(57)【要約】【課題】燃焼安定性を維持しながら、所要リタード量をより大きくすることが可能な技術を提供する。【解決手段】エンジンの制御装置は、点火プラグ１６及びインジェクタ１５を制御する燃焼制御部１０２と、点火リタードの要求の有無を判定する演算部１０１を備える。燃焼制御部１０２は、ＳＰＣＣＩ燃焼が実行されるように点火プラグ１６などを制御する場合であって、点火リタードの要求が確認されない場合には、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料を吸気行程噴射させるとともに基本点火時期に火花点火を行わせる制御を実行し、点火リタードの要求が確認された場合には、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるとともに点火時期を基本点火時期からリタードさせる制御を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、前記燃焼室に配置された点火プラグと、前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを備えたエンジンを制御する装置であって、
前記燃焼室内の混合気の一部を前記点火プラグによる点火点から火炎伝播によりＳＩ燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行されるように前記点火プラグ及び前記インジェクタを制御する燃焼制御部と、
前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火リタードの要求の有無を判定する点火リタード判定部と、を含み、
前記燃焼制御部は、前記部分圧縮着火燃焼が実行されるように前記点火プラグ及び前記インジェクタを制御する場合であって、点火リタードの要求が確認されない場合には、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料を吸気行程噴射させるとともに所定の基本点火時期に火花点火を行わせる制御を実行し、点火リタードの要求が確認された場合には、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるとともに点火時期を前記基本点火時期からリタードさせる制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
点火時期をリタードさせた場合の燃焼安定性を推定する燃焼性推定部を備え、
前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が確認された場合であってかつその要求リタード量だけ点火時期をリタードしたときの燃焼安定性が所定レベル以下に悪化すると推定される場合にのみ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させる制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置において、
前記点火リタード判定部は、前記エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウン要求の有無に基づき、当該トルクダウン要求が有った場合に前記点火リタードが要求されたと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のエンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が確認されない場合には、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料を複数回に分けて吸気行程噴射させ、点火リタードの要求が確認された場合には、前記複数回の噴射のうち最後の噴射の時期を吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のエンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が、少なくとも目標空燃比が理論空燃比よりも大きくなるような燃焼制御中に確認された場合に、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるとともに点火時期を前記基本点火時期からリタードさせる制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
前記点火リタード判定部は、前記エンジンに連結された変速機のギヤ段を高くするアップシフト変速の要求を受けたとき、前記点火リタードが要求されたと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
前記点火リタード判定部は、車両の走行性確保のために車輪の駆動トルクを一時的に低下させる要求を受けたときに、前記点火リタードが要求されたと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分圧縮着火燃焼が可能なエンジンを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンの燃焼態様として、火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼（ＳＩ燃焼）させ、その他の混合気を自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）させることを企図した部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が知られている。例えば特許文献１には、自動車等の車両に搭載される車両用エンジンとして、このＳＰＣＣＩ燃焼を実行させることが可能なエンジンが開示されている。このエンジンでは、ＳＰＣＣＩ燃焼における着火性や燃費確保のために、空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比又はそれよりも大きくなる（λ≧１）ように吸気量が制御されるとともにシビアな点火時期制御が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車等の車両に搭載されるエンジンは、その駆動力が変速機構等を介して車輪に伝達される。このようなエンジンにおいて、変速機のギヤ段（変速比）を変更するシフトチェンジが行われる際には、変速ショックを抑制する等の目的で出力トルクを一時的に変化させる制御が実行される。また、近年、コーナリング時などの車両の操縦性と安定性を高めるため（車両の走行性確保のため）、ドライバーのハンドル（ステアリングホイール）操作に応じてエンジンの出力トルク（車輪の駆動トルク）を変化させて４輪の接地荷重を最適化することも行われている。
【０００５】
ところで、エンジンにおいて出力トルクを低下させるには、点火時期をリタードさせる制御を実行するのが応答性の観点から好適である。ところが、この場合には、出力トルクの低下目標値が大きくなるほど点火時期の所要リタード量も大きくなるため、特許文献１に開示されるようなエンジンにおいて、特に、上記ＳＰＣＣＩ燃焼を実行するための制御中に出力トルクを低下させるべく点火時期をリタードさせると、出力トルクが低下目標値に達する前に燃焼安定性が悪化し、最悪の場合には失火を招くことが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、いわゆる部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）を実行させることが可能なエンジンにおいて、燃焼安定性を維持しながら、所要リタード量をより大きくすることが可能な技術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】
本発明の一局面に係るエンジンの制御装置は、燃焼室と、前記燃焼室に配置された点火プラグと、前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを備えたエンジンを制御する装置であって、前記燃焼室内の混合気の一部を前記点火プラグによる点火点から火炎伝播によりＳＩ燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行されるように前記点火プラグ及び前記インジェクタを制御する燃焼制御部と、前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火リタードの要求の有無を判定する点火リタード判定部と、を含み、前記燃焼制御部は、前記部分圧縮着火燃焼が実行されるように前記点火プラグ及び前記インジェクタを制御する場合であって、点火リタードの要求が確認されない場合には、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料を吸気行程噴射させるとともに所定の基本点火時期に火花点火を行わせる制御を実行し、点火リタードの要求が確認された場合には、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるとともに点火時期を前記基本点火時期からリタードさせる制御を実行するものである。
【０００８】
このエンジンの制御装置によれば、点火リタードの要求が確認された場合には、吸気行程噴射が維持されつつ１サイクル中に噴射すべきトータル燃料の一部が圧縮行程噴射された上で、点火時期が前記基本点火時期からリタードされる。このようにトータル燃料の一部が圧縮行程噴射されると、リタードされた点火時期における点火プラグ周りの空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比以下の状態（リッチな状態）となり、リタードされた点火時期における着火性及び燃焼性の悪化が抑制される。すなわち、燃焼安定性の著しい悪化が抑制される。そのため、燃焼安定性を維持しながら点火リタード量をより大きくすることが可能となる。
【０００９】
このエンジンの制御装置においては、点火時期をリタードさせた場合の燃焼安定性を推定する燃焼性推定部を備え、前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が確認された場合であってかつその要求リタード量だけ点火時期をリタードしたときの燃焼安定性が所定レベル以下に悪化すると推定される場合にのみ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させる制御を実行するのが好適である。
【００１０】
この構成によれば、点火リタードの要求が確認された場合であっても、点火時期をリタードしたときの燃焼安定性が維持されると推定される場合（悪化したとしても所定レベル未満と推定される場合）には、点火リタードの要求が確認されない場合と同様に、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料が吸気行程に噴射される。そのため、ＮＯｘの発生が比較的低いレベルに抑えられる。すなわち、圧縮行程噴射によると、点火プラグ周りがリッチな状態で点火が行われるので、点火後の筒内（燃焼室内）温度が高くなり易く、吸気行程噴射の場合に比べてＮＯｘが発生し易くなる。この点、上記構成によれば、圧縮工程噴射の機会が必要最小限度に抑えられるので、点火リタードの要求が確認された場合に一律に圧縮工程噴射を行う場合に比べると、ＮＯｘの発生が抑制される。
【００１１】
上記のエンジンの制御装置において、前記点火リタード判定部は、前記エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウン要求の有無に基づき、当該トルクダウン要求が有った場合に前記点火リタードが要求されたと判定するものである。
【００１２】
この構成によれば、トルクダウン要求があった場合の点火リタード量を、エンジンの燃焼安定性を維持しつつより大きくすることが可能となる。換言すれば、エンジンの燃焼安定性を維持しつつより大きなトルクダウンが可能となる。
【００１３】
上記のエンジンの制御装置において、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるための前記燃焼制御部の制御の態様としては種々考えられるが、その一例として、前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が確認されない場合には、１サイクル中に噴射すべきトータル燃料を複数回に分けて吸気行程噴射させ、点火リタードの要求が確認された場合には、前記複数回の噴射のうち最後の噴射の時期を吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更する、ものであってもよい。
【００１４】
この構成によれば、前記複数回の噴射のうち最後の噴射の時期を吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更するという制御で、前半側の吸気行程噴射による燃料の均質化を維持しつつ、リタードされた点火時期における点火プラグ周りの空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比以下の状態（リッチな状態）となり、リタードされた点火時期における着火性及び燃焼性の悪化が抑制される。
【００１５】
上記のエンジンの制御装置において、前記燃焼制御部は、点火リタードの要求が、少なくとも目標空燃比が理論空燃比よりも大きくなるような燃焼制御中に確認された場合に、吸気行程噴射を維持しつつ前記トータル燃料の一部を圧縮行程噴射させるとともに点火時期を前記基本点火時期からリタードさせる制御を実行するものであるのが好適である。
【００１６】
車両の運転領域のうち、特に中低負荷、低回転の運転領域では、燃費性の確保などの目的で標空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態での点火、燃焼が実行される場合が多い。そのため、上記構成によれば、このような中低負荷、低回転の運転領域において、燃焼安定性を維持しながら点火リタード量をより大きくすることが可能となる。
【００１７】
上記のエンジンの制御装置において、特に、トルクダウン要求が有った場合に前記点火リタードが要求されたと判定するものでは、前記点火リタード判定部は、前記エンジンに連結された変速機のギヤ段を高くするアップシフト変速の要求を受けたとき、前記点火リタードが要求されたと判定するものであってもよい。
【００１８】
この構成によれば、アップシフト変速時のトルクダウン量の自由度が高くなるので、アップシフト変速時の変速ショックをより効果的に抑制することが可能となる。
【００１９】
上記のエンジンの制御装置において、トルクダウン要求が有った場合に前記点火リタードが要求されたと判定するものでは、さらに、前記点火リタード判定部は、車両の走行性確保のために車輪の駆動トルクを一時的に低下させる要求を受けたときに、前記点火リタードが要求されたと判定するものであってもよい。
【００２０】
この構成によれば、車輪の駆動トルクを低下させる要求を受けたときのトルクダウン量の自由度が高くなるので、例えばコーナリング時などの車両の走行性をより高度に確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
上記の各態様に係るエンジンの制御装置によれば、いわゆる部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が可能なエンジンにおいて、燃焼安定性を維持しながら、所要リタード量をより大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用されるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。
【図２】上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図３】上記エンジンの運転領域を燃焼形態の相違によって区分けした運転マップである。
【図４】ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）時の熱発生率の波形を示すグラフである。
【図５】上記エンジンの各運転領域で行われる燃焼制御（基本点火時期および基本噴射量／噴射時期）の一例を概略的に説明するためのタイムチャートである。
【図６】トルクダウン要求があった場合に上記エンジンに対して行われる制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】トルクダウン要求時に第１、第２運転領域で行われる燃焼制御（補正後の噴射量／噴射時期）を概略的に説明するためのタイムチャートである。
【図８】第１運転領域において図６の制御が実行された場合の要求トルク、噴射時期、噴射燃料比、点火時期及びＬＮＢの関係を概略的に示したグラフである。
【図９】第２運転領域において図６の制御が実行された場合の要求トルク、噴射時期、噴射燃料比、点火時期及びＬＮＢの関係を概略的に示したグラフである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、Ｍｂ５０（点火時期）と、出力トルク、ＬＮＶ、ＮＯｘ量及びスモーク量との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１１】第２運転領域で行われる燃焼制御の他の例を概略的に説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
［１．エンジンの全体構成］
図１は、本発明の制御装置が適用される車両用エンジン（以下、単にエンジンという）の好ましい実施形態を示す図である。この図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流する外部ＥＧＲ装置５０とを備えている。
【００２５】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、典型的には複数の（例えば４つの）気筒を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。
【００２６】
ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、この燃焼室６には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン５が上下方向に往復運動する。
【００２７】
ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、コネクティングロッド８を介してピストン５と連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。
【００２８】
クランク軸７は、図外のトルクコンバータ等を介して自動変速機６０（図２に示す）と連結されている。自動変速機６０は、変速比の異なる複数のギヤ段を達成可能な多段式の変速機構（図示省略）を内蔵している。変速機構は、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構による動力伝達経路を切り替えるためのクラッチやブレーキ等を含む複数の摩擦締結要素と、各摩擦締結要素に供給される油圧を制御してその締結／解放を切り替えるソレノイドバルブ等からなる油圧制御弁とを有している。
【００２９】
気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下、好ましくは１４以上１８以下の高圧縮比に設定される。幾何学的圧縮比を１４以上の高圧縮比に設定することで、燃焼室６内において混合気に圧縮着火が発生し易い環境とすることができる。
【００３０】
シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。
【００３１】
シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気を燃焼室６に導入するための吸気ポート９と、燃焼室６で生成された排気ガスを排気通路４０に導出するための排気ポート１０と、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉する排気弁１２とが設けられている。
【００３２】
吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。
【００３３】
吸気弁１１用の動弁機構には、吸気弁１１の開閉時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３が内蔵されている。同様に、排気弁１２用の動弁機構には、排気弁１２の開閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４が内蔵されている。吸気ＶＶＴ１３（排気ＶＶＴ１４）は、いわゆる位相式の可変機構であり、電動モータの作動により吸気弁１１（排気弁１２）の開弁時期および閉弁時期を同時にかつ同量だけ変更する。
【００３４】
シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ１６とが設けられている。
【００３５】
吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。
【００３６】
吸気通路３０には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。
【００３７】
吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ２と、吸気の温度を検出する吸気温センサＳＮ３と、吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４とが設けられている。エアフローセンサＳＮ２および吸気温センサＳＮ３は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の流量および温度を検出する。吸気圧センサＳＮ４は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。
【００３８】
過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３としては、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを用いることができる。
【００３９】
過給機３３とエンジン本体１との間には、締結／解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、上記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。
【００４０】
吸気通路３０には、過給機３３をバイパスするためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。
【００４１】
排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガスは、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。
【００４２】
排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。
【００４３】
外部ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを有している。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部位と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部位とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。
【００４４】
［２．制御系統］
図２は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、エンジン等を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００４５】
ＰＣＭ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、上述したクランク角センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ２、吸気温センサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、吸気温、吸気圧）がＰＣＭ１００に逐次入力されるようになっている。
【００４６】
また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度（以下、アクセル開度という）を検出するアクセルセンサＳＮ５と、車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ６と、ドライバーにより操作されるステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサＳＮ７とが設けられており、これらのセンサＳＮ５〜ＳＮ７による検出信号もＰＣＭ１００に逐次入力される。
【００４７】
ＰＣＭ１００は、上記各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＰＣＭ１００は、吸気ＶＶＴ１３、排気ＶＶＴ１４、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３、および自動変速機６０（詳しくはこれに内蔵されたソレノイドバルブ等の油圧制御弁）等と電気的に接続されており、上記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
【００４８】
具体的に、ＰＣＭ１００は、所定のプログラムが実行されることによって、演算部１０１、燃焼制御部１０２、および変速制御部１０３を機能的に具備するように動作する。なお、演算部１０１は、本発明の「点火リタード判定部」及び「燃焼性推定部」に相当する。
【００４９】
燃焼制御部１０２は、燃焼室６での混合気の燃焼を制御する制御モジュールであり、エンジンの出力トルク等がドライバーの要求に応じた適切な値となるようにエンジンの各部（吸・排気ＶＶＴ１３，１４、インジェクタ１５、点火プラグ１６‥‥等）を制御する。変速制御部１０３は、自動変速機６０を制御する制御モジュールであり、自動変速機６０のギヤ段として車両の走行状態に応じた適切なギヤ段が得られるように上記油圧制御弁等を制御する。演算部１０１は、これら各制御部１０２，１０３による制御目標値を決定したり、エンジンの運転状態を判定するといった各種演算を実行するための制御モジュールである。
【００５０】
［３．運転状態に応じた制御］
図３は、エンジンの回転数／負荷に応じた制御の相違を説明するための運転マップである。同図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって３つの運転領域Ａ１〜Ａ３に大別される。これらの運転領域Ａ１〜Ａ３を、それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２及び第３運転領域Ａ３と称す。第３運転領域Ａ３は、回転数が高い高速領域である。第１運転領域Ａ１は、第３運転領域Ａ３よりも低速側の領域のうち高負荷側の一部を除いた低・中速／低負荷の領域である。第２運転領域Ａ２は、第１、第３運転領域Ａ１、Ａ３以外の残余の領域、つまり低・中速／高負荷領域である。以下、各運転領域Ａ１〜Ａ３で選択される基本的な燃焼制御について説明する。
【００５１】
＜第１運転領域＞
低・中速／低負荷の第１運転領域Ａ１では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮等により十分に高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、このＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる燃焼形態である。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
【００５２】
図４は、上記のようなＳＰＣＣＩ燃焼が行われた場合の燃焼波形、つまりクランク角による熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。本図に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼による熱発生とＣＩ燃焼による熱発生とがこの順に連続して発生する。このとき、ＣＩ燃焼の燃焼速度の方が速いという性質上、ＳＩ燃焼時よりもＣＩ燃焼時の方が熱発生の立ち上がりが急峻になる。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるタイミング（後述するθｃｉ）で現れる変曲点Ｘを有している。
【００５３】
ここで、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率が運転条件に応じてコントロールされる。当実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＩ燃焼およびＣＩ燃焼）による全熱発生量に対するＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率が適正な値になるようにエンジンの各部が制御される。
【００５４】
ＳＩ率は、次の通り定義することができる。図４において、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わる変曲点Ｘに対応するクランク角θｃｉをＣＩ燃焼の開始時期とする。この場合、ＳＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期）よりも進角側の熱発生率の波形の面積Ｒ１に相当し、ＣＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｒ２に相当するとみなすことができる。そして、上記ＳＩ率は、これら各面積Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）と定義することができる。
【００５５】
ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる第１運転領域Ａ１では、上述したＳＩ率およびθｃｉが予め定められた目標値に一致するように、エンジンの各部が制御される。すなわち、第１運転領域Ａ１では、エンジン負荷・回転数が異なる種々の条件ごとに、ＳＩ率の目標値である目標ＳＩ率とθｃｉの目標値である目標θｃｉとがそれぞれ定められている。そして、点火プラグ１６による火花点火の時期（点火時期）、インジェクタ１５からの燃料の噴射量／噴射時期、およびＥＧＲ率（外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率）といった複数の制御量が、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現可能な組合せとなるように制御される。なお、外部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ通路５１を通じて燃焼室６に還流される排気ガス）が占める重量割合のことであり、内部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち内部ＥＧＲガス（内部ＥＧＲにより燃焼室６に残留する既燃ガス）が占める重量割合のことである。
【００５６】
例えば、点火時期および燃料の噴射量／噴射時期は、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを考慮して予め定められたマップにより決定される。すなわち、マップには、エンジン負荷・回転数の条件ごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するのに適した点火時期および燃料の噴射量／噴射時期がそれぞれ記憶されている。ＰＣＭ１００は、このマップに記憶された点火時期および噴射量／噴射時期に従って、インジェクタ１５および点火プラグ１６を制御する。
【００５７】
一方、外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率は、所定のモデル式を用いた演算により決定される。すなわち、ＰＣＭ１００は、燃焼サイクルごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するために火花点火の時点で必要とされる筒内温度（目標筒内温度）を所定のモデル式を用いて算出するとともに、この算出した目標筒内温度に基づいて、ＥＧＲ弁５３の開度および吸・排気弁１１，１２のバルブタイミングを決定する。より具体的に、ＰＣＭ１００は、吸気温センサＳＮ３により検出される吸入空気（新気）の温度と、燃焼室６の圧縮が実質的に開始される時点である吸気弁１１の閉弁時期（ＩＶＣ）とを含む各種パラメータを、当該パラメータを入力要素とする上記モデル式に代入することにより、上記目標筒内温度を実現するのに必要な外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率を算出する。そして、算出された外部ＥＧＲ率を実現するのに必要なＥＧＲ弁５３の開度を目標開度として算出し、この目標開度が実現されるようにＥＧＲ弁５３を制御する。
【００５８】
図５は、上記マップにより定められる各運転領域における点火時期および燃料の噴射量／噴射時期、すなわち各運転領域で行われる燃焼制御の一例を示すタイムチャートである。
【００５９】
同図のチャート（ａ）に示すように、第１運転領域Ａ１における燃料の噴射時期は、１サイクル中に噴射すべき燃料を吸気行程中に３回（第１噴射、第２噴射、第３噴射）に分けて噴射するように設定されている。第１噴射の時期は吸気行程の前期に、第２噴射の時期は吸気行程の中期に、第３噴射の時期は吸気行程の後期にそれぞれ設定されており、各噴射の噴射量の分割比は、第１噴射＞第２噴射＞第３噴射となるように設定されている。
【００６０】
第１運転領域Ａ１における点火時期は、圧縮上死点の近傍、例えば圧縮上死点よりもやや進角側の時期に設定されている。
【００６１】
なお、第１運転領域Ａ１では、上記のような点火時期および燃料の噴射量／噴射時期の制御と併せて、スロットル弁３２が次のように制御される。すなわち、スロットル弁３２の開度は、基本的に、理論空燃比相当の空気量よりも多くの空気が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入されるような開度、つまり、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなる（空気過剰率λ＞１となる）開度に設定される。
【００６２】
＜第２運転領域＞
低・中速／高負荷の第２運転領域Ａ２でも第１運転領域Ａ１と同様に、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼が実行される。この第２運転領域Ａ２における燃料の噴射量／噴射時期は、図５のチャート（ｂ）に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量を吸気行程中の前期から中期の所定期間にわたって１回で噴射するように設定されている。
【００６３】
第２運転領域Ａ２における点火時期は、圧縮上死点の近傍、例えば圧縮上死点よりもやや進角側の時期に設定されている。
【００６４】
スロットル弁３２の開度は、理論空燃比相当の空気量が燃焼室６に導入されるような開度、つまり、空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比に略一致するような（λ≒１となる）開度に設定される。
【００６５】
なお、第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２の一部、具体的には、図３に示される過給ラインＴを界にして、その内側領域では過給機３３がＯＦＦ状態とされ、外側領域で過給機３３がＯＮ状態とされる。過給機３３がＯＦＦ状態とされる過給ラインＴの内側領域、つまり低速／低負荷の領域では、電磁クラッチ３４が解放されて過給機３３とエンジン本体１との連結が解除されるとともに、バイパス弁３９が全開とされることにより、過給機３３による過給が停止される。一方、過給機３３がＯＮ状態とされる過給ラインＴの外側領域、つまり第１運転領域Ａ１のうち低速／低負荷を除く領域では、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。このとき、吸気圧センサＳＮ４により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、エンジン負荷・回転数の条件ごとに予め定められた目標圧力に一致するようにバイパス弁３９の開度が制御される。
【００６６】
＜第３運転領域＞
第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２よりも高速側の第３運転領域Ａ３では、通常のＳＩ燃焼が実行される。第３運転領域Ａ３における燃料の噴射量／噴射時期は、図５のチャート（ｃ）に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量を吸気行程から圧縮工程にかけた所定期間にわたって１回で噴射するように設定されている。
【００６７】
第２運転領域Ａ２における点火時期は、圧縮上死点の近傍、例えば圧縮上死点よりもやや進角側の時期に設定されている。この火花点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。
【００６８】
スロットル弁３２は、理論空燃比相当の空気量又はこれよりも少ない空気量が燃焼室６に導入されるような開度、つまり燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論空燃比若しくはこれよりもややリッチな値（λ≦１）となるような開度に設定されている。
【００６９】
なお、図５の各チャート（ａ）〜（ｃ）は、上記マップにより定められる各運転領域における点火時期および燃料の噴射量／噴射時期の代表例であり、エンジン負荷／回転数に応じて、各運転領域における具体的な点火時期および燃料の噴射量／噴射時期は、図示の各チャート（ａ）〜（ｃ）とは多少相違する。
【００７０】
［４．トルクダウン要求時の制御］
上述したエンジンの駆動力は自動変速機６０を介して車輪に伝達されるが、自動変速機６０のギヤ段を高くする（減速比を低くする）アップシフト変速が行われる際には、ＰＣＭ１００は、変速ショックを抑制する等の目的でエンジンの出力トルクを一時的に低下（トルクダウン）させる制御を実行する。また、コーナリング時などの車両の操縦性と安定性を同時に高めるため（走行性確保のため）、ＰＣＭ１００は、ドライバーのステアリングホイール操作に応じてエンジンの出力トルク（車輪の駆動トルク）を一時的に低下させる制御を実行し、これにより４輪の接地荷重を最適化する。すなわち、コーナー侵入時にエンジンの出力トルクを一時的に低下させ、これにより前輪に荷重を移して当該前輪の接地力を増加させ、その後、エンジンの出力トルクを復帰させて後輪に少し荷重を戻すことで、コーナリング時の車両の挙動を安定させるのである。
【００７１】
ここでは、このようなアップシフト変速時やコーナリング時など、トルクダウン要求があった場合のエンジンの制御について説明する。図６は、トルクダウン要求があった場合にエンジンに対し行われる制御の手順を示すフローチャートである。
【００７２】
このフローチャートに示す制御がスタートすると、ＰＣＭ１００の演算部１０１は、各センサからの出力信号を読み込み（ステップＳ１）、エンジンの現運転ポイントが図３に示した第１〜第３の運転領域Ａ１〜Ａ３の何れに含まれるかを判定する（ステップＳ３）。具体的には、演算部１０１は、アクセルセンサＳＮ５により検出されるアクセルペダルの操作状態やエアフローセンサＳＮ２により検出される吸気流量などからエンジン負荷（要求トルク）を特定し、このエンジン負荷と、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数とに基づいて、現時点のエンジンの運転ポイントが、第１〜第３の運転領域Ａ１〜Ａ３の何れに含まれるかを判定する。
【００７３】
現時点のエンジンの運転ポイントが判定されると、燃焼制御部１０２は、点火時期および燃料の噴射量／噴射時期が定められた前記マップと、現時点のエンジンの回転数／負荷とに基づき点火時期および燃料の噴射量／噴射時期を設定する（ステップＳ５）。このように、前記マップに基づき設定される点火時期および燃料の噴射量／噴射時期を、基本点火時期および基本噴射量／噴射時期と称する。
【００７４】
次に、演算部１０１は、エンジンに対するトルクダウン要求が有るか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、演算部１０１は、アップシフト変速の要求が発せられた場合には、ステップＳ７においてＹｅｓと判定する。例えば、ギヤ段として２速（または３速、４速‥等）が選択されている状態での車両走行中に、クランク角センサＳＮ１、アクセルセンサＳＮ５、および車速センサＳＮ６により検出されるエンジン回転数、アクセル開度、および車速の少なくともいずれかが変化して、これら各値の組合せにより定まる条件が３速（または４速、５速‥等）を選択すべき条件に適合した場合には、アップシフト変速の要求が発せられたと判定し、この場合、演算部１０１は、ステップＳ７においてＹｅｓと判定する。
【００７５】
また、演算部１０１は、例えばコーナー侵入時（コーナリング時）にもステップＳ７においてＹｅｓと判定する。すなわち、車両走行中、演算部１０１は、車速センサＳＮ６により検出される車速と、操舵角センサＳＮ７により検出される操舵角との組み合わせとに基づいて、予め設定されたマップに基づきエンジンの最適な出力トルク（車両の挙動を安定させるのに適した出力トルク）を特定し、この特定された出力トルクが現時点の要求トルクよりも低い場合にはステップＳ７においてＹｅｓと判定する。
【００７６】
ステップＳ７でＹｅｓと判定された場合、燃焼制御部１０２は、トルクダウン要求量（現時点の要求トルクとシフトアップ変速等により要求される要求トルクとの差）に応じて、点火時期をステップＳ５で設定された基本点火時期から遅角側に補正（リタード補正）する（ステップＳ９）。
【００７７】
点火時期が補正された後、演算部１０１は、現時点のエンジンの運転ポイントが第３運転領域Ａ３であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、Ｙｅｓと判定された場合には、ステップＳ２１に移行し、燃焼制御部１０２は、点火プラグ１６による火花点火の時期（点火時期）をリタードさせる制御を実行する。一方、Ｎｏと判定した場合、要するにエンジンの運転ポイントが第１、第２の運転領域Ａ１，Ａ２の場合には、演算部１０１は、ステップＳ９における補正後の時期まで点火時期をリタードした場合の燃焼状態を所定の燃焼モデル式を用いた演算により推定し、その燃焼状態が失火限界付近か否かを判定する（ステップＳ１３）。つまり、基本噴射量／噴射時期を維持しながら点火時期をリタードしたと仮定した場合に燃焼安定性が維持されるか否かを判定する。具体的には、演算部１０１は、基本噴射量や、クランク角センサＳＮ１及びエアフローセンサＳＮ２により検出されるエンジン回転数及び吸気流量などに基づいて燃焼モデル式から燃焼状態を示す数値を算出し、その算出結果が、燃焼安定性が維持されると評価できる範囲内にあるか否かを判定する。
【００７８】
ここで、Ｎｏと判定した場合には、ステップＳ２１に移行し、燃焼制御部１０２は、点火プラグ１６による点火時期をリタードさせる制御を実行する。一方、ステップＳ１３でＹｅｓと判定した場合には、演算部１０１は、現時点のエンジンの運転ポイントが第１運転領域Ａ１であるか否かをさらに判定し（ステップＳ１５）、燃焼制御部１０２は、その結果に応じて、吸気行程噴射を維持しつつ、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程で噴射されるように、燃料の噴射時期をステップＳ５で設定された基本噴射時期から補正する（ステップＳ１７、Ｓ１８）。
【００７９】
図７は、第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２における補正後の燃料の噴射量／噴射時期の一例を示すタイムチャートである。ステップＳ１５でＹｅｓと判定した場合（運転ポイントが第１運転領域Ａ１である場合）には、燃焼制御部１０２は、図７のチャート（ａ）に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程に噴射されるように燃料の噴射時期を基本噴射時期からリタード補正する（ステップＳ１７）。具体的には、第１〜第３噴射のうち、最後の第３噴射の噴射時期を吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更する。この場合の第３噴射の噴射量は、元の噴射量（基本噴射量における第３噴射の噴射量）と同等である。第３噴射の噴射時期は、大凡圧縮行程中期から後期にわたる範囲（図７中の符号Ａｒの白抜き矢印で示す範囲）内であって点火時期に応じて設定される。
【００８０】
ステップＳ１５でＮｏと判定された場合（運転ポイントが第２運転領域Ａ２である場合）には、燃焼制御部１０２は、図７のチャート（ｂ）に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程でも噴射されるように、燃料の噴射時期を分割する（ステップＳ１８）。具体的には、燃焼制御部１０２は、吸気行程における噴射量を減量し、この減量分の燃料が圧縮行程に噴射されるように噴射時期を補正する。ここで、吸気行程の噴射を主噴射とし、圧縮行程の噴射を分割噴射と称すると、分割噴射の噴射時期は、ステップＳ１７で設定される第３噴射の噴射時期と同等である。すなわち、符号Ａｒの白抜き矢印で示す範囲内において点火プラグ１６の点火時期に応じて設定される。
【００８１】
その後、燃焼制御部１０２は、ステップＳ２１に移行して、点火プラグ１６による火花点火の時期（点火時期）をリタードさせる制御を開始する。
【００８２】
次に、演算部１０１は、トルクダウン要求が終了したかを判定する（ステップＳ２３）。具体的には、演算部１０１は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数がアップシフト後の変速比に対応した同期回転数まで低下した時点（つまり回転同期が完了した時点）でアップシフト変速が終了したと判定し、この場合には、ステップＳ２３でＹｅｓと判定する。また、演算部１０１は、操舵角センサＳＮ７により検出される操舵角に基づき、車両がコーナーに侵入したこと（コーナリング）を検知した後、逆方向にステアリングホイールが操作されことを検知した時点でトルクダウン要求が終了したと判定する。
【００８３】
トルクダウン要求が終了したと判定されると、燃焼制御部１０２は、ステップＳ２１から継続されていた点火時期のリタード制御を終了し、点火時期をアドバンス（進角）させて本来の点火時期（基本点火時期）に戻す制御を実行し（ステップＳ２５）、その後、処理をステップＳ１にリターンする。なお、運転ポイントが第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２である場合には、燃焼制御部１０２は、ステップＳ２５において、燃料の噴射時期についても本来の噴射時期（基本噴射時期）に戻す制御を実行する。
【００８４】
図８、図９は、上記のようなフローチャート（図６）の制御における要求トルク、噴射時期、噴射燃料比、点火時期及びＬＮＶの関係を概略的に示したグラフであって、図８は、第１運転領域Ａ１における前記関係を、図９は、第２運転領域Ａ２における前記関係を各々示している。
【００８５】
なお、ＬＮＶ（％）とは、燃焼状態を示す指標の一つであり、所定サイクル数（少なくとも３００サイクル）における［燃焼時の図示有効圧力（最小値）／燃焼時の図示有効圧力（平均値）］×１００で定義される。つまり、ＬＮＶは、その値が相対的に高いほど燃焼安定性が良好であることを示しており、大凡５０％が失火限界に相当する値とされる。
【００８６】
図８、図９に示すように、トルクダウン要求があった場合には、そのトルクダウン要求量Ｔｄ（現時点の要求トルクとシフトアップ変速等により要求される要求トルクとの差）に応じて、点火プラグ１６による点火時期が基本点火時期（図６のステップＳ５で設定された点火時期）からリタードされる。すなわち、トルクダウン要求量Ｔｄが相対的に大きくなるほど点火時期が相対的に大きくリタードされる。
【００８７】
この場合、燃焼安定性が保たれ得るリタード量の範囲、すなわち、ＬＮＶの値が失火限界相当値に達しないようなリタード量の範囲、具体的には、図８、図９において、トルクダウン要求量ＴｄがＴｄ１（Ｔｄ２）未満の範囲では、基本噴射量／噴射時期（図６のステップＳ５で設定された燃料の噴射量／噴射時期）が維持され、点火プラグ１６による点火時期のみがリタードされる。つまり、運転ポイントが第１運転領域Ａ１の場合には、図８に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料が吸気行程の前期、中期、後期の３回（第１噴射、第２噴射、第３噴射）に分けて噴射され（図５のチャート（ａ））、運転ポイントが第２運転領域Ａ２の場合には、図９に示すように、吸気行程前期から中期の所定期間にわたって１サイクル中に噴射すべき燃料が１回で噴射される（図５のチャート（ｂ））。なお、図８、図９中のＬＮＶを示すチャートにおける一点鎖線部分は、基本噴射量／噴射時期を維持したまま、点火プラグ１６による点火時期だけをトルクダウン要求量Ｔｄに応じてリタードした場合のＬＮＶの値を示している。
【００８８】
一方、基本噴射量／噴射時期を維持したまま点火プラグ１６による点火時期だけをリタードすると、燃焼安定性が著しく損なわれるおそれがあるリタード量の範囲、具体的には、トルクダウン要求量ＴｄがＴｄ１（Ｔｄ２）以上の範囲では、吸気行程噴射を維持しながら、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程に噴射されるように燃料の噴射時期が変更される。具体的には、運転ポイントが第１運転領域Ａ１の場合には、図８に示すように、第１〜第３噴射のうち、最後の第３噴射の噴射時期が吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更され（図７のチャート（ａ））、運転ポイントが第２運転領域Ａ２の場合には、吸気行程における噴射量（主噴射の噴射量）が減量され、この減量分の燃料が分割噴射として圧縮行程に噴射されるように、燃料の噴射時期が変更される（図７のチャート（ｂ））。このように、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部の噴射時期が圧縮行程から吸気行程に変更されることで、前半側の吸気行程噴射による燃料の均質化が維持されつつ、点火リタードされた点火時期における点火プラグ周りの空燃比がリッチな状態となり、着火性及びその後の混合気の燃焼性の悪化が抑制され、よって、噴射時期のリタードに伴う燃焼安定性の著しい低下が回避される。なお、図６のステップＳ９、Ｓ２１の制御により、点火時期は、圧縮上死点よりも遅角側の時期にまで変更される場合がある。このように点火時期が大幅にリタードされて圧縮上死点よりも遅角側に設定されると、燃焼室６で生じる燃焼の形態は、ＳＰＣＣＩ燃焼を維持し難くなり、ＳＩ燃焼へと切り替わる場合がある。すなわち、上述した点火時期のリタード制御は、第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２において燃焼形態がＳＰＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替わるようなタイミングにまで点火時期をリタードさせることが可能な制御である。
【００８９】
［５．作用効果］
以上説明したように、当実施形態のエンジンによれば、自動変速機６０のギヤ段を高めるアップシフト変更や、車両のコーナリングに伴いトルクダウン要求があると、点火プラグ１６による点火時期が基本点火時期からリタードされる。この場合、特にＳＰＣＣＩ燃焼が実行される第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２については、リタード後の燃焼安定性が推定され、燃焼安定性が著しく悪化しないと推定される場合には、１サイクル中に噴射すべき燃料が吸気行程において噴射される一方、燃焼安定性が著しく悪化すると推定される場合には、吸気行程噴射が維持されつつ、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程に噴射される制御が実行される。そのため、燃焼安定性を著しく低下させることなく点火リタード量をより大きくすること、換言すれば、点火リタードによってより大きくトルクダウンを行うことが可能となる。
【００９０】
すなわち、第１、第２の運転領域では、空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（１４．７）若しくはそれよりもリーンな状態に設定されるため、燃料の噴射量／噴射時期を維持したままで点火時期だけがリタードされると、そのリタード量がある値に達すると燃焼安定性が著しく低下し（例えば、失火などが発生し）、それ以上、点火時期をリタードさせることが難しくなる。しかし、上記のように、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部が圧縮行程に噴射されると、前半側の吸気行程噴射による燃料の均質化が維持されつつ、点火リタードされた点火時期における点火プラグ周りの空燃比がリッチな状態となり、着火性及び燃焼性の悪化が抑制される。つまり、燃焼安定性の著しい悪化が避けられる。そのため、燃焼安定性を維持しながら点火リタード量をより大きくすることが可能となる。
【００９１】
しかも、当実施形態のエンジンによれば、エミッション性能の確保に寄与するという利点もある。以下、この点について説明する。
【００９２】
図１０のチャート（ａ）〜（ｄ）は、第１運転領域Ａ１における燃料重心位置（Ｍｂ５０）と、トルク、ＬＮＶ、ＮＯｘ発生量及びスモーク発生量との関係を示している。各チャート（ａ）〜（ｄ）の破線のグラフは、基本噴射時期を維持しながら点火時期だけを基本点火時期からリタードさせた場合（以下、ここでは「吸気噴射制御」と称す）の前記関係を示し、実線のグラフは、基本点火時期から点火時期をリタードさせると共に、第１〜第３噴射のうち、最後の第３噴射の噴射時期を吸気行程噴射から圧縮行程噴射に変更した場合（以下、ここでは「圧縮噴射制御」と称す）の前記関係を示している。なお、燃料重心位置（Ｍｂ５０）とは、１サイクル中に噴射された燃料の５０％が燃焼したときのクランク角度位置であり、同図ではＴＤＣ（圧縮上死点）を基準としてクランク角度で燃料重心位置が示されている。すなわち、チャート（ａ）〜（ｄ）は、右側ほど基本点火時期に対して点火リタード量が大きいことを示している。
【００９３】
吸気噴射制御および圧縮噴射制御の何れの場合も、チャート（ａ）に示す通り、出力トルクは、点火リタード量が大きくなるに伴い低下する。チャート（ｂ）に示す通り、吸気噴射制御では、Ｍｂ５０＝ＣＡ１となる点火リータ量でＬＮＶが失火限界相当値に達するのに対して、圧縮噴射制御では、それよりも進角側のＭｂ５０＝ＣＡ２（＞ＣＡ１）となるような点火リタード量まで燃焼安定性が保たれている。これは、上述した通り、圧縮噴射制御では、前半側の吸気行程噴射による燃料の均質化が維持されつつ、点火リタードされた点火時期における点火プラグ周りの空燃比がリッチな状態となり、着火性及び燃焼性の悪化が抑制されるためである。
【００９４】
一方、ＮＯｘ及びスモークの発生量に着目すると、チャート（ｃ）に示す通り、点火リタード量が大きくなるに伴いＮＯｘ発生量は低くなるものの、点火リタード量が同等（Ｍｂ５０が同等）である場合、圧縮噴射制御によるＮＯｘ発生量は、吸気噴射制御によるＮＯｘの発生量よりもかなり多い。これは、圧縮噴射制御では、点火時期に点火プラグ１６周りの空燃比をリッチな状態とするため、点火後の筒内温度が吸気噴射制御に比べて高くなるためである。なお、スモークの発生量は、チャート（ｄ）に示す通り、吸気噴射制御および圧縮噴射制御の何れも圧縮点火リタード量に拘わらず比較的低く抑えられている。
【００９５】
ここで、上記フローチャートの制御（図６）によれば、上述の通り、ＬＮＶが失火限界相当値に達する前（図１０（ａ）ではＭｂ５０がＣＡ１未満の範囲）は基本噴射制御が実行され、Ｍｂ５０がＣＡ１以上となるような点火リタード量が要求される場合（すなわちより大きなトルクダウンが要求される場合）には、圧縮噴射制御が実行されることとなる（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。つまり、Ｍｂ５０がＣＡ１となるような点火リタード量を境にして、基本噴射制御と圧縮噴射制御とが切り替えられることで、ＮＯｘの発生が抑えられる。例えば、点火リタード量を大きくするだけであれば、一律に圧縮噴射制御を実行すればよいのであるが、この場合には、トルクダウン要求量が比較的小さい範囲（Ｍｂ５０がＣＡ１未満となる点火リタード量の範囲）ではＮＯｘの発生量が比較的多くなってしまう。しかし、チャート（ｃ）に示す通り、Ｍｂ５０がＣＡ１以上となるような点火リタード量の範囲のＮＯｘの発生量の最大値は、Ｍｂ５０がＣＡ１未満となる点火リタード量の範囲のＮＯｘの発生量の最大値と大凡等しく、従って、Ｍｂ５０がＣＡ１となるような点火リタード量を境にして、基本噴射制御と圧縮噴射制御とが切り替えられ得る上記の制御によれば、点火リタード量に拘わらず、ＮＯｘ発生量を基本噴射制御時のＮＯｘ発生量のレベルに低く抑えることができる。従って、上記フローチャートの制御（図６）によれば、点火リタード量を大きくしながら、エミッション性能の確保に寄与すると言える。
【００９６】
［６．変形例］
図５のチャート（ａ）、（ｂ）に示す第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２における基本噴射量／噴射時期や、図７のチャート（ａ）、（ｂ）に示す点火リタード時の第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２における噴射量／噴射時期は、あくまでも好ましい実施形態の例示であって、図５及び図７以外の噴射量／噴射時期を採用することも可能である。特に、トルクダウン要求が確認されかつ点火リタードのみでは燃焼安定性を維持できないと判定された場合の燃料の噴射量／噴射時期については、吸気行程噴射を維持しつつ、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を圧縮行程で噴射させる制御であれば、種々の制御を採用可能である。例えば、第２運転領域Ａ２における基本噴射量／噴射時期は、図１１のチャート（ａ）に示すように、１サイクル中に噴射すべき燃料を吸気行程中に２回（第１噴射、第２噴射）に分けて噴射するように設定されるものでもよく、この場合には、図１１のチャート（ｂ）に示すように、第２噴射を圧縮行程に噴射するように噴射時期を変更するようにしてもよい。
【００９７】
上記実施形態では、第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２において、トルクダウン要求が確認されかつ点火リタードのみでは燃焼安定性を維持できないと判定された場合に、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を圧縮行程で噴射させる制御を実行する。しかし、トルクダウン要求が確認された場合に、一律に、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を圧縮行程で噴射させる制御を実行してもよい。すなわち、点火リタードによる燃料安定性の著しい低下が予想されない場合でも、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を圧縮行程で噴射させるようにしてもよい。但し、この場合には、上述した通り、点火リタード量によってはＮＯｘの発生量が比較的多くなる場合が考えられるため、三元触媒４１ａの活性化を促進させるような制御を併せて実行するのが望ましい。
【００９８】
上記実施形態では、トルクダウン要求がある場合として、自動変速機６０のギヤ段を高くするアップシフト変速が要求されたときや車両のコーナリング時を例に挙げたが、これら以外の理由でトルクダウン要求がある場合も上記実施形態のような制御を実行することは可能である。また、このようにトルクダウン要求があった場合以外の理由で点火時期をリタードさせる場合の制御として上記実施形態と同様の制御を実行することも可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  エンジン本体
１５  インジェクタ
１６  点火プラグ
１００  ＰＣＭ１
１０１  演算部（点火リタード判定部、燃焼性推定部）
１０２  燃焼制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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