(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に形成された混合気の空気と燃料との混合割合が、理論混合比の３倍（空気過剰率が３）以上である超空気過剰混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる燃焼運転が可能な圧縮自己着火内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室内の燃焼によって発生するイオンをイオン電流として検出するイオン電流検出部と、
前記イオン電流が最大となる時期を検出する燃焼時期検出部と、
所定条件が満たされた場合に、前記空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、前記空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、前記燃焼時期検出部で検出された前記イオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた前記吸気弁および前記排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する補正係数演算部と、
を備えたことを特徴とする圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定条件は、車両の燃料タンクに燃料が補給された直後から一定期間の燃焼運転中である
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記所定条件は、前回の補正係数演算部による前記補正係数の演算の後、一定時間が経過した直後から一定期間の燃焼運転中である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記補正係数演算部は、前記所定条件が満たされた場合に、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転を禁止する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記補正係数演算部は、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転を禁止する制御を実行中に、常用する運転条件における前記補正係数が得られたと判断した場合には、前記一定期間の経過によらず、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転の禁止を解除する
ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記補正係数演算部は、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転を禁止する制御を前記一定期間実行した後に、当該運転条件における前記補正係数が得られなかったと判断した場合には、前記補正係数が得られなかった運転条件についてのみ、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転の禁止を継続し、当該運転条件における前記補正係数が得られた時点で、前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転の禁止を解除する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気弁および前記排気弁の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを制御する弁駆動制御部をさらに備え、
前記弁駆動制御部は、
前記空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、前記燃焼時期検出部で検出された前記イオン電流が最大となる時期に基づいて、その時期が運転条件毎にあらかじめ定められた適正な時期と一致するように、前記吸気弁および前記排気弁の開弁時期および開弁期間を制御するとともに、
前記空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転において、前記補正係数を用いて、運転条件毎にあらかじめ定められた前記吸気弁および前記排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間に対する補正処理を実行した上で、前記吸気弁および前記排気弁の開弁時期および開弁期間を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の圧縮自己着火内燃機関の制御装置。
【請求項８】
燃焼室内に形成された混合気の空気と燃料との混合割合が、理論混合比の３倍（空気過剰率が３）以上である超空気過剰混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる燃焼運転が可能な圧縮自己着火内燃機関の制御方法であって、
前記燃焼室内の燃焼によって発生するイオンをイオン電流として検出するイオン電流検出ステップと、
前記イオン電流が最大となる時期を検出する燃焼時期検出ステップと、
所定条件が満たされた場合に、前記空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、前記空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、前記燃焼時期検出ステップで検出された前記イオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた前記吸気弁および前記排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する補正係数演算ステップと、
を備えたことを特徴とする圧縮自己着火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、少なくとも一部の運転条件において、燃焼室内に形成された空気と燃料との混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる圧縮自己着火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】
圧縮自己着火内燃機関では、空気と燃料とが混ざり合って燃焼室内に形成される混合気が、ピストンで圧縮されることで自己着火温度に達し、燃焼室内空間の複数の箇所で同時多発的に燃焼が開始される。すなわち、従来のガソリン燃焼の内燃機関において、点火に用いられる火花放電は、圧縮自己着火内燃機関では不要である。
【０００３】
ここで、ピストンの圧縮による混合気温度の上昇は、断熱圧縮作用によるものである。そこで、より強い断熱圧縮作用を得て混合気温度を自己着火温度に到達させるために、圧縮自己着火内燃機関では、一般的に、従来の火花点火の内燃機関よりも、圧縮比が高く設定されている。
【０００４】
なお、ガソリンの自己着火温度は、圧力や混合気濃度により若干異なるが、３００℃前後であり、常温の空気を多く含む混合気を、断熱圧縮作用だけでこの温度まで上昇させることは困難である。そこで、高温の燃焼ガスの一部を燃焼室内に残留させる等の手段を用いて、混合気の温度を従来のガソリン燃焼の内燃機関の場合よりも高くする必要がある。
【０００５】
ここで、高温の燃焼ガスの一部を燃焼室内に残留させる手段として、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間のうち、少なくとも１つを変化させることにより、内部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）量を変化させるエンジンの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
すなわち、例えば排気弁が閉じる時期を進角側に調整することにより、燃焼室から排出されない高温の燃焼ガスの量が増えるので、次サイクルにおける燃焼室内の混合気を高温にすることができる。
【０００７】
なお、混合気温度を高温にすること自体は、上記のようにして比較的容易に実現される。しかしながら、混合気温度が必要以上に高温になると、燃焼速度が上昇して、ノッキングに類似した振動を伴う燃焼が発生し、混合気温度が必要以下の低温になると、着火が不安定になって失火が発生するので、混合気温度を常に適正な温度に制御する必要がある。
【０００８】
また、従来のガソリン燃焼の内燃機関では、火花放電によって混合気を強制的に着火させているので、一般的な市販ガソリンであれば、成分組成のばらつきの影響をほとんど受けることなく燃焼させることができる。これに対して、火花放電を伴わない圧縮自己着火内燃機関では、一般的な市販ガソリンであっても、季節や原油採取地域、製油所等の違いによる成分組成の違いによって自己着火温度等が変化するので、燃焼に適した混合気温度が違ってくる。
【０００９】
そこで、上記特許文献１には、燃焼時期等の検出結果に基づいて、具体的には、例えば燃焼室圧力の計測値に基づいて、混合気温度を現在のガソリンの成分組成における燃焼に適した温度に制御する技術が示されている。
【００１０】
また、各気筒における混合気の燃焼時に、熱発生率（単位クランク角あたりの発生熱量）が最大となるクランク角（燃焼時期）と、イオン電流が最大となるクランク角とが強い相関性を有することから、イオン電流に基づいて混合気温度を制御する技術が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４０８６６０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
火花点火を伴う従来のガソリン燃焼の内燃機関は、炭化水素系燃料が、酸化反応によって酸素を余すことなく二酸化炭素および水に変化するための理論混合割合（空気過剰率λ＝１）で運転されるのに対して、圧縮自己着火内燃機関は、理論混合割合の数倍、例えば空気過剰率λ＝３〜６程度の超空気過剰状態で運転される。
【００１３】
これは、低負荷条件においてスロットルを全開とすることにより、吸気ポンピング損失を低減することや、特に高負荷条件での燃焼速度の上昇を抑えることにより、より広い負荷条件範囲で高効率な燃焼状態を得るためである。
【００１４】
一方、イオン電流は、炭化水素系燃料の燃焼反応過程で発生する電子や正の電位を帯びた陽イオン分子、および熱乖離で生じた負イオンや陽イオンを、強い電界をかけて捕集することにより、電流として検出するものである。そのため、強い電界が作用する空間に存在する電子やイオンの空間密度によって、検出されるイオン電流が変化する。
【００１５】
図６は、この発明の発明者等が計測した最大イオン電流の空気過剰率λに対する変化特性を示す説明図である。なお、最大イオン電流とは、１回の燃焼サイクル中に計測されるイオン電流の最大値を意味しており、通常は、マイクロアンペアオーダーの微弱電流である。
【００１６】
図６において、圧縮自己着火内燃機関が、例えば空気過剰率λ＝３以上の超空気過剰状態で運転される場合には、最大イオン電流が、電気回路のノイズレベル程度まで微弱になることから、イオン電流が最大となる時期を検出することができない。そのため、イオン電流情報に基づいて、混合気温度を、燃焼に適した温度に制御することができないという問題がある。
【００１７】
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、安価な装置で実現できるイオン電流計測に基づいた燃焼制御が実施できない超空気過剰状態の運転条件であっても、燃料の成分組成変化等による燃焼状態の変化に対応した圧縮自己着火燃焼運転が可能であり、広い負荷条件範囲で高効率かつ安定的な燃焼状態を得ることができる圧縮自己着火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】
【００１８】
この発明に係る圧縮自己着火内燃機関の制御装置は、燃焼室内に形成された混合気の空気と燃料との混合割合が、理論混合比の３倍（空気過剰率が３）以上である超空気過剰混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる燃焼運転が可能な圧縮自己着火内燃機関の制御装置であって、燃焼室内の燃焼によって発生するイオンをイオン電流として検出するイオン電流検出部と、イオン電流が最大となる時期を検出する燃焼時期検出部と、所定条件が満たされた場合に、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、燃焼時期検出部で検出されたイオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた吸気弁および排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する補正係数演算部と、を備えたものである。
【００１９】
また、この発明に係る圧縮自己着火内燃機関の制御方法は、燃焼室内に形成された混合気の空気と燃料との混合割合が、理論混合比の３倍（空気過剰率が３）以上である超空気過剰混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる燃焼運転が可能な圧縮自己着火内燃機関の制御方法であって、燃焼室内の燃焼によって発生するイオンをイオン電流として検出するイオン電流検出ステップと、イオン電流が最大となる時期を検出する燃焼時期検出ステップと、所定条件が満たされた場合に、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、燃焼時期検出ステップで検出されたイオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた吸気弁および排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する補正係数演算ステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る圧縮自己着火内燃機関の制御装置および制御方法によれば、補正係数演算部（ステップ）は、所定条件が満たされた場合に、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、燃焼時期検出部（ステップ）で検出されたイオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた吸気弁および排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する。
そのため、空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転において、この補正係数を用いて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを制御することにより、安価な装置で実現できるイオン電流計測に基づいた燃焼制御が実施できない超空気過剰状態の運転条件であっても、燃料の成分組成変化等による燃焼状態の変化に対応した圧縮自己着火燃焼運転が可能であり、広い負荷条件範囲で高効率かつ安定的な燃焼状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関の筒内圧力およびイオン電流の出力パターンを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関において、空気過剰率が異なる複数の運転条件を切り替える制御を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関において、空気過剰率が概ね３未満の燃焼運転で補正係数が演算される制御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に係る圧縮自己着火内燃機関において、空気過剰率が概ね３以上での燃焼運転が許可されている場合の吸気弁および排気弁の制御を示すフローチャートである。
【図６】この発明の発明者等が計測した最大イオン電流の空気過剰率λに対する変化特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明に係る圧縮自己着火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。なお、この内燃機関は、点火プラグを備え、一部の運転条件において、燃焼室内に形成された空気と燃料との混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させるものであってもよい。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関を示す構成図である。なお、車両等の駆動に用いられる内燃機関は、一般的に複数個の燃焼室を有しているが、ここでは、動作の説明を簡素化するために、複数個のうちの１つの燃焼室のみの構成を示している。
【００２４】
図１において、この圧縮自己着火内燃機関は、出力軸クランク１、コネクティングロッド２、ピストン３、シリンダ４、燃焼室５、吸気弁６、吸気管７、燃料噴射弁８、燃料供給管９、エンジン制御装置１０、燃料噴射制御装置１１、排気弁１２、タイミングベルト１３、吸気弁駆動機構１４、排気弁駆動機構１５、吸気弁駆動制御装置（弁駆動制御部）１６、排気弁駆動制御装置（弁駆動制御部）１７、電極１８、イオン電流検出回路（イオン電流検出部）１９、回転数センサ２０、排気管２１、排気温度センサ２２、吸気温度センサ２３、吸気圧力センサ２４、スロットル２５を備えている。
【００２５】
次に、この圧縮自己着火内燃機関における「吸気」、「圧縮」、「膨張（燃焼）」および「排気」の各行程における動作について説明する。これらの各行程において、出力軸クランク１の回転に伴うコネクティングロッド２の作用により、ピストン３がシリンダ４に沿って往復運動することで、燃焼室５の容積が変化する。
【００２６】
まず、吸気行程では、ピストン３が最も押し込まれた状態付近から吸気弁６が徐々に開き、ピストン３が引き抜かれることで、吸気管７を介して燃焼室５に空気が吸入される。圧縮自己着火内燃機関では、この行程中に、燃料噴射弁８により、燃料が燃焼室５に噴射供給される。なお、燃料噴射弁８は、燃焼室５内ではなく、吸気管７に設けられていてもよい。
【００２７】
なお、燃料は、燃料供給管９を介して、図示しない燃料昇圧ポンプ等で１００〜２００気圧程度に加圧されて供給される。燃料の噴射供給は、エンジン制御装置１０内での演算処理によって決定された噴射量および噴射時期の制御情報を、燃料噴射制御装置１１が受け取って、燃料噴射弁８に駆動エネルギーを供給することで制御される。
【００２８】
続いて、圧縮行程では、ピストン３が引き抜かれる途中から吸気弁６が徐々に閉じ始め、ピストン３が再び押し込まれ始めた付近で吸気弁６が完全に閉じると、燃焼室５に吸入された空気と燃焼室５に供給された燃料とが、混合を継続しながら圧縮される。
【００２９】
火花点火によって燃焼を開始させる従来のガソリン燃焼の内燃機関では、その後ピストン３が最も押し込まれる少し前に、点火プラグ等により、空気と燃料との混合気の燃焼を開始させる。一方、圧縮自己着火内燃機関では、断熱圧縮によって、空気と燃料との混合気の温度が上昇して自己着火するまで、ピストン３によって強く圧縮することで、燃焼を開始させる。
【００３０】
次に、膨張行程において、燃焼が開始されると、燃焼室５内の圧力が急上昇してピストン３を押し戻す力が作用するので、コネクティングロッド２によって、出力軸クランク１に回転力を生じさせる。
【００３１】
続いて、排気行程では、ピストン３が最も押し戻される付近から排気弁１２が徐々に開き、燃焼ガスが燃焼室５内から排気される。
【００３２】
ここで、圧縮自己着火内燃機関では、空気と燃料との混合気を断熱圧縮によって高温化するために、通常の火花点火を行う内燃機関と比べて高圧縮比とするが、このとき、混合気温度を適正な温度に制御するために、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを変更する制御が行われる。
【００３３】
具体的には、吸気弁６および排気弁１２は、それぞれタイミングベルト１３によって、出力軸クランク１の回転速度の２分の１の速度で回転動作する吸気弁駆動機構１４および排気弁駆動機構１５により駆動される。また、吸気弁駆動機構１４および排気弁駆動機構１５には、それぞれ吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを変更する機構が組み込まれている。
【００３４】
吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間は、エンジン制御装置１０内での演算処理によって決定された開弁時期および開弁期間の制御情報を、吸気弁駆動制御装置１６および排気弁駆動制御装置１７がそれぞれ受け取って、吸気弁駆動機構１４および排気弁駆動機構１５を制御することにより、変更することが可能になっている。
【００３５】
また、圧縮自己着火内燃機関を自動車の駆動装置として用いる場合の燃料は、市販のガソリンが一般的である。市販ガソリンは、成分組成がある程度管理されているものの、多種類の炭化水素系物質の混合物であることから、季節や原油採取地域、製油所等の違いによる成分組成の違いが存在する。また、揮発特性が互いに異なる複数の成分が混合されているので、経時的な成分組成の変化も発生する。
【００３６】
これらの成分組成の違いや変化は、空気と燃料と燃焼ガスとの混合気が自己着火する温度に違いをもたらすので、適正な自己着火時期を安定して得るためには、燃料の成分組成そのものを検出するか、その燃料での燃焼状態を検出して、適正な時期に混合気を自己着火温度に到達させる必要がある。
【００３７】
このとき、例えば排気弁駆動制御装置１７が、排気弁駆動機構１５の動作を変更して排気弁１２が閉じる時期を進角させると、燃焼室５内に残留する高温の燃焼ガスの量が多くなり、次の圧縮行程での空気と燃料と残留した燃焼ガスとの混合気の到達温度が高くなる。このような変更制御を行うことにより、混合気の到達温度は、比較的自由に変更することができる。
【００３８】
なお、実際に適正な時期に混合気を自己着火温度に到達させるためには、圧縮自己着火内燃機関において、燃焼状態を検出する必要があり、その手段として、イオン電流特性を利用することができる。
【００３９】
図２は、この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関の筒内圧力およびイオン電流の出力パターンを示す説明図である。図２より、燃料の燃焼反応過程で生成される正または負の電荷を帯びた燃焼中間生成物を捕集して得られるイオン電流が最大となる時期と、燃焼が活発になって燃焼室５の圧力が最大となる時期とが、ほぼ同期していることが分かる。
【００４０】
したがって、イオン電流が最大となる時期を検出することにより、概ね燃焼が最も活発になる時期を捉えることができる。なお、燃焼が最も活発になる時期は、自己着火時期とも連動するので、言い換えると、イオン電流が最大となる時期を検出することにより、概ね自己着火時期を捉えることができる。
【００４１】
そこで、燃焼室５には、燃焼反応過程で発生するイオンを捕集するための電極１８が、シリンダ４とは絶縁するように挿入されており、イオン電流検出回路１９により、イオン電流が検出される。なお、燃焼が最も活発になる時期に相当するイオン電流が最大となる時期は、イオン電流検出回路１９またはイオン電流情報を受け取ったエンジン制御装置１０に設けられた燃焼時期検出機能（燃焼時期検出部）によって検出される。
【００４２】
また、圧縮自己着火内燃機関では、圧縮行程終盤の空気と燃料と燃焼ガスとの混合気の温度が、自己着火時期および燃焼速度に影響を及ぼす。すなわち、混合気の温度が低い場合と比べて高い場合には、自己着火時期が進角して燃焼速度も速くなる。このとき、混合気の温度が高く燃焼速度が速くなりすぎると、ノッキングに類似した振動を伴う燃焼が発生して、内燃機関本体に損傷を与える恐れがあり、一方、混合気の温度が低くなりすぎると、着火が不安定になって失火が発生する恐れがある。
【００４３】
また、圧縮自己着火内燃機関においても、従来の火花点火の内燃機関と同様に、熱効率が最大となる燃焼時期が存在し、可能な限り、自己着火時期をその時期に一致させるように制御することが、エンジンシステムを高効率で運転する視点からも望ましい。
【００４４】
そこで、このように、圧縮自己着火内燃機関を高効率かつ安定的に運転するために、エンジン制御装置１０は、推奨燃焼時期データを、複数の運転条件情報をパラメータとする関数式またはデータマップとしてあらかじめ備えている。エンジン制御装置１０は、イオン電流が最大となる時期が推奨燃焼時期と一致するように、吸気弁駆動制御装置１６および排気弁駆動制御装置１７に対して、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間に関する制御情報を出力する。
【００４５】
すなわち、イオン電流が最大となる時期が、推奨燃焼時期に対して進角している場合には、エンジン制御装置１０は、混合気の温度を低くする必要があると判断して、燃焼室５に残留させる燃焼ガスの量を少なくするように、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間を変更する制御情報を、吸気弁駆動制御装置１６および排気弁駆動制御装置１７に対して出力する。
【００４６】
これに対して、イオン電流が最大となる時期が、推奨燃焼時期に対して遅角している場合には、エンジン制御装置１０は、混合気の温度を高くする必要があると判断して、燃焼室５に残留させる燃焼ガスの量を多くするように、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間を変更する制御情報を、吸気弁駆動制御装置１６および排気弁駆動制御装置１７に対して出力する。
【００４７】
なお、燃焼室５に残留させる燃焼ガスは、所謂ＥＧＲガスである。空気過剰率λが１であるストイキ燃焼では、残留ガス量が増えることによって燃焼速度が低下するが、空気過剰率λが１よりも十分大きい空気過剰状態では、十分な酸素が存在するので、残留ガス量が増えても燃焼速度の低下は発生せず、混合気の温度を高める効果を得ることができる。
【００４８】
ここで、圧縮自己着火燃焼において、イオン電流が大きく、イオン電流が最大となる時期が検出できる運転条件では、上述したように、イオン電流が最大となる時期が推奨燃焼時期と一致するように、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間を変更することにより、高効率かつ安定した燃焼状態を得ることができる。
【００４９】
しかしながら、空気過剰率λが概ね３以上での超空気過剰状態における圧縮自己着火燃焼では、上述したように、イオン電流が最大となる時期を検出することができないので、これとは別の制御を行う必要がある。
【００５０】
そこで、空気過剰率λが概ね３以上の超空気過剰状態においても、高効率かつ安定的な燃焼状態が得られる制御を実行するために、エンジン制御装置１０は、吸気弁駆動制御装置１６および排気弁駆動制御装置１７に対して出力する制御情報として、弁駆動基本データを、複数の運転条件情報をパラメータとする関数式またはデータマップとしてあらかじめ備えている。
【００５１】
弁駆動基本データには、燃料の成分組成によって吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間を変更するための補正係数が記憶される。ここで、補正係数は、燃料の成分組成が変化したと考えられる場合、例えば燃料タンクに燃料が補給された後や、前回の燃料補給から一定時間が経過した後等毎に算出される。
【００５２】
なお、補正係数を算出するためには、運転条件を、イオン電流が最大となる時期が検出できる空気過剰率λを３未満とする必要がある。このとき、エンジン制御装置１０は、弁駆動基本データに対するイオン電流が最大となる時期が推奨燃焼時期と一致するように、実際に制御されている吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間との偏差を抽出し、その偏差に応じた補正係数を算出する。この機能は、エンジン制御装置１０に補正係数演算機能（補正係数演算部）として設けられている。
【００５３】
なお、この圧縮自己着火内燃機関には、上記２種類の関数式またはデータマップに関する運転条件情報を検出するための各種検出器が設けられている。具体的には、出力軸クランク１の回転数を検知するために、出力軸クランク１の回転部位や出力軸クランク１と同期した回転部位に回転数センサ２０が設けられ、燃焼室５に残留する燃焼ガスの温度を推定するために、排気管２１に排気温度センサ２２が設けられている。
【００５４】
また、吸気管７には、吸気温度センサ２３が設けられるとともに、吸気圧力センサ２４が設けられている。ここで、エンジン制御装置１０に設けられたλ推定機能は、回転数センサ２０、吸気温度センサ２３および吸気圧力センサ２４の出力に基づいて、燃焼室５への吸入空気量を算出するとともに、燃料噴射弁８の燃料噴射特性および燃料噴射制御装置１１に対する制御情報に基づいて、燃料噴射量を算出することで、空気と燃料との混合割合である空気過剰率λを推定する。
【００５５】
また、吸気管７の端部には、所望の空気過剰率λを得るために、吸入空気量を調整するためのスロットル２５が設けられており、空気過剰率λが３未満の運転条件は、λ推定機能で推定される空気過剰率λが所望値となるように、スロットル２５の開度を調整することで実現される。なお、λ推定機能における燃焼室５への吸入空気量は、吸気管７の内部に設けられた図示しない空気流量計の出力から直接求めてもよい。
【００５６】
続いて、上述した圧縮自己着火内燃機関の制御の流れを、図３〜５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図３〜５のフローチャートにおける制御の主体は、エンジン制御装置１０である、図３は、この発明の実施の形態１に係る圧縮自己着火内燃機関において、空気過剰率λが異なる複数の運転条件を切り替える制御を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、圧縮自己着火燃焼制御が開始されると、燃料タンクに燃料が補給されたか否かが判定される（ステップＳ１０１）。すなわち、補正係数演算は、燃料の成分組成に変化が生じた可能性がある場合に実行する必要があるので、最初に、補正係数演算の必要の有無が判断される。
【００５８】
ステップＳ１０１において、燃料タンクに燃料が補給された（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、すべての補正係数がリセットされて（ステップＳ１０２）、新たな補正係数を演算する処理に移行する。なお、燃料の補給の有無を判定する方法は特定しないが、例えば燃料残量が増加した場合を補給の判断とすることができる。
【００５９】
一方、ステップＳ１０１において、燃料タンクに燃料が補給されていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、前回すべての補正係数がリセットされてから、一定時間が経過しているか否かが判定される（ステップＳ１０３）。ここでは、燃料補給が行われていなくても、燃料の経時的な成分組成の変化が生じる可能性があるので、補正係数演算の必要の有無が判断される。
【００６０】
ステップＳ１０３において、一定時間が経過している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、すべての補正係数がリセットされて（ステップＳ１０２）、新たな補正係数を演算する処理に移行する。ここで、一定時間としては、例えば燃料ポンプの稼働時間等、燃料タンク内の燃料が攪拌される状態の継続時間を用いることができ、継続時間が例えば６時間を経過したか否かが判定される。
【００６１】
なお、燃料温度によって燃料組成の変化速度が異なるので、燃料温度が高い運転条件ほど、経過時間の判定値を短縮する処理を追加してもよい。さらに、燃料ポンプが稼動しておらず、燃料タンク内の燃料が攪拌されていない状態でも、攪拌されている場合と比べて少ないものの燃料組成は変化するので、燃料ポンプが稼動していない時間に例えば５分の１や１０分の１等の係数を乗じた値を上記継続時間に加えてもよい。
【００６２】
続いて、新たな補正係数を演算する処理において、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が禁止される（ステップＳ１０４）。すなわち、補正係数の演算では、イオン電流を用いた燃焼状態検出が必要なので、イオン電流が最大となる時期を検出することができる空気過剰率λが概ね３未満の燃焼運転が必要である。これにより、空気過剰率λが頻繁に変更されることによって、内燃機関の出力が不安定になることを防止することができる。
【００６３】
次に、スロットル２５等を用いて、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼制御が実行されるとともに、補正係数の演算が実行される（ステップＳ１０５）。なお、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼制御、および補正係数の演算の詳細は後で図４を用いて説明する。
【００６４】
続いて、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止が一定時間継続したか否かが判定される（ステップＳ１０６）。これは、ステップＳ１０４で設定された空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除するための処理である。すなわち、エンジンシステムを高効率で運転するためには、可能な限り空気過剰率λが概ね３未満の運転時間を短縮させることが望ましい。
【００６５】
ステップＳ１０６において、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止が一定時間継続した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除する処理に移行する。なお、ステップＳ１０６における空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止解除の判断は、例えば燃焼運転中かつ内燃機関が搭載された車両が走行状態にある時間の積算値と、例えば３０分間等あらかじめ設定された基準値とを比較することによって行うことができる。
【００６６】
一方、ステップＳ１０６において、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止が一定時間継続していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、あらかじめ設定された常用する運転条件の補正係数が得られたか否かが判定される（ステップＳ１０７）。これは、禁止期間をさらに短縮するために、常用する運転条件の補正係数がそろった時点で禁止を解除するための処理である。
【００６７】
ステップＳ１０７において、常用する運転条件の補正係数が得られていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１０５からの処理を繰り返す。
一方、ステップＳ１０７において、常用する運転条件の補正係数が得られた（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除する処理に移行する。
【００６８】
次に、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除する処理において、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が許可されて（ステップＳ１０８）、再びステップＳ１０１の処理に移行する。
【００６９】
これまでの制御処理であれば、新たな補正係数が得られない運転条件が発生する場合がある。そこで、燃料タンクに燃料が補給されておらず（ステップＳ１０１でＮｏ）、前回すべての補正係数がリセットされてから、一定時間が経過していない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）であっても、新たな補正係数が得られていない運転条件では、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼運転を実行して、補正係数演算を継続する処理を行う。
【００７０】
ステップＳ１０３において、前回すべての補正係数がリセットされてから、一定時間が経過していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、当該運転条件が、補正係数が算出されていない運転条件か否かが判定される（ステップＳ１０９）。
【００７１】
ステップＳ１０９において、補正係数が算出されていない運転条件でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼制御が実行され（ステップＳ１１０）、再びステップＳ１０１の処理に移行する。なお、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼制御の詳細は、後で図５を用いて説明する。
【００７２】
一方、ステップＳ１０９において、補正係数が算出されていない運転条件である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ１０４と同様に、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が禁止され（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０５と同様に、スロットル２５等を用いて、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼制御が実行されるとともに、補正係数の演算が実行される（ステップＳ１１２）。
【００７３】
続いて、運転条件が変化したか否かが判定される（ステップＳ１１３）。これは、ステップＳ１１２で設定された空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除するための処理である。すなわち、この個別の運転条件における補正係数演算は、補正係数が得られるまで継続することが望ましいが、運転条件が変化した場合には、この制御を抜け出す必要がある。
【００７４】
ステップＳ１１３において、運転条件が変化していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、補正係数が得られたか否かが判定される（ステップＳ１１４）。
ステップＳ１１４において、補正係数が得られていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１１２からの処理を繰り返す。
【００７５】
一方、ステップＳ１１３において、運転条件が変化した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、およびステップＳ１１４において、補正係数が得られた（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転の禁止を解除する処理に移行し、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が許可されて（ステップＳ１０８）、再びステップＳ１０１の処理に移行する。
【００７６】
次に、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼運転において、補正係数を演算する処理の流れ、すなわち図３のステップＳ１０５またはステップＳ１１２の具体的な処理の流れを、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７７】
まず、空気過剰率λが概ね３未満の燃焼運転が開始されると、エンジン制御装置１０は、吸気圧力センサ２４から吸気管圧力Ｐｉｎを、吸気温度センサ２３から吸気温度Ｔｉｎを、回転数センサ２０から出力軸クランク１の回転数Ｎｅをそれぞれ情報として取得し、Ｐｉｎ、Ｔｉｎ、Ｎｅから吸入空気量Ｇａｉｒを算出する（ステップＳ２０１）。
【００７８】
吸入空気量Ｇａｉｒは、吸気管圧力Ｐｉｎ、吸気温度Ｔｉｎおよび回転数Ｎｅによって変化するが、吸気管７および吸気弁６等の流路抵抗や、燃焼室５の形状、行程容積等、内燃機関の構造で決定される量でもあることから、あらかじめ吸気管圧力Ｐｉｎ、吸気温度Ｔｉｎおよび回転数Ｎｅに関する関数式を、エンジン制御装置１０に具備することで求めることができる。
【００７９】
吸気管圧力Ｐｉｎ、吸気温度Ｔｉｎおよび回転数Ｎｅを種々変更した値と、吸入空気量Ｇａｉｒの計測値とに基づいて重回帰分析を行うと、次式（１）が得られる。ただし、式（１）において、ａ１、ａ２、ａ３は、それぞれ吸気管圧力値に乗じる係数、吸気温度値に乗じる係数、回転数値に乗じる係数である。
【００８０】
Ｇａｉｒ＝ａ１×Ｐｉｎ＋ａ２×Ｔｉｎ＋ａ３×Ｎｅ  ・・・（１）
【００８１】
続いて、エンジン制御装置１０は、燃料噴射制御装置１１に対して出力する燃料噴射の制御情報から、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌを算出する（ステップＳ２０２）。
【００８２】
ここで、燃料供給圧力が一定の条件の場合における燃料噴射量は、燃料噴射弁８の開弁時間で制御される。そのため、次式（２）に示されるように、開弁制御時間Ｔｏｐｅｎに関する多項式をあらかじめエンジン制御装置１０に具備して、開弁制御時間Ｔｏｐｅｎに、エンジン制御装置１０が燃料噴射制御装置１１に対して出力する燃料噴射の制御情報に相当する開弁制御時間Ｔｏｐｅｎを代入することで、燃料噴射量を算出することができる。
【００８３】
Ｇｆｕｅｌ＝Σｂｉ×Ｔｏｐｅｎ＾ｉ  ・・・（２）
【００８４】
なお、式（２）において、ｉは次数であり、Ｇｆｕｅｌは次数毎にあらかじめ求められた係数ｂに、開弁制御時間Ｔｏｐｅｎの次数乗を乗じた値を、通常は５程度までとなる次数個分積算した値として求められる。
【００８５】
次に、エンジン制御装置１０は、吸入空気量Ｇａｉｒと燃料噴射量Ｇｆｕｅｌとから、空気過剰率λｉｎを算出する（ステップＳ２０３）。
【００８６】
燃料が一般的なガソリンであれば、質量割合について、ガソリンが１に対して空気が１４．７である場合に、ガソリンの酸化反応に最低限必要な酸素が提供される。ここで、空気過剰率λｉｎは、ガソリンが１に対して空気が１４．７の何倍存在するかを示す値であることから、吸入空気量Ｇａｉｒと燃料噴射量Ｇｆｕｅｌとの重量値を、次式（３）に代入することで求められる。
【００８７】
λｉｎ＝（Ｇａｉｒ／Ｇｆｕｅｌ）／１４．７  ・・・（３）
【００８８】
このとき、空気過剰率λｉｎは、２．０前後の任意値でよいが、後述する推奨燃焼時期を定義するデータマップを用いる場合には、データの保有で消費するメモリ量を少なくするために、例えば空気過剰率λが常に２．５となるようにスロットル２５を調節することが望ましい。
【００８９】
続いて、エンジン制御装置１０は、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌおよび回転数Ｎｅを、あらかじめ求めておいた次式（４）で表される関数式に変数として代入することで、推奨燃焼時期ＣＡ０を算出する（ステップＳ２０４）。
【００９０】
ＣＡ０＝ｃ１×λｉｎ＋ｃ２×Ｇｆｕｅｌ＋ｃ３×Ｎｅ  ・・・（４）
【００９１】
なお、式（４）は、式（１）と同様に、内燃機関に固有の特性値に基づいて、重回帰分析を行う等して得られる関数式であり、ｃ１、ｃ２、ｃ３は、それぞれ空気過剰率値に乗じる係数、燃料噴射量値に乗じる係数、回転数値に乗じる係数である。
【００９２】
また、関数式を用いない場合には、あらかじめ作成した、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌおよび回転数Ｎｅを条件パラメータとする推奨燃焼時期のデータマップから、各パラメータ値に対応する推奨燃焼時期値を抽出する方法でＣＡ０を求めてもよい。
【００９３】
次に、エンジン制御装置１０は、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎを検出する（ステップＳ２０５）。具体的には、イオン電流検出回路１９でイオン電流を連続的に測定して、圧縮上死点近傍に出現するイオン電流が最大となる出力軸クランク１の回転角度を抽出する。この出力軸クランク１の回転角度を抽出する処理は、イオン電流検出回路１９または燃料噴射制御装置１１によって実行される。
【００９４】
続いて、エンジン制御装置１０は、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎに対して、推奨燃焼時期ＣＡ０が進角しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【００９５】
ステップＳ２０６において、推奨燃焼時期ＣＡ０が進角している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎを、推奨燃焼時期ＣＡ０に近づける制御を実行する（ステップＳ２０７）。
一方、ステップＳ２０６において、推奨燃焼時期ＣＡ０が進角していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま後述するステップＳ２０８に移行する。
【００９６】
すなわち、推奨燃焼時期ＣＡ０が進角している場合には、空気と燃料と残留燃焼ガスとの混合気の温度を、現状よりも低くする必要があるので、残留燃焼ガスの量を減らす制御を実行する。具体的には、例えば排気弁１２が閉じる時期を遅角させることにより、燃焼ガスが排気管２１を介して内燃機関の外部に排出する量が増加するので、燃焼室５内に残留する燃焼ガスの量を減らすことができる。
【００９７】
次に、エンジン制御装置１０は、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎに対して、推奨燃焼時期ＣＡ０が遅角しているか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
【００９８】
ステップＳ２０８において、推奨燃焼時期ＣＡ０が遅角している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎを、推奨燃焼時期ＣＡ０に近づける制御を実行する（ステップＳ２０９）。
一方、ステップＳ２０８において、推奨燃焼時期ＣＡ０が遅角していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま後述するステップＳ２１０に移行する。
【００９９】
すなわち、推奨燃焼時期ＣＡ０が遅角している場合には、空気と燃料と残留燃焼ガスとの混合気の温度を、現状よりも高くする必要があるので、残留燃焼ガスの量を増やす制御を実行する。具体的には、例えば排気弁１２が閉じる時期を進角させることにより、燃焼ガスが排気管２１を介して内燃機関の外部に排出する量が減少するので、燃焼室５内に残留する燃焼ガスの量を増やすことができる。
【０１００】
続いて、エンジン制御装置１０は、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎと推奨燃焼時期ＣＡ０との差が、例えば出力軸クランク１の回転角度で２度以内の差である等、許容範囲内で一致しているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０および続くステップＳ２１１の処理によって、この運転状態における補正係数が確定する。
【０１０１】
ステップＳ２１０において、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎと推奨燃焼時期ＣＡ０との差が、許容範囲内で一致している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン制御装置１０は、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間に関する補正係数を算出し（ステップＳ２１１）、図４の処理を終了して、図３の次の処理に移行する。
【０１０２】
補正係数は、あらかじめ用意した弁駆動基本データから抽出される現在の運転条件における各弁の開弁時期値および開弁期間値に対する、現在実際に設定されている各弁の開弁時期値および開弁期間値の偏差または偏差の割合である。例えば、現在の排気弁１２の開弁期間が、弁駆動基本データから抽出される排気弁１２の開弁期間に対して５％大きい場合には、補正係数を１．０５として、この補正係数がエンジン制御装置１０内のメモリ等に保持される。
【０１０３】
また、弁駆動基本データは、吸気弁６の開弁時期および開弁期間と、排気弁１２の開弁時期および開弁期間とのそれぞれに対して、内燃機関の設計時等にあらかじめ作成しておく必要がある。具体的には、例えば次式（５）で表されるように、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌ、回転数Ｎｅおよび排気温度Ｔｅｘを変数とする関数式で定義するのであれば、各変数に実行値を代入することで、基本制御値Ｖｂを求めることができる。
【０１０４】
Ｖｂ＝ｄ１×λｉｎ＋ｄ２×Ｑ１＋ｄ３×Ｎｅ＋ｄ４×Ｔｅｘ  ・・・（５）
【０１０５】
なお、式（５）は、式（１）や式（４）と同様に、内燃機関に固有の特性値に基づいて、重回帰分析を行う等して得られる関数式であり、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は、それぞれ空気過剰率値に乗じる係数、燃料噴射量値に乗じる係数、回転数値に乗じる係数、排気温度値に乗じる係数である。
【０１０６】
また、関数式を用いない場合には、あらかじめ作成した、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌ、回転数Ｎｅおよび排気温度Ｔｅｘを条件パラメータとする弁駆動基本データのマップから、各パラメータ値に対応する基本制御値Ｖｂを抽出してもよい。
【０１０７】
一方、ステップＳ２１０において、イオン電流が最大となる時期ＣＡｉｏｎと推奨燃焼時期ＣＡ０との差が、許容範囲内で一致していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図４の処理を終了して、図３の次の処理に移行する。
【０１０８】
次に、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が許可されている場合の吸気弁６および排気弁１２を制御する処理の流れ、すなわち図３のステップＳ１１０の具体的な処理の流れを、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０９】
まず、空気過剰率λが概ね３以上での燃焼運転が開始されると、エンジン制御装置１０は、吸気圧力センサ２４から吸気管圧力Ｐｉｎを、吸気温度センサ２３から吸気温度Ｔｉｎを、回転数センサ２０から出力軸クランク１の回転数Ｎｅをそれぞれ情報として取得し、Ｐｉｎ、Ｔｉｎ、Ｎｅを上記式（１）に代入して、吸入空気量Ｇａｉｒを算出する（ステップＳ３０１）。
【０１１０】
続いて、エンジン制御装置１０は、燃料噴射制御装置１１に対して出力する燃料噴射の制御情報に相当する開弁制御時間Ｔｏｐｅｎを上記式（２）に代入して、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌを算出する（ステップＳ３０２）。
【０１１１】
次に、エンジン制御装置１０は、吸入空気量Ｇａｉｒと燃料噴射量Ｇｆｕｅｌとを、上記式（３）に代入して、空気過剰率λｉｎを算出する（ステップＳ３０３）。
【０１１２】
続いて、エンジン制御装置１０は、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌ、回転数Ｎｅおよび排気温度Ｔｅｘの実行値を、上記式（５）で表される関数式に代入して、基本制御値Ｖｂを求める（ステップＳ３０４）。なお、この場合に、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌ、回転数Ｎｅおよび排気温度Ｔｅｘを条件パラメータとする弁駆動基本データのマップから、各パラメータ値に対応する基本制御値Ｖｂを抽出してもよい。
【０１１３】
次に、エンジン制御装置１０は、空気過剰率λｉｎ、燃料噴射量Ｇｆｕｅｌ、回転数Ｎｅおよび排気温度Ｔｅｘの各実行値に対応する補正係数を抽出して、基本制御値Ｖｂを補正する（ステップＳ３０５）。
【０１１４】
続いて、エンジン制御装置１０は、補正した基本制御値Ｖｂ（Ｖｃ）に基づいて、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを変更する制御を実行し（ステップＳ３０６）、図５の処理を終了して、図３の次の処理に移行する。
【０１１５】
ここで、基本制御値Ｖｂに対する補正方法は様々であるが、例えば補正係数が１．０５である場合、すなわち基本動作から５％の補正が必要な条件では、基本制御値Ｖｂに、補正係数である１．０５を乗じた値をＶｃとして、吸気弁６および排気弁１２の開弁時期および開弁期間を制御する。なお、必要に応じて、空気過剰率λ等特定の運転パラメータ値に比例した追加補正値等を定義して、上記Ｖｃに追加補正値を追加算や追乗算する等の処理を実施してもよい。
【０１１６】
また、ステップＳ３０３において算出された空気過剰率λｉｎの実行値が、イオン電流が最大となる時期を検出することができる値以下である場合には、上記ステップＳ３０４〜Ｓ３０６までの処理に代えて、上記ステップＳ２０４〜Ｓ２１１までの処理を実行してもよい。
【０１１７】
以上のように、実施の形態１によれば、補正係数演算部は、所定条件が満たされた場合に、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、燃焼時期検出部で検出されたイオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた吸気弁および排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する。
そのため、空気過剰率がほぼ３以上での燃焼運転において、この補正係数を用いて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の少なくとも１つを制御することにより、安価な装置で実現できるイオン電流計測に基づいた燃焼制御が実施できない超空気過剰状態の運転条件であっても、燃料の成分組成変化等による燃焼状態の変化に対応した圧縮自己着火燃焼運転が可能であり、広い負荷条件範囲で高効率かつ安定的な燃焼状態を得ることができる。
すなわち、安価な装置から得られるイオン電流情報に基づいて、高い燃費が得られるがイオン電流情報が得られない超空気過剰率条件にも適用可能な内燃機関制御の補正係数を抽出したので、安価な装置で安定的かつ高効率な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１１８】
また、燃料タンクに燃料が補給された場合に、内燃機関制御の補正係数を抽出する処理を行うので、燃料の成分組成が変化したことに伴って生じる圧縮自己着火燃焼の燃焼特性の変化に、常に対応した安定的かつ高効率な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１１９】
さらに、経時的な燃料の成分組成変化が生じた可能性がある場合に、内燃機関制御の補正係数を抽出する処理を行うので、燃料の成分組成が変化したことに伴って生じる圧縮自己着火燃焼の燃焼特性の変化に、常に対応した安定的かつ高効率な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１２０】
さらに、内燃機関制御の補正係数を抽出する期間を一定期間維持したので、内燃機関制御の補正係数が既に得られている運転条件での高空気過剰率運転と、内燃機関制御の補正係数が未だ得られていない運転条件での低空気過剰率運転とを頻繁に切り替えることが無く、安定した燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１２１】
さらに、常用的に運転される条件の補正係数が揃った場合は、それらの運転条件での高空気過剰率運転を可能としたので、安定的かつ高効率な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１２２】
さらに、内燃機関制御の補正係数を抽出する期間を一定期間維持しても補正係数が得られなかった運転条件では、補正係数が得られるまで補正係数を抽出する運転条件を維持して、補正係数が得られてから高空気過剰率運転を可能としたので、安定的な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【０１２３】
さらに、低空気過剰率運転でイオン電流情報に基づいて得られた内燃機関の補正係数を、イオン電流情報が得られない高空気過剰率運転での内燃機関の制御に適用したので、安価な装置で安定的かつ高効率な燃焼運転が可能な内燃機関を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１  出力軸クランク、２  コネクティングロッド、３  ピストン、４  シリンダ、５  燃焼室、６  吸気弁、７  吸気管、８  燃料噴射弁、９  燃料供給管、１０  エンジン制御装置、１１  燃料噴射制御装置、１２  排気弁、１３  タイミングベルト、１４  吸気弁駆動機構、１５  排気弁駆動機構、１６  吸気弁駆動制御装置、１７  排気弁駆動制御装置、１８  電極、１９  イオン電流検出回路、２０  回転数センサ、２１  排気管、２２  排気温度センサ、２３  吸気温度センサ、２４  吸気圧力センサ、２５  スロットル。
【要約】
【課題】広い負荷条件範囲で高効率かつ安定的な燃焼状態を得ることができる圧縮自己着火内燃機関の制御装置および制御方法を得る。
【解決手段】補正係数演算部は、所定条件が満たされた場合に、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御を実行するとともに、空気過剰率がほぼ３未満の燃焼制御において、燃焼時期検出部で検出されたイオン電流が最大となる時期に基づいて、吸気弁および排気弁の開弁時期および開弁期間の実行値と、運転条件毎にあらかじめ定められた吸気弁および排気弁の基本の開弁時期および基本の開弁期間との偏差を修正する補正係数を演算する。
【選択図】図１【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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