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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】P2022095090
(43)【公開日】2022-06-28
(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 41/06 20060101AFI20220621BHJP
F02D 41/40 20060101ALI20220621BHJP
【ＦＩ】
F02D41/06
F02D41/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020208214
(22)【出願日】2020-12-16
(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
【Ｆターム（参考）】
3G301HA02
3G301HA11
3G301JA23
3G301MA11
3G301MA18
3G301MA26
3G301NC02
3G301ND45
3G301PA07Z
3G301PA09Z
3G301PA10Z
3G301PA16Z
3G301PB08Z
3G301PC05Z
3G301PD15Z
3G301PE01Z
3G301PE08Z
3G301PF03Z
(57)【要約】
【課題】アフタ噴射の環境条件の変化等に対する燃焼ロバスト性を確保して、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】メイン噴射を行わせた後に、複数段のアフタ噴射を行わせるように制御する制御装置は、メイン噴射によって気筒内に噴射されたメイン燃料のメイン燃焼モデルに基づいて、１段目のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料が、アフタ目標着火遅れで燃焼する１段目のアフタ噴射時期を設定する。また、制御装置は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する。そして、制御装置は、各段のアフタ噴射量を、次段のアフタ噴射時期における気筒の筒内温度が、気筒内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定する。
【選択図】図１
【解決手段】メイン噴射を行わせた後に、複数段のアフタ噴射を行わせるように制御する制御装置は、メイン噴射によって気筒内に噴射されたメイン燃料のメイン燃焼モデルに基づいて、１段目のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料が、アフタ目標着火遅れで燃焼する１段目のアフタ噴射時期を設定する。また、制御装置は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する。そして、制御装置は、各段のアフタ噴射量を、次段のアフタ噴射時期における気筒の筒内温度が、気筒内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定する。
【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、その後に複数段のアフタ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、
前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射されたアフタ燃料の着火遅れの目標であるアフタ目標着火遅れを取得するアフタ目標着火遅れ取得部と、
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メイン燃焼モデルに基づいて、１段目の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が、前記アフタ目標着火遅れで燃焼する前記１段目の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を設定する第１アフタ噴射時期設定部と、
２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する第２アフタ噴射時期設定部と、
複数段の前記アフタ噴射のそれぞれのアフタ噴射量を、次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度が、前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が前記アフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定するアフタ噴射量設定部と、
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、その後に複数段のアフタ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、
前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射されたアフタ燃料の着火遅れの目標であるアフタ目標着火遅れを取得するアフタ目標着火遅れ取得部と、
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メイン燃焼モデルに基づいて、１段目の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が、前記アフタ目標着火遅れで燃焼する前記１段目の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を設定する第１アフタ噴射時期設定部と、
２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する第２アフタ噴射時期設定部と、
複数段の前記アフタ噴射のそれぞれのアフタ噴射量を、次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度が、前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が前記アフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定するアフタ噴射量設定部と、
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、
前記制御装置は、
前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射する仮アフタ噴射量を設定する仮アフタ噴射量設定部を有し、
前記第１アフタ噴射時期設定部は、
前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン燃焼モデルの熱発生ピーク時に行ったときの第１アフタ着火遅れを算出する第１アフタ着火遅れ算出部と、
前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン噴射が行われたメイン噴射時期から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期に行ったときの第２アフタ着火遅れを算出する第２アフタ着火遅れ算出部と、
前記第１アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して前記アフタ目標着火遅れとなる再アフタ噴射時期を算出する再アフタ噴射時期算出部と、
前記再アフタ噴射時期に前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を行ったときの再アフタ着火遅れを算出する再アフタ着火遅れ算出部と、
前記再アフタ着火遅れと前記アフタ目標着火遅れとの差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れを算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して再度、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れ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アフタ噴射時期を前記１段目の前記アフタ噴射の前記アフタ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、
前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射する仮アフタ噴射量を設定する仮アフタ噴射量設定部を有し、
前記第１アフタ噴射時期設定部は、
前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン燃焼モデルの熱発生ピーク時に行ったときの第１アフタ着火遅れを算出する第１アフタ着火遅れ算出部と、
前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン噴射が行われたメイン噴射時期から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期に行ったときの第２アフタ着火遅れを算出する第２アフタ着火遅れ算出部と、
前記第１アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して前記アフタ目標着火遅れとなる再アフタ噴射時期を算出する再アフタ噴射時期算出部と、
前記再アフタ噴射時期に前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を行ったときの再アフタ着火遅れを算出する再アフタ着火遅れ算出部と、
前記再アフタ着火遅れと前記アフタ目標着火遅れとの差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れを算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して再度、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れ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アフタ噴射時期を前記１段目の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射時期として設定する、
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、
前記第２アフタ噴射時期設定部は、
２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの燃焼の最終時期に設定する、
内燃機関の制御システム。
前記第２アフタ噴射時期設定部は、
２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの燃焼の最終時期に設定する、
内燃機関の制御システム。
【請求項4】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項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、
前記アフタ噴射量設定部によって設定された前記アフタ噴射量が希釈許容値以下であるか否かを判定する噴射量判定部を有し、
前記アフタ噴射量設定部は、
前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値以下であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値を超えると判定された場合には、前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を前記希釈許容値に再設定した後、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、
内燃機関の制御システム。
前記制御装置は、
前記アフタ噴射量設定部によって設定された前記アフタ噴射量が希釈許容値以下であるか否かを判定する噴射量判定部を有し、
前記アフタ噴射量設定部は、
前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値以下であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値を超えると判定された場合には、前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を前記希釈許容値に再設定した後、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、
内燃機関の制御システム。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項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、
前記次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度を取得する筒内温度取得部と、
前記筒内温度取得部を介して取得した前記筒内温度が、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度以上であるか否かを判定する筒内温度判定部と、
を有し、
前記アフタ噴射量設定部は、
前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度未満であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度以上であると判定された場合には、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、
内燃機関の制御システム。
前記制御装置は、
前記次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度を取得する筒内温度取得部と、
前記筒内温度取得部を介して取得した前記筒内温度が、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度以上であるか否かを判定する筒内温度判定部と、
を有し、
前記アフタ噴射量設定部は、
前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度未満であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度以上であると判定された場合には、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、
内燃機関の制御システム。
【請求項6】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
前記アフタ目標着火遅れは、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メイン目標着火遅れよりも長い時間に設定されている、
内燃機関の制御システム。
前記アフタ目標着火遅れは、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メイン目標着火遅れよりも長い時間に設定されている、
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に記載されるディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法では、排気ガスの温度を上昇させて、排気ガス処理装置の活性化及び再生を行うために、主噴射の後に後噴射（以下、「アフタ噴射」ともいう。）を行うエンジンの燃料噴射制御において、後噴射をクランク角度の４０°ＡＴＤＣ～９０°ＡＴＤＣの範囲で行うように構成する旨が記載されている。更に、後噴射を副後噴射と主後噴射の多段噴射で行う場合には、副後噴射をクランク角度の４０°ＡＴＤＣ～７０°ＡＴＤＣの範囲で行い、主後噴射をクランク角度の７０°ＡＴＤＣ～９０°ＡＴＤＣの範囲で行うように構成する旨が記載されている。
【0003】
そして、主噴射と主後噴射の間に副後噴射を入れて、実験的に求められた副後噴射の４０°ＡＴＤＣ～７０°ＡＴＤＣと主後噴射の７０°ＡＴＤＣ～９０°ＡＴＤＣの範囲で行うことにより、主後噴射のタイミングが上死点ＴＤＣより大きく後にずれても、主後噴射まで火種を保つことができるので、失火することなく主後噴射を燃焼させることができ、排気ガス温度を上昇させることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２００２／０６６８１３号
【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に記載されたディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法では、環境条件の変化（例えば、気温０℃から－２０℃等）や過渡状態においては、副後噴射と主後噴射の着火性が低下する場合がある。その結果、主噴射によって筒内に噴射された燃料が副後噴射と主後噴射を含めて全部を燃焼させること困難になり、失火やトルク低下につながる虞がある。また、環境条件の変化や過渡状態での失火を保証する場合には、それらの状態の最悪条件を確認した上で、予め実験等で試行錯誤により各後噴射の噴射時期、噴射量等の適合値の設定をする必要があり、適合工数が増大するという問題がある。
【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、アフタ噴射の環境条件の変化等に対する燃焼ロバスト性を確保して、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。また、アフタ噴射のアフタ噴射時期、アフタ噴射量の適合値を自動設定することができ、適合工数の低減化を図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、その後に複数段のアフタ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、前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射されたアフタ燃料の着火遅れの目標であるアフタ目標着火遅れを取得するアフタ目標着火遅れ取得部と、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メイン燃焼モデルに基づいて、１段目の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が、前記アフタ目標着火遅れで燃焼する前記１段目の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を設定する第１アフタ噴射時期設定部と、２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する第２アフタ噴射時期設定部と、複数段の前記アフタ噴射のそれぞれのアフタ噴射量を、次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度が、前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料が前記アフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定するアフタ噴射量設定部と、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、前記制御装置は、前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射する仮アフタ噴射量を設定する仮アフタ噴射量設定部を有し、前記第１アフタ噴射時期設定部は、前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン燃焼モデルの熱発生ピーク時に行ったときの第１アフタ着火遅れを算出する第１アフタ着火遅れ算出部と、前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を、前記メイン噴射が行われたメイン噴射時期から所定クランク角度だけリタードした最遅角時期に行ったときの第２アフタ着火遅れを算出する第２アフタ着火遅れ算出部と、前記第１アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して前記アフタ目標着火遅れとなる再アフタ噴射時期を算出する再アフタ噴射時期算出部と、前記再アフタ噴射時期に前記仮アフタ噴射量の前記１段目の前記アフタ噴射を行ったときの再アフタ着火遅れを算出する再アフタ着火遅れ算出部と、前記再アフタ着火遅れと前記アフタ目標着火遅れとの差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れを算出する回数が所定回数に達するまで、繰り返し、前記再アフタ着火遅れと前記第２アフタ着火遅れを直線補間して再度、前記再アフタ噴射時期と前記再アフタ着火遅れ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アフタ噴射時期を前記１段目の前記アフタ噴射の前記アフタ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。
【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、前記第２アフタ噴射時期設定部は、２段目以降の前記アフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段の前記アフタ噴射によって前記気筒内に噴射された前記アフタ燃料のアフタ燃焼モデルの燃焼の最終時期に設定する、内燃機関の制御システムである。
【0010】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明乃至第３の発明のいずれか１つ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、前記アフタ噴射量設定部によって設定された前記アフタ噴射量が希釈許容値以下であるか否かを判定する噴射量判定部を有し、前記アフタ噴射量設定部は、前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値以下であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記噴射量判定部を介して前記アフタ噴射量が前記希釈許容値を超えると判定された場合には、前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を前記希釈許容値に再設定した後、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、内燃機関の制御システムである。
【0011】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明乃至第４の発明のいずれか１つ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、前記次段の前記アフタ噴射時期における前記気筒の筒内温度を取得する筒内温度取得部と、前記筒内温度取得部を介して取得した前記筒内温度が、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度以上であるか否かを判定する筒内温度判定部と、を有し、前記アフタ噴射量設定部は、前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度未満であると判定された場合には、前記次段の前記アフタ噴射の前記アフタ噴射量を設定し、一方、前記筒内温度判定部を介して前記筒内温度が、前記最終目標筒内温度以上であると判定された場合には、前記次段以降の前記アフタ噴射量の設定を終了する、内燃機関の制御システムである。
【0012】
次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明乃至第５の発明のいずれか１つに係る内燃機関の制御システムにおいて、前記アフタ目標着火遅れは、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メイン目標着火遅れよりも長い時間に設定されている、内燃機関の制御システムである。
【発明の効果】
【0013】
第１の発明によれば、制御装置は、メイン噴射によって気筒内に噴射されたメイン燃料のメイン燃焼モデルに基づいて、１段目のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料が、アフタ目標着火遅れで燃焼する１段目のアフタ噴射時期を設定する。また、制御装置は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定する。そして、制御装置は、各段のアフタ噴射量を、次段のアフタ噴射時期における気筒の筒内温度が、気筒内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れで燃焼する目標筒内温度になるように設定する。
【0014】
これにより、制御装置は、環境条件の変化等よる気筒の筒内温度を考慮したメイン噴射のメイン燃焼モデルに基づいて、アフタ目標着火遅れで燃焼する１段目のアフタ噴射時期を設定することができる。また、制御装置は、２段目以降のアフタ噴射時期を、環境条件の変化等よる気筒の筒内温度を考慮した前段のアフタ噴射のアフタ燃焼モデルの規定時期に設定することができる。そして、制御装置は、各段のアフタ噴射量を、次段のアフタ燃料がアフタ目標着火遅れで燃焼するように設定することができる。
【0015】
その結果、各段のアフタ噴射をアフタ目標着火遅れで燃焼させることができ、環境条件の変化等に対する各段のアフタ噴射の燃焼ロバスト性（耐失火性）を確保して、排気ガスを効果的に昇温することができる。また、複数段のアフタ噴射のそれぞれのアフタ噴射時期、アフタ噴射量の適合値を自動で算出して設定することができ、適合工数の低減化を図ることができる。
【0016】
第２の発明によれば、第１アフタ噴射時期設定部は、反復算出部を介して、再アフタ着火遅れとアフタ目標着火遅れとの差の絶対値が所定閾値以下となるまで、又は、再アフタ噴射時期と再アフタ着火遅れを算出する回数が所定回数に達するまで、再アフタ着火遅れと第２アフタ着火遅れを直線補間して再度、再アフタ噴射時期と再アフタ着火遅れを算出する。そして、第１アフタ噴射時期設定部は、反復算出部を介して算出された再アフタ噴射時期を１段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期として設定する。
【0017】
これにより、制御装置は、１段目のアフタ噴射で気筒内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れで燃焼するアフタ噴射時期を迅速に設定することができると共に、１段目のアフタ噴射の燃焼ロバスト性（耐失火性）を確実に確保することができる。更に、制御装置は、１段目のアフタ噴射時期をアフタ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成り、排気ガスを効果的に昇温することができる。
【0018】
第３の発明によれば、第２アフタ噴射時期設定部は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期を、前段のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料のアフタ燃焼モデルの燃焼の最終時期に設定する。これにより、制御装置は、２段目以降のアフタ噴射で気筒内に噴射されたアフタ燃料の燃焼を繋ぐことができるため、２段目以降のアフタ噴射によって排気ガスを効果的に昇温することができる。
【0019】
第４の発明によれば、制御装置は、アフタ噴射量が希釈許容値を超えると判定された場合には、アフタ噴射のアフタ噴射量を希釈許容値に再設定した後、次段以降のアフタ噴射量の設定を終了する。これにより、制御装置は、次段以降のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料による内燃機関内のオイル希釈の発生を抑止することができる。
【0020】
第５の発明によれば、制御装置は、次段のアフタ噴射時期における気筒の筒内温度が、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度以上であると判定された場合には、次段以降のアフタ噴射量の設定を終了する。これにより、制御装置は、次段以降のアフタ噴射量の設定を行わないため、アフタ噴射によって気筒内に噴射されるアフタ燃料を削減することができる。
【0021】
第６の発明によれば、アフタ目標着火遅れは、メイン噴射によって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メイン目標着火遅れよりも長い時間に設定されているため、各アフタ噴射量を少なくして、アフタ噴射の多段化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【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昇温燃焼モードを設定する際に実行する「昇温燃焼モード設定処理」の一例を示すメインフローチャートである。
【図3】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7】正規化した噴霧内の当量比と頻度との関係を示すグラフである。
【図8】メイン噴射後における気筒内での熱発生率モデルの一例を示す図である。
【図9】アフタ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11】１段目のアフタ噴射後における気筒内での熱発生率モデルの一例を示す図である。
【図13】２段目のアフタ噴射後における気筒内での熱発生率モデルの一例を示す図である。
【図14】３段目のアフタ噴射後における気筒内での熱発生率モデルの一例を示す図である。
【図15】４段目のアフタ噴射後における気筒内での熱発生率モデルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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内に噴射する燃料の総噴射量Ｑａを求める。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
［昇温燃焼モード設定処理］
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、排気ガスの昇温が必要なときに、制御装置５０によって実行される処理であって、パイロット噴射とメイン噴射とアフタ噴射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」について図２乃至図１５に基づいて説明する。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を再生するとき等に排気ガスの昇温が必要となる。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、排気ガスの昇温が必要なときに、制御装置５０によって実行される処理であって、パイロット噴射とメイン噴射とアフタ噴射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」について図２乃至図１５に基づいて説明する。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を再生するとき等に排気ガスの昇温が必要となる。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。
【0046】
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の処理に進む。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、コモンレール圧Ｐｃと、大気圧等である。
【0047】
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の処理に進む。
【0048】
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τｍｔｒｇ（メイン目標着火遅れ）を取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１４の処理に進む。尚、メイン燃料の目標着火遅れτｍｔｒｇ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。
【0049】
ステップＳ１４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。
【0050】
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Ｓ１５の処理に進む。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。
【0051】
例えば、図３の中段に示すように、パイロット噴射を１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「１」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。
【0052】
ステップＳ１５において、制御装置５０は、メイン燃料の目標着火遅れτｍｔｒｇと目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとの二次元マップ（不図示）から、上記ステップＳ１３で取得したメイン燃料の目標着火遅れτｍｔｒｇと上記ステップＳ１４で算出した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇとに対応するメイン噴射時期Ａｉｎｊｍ（図３の中段を参照）を取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１６の処理に進む。尚、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍを取得するメイン燃料の目標着火遅れτｍｔｒｇと目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇ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。
【0053】
ステップＳ１６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Ｓ１７の処理に進む。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。
【0054】
ステップＳ１７において、制御装置５０は、上記ステップＳ１４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３に示すように、上記ステップＳ１５で設定したメイン噴射時期Ａｉｎｊｍ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τｍｔｒｇ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。
【0055】
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Ｓ１４で設定した目標パイロット噴射量Ｑｐｌｔｒｇと、上記ステップＳ１６で設定したメイン噴射量Ｑｍｂとを減算して、総アフタ噴射量Ｑａｆを算出して記憶装置５３に記憶する。そして、制御装置５０は、アフタ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、アフタ噴射を行う旨を設定した後、ステップＳ１８の処理に進む。
【0056】
ステップＳ１８において、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ１（図３の中段参照）及びアフタ噴射量Ｑａｆ１を設定する後述の「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理（図４及び図５参照）を実行した後、ステップＳ１９の処理に進む。ステップＳ１９において、制御装置５０は、アフタ終了フラグを記憶装置５３から読み出し、ＯＦＦに設定されているか否かを判定する。そして、アフタ終了フラグがＯＮに設定されていると判定した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。尚、アフタ終了フラグは、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。
【0057】
一方、アフタ終了フラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２０の処理に進む。ステップＳ２０において、制御装置５０は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期ＡｆｉＫ（図３の中段参照）及びアフタ噴射量ＱａｆＫ（但し、Ｋ＝２、３、４）を設定する後述の「２段目以降のアフタ噴射設定処理」のサブ処理（図１２参照）を実行した後、当該処理を終了する。
【0058】
［１段目のアフタ噴射設定処理］
次に、上記ステップＳ１８で、制御装置５０が実行する「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理について図４乃至図１１に基づいて説明する。図４に示すように、先ず、ステップＳ１１１において、制御装置５０は、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）を記憶装置５３から読み出し、この仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１２の処理に進む。尚、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ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。
次に、上記ステップＳ１８で、制御装置５０が実行する「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理について図４乃至図１１に基づいて説明する。図４に示すように、先ず、ステップＳ１１１において、制御装置５０は、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）を記憶装置５３から読み出し、この仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１２の処理に進む。尚、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ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。
【0059】
ステップＳ１１２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とに対応するアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料のアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを取得して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１３の処理に進む。
【0060】
尚、アフタ燃料のアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇ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。また、アフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇは、上記ステップＳ１３で取得したメイン燃料の目標着火遅れτｍｔｒｇよりも長い時間に設定されている。これにより、各アフタ噴射量Ｑａｆｋを少なくして、アフタ噴射の多段化を図ることができる。
【0061】
ステップＳ１１３において、制御装置５０は、メイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒ（メイン燃焼モデル）を作成して、熱発生率Ｈｇｒがピークになる第１の着火遅れτｍ１（図８参照）等を算出する「メイン噴射後のモデル作成処理」のサブ処理（図６参照）を実行した後、ステップＳ１１４の処理に進む。
【0062】
［メイン噴射後のモデル作成処理］
ここで、「メイン噴射後のモデル作成処理」のサブ処理について図６乃至図８に基づいて説明する。図６に示すように、先ず、ステップＳ２１１において、制御装置５０は、メイン噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の噴霧内の空燃比である噴霧内空燃比ＡＦｓｍを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１２の処理に進む。噴霧内空燃比ＡＦｓｍとは、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の噴霧内における空燃比のことである。噴霧内空燃比ＡＦｓｍは、噴霧内の空気量を噴霧内の燃料量で割ることにより算出することができる。
ここで、「メイン噴射後のモデル作成処理」のサブ処理について図６乃至図８に基づいて説明する。図６に示すように、先ず、ステップＳ２１１において、制御装置５０は、メイン噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の噴霧内の空燃比である噴霧内空燃比ＡＦｓｍを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１２の処理に進む。噴霧内空燃比ＡＦｓｍとは、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の噴霧内における空燃比のことである。噴霧内空燃比ＡＦｓｍは、噴霧内の空気量を噴霧内の燃料量で割ることにより算出することができる。
【0063】
噴霧内の空気量は、メイン噴射の終了時点における噴霧の体積Ｖｍと、各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内における酸素濃度Ｃｏｘと等を基に算出する。例えば、噴霧の体積Ｖｍは、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の噴霧を円錐形状として仮定して、公知の広安の式を用いることにより算出することができる。
【0064】
また、例えば、酸素濃度Ｃｏｘは、各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に導入される空気の量と、各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に導入されるＥＧＲガスの量とを基に算出する。各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に導入される空気の量は、例えば、吸気流量検出装置２１によって検出される吸入吸気量ＧＡを用いることができる。ＥＧＲガスの還流量は、例えば、排気管１２Ｂにおける排気ガスの流量と、ＥＧＲ弁１４Ｂのバルブ開度とを基に算出することができる。そして、酸素濃度Ｃｏｘは、ＥＧＲ配管１３から吸気管１１Ｂに還流されるＥＧＲガスの量が多いほど低くなるように算出される。
【0065】
ステップＳ２１２において、制御装置５０は、図７に示すように、メイン燃料の噴霧内における当量比Φの分布を正規分布としたとき、当量比Φの分布の中央値である第１の当量比Φｍｔ１を理論空燃比ＡＦｓｔを噴霧内空燃比ＡＦｓｍで割った値として算出して、記憶装置５３に記憶する。また、制御装置５０は、第１の当量比Φｍｔ１よりも大きく、且つ、第１の当量比Φｍｔ１の２倍の値よりも小さい値を第２の当量比Φｍｔ２とする。
【0066】
また、制御装置５０は、第１の当量比Φｍｔ１よりも小さく、且つ、「０」よりも大きい値を第３の当量比Φｍｔ３とする。例えば、制御装置５０は、第１の当量比Φｍｔ１と第２の当量比Φｍｔ２との差分が、第１の当量比Φｍｔ１と第３の当量比Φｍｔ３との差分よりも大きくなるように、第２の当量比Φｍｔ２及び第３の当量比Φｍｔ３をそれぞれ算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１３の処理に進む。
【0067】
ステップＳ２１３において、制御装置５０は、図８に示すように、メイン噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたメイン燃料の熱発生ピーク時の着火遅れである第１の着火遅れτｍ１を第１の当量比Φｍｔ１を用いて、下記に示すアレニウスの式（１）により算出する。アレニウスの式（１）において、「τ」は推定実着火遅れであり、「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Ｓ１５で算出した メイン噴射時期Ａｉｎｊｍの筒内温度Ｔｃｙｌである。
【0068】
τ＝１／｛Ａ［Ｆｕｅｌ］B［Ｏ2］Cｅｘｐ（－Ｄ／Ｔｃｙｌ）｝ ・・・（１）
【0069】
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。
【0070】
モデル定数「Ｄ」は、 メイン噴射時期Ａｉｎｊｍ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。
【0071】
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当量比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当量比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。
【0072】
そして、第１の着火遅れτｍ１を算出する場合、制御装置５０は、第１の当量比Φｍｔ１を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、メイン燃焼の熱発生ピーク時の第１の着火遅れτｍ１を算出し、記憶装置５３に記憶する。
【0073】
また、図８に示す第２の着火遅れτｍ２（目標着火遅れτｍｔｒｇに相当する。）を算出する場合、制御装置５０は、第２の当量比Φｍｔ２を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、第２の着火遅れτｍ２を算出し、記憶装置５３に記憶する。
【0074】
また、図８に示す第３の着火遅れτｍ３を算出する場合、制御装置５０は、第３の当量比Φｍｔ３を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、第３の着火遅れτｍ３を算出し、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２１４の処理に進む。
【0075】
ステップＳ２１４において、制御装置５０は、図８に示すメイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒを作成して、記憶装置５３に記憶する。具体的には、図８に示すように、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから第２の着火遅れτｍ２が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ２と、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから第３の着火遅れτｍ３が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ３における熱発生率Ｈｇｒを「０」とする。
【0076】
そして、制御装置５０は、第２の着火遅れτｍ２が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ２から第１の着火遅れτｍ１が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ１に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが高くなり、第１の着火遅れτｍ１が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ１から第３の着火遅れτｍ３が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ３に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが低くなるように、略三角形状のメイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒを作成する。
【0077】
そして、制御装置５０は、この熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒの三角形の面積を、メイン噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射したメイン燃料の噴射量を基に、メイン燃料が燃焼して各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗｍに等しくなるように設定して、記憶装置５３に記憶する。つまり、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから第１の着火遅れτｍ１が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ１の熱発生率Ｈｇｒが、三角形の面積が熱量Ｗｍに等しい熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒの高さになるように設定する。その後、制御装置５０は、当該サブ処理を終了して、「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理に戻り、ステップＳ１１４の処理に進む。
【0078】
次に、図４に示すように、ステップＳ１１４において、制御装置５０は、メイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒを記憶装置５３から読み出し、第２の着火遅れτｍ２が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ２から第１の着火遅れτｍ１が経過した時期Ａｉｎｊｍｂ１までにシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に発生した熱量Ｗｍ１を算出して、記憶装置５３に記憶する。即ち、図８において、熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒの斜線が施されている領域の面積が熱量Ｗｍ１となるように、熱量Ｗｍ１が算出される。
【0079】
そして、制御装置５０は、公知のエネルギ保存則及び理想気体の状態方程式を利用して、この算出した熱量Ｗｍ１を基に、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから第１の着火遅れτｍ１だけ経過したメイン燃料の燃焼による熱発生ピーク時期Ａｉｎｊｍｂ１におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔ１を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１５の処理に進む。また、制御装置５０は、メイン燃料の燃焼による熱発生ピーク時期Ａｉｎｊｍｂ１のクランク角度における筒内温度Ｔ１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。
【0080】
ステップＳ１１５において、制御装置５０は、図９の下段に示すように、メイン燃料の燃焼による熱発生ピーク時期Ａｉｎｊｍｂ１に１段目のアフタ噴射時期を設定したときのアフタ噴射のアフタ着火遅れτａｆｍｎを上記に示すアレニウスの式（１）により算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１６の処理に進む。この場合には、上記アレニウスの式（１）において、筒内温度Ｔｃｙｌは、上記ステップＳ１１４で算出した筒内温度Ｔ１である。
【0081】
また、上記アレニウスの式（１）において、「Ｆｕｅｌ」は、上記ステップＳ１１１で１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１として設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）のアフタ噴射行った場合における、アフタ噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の燃料分圧である。また、「Ｏ2」は、１段目のアフタ噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の酸素分圧である。
【0082】
ステップＳ１１６において、制御装置５０は、公知のエネルギ保存則及び理想気体の状態方程式を利用して、上記Ｓ２１４で算出した熱量Ｗｍ１（図８参照）を基に、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから１５度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔ２を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１７の処理に進む。また、制御装置５０は、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから１５度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）における筒内温度Ｔ２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。
【0083】
ステップＳ１１７において、制御装置５０は、図９の下段に示すように、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから１５度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）に１段目のアフタ噴射時期を設定したときのアフタ噴射のアフタ着火遅れτａｆｍｘを上記アレニウスの式（１）により算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１１８の処理に進む。この場合には、上記アレニウスの式（１）において、筒内温度Ｔｃｙｌは、上記ステップＳ１１６で算出した筒内温度Ｔ２である。
【0084】
また、上記アレニウスの式（１）において、「Ｆｕｅｌ」は、上記ステップＳ１１１で１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１として設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）のアフタ噴射行った場合における、アフタ噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の燃料分圧である。また、「Ｏ2」は、１段目のアフタ噴射の終了時点のシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内の酸素分圧である。尚、最遅角時期は、１５度ＣＡのクランク角度位置に限らず、１０度ＣＡ～２０度ＣＡのいずれか任意のクランク角度に設定してもよい。
【0085】
図５に示すように、ステップＳ１１８において、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射のアフタ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Ｓ１１９の処理に進む。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。
【0086】
ステップＳ１１９において、制御装置５０は、図９の上側に示す、アフタ噴射時期Ａｉｎａｆに対するアフタ着火遅れτａｆを表すアフタ着火遅れマップＭ１から、算出回数Ｎが「Ｎ」の場合には、「Ｎ」回目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮ（再アフタ噴射時期）とアフタ着火遅れτａｆｔＮ（再アフタ着火遅れ）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。例えば、算出回数Ｎが「１」の場合には、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１とアフタ着火遅れτａｆｔ１を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。
【0087】
具体的には、例えば、算出回数Ｎが「１」の場合には、図９の上側に示すように、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１のメイン燃料の燃焼による熱発生ピーク時期Ａｉｎｊｍｂ１、つまり、アフタ噴射時期Ａｉｎｊｍｂ１と上記ステップＳ１１５で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｎとからなる点Ｒ１と、メイン噴射時期Ａｉｎｊｍから１５度ＣＡだけ遅角したクランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）と上記ステップＳ１１７で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｘとからなる点Ｒ２と、を通る直線Ｙ１を算出する。
【0088】
そして、制御装置５０は、直線Ｙ１から、アフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる、「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１に対応する点Ｒ３のアフタ着火遅れτａｆｔ１を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。尚、制御装置５０は、「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ１を、上記ステップＳ１１５と同様に、上記アレニウスの式（１）を用いて、アフタ着火遅れτａｆｔ１を算出してもよい。
【0089】
ステップＳ１２０において、制御装置５０は、算出回数Ｎが「Ｎ」回目のアフタ着火遅れτａｆｔＮと上記ステップＳ１１２で取得したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、アフタ着火遅れτａｆｔＮからアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下であるか否か、例えば、１０［μｓｅｃ］以下であるか否かを判定する。
【0090】
例えば、算出回数Ｎが「１」回目のときには、アフタ着火遅れτａｆｔ１とアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、アフタ着火遅れτａｆｔ１からアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下であるか否か、例えば、１０［μｓｅｃ］以下であるか否かを判定する。また、例えば、算出回数Ｎが「２」回目のときには、アフタ着火遅れτａｆｔ２とアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを記憶装置５３から読み出し、アフタ着火遅れτａｆｔ２からアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下であるか否か、例えば、１０［μｓｅｃ］以下であるか否かを判定する。
【0091】
そして、アフタ着火遅れτａｆｔＮからアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇ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、１０［μｓｅｃ］よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２１の処理に進む。例えば、算出回数Ｎが「１」回目のときには、アフタ着火遅れτａｆｔ１からアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇ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、１０［μｓｅｃ］よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２１の処理に進む。
【0092】
ステップＳ１２１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、算出回数Ｎが所定回数に達したか否か、例えば、算出回数Ｎが「５」回になったか否かを判定する。そして、算出回数Ｎが所定回数に達していないと判定した場合、例えば、算出回数Ｎが「５」回よりも少ないと判定した場合には（Ｓ１２１：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２２の処理に進む。尚、所定回数は、「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。
【0093】
ステップＳ１２２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Ｓ１１９以降の処理を再度、実行する。
【0094】
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９の上側に示すように、再度、ステップＳ１１９において、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から、算出回数Ｎが「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２（再アフタ噴射時期）とアフタ着火遅れτａｆｔ２（再アフタ着火遅れ）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。
【0095】
具体的には、図９の上側に示すように、制御装置５０は、前回のステップＳ１１９で算出した「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１と、「１」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ１と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ１とアフタ着火遅れτａｆｔ１とからなる点Ｒ３と、クランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）と上記ステップＳ１１７で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｘとからなる点Ｒ２と、を通る直線Ｙ２を算出する。
【0096】
そして、制御装置５０は、直線Ｙ２から、アフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる、「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２に対応する点Ｒ４のアフタ着火遅れτａｆｔ２を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。尚、制御装置５０は、「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ２を、上記ステップＳ１１５と同様に、上記アレニウスの式（１）を用いて、アフタ着火遅れτａｆｔ２を算出してもよい。
【0097】
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９の上側に示すように、再度、ステップＳ１１９において、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から、算出回数Ｎが「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３（再アフタ噴射時期）とアフタ着火遅れτａｆｔ３（再アフタ着火遅れ）を算出して記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。
【0098】
具体的には、図９の上側に示すように、制御装置５０は、前回のステップＳ１１９で算出した「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２と、「２」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ２と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２とアフタ着火遅れτａｆｔ２とからなる点Ｒ４と、クランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）と上記ステップＳ１１７で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｘとからなる点Ｒ２と、を通る直線Ｙ３を算出する。
【0099】
そして、制御装置５０は、直線Ｙ３から、アフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる、「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３に対応する点Ｒ５のアフタ着火遅れτａｆｔ３を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。尚、制御装置５０は、「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ３を、上記ステップＳ１１５と同様に、上記アレニウスの式（１）を用いて、アフタ着火遅れτａｆｔ３を算出してもよい。
【0100】
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、制御装置５０は、前回のステップＳ１１９で算出した「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３と、「３」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ３と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３とアフタ着火遅れτａｆｔ３とからなる点Ｒ５と、クランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）と上記ステップＳ１１７で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｘとからなる点Ｒ２と、を通る不図示の直線Ｙ４を算出する。
【0101】
そして、制御装置５０は、不図示の直線Ｙ４から、アフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる、「４」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「４」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４に対応する不図示の点Ｒ６のアフタ着火遅れτａｆｔ４を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。尚、制御装置５０は、「４」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ４を、上記ステップＳ１１５と同様に、上記アレニウスの式（１）を用いて、アフタ着火遅れτａｆｔ４を算出してもよい。
【0102】
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Ｓ１１９で算出した「４」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４と、「４」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ４と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ４とアフタ着火遅れτａｆｔ４とからなる不図示の点Ｒ６と、クランク角度位置（最遅角時期）（Ａｉｎｊｍ＋１５度ＣＡ）と上記ステップＳ１１７で算出したアフタ着火遅れτａｆｍｘとからなる点Ｒ２と、を通る不図示の直線Ｙ５を算出する。
【0103】
そして、制御装置５０は、不図示の直線Ｙ５から、アフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる、「５」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ５を直線補間によって算出して、記憶装置５３に記憶する。続いて、制御装置５０は、アフタ着火遅れマップＭ１から算出回数Ｎが「５」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ５に対応する不図示の点Ｒ７のアフタ着火遅れτａｆｔ５を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２０の処理に進む。尚、制御装置５０は、「５」回目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ５に対応するアフタ着火遅れτａｆｔ５を、上記ステップＳ１１５と同様に、上記アレニウスの式（１）を用いて、アフタ着火遅れτａｆｔ５を算出してもよい。
【0104】
他方、上記ステップＳ１２０において、アフタ着火遅れτａｆｔＮからアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇ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、１０［μｓｅｃ］以下であると判定した場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２３の処理に進む。例えば、算出回数Ｎが「３」回目のときに、アフタ着火遅れτａｆｔ３からアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇ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、１０［μｓｅｃ］以下であると判定した場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２３の処理に進む。
【0105】
ステップＳ１２３において、制御装置５０は、上記ステップＳ１２０でアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇに対する差の絶対値が所定閾値以下となったアフタ着火遅れτａｆｔＮに対応するアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮを、１段目のアフタ噴射を実行するアフタ噴射時期Ａｆｉ１（図３の中段、図９の下段を参照）として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２４の処理に進む。これにより、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料のアフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる１段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮ（Ａｆｉ１）を設定することができる。
【0106】
例えば、算出回数Ｎが「３」回目のときにアフタ着火遅れτａｆｔ３からアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下、例えば、１０［μｓｅｃ］以下であると判定した場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、アフタ着火遅れτａｆｔ３に対応するアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３を、上記ステップＳ１１２で設定したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる１段目のアフタ噴射時期Ａｆｉ１（図３、図９参照）として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２４の処理に進む。
【0107】
また、一方、上記ステップＳ１２１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」回であると判定した場合、つまり、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮとアフタ着火遅れτａｆｔＮ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（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２３の処理に進む。
【0108】
ステップＳ１２３において、制御装置５０は、所定回数目で、例えば、「５」回目で直線補間によって算出したアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ５を、１段目のアフタ噴射を実行するアフタ噴射時期Ａｆｉ１（図３の中段、図９の下段を参照）として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２４の処理に進む。これにより、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料のアフタ着火遅れτａｆがアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる１段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮ（Ａｆｉ１）を設定することができる。
【0109】
ステップＳ１２４において、制御装置５０は、メイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒ（図８参照）の作成手順とほぼ同様の手順で、アフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒ（アフタ燃焼モデル）（図１１参照）を作成する「アフタ噴射後のモデル作成処理」のサブ処理を実行した後、ステップＳ１２５の処理に進む。制御装置５０は、アフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成して、１段目のアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の燃焼が終了するアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮからの第３の着火遅れτａｆ３（図１１参照）等を算出する。
【0110】
［アフタ噴射後のモデル作成処理］
ここで、「アフタ噴射後のモデル作成処理」のサブ処理について図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０に示すように、先ず、ステップＳ２２１において、制御装置５０は、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）のアフタ噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の噴霧内の空燃比である噴霧内空燃比ＡＦｓａｆを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２２の処理に進む。噴霧内空燃比ＡＦｓａｆとは、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の噴霧内における空燃比のことである。噴霧内空燃比ＡＦｓａｆは、噴霧内の空気量を噴霧内の燃料量で割ることにより算出することができる。
ここで、「アフタ噴射後のモデル作成処理」のサブ処理について図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０に示すように、先ず、ステップＳ２２１において、制御装置５０は、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）のアフタ噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の噴霧内の空燃比である噴霧内空燃比ＡＦｓａｆを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２２の処理に進む。噴霧内空燃比ＡＦｓａｆとは、各インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の噴霧内における空燃比のことである。噴霧内空燃比ＡＦｓａｆは、噴霧内の空気量を噴霧内の燃料量で割ることにより算出することができる。
【0111】
ステップＳ２２２において、制御装置５０は、アフタ燃料の噴霧内における当量比Φの分布を正規分布としたとき（図７参照）、当量比Φの分布の中央値である第１の当量比Φａｆｔ１を、理論空燃比ＡＦｓｔを噴霧内空燃比ＡＦｓａｆで割った値として算出して、記憶装置５３に記憶する。また、制御装置５０は、第１の当量比Φａｆｔ１よりも大きく、且つ、第１の当量比Φａｆｔ１の２倍の値よりも小さい値を第２の当量比Φａｆｔ２とする。
【0112】
また、制御装置５０は、第１の当量比Φａｆｔ１よりも小さく、且つ、「０」よりも大きい値を第３の当量比Φａｆｔ３とする。例えば、制御装置５０は、第１の当量比Φａｆｔ１と第２の当量比Φａｆｔ２との差分が、第１の当量比Φａｆｔ１と第３の当量比Φａｆｔ３との差分よりも大きくなるように、第２の当量比Φａｆｔ２及び第３の当量比Φａｆｔ３をそれぞれ算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２３の処理に進む。
【0113】
ステップＳ２２３において、制御装置５０は、図１１に示すように、アフタ噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されたアフタ燃料の熱発生ピーク時の着火遅れである第１の着火遅れτａｆ１を第１の当量比Φａｆｔ１を用いて、上記アレニウスの式（１）により算出する。アレニウスの式（１）において、「Ｆｕｅｌ」は、アフタ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、アフタ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Ｓ１２３で算出した アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮの筒内温度Ｔｃｙｌである。
【0114】
そして、第１の着火遅れτａｆ１を算出する場合、制御装置５０は、第１の当量比Φａｆｔ１を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、メイン燃焼の熱発生ピーク時の第１の着火遅れτａｆ１を算出し、記憶装置５３に記憶する。
【0115】
また、図１１に示す第２の着火遅れτａｆ２（アフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇに相当する。）を算出する場合、制御装置５０は、第２の当量比Φａｆｔ２を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、第２の着火遅れτａｆ２を算出し、記憶装置５３に記憶する。
【0116】
また、図１１に示す第３の着火遅れτａｆ３を算出する場合、制御装置５０は、第３の当量比Φａｆｔ３を噴霧内当量比Φａとして燃料濃度Ｃｆｕｅｌを算出し、この燃料濃度Ｃｆｕｅｌと筒内圧力Ｐｃｙとの積として燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を算出する。そして、制御装置５０は、このように算出した燃料分圧「Ｆｕｅｌ」を上記アレニウスの式（１）に代入して、第３の着火遅れτａｆ３を算出し、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ２２４の処理に進む。
【0117】
ステップＳ２２４において、制御装置５０は、図１１に示す仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成して、記憶装置５３に記憶する。具体的には、図１１に示すように、制御装置５０は、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮから第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ２と、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮから第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ３における熱発生率Ｈｇｒを「０」とする。
【0118】
そして、制御装置５０は、第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ２から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ１に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが高くなり、第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ１から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ３に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが低くなるように、略三角形状のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成する。
【0119】
そして、制御装置５０は、この熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの三角形の面積を、アフタ噴射によって各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射したアフタ燃料の噴射量、つまり、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを基に、アフタ燃料が燃焼して各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆに等しくなるように設定して、記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮから第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期ＡｉｎａｆＮｂ１の熱発生率Ｈｇｒが、三角形の面積が熱量Ｗａｆに等しい熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの高さになるように設定する。その後、制御装置５０は、当該サブ処理を終了して、「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理に戻り、ステップＳ１２５の処理に進む。
【0120】
次に、図５に示すように、ステップＳ１２５において、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを記憶装置５３から読み出し、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮから第３の着火遅れτａｆ３だけ経過したアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＮｂ３（図１１参照）（燃焼の最終時期）を算出する。そして、制御装置５０は、１段目のアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＮｂ３を２段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ２（図３参照）として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２６の処理に進む。従って、２段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３は、１段目のアフタ噴射の燃焼終わりに設定されるため、２段目のアフタ噴射の燃焼を繋ぐことができる。
【0121】
ステップＳ１２６において、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを記憶装置５３から読み出し、この熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの面積からシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に発生した熱量Ｗａｆ（図１１参照）を算出する。つまり、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘのアフタ噴射を行ったときに、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆを算出する。そして、制御装置５０は、公知のエネルギ保存則及び理想気体の状態方程式を利用して、この算出した熱量Ｗａｆを基に、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３（図１１参照）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ１（図３の上段参照）を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１２７の処理に進む。
【0122】
ステップＳ１２７において、制御装置５０は、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ１（図３の上段参照）を記憶装置５３から読み出し、この筒内温度Ｔａ１が、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘ（図３の上段参照）に到達したか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度Ｔａ１を減算した値が所定温度閾値以下になったか否か、例えば、１［℃］～２［℃］以下になったか否かを判定する。尚、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘは、実機試験等によって取得され、予め記憶装置５３に記憶されている。
【0123】
そして、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ１が、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに到達したと判定した場合には（Ｓ１２７：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２８の処理に進む。つまり、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度Ｔａ１を減算した値が所定温度閾値以下であると判定した場合には（Ｓ１２７：ＹＥＳ）、制御装置５０は、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに達したと判定して、ステップＳ１２８の処理に進む。
【0124】
ステップＳ１２８において、制御装置５０は、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１として記憶装置５３に記憶した後、後述のステップＳ１３２の処理に進む。その結果、後述のように、制御装置５０は、２段目以降のアフタ噴射量Ｑａｆ２～Ｑａｆ４の設定を行わないため、アフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されるアフタ燃料を削減することができる。
【0125】
一方、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ１が、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに到達していないと判定した場合には（Ｓ１２７：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２９の処理に進む。つまり、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度Ｔａ１を減算した値が所定温度閾値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１２７：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２９の処理に進む。
【0126】
ステップＳ１２９において、制御装置５０は、２段目のアフタ噴射のアフタ着火遅れが上記ステップＳ１１２で設定したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなる１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１３０の処理に進む。具体的には、制御装置５０は、先ず、上記ステップＳ１２６で算出した２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３（図１１参照）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ１（図３の上段参照）を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、上記アレニウスの式（１）の「Ｔｃｙｌ」に筒内温度Ｔａ１を代入して、２段目のアフタ噴射の推定実着火遅れτａｆ２を算出する。
【0127】
続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ１２６で算出した２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３における筒内温度Ｔａ１と、上記ステップＳ１１２で設定したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇと、上記アレニウスの式（１）によって算出した２段目のアフタ噴射の推定実着火遅れτａｆ２とから下記式（２）を用いて、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３における目標筒内温度Ｔｔｒｇ１（図３の上段参照）を算出して記憶装置５３に記憶する。
【0128】
Ｔｔｒｇ１＝Ｔａ１／｛１＋Ｔａ１／Ｄ×ｌｎ（τａｆ２／τａｆｔｒｇ）｝ ・・・・・（２）
【0129】
そして、制御装置５０は、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３における筒内温度Ｔａ１と、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３における目標筒内温度Ｔｔｒｇ１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、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３における筒内温度を目標筒内温度Ｔｔｒｇ１まで昇温させるために必要な１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１を算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１３０の処理進む。
【0130】
Ｑａｆ１＝（Ｔｔｒｇ１－Ｔａ１）×Ｇｃｙｌ×ｃｖ／ρｆ／Ｅｆ ・・・（３）
【0131】
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Ｓ１２５で算出した２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３のアフタ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。
【0132】
ステップＳ１３０において、制御装置５０は、不図示の希釈許容値マップから、上記ステップＳ１１で取得したコモンレール圧Ｐｃと、上記ステップＳ１２６で算出した筒内温度Ｔａ１と、筒内ガス密度ρｇと、に対応する希釈許容値Ｑａｆｍｘを取得して、記憶装置５３に記憶する。尚、筒内ガス密度ρｇは、上記筒内ガス量「Ｇｃｙｌ」とアフタ噴射クランク角度とに基づいて算出する。希釈許容値Ｑａｆｍｘは、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄから噴射されたアフタ燃料が、シリンダ４５Ａ～４５Ｄの内壁面に到達するまでに蒸発する最大アフタ噴射量である。尚、不図示の希釈許容値マップは、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。
【0133】
続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ１２９で算出した１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１を記憶装置５３から読み出し、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１が、希釈許容値Ｑａｆｍｘ以下であるか否かを判定する。そして、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１が、希釈許容値Ｑａｆｍｘ以下であると判定した場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、アフタ終了フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＦＦ」に設定して、再度、記憶装置５３に記憶した後、当該「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップＳ１９（図２参照）の処理に進む。
【0134】
この結果、１段目のアフタ噴射に対して、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮとアフタ噴射量Ｑａｆ１が設定される。また、アフタ終了フラグは「ＯＦＦ」であるため（Ｓ１９：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２０の処理に進み、「２段目以降のアフタ噴射設定処理」のサブ処理を実行する（図２参照）。
【0135】
一方、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１が、希釈許容値Ｑａｆｍｘよりも大きいと判定した場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１３１の処理に進む。ステップＳ１３１において、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１を記憶装置５３から読み出し、このアフタ噴射量Ｑａｆ１に希釈許容値Ｑａｆｍｘを代入して、再度、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１３２の処理に進む。
【0136】
ステップＳ１３２において、制御装置５０は、上記ステップＳ１７で算出した総アフタ噴射量Ｑａｆと、上記ステップＳ１６で設定したメイン噴射量Ｑｍｂと、上記ステップＳ１３１で設定した１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１と、を記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、総アフタ噴射量Ｑａｆから１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１、即ち、希釈許容値Ｑａｆｍｘを減算した残量を、メイン噴射量Ｑｍｂに加算した後、このメイン噴射量Ｑｍｂを再度、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ１３３の処理に進む。
【0137】
ステップＳ１３３において、制御装置５０は、アフタ終了フラグを記憶装置５３から読み出し、「ＯＮ」に設定して、再度、記憶装置５３に記憶した後、当該「１段目のアフタ噴射設定処理」のサブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップＳ１９（図２参照）の処理に進む。
【0138】
この結果、１段目のアフタ噴射に対して、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮが設定されると共に、１段目のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ１として希釈許容値Ｑａｆｍｘが設定される。また、アフタ終了フラグは「ＯＮ」であるため（Ｓ１９：ＮＯ）、制御装置５０は、「昇温燃焼モード設定処理」を終了する。従って、制御装置５０は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射量Ｑａｆ２～Ｑａｆ４の設定を行わない。これにより、制御装置５０は、アフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ燃料による内燃機関１０内のオイル希釈の発生を抑止することができる。
【0139】
［２段目以降のアフタ噴射設定処理］
次に、上記ステップＳ２０で、制御装置５０が実行する「２段目以降のアフタ噴射設定処理」のサブ処理について図１２乃至図１５に基づいて説明する。図１２に示すように、先ず、ステップＳ３１１において、制御装置５０は、アフタ噴射のアフタ噴射時期とアフタ噴射量の設定を行った回数を表す設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出し、設定回数Ｋに２回目の設定である旨、つまり、２段目のアフタ噴射の設定である旨を表す「２」を代入して、再度記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１２の処理に進む。尚、設定回数Ｋ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。
次に、上記ステップＳ２０で、制御装置５０が実行する「２段目以降のアフタ噴射設定処理」のサブ処理について図１２乃至図１５に基づいて説明する。図１２に示すように、先ず、ステップＳ３１１において、制御装置５０は、アフタ噴射のアフタ噴射時期とアフタ噴射量の設定を行った回数を表す設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出し、設定回数Ｋに２回目の設定である旨、つまり、２段目のアフタ噴射の設定である旨を表す「２」を代入して、再度記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１２の処理に進む。尚、設定回数Ｋ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。
【0140】
ステップＳ３１２において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ（例えば、約２ｍｍ3）を記憶装置５３から読み出し、設定回数Ｋが「２」である場合には、この仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを２段目のアフタ噴射量Ｑａｆ２として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１３の処理に進む。また、設定回数Ｋが「３」である場合には、この仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを３段目のアフタ噴射量Ｑａｆ３として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１３の処理に進む。また、設定回数Ｋが「４」である場合には、この仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを４段目のアフタ噴射量Ｑａｆ４として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１３の処理に進む。
【0141】
ステップＳ３１３において、制御装置５０は、設定回数Ｋ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Ｓ１２４において実行した「アフタ噴射後のモデル作成処理」のサブ処理（図１０参照）を実行して、Ｋ段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１４の処理に進む。
【0142】
例えば、設定回数Ｋが「２」である場合には、図１３に示すように、制御装置５０は、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３（図１１参照）から第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ２と、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ３における熱発生率Ｈｇｒを「０」とする。尚、上述したように、制御装置５０は、１段目のアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＮｂ３を２段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ２（図３参照）として設定する（図５参照）。
【0143】
そして、制御装置５０は、第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ２から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ１に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが高くなり、第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ１から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ３に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが低くなるように、略三角形状の２段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成する。
【0144】
そして、制御装置５０は、２段目の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの三角形の面積を、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを基に、アフタ燃料が燃焼して各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆに等しくなるように設定して、記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、２段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮｂ３から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ２ｂ１の熱発生率Ｈｇｒが、三角形の面積が熱量Ｗａｆに等しい熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの高さになるように設定する。その後、制御装置５０は、当該サブ処理を終了して、ステップＳ３１４の処理に進む。
【0145】
また、例えば、設定回数Ｋが「３」である場合には、図１４に示すように、制御装置５０は、３段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３から第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ２と、アフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ３における熱発生率Ｈｇｒを「０」とする。尚、後述のように、制御装置５０は、２段目のアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ２ｂ３（燃焼の最終時期）を３段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ３（図３参照）として設定する（図１２参照）。
【0146】
そして、制御装置５０は、第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ２から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ１に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが高くなり、第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ１から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ３に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが低くなるように、略三角形状の３段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成する。
【0147】
そして、制御装置５０は、３段目の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの三角形の面積を、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを基に、アフタ燃料が燃焼して各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆに等しくなるように設定して、記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、３段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ３ｂ１の熱発生率Ｈｇｒが、三角形の面積が熱量Ｗａｆに等しい熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの高さになるように設定する。その後、制御装置５０は、当該サブ処理を終了して、ステップＳ３１４の処理に進む。
【0148】
また、例えば、設定回数Ｋが「４」である場合には、図１５に示すように、制御装置５０は、４段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３から第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ２と、アフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ３における熱発生率Ｈｇｒを「０」とする。尚、後述のように、制御装置５０は、３段目のアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ３ｂ３を４段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ４として設定する（図１２参照）。
【0149】
そして、制御装置５０は、第２の着火遅れτａｆ２が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ２から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ１に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが高くなり、第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ１から第３の着火遅れτａｆ３が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ３に向かうにつれて熱発生率Ｈｇｒが低くなるように、略三角形状の４段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを作成する。
【0150】
そして、制御装置５０は、４段目の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの三角形の面積を、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘを基に、アフタ燃料が燃焼して各シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆに等しくなるように設定して、記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、４段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３から第１の着火遅れτａｆ１が経過した時期Ａｉｎａｆ４ｂ１の熱発生率Ｈｇｒが、三角形の面積が熱量Ｗａｆに等しい熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの高さになるように設定する。その後、制御装置５０は、当該サブ処理を終了して、ステップＳ３１４の処理に進む。
【0151】
図１２に示すように、ステップＳ３１４において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、Ｋ段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを記憶装置５３から読み出し、アフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＫｂ３（燃焼の最終時期）を算出する。そして、制御装置５０は、Ｋ段目のアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＫｂ３（規定時期）を（Ｋ＋１）段目の、つまり、次段のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆ（Ｋ＋１）として記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１５の処理に進む。
【0152】
従って、図１３及び図１４に示すように、３段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３は、２段目のアフタ噴射の燃焼終わりであるアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ２ｂ３（燃焼の最終時期）に設定されるため、３段目のアフタ噴射の燃焼を繋ぐことができる。また、図１４及び図１５に示すように、４段目のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３は、３段目のアフタ噴射の燃焼終わりであるアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ３ｂ３（燃焼の最終時期）に設定されるため、４段目のアフタ噴射の燃焼を繋ぐことができる。
【0153】
ステップＳ３１５において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、Ｋ段目のアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒを記憶装置５３から読み出し、この熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒの面積からシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に発生した熱量Ｗａｆ（図１３～図１５参照）を算出する。つまり、上記ステップＳ１１１で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘのアフタ噴射を行ったときに、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ内で発生する熱量Ｗａｆを算出する。
【0154】
そして、制御装置５０は、公知のエネルギ保存則及び理想気体の状態方程式を利用して、この算出した熱量Ｗａｆを基に、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３、つまり、Ｋ段目のアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＫｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度ＴａＫを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１６の処理に進む。
【0155】
例えば、設定回数Ｋが「２」である場合には、制御装置５０は、３段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３、つまり、２段目のアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ２ｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ２（図３の上段参照）を算出して、記憶装置５３に記憶する。また、例えば、設定回数Ｋが「３」である場合には、制御装置５０は、４段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３、つまり、３段目のアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ３ｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ３（図３の上段参照）を算出して、記憶装置５３に記憶する。
【0156】
ステップＳ３１６において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３、つまり、Ｋ段目のアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＫｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度ＴａＫを記憶装置５３から読み出す。例えば、設定回数Ｋが「２」である場合には、制御装置５０は、３段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ２ｂ３、つまり、２段目のアフタ燃焼終了時期Ａｉｎａｆ２ｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度Ｔａ２（図３の上段参照）を記憶装置５３から読み出す
【0157】
続いて、制御装置５０は、この筒内温度ＴａＫが、排気ガス温度が目標排気温度となる最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘ（図３の上段参照）に到達したか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度ＴａＫを減算した値が所定温度閾値以下になったか否か、例えば、１［℃］～２［℃］以下になったか否かを判定する。
【0158】
そして、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度ＴａＫが、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに到達したと判定した場合には（Ｓ３１６：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３１７の処理に進む。つまり、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度ＴａＫを減算した値が所定温度閾値以下であると判定した場合には（Ｓ３１６：ＹＥＳ）、制御装置５０は、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに達したと判定して、ステップＳ３１７の処理に進む。
【0159】
ステップＳ３１７において、制御装置５０は、設定回数Ｋ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で設定した仮アフタ噴射量ＱａｆｘをＫ段目のアフタ噴射のアフタ噴射量ＱａｆＫとして記憶装置５３に記憶した後、後述のステップＳ３２４の処理に進む。その結果、後述のように、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目以降のアフタ噴射量の設定を終了する。これにより、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目以降のアフタ噴射量の設定を行わないため、アフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に噴射されるアフタ燃料を削減することができる。
【0160】
一方、上記ステップＳ３１６で、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度ＴａＫが、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘに到達していないと判定した場合には（Ｓ３１６：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３１８の処理に進む。つまり、最終目標筒内温度Ｔｔｒｇｍｘから筒内温度ＴａＫを減算した値が所定温度閾値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ３１６：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３１８の処理に進む。
【0161】
ステップＳ３１８において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射のアフタ着火遅れが上記ステップＳ１１２で設定したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇとなるＫ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫを算出して、記憶装置５３に記憶した後、ステップＳ３１９の処理に進む。
【0162】
具体的には、制御装置５０は、先ず、上記ステップＳ３１５で算出した（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３（図１３～図１５参照）におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄの筒内温度ＴａＫを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、上記アレニウスの式（１）の「Ｔｃｙｌ」に筒内温度ＴａＫを代入して、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射の推定実着火遅れτａｆ（Ｋ＋１）を算出する。
【0163】
続いて、制御装置５０は、上記式（２）を用いて、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３における目標筒内温度ＴｔｒｇＫ（図３の上段参照）を算出して記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、上記式（２）の「Ｔａ１」に、上記ステップＳ３１５で算出した（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３における筒内温度ＴａＫを代入し、上記式（２）の「τａｆ２」に、上記アレニウスの式（１）によって算出した（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射の推定実着火遅れτａｆ（Ｋ＋１）を代入し、上記ステップＳ１１２で設定したアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを用いて、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３における目標筒内温度ＴｔｒｇＫを算出する。
【0164】
そして、制御装置５０は、上記式（３）を用いて、Ｋ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫを算出して記憶装置５３に記憶する。つまり、制御装置５０は、上記式（３）の「Ｔｔｒｇ１」に、（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３における目標筒内温度ＴｔｒｇＫを代入し、上記式（３）の「Ｔａ１」に、上記ステップＳ３１５で算出した（Ｋ＋１）段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＫｂ３における筒内温度ＴａＫを代入して、Ｋ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫを算出して記憶装置５３に記憶する。
【0165】
ステップＳ３１９において、制御装置５０は、上記ステップＳ１３０で記憶装置５３に記憶した希釈許容値Ｑａｆｍｘを読み出す。また、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ３１８で記憶装置５３に記憶したＫ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫを読み出し、Ｋ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫが、希釈許容値Ｑａｆｍｘ以下であるか否かを判定する。そして、Ｋ段目のアフタ噴射のアフタ噴射量ＱａｆＫが、希釈許容値Ｑａｆｍｘよりも大きいと判定した場合には（Ｓ３１９：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３２０の処理に進む。
【0166】
ステップＳ３２０において、制御装置５０は、Ｋ段目のアフタ噴射のアフタ噴射量ＱａｆＫを記憶装置５３から読み出し、このアフタ噴射量ＱａｆＫに希釈許容値Ｑａｆｍｘを代入して、再度、記憶装置５３に記憶した後、後述のステップＳ３２４の処理に進む。その結果、後述のように、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目以降のアフタ噴射量の設定を終了する。これにより、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目以降のアフタ噴射によって気筒内に噴射されたアフタ燃料による内燃機関１０内のオイル希釈の発生を抑止することができる。
【0167】
一方、Ｋ段目のアフタ噴射のアフタ噴射量ＱａｆＫが、希釈許容値Ｑａｆｍｘ以下であると判定した場合には（Ｓ３１９：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３２１の処理に進む。ステップＳ３２１において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１からＫ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫまで記憶装置５３から順番に読み出し、合計して合計アフタ噴射量ＱａｆΣを算出する。
【0168】
続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ１７で算出した総アフタ噴射量Ｑａｆを記憶装置５３から読み出し、この合計アフタ噴射量ＱａｆΣが総アフタ噴射量Ｑａｆに到達したか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、総アフタ噴射量Ｑａｆから合計アフタ噴射量ＱａｆΣを減算した残量ΔＱａｆＫが、上記ステップＳ３１２で設定した仮アフタ噴射量Ｑａｆｘよりも少ないか否か、例えば、２［ｍｍ3］よりも少ないか否かを判定する。
【0169】
そして、合計アフタ噴射量ＱａｆΣが総アフタ噴射量Ｑａｆに到達したと判定した場合、例えば、総アフタ噴射量Ｑａｆから合計アフタ噴射量ＱａｆΣを減算した残量ΔＱａｆＫが、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘよりも少ないと判定した場合には（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、後述のステップＳ３２４の処理に進む。その結果、後述のように、制御装置５０は、（Ｋ＋１）段目以降のアフタ噴射量の設定を終了する。
【0170】
一方、合計アフタ噴射量ＱａｆΣが総アフタ噴射量Ｑａｆに到達していないと判定した場合、例えば、総アフタ噴射量Ｑａｆから合計アフタ噴射量ＱａｆΣを減算した残量ΔＱａｆＫが、仮アフタ噴射量Ｑａｆｘ以上であると判定した場合には（Ｓ３２１：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３２２の処理に進む。ステップＳ３２２において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。続いて、制御装置５０は、設定回数Ｋが制限回数Ｍｘに達したか否か、例えば、「４」回であるか否か、つまり、４段目のアフタ噴射時期Ａｉｎａｆ３ｂ３とアフタ噴射量Ｑａｆ４とを設定したか否かを判定する。尚、制限回数Ｍｘは、「４」回に限らず、「５」回以上であってもよい。
【0171】
そして、設定回数Ｋが制限回数Ｍｘに達していないと判定した場合、例えば、設定回数Ｋが「４」回よりも少ないと判定した場合には（Ｓ３２２：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３２３の処理に進む。ステップＳ３２３において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出し、この設定回数Ｋに「１」加算して記憶装置５３に記憶した後、再度、ステップＳ３１２以降の処理を実行する。つまり、制御装置５０は、次段のアフタ噴射時期とアフタ噴射量の設定を実行する。
【0172】
一方、設定回数Ｋが制限回数Ｍｘに達したと判定した場合、例えば、設定回数Ｋが「４」回であると判定した場合には（Ｓ３２２：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３２４の処理に進む。ステップＳ３２４において、制御装置５０は、設定回数Ｋを記憶装置５３から読み出す。そして、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射量Ｑａｆ１からＫ段目のアフタ噴射量ＱａｆＫ、例えば、４段目のアフタ噴射量Ｑａｆ４まで記憶装置５３から順番に読み出し、合計して合計アフタ噴射量ＱａｆΣを算出する。
【0173】
続いて、制御装置５０は、上記ステップＳ１７で算出した総アフタ噴射量Ｑａｆを記憶装置５３から読み出し、総アフタ噴射量Ｑａｆから合計アフタ噴射量ＱａｆΣを減算した残量ΔＱａｆＫを算出する。そして、制御装置５０は、上記ステップＳ１６で算出したメイン噴射量Ｑｍｂを記憶装置５３から読み出し、このメイン噴射量Ｑｍｂに残量ΔＱａｆＫを加算して、再度、記憶装置５３に記憶した後、当該「２段目以降のアフタ噴射設定処理」のサブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、「昇温燃焼モード設定処理」を終了する。
【0174】
ここで、制御装置５０は、アフタ目標着火遅れ取得部と、第１アフタ噴射時期設定部と、第２アフタ噴射時期設定部と、アフタ噴射量設定部と、仮アフタ噴射量設定部と、第１アフタ着火遅れ算出部と、第２アフタ着火遅れ算出部と、再アフタ噴射時期算出部と、再アフタ着火遅れ算出部と、反復算出部と、噴射量判定部と、筒内温度取得部と、筒内温度判定部と、の一例として機能する。
【0175】
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、メイン噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたメイン噴射後の熱発生率モデルＭＤｍｈｇｒに基づいて、１段目のアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ燃料が、アフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇで燃焼する１段目のアフタ噴射時期Ａｆｉ１（ＡｉｎａｆＮ）を設定する。
【0176】
また、制御装置５０は、２段目以降のアフタ噴射のアフタ噴射時期Ａｆｉ２～Ａｆｉ４（図３参照）を、前段のアフタ噴射によってシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ噴射後の熱発生率モデルＭＤａｆｈｇｒのアフタ燃焼終了時期ＡｉｎａｆＮｂ３（図１１参照）、Ａｉｎａｆ２ｂ３（図１３参照）、Ａｉｎａｆ３ｂ３（図１４参照）に設定する。そして、制御装置５０は、各段のアフタ噴射量を、次段の各アフタ噴射時期Ａｆｉ２～Ａｆｉ４におけるシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）の筒内温度が、シリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇで燃焼する目標筒内温度Ｔｔｒｇ１、Ｔｔｒｇ２、Ｔｔｒｇ３等になるように設定する（図３参照）。
【0177】
これにより、各段のアフタ噴射をアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇで燃焼させることができ、環境条件の変化等に対する各段のアフタ噴射の燃焼ロバスト性（耐失火性）を確保して、排気ガスを効果的に昇温することができる。また、複数段のアフタ噴射のそれぞれのアフタ噴射時期、アフタ噴射量の適合値を自動で算出して設定することができ、適合工数の低減化を図ることができる。更に、制御装置５０は、２段目以降のアフタ噴射でシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ燃料の燃焼を繋ぐことができるため、２段目以降のアフタ噴射によって排気ガスを効果的に昇温することができる。
【0178】
また、制御装置５０は、図９の上側に示す、１段目のアフタ噴射時期Ａｆｉ１（図３参照）に対するアフタ着火遅れτａｆを表すアフタ着火遅れマップＭ１から、直線補間によってアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮとアフタ着火遅れτａｆｔＮを算出する。そして、制御装置５０は、アフタ着火遅れτａｆｔＮからアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇを減算した値の絶対値が所定閾値以下（例えば、１０［μｓｅｃ］以下）になった場合、若しくは、直線補間してアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮとアフタ着火遅れτａｆｔＮ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、アフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮで１段目のアフタ噴射を行うように設定する。
【0179】
これにより、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射でシリンダ４５Ａ～４５Ｄ（気筒）内に噴射されたアフタ燃料がアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇで燃焼するアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮを迅速に設定することができると共に、１段目のアフタ噴射の燃焼ロバスト性（耐失火性）を確実に確保することができる。更に、制御装置５０は、１段目のアフタ噴射時期ＡｉｎａｆＮをアフタ目標着火遅れτａｆｔｒｇになるまで最大限リタードすることが可能と成り、排気ガスを効果的に昇温することができる。
【0180】
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。
【0181】
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】
【0182】
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】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】