(57)【要約】【課題】気筒内の燃焼の状態をより的確に把握し、良好な燃焼状態に制御する。【解決手段】エンジンＥの出力に伴って回転するクランクシャフトＣと、クランクシャフトＣの回転の角速度をそのクランクシャフトＣのクランク角に設定された区割り角に基づいて算出する角速度検出手段２１と、角速度検出手段２１によって時系列に沿って得られる二つの区割り角に対応する角速度から角加速度を算出する角加速度算出手段２２と、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて気筒内の燃焼を制御する燃焼制御手段２４とを備え、角速度検出手段２１は、隣接する区割り角同士の境界位置が異なる複数種類の区割り角パターンのそれぞれに基づいて角速度を算出するエンジンの制御装置とした。【選択図】図１
2017106360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力に伴って回転するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの回転の角速度をそのクランクシャフトのクランク角に設定された区割り角に基づいて算出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段によって時系列に沿って得られる二つの区割り角に対応する角速度から角加速度を算出する角加速度算出手段と、
前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて気筒内の燃焼を制御する燃焼制御手段と、
を備え、
前記角速度検出手段は、隣接する区割り角同士の境界位置が異なる複数種類の区割り角パターンを有してその複数種類の区割り角パターンのそれぞれに基づいて角速度を算出する
エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記角加速度算出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度によってそれぞれ角加速度を算出し、
前記燃焼制御手段は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、異なる区割り角パターンに基づく角速度による角加速度に基づいてそれぞれ算出し、算出された複数の補正量同士を比較してその絶対値が最も大きい補正量を適用する
請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記角速度検出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度をクランクシャフトの１サイクル毎に順に算出し、
前記角加速度算出手段は、順に算出された異なる区割り角パターンに基づく角速度によってそれぞれ角加速度を算出する
請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記角速度検出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度をクランクシャフトの１サイクル中に同時に算出し、
前記角加速度算出手段は、同時に算出された異なる区割り角パターンに基づく角速度によってそれぞれ角加速度を算出する
請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジンは、圧縮自己着火式エンジンであり、
前記燃焼制御手段は、予混合燃焼と拡散燃焼を切り替えできるようになっており、
複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度、角加速度による補正量の適用は拡散燃焼の際にのみ行われる
請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記燃焼制御手段は、前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて、気筒内における熱発生量が１サイクルの総熱発生量に対して所定比率となる所定時期を算出し、その所定時期と、予め決められた熱発生時期基準値との比較によって前記補正量を算出する
請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記所定時期は熱発生重心であり、前記熱発生時期基準値は熱発生重心基準値である
請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記燃焼制御手段は、前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて着火時期を算出し、その着火時期と、予め決められた着火時期基準値との比較によって前記補正量を算出する
請求項１〜７の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記角加速度算出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度から一つの角速度を選定して角加速度を算出し、
前記燃焼制御手段は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、その選定された角速度による角加速度に基づいて算出して適用する
請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気筒内の燃焼の状態を推定してその燃焼の状態を制御する機能を備えたエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンにおける失火は、排気環流ガスの過多や過給圧不足による酸素量の不足、あるいは、吸気温度や水温の低下時に発生しやすいといわれている。
【０００３】
ディーゼルエンジンにおける燃料噴射時期は、通常は、エンジン回転数とアクセル開度の２つの要素で決まる要求トルクから決定されている。このため、失火を防止するためには、上記制御に加えて、酸素量の不足や温度低下といった筒内の状態に応じて、燃料噴射時期を補正する必要がある。
【０００４】
しかし、排ガス規制等の環境保護の観点から、排気環流ガスの充填比率は年々増加の傾向にある。このため、適正な運転が可能な燃料噴射時期の設定の幅は、狭いクランク角の範囲に限定されて、制御の自由度が狭くなりつつある。また、僅かな運転状況の変化によって、より失火に至りやすい状態ともなっている。失火に伴う燃焼変動は、トルクの低下に伴うドライバビリティの悪化や、未燃焼の炭化水素の排出増加に繋がるので、できる限り回避することが望ましい。燃焼変動とは、各気筒の燃焼サイクル毎の燃焼状態の変化や変動のことをいう。
【０００５】
特許文献１には、クランクシャフトのクランク角に複数の区割り角（領域）を設定し、この複数の区割り角をエンジンの回転数に応じて高回転域用区割り角と低回転域用区割り角に切り替えて、高回転域、低回転域のそれぞれにおいて、対応する区割り角におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて失火等の燃焼変動を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６６０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のエンジンの制御方法では、クランクシャフトの角加速度が所定の失火判定閾値を下回った際に失火判定を行っている。ここで、クランクシャフトの角加速度は、クランクシャフトの角速度の変化から算出することができる。例えば、クランクシャフトの一つの区割りの回転に要した時間と、その要した時間中に進行したクランク角とに基づいて角速度を算出し、時系列に沿って得られる二つの角速度から角加速度を算出することができる。
【０００８】
しかし、この手法では、クランク角の区割り角同士の境界付近で生じた角速度の変化は、算定された角加速度には反映されにくいという問題がある。すなわち、クランクシャフトの角速度が、クランク角の区割りの境界付近で変化した場合、その変化はその境界を跨いで両方の区割りに分散してしまう場合があるからである。したがって、特許文献１のエンジンの制御方法に対し、気筒毎の燃焼変動のばらつきを、さらに的確に把握したいという課題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、気筒内の燃焼の状態をより的確に把握し、良好な燃焼状態に制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は、エンジンの出力に伴って回転するクランクシャフトと、前記クランクシャフトの回転の角速度をそのクランクシャフトのクランク角に設定された区割り角に基づいて算出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段によって時系列に沿って得られる二つの区割り角に対応する角速度から角加速度を算出する角加速度算出手段と、前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて気筒内の燃焼を制御する燃焼制御手段とを備え、前記角速度検出手段は、隣接する区割り角同士の境界位置が異なる複数種類の区割り角パターンを有してその複数種類の区割り角パターンのそれぞれに基づいて角速度を算出するエンジンの制御装置を採用した。
【００１１】
ここで、前記角加速度算出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度によってそれぞれ角加速度を算出し、前記燃焼制御手段は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、異なる区割り角パターンに基づく角速度による角加速度に基づいてそれぞれ算出し、算出された複数の補正量同士を比較してその絶対値が最も大きい補正量を適用する構成を採用することができる。
【００１２】
このとき、前記角速度検出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度をクランクシャフトの１サイクル毎に順に算出し、前記角加速度算出手段は、順に算出された異なる区割り角パターンに基づく角速度によってそれぞれ角加速度を算出する構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記角速度検出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度をクランクシャフトの１サイクル中に同時に算出し、前記角加速度算出手段は、同時に算出された異なる区割り角パターンに基づく角速度によってそれぞれ角加速度を算出する構成を採用することができる。
【００１４】
ここで、前記エンジンが圧縮自己着火式エンジンである場合において、前記燃焼制御手段が予混合燃焼と拡散燃焼を切り替えできるようになっている際に、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度、角加速度による補正量の適用を、拡散燃焼の際にのみ行われる構成を採用することができる。
【００１５】
前記燃焼制御手段は、前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて、気筒内における熱発生量が１サイクルの総熱発生量に対して所定比率となる所定時期を算出し、その所定時期と、予め決められた熱発生時期基準値との比較によって前記補正量を算出する構成を採用することができる。
【００１６】
ここで、前記所定時期とは熱発生重心であり、前記熱発生時期基準値は熱発生重心基準値である構成を採用することができる。
【００１７】
あるいは、前記燃焼制御手段は、前記角加速度算出手段によって算出される角加速度の変化に基づいて着火時期を算出し、その着火時期と、予め決められた着火時期基準値との比較によって前記補正量を算出する構成を採用することができる。
【００１８】
また、前記角加速度算出手段は、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度から一つの角速度を選定して角加速度を算出し、前記燃焼制御手段は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、その選定された角速度による角加速度に基づいて算出して適用する構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、クランクシャフトの回転の角速度をクランク角に設定された複数種類の区割り角パターンに基づいて算出し、異なる区割り角パターンによって算出されたそれぞれの角速度によって算出される角加速度に基づいて燃焼状態を制御するようにしたので、気筒内の燃焼の状態をより的確に把握し、良好な燃焼状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明のエンジンの制御装置の構成を示す模式図である。
【図２】エンジンのクランクシャフトの回転を検知する回転センサの構成を示す模式図である。
【図３】クランクシャフトの回転を検知するためのパルスの例を示す模式図である。
【図４】クランクシャフトの回転角速度及び回転角加速度を算定するためのクランク角の設定例を示す模式図である。
【図５】クランクシャフトの回転角速度及び回転角加速度を算定するためのクランク角の別の設定例を示す模式図である。
【図６】クランクシャフトの回転角加速度の変化量と、熱発生重心との関係を示すグラフ図である。
【図７】この発明の一実施形態のエンジンの制御装置による制御のフローチャートである。
【図８】筒内圧とクランク角との関係、熱発生率とクランク角との関係を示すグラフ図である。
【図９】クランクシャフトが３０度回転するのに要する時間とクランク角との関係、クランクシャフトの回転角加速度とクランク角との関係を示すグラフ図である。
【図１０】クランクシャフトの回転角加速度の変化と熱発生重心との関係を示すグラフ図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ発生トルクと熱発生重心、騒音と熱発生重心、クランクシャフトの回転角加速度変化と熱発生重心との関係を示すグラフ図、（ｃ）〜（ｆ）も、それぞれ発生トルクと熱発生重心、騒音と熱発生重心、クランクシャフトの回転角加速度変化と熱発生重心との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの制御装置を概念的に示す模式図である。
【００２２】
この実施形態のエンジンＥは自動車用ディーゼルエンジンである。エンジンＥの構成は、図１に示すように、コネクティングロッドを介してクランクシャフトＣに接続されたピストンＰ、ピストンＰを収容した気筒内に吸気を送り込む吸気ポート、その吸気ポートに通じる吸気通路１、排気ポートから引き出された排気通路２、燃料噴射装置Ｄ等を備えている。吸気ポート及び排気ポートは、それぞれバルブ１ａ，２ａによって開閉される。
【００２３】
この実施形態では複数の気筒を備えた多気筒エンジンを想定し、図１は、そのうち一つの気筒を示しているが、気筒の数に関わらずこの発明を適用可能である。
【００２４】
吸気通路１には、吸気ポートから上流側に向かって、吸気ポートの流路面積を調節する高圧スロットルバルブ５、吸気通路１を流れる吸気を冷却する吸気冷却装置（インタークーラ）６、ターボチャージャのコンプレッサ１７が、さらに上流側の吸気通路１１には、流路面積を調節する低圧スロットルバルブ１５、エアクリーナ１６等が設けられる。
【００２５】
排気通路２には、排気ポートから下流側に向かって、ターボチャージャのタービン７、排気中の未燃炭化水素（ＨＣ）等を除去する触媒等を備えた排気浄化部８、消音器（マフラ）１２が設けられる。
【００２６】
排気通路２のタービン７と排気ポートとの中途部分と、吸気通路１の吸気ポートと高圧スロットルバルブ５との中途部分は、高圧排気ガス再循環装置を構成する高圧排気還流通路３によって連通している。高圧排気還流通路３を介して、エンジンＥから排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路１に還流する。高圧排気還流通路３には高圧排気還流弁４が設けられている。高圧排気還流弁４の開閉と高圧スロットルバルブ５の開閉に伴う吸気通路１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１内の吸気に合流する。
【００２７】
また、排気通路２の排気浄化部８と消音器１２との中途部分と、吸気通路１１のコンプレッサ１７と低圧スロットルバルブ１５との中途部分は、低圧排気ガス再循環装置を構成する低圧排気還流通路１３によって連通している。低圧排気還流通路１３を介して、エンジンＥから排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路１１のターボチャージャのコンプレッサ１７上流側に還流する。この低圧排気還流通路１３には低圧排気還流弁１４が設けられている。低圧排気還流弁１４の開閉と低圧スロットルバルブ１５の開閉に伴う吸気通路１１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１１内の吸気に合流する。図中の符号１０は、低圧排気還流通路１３の還流ガスを冷却する還流ガスクーラである。
【００２８】
このエンジンＥを搭載する車両は、エンジンを制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０を備える。
【００２９】
電子制御ユニット２０は、燃料噴射装置Ｄによる燃料噴射を実行する燃料噴射実行手段２５を備える。燃料噴射実行手段２５は、運転状況に応じて、燃料噴射の時期、燃料噴射量を制御する。また、電子制御ユニット２０は、過給圧の制御、高圧スロットルバルブ５や低圧スロットルバルブ１５の開度の制御、その他、エンジンの制御に必要な指令を行う制御手段２６を備える。
【００３０】
また、電子制御ユニット２０は、エンジンＥの出力に伴って駆動されるクランクシャフトＣの角速度を検出する角速度検出手段２１と、角速度検出手段２１によって検出された角速度に基づいて角加速度を算出する角加速度算出手段２２とを備える。
【００３１】
角速度検出手段２１は、クランクシャフトＣの回転の角速度をそのクランクシャフトＣのクランク角に設定された区割り角に基づいて算出する。具体的には、角速度検出手段２１は、設定された区割り角の回転に要した時間と、その要した時間中に進行したクランク角とに基づいて角速度を算出することができる。進行したクランク角を進行に要した時間で割れば、角速度が算出される。
【００３２】
また、角加速度算出手段２２は、角速度検出手段２１によって時系列に沿って得られる二つの区割り角に対応する角速度から角加速度を算出する。具体的には、角加速度算出手段２２は、時系列に沿って隣接する二つの区割り角に対応する角速度の差と、その差分だけ変化するのに要した時間とに基づいて角加速度を算出することができる。角速度の変化量を変化に要した時間で割れば、角加速度が算出される。
【００３３】
この実施形態では、角速度検出手段２１は、図４に示すように、クランクシャフトＣの回転の角速度を、クランクシャフトＣのクランク角に設定された３０度の区割り角（領域）毎に算出するようになっている。３０度の区割り角は、図中に示すように、クランクシャフトＣの軸周り３６０度の方位に沿って、領域１、２、３・・・と合計１２個設けられている。
【００３４】
一つの区割り角の角度は３０度には限定されず、例えば、２０度、１５度等としてもよい。隣接する区割り角同士は、互いに重なりなく、また、互いに離れることなく連続していることが望ましい。
【００３５】
また、角速度検出手段２１は、隣接する区割り角同士の境界位置が異なる複数種類の区割り角パターンを有している。
【００３６】
この実施形態では、角速度検出手段２１は、図４に加え、図５に示す区割り角パターンを備えている。以下、図４に示す区割り角パターンを第一の区割り角パターンと称し、図５に示す区割り角パターンを第二の区割り角パターンと称する。
【００３７】
図５に示す第二の区割り角パターンは、隣接する区割り角同士の境界位置が第一の区割り角パターンと異なる。
【００３８】
第二の区割り角パターンは、第一の区割り角パターンと同様に３０度毎の区割り角となっている。３０度の区割り角は、クランクシャフトＣの軸周り３６０度の方位に、領域１’、２’、３’・・・と合計１２個設けられている。
【００３９】
第二の区割り角パターンにおいても、一つの区割り角の角度は３０度には限定されず、例えば、２０度、１５度等としてもよいが、第一の区割り角パターンの一つの区割り角の角度と、第二の区割り角パターンの一つの区割り角の角度とは、同一の角度とすることが望ましい。また、第二の区割り角パターンにおいても、隣接する区割り角同士は、互いに重なりなく、また、互いに離れることなく連続していることが望ましい。
【００４０】
角速度検出手段２１は、クランクシャフトＣの回転の角速度を、第一の区割り角パターンと第二の区割り角パターンのそれぞれを用いて、３０度の区割り角毎に算出するようになっている。
【００４１】
ここで、例えば、圧縮上死点を含む領域同士を比較すると、第二の区割り角パターンの一つの区割り角である領域４’は、第一の区割り角パターンの一つの区割り角である領域４よりも１５度進角した位置となっている。この進角量は、１５度には限定されず、例えば、５度、１０度、２０度等とすることもできる。
【００４２】
燃焼制御手段２４は、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて気筒内の燃焼を制御する。
【００４３】
この燃焼の制御は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、異なる区割り角パターンに基づく角速度による角加速度に基づいてそれぞれ算出し、算出された複数の補正量同士を比較してその絶対値が最も大きい補正量を、現在の設定値に適用して行われる。
【００４４】
この実施形態では、電子制御ユニット２０が備える燃焼状態算出手段２３が、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて、気筒内における熱発生量が１サイクルの総熱発生量に対して所定比率となる所定時期を算出し、その所定時期と、予め決められた熱発生時期基準値との比較によって補正量を算出している。
【００４５】
ここでは、所定時期は熱発生重心であり、熱発生時期基準値は熱発生重心基準値Ｇ０を採用している。すなわち、この実施形態では、燃焼状態算出手段２３によって算出される前記所定時期として、熱発生量が１サイクルの総熱発生量に対して５０％になる時期である熱発生重心Ｇを採用している。以下、この実施形態では、前記所定時期を熱発生重心Ｇとする。
【００４６】
燃焼制御手段２４は、燃焼状態算出手段２３によって算出される熱発生重心Ｇと、熱発生時期基準値として予め決められた熱発生重心基準値Ｇ０との比較によって、気筒内の燃焼を制御する。燃焼制御手段２４は、燃料噴射実行手段２５に対して、必要な燃料噴射時期の補正を指令する。さらに燃焼制御手段２４は、燃料噴射時期の補正を指令した状態で、必要な場合には、燃料噴射実行手段２５に対して、燃料噴射量の補正を指令することもできる。
【００４７】
なお、角速度検出手段２１は、図１及び図２に示すように、エンジンＥに設けたクランク角センサ３０及び気筒判別センサ３３からの情報を取得する。
【００４８】
クランク角センサ３０は、エンジンのクランクシャフトＣと一体に回転する回転部材３１と、その回転部材３１の周縁に形成された半径方向外側へ突出する複数のベーン３１ａを備える。ベーン３１ａは、回転部材３１の周方向に沿って一定の間隔で設けられて、隣合うベーン３１ａ間は、全て一定のクランクシャフトＣの回転角度に対応する周方向長さとなっている。ベーン３１ａに対して対向して設けられた検出部３２が、回転部材３１の回動に伴うベーン３１ａの通過を、光学的あるいは電磁気的に検出して、その検出に基づいてパルスを出力するようになっている（図３中の（ｂ）と（ｄ）（ｅ）参照）。
【００４９】
気筒判別センサ３３は、シリンダヘッド内のカムシャフトに設けられている。クランクシャフトＣが軸周り２回転してカムシャフトが軸周り１回転する間に、カムシャフトが１つの気筒に対応する特定の回転位置をとるごとに、所定のパルスを出力するようになっている（図３中の（ｃ）と（ｄ）（ｅ）参照）。
【００５０】
角加速度の検出について説明すると、エンジンＥの運転中に、電子制御ユニット２０が、クランク角センサ３０からのパルス出力と、気筒判別センサ３３の検出信号とを取得し、演算を継続して繰り返し実行する。
【００５１】
電子制御ユニット２０は、クランク角センサ３０から出力されたパルスが、気筒判別センサ３３から出力された特定のパルス以降、何番目のパルスであるかを判別する。これにより、入力されたクランク角センサ３０からのパルスが、各気筒の吸気・圧縮・膨張・排気のどの行程に対応するか、すなわち、何番の気筒の熱発生重心Ｇを算定するのに使える情報であるかを識別する。具体的には、そのパルス取得時点で、膨張行程（例えば、膨張行程の上死点前後）を実行中の気筒が、何番の気筒であるかを識別する。
【００５２】
電子制御ユニット２０は、クランク角センサ３０からのパルスに対応して、上記識別された気筒（又は、上記識別された気筒を含み、その気筒と同一の工程で進行する一群の気筒グループ）のタイマをスタートさせる。
【００５３】
タイマがスタートした後、クランク角センサ３０から予め決められた所定数のパルスを取得すると、電子制御ユニット２０は、タイマを停止させてタイマスタート後の経過時間を取得する。この計時結果は、上記識別された気筒のピストンＰが圧縮上死点前後のある決められた領域において、クランクシャフトＣが所定の回転角だけ回転するのに要する時間であり、この経過時間を、以下「所定角度経過時間」と称する。
【００５４】
この実施形態では、図３（ｂ）に示すように、ベーン３１ａを６度毎の６０歯（ただし、識別用の欠け歯４を含むので、５６パルス）としており、この所定角度経過時間を、５つのベーン３１ａの通過に相当する角度、すなわち、図３（ａ）に示すように、クランクシャフトＣの回転角３０度に要する時間としている。この角度は、３０度以外でもよく、例えば、２０度、１５度等としてもよい。
【００５５】
角速度検出手段２１では、この所定角度経過時間に基づいて、その所定の回転角（３０度）を通過する間における平均の角速度を算定する。
【００５６】
算定式は、例えば、
（式１）  角速度ωｎ＝（π／６）÷（Ｔｃａ（ｎ））
となる。
ここで、Ｔｃａ（ｎ）とは、識別された気筒に対応して取得された所定の回転角（３０度＝π／６ｒａｄ）毎の所定角度経過時間のうち、タイマスタートからｎ番目の時間であることを示す。
【００５７】
角加速度算出手段２２では、これらの角速度の情報に基づき、角加速度を算定する。角加速度は、時系列に沿って得られる二つの角速度に基づいて算出され、この実施形態では、時系列に沿って隣接する二つの角速度を用いている。
【００５８】
算定式は、例えば、
（式２）  角加速度αｎ−１〜ｎ
＝ｄ２θ／ｄｔ２
＝１０１２×
［｛（π／６）÷（Ｔｃａ（ｎ））｝−｛（π／６）÷（Ｔｃａ（ｎ−１））｝］
／｛（Ｔｃａ（ｎ−１））＋（Ｔｃａ（ｎ））｝／２
となる。
これは、タイマスタートからｎ−１番目に取得した所定角度経過時間Ｔｃａ（ｎ−１）と、ｎ番目に取得した所定角度経過時間Ｔｃａ（ｎ）に基づいて算定された角加速度αｎ−１〜ｎを示す。すなわち、αｎ−１〜ｎは、所定の回転角（３０度＝π／６ｒａｄ）の２倍の角度（６０度）の範囲において、その計測始端から計測終端までの平均角加速度である。
【００５９】
例えば、図４の第一の区割り角パターンでは、上記識別された気筒のピストンＰが圧縮上死点前後１８０度の領域にある期間において、３０度毎の所定角度経過時間、角速度、角加速度を算定する。
【００６０】
ここでは、タイマスタートからタイマ停止までのクランク角１８０度の領域を、３０度毎の６つの領域に区分している。タイマスタートから４番目の領域である領域４（上死点前１８度から上死点後１２度）を通過する時間Ｔ４（Ｔｃａ（４））に基づく角速度ω４と、領域５（上死点後１２度から上死点後４２度）を通過する時間Ｔ５（Ｔｃａ（５））に基づく角速度ω５によって算定された角加速度をα４５（α４〜５）とし、領域５の角速度ω５と、領域６（上死点後４２度から上死点後７２度）を通過する時間Ｔ６（Ｔｃａ（６））に基づく角速度ω６によって算定された角加速度をα５６（α５〜６）としている。α４５は、対応する６０度の範囲において、その計測始端ｓから計測終端ｕまでの平均角加速度である。α５６は、対応する６０度の範囲において、その計測始端ｔから計測終端ｖまでの平均角加速度である。
【００６１】
燃焼状態算出手段２３は、角加速度算出手段２２によって算出された角加速度の情報に基づいて、その角加速度の変化により、対応する気筒の熱発生重心Ｇを算出する。
【００６２】
熱発生重心Ｇとは、一つの気筒の１サイクルにおける燃焼開始から燃焼終了までの発生エネルギ（熱）を１００とした場合に、燃焼開始から発生した燃焼のエネルギ（熱）の積算値が半分の５０に達した時期である。すなわち、熱発生量が、一つの気筒の１サイクルの総熱発生量の５０％に達するクランク角θの位置を、熱発生重心Ｇとしている。
【００６３】
熱発生量は、熱発生率（単位クランク角毎の熱発生量）を積算することにより求めることもできるが、この発明では、熱発生量を直接算出するのではなく、熱発生重心Ｇと、クランクシャフトＣの回転の時系列に沿って得られる二つの角加速度αｎ−１〜ｎ、αｎ〜ｎ＋１の値の差Δαとの間に線形的な相関関係があることに着目し、角加速度の変化とエンジンＥのトルクの値に基づいて熱発生重心Ｇを求めている。なお、本実施例では熱発生重心Ｇに着目してこれを算出しているが、例えば総熱発生量の３０〜８０％の範囲に達する時期とΔαとの相関関係を予め取得しておき、角加速度の変化とエンジンＥのトルクの値に基づいて当該範囲に達する時期を算出することでも本発明は実施可能である。
【００６４】
例えば、図６は、熱発生重心Ｇを算定するための相関関係を示す図表である。ここでは、横軸を熱発生重心Ｇのクランク角θ（ｄｅｇ．ＣＡ）、縦軸を角加速度変化、すなわち、二つの角加速度αｎ−１〜ｎ、αｎ〜ｎ＋１の値の差Δαとしている。ここでは、ｎ＝５としており、Δα＝α５〜６−α４〜５を、Δα＝α５６−α４５と表記している。
【００６５】
例えば、エンジンの発生トルクが１２０Ｎｍの場合、図６では、熱発生重心Ｇのクランク角θと、角加速度変化Δα＝α５６−α４５との関係は、最も上方に位置する△印：ａで示す分布となる。これらの情報は、同形式のマスターエンジン等を用いた実験により、予め取得しておくことができる。これらの情報の分布に基づき、最小二乗法等による近似式Ｈ１２０が得られる。この近似式Ｈ１２０により、発生トルクが１２０Ｎｍの条件下で、角加速度変化Δα＝α５６−α４５が判明すれば、熱発生重心Ｇのクランク角θを得ることができる。
【００６６】
また、例えば、エンジンの発生トルクが８０Ｎｍの場合、図６では、熱発生重心Ｇのクランク角θと、角加速度変化Δα＝α５６−α４５との関係は、中央に位置する□印：ｂで示す分布となる。エンジンの発生トルクが２０Ｎｍの場合、熱発生重心Ｇのクランク角θと、角加速度変化Δα＝α５６−α４５との関係は、最も下方に位置する○印：ｃで示す分布となる。
他のトルクの条件下、例えば、１００Ｎｍ、６０Ｎｍ、４０Ｎｍ等でも、同様な近似式を得ておけば、そのトルクの条件下で、角加速度変化Δα＝α５６−α４５が判明すれば、熱発生重心Ｇのクランク角θを得ることができる。データを取得するトルクのピッチは、１０Ｎｍ毎、２０Ｎｍ毎等、自由に設定できる。
【００６７】
ただし、図６は、エンジン回転数１５００回転／分（ｍｉｎ−１）の条件下の熱発生重心Ｇのクランク角θと、角加速度変化Δα＝αｎ〜ｎ＋１−αｎ−１〜ｎとの関係を示すものである。他のエンジン回転数、例えば、２０００回転／分、２５００回転/分、３５００回転／分等においても、同様なマップ図を得ておけば、トルク条件、角加速度変化Δα＝α５６−α４５が判明すれば、熱発生重心Ｇのクランク角θを得ることができる。データを取得するエンジン回転数のピッチは、５００回転／分毎、１００回転／分毎等、自由に設定できる。
【００６８】
ここで、熱発生重心Ｇを算定するための基準となる二つの角加速度αｎ−１〜ｎ、αｎ〜ｎ＋１（実施形態では、α４５とα５６）の値のうち時系列が前にある角加速度の値（実施形態では、α４５）は、膨張行程初期における上死点を跨ぐクランク角の範囲で検出されたものであることが望ましい。
【００６９】
すなわち、熱発生重心Ｇを算定するための基準となる角加速度変化Δα＝αｎ〜ｎ＋１−αｎ−１〜ｎは、膨張行程初期における上死点の通過時を挟む前後の一定の時間内における数値が、最も熱発生重心Ｇの位置との相関性が強いと考えられるからである。
【００７０】
これが、例えば、膨張行程初期における上死点を完全に通過した後に取得を開始された角速度ωｎと、それ以降の角速度ωｎ＋１、ωｎ＋２・・・の情報のみに基づいて角加速度αｎ〜ｎ＋１・・・を算定すると、既に、一部で燃焼が開始された後の情報のみによって、熱発生重心Ｇを算定することとなるからである。また、例えば、上死点を完全に通過する前に取得を終えた角速度ωｎと、それ以前の角速度ωｎ−１、ωｎ−２・・・の情報のみに基づいて角加速度αｎ−１〜ｎ・・・を算定すると、燃焼が開始されていない領域の情報が多く含まれてしまうからである。
【００７１】
また、熱発生重心Ｇを算定するための基準となる角加速度変化Δα＝αｎ〜ｎ＋１−αｎ−１〜ｎを算定するにあたって、時系列が前にある角加速度αｎ−１〜ｎの値は、膨張行程初期における上死点を跨ぐクランク角の範囲で検出された角速度ωｎ−１と、その上死点を跨ぐクランク角の範囲の後に続くクランク角の範囲で検出された角速度ωｎに基づいて算出されたものであることが、さらに望ましい。
【００７２】
このように、第一の区割り角パターンに基づいて得られた角速度、角加速度を基に、熱発生重心Ｇの値として熱発生重心Ｇ１の情報が得られる。この熱発生重心Ｇ１の情報に基づいて、電子制御ユニット２０の燃焼制御手段２４は、予め決められた熱発生重心基準値Ｇ０との比較によって、燃料噴射時期、燃料噴射量の補正量を算出する。
【００７３】
次に、同様な工程により、第二の区割り角パターンに基づいて得られた角速度、角加速度を基に、熱発生重心Ｇの値として熱発生重心Ｇ２の情報が得られる。この熱発生重心Ｇ２の情報に基づいて、電子制御ユニット２０の燃焼制御手段２４は、予め決められた熱発生重心基準値Ｇ０との比較によって、燃料噴射時期、燃料噴射量の補正量を算出する。
【００７４】
この実施形態では、角速度検出手段２１は、異なる区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度を、クランクシャフトの１サイクル毎に区割り角パターンを変えて交互に算出している。角加速度算出手段２２は、交互に算出された異なる区割り角パターンに基づく角速度によって、それぞれ角加速度を算出している。
【００７５】
燃焼制御手段２４は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、第一の区割り角パターンに基づく補正量と、第二の区割り角パターンに基づく補正量とを比較し、その絶対値が最も大きい補正量を設定値に対して適用する。補正量は、稼働中のエンジンＥに対して既に設定されている燃料噴射時期、燃料噴射量の設定値に対し、それを、熱発生重心Ｇ（Ｇ１又はＧ２）を熱発生重心基準値Ｇ０にするための適正な燃料噴射時期、燃料噴射量に修正するために適用される。
【００７６】
このとき、燃焼制御手段２４は、燃料噴射実行手段２５に対して、必要な燃料噴射時期の補正を指令する。さらに燃焼制御手段２４は、燃料噴射時期の補正を指令した状態で発生トルクと目標トルクとを比較し、発生トルクが目標トルクと異なる場合には、発生トルクが目標トルクに一致するように燃料噴射実行手段２５に対して、必要な燃料噴射量の補正を指令することもできる。
【００７７】
ここで、熱発生重心基準値Ｇ０とは、トルク条件、角加速度変化の値、エンジン回転数の値の他、種々の運転条件の下において、失火等を生じない適正と判断される熱発生重心Ｇの位置である。これら熱発生重心基準値Ｇ０の情報は、同形式のマスターエンジン等を用いた実験により、予め取得しておくことができる（例えば、後述の図１０参照）。また、目標トルクの情報についても、同様である。
【００７８】
燃焼制御手段２４は、燃焼状態算出手段２３によって算出される熱発生重心Ｇを、熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように制御する。この実施形態では、燃焼制御手段２４による気筒内の燃焼の制御は、燃料噴射時期又は燃料噴射量の調整によって行われる。
【００７９】
具体的には、熱発生重心Ｇが熱発生重心基準値Ｇ０よりも遅い時期となっている場合は、熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期を現状よりも進角させる。逆に、熱発生重心Ｇが熱発生重心基準値Ｇ０よりも早い時期となっている場合は、熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期を現状よりも遅角させる。なお、通常、燃料噴射量は、燃料噴射継続時間に比例する。
【００８０】
この燃焼制御手段２４による気筒内の燃焼状態の制御は、上記識別された気筒毎に別々に行うこともできるし、上記識別された気筒を含み、その気筒と同一の工程で進行する一群の気筒グループに対して一斉に同じ制御を行うこともできる。
【００８１】
この手法による燃料噴射の補正を、エンジンの全ての気筒に対してそれぞれ行い、全ての気筒の燃焼の熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に近づける。好ましくは、全ての気筒の燃焼の熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に一致させる。これにより、エンジンの気筒間の燃焼変動のばらつきを効果的に低減することができる。
【００８２】
また、区割り角同士の境界位置が異なる区割り角パターンに基づくクランクシャフトＣの角速度、角加速度の情報を利用して、それぞれの区割り角パターンによって、燃料噴射時期、燃料噴射量の補正量を算出するようにしたので、クランク角の区割り角同士の境界付近で生じた角速度の変化が、角加速度に反映されにくいという問題を解決することができる。これにより、気筒毎の燃焼変動のばらつきを、さらに的確に把握することができる。
【００８３】
この実施形態のエンジンＥはディーゼルエンジン、すなわち、圧縮自己着火式エンジンであり、燃焼制御手段２４は、運転モードを、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとに切り替えできるようになっている。
【００８４】
一般に、燃料噴射時期は、エンジンＥの回転数が大きいほど進角側に設定され、また、エンジン負荷が大きいほど進角側に設定される。また、同一の運転状態においては、予混合燃焼モードで設定される燃料噴射時期は、拡散燃焼モードで設定される燃料噴射時期よりも進角側に設定されるのが通常である。予混合燃焼モードでは、この燃料噴射時期の進角により、燃焼室内における吸気と燃料との着火前の混合期間（予混合期間）が確保されている。
【００８５】
ここで、予混合燃焼とは、噴射燃料が圧縮上死点までに拡散、気化して予め空気と混合した状態で燃焼する形態をいう。予混合燃焼では、燃料噴射から比較的長い着火遅れ期間を活用して混合気中における燃料の分布がより均一に近い状態にできるため、スモークが生成され難く、混合気中における燃料の多くが一度に自着火可能な状態に達し得るため、力強い熱発生を得易い。その特性を生かして還流ガスをより多く導入することが可能となり、燃焼温度が下げられるので、圧縮上死点付近での等容度が高く燃費の良い燃焼を維持しつつ、窒素酸化物(NOx)の生成と燃焼音の両方を抑制できる。しかし、燃焼温度が低いが故に、過渡的な吸気量や還流ガスの応答遅れや、温度等の環境条件変化に対し、失火に至り易い特性も併せ持つ。
【００８６】
また、拡散燃焼とは、噴射燃料と周囲の圧縮空気との境界の可燃混合気層で燃焼を生じさせる形態である。ディーゼルエンジンでは、理論空燃比に相当する１．０より大幅にリーン側で運転されている状態が多く、この運転状態は拡散燃焼モードである。予混合期間(着火遅れ期間)を長く持たないため、燃料噴射時期は予混合燃焼に比べて遅角側となる。拡散燃焼モードでは、燃焼室内の着火領域の直ぐ近傍に混合気の過濃領域が存在するため、還流ガスを多く導入すると、着火域近傍の過濃混合気がさらに酸欠状態に陥るため、それがスモークの増加の要因となってしまう。そのため窒素酸化物(NOx)の生成や、燃焼音抑制のため予混合燃焼ほど還流ガスを大量に導入できない。したがって、燃焼音抑制のためには噴射時期をさらに遅角側に設定する必要がある。還流ガスが大量に導入できない分、燃焼温度が高いので、過渡応答や環境条件等によって失火が生じる可能性が低いのは、拡散燃焼モードである。
【００８７】
このため、上記の複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度、角加速度による補正量の適用は、拡散燃焼モードの際に行われるように設定されている。エンジンＥの制御状態が予混合燃焼モードの場合、ピストンＰの圧縮上死点付近で燃料が一気に燃えるので、第二の区割り角パターンによる制御を用いなくても、第一の区割り角パターンによる制御のみで、充分に安定した燃焼が可能である。拡散燃焼の場合は、運転状態によっては失火の可能性が相対的に高いので、複数種類の区割り角パターンに基づく補正量の適用を実施している。
【００８８】
このエンジンの制御装置の作用、及び、その制御方法を、図７のフローチャート等に基づいて説明する。
【００８９】
図７に示すステップＳ１は、第一の区割り角パターンに基づき、所定の回転角（３０度）を通過する時間である所定角度経過時間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６に基づいて、その所定の回転角（３０度）を通過する間における角速度ω４，ω５，ω６を算定し、その角速度ω４，ω５，ω６に基づいて算定された角加速度α４５，α５６を算定する行程である。
【００９０】
ステップＳ２は、そのステップＳ１で算定された角加速度α４５，α５６に基づいて、角加速度変化、すなわち、二つの角加速度α５６，α４５の差Δα＝α５６−α４５を算定する行程である。
【００９１】
ステップＳ３は、そのステップＳ２で算定された角加速度変化Δα＝α５６−α４５と、トルク条件、エンジン回転数の条件に基づいて、第一の区割り角パターンに基づく熱発生重心Ｇ１を推定する行程である。
【００９２】
ステップＳ１’は、第二の区割り角パターンに基づき、所定の回転角（３０度）を通過する時間である所定角度経過時間Ｔ４’，Ｔ５’，Ｔ６’に基づいて、その所定の回転角（３０度）を通過する間における角速度ω４’，ω５’，ω６’を算定し、その角速度ω４’，ω５’，ω６’に基づいて算定された角加速度α４５’，α５６’を算定する行程である。
【００９３】
ステップＳ２’は、そのステップＳ１’で算定された角加速度α４５’，α５６’に基づいて、角加速度変化、すなわち、二つの角加速度α５６’，α４５’の差Δα’＝α５６’−α４５’を算定する行程である。
【００９４】
ステップＳ３’は、そのステップＳ２’で算定された角加速度変化Δα’＝α５６’−α４５’と、トルク条件、エンジン回転数の条件に基づいて、第二の区割り角パターンに基づく熱発生重心Ｇ２を推定する行程である。
【００９５】
ステップＳ４は、同じく、トルク条件、エンジン回転数の条件に基づいて、熱発生重心基準値Ｇ０を推定する行程である。
【００９６】
ステップＳ５は、そのステップＳ３、Ｓ４で算定された熱発生重心Ｇ１、そのステップＳ３’、Ｓ４’で算定された熱発生重心Ｇ２、熱発生重心基準値Ｇ０に基づいて、燃料噴射時期の補正量を算出する行程である。補正量は、熱発生重心Ｇ１と熱発生重心基準値Ｇ０との比較、熱発生重心Ｇ２と熱発生重心基準値Ｇ０との比較において、絶対値が大きい方を採用される。
【００９７】
ステップＳ６は、その補正を指令する行程である。なお、ステップＳ６において、熱発生重心Ｇを、Ｇ１又はＧ２から熱発生重心基準値Ｇ０に近づける、あるいは、一致させた状態で、各気筒の発生トルクと目標トルクとが異なる場合には、必要に応じて、その特定の気筒に対して燃料噴射量を増減させる制御を行うことも可能である。すなわち、採用された補正量は、稼働中のエンジンＥにおける現在の燃料噴射時期や燃料噴射量の設定値に適用される。
【００９８】
図８は、上段が、気筒の筒内圧とクランク角との関係、下段が、熱発生率とクランク角との関係を示すグラフ図である。
【００９９】
上段図において、気筒内に導入される混合気に含まれる排気環流ガス量は、鎖線、破線、実線の順に増加している。燃料噴射時期は一定としている。排気環流ガス量の増加とともに、上死点後における筒内圧のピークの高さは徐々に低くなる傾向がある。また、そのピークの位置は、徐々に遅くなる傾向がある。さらに、排気環流ガス量を増加させると、最終的には失火に至ると考えられる。
【０１００】
中段図において、気筒内に導入される混合気に含まれる排気環流ガス量は、同じく、鎖線、破線、実線の順に増加している。排気環流ガス量の増加とともに、上死点後における単位角度当たりの熱発生率（瞬時値）のピークの高さは徐々に低くなる傾向がある。また、そのピークの位置は、徐々に遅くなる傾向がある。また、排気環流ガス量の増加とともに、全体的に、熱発生率（瞬時値）は遅角側に移動する傾向にあり、熱発生重心Ｇの位置が遅くなっている傾向が理解できる。
【０１０１】
図９は、上段が、クランクシャフトが３０度回転するのに要する時間とクランク角との関係、下段が、クランクシャフトの回転角加速度とクランク角との関係を示すグラフ図である。ここでは、グラフ図中の数値は、第一の区割り角パターンに基づいているが、第二の区割り角パターンに基づいた場合も同様である。
【０１０２】
上段図において、気筒内に導入される混合気に含まれる排気環流ガス量は、同じく、鎖線、破線、実線の順に増加している。排気環流ガス量の増加とともに、上死点直前（領域３）と上死点付近（領域４）における所定角度経過時間Ｔ３，Ｔ４の低下が顕著である。逆に、上死点後（領域５，６）における所定角度経過時間Ｔ５，Ｔ６は微増している。
【０１０３】
下段図において、鎖線、破線、実線別の排気環流ガス量の変化は、前述の例での説明と同じである。排気環流ガス量の増加とともに、上死点直前の領域３と上死点付近の領域４との間における角加速度α３４は微増、逆に、上死点後の領域４と領域５との間における角加速度α４５は減少、同じく、領域５と領域６との間における角加速度α５６は減少している。
【０１０４】
このことから、排気環流ガス量の増加とともに、上死点の前後において、角加速度α５６，α４５の差Δα＝α５６−α４５は、小さくなる傾向がある。また、上死点後における角速度の減少、角加速度の減少により、燃焼の進行速度が遅くなっており、熱発生重心Ｇは、遅角側へ移動していると考えられる。
【０１０５】
図１０は、クランクシャフトＣの回転角加速度αの変化と熱発生重心Ｇとの関係を示すグラフ図である。同じく、グラフ図中の数値は、第一の区割り角パターンに基づいているが、第二の区割り角パターンに基づいた場合も同様である。
【０１０６】
縦軸の角加速度α５６，α４５の差Δα＝α５６−α４５の値に基づいて、その気筒におけるその１サイクルの熱発生重心Ｇを推定し、熱発生重心Ｇが熱発生重心基準値Ｇ０よりも遅い時期となっている場合は、図中右側の矢印のように、熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期を現状よりも進角させる制御を行う。
【０１０７】
逆に、熱発生重心Ｇが熱発生重心基準値Ｇ０よりも早い時期となっている場合は、図中左側の矢印のように、熱発生重心Ｇを熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期を現状よりも遅角させる制御を行う。
【０１０８】
そのとき、必要な燃料噴射時期の遅角量、進角量は、電子制御ユニット２０が保有するマップ図等に基づいて、燃焼制御手段２４が算出することができる。
【０１０９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれエンジンＥの発生トルクと熱発生重心、騒音と熱発生重心Ｇ、クランクシャフトＣの回転角加速度変化と熱発生重心Ｇとの関係を示すグラフ図である。図１１（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれエンジンＥの発生トルクと熱発生重心Ｇ、騒音と熱発生重心Ｇ、クランクシャフトＣの回転角加速度変化と熱発生重心Ｇとの関係を示すグラフ図である。
【０１１０】
図１１（ａ）に矢印で示すように、排気環流ガス量を増加させて、空気過剰率を１．３７から１．３１、１．２９へと徐々に減少させると、熱発生重心Ｇは遅角側へ移動していく。このとき、トルクも減少してしまう。
【０１１１】
しかし、空気過剰率を１．２９のまま燃料噴射時期を、上死点後クランク角６．５ｄｅｇから、７．５ｄｅｇ、８．５ｄｅｇ、９．５ｄｅｇ、１１．５ｄｅｇへと徐々に進角させると、熱発生重心Ｇも進角側へ移動しているのがわかる。このとき、トルクも増加し、排気環流ガス量を増加させる前のレベルに回復している。
【０１１２】
このとき、図１１（ｂ）に示すように、エンジンからの騒音レベルは、熱発生重心Ｇの遅角側への移動とともに減少し、熱発生重心Ｇの進角側への移動とともに増加している。
また、図１１（ｃ）に示すように、クランクシャフトＣの角加速度変化は、熱発生重心Ｇの遅角側への移動とともに増加し、熱発生重心Ｇの進角側への移動とともに減少している。
【０１１３】
また、図１１（ｄ）に矢印で示すように、過給圧を１０８ｋＰａから１０３ｋＰａ、１０１ｋＰａへと徐々に減少させると、空気量（酸素量）の減少とともに、熱発生重心Ｇは遅角側へ移動していく。このとき、トルクも減少してしまう。
【０１１４】
しかし、過給圧を１０１ｋＰａのまま燃料噴射時期を、上死点後クランク角６．５ｄｅｇから、７．５ｄｅｇ、８．５ｄｅｇ、９．５ｄｅｇ、１１．５ｄｅｇへと徐々に進角させると、熱発生重心Ｇも進角側へ移動しているのがわかる。このとき、トルクも増加し、過給圧を減少させる前のレベルに回復している。
【０１１５】
このとき、図１１（ｅ）に示すように、エンジンからの騒音レベルは、熱発生重心Ｇの遅角側への移動とともに減少し、熱発生重心Ｇの進角側への移動とともに増加している。
また、図１１（ｆ）に示すように、クランクシャフトＣの角加速度変化は、熱発生重心Ｇの遅角側への移動とともに増加し、熱発生重心Ｇの進角側への移動とともに減少している。
【０１１６】
上記の実施形態では、燃焼状態算出手段２３として、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて気筒内における熱発生重心Ｇを算出し、その熱発生重心Ｇを基準に制御を行ったが、燃焼状態算出手段２３により算出する制御の元となる指標として、熱発生重心Ｇ以外を採用してもよい。
【０１１７】
例えば、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて、気筒内における熱発生量が１サイクルの総熱発生量に対して３０％、あるいは、４０％といった所定範囲比率となる前記所定時期を、燃焼状態算出手段２３によって算出してもよい。
【０１１８】
このとき、燃焼状態算出手段２３によって算出される前記所定時期と、予め決められた熱発生時期基準値との比較によって、燃焼制御手段２４は、気筒内の燃焼を制御する。
前記所定時期が、そのサイクルの気筒内における熱発生量の積算値が、１サイクルの総熱発生量に対して３０％である場合は、熱発生時期基準値もその３０％の所定時期に対応する基準値とし、そのサイクルの気筒内における熱発生量の積算値が、１サイクルの総熱発生量に対して４０％である場合は、熱発生時期基準値もその４０％の所定時期に対応する基準値とする。
【０１１９】
上記の各実施形態では、圧縮自己着火式エンジンであるディーゼルエンジンを例に説明したが、この実施形態には限定されず、この発明は、例えば、２サイクルガソリンエンジンや４サイクルガソリンエンジンにも適用できる。また、自動車以外の各種輸送機器、産業機械に用いられるレシプロエンジンにも、この発明を適用することができる。
【０１２０】
ガソリンエンジンの場合、エンジンの構成は、図１に示すシリンダの気筒上部に、燃焼室内の燃料に点火するための点火プラグが設けられる。点火プラグの点火時期は、電子制御ユニット２０の制御手段２６によって制御される。
【０１２１】
ガソリンエンジンの場合も、前述の実施形態と同様、例えば、第一の区割り角パターンに基づいて、クランクシャフトＣの角加速度α５６，α４５の差Δα＝α５６−α４５の値に基づいて、その気筒におけるその１サイクルの熱発生重心Ｇ１を推定する。また、第二の区割り角パターンに基づいて、クランクシャフトＣの角加速度α５６’，α４５’の差Δα’＝α５６’−α４５’の値に基づいて、その気筒におけるその１サイクルの熱発生重心Ｇ２を推定する。
【０１２２】
熱発生重心Ｇ１やＧ２が熱発生重心基準値Ｇ０よりも遅い時期となっている場合は、熱発生重心Ｇ１やＧ２を熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期や点火時期等を現状よりも進角させるための補正値を算出する。補正量の比較は、ディーゼルエンジンの場合と同様である。
【０１２３】
逆に、熱発生重心Ｇ１やＧ２が熱発生重心基準値Ｇ０よりも早い時期となっている場合は、熱発生重心Ｇ１やＧ２を熱発生重心基準値Ｇ０に近づけるように、燃料噴射時期や点火時期等を現状よりも遅角させるための補正値を算出する。補正量の比較は、ディーゼルエンジンの場合と同様である。
【０１２４】
必要な燃料噴射時期や点火時期の遅角量、進角量は、電子制御ユニット２０が保有するマップ図等に基づいて、燃焼制御手段２４が算出することができる。電子制御ユニット２０が、熱発生重心基準値Ｇ０や熱発生時期基準値、目標トルクに関する算定データを保有している点も、ディーゼルエンジンの場合と同様である。
【０１２５】
上記の実施形態では、角速度検出手段２１は、クランクシャフトＣの回転の角速度を、第一の区割り角パターンと第二の区割り角パターンのそれぞれを用いて、区割り角毎に算出するようにしたが、この区割り角パターンは２つには限定されず、３つ又は４つ、あるいはそれ以上の数の異なる区割り角パターンを用いてもよい。
【０１２６】
補正量を算出する別な例として、角加速度算出手段２２が、複数種類の区割り角パターンに基づいて得られる複数の角速度から一つの角速度を選定して角加速度を算出し、燃焼制御手段２４は、燃焼を制御するために採用されている燃料噴射時期又は燃料噴射量の設定値に対する補正量を、その選定された角速度による角加速度に基づいて算出して適用する構成としてもよい。一つの角速度を選定する際に、どの区割り角パターンによる情報を採用するかについては、例えば、角加速度の絶対値が大きい方を採用する等とできる。
【０１２７】
また、角加速度算出手段２２が角加速度を算出するために採用する角速度は、上記の実施形態のように、エンジンＥの１サイクル毎に異なる区割り角パターンに基づく角速度を採用してもよいし、エンジンＥの１サイクル毎に両方の区割り角パターンに基づく角速度を取得してもよい。
【０１２８】
上記の実施形態では、燃焼制御手段２４は、熱発生重心Ｇという指標を基にエンジンＥの制御を行ったが、この熱発生重心Ｇという指標に代えて、燃焼制御手段２４は、角加速度算出手段２２によって算出される角加速度の変化に基づいて燃焼室内における着火時期を算出し、その着火時期と、予め決められた着火時期基準値との比較によって補正量を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１１  吸気通路
２  排気通路
３  高圧排気還流通路
４  高圧排気還流弁
５  高圧スロットルバルブ
６  吸気冷却装置（インタークーラ）
７  タービン
８  排気浄化部
１２  消音器
１３  低圧排気還流通路
１４  低圧排気還流弁
１５  低圧スロットルバルブ
２０  電子制御ユニット
２１  角速度検出手段
２２  角加速度算出手段
２３  燃焼状態算出手段
２４  燃焼制御手段
２５  燃料噴射実行手段
２６  制御手段
３０  クランク角センサ
３３  気筒判別センサ
【図１】
2017106360.tif 000003
【図２】
2017106360.tif 000004
【図３】
2017106360.tif 000005
【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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