(57)【要約】      （修正有）【課題】パージ燃料が導入されたときであっても混合気の燃焼悪化や機関出力の低下を抑制する。【解決手段】内燃機関は、燃料噴射弁と、点火プラグと、燃料タンク内の蒸発燃料を吸気通路内にパージする蒸発燃料パージ装置と、制御装置とを備える。制御装置は、燃料噴射弁から予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に該火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように燃料噴射弁及び点火プラグを制御する着火アシスト制御を実行可能である。制御装置は、蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射量を変更することなく予混合気形成用燃料の噴射量を減少させる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、燃料タンク内の蒸発燃料を内燃機関の吸気通路内にパージする蒸発燃料パージ装置と、前記燃料噴射弁、前記点火プラグ及び前記蒸発燃料パージ装置を制御する制御装置とを備える、内燃機関であって、
前記制御装置は、前記燃料噴射弁から予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、前記着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に該火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように前記予混合気形成用燃料及び前記着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに前記点火プラグによる点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であり、
前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射量を変更することなく前記予混合気形成用燃料の噴射量を減少させる、内燃機関。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置は、前記蒸発燃料のパージに伴って前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角するときの進角量を、前記予混合気形成用燃料の噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定する、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置は、前記予混合気形成用燃料の噴射を複数回に分けて行うと共に、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうちの一部の噴射における噴射量を減少させる、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうち最も進角側の時期の噴射における噴射量のみを減少させる、請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記制御装置は、前記蒸発燃料のパージに伴って前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角するときの進角量を、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうち前記蒸発燃料のパージに伴って噴射量が減少される一部の噴射における噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定する、請求項４又は５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁から予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を点火プラグによって火炎伝播燃焼させ、火炎伝播燃焼によって生じる熱や圧力上昇を利用して残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるようにした内燃機関が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をキャニスタに吸着し、その吸着された蒸発燃料をキャニスタから吸気通路内へパージする蒸発燃料パージ装置が知られている（例えば、特許文献２）。特に、特許文献２に記載の内燃機関は、予混合圧縮自着火燃焼と通常燃焼とを切り換え可能に構成されると共に、予混合圧縮自着火燃焼時にのみ蒸発燃料の吸気通路へのパージを行っている。これにより、燃焼状態の悪化が抑制されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−００２３７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３１２６号公報
【特許文献３】特開２０１６−１８０３９３号公報
【特許文献４】特開２０１０−１０６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２に記載の内燃機関では、蒸発燃料を吸気通路へパージするときには、その分だけ燃料噴射弁からの燃料噴射量を減量側に補正するようにしている。これにより、燃焼室内に供給される燃料の総量を、機関負荷や機関回転速度等の機関運転状態に応じた最適な値に制御することができる。
【０００６】
ところが、特許文献１に記載したように、予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行う内燃機関では、燃料のパージに伴ってこれら予混合形成用燃料と着火アシスト燃料とを一律に減少させると、予混合気の自着火時期を適切に制御することができなくなり、その結果、混合気の燃焼悪化や機関出力の低下を招く。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行う内燃機関において、パージ燃料が導入されたときであっても混合気の燃焼悪化や機関出力の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、燃料タンク内の蒸発燃料を内燃機関の吸気通路内にパージする蒸発燃料パージ装置と、前記燃料噴射弁、前記点火プラグ及び前記蒸発燃料パージ装置を制御する制御装置とを備える、内燃機関であって、前記制御装置は、前記燃料噴射弁から予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、前記着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に該火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように前記予混合気形成用燃料及び前記着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに前記点火プラグによる点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であり、前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射量を変更することなく前記予混合気形成用燃料の噴射量を減少させる、内燃機関。
【００１０】
（２）前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角する、上記（１）に記載の内燃機関。
【００１１】
（３）前記制御装置は、前記蒸発燃料のパージに伴って前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角するときの進角量を、前記予混合気形成用燃料の噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定する、上記（２）に記載の内燃機関。
【００１２】
（４）前記制御装置は、前記予混合気形成用燃料の噴射を複数回に分けて行うと共に、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうちの一部の噴射における噴射量を減少させる、上記（２）に記載の内燃機関。
【００１３】
（５）前記制御装置は、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料を前記吸気通路内にパージするときには、パージしないときに比べて、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうち最も進角側の時期の噴射における噴射量のみを減少させる、上記（４）に記載の内燃機関。
【００１４】
（６）前記制御装置は、前記蒸発燃料のパージに伴って前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火プラグによる点火時期を進角するときの進角量を、前記複数回の予混合気形成用燃料の噴射のうち前記蒸発燃料のパージに伴って噴射量が減少される一部の噴射における噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定する、上記（４）又は（５）に記載の内燃機関。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予混合気形成用燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行う内燃機関において、パージ燃料が導入されたときであっても混合気の燃焼悪化や機関出力の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関全体の概略図である。
【図２】図２は、機関本体の断面図である。
【図３】図３は、各運転モードでの運転が行われる運転領域を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、吸気弁及び排気弁のリフト量の推移を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、吸気弁及び排気弁のリフト量の推移を示す図である。
【図５】図５は、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合における、クランク角と、燃料噴射率、点火時期及び熱発生率との関係を示す図である。
【図６】図６は、着火アシスト燃料の噴射開始時期と、混合気の燃焼に伴って発生する熱量が、その燃焼に伴って発生する総熱量の５０％に達する時期との関係を示す図である。
【図７】図７は、制御装置における機能ブロック図である。
【図８】図８は、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【図９】図９は、制御装置における一部の機能ブロック図である。
【図１０】図１０は、本実施形態における噴射量や噴射時期等の補正を行う制御である噴射補正制御のフローチャートである。
【図１１Ａ】図１１Ａは、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、メイン燃料の噴射時期と着火アシスト燃料の噴射時期の進角量との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、非パージ時とパージ時とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１８】
＜第一実施形態＞
≪内燃機関全体の説明≫
まず、図１及び図２を参照して第一実施形態に係る内燃機関１の構成について説明する。図１は、ガソリンを燃料とする内燃機関１の概略的な構成図である。図２は、内燃機関１の機関本体１０の概略的な断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示したように、内燃機関１は、機関本体１０、可変動弁機構２０、燃料供給装置３０、吸気系４０、排気系５０、ＥＧＲ機構６０、蒸発燃料パージ装置９０及び制御装置７０を備える。
【００２０】
機関本体１０は、複数の気筒１１が形成されたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とを備える。各気筒１１内には、各気筒１１内を往復運動するピストン１４が配置されている。ピストン１４とシリンダヘッド１３との間の気筒１１内には混合気が燃焼する燃焼室１５が形成されている。シリンダヘッド１３には、各気筒１１の中央付近において、燃焼室１５内の混合気に点火するための点火プラグ１６が設けられている。
【００２１】
シリンダヘッド１３には、吸気ポート１７及び排気ポート１８が形成されている。これら吸気ポート１７及び排気ポート１８は各気筒１１の燃焼室１５に連通している。燃焼室１５と吸気ポート１７との間には吸気弁２１が配置されて、この吸気弁２１が吸気ポート１７を開閉する。同様に、燃焼室１５と排気ポート１８との間には排気弁２２が配置されて、この排気弁２２が排気ポート１８を開閉する。
【００２２】
可変動弁機構２０は、各気筒の吸気弁２１を開閉駆動する吸気可変動弁機構２３と、各気筒の排気弁２２を開閉駆動する排気可変動弁機構２４とを備える。吸気可変動弁機構２３は、吸気弁２１の開弁時期、閉弁時期やリフト量を制御可能である。同様に、排気可変動弁機構２４は、排気弁２２の開弁時期、閉弁時期やリフト量を制御可能である。これら可変動弁機構２３、２４は、電磁アクチュエータによって吸気弁２１や排気弁２２を開閉駆動することで開弁時期等を変更するように構成されている。或いは、これら可変動弁機構２３、２４は、油圧等によって、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変更したり、カムプロフィールを変更したりすることで開弁時期等を変更するように構成されてもよい。
【００２３】
燃料供給装置３０は、燃料噴射弁３１、デリバリパイプ３２、燃料供給管３３、燃料ポンプ３４、及び燃料タンク３５を備える。燃料噴射弁３１は、各気筒１１の燃焼室１５内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド１３に配置されている。特に、本実施形態では、燃料噴射弁３１は、点火プラグ１６の電極部が燃料噴射弁３１からの燃料噴射領域Ｆ又はその近傍に位置するように、点火プラグ１６に隣接して各気筒１１の中央近傍に配置されている。
【００２４】
燃料噴射弁３１は、デリバリパイプ３２及び燃料供給管３３を介して燃料タンク３５に連結されている。燃料供給管３３には、燃料タンク３５内の燃料を圧送する燃料ポンプ３４が配置される。燃料ポンプ３４によって圧送された燃料は、燃料供給管３３を介してデリバリパイプ３２に供給され、燃料噴射弁３１が開弁されるのに伴って燃料噴射弁３１から燃焼室１５内に直接噴射される。
【００２５】
吸気系４０は、吸気枝管４１、サージタンク４２、吸気管４３、エアクリーナ４４、排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ４５、及びスロットル弁４６を備える。各気筒１１の吸気ポート１７はそれぞれ対応する吸気枝管４１を介してサージタンク４２に連通しており、サージタンク４２は吸気管４３を介してエアクリーナ４４に連通している。吸気管４３には、吸気管４３内を流通する吸入空気を圧縮して吐出する排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａと、コンプレッサ５ａによって圧縮された空気を冷却するインタークーラ４５とが設けられている。インタークーラ４５は、吸入空気の流れ方向においてコンプレッサ５ａの下流側に配置されている。スロットル弁４６は、インタークーラ４５とサージタンク４２との間の吸気管４３内に配置されている。スロットル弁４６は、スロットル弁駆動アクチュエータ４７によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。なお、吸気ポート１７、吸気枝管４１、サージタンク４２、及び吸気管４３は、燃焼室１５に吸気ガスを供給する吸気通路を形成する。
【００２６】
排気系５０は、排気マニホルド５１、排気管５２、排気ターボチャージャ５のタービン５ｂ、及び排気後処理装置５３を備える。各気筒１１の排気ポート１８は、排気マニホルド５１に連通しており、排気マニホルド５１は排気管５２に連通している。排気管５２には、排気ターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。タービン５ｂは、排気ガスのエネルギによって回転駆動せしめられる。排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａとタービン５ｂとは回転軸によって接続されており、タービン５ｂが回転駆動せしめられると、これに伴ってコンプレッサ５ａが回転し、よって吸入空気が圧縮せしめられる。また、排気管５２にはタービン５ｂの排気流れ方向下流側において排気後処理装置５３が設けられている。排気後処理装置５３は、排気ガスを浄化した上で外気中に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。なお、排気ポート１８、排気マニホルド５１、及び排気管５２は、燃焼室１５から排気ガスを排出する排気通路を形成する。
【００２７】
ＥＧＲ機構６０は、ＥＧＲ管６１と、ＥＧＲ制御弁６２と、ＥＧＲクーラ６３とを備える。ＥＧＲ管６１は、排気マニホルド５１とサージタンク４２とに連結され、これらを互いに連通させる。ＥＧＲ管６１には、ＥＧＲ管６１内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６３が設けられている。加えて、ＥＧＲ管６１には、ＥＧＲ管６１によって形成されるＥＧＲ通路の開口面積を変更することができるＥＧＲ制御弁６２が設けられている。ＥＧＲ制御弁６２の開度を制御することによって、排気マニホルド５１からサージタンク４２へ還流させるＥＧＲガスの流量が調整される。
【００２８】
蒸発燃料パージ装置９０は、蒸発燃料管９１と、キャニスタ９２と、開閉弁９３とを備える。蒸発燃料管９１は、燃料タンク３５の上部とサージタンク４２（又はサージタンク４２の排気上流側の吸気管４３）とに連通する。蒸発燃料管９１は、燃料タンク３５内において蒸発した蒸発燃料（燃料蒸気）を吸入すると共に、サージタンク４２又は吸気管４３内（すなわち、吸気通路内）に蒸発燃料を放出する。
【００２９】
キャニスタ９２は、燃料タンク３５内にて発生した蒸発燃料を補足するのに用いられる。キャニスタ９２の内部には吸着材として顆粒状の活性炭が充填されている。開閉弁９３は、蒸発燃料管９１の開閉を行う弁である。開閉弁９３が開かれているときにはキャニスタ内に保持されていた蒸発燃料がサージタンク４２又は吸気管４３へと供給され、開閉弁９３が閉じられているときには蒸発燃料はサージタンク４２又は吸気管４３へは供給されない。
【００３０】
制御装置７０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７１及び各種センサを備える。ＥＣＵ７１は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス７２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７５、入力ポート７６、及び出力ポート７７を備える。
【００３１】
シリンダヘッド１３には、各気筒１１内の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサ８１が配置される。また、デリバリパイプ３２には、デリバリパイプ３２内の燃料の圧力、すなわち燃料噴射弁３１から気筒１１内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するための燃圧センサ８２が設けられている。吸気管４３には、排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａの吸気流れ方向上流側に、吸気管４３内を流れる空気の流量を検出するエアフロメータ８３が設けられている。スロットル弁４６には、その開度（スロットル開度）を検出するためのスロットル開度センサ８４が設けられている。加えて、サージタンク４２には、サージタンク４２内の吸気ガスの圧力、すなわち気筒１１内に吸入される吸気ガスの圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ８５が設けられている。さらに、サージタンク４２には、サージタンク４２内の吸気ガスの温度、すなわち気筒１１内に吸入される吸気ガスの温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ８６が設けられている。これら、筒内圧センサ８１、燃圧センサ８２、エアフロメータ８３、スロットル開度センサ８４、吸気圧センサ８５及び吸気温センサ８６の出力は、対応するＡＤ変換器７８を介して入力ポート７６に入力される。
【００３２】
また、アクセルペダル８７にはアクセルペダル８７の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ８８が接続され、負荷センサ８８の出力電圧は対応するＡＤ変換器７８を介して入力ポート７６に入力される。したがって、本実施形態では、アクセルペダル８７の踏み込み量が機関負荷として用いられる。クランク角センサ８９は例えば機関本体１０のクランクシャフトが例えば１５度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７６に入力される。ＣＰＵ７５ではこのクランク角センサ８９の出力パルスから機関回転速度が計算される。
【００３３】
一方、ＥＣＵ７１の出力ポート７７は、対応する駆動回路７９を介して、内燃機関１の運転を制御する各アクチュエータに接続される。図１及び図２に示した例では、出力ポート７７は、点火プラグ１６、吸気可変動弁機構２３、排気可変動弁機構２４、燃料噴射弁３１、燃料ポンプ３４、スロットル弁駆動アクチュエータ４７、ＥＧＲ制御弁６２及び開閉弁９３に接続されている。ＥＣＵ７１は、これらアクチュエータを制御する制御信号を出力ポート７７から出力して、内燃機関１の運転を制御する。
【００３４】
≪基本的な燃焼制御≫
次に、図３〜図５を参照して、本実施形態の制御装置７０の制御部による基本的な燃焼制御について説明する。本実施形態では、制御装置７０の制御部は、火花点火運転モード（以下、「ＳＩ運転モード」という）と圧縮自着火運転モード（以下、「ＣＩ運転モード」という）との二つの運転モードにて内燃機関の運転を行う。
【００３５】
制御装置７０の制御部は、ＳＩ運転モードでは、基本的に燃焼室１５内に理論空燃比又は理論空燃比近傍の予混合気を形成し、この予混合気に点火プラグ１６による点火を行う。これにより、予混合気が燃焼室１５内で火炎伝播燃焼する。
【００３６】
また、制御装置７０の制御部は、ＣＩ運転モードでは、基本的に燃焼室１５内に理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば、３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させる。特に、本実施形態では、予混合気として、燃焼室１５の中央部に可燃層を有すると共に気筒１１の内壁面周りに空気層を有する成層予混合気を形成している。
【００３７】
予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて空燃比をリーンにしても実施することができ、また圧縮比を高くしても実施することができる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施することで、燃料消費量を低減させることができると共に熱効率を向上させることができ、結果として燃費性能を向上させることができる。また、予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて燃焼温度が低くなるため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。さらに燃料の周りには十分な酸素が存在するため、未燃ＨＣの発生も抑制することができる。
【００３８】
また、予混合圧縮自着火燃焼では、燃焼室１５内で混合気が自着火するまでには反応時間が必要であり、機関回転速度が高くなると、混合気が自着火するのに必要な反応時間を確保することができなくなると共に単位時間当たりの圧力上昇が高くなり過ぎて燃焼騒音が大きくなる。このため、機関回転速度が高い領域ではＳＩ運転モードでの運転が行われる。また、機関負荷が高くなって内燃機関による発生トルクが大きくなるとノッキングが発生することになり、良好な自着火燃焼を行うことができなくなる。また、この場合にも、単位時間当たりの圧力上昇が高くなり過ぎて燃焼騒音が大きくなる。このため、機関負荷が高い領域でもＳＩ運転モードでの運転が行われる。この結果、本実施形態では、機関負荷及び機関回転速度から把握される機関運転状態が図３において実線で囲まれた自着火運転領域ＲＲ内にあれば、ＣＩ運転モードにより内燃機関が運転され、自着火運転領域ＲＲ外の領域にあれば、ＳＩ運転モードにより内燃機関が運転される。
【００３９】
次に、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照して、本実施形態のＣＩ運転モードにおける可変動弁機構２０、点火プラグ１６及び燃料噴射弁３１の制御について説明する。
【００４０】
予混合圧縮自着火燃焼を実施するには、予混合気を自着火させることが可能な温度まで各気筒１１内の温度（筒内温度）を上昇させる必要があり、ＳＩ運転モード中のように予混合気を燃焼室１５内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、例えば図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＣＩ運転モード中は、必要に応じて排気弁２２が排気行程の他に吸気行程でも開弁するように排気可変動弁機構２４を制御している。このように、排気弁２２を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に或る気筒から排出された高温の排気ガスを直後の吸気行程中にその気筒に吸い戻させることができる。これにより筒内温度を上昇させて、各気筒１１の筒内温度を、予混合圧縮自着火燃焼を実施可能な温度に維持している。
【００４１】
図４Ａに示すように、吸気弁２１のリフト量が小さいときに排気弁２２を開弁すれば、多量の排気ガスを自気筒に吸い戻すことができるので、筒内温度を大きく上昇させることができる。一方で図４Ｂに示すように、吸気弁２１のリフト量がある程度大きくなった後に排気弁２２を開弁すれば、筒内にある程度空気（新気）が吸入された後に排気ガスが吸い戻されることになるので、自気筒に吸い戻される排気ガスの量を抑えて筒内温度の上昇幅を抑えることができる。このように、排気弁２度開き動作を実施する時期に応じて、筒内温度の上昇幅を制御することができる。なお、予混合圧縮自着火燃焼を行うにあたって、筒内温度を或る程度上昇させることができれば、必ずしも排気弁２度開き動作を実施する必要はない。
【００４２】
加えて、本実施形態では、ＣＩ運転モードにおいても、点火プラグ１６によって混合気への点火が行われる。より詳細には、予混合気を燃焼室１５内で圧縮自着火燃焼させるにあたって、点火プラグ１６による着火アシストを行って燃料の一部を火炎伝播燃焼させ、この火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼を実施している。
【００４３】
図５は、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合における、クランク角と、燃料噴射率、点火時期及び熱発生率との関係を示す図である。熱発生率（ｄＱ／ｄθ）［Ｊ／ｄｅｇ．ＣＡ］とは、混合気の燃焼によって生じる単位クランク角あたりの熱量、すなわち単位クランク角あたりの熱発生量Ｑを意味する。図中の実線Ｍは、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合の熱発生率の推移を、図中の一点鎖線Ｎは、着火アシストを実施せずに予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合の熱発生率の推移を、それぞれ示している。
【００４４】
図５に示したように、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合には、燃料噴射弁３１によるメイン燃料（予混合気形成用燃料）の噴射、燃料噴射弁３１による着火アシスト燃料の噴射、及び点火プラグ１６による点火が順次行われる。
【００４５】
メイン燃料の噴射は、吸気行程から圧縮行程中の任意の時期Ｔｉｊｍに行われる。メイン燃料の噴射量は、各サイクルにおける総燃料噴射量の半分以上であることが好ましい。メイン燃料の噴射により燃焼室１５内には予混合気が形成される。なお、図５に示した例では、メイン燃料を圧縮行程中に１度だけ噴射する態様を示しているが、メイン燃料を複数回に分けて噴射するようにしてもよい。
【００４６】
着火アシスト燃料の噴射は、メイン燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期Ｔｉｊａ（例えば、−１０［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］程度）に行われる。着火アシスト燃料の噴射により、点火プラグ１６の周りには、メイン燃料の噴射によって燃焼室１５内に形成されている予混合気よりもリッチな空燃比のリッチ混合気が形成される。
【００４７】
点火プラグ１６による点火は、着火アシスト燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期（例えば、−８［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］程度）に行われる。これにより、点火プラグ１６の周りに形成されていたリッチ混合気（着火アシスト燃料）が点火され、主にこのリッチ混合気が火炎伝播燃焼せしめられる。斯かるリッチ混合気の火炎伝播燃焼により図５に熱発生率パターンＭ１で示したように熱が発生し、このように発生した熱により筒内温度が強制的に上昇せしめられ、これにより予混合気（メイン燃料）が圧縮自着火せしめられる。斯かる予混合気の圧縮自着火燃焼により図５に熱発生率パターンＭ２で示したように熱が発生する。この結果、火炎伝播燃焼及び圧縮自着火燃焼が生じた燃焼室１５では、熱発生率パターンＭで示したように熱発生率が推移することになる。
【００４８】
図６は、着火アシスト燃料の噴射開始時期（図５におけるＴｉｊａ）と、混合気の燃焼に伴って発生する熱量がその燃焼に伴って発生する総熱量の５０％に達する時期（以下、「熱発生５０％達成時期」という）との関係を示す図である。特に、図６は、メイン燃料の噴射時期及び噴射量を固定すると共に点火プラグ１６による点火を着火アシスト燃料の噴射開始後、２［ｄｅｇ．ＣＡ］に行った場合を示している。
【００４９】
図６からわかるように、着火アシスト燃料の噴射開始時期が進角されるほど、熱発生率５０％達成時期も進角せしめられる。熱発生率５０％達成時期は、メイン燃料の噴射時期及び噴射量を固定していることから、メイン燃料の着火時期に応じて変化しているものと考えられる。したがって、着火アシスト燃料の噴射開始時期を変更することによって、メイン燃料の着火時期を変更することができる。したがって、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、予混合気の自着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。
【００５０】
以上より、本実施形態では、制御装置７０の制御部は、燃料噴射弁３１からメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を点火プラグ１６によって火炎伝播燃焼させると共に、火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように、メイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であるといえる。
【００５１】
なお、本実施形態にように、着火アシスト制御を行った場合には、熱発生率からメイン燃料の自着火時期を直接導き出すことはできない。これは、メイン燃料が自着火するときには着火アシスト燃料の燃焼に伴って燃焼室１５内では既に熱発生が始まっているためである。そこで、本実施形態では、図５に示したように、熱発生率の上昇率が最も高い時の熱発生率の曲線の接線（図５の一点鎖線の直線）と熱発生率０の直線とが交差する時期をメイン燃料の実際の自着火時期として算出する。
【００５２】
また、本実施形態では、ＣＩ運転モードにおいて着火アシスト制御が行われている。しかしながら、ＣＩ運転モードにて常に着火アシスト制御が行われなくてもよく、自着火運転領域ＲＲ内の一部の領域（例えば、自着火運転領域ＲＲ内のうち負荷の低い領域）では、例えば着火アシストを行わずにメイン燃料の噴射のみによって予混合圧縮自着火燃焼を行わせるようにしてもよい。したがって、この場合には、着火アシスト燃料の噴射及び点火プラグ１６による点火は行われない。
【００５３】
≪ＣＩ運転モードにおける燃焼制御≫
次に、図７を参照して、ＣＩ運転モードにおける燃焼制御について説明する。図７は、制御装置７０における機能ブロック図である。
【００５４】
図７に示したように、制御装置７０は、目標自着火時期算出部Ａ１、基本操作量算出部Ａ２、筒内状態量算出部Ａ３、予想自着火時期算出部Ａ４、目標・予想差分算出部Ａ５、操作補正量算出部Ａ６、操作量算出部Ａ７、実自着火時期算出部Ａ８、及び目標・実差分算出部Ａ９を備える。
【００５５】
目標自着火時期算出部Ａ１は、機関負荷ＬＤ、機関回転速度ＮＥ及び目標効率（例えば、エコモードやスポーツモードを運転者が選択することによって決まる）等に基づいて目標自着火時期Ｔｉｇｔを算出する目標自着火時期算出処理を行う。例えば、機関回転速度ＮＥが早くなるほど目標自着火時期は早い時期に設定される。
【００５６】
基本操作量算出部Ａ２は、目標自着火時期算出部Ａ１によって算出された目標自着火時期Ｔｉｇｔに基づいて、内燃機関の運転に関するアクチュエータの各操作パラメータの基本操作量Ｘｂａｓｅを算出する基本操作量算出処理を行う。斯かるアクチュエータには、燃料噴射弁３１、吸気弁２１、排気弁２２、スロットル弁４６、排気ターボチャージャ５のウェイストゲートバルブ（図示せず）、ＥＧＲ制御弁６２等が含まれる。また、例えば、燃焼室１５内にオゾンを供給するオゾン供給装置が設けられている場合、ＥＧＲクーラ６３に供給する冷却水の流量を制御する水量制御装置が設けられている場合、燃料噴射弁３１から噴射する燃料の性状を変更する燃料性状変更装置が設けられている場合には、これらオゾン供給装置、水量制御装置及び燃料性状変更装置は上記アクチュエータに含まれる。
【００５７】
操作パラメータは、これらアクチュエータを操作するのに必要なパラメータである。したがって、例えば、アクチュエータとして燃料噴射弁３１を考えた場合、燃料噴射弁３１から行う各噴射の噴射時期Ｔｉｊや噴射量Ｑｉｊ、燃料噴射弁３１から噴射される燃料の圧力（燃圧）等が操作パラメータに該当する。また、アクチュエータとして吸気弁２１や排気弁２２を考えた場合、吸気弁２１の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣや、排気弁２２の開弁時期ＥＶＯ及び閉弁時期ＥＶＣ等が操作パラメータに該当する。加えて、アクチュエータとしてスロットル弁４６やＥＧＲ制御弁６２を考えた場合、スロットル弁４６の開度Ｄｓｌ及びＥＧＲ制御弁６２の開度Ｄｅｇｒ等が操作パラメータに該当する。
【００５８】
したがって、基本操作量算出部Ａ２では、燃料噴射弁３１からの基本噴射時期Ｔｉｊｂａｓｅ、基本噴射量Ｑｉｊ、基本燃圧、吸気弁２１の基本開弁時期ＩＶＯｂａｓｅ及び基本閉弁時期ＩＶＣｂａｓｅ、排気弁２２の基本開弁時期ＥＶＯｂａｓｅ及び基本閉弁時期ＥＶＣｂａｓｅ、スロットル弁４６の基本開度Ｄｓｌｂａｓｅ、並びにＥＧＲ制御弁６２の基本開度Ｄｅｇｒｂａｓｅ等が算出されることになる。なお、本明細書では、これら各操作パラメータの基本操作量をまとめてＸｂａｓｅで表す。
【００５９】
斯かるアクチュエータの操作パラメータの基本操作量Ｘｂａｓｅは、例えば、目標自着火時期Ｔｉｇｔに加えて機関負荷ＬＤ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、これら目標自着火時期Ｔｉｇｔ、機関負荷ＬＤ及び機関回転速度ＮＥと各操作パラメータの基本操作量Ｘｂａｓｅとの関係を表すマップや計算式を用いて算出される。なお、各操作パラメータの基本操作量Ｘｂａｓｅは、目標自着火時期Ｔｉｇｔ、機関負荷ＬＤ及び機関回転速度ＮＥに加えて、他のパラメータ（例えば、目標効率や冷却水の温度等）に基づいて設定されてもよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、目標自着火時期Ｔｉｇｔに基づいて基本操作量算出部Ａ２にて各操作パラメータの基本操作量Ｘｂａｓｅが算出されている。しかしながら、目標自着火時期算出部Ａ１と基本操作量算出部Ａ２とをまとめて、機関負荷ＬＤや機関回転速度ＮＥ等に基づいて目標自着火時期Ｔｉｇｔ及び基本操作量Ｘｂａｓｅを同時に算出するようにしてもよい。この場合、例えば、機関負荷ＬＤ及び機関回転速度ＮＥに基づいて各アクチュエータの各操作パラメータの基本操作量を設定すると、各操作パラメータの操作量をこのような基本操作量に設定したときに予混合気が自着火するであろう時期が予混合気の目標自着火時期Ｔｉｇｔとして算出される。
【００６１】
筒内状態量算出部Ａ３は、燃焼室１５内の状態量（筒内状態量）を算出する状態量算出処理を行う。筒内状態量としては、例えば、燃焼室１５内の混合気の当量比φｃ、筒内圧力Ｐｃ、筒内温度Ｔｃ、混合気中の酸素濃度Ｏｃ、燃料のオクタン価等が挙げられる。また、筒内状態量算出部Ａ３は、例えば吸気弁２１の閉弁時等、燃焼室１５内で混合気の自着火が開始する前の時点で、吸気弁２１が閉弁してから予混合気が自着火するまでの筒内状態量の推移を予想して算出する。
【００６２】
筒内状態量算出部Ａ３は、機関負荷ＬＤや機関回転速度ＮＥ等に基づいた数値計算モデルによって、筒内状態量を算出する。数値計算モデルによって筒内状態量を算出するにあたっては、各種センサの計測値が利用される。例えば、当量比φｃを算出するにあたっては、エアフロメータ８３によって計測された吸入空気量や、ＥＣＵ７１から燃料噴射弁３１への制御信号に基づいて算出された燃料噴射量等が利用される。
【００６３】
予想自着火時期算出部Ａ４は、筒内状態量算出部Ａ３で算出された各状態量の推移に基づいて、予想自着火時期Ｔｉｇｅを算出する予想自着火時期算出処理を行う。予想自着火時期Ｔｉｇｅの算出は、例えば、Livengood-Wuの積分式に基づく下記式（１）を用いて行われる。
【数１】
2018178980.tif 000003
【００６４】
上記式（１）のτは、燃焼室１５内に噴射された燃料が自着火に至るまでの時間（以下「着火遅れ時間」という。）である。Ｐは筒内圧力、Ｔは筒内温度、φは当量比、ＯＮはオクタン価、ＲＥＳは残留ガス割合（ＥＧＲ率）、Ｅは活性化エネルギ、Ｒは一般ガス定数である。Ａ、α、β、γ、δは、それぞれ同定定数である。
【００６５】
式（１）において、燃料噴射を開始した時期（時刻ｔｓ）からの着火遅れ時間の逆数（１／τ）を時間積分したときに、燃料噴射の開始時期から積分値が１となるまでの時間（ｔｅ−ｔｓ）が着火遅れ時間τとなる。したがって、筒内圧力Ｐ及び筒内温度Ｔにおける着火遅れ時間の逆数（１／τ）を、メイン燃料の目標噴射時期Ｔｉｊｔ（時刻ｔｓ）から時間積分したときに、積分値が１となる時刻ｔｅが予混合気の予想自着火時期Ｔｉｇｅとなる。筒内状態量算出部Ａ３によって算出された各状態量を式（１）に代入することで予想自着火時期Ｔｉｇｅが算出される。
【００６６】
目標・予想差分算出部Ａ５は、目標自着火時期算出部Ａ１によって算出された目標自着火時期Ｔｉｇｔから予想自着火時期算出部Ａ４によって算出された予想自着火時期Ｔｉｇｅを減算することによって目標・予想差分ΔＴｉｇを算出する目標・予想差分算出処理を行う。
【００６７】
操作補正量算出部Ａ６は、目標・予想差分算出部Ａ５において算出された目標・予想差分ΔＴｉｇに基づいて、この目標・予想差分ΔＴｉｇがゼロになるように各アクチュエータの各操作パラメータの補正量を算出する補正量算出処理を行う。換言すると、操作補正量算出部Ａ６は、目標・予想差分ΔＴｉｇがゼロになるように各アクチュエータの各操作パラメータを補正しているといえる。
【００６８】
例えば、アクチュエータとして燃料噴射弁３１を考えた場合、操作補正量としては、燃料噴射弁３１からの燃料噴射時期の補正量ΔＴｉｊ、燃料噴射弁３１からの燃料噴射量の補正量ΔＱｉｊ等が挙げられる。アクチュエータとして可変動弁機構２０を考えた場合、補正量としては、吸気弁２１の開弁時期の補正量ΔＩＶＯ及び閉弁時期の補正量ΔＩＶＣ、並びに排気弁２２の開弁時期の補正量ΔＥＶＯ及び閉弁時期の補正量ΔＥＶＣ等が挙げられる。アクチュエータとしてスロットル弁４６やＥＧＲ制御弁６２を考えた場合、補正量としてはスロットル弁４６の開度Ｄｓｌの補正量ΔＤｓｌやＥＧＲ制御弁６２の開度Ｄｅｇｒの補正量ΔＤｅｇｒが挙げられる。なお、本明細書では、これら操作補正量をまとめてΔＸで表す。
【００６９】
なお、操作量の補正対象となるアクチュエータは、これら燃料噴射弁３１等に限らず、ウェイストゲートバルブ等、他のアクチュエータが含まれてもよい。同様に、補正対象となる操作パラメータも、上述した燃料噴射時期Ｔｉｊ等に限らず、他の操作パラメータが含まれてもよい。
【００７０】
操作量算出部Ａ７は、各アクチュエータの操作パラメータの最終的な操作量Ｘを算出する操作量算出処理を行う。具体的には、基本操作量算出部Ａ２において算出された基本操作量Ｘｂａｓｅに、操作補正量算出部Ａ６において算出された操作補正量ΔＸを加算することによって、最終的な操作量Ｘを算出する（Ｘ＝Ｘｂａｓｅ＋ΔＸ）。具体的には、例えば、基本操作量算出部Ａ２において算出された基本燃料噴射時期Ｔｉｊｂａｓｅに操作補正量算出部Ａ６において算出された燃料噴射時期の補正量ΔＴｉｊを加えることによって最終的な燃料噴射時期Ｔｉｊを算出する（Ｔｉｊ＝Ｔｉｊｂａｓｅ＋ΔＴｉｊ）。他の操作パラメータについても同様な演算が行われる。このようにして算出された最終的な操作量Ｘが各アクチュエータに指令値として入力され、各アクチュエータではこの最終的な操作量Ｘに一致するように作動せしめられる。
【００７１】
実自着火時期算出部Ａ８は、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて、予混合気の実際の自着火時期（以下、「実自着火時期」という）を算出する実自着火時期算出処理を行う。具体的には、筒内圧力を検出する筒内圧センサ８１の出力に基づいて燃焼室１５内での混合気の燃焼終了後に熱発生率の推移を算出し、この熱発生率の推移に基づいて予混合気の実自着火時期を算出する。なお、上述したように、着火アシスト制御を行った場合には、熱発生率からメイン燃料の自着火時期を直接導き出すことはできないため、例えば、図５を用いて説明したように熱発生率の上昇率が最も高い時の熱発生率に基づいて実自着火時期が算出される。
【００７２】
目標・実差分算出部Ａ９は、目標自着火時期算出部Ａ１によって算出された目標自着火時期Ｔｉｇｔから実自着火時期算出部Ａ８によって算出された実自着火時期Ｔｉｇａを減算することによって目標・実差分ΔＴｉｇ’を算出する目標・実差分算出処理を行う。
【００７３】
目標・実差分算出部Ａ９において算出された目標・実差分ΔＴｉｇ’は、筒内状態量算出部Ａ３、予想自着火時期算出部Ａ４及び操作補正量算出部Ａ６に入力される。筒内状態量算出部Ａ３は、目標・実差分ΔＴｉｇ’に基づいて筒内状態量の補正を行う。また、予想自着火時期算出部Ａ４は、目標・実差分ΔＴｉｇ’を考慮して目標・実差分ΔＴｉｇ’が小さくなるように予想自着火時期Ｔｉｇｅを算出する。加えて、操作補正量算出部Ａ６は、目標・実差分ΔＴｉｇ’を考慮して、目標・実差分ΔＴｉｇ’が小さくなるように各操作パラメータの補正量ΔＸを算出する。
【００７４】
≪燃料パージの影響≫
ところで、上述したように、本実施形態に係る内燃機関は、蒸発燃料パージ装置９０を備えている。蒸発燃料パージ装置９０では、燃料タンク３５内に生じた蒸発燃料がキャニスタ９２に保持されると共に、開閉弁９３を開くことによってキャニスタ９２に保持されていた蒸発燃料がサージタンク４２又は吸気管４３にパージされる。開閉弁９３の開閉はＥＣＵ７１によって行われ、例えば機関負荷等に基づいて開閉が制御される。
【００７５】
したがって、蒸発燃料の供給条件が成立して開閉弁９３を開弁するパージ制御が行われると、吸気通路内には蒸発燃料が供給され、よって燃焼室１５には蒸発燃料を含んだ吸気ガスが供給されることになる。このようにパージ制御が行われて蒸発燃料を含んだ吸気ガスが供給された場合、燃料噴射弁３１からの噴射量をパージ制御が行われていない場合と同一にすると、燃焼室１５内には過剰な燃料が供給されてしまうことになる。この結果、内燃機関によって得られる機関出力が、機関負荷に応じた機関出力よりも大きなものとなってしまう。
【００７６】
したがって、パージ制御に伴う機関出力の変動を抑制するためには、パージ制御によって供給される蒸発燃料の分だけ燃料噴射弁３１から供給する総燃料量を減少させることが必要となる。このように燃料噴射弁３１から供給する総燃料量を減少させることにより、パージ制御の開始前後での燃焼室１５内へ供給される総燃料量は変化しなくなり、結果的にパージ制御の開始前後での機関出力の変動を抑制することができる。
【００７７】
ところで、上述したように、本実施形態では、着火アシスト制御が行われる。このため、各サイクルにおいて、燃料噴射弁３１からはメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射との２回の噴射が行われる。したがって、パージ制御を行う際には、メイン燃料の噴射量及び着火アシスト燃料の噴射量を共に同一の割合だけ減少させることが考えられる。
【００７８】
ここで、図６を参照して説明したように、着火アシスト燃料の噴射は予混合気の着火時期を制御するのに用いられる。そして着火アシスト燃料の噴射量が減少すると、これに伴って着火アシスト燃料が火炎伝播燃焼することによって生じる発熱量が減少する。このように着火アシスト燃料の燃焼に伴う発熱量が低下すると、予混合気の温度が上昇しにくくなり、結果的に予混合気の着火時期が遅くなる。すなわち、着火アシスト燃料の噴射量を減少させると、予混合気の着火時期が大きく変化してしまう。
【００７９】
≪パージ時における燃焼制御≫
そこで、本実施形態では、基本操作量算出部Ａ２において、蒸発燃料パージ装置９０により蒸発燃料のパージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射量を変更することなく、メイン燃料の噴射量のみを減少させるように各燃料の噴射量が算出される。
【００８０】
図８は、パージ制御を行っていないとき（非パージ時）と行っているとき（パージ時）とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。図８に示したように、パージ制御を行っているときにおけるメイン燃料の噴射量（図８中の網掛けされた部分の面積が噴射量に相当）はパージ制御を行っていないときにおけるメイン燃料の噴射量よりも少なくされる。このときメイン燃料の噴射量は、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【００８１】
特に、本実施形態では、パージ制御を行っているときに、パージ制御の実行によって各燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量が算出される。蒸発燃料の供給量は、例えば開閉弁９３が開かれているときの吸気通路内の負圧等に基づいて算出される。すなわち、開閉弁９３が開かれているときの吸気通路内の負圧が高いほど、蒸発燃料管９１を介して吸気通路に供給されるガスの流量が多くなり、よって蒸発燃料の供給量が多くなる。本実施形態では、このようにして算出された蒸発燃料の量が基本操作量算出部Ａ２に入力されると共に、基本操作量算出部Ａ２では、入力された蒸発燃料の量に相当する量だけメイン燃料の噴射量が減少せしめられるようにメイン燃料の噴射量が算出される。
【００８２】
なお、蒸発燃料の量は、吸気通路内の負圧に加えて、吸気通路内の負圧以外のパラメータに基づいて算出されてもよい。また、上記実施形態では、吸気通路内の負圧等に基づいて蒸発燃料の量を算出し、算出された蒸発燃料の量に基づいてメイン燃料の噴射量を減少させている。しかしながら、吸気通路内の負圧等に基づいて、直接、メイン燃料の噴射量を減少させる量を算出してもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、パージ制御を行っているときのメイン燃料の噴射時期とパージ制御を行っていないときのメイン燃料の噴射時期は同一の時期とされる。加えて、図８に示したように、本実施形態では、パージ制御を行っているときの着火アシスト燃料の噴射量はパージ制御を行っていないときの着火アシスト燃料の噴射量のまま維持され、よって両者は等しいものとされる。
【００８４】
本実施形態によれば、燃焼室１５に供給される燃料の総量は、パージ制御を行っているときと行っていないときとで等しくなるため、パージ制御の開始及び終了に伴って機関出力が変動するのを抑制することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、着火アシスト燃料の噴射量がパージ制御を行っているときと行っていないときとで等しくなるため、着火アシスト燃料の燃焼に伴う発熱量がパージ制御を行っているときと行っていないときとで等しくなる。この結果、燃焼室１５内の温度は、着火アシスト燃料を噴射して点火プラグ１６による点火が行われてから、パージ制御を行っているときと行っていないときとで同じように上昇する。したがって、本実施形態によれば、メイン燃料によって形成された予混合気が自着火する時期がパージ制御を行っているときと行っていないときとでずれてしまうのを抑制することができる。
【００８６】
加えて、本実施形態では、基本操作量算出部Ａ２において各燃料の噴射時期を算出するにあたり、蒸発燃料パージ装置９０により蒸発燃料のパージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期を進角するようにしている。
【００８７】
図８に示したように、本実施形態では、パージ制御を行っていないときにおいて、着火アシスト燃料の噴射は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の第１噴射時期Ｔｉｊａ１において行われている。一方、パージ制御を行っているときにおいては、着火アシスト燃料の噴射は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１よりも進角側の第２噴射時期Ｔｉｊａ２において行われている。
【００８８】
加えて、図８に示したように、本実施形態では、パージ制御を行っていないときにおいて、点火プラグ１６による点火は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１の直後（例えば、２［ｄｅｇ．ＣＡ］後）に行われる。同様に、パージ制御を行っているときには、点火プラグ１６による点火は第２噴射時期Ｔｉｊａ２の直後（例えば、２［ｄｅｇ．ＣＡ］後）に行われる。したがって、点火プラグ１６による点火時期も、パージ制御を行っているときには行っていないときに比べて進角せしめられる。
【００８９】
また、本実施形態では、基本操作量算出部Ａ２において、パージ制御を行っているときには、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量が多くなるほど、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期が大きく進角せしめられるように進角量が算出される。上述したように、蒸発燃料の供給量は、例えば開閉弁９３が開かれているときの吸気通路内の負圧等に基づいて算出される。
【００９０】
なお、上記実施形態では、吸気通路内の負圧等に基づいて蒸発燃料の量を算出し、算出された蒸発燃料の量に基づいて、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期の進角量を算出している。しかしながら、吸気通路内の負圧等に基づいて、直接、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期の進角量を算出してもよい。
【００９１】
ここで、パージ制御を行っているときには、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期を進角させる理由について説明する。ガソリン燃料から発生する蒸気（蒸発燃料）は、低沸点成分を多く含み、特に常温近傍でガソリン燃料が発生する蒸気はプロパン、ブタン、ペンタンを含んでいる。これらプロパン及びブタンは、ガソリンと比較してオクタン価が高く、よって非常に自着火しにくい。換言すると、蒸発燃料パージ装置９０を介して燃焼室１５に供給された蒸発燃料は、燃料噴射弁３１によって燃焼室１５に供給された燃料よりも自着火しにくい。したがって、パージ制御によって供給された蒸発燃料と燃料噴射弁３１から供給された燃料とからなる予混合気は、燃料噴射弁３１から供給された燃料のみからなる予混合気よりも自着火しにくい。この結果、パージ制御が行われているときには、上述したようにメイン燃料の噴射量を減少させて燃焼室１５内に供給される燃料の総量を非パージ時と同程度に保ったとしても、予混合気の自着火時期が遅くなる。このように自着火時期が最適な時期から遅れると、例えば機関出力の低下を招くことになる。
【００９２】
これに対して、本実施形態では、パージ制御を行っているときには、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角される。特に、本実施形態では、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量（割合）が多くなるほど、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期がより大きく進角せしめられる。ここで、メイン燃料から蒸発燃料への変更量が多ければ、その分だけ予混合気は自着火しにくくなり、よって予混合気の自着火時期が遅くなる。したがって、本実施形態のように蒸発燃料の供給量が多くなるほど進角量を多くすることで、パージ制御の実行によりメイン燃料の一部が蒸発燃料に変更されることによって予混合気の自着火時期に生じる遅れに相当する期間だけ、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期を進角させることができる。これにより、蒸発燃料の増大に伴う予混合気の自着火時期の遅れを抑制することができる。
【００９３】
次に、図９を参照して、パージ制御を行っているときにおける予想自着火時期の補正について説明する。上述したように、本実施形態では、パージ制御を行っているときには、燃焼室１５に蒸発燃料を供給すると共にこれに対応する量だけメイン燃料の噴射量を減少させるようにしている。また、蒸発燃料のオクタン価が高いことから、このような制御を行ったときには、予混合気は自着火しにくくなる。すなわち、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量が多くなるほど、予想自着火時期は遅くなるといえる。そこで、本実施形態では、燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量に応じて予想自着火時期を補正するようにしている。
【００９４】
図９は、制御装置７０における一部の機能ブロック図である。図９に示したように、制御装置７０は、予想自着火時期算出部Ａ４と、目標・予想差分算出部Ａ５とを備える。加えて、本実施形態では、自着火時期補正量算出部Ａ１１と、自着火時期パージ補正部Ａ１２とを備える。
【００９５】
本実施形態では、予想自着火時期算出部Ａ４は、筒内状態量算出部Ａ３で算出された各状態量の推移に基づいて、基本予想自着火時期Ｔｉｇｅ’を算出する。また、目標・予想差分算出部Ａ５は、目標自着火時期算出部Ａ１によって算出された目標自着火時期Ｔｉｇｔから予想自着火時期Ｔｉｇｅを減算することによって目標・予想差分ΔＴｉｇを算出する。
【００９６】
自着火時期補正量算出部Ａ１１は、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量（パージ量）に基づいて、予想自着火時期の補正量ΔＴｉｇｅを算出する予想自着火時期補正量算出処理を行う。具体的には、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量が多くなるほど、予想自着火時期の補正量ΔＴｉｇｅが大きくなるように補正量ΔＴｉｇｅの算出が行われる。なお、上述したように、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量は、例えば、吸気通路内の負圧に基づいて算出される。
【００９７】
自着火時期補正量算出部Ａ１１において算出された予想自着火時期の補正量ΔＴｉｇｅは自着火時期パージ補正部Ａ１２に入力される。自着火時期パージ補正部Ａ１２は、予想自着火時期算出部Ａ４によって算出された基本予想自着火時期Ｔｉｇｅ’に自着火時期補正量算出部Ａ１１によって算出された予想自着火時期の補正量ΔＴｉｇｅ’を加算することによって、予想自着火時期Ｔｉｇｅが算出される。
【００９８】
本実施形態では、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量に基づいて予想自着火時期が補正されるため、比較的正確に予想自着火時期を算出することができる。
【００９９】
なお、上記実施形態では、パージ制御を行っているときの予想自着火時期は、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量に基づいて算出された予想自着火時期の補正量ΔＴｉｇｅを用いて算出されている。しかしながら、パージ制御を行っているときの予想自着火時期の算出は、必ずしも上述したような手法を用いなくてもよく、別の方法で行われてもよい。
【０１００】
別の手法としては、例えば、パージ制御を行っているときの筒内状態量算出部Ａ３及び予想自着火時期算出部Ａ４における計算方法を変更することが挙げられる。具体的には、筒内状態量算出部Ａ３では、パージ制御の有無に応じて、当量比及びオクタン価が異なるようにこれらパラメータの値の算出が行われる。
【０１０１】
ここで、パージ制御を行っているときには、燃焼室１５内に吸気ガスが導入された時点で既に吸気ガス中には燃料（蒸発燃料）が含まれていると共に、その一方でパージ制御を行っていないときに対して燃料噴射弁３１からの燃料噴射量が減少せしめられる。したがって、パージ制御を行っているときと、行っていないときでは、燃焼室１５内の混合気における当量比の推移が変化する。したがって、筒内状態量算出部Ａ３では、パージ制御を行っているときと行っていないときとで、当量比の推移が異なるように当量比の算出が行われる。
【０１０２】
また、上述したように、パージ制御によって燃焼室１５に供給される蒸発燃料のオクタン価は、燃料噴射弁３１から供給される燃料のオクタン価に比べて高い。したがって、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、燃焼室１５内に供給される燃料のオクタン価が高くなる。したがって、筒内状態量算出部Ａ３では、パージ制御が行われているときには、行われていないときに比べて、算出されるオクタン価が高くなるようにオクタン価の算出が行われる。
【０１０３】
このように、筒内状態量算出部Ａ３で算出される当量比及びオクタン価が、パージ制御を行っているときと行っていないときとで異なったものとなる。この結果、予想自着火時期算出部Ａ４において、上記式（１）を用いて予想自着火時期を算出する際に式（１）の当量比φ及びオクタン価ＯＮに代入する値が変化する。これにより、パージ制御が行われているときであっても、予混合気の予想自着火時期を適切に算出することができる。
【０１０４】
また、予想自着火時期算出部Ａ４では、パージ制御を行っていないときには、メイン燃料の目標噴射時期から時間積分が行われている。しかしながら、パージ制御を行っているときには、吸気ガスと共に蒸発燃料が燃焼室１５内に供給されるため、メイン燃料の噴射開始前から燃焼室１５内には燃料が供給されることになる。したがって、予想自着火時期算出部Ａ４では、パージ制御を行っているときには、メイン燃料の目標噴射時期よりも早くから時間積分が行われる。例えば、メイン燃料の噴射時期が吸気弁２１の閉弁時期以降である場合には、パージ制御を行っているときには、吸気弁２１の閉弁時期から式（１）の時間積分が開始される（式（１）の時刻ｔｓが吸気弁２１の閉弁時期とされる）。このように、パージ制御が行われているときには、行われていないときに対して式（１）の積分期間を変更することにより、パージ制御が行われているときであっても予混合気の予想自着火時期を適切に算出することができるようになる。
【０１０５】
≪フローチャートの説明≫
図１０は、本実施形態における噴射量や噴射時期等の補正を行う制御である噴射補正制御のフローチャートである。図示した制御ルーチンは、基本操作量算出部Ａ２において、一定時間間隔で実行される。
【０１０６】
まず、ステップＳ１１において、現在の状態がパージ制御の実行中であるか否かが判定される。パージの制御中であるか否かは、例えば、ＥＣＵ７１から開閉弁９３への指示値に基づいて判定される。ＥＣＵ７１により開閉弁９３が閉弁されているときには、パージ制御の実行中ではないと判定される。この場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ＥＣＵ７１により開閉弁９３が開弁されているときには、パージ制御の実行中であると判定される。この場合には、制御ルーチンはステップＳ１２へと進む。
【０１０７】
ステップＳ１２では、機関負荷ＬＤ及び機関回転速度ＮＥを含む機関運転状態が検出される。具体的には、負荷センサ８８の出力に基づいて算出された機関負荷ＬＤと、クランク角センサ８９の出力に基づいて算出された機関回転速度ＮＥとが検出される。次いで、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で検出された機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ内にあるか否かが判定される。ステップＳ１２において、機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ内にあると判定された場合には、ステップＳ１４へと進む。
【０１０８】
ステップＳ１４では、メイン燃料の噴射量Ｑｉｊｍが減少するよう補正される。ここで、吸気通路内の負圧とメイン燃料の噴射量Ｑｉｊｍにおける減少補正量との関係が予め計算により又は実験的に求められ、計算式又はマップとしてＥＣＵ７１のＲＯＭ７４に保存される。ステップＳ１４では、吸気圧センサ８５によって検出された吸気通路内の負圧に基づいて、上記の計算式又はマップを用いて、メイン燃料の噴射量Ｑｉｊｍにおける減少補正量が算出される。
【０１０９】
次いで、ステップＳ１５では、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａが進角補正されると共に、点火時期Ｔｉｐが進角補正される。着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａの進角補正量と、点火時期Ｔｉｐの進角補正量とは基本的に同一とされる。また、このときの進角補正量は、パージ制御によって燃焼室１５内に供給される蒸発燃料の量（割合）が多くなるほど大きくなるように設定される。上述したように蒸発燃料の供給量は吸気通路内の負圧に応じて変化することから、本実施形態では、吸気通路内の負圧と、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火時期Ｔｉｐの進角補正量との関係が、予め計算により又は実験的に求め、計算式又はマップとしてＥＣＵ７１のＲＯＭ７４に保存される。ステップＳ１５では、吸気圧センサ８５によって検出された吸気通路内の負圧に基づいて、上記の計算式又はマップを用いて、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火時期Ｔｉｐの進角補正量が算出される。
【０１１０】
＜第二実施形態＞
次に、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１２を参照して、第二実施形態に係る内燃機関について説明する。第二実施形態に係る内燃機関の構成及び制御は、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態に係る内燃機関と異なる部分を中心に説明する。
【０１１１】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、パージ制御を行っていないとき（非パージ時）と行っているとき（パージ時）とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示したように、本実施形態では、メイン燃料の噴射時期が機関運転状態に応じて変化せしめられる。具体的には、例えば、機関回転速度ＮＥが高いほどメイン燃料の噴射時期が進角せしめられる。
【０１１２】
図１１Ａは、メイン燃料の噴射時期Ｔｉｊｍが圧縮行程中にある場合を示している。図１１Ａからわかるように、本実施形態においても、パージ制御を行っているときのメイン燃料の噴射量は、パージ制御を行っていないときのメイン燃料の噴射量よりも少なくされる。このときメイン燃料の噴射量は、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【０１１３】
加えて、図１１Ａに示したように、パージ制御を行っていないときにおいて、着火アシスト燃料の噴射は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の第１噴射時期Ｔｉｊａ１において行われる。これに対して、パージ制御を行っているときにおいては、着火アシスト燃料の噴射は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１よりも進角側の第２噴射時期Ｔｉｊａ２において行われる。したがって、本実施形態においても、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角せしめられる。特に、図１１Ａに示した例では、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに対して、着火アシスト燃料の噴射時期が第１進角量ΔＴｉｊａだけ進角せしめられる。
【０１１４】
一方、図１１Ｂは、メイン燃料の噴射時期Ｔｉｊｍ’が吸気行程中にある場合を示している。図１１Ｂからわかるように、吸気行程中にメイン燃料の噴射を行っている場合においても、パージ制御を行っているときのメイン燃料の噴射量は、パージ制御を行っていないときのメイン燃料の噴射量よりも少なくされる。このときメイン燃料の噴射量は、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【０１１５】
加えて、図１１Ｂに示したように、パージ制御を行っていないときには、着火アシスト燃料の噴射は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の第１噴射時期Ｔｉｊａ１’において行われる。これに対して、パージ制御を行っているときにおいては、着火アシスト燃料の噴射は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１’よりも進角側の第２噴射時期Ｔｉｊａ２’において行われる。したがって、吸気行程中にメイン燃料の噴射を行っている場合においても、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角せしめられる。特に、図１１Ｂに示した例では、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに対して、着火アシスト燃料の噴射時期が第２進角量ΔＴｉｊａ’だけ進角せしめられる。
【０１１６】
更に、本実施形態では、第２進角量ΔＴｉｊａ’は、第１進角量ΔＴｉｊａよりも小さいくなるように設定される。すなわち、本実施形態では、蒸発燃料のパージに伴って着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期を進角するときの進角量は、メイン燃料の噴射時期が吸気行程中であるときにはメイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときに比べて小さく設定される。以下では、この理由について説明する。
【０１１７】
メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときには、メイン燃料の噴射によって燃焼室１５内に供給された燃料は、混合気の自着火時期までには必ずしも均一には分散しない。したがって、混合気の自着火時期近傍においては、燃焼室１５内に、当量比の比較的高い領域と、当量比の比較的低い領域が存在することになる。このうち当量比の比較的高い領域は自着火し易い。この結果、このような混合気においては当量比の比較的高い領域において混合気が早期に自着火し、これに伴って残りの領域においても混合気が自着火することになる。したがって、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときには、比較的混合気が自着火し易く、また、これに伴って着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期も比較的遅角側に設定される。
【０１１８】
一方、メイン燃料の噴射時期が吸気行程中であるときには、メイン燃料の噴射によって燃焼室１５内に供給された燃料は、混合気の自着火時期までに均一に分散する。したがって、混合気の自着火時期近傍においては、燃焼室１５内の混合気の当量比は燃焼室１５内全体に亘って比較的均一度が高くなっている。このため、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中である場合のように、当量比が局所的に高い領域が燃焼室１５内に存在せず、当量比は燃焼室１５内全体に亘って比較的低いものとなる。この結果、このような混合気では、自着火が生じにくい。したがって、メイン燃料の噴射時期が吸気行程中であるときには、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ’及び点火プラグ１６による点火時期も比較的進角側に設定される。
【０１１９】
一方、上述したようにパージ制御によって供給される蒸発燃料は、吸気ガスが燃焼室１５に流入する前から吸気ガスに混合されているため、予混合気の自着火時期近傍においては燃焼室１５内において均一に分散する。パージ制御によって蒸発燃料を供給して、メイン燃料の噴射量を減少させたときには、パージ制御を行っていないときに比べて、予混合気の自着火時期近傍において当量比の均一度が高くなる。特に、当量比の均一度の変化は、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程であるときの方が大きい。したがって、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときには、吸気行程中であるときに比べて、パージ制御の実行に伴って予混合気の自着火時期が大きく遅角せしめられる。
【０１２０】
これに対して、本実施形態では、上述したように、蒸発燃料のパージに伴う着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期の進角量は、メイン燃料の噴射時期が吸気行程中であるときには圧縮行程中であるときに比べて小さく設定される。これにより、パージ制御を行うことによって予混合気の自着火時期が遅角する分だけ、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期が進角せしめられることになる。この結果、パージ制御を行ったときにおいても、適切な時期に予混合気を自着火させることができるようになる。
【０１２１】
なお、上記実施形態では、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときと吸気行程中であるときとでパージ制御を行ったときの着火アシスト燃料の噴射時期等の進角量を変えるようにしている。しかしながら、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であってもメイン燃料の噴射時期の変化に伴って着火アシスト燃料の噴射時期等の進角量を変えてもよい。同様に、メイン燃料の噴射時期が吸気行程中であってもメイン燃料の噴射時期の変化に伴って着火アシスト燃料の噴射時期等の進角量を変えてもよい。したがって、これらをまとめて表現すると、本実施形態では、蒸発燃料のパージに伴って着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期を進角するときの進角量は、メイン燃料の噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定されるといえる。この場合には、メイン燃料の噴射時期と着火アシスト燃料の噴射時期の進角量との関係は、図１２に示したように設定される。すなわち、メイン燃料の噴射時期が進角側にあるほど、着火アシスト燃料の噴射時期の進角量が小さく設定される。
【０１２２】
＜第三実施形態＞
次に、図１３を参照して、第三実施形態に係る内燃機関について説明する。第三実施形態に係る内燃機関の構成及び制御は、基本的に第一実施形態及び第二実施形態に係る内燃機関の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態及び第二実施形態に係る内燃機関と異なる部分を中心に説明する。
【０１２３】
図１３は、本実施形態の内燃機関において、パージ制御を行っていないとき（非パージ時）と行っているとき（パージ時）とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。図１３に示したように、本実施形態の内燃機関では、複数回に分けてメイン燃料の噴射が行われている。特に、図１３に示した例では、第１メイン燃料の噴射が吸気行程中に行われると共に、第２メイン燃料の噴射が圧縮行程中に行われる。
【０１２４】
図１３に示したように、パージ制御を行っているときにおける第１メイン燃料の噴射量は、パージ制御を行っていないときにおける第１メイン燃料の噴射量の噴射量よりも少なくされる。このとき第１メイン燃料の噴射量は、上記第一実施形態に係る内燃機関と同様に、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【０１２５】
一方、図１３に示したように、パージ制御を行っているときと、パージ制御を行っていないときとで、第２メイン燃料の噴射量は同一とされる。また、図１３に示したように、パージ制御を行っているときの第１メイン燃料の噴射時期とパージ制御を行っていないときの第１メイン燃料の噴射時期は同一の時期とされる。同様に、パージ制御を行っているときの第２メイン燃料の噴射時期とパージ制御を行っていないときの第２メイン燃料の噴射時期は同一の時期とされる。
【０１２６】
また、本実施形態においても、パージ制御を行っているときの着火アシスト燃料の噴射量はパージ制御を行っていないときの着火アシスト燃料の噴射量のまま維持され、よって両者は等しいものとされる。加えて、蒸発燃料パージ装置９０により蒸発燃料のパージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角せしめられる。
【０１２７】
本実施形態によれば、燃焼室１５に供給される燃料の総量は、パージ制御を行っているときと行っていないときとで等しくなる。このため、本実施形態においても、パージ制御の開始及び終了に伴って機関出力が変動するのを抑制することができる。
【０１２８】
また、本実施形態によれば、着火アシスト燃料の噴射量がパージ制御を行っているときと行っていないときとで等しくなる。このため、メイン燃料によって形成された予混合気が自着火する時期がパージ制御を行っているときと行っていないときとでずれてしまうのを抑制することができる。
【０１２９】
加えて、本実施形態によれば、メイン燃料の噴射量を減少させるにあたり、進角側の時期に噴射が行われる第１メイン燃料の噴射量のみが減少せしめられる。上述したように、進角側の時期の燃料噴射によって噴射された燃料は燃焼室１５内で比較的均一に分散する。したがって、パージ制御による蒸発燃料の増大分を第１メイン燃料の噴射量の減少によって相殺することにより、予混合気の自着火時期のズレを小さく抑制することができる。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、メイン燃料の噴射を第１メイン燃料と第２メイン燃料との２回にわけて行っているが、メイン燃料の噴射は３回以上に分けて行われてもよい。また、上記実施形態では、第１メイン燃料の噴射を吸気行程中に行い、第２メイン燃料の噴射を圧縮行程中に行うようにしている。しかしながら、複数回のメイン燃料の噴射は、吸気行程中及び圧縮行程中であれば、どのような時期に行ってもよい。したがって、例えば、第１メイン燃料の噴射と第２メイン燃料の噴射とを共に吸気行程中に行ってもよいし、共に圧縮行程中に行ってもよい。
【０１３１】
このような場合においても、パージ制御を行うときには、パージ制御を行わないときに比べて、複数回のメイン燃料の噴射のうち一部の噴射における噴射量が減少せしめられる。また、パージ制御を行うときには、パージ制御を行わないときに比べて、複数回のメイン燃料の噴射のうち最も進角側の時期の噴射（図１３に示した例では、第１メイン燃料の噴射）における噴射量が減少せしめられるのが好ましい。
【０１３２】
＜第四実施形態＞
次に、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して、第四実施形態に係る内燃機関について説明する。第三実施形態に係る内燃機関の構成及び制御は、基本的に第一実施形態から第三実施形態に係る内燃機関の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態から第三実施形態に係る内燃機関と異なる部分を中心に説明する。
【０１３３】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、パージ制御を行っていないとき（非パージ時）と行っているとき（パージ時）とにおける、クランク角と燃料噴射率、点火時期との関係を示す図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示したように、本実施形態の内燃機関では、複数回に分けてメイン燃料の噴射が行われている。図１４Ａ及び図１４Ｂに示した例では、第１メイン燃料の噴射が吸気行程中に行われると共に、第２メイン燃料の噴射が圧縮行程中に行われる。加えて、図１４Ａ及び図１４Ｂに示したように、本実施形態では、パージ制御に伴って噴射量が減少せしめられるメイン燃料が機関運転状態に応じて変更される。
【０１３４】
図１４Ａに示した例では、パージ制御を行っているときにおける第２メイン燃料の噴射量は、パージ制御を行っていないときにおける第２メイン燃料の噴射量の噴射量よりも少なくされる。このとき第２メイン燃料の噴射量は、上記第一実施形態に係る内燃機関と同様に、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【０１３５】
一方、図１４Ａに示した例では、パージ制御を行っているときと、パージ制御を行っていないときとで、第１メイン燃料の噴射量は同一とされる。また、図１４Ａに示したように、パージ制御を行っているときの第１メイン燃料及び第２メイン燃料の噴射時期はパージ制御を行っていないときと同一の時期とされる。
【０１３６】
加えて、図１４Ａに示した例では、パージ制御を行っていないときにおいて、着火アシスト燃料の噴射は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の第１噴射時期Ｔｉｊａ１において行われる。これに対して、パージ制御を行っているときにおいては、着火アシスト燃料の噴射は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１よりも進角側の第２噴射時期Ｔｉｊａ２において行われる。したがって、本実施形態においても、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角せしめられる。特に、図１４Ａに示した例では、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに対して、着火アシスト燃料の噴射時期が第３進角量ΔＴｉｊａだけ進角せしめられる。
【０１３７】
一方、図１４Ｂに示した例では、パージ制御を行っているときにおける第１メイン燃料の噴射量は、パージ制御を行っていないときにおける第１メイン燃料の噴射量の噴射量よりも少なくされる。このとき第１メイン燃料の噴射量は、上記第一実施形態に係る内燃機関と同様に、パージ制御によって吸気通路を介して燃焼室１５に供給される蒸発燃料の量に相当する量だけ減少せしめられる。
【０１３８】
一方、図１４Ｂに示した例では、パージ制御を行っているときと、パージ制御を行っていないときとで、第２メイン燃料の噴射量は同一とされる。また、図１４Ｂに示したように、パージ制御を行っているときの第１メイン燃料及び第２メイン燃料の噴射時期はパージ制御を行っていないときと同一の時期とされる。
【０１３９】
加えて、図１４Ｂに示した例では、パージ制御を行っていないときには、着火アシスト燃料の噴射は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の第１噴射時期Ｔｉｊａ１’において行われる。これに対して、パージ制御を行っているときにおいては、着火アシスト燃料の噴射は、第１噴射時期Ｔｉｊａ１’よりも進角側の第２噴射時期Ｔｉｊａ２’において行われる。したがって、パージ制御の実行に伴って第１メイン燃料の噴射量を減少させる場合においても、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期が進角せしめられる。特に、図１４Ｂに示した例では、パージ制御を行っているときには、パージ制御を行っていないときに対して、着火アシスト燃料の噴射時期が第４進角量ΔＴｉｊａ’だけ進角せしめられる。
【０１４０】
更に、本実施形態では、第４進角量ΔＴｉｊａ’は、第３進角量ΔＴｉｊａよりも小さいくなるように設定される。すなわち、本実施形態では、蒸発燃料のパージに伴って着火アシスト燃料の噴射時期Ｔｉｊａ及び点火プラグ１６による点火時期を進角するときの進角量は、複数回のメイン燃料の噴射のうち蒸発燃料のパージに伴って噴射量が減少される一部の噴射における噴射時期が吸気行程中であるときには圧縮行程中であるときに比べて小さく設定される。
【０１４１】
このように第４進角量ΔＴｉｊａ’は、第３進角量ΔＴｉｊａよりも小さくなるように設定している理由は、上述したように、メイン燃料の噴射時期が圧縮行程中であるときには、吸気行程中であるときに比べて、パージ制御の実行に伴って予混合気の自着火時期が大きく遅角せしめられるためである。第４進角量ΔＴｉｊａ’は、第３進角量ΔＴｉｊａよりも小さくすることにより、パージ制御を行ったときにおいても、適切な時期に予混合気を自着火させることができるようになる。
【０１４２】
なお、上記実施形態では、上記実施形態では、メイン燃料の噴射を第１メイン燃料と第２メイン燃料との２回にわけて行っているが、メイン燃料の噴射は３回以上に分けて行われてもよい。また、上記実施形態では、第１メイン燃料の噴射を吸気行程中に行い、第２メイン燃料の噴射を圧縮行程中に行うようにしている。しかしながら、複数回のメイン燃料の噴射は、吸気行程中及び圧縮行程中であれば、どのような時期に行ってもよい。
【０１４３】
ただし、本実施形態では、蒸発燃料のパージに伴って着火アシスト燃料の噴射時期及び点火プラグ１６による点火時期を進角するときの進角量は、複数回のメイン燃料の噴射のうち蒸発燃料のパージに伴って噴射量が減少される一部の噴射における噴射時期が相対的に進角側にあるときには相対的に遅角側にあるときに比べて小さく設定される。
【符号の説明】
【０１４４】
１    内燃機関
１０    機関本体
１５    燃焼室
３１    燃料噴射弁
７１    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
９０    蒸発燃料パージ装置
【図１】
2018178980.tif 000004
【図２】
2018178980.tif 000005
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2018178980.tif 000008
【図５】
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【図６】
2018178980.tif 000010
【図７】
2018178980.tif 000011
【図８】
2018178980.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
2018178980.tif 000017
【図１３】
2018178980.tif 000018
【図１４Ａ】
2018178980.tif 000019
【図１４Ｂ】
2018178980.tif 000020