JP4655964B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、燃焼室内にて燃料の反応に起因して発生するＳｏｏｔ（すす、カーボン微粒子）の排出量を制御するものに関する。

内燃機関（特に、ディーゼル機関）の燃焼室から排出される有害物質の一つである粒子状物質（パティキュレート、パティキュレート・マター、ＰＭ）を構成する主たる成分の一つは、カーボン等からなるＳｏｏｔである。従って、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に制御することは非常に重要である。

そこで、従来より、燃焼室に臨むように設けられた光センサ（所謂、スモークメータ、オパシメータ）を利用して検出されたＳｏｏｔの発生量に基づいて燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に制御する技術が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平９−９６６０６号公報

しかしながら、上述した光センサ（スモークメータ、オパシメータ）は応答性が悪い。このため、過渡運転状態では、検出されるＳｏｏｔの発生量の変化に遅れが生じ、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に制御することができないという問題があった。

ところで、近年、燃焼室内にて発生するＳｏｏｔの濃度（以下、「筒内Ｓｏｏｔ濃度」と称呼する。）を直接検出できる筒内Ｓｏｏｔ濃度センサが開発されてきている。本発明者は、係る筒内Ｓｏｏｔ濃度センサを利用して過渡運転状態であっても燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に制御する手法を見い出した。

即ち、本発明の目的は、筒内Ｓｏｏｔ濃度センサを利用して過渡運転状態であっても燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に制御す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。

燃焼室内でＳｏｏｔが発生する反応過程では、先ずＳｏｏｔの生成反応が主として発生して筒内Ｓｏｏｔ濃度が増大し、その後、生成されたＳｏｏｔの酸化反応が主として発生して筒内Ｓｏｏｔ濃度が減少していくことが知られている。即ち、燃焼行程を含む所定の期間内では、筒内Ｓｏｏｔ濃度は、初めに増大しその後に減少する変化パターンを持って変化する。

他方、パイロットインターバル（パイロット噴射からメイン噴射までの間の期間）やスワール等を制御することでＳｏｏｔの生成反応の程度を調整でき、ＥＧＲ率等を調整することでＳｏｏｔの酸化反応の程度を調整することができる。換言すれば、内燃機関の制御パラメータを制御することで、上記燃焼行程を含む所定の期間内における筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを調整することができ、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を調整することができる。

加えて、上記筒内Ｓｏｏｔ濃度センサを利用することで、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が適切な値となる場合に対応する筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターン（以下、「基準パターン」と称呼する。）を種々の運転状態（例えば、燃料噴射量、エンジン回転速度等）に対応させて予め取得しておくことができる。

以上のことから、筒内Ｓｏｏｔ濃度センサにより取得された筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンに基づいて内燃機関の制御パラメータを制御することで、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを上記基準パターンになるように調整して燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に調整することができる。本発明は、係る原理に基づくものである。

即ち、本発明に係る制御装置は、内燃機関の燃焼室内におけるＳｏｏｔの濃度である筒内Ｓｏｏｔ濃度を直接検出する筒内Ｓｏｏｔ濃度センサを備えた内燃機関に適用され、燃焼行程を含む所定の期間内における前記検出された筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴を記憶する記憶手段と、前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴に基づいて前記燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を制御するために前記内燃機関の制御パラメータを制御する制御手段とを備えている。

より具体的には、前記制御手段は、前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴から得られる前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンが基準パターンになるように、前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成される。これによれば、過渡運転状態であっても、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンが上記基準パターンになるように直ちに調整され得、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を適切な値に調整することができる。

ここにおいて、前記所定の期間は、例えば、Ｓｏｏｔに係わる反応の開始時点近傍から終了時点近傍までの間であり、より具体的には、燃料噴射開始時期から排気弁の開弁時期までの間等である。また、上述したように、前記制御パラメータは、例えば、パイロットインターバル、スワール、ＥＧＲ率等であり、前記基準パターンは、現時点での内燃機関の運転状態（例えば、燃料噴射量、エンジン回転速度等）において燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が適切な値となる場合に対応する予め取得されている筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンである。

更に具体的には、上記本発明に係る制御装置においては、前記制御手段は、前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうち、前記燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度を表す値となる第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と、前記燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度を表す値となる前記第１時点より後の第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と、に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成される。

上述したように、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンは、燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度と酸化反応の程度に大きく依存して決定される。従って、記憶されている筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうち、燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度を表す値となる「第１時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度」と、燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度を表す値となる「第２時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度」の２つの値のみから、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンの特徴（特性）を或る程度正確に取得することができる。

上記構成は係る観点に基づくものである。これによれば、記憶されている筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうち上記「第１時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度」の値と上記「第２時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度」の値の２つの値のみを使用して制御パラメータを制御することで筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを基準パターンになるように調整することができる。

ここで、燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度は、記憶された筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうちの最大値に大きく依存すると考えられ、燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度は、上記最大値を採った後に減少していく筒内Ｓｏｏｔ濃度の収束値に大きく依存すると考えられる。従って、前記第１時点としては、記憶された筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうちの最大値に対応する時点を使用し、前記第２時点として前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点を使用するように構成されることが好適である。

前記「筒内Ｓｏｏｔ濃度が一定値に収束したと判定される時点以降の時点」としては、例えば、排気弁の開弁時点、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化速度（の絶対値）が所定の微小値以下となった時点、燃焼室内のガス温度がＳｏｏｔに係わる反応が実質的に終了する所定の温度以下となった時点等である。

より具体的には、前記制御手段は、前記第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と前記第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度とに基づいて前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンの特性を表す値である特性指標値を取得し、前記特性指標値に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成されることが好ましい。前記特性指標値としては、例えば、前記第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度に対する前記第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の割合等が挙げられる。

このように、前記特性指標値として、前記第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度に対する前記第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の割合が使用される場合、前記制御手段は、前記割合が前記基準パターンに対応する所定値よりも小さいとき、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制するために前記制御パラメータを制御するように構成されることが好適である。この場合、具体的には、例えば、パイロット噴射からメイン噴射までの間の期間であるパイロットインターバルが長くなるように制御される。

上記割合が前記基準パターンに対応する所定値よりも小さいことは、基準パターンに比してＳｏｏｔの生成反応が過剰であることを意味し得る。従って、上記構成によれば、Ｓｏｏｔの生成反応が過剰である場合、Ｓｏｏｔの生成反応が抑制され得、この結果、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを基準パターンになるように調整することができる。

一方、前記制御手段は、前記割合が前記基準パターンに対応する所定値以上のとき、Ｓｏｏｔの酸化反応を促進するために前記制御パラメータを制御するように構成されることが好適である。この場合、具体的には、例えば、ＥＧＲ率を小さくするように制御される。

上記割合が前記基準パターンに対応する所定値以上であることは、基準パターンに比して生成されたＳｏｏｔの酸化反応が不足していることを意味し得る。従って、上記構成によれば、Ｓｏｏｔの酸化反応が不足している場合、Ｓｏｏｔの酸化反応が促進され得、この結果、筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを基準パターンになるように調整することができる。

なお、前記基準パターンは運転状態（燃料噴射量、エンジン回転速度等）によって変化するから、前記基準パターンに対応する所定値も運転状態（燃料噴射量、エンジン回転速度等）に応じて変更されるように構成されることが好ましい。

上記本発明に係る制御装置においては、前記制御手段は、前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点（例えば、上記第２時点）での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が同時点での前記基準パターンに対応する値以下のとき、前記制御パラメータの制御を行わないように構成されることが好適である。

筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度が同時点での前記基準パターンに対応する値以下の場合、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が上記基準パターンに対応する上記適切な値以下となる。従って、この場合、制御パラメータを制御して筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンを調整する必要がないと考えることができる。上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、不必要に制御パラメータを制御することを抑制することができる。

或いは、前記制御手段は、前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が同時点での前記基準パターンに対応する値以下のとき、ＥＧＲ率を大きくするように構成されてもよい。

Ｓｏｏｔ（従って、ＰＭ）の発生量とＮＯｘの発生量は、一方が増加すると他方が減少する関係にある。従って、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が上記基準パターンに対応する上記適切な値以下である場合、ＮＯｘの量を減少させるためにＳｏｏｔの量を増大させる余地があると考えることができる。

上記構成は係る観点に基づくものである。これによれば、ＥＧＲ率を大きくすることでＳｏｏｔの量を増大してＮＯｘの量を減少させることができ、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を上記適切な値以下（或いは、近傍）に抑えつつ、燃焼室から排出されるＮＯｘの量を減少させることができる。

以下、本発明による内燃機関（ディーゼル機関）の制御装置（Ｓｏｏｔ排出量制御装置）の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）１０に適用したシステム全体の概略構成を示している。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室（筒内）にガスを導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０からの排ガスを放出するための排気系統４０、排気還流を行うためのＥＧＲ装置５０、及び電気制御装置６０を含んでいる。

エンジン本体２０の各気筒の上部には燃料噴射弁（噴射弁、インジェクタ）２１が配設されている。各燃料噴射弁２１は、図示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ２２に燃料配管２３を介して接続されている。燃料噴射用ポンプ２２は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、電気制御装置６０からの駆動信号（後述する燃料噴射圧力Pcrに応じた指令信号）により燃料の実際の噴射圧力（吐出圧力）が燃料噴射圧力Pcrになるように同燃料を昇圧するようになっている。

これにより、燃料噴射弁２１には、燃料噴射用ポンプ２２から前記燃料噴射圧力Pcrまで昇圧された燃料が供給されるようになっている。また、燃料噴射弁２１は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号（指令パイロット燃料噴射量（質量）Qp、指令メイン燃料噴射量（質量）Qmに応じた指令信号）により開弁する。これにより、前記燃料噴射圧力Pcrにまで昇圧された燃料が直接燃焼室内に、先ずは前記指令パイロット燃料噴射量Qpだけパイロット噴射され、その後、前記指令メイン燃料噴射量Qmだけメイン噴射されるようになっている。

吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド３１、吸気マニホールド３１の上流側集合部に接続され同吸気マニホールド３１とともに吸気通路を構成する吸気管３２、吸気管３２内に回動可能に保持されたスロットル弁３３、電気制御装置６０からの駆動信号に応答してスロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流において吸気管３２に順に介装されたインタクーラー３４と過給機３５のコンプレッサ３５ａ、及び吸気管３２の先端部に配設されたエアクリーナ３６とを含んでいる。

排気系統４０は、エンジン本体２０の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２、排気管４２に配設された過給機３５のタービン３５ｂ、及び排気管４２に介装されたディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＮＲ」と称呼する。）４３を含んでいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。

ＥＧＲ装置５０は、排気ガスを還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管５１と、排気還流管５１に介装されたＥＧＲ制御弁５２と、ＥＧＲクーラー５３とを備えている。排気還流管５１はタービン３５ｂの上流側排気通路（排気マニホールド４１）とスロットル弁３３の下流側吸気通路（吸気マニホールド３１）を連通している。ＥＧＲ制御弁５２は電気制御装置６０からの駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量（排気還流量、ＥＧＲガス流量）を変更し得るようになっている。

電気制御装置６０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ６３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ６４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース６５等からなるマイクロコンピュータである。

インターフェース６５は、吸気管３２に配置された熱線式エアフローメータ７１、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通路に設けられた吸気温センサ７２、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通路に配設された吸気管圧力センサ７３、クランクポジションセンサ７４、アクセル開度センサ７５、及び各気筒の側壁面に配設された筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６（図２を参照）と接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ６１に供給するようになっている。

また、インターフェース６５は、燃料噴射弁２１、燃料噴射用ポンプ２２、スロットル弁アクチュエータ３３ａ、及びＥＧＲ制御弁５２と接続されていて、ＣＰＵ６１の指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。

熱線式エアフローメータ７１は、吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量（単位時間当りの吸入空気量、単位時間あたりの新気量）を計測し、同質量流量Ga（空気流量Ga）を表す信号を発生するようになっている。吸気温センサ７２は、エンジン１０のシリンダ（即ち、燃焼室、筒内）に吸入されるガスの温度（即ち、吸気温度）を検出し、同吸気温度Tbを表す信号を発生するようになっている。吸気管圧力センサ７３は、エンジン１０のシリンダに吸入されるガスの圧力（即ち、吸気管圧力）を検出し、同吸気管圧力Pbを表す信号を発生するようになっている。

クランクポジションセンサ７４は、各気筒の絶対クランク角度を検出し、実クランク角度CAactを表すとともにエンジン１０の回転速度であるエンジン回転速度NEをも表す信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ７５は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量Accpを表す信号を発生するようになっている。筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６は、燃焼室内におけるＳｏｏｔ濃度を検出し、実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactを表す信号を発生するようになっている。

（燃焼室周りのガスの流れの概要）
図２は、或る一つの気筒のシリンダ内(筒内、燃焼室内)に吸気マニホールド３１からガスが吸入され、燃焼室内に吸入されたガスが排気マニホールド４１へ排出される様子を模式的に示した図である。図２に示したように、燃焼室内に吸入されるガス（従って、筒内ガス）には、吸気管３２の先端部からスロットル弁３３を介して吸入された新気と、排気還流管５１からＥＧＲ制御弁５２を介して吸入されたＥＧＲガスが含まれる。

吸入される新気量（質量）と吸入されるＥＧＲガス量（質量）の和に対するＥＧＲガス量の割合（即ち、ＥＧＲ率）は、運転状態に応じて電気制御装置６０（ＣＰＵ６１）により適宜制御されるスロットル弁３３の開度、及びＥＧＲ制御弁５２の開度に応じて変化する。

かかる新気、及びＥＧＲガスは、吸気行程において開弁している吸気弁Vinを介してピストンの下降に伴って燃焼室内に吸入されて筒内ガスとなる。筒内ガスは、ピストンが圧縮下死点に達する時点近傍で吸気弁Vinが閉弁することにより燃焼室内に密閉され、その後の圧縮行程においてピストンの上昇に伴って圧縮される。

そして、所定時期（パイロット燃料噴射開始時期CAinjp）になると、上述したように、先ずはパイロット噴射が行われる。パイロット噴射された（液体の）燃料は、圧縮により高温になっている筒内ガスから受ける熱により直ちに燃料蒸気になる。そして、時間の経過に伴って同筒内ガスを取り込みながら混合気となって燃焼室内において円錐状に拡散していき、所定のタイミングで自着火に起因して拡散燃焼していく。

その後、所定時期（メイン燃料噴射開始時期CAinjm）が到来すると、メイン噴射が行われる。メイン噴射された燃料もパイロット噴射された燃料と同様、混合気となって燃焼室内において円錐状に拡散していき、所定のタイミングで自着火に起因して拡散燃焼していく。そして、燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において開弁する排気弁Voutを介してピストンの上降に伴って排気通路に排出されていく。

（Ｓｏｏｔの排出量の制御方法の概要）
次に、上記のように構成されている本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）による、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を制御する方法の概要について説明する。

図３は、クランク角度CAに対する燃焼室内での筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化の一例を示したグラフである。CAinjpは上述したパイロット燃料噴射開始時期であり、CAevoは排気弁の開弁時期である。パイロット燃料噴射開始時期CAinjpから排気弁開弁時期CAevoまでの期間は、前記「燃焼行程を含む所定の期間」に相当する。

図３に示すように、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootは、パイロット燃料噴射開始時期CAinjp以降、初めに増大し、或る時点で最大値（以下、「ピーク値Ｙ」と称呼する。）となり、その後に減少して排気弁開弁時期CAevoの前で或る値（以下、「最終値Ｘ」と称呼する。）に収束する、という変化パターンを持って変化する。この最終値Ｘは、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を表す値となる。

筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootが初めに増大するのは、パイロット噴射燃料（及び、その後のメイン噴射燃料）の反応（燃焼）に起因してＳｏｏｔの生成反応が主として発生し燃焼室内のＳｏｏｔ量が増大していくことに基づく。一方、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootがピーク値Ｙを採った後に減少していくのは、生成されたＳｏｏｔの酸化反応が主として発生し燃焼室内のＳｏｏｔ量が減少していくことに基づく。その後、減少していた筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootが最終値Ｘに収束するのは、燃焼室内のガス温度の低下等に起因してＳｏｏｔ量の減少をもたらすＳｏｏｔの酸化反応が実質的に終了し燃焼室内のＳｏｏｔ量が一定に維持されることに基づく。

即ち、ピーク値Ｙ（前記第１時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度に対応する）は、燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度に大きく依存し、Ｓｏｏｔの生成反応の程度を表す値となる。最終値Ｘ（前記第２時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度に対応する）（或いは、値「Ｙ−Ｘ」）は、燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度に大きく依存し、Ｓｏｏｔの酸化反応の程度を表す値となる。

燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度は、例えば、パイロットインターバル（パイロット燃料噴射開始時期CAinjpからメイン燃料噴射開始時期CAinjmまでの期間）に依存し、パイロットインターバルが長いほど抑制される。これは、パイロットインターバルが長いほど、パイロット噴射燃料の燃料蒸気と燃焼室内の酸素とが係わり合う期間が長くなってこれらが係わり合う程度が増大することに基づく。

他方、燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度は、例えば、ＥＧＲ率に依存し、ＥＧＲ率が小さいほど促進される。これは、ＥＧＲ率が小さいほど、燃焼室内の酸素濃度が大きくなることに基づく。

以上のことから、上述したパイロットインターバルやＥＧＲ率（前記制御パラメータに対応する）を制御することで、ピーク値Ｙ及び最終値Ｘを調整することができる。即ち、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンを調整することができる。

ところで、上記筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６のようなセンサを使用すれば、或る定常運転状態（指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE）において総合的な観点からみて燃焼状態が最適な状態となる場合に対応する筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターン（以下、「定常適合パターン」と称呼する。前記基準パターンに相当する。）を、種々の運転状態（指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE）について予め取得しておくことができる。

そして、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンが現時点での運転状態（指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE）に対応する定常適合パターンに一致していれば、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量は、上記定常適合パターンに対応する適切な値となる。

しかしながら、過渡運転状態では、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンが定常適合パターンに一致するとは限らず、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が上記定常適合パターンに対応する適切な値よりも大きくなる場合が発生し得る。以下、このことを図４、図５を参照しながら説明する。

図４は、定常適合パターン（破線を参照）に対してＳｏｏｔの生成反応が過剰である場合における筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターン（実線を参照）の例を示したグラフである。図４において、ＸＴＡは定常適合パターンに対応する最終値、ＹＴＡは定常適合パターンに対応するピーク値である（図５においても同様）。

この例では、Ｓｏｏｔの生成反応が過剰であるために、ピーク値Ｙが定常適合パターンに対応するピーク値ＹＴＡよりも大きい値となり、この結果、最終値Ｘが定常適合パターンに対応する最終値ＸＴＡよりも大きい値となっている（即ち、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が定常適合パターンに対応する適切な値よりも大きくなっている）。

図５は、定常適合パターン（破線を参照）に対してＳｏｏｔの酸化反応が不足している場合における筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターン（実線を参照）の例を示したグラフである。

この例では、Ｓｏｏｔの酸化反応が不足しているために、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootがピーク値Ｙ(＝ＹＴＡ)から減少していく程度が小さくなり、この結果、最終値Ｘが定常適合パターンに対応する最終値ＸＴＡよりも大きい値となっている（即ち、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が定常適合パターンに対応する適切な値よりも大きくなっている）。

ここで、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンの特性を表す値（前記特性指標値）として値Ｘ／Ｙを導入し、定常適合パターンに対応する最終値／最大値(＝ＸＴＡ／ＹＴＡ)を値Ｃとすると、図４に示したようにＳｏｏｔの生成反応が過剰である場合、値Ｘ／Ｙは値Ｃよりも小さくなる傾向がある。従って、値Ｘ／Ｙが値Ｃよりも小さい場合、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制すれば、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンを定常適合パターンに近づける（一致させる）ことができ、この結果、過渡運転状態であっても燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を定常適合パターンに対応する適切な値に直ちに近づけることができる。なお、値Ｘ／Ｙは、前記「第１時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度に対する第２時点での筒内Ｓｏｏｔ濃度の割合」に対応する。

一方、図５に示したようにＳｏｏｔの酸化反応が不足している場合、値Ｘ／Ｙは値Ｃよりも大きくなる傾向がある。従って、値Ｘ／Ｙが値Ｃよりも大きい場合、Ｓｏｏｔの酸化反応を促進すれば、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンを定常適合パターンに近づける（一致させる）ことができ、この結果、過渡運転状態であっても燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を定常適合パターンに対応する適切な値に直ちに近づけることができる。

そこで、本装置は、前回の燃焼サイクルにおいて筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６から得られる実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの履歴から上記最終値Ｘと上記ピーク値Ｙとを特定し、値Ｘ／Ｙが値Ｃよりも小さい場合、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制するために今回の燃料噴射時におけるパイロットインターバルを長くする。一方、本装置は、前回の燃焼サイクルにおける上記値Ｘ／Ｙが値Ｃよりも大きい場合、Ｓｏｏｔの酸化反応を促進するためにＥＧＲ率を小さくする。

このように、本装置は、筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６から得られる実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの履歴に基づいて制御パラメータを制御して、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を定常適合パターンに対応する適切な値に近づけるように制御する。以上が、Ｓｏｏｔの排出量の制御方法の概要である。

（実際の作動）
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の実際の作動について説明する。ＣＰＵ６１は、図６及び図７にフローチャートにより示した値Ｘ／Ｙの制御を行うための一連のルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んで吸気弁Vinが開状態から閉状態へと変化したか否か（吸気弁閉弁時（ＩＶＣ時）が到来したか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ６９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

いま、吸気弁閉弁時が到来したものとすると、ＣＰＵ６１はステップ６０５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、ＩＶＣ時クランク角度CAivcをクランクポジションセンサ７４から取得される現時点での実クランク角度CAactの値に設定し、ＩＶＣ時筒内ガス圧力Pgivcを吸気管圧力センサ７３から得られる現時点での吸気管圧力Pbの値に設定し、ＩＶＣ時筒内ガス温度Tgivcを吸気温センサ７２から得られる現時点での吸気温度Tbの値に設定する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６１５に進んで、上記設定されたＩＶＣ時筒内ガス圧力Pgivcと、上記設定されたＩＶＣ時筒内ガス温度Tgivcと、ＩＶＣ時筒内容積Vg(CAivc)と、気体の状態方程式に基づくステップ６１５内に記載の式とに基づいて筒内ガスの全質量Gcylを求める。ＩＶＣ時筒内容積Vg(CAivc)は、設計諸元等から得られるクランク角度CAの関数である筒内容積Vg(CA)においてCA＝CAivcとしたときの値である。Ｒは気体定数（本例では、定数）である。この計算は、ＩＶＣ時では、筒内ガスの圧力及び温度はそれぞれ、上記設定されたＩＶＣ時筒内ガス圧力Pgivc及び上記設定されたＩＶＣ時筒内ガス温度Tgivcに近い値になっているとの事実に基づく。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ６２０に進み、エアフローメータ７１から得られる現時点での空気流量Gaと、クランクポジションセンサ７４の出力に基づいて得られる現時点でのエンジン回転速度NEと、Ga,NEを引数とする関数funcとを利用して、今回の吸気行程で燃焼室内に吸入された新気の質量Gnを求める。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６２５に進んで、上記求めた筒内ガスの全質量Gcylと、上記求めた新気の質量Gnと、ステップ６２５内に記載の式とに基づいて今回の吸気行程における実ＥＧＲ率Regractを求める。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ６３０に進み、アクセル開度センサ７５により得られる現時点でのアクセル開度Accp、クランクポジションセンサ７４から取得される現時点でのエンジン回転速度NE、及び図１０に示したテーブル（マップ）MapQfinから指令燃料噴射量Qfin（＝指令パイロット燃料噴射量Qp＋指令メイン燃料噴射量Qm）を求める。テーブルMapQfinは、アクセル開度Accp及びエンジン回転速度NEと、指令燃料噴射量Qfin(＝Qp＋Qm)との関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

次に、ＣＰＵ６１はステップ６３５に進み、指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE、及び図１１に示したテーブルMapCAinjから、パイロット燃料噴射開始時期（クランク角度）CAinjp及びメイン燃料噴射開始時期（クランク角度）CAinjmを決定する。テーブルMapCAinjは、指令燃料噴射量Qfin及びエンジン回転速度NEと、パイロット燃料噴射開始時期CAinjp及びメイン燃料噴射開始時期CAinjmとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６４０に進んで、指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE、及び図１２に示したテーブルMapPcrから燃料噴射圧力Pcrを決定する。テーブルMapPcrは、指令燃料噴射量Qfin及びエンジン回転速度NEと、燃料噴射圧力Pcrとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

次に、ＣＰＵ６１はステップ６４５に進み、指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE、及びテーブルMapRegrtから目標ＥＧＲ率Regrtを決定する。テーブルMapRegrtは、指令燃料噴射量Qfin及びエンジン回転速度NEと、目標ＥＧＲ率Regrtとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。なお、この目標ＥＧＲ率Regrtは、現時点での運転状態（指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE）で定常運転状態にある場合において総合的な観点からみて燃焼状態が最適な状態となる場合に対応するＥＧＲ率であり、予め実験等を通して適合された定常適合値である。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ６５０に進み、指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE、及びテーブルMapCSootTAから上述した定常適合パターンに対応する最終値CSootTA（図４、図５における値ＸＴＡに対応する）を決定する。テーブルMapCSootTAは、指令燃料噴射量Qfin及びエンジン回転速度NEと、定常適合パターンに対応する最終値CSootTAとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６５５に進み、指令燃料噴射量Qfin、エンジン回転速度NE、及びテーブルMapＣから上述した値Ｃ（図４、図５における値(ＸＴＡ／ＹＴＡ)に対応する）を決定する。テーブルMapＣは、指令燃料噴射量Qfin及びエンジン回転速度NEと、値Ｃとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

次に、ＣＰＵ６１は図７のステップ７０５に進み、後述するルーチンにより取得されている前回の燃焼サイクルにおける最終値Ｘ（図３〜図５を参照）が定常適合パターンに対応する最終値CSootTAの前回値CSootTAbよりも大きいか否かを判定する。前回値CSootTAbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ７３０にて更新されている値が使用される。

先ず、ステップ７０５の判定にて「Ｙｅｓ」と判定される場合について説明する。この場合、ＣＰＵ６１はステップ７１０に進み、後述するルーチンにより取得されている前回の燃焼サイクルにおける最終値Ｘ及びピーク値Ｙから得られる前回の燃焼サイクルにおける値Ｘ／Ｙが先のステップ６５５にて決定した値Ｃよりも小さいか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定する場合（即ち、Ｓｏｏｔの生成反応が過剰である場合）、ステップ７１５に進んで、パイロットインターバルが先のステップ６３５にて決定されているパイロット燃料噴射開始時期CAinjpとメイン燃料噴射開始時期CAinjmから得られる値よりも所定値ΔCA（一定）だけ長くなるようにパイロット燃料噴射開始時期CAinjpとメイン燃料噴射開始時期CAinjmを修正し、ステップ７２５に進む。

ステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定する場合（即ち、Ｓｏｏｔの酸化反応が不足している場合）、ＣＰＵ６１はステップ７２０に進んで、目標ＥＧＲ率Regrtを先のステップ６４５にて決定した値から所定値ΔR（一定）だけ小さい値に再決定し、ステップ７２５に進む。

ＣＰＵ６１はステップ７２５に進むと、先のステップ６２５にて求めた実ＥＧＲ率Regractが目標ＥＧＲ率RegrtとなるようにＥＧＲ弁５２に制御指示を行う。具体的には、例えば、実ＥＧＲ率Regractと目標ＥＧＲ率Regrtの差をＰＩＤ処理した値に基づいて実ＥＧＲ率Regractが目標ＥＧＲ率RegrtになるようにＥＧＲ弁５２の開度がフィードバック制御される。

そして、ＣＰＵ６１はステップ７３０に進み、定常適合パターンに対応する最終値CSootTAの前回値CSootTAbを先のステップ６５０にて求めた定常適合パターンに対応する最終値CSootTA（今回値）に設定した後、本ルーチンを一旦終了する。

これにより、前回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの生成反応が過剰である場合、今回の燃料噴射時におけるパイロットインターバルが長くされ、この結果、今回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの生成反応が抑制される。一方、前回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの酸化反応が不足している場合、ＥＧＲ率が小さくされ、この結果、今回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの酸化反応が促進される。

一方、ステップ７０５の判定にて「Ｎｏ」と判定される場合、ＣＰＵ６１はステップ７２５に直ちに進む。即ち、この場合、パイロットインターバル、及びＥＧＲ率の調整が行われない。これは、ステップ７０５の判定にて「Ｎｏ」と判定される場合、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が定常適合パターンに対応する適切な値以下となっているから筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンを調整する必要がないことに基づく。これにより、不必要にパイロットインターバルやＥＧＲ率等の制御パラメータを制御することが抑制される。

また、ＣＰＵ６１は、図８にフローチャートにより示した燃料噴射制御を行うためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進んで実クランク角度CAactが先のステップ６３５、或いはステップ７１５にて決定されているパイロット燃料噴射開始時期CAinjpに一致したか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ８１５に進んで実クランク角度CAactが先のステップ６３５、或いはステップ７１５にて決定されているメイン燃料噴射開始時期CAinjmに一致したか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ８９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

いま、実クランク角度CAactが上記パイロット燃料噴射開始時期CAinjpに一致したものとすると、ＣＰＵ６１はステップ８０５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進んで、対応する燃料噴射弁２１に対してステップ６３０にて決定されている指令パイロット燃料噴射量Qpの燃料の噴射指示を行い、続くステップ８１５にて「Ｎｏ」と判定した後、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、指令パイロット燃料噴射量Qpの燃料が上述した燃料噴射圧力Pcrをもって噴射される。

その後、実クランク角度CAactが上記メイン燃料噴射開始時期CAinjmに一致したものとすると、ＣＰＵ６１はステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定しステップ８１５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、対応する燃料噴射弁２１に対してステップ６３０にて決定されている指令メイン燃料噴射量Qmの燃料の噴射指示を行った後、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、指令メイン燃料噴射量Qmの燃料が上述した燃料噴射圧力Pcrをもって噴射される。

また、ＣＰＵ６１は、図９にフローチャートにより示した値Ｘ／Ｙの計算を行うためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ９００から処理を開始し、ステップ９０５に進んで、実クランク角度CAactが先のステップ６３５、或いはステップ７１５にて決定されているパイロット燃料噴射開始時期CAinjpと排気弁開弁時期CAevoの間にあるか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ９９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

いま、実クランク角度CAactが上記パイロット燃料噴射開始時期CAinjpに一致したものとすると、ＣＰＵ６１はステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６から得られる現時点での実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactを取得する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ９１５に進み、ステップ９１０にて取得した現時点での実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactを現時点での実クランク角度CAactに対応させてＲＡＭ６３の所定の領域に記憶する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ９２０に進んで、現時点での実クランク角度CAactが排気弁開弁時期CAevoに一致したか否かを判定する。現時点は、実クランク角度CAactが上記パイロット燃料噴射開始時期CAinjpに一致した直後である。従って、ＣＰＵ６１はステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

係る一連の処理（ステップ９０５、９１０、９１５、９２０）は、実クランク角度CAactが排気弁開弁時期CAevoに一致するまで繰り返し実行される。これにより、パイロット燃料噴射開始時期CAinjpから排気弁開弁時期CAevoまでの間の実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの履歴が実クランク角度CAactに対応させて順次ＲＡＭ６３に記憶されていく。

そして、実クランク角度CAactが排気弁開弁時期CAevoに一致すると、ＣＰＵ６１はステップ９２０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、最終値Ｘを現時点での実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの値（即ち、排気弁開弁時期CAevoでの実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの値）に決定する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ９３０に進み、ＲＡＭ６３内に記憶されているパイロット燃料噴射開始時期CAinjpから排気弁開弁時期CAevoまでの間の実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの履歴データの中から最大値を特定し、ピーク値Ｙをその最大値に設定した後、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これにより、最終値Ｘとピーク値Ｙが取得されるから、値Ｘ／Ｙが計算できる。この最終値Ｘ、及び値Ｘ／Ｙは、次回の図７に示したルーチン実行時においてステップ７０５、ステップ７１０にてそれぞれ使用される。

以上、ステップ９１５は記憶手段に相当し、ステップ７１５、ステップ７２０は制御手段に相当している。

以上、説明したように、本発明による制御装置の実施形態によれば、筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ７６から検出・記憶されているパイロット燃料噴射開始時期CAinpから排気弁開弁時期CAevoまでの間の実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの履歴からピーク値Ｙと最終値Ｘを特定する。前回の燃焼サイクルにおいて、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンの特性を表す値となる値Ｘ／Ｙが定常適合パターンに対応する最終値／最大値(＝ＸＴＡ／ＹＴＡ)（＝Ｃ)よりも小さい場合、前回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの生成反応が過剰であると判定して、今回の燃料噴射時におけるパイロットインターバルが長くされる。この結果、今回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの生成反応が抑制される。

一方、前回の燃焼サイクルにおいて、値Ｘ／Ｙが値Ｃよりも大きい場合、前回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの酸化反応が不足していると判定して、ＥＧＲ率が小さくされる。この結果、今回の燃焼サイクルにおいてＳｏｏｔの酸化反応が促進される。これにより、過渡運転状態であっても筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンが定常適合パターンに近づくように直ちに調整され得、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を定常適合パターンに対応する適切な値に直ちに近づけることができる。

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、上記実施形態では、図７のステップ７０５の判定にて「Ｎｏ」と判定される場合、ＣＰＵ６１はステップ７２５に直ちに進んでパイロットインターバルやＥＧＲ率等の制御パラメータの制御を行わないように構成されているが、目標ＥＧＲ率Regrtを大きくしてもよい。

これは、図７のステップ７０５の判定にて「Ｎｏ」と判定される場合、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量が定常適合パターンに対応する適切な値以下となるからＮＯｘの量を減少させるためにＳｏｏｔの量を増大させる余地があることに基づく。この構成が適用される場合、図７に示したルーチンに代えて図７のルーチンに対してステップ１３０５が追加された図１３に示したルーチンが実行される。これによれば、Ｓｏｏｔの量を増大させる一方でＮＯｘの量を減少させることができ、この結果、燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を上記適切な値以下（或いは、近傍）に抑えつつ、燃焼室から排出されるＮＯｘの量を減少させることができる。

また、上記実施形態においては、値Ｘ／Ｙが値Ｃより小さいか否かでパイロットインターバルを長くするかＥＧＲ率を小さくするかを選択するように構成されているが、値Ｘ／Ｙが値Ｃ１より小さいときにパイロットインターバルを長くし、値Ｘ／Ｙが値Ｃ１よりも大きい値Ｃ２よりも大きいときにＥＧＲ率を小さくしてもよい。

また、上記実施形態においては、値Ｘ／Ｙと比較される対象である上記値Ｃを運転状態に応じて可変としているが（ステップ６５５を参照）、一定としてもよい。

また、上記実施形態においては、値Ｘ／Ｙが値Ｃより小さい場合、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制するためにパイロットインターバルを長くしているが、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制するためにスワールの強さを変更してもよい。これは以下の理由に基づく。

即ち、スワールの強さ（スワール率）を調整することでメイン噴射燃料の燃料蒸気がパイロット噴射燃料に基づく燃焼後の混合気と係わりあう程度を変更することができ、この結果、メイン噴射燃料の燃料蒸気と燃焼室内の酸素とが係わり合う程度を変更することができる。従って、スワールの強さ（スワール率）を調整しても、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制することができる。

また、上記実施形態においては、前記基準パターンとして定常適合パターンを使用し、値Ｘ／Ｙと比較される対象である上記値Ｃを定常適合パターンに対応する最終値／最大値(＝ＸＴＡ／ＹＴＡ)に設定しているが（ステップ６５５を参照）、前記基準パターンとして定常適合パターンとは異なる他のパターンを使用し、上記値Ｃを前記他のパターンに対応する最終値／最大値に設定してもよい。

また、上記実施形態においては、目標ＥＧＲ率RegrとしてＥＧＲ率の定常適合値を使用しているが（ステップ６４５を参照）、目標ＥＧＲ率Regrtとして定常適合値以外の他の値を使用してもよい。

また、上記実施形態においては、前記第２時点として排気弁開弁時期CAevoを使用しているが、前記第２時点として、実筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootactの変化速度（の絶対値）が所定の微小値以下となった時点、或いは、燃焼室内のガス温度がＳｏｏｔに係わる反応が実質的に終了する所定の温度以下となった時点を使用してもよい。

また、上記実施形態においては、筒内Ｓｏｏｔ濃度CSootの変化パターンの特性を表す値（前記特性指標値）として値Ｘ／Ｙが使用されているが、前記特性指標値として値(Ｙ−Ｘ)／Ｙが使用されてもよい。

加えて、上記実施形態においては、パイロットインターバルを長くする量を所定値ΔＣＡ（一定値）に設定しているが（ステップ７１５を参照）、パイロットインターバルを長くする量を値Ｘ／Ｙと値Ｃの相違の程度（例えば、差、比等）に応じて変更してもよい。同様に、上記実施形態においては、ＥＧＲ率を小さくする量を所定値ΔR（一定値）に設定しているが（ステップ７２０を参照）、ＥＧＲ率を小さくする量を値Ｘ／Ｙと値Ｃの相違の程度（例えば、差、比）に応じて変更してもよい。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）に適用したシステム全体の概略構成図である。 或る一つの気筒のシリンダ内(筒内)に吸気マニホールドからガスが吸入され、筒内に吸入されたガスが排気マニホールドへ排出される様子を模式的に示した図である。 クランク角度に対する燃焼室内での筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化の一例を示したグラフである。 定常適合パターン（破線）に対してＳｏｏｔの生成反応が過剰である場合における筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターン（実線）の例を示したグラフである。 定常適合パターン（破線）に対して生成されたＳｏｏｔの酸化反応が不足している場合における筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターン（実線）の例を示したグラフである。 図１に示したＣＰＵが実行する値Ｘ／Ｙを制御するためのルーチンの前半部を示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する値Ｘ／Ｙを制御するためのルーチンの後半部を示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射制御を行うためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する値Ｘ／Ｙを計算するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが図６に示したルーチンを実行する際に参照する指令燃料噴射量を決定するためのテーブルである。 図１に示したＣＰＵが図６に示したルーチンを実行する際に参照する燃料燃料噴射時期を決定するためのテーブルである。 図１に示したＣＰＵが図６に示したルーチンを実行する際に参照する燃料噴射圧力を決定するためのテーブルである。 本発明の実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する値Ｘ／Ｙを制御するためのルーチンの後半部を示したフローチャートである。

符号の説明

２１…燃料噴射弁、５２…ＥＧＲ制御弁、６０…電気制御装置、６１…ＣＰＵ、７２…吸気温センサ、７３…吸気管圧力センサ、７４…クランクポジションセンサ、７６…筒内Ｓｏｏｔ濃度センサ

Claims (12)

1. 内燃機関の燃焼室内におけるＳｏｏｔの濃度である筒内Ｓｏｏｔ濃度を直接検出する筒内Ｓｏｏｔ濃度センサを備えた内燃機関に適用され、
   燃焼行程を含む所定の期間内における前記検出された筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴を記憶する記憶手段と、
   前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴に基づいて前記燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量を制御するために前記内燃機関の制御パラメータを制御する制御手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴から得られる前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンが基準パターンになるように、前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成され、
   前記制御手段は、
   前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうち、前記燃焼室内でのＳｏｏｔの生成反応の程度を表す値となる第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と、前記燃焼室内で生成されたＳｏｏｔの酸化反応の程度を表す値となる前記第１時点より後の第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と、に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成された内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１時点として前記記憶された前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の履歴のうちの最大値に対応する時点を使用し、前記第２時点として前記最大値から減少していく筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点を使用するように構成された内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記第２の時点として排気弁の開弁時点を使用するように構成された内燃機関の制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度と前記第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度とに基づいて前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の変化パターンの特性を表す値である特性指標値を取得し、前記特性指標値に基づいて前記内燃機関の制御パラメータを制御するように構成された内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記特性指標値として、前記第１時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度に対する前記第２時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度の割合を使用するように構成された内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記割合が前記基準パターンに対応する所定値よりも小さいとき、Ｓｏｏｔの生成反応を抑制するために前記制御パラメータを制御するように構成された内燃機関の制御装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記割合が前記所定値よりも小さいとき、パイロット噴射からメイン噴射までの間の期間であるパイロットインターバルを長くするように構成された内燃機関の制御装置。
8. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記割合が前記基準パターンに対応する所定値以上のとき、Ｓｏｏｔの酸化反応を促進するために前記制御パラメータを制御するように構成された内燃機関の制御装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記割合が前記所定値以上のとき、ＥＧＲ率を小さくするように構成された内燃機関の制御装置。
10. 請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記所定値を前記内燃機関の運転状態に応じて変更するように構成された内燃機関の制御装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が同時点での前記基準パターンに対応する値以下のとき、前記制御パラメータの制御を行わないように構成された内燃機関の制御装置。
12. 請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が収束したと判定される時点以降の時点での前記筒内Ｓｏｏｔ濃度が同時点での前記基準パターンに対応する値以下のとき、ＥＧＲ率を大きくするように構成された内燃機関の制御装置。

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