１０）を算出（検出）するものである。詳しくは、例えば熱発生率の波形（データ推移）中、メイン噴射Ｍｎの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして、上記メイン着火時期を検出する。なお、このメイン着火時期は、その他、メイン噴射Ｍｎの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率の推移（時間変化）が負から正へ変わるタイミング等としても高い精度で検出することができる。
【００９２】
また、上記熱発生率算出部Ｂ１により逐次算出された時々の熱発生率は、図９のパイロット発生熱量算出部Ｂ２１でも用いられている。すなわち、このパイロット発生熱量算出部Ｂ２１は、上記熱発生率算出部Ｂ１により逐次算出された時々の熱発生率に基づいて、パイロット噴射Ｐｔによる発生熱量（総熱量）を算出している。このパラメータは、図８の処理（ステップＳ３４）で使用されるものであり、詳しくは後述する。
【００９３】
こうしてメイン着火時期ｔ１０が検出され、上記ステップＳ２１でメイン着火時期が検出された旨判断された場合には、続くステップＳ２２へ進む。このステップＳ２２では、メイン噴射についての都度の目標着火時期に基づいて、閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２を決定（設定）する。詳しくは、予め実験等により許容範囲（下限及び上限の閾値）の適合値（最適値）を時間単位（例えば「秒（sec）」単位）で求め、所定の記憶装置（例えばＥＣＵ８０内のＥＥＰＲＯＭ）に格納しておく。上記ステップＳ２２では、この時間単位の許容範囲（下限及び上限の閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２）を記憶装置から読み出すとともに、その時のエンジン回転速度に基づいてクランク角度単位に変換して、上記目標着火時期の進角側及び遅角側にそれぞれ設定する。
【００９４】
続くステップＳ２３では、先のステップＳ２１で検出されたメイン着火時期（タイミングｔ１０）が、上記ステップＳ２２にて設定された許容範囲（ＴＨ１１〜ＴＨ１２）内に収まっている（閾値ＴＨ１１≦ｔ１０≦閾値ＴＨ１２）か否かを判断する。そして、このステップＳ２３で同範囲内に収まっていない旨判断された場合には、続くステップＳ２４で、図９のメイン噴射時期制御部Ｂ１２（第１の補正手段）により、筒内圧センサ２８の出力から求めたメイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）を上記許容範囲（ＴＨ１１〜ＴＨ１２）内に収める側の方向へ、メイン噴射Ｍｎの実行時期（噴射開始タイミング）に関する指令値（図６（ａ））を補正する（詳しくは補正係数Ｋ１１を更新する）。そして、続くステップＳ２５で、着火時期制御実行フラグＦ１に「０」を設定して、この図７の一連の処理を終了する。なお、上記補正係数Ｋ１１の更新処理（ステップＳ２４）は、補正係数Ｋ１１が所定量（所定の変化量）ずつ累積的に増量又は減量（変更）されるかたちで行われる。具体的には、例えばステップＳ２３でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっていない旨判断された最初の更新では、所定のマップ（例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとする変化量マップ）に基づいて変化量を設定する。そして、その後も連続的にステップＳ２３で範囲内にない旨判断された場合には、同ステップＳ２３での判断（特に範囲内にない旨の判断）の回数を重ねるほど、すなわち連続更新回数が増えるほど、変化量を小さくする。例えば上記マップの値に所定の倍率を掛け合わせた値として変化量を設定（逐次更新）するように構成し、その倍率を、「１／２」「１／４」「１／８」、…（（１／２）^n、ｎは連続更新回数）のように、連続更新回数が増えるほど小さな倍率とすることで、補正係数Ｋ１１の変化量（更新量）を逐次小さくする。
【００９５】
この図７の処理が繰り返し行われることで、先のステップＳ２１で検出されたメイン着火時期が上記許容範囲（ＴＨ１１〜ＴＨ１２）内に収まるまでは、基本噴射マップ及び補正係数（補正係数Ｋ１１等）により設定された指令値に基づいて先の図３に示したステップＳ１３を通じてメイン噴射がなされ、先のステップＳ２１でメイン着火時期が検出される都度、上記ステップＳ２２〜Ｓ２４を通じて補正係数Ｋ１１が更新されることになる。そして、この補正係数Ｋ１１により、先の図３のステップＳ１２でメイン噴射実行時期の指令値（第１指令値）が補正されることになる。
【００９６】
このように、先のステップＳ２３でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっていない旨判断された場合にも、上記ステップＳ２４の処理を繰り返し行うことにより、メイン着火時期が許容範囲内へフィードバック制御されることになる。そして、同ステップＳ２３でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっている旨判断された場合には、続くステップＳ２３１で、着火時期制御実行フラグＦ１に「１」を設定した後、この図７の一連の処理を終了する。
【００９７】
一方、図８の処理では、まずステップＳ３１〜Ｓ３３を通じて、
・着火時期制御実行フラグＦ１に「１」が設定されていること（ステップＳ３１）。
・先のステップＳ２４で更新された補正係数Ｋ１１が、所定の許容範囲（第１許容範囲）内に収まっていないこと（絶対値｜Ｋ１１｜＞判定値ＴＨ１３、ステップＳ３２）。判定値ＴＨ１３は、上記閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２の場合（図７のステップＳ２２）に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。
・ステップＳ３４（後述）で更新された補正係数Ｋ１２が、所定の許容範囲（第２許容範囲）内に収まっていること（絶対値｜Ｋ１２｜≦判定値ＴＨ１４、ステップＳ３３）。判定値ＴＨ１４は、上記閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２の場合（図７のステップＳ２２）に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。
の３つの条件を同時に満足するか否かを判断し、これらの条件を同時に満足すると判断された場合には、当該メイン着火時期制御の実行が必要であるとして、ステップＳ３４へ進む。
【００９８】
続くステップＳ３４では、図９のパイロット噴射量制御部Ｂ２２（第２の補正手段）により、補正係数Ｋ１１が許容範囲（第１許容範囲）の遅角側及び進角側のいずれにあるか、すなわち補正係数Ｋ１１の符号（「正＝遅角側への補正係数」又は「負＝進角側への補正係数」）に応じて、筒内圧センサ２８の出力から求めたメイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（第２指令値）を補正する（詳しくは補正係数Ｋ１２を更新する）。すなわち、補正係数Ｋ１１の符号が「正（＋）」なら、メイン着火時期を遅角側へ移動させるべくパイロット噴射Ｐｔの噴射量を減量補正し、補正係数Ｋ１１の符号が「負（−）」なら、メイン着火時期を進角側へ移動させるべくパイロット噴射Ｐｔの噴射量を増量補正する。そして、続くステップＳ３９で、着火時期制御実行フラグＦ１に「０」を設定して、この図８の一連の処理を終了する。なお、上記補正係数Ｋ１２の更新は、同補正係数Ｋ１２が所定量（所定の変化量）ずつ累積的に増量又は減量（変更）されるかたちで行われる。具体的には、例えばステップＳ３３で補正係数Ｋ１２が上記許容範囲内に収まっている旨判断された最初の更新では、所定のマップ、例えば前述した図９のパイロット発生熱量算出部Ｂ２１により算出されたパイロット噴射Ｐｔによる発生熱量をパラメータとする変化量マップに基づいて、その時の変化量を設定する。そして、その後も連続的にステップＳ３３で範囲内にある旨判断された場合には、例えば前述の図７のステップＳ２４に準ずる態様で、連続更新回数が増えるほど、変化量を小さくする。
【００９９】
他方、上記ステップＳ３１，Ｓ３２において、各ステップの条件を満たさない旨判断された場合には、当該メイン着火時期制御の実行は必要ないとして、ステップＳ３９にて、着火時期制御実行フラグＦ１に「０」を設定（Ｆ１＝０）した後、この図８の一連の処理を終了する。また、上記ステップＳ３３において、同ステップＳ３３の条件を満たさない旨判断された場合には、続くステップＳ３５で、メイン噴射実行時期でもパイロット噴射量でもない別のパラメータ（所定アクチュエータの所定指令値）によりメイン着火時期制御を行うことが可能であるか否かを判断する。詳しくは、例えば１乃至複数の所定のパラメータについて、パラメータごとに許容範囲を予め設けておき、それらパラメータについて、それぞれその許容範囲内で必要とするメイン着火時期制御を行うことができるか否かを判断する。なお、このパラメータとしては、例えばバイパス弁６１ｃ（図１）等に対する指令値などを用いることができる。すなわち、このバイパス弁６１ｃの状態（選択経路や弁開度）を可変として吸気温度を調整（可変設定）することで、着火時の筒内温度（高温ほどメイン着火時期は進角側へ移動）を可変制御することができる。
【０１００】
そして、このステップＳ３５でメイン着火時期制御を行うことが可能である（メイン着火時期制御を可能とするパラメータがある）旨判断された場合には、続くステップＳ３５１で、そのパラメータ（複数ある場合には予め設定しておいた優先順位の高いもの）によりメイン着火時期制御を行う。他方、ステップＳ３５でメイン着火時期制御を行うことができない旨判断された場合には、続くステップＳ３５２で、所定のフェイルセーフ処理（例えばダイアグコードをＥＥＰＲＯＭ等に記憶させる処理や所定の警告灯を点灯する処理等）を実行する。
【０１０１】
この図８の処理によれば、図７の処理で更新される補正係数Ｋ１１が許容範囲内に収まっていない場合に上記ステップＳ３４の処理が行われることで、補正係数Ｋ１２が更新される。そのため、同補正係数Ｋ１２により、先の図３のステップＳ１２でパイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（第２指令値）が補正され、補正係数Ｋ１１に対応したメイン噴射実行時期で噴射されるメイン噴射Ｍｎについて、そのメイン着火時期が補正係数Ｋ１１の符号と同一の方向（進角側又は遅角側）へ移動することになる。そしてこれにより、先の図７のステップＳ２３では、基本噴射マップ（図３のステップＳ１２）の適合値に、より近い補正係数Ｋ１１（より小さな絶対値｜Ｋ１１｜）で、メイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）が許容範囲内に収まっている（ＴＨ１１≦ｔ１０≦ＴＨ１２）旨判断されるようになる。したがって、上記図７及び図８の処理を繰り返し行うことで、補正係数Ｋ１１（ひいては上記インジェクタ２７によるメイン噴射時期）が自動的に許容範囲内に収束されるようになる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【０１０３】
（１）シリンダ１２内の燃焼室１６で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸（クランク軸）に動力（トルク）を生成する圧縮着火式エンジン１０（内燃機関）と、燃焼室１６へ燃料を直接的に噴射供給するインジェクタ２７（筒内噴射用の燃料噴射弁）とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の各種アクチュエータの動作を制御する。こうした圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ８０）として、出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射Ｍｎにより噴射されたメイン燃料の着火時期（燃焼開始時期）であるメイン着火時期を検出するプログラム（着火時期検出手段、図７のステップＳ２１）と、そのメイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）を所定の範囲（閾値ＴＨ１１〜閾値ＴＨ１２）内に収める側の方向へ、上記インジェクタ２７に対するメイン噴射実行時期の指令値（第１指令値）の補正係数Ｋ１１を更新する（第１指令値を補正する）プログラム（第１の補正手段、図７のステップＳ２４）と、同ステップＳ２４において更新された補正係数Ｋ１１が所定の範囲（第１許容範囲、−ＴＨ１３〜＋ＴＨ１３）内にあるか否か（ひいては補正係数Ｋ１１により補正された第１指令値が所定の範囲内にあるか否か）を判断するプログラム（判断手段、図８のステップＳ３２）と、同ステップＳ３２において補正係数Ｋ１１が範囲内にない（第１指令値が第１許容範囲内にない）旨判断された場合に、補正係数Ｋ１１（ひいては第１指令値）が許容範囲の遅角側及び進角側のいずれにあるかに応じて、メイン着火時期の検出値（タイミングｔ１０）をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（第２指令値）の補正係数Ｋ１２を更新する（第２指令値を補正する）プログラム（第２の補正手段、図８のステップＳ３４）と、を備える構成とした。こうした装置であれば、ロバスト性が高まり、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を基本的には所定の範囲（第１許容範囲）近傍に収めたままメイン着火時期の制御を行うことが可能になる。そしてこれにより、エンジン１０（内燃機関）の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。
【０１０４】
（２）図７のステップＳ２４の処理（補正係数Ｋ１１を更新する処理）、及び、図８のステップＳ３２の処理（補正係数Ｋ１１が所定の範囲内にあるか否かの判断）、といった一連の処理を、所定条件（例えばエンジン運転中は常時）が成立している間、繰り返し行うプログラムを備える構成とした。こうすることで、補正係数Ｋ１１（ひいては第１指令値）が許容範囲から出る度に（ステップＳ３２にて判断）同補正係数Ｋ１１が許容範囲へ戻されるようになり、メイン噴射時期が自動的に所定の許容範囲（判定値ＴＨ１３に対応した範囲）内に収束されるようになる。
【０１０５】
（３）図８のステップＳ３４においては、ステップＳ３２において補正係数Ｋ１１（ひいては第１指令値）が許容範囲内にない旨判断される都度、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（第２指令値）を所定変化量ずつ累積的に変化させるようにした。こうすることで、メイン噴射時期を的確に所定の許容範囲（判定値ＴＨ１３に対応した範囲）内に収束することが可能になる。
【０１０６】
（４）図８のステップＳ３４において累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断するプログラム（累積判断手段、図８のステップＳ３３）と、同ステップＳ３３において変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、メイン噴射実行時期でもパイロット噴射量でもない別のパラメータ（例えばバイパス弁６１ｃに対する指令値）の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行うプログラム（図８のステップＳ３５，Ｓ３５１，Ｓ３５２）と、を備える構成とすることが有効である。こうした構成であれば、パイロット噴射量ずれに起因した不都合についてもこれを、より好適に防止又は抑制することが可能になる。そして、他のパラメータでメイン着火時期を適正値へ制御することができる場合には、メイン着火時期制御を実行するとともに、制御することができない（そういった指令値がない）場合には、所定のフェイルセーフ処理を実行してその旨を報知したり何らかの対策を施したりすることが可能になる。
【０１０７】
（５）図８のステップＳ３４では、インジェクタ２７（燃料噴射弁）に対する指令値のうち、パイロット噴射（単段の事前サブ噴射）の噴射態様に関する指令値、詳しくは噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうすることで、メイン着火時期制御をより容易且つ的確に行うことが可能になる。
【０１０８】
（６）図８のステップＳ３２にて用いられる許容範囲（第１許容範囲）を、所定の基準値（第１基準値、図３のステップＳ１２に用いられる基本噴射マップ上の値）とその第１基準値からの許容乖離量（判定値ＴＨ１３）とによって規定される範囲とした。そして、同ステップＳ３２においては、図７のステップＳ２４において更新された補正係数Ｋ１１（ひいては同補正係数Ｋ１１により補正される第１指令値）と第１基準値との乖離量（補正係数Ｋ１１の値に相当）が許容乖離量よりも小さいか否かを判断して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合に第１指令値が第１許容範囲内にある（パイロット噴射量の補正は必要ない）旨判断するようにした。こうすることで、第１許容範囲を容易且つ適切に設定することが可能になる。
【０１０９】
（７）上記第１基準値として、インジェクタ２７に対する指令値がエンジン１０に関する所定パラメータ（エンジン回転速度やエンジン負荷等）に対して関連付けられた噴射制御用マップ（基本噴射マップ）の初期値（本実施形態では固定値）を用いるようにした。このように、一般にＲＯＭに格納される噴射制御用マップ（いわゆる適合マップ）を利用することで、第１基準値を容易且つ適切に設定することが可能になる。
【０１１０】
（８）図７のステップＳ２１においては、筒内圧センサ２８の出力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。こうした構成であれば、実用性の高い構成で、メイン着火時期を高い精度で検出することができる。
【０１１１】
（９）またこの際、筒内圧センサ２８の出力に基づいて、所定時間（例えば単位時間や単位出力軸回転数等）あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移（いわゆる波形）を求める（図９、関係式（式１））とともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期を検出する（例えばメイン噴射Ｍｎの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして検出する）ようにした。こうした構成であれば、高い検出精度でのメイン着火時期の検出が可能になる。
【０１１２】
（１０）上記各プログラムと共に、エンジンシステム内の各種アクチュエータ（図１参照）の作動に基づいてエンジン１０に関する所定の制御（トルク制御等）を行うプログラム（エンジン制御手段）を、上記ＥＣＵ８０に搭載して、エンジン制御システムとして、このＥＣＵ８０の他に、各種センサ及びアクチュエータ（図１参照）をさらに備える構成とした。こうした構成では、上述のように燃焼特性が改善されることで、より信頼性の高いエンジン制御を行うことが可能になる。
【０１１３】
ここで、メイン噴射実行時期の指令値を進角側又は遅角側に変更する場合（補正係数Ｋ１１を進角側又は遅角側に更新する場合）において、その進遅角方向と同じ方向に同じ量だけパイロット噴射の実行時期を変更するとよい。具体的には、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、メイン噴射実行時期を図のｘ１だけ進角させる場合に、パイロット噴射実行時期もｘ１と同量のｘ２だけ進角させる（すなわち、ｘ１＝ｘ２である）。
【０１１４】
本構成によれば、パイロット噴射とメイン噴射との間隔（噴射インターバル）を所望の間隔に保持することができ、パイロット噴射の実行に伴いインジェクタ２７内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。メイン噴射時期を遅角させる場合も同様である。
【０１１５】
これにより、パイロット噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。また、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけパイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合、エンジン運転条件ごとにインターバルを設定する必要がないため、制御を簡易に実施できるという効果も実現できる。
【０１１６】
ただし、パイロット噴射には、燃焼性を確保するために最大進角時期（進角側ガード値）が設定されている。したがって、パイロット噴射時期がその最大進角時期に達する場合には、それ以上進角させず、パイロット噴射時期を最大進角時期で制限することが望ましい。つまり、かかる場合には、図１０においてｘ１＜ｘ２となることが許容される。
【０１１７】
（第２の実施形態）
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを具体化した第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態の装置及びシステムも、基本的な構成は、先の図１に示した第１の実施形態の構成に準ずる。そのため、ここでは説明の便宜上、共通の構成及び動作に関する説明は割愛し、主に上記第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１１８】
前述したように、メイン噴射を実行（開始）してから燃焼が開始する（着火する）までの時間（メイン着火遅れ時間）が長くなり過ぎると、大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合が生じるようになる。また一方、筒内噴射エンジンでは、シリンダ内へ直接的に燃料が噴射されるため、メイン着火遅れ時間が短くなり過ぎると、燃焼室での吸入空気と燃料との混合時間（予混合時間）として十分な時間を確保することができず、所望の燃焼特性が得られないという不都合が生じる。本実施形態では、図１１に示すように、メイン噴射Ｍｎの噴射開始時期（メイン噴射実行時期、タイミングｔ２１）からメイン噴射Ｍｎの燃焼開始時期（メイン着火時期、タイミングｔ２２）までのメイン着火遅れ時間（時間Ｄ２０）に注目して、上記不都合を回避すべく、この時間Ｄ２０の検出値が適正な値になる（所定の許容範囲内に収まる）ように、上記インジェクタ２７に対する指令値のうち、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値を可変設定するようにしている。なおここで、メイン着火遅れ時間は、図１２にグラフとして示されるように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量（ひいてはその燃焼量）が大きくなるほど短くなる。
【０１１９】
本実施形態では、第１の実施形態の図７及び図８の処理に代えて、図１３の処理を実行することとする。以下、同図１３を参照して、本実施形態の燃焼制御について説明する。なお、この図１３に示す一連の処理も、基本的には、ＥＣＵ８０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（図３の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で）逐次実行される。そして、この図１３の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ８０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【０１２０】
同図１３に示すように、この一連の処理に際しては、まずステップＳ４１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ７１による実測値）、及び運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ７２による実測値）、さらにはメイン噴射時期（図１１中のタイミングｔ２１、例えば無効噴射期間を加味してインジェクタ２７に対する指令値に基づき検出）等を読み込む。そして、続くステップＳ４２では、上記ステップＳ４１で読み込んだ各種パラメータに含まれる所定のパラメータに基づいて（必要に応じて外部負荷による損失等も含めた要求トルクを別途算出して）、メイン着火遅れ時間の基準値ＤＴ１（所望の値）を取得する。詳しくは、例えばＲＯＭ等に格納された所定のマップ（数式でも可）を用いて取得される。そしてこのマップとしては、例えばエンジン回転速度及びアクセル操作量（又は同アクセル操作量に基づいて算出される要求トルク）の各々について、その大きさに応じた上記基準値ＤＴ１の適合値（最適値）が、予め実験等により書き込まれたものなどを用いることができる。
【０１２１】
続くステップＳ４３では、メイン着火時期（図１１中のタイミングｔ２２）を検出する。なお、このメイン着火時期の検出（算出）も、第１の実施形態と同様、時々の筒内圧力（筒内圧センサ２８による実測値）を取得しつつ、先の図９の構成と関係式（式１）とに基づいて行われる。
【０１２２】
続くステップＳ４４では、先のステップＳ４１で取得したメイン噴射時期（タイミングｔ２１）とステップＳ４３で算出したメイン着火時期（タイミングｔ２２）とに基づいて、メイン着火遅れ時間の検出値ＤＴ２（図１１中の時間Ｄ２０）を算出する。そして、続くステップＳ４５では、先のステップＳ４２で取得した基準値ＤＴ１とその検出値ＤＴ２との差（絶対値｜ＤＴ１−ＤＴ２｜）を所定の判定値ＴＨ２１と比較して、検出値ＤＴ２が所定の許容範囲内に収まっている（｜ＤＴ１−ＤＴ２｜≦判定値ＴＨ２１）か否かを判断する。なお、判定値ＴＨ２１は、先の第１の実施形態での閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２の場合（図７のステップＳ２２）に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。
【０１２３】
そして、このステップＳ４５で検出値ＤＴ２が許容範囲内に収まっていない旨判断された場合には、続くステップＳ４５１で、検出値ＤＴ２が基準値ＤＴ１へ近づくように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（図６（ａ））を補正する（詳しくは補正係数Ｋ２１を更新する）。すなわち、検出値ＤＴ２が基準値ＤＴ１よりも早い（進角側に位置する）場合には、両者を近づけるべくパイロット噴射Ｐｔの噴射量を減量補正し、検出値ＤＴ２が基準値ＤＴ１よりも遅い（遅角側に位置する）場合には、両者を近づけるべくパイロット噴射Ｐｔの噴射量を増量補正する（図４参照）。そして、この補正係数更新の処理をもって、この一連の処理を終了する。なお、この補正係数Ｋ２１の更新は、例えば先の第１の実施形態における図８のステップＳ３４に準ずる態様で、同補正係数Ｋ２１が所定量（所定の変化量）ずつ累積的に増量又は減量（変更）されるかたちで行われる。
【０１２４】
他方、上記ステップＳ４４で検出値ＤＴ２が許容範囲内に収まっている旨判断された場合には、補正係数Ｋ２１の更新を行わずに、この図１３の一連の処理を終了する。
【０１２５】
この図１３の処理によれば、ステップＳ４３で更新される検出値ＤＴ２が許容範囲内に収まっていない場合に上記ステップＳ４５１の処理が行われることで、補正係数Ｋ２１が更新される。そのため、同補正係数Ｋ２１により、先の図３のステップＳ１２でパイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（着火遅れ指令値）が補正されることで、検出値ＤＴ２（ひいてはメイン着火遅れ時間）が基準値ＤＴ１へ近づけられるようになる。そして、上記図１３の処理を繰り返し行うことで、検出値ＤＴ２（ひいてはメイン着火遅れ時間）が自動的に許容範囲内に収束されるようになる。
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【０１２７】
（１１）メイン噴射Ｍｎによりメイン燃料が噴射されてからそのメイン燃料が着火する（燃焼を開始する）までの時間であるメイン着火遅れ時間を検出するプログラム（着火遅れ時間検出手段、図１３のステップＳ４１，Ｓ４３，Ｓ４４）と、その検出値に基づいて、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（着火遅れ指令値）を可変設定する、より詳しくは補正係数Ｋ２１を更新する（着火遅れ指令値を補正する）プログラム（着火遅れ時間制御手段、図１３のステップＳ４５１）と、を備える構成とした。こうした構成であれば、ステップＳ４５１でメイン着火遅れ時間を適正な値に制御して、過剰な着火遅れ時間ずれに起因した不都合（騒音や予混合時間不足など）を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【０１２８】
（１２）図１３のステップＳ４５１では、インジェクタ２７（燃料噴射弁）に対する指令値のうち、パイロット噴射（単段の事前サブ噴射）の噴射態様に関する指令値、詳しくは噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうすることで、メイン着火遅れ時間の制御をより容易且つ的確に行うことが可能になる。
【０１２９】
（１３）メイン着火遅れ時間を検出するプログラムとして、メイン噴射開始時期を検出するプログラム（噴射時期検出部、図１３のステップＳ４１）とメイン着火時期を検出するプログラム（着火時期検出部、図１３のステップＳ４３）と、それらプログラムによる各検出値に基づいてメイン着火遅れ時間を算出するプログラム（着火遅れ時間算出部、図１３のステップＳ４４）と、を有して構成されるものを用いるようにした。こうした構成であれば、メイン着火遅れ時間の検出を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。
【０１３０】
（１４）図１３のステップＳ４１では、インジェクタ２７に対する指令値に基づいて、メイン噴射開始時期を検出するようにした。こうすることで、メイン噴射開始時期の検出を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。
【０１３１】
（１５）図１３のステップＳ４３では、筒内圧センサ２８の出力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。こうした構成であれば、実用性の高い構成で、メイン着火時期を高い精度で検出することができる。
【０１３２】
（１６）図１３のステップＳ４５１では、メイン着火遅れ時間の検出値ＤＴ２が所定の基準値（基準値ＤＴ１）へ近づくように、パイロット噴射Ｐｔの噴射量に関する指令値（着火遅れ指令値）を可変設定するようにした。詳しくは、図１３のステップＳ４５で、検出値ＤＴ２が所定の許容範囲（基準値ＤＴ１と判定値ＴＨ２１とで定まる範囲）内に収まっているか否かを判断して、検出値がその許容範囲内に収まっていない場合には、ステップＳ４５１で、その検出値を許容範囲内に収める側の方向へ、同パイロット噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうした構成であれば、メイン着火遅れ時間（厳密にはその検出値ＤＴ２）が許容範囲から出てしまっても、ステップＳ４５１の処理により、メイン着火遅れ時間が所定の許容範囲内へ可変制御され、上述の着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【０１３３】
（１７）図１３の一連の処理を、所定条件（例えばエンジン運転中は常時）が成立している間、繰り返し行うプログラムを備える構成とした。こうすることで、メイン着火遅れ時間が自動的に所定の許容範囲内に収束されるようになる。
【０１３４】
（１８）上記各プログラムと共に、エンジンシステム内の各種アクチュエータ（図１参照）の作動に基づいてエンジン１０に関する所定の制御（トルク制御等）を行うプログラム（エンジン制御手段）を、上記ＥＣＵ８０に搭載して、エンジン制御システムとして、このＥＣＵ８０の他に、各種センサ及びアクチュエータ（図１参照）をさらに備える構成とした。こうした構成では、上述のように燃焼特性が改善されることで、より信頼性の高いエンジン制御を行うことが可能になる。
【０１３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明における第３の実施形態について説明する。本実施形態の装置及びシステムも、基本的な構成は先の図１に示した第１の実施形態の構成に準ずるため、共通の構成及び動作に関する説明を省略する。
【０１３６】
本実施形態では、メイン噴射の実着火時期が目標着火時期に一致するよう着火時期フィードバック制御を実施する構成としており、メイン噴射の実着火時期と目標着火時期との偏差に基づいて、同メイン噴射の噴射時期を制御する。そして、かかる着火時期フィードバック制御において、メイン噴射の着火時期偏差が所定値以上である場合、あるいは同着火時期偏差に基づいて算出される噴射時期フィードバック制御量が所定値以上である場合に、パイロット噴射の噴射量に関して補正を実施する。
【０１３７】
図１４は、本実施形態における燃料噴射制御処理の処理手順を示すフローチャートであり、図１４に示す一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ８０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（図３の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で）逐次実行される。なお、図示は省略するが、別の演算処理により、都度のエンジン運転状態（アクセル操作量やエンジン回転速度）に基づいてメイン噴射量とパイロット噴射量とが算出されるようになっている。
【０１３８】
図１４において、ステップＳ５１ではメイン噴射の実着火時期を検出する。なお、この実着火時期の検出（算出）は、第１の実施形態におけるメイン着火時期の検出値（ｔ１０）と同様、時々の筒内圧力（筒内圧センサ２８による実測値）を取得しつつ、先の図９の構成と関係式（式１）とに基づいて行われる。続くステップＳ５２では、メイン噴射の目標着火時期を算出する。このとき、例えば、あらかじめ用意されているマップデータを用い、都度のエンジン回転速度と要求負荷（例えば、アクセル操作量）とに基づいてメイン噴射の目標着火時期が算出される。
【０１３９】
また、ステップＳ５３では、メイン噴射の実着火時期と目標着火時期との偏差に基づいてフィードバック制御量としてのメイン噴射時期補正量Ｋｍを算出するとともに、続くステップＳ５４では、メイン噴射時期補正量Ｋｍに基づいてメイン噴射の噴射時期指令値を算出する。フィードバック演算としては、周知のＰＩ演算やＰＩＤ演算等が用いられる。
【０１４０】
ここで、メイン噴射について実着火時期が目標着火時期よりも遅角側にあれば、メイン噴射時期補正量Ｋｍとしてメイン噴射時期を進角側に移行させるための補正量が設定される。また、実着火時期が目標着火時期よりも進角側にあれば、メイン噴射時期補正量Ｋｍとしてメイン噴射時期を遅角側に移行させるための補正量が設定される。例えば、噴射時期補正量Ｋｍが噴射時期を進角補正するものであれば、Ｋｍ値として負の値が設定され、噴射時期補正量Ｋｍが噴射時期を遅角補正するものであれば、Ｋｍ値として正の値が設定される。
【０１４１】
その後、ステップＳ５５では、ステップＳ５３で算出したメイン噴射時期補正量Ｋｍ（フィードバック補正量）の絶対値が所定の閾値ＴＨｘ以上であるか否かを判定する。このとき、閾値ＴＨｘは、その時々におけるメイン噴射の目標着火時期に基づいて設定される。ただし、閾値ＴＨｘを固定値とすることも可能である。
【０１４２】
そして、｜Ｋｍ｜≧ＴＨｘである場合、ステップＳ５６に進み、メイン噴射時期補正量Ｋｍに基づいてパイロット噴射に関する噴射量補正を実行する。このとき、既に設定済みのパイロット噴射量が減量補正又は増量補正されて噴射量指令値が算出される。この噴射量補正について具体的には、メイン噴射時期補正量Ｋｍが負値（実着火時期が目標よりも遅く、進角補正する値）であれば、パイロット噴射量が増量補正される。また、メイン噴射時期補正量Ｋｍが正値（実着火時期が目標よりも早く、遅角補正する値）であれば、パイロット噴射量が減量補正される。
【０１４３】
その後、ステップＳ５７では、メイン噴射に関する指令値データ（上述した噴射時期指令値を含む）と、パイロット噴射に関する指令値データ（上述した噴射量指令値を含む）とに基づいてメイン噴射とパイロット噴射とを実行する。
【０１４４】
ステップＳ５５において、｜Ｋｍ｜＜ＴＨｘである場合には、メイン噴射時期補正量Ｋｍに基づくパイロット噴射の噴射量補正が実行されることなく、メイン噴射及びパイロット噴射がそれぞれ実行される。
【０１４５】
なお、メイン噴射時期補正量Ｋｍ（フィードバック補正量）に代えて、メイン噴射の着火時期偏差（＝実着火時期−目標着火時期）に基づいてパイロット噴射量の補正の要否を判定することも可能である。すなわち、メイン噴射の着火時期偏差が所定値以上である旨判定された場合に、パイロット噴射量の増量補正又は減量補正を実行する。このとき、メイン噴射の着火時期偏差が、実着火時期が目標よりも遅いことに相当するものであれば、パイロット噴射量を増量し、実着火時期が目標よりも早いことに相当するものであれば、パイロット噴射量を減量する。
【０１４６】
以上第３の実施形態では、パイロット噴射量の増量補正又は減量補正によって、メイン噴射の実着火時期を早くしたり遅くしたりすることができる。したがって、メイン噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が大きい状態であってもそれを小さくすることができる。これにより、エンジンの燃焼特性、特にメイン噴射による供給燃料の着火時期に関する燃焼特性を改善することができる。
【０１４７】
メイン噴射時期補正量Ｋｍ（フィードバック補正量）を大小比較するための閾値ＴＨｘをメイン噴射の目標着火時期に基づいて設定する構成としたため、都度のエンジン運転状態等に応じてメイン噴射の目標着火時期が変更されたとしても、都度適正な燃焼特性を実現できる。
【０１４８】
ここで、メイン噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合に、その進遅角方向と同じ方向にパイロット噴射の実行時期を変更するとよい（上述した図１０を参照のこと）。この場合、例えば、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、パイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。
【０１４９】
本構成によれば、パイロット噴射とメイン噴射との間隔（噴射インターバル）を所望の間隔に保持することができ、パイロット噴射の実行に伴いインジェクタ２７内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。メイン噴射時期を遅角させる場合も同様である。
【０１５０】
これにより、パイロット噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。また、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけパイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合、エンジン運転条件ごとにインターバルを設定する必要がないため、制御を簡易に実施できるという効果も実現できる。
【０１５１】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１５２】
・図７の処理において、図８のステップＳ３２の処理に準ずる処理を、図７のステップＳ２４での補正係数Ｋ１１の更新処理に先立って行い、更新予定の値が所定の許容範囲（第１許容範囲）内に収まっていない場合、すなわち更新すると補正係数Ｋ１１が許容範囲から出てしまう場合には、同ステップＳ２４での補正係数Ｋ１１の更新処理は行わないように構成してもよい。この場合、ステップＳ２４の処理に先立ってステップＳ３２の処理に準ずる処理を行うプログラムが、「許可条件判断手段」に相当する。
【０１５３】
また、補正係数Ｋ１１の更新処理を禁止まではせず、所定の条件が成立する（例えば更新予定の値が第１許容範囲内に収まる）まで更新処理を制限する（例えば更新量を少なくする）ようにしてもよい。こうすることで、過剰な補正に起因した燃焼特性の悪化（騒音等）がより確実に防止又は抑制されるようになる。
【０１５４】
またこの場合、図７のステップＳ２４での補正係数Ｋ１１の更新に先立って行う判断処理は、上記の判断処理（ステップＳ３２の処理に準ずる処理）に限られず、用途等に応じて最適な所定の許可条件の成否を判断する処理とすることができる。
【０１５５】
・図８の処理は行わず、図７の処理において、図７のステップＳ２４の処理に先立って、ステップＳ２３で用いた許容範囲（閾値ＴＨ１１〜閾値ＴＨ１２）よりも広い所定範囲内にメイン着火時期が収まっているか否かを判断するようにして、その範囲内にメイン着火時期が収まっている場合には、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さいとして、図７のステップＳ２４の処理（第１の制御）を行ってメイン着火時期を目標値へ近づける一方で、その範囲内にメイン着火時期が収まっていない場合には、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくないとして、図７のステップＳ２４の処理を行う（ただし必要に応じて補正係数Ｋ１１の更新量を制限する）とともに図８のステップＳ３４の処理も行って（すなわち第２の制御を行って）メイン着火時期を目標値へ近づけるようにしてもよい。この場合には、上記制御に係る一連の処理を行うプログラムが「制御手段」に相当する。こうした構成であれば、過剰な制御ずれに起因した燃焼特性の悪化（騒音等）を好適に防止又は抑制することが可能になる。
【０１５６】
・上記各実施形態における補正係数Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ２１の更新態様は、上記の態様の限られず任意である。例えばプログラムの簡素化を図るべく、固定の変化量ずつ累積的に変化させるようにしてもよい。
【０１５７】
・上記各実施形態では、筒内圧センサを各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ（例えば１つのシリンダ）だけに設け、他のシリンダについてはそのセンサ出力に基づく推定値を用いるようにしてもよい。なお、上記筒内圧センサを全てのシリンダには設けずに一部のシリンダだけに設ける場合には、筒内圧センサを設けたシリンダで求めた筒内圧力の実測値を用いて他のシリンダの筒内圧力を推定するような構成とすることが有効である。こうすることで、センサの数や演算負荷を極力抑えつつ、多くのシリンダについて、その筒内圧力を測定することができるようになる。
【０１５８】
・また、筒内圧センサを全く設けずに他のパラメータから筒内圧力を推定するようにしてもよい。例えばシリンダ１２内の圧力（筒内圧力）は一般に、１燃焼サイクル中で、図１５に示すように変化する。すなわち筒内圧力は、ＴＤＣ（上死点）近傍で最も高くなり、少なくともＴＤＣ近辺ではその圧力ピーク（極大点）から離れるほど小さくなる。こうしたクランク角度と共に、筒内圧力に影響を与えるその他のパラメータ（特に影響の大きいものを任意に抜粋）の値で定義される状態ごとにその状態に応じた筒内圧力を関連付けてマップ化するなどすれば、そのマップ化されたパラメータの各値に基づいて、筒内圧力を推定することが可能になる。ちなみに、筒内圧力が大きくなるほど、燃料が燃焼して発生する単位燃料量あたりの熱量である燃焼率（燃焼し易さに相当）も大きくなる。
【０１５９】
・上記第１の実施形態においては、許容範囲をより適切な範囲に設定すべく、閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２を時間単位で記憶装置に用意しておき、ステップＳ２２で、クランク角度単位に変換するようにした。しかしこれに限られず、最初からクランク角度単位で閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２を用意しておくようにしてもよい。こうすることで、クランク角度単位への変換処理を割愛することが可能になる。
【０１６０】
また、熱発生率のデータ推移（いわゆる波形）は、図１６に示すように、エンジン負荷（例えばトルク制御において各種アクチュエータの指令値を決める基となる要求トルクとして検出）に応じて変化する。すなわち、高負荷時には、図中の実線Ｌ３１にて示されるように、メイン着火時期で熱発生率の急峻な変化（増大側への変化）が見られるが、低負荷時には、その変化が緩やかになる。したがって、低負荷時には、メイン着火時期を高い精度で検出することが困難になる。このため、上記閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２を、その時のエンジン負荷に基づいて可変設定する、例えばエンジン負荷が低いほど許容範囲を広くする構成なども有効である。なお、第２の実施形態のメイン着火遅れ時間に関する許容範囲についても、同様のことがいえる。
【０１６１】
・上記各実施形態では、通常制御を行うべきでないと判断した場合には、次の制御として、インジェクタ２７に対する指令値のうち、パイロット噴射量に関する指令値を補正（変更）することによって、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変制御するようにした。しかしこれに限られず、別のパラメータによって、これらを可変制御するようにしてもよい。例えば同じ事前サブ噴射の噴射態様でも、噴射量以外のパラメータ、すなわち噴射段数（パイロット噴射のほかにプレ噴射等も含ませるなど）や、噴射時期、噴射インターバル等に関する指令値を補正（変更）するようにしてもよい。
【０１６２】
・また、インジェクタ２７以外のアクチュエータに対する指令値を、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変とする第２指令値や着火遅れ指令値として用いるようにしてもよい。基本的には、メイン噴射時の燃焼率（燃焼室１６での燃料の着火し易さ）に係る指令値であれば任意のものを第２指令値や着火遅れ指令値として採用することができる。
【０１６３】
例えば着火時の筒内温度に作用する指令値、あるいは着火時の筒内圧力に作用する指令値を用いることができる。そして、吸気温度を可変制御する場合には、前述のように、バイパス弁６１ｃの状態（選択経路や弁開度）を可変とする指令値を採用することが有効である。また、本発明の適用対象とするシステム構成が変更され、そのシステム内に同様の弁がある場合には、その弁の状態を可変とする指令値を用いることもできる。すなわち、例えばＥＧＲ配管６１（吸排気通路の連結路）に代えて、吸気通路や排気通路に分岐通路を形成した構成としてもよい。また、例えばインタークーラ３３（ＥＧＲクーラ６３と同じく冷却装置に相当）に対してバイパス通路（迂回通路）を設けるようにしてもよい。また、２本の分岐通路にも限られず、３本以上の分岐通路を形成するようにしてもよい。さらに、冷却装置の有無以外（例えば配管の種類等）の条件により、それら分岐通路の放熱量を相違させるようにしてもよい。また、分岐通路の流通面積（閉鎖度合）を可変とする際には、閉鎖及び開放の切替えを２値的に行うようにしてもよい。あるいは、排気を吸気側コンプレッサ上流に還流させて低温な不活性ガスを導入する技術（低圧ＥＧＲ）を適用するようにしてもよい。またさらに、こうしたバイパス通路によらずとも、他の方式で吸気温度を可変制御することもできる。例えばサブラジエータや適宜のヒータ（例えばニクロム線）等を用いて、吸気温度を可変としてもよい。また、直接的に吸気の温度を調整せずに、ＥＧＲガスの温度やＥＧＲ率を可変とすることで、間接的に吸気の温度を調整するようにしてもよい。なおこの場合も、ＥＧＲガスの温度は、例えばサブラジエータや適宜のヒータ等を用いて可変とすることができる。
【０１６４】
着火時の筒内圧力に係るパラメータとしては、例えば近年開発されている偏心クランク軸等による可変圧縮比機構を備えるエンジンであれば、その機構の駆動量に関する指令値などを採用することができる。またこの他にも、例えば対象シリンダに対する吸気充填効率に係るパラメータ（例えば新気量など）に作用する指令値などが有効であり、その中でも対象シリンダに対する吸気の圧力（吸気圧力）に作用する指令値を用いることが特に有効である。なお、吸気圧力を可変制御する場合には、例えば過給量を可変とする過給器等を通じて、対象シリンダに対する吸気の過給量を可変とする指令値を用いることが有効である。そして、過給量を可変とする装置（過給器）としては、例えば幾何学的な機構で過給圧（厳密にいえばタービンの回転による過給量）を可変とする可変ノズル機構等をターボチャージャに装着した可変ジオメトリ機構付きターボチャージャや、電動式アシストモータを備えるターボチャージャ、コンプレッサの上流側又は下流側に補助コンプレッサを備えるターボチャージャなどを用いることが有効である。
【０１６５】
また、グロープラグ等からなる着火補助装置の駆動量に関する指令値を用いることも有効である。グロープラグは、シリンダ内の所定部位に設けられた発熱体を熱してシリンダ内の雰囲気を局所的に高温にする電気ヒータであり、一般にディーゼルエンジン等において始動時の着火を補助するために用いられている。このため、こうした構成の実用性は高い。また近年、シリンダ内の雰囲気を局所的に、レーザ等の電磁的な作用によりにエネルギーレベル増大側に変化させて着火を生じ易くする着火補助装置なども検討されている。そのため、こうした着火補助装置を採用するようにしてもよい。
【０１６６】
またこの他にも、例えばスワール制御弁の弁開度や、燃料ポンプ４３の吐出量、さらには可変バルブ装置によるバルブタイミングやバルブリフト量等の可変制御によって、燃焼率を所望の値に制御するようにしてもよい。
【０１６７】
さらに、上述の事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値も含め、上記各種指令値を適宜に組み合わせたものを、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変とする第２指令値や着火遅れ指令値として用いるようにしてもよい。そしてこの場合には、例えば燃焼率に係る指令値として複数種の指令値を予め用意しておく構成なども有効である。すなわち、図８のステップＳ３４や図１３のステップＳ４５１、あるいは図８のステップＳ３５１では、その時のエンジン運転条件に基づいてそれら複数種の指令値のうちの一部（１つ又は複数）を選択するとともに、その選択された１乃至複数の指令値について上述の補正を行う構成などが有効である。
【０１６８】
・上記各実施形態では、筒内圧力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。しかしこれに限られず、筒内温度や筒内ガス組成を測定するセンサをシリンダに設け、そのセンサ出力に基づいて、熱発生率、ひいてはメイン着火時期を検出する構成などが考えられる。また、所定の吸気パラメータ（例えば吸気温度や、吸気圧力、吸気成分情報等）及び排気パラメータ（例えば排気温度や、排気圧力、排気成分情報等）の少なくとも１つに基づいて、熱発生率、ひいてはメイン着火時期を検出（例えばマップ推定）する構成なども可能である。
【０１６９】
また、第２の実施形態では、図１３のステップＳ４１で、インジェクタ２７に対する指令値に基づいて、メイン噴射開始時期を検出するようにした。しかしメイン噴射開始時期の検出態様は、このような態様に限られず任意であり、例えば指令値を決める際に参照するエンジン運転状態等（指令値の相当値）を、上記指令値の代わりに用いるようにしてもよい。また、燃料噴射弁（インジェクタ２７）の動作状態を示すパラメータに基づいて検出を行うようにしてもよい。例えばニードル２７ｂ（図２）のリフト量を測定するセンサを燃料噴射弁（インジェクタ２７）に設け、そのセンサ出力に基づいて、メイン噴射開始時期を検出する構成などが考えられる。あるいは、燃料噴射に伴うレール圧力の変動度合に基づいてメイン噴射開始時期を検出する構成や、より検出精度を高めるべくインジェクタ２７自体（又はその近傍）に燃圧センサを設け、同インジェクタ２７の燃料噴射に伴う燃料圧力の変動度合に基づいてメイン噴射開始時期を検出する構成なども考えられる。
【０１７０】
また、第２の実施形態では、メイン噴射開始時期とメイン着火時期とに基づいて、メイン着火遅れ時間を検出するようにした。しかしこれに限られず、例えば所定の吸気パラメータ（例えば吸気温度や、吸気圧力、吸気成分情報等）に基づいて、メイン着火遅れ時間を直接的に検出（例えばマップ推定）する構成なども可能である。
【０１７１】
なお、上記各センサ（筒内温度検出用センサや、筒内ガス組成検出用センサ、ニードルリフト量検出用センサ、インジェクタ近傍の燃圧センサ等）は、現状においてはまだ十分なセンサ寿命等が得られず実用化には至っていない（ただし試験等では使用されているものもある）ものの、将来的には、実用化される（市販の自動車等に搭載される）可能性がある。
【０１７２】
・上記各実施形態及び変形例において検出対象とした各タイミング及び時間（メイン噴射開始時期、メイン着火時期、メイン着火遅れ時間等）は、そのタイミングや時間に相関するパラメータで代用することができる。具体的には、例えば熱発生率の波形中の所定ポイント（特にメイン燃焼中の所定ポイント）を示すタイミング、すなわち極大点・極小点（データ値の変化の向きが正から負又は負から正へ変わるタイミング）や、所定期間においてデータ値が最大又は最小となるタイミング、データ値が正側又は負側に急変する（又は安定する）タイミング、データ値が所定閾値を超えた（又は下回った）タイミング（例えばゼロクロス点）等で代用することができる。
【０１７３】
・上記実施形態では、エンジンの１燃焼サイクル中に実行される複数回の燃料噴射（多段噴射）として、メイン噴射とそれよりも少量のパイロット噴射とを実行する事例を説明したが、これ以外に、１燃焼サイクル中に各々同量の燃料噴射を複数回実行する構成であってもよい。かかる構成において、複数回の燃料噴射のうち２回目以降の燃料噴射である特定噴射について燃料の着火時期を目標に収束させるべく着火時期フィードバック制御を実行する。そして、特定噴射について実着火時期とその目標との着火時期偏差（又は同偏差に基づき算出される着火時期フィードバック制御量）が所定値以上であることを判定し、着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量のいずれかが所定値以上である旨判定された場合に、特定噴射の直前の前噴射について噴射量を変更するとよい。詳細は、第３の実施形態で説明したとおりである。
【０１７４】
・図１に示したシステム構成は、あくまで本発明の適用可能な構成の一例であり、圧縮着火式筒内噴射エンジン（混合圧縮着火のＰＣＣＩエンジンやＨＣＣＩエンジン等も含む）の制御システムであれば、図１の構成を適宜に変更した場合にも、基本的には上記各実施形態と同様にして、本発明を適用することができる。例えば上記各実施形態では、図２に示すような構造のインジェクタ２７を採用するようにしたが、燃料噴射弁の構造は用途等に応じて任意のものを選択することができる。すなわち電磁ソレノイドをアクチュエータとする電磁駆動式の燃料噴射弁には限られず、例えば圧電素子をニードルのアクチュエータとするピエゾインジェクタを採用するようにしてもよい。またパルス信号で二値的に制御される油圧駆動式の燃料噴射弁にも限られず、駆動電流の供給量に応じて、ニードルのリフト量、ひいては噴射率を連続的且つ直接的に可変とする直動式の燃料噴射弁（例えば近年開発されつつある直動式ピエゾインジェクタ）を採用するようにしてもよい。さらには、ニードルにより噴孔自体を開閉するものであっても、外開弁タイプの燃料噴射弁であってもよい。そして、上記各実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理（プログラム）についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更（設計変更）することが好ましい。
【０１７５】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置、及び同装置の搭載されたエンジン制御システムの第１の実施形態について、該システムの概略を示す構成図。
【図２】同システムに用いられる燃料噴射弁の内部構造を模式的に示す内部側面図。
【図３】同実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な処理手順を示すフローチャート。
【図４】（ａ）は燃料噴射弁に対する噴射指令、（ｂ）は燃料噴射弁の状態（ニードルリフト量）、の各推移を示すタイミングチャート。（ｃ）〜（ｅ）は、異なる３種類の噴射量によるパイロット噴射（増量噴射、基準噴射、減量噴射）を行った場合について、それぞれ熱発生率の推移を示すタイミングチャート。
【図５】微小噴射量領域における燃料噴射量と熱発生率との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ同第１の実施形態の着火時期制御態様を示すタイミングチャート。
【図７】同実施形態の着火時期制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態の着火時期制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。
【図９】同第１の実施形態に係る燃焼制御装置の、特に筒内圧センサの出力の信号処理に係る部分を機能別に示すブロック図。
【図１０】パイロット噴射とメイン噴射との噴射指令信号を示すタイムチャート。
【図１１】本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置、及び同装置の搭載されたエンジン制御システムの第２の実施形態について、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ同第２の実施形態の着火時期制御態様を示すタイミングチャート。
【図１２】同第２の実施形態の着火時期制御態様を示すグラフ。
【図１３】同実施形態の燃焼制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１４】第３の実施形態における燃料噴射制御処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１５】上記各実施形態の変形例を示すグラフ。
【図１６】上記各実施形態の変形例を示すグラフ。
【図１７】従来の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置の一例について、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれその動作態様を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１７７】
１０…エンジン、１６…燃焼室、２７…インジェクタ（燃料噴射弁）、２８…筒内圧センサ、２７ｂ…ニードル、６０…ＥＧＲ装置、６１ｃ…バイパス弁、８０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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