(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内の混合気に点火するための点火プラグと、
前記点火プラグの放電電圧を計測する放電電圧計測手段と、
着火に至るまでの放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧から抽出する所定周波数成分に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出し、当該乱れ強さ指標値を算出したサイクルにおける燃焼期間中に前記点火プラグに供給する点火エネルギーを前記乱れ強さ指標値に応じて調整する点火エネルギー調整手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定周波数成分は、所定周波数以上の高周波数帯域の周波数成分であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第１所定値以上である場合に、前記点火プラグによる放電を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下である場合に、前記点火プラグによる再放電を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグを更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下である場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第１所定値以上であり、かつ、前記着火時期が第３所定値よりも早い場合に、前記点火プラグによる放電を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第４所定値よりも遅い場合に、前記点火プラグによる再放電を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグと、
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第４所定値よりも遅い場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記点火プラグによる前記再放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４または７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記第２の点火プラグによる放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えることを特徴とする請求項５または８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における点火時期を当該分布の解析結果に基づく最適点火時期に制御する点火時期制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における筒内ガスの乱れを当該分布の解析結果に基づいて強化するガス流強化手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
理論空燃比よりもリーンな空燃比の下でのリーンバーン運転時に同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、前記リーンバーン運転時に、当該解析を行った運転状態における燃料噴射を当該分布の解析結果に基づいて増量する燃料増量実行手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における排気ガス再循環率を当該分布の解析結果に基づいて下げる排気ガス再循環制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
筒内の混合気に点火するための点火プラグと、
前記点火プラグの放電電圧を計測する放電電圧計測手段と、
着火に至るまでの放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧から抽出する所定周波数成分に基づいて筒内の混合気の乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記所定周波数成分は、所定周波数以上の高周波数帯域の周波数成分であることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記推定手段は、前記所定周波数成分に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出し、算出した前記乱れ強さ指標値に基づいて前記乱流燃焼速度を推定するものであることを特徴とする請求項１５または１６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
前記乱流燃焼速度を推定したサイクルにおける燃焼期間中に前記点火プラグに供給する点火エネルギーを前記乱流燃焼速度に応じて調整する点火エネルギー調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第５所定値以上である場合に、前記点火プラグによる放電を停止することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２０】
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下である場合に、前記点火プラグによる再放電を実行することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２１】
筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグを更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下である場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２２】
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第５所定値以上であり、かつ、前記着火時期が第７所定値よりも早い場合に、前記点火プラグによる放電を停止することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２３】
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第８所定値よりも遅い場合に、前記点火プラグによる再放電を実行することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２４】
筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグと、
混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
を更に備え、
前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第８所定値よりも遅い場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２５】
前記点火プラグによる前記再放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２０または２３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２６】
前記第２の点火プラグによる放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２１または２４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２７】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における点火時期を当該分布の解析結果に基づく最適点火時期に制御する点火時期制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１５〜２６の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２８】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における筒内ガスの乱れを当該分布の解析結果に基づいて強化するガス流強化手段を更に備えることを特徴とする請求項１５〜２７の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２９】
理論空燃比よりもリーンな空燃比の下でのリーンバーン運転時に同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、前記リーンバーン運転時に、当該解析を行った運転状態における燃料噴射を当該分布の解析結果に基づいて増量する燃料増量実行手段を更に備えることを特徴とする請求項１５〜２８の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３０】
同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における排気ガス再循環率を当該分布の解析結果に基づいて下げる排気ガス再循環制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１５〜２９の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、火花点火式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、火花点火式内燃機関が開示されている。特許文献１は、点火プラグの放電電圧（２次電圧）がスワール流の強さ（すなわち、スワールの流速の高低）に応じて変動する点に着目している。特許文献１に記載の内燃機関では、放電電圧に基づいて推定したスワール流の強さに応じた点火時期の補正が行われる。【０００３】
内燃機関の筒内の燃焼には、「着火」、「火炎核成長」および「火炎伝播」という３つのステップがある。上記のスワール流の強さ（すなわち、点火プラグ付近のスワールの流速の高低）は、各サイクルの「着火」の早さを決める主要因の１つであり、「火炎伝播」を決める主要因ではない。「火炎伝播」の良し悪しを決める主要因となるパラメータは、筒内ガスの乱れ強さであり、更には、乱れ強さを主たる因子とする乱流燃焼速度である。したがって、火炎伝播の状態を考慮して燃焼変動を抑制するためには、個々のサイクルでの筒内ガスの乱れ強さや乱流燃焼速度を速やかに推定できるようになっていることが望ましいといえる。更には、燃焼が実際に進行し始める前のタイミングで、そのような推定を行うことができ、かつ、その推定結果に応じた対策としてのエンジン制御が同一サイクル中に行われるようになっていることが望ましいといえる。【０００４】
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本実開昭６３−１６８２８２号公報
【特許文献２】日本特開平７−２３８８５８号公報
【特許文献３】日本特開２００９−１３８５０号公報
【発明の概要】
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関に既存の構成を利用して、個々のサイクルでの筒内ガスの乱れ強さや乱流燃焼速度を速やかに推定し、その推定結果を利用して燃焼変動を抑制させられるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の一態様は、内燃機関の制御装置であって、点火プラグと、放電電圧計測手段と、点火エネルギー調整手段とを備えている。
点火プラグは、筒内の混合気に点火するためのものである。放電電圧計測手段は、前記点火プラグの放電電圧を計測するものである。点火エネルギー調整手段は、着火に至るまでの放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧から抽出する所定周波数成分に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出し、当該乱れ強さ指標値を算出したサイクルにおける燃焼期間中に前記点火プラグに供給する点火エネルギーを前記乱れ強さ指標値に応じて調整するものである。
【０００８】
着火に至るまでの放電期間中の放電電圧には、筒内ガスの乱れの影響による所定周波数成分が重畳することが分かった。したがって、本発明の上記一態様によれば、当該放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧を計測し、計測した放電電圧から抽出して所定周波数成分を取得することによって、速やかに（より具体的には、実際に燃焼が進行し始める前のタイミングで）筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出できるようになる。筒内ガスの乱れ強さは、筒内の燃焼における「火炎伝播」のステップについての支配的な因子である。本発明によれば、そのような因子である乱れ強さ指標値に応じて、当該乱れ強さ指標値を算出したサイクルにおける燃焼期間中に点火プラグに供給する点火エネルギーが調整される。このような制御をサイクル毎に行うことにより、各サイクルにおける乱れ強さの程度に応じて各サイクルの火炎核成長を制御できるようになるので、サイクル間の燃焼変動を効果的に抑制できるようになる。
【０００９】
また、本発明の上記一態様における前記所定周波数成分は、所定周波数以上の高周波数帯域の周波数成分であってもよい。
これにより、点火プラグの放電電圧を利用して、筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を好適に算出できるようになる。
【００１０】
また、本発明の上記一態様における前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第１所定値以上である場合に、前記点火プラグによる放電を停止するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が大きすぎることで燃焼の進行が早すぎると予測されるサイクルに対して、点火プラグに供給される点火エネルギーを減少させることによって火炎核成長を抑制することができ、その後の燃焼速度を抑制できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１１】
また、本発明の上記一態様における前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下である場合に、前記点火プラグによる再放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が小さすぎることで燃焼の進行が遅すぎると予測されるサイクルに対して、再放電によって点火プラグに供給される点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１２】
また、本発明の上記一態様は、筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグを更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下である場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が小さすぎることで燃焼の進行が遅すぎると予測されるサイクルに対して、多点点火によって点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１３】
また、本発明の上記一態様は、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第１所定値以上であり、かつ、前記着火時期が第３所定値よりも早い場合に、前記点火プラグによる放電を停止するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が大きすぎ、かつ、着火時期が早すぎることで燃焼の開始も進行も早すぎると予測されるサイクルに対して、点火プラグに供給される点火エネルギーを減少させることによって火炎核成長を抑制することができ、その後の燃焼速度を抑制できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１４】
また、本発明の上記一態様は、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第４所定値よりも遅い場合に、前記点火プラグによる再放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が小さすぎ、かつ、着火時期が遅すぎることで燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されるサイクルに対して、再放電によって点火プラグに供給される点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１５】
また、本発明の上記一態様は、筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグと、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段とを更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第４所定値よりも遅い場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱れ強さ指標値が小さすぎ、かつ、着火時期が遅すぎることで燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されるサイクルに対して、多点点火によって点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００１６】
また、本発明の上記一態様は、前記点火プラグによる前記再放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、上記燃料噴射および再放電を利用して筒内の混合気を確実に燃焼させられるようになる。これにより、火炎核成長が適切に行われずに失火が生じてしまうことを防止することができる。このため、トルク変動を抑制できるようになる。
【００１７】
また、本発明の上記一態様は、前記第２の点火プラグによる放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、上記燃料噴射および多点点火を利用して筒内の混合気を確実に燃焼させられるようになる。これにより、火炎核成長が適切に行われずに失火が生じてしまうことを防止することができる。このため、トルク変動を抑制できるようになる。
【００１８】
また、本発明の上記一態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における点火時期を当該分布の解析結果に基づく最適点火時期に制御する点火時期制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布の状況に応じた最適点火時期に点火時期を制御できるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内の混合気の乱れにも経時変化が生じた場合であっても、混合気の乱れの経時変化に起因する燃費悪化を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の上記一態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における筒内ガスの乱れを当該分布の解析結果に基づいて強化するガス流強化手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布の状況に基づいて、筒内ガスの乱れが適切な強さとなるようにするための対策としての乱れの強化を必要に応じてとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、燃焼速度を向上（回復）させることができるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の上記一態様は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の下でのリーンバーン運転時に同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、前記リーンバーン運転時に、当該解析を行った運転状態における燃料噴射を当該分布の解析結果に基づいて増量する燃料増量実行手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布の状況に基づいて、燃焼安定化のための対策としての燃料噴射の増量を必要な場合にとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、筒内の空燃比のリッチ化によって燃焼速度を向上（回復）させることができるので、リーンバーン運転時に燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の上記一態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱れ強さ指標値の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における排気ガス再循環率を当該分布の解析結果に基づいて下げる排気ガス再循環制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布の状況に基づいて、燃焼安定化のための対策としての排気ガス再循環率の減少を必要な場合にとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、排気ガス再循環率の減少によって燃焼速度を向上（回復）させることができるので、再循環排気ガスの導入時に燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【００２２】
本発明の他の態様は、内燃機関の制御装置であって、点火プラグと、放電電圧計測手段と、推定手段とを備えている。
点火プラグは、筒内の混合気に点火するためのものである。放電電圧計測手段は、前記点火プラグの放電電圧を計測するものである。推定手段は、着火に至るまでの放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧から抽出する所定周波数成分に基づいて筒内の混合気の乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度を推定するものである。
【００２３】
着火に至るまでの放電期間中の放電電圧には、筒内ガスの乱れの影響による所定周波数成分が重畳することが分かった。そして、筒内ガスの乱れ強さは、筒内の混合気の乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度の主たる因子である。したがって、本発明の上記他の態様によれば、当該放電期間の少なくとも一部の期間における放電電圧を計測し、計測した放電電圧から抽出して所定周波数成分を取得することによって、乱流燃焼速度を速やかに（より具体的には、実際に燃焼が進行し始める前のタイミングで）推定できるようになる。
【００２４】
また、本発明の上記他の態様における前記所定周波数成分は、所定周波数以上の高周波数帯域の周波数成分であってもよい。
これにより、点火プラグの放電電圧を利用して、筒内の混合気の乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度を好適に推定できるようになる。
【００２５】
また、本発明の上記他の態様における前記推定手段は、前記所定周波数成分に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出し、算出した前記乱れ強さ指標値に基づいて前記乱流燃焼速度を推定するものであってもよい。
これにより、上記所定周波数成分に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出したうえで、算出した乱れ強さ指標値に基づいて乱流燃焼速度を正確に推定できるようになる。
【００２６】
また、本発明の上記他の態様は、前記乱流燃焼速度を推定したサイクルにおける燃焼期間中に前記点火プラグに供給する点火エネルギーを前記乱流燃焼速度に応じて調整する点火エネルギー調整手段を更に備えるものであってもよい。
筒内ガスの乱れ強さを主たる因子とする乱流燃焼速度は、筒内の燃焼における「火炎伝播」のステップについての支配的な因子である。本発明によれば、そのような因子である乱流燃焼速度に応じて、当該乱流燃焼速度を推定したサイクルにおける燃焼期間中に点火プラグに供給する点火エネルギーが調整される。このような制御をサイクル毎に行うことにより、各サイクルにおける乱れ強さの程度に応じて各サイクルの火炎核成長を制御できるようになるので、サイクル間の燃焼変動を効果的に抑制できるようになる。
【００２７】
また、本発明の上記他の態様における前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第５所定値以上である場合に、前記点火プラグによる放電を停止するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が高すぎることで燃焼の進行が早すぎると予測されるサイクルに対して、点火プラグに供給される点火エネルギーを減少させることによって火炎核成長を抑制することができ、その後の燃焼速度を抑制できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００２８】
また、本発明の上記他の態様における前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下である場合に、前記点火プラグによる再放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が低すぎることで燃焼の進行が遅すぎると予測されるサイクルに対して、再放電によって点火プラグに供給される点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００２９】
また、本発明の上記他の態様は、筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグを更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下である場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が低すぎることで燃焼の進行が遅すぎると予測されるサイクルに対して、多点点火によって点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００３０】
また、本発明の上記他の態様は、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第５所定値以上であり、かつ、前記着火時期が第７所定値よりも早い場合に、前記点火プラグによる放電を停止するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が高すぎ、かつ、着火時期が早すぎることで燃焼の開始も進行も早すぎると予測されるサイクルに対して、点火プラグに供給される点火エネルギーを減少させることによって火炎核成長を抑制することができ、その後の燃焼速度を抑制できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００３１】
また、本発明の上記他の態様は、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段を更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第８所定値よりも遅い場合に、前記点火プラグによる再放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が低すぎ、かつ、着火時期が遅すぎることで燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されるサイクルに対して、再放電によって点火プラグに供給される点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００３２】
また、本発明の上記他の態様は、筒内の混合気に点火するための第２の点火プラグと、混合気の着火時期を検出する着火時期検出手段とを更に備えるものであってもよく、前記点火エネルギー調整手段は、前記乱流燃焼速度が第６所定値以下であり、かつ、前記着火時期が第８所定値よりも遅い場合に、前記第２の点火プラグによる放電を実行するものであってもよい。
これにより、乱流燃焼速度が低すぎ、かつ、着火時期が遅すぎることで燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されるサイクルに対して、多点点火によって点火エネルギーを増加させることによって火炎核成長を促進することができ、その後の燃焼速度を向上できるようになる。このため、燃焼変動を抑制できるようになる。
【００３３】
また、本発明の上記他の態様は、前記点火プラグによる前記再放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、上記燃料噴射および再放電を利用して筒内の混合気を確実に燃焼させられるようになる。これにより、火炎核成長が適切に行われずに失火が生じてしまうことを防止することができる。このため、トルク変動を抑制できるようになる。
【００３４】
また、本発明の上記他の態様は、前記第２の点火プラグによる放電に先立ち、燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、上記燃料噴射および多点点火を利用して筒内の混合気を確実に燃焼させられるようになる。これにより、火炎核成長が適切に行われずに失火が生じてしまうことを防止することができる。このため、トルク変動を抑制できるようになる。
【００３５】
また、本発明の上記他の態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における点火時期を当該分布の解析結果に基づく最適点火時期に制御する点火時期制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱流燃焼速度の分布の状況に応じた最適点火時期に点火時期を制御できるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内の混合気の乱れにも経時変化が生じた場合であっても、混合気の乱れの経時変化に起因する燃費悪化を抑制することができる。
【００３６】
また、本発明の上記他の態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における筒内ガスの乱れを当該分布の解析結果に基づいて強化するガス流強化手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱流燃焼速度の分布の状況に基づいて、乱流燃焼速度が適切な速さとなるようにするための対策としての乱れの強化を必要に応じてとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、燃焼速度を向上（回復）させることができるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【００３７】
また、本発明の上記他の態様は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の下でのリーンバーン運転時に同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、前記リーンバーン運転時に、当該解析を行った運転状態における燃料噴射を当該分布の解析結果に基づいて増量する燃料増量実行手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱流燃焼速度の分布の状況に基づいて、燃焼安定化のための対策としての燃料噴射の増量を必要な場合にとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、筒内の空燃比のリッチ化によって燃焼速度を向上（回復）させることができるので、リーンバーン運転時に燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の上記他の態様は、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される前記乱流燃焼速度の分布を解析し、当該解析を行った運転状態における排気ガス再循環率を当該分布の解析結果に基づいて下げる排気ガス再循環制御手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、同一運転状態下における複数のサイクルで算出される乱流燃焼速度の分布の状況に基づいて、燃焼安定化のための対策としての排気ガス再循環率の減少を必要な場合にとれるようになる。このため、内燃機関の経時変化によって筒内ガスの乱れの低下が生じたような場合であっても、排気ガス再循環率の減少によって燃焼速度を向上（回復）させることができるので、再循環排気ガスの導入時に燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示す点火装置の構成を示す模式図である。
【図３】燃焼質量割合１０−９０％期間と混合気の乱れ強さとの関係を表した図である。
【図４】筒内ガスの乱れを概念的に表した図である。
【図５】図４中に示す計測点（点火プラグ近傍）での筒内のガス流れの計測例を示す図である。
【図６】第１点火プラグを例に挙げて点火プラグ付近のガスの流速の変化に応じた放電経路長の変化を説明するための図である。
【図７】第１点火プラグに印加される２次電圧と時間との関係を表した図である。
【図８】着火に至るまでの誘導放電期間（時点ｔ２〜時点ｔ３の期間）中の放電電圧から抽出した乱れ相当成分の電圧波形と時間との関係を表した図である。
【図９】（１）式を用いて算出された、放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の時間波形を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】着火時期および乱れ強さ指標値の程度に応じた予測燃焼パターンの違いを、熱発生率を利用して比較した図である。
【図１２】誘導放電を途中で停止した場合の放電電流（２次電流）の時間変化を表した図である。
【図１３】誘導放電を途中で停止することによる熱発生率の変化を表した図である。
【図１４】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態７において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
（内燃機関の構成）
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関（ここでは、一例としてガソリンエンジンであるものとする）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００４１】
吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。
【００４２】
コンプレッサ２０ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。各気筒に向けて分岐した後の吸気通路１２には、タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）２６が設けられている。ＴＣＶ２６は、吸気流を制御する（より具体的には、筒内にタンブル流（縦渦流）を生成する）ためのものである。
【００４３】
内燃機関１０の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁２８が設けられている。更に、内燃機関１０は、各気筒内の混合気に点火するための第１点火プラグ４４および第２点火プラグ４６（図２参照）を含む点火装置３０を備えている。点火装置３０の具体的な構成の一例については、図２を参照して後述する。
【００４４】
排気通路１４には、タービン２０ｂよりも下流側の部位に、排気ガスを浄化するための触媒３２が配置されている。触媒３２よりも上流側の排気通路１４には、触媒３２に流入する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３４が配置されている。
【００４５】
また、内燃機関１０は、スロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２と、排気通路１４とを接続するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３６を備えている。ＥＧＲ通路３６における吸気通路１２側の接続口付近には、ＥＧＲ通路３６を開閉するためのＥＧＲバルブ３８が設けられている。このＥＧＲバルブ３８の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３６を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を変化させて、ＥＧＲ率を調整することができる。
【００４６】
更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したエアフローメータ１８および空燃比センサ３４に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、ＴＣＶ２６、燃料噴射弁２８、点火装置３０およびＥＧＲバルブ３８等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサと所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、燃料噴射制御および点火制御などの所定のエンジン制御を行うものである。
【００４７】
（点火装置の構成）
図２は、図１に示す点火装置３０の構成を示す模式図である。
点火装置３０は、内燃機関１０の各気筒に対して、第１点火プラグ４４および第２点火プラグ４６という２つの点火プラグを備えている。第１点火プラグ４４は、燃焼室の天井壁の中央部に取り付けられており、第２点火プラグ４６は、天井壁の周縁部に取り付けられているものとする。内燃機関１０の運転中には、第１点火プラグ４４が主たる点火プラグとして使用され、第２点火プラグ４６は必要に応じて補助的に使用される。
【００４８】
点火装置３０は、図２に示すように、第１点火プラグ４４のために、第１点火コイル４８と第１コンデンサ５０と第１エネルギー発生装置５２と第１トランジスタ５４とを備えており、同様に、第２点火プラグ４６のために、第２点火コイル５６と第２コンデンサ５８と第２エネルギー発生装置６０と第２トランジスタ６２とを備えている。
【００４９】
第１点火プラグ４４は、天井壁の中央部から筒内に突き出すように配置された中心電極４４ａと接地電極４４ｂとを有している。第１点火コイル４８は、１次コイル４８ａと、鉄心４８ｂを１次コイル４８ａと共有する２次コイル４８ｃとを有している。中心電極４４ａは、２次コイル４８ｃの一端に接続されており、接地電極４４ｂは、シリンダヘッドに接地されている。２次コイル４８ｃの他端は、ＥＣＵ４０に接続されている。
【００５０】
第１コンデンサ５０は、１次コイル４８ａを流通する１次電流の電気エネルギーを蓄えるために設けられている。第１コンデンサ５０の一端は、１次コイル４８ａの一端と第１エネルギー発生装置５２とに接続されており、その他端は接地されている。
【００５１】
第１エネルギー発生装置５２は、電源を含んでおり、ＥＣＵ４０からの指令に従って第１コンデンサ５０に電気エネルギーを供給する。これにより、第１コンデンサ５０に所定の電荷を蓄える（充電する）ことが可能となっている。
【００５２】
第１トランジスタ５４のコレクタは１次コイル４８ａの他端に接続されており、ベースはＥＣＵ４０に接続されており、エミッタは接地されている。第１トランジスタ５４は、ＥＣＵ４０の制御によってベースからエミッタに信号電流が流れた際にコレクタとエミッタとの間が短絡（ＯＮ）状態となる。これにより、１次コイル４８ａに１次電流を流すことが可能となる。このように、ＥＣＵ４０が第１トランジスタ５４を制御することで、１次コイル４８ａに流れる１次電流の断続を制御することができる。
【００５３】
１次コイル４８ａへの１次電流が遮断されると、相互誘導作用によって２次コイル４８ｃに高い２次電圧が発生する。発生した２次電圧は、第１点火プラグ４４に印加される。２次コイル４８ｃから印加された２次電圧が中心電極４４ａと接地電極４４ｂとの間の絶縁破壊に必要な値（要求電圧）に達すると、電極４４ａ、４４ｂ間に電流が流れ（すなわち、放電が起こり）、電極４４ａ、４４ｂ間の空隙（いわゆる、点火ギャップ）に火花（電気火花）が発生する。
【００５４】
第２点火プラグ４６の中心電極４６ａと接地電極４６ｂとの間に２次電圧を印加させるために備える具体的な構成（すなわち、第２点火コイル５６、第２コンデンサ５８、第２エネルギー発生装置６０および第２トランジスタ６２）の内容は、第１点火プラグ４４に対して上述したものと同様であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
以上説明した点火装置３０によれば、ＥＣＵ４０がエネルギー発生装置５２、６０とトランジスタ５４、６２とを制御することにより、点火プラグ４４、４６の点火時期と放電時間とを制御することができる。また、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４に印加される２次コイル４８ｃの２次電圧（放電電圧）を、図示省略する電圧プローブを用いて計測可能となっている（第２点火プラグ４６側も同様）。
【００５６】
［実施の形態１における特徴的な制御］
（筒内の燃焼の３つのステップ）
内燃機関の筒内の燃焼には、「着火」（すなわち、混合気に火が着くステップ）、「火炎核成長」（すなわち、自ら伝播していくことが可能な大きさにまで火炎が成長するステップ）、および「火炎伝播」（すなわち、筒内ガスの乱れや膨張によって火炎が自発的に広がっていくステップ）という３つのステップがある。より具体的には、各サイクルの「着火」の早さを決める主要因は、点火プラグに供給する点火エネルギー（容量放電と少しの誘導放電により供給されるエネルギー）、並びに点火プラグ付近の混合気の流速および空燃比である。「火炎核成長」の良し悪しを決める主要因は、点火エネルギー（誘導放電により供給されるエネルギー）および火炎の冷却損失である。
【００５７】
「火炎伝播」を決める主要因は、筒内ガス（混合気）の乱れ強さ、筒内混合気分布および筒内温度である。これらの因子の中でも、混合気の乱れ強さが「火炎伝播」の良し悪しを決める支配的因子となる。図３は、燃焼質量割合１０−９０％期間と混合気の乱れ強さとの関係を表した図である。主燃焼期間である燃焼質量割合１０−９０％期間は、「火炎伝播」のステップに相当する。図３に示すように、主燃焼期間は、混合気の乱れ強さが大きくなるにつれ、短くなる。更に付け加えると、内燃機関１０のように筒内直接噴射方式の内燃機関において、点火プラグ近傍に周囲よりも濃い混合気層を形成して行う成層燃焼時にも、乱れ強さは「火炎伝播」の良し悪しを決める重要な因子となるが、筒内全体で混合気が均一に交じり合った状況で行う均質燃焼時には、特に乱れ強さがその支配的因子となる。
【００５８】
上記のように、燃焼の３つのステップは、それぞれ異なる要因によって支配されている。このため、着火時期の早さを検出しただけでは、そのサイクルでの主たる燃焼期間（すなわち、乱流での火炎伝播の期間）の乱流燃焼速度を予測することはできない。また、筒内圧センサを用いて燃焼状態を検出する手法が公知であるが、この手法は、実際に行われた燃焼の速度を取得するものであり、燃焼が実際に進行し始める前のタイミングで、乱れ強さやこれが主な因子となる乱流燃焼速度を推定することはできない。
【００５９】
サイクル間の燃焼変動を抑制することは、排気エミッション性能や燃費性能を向上させるうえで重要である。例えば、本実施形態の内燃機関１０のように筒内直接噴射方式の内燃機関において、均質な筒内混合気分布の下でリーンバーン燃焼を行う場合に、あるサイクルでの燃焼が平均的なサイクルに対して速すぎると、ＮＯｘが多く排出されてしまうことになる。したがって、燃焼が実際に進行し始める前のタイミングで、そのサイクルでの筒内ガスの乱れ強さ（火炎伝播の状態）を予測することができ、また、予測結果に応じた対策となる制御を行えるようになっていることが望ましい。
【００６０】
（点火プラグの放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の算出手法）
そこで、本実施形態では、以下に説明するように、内燃機関１０に既存の点火装置３０を利用して、燃焼が実際に進行し始める前のタイミングで、第１点火プラグ４４の放電電圧に基づいて混合気の乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を取得するようにした。
【００６１】
図４は、筒内ガスの乱れを概念的に表した図である。図５は、図４中に示す計測点（点火プラグ近傍）での筒内のガス流れの計測例を示す図である。
図４中に示す矢印は、筒内の流れ場における主流をイメージしたものであり、図４は、複数の小さな渦が主流に乗って流されている流れ場を表している。このような流れ場の１点でのガスの流速を時系列で計測すると、図５に示すようになる。すなわち、図５に示すように、流速の低周波成分が主流に相当する一方で、点火時期に近い圧縮行程の後期においても、主流が伴う渦による乱れによって流速の波形がある周波数（以下、「乱れのカットオフ周波数」と称する）以上の周波数で振動するようになる。このように、筒内ガスの乱れは、ガスの単なる流速の変動ではなく、流速のうちの特定の周波数帯域の成分（すなわち、所定周波数成分（より具体的には、上記カットオフ周波数以上の高周波成分））が乱れに相当するものとなる。つまり、周波数を考慮しなければ、放電電圧から乱れ相当成分を抽出できないといえる。
【００６２】
図６は、第１点火プラグ４４を例に挙げて点火プラグ付近のガスの流速の変化に応じた放電経路長の変化を説明するための図である。
図６においては、放電期間中の時刻１と時刻２とで、第１点火プラグ４４の電極４４ａ、４４ｂ付近のガスの流速が乱れの存在によって変化（振動）しているものとする。このように電極４４ａ、４４ｂ付近のガス流れに乱れが生ずると、図６に示すように火花の放電経路長が変化する。その結果、当該ガス流れの乱れの影響で、放電電圧（２次電圧）が時間変化（振動）するようになる（後述の図７参照）。つまり、第１点火プラグ４４の放電電圧の時間波形には、筒内ガスの流速の時間波形に見られるものと同様に乱れの影響による高周波成分が重畳することが分かった。したがって、振動する放電電圧に含まれる筒内ガス（混合気）の乱れ相当成分を抽出することで、放電電圧に基づいて筒内ガスの乱れ強さを示す指標値（以下、「乱れ強さ指標値」と称する）を得られるようになるといえる。
【００６３】
図７は、第１点火プラグ４４に印加される２次電圧と時間との関係を表した図である。
図７中の時点ｔ０は、ＥＣＵ４０による第１トランジスタ５４の制御によって第１点火コイル４８の１次コイル４８ａを流れる１次電流が遮断されたことに伴って、第１点火プラグ４４に２次電圧が印加され始めるタイミングに相当する。その後の時点ｔ１は、第１点火プラグ４４に印加された２次電圧が絶縁破壊に必要な電圧（要求電圧）に達したタイミングに相当する。この時点ｔ１において電極４４ａ、４４ｂ間に火花が発生し、放電が開始される。
【００６４】
放電は２つの態様に分かれている。開始当初の放電は、第１コンデンサ５０に蓄えられた電気エネルギーの放出によるもの（いわゆる、「容量放電」）である。容量放電の期間としては、時点ｔ１から時点ｔ２までの実際には非常に短い期間が相当する。容量放電終了後（すなわち、時点ｔ２の後）の放電は、２次コイル４８ｃに蓄えられた電磁エネルギーの放出によるもの（いわゆる、「誘導放電」）である。
【００６５】
時点ｔ３は、着火時期である。この時点ｔ３以降の誘導放電による電圧波形が大きく振動しているのは、着火後に発生するイオンやラジカルの生成の影響による抵抗値の変化に伴う電圧変化のためである。本実施形態では、このような着火に伴う放電電圧の変化を捉えることによって、後述する点火制御に用いる着火時期の検出を行うようにしている。尚、着火時期の検出手法は、このような手法に限らず、例えば、第１点火プラグ４４をイオンプローブとして利用する公知の技術を利用して、着火に伴って流れるイオン電流を検知することによって行うものであってもよい。
【００６６】
既述した筒内ガスの乱れによる放電電圧の振動は、着火に至るまでの放電期間（時点ｔ３以前）、特には、図７に示すように、誘導放電開始から着火までの誘導放電の期間（時点ｔ２から時点ｔ３までの期間）において検出される。また、図７中に破線で示す波形は、この期間中の放電電圧波形に対して移動平均法を用いた平滑化処理を施して得られた電圧波形であり、筒内のガス流れの平均流速（主流成分の流速）の大きさを反映した値に相当するものといえる。尚、図７に示すように、放電電圧波形は、誘導放電の開始時期（時点ｔ２）において顕著な変曲点を示すため、このような変曲点を求めることによって誘導放電の開始時期を把握することができる。
【００６７】
図８は、着火に至るまでの誘導放電期間（時点ｔ２〜時点ｔ３の期間）中の放電電圧から抽出した乱れ相当成分の電圧波形と時間との関係を表した図である。すなわち、図８に示す波形は、図７中に破線で表した平均流速に相当する電圧値を基準（ゼロ）として放電電圧から抽出した乱れ相当成分の時間波形を表したものである。
【００６８】
第１点火プラグ４４の放電電圧の時間波形にも、筒内ガスの流速の時間波形に見られるものと同様に、図８に表されるような乱れの影響による高周波成分が重畳する。そこで、本実施形態では、放電電圧の時間波形に対して、乱れ成分に相当する周波数帯域を考慮して流速から乱れ成分を抽出するための知見を応用し、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧の時系列データの中から所定のカットオフ周波数以上の高周波数帯域の周波数成分を、第１点火プラグ４４付近の筒内ガス（混合気）の乱れ相当成分として取得するようにした。
【００６９】
より具体的には、本実施形態では、上記図７に示すように得られる誘導放電開始から着火までの誘導放電の期間（時点ｔ２から時点ｔ３までの期間）中の放電電圧の時系列データの中から上記カットオフ周波数以上の高周波数帯域の周波数成分を分離し、筒内ガスの乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を算出するようにした。以下に、そのような乱れ強さ指標値の算出手法の一例を示す。
【００７０】
ここに示す乱れ強さ指標値の算出手法は、放電電圧の移動平均値を利用して、第１点火プラグ４４付近のガス流れの主流成分（平均流速）に相当する成分を放電電圧の時系列データから除外することによって乱れ相当成分を分離し、放電電圧の平均流速相当成分に対する乱れ相当成分の標準偏差として乱れ強さ指標値を以下の（１）式に従って算出するというものである。
0005939308.tif 000002
【００７１】
ただし、上記（１）式において、ｔは時間、Ｎはデータ点数、Ｖ（ｔ）は放電電圧である。Ｖｍｅａｎ（ｔ）は放電電圧の移動平均値であり、以下の（２）式に従って算出することができる。（２）式中のΔｔは、平均化時間幅である。また、以下の（３）式は、上述したカットオフ周波数であるｆｃの算出式である。尚、（３）式中において、Δθは平均化クランク角幅であり、ｎはエンジン回転数である。
0005939308.tif 000003
【００７２】
エンジン回転数が高くなると、混合気の流速のうちで主流を構成する成分が増える。このため、本実施形態では、放電電圧から第１点火プラグ４４付近の混合気の乱れ相当成分を抽出するためのカットオフ周波数（すなわち、乱れに対応する高周波数帯域の下限閾値）をエンジン回転数に比例する値として用いるようにしている。
【００７３】
上記（１）〜（３）式を利用した乱れ強さ指標値の算出手順は、次のようになる。すなわち、ＥＣＵ４０は、放電電圧の取得時のエンジン回転数に適したカットオフ周波数ｆｃを予め設定しておいたマップなどから取得し、上記（３）式に代入することで平均化時間幅Δｔを算出する。次いで、ＥＣＵ４０は、算出した平均化時間幅Δｔを上記（２）式に代入することで、現在の運転状態に適したカットオフ周波数ｆｃが反映された値として、放電電圧の移動平均値Ｖｍｅａｎ（ｔ）を算出する。そして、ＥＣＵ４０は、算出した移動平均値Ｖｍｅａｎ（ｔ）を上記（１）式に代入することによって、乱れ強さ指標値を算出する。
【００７４】
図９は、（１）式を用いて算出された、放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の時間波形を表した図である。
放電開始から着火までの誘導放電の期間（時点ｔ２から時点ｔ３までの期間）中に、上記（１）式を用いた乱れ強さ指標値の算出を繰り返し実行することによって、図９に示すような乱れ強さ指標値の時間波形を得ることができる。
【００７５】
（算出した乱れ強さ指標値を利用した点火制御）
以上説明した手法によれば、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧から抽出する高周波成分に基づいて、燃焼が実際に進行し始める前のタイミングで、同一サイクルにおけるその後の火炎伝播の良し悪しを決める支配的因子である混合気の乱れ強さを示す乱れ強さ指標値を取得できるようになる。
【００７６】
そこで、本実施形態では、サイクル毎に算出する乱れ強さ指標値を用いて、次のような点火制御をサイクル毎に行うようにした。前提として、本実施形態では、各気筒において所定の点火時期が到来した場合には、第１点火プラグ４４を用いた点火が実行されるものとする。
【００７７】
すなわち、本実施形態では、各サイクルにおいて着火を検出した際に、今回のサイクルで算出した乱れ強さ指標値が第１所定値以上であり、かつ、今回のサイクルで検出した着火時期が第３所定値よりも早い場合には、今回のサイクルにおける第１点火プラグ４４による放電（誘導放電）を停止するようにした。一方、各サイクルにおいて着火を検出した際に、今回のサイクルで算出した乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、今回のサイクルで検出した着火時期が第４所定値よりも遅い場合には、今回のサイクルにおける第１点火プラグ４４による放電（誘導放電）の終了後に第１点火プラグ４４による再放電を行うようにした。
【００７８】
図１０は、上述した本実施の形態１における特徴的な点火制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒において所定の点火時期が到来するタイミングで起動され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００７９】
図１０に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４の放電電圧波形を取得する処理を実行する（ステップ１００）。次いで、ＥＣＵ４０は、取得中の放電電圧波形を利用して、着火に伴う放電電圧の変化が生じたか否かに基づいて、着火時期が到来したか否かを判定する（ステップ１０２）。ステップ１００における放電電圧の取得は、ステップ１０２において着火が検出されるまで繰り返し実行される。
【００８０】
ＥＣＵ４０は、ステップ１０２において着火を検出した場合には、次いで、カットオフ周波数ｆｃを取得する（ステップ１０４）。ＥＣＵ４０は、エンジン回転数との関係でカットオフ周波数ｆｃを定めたマップを記憶しており、本ステップ１０４ではそのようなマップを参照して、現在のエンジン回転数に応じたカットオフ周波数ｆｃを取得する。
【００８１】
次に、ＥＣＵ４０は、上記（１）〜（３）式を用いる既述した手法によって、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧波形に基づいて乱れ強さ指標値を算出する（ステップ１０６）。より詳細に説明すると、既述した手法によって算出した状態での乱れ強さ指標値は、図９に示すように変動する波形として得られる。このため、本ステップ１０６では、得られた乱れ強さ指標値の波形をこの波形の計測期間（上記誘導放電期間）で時間平均して得られた値を用いることとしている。
【００８２】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６において算出した乱れ強さ指標値が第１所定値以上であり、かつ、ステップ１０２において検出した着火時期が第３所定値よりも早いか否かを判定する（ステップ１０８）。本ステップ１０８で用いる第１所定値は、平均的なサイクルでの乱れ強さ指標値の大きさの範囲内の上限値に相当するものとして予め設定された値であり、第３所定値は、平均的なサイクルでの着火時期の早さの範囲内の上限値に相当するものとして予め設定された値である。
【００８３】
ステップ１０８の判定が成立する場合、つまり、今回のサイクルの乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも大きく、かつ、今回のサイクルの着火時期が平均的なサイクルの値よりも早いために燃焼が速すぎると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４による現在進行中の誘導放電を停止する処理を実行する（ステップ１１０）。このような放電の停止処理は、例えば、１次コイル４８ａに対して１次電流が再度供給されるようにＥＣＵ４０が第１エネルギー発生装置５２および第１トランジスタ５４を制御することによって行うことができる。１次コイル４８ａに対して１次電流が再度供給されると、２次コイル４８ｃには、現在流れている誘導電流と逆向きの誘導電流が生ずることとなる。その結果、放電電圧を抑制して第１点火プラグ４４の火花放電を中止することができる。
【００８４】
一方、ステップ１０８の判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６において算出した乱れ強さ指標値が第２所定値以下であり、かつ、ステップ１０２において検出した着火時期が第４所定値よりも遅いか否かを判定する（ステップ１１２）。本ステップ１１２で用いる第２所定値は、平均的な乱れ強さ指標値の大きさの範囲内の下限値に相当するものとして予め設定された値であり、第４所定値は、平均的な着火時期の早さの範囲内の下限値に相当するものとして予め設定された値である。
【００８５】
ステップ１１２の判定が成立する場合、つまり、今回のサイクルの乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも小さく、かつ、今回のサイクルの着火時期が平均的なサイクルの値よりも遅いために燃焼が遅すぎると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４による誘導放電の終了後に第１点火プラグ４４による再放電が行われるように第１エネルギー発生装置５２および第１トランジスタ５４を制御する（ステップ１１４）。このような制御は、例えば、第１点火プラグ４４による１回目の放電後に第１コンデンサ５０を充電し、その後に１次電流の流通および遮断を行うことによって行うことができる。或いは、例えば、第１点火プラグ４４のために複数の点火コイルを備えるようにしておき、１回目の放電後に未使用の他の点火コイルを利用した放電を行うものであってもよい。
【００８６】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも大きく、かつ、着火時期が平均的なサイクルの値よりも早い場合には、第１点火プラグ４４による放電が途中で停止され、逆に、乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも小さく、かつ、着火時期が平均的なサイクルの値よりも遅い場合には、第１点火プラグ４４による放電後に再放電が実行される。このように、上記ルーチンによれば、第１点火プラグ４４の放電電圧から得た乱れ強さ指標値と着火時期の程度に基づいてこれらのパラメータを取得したサイクルでの燃焼パターンを予測したうえで、予測結果に応じてそのサイクルにおける点火エネルギーが調整される。
【００８７】
図１１は、着火時期および乱れ強さ指標値の程度に応じた予測燃焼パターンの違いを、熱発生率を利用して比較した図である。
先ず、図１１中に符号「Ａ」を付して示す波形は、着火時期が平均的なサイクルの値よりも早く、かつ、乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも大きいことで燃焼が早く進行する状況下のものであるため、図１３に示すように熱発生率の変化の開始が早すぎ、かつその変化が急峻なものとなる。つまり、この波形を有するサイクルは、平均的なサイクルと比べて、燃焼の開始も進行も早すぎてしまう。その結果、燃焼温度が高くなりすぎてＮＯｘの排出量が多くなる。
【００８８】
図１２は、誘導放電を途中で停止した場合の放電電流（２次電流）の時間変化を表した図である。図１３は、誘導放電を途中で停止することによる熱発生率の変化を表した図である。
図１１に示す燃焼パターン「Ａ」のケースにおいて着火検出後に誘導放電を途中で（より具体的には、「火炎核成長」の期間において）停止した場合には、図１２に示すように、放電電流（２次電流）がゼロとなり、誘導放電による放出エネルギーが第１点火プラグ４４に供給されなくなる。つまり、第１点火プラグ４４に供給される点火エネルギーが減らされる。その結果、火炎核の成長が抑制されるため、その後の燃焼速度が抑制されることになる。これにより、図１３に示すように、熱発生率の変化は対策前（破線）と比べてなだらかになる。このため、燃焼の開始および進行が早すぎるサイクルに対して、燃焼温度が高くなりすぎるのを防止し、ＮＯｘの排出増加を抑制することができる。
【００８９】
次に、図１１中に符号「Ｂ」を付して示す波形は、着火時期は平均的なサイクルの値よりも早いが、乱れ強さ指標値は平均的なサイクルの値よりも小さい状況下のものであるため、熱発生率の変化は「Ａ」の波形と比べてなだらかなものとなる。このため、この波形は、平均的なサイクルの波形の範囲内にあるといえる。また、同図中に符号「Ｃ」を付して示す波形は、着火時期は平均的なサイクルの値よりも遅いが、乱れ強さ指標値は平均的なサイクルの値よりも大きい状況下のものである。このため、この波形についても、熱発生率の変化は平均的なサイクルの波形の範囲内にあるといえる。したがって、本実施形態では、これらのケースにおいては、特別な対策（点火エネルギーの調整）は行われない。
【００９０】
最後に、図１１中に符号「Ｄ」を付して示す波形は、着火時期は平均的なサイクルの値よりも遅く、かつ、乱れ強さ指標値が平均的なサイクルの値よりも小さい状況下のものであるため、図１１に示すように熱発生率の変化の開始が遅すぎ、かつ、その変化もなだらかとなる。つまり、この波形を有するサイクルは、平均的なサイクルと比べて、燃焼の開始も進行も遅すぎてしまう。その結果、発生トルクが低下し、トルク変動が悪化する。このような場合に、上記ルーチンによれば、第１点火プラグ４４による放電後に再放電を実行することによって、第１点火プラグ４４に供給される点火エネルギーが増やされる。これにより、火炎核の成長を促進し、その後の燃焼速度を向上させられるようになる。このため、燃焼の開始および進行が遅すぎるサイクルに対して、発生トルクの低下を防止し、トルク変動を抑制することができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態の制御によれば、着火時期および乱れ強さ指標値に基づいて、実際に燃焼が進行し始める前にそのサイクルの燃焼パターン（すなわち、「着火」と「火炎伝播」という燃焼の異なるステップの状況）を正確に予測できるようになる。そして、着火が検出されたタイミングで速やかに、そのサイクルの予測燃焼パターンに応じた対策（第１点火プラグ４４に供給する点火エネルギーの調整）をそのサイクルでの燃焼のために行えるようになる。特に、内燃機関１０においてリーンバーン燃焼を行う場合には、希薄可燃限界を拡大するためにサイクル間での燃焼変動を抑制することが重要である。本実施形態の制御によれば、専用のセンサを備えずに内燃機関１０に既存の構成（点火装置３０）を利用して得た情報（乱れ強さ指標値）を利用して、サイクル間での燃焼変動を効果的に抑制できるようになる。そして、そのような燃焼変動による弊害（ＮＯｘ排出量の増加やトルク変動など）を防止することができる。
【００９２】
ところで、上述した実施の形態１においては、上記（１）〜（３）式を利用した処理プログラムをＥＣＵ４０に組み込むことによって、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧の時系列データの中から抽出した所定周波数成分（より具体的には、所定のカットオフ周波数以上の高周波数帯域の周波数成分）に基づいて混合気の乱れ強さ指標値（放電電圧の平均流速相当成分に対する乱れ相当成分の標準偏差）を算出するようにしている。しかしながら、乱れ強さ指標値の演算は、ＥＣＵ４０とは別のプロセッサーを備えるようにしたうえで、そのプロセッサーに組み込んだ処理プログラムに従って行われるものであってもよい。また、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧から所定のカットオフ周波数以上の高周波数帯域の周波数成分を抽出するための構成は、上記処理プログラムによるものに限らず、任意のハードウェアもしくはソフトウェアの構成（例えば、高域通過フィルター（ＨＰＦ）や高速フーリエ変換（ＦＦＴ））を利用したものであってもよい。そして、本発明における乱れ強さ指標値は、放電電圧の上記高周波数帯域の周波数成分を処理することによって算出されるものであれば、上述したもの以外にも、乱れに対応する所定周波数成分（より具体的には、上記高周波数帯域の周波数成分）の強さを示す指標値（例えば、上記高周波数帯域の周波数成分の振幅、上記高周波数帯域のパワースペクトルの積算値、或いは当該高周波数帯域のパワースペクトル密度）などが用いられていてもよい。
【００９３】
更には、本発明における乱れ強さ指標値は、例えば、以下に説明する手順に従って放電電圧を用いて混合気の乱れ強さそのものとして算出される値であってもよい。すなわち、先ず、ＥＣＵ４０は、上述した実施の形態１と同様に、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧の時系列データを取得する。次いで、ＥＣＵ４０は、予め記憶しておいた放電電圧と第１点火プラグ４４付近の混合気の流速との関係（マップなど）に基づいて放電電圧を流速に変換し、上記誘導放電期間中の流速の時系列データを取得する。次いで、ＥＣＵ４０は、取得した流速の時系列データを用いて、以下の（４）式に従って混合気の乱れ強さを算出する。
0005939308.tif 000004
【００９４】
上記（４）式は、放電電圧Ｖ（ｔ）および放電電圧の移動平均値Ｖｍｅａｎ（ｔ）がそれぞれ流速Ｕ（ｔ）および流速の移動平均値Ｕｍｅａｎ（ｔ）に置き換わっている点を除き、上記（１）式と同様である。流速の移動平均値Ｕｍｅａｎ（ｔ）は、以下の（５）式に示すように、取得した流速Ｕ（ｔ）の時系列データと、上記（３）式に対して現在のエンジン回転数に応じた所定のカットオフ周波数ｆｃを代入して得られた平均化時間幅Δｔとに基づく関係式として表すことができる。これにより、現在の運転状態に適したカットオフ周波数ｆｃが反映された値として、流速の移動平均値Ｕｍｅａｎ（ｔ）を算出することができる。そして、（５）式で得られた流速の移動平均値Ｕｍｅａｎ（ｔ）を上記（４）式に代入することによって、放電電圧から換算して得た第１点火プラグ４４付近の混合気の流速から乱れに対応する高周波成分を抽出できるようになる。
0005939308.tif 000005
【００９５】
また、上述した実施の形態１においては、着火に至るまでの誘導放電期間（図７に示す時点ｔ２〜時点ｔ３の期間）の全体を利用して放電電圧波形を取得する例について説明を行った。しかしながら、本発明において放電電圧を利用する放電期間は、着火に至るまでの放電期間であればよく、例えば、誘導放電期間のうちの一部だけを用いるものであってもよい。また、放電電圧から抽出して乱れ相当成分として利用する所定周波数成分は、所定のカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波数帯域全体の周波数成分であってもよいし、当該高周波数帯域の一部の周波数成分であってもよい。
【００９６】
また、上述した実施の形態１においては、第１点火プラグ４４の放電電圧から得られた乱れ強さ指標値および着火時期の程度に応じて、第１点火プラグ４４による放電停止もしくは再放電によって点火エネルギーの調整を行うようにしている。しかしながら、本発明における点火エネルギーの調整手法は、上記のものに限らず、例えば、次のようなものであってもよい。すなわち、供給する点火エネルギーを増加させるための手法は、例えば、第１点火プラグ４４による１点目の放電後に、未使用の第２点火プラグ４６を用いた２点目の放電が燃焼期間中に実行されるように第２エネルギー発生装置６０および第２トランジスタ６２を制御するものであってもよい。また、供給する点火エネルギーを減少させるための手法は、例えば、第１点火プラグ４４による１点目の放電後に第２点火プラグ４６による２点目の放電を行うことが予定されている場合において、２点目の放電の実行を中止するものであってもよい。また、上述した実施の形態１においては、第２点火プラグ４６を各気筒に１つずつ備えた内燃機関１０を例に挙げて説明を行ったが、第２点火プラグ４６に相当する第２の点火プラグは各気筒に複数備えられていてもよい。
【００９７】
また、上述した実施の形態１においては、乱れ強さ指標値を着火時期とともに用いて点火エネルギーを調整する制御を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における点火制御は、上記のものに限定されるものではなく、着火時期は用いずに、放電電圧の高周波成分（乱れ相当成分）に基づく乱れ強さ指標値のみに基づく点火エネルギーの調整を行うものであってもよい。
【００９８】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１００の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「放電電圧計測手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０８または１１２の判定結果に従って上記ステップ１１０または１１４の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「点火エネルギー調整手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、第１点火プラグ４４が本発明の上記一態様における「点火プラグ」に、第２点火プラグ４６が本発明の上記一態様における「第２の点火プラグ」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「着火時期検出手段」が実現されている。
【００９９】
実施の形態２．
次に、図１４を主に参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１００】
上述した実施の形態１においては、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧の時系列データの中から抽出した所定周波数成分（より具体的には、所定のカットオフ周波数以上の高周波数帯域の周波数成分）に基づいて混合気の乱れ強さ指標値を算出したうえで、算出された乱れ強さ指標値と着火時期の程度に応じて点火エネルギーを調整するようにしている。
【０１０１】
これに対し、本実施形態のシステムでは、実施の形態１の手法によって放電電圧の上記高周波数帯域の周波数成分を用いて算出される乱れ強さ指標値に基づいて、混合気の乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度が推定される。そのうえで、本実施形態では、推定した乱流燃焼速度と着火時期の程度に応じて点火エネルギーの調整が行われる。
【０１０２】
乱流燃焼速度ＳＴは、例えば、以下に示す経験式に従って算出することができる。すなわち、乱流燃焼速度ＳＴは、層流燃焼速度ＳＬと乱れ強さｕ’とを用いて、次の（６）式のように表すことができる。
ＳＴ＝ＳＬ＋１．８ＳＬ０．２×ｕ’０．８      ・・・（６）
【０１０３】
図１４は、本発明の実施の形態２における特徴的な点火制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図１４において、実施の形態１における図１０に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１０４】
図１４に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６において乱れ強さ指標値を算出した後、上記（６）式を用いて乱流燃焼速度ＳＴを算出する処理を実行する（ステップ２００）。より具体的には、混合気の層流状態での燃焼速度である層流燃焼速度ＳＬは、筒内温度、筒内圧力および混合気の当量比に依存する値である。ＥＣＵ４０は、筒内温度、筒内圧力および空燃比との関係で層流燃焼速度ＳＬを定めたマップを記憶しており、ここでは、そのようなマップを参照して、層流燃焼速度ＳＬを算出するものとする。また、ステップ１０６において算出される乱れ強さ指標値は、既述したように、放電電圧の平均流速相当成分に対する乱れ相当成分の標準偏差として得られた値である。上記（６）式中の乱れ強さｕ’として、この値（放電電圧の乱れ相当成分の標準偏差）を予め設定した関係（マップなど）を用いて乱れ強さそのものに換算したうえで用いるようにしてもよい（このことは、放電電圧の乱れ相当成分（高周波成分）に基づいて乱れ強さを算出したうえで乱流燃焼速度を得ることに相当する）。或いは、上記の値（放電電圧の乱れ相当成分の標準偏差）をそのまま用いるようにしてもよい（このことは、放電電圧の乱れ相当成分（高周波成分）に基づいて直接的に乱流燃焼速度を得ることに相当する）。
【０１０５】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ２００において算出した乱流燃焼速度ＳＴが第５所定値以上であり、かつ、ステップ１０２において検出した着火時期が第７所定値よりも早いか否かを判定する（ステップ２０２）。本ステップ２０２で用いる第５所定値は、平均的なサイクルでの乱流燃焼速度ＳＴの範囲内の上限値に相当するものとして予め設定された値であり、第７所定値は、平均的なサイクルでの着火時期の早さの範囲内の上限値に相当するものとして予め設定された値である。
【０１０６】
ステップ２０２の判定が成立する場合、つまり、今回のサイクルの乱流燃焼速度ＳＴが平均的なサイクルでの値よりも高く、かつ、今回のサイクルの着火時期が平均的なサイクルでの値よりも早いために燃焼が速すぎると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４による現在進行中の誘導放電を停止する処理を実行する（ステップ１１０）。
【０１０７】
一方、ステップ２０２の判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ２００において算出した乱流燃焼速度ＳＴが第６所定値以下であり、かつ、ステップ１０２において検出した着火時期が第８所定値よりも遅いか否かを判定する（ステップ２０４）。本ステップ２０４で用いる第６所定値は、平均的なサイクルでの乱流燃焼速度ＳＴの範囲内の下限値に相当するものとして予め設定された値であり、第８所定値は、平均的なサイクルでの着火時期の早さの範囲内の下限値に相当するものとして予め設定された値である。
【０１０８】
ステップ２０４の判定が成立する場合、つまり、今回のサイクルの乱流燃焼速度ＳＴが平均的なサイクルでの値よりも低く、かつ、今回のサイクルの着火時期が平均的なサイクルでの値よりも遅いために燃焼が遅すぎると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４による誘導放電の終了後に第１点火プラグ４４による再放電が行われるように第１エネルギー発生装置５２および第１トランジスタ５４を制御する（ステップ１１４）。
【０１０９】
以上説明した図１４に示すルーチンによれば、着火に至るまでの誘導放電期間中の放電電圧の高周波成分（乱れ相当成分）に基づく値として、実際に燃焼が進行し始める前のタイミングにおいて乱流燃焼速度ＳＴを推定できるようになる。そして、実施の形態１の図１０に示すルーチンとは異なり、推定した乱流燃焼速度ＳＴを乱れ強さ指標値に代えて用いることによって、乱流燃焼速度ＳＴと着火時期の程度に応じた点火エネルギーの調整が行われる。このような手法によっても、着火時期および乱流燃焼速度ＳＴに基づいて、実際に燃焼が進行し始める前にそのサイクルの燃焼パターン（すなわち、「着火」と「火炎伝播」という燃焼の異なるステップの状況）を正確に予測できるようになる。そして、着火が検出されたタイミングで速やかに、そのサイクルの予測燃焼パターンに応じた対策（第１点火プラグ４４に供給する点火エネルギーの調整）をそのサイクルでの燃焼のために行えるようになる。更に付け加えると、乱れ強さｕ’（乱れ強さ指標値）とともに層流燃焼速度ＳＬ（筒内温度および筒内圧力等の影響）をもパラメータに含む乱流燃焼速度ＳＴを用いることで、実施の形態１の手法と比べ、燃焼パターンをより正確に予測できるようになるといえる。
【０１１０】
また、上述した実施の形態２においては、乱流燃焼速度ＳＴを着火時期とともに用いて点火エネルギーを調整する制御を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における点火制御は、上記のものに限定されるものではなく、着火時期は用いずに、放電電圧の高周波成分（乱れ相当成分）に基づく乱流燃焼速度のみに基づく点火エネルギーの調整を行うものであってもよい。
【０１１１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１００の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「放電電圧計測手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０が上記ステップ２００の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「推定手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、第１点火プラグ４４が本発明の上記他の態様における「点火プラグ」に、第２点火プラグ４６が本発明の上記他の態様における「第２の点火プラグ」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「着火時期検出手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ２０２または２０４の判定結果に従って上記ステップ１１０または１１４の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「点火エネルギー調整手段」が実現されている。
【０１１２】
実施の形態３．
次に、図１５を主に参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１１３】
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態１の点火制御とともに次のような燃料噴射制御を追加した点に特徴を有している。より具体的には、本実施形態では、着火を検出した際に、算出した乱れ強さ指標値が上記第２所定値以下であり、かつ、検出した着火時期が上記第４所定値よりも遅い場合に、第１点火プラグ４４による再放電に先立ち、第１点火プラグ４４付近の混合気の空燃比が当該混合気の周囲よりもリッチとなるように（すなわち、第１点火プラグ４４付近にその周囲よりもリッチな空燃比での混合気層が形成されるように）、通常の燃料噴射とは別の追加の燃料噴射が実行される。
【０１１４】
図１５は、本発明の実施の形態３における特徴的な点火制御および燃料噴射制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図１５において、実施の形態１における図１０に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１１５】
図１５に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１１２の判定が成立する場合に、ステップ１１４の処理に先立ち、ステップ３００の処理を実行する。ステップ３００では、ＥＣＵ４０は、第１点火プラグ４４付近にその周囲よりもリッチな空燃比での混合気層が形成されるように追加の燃料噴射を実行する。内燃機関１０は、本ステップ３００の追加の燃料噴射が実行される着火直後のタイミング（すなわち、ピストンが圧縮上死点付近に位置しているタイミング）において燃料噴射弁２８から少量の燃料を噴射した際に、第１点火プラグ４４付近にリッチな混合気層が形成されるようにするための構成（例えば、頂面にキャビティが形成されたピストン）を備えているものとする。
【０１１６】
以上説明した追加の燃料噴射によって、ステップ１１２の判定が成立する場合（つまり、燃焼の開始も進行も遅すぎると予測できる場合）に第１点火プラグ４４による再放電に先立って第１点火プラグ４４付近にリッチな混合気層を形成しておくことにより、再放電を利用して筒内の混合気を確実に燃焼させられるようになる。これにより、火炎核成長が適切に行われずに失火が生じてしまうことを防止することができる。このため、トルク変動を抑制できるようになる。
【０１１７】
ところで、上述した実施の形態３においては、放電電圧の高周波成分（乱れ相当成分）に基づいて燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されたサイクルに対して、第１点火プラグ４４による再放電に先立ち、第１点火プラグ４４付近にリッチな混合気層が形成されるように追加の燃料噴射を行うようにしている。このような再放電を予定している場合以外にも、既述したように第２点火プラグ４６を用いた２点目の放電を行うことを予定している場合において、燃焼の開始も進行も遅すぎると予測されたサイクルに対しては、２点目の放電に先立ち、第２点火プラグ４６付近にリッチな混合気層が形成されるように追加の燃料噴射が行われるようにしてもよい。また、実施の形態２において上述したように乱れ強さ指標値に代えて乱流燃焼速度ＳＴを利用する場合においても、再放電もしくは２点目の放電に先立ち、同様の追加の燃料噴射が行われるようになっていてもよい。
【０１１８】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１４の処理に先立って上記ステップ３００の処理を実行することにより本発明における「燃料噴射制御手段」が実現されている。
【０１１９】
実施の形態４．
次に、図１６を主に参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１２０】
本実施形態のシステムは、実施の形態１において上述した手法に従って算出可能な放電電圧に基づく乱れ強さ指標値を利用して、次のような点火時期の制御を行う点に特徴を有している。すなわち、各運転状態における最適点火時期は、筒内の混合気の乱れ強さに応じて変化する。そこで、本実施形態では、同一運転状態下（ほぼ定常な運転状態下）における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布（ばらつき）の解析が行われる。そして、当該解析を行った運転状態における点火時期が当該分布の解析結果に基づく最適点火時期（ＭＢＴ）に制御される。尚、このような解析およびその解析結果に基づく点火時期制御は、運転中に変化する運転状態のそれぞれに対して行われる。
【０１２１】
より具体的には、本実施形態では、そのような解析として、同一運転状態下における複数のサイクル間での乱れ強さ指標値の平均値が算出される。そして、乱れ強さ指標値と最適点火時期との関係を事前に定めたマップに基づいて、上記平均値を算出した運転状態における点火時期が、算出した平均値に応じた（すなわち、上記分布の解析結果に基づく）最適点火時期に制御される。
【０１２２】
図１６は、本発明の実施の形態４における特徴的な点火時期制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、ほぼ定常な運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量など）とで規定）が到来した際に気筒毎に実行されるものとする。
【０１２３】
図１６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、先ず、本ルーチン起動時の運転状態に対して運転状態が変化したか否かを判定する（ステップ４００）。その結果、運転状態がほぼ定常といえる範囲を超えて変化していない場合には、ＥＣＵ４０は、実施の形態１で既述した手法に従って、第１点火プラグ４４の放電電圧に基づく乱れ強さ指標値を算出する（ステップ４０２）。
【０１２４】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０２による同一運転状態での乱れ強さ指標値の算出サイクル数が所定値に達したか否かを判定する（ステップ４０４）。ステップ４０２における乱れ強さ指標値の算出は、同一運転状態が維持されていることを条件として、本ステップ４０４の判定が成立するまで繰り返し実行されることとなる。
【０１２５】
同一運転状態での乱れ強さ指標値の算出サイクル数が所定値に達した場合には、ＥＣＵ４０は、複数のサイクル（すなわち、上記算出サイクル）間での乱れ強さ指標値の平均値を算出する（ステップ４０６）。
【０１２６】
次に、ＥＣＵ４０は、算出した乱れ強さ指標値の平均値に応じた最適点火時期となるように点火時期を制御する（ステップ４０８）。ＥＣＵ４０は、乱れ強さ指標値と最適点火時期（ＭＢＴ）との関係を定めたマップを予め記憶しており、本ステップ４０８では、そのようなマップを参照して、算出した乱れ強さ指標値の平均値に応じた最適点火時期を目標値として取得する。
【０１２７】
以上説明した図１６に示すルーチンによれば、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値を算出することによって、当該複数のサイクル間における乱れ強さ指標値の分布の解析が行われる。内燃機関１０の経時変化によって筒内の混合気の乱れにも経時変化が生じ得る。上記の解析結果（すなわち、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値）は、内燃機関１０のコンディションが経時的に変化していく中で現在の内燃機関１０のコンディション下での現運転状態における平均的な乱れ強さ指標値を表すものであるといえる。上記ルーチンによれば、そのような平均的な乱れ強さ指標値を基準として現在の運転状態における点火時期が上記平均値に応じた最適点火時期に制御できるようになる。このため、内燃機関１０の経時変化によって筒内の混合気の乱れにも経時変化が生じた場合であっても、混合気の乱れの経時変化に起因する燃費悪化を抑制することができる。
【０１２８】
ところで、上述した実施の形態４においては、実施の形態１において上述した手法による放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の平均値を利用した最適点火時期制御について説明を行った。しかしながら、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の分布の解析結果に基づいて行われる本発明の最適点火時期制御は、上記のものに限らない。すなわち、上記分布の解析手法は、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値の算出に代え、例えば、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の中央値を算出するものであってもよい。
【０１２９】
更に、本発明における最適点火時期制御は、乱れ強さ指標値を利用するものに限らず、これに代え、例えば上述した実施の形態２の手法による放電電圧に基づく乱流燃焼速度ＳＴを利用して、同様に行われるものであってもよい。
【０１３０】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ４０６および４０８の処理を実行することにより本発明における「点火時期制御手段」が実現されている。
【０１３１】
実施の形態５．
次に、図１７を主に参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１３２】
本実施形態のシステムは、実施の形態１において上述した手法に従って算出可能な放電電圧に基づく乱れ強さ指標値を利用して、次のような筒内ガス（混合気）の乱れの制御を行う点に特徴を有している。すなわち、経時変化などの理由によって混合気の乱れが当初よりも小さくなった状態で燃焼（特に、リーンバーン）が行われた場合には、燃焼速度が遅くなるため、燃焼変動が大きくなることが懸念される。そこで、本実施形態では、同一運転状態下（ほぼ定常な運転状態下）における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布（ばらつき）の解析が行われる。そして、当該解析を行った運転状態における筒内ガスの乱れが当該分布の解析結果に基づいて強化される。尚、このような解析およびその解析結果に基づく筒内ガスの乱れの制御は、運転中に変化する運転状態のそれぞれに対して行われる。
【０１３３】
より具体的には、本実施形態では、そのような解析として、実施の形態４と同様に、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値が算出される。そして、算出した平均値が、当該平均値を算出した運転状態における基準値（内燃機関１０が新品状態である時の乱れ強さ指標値）よりも小さいか否かが判定される。そして、このような解析によって平均値が基準値よりも小さいと判定された場合に、上記平均値を算出した運転状態における筒内ガスの乱れが強化される。
【０１３４】
図１７は、本発明の実施の形態５における特徴的な筒内ガスの乱れの制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、ほぼ定常な運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量など）とで規定）が到来した際に気筒毎に実行されるものとする。また、図１７において、実施の形態４における図１６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１３５】
図１７に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ４０６において複数のサイクル間での乱れ強さ指標値の平均値を算出した後に、算出した平均値が上記基準値よりも小さいか否かを判定する（ステップ５００）。ＥＣＵ４０は、乱れ強さ指標値の上記基準値と運転状態との関係を事前に定めたマップを記憶しており、本ステップ５００では、そのようなマップを参照して、現在の運転状態に応じた乱れ強さ指標値の基準値を算出する。
【０１３６】
ステップ５００において平均値が基準値よりも小さいと判定された場合には、ＥＣＵ４０は、次いで、基準値に対する平均値の差が無くなるようにＴＣＶ２６を用いて筒内ガスの乱れを強化する（ステップ５０２）。
【０１３７】
以上説明した図１７に示すルーチンによれば、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値を算出し、算出した平均値を上記基準値と比較することによって、当該複数のサイクル間における乱れ強さ指標値の分布の解析が行われる。そして、その解析結果に基づいて平均値が基準値よりも小さい場合には、筒内ガスの乱れが強化される。これにより、燃焼速度を向上（回復）させることができるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【０１３８】
ところで、上述した実施の形態５においては、実施の形態１において上述した手法による放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の平均値を利用した筒内ガスの乱れの制御について説明を行った。しかしながら、本発明における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の分布の解析結果に基づく筒内ガスの乱れの制御は、上記のものに限らない。すなわち、上記分布の解析手法は、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値の算出に代え、例えば、複数のサイクルにおける乱れ強さ指標値の変動率、或いは、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の中央値を算出するものであってもよい。
【０１３９】
より具体的には、ここでいう乱れ強さ指標値の変動率とは、同一運転状態下における複数のサイクル間での筒内ガスの乱れの変動の激しさを示すパラメータである。この乱れ強さ指標値の変動率は、例えば、次のように算出することができる。すなわち、複数のサイクル中の個々のサイクルの乱れ強さ指標値について、所定の基準値（例えば、実施の形態５で説明した基準値）に対する乱れ強さ指標値の変化率の絶対値を算出する。そして、算出した各サイクルの変化率の絶対値の平均をとる。このようにして算出される乱れ強さ指標値の変動率が大きい場合、すなわち、同一運転状態下における複数のサイクル間での筒内ガスの乱れの変動が激しい場合には、サイクル間での燃焼速度の変動が大きくなることで、燃焼変動が大きくなることが懸念される。したがって、このような場合に、乱れ強さ指標値の変動率をパラメータとして利用して上述した実施の形態５と同様の筒内ガスの乱れの強化を行うことによって、各サイクルの燃焼を安定化させられるようになるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制できるようになる。
【０１４０】
また、本発明における筒内ガスの乱れの制御は、乱れ強さ指標値を利用するものに限らず、これに代え、例えば上述した実施の形態２の手法による放電電圧に基づく乱流燃焼速度ＳＴを利用して、同様に行われるものであってもよい。
【０１４１】
更に、本発明における筒内ガスの乱れの制御に用いるアクチュエータは、ＴＣＶ２６をに限られず、例えば、筒内にスワール流（横渦流）を生成するためのスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）であってもよく、或いは、同一気筒内の複数の吸気弁の開き時期に位相差を設けることが可能な可変動弁機構であってもよい。
【０１４２】
尚、上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ４０６、５００および５０２の一連の処理を実行することにより本発明における「ガス流強化手段」が実現されている。
【０１４３】
実施の形態６．
次に、図１８を主に参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１８に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１４４】
本実施形態のシステムは、実施の形態１において上述した手法に従って算出可能な放電電圧に基づく乱れ強さ指標値を利用して、リーンバーン運転（より好ましくは均質燃焼でのリーンバーン運転）時に次のような燃料噴射量制御を行う点に特徴を有している。すなわち、経時変化などの理由によって混合気の乱れが当初よりも小さくなった状態でリーンバーン運転が行われた場合には、乱れが小さいことで燃焼速度が遅いために燃焼変動が大きくなることが懸念される。そこで、本実施形態では、同一運転状態下（ほぼ定常な運転状態下）における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布（ばらつき）の解析が行われる。そして、リーンバーン運転時に、当該解析を行った運転状態における燃料噴射が当該分布の解析結果に基づいて増量される。尚、このような解析およびその解析結果に基づくリーンバーン運転時の燃料噴射量制御は、運転中に変化する運転状態のそれぞれに対して行われる。
【０１４５】
より具体的には、本実施形態では、そのような解析として、実施の形態４等と同様に、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値が算出される。そして、算出した平均値が、当該平均値を算出した運転状態における基準値（内燃機関１０が新品状態である時の乱れ強さ指標値）よりも小さいか否かが判定される。そして、リーンバーン運転時に、このような解析によって平均値が基準値よりも小さいと判定された場合に、上記平均値を算出した運転状態における燃料噴射が増量される。
【０１４６】
図１８は、本発明の実施の形態６における特徴的な燃料噴射量制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、リーンバーン運転時に、ほぼ定常な運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量など）とで規定）が到来した際に気筒毎に実行されるものとする。また、図１８において、実施の形態５における図１７に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１４７】
図１８に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ５００において複数のサイクル間での乱れ強さ指標値の平均値が上記基準値よりも小さいと判定された場合に、次いで、燃料噴射を所定量だけ増量する（ステップ６００）。
【０１４８】
以上説明した図１８に示すルーチンによれば、リーンバーン運転時に、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値を算出し、算出した平均値を上記基準値と比較することによって、当該複数のサイクル間における乱れ強さ指標値の分布の解析が行われる。そして、その解析結果に基づいて平均値が基準値よりも小さい場合には、燃料噴射が増量される。これにより、筒内の空燃比のリッチ化によって燃焼速度を向上（回復）させることができるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【０１４９】
ところで、上述した実施の形態６においては、実施の形態１において上述した手法による放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の平均値を利用した燃料噴射量制御について説明を行った。しかしながら、本発明における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の分布の解析結果に基づく燃料噴射量制御は、上記のものに限らない。すなわち、上記分布の解析手法は、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値の算出に代え、例えば、複数のサイクルにおける乱れ強さ指標値の変動率、或いは、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の中央値を算出するものであってもよい。なお、ここでいう乱れ強さ指標値の変動率は、実施の形態５において上述したものと同じである。すなわち、リーンバーン運転時において乱れ強さ指標値の変動率が所定の基準値よりも大きい場合に、乱れ強さ指標値の変動率をパラメータとして利用して上述した実施の形態６と同様の燃料噴射の増量を行うことによって、各サイクルのリーン燃焼を安定化させられるようになるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制できるようになる。
【０１５０】
また、本発明における燃料噴射量制御は、乱れ強さ指標値を利用するものに限らず、これに代え、例えば上述した実施の形態２の手法による放電電圧に基づく乱流燃焼速度ＳＴを利用して、同様に行われるものであってもよい。
【０１５１】
尚、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ４０６、５００および６００の一連の処理を実行することにより本発明における「燃料増量実行手段」が実現されている。
【０１５２】
実施の形態７．
次に、図１９を主に参照して、本発明の実施の形態７について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図１０に示すルーチンに代えて後述の図１９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１５３】
本実施形態のシステムは、実施の形態１において上述した手法に従って算出可能な放電電圧に基づく乱れ強さ指標値を利用して、次のようなＥＧＲ制御を行う点に特徴を有している。すなわち、経時変化などの理由によって混合気の乱れが当初よりも小さくなった状態でＥＧＲガスを筒内に導入してＥＧＲ燃焼運転が行われた場合においても、乱れが小さいことで燃焼速度が遅いために燃焼変動が大きくなることが懸念される。そこで、本実施形態では、同一運転状態下（ほぼ定常な運転状態下）における複数のサイクルで算出される乱れ強さ指標値の分布（ばらつき）の解析が行われる。そして、ＥＧＲ燃焼運転時に、当該解析を行った運転状態におけるＥＧＲ率（排気ガス再循環率）が当該分布の解析結果に基づいて下げられる。尚、このような解析およびその解析結果に基づくＥＧＲ燃焼運転時のＥＧＲ制御は、運転中に変化する運転状態のそれぞれに対して行われる。
【０１５４】
より具体的には、本実施形態では、そのような解析として、実施の形態４等と同様に、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値が算出される。そして、算出した平均値が、当該平均値を算出した運転状態における基準値（内燃機関１０が新品状態である時の乱れ強さ指標値）よりも小さいか否かが判定される。そして、ＥＧＲ燃焼運転時に、このような解析によって平均値が基準値よりも小さいと判定された場合に、上記平均値を算出した運転状態におけるＥＧＲ率が下げられる。
【０１５５】
図１９は、本発明の実施の形態７における特徴的なＥＧＲ制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、ＥＧＲ燃焼運転時に、ほぼ定常な運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量など）とで規定）が到来した際に気筒毎に実行されるものとする。また、図１９において、実施の形態５における図１７に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１５６】
図１９に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ５００において複数のサイクル間での乱れ強さ指標値の平均値が上記基準値よりも小さいと判定された場合に、次いで、ＥＧＲ率が所定値（ゼロを含む）に低下するようにＥＧＲバルブ３８の開度を小さくする（ステップ７００）。
【０１５７】
以上説明した図１９に示すルーチンによれば、ＥＧＲ燃焼運転時に、同一運転状態下における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値を算出し、算出した平均値を上記基準値と比較することによって、当該複数のサイクル間における乱れ強さ指標値の分布の解析が行われる。そして、その解析結果に基づいて平均値が基準値よりも小さい場合には、ＥＧＲ率が下げられる。これにより、燃焼速度を向上（回復）させることができるので、ＥＧＲガスの導入時に燃焼変動が大きくなるのを抑制することができる。
【０１５８】
ところで、上述した実施の形態７においては、実施の形態１において上述した手法による放電電圧に基づく乱れ強さ指標値の平均値を利用したＥＧＲ制御について説明を行った。しかしながら、本発明における複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の分布の解析結果に基づくＥＧＲ制御は、上記のものに限らない。すなわち、上記分布の解析手法は、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の平均値の算出に代え、例えば、複数のサイクルにおける乱れ強さ指標値の変動率、或いは、複数のサイクル間の乱れ強さ指標値の中央値を算出するものであってもよい。なお、ここでいう乱れ強さ指標値の変動率は、実施の形態５において上述したものと同じである。すなわち、ＥＧＲ燃焼運転時において乱れ強さ指標値の変動率が所定の基準値よりも大きい場合に、乱れ強さ指標値の変動率をパラメータとして利用して上述した実施の形態７と同様にＥＧＲ率を下げることによって、各サイクルのＥＧＲ燃焼を安定化させられるようになるので、燃焼変動が大きくなるのを抑制できるようになる。
【０１５９】
また、本発明におけるＥＧＲ制御は、乱れ強さ指標値を利用するものに限らず、これに代え、例えば上述した実施の形態２の手法による放電電圧に基づく乱流燃焼速度ＳＴを利用して、同様に行われるものであってもよい。
【０１６０】
更に、上述した実施の形態７においては、ＥＧＲバルブ３８の開度を調整してＥＧＲ通路３６を介して吸気通路１２に還流される排気ガス量を調整する制御（いわゆる、外部ＥＧＲ制御）を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるＥＧＲ制御は、外部ＥＧＲ制御を前提とするものに限らず、吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を調整することによって筒内に残留する排気ガス量を調整する制御（いわゆる、内部ＥＧＲ制御）を前提とするものであってもよい。
【０１６１】
尚、上述した実施の形態７においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ４０６、５００および７００の一連の処理を実行することにより本発明における「排気ガス再循環制御手段」が実現されている。
【０１６２】
ところで、上述した実施の形態１乃至７においては、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２８を備える筒内直接噴射方式の内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、上記方式のものに限られず、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を備えるポート噴射方式の内燃機関であってもよい。
【０１６３】
また、上述した実施の形態１乃至７の制御は、以上説明したように単独で実施されるものに限られず、可能な範囲内で適宜組み合わせて実施されるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアクリーナ
１８  エアフローメータ
２０  ターボ過給機
２２  インタークーラ
２４  スロットルバルブ
２６  タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）
２８  燃料噴射弁
３０  点火装置
３２  触媒
３４  空燃比センサ
３６  ＥＧＲ通路
３８  ＥＧＲバルブ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  クランク角センサ
４４  第１点火プラグ
４４ａ  第１点火プラグの中心電極
４４ｂ  第１点火プラグの接地電極
４６  第２点火プラグ
４６ａ  第２点火プラグの中心電極
４６ｂ  第２点火プラグの接地電極
４８  第１点火コイル
４８ａ  第１点火コイルの１次コイル
４８ｂ  第１点火コイルの鉄心
４８ｃ  第１点火コイルの２次コイル
５０  第１コンデンサ
５２  第１エネルギー発生装置
５４  第１トランジスタ
５６  第２点火コイル
５８  第２コンデンサ
６０  第２エネルギー発生装置
６２  第２トランジスタ
【図１】
0005939308.tif 000006
【図２】
0005939308.tif 000007
【図３】
0005939308.tif 000008
【図４】
0005939308.tif 000009
【図５】
0005939308.tif 000010
【図６】
0005939308.tif 000011
【図７】
0005939308.tif 000012
【図８】
0005939308.tif 000013
【図９】
0005939308.tif 000014
【図１０】
0005939308.tif 000015
【図１１】
0005939308.tif 000016
【図１２】
0005939308.tif 000017
【図１３】
0005939308.tif 000018
【図１４】
0005939308.tif 000019
【図１５】
0005939308.tif 000020
【図１６】
0005939308.tif 000021
【図１７】
0005939308.tif 000022
【図１８】
0005939308.tif 000023
【図１９】
0005939308.tif 000024