(57)【要約】      （修正有）【課題】筒内圧センサが総ての気筒にそれぞれに対応して配設されていなくても、総ての気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置と一致させる。【解決手段】本制御装置は筒内圧センサが配設されている気筒である基準気筒♯１の重心位置を筒内圧センサの出力値に基づいて算出し、基準気筒の重心位置が目標重心位置に等しくなるように基準気筒の燃焼状態を制御する燃焼パラメータをフィードバック制御する。更に、本制御装置は各気筒の最大クランクシャフト角速度をクランク角度センサの出力値に基づいて取得し、筒内圧センサが配設されていない残りの気筒♯２乃至♯４の最大クランクシャフト角速度ω２乃至ω４が基準気筒の最大クランクシャフト角速度ω１と一致するように残りの気筒の燃焼状態を制御する燃焼パラメータをフィードバック制御する。【選択図】図７
2016011600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、これら気筒のうちの１つの気筒にのみ対応して配設される１つの筒内圧センサと、１つのクランク角度センサと、を備えた内燃機関に適用され、各気筒の熱発生率重心位置を制御する内燃機関の制御装置であって、
少なくとも前記機関の負荷が第１閾値から同第１閾値よりも大きい第２閾値までの範囲内にある場合には各気筒の前記熱発生率重心位置が前記負荷に依らず一定の目標重心位置に等しくなり、且つ、前記負荷が前記第２閾値よりも大きい範囲にある場合には各気筒の前記熱発生率重心位置が前記負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置よりも遅角側の範囲においてより遅角側となる目標重心位置に等しくなるように各気筒の燃焼状態を変更する燃焼パラメータをフィードバック制御する制御装置において、
前記筒内圧センサが配設されている気筒である基準気筒の前記熱発生率重心位置を前記筒内圧センサの出力値に基づいて算出する重心位置算出部と、
前記重心位置算出部により算出される前記基準気筒の前記熱発生率重心位置が前記目標重心位置に等しくなるように前記基準気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する第１フィードバック制御部と、
前記クランク角度センサの出力値に基づいて算出される各気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値をその気筒の最大クランクシャフト角速度として取得する最大クランクシャフト角速度取得部と、
前記筒内圧センサが配設されていない残りの気筒の前記最大クランクシャフト角速度が前記基準気筒の前記最大クランクシャフト角速度に近づくように同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する第２フィードバック制御部と、
を具備する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料（混合気）の燃焼状態を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼル機関等の内燃機関（以下、単に「機関」とも称呼する。）の運転時、混合気の燃焼によって生じるエネルギーの一部はクランクシャフトを回転させる仕事に変換されるが、残りは損失となる。この損失には、冷却損失、排気損失、吸気及び排気に伴って発生するポンプ損失、並びに、機械抵抗損失等が含まれる。このうち、冷却損失及び排気損失は、損失全体に対して大きな割合を占める。従って、内燃機関の燃費を改善させるためには冷却損失及び排気損失を減少させることが有効である。
【０００３】
しかしながら、一般に、冷却損失と排気損失とはトレードオフの関係にある。即ち、冷却損失を低下させれば排気損失が増加し、排気損失を低下させれば冷却損失が増加する。従って、冷却損失と排気損失との和が最小となる燃焼状態を実現できれば、機関の燃費は大幅に改善される。
【０００４】
ところで、燃焼状態は燃料噴射時期及び過給圧等の「燃焼状態に影響を及ぼす多くのパラメータ」に応じて変化する。以下、この燃焼状態に影響を及ぼすパラメータは単に「燃焼パラメータ」とも称呼される。ところが、複数の燃焼パラメータが各運転状態に対して適切な値（組み合わせ）となるように、各燃焼パラメータを実験及びシミュレーション等によって予め求めることは容易ではなく、且つ、莫大な適合時間を必要とする。そのため、燃焼パラメータを体系的に決定する手法が提案されてきている。
【０００５】
例えば、従来の制御装置の１つ（以下、「従来装置」とも称呼する。）は「１回の燃焼行程中に発生する総熱量のうち、その半分の熱量が発生した時点のクランク角度（以下、「燃焼重心角度」と称呼する。）」を算出する。更に、従来装置は、その燃焼重心角度と所定の基準値とが乖離している場合、燃料噴射時期を補正することによって、或いは、ＥＧＲ率を調整して燃焼室（気筒）内の酸素濃度を調節することによって、燃焼重心角度を前記所定の基準値と一致させている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０２６２９号公報
【特許文献２】特開２００５−５４７５３号公報
【特許文献３】特開２００７−２８５１９４号公報
【発明の概要】
【０００７】
例えばディーゼル機関においては、１つのサイクルの燃焼に対して燃料を複数回噴射する多段噴射が行われる場合がある。より具体的に述べると、ディーゼル機関においては、主噴射（メイン噴射）に先立ちパイロット噴射が行なわれ、次いで、主噴射が行なわれる場合がある。更に、主噴射の後にアフター噴射が行われる場合がある。
【０００８】
パイロット噴射と主噴射とが行われる場合のクランク角度と熱発生率との関係は、例えば、図１の（Ａ）の曲線Ｃ１により示された波形により表される。熱発生率とは、単位クランク角度（クランクシャフトの回転位置の単位変化量）あたりに混合気の燃焼により発生する熱の量、即ち、単位クランク角度あたりの熱発生量である。この波形は、以下「燃焼波形」とも称呼される。図１の（Ａ）に示された波形は、クランク角度θ１にて開始されるパイロット噴射により極大値Ｌｐをとり、クランク角度θ２にて開始される主噴射により極大値Ｌｍをとっている。この場合において、前述した燃焼重心角度（発熱量比率が５０％となるクランク角度）がクランク角度θ３であるとする。
【０００９】
これに対し、図１の（Ｂ）に曲線Ｃ２により示したように、パイロット噴射の開始時期のみがクランク角度θ１からクランク角度θ０へとΔθｐだけ進角側に移動された場合、パイロット噴射の燃料の燃焼によって発熱が始まるクランク角度（発熱開始角度、燃焼開始クランク角度）はΔθｐだけ進角側に移動する。この場合においても、燃焼重心角度はクランク角度θ３のままであって変化しない。即ち、パイロット噴射時期が進角側に移動することによって燃焼波形が変化しても、燃焼重心角度が変化しない場合がある。換言すると、燃焼重心角度は必ずしも各サイクルの燃焼状態を正確に反映する指標値ではない。
【００１０】
実際に、本願発明者が「燃焼重心角度と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷及び機関回転速度」に対して測定したところ、発明者は、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すると、燃費悪化率が最小となる燃焼重心角度（燃費が最良となる燃焼重心角度）も相違するとの知見を得た。換言すると、燃焼重心角度が一定の基準値に一致するように燃焼状態が制御されたとしても、機関の負荷及び／又は機関回転速度が相違すれば燃費悪化率が最小にならないことが判明した。
【００１１】
そこで、発明者は、燃焼状態を表す指標値として、従来の燃焼重心角度の代わりに「熱発生率重心位置」に着目した。この熱発生率重心位置は、以下に述べるように種々の手法により定義される。熱発生率重心位置は、クランクシャフト回転位置（即ち、クランク角度）で表される。
【００１２】
（定義１）熱発生率重心位置Ｇｃは、図１（Ａ）に示したように、「クランク角度を横軸に設定し、且つ、熱発生率（単位クランク角度あたりの熱の発生量）を縦軸に設定した座標系（グラフ）」に描かれる熱発生率の波形と、前記横軸と、により囲まれる領域の幾何学的重心Ｇに対応するクランク角度である。
【００１３】
（定義２）熱発生率重心位置Ｇｃは、下記の（１）式を満たすクランク角度Ｇｃである。この（１）式において、ＣＡｓは燃料の燃焼が始まるクランク角度（燃焼開始クランク角度）であり、ＣＡｅは前記燃焼が終わるクランク角度（燃焼終了クランク角度）である。更に、θは任意のクランク角度であり、ｄＱ（θ）はクランク角度θにおける熱発生率である。
【数１】
2016011600.tif 000003
【００１４】
（定義２’）上記（１）式を変形すると下記の（２）式が得られる。即ち、熱発生率重心位置Ｇｃは、下記の（２）式を満たすクランク角度Ｇｃである。
【数２】
2016011600.tif 000004
【００１５】
（定義３）定義２及び定義２’に基づけば、熱発生率重心位置Ｇｃは、下記（３）式に則った演算により求められるクランク角度Ｇｃであると定義される。
【数３】
2016011600.tif 000005
【００１６】
（定義３’）
定義３に基づけば、熱発生率重心位置Ｇｃは、任意のクランク角度と燃焼開始クランク角度との差（Ａ＝θ−ＣＡｓ）と、同任意のクランク角度における熱発生率（Ｂ＝ｄＱ（θ））と、の積（Ａ・Ｂ）のクランク角度についての積分値（上記（３）式の右辺第１項の分子）を、クランク角度に対する熱発生率の波形によって画定される領域の面積（上記（３）式の右辺第１項の分母）で割って得られる値に、前記燃焼開始クランク角度（ＣＡｓ）を加えることにより得られるクランク角度である、と定義される。
【００１７】
この熱発生率重心位置Ｇｃは、例えば、図１の（Ａ）に示した例においてはクランク角度θ３である。加えて、図１（Ｂ）に示したように、パイロット噴射の開始時期がクランク角度θ１からΔθｐだけ進角側へ移動されてクランク角度θ０に設定されると、重心位置Ｇｃはクランク角度Δθｇだけ進角側へと移動してクランク角度θ３’となる。これらから理解されるように、重心位置Ｇｃは、従来の燃焼状態の指標値である燃焼重心角度に比較して、燃焼状態をより正確に反映する指標値であると言える。
【００１８】
更に、種々の機関回転速度と機関の負荷（要求トルク）との組合せについて熱発生率重心位置Ｇｃと燃費悪化率との関係を測定したところ、機関回転速度及び機関の負荷が相違した場合であっても、燃費悪化率が最小となる重心位置Ｇｃは特定のクランク角度（例えば、圧縮上死点後７°）であった。更に、重心位置Ｇｃがこの特定のクランク角度の近傍の値にあれば、機関回転速度及び機関の負荷に拘わらず燃費悪化率は最小値近傍の略一定値となること判明した。
【００１９】
これらから、発明者は、熱発生率重心位置Ｇｃは燃焼状態を良好に示す指標値であり、従って、重心位置Ｇｃを負荷及び／又は機関回転速度に依らず一定に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持できるとの知見を得た。更に、発明者は、重心位置Ｇｃを「燃費悪化率が最小となるような（即ち、冷却損失と排気損失との和が最小となって、燃費が最も良くなるような）一定のクランク角度」に維持すれば、機関の運転状態（負荷及び／又は機関回転速度）に依らず、機関の燃費を容易に改善することができるとの知見を得た。
【００２０】
一方、熱発生率重心位置Ｇｃを前記一定のクランク角度に維持した状態において機関の負荷が全負荷に近い領域に到達すると（即ち、燃料噴射量を非常に大きくすると）、燃焼中における筒内圧力の最大値が許容圧力を超える場合があることが判明した。
【００２１】
そこで、本発明による内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、図２に示したように、少なくとも前記機関の負荷が「第１閾値（Pem1）と、その第１閾値よりも大きい第２閾値（Pem2）と、の間の範囲（特定範囲）」内にある場合には、各気筒の熱発生率重心位置（Ｇｃ）が前記負荷に依らず一定の目標重心位置（Ｇｃtgt＝前記一定の値θａ）に等しくなるように、各気筒の燃焼状態を変更するパラメータ（燃焼パラメータ）をフィードバック制御する。尚、第１閾値（Pem1）は、機関がとり得る負荷のうちの最小値であってもよく、その最小値よりも大きい値であってもよい。
【００２２】
更に、本発明装置は、前記負荷が前記第２閾値（Pem2）よりも大きい範囲にある場合には、各気筒の熱発生率重心位置（Ｇｃ）が前記負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置（Ｇｃtgt＝前記一定の値θａ）よりも遅角側の範囲においてより遅角側となる目標重心位置に等しくなるように、各気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００２３】
これにより、燃焼中の筒内圧力の最大値が許容圧力を超えないようにしながら、熱発生率重心位置を燃焼状態を示す指標値として考慮した燃焼制御を実現することができる。加えて、本発明装置は、前記一定の目標重心位置（Ｇｃtgt＝前記一定の値θａ）が前記燃費最良クランク角度又はその近傍のクランク角度に設定されている場合、燃費を改善することができる。
【００２４】
ところで、各気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置に精度良く制御するためには、各気筒の実際の熱発生率重心位置を取得し、これら取得した熱発生率重心位置それぞれが各気筒に共通の目標重心位置に一致するように、各気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する必要がある。更に、上記（１）乃至（３）式から理解されるように、熱発生率重心位置は筒内圧力を用いて算出される熱発生率（ｄＱ（θ））に基づいて算出される。従って、機関が複数の気筒を備えている場合、各気筒の熱発生率重心位置に基づく燃焼パラメータのフィードバック制御を実現しようとすれば、各気筒にそれぞれ対応して筒内圧センサを配設する必要が生じる。しかしながら、筒内圧センサは高価であるから、筒内圧センサを各気筒に一つずつ設けることはコストの大幅上昇を招く恐れがある。
【００２５】
一方、通常、殆どの機関は、機関回転速度を取得するためにクランク角度センサを備えている。そこで、本発明の目的の一つは、このクランク角度センサを利用することにより筒内圧センサの数が少なくても各気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置に一致させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００２６】
この目的を達成するために、本発明装置は、複数の気筒と、これら気筒のうちの１つの気筒にのみ対応して配設される１つの筒内圧センサと、１つのクランク角度センサと、を備えた内燃機関に適用される。本発明装置は、各気筒の熱発生率重心位置を制御する装置であって、重心位置算出部と、第１フィードバック制御部と、最大クランクシャフト角速度取得部と、第２フィードバック制御部と、を具備する。
【００２７】
前記重心位置算出部は、筒内圧センサが配設されている気筒（基準気筒）の熱発生率重心位置を筒内圧センサの出力値に基づいて算出する。
【００２８】
前記第１フィードバック制御部は、前記重心位置算出部により算出される「基準気筒の熱発生率重心位置」が前記目標重心位置に等しくなるように基準気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００２９】
前記最大クランクシャフト角速度取得部は、前記クランク角度センサの出力値に基づいて算出される「各気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値」をその気筒の最大クランクシャフト角速度として取得する。
【００３０】
前記第２フィードバック制御部は、前記筒内圧センサが配設されていない気筒（残りの気筒）の前記最大クランクシャフト角速度が前記基準気筒の前記最大クランクシャフト角速度に近づくように同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００３１】
ある気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値（以下、「最大角速度」とも称呼する。）は、その気筒の熱発生率重心位置が進角側にあるほど大きい。従って、「筒内圧センサが配設されていない気筒（前記残りの気筒）」の最大角速度が「筒内圧センサが配設されている気筒（前記基準気筒）」の最大角速度よりも大きい場合、前記残りの気筒の熱発生率重心位置は前記基準気筒の熱発生率重心位置よりも進角側にある。この場合、前記残りの気筒の最大角速度が小さくなるように（基準気筒の最大角速度に近づくように）同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。これにより、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度と一致する。その結果、同残りの気筒の熱発生率重心位置は基準気筒の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置と一致する。
【００３２】
逆に、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度よりも小さい場合、同残りの気筒の最大角速度が大きくなるように（基準気筒の最大角速度に近づくように）同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。これにより、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度と一致する。その結果、同残りの気筒の熱発生率重心位置は基準気筒の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置と一致する。
【００３３】
このように、本発明装置は、筒内圧センサが配設されている気筒（基準気筒）の熱発生率重心を筒内圧センサの出力値に基づいて目標重心位置に一致させる。更に、本発明装置は、残りの気筒の最大角速度を基準気筒の最大角速度に一致させる。その結果、筒内圧センサが総ての気筒にそれぞれに対応して配設されていなくても、総ての気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置と一致させることができる。よって、機関のコストが増大することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は熱発生率重心位置（熱発生率重心クランク角度）を説明するためのグラフであり、（Ａ）は所定のタイミングにてパイロット噴射及び主噴射が行なわれた場合の燃焼波形を示し、（Ｂ）は（Ａ）に比べてパイロット噴射が進角された場合の燃焼波形を示す。
【図２】図２は機関の負荷と目標熱発生率重心位置との関係を表したグラフである。
【図３】図３は「本発明の実施形態に係る制御装置」及び「その制御装置が適用される内燃機関」の概略構成図である。
【図４】図４は最大クランクシャフト角速度（最大角速度）と熱発生率重心位置との関係を示す。
【図５】図５は図３に示した制御装置のＣＰＵが実行する燃焼状態制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図６は図３に示した制御装置のＣＰＵが実行する熱発生率重心位置フィードバック制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図７は図３に示した制御装置のＣＰＵが実行する最大角速度フィードバック制御ルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「本制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【００３６】
（構成）
本制御装置は、図３に示した内燃機関（機関）１０に適用される。機関１０は、多気筒（本例では直列４気筒）・４サイクル・ピストン往復動型・ディーゼル機関である。機関１０は、機関本体部２０、燃料供給システム３０、吸気システム４０、排気システム５０及びＥＧＲシステム６０を含んでいる。
【００３７】
機関本体部２０は、シリンダブロック、シリンダヘッド及びクランクケース等を含む本体２１を含む。本体２１には、４つの気筒（燃焼室）♯１乃至♯４が形成されている。各気筒の上部には燃料噴射弁（インジェクタ）２３が配設されている。燃料噴射弁２３は、後述するエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）７０の指示に応答して開弁し、気筒内に燃料を直接噴射するようになっている。
【００３８】
燃料供給システム３０は、燃料加圧ポンプ（サプライポンプ）３１と、燃料送出管３２と、コモンレール（蓄圧室）３３と、を含む。燃料加圧ポンプ３１の吐出口は燃料送出管３２に接続されている。燃料送出管３２はコモンレール３３に接続されている。コモンレール３３は燃料噴射弁２３に接続されている。
【００３９】
燃料加圧ポンプ３１は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げた後に加圧し、その加圧された高圧燃料を燃料送出管３２を通してコモンレール３３へ供給するようになっている。ポンプ３１は、機関１０のクランクシャフトに連動する駆動軸により作動する。ポンプ３１は、ＥＣＵ７０の指示に応答し、コモンレール３３内の燃料の圧力（即ち、燃料噴射圧、コモンレール圧）を調整できるようになっている。
【００４０】
吸気システム４０は、インテークマニホールド４１、吸気管４２、エアクリーナ４３、過給機４４のコンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５、スロットル弁４６及びスロットル弁アクチュエータ４７を含んでいる。
【００４１】
インテークマニホールド４１は各気筒♯１乃至♯４に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。吸気管４２はインテークマニホールド４１の集合部に接続されている。インテークマニホールド４１及び吸気管４２は吸気通路を構成している。吸気管４２には、吸入空気の流れの上流から下流に向け、エアクリーナ４３、コンプレッサ４４ａ、インタークーラー４５及びスロットル弁４６が順に配設されている。スロットル弁アクチュエータ４７は、ＥＣＵ７０の指示に応じてスロットル弁４６の開度を変更するようになっている。
【００４２】
インタークーラー４５は、吸気温度を低下するようになっている。インタークーラー４５は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、インタークーラー４５は図示しない冷却機との間で通流する冷却水（冷媒）量を調整できるようになっている。従って、インタークーラー４５は、ＥＣＵ７０の指示に応答してバイパスバルブの開度及び／又は冷却水量を調整することにより、同クーラー４５の冷却効率（同クーラー４５の流入ガスの温度と同クーラー４５の流出ガスの温度との比により表される効率）を変更できるようになっている。
【００４３】
排気システム５０は、エキゾーストマニホールド５１、排気管５２、過給機４４のタービン４４ｂ及び排ガス浄化装置（例えば、ディーゼル酸化触媒及びパティキュレートフィルタ等）５３を含んでいる。
【００４４】
エキゾーストマニホールド５１は各気筒♯１乃至♯４に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。排気管５２はエキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド５１及び排気管５２は排気通路を構成している。排気管５２には、排ガスの流れの上流から下流に向け、タービン４４ｂ及び排ガス浄化装置５３が配設されている。
【００４５】
過給機４４は周知の可変容量型過給機であり、そのタービン４４ｂには図示しない複数のノズルベーン（可変ノズル）が設けられている。このノズルベーンは、ＥＣＵ７０の指示に応じて開度が変更され、その結果、過給圧が変更（制御）されるようになっている。尚、過給機４４のタービン４４ｂは、図示しない「タービン４４ｂのバイパス通路、及び、そのバイパス通路に設けられたバイパスバルブ」を備えていてもよく、このバイパスバルブ開度がＥＣＵ７０の指示に応じて変更されることにより過給圧が変更されてもよい。即ち、本明細書において「過給機４４を制御する」とは、ノズルベーンの角度及び／又はバイパスバルブの開度を変更することによって過給圧を変更することを意味する。
【００４６】
ＥＧＲシステム６０は、排気還流管６１、ＥＧＲ制御弁６２及びＥＧＲクーラー６３を含んでいる。
排気還流管６１は、排気通路（エキゾーストマニホールド５１）であってタービン４４ｂよりも上流位置と、吸気通路（インテークマニホールド４１）であってスロットル弁４６の下流位置と、を連通している。排気還流管６１はＥＧＲガス通路を構成している。
ＥＧＲ制御弁６２は排気還流管６１に配設されている。ＥＧＲ制御弁６２は、ＥＣＵ７０からの指示に応答してＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量（ＥＧＲガス量）を変更し得るようになっている。
【００４７】
ＥＧＲクーラー６３は排気還流管６１に介装され、排気還流管６１を通過するＥＧＲガスの温度を低下するようになっている。ＥＧＲクーラー６３は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、ＥＧＲクーラー６３は図示しない冷却機との間で通流する冷却水（冷媒）量を調整できるようになっている。従って、ＥＧＲクーラー６３は、ＥＣＵ７０の指示に応答してバイパスバルブ開度及び／又は冷却水量を調整することにより、同クーラー６３の冷却効率（同クーラー６３の流入ガスの温度と同クーラー６３の流出ガスの温度との比により表される効率）を変更できるようになっている。
【００４８】
ＥＣＵ７０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインターフェース等を含む。ＥＣＵ７０は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信（入力）するようになっている。更に、ＥＣＵ７０は、各種アクチュエータに指示（駆動）信号を送出するようになっている。
【００４９】
ＥＣＵ７０は、エアフローメータ７１、スロットル弁開度センサ７２、吸気管圧力センサ７３、燃料圧力センサ７４、筒内圧センサ７５、クランク角度センサ７６、ＥＧＲ制御弁開度センサ７７、及び、水温センサ７８と接続されている。
【００５０】
エアフローメータ７１は吸気通路内を通過する吸入空気（ＥＧＲガスを含まない新気）の質量流量（吸入空気量）を測定し、その吸入空気量Ｇａを表す信号を出力する。更に、エアフローメータ７１は吸入空気の温度（吸気温）を検出し、その吸気温ＴＨＡを表す信号を出力する。
スロットル弁開度センサ７２はスロットル弁開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力する。
吸気管圧力センサ７３は、吸気通路内であってスロットル弁４６よりも下流の吸気管内のガスの圧力（吸気管圧力）Ｐｉｍを表す信号を出力する。吸気管圧力Ｐｉｍは過給圧であると言うこともできる。
【００５１】
燃料圧力センサ７４は、コモンレール（蓄圧室）３３内の燃料の圧力（燃料圧力、燃料噴射圧、コモンレール圧）を検出し、燃料噴射圧Ｆｐを表す信号を出力する。
筒内圧センサ７５は、４つの気筒（燃焼室）♯１乃至♯４のうち、１つの気筒（本例において、第１気筒♯１）にのみ対応して配設されている。筒内圧センサ７５は、第１気筒♯１内の圧力（即ち、筒内圧力）を検出し、筒内圧力Ｐｃを表す信号を出力する。
クランク角度センサ７６は、機関１０の図示しないクランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角度）に応じた信号を出力する。ＥＣＵ７０は、このクランク角度センサ７６及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒の圧縮上死点を基準とした機関１０のクランク角度（絶対クランク角度）θを取得する。更に、ＥＣＵ７０は、クランク角度センサ７６からの信号に基づいて、機関回転速度Ｎｅを取得する。
【００５２】
ＥＧＲ制御弁開度センサ７７は、ＥＧＲ制御弁６２の開度を検出し、その開度を表す信号Ｖegrを出力する。
水温センサ７８は、機関１０の冷却水の温度（冷却水温度）を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力する。
【００５３】
加えて、ＥＣＵ７０は、アクセル開度センサ８１及び車速センサ８２と接続されている。
アクセル開度センサ８１は、図示しないアクセルペダルの開度（アクセルペダル操作量）を検出し、アクセルペダル開度Ａｃｃｐを表す信号を出力する。
車速センサ８２は、機関１０が搭載された車両の走行速度を検出し、その走行速度（車速）Ｓｐｄを表す信号を出力する。
【００５４】
（燃焼制御の概要）
次に、本制御装置の作動の概要について説明する。本制御装置は、筒内圧センサ７５が配設されている気筒（本例において、第１気筒♯１）について、前述した定義によって規定される熱発生率重心位置が所定の目標熱発生率重心位置となるように燃焼制御を行う（即ち、第１気筒♯１における燃料の燃焼状態を制御する燃焼パラメータをフィードバック制御する。）。目標熱発生率重心位置は、目標重心位置、目標熱発生率重心角度又は目標クランク角度とも称呼される。
【００５５】
更に、本制御装置は、クランク角度センサ７６の出力値に基づいてクランクシャフト角速度を算出する。クランクシャフト角速度は、単位時間あたりにクランクシャフトが回転する角度（クランク角度）である。加えて、本制御装置は、第１気筒♯１の燃焼期間中に算出された前記クランクシャフト角速度のうち、その最大値を第１気筒♯１の最大クランクシャフト角速度ω１として取得する。更に、本制御装置は、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４についても、同様にして、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４それぞれの最大クランクシャフト角速度ω２乃至ω４を取得する。以下、最大クランクシャフト角速度は「最大角速度」と称呼される。
【００５６】
更に、本制御装置は「筒内圧センサ７５が配設されていない気筒、即ち、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４の最大角速度ω２乃至ω４」が「筒内圧センサ７５が配設されている気筒、即ち、第１気筒♯１の最大角速度ω１」と一致するように燃焼制御を行う（即ち、各気筒♯２乃至♯４の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。）。
【００５７】
より具体的に述べると、本制御装置においては、全気筒♯１乃至♯４について、熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように燃焼パラメータが機関の運転状態（機関の負荷及び機関回転速度等、並びに、目標重心位置）に対して予め定められ且つＲＯＭに記憶されている。本制御装置は、実際の機関の運転状態に応じてＲＯＭから燃焼パラメータを読み出し、その燃焼パラメータを使用して各気筒♯１乃至♯４の前記燃焼状態を制御することによって各気筒♯１乃至♯４の熱発生率重心位置をフィードフォワード制御する。
【００５８】
更に、本制御装置は、第１気筒♯１の実際の熱発生率重心位置を筒内圧センサ７５が検出する筒内圧力Ｐｃに基づいて推定し、その推定した熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように同気筒♯１の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００５９】
加えて、本制御装置は、上述したように、各気筒♯１乃至♯４の最大角速度ω１乃至ω４を取得する。更に、本制御装置は、その取得した最大角速度ω２乃至ω４それぞれが前記取得した最大角速度ω１と一致するように第２気筒♯２乃至第４気筒♯４それぞれの燃焼パラメータを気筒毎にフィードバック制御する。
【００６０】
より具体的に述べると、図４に示したように、最大角速度ωが大きいほど、熱発生率重心位置Ｇｃが進角側にある。従って、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４の何れかの気筒（着目気筒♯ｎ（ｎ＝２〜４））の最大角速度ωｎ（ｎ＝２〜４）が第１気筒♯１の最大角速度ω１よりも大きい場合、着目気筒♯ｎの熱発生率重心位置は第１気筒♯１の熱発生率重心位置（目標重心位置Ｇｃtgt）よりも進角側にある。この場合、本制御装置は、最大角速度ωｎが小さくなって最大角速度ω１と一致するように、着目気筒♯ｎの燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００６１】
このとき、フィードバック制御される「着目気筒♯ｎの燃焼パラメータ」は、第１気筒♯１の燃焼状態に影響する燃焼パラメータ（例えば、過給圧及び燃料噴射圧等）ではなく、同気筒♯１の燃焼状態に影響しない燃焼パラメータ（例えば、着目気筒♯ｎにおける主噴射の噴射時期等）である。
【００６２】
一方、最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも小さい場合、着目気筒♯ｎの熱発生率重心位置は第１気筒♯１の熱発生率重心位置（目標重心位置Ｇｃtgt）よりも遅角側にある。この場合、本制御装置は、最大角速度ωｎが大きくなって最大角速度ω１と一致するように、着目気筒♯ｎの燃焼パラメータをフィードバック制御する。
【００６３】
こうした最大角速度ωｎのフィードバック制御（以下、「最大角速度フィードバック制御」とも称呼する。）により、最大角速度ω２乃至ω４それぞれが最大角速度ω１に一致したとき、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４それぞれの熱発生率重心位置は、第１気筒♯１の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置Ｇｃtgtと一致する。
【００６４】
ところで、本制御装置は、図２に示したように、少なくとも機関の負荷が「第１閾値Pem1から第２閾値Pem2までの範囲」内にあるときには、機関の負荷及び機関回転速度に依らず、目標重心位置Ｇｃtgtを一定クランク角度θａ（例えば、ＡＴＤＣ７°）に設定する。これによれば、機関１０の燃費を良好にすることができる。尚、このときの目標重心位置Ｇｃtgtは、エミッションとの関係により定まる機関１０のランニングコストが最小となる一定のクランク角度θａ’（θａから所定範囲内のクランク角度）であって、機関の負荷及び機関回転速度に依らず燃費悪化率が最小値近傍の一定となるクランク角度であってもよい。
【００６５】
一方、本制御装置は、機関の負荷が第２閾値Pem2よりも大きい範囲にあるときには、負荷が増大するにつれ（燃料噴射量が増大するにつれ）、目標重心位置Ｇｃtgtを「前記一定クランク角度θａよりも遅角側の範囲」において次第に遅角側となるクランク角度に設定する。これによれば、筒内圧力の最大値が機関１０の許容圧力を超えることが回避される。更に、機関の負荷が第２閾値Pem2よりも大きい範囲において、燃費は多少悪化するものの燃料噴射量を増大することができるので、機関１０の発生トルク（従って、出力）を増大することができる。
【００６６】
尚、熱発生率重心位置が遅角側に移行するほど排気損失が増大するので、排気温度が上昇する。そして、機関１０が許容できる排気温度（許容排気温度）に到達した時点で、本制御装置は燃料噴射量の増大を停止する。
【００６７】
更に、本制御装置は、機関の負荷が第１閾値Pem1以下であるときも、一定クランク角度θａを目標重心位置Ｇｃtgtに設定する。但し、本制御装置は、機関の負荷が第１閾値Pem1以下であるとき、他の要求に基づいて、前記一定クランク角度θａ以外のクランク角度を目標重心位置Ｇｃtgtに設定する場合もある。更に、前述したように、本制御装置は、機関の負荷が「第１閾値Ｐem1から第２閾値Pem2までの範囲」内にあるとき、「一定クランク角度θａから所定範囲内のクランク角度（一定値）θａ’」を目標重心位置に設定してもよい。
【００６８】
（実際の作動）
次に、ＥＣＵ７０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と表記する。）が実行する燃焼状態を制御するための処理について図５を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、記号MapＸ（P1,P2…）は、引数（パラメータ）をP1,P2…として値Ｘを得るルックアップテーブル（又は関数）を表す。加えて、説明を簡単にするため、以下においてＣＰＵは、主噴射時期、過給圧及び燃料噴射圧を上述した燃焼パラメータとして採用し、且つ、パイロット噴射及びアフター噴射は行わない。
【００６９】
＜フィードフォワード制御＞
ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図５にフローチャートにより示した「燃焼状態制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、ＣＰＵは図５のステップ５００から処理を開始し、以下に述べるステップ５０５乃至ステップ５１５の処理を順に行い、ステップ５２０に進む。
【００７０】
ステップ５０５：ＣＰＵは、アクセルペダル開度Ａｃｃｐ及び機関回転速度Ｎｅを取得する。
ステップ５１０：ＣＰＵは、アクセルペダル開度Ａｃｃｐ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、要求噴射量（指令噴射量）Ｑfinを決定する（Ｑfin＝MapＱfin(Ａｃｃｐ，Ｎｅ）。要求噴射量Ｑfinは要求トルクと言うこともできる。
ステップ５１５：ＣＰＵは、別途算出されている最大噴射量Ｑmaxを取得する。最大噴射量Ｑmaxは、「排ガスに含まれるスモーク等の有害物質が所定の閾値を超えない範囲において噴射可能な最大の噴射量」と「機関１０のトルクが機関１０が搭載された車両の駆動トルク伝達機構の許容限界トルクを超えないために噴射可能な最大の噴射量」とのうちの小さいほうの噴射量である。
【００７１】
次に、ＣＰＵはステップ５２０に進み、要求噴射量Ｑfinが最大噴射量Ｑmax以下であるか否かを判定する。要求噴射量Ｑfinが最大噴射量Ｑmax以下であれば、ＣＰＵはステップ５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２５に進み、最終燃料噴射量Ｑactを要求噴射量Ｑfinと等しい値に設定する。一方、要求噴射量Ｑfinが最大噴射量Ｑmaxよりも大きければ、ＣＰＵはステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５３０に進み、最終燃料噴射量Ｑactを最大噴射量Ｑmaxと等しい値に設定する。尚、エミッション及び／又は許容限界トルクの制約がない場合、ステップ５１５乃至ステップ５３０は省略されても良い。この場合、最終燃料噴射量Ｑactは常に要求噴射量Ｑfinと等しくなる。
【００７２】
ＣＰＵは、ステップ５２５又はステップ５３０の処理を行った後、以下に述べるステップ５３５乃至ステップ５４５の処理を順に行い、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７３】
ステップ５３５：ＣＰＵは、最終燃料噴射量Ｑact及び機関回転速度Ｎｅと、ルックアップテーブルMapＦｐ（Ｑact,Ｎｅ）と、に基づいて燃料噴射圧Ｆｐを決定する。このとき、燃料噴射圧Ｆｐは、ブロックＢ１に示したように、要求出力Ｐｒに実質的に比例した値に設定される。但し、前述したように、機関の負荷（この場合、要求噴射量Ｑfin）が所定値以上となって、筒内圧力の最大値が許容圧力を超えるような領域において、燃料噴射圧Ｆｐは最終燃料噴射量Ｑactが大きくなるほど小さくなる値に設定される。ＣＰＵは、図示しない駆動ルーチンにより、実際の燃料噴射圧がこのステップ５３５にて決定された燃料噴射圧Ｆｐと等しくなるように、燃料加圧ポンプ３１等を制御する。
【００７４】
ステップ５４０：ＣＰＵは、最終燃料噴射量Ｑact及び機関回転速度Ｎｅと、ルックアップテーブルMapＴｐ（Ｑact,Ｎｅ）と、に基づいて過給圧Ｔｐを決定する。このとき、過給圧Ｔｐは、ブロックＢ２に示したように、要求出力Ｐｒに実質的に比例した値に設定される。但し、前述したように、機関の負荷（この場合、要求噴射量Ｑfin）が所定値以上となって、筒内圧力の最大値が許容圧力を超えるような領域において、過給圧Ｔｐは最終燃料噴射量Ｑactが大きくなるほど小さくなる値に設定される。ＣＰＵは、図示しない駆動ルーチンにより、実際の過給圧がこのステップ５４０にて決定された過給圧Ｔｐと等しくなるように、過給機４４を制御する。
【００７５】
ステップ５４５：ＣＰＵは、最終燃料噴射量Ｑact及び機関回転速度Ｎｅと、ルックアップテーブルMapＣＭinj（Ｑact, Ｎｅ）と、に基づいて、主噴射の燃料噴射時期ＣＭinjを決定する。このルックアップテーブルMapＣＭinj（Ｑact, Ｎｅ）は、熱発生率重心位置が図２に示した目標重心位置Ｇｃtgtに一致するように、予め実験により定められ、ＲＯＭに記憶されている。その後、ＣＰＵはステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００７６】
尚、ＣＰＵは、任意の気筒のクランク角度がこのステップ５４５にて決定された燃料噴射時期ＣＭinjに一致するときその気筒の燃料噴射弁２３から燃料噴射量Ｑactの燃料を噴射させる。
【００７７】
以上の処理の結果、各気筒♯１乃至♯４の熱発生率重心位置は図２に示した目標重心位置Ｇｃtgtに略一致させられる。尚、主燃料の燃料噴射時期ＣＭinjは、機関１０の個体差及び経年変化等によって熱発生率重心位置Ｇｃが目標重心位置Ｇｃtgtから大きく乖離することがないように、図６及び図７に示されたフィードバック制御によって調整される。
【００７８】
＜フィードバック制御＞
ＣＰＵは、第１気筒♯１のクランク角度が７２０°経過する毎に図６にフローチャートにより示した「熱発生率重心位置のフィードバック制御ルーチン」を第１気筒♯１について実行するようになっている。
【００７９】
このルーチンにより、第１気筒♯１の実際の熱発生率重心位置Ｇｃ１が図２に示した目標重心位置Ｇｃtgtと等しくなるように、第１気筒♯１の主噴射の噴射時期ＣＭinjがフィードバック制御により調整される。尚、クランク角度θは、第１気筒♯１の圧縮上死点後のクランク角度（ＡＴＤＣ  ｄｅｇ）によって表される。従って、圧縮上死点よりも進角側のクランク角度θは負の値となる。
【００８０】
具体的には、第１気筒♯１のクランク角度が同気筒♯１の吸気上死点に一致すると、ＣＰＵは図６のステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進み、第１気筒♯１の直近の１サイクルにおける筒内圧力Ｐｃに基づいてクランク角度θ［ｄｅｇＡＴＤＣ］に対する単位クランク角度あたりの発熱量である熱発生率ｄＱ（θ）［Ｊ／ｄｅｇＡＴＤＣ］を周知の手法に基づいて算出する（例えば、特許文献２及び特許文献３等を参照。）。尚、ＣＰＵは、単位クランク角度が経過する毎に第１気筒♯１の筒内圧力Ｐｃを取得し、その筒内圧力Ｐｃを第１気筒♯１及び同気筒♯１のクランク角度に対応付けてＲＡＭ内に記憶するようになっている。
【００８１】
次いで、ＣＰＵは熱発生率ｄＱ（θ）を下記の（４）式に適用することにより、第１気筒♯１の熱発生率重心位置Ｇｃ１を取得・推定する。実際には、熱発生率重心位置Ｇｃ１は、（４）式をデジタル演算式に変換した式に基づいて計算される。（４）式において、ＣＡｓは第１気筒♯１において燃焼が開始するクランク角度（燃焼開始クランク角度）であり、ＣＡｅは同燃焼が終了するクランク角度（燃焼終了クランク角度）である。尚、（４）式のＣＡｓに代えて燃焼開始クランク角度よりも十分に早いクランク角度が（４）式による計算に採用され、且つ、ＣＡｅに代えて燃焼終了クランク角度よりも十分に遅いクランク角度が（４）式による計算に採用され得る。
【数４】
2016011600.tif 000006
【００８２】
次に、ＣＰＵはステップ６１５に進み、最終燃料噴射量Ｑact（機関の負荷）と、図２に示したルックアップテーブルと同等のルックアップテーブルMapＧｃtgt（Ｑact）と、に基づいて目標重心位置Ｇｃtgtを決定する。
【００８３】
次に、ＣＰＵはステップ６２０に進み、第１気筒♯１の熱発生率重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側であるか否かを判定する。重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側である場合、ＣＰＵはそのステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２５に進み、第１気筒♯１の主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ進角する。これにより、重心位置Ｇｃ１が僅かに進角側に移動するので、目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。
【００８４】
次に、ＣＰＵはステップ６３０に進み、最大角速度フィードバック許可フラグＦ（以下、単に「許可フラグ」と称呼する。）の値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
これに対し、ＣＰＵがステップ６２０の処理を実行する時点において、重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上遅角側でない場合、ＣＰＵはそのステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３５に進み、重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側であるか否かを判定する。重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側である場合、ＣＰＵはステップ６３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６４０に進み、第１気筒♯１の主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ遅角する。これにより、重心位置Ｇｃ１が僅かに遅角側に移動するので、目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。
【００８６】
次に、ＣＰＵはステップ６４５に進み、前記許可フラグＦの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００８７】
更に、ＣＰＵがステップ６３５の処理を実行する時点において、重心位置Ｇｃ１が目標重心位置Ｇｃtgtに対して正の微小角度Δθｓ以上進角側でなければ、重心位置Ｇｃ１と目標重心位置Ｇｃtgtとの差の大きさは微小角度Δθｓ未満である。この場合、ＣＰＵはステップ６３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５０に進み、許可フラグＦの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、第１気筒♯１の主噴射の噴射時期ＣＭinjは修正されない。
【００８８】
尚、ＣＰＵは、ステップ６００とステップ６１０との間に、「アクセルペダル開度Ａｃｃｐと機関回転速度Ｎｅとにより規定される現時点の運転状態が、所定時間前における運転状態と同一であるか否かを判定する」ステップを実行してもよい。そして、ＣＰＵは、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一であると判定される場合にステップ６１０以降に進み、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一でないと判定される場合にはステップ６９５に直接進んでもよい。このとき、ＣＰＵは、前述した許可フラグＦの値を「０」に設定しておく。
【００８９】
これによれば、運転状態が変化していない場合（運転状態が定常である場合）にのみ、第１気筒♯１の熱発生率重心位置Ｇｃ１のフィードバック制御を行い、運転状態が変化した場合には一度フィードフォワード制御にて燃焼パラメータを設定し直した後に、重心位置Ｇｃ１のフィードバック制御を行うことができる。
【００９０】
更に、ＣＰＵは、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４のうち、任意の気筒のクランク角度が７２０°経過する毎に図７にフローチャートにより示した「最大角速度のフィードバック制御ルーチン」を実行するようになっている。即ち、ＣＰＵは、図７にフローチャートにより示した「最大角速度のフィードバック制御ルーチン」を各気筒♯２乃至♯４毎に実行する。
【００９１】
このルーチンにより、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４において、実際の熱発生率重心位置Ｇｃ２乃至Ｇｃ４それぞれが図２に示した目標重心位置Ｇｃtgtと等しくなるように、各気筒♯２乃至♯４の主噴射の噴射時期ＣＭinjそれぞれがフィードバック制御により調整される。
【００９２】
具体的に述べると、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４のうち、任意の気筒（着目気筒）♯ｎ（ｎ＝２〜４）のクランク角度がその気筒♯ｎの吸気上死点に一致すると、ＣＰＵは図７のステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、前記許可フラグＦの値が「１」であるか否かを判定する。許可フラグＦの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ７０５において「Ｎｏ」と判定してステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。一方、許可フラグＦの値が「１」であれば、ＣＰＵはステップ７０５において「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進む。
【００９３】
ＣＰＵは、図示しないクランクシャフト角速度算出ルーチンにより、「第１気筒♯１のクランク角度が圧縮上死点前９０°クランク角度（ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）から圧縮上死点後９０°クランク角度（ＡＴＤＣ９０°ＣＡ）まで進むまでの期間」を第１気筒♯１の特定期間（燃焼期間）として、所定クランク角度間隔（本例においては、クランク角度１°間隔）毎にクランクシャフト角速度を算出する。ＣＰＵは、同クランクシャフト角速度をクランク角度センサ７６からの信号（出力値）に基づいて算出する。
【００９４】
更に、ＣＰＵは、上述したように算出したクランクシャフト角速度を「同角速度を算出したときの第１気筒♯１のクランク角度」に対応付けてＲＡＭ内に記憶する。
【００９５】
ＣＰＵは、同様にして、残りの気筒♯２乃至♯４それぞれの前記特定期間（各気筒のクランク角度がＢＴＤＣ９０°ＣＡからＡＴＤＣ９０°ＣＡまで進むまでの期間）において、所定クランク角度間隔毎のクランクシャフト角速度を算出し、同算出したクランクシャフト角速度を「同角速度を算出したときの各気筒♯２乃至♯４のクランク角度」にぞれぞれ対応付けてＲＡＭ内に記憶する。
【００９６】
ＣＰＵは、ステップ７０５において「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進むと、着目気筒♯ｎ（第２気筒♯２乃至第４気筒♯４の何れかの気筒）の前記特定期間におけるクランクシャフト角速度としてＲＯＭ内に記憶されている同角速度のうち、最大のクランクシャフト角速度を最大角速度ωｎとして取得する。
【００９７】
次に、ＣＰＵはステップ７１５に進み、第１気筒♯１の前記特定期間におけるクランクシャフト角速度としてＲＯＭ内に記憶されている同角速度のうち、最大のクランクシャフト角速度を最大角速度ω１として取得する。
【００９８】
次に、ＣＰＵはステップ７２０に進み、前記取得した最大角速度ωｎが前記取得した最大角速度ω１よりも大きいか否かを判定する。最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも大きければ、ＣＰＵはそのステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２５に進み、着目気筒♯ｎの主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ遅角する。これにより、着目気筒♯ｎの熱発生率重心位置Ｇｃｎが僅かに遅角側に移動するので、最大角速度ωｎが最大角速度ω１に近づく。その結果、重心位置Ｇｃｎが目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９９】
これに対し、ＣＰＵがステップ７２０の処理を実行する時点において、最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも大きくなければ、ＣＰＵはそのステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７３０に進み、最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも小さいか否かを判定する。最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも小さければ、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３５に進み、着目気筒♯ｎの主噴射の噴射時期ＣＭinjを所定の微小角度ΔＣＡだけ進角する。これにより、重心位置Ｇｃｎが僅かに進角側に移動するので、最大角速度ωｎが最大角速度ω１に近づく。その結果、重心位置Ｇｃｎが目標重心位置Ｇｃtgtに近づく。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１００】
更に、ＣＰＵがステップ７３０の処理を実行する時点において、最大角速度ωｎが最大角速度ω１よりも小さくなければ、最大角速度ωｎは最大角速度ω１と等しい。この場合、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この場合、着目気筒♯ｎの主噴射の噴射時期ＣＭinjは修正されない。
【０１０１】
尚、ＣＰＵは、ステップ７００とステップ７０５との間に、「アクセルペダル開度Ａｃｃｐと機関回転速度Ｎｅとにより規定される現時点の運転状態が、所定時間前における運転状態と同一であるか否かを判定する」ステップを実行してもよい。そして、ＣＰＵは、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一であると判定される場合にステップ７０５以降に進み、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一でないと判定される場合にはステップ７９５に直接進んでもよい。
【０１０２】
これによれば、運転状態が変化していない場合（運転状態が定常である場合）にのみ、着目気筒♯ｎの最大角速度ωｎのフィードバック制御を行い、運転状態が変化した場合には一度フィードフォワード制御にて燃焼パラメータを設定し直した後に、最大角速度ωｎのフィードバック制御を行うことができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、少なくとも機関１０の負荷が第１閾値Pem1から第２閾値Pem2までの範囲（特定負荷範囲）内にある場合には熱発生率重心位置Ｇｃが機関の負荷（及び／又は機関回転速度Ｎｅ）に依らず一定の目標重心位置（一定のクランク角度θａ又はθａ’）に等しくなり、且つ、機関の負荷が第２閾値Pem2よりも大きい範囲にある場合には機関の負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置（一定のクランク角度θａ又はθａ’）よりも遅角側の範囲において「より遅角側となる目標重心位置」に等しくなるように、第１気筒♯１の燃焼パラメータをフィードバック制御する（図２及び図６のステップ６２５並びにステップ６４０を参照。）。
【０１０４】
更に、本制御装置は、他の気筒♯２乃至♯４の最大角速度ω２乃至ω４が第１気筒♯１の最大角速度ω１に近づくように他の気筒♯２乃至♯４の燃焼パラメータをフィードバック制御する（図７のステップ７２５及びステップ７３５を参照。）ことにより、これら気筒♯２乃至♯４の熱発生率重心位置を前記目標重心位置と一致させる。
【０１０５】
従って、本制御装置は、各気筒♯１乃至♯４の熱発生率重心位置を適切なクランク角度（一定クランク角度θａ又はクランク角度θａにできるだけ近いクランク角度θａ’）に制御しながら、高負荷運転状態において筒内圧力の最大値が許容圧力を超えないようにすることができる。この結果、機関の燃費を改善するとともに、高負荷時において機関が発生するトルクが要求トルクよりも低下することを回避することができる。換言すると、本制御装置は、機関が発生し得る最大トルクを低下させないようにすることができる。
【０１０６】
更に、本制御装置は、筒内圧センサ７５が１つの気筒♯１にしか配設されていなくても、総ての気筒♯１乃至♯４の熱発生率重心位置を目標重心位置に制御することができる。
【０１０７】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態は、第１気筒♯１の燃焼状態を変更する燃焼パラメータとして以下に述べる値の１つ以上を採用することもできる。
【０１０８】
（１）主噴射（メイン噴射）の時期
（２）燃料噴射弁が燃料を噴射するときの圧力である燃料噴射圧
（３）主噴射よりも進角側にて行われる燃料噴射であるパイロット噴射の燃料噴射量
（４）パイロット噴射の回数
（５）パイロット噴射の時期
（６）各パイロット噴射の燃料噴射量
（７）主噴射よりも遅角側にて行われる燃料噴射であるアフター噴射の噴射量
（８）過給機４４による過給圧
（９）インタークーラー４５の冷却効率（冷却能力）
（１０）吸入空気に対するＥＧＲガスの比率であるＥＧＲ率（又は、ＥＧＲガスの量）
（１１）ＥＧＲクーラー６３の冷却効率（冷却能力）
（１２）気筒内のスワール流の強度（例えば、スワールコントロールバルブの開度）
【０１０９】
更に、上記実施形態は、第２気筒♯２乃至第４気筒♯４の燃焼状態を変更する燃焼パラメータとして上記燃焼パラメータの値（１）乃至（１２）のうち、各気筒♯２乃至♯４の燃焼状態を個別に変更可能な燃焼パラメータの値（１）乃至（７）及び（１２）の１つ以上を採用することもできる。
【０１１０】
尚、第１気筒♯１の熱発生率重心位置Ｇｃを進角させる場合及び第２気筒♯２乃至第４気筒♯４の最大角速度ω２乃至ω４をそれぞれ大きくする場合には、制御装置は、以下の動作を行えばよい。熱発生率重心位置Ｇｃを遅角させる場合には、以下の動作と反対方向側に各燃焼パラメータを変化させればよい。
（１ａ）制御装置は、主噴射の時期を進角側に移動させる。
（２ａ）制御装置は、燃料噴射圧を増加させる。
（３ａ）制御装置は、パイロット噴射の燃料噴射量を増加させる。
（４ａ）制御装置は、パイロット噴射のみに関して決まる「パイロット噴射の熱発生率重心角度」が進角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
（５ａ）制御装置は、パイロット噴射の熱発生率重心角度が進角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
（６ａ）制御装置は、パイロット噴射の熱発生率重心角度が進角側へ移動するように各パイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
（７ａ）制御装置は、アフター噴射の噴射量を減少する、若しくは、アフター噴射を行わない。
（８ａ）制御装置は、過給圧を増加させる。
（９ａ）制御装置は、インタークーラー４５のバイパスバルブ開度を増大するか、或いは、冷却水量を減少させることにより、インタークーラー４５の冷却効率を低下させる。
（１０ａ）制御装置は、ＥＧＲ制御弁６２の開度を減少させる（ＥＧＲガス通路の通路断面積を減少させる）ことにより、ＥＧＲ率を低下させる（ＥＧＲ量を減少させる。）。
（１１ａ）制御装置は、ＥＧＲクーラー６３のバイパスバルブ開度を増大するか、或いは、冷却水量を減少させることにより、ＥＧＲクーラー６３の冷却効率を低下させる。
（１２ａ）制御装置は、スワール流の強度を増大させる。
【０１１１】
更に、上記実施形態において、機関１０の負荷が第１閾値Pem1から第２閾値Pem2までの範囲内にある場合における制御目標としての熱発生率重心位置（即ち、上記一定クランク角度θａ）はＡＴＤＣ７°であったが、この値は機関毎に異なる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…内燃機関、２３…燃料噴射弁、７０…ＥＣＵ、７５…筒内圧センサ、７６…クランク角度センサ、♯１…第１気筒、♯２…第２気筒、♯３…第３気筒、♯４…第４気筒
【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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