(57)【要約】【課題】エンジンの点火タイミングよりも前に混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼が発生した場合に、その自着火燃焼を早期に検出して早期に抑制できるようにする。【解決手段】自着火燃焼の発生時には正常燃焼時よりも筒内温度が高くなることに着目して、所定の筒内温度推定期間中にイオン電流検出回路２２から出力されるイオン電流信号に基づいて筒内温度を推定し、その筒内温度推定値が所定の判定値を越えたか否かによって、初期段階の自着火燃焼（燃焼エネルギが比較的小さい自着火燃焼）が発生しているか否かを判定する。そして、初期段階の自着火燃焼が発生していると判定されたときに、その自着火燃焼を抑制するようにエンジン１１を制御する自着火燃焼抑制制御を実行する。この自着火燃焼抑制制御では、例えば、吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正することで、混合気の実圧縮比を低下させて燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させる。【選択図】図１
2012041902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグの火花放電により点火して混合気を燃焼させる火花点火式の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の全ての気筒又は少なくとも１つの気筒の筒内温度を検出又は推定する筒内温度取得手段と、
前記筒内温度取得手段で検出又は推定した筒内温度に基づいて、混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼が発生しているか否かを判定する自着火燃焼判定手段と、
前記自着火燃焼判定手段により前記自着火燃焼が発生していると判定されたときに該自着火燃焼を抑制するように前記内燃機関を制御する自着火燃焼抑制制御を実行する自着火燃焼抑制手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
筒内の燃焼状態に応じて変化するイオン電流を検出するイオン電流検出手段を備え、
前記筒内温度取得手段は、前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流に基づいて筒内温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
筒内の燃焼状態に応じて変化する筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、
前記筒内温度取得手段は、前記筒内圧力検出手段で検出した筒内圧力に基づいて筒内温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記自着火燃焼判定手段は、前記筒内温度取得手段で検出又は推定した筒内温度が所定の判定値を越えたか否かによって前記自着火燃焼が発生しているか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記自着火燃焼抑制手段は、前記自着火燃焼抑制制御として、燃料噴射量を増量する制御、吸気バルブの閉弁時期を遅角する制御、筒内に燃料を直接噴射する場合の燃料噴射時期を遅角する制御、排出ガス還流量を増量する制御、燃料噴射を停止する制御のうちの少なくとも１つを実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか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、点火プラグの火花放電により点火して混合気を燃焼させる火花点火式の内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関においては、近年、燃費向上等を目的として高圧縮比となるように設計されたものがあるが、このような高圧縮比の内燃機関は、点火プラグによる点火よりも早いタイミングで筒内の混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼の発生が懸念される。この懸念に対して、特許文献１に記載されているように、筒内圧の最大値（ピーク値）が設定値（点火燃焼時の最大筒内圧）よりも大きいか否かによって自着火燃焼が発生しているか否かを判定し、自着火燃焼が発生していると判定された場合に、燃料噴射を禁止するなどの制御により自着火燃焼を抑制するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高圧縮比の内燃機関では、点火プラグの点火タイミングよりも前に筒内温度（燃焼室内の温度）が自着火可能な温度領域まで上昇することによって、点火プラグの点火タイミングよりも前に筒内の混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼が発生すると考えられる。また、本発明者らの実験結果によれば、自着火燃焼は、自着火が発生しない正常燃焼（点火プラグの点火による燃焼）よりも燃焼温度が高いため、自着火燃焼が発生すると、筒内温度が更に上昇する。このため、図２に示すように、自着火燃焼が一旦発生すると、それ以降、前回よりも燃焼エネルギが大きい自着火燃焼が発生して前回よりも更に燃焼温度が高くなって筒内温度が上昇することが繰り返されて、より燃焼エネルギが大きい自着火燃焼へと成長していくことが判明した。成長が進んだ自着火燃焼（燃焼エネルギが比較的大きい自着火燃焼）が発生すると、内燃機関に過度の負担が掛かり、内燃機関の故障を招くおそれがあるため、自着火燃焼が発生した場合には、その自着火燃焼をできるだけ早期に検出して抑制する必要がある。
【０００５】
しかし、上記特許文献１の技術では、自着火燃焼の原因である筒内温度の上昇を全く考慮しておらず、単に筒内圧の最大値が設定値（点火燃焼時の最大筒内圧）よりも大きいか否かによって自着火燃焼が発生しているか否かを判定するだけであるため、自着火燃焼が発生しているか否かを精度良く判定することができず、自着火燃焼を早期に検出することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、自着火燃焼が発生した場合に、その自着火燃焼を早期に検出することができて、自着火燃焼を早期に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、点火プラグの火花放電により点火して混合気を燃焼させる火花点火式の内燃機関の制御装置において、内燃機関の全ての気筒又は少なくとも１つの気筒の筒内温度を検出又は推定する筒内温度取得手段と、この筒内温度取得手段で検出又は推定した筒内温度に基づいて、混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼が発生しているか否かを判定する自着火燃焼判定手段と、この自着火燃焼判定手段により自着火燃焼が発生していると判定されたときに該自着火燃焼を抑制するように内燃機関を制御する自着火燃焼抑制制御を実行する自着火燃焼抑制手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】
この構成では、検出又は推定した筒内温度に基づいて自着火燃焼が発生しているか否かを判定するため、自着火燃焼の原因である筒内温度の上昇を評価して、自着火燃焼が発生しているか否かを精度良く判定することができ、自着火燃焼が発生した場合に、その自着火燃焼を早期に検出することができる。更に、自着火燃焼が発生していると判定されたときに該自着火燃焼を抑制するように内燃機関を制御する自着火燃焼抑制制御を実行するため、自着火燃焼を早期に抑制することができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、筒内の燃焼状態に応じて変化するイオン電流を検出するイオン電流検出手段を備え、このイオン電流検出手段で検出したイオン電流に基づいて筒内温度を推定するようにしても良い。燃焼状態（例えば燃焼密度）に応じてイオン電流が変化すると共に、燃焼状態に応じて燃焼温度が変化して筒内温度が変化するため、イオン電流と筒内温度との間には相関関係がある（例えば、自着火燃焼が発生する領域では、燃焼温度が高くなって筒内温度が高くなるほどイオン電流が大きくなるという関係がある）。従って、イオン電流を用いれば、筒内温度を精度良く推定することができる。
【００１０】
或は、請求項３のように、筒内の燃焼状態に応じて変化する筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、この筒内圧力検出手段で検出した筒内圧力に基づいて筒内温度を推定するようにしても良い。燃焼状態（例えば燃焼密度）に応じて筒内圧力が変化すると共に、燃焼状態に応じて燃焼温度が変化して筒内温度が変化するため、筒内圧力と筒内温度との間には相関関係がある（例えば、燃焼温度が高くなって筒内温度が高くなるほど筒内圧力が大きくなるという関係がある）。従って、筒内圧力を用いれば、筒内温度を精度良く推定することができる。
【００１１】
更に、請求項４のように、筒内温度取得手段で検出又は推定した筒内温度が所定の判定値を越えたか否かによって自着火燃焼が発生しているか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、検出又は推定した筒内温度を判定値と比較するという簡単な方法で自着火燃焼が発生しているか否かを判定することができる。ここで、判定値は、予め設定した固定値としても良いが、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や吸入空気量等）に応じて変化させるようにしても良い。
【００１２】
また、請求項５のように、自着火燃焼抑制制御として、燃料噴射量を増量する制御、吸気バルブの閉弁時期を遅角する制御、筒内に燃料を直接噴射する場合の燃料噴射時期を遅角する制御、排出ガス還流量を増量する制御、燃料噴射を停止する制御のうちの少なくとも１つを実行するようにしても良い。
【００１３】
この場合、燃料噴射量を増量すれば、燃料の気化熱を増加させて燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、吸気バルブの閉弁時期を遅角すれば、混合気の実圧縮比を低下させて燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、筒内に燃料を直接噴射する場合の燃料噴射時期を遅角すれば、混合気の燃焼を緩慢にして燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、排出ガス還流量を増量すれば、還流された排出ガスで燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、燃料噴射を停止すれば、自着火燃焼を速やかに停止させることができ、更に、筒内温度を低下させて、燃料噴射再開後の自着火燃焼を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は自着火燃焼の成長を説明する図である。
【図３】図３は自着火燃焼判定を説明するタイムチャートである。
【図４】図４はイオン電流と燃焼温度（筒内温度）との関係を説明する図である。
【図５】図５は基本処理ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】図６は筒内温度推定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図７は自着火燃焼判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図８は自着火燃焼抑制ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図９】図９は実施例１の自着火燃焼判定及び自着火燃焼抑制制御の実行例を説明するタイムチャートである。
【図１０】図１０は実施例２のエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は筒内圧力と燃焼温度（筒内温度）との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ（図示せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３が設けられている。このエアフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられ、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ（図示せず）がスロットルアクチュエータ１４に内蔵されている。
【００１７】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１７が設けられている。各気筒の吸気マニホールド１７の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１８が取り付けられている。更に、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００１８】
エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２０が取り付けられている。点火プラグ２０には、点火装置２１で発生した高電圧が印加されて火花放電が発生し、各気筒の点火プラグ２０の火花放電により点火して混合気を燃焼させるようになっている。更に、点火装置２１の内部又は外部（若しくは内部と外部の両方）には、筒内で混合気が燃焼する際に発生するイオンによって点火プラグ２０の電極間に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出回路２２（イオン電流検出手段）が設けられている。このイオン電流検出回路２２は、イオン電流に応じた電圧のイオン電流信号を出力するようになっている。尚、イオン電流検出回路２２は、全ての気筒のイオン電流を検出するようにしても良いし、特定の１つの気筒又は２つ以上の気筒のイオン電流を検出するようにしても良い。
【００１９】
エンジン１１の吸気ポートと排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２３と排気バルブ２４が設けられている。また、エンジン１１には、吸気バルブ２３のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング装置２５が設けられている。この可変バルブタイミング装置２５は、油圧アクチュエータ２６によってクランク軸２７に対するカム軸２８の回転位相を変化させることで、カム軸２８によって開閉駆動される吸気バルブ２３の開閉タイミングを変化させるようになっている。
【００２０】
エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２９が取り付けられている。また、クランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３０が取り付けられ、このクランク角センサ３０の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２１】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３１に入力される。このＥＣＵ３１は、マイクロコンピュータ３２を主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御すると共に、吸気バルブタイミング（吸気バルブ２３の開閉タイミング）の実進角量が目標進角量に一致するように可変バルブタイミング装置２５を制御する。
【００２２】
ところで、エンジン１１は、高圧縮比となるように設計されており、このような高圧縮比のエンジン１１では、点火プラグ２０の点火タイミングよりも前に筒内温度（燃焼室内の温度）が自着火可能な温度領域まで上昇することによって、点火プラグ２０の点火タイミングよりも前に筒内の混合気が自着火して燃焼する自着火燃焼が発生すると考えられる。また、本発明者らの実験結果によれば、自着火燃焼は、自着火が発生しない正常燃焼（点火プラグ２０の点火による燃焼）よりも燃焼温度が高いため、自着火燃焼が発生すると、筒内温度が更に上昇する。このため、図２に示すように、自着火燃焼が一旦発生すると、それ以降、前回よりも燃焼エネルギが大きい自着火燃焼が発生して前回よりも更に燃焼温度が高くなって筒内温度が上昇することが繰り返されて、より燃焼エネルギが大きい自着火燃焼へと成長していくことが判明した。成長が進んだ自着火燃焼（燃焼エネルギが比較的大きい自着火燃焼）が発生すると、エンジン１１に過度の負担が掛かり、エンジン１１の故障を招くおそれがあるため、自着火燃焼が発生した場合には、その自着火燃焼をできるだけ早期に検出して抑制する必要がある。
【００２３】
そこで、本実施例１では、自着火燃焼の発生時には正常燃焼時よりも筒内温度が高くなることに着目して、ＥＣＵ３１により後述する図５乃至図８の各ルーチンを実行することで、図３のタイムチャートに示すように、所定の筒内温度推定期間中にイオン電流信号ＩＯＮＣＹに基づいて筒内温度ＴＨＣＹを推定し、その筒内温度推定値ＴＨＣＹが所定の自着火燃焼判定値ＴＨ１を越えたか否かによって初期段階の自着火燃焼（例えば、図２にＬ２〜Ｌ３で示す自着火燃焼）が発生しているか否かを判定する。そして、初期段階の自着火燃焼が発生していると判定されたときに、その自着火燃焼を抑制するようにエンジン１１を制御する自着火燃焼抑制制御を実行する。
【００２４】
本実施例１では、イオン電流に基づいて筒内温度を推定しているが、燃焼状態（例えば燃焼密度）に応じてイオン電流が変化すると共に、燃焼状態に応じて燃焼温度が変化して筒内温度が変化するため、図４に示すように、イオン電流と筒内温度との間には相関関係がある（例えば、自着火燃焼が発生する領域では、燃焼温度が高くなって筒内温度が高くなるほどイオン電流が大きくなるという関係がある）。従って、イオン電流を用いれば、筒内温度を精度良く推定することができる。
【００２５】
また、本実施例１では、自着火燃焼抑制制御として、可変バルブタイミング装置２５により吸気バルブタイミング（吸気バルブ２３の開閉タイミング）を遅角補正して吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正する制御を実行する。吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正すれば、混合気の実圧縮比を低下させて燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。
以下、ＥＣＵ３１が実行する図５乃至図８の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２６】
［基本処理ルーチン］
図５に示す基本処理ルーチンは、ＥＣＵ３１の電源オン中に実行される。本ルーチンが起動されると、ステップ１０１で、プログラムの初期化処理を行った後、ステップ１０２〜１０４の処理を所定周期で繰り返し実行する。
【００２７】
まず、ステップ１０２で、後述する図６の筒内温度推定ルーチンを実行することで、所定の筒内温度推定期間中にイオン電流信号ＩＯＮＣＹに基づいて筒内温度推定値ＴＨＣＹを算出した後、ステップ１０３に進み、後述する図７の自着火燃焼判定ルーチンを実行することで、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１を越えたか否かによって自着火燃焼が発生しているか否かを判定する。
【００２８】
この後、ステップ１０４に進み、後述する図８の自着火燃焼抑制ルーチンを実行することで、自着火燃焼が発生していると判定されたときに、自着火燃焼抑制制御を実行する。この自着火燃焼抑制制御では、可変バルブタイミング装置２５により吸気バルブタイミングを遅角補正して吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正する。
【００２９】
［筒内温度推定ルーチン］
図６に示す筒内温度推定ルーチンは、前記図５の基本処理ルーチンのステップ１０２で実行されるサブルーチンであり、クランク角センサ３０の信号出力毎（例えば６℃Ａ毎）に実行され、特許請求の範囲でいう筒内温度取得手段としての役割を果たす。
【００３０】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、筒内温度推定期間中であるか否かを判定する。ここで、筒内温度推定期間（図３参照）は、例えば、圧縮ＴＤＣ（圧縮上死点）から所定クランク角度区間の範囲に設定されている。
【００３１】
このステップ２０１で、筒内温度推定期間中ではないと判定された場合には、ステップ２０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、上記ステップ２０１で、筒内温度推定期間中であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、クランク角センサ３０の検出信号に基づいて算出したエンジン回転速度Ｎｅと、エアフロメータ１３の検出信号に基づいて算出した吸入空気量Ｇａを読み込んだ後、ステップ２０３に進み、冷却水温センサ２９の検出信号に基づいて算出した冷却水温ＴＨＷを読み込む。
【００３３】
この後、ステップ２０４に進み、冷却水温ＴＨＷが所定水温αよりも高いか否かを判定する。このステップ２０４で、冷却水温ＴＨＷが所定水温α以下であると判定された場合には、エンジン１１の暖機状態が不十分であるため、燃焼も緩慢であり、自着火燃焼が発生する可能性は極めて低いと考えられる。従って、冷却水温ＴＨＷが所定水温α以下の低温領域にあるときには、自着火燃焼を検出するための筒内温度推定を行う必要がないと判断して、ステップ２０５以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３４】
一方、上記ステップ２０４で、冷却水温ＴＨＷが所定温度αよりも高いと判定された場合には、ステップ２０５以降の処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０５で、イオン電流から筒内温度を算出するための相関係数ＫＩＯＮのマップＭ１を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた相関係数ＫＩＯＮを算出する。この相関係数ＫＩＯＮのマップＭ１は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶されている。
【００３５】
この後、ステップ２０６に進み、イオン電流検出回路２２から出力されるイオン電流信号ＩＯＮＣＹを読み込んだ後、ステップ２０７に進み、イオン電流信号ＩＯＮＣＹに相関係数ＫＩＯＮを乗算して筒内温度推定値ＴＨＣＹを求める。
ＴＨＣＹ＝ＫＩＯＮ×ＩＯＮＣＹ
【００３６】
このように、エンジン運転状態（エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａ）に応じた相関係数ＫＩＯＮを用いて筒内温度推定値ＴＨＣＹを求めることで、エンジン運転状態に応じてイオン電流と筒内温度との関係が変化にするのに対応して、相関係数ＫＩＯＮを変化させて筒内温度推定値ＴＨＣＹを精度良く求めることができる。
【００３７】
［自着火燃焼判定ルーチン］
図７に示す自着火燃焼判定ルーチンは、前記図５の基本処理ルーチンのステップ１０３で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう自着火燃焼判定手段としての役割を果たす。
【００３８】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、自着火燃焼判定期間中であるか否かを判定する。ここで、自着火燃焼判定期間は、例えば、筒内温度推定期間及びその後の所定クランク角度区間の範囲に設定されている。
このステップ３０１で、自着火燃焼判定期間中ではないと判定された場合には、ステップ３０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３９】
一方、上記ステップ３０１で、自着火燃焼判定期間中であると判定された場合には、ステップ３０２に進み、筒内温度推定期間中の筒内温度推定値ＴＨＣＹを読み込んだ後、ステップ３０３に進み、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１よりも高いか否かを判定する。ここで、自着火燃焼判定値ＴＨ１は、初期段階の自着火燃焼（例えば、図２にＬ２〜Ｌ３で示す自着火燃焼）が発生しているか否かを判定するための閾値であり、予め設定した固定値としても良いが、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度Ｎｅや吸入空気量Ｇａ等）に応じて変化させるようにしても良い。
【００４０】
このステップ３０３で、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１以下であると判定された場合には、ステップ３０４に進み、自着火燃焼無し（初期段階の自着火燃焼が発生していない）と判定して、自着火燃焼判定フラグＸＣＩを自着火燃焼無しを意味する「０」にリセットする。
【００４１】
一方、上記ステップ３０３で、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１よりも高いと判定された場合には、ステップ３０５に進み、自着火燃焼有り（初期段階の自着火燃焼が発生している）と判定して、自着火燃焼判定フラグＸＣＩを自着火燃焼有りを意味する「１」にセットする。
【００４２】
［自着火燃焼抑制ルーチン］
図８に示す自着火燃焼抑制ルーチンは、前記図５の基本処理ルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう自着火燃焼抑制手段としての役割を果たす。
【００４３】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、本処理の実行タイミングであるか否かを判定する。ここで、本処理の実行タイミングは、吸気バルブタイミング（吸気バルブ２３の開閉タイミング）の目標進角量ＶＶＴＡを算出するタイミングであり、例えば、ＴＤＣとなるタイミングである。
このステップ４０１で、実行タイミングではないと判定された場合には、ステップ４０２〜４０８の処理を飛ばして、ステップ４０９に進む。
【００４４】
一方、上記ステップ４０１で、実行タイミングであると判定された場合には、ステップ４０２に進み、吸気バルブタイミングの基本目標進角量ＴＶＶＴＡＢＳＥのマップＭ２を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた基本目標進角量ＴＶＶＴＡＢＳＥを算出する。この基本目標進角量ＴＶＶＴＡＢＳＥのマップＭ２は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶されている。
【００４５】
この後、ステップ４０３に進み、自着火燃焼判定フラグＸＣＩが「１」であるか否かを判定する。
このステップ４０３で、自着火燃焼判定フラグＸＣＩが「１」であると判定された場合、つまり、自着火燃焼有り（初期段階の自着火燃焼が発生している）と判定された場合には、ステップ４０４に進み、吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正するための遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡを算出する。この場合、遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡのマップＭ３を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡを算出する。この遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡのマップＭ３は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶されている。
【００４６】
この後、ステップ４０５に進み、前回の補正量ＴＶＶＴＡＴＩ(i-1) と遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡを用いて、次式により今回の補正量ＴＶＶＴＡＴＩ(i) を求める。
ＴＶＶＴＡＴＩ(i) ＝ＴＶＶＴＡＴＩ(i-1) ＋ＴＶＶＴＡＡ
【００４７】
一方、上記ステップ４０３で、自着火燃焼判定フラグＸＣＩが「０」であると判定された場合、つまり、自着火燃焼無し（初期段階の自着火燃焼が発生していない）と判定された場合には、ステップ４０６に進み、吸気バルブ２３の閉弁時期を進角補正するための進角側変更量ＴＶＶＴＡＳを算出する。この場合、進角側変更量ＴＶＶＴＡＳのマップＭ４を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた進角側変更量ＴＶＶＴＡＳを算出する。この進角側変更量ＴＶＶＴＡＳのマップＭ４は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶されている。
【００４８】
この後、ステップ４０７に進み、前回の補正量ＴＶＶＴＡＴＩ(i-1) と進角側変更量ＴＶＶＴＡＳを用いて、次式により今回の補正量ＴＶＶＴＡＴＩ(i) を求める。
ＴＶＶＴＡＴＩ(i) ＝ＴＶＶＴＡＴＩ(i-1) −ＴＶＶＴＡＳ
【００４９】
この後、ステップ４０８に進み、基本目標進角量ＴＶＶＴＡＢＳＥと補正量ＴＶＶＴＡＴＩとを用いて、次式により目標進角量ＶＶＴＡを求める。
ＶＶＴＡ＝ＴＶＶＴＡＢＳＥ−ＴＶＶＴＡＴＩ
【００５０】
この後、ステップ４０９に進み、目標進角量ＶＶＴＡの上下限ガード処理を行う。具体的には、上限ガード値ＶＶＴＡＭＡＸのマップＭ５を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた上限ガード値ＶＶＴＡＭＡＸを算出すると共に、下限ガード値ＶＶＴＡＭＩＮのマップＭ６を参照して、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａに応じた下限ガード値ＶＶＴＡＭＩＮを算出する。これらの上限ガード値ＶＶＴＡＭＡＸのマップＭ５と下限ガード値ＶＶＴＡＭＩＮのマップＭ６は、それぞれ予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶されている。そして、目標進角量ＶＶＴＡが上限ガード値ＶＶＴＡＭＡＸを越えた場合には、目標進角量ＶＶＴＡを上限ガード値ＶＶＴＡＭＡＸでガード処理してＶＶＴＡ＝ＶＶＴＡＭＡＸとする。一方、目標進角量ＶＶＴＡが下限ガード値ＶＶＴＡＭＩＮを越えた場合には、目標進角量ＶＶＴＡを下限ガード値ＶＶＴＡＭＩＮでガード処理してＶＶＴＡ＝ＶＶＴＡＭＩＮとする。
【００５１】
以上の処理により、自着火燃焼が発生していると判定されたとき（つまり自着火燃焼判定フラグＸＣＩ＝１のとき）に、可変バルブタイミング装置２５により吸気バルブタイミングを遅角補正して吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正する自着火燃焼抑制制御を実行する。
【００５２】
以上説明した本実施例１の自着火燃焼判定及び自着火燃焼抑制制御の実行例を図９のタイムチャートを用いて説明する。
イオン電流信号ＩＯＮＣＹに基づいて算出した筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１よりも高くなった時点ｔ1 で、自着火燃焼有り（初期段階の自着火燃焼が発生している）と判定して、自着火燃焼判定フラグＸＣＩを「１」にセットする。
【００５３】
自着火燃焼判定フラグＸＣＩ＝１の期間は、所定の実行タイミング毎（例えばＴＤＣ毎）に、補正量ＴＶＶＴＡＴＩを遅角側変更量ＴＶＶＴＡＡだけ増量補正して、目標進角量ＶＶＴＡを補正量ＴＶＶＴＡＴＩだけ遅角側に補正する処理を繰り返す。これにより、可変バルブタイミング装置２５により吸気バルブタイミングを徐々に遅角補正して吸気バルブ２３の閉弁時期を徐々に遅角補正する自着火燃焼抑制制御を実行する。
【００５４】
この自着火燃焼抑制制御によって自着火燃焼が抑制されて筒内温度が低下する。その後、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１以下になった時点ｔ2 で、自着火燃焼無し（初期段階の自着火燃焼が発生していない）と判定して、自着火燃焼判定フラグＸＣＩを「０」にリセットする。
【００５５】
自着火燃焼判定フラグＸＣＩ＝０の期間は、所定の実行タイミング毎（例えばＴＤＣ毎）に、補正量ＴＶＶＴＡＴＩを進角側変更量ＴＶＶＴＡＳだけ減量補正して、目標進角量ＶＶＴＡを補正量ＴＶＶＴＡＴＩだけ進角側に補正する処理を繰り返す。これにより、可変バルブタイミング装置２５により吸気バルブタイミングを徐々に進角補正して吸気バルブ２３の閉弁時期を徐々に進角補正する。
【００５６】
その後、筒内温度推定値ＴＨＣＹが自着火燃焼判定値ＴＨ１よりも高くなった時点ｔ3 で、再び、自着火燃焼有りと判定して、自着火燃焼判定フラグＸＣＩを「１」にセットして、自着火燃焼抑制制御を実行する。
【００５７】
以上説明した本実施例１では、イオン電流に基づいて筒内温度を推定し、その推定した筒内温度に基づいて自着火燃焼が発生しているか否かを判定するようにしたので、自着火燃焼の原因である筒内温度の上昇を評価して、自着火燃焼が発生しているか否かを精度良く判定することができ、自着火燃焼が発生した場合に、その自着火燃焼を早期に検出することができる。更に、自着火燃焼が発生していると判定されたときに、その自着火燃焼を抑制するようにエンジン１１を制御する自着火燃焼抑制制御（吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角補正する制御）を実行するようにしたので、自着火燃焼を早期に抑制することができる。
【実施例２】
【００５８】
次に、図１０及び図１１を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００５９】
本実施例２では、図１０に示すように、エンジン１１のシリンダブロックに、筒内圧力を検出する筒内圧力センサ３３（筒内圧力検出手段）が設けられ、イオン電流検出回路２２が省略されている。尚、筒内圧力センサ３３は、全ての気筒にそれぞれ設けるようにしても良いし、特定の１つの気筒又は２つ以上の気筒に設けるようにしても良い。また、筒内圧力センサ３３は、点火プラグ２０と一体化したタイプのものを用いても良い。
【００６０】
そして、筒内温度に基づいて自着火燃焼が発生しているか否かを判定する際に、所定の筒内温度推定期間中に筒内圧力センサ３３で検出した筒内圧力に基づいて筒内温度を推定するようにしている。燃焼状態（例えば燃焼密度）に応じて筒内圧力が変化すると共に、燃焼状態に応じて燃焼温度が変化して筒内温度が変化するため、図１１に示すように、筒内圧力と筒内温度との間には相関関係がある（例えば、燃焼温度が高くなって筒内温度が高くなるほど筒内圧力が大きくなるという関係がある）。従って、筒内圧力を用いれば、筒内温度を精度良く推定することができる。
【００６１】
尚、上記各実施例１，２では、筒内温度を推定するようにしたが、これに限定されず、温度センサで筒内温度を検出するようにしても良い。
また、上記各実施例１，２では、自着火燃焼抑制制御として、吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角する制御を実行するようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料噴射量を増量する制御、筒内に燃料を直接噴射する場合の燃料噴射時期を遅角する制御、ＥＧＲ量（排出ガス還流量）を増量する制御、燃料カット（燃料噴射を停止する制御）等を実行するようにしても良い。
【００６２】
この場合、燃料噴射量を増量すれば、燃料の気化熱を増加させて燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、筒内に燃料を直接噴射する場合の燃料噴射時期を遅角すれば、混合気の燃焼を緩慢にして燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、ＥＧＲ量を増量すれば、還流された排出ガスで燃焼温度を低下させて筒内温度を低下させることができ、自着火燃焼を抑制することができる。また、燃料カットすれば、自着火燃焼を速やかに停止させることができ、更に、筒内温度を低下させて、燃料カット復帰後（燃料噴射再開後）の自着火燃焼を抑制することができる。
【００６３】
また、上記各実施例１，２では、筒内温度が所定の判定値を越えたか否かによって初期段階の自着火燃焼（例えば、図２にＬ２〜Ｌ３で示す自着火燃焼）が発生しているか否かを判定するようにしたが、これに限定されず、例えば、判定値を変更して、初期段階の自着火燃焼よりも燃焼エネルギが大きい中期段階の自着火燃焼（例えば、図２にＬ４〜Ｌ５で示す自着火燃焼）が発生しているか否かを判定するようにしたり、或は、中期段階の自着火燃焼よりも燃焼エネルギが大きい後期段階の自着火燃焼（例えば、図２にＬ６〜Ｌ７で示す自着火燃焼）が発生しているか否かを判定するようにしても良い。
【００６４】
その他、本発明は、図１及び図１０に示すような吸気ポート噴射用の燃料噴射弁１８と筒内噴射用の燃料噴射弁１９の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンに限定されず、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁のみを備えた吸気ポート噴射式エンジンや、筒内噴射用の燃料噴射弁のみを備えた筒内噴射式エンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００６５】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１８，１９…燃料噴射弁、２０…点火プラグ、２２…イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）、２３…吸気バルブ、２５…可変バルブタイミング装置、２９…冷却水温センサ、３０…クランク角センサ、３１…ＥＣＵ（筒内温度取得手段，自着火燃焼判定手段，自着火燃焼抑制手段）、３３…筒内圧力センサ
【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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