(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置を有する多気筒内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
予め定められた圧縮着火燃焼領域と火花点火燃焼領域との間で圧縮着火燃焼と火花点火燃焼とを切り替える切り替え手段と、
アイドル運転時に、火花点火燃焼を実行するときに、前記燃料噴射装置の最小噴射量を推定する劣化検出手段とを有し、
前記推定された最小噴射量以下の噴射量で燃料噴射を行う圧縮着火運転領域では、全気筒の圧縮着火運転を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置を有する内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
予め定められた圧縮着火燃焼領域と火花点火燃焼領域との間で圧縮着火燃焼と火花点火燃焼とを切り替える切り替え手段と、
アイドル運転時に、火花点火燃焼を実行するときに、前記燃料噴射装置の最小噴射量を推定する劣化検出手段と、
前記推定された最小噴射量以下の噴射量で燃料噴射を行う圧縮着火運転領域では、前記燃料噴射装置による噴射量を前記推定された最小噴射量以上に設定すると共に、圧縮着火運転を実行するための運転条件を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記劣化検出手段は、空燃比センサ，Ｏ2センサ，筒内圧力センサ，イオン電流センサ，エンジン回転数センサ，振動センサ，エアフローセンサのうち少なくともいずれか１つの信号を用いて前記燃料噴射装置の最小噴射量を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射装置は、マイナスオーバーラップ期間中少なくとも１度の燃料噴射を行うように制御されるものであり、前記燃料噴射量を前記推定された最小噴射量以上に設定することにより、前記マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が増加した場合、可変バルブ制御により内部ＥＧＲ量を減らす、もしくは実質圧縮比を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記劣化検出手段は、気筒別に前記燃料噴射装置の最小噴射量を推定すると共に、前記燃料噴射装置は、気筒別に前記燃料噴射量を変更することを特徴とする請求項２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】
本発明は、火花点火燃焼および予混合圧縮着火燃焼を有する内燃機関の制御装置に関するものであり、特にエンジンまたはアクチュエータ劣化時における圧縮着火燃焼の安定化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火花点火機関において、部分的に圧縮着火燃焼を行うことにより、ＮＯｘ排出量が抑えられ、かつ高効率で運転することが可能である。そのため、広い運転領域において安定した圧縮着火燃焼運転を行えるよう、圧縮着火燃焼を最適に制御することが望まれている。
【０００３】
圧縮着火燃焼において、可変バルブを用いた内部ＥＧＲ量の調整や多段噴射（マイナスオーバーラップ期間での燃料噴射）による燃焼制御が有効であることが記載されている
（特開２００１−82229号公報，特開２００４−１０８２１８号公報）。
【０００４】
圧縮着火燃焼では火花点火等の物理的な着火手段を持たず、ピストン圧縮により予混合気が自己着火することで燃焼が開始するため、着火時期等の制御には精密な燃料噴射制御やバルブタイミング制御が要求される。そのため、燃料噴射装置や可変バルブ等のアクチュエータが劣化した際には、気筒間，サイクル間で圧縮着火燃焼に大きくばらつきが生じ、安定した圧縮着火燃焼が不可能となる。
【０００５】
したがって、これらアクチュエータの劣化時にも安定した圧縮着火燃焼を実現するための方策が必要である。例えば、特開２００４−１０８２１８号公報に記載の技術としては、圧縮着火燃焼時に筒内圧力ピーク値もしくはピーク時期等の検出結果に基づき、マイナスオーバーラップ期間またはマイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量を変化させることで、エンジンまたは燃料噴射装置等アクチュエータの劣化時にも、圧力ピーク値もしくは圧力ピーク時期を適正な値に制御することについての記載がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−８２２２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記公報に記載の技術は、圧縮着火燃焼時に検出した燃焼状態に基づいて可変バルブや燃料噴射量などの燃焼制御手段により燃焼制御を行うものであるため、圧縮着火制御実施前もしくは制御実施中に、例えば一時的なノックや失火が生じてしまうという虞がある。
【０００８】
また、多段噴射によって圧縮着火燃焼の安定制御を行う際、低負荷領域および高負荷領域において、一度の燃料噴射に燃料噴射装置の最小噴射量（燃料噴射装置が安定して噴射可能である最小の噴射量）付近を使わざるを得ないことが本出願人の実験によっても確認されている。したがって、これらの運転領域では、燃料噴射装置劣化時に通常の噴射パルス幅補正を行っても、最小噴射量の制限により所定の燃料噴射量を得ることができない場合がある。前記公報では以上の課題を考慮しておらず、燃料噴射装置の劣化検出手法や、劣化検出時の具体的な制御手法までは言及していない。
【０００９】
本発明は、前記の如き課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関または燃料噴射装置等のアクチュエータ劣化又は、デポジット付着による一時的な劣化である特性劣化にも出来る限り広い運転領域において安定した圧縮着火燃焼を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するべく、本発明の内燃機関の制御装置は、基本的には、圧縮着火燃焼もしくは該圧縮着火燃焼と火花点火燃焼とを切り換え可能な内燃機関に適用するものであって、前記内燃機関の火花点火燃焼のときに、前記内燃機関または前記内燃機関に装着されたアクチュエータの劣化状態を検出する劣化検出手段と、前記火花点火燃焼のときに前記劣化検出手段により求められる劣化状態に基づいて、前記内燃機関の圧縮着火燃焼への切り替え条件または圧縮着火燃焼のときの運転条件を可変とすることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって火花点火燃焼時に前記内燃機関または前記内燃機関に装着されたアクチュエータの劣化状態を検出し、圧縮着火燃焼への切り替え条件または圧縮着火燃焼のときの運転条件を変更することができるので、内燃機関またはアクチュエータが劣化した際にも、圧縮着火燃焼を行う以前に、劣化状態に対応した最適な圧縮着火運転領域の確保、もしくは最適な条件圧縮着火運転条件への変更が可能であるため、ノッキングや失火を生じることなくサイクル間のばらつきのない安定した圧縮着火燃焼が実現できる。ここでアクチュエータの劣化として、経時的な生態劣化の他インジェクタのデポジット付着などにより一時的な生態変化（劣化）に対しても有効である。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様としては、前記アクチュエータが、燃焼室に直接または間接的に燃料を噴射する燃料噴射装置，吸気弁及び排気弁のバルブタイミング及びバルブリフト量のうち少なくともどれか一つを変化させる可変バルブ機構，吸入空気量を制御するスロットルバルブ，吸気流動を制御するスワールコントロールバルブ，タンブルコントロールバルブのうち少なくともいずれか１つであることを特徴とし、さらに、前記劣化検出手段の信号として、空燃比センサ，Ｏ2 センサ，筒内圧力センサ，イオン電流センサ，エンジン回転数センサ，振動センサ、エアフローセンサのうち少なくともいずれか１つの信号を用いることを特徴としている。
【００１３】
尚、上記可変バルブ機構は、吸気弁，排気弁のバルブタイミング，バルブリフト量の変更により、少なくとも内部をＥＧＲ量又は実質圧縮比などの変更，制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、燃焼室内の混合気の状態（燃料噴射量，吸入空気流量，内部ＥＧＲ量，燃焼室内の流動）に直接影響を与えるアクチュエータである、燃料噴射装置，可変バルブ機構，スロットルバルブ，スワールコントロールバルブ，タンブルコントロールバルブの劣化状態を個別にもしくは同時に検出することができるため、圧縮着火燃焼に大きく影響する燃焼室内の混合気状態の変化を正確に把握でき、混合気状態の変化に応じた最適な制御を実施することができる。
【００１５】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様としては、前記劣化検出手段による前記内燃機関または前記内燃機関に装着されたアクチュエータの劣化状態の検出は、アイドル運転時に実行されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、内燃機関を駆動する際には確実に行う運転状態であるアイドル運転時に、内燃機関またはアクチュエータの劣化状態を検出できるため、内燃機関を駆動した際に、確実に劣化状態を検出することが可能となる。
【００１７】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様としては、前記圧縮着火燃焼のときに可変とする運転条件は、燃料噴射条件，可変バルブ条件，吸気スロットル条件，スワールコントロールバルブ条件，タンブルコントロールバルブ条件のうち少なくともいずれか１つであることを特徴としている。
【００１８】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、内燃機関またはアクチュエータが劣化した際にも、燃焼室内の混合気状態を好適に制御することが可能となり、結果として安定した圧縮着火運転を可能とする。
【００１９】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の具体的な態様としては、前記劣化検出手段により検出された前記燃料噴射装置の劣化状態に基づいて、前記燃料噴射装置の最小噴射量を補正するとともに、前記補正後の最小噴射量以下の噴射量で燃料噴射を行う圧縮着火運転領域では、圧縮着火燃焼を禁止することを特徴としている。
【００２０】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、燃料噴射装置の劣化状態、特に劣化時の燃料噴射装置の最小噴射量に基づいて、圧縮着火運転領域を決定することができるため、安定した燃料噴射が不可能であると判断された圧縮着火領域でのみ圧縮着火燃焼を禁止することになり、結果として、燃料噴射装置の劣化時にも可能な限り広い運転領域で圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。
【００２１】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の具体的な態様としては、前記劣化検出手段により検出された前記燃料噴射装置の劣化状態に基づいて、前記燃料噴射装置の最小噴射量を補正するとともに、前記燃料噴射装置の最小噴射量を補正後、前記補正後の最小噴射量以下の噴射量で燃料噴射を行う圧縮着火運転領域では、前記補正に基づいて前記圧縮着火燃焼時の燃料噴射量を変更することを特徴としている。
【００２２】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、燃料噴射装置の劣化状態、特に劣化時の燃料噴射装置の最小噴射量に基づいて、圧縮着火燃焼のときの燃料噴射量を変更することができるため、燃料噴射装置の劣化時にも、安定した燃料噴射を実現でき、結果として、圧縮着火運転領域を縮小することなく安定した圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。
【００２３】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の具体的な態様としては、前記燃料噴射装置は筒内に直接燃料噴射する方式であって、マイナスオーバーラップ期間中少なくとも１度の燃料噴射を行うべく制御されるものであり、前記燃料噴射量の変更により、前記マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が増加した場合、可変バルブ制御により内部ＥＧＲ量を減らす、もしくは実質圧縮比を小さくすることを特徴とし、また、前記燃料噴射量の変更により、前記マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が減少した場合、可変バルブ制御により内部ＥＧＲ量を増やす、もしくは実質圧縮比を大きくすることを特徴としている。
【００２４】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、燃料噴射装置の劣化状態、特に劣化時の燃料噴射装置の最小噴射量に基づいて、圧縮着火燃焼時の燃料噴射量を変更するとともに、バルブタイミングもしくはバルブリフト量を変化させるため、燃料噴射量の変更に伴う圧縮着火燃焼状態の変化をバルブタイミングもしくはバルブリフト量によって補正することが可能である。したがって、例えば燃料噴射装置が劣化した場合にも、圧縮着火運転領域を縮小することなく又は縮小を最小に抑え、高効率でかつ安定した圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。即ち、燃料噴射量の変更により、マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が増加した場合、燃料のラジカル化が促進され混合気の着火性が過度に向上してしまうため、可変バルブ制御により内部ＥＧＲ量を減らす、もしくは実質圧縮比を小さくして燃焼室内の温度を低下させることで、着火時期を最適化する。また、燃料噴射量の変更により、マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が減少した場合、燃料のラジカル化が滞り、混合気の着火性が悪化してしまうため、可変バルブ制御により内部EGR量を増やす、もしくは実質圧縮比を大きくして燃焼室内の温度を上昇させることで、混合気の着火性を向上する。
【００２５】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様としては、前記劣化検出手段を各気筒に備え、気筒別に前記燃料噴射装置の最小噴射量を補正すると共に、気筒別に前記燃料噴射量を変更することを特徴としている。
【００２６】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、気筒ごとの燃料噴射装置の劣化状態、特に劣化時の燃料噴射装置の最小噴射量に基づいて、気筒ごとに圧縮着火燃焼のときの燃料噴射量を変更することができるので、気筒間の燃焼ばらつきを改善できる。
【００２７】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様としては、前記検出手段により検出された劣化状態に基づく、前記内燃機関の圧縮着火燃焼への切り替え条件または圧縮着火燃焼のときの運転条件の変更が完了するまでは、全ての運転領域において圧縮着火燃焼への移行を行わないことを特徴としている。
【００２８】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、劣化状態の検出およびそれに続く圧縮着火運転領域の決定もしくは圧縮着火燃焼のときの運転条件の変更が完了するまでは圧縮着火燃焼を禁止するため、圧縮着火燃焼時のノッキングや失火等を未然に防止でき、安定した圧縮着火運転を実現できる。
【００２９】
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の他の態様として、前記劣化検出手段として、前記アクチュエータ個々の初期特性を予め記憶しておく特性記憶手段を備え、前記初期特性と火花点火燃焼時に検出された前記アクチュエータの出力特性との比較結果に基づいて、アクチュエータの劣化を検出することを特徴としている。
【００３０】
更に詳しくは、例えば前記燃料噴射装置自体に個々の噴射特性を予め記憶しておく特性記憶手段をさらに備え、前記劣化検出手段として、前記特性記憶手段が記憶している個々の噴射特性情報をさらに用いることを特徴としている。
【００３１】
本発明の内燃機関の制御装置は、前記構成によって、例えば燃料噴射装置に個々の新品時の噴射特性を記憶させておくことが可能となり、燃料噴射装置の製造ばらつきや個体ばらつきを考慮した、より正確な劣化状態の検出が可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関の制御装置は、火花点火燃焼のときに内燃機関もしくは燃料噴射装置等のアクチュエータの劣化状態を検出し、その劣化状態に基づいて圧縮着火運転領域を決定する、もしくは劣化状態に基づき燃料噴射量を変更し、その変更に伴う燃焼状態の変化をバルブタイミング等によって補正することにより、内燃機関もしくは燃料噴射装置等のアクチュエータが劣化した場合でも、安定した圧縮着火運転を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面に基づき本発明の内燃機関制御装置の実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第一の実施形態の内燃機関の制御装置のシステム構成を示したもので、エンジン１３は、多気筒エンジンである。該多気筒エンジン１３は、点火装置による火花点火燃焼と、ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼との二つのモードの燃焼が可能なように構成されている。前記多気筒エンジン１３は、エンジントルクとしてフルロードの１／２程度まで、エンジン回転数では１０００回転から３０００回転程度のエンジン運転領域で、圧縮着火燃焼モードによる高効率運転が可能であり、アイドル運転を含むそれ以外の負荷領域では、火花点火燃焼を行うものである。
【００３５】
エンジン１３には、その気筒を構成するシリンダブロックもしくはシリンダヘッドに一つの圧力センサ６が装置されると共に、排気管流路中に空燃比センサ１２，空気が吸入される上流にエアフローセンサ７，その下流に空気量を調整するスロットル８，吸気ポート９，気筒毎の燃料噴射弁（以下、インジェクタ）１０、及び、回転数センサ１４が配置されている。インジェクタ１０は、各気筒の燃焼室１１に直接燃料噴射するものを基本とし、スロットル８は、電子制御スロットルであることが好ましく、電気式アクチュエータによってスロットルバルブを駆動するものである。また、エンジン１３は、可変バルブ15ａ，１５ｂを備えていると共に、エンジンコントロールユニット(制御装置)(以下、ＥＣＵ)１を備えている。ＥＣＵ（制御装置）１は、車両の運転状態やユーザ意図を認識（検出）するものとして、車速Ｖs，ブレーキ信号Ｓb，アクセル開度α，変速比（ギア位置）Ｍp 等の値を入力すると共に、エンジン運転状態として、空燃比Ａ／Ｆ，吸入空気流量Ｑa，エンジン吸気温度Ｔin，エンジン排気温度Ｔex，エンジン冷却水温Ｔw，筒内圧力Ｐi ，エンジン回転数Ｎe ，スロットル開度θtpなどの値を入力する。ＥＣＵ（制御装置）１は、エンジン１３の制御状態を決定するものであり、気筒別のインジェクタ劣化検出手段２、及び圧縮着火運転領域判定手段３を少なくとも備えている。
【００３６】
インジェクタ劣化検出手段２は、空燃比Ａ／Ｆや吸入空気流量Ｑa，エンジン回転数Ｎe等からエンジン１３の気筒別のインジェクタ劣化状態を検出し、その結果が圧縮着火運転領域判定手段３に出力される。
【００３７】
このように、ＥＣＵ１は、前記各センサ等の検出値を基に前記手段２及び３において各種の演算を行い、該演算の結果に基づき、インジェクタ劣化時の好適な圧縮着火燃焼領域を実現するものである。インジェクタ１０は、スロットル８の開度信号θtpやアクセル開度信号αなどから演算される目標エンジントルクに応じて所定量の燃料を噴射し、可変バルブ１５ａは、吸気側のバルブタイミングおよびバルブリフト量を、可変バルブ１５ｂは、排気側のバルブタイミングおよびバルブリフト量を、運転条件に応じて油圧またはモータ電流制御によって、最適な制御量に変化させるものである。
【００３８】
図２は、本実施形態で用いる可変バルブ１５ａ，１５ｂのリフトカーブ特性の一例を示している。本実施形態では、図２のように、可変バルブ１５ａ，１５ｂのバルブリフト量と作用角を制御することによって、排気を閉じ込める期間（以下、マイナスオーバーラップ期間）を変化させて、内部ＥＧＲ量を連続制御する可変バルブを用いたものである。
【００３９】
この場合、各気筒に電磁駆動弁を設けて気筒毎にマイナスオーバーラップ期間を連続可変させても良いが、多気筒エンジンでは気筒数の増加に伴い、大幅なコストアップとなってしまう。このため、安価な機構として全気筒同時に、バルブリフト量および作用角を可変にする装置を設け、運転条件によって連続的にマイナスオーバーラップ量を変化させるようにしたことで、本発明の目的を達成する構成とすることも可能である。以下、その構成をベースとして説明する。
【００４０】
図３は、本実施形態の燃料噴射制御手法の一例を示したものである。本実施形態においては、燃料噴射方式は筒内噴射であるため、運転条件に応じて噴射時期などを変化させることにより、混合気状態を任意に制御可能である。図３の（ａ）に示すように、燃料噴射を複数回に分けて行い、初めの１回は、マイナスオーバーラップ期間中に噴射して燃料の一部をラジカル化する方式を適用し、これを気筒毎に噴射割合を変化させることで、気筒間の燃焼ばらつきを抑制するものである。図３の（ｂ）に示すように、総噴射量を一定にして１回目の噴射割合を増加させていくと、燃料のラジカル化が促進されるため、着火時期は早期化していく。
【００４１】
図４はインジェクタが劣化した際の噴射特性変化の一例を示している。新品時と比較すると、劣化時はアイドル時の燃料噴射パルス幅Ｔidleでの燃料噴射量が変化（減少）しているとともに、新品時のインジェクタの最小噴射量Ｑminに比べ、劣化時の最小噴射量
Ｑmin′ が増加している。こうした劣化による最小噴射量の増加は、前記のような精密な燃料噴射制御が要求される圧縮着火燃焼に強く影響するため、圧縮着火運転のときにはインジェクタ劣化への対策が必要である。
【００４２】
以下、本実施形態における内燃機関の制御装置の制御方法について、具体的に説明する。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ（制御装置）１によるインジェクタ劣化検出から圧縮着火運転領域判定までの制御フローチャートを示している。まず、ステップ５０１ｓにおいて、圧縮着火運転許可フラグがオンであるかを判定する。圧縮着火運転許可フラグとは、現在圧縮着火運転を行ってもよいか否かを判断するためのフラグであり、圧縮着火運転許可フラグがオンである時のみエンジンは圧縮着火運転を行うものとし、エンジン始動時には圧縮着火運転許可フラグはオフに設定されている。このフラグがオンである場合はすでに劣化検出および圧縮着火運転領域の判定を終えているため、劣化検出を行うことなく本制御を終える。圧縮着火許可フラグがオフである場合はステップ５０２ｓに進む。ステップ５０２ｓにおいては、エンジン回転数Ｎe ，アクセル開度αなどのエンジン運転状態を読み込み、ステップ５０３ｓに進む。ステップ５０３ｓでは、ステップ５０２ｓの読み込み検出値に基づき、エンジン１３がアイドル運転中であるか否かを判定する。ステップ５０２ｓでエンジン１３がアイドル運転中であると判定されると、ステップ５０４ｓで、空燃比センサ１２，回転数センサ１４，エアフローセンサ７の出力を読み込み、ステップ５０５ｓでは、ステップ５０４ｓで検出した値に基づいて現在の１サイクル当たりの燃料噴射量（以下
Ｑidle′）を演算する。次にステップ５０６ｓでは、演算したＱidle′と新品時の燃料噴射量（以下Ｑidle）との差(以下ΔＱidle)を求め、続いてステップ５０７ｓではΔＱidleに基づいてインジェクタの最小噴射量の変化分（以下ΔＱmin ）を推定する。ステップ
５０８ｓで、新品時の最小噴射量（以下Ｑmin）に推定したΔＱminを加算し、新たに規定される最小噴射量(以下Ｑmin′) を推定する。以上でインジェクタの劣化状態の検出までのステップは終了する。前記のような劣化状態の検出の際、インジェクタ新品時の噴射特性値であるＱidleおよびＱmin に、インジェクタ個々に予め記憶させた噴射特性情報を用いることで、インジェクタ個々の製造ばらつきを考慮した劣化の診断が可能となる。
【００４４】
ここから、インジェクタ劣化状態の検出結果に基づいて、圧縮着火運転領域を決定するステップに移る。まず、ステップ５０９ｓでインジェクタの最小噴射量の変化がある
（ΔＱmin ＞０）か否かを判定し、ステップ５０９ｓで最小噴射量の変化ありと判定されると、ステップ５１０ｓで、ある圧縮着火運転領域（ｉ：エンジントルク，ｊ：エンジン回転数）においての一回目（マイナスオーバーラップ時）の燃料噴射量（以下Ｑij_1）および二回目（吸気行程中）の燃料噴射量（以下Ｑij_2）とステップ５０８ｓで推定されたＱmin′とを比較する。具体的にはＱij_1またはＱij_2がＱmin′を下回る（Ｑij_1＜
Ｑmin′もしくはＱij_2＜Ｑmin′である）かどうかを判定する。ステップ５１１ｓでは、ステップ５１０ｓでＱij_1またはＱij_2 がＱmin′を下回ると判定された圧縮着火運転領域（ｉ，ｊ）では、圧縮着火運転を禁止し、火花点火運転を行うことを決定する。以上の演算を全圧縮着火運転領域において繰り返し行い、最終的な圧縮着火運転領域を決定する。
【００４５】
ステップ５０９ｓからステップ５１１ｓにおいて圧縮着火運転領域を決定後、ステップ５１２ｓへ進み、ここで圧縮着火運転許可フラグをオンにする。つまり、本制御が行われるまでは、圧縮着火運転を行わず、全運転領域で火花点火運転を行うことで、本制御実施前の圧縮着火運転のときにおける一時的なノックや失火を回避できる。
【００４６】
また、本実施例では、アイドル運転時の空燃比Ａ／Ｆ，吸入空気流量Ｑa ，エンジン回転数Ｎe等を用いてＱmin′を推定しているが、アイドル運転時の筒内圧力から演算される図示平均有効圧の変動率（ＣＯＶ of ＩＭＥＰ）に基づいてインジェクタ劣化時の最小噴射量Ｑmin′を推定してもよい。
【００４７】
図６は、本制御を実施した際のインジェクタの劣化に伴う圧縮着火運転領域の推移の一例を示している。圧縮着火運転領域の高負荷側では、急峻な圧力上昇により生じるノッキングを回避するために、マイナスオーバーラップ時の燃料噴射割合（噴射量）を少なくし、着火時期を上死点以降に遅延化して圧力上昇の緩慢化を図っているため、マイナスオーバーラップ時の噴射量がＱmin付近となる。
【００４８】
一方、圧縮着火運転領域の低負荷側では、着火を促進して燃焼の安定化を図るため、マイナスオーバーラップ時の燃料噴射割合（噴射量）は大きくなるが、総燃料噴射量自体が少ないため、マイナスオーバーラップ時もしくはそれ以降の噴射時にやはりＱmin 付近を使うことになる。
【００４９】
以上より、圧縮着火運転領域の中でも特に高負荷側，低負荷側でインジェクタ劣化の影響を強く受けることが理解できる。したがって図６に示すように、劣化時の最小噴射量がＱmin′である場合、Ｑmin′を下回る燃料噴射を行う高負荷領域ａおよび低負荷領域ａで圧縮着火運転が禁止され、火花点火運転を行うことになる。
【００５０】
図７は、さらにインジェクタの劣化が進んだ際の運転領域の一例を示している。この時、最小噴射量はさらに増加してＱmin″ となっており、高負荷領域ａおよび低負荷領域ａに加え、図６では運転可能であった高負荷領域ｂおよび低負荷領域ｂでも圧縮着火運転が禁止され、火花点火運転を行うことになる。
【００５１】
このように本実施例では、インジェクタの劣化の進行状況に応じて、段階的に圧縮着火運転領域を縮小していく。
【００５２】
前記のような制御手段により、火花点火燃焼時にインジェクタ劣化状態を検出し、その検出結果に基づいて予め圧縮着火運転領域を決定しておくことで、インジェクタ劣化時にもノックや失火を生じることなく安定した圧縮着火運転が可能となる。尚、上記はインジェクタ劣化状態の例について示したが、初期データと検出データの比較結果に基づいて劣化を検出することはその他のアクチュエータであっても有効である。また、本願での劣化状態として、経年変化的な劣化（製品寿命等に係る劣化）の他、一時的な性能変化、例えばインジェクタのデポジット付着による一時的な詰まりなど、回復可能な劣化（一時的な特性変化，異常など）についても有効である。
【００５３】
図８は本発明の第二の実施形態として、インジェクタ劣化検出手段２が検出した結果が燃料噴射条件設定手段４，可変バルブ条件設定手段５を含む圧縮着火運転条件設定手段に出力される場合のエンジンシステムの構成図を示したものである。燃料噴射条件設定手段４はインジェクタ劣化検出手段２が検出した劣化状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射割合）を変更し、それに伴って可変バルブ条件設定手段５はバルブタイミングもしくはバルブリフト量を変更する。
【００５４】
以下、本実施形態における内燃機関の制御装置の制御方法について、具体的に説明する。
【００５５】
図９は、ＥＣＵ（制御装置）１によるインジェクタ劣化検出から噴射割合制御および可変バルブ制御までの制御フローチャートを示している。インジェクタの劣化を検出する
(Ｑmin′を推定する) ステップ（ステップ９０１ｓからステップ９０８ｓ）までは、第一実施形態と同様である。
【００５６】
その後、ステップ９０９ｓでインジェクタの最小噴射量の変化があるか否かを判定し、ステップ９０９ｓで最小噴射量の変化があると判定されると、ステップ９１０ｓで、ある圧縮着火運転領域（ｉ，ｊ）においての一回目（マイナスオーバーラップ時）の噴射量
（以下Ｑij_1）および二回目（吸気行程中）の噴射量（以下Ｑij_2）とステップ９０８ｓで推定されたＱmin′とを比較する。具体的にはＱij_1またはＱij_2がＱmin′を下回る
（Ｑij_1＜Ｑmin′もしくはＱij_2＜Ｑmin′）かどうかを判定する。ステップ９１０ｓでＱij_1またはＱij_2 がＱmin′を下回ると判定されると、ステップ９１１ｓにおいて、運転領域（ｉ，ｊ）が低負荷領域であるかを判定する。ステップ９１１ｓで運転領域（ｉ，ｊ）が高負荷域であると判定された場合、ステップ９１２ｓへ進み、そこで燃料噴射割合が変更される。例えば、Ｑij_1 をＱmin′まで増加させることで、安定した燃料噴射を行うことができるようになるが、この時、図３の（ｂ）に示すように、Ｑij_1の増加によって着火時期が進角化して圧力上昇率が許容値を越えてしまい、ノック振動や騒音が問題となってしまう。したがって、次のステップ９１３ｓにおいて、吸気弁の閉じるタイミングを遅角化し、実質圧縮比を減少させることで、筒内の温度を下げ、着火時期を遅延化させるとともに圧力上昇の緩慢化を図る。また、本実施例では図示していないが、ステップ
９１３ｓでは排気弁の閉じるタイミングを遅角化して内部ＥＧＲ量を減少させることで、着火時期の遅延化を図っても良い。ステップ９１１ｓで運転領域（ｉ，ｊ）が低負荷域であると判定された場合、ステップ９１４ｓへ進み、そこで燃料噴射割合が変更される。低負荷領域では総燃料噴射量が少なく、Ｑmin の増加によって２回噴射自体が不可能となる場合があるため、例えばＱij_2を０とし、１回目に全ての燃料を噴射するようにして、安定した燃料噴射を行うことができるようにする。前記の通り、この変更により着火時期が早期化し、最適な着火時期が実現できないため、熱効率および燃焼安定性が低下してしまう。したがって、次のステップ９１５ｓにおいて、排気弁の閉じるタイミングを遅角化し内部ＥＧＲ量を減少させて筒内温度を低下させることで、最適な着火時期に制御し、熱効率および燃焼安定性を確保する。また、本実施例では図示していないが、ステップ915ｓでＱij_1を０とし、２回目に全ての燃料を噴射するようにして、安定した燃料噴射を行うことができるようにした後、その変更に伴う着火時期の遅延を、ステップ９１６ｓにおいて排気弁の閉じるタイミングを早期化し内部ＥＧＲ量を増加させることでキャンセルしてもよい。以上の演算を全圧縮着火運転領域において繰り返し行った後、ステップ９１６ｓに進み、圧縮着火運転許可フラグがオンとなって、一連の制御が完了する。
【００５７】
図１０は、これまでに説明したインジェクタ劣化検出後の噴射量変更方法，可変バルブ制御方法を適用した場合の高負荷領域での圧縮着火燃焼状態の一例を示したものである。新品時は（ａ）に示すように、安定した燃焼が実現できているが、インジェクタ劣化時
（ｂ）では、燃料噴射の不安定化に伴う燃焼のサイクル間のばらつきが大きくなり、安定した圧縮着火運転が不可能となる。（ｃ）はインジェクタ劣化時に燃料噴射量の変更のみを行った場合の例で、燃料噴射量変更により燃料噴射は安定化したものの、マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が増加したために着火時期が早期化し、ノッキングが生じている。（ｄ）は図９に記載の燃料噴射量変更およびバルブタイミングの変更を実施した場合の燃焼状態であり、吸気弁が閉じるタイミングを遅角化して実質圧縮比を下げることで、圧縮中の筒内温度を低下させ、燃料噴射量変更に伴う着火時期の早期化効果をキャンセルし、最適な着火時期を実現している。したがってインジェクタ劣化時にも安定した圧縮着火運転が可能となる。
【００５８】
図１１は、これまでに説明したインジェクタ劣化検出後の噴射量変更方法，可変バルブ制御方法を適用した場合の低負荷領域での燃焼状態の一例を示したものである。新品時は（ａ）に示すように、安定した燃焼が実現できているが、インジェクタ劣化時（ｂ）では、高負荷領域と同様、燃料噴射の不安定化に伴う燃焼のサイクル間のばらつきが大きくなり、安定した圧縮着火運転が不可能となる。（ｃ）はインジェクタ劣化時に燃料噴射量の変更のみを行った場合の例で、燃料噴射量変更により燃料噴射は安定化したものの、マイナスオーバーラップ期間中の燃料噴射量が増加したために着火時期が過早となってしまい、高効率での運転が不可能となる。（ｄ）は図９に記載の燃料噴射量変更およびバルブタイミングの変更を実施した場合の燃焼状態であり、排気が閉じるタイミングを遅角化して内部ＥＧＲ量を減少させることで、圧縮中の筒内温度を低下させ、燃料噴射量変更に伴う着火時期の早期化効果をキャンセルし、最適な着火時期を実現している。したがってインジェクタ劣化時にも高効率での圧縮着火運転が可能となる。
【００５９】
前記の通り、本実施形態ではインジェクタ劣化検出時にまず燃料噴射割合を変更し、その変更に伴う燃焼状態の変化を可変バルブ制御によって補正するという方式であるため、インジェクタ劣化時にも圧縮着火運転領域を縮小することなく、高効率かつ安定した圧縮着火運転を実現できる。
【００６０】
以上、第一実施形態として、インジェクタ劣化時には圧縮着火運転領域を縮小するという制御手段、第二実施形態として燃料噴射条件や可変バルブ条件を含む圧縮着火燃焼のときの運転条件を変更するという制御手段について述べてきたが、インジェクタの劣化状態に応じて、圧縮着火運転領域の縮小と圧縮着火燃焼時の運転条件の変更を使い分けることも可能である。また、燃料噴射条件と、スワールコントロールバルブ条件又はタンブルコントロールバルブ条件では、燃料噴射量の補正に対し、スワール流，タンブル流をコントロールし、例えばこれらの増大による成層化，リーン化、又は吸気スロットル条件調整による以下のコントロールなどによっても、燃焼室内温度を制御し、圧縮着火をコントロールすることも可能である。また上記何れかの運転条件及びこれらの組合せによっても圧縮燃焼の制御への反映が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第一実施例にかかる内燃機関の制御装置のエンジンシステム構成図。
【図２】図１の内燃機関の制御装置の吸排気可変バルブのリフトカーブ特性の一例を示す図。
【図３】図１の内燃機関の制御装置の燃料の噴射制御手法の一例を示したもので、  （ａ）は、吸排気可変バルブの開閉と燃料噴射時期（複数回噴射）を示す図、（ｂ）は一回目の噴射量と圧縮着火時期との関係を示す図。
【図４】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ劣化時の噴射特性の一例を示す図。
【図５】図１の内燃機関の制御装置の制御フローチャート。
【図６】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ劣化検出時、特に劣化の程度が小さい場合における圧縮着火燃焼領域を示す図。
【図７】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ劣化検出時、特に劣化の程度が大きい場合における圧縮着火燃焼領域を示す図。
【図８】本発明の第二実施例にかかる内燃機関の制御装置のエンジンシステム構成図。
【図９】図８の内燃機関の制御装置の制御フローチャート。
【図１０】図８の内燃機関の制御装置のインジェクタ劣化検出および燃料噴射制御，可変バルブ制御を実行した際の、高負荷領域における圧縮着火燃焼状態を示す図。  （ａ）は新品時、（ｂ）は劣化時の燃焼状態を示す図。（ｃ）は（ｂ）の状態から噴射量の変更のみを行った場合の図。（ｄ）は図９のフローチャートの通り、（ｂ）の状態から、噴射量およびバルブタイミングの変更を行って、（ｂ）のような不安定燃焼および（ｃ）のようなノッキング現象を解消した図。
【図１１】図８の内燃機関の制御装置のインジェクタ劣化検出および燃料噴射制御，可変バルブ制御を実行した際の、低負荷領域における圧縮着火燃焼状態を示す図。  （ａ）は新品時、（ｂ）は劣化時の燃焼状態を示す図。（ｃ）は（ｂ）の状態から噴射量の変更のみを行った場合の図。（ｄ）は図９のフローチャートの通り、（ｂ）の状態から、噴射量およびバルブタイミングの変更を行って、（ｂ）のような不安定燃焼および（ｃ）のような低効率燃焼を解消した図。
【符号の説明】
【００６２】
１…エンジンコントロールユニット（制御装置）、２…インジェクタ劣化検出手段、３…圧縮着火運転領域判定手段、４…燃料噴射条件設定手段、５…可変バルブ条件設定手段、６…圧力センサ、７…エアフローセンサ、８…スロットル、９…吸気ポート、１０…インジェクタ、１１…燃焼室、１２…空燃比センサ、１３…多気筒エンジン、１４…回転数センサ、１５ａ…可変バルブ（吸気用）、１５ｂ…可変バルブ（排気用）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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