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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022063491
(43)【公開日】2022-04-22
(54)【発明の名称】内燃機関の制御システム
(51)【国際特許分類】
F02D 41/40 20060101AFI20220415BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20220415BHJP
【ＦＩ】
F02D41/40
F02D45/00 368Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020171783
(22)【出願日】2020-10-12
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】110000394
【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡部 準也
【テーマコード（参考）】
3G301
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G301HA02
3G301JA21
3G301LB11
3G301MA11
3G301MA19
3G301MA23
3G301NC01
3G301ND26
3G301PB03
3G301PB05
3G301PE01
3G384AA03
3G384BA13
3G384BA18
3G384DA14
3G384EA02
3G384FA14
3G384FA16
3G384FA34
3G384FA56
(57)【要約】
【課題】メイン噴射を行った後に、燃料を噴射するアフター噴射のアフター噴射量を確保して、排気ガスを効果的に昇温することができる内燃機関の制御システムを提供する。
【解決手段】排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に、気筒内に燃料を噴射するインジェクタにパイロット噴射を行わせた後、メイン噴射を行わせ、その後にアフター噴射を行わせるように制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記メイン噴射によって前記気筒内に噴射されたメイン燃料の着火遅れの目標である目標着火遅れを取得する目標着火遅れ取得部と、前記アフター噴射のアフター噴射量を確保できる前記パイロット噴射の目標パイロット噴射量を設定する目標パイロット噴射量設定部と、前記目標パイロット噴射量の前記パイロット噴射を行った際の、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料が前記目標着火遅れで燃焼するメイン噴射時期を設定するメイン噴射時期設定部と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に、気筒内に燃料を噴射するインジェクタにパイロット噴射を行わせた後、メイン噴射を行わせ、その後にアフター噴射を行わせるように制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記メイン噴射によって前記気筒内に噴射されたメイン燃料の着火遅れの目標である目標着火遅れを取得する目標着火遅れ取得部と、前記アフター噴射のアフター噴射量を確保できる前記パイロット噴射の目標パイロット噴射量を設定する目標パイロット噴射量設定部と、前記目標パイロット噴射量の前記パイロット噴射を行った際の、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料が前記目標着火遅れで燃焼するメイン噴射時期を設定するメイン噴射時期設定部と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒内に燃料を噴射するインジェクタを備えた圧縮自着火式の内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に、前記インジェクタにパイロット噴射を行わせた後、メイン噴射を行わせ、その後にアフター噴射を行わせるように制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記メイン噴射によって前記気筒内に噴射されたメイン燃料の着火遅れの目標である目標着火遅れを取得する目標着火遅れ取得部と、
前記アフター噴射のアフター噴射量を確保できる前記パイロット噴射の目標パイロット噴射量を設定する目標パイロット噴射量設定部と、
前記目標パイロット噴射量の前記パイロット噴射を行った際の、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料が前記目標着火遅れで燃焼するメイン噴射時期を設定するメイン噴射時期設定部と、
を有する、
内燃機関の制御システム。
排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に、前記インジェクタにパイロット噴射を行わせた後、メイン噴射を行わせ、その後にアフター噴射を行わせるように制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記メイン噴射によって前記気筒内に噴射されたメイン燃料の着火遅れの目標である目標着火遅れを取得する目標着火遅れ取得部と、
前記アフター噴射のアフター噴射量を確保できる前記パイロット噴射の目標パイロット噴射量を設定する目標パイロット噴射量設定部と、
前記目標パイロット噴射量の前記パイロット噴射を行った際の、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料が前記目標着火遅れで燃焼するメイン噴射時期を設定するメイン噴射時期設定部と、
を有する、
内燃機関の制御システム。
【請求項2】
請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
前記インジェクタから噴射可能な最小噴射量を予め記憶する記憶装置を備え、
前記目標パイロット噴射量設定部は、
前記最小噴射量に前記パイロット噴射を噴射する回数を掛け算した噴射量を前記目標パイロット噴射量として設定する、
内燃機関の制御システム。
前記インジェクタから噴射可能な最小噴射量を予め記憶する記憶装置を備え、
前記目標パイロット噴射量設定部は、
前記最小噴射量に前記パイロット噴射を噴射する回数を掛け算した噴射量を前記目標パイロット噴射量として設定する、
内燃機関の制御システム。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
前記制御装置は、
前記気筒内に噴射された前記メイン燃料の推定実着火遅れと前記目標着火遅れとに基づいて、前記メイン噴射時期における前記気筒内の筒内温度を前記目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度まで昇温させるために必要なパイロット噴射量を算出するパイロット噴射量算出部を有し、
前記メイン噴射時期設定部は、
前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第１パイロット噴射量を算出する第１噴射量算出部と、
前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第２パイロット噴射量を算出する第２噴射量算出部と、
前記第１パイロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して前記目標パイロット噴射量となる再メイン噴射時期を算出する再メイン噴射時期算出部と、
前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を前記パイロット噴射量算出部を介して算出する再噴射量算出部と、
前記再パイロット噴射量と前記目標パイロット噴射量との差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再メイン噴射時期と前記再パイロット噴射量を算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再パロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して再度、前記再メイン噴射時期と前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を算出する反復算出部と、
を有し、
前記反復算出部を介して算出された前記再メイン噴射時期を前記メイン噴射時期として設定する、
内燃機関の制御システム。
前記制御装置は、
前記気筒内に噴射された前記メイン燃料の推定実着火遅れと前記目標着火遅れとに基づいて、前記メイン噴射時期における前記気筒内の筒内温度を前記目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度まで昇温させるために必要なパイロット噴射量を算出するパイロット噴射量算出部を有し、
前記メイン噴射時期設定部は、
前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第１パイロット噴射量を算出する第１噴射量算出部と、
前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第２パイロット噴射量を算出する第２噴射量算出部と、
前記第１パイロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して前記目標パイロット噴射量となる再メイン噴射時期を算出する再メイン噴射時期算出部と、
前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を前記パイロット噴射量算出部を介して算出する再噴射量算出部と、
前記再パイロット噴射量と前記目標パイロット噴射量との差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再メイン噴射時期と前記再パイロット噴射量を算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再パロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して再度、前記再メイン噴射時期と前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を算出する反復算出部と、
を有し、
前記反復算出部を介して算出された前記再メイン噴射時期を前記メイン噴射時期として設定する、
内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮自着火式の内燃機関を制御する内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
圧縮自着火式の内燃機関を制御する内燃機関の制御システムに関する技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献１に記載される内燃機関の制御装置では、指標算出部は、燃料の着火性を変化させる吸気温度、吸気圧、ＥＧＲガスの還流量、過給圧、機関冷却水の水温、外気温、外気圧などのパラメータを基に、気筒内での燃料噴射弁にシングル噴射を行わせた際における燃料の着火遅れである指標τ0を、アレニウスの式を用いて算出する。
【0003】
続いて、目標算出部は、燃料の着火性と指標τ０とから着火遅れ目標値τｔｒｇを算出する。一方、過給圧、吸入空気量、水温、吸気温度、メイン噴射の開始時期、メイン噴射の燃料噴射量等のパラメータから着火遅れτが算出される。そして、着火遅れτが着火遅れ目標値τｔｒｇよりも短い場合は、弁制御部は、パイロット噴射での燃料噴射量を減少させる。また、着火遅れτが着火遅れ目標値τｔｒｇよりも長い場合は、弁制御部は、パイロット噴射での燃料噴射量を増大させて、燃焼騒音の大きさを一定値で保持する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－３３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１に記載された内燃機関の制御装置では、ＤＰＦの再生を行う再生燃焼のような排気ガスの昇温を目的とした燃料の噴射制御において、排気ガスの昇温のためにメイン噴射時期をリタードした場合には、メイン噴射時期の気筒内温度が断熱膨張で必要以上に低下してしまう。そのため、メイン噴射の着火遅れτを着火遅れ目標値τｔｒｇにするためには、メイン噴射時の気筒内温度を高い目標温度に設定する必要があり、パイロット噴射量を増大させる必要が生じる。その結果、メイン噴射を行った後に、燃料を噴射するアフター噴射のアフター噴射量が減少して、排気ガスの昇温が難しいという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、メイン噴射を行った後に、燃料を噴射するアフター噴射のアフター噴射量を確保して、排気ガスを効果的に昇温することができる内燃機関の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、気筒内に燃料を噴射するインジェクタを備えた圧縮自着火式の内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に、前記インジェクタにパイロット噴射を行わせた後、メイン噴射を行わせ、その後にアフター噴射を行わせるように制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記メイン噴射によって前記気筒内に噴射されたメイン燃料の着火遅れの目標である目標着火遅れを取得する目標着火遅れ取得部と、前記アフター噴射のアフター噴射量を確保できる前記パイロット噴射の目標パイロット噴射量を設定する目標パイロット噴射量設定部と、前記目標パイロット噴射量の前記パイロット噴射を行った際の、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料が前記目標着火遅れで燃焼するメイン噴射時期を設定するメイン噴射時期設定部と、を有する、内燃機関の制御システムである。
【0008】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記インジェクタから噴射可能な最小噴射量を予め記憶する記憶装置を備え、前記目標パイロット噴射量設定部は、前記最小噴射量に前記パイロット噴射を噴射する回数を掛け算した噴射量を前記目標パイロット噴射量として設定する、内燃機関の制御システムである。
【0009】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記制御装置は、前記気筒内に噴射された前記メイン燃料の推定実着火遅れと前記目標着火遅れとに基づいて、前記メイン噴射時期における前記気筒内の筒内温度を前記目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度まで昇温させるために必要なパイロット噴射量を算出するパイロット噴射量算出部を有し、前記メイン噴射時期設定部は、前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第１パイロット噴射量を算出する第１噴射量算出部と、前記パイロット噴射量算出部を介して前記メイン噴射時期が圧縮上死点から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期のときに前記目標筒内温度まで昇温させるために必要な第２パイロット噴射量を算出する第２噴射量算出部と、前記第１パイロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して前記目標パイロット噴射量となる再メイン噴射時期を算出する再メイン噴射時期算出部と、前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を前記パイロット噴射量算出部を介して算出する再噴射量算出部と、前記再パイロット噴射量と前記目標パイロット噴射量との差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再メイン噴射時期と前記再パイロット噴射量を算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再パロット噴射量と前記第２パイロット噴射量を直線補間して再度、前記再メイン噴射時期と前記再メイン噴射時期に対応する再パイロット噴射量を算出する反復算出部と、を有し、前記反復算出部を介して算出された前記再メイン噴射時期を前記メイン噴射時期として設定する、内燃機関の制御システムである。
【発明の効果】
【0010】
第１の発明によれば、制御装置は、目標パイロット噴射量のパイロット噴射を行った際の、メイン噴射によって気筒内に噴射されたメイン燃料が目標着火遅れで燃焼するようにメイン噴射時期を設定することができ、燃焼ロバスト性を確保することができる。また、目標パイロット噴射量のパイロット噴射を行うことによって、アフター噴射量を確保でき、アフター噴射を多段化して排気ガス温度を効果的に昇温することができる。更に、目標パイロット噴射量のパイロット噴射を行った際のメイン噴射時期を目標着火遅れになるまで最大限リタードすることが可能となり、排気ガスを効果的に昇温することができる。
【0011】
第２の発明によれば、制御装置は、インジェクタから噴射可能な最小噴射量にパイロット噴射を噴射する回数を掛け算した噴射量を目標パイロット噴射量に設定する。これにより、制御装置は、パイロット噴射量の最小化を図り、アフター噴射量を確実に確保して、アフター噴射を複数回行うことができる。その結果、制御装置は、排気ガスを更に効果的に昇温することができる。
【0012】
第３の発明によれば、メイン噴射時期設定部は、反復算出部を介して、再パイロット噴射量と目標パイロット噴射量との差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、再メイン噴射時期と再パイロット噴射量を算出する回数が所定回数に達するまで、再パロット噴射量と第２パイロット噴射量を直線補間して再メイン噴射時期を算出する。そして、メイン噴射時期設定部は、反復算出部を介して算出された再メイン噴射時期をメイン噴射時期として設定する。
【0013】
これにより、制御装置は、目標パイロット噴射量のパイロット噴射を行った際の、目標着火遅れでメイン燃料が燃焼するメイン噴射時期を迅速に設定することができると共に、燃焼ロバスト性を確実に確保することができる。更に、制御装置は、メイン噴射時期を目標着火遅れになるまで最大限リタードすることが可能となり、排気ガスを効果的に昇温することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る内燃機関の制御システムの概略構成を説明する図である。
【図2】本実施形態に係る制御装置が実行する燃料噴射時期設定処理の一例を示すメインフローチャートである。
【図4】通常燃焼モードのときのメイン噴射時期と目標メイン着火クランク角度とを説明する図である。
【図7】昇温燃焼モードのときのメイン噴射時期を反復算出により求める方法を説明する図である。
【図8】昇温燃焼モードのときのメイン噴射時期が圧縮上死点（０度ＣＡ）とクランク角３０度ＣＡのときの目標着火遅れを説明する図である。
【図9】昇温燃焼モードのときの筒内温度とインジェクタの燃料噴射量と燃焼の変動の一例を示す図である。
【図10】昇温燃焼モードのときの各メイン噴射時期に対するパイロット噴射量とアフター噴射量と、それぞれの排気ガスの温度を測定した実験の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る内燃機関の制御システムを具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本発明に係る内燃機関の制御システムの概略構成について図１に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関の制御システム１は、エアクリーナ２０と、吸気流量検出装置２１と、車両に搭載された圧縮自着火式の内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）１０と、ターボ過給機３０と、インタークーラ１６と、制御装置５０等から構成されている。
【0016】
以下、内燃機関１０について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。図１に示すように、吸気管１１Ａの流入側には、エアクリーナ２０で濾過された吸気流量を検出する吸気流量検出装置２１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸気流量検出装置２１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0017】
吸気管１１Ａの流出側はコンプレッサ３５の流入側に接続され、コンプレッサ３５の流出側は吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。ターボ過給機３０は、コンプレッサインペラ３５Ａを有するコンプレッサ３５と、タービンインペラ３６Ａを有するタービン３６とを備えている。コンプレッサインペラ３５Ａは、排気ガスによって回転駆動されるタービンインペラ３６Ａにて回転駆動され、吸気管１１Ａから流入された吸気を吸気管１１Ｂに圧送することで過給する。
【0018】
コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａには、コンプレッサ上流圧力検出装置２４Ａが設けられている。コンプレッサ上流圧力検出装置２４Ａは、例えば、圧力センサであり、コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ｂにおけるコンプレッサ３５とインタークーラ１６との間の位置）には、コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂが設けられている。コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂは、例えば、圧力センサであり、コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0019】
吸気管１１Ｂには、上流側にインタークーラ１６が配置され、インタークーラ１６よりも下流側にスロットル装置４７が配置されている。インタークーラ１６は、コンプレッサ下流圧力検出装置２４Ｂよりも下流側に配置されており、コンプレッサ３５にて過給された吸気の温度を下げる。インタークーラ１６とスロットル装置４７との間には、吸気温度検出装置２８Ｂ（例えば、吸気温度センサ）が設けられている。吸気温度検出装置２８Ｂは、インタークーラ１６にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0020】
スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂの開度を調整するスロットルバルブ４７Ａを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出装置４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１Ｂに設けられたスロットルバルブ４７Ａの開度を調整可能である。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出装置２５からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関１０の運転状態とに基づいて目標スロットル開度と各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射する燃料噴射量Ｑを求める。
【0021】
アクセルペダル踏込量検出装置２５は、例えば、アクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出装置２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。
【0022】
吸気管１１Ｂにおけるスロットル装置４７よりも下流側には、吸気圧力検出装置２４Ｃが設けられており、ＥＧＲ配管１３の流出側が接続されている。そして、吸気管１１Ｂの流出側は吸気マニホールド１１Ｃの流入側に接続されており、吸気マニホールド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。吸気圧力検出装置２４Ｃは、例えば、圧力センサであり、吸気マニホールド１１Ｃに流入する直前の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また、ＥＧＲ配管１３の流出側（吸気管１１Ｂとの接続部）からは、ＥＧＲ配管１３の流入側（排気管１２Ｂとの接続部）から流入してきたＥＧＲガスが、吸気管１１Ｂ内に吐出される。
【0023】
内燃機関１０は複数のシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄを有しており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄが、それぞれのシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄに設けられている。インジェクタ４３Ａ～４３Ｄには、コモンレール４１と燃料配管４２Ａ～４２Ｄを介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に燃料を噴射する。
【0024】
コモンレール４１には、燃料圧検出装置４１Ａ（例えば、燃料圧センサ）が設けられている。燃料圧検出装置４１Ａは、コモンレール４１に不図示の燃料ポンプを介して供給されたコモンレール４１内のコモンレール圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、燃料圧検出装置４１Ａからの検出信号に基づいてコモンレール４１内のコモンレール圧を検出する。
【0025】
内燃機関１０には、回転検出装置２２、クーラント温度検出装置２８Ｃ等が設けられている。回転検出装置２２は、例えば、回転角度センサであり、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）や、クランク軸の回転角度（例えば、各気筒の圧縮上死点タイミング）等に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、回転検出装置２２からの検出信号に基づいて、内燃機関１０のクランク軸の回転数や回転角度等を検出することが可能である。クーラント温度検出装置２８Ｃは、例えば、温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0026】
内燃機関１０の排気側には排気マニホールド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホールド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。
【0027】
排気管１２Ｂには、ＥＧＲ配管１３の流入側が接続されている。ＥＧＲ配管１３は、排気管１２Ｂと吸気管１１Ｂとを連通し、排気管１２Ｂ（排気経路に相当）の排気ガスの一部を吸気管１１Ｂ（吸気経路に相当）に還流させることが可能である。また、ＥＧＲ配管１３には、経路切替装置１４Ａ、バイパス配管１３Ｂ、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１４Ｂが設けられている。
【0028】
経路切替装置１４Ａは、排気管１２ＢからＥＧＲ配管１３へと流れてきたＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラ１５を経由させて吸気経路に戻すＥＧＲクーラ経路と、バイパス配管１３ＢにてＥＧＲクーラ１５をバイパスさせて吸気管１１Ｂに戻すバイパス経路とを、制御装置５０からの制御信号に基づいて切り替える経路切替弁である。バイパス配管１３Ｂは、ＥＧＲクーラ１５をバイパスするように設けられており、流入側は経路切替装置１４Ａに接続され、流出側はＥＧＲ弁１４ＢとＥＧＲクーラ１５の間となるＥＧＲ配管１３に接続されている。
【0029】
ＥＧＲ弁１４Ｂは、ＥＧＲ配管１３におけるＥＧＲクーラ１５の下流側、かつ、ＥＧＲ配管１３とバイパス配管１３Ｂとの合流部の下流側、に設けられている。そして、ＥＧＲ弁１４Ｂは、制御装置５０からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ配管１３の開度を調整することで、ＥＧＲ配管１３内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。
【0030】
ＥＧＲクーラ１５は、ＥＧＲ配管１３とバイパス配管１３Ｂとの合流部と、経路切替装置１４Ａとの間となるＥＧＲ配管１３に設けられている。ＥＧＲクーラ１５は、いわゆる熱交換器であり、冷却用のクーラントが供給され、流入されたＥＧＲガスを冷却して吐出する。
【0031】
排気管１２Ｂには、排気温度検出装置２９が設けられている。排気温度検出装置２９は、例えば、排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、排気温度検出装置２９を用いて検出した排気温度とＥＧＲ弁１４Ｂの制御状態と内燃機関１０の運転状態等に基づいて、ＥＧＲ配管１３及びＥＧＲクーラ１５（またはバイパス配管１３Ｂ）及びＥＧＲ弁１４Ｂを経由して吸気管１１Ｂに流入されるＥＧＲガスの温度を推定可能である。
【0032】
排気管１２Ｂの流出側は、タービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は、排気管１２Ｃの流入側に接続されている。タービン３６には、タービンインペラ３６Ａへ導く排気ガスの流速を制御可能な可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、ノズル駆動装置３１によって開度が調整される。制御装置５０は、ノズル開度検出装置３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号と目標ノズル開度に基づいて、ノズル駆動装置３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能である。
【0033】
タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂには、タービン上流圧力検出装置２６Ａが設けられている。タービン上流圧力検出装置２６Ａは、例えば、圧力センサであり、タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃには、タービン下流圧力検出装置２６Ｂが設けられている。タービン下流圧力検出装置２６Ｂは、例えば圧力センサであり、タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0034】
排気管１２Ｃには排気ガス浄化装置６１が配置されている。例えば、内燃機関１０がディーゼルエンジンの場合、排気ガス浄化装置６１の内部には、上流側から、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）６１Ａ、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）６１Ｂが設けられている。酸化触媒６１Ａは、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する。ＤＰＦ６１Ｂは、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成され、上流側から各小孔に流入する排気ガスを多孔質材料に通すことで粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集し、排気ガスのみを下流側へと流出させる。また、排気管１２Ｃには、排気ガス浄化装置６１の下流側に不図示の選択還元触媒等が配置されている。
【0035】
制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５０は、少なくとも、プロセッサ５１（ＣＰＵ、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等）、記憶装置５３（ＤＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ハードディスク等）を有している。制御装置５０（ＥＣＵ）は、図１に示す検出装置やアクチュエータに限定されず、上記の検出装置を含めた各種の検出装置からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、上記のインジェクタ４３Ａ～４３Ｄ、ＥＧＲ弁１４Ｂ、経路切替装置１４Ａ、ノズル駆動装置３１、スロットル装置４７を含めた各種のアクチュエータを制御する。記憶装置５３は、例えば、各種処理を実行するためのプログラムやパラメータ等を記憶する。
【0036】
大気圧検出装置２３は、例えば、大気圧センサであり、制御装置５０に設けられている。大気圧検出装置２３は、制御装置５０の周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。車速検出装置２７は、例えば、車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出装置２７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【0037】
［燃料噴射時期設定処理］
次に、上記のように構成された内燃機関の制御システム１において、制御装置５０によって実行される処理であって、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射する燃料の燃料噴射時期及び燃料噴射量を設定する「燃料噴射時期設定処理」について図２乃至図１０に基づいて説明する。尚、制御装置５０は、起動されるとクランク軸の回転角度が所定クランク角度になる毎に図２に示す処理を起動し、ステップＳ１１へと処理を進める。
次に、上記のように構成された内燃機関の制御システム１において、制御装置５０によって実行される処理であって、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射する燃料の燃料噴射時期及び燃料噴射量を設定する「燃料噴射時期設定処理」について図２乃至図１０に基づいて説明する。尚、制御装置５０は、起動されるとクランク軸の回転角度が所定クランク角度になる毎に図２に示す処理を起動し、ステップＳ１１へと処理を進める。
【0038】
図２に示すように、先ず、ステップＳ１１において、制御装置５０は、各種パラメータを取得して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２に進む。各種パラメータは、例えば、アクセルペダルの踏込量と、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと、インタークーラ１６にて温度が低下された吸気の吸気温度Ｔｈと、吸気マニホールド１１Ｃに流入する直前の吸気圧Ｐｉと、ＥＧＲガスの還流量と、コンプレッサ３５による過給圧ＢＰと、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの水温Ｔｗと、大気圧等である。
【0039】
ステップＳ１２において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１で取得したアクセルペダルの踏込量と、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅとを記憶装置５３から読み出し、不図示のマップから１回の燃焼行程で噴射する燃料の総噴射量Ｑａを取得して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１３に進む。
【0040】
ステップＳ１３において、制御装置５０は、クランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと燃料の総噴射量Ｑとの二次元マップ（不図示）から、上記ステップＳ１２で取得した総噴射量Ｑａと内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅとに対応するメイン噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の目標着火遅れτｔｒｇを取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１４に進む。尚、メイン燃料の目標着火遅れτｔｒｇを取得するクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと燃料の総噴射量Ｑとの二次元マップ（不図示）は、実機試験によって作成されて、予め記憶装置５３に記憶されている。
【0041】
ステップＳ１４において、制御装置５０は、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求があるか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、記憶装置５３から昇温要求フラグを読み出し、昇温要求フラグが「ＯＮに」設定されているか否かを判定する。尚、制御装置５０の起動時に、昇温要求フラグは「ＯＦＦ」に設定されて記憶装置５３に記憶されている。そして、昇温要求フラグは、例えば、排気ガス浄化装置６１の酸化触媒６１Ａ等の活性化が必要なときや、ＤＰＦ６１Ｂに捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼してＤＰＦ６１Ｂを再生するとき等の排気ガスの昇温が必要なときに、「ＯＮ」に設定されて記憶装置５３に記憶される。
【0042】
そして、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求がないと判定した場合、つまり、昇温要求フラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、制御装置５０は、パイロット噴射とメイン噴射を行って、アフター噴射を行わない通常時の各燃料噴射時期及び各燃料噴射量を設定する「通常燃焼モード設定処理」のサブ処理（図３参照）を実行した後、当該処理を終了する。従って、後述のように、「通常燃焼モード設定処理」のサブ処理では、制御装置５０は、パイロット噴射の段数、各パイロット噴射量、各パイロット噴射時期と、メイン噴射のメイン噴射量、メイン噴射時期と、を設定して、記憶装置５３に記憶する。
【0043】
一方、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求があると判定した場合、つまり、昇温要求フラグがＯＮに設定されていると判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、制御装置５０は、パイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射を行って排気ガスの昇温を行う際の燃料噴射時期及び燃料噴射量を設定する「昇温燃焼モード設定処理」（図４及び図５参照）を実行した後、当該処理を終了する。従って、後述のように、「昇温燃焼モード設定処理」のサブ処理では、制御装置５０は、パイロット噴射の段数、各パイロット噴射量、各パイロット噴射時期と、メイン噴射のメイン噴射量、メイン噴射時期と、アフター噴射の段数、各アフター噴射量、各アフター噴射時期と、を設定して、記憶装置５３に記憶する。
【0044】
尚、上記「噴射時期設定処理」で設定して記憶装置５３に記憶したパイロット噴射の段数、各パイロット噴射量、各パイロット噴射時期に基づいて、実際に各シリンダ４５Ａ～４５Ｄにパイロット噴射を実行する「パイロット噴射処理」と、記憶装置５３に記憶したメイン噴射のメイン噴射量、メイン噴射時期に基づいて、実際に各シリンダ４５Ａ～４５Ｄにメイン噴射を実行する「メイン噴射処理」と、記憶装置５３に記憶したアフター噴射の段数、各アフター噴射量、各アフター噴射時期に基づいて、実際に各シリンダ４５Ａ～４５Ｄにアフター噴射を実行する「アフター噴射処理」とは、上記「噴射時期設定処理」とは別のタイミングで実行される公知の処理であるので、これらの処理の説明は省略する。また、アフター噴射処理を行わない旨が設定されている場合には、制御装置５０は、「アフター噴射処理」を実行しない。
【0045】
［通常燃焼モード設定処理］
次に、排気ガスの昇温を必要としないときに（Ｓ１４：ＮＯ）、上記ステップＳ１５で、制御装置５０が実行する「通常燃焼モード設定処理」のサブ処理について図３及び図４に基づいて説明する。図３に示すように、先ず、ステップＳ１１１において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと、上記ステップＳ１２で取得した燃料の総噴射量Ｑａとを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、この燃料の総噴射量Ｑａに対応するメイン噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の燃焼が開始される目標メイン着火クランク角度を、クランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと燃料の総噴射量Ｑとの二次元マップ（不図示）から取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１２に進む。
次に、排気ガスの昇温を必要としないときに（Ｓ１４：ＮＯ）、上記ステップＳ１５で、制御装置５０が実行する「通常燃焼モード設定処理」のサブ処理について図３及び図４に基づいて説明する。図３に示すように、先ず、ステップＳ１１１において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと、上記ステップＳ１２で取得した燃料の総噴射量Ｑａとを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、この燃料の総噴射量Ｑａに対応するメイン噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の燃焼が開始される目標メイン着火クランク角度を、クランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと燃料の総噴射量Ｑとの二次元マップ（不図示）から取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１２に進む。
【0046】
例えば、図４に示すように、目標メイン着火クランク角度は、圧縮上死点（ＴＤＣ）から約５度ＣＡだけ遅角したクランク角度である。尚、メイン噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の燃焼が開始される目標メイン着火クランク角度を取得するクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと燃料の総噴射量Ｑとの二次元マップ（不図示）は、実機試験によって作成されて、予め記憶装置５３に記憶されている。
【0047】
図３に示すように、ステップＳ１１２において、制御装置５０は、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、上記ステップＳ１１１で取得した目標メイン着火クランク角度と、この目標着火遅れτｔｒｇとからメイン噴射時期Ａｉｎｊａのメイン噴射クランク角度を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１３に進む。具体的には、制御装置５０は、クランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅからクラン軸の回転速度を算出する。そして、制御装置５０は、目標メイン着火クランク角度からクランク軸の回転速度に目標着火遅れτｔｒｇを掛け算した回転角度を引き算して、メイン噴射時期Ａｉｎｊａのメイン噴射クランク角度を算出する。
【0048】
ステップＳ１１３において、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊａのメイン噴射クランク角度におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔｃｙｌを気体の状態方程式より算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１４に進む。また、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊａのメイン噴射クランク角度における筒内温度Ｔｃｙｌは、上記ステップＳ１１で取得した吸気温度Ｔｈや水温Ｔｗを基に推定することもできる。
【0049】
ステップＳ１１４において、制御装置５０は、先ず、下記に示すアレニウスの式（１）を用いて推定実着火遅れτを算出する。アレニウスの式（１）において、「Ｆｕｅｌ」は、メイン噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の燃料分圧であり、「Ｏ2」は、メイン噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の酸素分圧であり、「Ｔｃｙｌ」は、上記ステップＳ１１３で算出した メイン噴射時期Ａｉｎｊａの筒内温度Ｔｃｙｌである。
【0050】
τ＝１／｛Ａ［Ｆｕｅｌ］B［Ｏ2］Cｅｘｐ（－Ｄ／Ｔｃｙｌ）｝ ・・・（１）
【0051】
また、上記アレニウスの式（１）における「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」は、モデル定数であり、実験及びシミュレーションを通じて予め設定された値であり、記憶装置５３に予め記憶されている。具体的には、モデル定数「Ｂ」は、燃料分圧「Ｆｕｅｌ」が高いほど推定実着火遅れτを小さくできるような値に設定されている。モデル定数「Ｃ」は、酸素分圧「Ｏ2」が高いほど推定実着火遅れτを小さくできるような値に設定されている。
【0052】
モデル定数「Ｄ」は、 メイン噴射時期Ａｉｎｊａの筒内温度Ｔｃｙｌが高いほど推定実着火遅れτを小さくできるような値に設定されている。例えば、モデル定数「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」は、正の値に設定されている。そして、モデル定数「Ａ」は、燃料分圧「Ｆｕｅｌ」のＢ乗と、酸素分圧「Ｏ2」のＣ乗と、「ｅｘｐ（－Ｄ／Ｔｃｙｌ）との積が大きいほど推定実着火遅れτを小さくできるような値に設定されている。例えば、モデル定数「Ａ」は正の値に設定されている。
【0053】
また、燃料分圧「Ｆｕｅｌ」は、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内における燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として算出される。燃料濃度Ｃｆｕｅｌは、メイン噴射の終了時点における噴霧内等量比Φａに応じた値となる。メイン噴射の終了時点における噴霧内等量比Φａは、メイン噴射をインジェクタ４３Ａ～４３Ｄに行わせる際における噴射量の指示値を基に算出される。また、酸素分圧「Ｏ2」は、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内における酸素濃度Ｃｏｘと筒内圧力Ｐｃｙとの積として算出される。
【0054】
続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇと、上記ステップＳ１１３で算出したメイン噴射時期Ａｉｎｊａにおける筒内温度Ｔｃｙｌとを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、目標着火遅れτｔｒｇと、メイン噴射時期Ａｉｎｊａにおける筒内温度Ｔｃｙｌと、上記アレニウスの式（１）によって算出した推定実着火遅れτとから下記式（２）を用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊａにおける目標筒内温度Ｔｔｒｇを算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１５に進む。
【0055】
Ｔｔｒｇ＝Ｔｃｙｌ／｛１＋Ｔｃｙｌ／Ｄ×ｌｎ（τ／τｔｒｇ）｝ ・・・（２）
【0056】
ステップＳ１１５において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１３で算出した筒内温度Ｔｃｙｌと、上記ステップＳ１１４で算出した目標筒内温度Ｔｔｒｇとを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、下記式（３）を用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊａの筒内温度Ｔｃｙｌを目標筒内温度Ｔｔｒｇまで昇温させるために必要な総パイロット噴射量Ｑｐｌを算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１６に進む。
【0057】
Ｑｐｌ＝（Ｔｔｒｇ－Ｔｃｙｌ）×Ｇｃｙｌ×ｃｖ／ρｆ／Ｅｆ ・・・（３）
【0058】
ここで、「Ｇｃｙｌ」は筒内ガス量であり、「ｃｖ」は筒内ガス比熱であり、「ρｆ」は燃料密度であり、「Ｅｆ」は燃料単位発熱量である。筒内ガス量「Ｇｃｙｌ」は、上記ステップＳ１１２で算出したメイン噴射時期Ａｉｎｊａのメイン噴射クランク角度を用いて不図示のマップから取得する。また、筒内ガス比熱「ｃｖ」と、燃料密度「ρｆ」と、燃料単位発熱量「Ｅｆ」とは、予め記憶装置５３に記憶されている。
【0059】
ステップＳ１１６において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１２で設定したメイン噴射時期Ａｉｎｊａに基づいてパイロット噴射回数（段数）と、各パイロット噴射時期Ａｐｉを設定する。例えば、制御装置５０は、パイロット噴射回数を２回として、１段目のパイロット噴射時期Ａｐｉ１のクランク角度をメイン噴射時期Ａｉｎｊａのクランク角度からなるべく進角させて設定する。また、制御装置５０は、２段目のパイロット噴射時期Ａｐｉ２のクランク角度をメイン噴射時期Ａｉｎｊａのクランク角度に近接するように、つまり、メイン噴射時期Ａｉｎｊａから小さいクランク角度だけ進角させて設定する。
【0060】
そして、制御装置５０は、上記アレニウスの式（１）から算出される各パイロット噴射時期Ａｐｉ１、Ａｐｉ２における推定実着火遅れτｐ１、τｐ２に基づいて、上記ステップＳ１１５で算出した総パイロット噴射量Ｑｐｌを１段目のパイロット噴射量Ｑｐｌａ１と、２段目のパイロット噴射量Ｑｐｌａ２とに振り分けて算出し、各パイロット噴射時期Ａｐｉ１、Ａｐｉ２に対応させて記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１７に進む。例えば、制御装置５０は、総パイロット噴射量Ｑｐｌを１段目のパイロット噴射量Ｑｐｌａ１と、２段目のパイロット噴射量Ｑｐｌａ２とに、６：４の割合で振り分けて算出し、各パイロット噴射時期Ａｐｉ１、Ａｐｉ２に対応させて記憶装置５３に記憶する。
【0061】
ステップＳ１１７において、制御装置５０は、上記ステップＳ１２で算出した燃料の総噴射量Ｑａと、上記ステップＳ１１５で算出した総パイロット噴射量Ｑｐｌとを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、燃料の総噴射量Ｑａから総パイロット噴射量Ｑｐｌを減算した噴射量をメイン噴射量Ｑｍａとして、上記ステップＳ１１２で設定したメイン噴射時期Ａｉｎｊａに対応させて記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１８に進む。
【0062】
ステップＳ１１８において、制御装置５０は、アフター噴射フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＦＦ」に設定して再度、記憶装置５３に記憶して、アフター噴射量を行わない旨を設定した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、燃焼噴射時期設定処理を終了する。尚、アフター噴射フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されて記憶装置５３に記憶される。
【0063】
［昇温燃焼モード設定処理］
次に、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に（Ｓ１４：ＹＥＳ）、上記ステップＳ１６で、制御装置５０が実行する「昇温燃焼モード設定処理」のサブ処理について図５乃至図１０に基づいて説明する。尚、排気ガスの昇温が必要な場合には、パイロット噴射とメイン噴射を行った後、アフター噴射が行われて、排気ガスが昇温される。
次に、排気ガスの昇温を必要とする昇温要求時に（Ｓ１４：ＹＥＳ）、上記ステップＳ１６で、制御装置５０が実行する「昇温燃焼モード設定処理」のサブ処理について図５乃至図１０に基づいて説明する。尚、排気ガスの昇温が必要な場合には、パイロット噴射とメイン噴射を行った後、アフター噴射が行われて、排気ガスが昇温される。
【0064】
図５に示すように、先ず、ステップＳ２１１において、制御装置５０は、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するパイロット噴射回数のマップ（不図示）から、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ応じたパイロット噴射回数を取得して記憶装置５３に記憶する。尚、クランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するパイロット噴射回数のマップ（不図示）は、実機試験やシミュレーションを通じて予め作成されて、記憶装置５３に記憶されている。
【0065】
続いて、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、この最小噴射量Ｑｉｍｉｎにパイロット噴射回数を掛け算した噴射量を目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとして記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１２に進む。尚、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎは、内燃機関の制御システム１毎に実測されて、記憶装置５３に予め記憶されている。
【0066】
例えば、図９の中段に示すように、パイロット噴射を２回行う場合には、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎに「２」を掛け算した噴射量を目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとして記憶装置５３に記憶する。従って、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇは、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄからシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射される総パイロット噴射量Ｑｐｌの最小値となる。
【0067】
ステップＳ２１２において、制御装置５０は、図７及び図８に示すように、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定したときの総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃ（第１パイロット噴射量）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１３に進む。具体的には、制御装置５０は、先ず、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔｃｙｌを気体の状態方程式より算出して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、この筒内温度Ｔｃｙｌと上記アレニウスの式（１）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定したときの推定実着火遅れτを算出して記憶装置５３に記憶する。
【0068】
続いて、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定したときの推定実着火遅れτ及びメイン噴射時の筒内温度Ｔｃｙｌと、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇと、上記式（２）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂが圧縮上死点（ＴＤＣ）における目標筒内温度Ｔｔｒｇを算出して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂが圧縮上死点（ＴＤＣ）における筒内温度Ｔｃｙｌと、目標筒内温度Ｔｔｒｇと、上記式（３）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定したときの総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃを算出して記憶装置５３に記憶する。
【0069】
ステップＳ２１３において、制御装置５０は、上記ステップＳ２１２で算出した総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃが、上記ステップＳ２１１で算出した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ以上であるか否かを判定する。そして、パイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ以上であると判定した場合には（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２１４に進む。
【0070】
ステップＳ２１４において、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）のクランク角度位置に設定して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１５に進む。この結果、図７及び図８に示すように、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）のクランク角度位置に設定した場合には、目標着火遅れτｔｒｇだけ経過した時点で、メイン噴射で噴射されたメイン燃料の燃焼が開始される。
【0071】
ステップＳ２１５において、制御装置５０は、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するメイン噴射量Ｑｍｂのマップ（不図示）から、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ応じたメイン噴射量Ｑｍｂを取得して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１６に進む。尚、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するメイン噴射量Ｑｍｂのマップ（不図示）は、実機試験やシミュレーションを通じて作成されて、記憶装置５３に予め記憶されている。
【0072】
ステップＳ２１６において、制御装置５０は、上記ステップＳ２１１で設定したパイロット噴射回数を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、図９に示すように、上記ステップＳ２１４で設定したメイン噴射時期Ａｉｎｊｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）において、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料が、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇで燃焼開始されるように、各パイロット噴射時期Ａｐｉｎを設定する。そして、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎをパイロット噴射量として各パイロット噴射時期Ａｐｉｎに対応させて記憶装置５３に記憶する。
【0073】
そして、制御装置５０は、上記ステップＳ１２で取得した燃料の総噴射量Ｑａから、上記ステップＳ２１１で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇと、上記ステップＳ２１５で設定したメイン噴射量Ｑｍｂとを減算して、総アフター噴射量Ｑａｆを算出して記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフター噴射の回数（段数）と、総アフター噴射量Ｑａｆを振り分けた各段のアフター噴射量と、各アフター噴射時期Ａｆｉｎとを設定して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、アフター噴射フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＮ」に設定して再度、記憶装置５３に記憶して、アフター噴射を行う旨を設定した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、燃焼噴射時期設定処理を終了する。
【0074】
一方、上記ステップＳ２１３で、総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ未満であると判定した場合には（Ｓ２１３：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２１７に進む。ステップＳ２１７において、制御装置５０は、図７及び図８に示すように、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定したときの総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘ（第２パイロット噴射量）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１８に進む。尚、最遅角時期は、３０度ＣＡのクランク角度位置に限らず、２５度ＣＡ～４０度ＣＡのいずれか任意のクランク角度に設定してもよい。
【0075】
具体的には、制御装置５０は、先ず、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔｃｙｌを気体の状態方程式より算出して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、この筒内温度Ｔｃｙｌと上記アレニウスの式（１）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定したときの推定実着火遅れτを算出して記憶装置５３に記憶する。
【0076】
続いて、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定したときの推定実着火遅れτ及びメイン噴射時の筒内温度Ｔｃｙｌと、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇと、上記式（２）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂが圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）における目標筒内温度Ｔｔｒｇを算出して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂが圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）における筒内温度Ｔｃｙｌと、目標筒内温度Ｔｔｒｇと、上記式（３）とを用いて、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定したときの総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘを算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１８に進む。
【0077】
ステップＳ２１８において、制御装置５０は、上記ステップＳ２１７で算出した総パイロット噴射量Ｑｐｌであるパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘが、上記ステップＳ２１１で算出した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ以下であるか否かを判定する。そして、総パイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ以下であると判定した場合には（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２１９に進む。
【0078】
ステップＳ２１９において、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２０に進む。この結果、図７及び図８に示すように、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂを圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）に設定した場合には、目標着火遅れτｔｒｇだけ経過した時点で、メイン噴射で噴射されたメイン燃料の燃焼が開始される。
【0079】
ステップＳ２２０において、制御装置５０は、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するメイン噴射量Ｑｍｂのマップ（不図示）から、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ応じたメイン噴射量Ｑｍｂを取得して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２１に進む。
【0080】
ステップＳ２２１において、制御装置５０は、上記ステップＳ２１１で設定したパイロット噴射回数を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、図９に示すように、上記ステップＳ２１９で設定したメイン噴射時期Ａｉｎｊｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）から３０度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）において、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料が、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇで燃焼開始されるように、各パイロット噴射時期Ａｐｉｎを設定する。そして、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎをパイロット噴射量として各パイロット噴射時期Ａｐｉｎに対応させて記憶装置５３に記憶する。
【0081】
そして、制御装置５０は、上記ステップＳ１２で取得した燃料の総噴射量Ｑａから、上記ステップＳ２１１で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇと、上記ステップＳ２２０で設定したメイン噴射量Ｑｍｂとを減算して、総アフター噴射量Ｑａｆを算出して記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフター噴射の回数（段数）と、総アフター噴射量Ｑａｆを振り分けた各段のアフター噴射量と、各アフター噴射時期Ａｆｉｎとを設定して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、アフター噴射フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＮ」に設定して再度、記憶装置５３に記憶して、アフター噴射を行う旨を設定した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、燃焼噴射時期設定処理を終了する。
【0082】
他方、上記ステップＳ２１８で、総パイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇより大きいと判定した場合には（Ｓ２１８：ＮＯ）、制御装置５０は、図６に示すステップＳ２２２に進む。図６に示すように、ステップＳ２２２において、制御装置５０は、メイン噴射時期を直線補間して算出した回数を表す算出回数Ｎを記憶装置５３から読み出し、算出回数Ｎに１回目を表す「１」を代入して、再度記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２３に進む。尚、算出回数Ｎは、制御装置５０の起動時に、「０」が代入されて、記憶装置５３に記憶される。
【0083】
ステップＳ２２３において、制御装置５０は、図７の上側に示す、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂに対する目標着火遅れτｔｒｇを実現する総パイロット噴射量Ｑｐｌを表す総パイロット噴射量マップＭ１から、算出回数Ｎが「Ｎ」の場合には、「Ｎ」回目のメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮ（再メイン噴射時期）とパイロット噴射量ＱｐｌｂＮ（再パイロット噴射量）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。例えば、算出回数Ｎが「１」の場合には、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「１」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ１を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。
【0084】
具体的には、例えば、算出回数Ｎが「１」の場合には、図７の上側に示すように、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１の圧縮上死点（ＴＤＣ）と上記ステップＳ２１２で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌｔｄｃとからなる点Ｒ１と、（ＴＤＣ＋３０度ＣＡ）と上記ステップＳ２１８で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘとからなる点Ｒ２と、を結ぶ直線Ｙ１から、総パイロット噴射量Ｑｐｌが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとなる、「１」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0085】
続いて、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「１」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１に対応する点Ｒ３のパイロット噴射量Ｑｐｌｂ１を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。尚、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ１を、上記ステップＳ２１２と同様に、上記アレニウスの式（１）と上記式（２）と上記式（３）とを用いて、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ１を算出してもよい。
【0086】
ステップＳ２２４において、制御装置５０は、算出回数Ｎが「Ｎ」回目のパイロット噴射量ＱｐｌｂＮと目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、パイロット噴射量ＱｐｌｂＮから目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下になったか否か、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下になったか否かを判定する。
【0087】
例えば、算出回数Ｎが「１」回目のときには、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ１と目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ１から目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下になったか否か、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下になったか否かを判定する。また、例えば、算出回数Ｎが「２」回目のときには、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ２と目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ２から目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下になったか否か、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下になったか否かを判定する。
【0088】
そして、パイロット噴射量ＱｐｌｂＮから目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値よりも大きいと判定した場合、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］よりも大きいと判定した場合には（Ｓ２２４：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２２５に進む。例えば、算出回数Ｎが「１」回目のときには、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ１から目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値よりも大きいと判定した場合、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］よりも大きいと判定した場合には（Ｓ２２４：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２２５に進む。
【0089】
ステップＳ２２５において、制御装置５０は、記憶装置５３から算出回数Ｎを読み出し、算出回数Ｎが所定回数であるか否か、例えば、「５」であるか否か、つまり、メイン噴射時期を直線補間して算出した回数が所定回数に達したか否か、例えば、「５」回目に達したか否かを判定する。尚、「５」回に限らず、４回～１０回の任意の回数に予め設定してもよい。そして、算出回数Ｎが所定回数、例えば、「５」でないと判定した場合、つまり、メイン噴射時期を直線補間して算出した回数が所定回数に達していない、例えば、「５」回目に達していないと判定した場合には（Ｓ２２５：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２２６に進む。
【0090】
ステップＳ２２６において、制御装置５０は、算出回数Ｎを記憶装置５３から読み出し、この算出回数Ｎに「１」加算して、再度記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２３以降の処理を再度、実行する。
【0091】
従って、例えば、算出回数Ｎに「１」加算した値が「２」の場合には、図７の上側に示すように、再度、ステップＳ２２３において、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から、算出回数Ｎが「２」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ２を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。
【0092】
具体的には、図７の上側に示すように、制御装置５０は、前回のステップＳ２２３で算出した「１」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１と、「１」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ１と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ１とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ１とからなる点Ｒ３と、（ＴＤＣ＋３０度ＣＡ）と上記ステップＳ２１８で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘとからなる点Ｒ２と、を結ぶ直線Ｙ２から、総パイロット噴射量Ｑｐｌが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとなる、「２」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0093】
続いて、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「２」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２に対応する点Ｒ４のパイロット噴射量Ｑｐｌｂ２を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。尚、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ２を、上記ステップＳ２１２と同様に、上記アレニウスの式（１）と上記式（２）と上記式（３）とを用いて、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ２を算出してもよい。
【0094】
また、例えば、算出回数Ｎに「１」加算した値が「３」の場合には、図７の上側に示すように、再度、ステップＳ２２３において、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から、算出回数Ｎが「３」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。
【0095】
具体的には、図７の上側に示すように、制御装置５０は、前回のステップＳ２２３で算出した「２」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２と、「２」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ２と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ２とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ２とからなる点Ｒ４と、（ＴＤＣ＋３０度ＣＡ）と上記ステップＳ２１８で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘとからなる点Ｒ２と、を結ぶ直線Ｙ３から、総パイロット噴射量Ｑｐｌが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとなる、「３」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0096】
続いて、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「３」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３に対応する点Ｒ５のパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。尚、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を、上記ステップＳ２１２と同様に、上記アレニウスの式（１）と上記式（２）と上記式（３）とを用いて、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を算出してもよい。
【0097】
また、同様に、例えば、算出回数Ｎに「１」加算した値が「４」の場合には、図７の上側に示すように、制御装置５０は、前回のステップＳ２２３で算出した「３」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３と、「３」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３とからなる点Ｒ５と、（ＴＤＣ＋３０度ＣＡ）と上記ステップＳ２１８で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘとからなる点Ｒ２と、を結ぶ不図示の直線Ｙ４から、総パイロット噴射量Ｑｐｌが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとなる、「４」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0098】
続いて、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「４」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４に対応する不図示の点Ｒ６のパイロット噴射量Ｑｐｌｂ４を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。尚、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ４を、上記ステップＳ２１２と同様に、上記アレニウスの式（１）と上記式（２）と上記式（３）とを用いて、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を算出してもよい。
【0099】
また、同様に、例えば、算出回数Ｎに「１」加算した値が「５」の場合には、制御装置５０は、前回のステップＳ２２３で算出した「４」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４と、「４」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ４と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ４とパイロット噴射量Ｑｐｌｂ４とからなる不図示の点Ｒ６と、（ＴＤＣ＋３０度ＣＡ）と上記ステップＳ２１８で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌａｍｘとからなる点Ｒ２と、を結ぶ不図示の直線Ｙ５から、総パイロット噴射量Ｑｐｌが目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとなる、「５」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ５を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0100】
続いて、制御装置５０は、総パイロット噴射量マップＭ１から算出回数Ｎが「５」回目のメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ５に対応する不図示の点Ｒ７のパイロット噴射量Ｑｐｌｂ５を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４に進む。尚、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂ５に対応するパイロット噴射量Ｑｐｌｂ５を、上記ステップＳ２１２と同様に、上記アレニウスの式（１）と上記式（２）と上記式（３）とを用いて、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ３を算出してもよい。
【0101】
他方、上記ステップＳ２２４において、パイロット噴射量ＱｐｌｂＮから目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下であると判定した場合、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下であると判定した場合には（Ｓ２２４：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２２７に進む。例えば、算出回数Ｎが「３」回目のときに、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ３から目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下であると判定した場合、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下であると判定した場合には（Ｓ２２４：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２２７に進む。
【0102】
ステップＳ２２７において、制御装置５０は、上記ステップＳ２２４で目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇに対する差の絶対値が所定閾値以下となったパイロット噴射量ＱｐｌｂＮに対応するメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮをメイン噴射を実行するメイン噴射時期として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２８に進む。これにより、制御装置５０は、目標パイロット噴射量Ｐｌｔｒｇに対応するメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮを、上記ステップＳ１３で設定した目標着火遅れτｔｒｇとなるメイン噴射時期として設定できる。
【0103】
例えば、算出回数Ｎが「３」回目のときにパイロット噴射量Ｑｐｌｂ３から目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下、例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下であると判定した場合には、パイロット噴射量Ｑｐｌｂ３に対応するメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ３を、上記ステップＳ１３で設定した目標着火遅れτｔｒｇとなるメイン噴射時期として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２８に進む。
【0104】
また、一方、上記ステップＳ２２５において、算出回数Ｎが所定回数に達したと判定した場合、例えば、「５」であると判定した場合、つまり、メイン噴射時期を直線補間して算出した回数が「５」回目に達したと判定した場合には（Ｓ２２５：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２２７に進む。
【0105】
ステップＳ２２７において、制御装置５０は、所定回数目で、例えば、「５」回目で算出したパイロット噴射量Ｑｐｌｂ５に対応するメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ５をメイン噴射を実行するメイン噴射時期として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２８に進む。これにより、目標パイロット噴射量Ｐｌｔｒｇに最も近づいたパイロット噴射量Ｑｐｌｂ５に対応するメイン噴射時期Ａｉｎｊｂ５を、上記ステップＳ１３で設定した目標着火遅れτｔｒｇとなるメイン噴射時期として設定できる。尚、「５」回に限らず、４回～１０回の任意の回数に予め設定してもよい。
【0106】
ステップＳ２２８において、制御装置５０は、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するメイン噴射量Ｑｍｂのマップ（不図示）から、上記ステップＳ１１で取得した内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ応じたメイン噴射量Ｑｍｂを取得して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２９に進む。尚、内燃機関１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）Ｎｅに対するメイン噴射量Ｑｍｂのマップ（不図示）は、実機試験やシミュレーションを通じて作成されて、記憶装置５３に予め記憶されている。
【0107】
ステップＳ２２９において、制御装置５０は、上記ステップＳ２１１で設定したパイロット噴射回数を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、図９に示すように、上記ステップＳ２２７で設定したメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮで、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料が、上記ステップＳ１３で取得した目標着火遅れτｔｒｇで燃焼開始されるように、各パイロット噴射時期Ａｐｉｎを設定する。そして、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎをパイロット噴射量として各パイロット噴射時期Ａｐｉｎに対応させて記憶装置５３に記憶する。
【0108】
そして、制御装置５０は、上記ステップＳ１２で取得した燃料の総噴射量Ｑａから、上記ステップＳ２１１で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇと、上記ステップＳ２２８で設定したメイン噴射量Ｑｍｂとを減算して、総アフター噴射量Ｑａｆを算出して記憶装置５３に記憶する。これにより、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇは、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎにパイロット噴射回数を掛け算した噴射量であるため、総アフター噴射量Ｑａｆを最大化することができ、アフター噴射の多段化を効果的に図ることができる。
【0109】
続いて、制御装置５０は、アフター噴射の回数（段数）と、総アフター噴射量Ｑａｆを振り分けた各段のアフター噴射量Ｑａｆｊｎと、各アフター噴射時期Ａｆｉｎとを設定して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、アフター噴射フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＮ」に設定して再度、記憶装置５３に記憶して、アフター噴射を行う旨を設定した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、燃焼噴射時期設定処理を終了する。
【0110】
次に、上記昇温燃焼モード設定処理のサブ処理によって設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇと、メイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮと、メイン噴射量Ｑｍｂと、総アフター噴射量Ｑａｆ等に基づいて、上記「噴射時期設定処理」とは別のタイミングで実行される「燃料噴射処理」を実行した際の、目標筒内温度Ｔｔｒｇが昇温される一例について図９に基づいて説明する。
【0111】
図９に示すように、上記昇温燃焼モード設定処理によって設定して記憶装置５３に記憶したパイロット噴射の段数が、例えば、２段の場合には、各パイロット噴射時期Ａｐｉ１、Ａｐｉ２において、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎが噴射されて、それぞれ所定着火遅れで燃焼が開始される。従って、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇは、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎの２倍の噴射量となり、最小化することができ、アフター噴射を多段化する総アフター噴射量Ｑａｆを確保することができる。
【0112】
続いて、圧縮上死点（ＴＤＣ）から最もリタードされたメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮにおいて、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄからメイン噴射量Ｑｍｂのメイン燃料が噴射されて、目標着火遅れτｔｒｇで燃焼が開始される。そして、アフター噴射の段数が、例えば、２段の場合には、各アフター噴射時期Ａｆｉ１、Ａｆｉ２において、総アフター噴射量Ｑａｆを振り分けた各アフター噴射量Ｑａｆｊ１、Ｑａｆｊ２がインジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射されて、それぞれ所定着火遅れで燃焼が開始される。これにより、図９の上段に示すように、メイン噴射で噴射されたメイン燃料の燃焼に続いて、２段のアフター噴射によってインジェクタ４３Ａ～４３Ｄからシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射された各燃料の燃焼によって筒内温度を昇温して、排気ガスの温度を確実に昇温することができる。
【0113】
次に、昇温燃焼モードのときの各メイン噴射時期に対するパイロット噴射量とアフター噴射量と、それぞれの排気ガスの温度を測定した実験の一例を図１０に基づいて説明する。尚、メイン噴射時期を圧縮上死点（ＴＤＣ）から上記昇温燃焼モード設定処理のサブ処理によって設定したメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮまで所定クランク角度ずつリタードして、それぞれにおいて、上記ステップＳ２１１で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行う。その後、パイロット噴射量Ｑｐｌを所定量ずつ増量して、メイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮよりも更に所定クランク角度ずつリタードしたメイン噴射を行って、排気ガス温度を測定した。
【0114】
図１０の上段に示すように、メイン噴射時期を圧縮上死点（ＴＤＣ）から上記昇温燃焼モード設定処理のサブ処理によって設定されたメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮまで所定クランク角度ずつリタードして、上記ステップＳ２１１で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行った。これにより、アフター噴射を多段化する総アフター噴射量Ｑａｆが確保されている。
【0115】
その結果、図１０の下段に示すように、アフター噴射によってインジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射された各燃料の燃焼によって筒内温度が昇温されて、排気ガスの温度が約３２０～３３０［℃］まで昇温されている。また、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行うことによって、メイン噴射をメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮまでリタードして、総アフター噴射量Ｑａｆのアフター噴射を行ったときの排気ガスの温度が最大値約３３０［℃］まで昇温されている。
【0116】
また、図１０の上段に示すように、パイロット噴射量Ｑｐｌを所定量ずつ増量して、メイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮよりも更に所定クランク角度ずつリタードしたメイン噴射を行った場合には、総アフター噴射量Ｑａｆが所定量ずつ減少されて無くなっている。その結果、図１０の下段に示すように、総アフター噴射量Ｑａｆの減少に伴って、アフター噴射による筒内温度の昇温が低下し、排気ガスの温度が約２３０［℃］まで低下している。
【0117】
従って、この実験例では、上記昇温燃焼モード設定処理のサブ処理によって設定された目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行って、メイン噴射をメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮまでリタードして、総アフター噴射量Ｑａｆのアフター噴射を行うことによって、排気ガスの温度は、アフター噴射を行わない場合と比較して、約１００［℃］昇温されている。これより、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行うことによって、メイン噴射をメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮまでリタードして、総アフター噴射量Ｑａｆのアフター噴射を行うことによって、排気ガスの温度を最も昇温させることができると考えられる。
【0118】
ここで、制御装置５０は、目標着火遅れ取得部、目標パイロット噴射量設定部、メイン噴射時期設定部、パイロット噴射量算出部、第１噴射量算出部、第２噴射量算出部、再メイン噴射時期算出部、再噴射量算出部、反復算出部の一例として機能する。
【0119】
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る内燃機関の制御システム１では、制御装置５０は、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行った際の、メイン噴射によってシリンダ（気筒）４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料が目標着火遅れτｔｒｇで燃焼するようにメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮを設定することができ、燃焼ロバスト性を確保することができる。
【0120】
また、制御装置５０は、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射可能な最小噴射量Ｑｉｍｉｎにパイロット噴射を噴射する回数（段数）を掛け算した噴射量を目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇに設定する。これにより、制御装置５０は、パイロット噴射量Ｑｐｌの最小化を図り、アフター噴射量Ｑａｆを確実に確保して、アフター噴射を複数回行う（多段化する）ことができる。その結果、制御装置５０は、アフター噴射を多段化して排気ガス温度を効果的に昇温することができる。更に、制御装置５０は、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行うことによって、パイロット噴射量Ｑｐｌの最小化を図りつつ、メイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮを目標着火遅れτｔｒｇになるまで最大限リタードすることが可能となり、排気ガスを更に効果的に昇温することができる。
【0121】
また、制御装置５０は、図７の上側に示す、メイン噴射時期Ａｉｎｊｂに対する目標着火遅れτｔｒｇを実現する総パイロット噴射量Ｑｐｌを表す総パイロット噴射量マップＭ１から、直線補間によってメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮとパイロット噴射量ＱｐｌｂＮを算出する。そして、制御装置５０は、パイロット噴射量ＱｐｌｂＮから目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下（例えば、０．１［ｍｍ3／ｓｔ］以下）になった場合、若しくは、直線補間してメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮとパイロット噴射量ＱｐｌｂＮを算出した回数が所定回数（例えば、Ｎ＝５［回］）に達した場合には、メイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮでメイン噴射を行うように設定する。
【0122】
これにより、制御装置５０は、目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇのパイロット噴射を行った際の、目標着火遅れτｔｒｇでメイン燃料が燃焼するメイン噴射時期ＡｉｎｊｂＮを迅速に設定することができると共に、燃焼ロバスト性を確実に確保することができる。
【0123】
尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形、追加、削除が可能であることは勿論である。
【0124】
また、前記実施形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【符号の説明】
【0125】
１ 内燃機関の制御システム
１０ 内燃機関
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
５０ 制御装置
５３ 記憶装置
１０ 内燃機関
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
５０ 制御装置
５３ 記憶装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】