(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する筒内圧センサーと、
前記筒内圧センサーの信号から得られた前記ディーゼルエンジンの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータを演算するパラメータ演算ユニットと、
少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記パラメータが目標範囲となるように燃料噴射時期を制御する過渡期制御を実行する制御ユニットと、
を備え、
前記筒内圧センサーは、前記ディーゼルエンジンが備えるグロープラグに内蔵されており、
前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記グロープラグが９００度Ｃ以上となるように通電する、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記パラメータ演算ユニットは、前記パラメータとして、前記筒内圧センサーの信号に基づいて筒内圧の圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を演算し、
前記制御ユニットは、前記過渡期制御において、前記圧力上昇率最大値または前記熱発生率最大値に基づいて燃料噴射時期を制御する、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記過渡期制御は、さらに、前記ディーゼルエンジンの燃焼を拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるときにも実行される、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する筒内圧センサーと、
少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、燃料噴射時期を前記筒内圧センサーの信号から得られるパラメータである圧力上昇率最大値と熱発生率最大値のうちの少なくとも１つに基づいて制御する制御ユニットと、
を備え、
前記筒内圧センサーは、前記ディーゼルエンジンが備えるグロープラグに内蔵されており、
前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記グロープラグが９００度Ｃ以上となるように通電する、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項４記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記圧力上昇率最大値と前記熱発生率最大値のうちの少なくとも１つが目標範囲となるように前記燃料噴射時期を制御する、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記制御ユニットは、さらに、前記ディーゼルエンジンの燃焼を拡散燃焼から予混合燃焼に切り替える際に、燃料噴射時期を圧力上昇率最大値と熱発生率最大値と燃焼質量割合のうちの少なくとも１つに基づいて制御する、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記グロープラグの昇温速度は、１２００度Ｃ到達まで、０．５秒から３秒である、ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する方法であって、
前記ディーゼルエンジンが備えるグロープラグに内蔵されている筒内圧センサーによって、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出工程と、
前記検出した筒内圧に基づいて、前記ディーゼルエンジンの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータを演算する演算工程と、
少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記パラメータが目標範囲となるように燃料噴射時期を制御する制御工程と、
前記制御工程において、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記グロープラグが９００度Ｃ以上となるように通電する通電工程と、
を備える、ディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項９】
ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する方法であって、
前記ディーゼルエンジンが備えるグロープラグに内蔵されている筒内圧センサーによって、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出工程と、
少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記筒内圧から得られるパラメータである圧力上昇率最大値と熱発生率最大値のうちの少なくとも１つに基づいて、前記燃料噴射時期を制御する制御工程と、
前記制御工程において、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記グロープラグが９００度Ｃ以上となるように通電する通電工程と、
を備える、ディーゼルエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンを、エンジン負荷に応じた燃焼形態で制御しようとするものが提案されている（例えば、下記特許文献１）。こうしたエンジン制御では、燃料の燃焼形態（燃焼モードともいう）として、燃焼室内に燃料を噴射しながら燃料を燃焼させる拡散燃焼モードと、燃料に着火する前に燃焼室内で燃料と空気とを混合させる予混合燃焼モード（予混合圧縮燃焼モードともいう。）とがある。以下では、拡散燃焼モードおよび予混合燃焼モードを単に「拡散燃焼」または「予混合燃焼」という場合がある。
【０００３】
一般に、エンジンが高負荷状態にあるときは拡散燃焼が用いられ、エンジンが低負荷状態にあるときは予混合燃焼が用いられる。予混合燃焼では、排ガス（排気ともいう）を大量に吸気側に還流させるＥＧＲ制御が併用される。燃焼形態を予混合燃焼モードとすることで、ＮＯｘや煤などを低減できることが知られている。
【０００４】
燃焼モードの切り替わりの過渡期には、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、煤（ＳｏｏｔまたはＯＰＡＣＩＴＹ）、燃焼ノイズ等が発生または増大することがある。燃焼モードの切り替わりの過渡期としては、例えば、拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えたときや、予混合燃焼から拡散燃焼に切り替えたとき、あるいはモータリング状態から予混合燃焼に切り替えたときなどがある。下記特許文献２では、燃料噴射をパイロット噴射とメイン噴射とに分け、こうした燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射量の増減をきめ細かく調整して、これらの問題を解決しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１１６１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３６４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディーゼルエンジンの予混合燃焼や拡散燃焼においては、燃料噴射時期とＥＧＲ量とが、燃焼に大きく寄与することが知られている。しかしながら、上記のような燃焼モードの切り替えが行なわれた直後には、排ガス導入の時間的な遅れなどがあるため、ＥＧＲ量を適切に制御することはできなかった。これまで、燃焼モードの切り替わりの過渡期において燃料噴射時期を適切に制御するための適切なパラメータを見いだすことはできなかった。
【０００７】
吸気圧センサーや、エアフローセンサー、排気酸素センサー、吸気温度センサー等の各種のセンサーの情報は、燃料の性状や冷却水温の変化、各種センサーの経年劣化等の予測困難な要因の影響を受ける。そのため、それらの情報に基づいてＥＧＲ率または吸気酸素濃度の予測値を、モデルを用いて予測し、その予測値に基づいて燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期の制御を行なう場合には、そうした要因を考慮した初期マージンを設けるなどの対策が必要であった。このように、モデルを用いた手法によっても吸気酸素濃度等を正確に予測することはできず、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期の制御の精度を高め、燃焼状態を改善することは、困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
［１］本発明の第１の形態によれば、ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する制御装置が提供される。このディーゼルエンジンの制御装置は、筒内圧センサーと、パラメータ演算ユニットと、制御ユニットと、を備えて良い。前記筒内圧センサーは、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出して良い。前記パラメータ演算ユニットは、前記筒内圧センサーの信号から得られた前記ディーゼルエンジンの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータを演算して良い。前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記パラメータが目標範囲となるように燃料噴射時期を制御する過渡期制御を実行して良い。本発明の発明者等の知見によれば、ディーゼルエンジンの筒内圧の変化は、ＥＧＲ率または吸気酸素濃度と燃料噴射時期とに強い相関を示す。従って、この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、ディーゼルエンジンの燃焼モードが切り替わったばかりの過渡期における燃料噴射時期が適切に制御される。従って、燃焼ノイズや、ＮＯｘ、煤の発生など、ディーゼルエンジンの燃焼の指標とされているもののうちの少なくとも１つが、従来より改善される。
【００１０】
［２］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記パラメータ演算ユニットは、前記パラメータとして、前記筒内圧センサーの信号に基づいて筒内圧の圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を演算して良い。前記制御ユニットは、前記過渡期制御において、前記圧力上昇率最大値または前記熱発生率最大値に基づいて燃料噴射時期を制御しても良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、ディーゼルエンジンの燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期の制御性がさらに改善される。
【００１１】
［３］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記過渡期制御は、さらに、記ディーゼルエンジンの燃焼を拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるときにも実行されて良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、予混合燃焼から拡散燃焼へ切り替わる過渡期に加えて拡散燃焼から予混合燃焼へ切り替わる過渡期においても燃料噴射時期の制御性が高められる。
【００１２】
［４］本発明の第２の形態によれば、ディーゼルエンジンの制御装置のもう一つの態様が提供される。この形態のディーゼルエンジンの制御装置は、筒内圧センサーと、制御ユニットと、を備えて良い。前記筒内圧センサーは、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出して良い。前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、燃料噴射時期を前記筒内圧センサーの信号から得られるパラメータである圧力上昇率最大値と熱発生率最大値のうちの少なくとも１つに基づいて制御して良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、ディーゼルエンジンの燃焼モードが切り替わったばかりの過渡期における燃料噴射時期が適切に制御される。従って、燃焼ノイズや、ＮＯｘ、煤など、ディーゼルエンジンの燃焼の指標とされているもののうちの少なくとも１つが、従来より抑制される。
【００１３】
［５］上記第２の形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記制御ユニットは、前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記圧力上昇率最大値と前記熱発生率最大値のうちの少なくとも１つが目標範囲となるように前記燃料噴射時期を制御して良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期の制御性がさらに改善される。
【００１４】
［６］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記制御ユニットは、さらに、前記ディーゼルエンジンの燃焼を拡散燃焼から予混合燃焼に切り替える際に、燃料噴射時期を圧力上昇率最大値と熱発生率最大値と燃焼質量割合のうちの少なくとも１つに基づいて制御して良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、予混合燃焼から拡散燃焼へ切り替わる過渡期に加えて拡散燃焼から予混合燃焼へ切り替わる過渡期における燃料噴射時期の制御性が高められる。
【００１５】
［７］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記筒内圧センサーは、前記ディーゼルエンジンが備えるグロープラグに内蔵されていて良い。この形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、筒内に筒内圧センサーを別途設ける必要がなくなる。従って、筒内の燃焼に与える影響が軽減される。
【００１６】
［８］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記制御ユニットは、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記グロープラグが９００度Ｃ以上となるように通電して良い。上記形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、グロープラグへの通電によって、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃焼の状態が改善される。これによって、サイクル変動が改善されるため、トルク変動に対し許容可能な燃料噴射時期の範囲が遅角側に拡がり、ディーゼルエンジンにおける制御に余裕を持たせることができる。
【００１７】
［９］上記形態のディーゼルエンジンの制御装置において、前記グロープラグの昇温速度は、１２００度Ｃ到達まで、０．５秒から３秒であって良い。上記形態のディーゼルエンジンの制御装置によれば、燃焼モードの切り替わりの過渡期に、グロープラグの昇温によって、制御に余裕のある状態に短時間のうちに到達させることができる。
【００１８】
［１０］本発明の第３の形態によれば、ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する方法が提供される。この方法は、筒内圧検出工程と、演算工程と、制御工程と、を備えて良い。前記筒内圧検出工程は、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する工程であって良い。前記演算工程は、前記検出した筒内圧に基づいて、前記ディーゼルエンジンの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータを演算する工程であって良い。前記制御工程は、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記パラメータが目標範囲となるように燃料噴射時期を制御する工程であって良い。この形態の方法によれば、ディーゼルエンジンにおける燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期が適切に制御される。
【００１９】
［１１］本発明の第４の形態によれば、ディーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御する方法のもう一つの態様が提供される。この方法は、筒内圧検出工程と、制御工程と、を備えて良い。前記筒内圧検出工程は、前記ディーゼルエンジンの筒内圧を検出する工程であって良い。前記制御工程は、少なくとも前記ディーゼルエンジンの燃焼を予混合燃焼から拡散燃焼に切り替える際に、前記筒内圧から得られるパラメータである圧力上昇率最大値と熱発生率最大値のうちの少なくとも１つに基づいて、前記燃料噴射時期を制御する工程であって良い。この形態の方法によれば、ディーゼルエンジンにおける燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期が適切に制御される。
【００２０】
本発明は、ディーゼルエンジンの制御装置や制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ディーゼルエンジンの制御方法を実現するコンピュータプログラムや、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体、制御装置の製造方法等の形態で実現することができる。なお、本発明のディーゼルエンジンの制御装置はディーゼルエンジンの制御システムとして解釈することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ディーゼルエンジンの制御装置の構成を示す概略図。
【図２】グロープラグの構成を示す概略断面図。
【図３】エンジンの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】燃焼モードの判断に用いられるマップを示す概略図。
【図５】過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】予混合燃焼での圧力上昇率最大値に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御の説明図。
【図７】過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御の効果を説明するための説明図。
【図８】過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御の効果を説明するための説明図。
【図９】拡散燃焼の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】拡散燃焼での圧力上昇率最大値に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御の説明図。
【図１１】第２実施形態の予混合燃焼の燃料噴射制御ルーチンのフローチャート。
【図１２】予混合燃焼での燃焼質量割合に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御の説明図。
【図１３】第２実施形態における予混合燃焼の燃料噴射制御の制御例を示す説明図。
【図１４】第２実施形態における予混合燃焼の燃料噴射制御の制御例を示す説明図。
【図１５】第３実施形態のエンジンの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】グロープラグ通電処理のフローチャート。
【図１７】グロープラグの通電によるエンジンのトルクの変動を示す説明図。
【図１８】グロープラグの通電によるエンジンのトルクのサイクル変動を示す説明図。
【図１９】第４実施形態のエンジンの制御ルーチンを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
A．第１実施形態：
（１）制御装置のハードウェア構成
図１は、本発明の第１実施形態としてのディーゼルエンジンの制御装置１００の構成を示す概略図である。制御装置１００は、エンジン１０や、エンジン１０に排気再循環を含む吸排気を行なう吸排気系２０、エンジン１０に燃料（軽油）を供給する燃料噴射弁３０、エンジン１０の運転全体を制御するＥＣＵ７０などを中心に構成されている。
【００２３】
エンジン１０は、４気筒直噴型のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）である。エンジン１０は、各気筒のシリンダにはピストンが設けられ、燃料の燃焼により押下げられるピストンの運動はコンロッドを介して、クランクシャフトの回転運動に変換される。クランシャフトに結合されたギヤホイール１１の外周には回転角度センサー５４が設けられており、クランクシャフトの回転角度（以下、クランク角ＣＡという）を正確に検出する。ギヤホイールの形状を工夫することにより、各気筒におけるピストンの上死点ＴＤＣおよび下死点ＢＤＣも併せて検出される。
【００２４】
エンジン１０のシリンダヘッドには、上述した燃料噴射弁３０や、筒内圧センサーを内蔵したグロープラグ３２が設けられている。グロープラグ３２は、燃焼補助または低温時の燃焼安定化のために用いられるヒーターとしての機能と、エンジン１０の筒内圧を検出する筒内圧センサーとしての機能と、を有している。グロープラグ３２の構成の詳細については後述する。
【００２５】
エンジン１０には、この他、冷却水温を検出する水温センサーなども設けられている。燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ７０からの指令を受けて開弁し、燃料供給ポンプ２４からコモンレール２６を介して供給された高圧の燃料を、エンジン１０の筒内に噴射する。この噴射の時期を、上死点ＴＤＣからのクランク角で表わしたものが、燃料噴射時期である。燃料噴射時期を、クランク角ＣＡにおいて早めることを進角側に制御する、といい、その逆を遅角側に制御（リタード）する、という。
【００２６】
次に、吸排気系２０について説明する。エンジン１０の燃焼に必要な酸素は外部から取り入れられた新気によって賄われる。新気は、図示しないエアフィルタを介して吸気管入口１２から取り入れられ、吸気バルブ１４を介して、吸排気系２０に取り込まれる。エンジン１０は、この新気と、排気再循環により排気系から循環された排気とを吸い込んで燃焼に用いる。以下では、このエンジン１０が吸い込む新気と排気とを併せて「吸気」という。筒内に吸い込まれた吸気が燃料噴射弁３０から燃料が噴射され燃料と混合した状態となったものを「混合気」という。
【００２７】
吸排気系２０には、吸気管入口１２からエンジン１０の吸気ポートまでの間に、上流から順に、ターボチャージャー１５、インタークーラー１７、インタークーラー通路絞り弁１８、インテークマニフォールド（以下、単にマニフォールドという）２１が設けられている。他方、エンジン１０の排気ポートから先には、分岐管３３、ターボチャージャー１５の排気側タービン、酸化触媒３４、排気フィルター（ＤＰＦ）３６、排気シャッター３８が設けられている。排気シャッター３８から先は図示していないが、公知のマフラーなどが設けられ、排気は、酸化触媒３４や、ＤＰＦ３６により浄化された上で、大気に放出される。
【００２８】
排気シャッター３８の手前で通路は分岐されており、ここに第１ＥＧＲバルブ３７が設けられている。分岐された通路は、吸気管入口１２から新気を導く流路と接続されており、排気の一部はここで新気と合流する。合流した新気と排気は、ターボチャージャー１５の吸気側通路に導かれる。ターボチャージャー１５は、エンジン１０からの排気通路に配置された排気側タービンを、エンジン１０の排気により回転させる。排気側タービンは、吸気側に配置された吸気側タービンに直結されており、吸気側タービンを回転させる。吸気側タービンの回転によって、エンジン１０に導入される吸気が過給される。
【００２９】
ターボチャージャー１５による過給を受けると、断熱圧縮により吸気の温度が上昇する。インタークーラー１７は、吸気を冷却するために設けられている。インタークーラー１７で冷却された吸気（新気と排気）は、マニフォールド２１を介して、エンジン１０に吸入されるから、排気が再循環されることになる。排気の再循環量は、第１ＥＧＲバルブ３７の開度を調整することにより制御することができる。この通路を第１ＥＧＲ通路という。
【００３０】
他方、エンジン１０の排気ポート直後に設けられた分岐管３３は、ＥＧＲクーラー３５および第２ＥＧＲバルブ２２を介して、マニフォールド２１に連結されている。この管路を、エンジン１０の排気側から吸気側に排気を循環させる第２ＥＧＲ通路という。第２ＥＧＲバルブ２２およびマニフォールド２１の直前に設けられたインタークーラー通路絞り弁１８の開度を調整することにより、ＥＧＲ量を制御することができる。
【００３１】
以上説明した吸排気系２０には、多数のセンサーが設けられている。マニフォールド２１には、吸気の温度を検出する吸気温センサー５１、吸気圧を検出する吸気圧センサー５２、更に、吸気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサー５３を備える。また分岐管３３の下流には排気温度を検出する排気温センサー５５が設けられ、ＤＰＦ３６の手前には排気の不透明度（煤の発生量）を検出する不透明度センサー５７が設けられている。更に、排気シャッター３８の手前にはＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサー５９が設けられている。これらのセンサーのうち、酸素濃度センサー５３、不透明度センサー５７、ＮＯｘセンサー５９などは、後で説明するエンジンの制御装置１００の性能を測定するために設けたものであり、実際に車両に搭載されたエンジン１０の制御のためには、必ずしも必要はない。他のセンサーについても、エンジン制御に必要がなければ、適宜省くことも差し支えない。ＮＯｘセンサーなどの各種センサーを設けない場合には、ベンチテストで、排ガス分析計やオパシメータなどを用いて各種パラメータを測定することにより、実施形態の制御装置の効果を確認するものとしても良い。
【００３２】
上記各種センサーやバルブなどのアクチュエータは、何れもＥＣＵ７０に接続されている。ＥＣＵ７０は、制御を行なうＣＰＵ７１，ＲＯＭ７２，ＲＡＭ７３，車内ＬＡＮ８０との通信を行なうＣＡＮ７４の他、センサーからの信号を受け取る入力ポート７５、各種バルブに駆動信号を出力する出力ポート７６、これらの各素子、ポートを接続するバス７８などを備える。入力ポート７５には、アクセル６２の踏込量（以下、アクセル踏込量αという）を検出するアクセルセンサー６１や、車速センサー６４など、車両の運転状態を検出する各種センサーも接続されている。ＥＣＵ７０は、筒内圧の変化に関連付けられたパラメータを演算するパラメータ演算ユニットとしての機能と、後述する過渡期制御を実行する制御ユニットとしての機能とを発揮する。
【００３３】
図２は、エンジン１０のシリンダヘッドに設けられているグロープラグ３２の構成を示す概略断面図である。グロープラグ３２は、エンジン１０のシリンダ内に挿入される先端側に棒状の発熱素子であるセラミックヒーター２００を備える。セラミックヒーター２００は、基体２０１と、抵抗発熱体２０２と、を有する。
【００３４】
基体２０１は、絶縁性セラミック材料によって構成されており、中心に抵抗発熱体２０２を内包する。抵抗発熱体２０２は、第１と第２の端子部２０４，２０６を介した通電によって発熱する。第１の端子部２０４は外筒２２０に電気的に接続されている。第２の端子部２０６は、グロープラグ３２の軸心ＳＣ上に配置されている円柱状の中軸２１０に電気的に接続されている。第２の端子部２０６は、中軸２１０と、中軸２１０に電気的に接続されている端子バネ２１２および端子部材２１４と、を介して外部からの電力の供給を受ける。
【００３５】
本実施形態のセラミックヒーター２００は、通電により短時間のうちに９００度以上に達し、メタルヒーターより短時間に（本実施形態では、０．５〜３．０秒の間に）１２００度Ｃに達する。従って、エンジン１０の筒内が吸気による冷却環境であっても、グロープラグ３２によれば筒内を短時間のうちに、１２００度Ｃ程度に加熱することができる。また、本実施形態のグロープラグ３２は、以下に説明する構成によって、筒内圧センサーとしても機能する。
【００３６】
グロープラグ３２では、セラミックヒーター２００は、円筒状の金属体である外筒２２０に、先端側および後端側が突出した状態で嵌め込まれている。外筒２２０は、円筒状の金属体であるスリーブ２２２の内部に先端側が突出した状態で収容されている。外筒２２０は、スリーブ２２２の先端側開口部に設けられた接合部２２４に溶接されている。
【００３７】
スリーブ２２２は、軸心ＳＣを中心に延びている円筒状の支持部材２３０に収容されている。スリーブ２２２の外周面と支持部材２３０の内周面との間には間隙が形成されている。支持部材２３０の先端部２３１は、円筒状のハウジング２４０の先端側開口端部と、ハウジング２４０の先端側に配置されている円筒状のフロントキャップ２４１の後端側開口端部とに接合されている。
【００３８】
セラミックヒーター２００を保持している外筒２２０は、弾性部材２５０を介して支持部材２３０およびハウジング２４０に連結されている。セラミックヒーター２００は、弾性部材２５０の弾性変形によって軸心ＳＣに沿った軸線方向への変位が可能な状態でフロントキャップ２４１の開口部から先端側に突出している。
【００３９】
スリーブ２２２は外筒２２０を介してセラミックヒーター２００に連結されている。スリーブ２２２の後端側端部はダイアフラム２５５に接合されている。セラミックヒーター２００の軸線方向への変位はスリーブ２２２を介してダイアフラム２５５に伝達される。ダイアフラム２５５は、スリーブ２２２を介して伝達されるセラミックヒーター２００の変位に応じて変形する。
【００４０】
ダイアフラム２５５には、圧力センサー２６０が配置されている。圧力センサー２６０はピエゾ素子によって構成される。エンジン１０の筒内圧によってセラミックヒーター２００が軸線方向に変位すると、ダイアフラム２５５が歪み、圧力センサー２６０であるピエゾ素子の抵抗値が変化する。グロープラグ３２は、このピエゾ素子の抵抗値の変化を、電気信号に変換して出力する。この電気信号はエンジン１０の筒内圧に相当する信号である。このように、グロープラグ３２は筒内圧センサーとして機能する。
【００４１】
（２）エンジン制御ルーチン
図３は、制御装置１００において実行されるエンジンの制御ルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵ７０は、エンジン１０の運転が開始されると、図３に示した処理を繰り返し実行する。ＥＣＵ７０は、まずアクセルセンサー６１や車速センサー６４などのセンサーからの信号を入力し、アクセル踏込量αや車速Ｖなどを、エンジン１０の負荷を表すパラメータとして読み込む（ステップＳ１００）。
【００４２】
続いて、エンジン１０の負荷に応じて燃焼モードの判断を行なう（ステップＳ１１０）。一般に、予混合燃焼モードはエンジンの負荷が低い低速・低負荷領域で選択され、拡散燃焼モードはエンジンの負荷が高い高速・高負荷領域で選択される。ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で取得したパラメータ（アクセル踏込量αおよび車速Ｖ）に基づいて、予混合燃焼モードで運転する領域であるか、拡散燃焼モードで運転する領域であるかを判断する。
【００４３】
図４は、ステップＳ１１０の燃焼モードの判断に用いられるマップの一例を示す概略図である。本実施形態では、燃焼モードの判断に用いられるマップＭＰはアクセル踏込量αと車速Ｖとの二次元マップとして構成されている。マップＭＰは、実験等に基づいて予め準備されたものであり、ＲＯＭ７２に記憶されている。
【００４４】
このマップＭＰによれば、車速Ｖとアクセル踏込量αとがともに小さい領域では予混合燃焼モードで運転する予混合燃焼領域であると判断される。また、車速Ｖとアクセル踏込量αとのうちの少なくとも一方が高い領域では拡散燃焼モードで運転する拡散燃焼領域であると判断される。例えば、車速Ｖおよびアクセル踏込量αがともに小さい値ｖ１，α１である場合には予混合燃焼領域であると判断され（点Ｌ１）、逆に、車速Ｖおよびアクセル踏込量αがともに大きい値ｖ２，α２である場合には拡散燃焼領域であると判断される（点Ｌ２）。
【００４５】
車速Ｖが小さい値ｖ１でアクセル踏込量αが大きい値α２である場合（点Ｌ３）や、車速Ｖが大きい値ｖ２でアクセル踏込量αが小さい値α１である場合（点Ｌ４）には、拡散燃焼領域であると判断される。なお、負荷に対するエンジン１０の出力は、エンジン１０の出力トルクＴと回転数Ｎとの積として捉えることも可能である。ステップＳ１１０で用いられるマップＭＰは、車速Ｖとアクセル踏込量αとの二次元マップの代わりに、トルクＴと回転数Ｎとの二次元マップとして構成されても良い。
【００４６】
ステップＳ１１０（図３）において、予混合燃焼モードで運転を行なう領域であると判定された場合には、ＥＣＵ７０は、モータリング状態または拡散燃焼モードで運転する領域から遷移した燃焼モードの切り替わりの過渡期であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１２０）。すなわち、エンジン１０がモータリング状態または拡散燃焼モードで運転されている状態から予混合燃焼モードでの運転に遷移する状態、あるいは、遷移したばかりの状態であるか否かが判断される。予混合燃焼への切り替わりの過渡期であると判断された場合には（ステップＳ１２０：「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ７０は、過渡期制御に相当する過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御を実施する（ステップＳ２００）。この制御については、後で詳しく説明する。
【００４７】
一方、ステップＳ１１０において、拡散燃焼モードで運転を行なう領域であると判定された場合には、ＥＣＵ７０は、予混合燃焼モードで運転する領域から遷移した燃焼モードの切り替わりの過渡期であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１２１）。すなわち、エンジン１０が予混合燃焼モードで運転されている状態から拡散燃焼モードでの運転に遷移する、あるいは遷移したばかりの状態であるか否かが判断される。拡散燃焼への過渡期であると判断された場合には（ステップＳ１２０：「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ７０は、過渡期制御に相当する過渡期における拡散燃焼の燃料噴射制御を実施する（ステップＳ２５０）。この制御については、後で詳しく説明する。
【００４８】
エンジン１０の負荷が予混合燃焼モードの運転領域や拡散燃焼モードの運転領域にある場合であっても、上述の燃焼モードの切り替わりの過渡期にない場合には（ステップＳ１２０，Ｓ１２１：「ＮＯ」）、ＥＣＵ７０はそれまでの制御を継続する（ステップＳ３００）。「それまでの制御」とは、直前まで継続されていたエンジン１０の制御を意味する。従って、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードでの燃料噴射制御が実行されていた場合にはその燃料噴射制御が継続される。なお、制御装置１００の制御には、以下に説明する燃料噴射制御の他に、従来から公知の種々のエンジンの制御が組み合わされても良い。
【００４９】
（３）過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御：
図５は、ステップＳ２００において実行される過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンが開始されると、ＥＣＵ７０は、グロープラグ３２から出力された筒内圧を示すデータのサンプリングを行なう（ステップＳ２０２）。グロープラグ３２はエンジン１０の気筒毎に設けられており、各気筒毎に得られた筒内圧を示すデータが、所定インターバルで入力ポート７５において読み取られる。
【００５０】
ステップＳ２０２では、燃焼行程が終了した気筒について、所定インターバルでサンプリングされた筒内圧のデータ列を読み込んでいる。次に、読み込んだデータ列に対して、フィルタ処理を行なう（ステップＳ２０３）。フィルタ処理とは、具体的にはローパスフィルタの処理であり、筒内圧のデータに含まれる高周波成分、具体的にはノイズが削除される。ローパスフィルタ処理は、前後複数個のデータの単純な平均値や移動平均をとる処理、あるいは所定期間のデータの積分処理などにより実現される。尚、フィルタ処理として、高速フーリエ変換による周波数処理を行っても良い。
【００５１】
サンプリングされるデータは、所定インターバルで取り込まれたデータなので、時間軸上で読み込まれたものである。そこで、次に、回転角度センサー５４から取得したクランク角ＣＡを用いて、このデータをクランク角度に応じた筒内圧の変化を示すデータに変換する処理を行なう（ステップＳ２０４）。以後の処理は、クランク角ＣＡに基づいて行なわれる。
【００５２】
次に、グロープラグ３２からの電気信号に基づいて得られた筒内圧のデータを用いて、圧力の０点補正を行なう（ステップＳ２０５）。グロープラグ３２からの筒内圧を示す電気信号には、いわゆる０点ドリフトなどの誤差が含まれている。そこで、筒内圧を示すデータに対して、ピストンが下死点（ＢＤＣ）にあるときの圧力を基準値（０点）とする補正を行なう。この処理により、信号に含まれる０点ドリフトなどの誤差やノイズが除かれる。
【００５３】
続いて、燃焼解析の処理を行なう（ステップＳ２１０）。この処理では、少なくとも、筒内圧の圧力上昇率最大値を求めるために必要となる燃焼状態の解析を行なう。なお、燃焼解析（ステップＳ２１０）では、後述する筒内圧の圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを求めるための解析以外にも、燃焼に関する種々のパラメータを求めても差し支えない。例えば第２実施形態で説明する燃焼質量割合ＭＦＢあるいはこれを求めるためのパラメータを求めるなどしても良い。
【００５４】
続いて、燃料噴射量の目標値とＥＧＲ率の目標値とを決定する処理を行なう（ステップＳ２２１）。燃料噴射量の目標値ｑ（以下、単に「燃料噴射量ｑ」という。）は、エンジンに対する要求出力に基づいて求められる。本実施形態では、燃料噴射量ｑは、吸気管負圧やアクセル踏込量α、更には車速Ｖなどに基づいて求められる。燃料噴射量ｑを決定する手法は、周知のものなので、ここではその処理については説明を省略する。
【００５５】
ＥＧＲ率は予混合燃焼において行なわれる排気再循環の割合であり、吸気に対する排気の割合である。ＥＧＲ率は、第１ＥＧＲバルブ３７や、第２ＥＧＲバルブ２２、インタークーラー通路絞り弁１８の開度によって制御される。拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替えると、ＥＧＲ率の目標値は、拡散燃焼モードにおける目標値（例えば２５％程度）から、比較的短時間のうちに、例えば最大８０％程度まで上昇される。
【００５６】
ステップＳ２２１では、予混合燃焼モードでの要求トルクや燃料噴射量などからエンジンの一燃焼サイクルに必要とされる酸素量を計算し、この酸素量を十分に確保でき、煤の発生を抑制可能なＥＧＲ率の最大値をマップなどから求める。こうして燃料噴射量ｑとＥＧＲ率の目標値とを求めた後、筒内圧のデータに基づいて、１つの気筒の一燃焼サイクルにおける筒内圧の圧力上昇率の最大値である圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを演算する処理を行なう（ステップＳ２２２）。圧力上昇率なので、圧力の絶対値ではなく、クランク角ＣＡ当たりの上昇の割合である。通常、圧力上昇率は、燃焼行程の初期において最も大きな値、即ち最大値ｄＰｍａｘとなる。圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは筒内圧の変化に関連付けられたパラメータに相当する。なお、本明細書において「関連付けられた」とは、何らかの相関関係を有しているとの意味も包含している。
【００５７】
次に、ＥＣＵ７０は、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる燃料噴射時期のフィードバック制御を行なう（ステップＳ２３０）。フィードバック制御ではあるが、エンジン１０における燃焼は連続的な現象ではなく、１つの気筒について、吸気・圧縮・燃焼・排気の４つの行程からなる離散的な現象である。このため、フィードバック制御は、次の燃焼サイクルにおける燃料噴射時期を決定するという形で行なう。燃料噴射時期のフィードバック制御は次のようにして行なう。
【００５８】
図６は、予混合燃焼モードでの燃料噴射時期のフィードバック制御を説明するための説明図である。図６には、ＥＧＲ率ごとの燃料噴射時期と圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘとの関係を示すグラフの一例が図示されている。図６において、例えば「Ｅ５０」として記載したグラフは、ＥＧＲ率が５０％の場合の関係を示している。このグラフは、ＥＧＲ率を一定とした条件下で、燃料噴射時期を少しずつ変えながら、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを求めたものである。なお、図６の例では、ＥＧＲ率を５％ずつ変化させて、データを計測しているので、燃焼点も飛び飛びに示されている。実際の燃焼においては、ＥＧＲ率、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘ、燃料噴射時期などは、連続した値をとり、燃焼点も図６に示したＥＧＲ率の相違する制御線上に限られない。
【００５９】
図６の例では、ＥＧＲ率が低い場合（５５％以下）では、燃料噴射時期を遅角させるほど（ＴＤＣに近づけるほど）、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが小さくなる関係が成り立っている。また、いずれのＥＧＲ率についても、燃料噴射時期を進角させるほど圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが上に凸の曲線を描くように増大してやがてほぼ収束する関係が成り立っている。ＥＧＲ率が低いほど燃料噴射時期の進角量に対する圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの変化量が大きい。また、ＥＧＲ率が低いほどより遅角側で圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの変化が収束する。
【００６０】
ステップＳ２３０では、ＥＣＵ７０は、燃焼サイクルが完了したばかりの気筒についての燃料噴射時期と圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘとから、図６のグラフに表されている関係に相当する関係が設定されているマップにしたがって、現在のＥＧＲ率を推定する。そして、次の燃焼サイクルにおける圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを目標範囲内に収まる燃料噴射時期を求める。この目標範囲は、実験等に基づいて予め定められたものである。例えば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの目標範囲が、おおよそ３００から５００［ｋＰａ／ｄｅｇ］の間である場合には、以下のように制御される。
【００６１】
燃焼サイクルが完了したばかりの気筒での予混合燃焼モードでの燃料噴射時期が−１４［ｄｅｇ］であり、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが１０００［ｋＰａ／ｄｅｇ］であったとすれば（燃焼点Ａ１）、ＥＧＲ率は凡そ５０％と推定される。そこで、次の燃焼サイクルにおいて、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを５００［ｋＰａ／ｄｅｇ］付近に制御するためには、ＥＧＲ率の上昇も考慮して、燃料噴射時期は−６［ｄｅｇ］程度とすれば良い（燃焼点Ａ２）。
【００６２】
予混合燃焼モードに遷移する際の初期において圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが目標範囲より高いとして、燃料噴射時期を遅角側に制御する燃焼サイクルを繰り返していると、ＥＧＲ率は次第に高くなり、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは次第に小さくなる。そのため、燃料噴射時期を−６［ｄｅｇ］として燃焼サイクルを繰り返していると、ＥＧＲ率が高まって圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは小さくなっていく（燃焼点Ａ２→Ａ３→Ａ４）。
【００６３】
ＥＧＲ率が７０％程度まで高まると、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが２００［ｋＰａ／ｄｅｇ］以下になってしまい、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが目標範囲の下限から外れてしまう。そこで、今度は燃料噴射時期を進角させ、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを高める（燃焼点Ａ４→Ａ５）。これが、ステップＳ２３０として示した圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる燃料噴射時期のフィードバック制御である。
【００６４】
（４）予混合燃焼の燃料噴射制御の効果：
図７，図８を用いて予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期に上述の燃料噴射時期の制御を行なった場合の燃焼の様子を説明する。図７（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘと、燃料噴射時期と、燃焼ノイズの変化とを、横軸を燃焼サイクルとして示すグラフが図示されている。図８（Ａ）〜（Ｄ）にはそれぞれ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量と、煤の発生量を示す不透明度（ＯＰＡＣＩＴＹ）と、排気再循環率（ＥＧＲ率）の変化と、吸気酸素濃度の変化とを、横軸を時間として示すグラフが図示されている。
【００６５】
図７，図８の各グラフは、５０サイクルのあたりで、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替えられた場合の例である。燃焼ノイズは外部に設置した騒音計により測定した。また、ＮＯｘはＮＯｘセンサー５９により、不透明度ＯＰＡＣＩＴＹは不透明度センサー５７により、それぞれ測定した。ＥＧＲ率は、酸素濃度センサー５３により測定した酸素濃度を用いて演算した。これらのセンサーは、吸排気系２０の各所に配置されているので、予混合燃焼モードに切り替えられてからその影響が現れるまでのサイクル数や時間には、ずれが存在する。図７、図８では、そのずれを補正して示してある。図７（Ａ）〜（Ｃ），図８（Ａ）〜（Ｄ）において符号の末尾が「Ｉ」である実線ＪＰＩ，ＪＦＩ，ＪＣＩ，ＪＮＩ，ＪＯＩ，ＪＥＩ，ＪＩは圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを目標範囲とするように燃料噴射時期をフィードバック制御した場合のグラフである。一方、符号の末尾が「Ｐ」である実線ＪＰＰ，ＪＦＰ，ＪＣＰ，ＪＮＰ，ＪＯＰ，ＪＥＰ，ＪＰは圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる燃料噴射時期のフィードバック制御を行なっていない場合のグラフである。
【００６６】
燃料噴射時期のフィードバック制御を行なっていない場合には、燃料噴射時期は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替えられた５０サイクル直後においてＴＤＣから見て−１４［ｄｅｇ］に固定されている（図７（Ｂ）の実線ＪＦＰ）。これに対して、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御が行なわれている場合には、燃料噴射時期は、徐々に進角量が大きくなるように制御されている（実線ＪＦＩ）。
【００６７】
ＥＧＲ率（図８（Ｃ））は、予混合燃焼モードに切り替えられたときに２５％程度から７０％程度まで短期間のうちに変化した（実線ＪＥＩ，ＪＥＰ）。なお、予混合燃焼モードに切り替えた直後のＥＧＲ率の上昇は、上述したように、第１ＥＧＲバルブ３７、第２ＥＧＲバルブ２２、インタークーラー通路絞り弁１８の開度を変更したことにより生じる。ＥＧＲ率は、各バルブの切替により漸増する。ＥＧＲ率が７０％まで変化するのには、所定の時間（少なくとも数秒）を要する。更に、排気再循環を実施することにより排気に残存する酸素量は減るので、吸気酸素濃度はＥＧＲ率の変化に比べて緩やかに漸減する。予混合燃焼モードでの最終的なＥＧＲ率は、例えば約８０％である。
【００６８】
燃焼ノイズ（図７（Ｃ））は、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施することにより、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施しない場合より、予混合燃焼モードに切り替えられた直後の過渡期において１０［ｄＢ］程度低かった。また、ＮＯｘ発生量についても、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施した場合には、予混合燃焼モードに切り替えた後に著しい増加を示すことはなく、約１０秒以上に亘って低減された（図８（Ａ））。
【００６９】
不透明度ＯＰＡＣＩＴＹについても同様に改善されており、煤の発生量が低減された（図８（Ｂ））。なお、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を実施しても、トルクの低下は見られなかった。以上のように、予混合燃焼モードに切り替わった後の過渡期に、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を行なうことによって、エンジン１０の燃焼の状態が改善された。
【００７０】
（５）過渡期における拡散燃焼の燃料噴射制御：
図９は、ステップＳ２５０（図３）において実行される過渡期における拡散燃焼の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンが開始されると、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２６０の前に、図５のステップＳ２０２〜Ｓ２０５と同様な筒内圧のデータの処理を実行する（図示は省略）。ステップＳ２６０では、図５のステップＳ２１０と同じ方法によって燃焼解析処理を実行する。
【００７１】
ステップＳ２６１では、拡散燃焼モードの運転領域における燃料噴射量ｑおよびＥＧＲ率の目標値をエンジンに対する要求出力に基づいて決定する処理を行なう。この処理では、予混合燃焼モードでの運転におけるステップＳ２２１で説明したのと同じパラメータを用いて、予混合燃焼モードでの運転の時とは異なるマップや演算処理によって、拡散燃焼モードに適した燃料噴射量ｑおよびＥＧＲ率の目標値が求められる。ステップＳ２６２では圧力上昇率の最大値ｄＰｍａｘを演算する処理を行なう。ステップＳ２６２の処理は、図５のステップＳ２２２の処理とほぼ同じである。
【００７２】
図１０は、ステップＳ２６５における拡散燃焼モードでの燃料噴射時期のフィードバック制御を説明するための説明図である。図１０には、ＥＧＲ率ごとの燃料噴射時期と圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘとの関係を示すグラフの一例が図示されている。図１０のグラフは図６のグラフと同様な方法に求められるものである。図１０では、ＥＧＲ率が図６と同様に表記されている。
【００７３】
図１０のグラフでは、いずれのＥＧＲ率についても、燃料噴射時期を進角させるほど圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが上に凸の曲線を描くように増大してやがてほぼ収束する関係が成り立っている。この関係は、ＥＧＲ率が低いほど顕著になっている。また、この例では、いずれのＥＧＲ率についても燃料噴射時期の遅角側において燃料噴射時期がある値に収束している。燃料噴射時期の収束値はＥＧＲ率が低いほど遅角側にある。
【００７４】
ＥＣＵ７０は、図１０のグラフに相当するマップをＲＯＭ７２に記憶している。ステップＳ２６５では、ＥＣＵ７０は、当該マップを用いて、燃焼サイクルが完了したばかりの気筒についての燃料噴射時期と、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘとから現在のＥＧＲ率を推定する。そして、次の燃焼サイクルにおける圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが目標範囲内に収まるように燃料噴射時期を求める。この目標範囲は、実験等に基づいて予め定められている。ステップＳ２６５では、例えば、以下のように制御される。
【００７５】
予混合燃焼から切り替わった直後の場合には、吸気酸素濃度が急激に高くなるように、あるいは、ＥＧＲ率が急激に低下するように制御される。拡散燃焼モードでは燃焼が促進されるため、ＥＧＲ率は漸減し、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは増加し、目標範囲を外れてしまう可能性がある（点Ｐ０→点Ｐ１）。そのため、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが所定の上限値を超える可能性がある場合には、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが低下するように燃料噴射時期が遅角側へと制御される（点Ｐ１→点Ｐ２）。
【００７６】
拡散燃焼モードにおける圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御であっても、図７，図８において説明したような予混合燃焼モードのときと同様な効果を得ることができる。従って、燃焼ノイズが低減され、ＮＯｘや煤の発生が抑制される。
【００７７】
図１０のグラフに示されているように、ＥＧＲ率が低くなるとともに、燃料噴射時期が遅角側に制御されていくと、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの変化に対する燃料噴射時期の変化が小さくなってやがて収束する。そこで、ステップＳ２６５では、燃料噴射時期が遅角側での収束を示す所定の値ＩＴｍａｘに到達した場合には切り替わりの過渡期が終了したものとして、通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に移行する（ステップＳ２６８）。
【００７８】
ステップＳ２６８では、筒内圧の変化に関連づけられたパラメータ以外のパラメータ（例えば、エンジン１０の負荷）に応じて燃焼噴射時期が設定される制御が行なわれる。この制御は、公知であるため詳細な説明は省略する。なお、ステップＳ２６８で開始される制御は、拡散燃焼モードにおける燃焼噴射時期の種々の制御方法を適用可能であり、特に限定されることはない。このように、本実施形態では、拡散燃焼モードにおいて、過渡期と、過渡期が終了したときとで燃料噴射時期の制御が切り替わる。従って、拡散燃焼モードの時期に応じた適切な燃料噴射制御が実行されるため、拡散燃焼モードにおける燃焼の状態がより改善される。
【００７９】
（６）拡散燃焼の燃料噴射制御における他の構成例：
圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御（ステップＳ２６５）から通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御（ステップＳ２６８）への移行は、上記の方法以外の方法で行なうことも可能である。例えば、以下のような構成例１〜３を適用することも可能である。
【００８０】
［構成例１］
ＥＣＵ７０は、ステップＳ１１０において拡散燃焼モードで運転する領域であると判断されたときには、ステップＳ２５０の前に、ステップＳ２６８の通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に従った燃料噴射時期を予め求めておく。より具体的には、ステップＳ２６８において燃料噴射時期を決定するために用いられるマップをこの段階において用いる。その後、ステップＳ２６５において、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて燃料噴射時期を決定し、予め求めておいた通常の燃料噴射制御に従った燃料噴射時期と比較する。両者の値が一致、あるいは近接した値（例えば±１０％程度の差の値）である場合には、燃焼モードの切り替わりの過渡期が終了したとして圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づくフィードバック制御を行なわず、通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に移行する（ステップＳ２６８）。そうでない場合には、そのまま圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて取得された燃料噴射時期を用いたフィードバック制御を行なう（ステップＳ２６５）。
【００８１】
［構成例２］
制御装置１００は、ＲＯＭ７２に、エンジン１０の負荷状況に対してステップＳ２６５のフィードバック制御の終了条件となる燃料噴射時期の値が決定されるマップを予め記憶している。ＥＣＵ７０は、ステップＳ２６５において、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて燃料噴射時期を求めるとともに、前記のマップによって現在のエンジン１０の負荷状況に対するフィードバック制御の終了条件となる燃料噴射時期を求める。そして、２つの燃料噴射時期の値が一致、あるいは近接した値（例えば±１０％程度の差の値）である場合には、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づくフィードバック制御を行なわず、通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に移行する。そうでない場合には、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて取得された燃料噴射時期を用いたフィードバック制御を行なう。なお、フィードバック制御の終了条件となる燃料噴射時期の値を決定するためのマップは、ステップＳ２６８において燃料噴射時期を決定するために用いられるマップと同じマップであっても差し支えない。
【００８２】
［構成例３］
ＥＣＵ７０は、ステップＳ２６５において燃料噴射時期が収束したと判断される所定の閾値ＩＴｍａｘに到達した後に、その燃料噴射時期をしばらく維持したまま制御を継続する。そして、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ率の低下（すなわち吸気酸素濃度の増加）に伴って、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが増大し、所定の閾値を超えた場合に、ステップＳ２６８における通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に移行する。圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの所定の閾値は、予混合燃焼モードでの圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づくフィードバック制御における圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの目標範囲の下限値に近い値であることが望ましい。具体的には、予混合燃焼モードでのフィードバック制御における圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの目標範囲が、３００〜５００［ｋＰａ／ｄｅｇ］であるときには、フィードバック制御の終了条件である圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは、３００［ｋＰａ／ｄｅｇ］付近に設定されていることが望ましい。これによって、通常の拡散燃焼モードでの燃料噴射制御に移行した後に、予混合燃焼モードへと移行した場合であっても、ＥＧＲ率の急激な変化に伴うトルク変動の発生や煤の発生が抑制される。
【００８３】
（７）第１実施形態のまとめ
以上のように、第１実施形態の制御装置１００であれば、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに遷移した過渡期には、ＥＧＲ率あるいは吸気酸素濃度と強い相関関係を示す圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて、燃料噴射時期が適切に制御されている。従って、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期におけるエンジン１０の燃焼が改善される。また、第１実施形態の制御装置１００では、拡散燃焼モードやモータリング状態から予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期においても圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射制御が実行されている。従って、拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期と予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期との両方においてエンジン１０の燃焼が改善される。
【００８４】
B．第２実施形態：
本発明の第２実施形態としての制御装置は、第１実施形態の制御装置１００と同じハードウェア構成（図１）を有しており、第１実施形態で説明したのと同様なエンジンの制御ルーチン（図３）によってエンジン１０を制御する。第２実施形態のエンジンの制御ルーチンは、ステップＳ２００におけるモータリング状態または拡散燃焼モードから予混合燃焼燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御の内容が以下に説明するように異なっている。なお、ステップＳ２５０における予混合燃焼モードからの切り替わりの過渡期における拡散燃焼の燃焼噴射制御の内容は第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。
【００８５】
図１１は、第２実施形態のモータリング状態または拡散燃焼モードからの切り替わりの過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御ルーチンのフローチャートである。図１１に示した制御ルーチンは、ステップＳ２１０までの前半部分については便宜上図示が省略してある。ＥＣＵ７０は、予混合燃焼の燃料噴射制御が開始されると、第１実施形態で説明したのと同様な処理を行なう（ステップＳ２１０〜Ｓ２２２）。ＥＣＵ７０は、ステップＳ２２２において、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの演算を行なった後、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる制御範囲を超えたか否かの判断を行なう（ステップＳ２２５）。圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる制御範囲を超えた場合とは、例えば、燃料噴射時期の制御によって圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの所望の変化量が見込めなくなる場合である。
【００８６】
本実施形態では、例えば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの上昇幅が所定の閾値より小さい場合や、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘがこれまでに所定の回数、近い値（例えば±１０％の範囲内）で連続して算出されている場合に、制御範囲を超えたと判断される。なお、ステップＳ２２５では、燃料噴射時期が所定の閾値以上に進角されることが見込まれるような圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘがステップＳ２３０において取得された場合に、制御範囲を超えたと判断されても良い。燃料噴射時期の「所定の閾値」は、燃料噴射時期に対して圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが収束する範囲に基づいて定められることが望ましい。例えば、図６のグラフの例では、−１４［ｄｅｇ］を所定の閾値として、その値を超えて進角されるような圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが取得された場合に制御範囲を超えたと判断されても良い。
【００８７】
ステップＳ２２５での判断が「ＮＯ」であれば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる制御範囲内であるとして、第１実施形態と同様に、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる燃料噴射時期のフィードバック制御を実施する（ステップＳ２３０）。他方、ステップＳ２２５での判断が「ＹＥＳ」、つまり圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘでの制御範囲を超えたと判断された場合には、燃焼質量割合ＭＦＢを演算する処理を行なう（ステップＳ２３１）。
【００８８】
燃焼質量割合ＭＦＢは、筒内圧の変化に関連づけられたパラメータに相当し、一つの燃焼サイクルにおける最大熱発生Ｑｍａｘに対する、あるクランク角ｃａまでの熱発生Ｑｃａの割合を示す。あるクランク角ｃａにおける燃焼質量割合ＭＦＢｃａは、下記の式（Ａ）によって表される。
ＭＦＢｃａ＝１００・Ｑｃａ／Ｑｍａｘ  …（Ａ）
第２実施形態では、燃焼質量割合ＭＦＢとして、クランク角３０度までの割合であるＭＦＢ３０を用いる。燃焼質量割合ＭＦＢ３０が算出されると、ＥＣＵ７０は、当該燃焼質量割合ＭＦＢ３０に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を行なう（ステップＳ２３２）。
【００８９】
図１２はステップＳ２３２における燃焼質量割合ＭＦＢに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を説明するための説明図である。図１２には、ＥＧＲ率ごとの燃料噴射時期と燃焼質量割合ＭＦＢ３０との関係を示すグラフの一例が図示されている。このグラフは、クランク角ｃａが−２２［ｄｅｇ］以上の広範囲に亘って、ＭＦＢ３０が燃料噴射時期の進角側から遅角側に向かう変化に対して下に凸の単調増加をする関係を有している。また、このグラフは、ＭＦＢ３０の値が同じであってもＥＧＲ率が小さいほど燃料噴射時期は遅角側の値になる関係を有している。
【００９０】
ステップＳ２３２では、ＥＣＵ７０は、燃焼質量割合ＭＦＢ３０が所定の目標範囲内に収まるように燃料噴射時期を求める。上述したように、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘでの制御範囲を超えた場合には、ＥＧＲ率あるいは吸気酸素濃度が一定値に収束し、燃料噴射時期を制御した際の圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの変化が小さくなる。このような場合であっても、燃焼質量割合ＭＦＢ３０であれば、燃料噴射時期の変化に対して十分な感度を有している。従って、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの代わりに燃焼質量割合ＭＦＢ３０を用いて燃料噴射時期のフィードバック制御を行なうことにより、熱効率が更に良い予混合燃焼を行なうことができる。
【００９１】
図１３，図１４を用いて第２実施形態における予混合燃焼の燃料噴射制御の制御例を説明する。図１３（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、予混合燃焼モードに切り替えられた際の圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘと、燃料噴射時期と、燃焼ノイズの変化とを、横軸を燃焼サイクルとして示すグラフが図示されている。図１４（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、ＮＯｘの発生量と、炭化水素の全量であるＴＨＣと、不透明度ＯＰＡＣＩＴＹと、ＥＧＲ率の変化とを、横軸を時間として示すグラフが図示されている。図１３（Ａ）〜（Ｃ）および図１４（Ａ）〜（Ｃ）において符号の末尾がＩである実線ＫＰＩ，ＫＦＩ，ＫＣＩ，ＫＮＩ，ＫＴＩ，ＫＯＩ，ＫＥＩは、第２実施形態の制御を行なった場合のグラフである。一方、符号の末尾がＰである実線ＫＰＰ，ＫＦＰ，ＫＣＰ，ＫＮＰ，ＫＴＰ，ＫＯＰ，ＫＥＰは、第１実施形態の制御を行なった場合のグラフである。
【００９２】
第２実施形態の制御では、２２０サイクル近傍で、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる制御から、燃焼質量割合ＭＦＢ３０による制御に切り替わっている（図１３（Ｂ））。この結果、燃焼質量割合ＭＦＢ３０による制御では、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる制御を継続した場合（実線ＫＦＰ）と比べて、燃料噴射時期が大幅に進角側に制御された。また、ＴＨＣが低減されて改善された（図１４（Ｂ））。なお、燃焼ノイズ、ＮＯｘ、不透明度、などは第１実施形態と比べて、有意の差は認められず、同様な効果が得られた。
【００９３】
以上のように、第２実施形態の予混合燃焼の燃料噴射制御では、予混合燃焼モードに切り替えられたときの過渡期には、まず圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘによる燃料噴射時期のフィードバック制御に移行する。その後、ＥＧＲ率が高まり、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘが制御範囲内でなくなった場合には、燃焼質量割合ＭＦＢ３０による燃料噴射時期のフィードバック制御が開始される。この制御によって、熱効率が更に改善されるため、第１実施形態と同様な効果に加えて、更に、ＴＨＣを改善できるという優れた効果を得ることができる。また、燃料噴射時期を、第１実施形態と比べてより一層進角側に制御することができ、燃料噴射時期のフィードバック制御の制御範囲が拡大される。
【００９４】
以上のように、第２実施形態の制御装置であれば、予混合燃焼モードに遷移した過渡期において、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく制御の制御範囲を超えるような場合には、燃焼質量割合ＭＦＢに基づく制御への切り替えが行なわれている。従って、予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期において燃料噴射制御の制御性が高められている。よって、第１実施形態と同様な効果に加えて、エンジン１０での燃焼の状態がさらに改善されるという効果を得ることができる。
【００９５】
C．第３実施形態：
図１５は本発明の第３実施形態としての制御装置が実行するエンジンの制御ルーチンのフローチャートである。第３実施形態の制御装置のハードウェア構成は、第１実施形態の制御装置１００とほぼ同じである（図１，図２）。第３実施形態の制御装置が実行するエンジンの制御ルーチンは、ステップＳ１３０，Ｓ１３１の処理が追加されている点以外は第１実施形態の制御ルーチン（図３）とほぼ同じであり、ステップＳ２００，Ｓ２５０での燃料噴射制御の内容は第１実施形態と同じである（図５，図９）。なお、ステップＳ２００での燃料噴射制御の内容は第２実施形態と同じであっても良い（図１１）。
【００９６】
第３実施形態のエンジンの制御ルーチンでは、ステップＳ２００，Ｓ２５０において燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御が開始される前に、グロープラグ３２の通電を行なうグロープラグ通電処理が実行される（ステップＳ１３０，Ｓ１３１）。このグロープラグ通電処理を事前に行なうことによって、ステップＳ２００，Ｓ２５０の過渡期における燃料噴射制御において、エンジン１０のトルクのサイクル変動が抑えられ、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃焼が改善される。
【００９７】
図１６は、ステップＳ１３０，Ｓ１３１のグロープラグ通電処理のフローチャートである。グロープラグ通電処理は、予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期と拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期とのいずれにおいても同様に実行される。ステップＳ１３５では、ＥＣＵ７０はグロープラグ３２が既に通電中であるか否かを判定する。グロープラグ３２が通電中でない場合には（ステップＳ１３５の「ＮＯ」）、グロープラグ３２に対する通電を開始する（ステップＳ１３６）。また、ＥＣＵ７０はグロープラグ３２の通電時間のカウントを開始する。
【００９８】
ＥＣＵ７０はグロープラグ３２の通電を開始すると、エンジンの制御ルーチン（図１５）に戻り、それまでの制御を継続する（ステップＳ３００）。つまり、グロープラグ３２が通電されていなかった場合には燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御への移行が見送られることになる。この理由は、グロープラグ３２によるエンジン１０の昇温が不十分な状態で燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御が開始されてしまうことを抑制するためである。
【００９９】
ステップＳ１３５（図１６）においてグロープラグ３２が通電中であった場合には、ＥＣＵ７０は、グロープラグ３２へ通電が開始されてからこれまでの累積時間（通電時間）についての判定を行なう。ＥＣＵ７０は、グロープラグ３２の通電時間が所定の閾値（例えば、数秒程度）以下である場合には、グロープラグ３２の昇温が十分でないものとして、エンジンの制御ルーチン（図１５）に戻り、それまでの制御を継続する（ステップＳ３００）。
【０１００】
一方、グロープラグ３２の通電時間が所定の閾値を超えた場合には、筒内が十分に昇温されたものとして、エンジンの制御ルーチンに戻って、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御を開始する。具体的には、ステップＳ１３０でのグロープラグ通電処理の場合には過渡期における予混合燃焼の燃料噴射制御（ステップＳ２００）が開始され、ステップＳ１３１でのグロープラグ通電処理の場合には過渡期における拡散燃焼の燃料噴射制御が開始される（ステップＳ２５０）。
【０１０１】
ここで、第３実施形態のグロープラグ３２は、第１実施形態においても説明したように、通電されると３秒以内に１２００度Ｃまで達する。従って、ステップＳ１３７の通電時間の判定における所定の閾値は３秒以上であることが望ましい。なお、グロープラグ３２への通電は、通電が開始された後、所定の時間（例えば、数十秒程度）が経過してエンジン１０の筒内が十分に昇温されたときには停止されるものとしても良い。
【０１０２】
このように、第３実施形態のエンジンの制御ルーチンでは、グロープラグ通電処理によってエンジン１０の筒内を昇温させた上で、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御が実行される。筒内が十分に昇温されている状態であれば、以下に説明するように、エンジン１０のトルクが上昇するとともに、トルクのサイクル変動が抑制され、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御の制御性が高められる。
【０１０３】
図１７，図１８には、グロープラグ３２の通電によるエンジン１０のトルクのサイクル変動の様子を示すグラフが図示されている。図１７，図１８には、予混合燃焼モードにおいてＥＧＲ率を約４０％とした場合の燃料噴射時期に対するトルク（図示平均有効圧ＩＭＥＰ）またはサイクル変動（ＩＭＥＰ  ＣＯＶ  ％）の変化を示すグラフがグロープラグ３２の加熱温度ごとに示されている。筒内の温度が少なくとも９００度Ｃを超えて高くなるほど、トルクのサイクル変動は小さくなる（図１８）。従って、同じＩＭＥＰ値同士で比べると、グロープラグ３２に通電した場合の燃料噴射時期は、グロープラグ３２への通電を行なわない場合と比べて、１ＣＡ［ｄｅｇ］程度、燃料噴射時期を遅角（リタード）することができる（図１７）。
【０１０４】
このように、グロープラグ３２を通電しない場合と比べて、グロープラグ３２への通電を行なった場合には、トルクが上昇し、トルクのサイクル変動が抑えられる。このため、同じトルク、同じトルクのサイクル変動を実現するために、燃料噴射時期を少なくとも１ＣＡ［ｄｅｇ］だけ、遅角側に広げることができる。燃料噴射時期を１ＣＡ［ｄｅｇ］だけ遅角側に制御できれば、燃焼ノイズ、ＮＯｘ、ＴＨＣ、不透明度をさらに低減することが可能である。このような効果は、予混合燃焼モードに限らず、拡散燃焼モードにおいても同様に得ることが可能である。
【０１０５】
以上のように、第３実施形態の制御装置によれば、グロープラグ３２による筒内の昇温によって燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御の制御性が高められる。従って、上述した第１実施形態や第２実施形態において説明したような燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御による効果をより高いレベルで得ることができる。
【０１０６】
D．第４実施形態：
図１９は、本発明の第４実施形態としての制御装置が実行するエンジンの制御ルーチンのフローチャートである。第４実施形態の制御装置のハードウェア構成は、第１実施形態の制御装置１００とほぼ同じである（図１，図２）。第４実施形態の制御装置が実行するエンジンの制御ルーチンは、予混合燃焼モードでの制御処理が省略されている点以外は、第１実施形態のエンジンの制御ルーチン（図３）とほぼ同じである。つまり、第４実施形態の制御装置では、拡散燃焼モードまたはモータリング状態から予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期には、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや燃焼質量割合ＭＦＢなどの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータに基づく燃料噴射制御以外の制御が実施される。
【０１０７】
ＥＣＵ７０は、第１実施形態でも説明したように、エンジン１０の負荷を表すパラメータとして、アクセル踏込量αや車速Ｖなどを読み込む（ステップＳ１００）。そして、それらのパラメータから拡散燃焼モードで運転する領域であるかを判断する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１では、第１実施形態において説明したマップＭＰ（図４）と同様なマップが用いられても良い。
【０１０８】
ステップＳ１１１において、拡散燃焼モードで運転を行なう領域であると判定された場合には（ステップＳ１１１：「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ７０は、予混合燃焼モードで運転する領域から遷移した過渡期であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１２１）。予混合燃焼モードからの切り替わりの過渡期であると判断された場合には（ステップＳ１２１：「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ７０は、過渡期における拡散燃焼の燃料噴射制御を実施する（ステップＳ２５０）。ステップＳ２５０では、第１実施形態の圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく燃料噴射制御（図９）が実施される。
【０１０９】
拡散燃焼モードで運転を行なう領域であると判定されなかった場合（ステップＳ１１１：「ＮＯ」）、または予混合燃焼モードからの切り替わりの過渡期であると判断されなかった場合（ステップＳ１２１：「ＮＯ」）には、それまでの制御が継続される（ステップＳ３００）。ステップＳ３００において継続される制御としては、予混合燃焼モードにおける燃料噴射制御や拡散燃焼モードにおける通常の燃料噴射制御などがある。なお、予混合燃焼モードにおける燃料噴射制御や拡散燃焼モードにおける通常の燃料噴射制御は公知の制御で良く、例えば、エンジン１０の負荷に応じて燃料噴射時期が設定される制御が実行されても良い。
【０１１０】
以上のように、第４実施形態の制御装置によれば、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに遷移した過渡期に圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づいて、燃料噴射時期が適切に制御される。従って、拡散燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃焼が改善され、燃焼ノイズや、ＮＯｘ、煤の発生などが抑制される。
【０１１１】
E．変形例：
E1．変形例１：
上記各実施形態では、筒内圧の変化に関連付けられたパラメータとして、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを用いている。これに対して、筒内圧の変化に関連付けられたパラメータとして他のパラメータが用いられても良い。筒内圧に関連するパラメータとしては、例えば、熱発生率最大値ｄＱｍａｘが用いられても差し支えない。熱発生率ｄＱは、所定のクランク角ＣＡ毎の熱の発生量に相当し、測定された筒内圧力Ｐから所定のクランク角ＣＡ毎に演算して求めることができる。この熱発生率ｄＱのうち、燃焼サイクル中で最も大きな値を、熱発生率最大値ｄＱｍａｘという。この熱発生率最大値ｄＱｍａｘは、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘと強い相関を示すパラメータなので、熱発生率最大値ｄＱｍａｘを用いても、第１ないし第４実施形態と同様の燃料噴射時期制御を実施することができる。上記第２実施形態では、予混合燃焼への燃焼モードの切り替わりの過渡期に圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘに基づく制御の代わりに熱発生率最大値ｄＱｍａｘに基づく制御を実行し、熱発生率最大値ｄＱｍａｘに基づく制御の制御範囲を超えたときに、燃焼質量割合ＭＦＢに基づく燃料噴射時期制御に切り替えても良い。
【０１１２】
E2．変形例２：
上記各実施形態では、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御において、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや燃焼質量割合ＭＦＢなどの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータが所定の目標範囲内になるように制御されている。これに対して、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御においては、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや燃焼質量割合ＭＦＢなどの筒内圧の変化に関連付けられたパラメータが所定の目標値になるように制御されても良い。上記実施形態や本変形例２の制御における筒内圧の変化に関連付けられたパラメータの目標範囲や目標値は、燃焼ノイズや、ＮＯｘ、不透明度が改善されるように定められていなくても良い。当該パラメータの目標範囲や目標値は、燃焼ノイズや、ＮＯｘ、不透明度以外のエンジン１０における燃焼の状態を示す指標（例えば一酸化炭素ＣＯや炭化水素ＨＣの発生量、燃料消費量など）が改善されるように定められていても良い。
【０１１３】
E3．変形例３：
上記各実施形態では、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御は、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや燃焼質量割合ＭＦＢなどの筒内圧の変化に関連づけられたパラメータが所定の目標範囲内になるようにフィードバック制御されている。これに対して、少なくとも予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御は、筒内圧センサーの信号から得られるパラメータに基づいて行われていれば良く、当該パラメータを所定の目標範囲内に収めるフィードバック制御以外の制御方法が適用されても良い。この場合には、筒内圧センサーの信号から得られるパラメータとしては、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘ、熱発生率最大値ｄＱｍａｘのうちの少なくとも一つであることが望ましい。例えば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘ、熱発生率最大値ｄＱｍａｘのうちの一つのパラメータと、燃料噴射時期の進角量または遅角量が一意に対応付けられたマップを予め準備しておき、当該マップを参照して、前記のパラメータに基づいて燃料噴射時期を制御しても良い。また、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘ、熱発生率最大値ｄＱｍａｘのうちの複数のパラメータに基づいて燃料噴射時期が制御されても良い。例えば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘ、熱発生率最大値ｄＱｍａｘのそれぞれに基づいて燃料噴射時期の進角量または遅角量を取得し、それらの進角量または遅角量の平均値を算出するなどの演算処理を行って、燃料噴射時期の制御値を算出しても良い。燃料噴射時期の制御は、必ずしもフィードバック制御に限られず、クローズ制御全般が適用可能である。また、燃料噴射時期の変更に対するパラメータの変化の再現性が十分に得られる場合には、オープン制御であっても差し支えない。
【０１１４】
E4．変形例４：
上記各実施形態では、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期のフィードバック制御は、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや燃焼質量割合ＭＦＢなどの特性が反映されている予め準備されたマップに基づいて制御されている。これに対して、予混合燃焼モードまたは拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射時期のフィードバック制御ではそうしたマップが用いられなくても良い。例えば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘの上限値（例えば８００ｋＰａ／ｄｅｇ）を決めておき、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘがこの上限値を上回ったら、燃料噴射時期を、所定クランク角ＣＡ（例えば２ＣＡｄｅｇ）だけ遅角側に制御し、この上限値を下回っていれば、所定クランク角ＣＡ（例えば、１ＣＡｄｅｇ）だけ進角側に制御する、といった手法で、燃料噴射時期をフィードバック制御しても良い。この手法によれば、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘを上限値と比較するだけの単純な判断により、燃料噴射時期を制御することができる。この場合に、上限値には、所定の幅のヒステリシスを設けても良い。
【０１１５】
E5．変形例５：
上記各実施形態の燃料噴射時期のフィードバック制御では、制御対象となる気筒において圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや熱発生率最大値ｄＱｍａｘを取得し、それらの値を用いて、当該気筒の次の燃焼サイクルの燃料噴射時期を制御している。これに対して、燃料噴射時期のフィードバック制御では、同じ気筒の次の燃焼サイクルではなく、他の気筒、例えば次に燃料噴射を行なう気筒の燃料噴射時期のフィードバック制御に用いられても良く、燃料噴射時期の演算が間に合わなければ、次の次の燃焼サイクルに適用しても良い。
【０１１６】
E6．変形例６：
上記の各実施形態の拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御では、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや熱発生率最大値ｄＱｍａｘに基づくフィードバック制御において燃料噴射時期が収束するような場合にはエンジン１０の負荷に応じた通常の燃料噴射制御へと切り替えられている（図９のステップＳ２６５）。これに対して、筒内圧に関連づけられたパラメータ以外の他のパラメータに基づく燃料噴射制御への切り替えは省略されても良い。拡散燃焼モードでは、燃料噴射時期の収束に拘わらず、圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘや熱発生率最大値ｄＱｍａｘに基づくフィードバック制御が継続されても良い。
【０１１７】
E7．変形例７：
上記の各実施形態では、筒内圧は、筒内圧センサーを内蔵したグロープラグ３２により測定されている。これに対して、筒内圧センサーは、グロープラグ３２とは独立にエンジン１０に設けられても良い。この場合には、筒内圧センサーの配置を自由に設定することができる。また、上記の各実施形態では、各気筒毎に筒内圧センサー（グロープラグ３２）を設けている。これに対して、全ての気筒に筒内圧センサーを設ける必要は必ずしもなく、例えば４気筒のうちの１気筒のみ、あるいは２気筒のみに筒内圧センサーを設けても良い。筒内圧センサーの設けられていない気筒の筒内圧あるいは圧力上昇率最大値ｄＰｍａｘは、他の気筒について求めた値を用いて推定すれば良い。あるいは、筒内圧センサーの設けられていない気筒の燃料噴射時期は筒内圧センサーが設けられている気筒の燃料噴射時期に倣って制御するものとしても良い。
【０１１８】
E8．変形例８：
上記第３実施形態では、予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期と拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期との両方の燃料噴射制御の前にグロープラグ通電処理が実行されている（ステップＳ１３０，Ｓ１３１）。これに対して、グロープラグ通電処理は、予混合燃焼モードへの切り替わりの過渡期と拡散燃焼モードへの切り替わりの過渡期との少なくとも一方においてのみ実行されても良い。また、グロープラグ通電処理では、ステップＳ１３５のグロープラグ３２の通電状態の判定やステップＳ１３７の通電時間の判定が省略されても良い。この場合には、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御の実行開始前にグロープラグ３２の通電が開始され、グロープラグ３２の昇温状態にかかわらず、燃焼モードの切り替わりの過渡期における燃料噴射制御が実行される構成となる。また、上記の第４実施形態のエンジンの制御ルーチン（図１９）に、第３実施形態または本変形例８のグロープラグの通電処理が追加されても良い。
【０１１９】
E9．変形例９：
上記の変形例の他に、各実施形態の種々の構成は以下のように変形することも可能である。グロープラグ３２は、０．５秒から３秒で１２００度Ｃに到達する昇温性能を有していなくても良いし、セラミックヒーターではなく、メタルヒーターによって構成されても良い。エンジン１０は、４気筒に限定されず、例えば、単気筒であっても良いし、６気筒などの多気筒の構成であっても良い。
【０１２０】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０…エンジン
１１…ギヤホイール
１２…吸気管入口
１４…吸気バルブ
１５…ターボチャージャー
１７…インタークーラー
１８…インタークーラー通路絞り弁
２１…インテークマニフォールド
２２…第２ＥＧＲバルブ
２４…燃料供給ポンプ
２６…コモンレール
３０…燃料噴射弁
３２…グロープラグ
３３…分岐管
３４…酸化触媒
３５…ＥＧＲクーラー
３６…排気フィルター
３７…第１ＥＧＲバルブ
３８…排気シャッター
５１…吸気温センサー
５２…吸気圧センサー
５３…酸素濃度センサー
５４…回転角度センサー
５５…排気温センサー
５７…不透明度センサー
５９…ＮＯｘセンサー
６１…アクセルセンサー
６２…アクセル
６４…車速センサー
７０…ＥＣＵ
７１…ＣＰＵ
７２…ＲＯＭ
７３…ＲＡＭ
７４…ＣＡＮ
７５…入力ポート
７６…出力ポート
７８…バス
８０…車内ＬＡＮ
１００…制御装置
２００…セラミックヒーター
２０１…基体
２０２…抵抗発熱体
２０４…第１の端子部
２０６…第２の端子部
２１０…中軸
２１２…端子バネ
２１４…端子部材
２２０…外筒
２２２…スリーブ
２３０…支持部材
２３１…先端部
２４０…ハウジング
２４１…フロントキャップ
２５０…弾性部材
２５５…ダイアフラム
２６０…圧力センサー
【図１】
0006320209.tif 000002
【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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【図１８】
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【図１９】
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