(57)【要約】【課題】ＮＯｘの生成を抑制するとともに、燃費を向上させることができる予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる内燃機関の制御装置を得る。【解決手段】点火時期制御部２３は、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が前記燃焼室に設けられ、前記点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、前記点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御装置であって、
高温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第１燃焼状態指標と、低温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第２燃焼状態指標とを検出する燃焼状態検出部と、
前記第１燃焼状態指標および前記第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御部と、を備え、
前記点火時期制御部は、前記第１燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を遅角側に制御するとともに、前記第２燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返す
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼状態検出部は、前記第１燃焼状態指標として、自己着火時期が早くなる過早着火に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼状態検出部は、前記第２燃焼状態指標として、燃焼速度が遅い緩慢燃焼に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃焼状態検出部は、前記第１燃焼状態指標として、燃焼速度が速くなる急激燃焼に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼状態検出部は、前記第２燃焼状態指標として、燃焼が不安定になる燃焼変動に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記点火時期制御部は、遅角制御および進角制御の切り替え直後は、前記点火時期の補正量を、他の場合よりも大きく設定する
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記点火時期制御部は、前記点火時期に進角限界および遅角限界を設け、前記点火時期を、前記進角限界と前記遅角限界との範囲内で制御する
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記点火時期制御部は、前記第１燃焼状態指標が、前記第１燃焼状態指標の所定上限値を、あらかじめ定められた所定サイクル数超えたら、火花点火を停止する
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が前記燃焼室に設けられ、前記点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、前記点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御方法であって、
高温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第１燃焼状態指標と、低温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第２燃焼状態指標とを検出する燃焼状態検出ステップと、
前記第１燃焼状態指標および前記第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御ステップと、を備え、
前記点火時期制御ステップは、前記第１燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を遅角側に制御するとともに、前記第２燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を進角側に制御する処理を連続的に繰り返す
内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を圧縮して自己着火燃焼させる予混合圧縮自己着火内燃機関に係る内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
予混合圧縮自己着火内燃機関では、あらかじめ混合された燃料と空気との混合気がピストンで圧縮されることで自己着火温度に達し、燃焼室内の複数の箇所で同時多発的に燃焼が開始される。
【０００３】
一般的な火花点火内燃機関では、断熱圧縮作用によって混合気の温度を自己着火温度にすることは困難であるが、予混合圧縮自己着火内燃機関では、火花点火内燃機関よりも高圧縮比とすることで、断熱圧縮による温度上昇を高めるとともに、混合気温度を上昇させる吸気加熱器等の手段を用いて予混合圧縮自己着火燃焼を実現している。
【０００４】
混合気が自己着火温度に達して燃焼室内の複数の箇所で同時多発的に燃焼が開始される予混合圧縮自己着火燃焼は、従来の火花点火による火炎伝播燃焼では実現が困難であった、燃焼温度の上昇を抑制することができる多量のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスで希釈された混合気や、超希薄な混合気での燃焼を実現することができる。
【０００５】
そのため、予混合圧縮自己着火燃焼では、従来の火花点火による火炎伝播燃焼に比べて、ＮＯｘの生成を抑制することができる。さらに、高圧縮比化や希薄燃焼により燃費向上効果が高く、広い運転領域で予混合圧縮自己着火燃焼を実現することが望まれている。
【０００６】
また、排気弁を閉じるタイミングを早めることで燃焼室内に残留された既燃ガス（以下、「内部ＥＧＲガス」と称する）が持つ熱エネルギーによる温度上昇と、点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させること（以下、「着火アシスト」と称する）で生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とを利用して、混合気温度を自己着火温度に到達させるために、良好な燃焼が得られる目標値に燃焼状態パラメータが収束するように、内部ＥＧＲガス量および点火時期を制御する内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２５２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
予混合圧縮自己着火内燃機関では、燃料量が多く、燃焼温度が高い高負荷運転領域において、燃焼温度の上昇による内部ＥＧＲガス（燃焼室内に残留させた既燃ガス）の温度上昇に伴って混合気温度が高くなり、自己着火時期が早くなる過早着火や燃焼速度が速くなる急激燃焼が生じて燃焼騒音が発生する。
【０００９】
そこで、混合気温度を下げるために、機関回転数と負荷とに対する内部ＥＧＲガス量の設定を示した図１３に示されるように、機関回転数によらず、負荷が高いほど、内部ＥＧＲガス量が少なく設定される。
【００１０】
ところが、この場合には、内部ＥＧＲガス量の減少により、ＥＧＲガスが有する燃焼を緩慢にするという効果も減少してしまうので、高負荷運転領域では、過早着火や急激燃焼が原因で生じる燃焼騒音を抑制することができない。
【００１１】
また、この場合に、点火時期を遅角させることで、温度上昇による混合気温度の上昇を抑制しようとしても、高温になっている内部ＥＧＲガス温度の方が混合気温度を支配し、燃焼騒音を抑制するという効果を得ることができない。
【００１２】
その結果、負荷と内部ＥＧＲガス量とが燃焼状態に与える影響を示した図１４に示されるように、燃焼温度が低く、内部ＥＧＲガス量を多くすることができる低負荷状態では、ＥＧＲガスが有する燃焼を緩慢にするという効果が得られることで、良好な燃焼が得られる内部ＥＧＲガス量の領域が広くなる。
【００１３】
これに対して、燃焼温度が高く、内部ＥＧＲガス量を少なく設定せざるを得ない高負荷状態では、燃焼を緩慢にするという効果が得られないので、燃焼騒音が生じる領域が広くなる。また、燃焼騒音を抑制するために内部ＥＧＲガス量を減少させると、混合気温度が低くなり、失火領域になってしまう。このように、高負荷状態では、良好な燃焼が得られる内部ＥＧＲガス量の領域が狭く、運転領域が制限される。
【００１４】
また、特許文献１に記載された内燃機関の制御装置では、燃焼状態パラメータである最大筒内圧力になるクランク角度が、良好な燃焼が得られる目標値になるように、内部ＥＧＲガス量および点火時期を制御している。
【００１５】
例えば、過早着火や急激燃焼によって燃焼騒音が生じる運転領域では、混合気温度が高く、最大筒内圧角が目標値に対して進角するので、内部ＥＧＲガス量を減少させたり、点火時期を遅角させたりすることで混合気温度を下げて、最大筒内圧角を目標値に制御して良好な燃焼を得ている。
【００１６】
このことは、図１４に示した燃焼騒音領域や失火領域での燃焼から、同一負荷の良好な燃焼が得られる運転領域内において、目標にした特定の燃焼状態に安定させているだけであり、良好な燃焼領域が存在しない高負荷状態では、予混合圧縮自己着火燃焼の運転ができないことを意味している。
【００１７】
さらに、特許文献１に示された特定の条件となる目標値で燃焼を安定させることが、内部ＥＧＲガス量および点火時期の制御代が小さくなる高い温度で燃焼を安定させることとなり、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域の拡大を困難にしている。
【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘの生成を抑制するとともに、燃費を向上させることができる予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる内燃機関の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が燃焼室に設けられ、点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御装置であって、高温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第１燃焼状態指標と、低温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第２燃焼状態指標とを検出する燃焼状態検出部と、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御部と、を備え、点火時期制御部は、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返すものである。
【００２０】
この発明に係る内燃機関の制御方法は、燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が燃焼室に設けられ、点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御方法であって、高温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第１燃焼状態指標と、低温混合気が原因で生じる燃焼状態に係る第２燃焼状態指標とを検出する燃焼状態検出ステップと、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御ステップと、を備え、点火時期制御ステップは、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御する処理を連続的に繰り返すものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る内燃機関の制御装置および制御方法によれば、点火時期制御部（ステップ）は、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返す。
そのため、ＮＯｘの生成を抑制するとともに、燃費を向上させることができる予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のＥＣＵを示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、負荷と内部ＥＧＲガス量とが燃焼状態に与える影響を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のメインの処理を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の燃焼状態検出処理を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の第１燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の第２燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の燃焼状態判定処理を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の第１燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の第２燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
【図１３】機関回転数と負荷とに対する内部ＥＧＲガス量の設定を示す説明図である。
【図１４】負荷と内部ＥＧＲガス量とが燃焼状態に与える影響を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明に係る内燃機関の制御装置および制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。以下、図１を参照しながら、内燃機関の構成、および４サイクル内燃機関の基本動作について説明する。
【００２５】
図１において、内燃機関本体１には、クランク角センサ２が設けられている。クランク角センサ２は、クランクシャフト１５が一定角度回転する毎（例えばクランク回転角１０度毎）に、回転角検出用のパルス信号を出力する。このパルス信号は、クランク角度や機関回転数の算出に用いられる。
【００２６】
また、吸気管１３には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１４が設けられている。ここで、吸気管圧力センサ１４で検出された吸気管圧力に基づいて、内燃機関の負荷が算出され、機関回転数と合わせて運転動作点が示される。
【００２７】
また、ピストン３は、燃焼室４を往復運動し、ピストン３の下降によって、燃料噴射装置９から噴射された燃料と、スロットル弁１０で燃焼室４内に吸入される吸気量が調整された空気との混合気が、吸気弁５から燃焼室４内に導入される。燃焼室４内に導入された混合気は、ピストン３の下降に伴い、燃焼室４内に広く分散しつつ、前サイクルの既燃ガスである内部ＥＧＲガスと混合されて、均一な混合気を形成する。
【００２８】
続いて、ピストン３の上昇によって混合気が断熱圧縮され、断熱圧縮による混合気の温度上昇と、燃焼室４の上方に設けられた点火装置６の火花点火による温度上昇とによって、予混合圧縮自己着火燃焼が実現される。このとき、燃焼圧力によってピストン３は下降し、燃焼圧力が運動エネルギーに変換される。
【００２９】
その後、ピストン３は上昇に転じ、クランク角度に対して排気弁７を閉じるタイミングを調整することで、燃焼室４内に残す内部ＥＧＲガス量が制御される。また、不要な既燃ガスは、排気弁７を介して排気管８に排出され、排気管８に設けられた触媒（図示せず）で浄化されて、大気に放出される。
【００３０】
なお、ここでは、燃料噴射装置９を吸気管１３に設けるポート噴射の内燃機関を例示したが、これに限定されず、燃料噴射装置９を燃焼室４に設け、燃焼室４内に直接燃料を噴射する直噴の内燃機関にこの発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を適用してもよい。
【００３１】
また、吸気弁５および排気弁７には、それぞれの弁を駆動するための吸気動弁機構１１および排気動弁機構１２が設けられている。吸気弁５および排気弁７は、クランクシャフト１５に連結された吸気動弁機構１１内のカムおよび排気動弁機構１２内のカムにより、クランクシャフト１５の回転に同期して駆動される。
【００３２】
さらに、吸気動弁機構１１および排気動弁機構１２は、クランクシャフト１５に対するカムの位相を連続的に変更することができる位相可変機構を有しており、位相可変機構によって排気弁７の位相を変更することで、内部ＥＧＲガス量を調整することができる。
【００３３】
また、車室内等に設けられたエンジンコントロールユニット１６（以下、「ＥＣＵ」と称する）は、点火時期制御等を実行するマイクロコンピュータであり、燃焼室４に設けられて燃焼状態を検出する筒内圧力センサ１７等の信号を取り込み、取り込んだ信号に基づいて演算処理を実行する。また、ＥＣＵ１６は、演算処理結果に応じて各種アクチュエータ用制御信号を出力し、点火装置６等のアクチュエータを操作する。
【００３４】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のＥＣＵ１６を示すブロック図である。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵと制御プログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、図２に示した各ブロックは、メモリにソフトウェアとして記憶されている。
【００３５】
図２において、まず、機関回転数と負荷とに基づいて、基本点火時期ＳＡｂａｓｅが算出される。また、負荷に基づいて、補正変化量ｒおよび補正割合ｃが算出される。一方、筒内圧力センサ１７の検出結果に基づいて、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標が算出され、この第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、燃焼状態が判定される。
【００３６】
ここで、第１燃焼状態指標は、高温の混合気が原因で生じる、自己着火時期が早くなる過早着火や燃焼速度が速くなる急激燃焼に関連する値であり、第２燃焼状態指標は、低温の混合気が原因で生じる、燃焼速度が遅い緩慢燃焼や燃焼変動に関連する値である。
【００３７】
続いて、燃焼状態の判定結果に基づいて、点火時期の補正割合として、算出された補正割合ｃを出力するか１．０を出力するかが決定され、補正変化量ｒに乗算されることで、補正変化量ｒ’が算出される。さらに、燃焼状態の判定結果に基づいて、点火時期の補正方向を遅角制御にするか進角制御にするかが決定される。
【００３８】
次に、点火時期の補正方向を遅角制御にするか進角制御にするかに応じて、１サイクル前の点火時期補正量Ｒにｒ’を加減し、点火時期補正量Ｒが算出される。その後、点火時期補正量Ｒが基本点火時期ＳＡｂａｓｅに加算されることで、目標とする点火時期ＳＡが決定され、点火装置６で火花点火が実行される。
【００３９】
なお、図２において、筒内圧力センサ１７の検出結果に基づいて、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標を算出するブロックを燃焼状態検出部２１とし、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、燃焼状態を判定するブロックを燃焼状態判定部２２とし、機関回転数、負荷および燃焼状態に基づいて、点火時期ＳＡを決定するブロックを点火時期制御部２３とする。
【００４０】
以下、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置に関する作用について説明する。まず、予混合圧縮自己着火内燃機関において、高負荷運転領域が制限される原因は、混合気温度に影響を与える、燃焼温度の上昇による内部ＥＧＲガス温度の上昇と、それに伴う内部ＥＧＲガス量の減少にある。
【００４１】
そこで、この発明の実施の形態１では、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域の拡大を制限する原因である高負荷状態での燃焼温度の上昇に対して、点火時期の積極的な操作によって燃焼温度を低温側に制御する。これにより、図３に示されるように、良好な燃焼が得られる燃焼温度制御領域によって表される、内部ＥＧＲガス量を増加できる内部ＥＧＲガス温度条件を作り出し、良好な燃焼領域を高負荷側に拡大する。
【００４２】
具体的には、第１燃焼状態指標が、あらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、燃焼温度が高いので、温度を下げるために、第２燃焼状態指標が、あらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達するまで、点火時期を遅角側に制御し続ける。
【００４３】
一方、第２燃焼状態指標が第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、燃焼温度が低いので、温度を上げるために、第１燃焼状態指標が第１燃焼状態指標の所定上限値に達するまで、点火時期を進角側に制御し続ける。
【００４４】
このように、点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御することで、着火アシストによる混合気温度への影響を変えて燃焼状態を変化させることにより、燃焼温度が制御される。さらに、内部ＥＧＲガスとして次サイクルの燃焼にも影響を与えることになるので、次サイクルでは、より燃焼温度が変化されることになる。
【００４５】
例えば、着火アシストを遅角させることで、着火アシストによる混合気温度の上昇効果が低下し、燃焼が緩慢になるので、燃焼温度が低下する。その結果、内部ＥＧＲガス温度も低下することになるので、次サイクルでは、より燃焼温度が低下することになる。
【００４６】
以上説明したように、良好な燃焼が得られる第１燃焼状態指標の所定上限値と第２燃焼状態指標の所定上限値との範囲内で、点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御することで燃焼状態を操作し、燃焼温度を高い状態で安定させることなく、低温側に制御するので、良好な燃焼領域を高負荷側に拡大することができる。
【００４７】
以下、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の具体的な制御内容について説明する。まず、筒内圧力センサ１７の出力波形から、第１燃焼状態指標として、過早着火に関連する燃焼開始時期と、第２燃焼状態指標として、緩慢燃焼に関連する燃焼期間とが抽出される。
【００４８】
次に、混合気温度の状態を判断するために、燃焼開始時期が良好な燃焼状態にあり、混合気温度が高いことを示す所定上限値に達したか、燃焼期間が良好な燃焼状態にあり、混合気温度が低いことを示す所定上限値に達したかが判定される。
【００４９】
このとき、燃焼開始時期が所定上限値になり、混合気温度が高いことが示されれば、燃焼温度を下げるために点火時期が遅角制御され、燃焼期間が所定上限値になり、混合気温度が低いことが示されれば、燃焼温度を上げるために点火時期が進角制御される。
【００５０】
この操作が連続的に繰り返し実行されることで、燃焼温度を高い状態で安定させることなく、低温側に制御し、内部ＥＧＲガス量を増加できる内部ＥＧＲガス温度条件を作り出すことができるので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【００５１】
仮に、燃焼温度が高い状態で安定してしまい、点火時期で燃焼温度を制御できなくなった場合には、火花点火を切ることで燃焼温度を下げ、第１燃焼状態指標の燃焼開始時期が第１燃焼状態指標の所定上限値まで下がれば、再び点火時期を進角側および遅角側に連続的に繰り返す制御に移行するので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【００５２】
以下、図４〜９のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ１６で実行される制御について説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のメインの処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば４気筒の内燃機関に適用された場合には、クランク角度１８０度毎に、対応気筒について実行される。
【００５３】
まず、燃焼状態を示す第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標が検出される（ステップＳ１０１）。
続いて、ステップＳ１０１で検出された第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、燃焼状態が判定される（ステップＳ１０２）。
【００５４】
次に、ステップＳ１０２で判定された燃焼状態に基づいて、点火時期を進角側に制御することと、遅角側に制御することとが連続的に繰り返される点火時期制御が実行されて（ステップＳ１０３）、図４の処理が終了する。
【００５５】
図５は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の燃焼状態検出処理を示すフローチャートである。図５では、図４のステップＳ１０１に示した燃焼状態検出処理について、筒内圧力センサ１７からの信号に基づいて、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標を演算する処理について説明する。
【００５６】
まず、筒内圧力センサ１７からの信号に基づいて、クランク角度１ｄｅｇ毎に記録した筒内圧力が読み込まれる（ステップＳ２０１）。
続いて、第１燃焼状態指標として、過早着火に関連する燃焼開始時期が演算される（ステップＳ２０２）。
次に、第２燃焼状態指標として、緩慢燃焼に関連する燃焼期間が演算されて（ステップＳ２０３）、図５の処理が終了する。
【００５７】
図６は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の第１燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。図６では、図５のステップＳ２０２に示した第１燃焼状態指標の演算処理について説明する。
【００５８】
まず、次式（１）を用いて、熱発生率ｄＱ［Ｊ／ｄｅｇ］が１サイクル毎に演算される（ステップＳ３０１）。
【００５９】
ｄＱ［ｎ］＝（Ｖ［ｎ］＊ｄＰ［ｎ］＋ｋ＊Ｐ［ｎ］＊ｄＶ［ｎ］）／（ｋ−１）
・・・（１）
【００６０】
式（１）において、Ｖは燃焼室容積［ｍ３］を示し、ｄＰは筒内圧力上昇率［Ｐａ／ｄｅｇ］を示し、ｋは比熱比を示し、Ｐは筒内圧力［Ｐａ］を示し、ｄＶは燃焼室容積変化率［ｍ３／ｄｅｇ］、ｎはサイクル数を示している。
【００６１】
続いて、ステップＳ３０１で演算された熱発生率ｄＱに基づいて、燃焼開始時期Ｑｓｔａｒｔが抽出されて（ステップＳ３０２）、図６の処理が終了する。具体的には、熱発生率ｄＱが最大になるクランク角度から進角側に検索し、熱発生率ｄＱが０になったときのクランク角度を、燃焼開始時期Ｑｓｔａｒｔ［ｄｅｇ］とする。
【００６２】
図７は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の第２燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。図７では、図５のステップＳ２０３に示した第２燃焼状態指標の演算処理について説明する。
【００６３】
まず、図６のステップＳ３０１で演算された熱発生率ｄＱ［Ｊ／ｄｅｇ］に基づいて、燃焼終了時期Ｑｅｎｄが抽出される（ステップＳ４０１）。具体的には、熱発生率ｄＱが最大になるクランク角度から遅角側に検索し、熱発生率ｄＱが０になったときのクランク角度を、燃焼終了時期Ｑｅｎｄ［ｄｅｇ］とする。
【００６４】
続いて、ステップＳ４０１で抽出された燃焼終了時期Ｑｅｎｄから、図６のステップＳ３０２で抽出された燃焼開始時期Ｑｓｔａｒｔが減算されることで、次式（２）で表されるように、燃焼期間Ｑａｎｇ［ｄｅｇ］が算出されて（ステップＳ４０２）、図７の処理が終了する。
【００６５】
Ｑａｎｇ＝Ｑｅｎｄ−Ｑｓｔａｒｔ    ・・・（２）
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の燃焼状態判定処理を示すフローチャートである。図８では、図４のステップＳ１０２に示した燃焼状態判定処理について、図４のステップＳ１０１で検出された第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、燃焼状態を判定する処理について説明する。
【００６７】
まず、点火時期が進角制御および遅角制御で切り替えられた直後であることを判定するための、例えば２サイクル前までの燃焼状態が記録される（ステップＳ５０１）。具体的には、燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ−２）に燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ−１）が代入され、燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ−１）に燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）が代入される。
【００６８】
続いて、第１燃焼状態指標である燃焼開始時期が、あらかじめ定められた第１燃焼状態指標の第１所定上限値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ５０２）。ここで、第１所定上限値は、機関回転数と負荷とに基づいてあらかじめ実験で抽出した過早着火時の燃焼開始時期から、例えばクランク角度で２ｄｅｇ遅角したクランク角度のマップより、機関回転数と負荷とに基づいて抽出された値である。
【００６９】
ステップＳ５０２において、第１燃焼状態指標が第１所定上限値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、第１燃焼状態指標である燃焼開始時期が第１所定上限値に達していることを示すための燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）に１が代入され、燃焼状態フラグがセットされる（ステップＳ５０３）。これは、燃焼開始時期が、過早着火が生じる限界まで進角し、燃焼温度が高い状態であることを意味している。
【００７０】
次に、この条件が続いているサイクル数を示す第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃが更新され（ステップＳ５０４）図８の処理が終了する。具体的には、第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃがインクリメントされる。
【００７１】
一方、ステップＳ５０２において、第１燃焼状態指標が第１所定上限値以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃがクリアされる（ステップＳ５０５）。
【００７２】
続いて、第２燃焼状態指標である燃焼期間が、あらかじめ定められた第２燃焼状態指標の第２所定上限値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ５０６）。ここで、第２所定上限値は、機関回転数と負荷とに基づいてあらかじめ実験で抽出した、失火領域に近い緩慢燃焼時の燃焼期間から、例えばクランク角度で２ｄｅｇ縮小したクランク角度のマップより、機関回転数と負荷とに基づいて抽出された値である。
【００７３】
ステップＳ５０６において、第２燃焼状態指標が第２所定上限値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、第２燃焼状態指標である燃焼期間が第２所定上限値に達していることを示すために、燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）に０が代入され、燃焼状態フラグがクリアされて（ステップＳ５０７）、図８の処理が終了する。
【００７４】
この条件は、失火限界や緩慢燃焼限界に近く、燃焼温度が低い状態であることを意味している。
一方、ステップＳ５０６において、第２燃焼状態指標が第２所定上限値以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、燃焼状態フラグが変更されることなく、図８の処理が終了する。
【００７５】
図９は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の点火時期制御処理を示すフローチャートである。図９では、図４のステップＳ１０３に示した点火時期制御処理について、図４のステップＳ１０２で判定された燃焼状態に基づいて、点火時期を制御する処理について説明する。
【００７６】
まず、第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃが、あらかじめ定められた第３所定値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ６０１）。ここで、第３所定値は、任意に設定される値であり、例えば５サイクルとする。
【００７７】
ステップＳ６０１において、第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃが第３所定値以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、機関回転数と負荷とに基づいて、基本点火時期ＳＡｂａｓｅが設定される（ステップＳ６０２）。なお、基本点火時期ＳＡｂａｓｅは、機関回転数と負荷とに基づいてあらかじめ実験で求められたマップに基づいて設定される。
【００７８】
続いて、点火時期が進角制御および遅角制御で切り替えられた直後であるか否かが判定される（ステップＳ６０３）。具体的には、燃焼状態フラグによって、例えば２サイクル前の燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ−２）が、処理中のサイクルの燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）と同じであるか否かが判定される。
【００７９】
ステップＳ６０３において、点火時期が切り替えられた直後でない（燃焼状態フラグが同じである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、負荷に応じた補正変化量ｒに補正割合として１．０が乗算され、補正変化量ｒ’が算出される（ステップＳ６０４）。なお、補正変化量ｒは、負荷が高く、燃焼温度が高いほど、点火時期による燃焼温度への効きが小さくなるので、大きな値に設定される。
【００８０】
一方、ステップＳ６０３において、点火時期が切り替えられた直後である（燃焼状態フラグが異なる）（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ６０４で設定された値よりも大きくなるように、負荷に応じた補正変化量ｒに１．０よりも大きな補正割合ｃが乗算され、補正変化量ｒ’が算出される（ステップＳ６０５）。この補正割合ｃも、高負荷ほど大きな値に設定される。
【００８１】
点火時期の制御方向の切り替え前後は、良好な燃焼が得られる限界に近い条件であり、点火時期の遅角制御による燃焼温度の低下により、次サイクルの燃焼に影響する内部ＥＧＲガス温度が下がりすぎたり、進角制御による燃焼温度の上昇により、失火や燃焼騒音が生じたりする可能性がある。そこで、点火時期の制御方向の切り替え直後には、補正変化量を大きくすることで、これらの可能性を低減して、良好な燃焼が得られる条件に早期に戻すことができる。
【００８２】
次に、１サイクル前の点火時期補正量が記録される（ステップＳ６０６）。具体的には、点火時期補正量Ｒ（ｎ−１）に、点火時期補正量Ｒ（ｎ）が代入される。
【００８３】
続いて、点火時期の制御方向を決定するために、燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）がセットされているか否かが判定される（ステップＳ６０７）。すなわち、燃焼状態フラグがセットされて燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）＝１となっているか、クリアされて燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）＝０となっているかが判定される。
【００８４】
ステップＳ６０７において、燃焼状態フラグがセットされている（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、第１燃焼状態指標である燃焼開始時期が第１所定上限値に達し、燃焼温度が高い状態になっているので、燃焼温度を下げるために、点火時期補正量が遅角側に補正される（ステップＳ６０８）。
【００８５】
具体的には、１サイクル前の点火時期補正量Ｒ（ｎ−１）に、ステップＳ６０４またはステップＳ６０５で算出された補正変化量ｒ’が加算された値を、点火時期補正量Ｒ（ｎ）とする。
【００８６】
一方、ステップＳ６０７において、燃焼状態フラグがセットされていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、第２燃焼状態指標である燃焼期間が第２所定上限値に達し、燃焼温度が低い状態になっているので、燃焼温度を上げるために、点火時期補正量が進角側に補正される（ステップＳ６０９）。
【００８７】
具体的には、１サイクル前の点火時期補正量Ｒ（ｎ−１）から、ステップＳ６０４またはステップＳ６０５で算出された補正変化量ｒ’が減算された値を、点火時期補正量Ｒ（ｎ）とする。
【００８８】
次に、１サイクル前の点火時期が記録される（ステップＳ６１０）。具体的には、点火時期ＳＡ（ｎ−１）に、点火時期ＳＡ（ｎ）が代入される。
【００８９】
続いて、ステップＳ６０２で設定された基本点火時期ＳＡｂａｓｅに、ステップＳ６０８またはステップＳ６０９で演算された点火時期補正量Ｒが加算され、点火時期ＳＡが演算される（ステップＳ６１１）。
【００９０】
次に、ステップＳ６１１で演算された点火時期が、進角限界や遅角限界を超えていないか（点火時期ＳＡ（ｎ）が進角限界と遅角限界との範囲内にあるか）否かが判定される（ステップＳ６１２）。
【００９１】
ステップＳ６１２において、点火時期が進角限界や遅角限界を超えていない（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図９の処理は終了し、ステップＳ６１１で演算された点火時期ＳＡで火花点火が実行される。
【００９２】
ここで、進角限界および遅角限界は、機関回転数に応じてあらかじめ実験で抽出した点火時期であり、点火時期を遅角させた場合に、圧縮による自己着火の方が火花点火よりも早くなり、第２燃焼状態指標に変化がなくなる点火時期を遅角限界とし、逆に、進角させた場合であっても、第１燃焼状態指標に変化がなくなる点火時期を進角限界とする。
【００９３】
一方、ステップＳ６１２において、点火時期が進角限界や遅角限界を超えている（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、１サイクル前の点火時期が処理中のサイクルの点火時期とされる（ステップＳ６１３）。具体的には、点火時期ＳＡ（ｎ）に、点火時期ＳＡ（ｎ−１）が代入される。
【００９４】
続いて、１サイクル前の点火時期補正量が処理中のサイクルの点火時期補正量とされ（ステップＳ６１４）、図９の処理が終了する。具体的には、点火時期補正量Ｒ（ｎ）に、点火時期補正量Ｒ（ｎ−１）が代入される。
【００９５】
これは、点火時期が進角限界や遅角限界を超えているなら、これ以上の進角補正や遅角補正を実行しても、燃焼温度の変化が得られない不感帯になるので、点火時期の制御方向を切り替えた直後の点火時期による燃焼温度への応答性を考慮し、点火時期を進角限界または遅角限界以上に制御しないための処理である。
【００９６】
このように、燃焼温度に対して応答性のよい範囲で点火時期を制御するので、失火や燃焼騒音の発生を防止することができる。
【００９７】
一方、ステップＳ６０１において、第１燃焼状態指標カウンタＣＳ１Ｃが第３所定値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、点火時期を遅角制御しても、第１燃焼状態指標が第１所定上限値を超えた状態が続いており、これは、燃焼温度が高い状態で安定していることを意味している。
【００９８】
そこで、積極的に燃焼温度を下げるために、火花点火が切られて（点火ＯＦＦされて）（ステップＳ６１５）、図９の処理が終了する。
【００９９】
これにより、燃焼温度が、第１燃焼状態指標の燃焼開始時期が第１所定上限値以下になる温度にまで低下され、燃焼開始時期が第１所定上限値以下になれば、図８のステップＳ５０５で第１燃焼状態指標カウンタがクリアされ、再び点火時期を進角側および遅角側に連続的に繰り返す制御に移行するので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１００】
以下、図１０のタイミングチャートを参照しながら、ＥＣＵ１６で実行される制御の結果について説明する。図１０は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０１０１】
図１０において、点火時期の進角制御に伴って燃焼温度が上昇し、図６で演算された第１燃焼状態指標である燃焼開始時期が、（ａ）のように、過早着火が生じる限界に近い燃焼開始時期を示す第１所定上限値に達したら、点火時期を遅角側に制御する。
【０１０２】
点火時期の制御方向の切り替え前後は、良好な燃焼が得られる限界に近い条件であり、点火時期の進角制御による燃焼温度の上昇により、過早着火による燃焼騒音が生じる可能性があるので、（ｂ）のように、切り替え直後の点火時期の補正量を大きく設定し、過早着火による燃焼騒音を回避する。
【０１０３】
その後、点火時期の遅角制御によって燃焼温度は低下に転じ、第２燃焼状態指標である燃焼期間は増加するが、第２燃焼状態指標が第２所定上限値に達する前に、点火時期が遅角限界になったらそれ以上の遅角制御は行わず、（ｆ）のように点火時期を遅角限界で保持する。
【０１０４】
ここで、点火時期の進角側および遅角側には、点火時期の補正量を増やしても点火時期による第１燃焼状態指標や第２燃焼状態指標に変化がみられない不感帯があるので、点火時期の制御範囲に限界を設けることで、点火時期の制御方向を切り替えた際に、燃焼温度に対して応答性のよい点火時期制御を実行することができる。
【０１０５】
その後、点火時期の遅角制御による燃焼温度の低下により、次サイクルの燃焼に影響する内部ＥＧＲガス温度の低下が進み、図７で演算された第２燃焼状態指標である燃焼期間が、（ｃ）のように、緩慢燃焼が生じる限界に近い燃焼期間を示す第２所定上限値に達したら、点火時期を進角側に制御し、燃焼温度を上昇させる。
【０１０６】
このように、燃焼温度に対して応答性がよく、良好な燃焼が得られる第１燃焼状態指標の所定上限値と第２燃焼状態指標の所定上限値との範囲内で、点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御することで、燃焼温度を高い状態で安定させることなく、低温側に制御し、内部ＥＧＲガス量を増加させることができるので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１０７】
なお、仮に燃焼温度が高い状態で安定してしまい、点火時期を遅角させても、第１燃焼状態指標が、第１所定上限値を超えている期間中増え続け、第１燃焼状態指標カウンタが第３所定値を超えた場合には、（ｄ）のように火花点火を切る。
【０１０８】
これにより、燃焼温度を下げ、（ｅ）のように第１燃焼状態指標の燃焼開始時期が第１所定上限値まで下がり、混合気温度が低下を示せば、再び点火時期を進角側および遅角側に連続的に繰り返す制御に移行するので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１０９】
このように、失火や燃焼騒音の原因になる過早燃焼および緩慢燃焼を防止しつつ、良好な燃焼が得られる燃焼状態の範囲内で点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御し、燃焼温度を高い状態で安定させることなく低温側に制御できるので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１１０】
以上のように、実施の形態１によれば、点火時期制御部は、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返す。
そのため、ＮＯｘの生成を抑制するとともに、燃費を向上させることができる予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１１１】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の具体的な制御内容について説明する。この発明の実施の形態２では、筒内圧力センサ１７の出力波形から、第１燃焼状態指標として、燃焼騒音の原因になる急激燃焼に関連する燃焼速度と、第２燃焼状態指標として、混合気温度が低い場合に燃焼が不安定になることで生じる燃焼変動とが抽出される。
【０１１２】
上述した実施の形態１で用いた過早着火は、混合気の一部の温度が高い場合に生じる現象であるが、急激燃焼は、混合気の温度が平均的に高くなった場合に生じる現象である。また、混合気温度が低い場合には、実施の形態１で用いた緩慢燃焼が生じるだけでなく、混合気温度の低下によって燃焼が不安定になり、その燃焼が次サイクルの内部ＥＧＲガスとして影響するので、燃焼変動が大きくなりやすい。
【０１１３】
この発明の実施の形態２では、失火や燃焼騒音の原因になる急激燃焼および燃焼変動を防止しつつ、良好な燃焼が得られる燃焼状態の範囲内で点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御することで燃焼状態を操作し、燃焼温度を高い状態で安定させることなく、低温側に制御することができるので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１１４】
以下、図１１、１２のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ１６で実行される制御について説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の処理については、説明を省略する。具体的には、実施の形態１との相違点である、図４のステップＳ１０１の燃焼状態検出処理に関して、第１燃焼状態指標である急激燃焼に関連する最大圧力上昇率の抽出と、第２燃焼状態指標である燃焼変動演算とについて、図６、１１、１２を用いて説明し、図４のステップＳ１０２の燃焼状態判定処理に関して、図９を用いて説明する。
【０１１５】
まず、図５において、筒内圧力センサ１７からの信号に基づいて、クランク角度１ｄｅｇ毎に記録した筒内圧力が読み込まれる（ステップＳ２０１）。
続いて、第１燃焼状態指標として、急激燃焼に関連する最大圧力上昇率が演算される（ステップＳ２０２）。
次に、第２燃焼状態指標として、燃焼変動が演算されて（ステップＳ２０３）、図５の処理が終了する。
【０１１６】
図１１は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の第１燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
図１１において、図５のステップＳ２０１でクランク角度１ｄｅｇ毎に読み込まれた筒内圧力の情報から、クランク角度１ｄｅｇ毎に変化する圧力の最大値が、最大圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）として抽出され（ステップＳ７０１）、図１１の処理が終了する。
【０１１７】
図１２は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の第２燃焼状態指標演算処理を示すフローチャートである。
図１２において、図５のステップＳ２０１でクランク角度１ｄｅｇ毎に読み込まれた筒内圧力の情報から、筒内圧力が最大になるクランク角度が、最大筒内圧角度ｄｅｇＰｍａｘとして１サイクル毎に抽出される（ステップＳ８０１）。
【０１１８】
続いて、ステップＳ８０１で抽出された最大筒内圧角度ｄｅｇＰｍａｘがメモリに記録される（ステップＳ８０２）。具体的には、最大筒内圧角度ｄｅｇＰｍａｘ（ｎ）に、抽出された最大筒内圧角度ｄｅｇＰｍａｘが代入される。
【０１１９】
次に、ステップＳ８０２で記録された最大筒内圧角度に基づいて、次式（３）で表されるように、燃焼変動ｄｅｇＰｍａｘＣＯＶが演算されて（ステップＳ８０３）、図１２の処理が終了する。
【０１２０】
ｄｅｇＰｍａｘＣＯＶ＝ｄｅｇＰｍａｘ標準偏差／ｄｅｇＰｍａｘ平均値
・・・（３）
【０１２１】
続いて、第１燃焼状態指標とした最大圧力上昇率と、第２燃焼状態指標とした燃焼変動とを用いた燃焼状態判定処理について、図８を用いて説明する。
【０１２２】
図８において、図１１で演算した第１燃焼状態指標の最大圧力上昇率を用いて、ステップＳ５０２において、燃焼温度が高く、燃焼騒音が生じる第１燃焼状態指標の所定上限値として、例えば５００ｋＰａ／ｄｅｇに最大圧力上昇率が達したか否かが判定される。
【０１２３】
ステップＳ５０２において、最大圧力上昇率が第１燃焼状態指標の所定上限値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、第１燃焼状態指標が所定上限値に達していることを示すための燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）に１が代入され、燃焼状態フラグがセットされる（ステップＳ５０３）。
【０１２４】
また、ステップＳ５０６において、燃焼温度が低く、失火領域に近く燃焼変動が生じる第２燃焼状態指標の所定上限値として、例えば５％に燃焼変動が達したか否かが判定される。
【０１２５】
ステップＳ５０６において、燃焼変動が第２燃焼状態指標の所定上限値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、燃焼状態フラグＣＳＦｌａｇ（ｎ）に０が代入され、燃焼状態フラグがクリアされる（ステップＳ５０７）。
【０１２６】
以上のように、実施の形態２によれば、この燃焼状態の判定結果に基づいて、良好な燃焼が得られる燃焼状態の範囲内で点火時期を進角側および遅角側へ連続的に繰り返し制御することで燃焼状態を操作し、失火や燃焼騒音の原因になる急激燃焼および燃焼変動を防止しつつ、燃焼温度を高い状態で安定させることなく低温側に制御できるので、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な運転領域を拡大することができる。
【０１２７】
なお、上記実施の形態１、２では、筒内圧力センサを用いて第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標を検出したが、これに限定されず、例えばクランク角度センサやイオン電流センサ等、燃焼状態が検出できるものであれば、他のものを用いてもよい。
【０１２８】
また、上記実施の形態１、２では、第１燃焼状態指標とした過早着火を燃焼開始時期で検出し、急激燃焼を最大圧力上昇率で検出したが、これに限定されず、例えばイオン電流が最大になる時期やクランク角の角加速度等、過早着火や急激燃焼を示す他のパラメータを用いてもよい。
【０１２９】
また、同様に、第２燃焼状態指標として、緩慢燃焼や燃焼変動を、燃焼期間や筒内圧力が最大になる位置のばらつきで検出したが、これに限定されず、緩慢燃焼や燃焼変動を示す他のパラメータを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
４  燃焼室、６  点火装置、２１  燃焼状態検出部、２２  燃焼状態判定部、２３  点火時期制御部。
【図１】
2015078641.tif 000003
【図２】
2015078641.tif 000004
【図３】
2015078641.tif 000005
【図４】
2015078641.tif 000006
【図５】
2015078641.tif 000007
【図６】
2015078641.tif 000008
【図７】
2015078641.tif 000009
【図８】
2015078641.tif 000010
【図９】
2015078641.tif 000011
【図１０】
2015078641.tif 000012
【図１１】
2015078641.tif 000013
【図１２】
2015078641.tif 000014
【図１３】
2015078641.tif 000015
【図１４】
2015078641.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月22日(2014.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が燃焼室に設けられ、点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御装置であって、燃焼開始時期または最大圧力上昇率を第１燃焼状態指標として検出し、燃焼期間または燃焼変動を第２燃焼状態指標として検出する燃焼状態検出部と、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御部と、を備え、点火時期制御部は、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返すものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この発明に係る内燃機関の制御方法は、燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が燃焼室に設けられ、点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御方法であって、燃焼開始時期または最大圧力上昇率を第１燃焼状態指標として検出し、燃焼期間または燃焼変動を第２燃焼状態指標として検出する燃焼状態検出ステップと、第１燃焼状態指標および第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御ステップと、を備え、点火時期制御ステップは、第１燃焼状態指標があらかじめ定められた第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を遅角側に制御するとともに、第２燃焼状態指標があらかじめ定められた第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、点火時期を進角側に制御する処理を連続的に繰り返すものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が前記燃焼室に設けられ、前記点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、前記点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御装置であって、
燃焼開始時期または最大圧力上昇率を第１燃焼状態指標として検出し、燃焼期間または燃焼変動を第２燃焼状態指標として検出する燃焼状態検出部と、
前記第１燃焼状態指標および前記第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御部と、を備え、
前記点火時期制御部は、前記第１燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を遅角側に制御するとともに、前記第２燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を進角側に制御することを連続的に繰り返す
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼状態検出部は、前記第１燃焼状態指標として、自己着火時期が早くなる過早着火に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼状態検出部は、前記第２燃焼状態指標として、燃焼速度が遅い緩慢燃焼に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃焼状態検出部は、前記第１燃焼状態指標として、燃焼速度が速くなる急激燃焼に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼状態検出部は、前記第２燃焼状態指標として、燃焼が不安定になる燃焼変動に関連する燃焼状態量を検出する
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記点火時期制御部は、遅角制御および進角制御の切り替え直後は、前記点火時期の補正量を、他の場合よりも大きく設定する
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記点火時期制御部は、前記点火時期に進角限界および遅角限界を設け、前記点火時期を、前記進角限界と前記遅角限界との範囲内で制御する
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記点火時期制御部は、前記第１燃焼状態指標が、前記第１燃焼状態指標の所定上限値を、あらかじめ定められた所定サイクル数超えたら、火花点火を停止する
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
燃焼室内に形成された燃料と空気との混合気を点火するための点火装置が前記燃焼室に設けられ、前記点火装置付近の混合気を火花点火により燃焼させることで生じる温度上昇と、燃焼圧による温度上昇とによって、前記点火装置付近以外の混合気を予混合圧縮自己着火燃焼させる内燃機関に係る内燃機関の制御方法であって、
燃焼開始時期または最大圧力上昇率を第１燃焼状態指標として検出し、燃焼期間または燃焼変動を第２燃焼状態指標として検出する燃焼状態検出ステップと、
前記第１燃焼状態指標および前記第２燃焼状態指標に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御ステップと、を備え、
前記点火時期制御ステップは、前記第１燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第１燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を遅角側に制御するとともに、前記第２燃焼状態指標があらかじめ定められた前記第２燃焼状態指標の所定上限値に達した場合には、前記点火時期を進角側に制御する処理を連続的に繰り返す
内燃機関の制御方法。