JP2000257467A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な燃料性状センサを設けることなく、燃
料性状に合わせて燃焼制御パラメータを最適に設定する
ことによって、熱効率が高く、燃費が良い、クリーンな
内燃機関を提供する。 【解決手段】 運転領域判定部７は、機関の運転領域を
判定して、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼との切り替
え信号を出力する。筒内圧力判定部１は圧縮上死点付近
の筒内圧力を測定又は推定し、筒内温度判定部２は圧縮
上死点付近の筒内温度を測定又は推定し、限界空燃比算
出部３は、適切な自己着火燃焼を行うことのできる限界
における限界空燃比を算出する。燃料性状推定部４は、
筒内圧力、筒内温度、及び限界空燃比に基づいて燃料性
状を推定し、この燃料性状に応じて少なくとも１つ以上
の燃焼制御パラメータを燃焼制御部５により変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼制
御装置に係り、特に、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼
とを切り換えることができる内燃機関の燃焼制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンの熱効率を改善するた
めに、中低負荷時にスロットルバルブによる吸気絞りを
少なくするとともに混合気をリーン化することで、ポン
プ損失を低減すると共に作動ガスの比熱比を大きくして
理論熱効率を向上する手法が知られている。しかしなが
ら、従来の火花点火エンジンでは空燃比をリーンにする
と燃焼期間が長期化して、燃焼安定度が悪化する。この
ため、空燃比のリーン化には限界がある。

【０００３】上記問題を解決する手段として、特開平７
−７１２７９号公報にあるように、予混合圧縮自己着火
燃焼を起こさせる手段が提示されている。これは２サイ
クルエンジンにおいて、排気ポート近傍に該排気ポート
の開度を制御可能な排気制御弁を設け、この排気制御弁
を制御することにより、筒内圧力を制御して自己着火燃
焼を起こしている。圧縮上死点付近で筒内圧力及び筒内
温度がある程度以上に高まると、燃焼室内の混合気は活
性化して非常に着火し易い状態となり、火花点火を行わ
なくても、燃焼室全体の複数の点から着火して急速に燃
焼が広がる。これにより空燃比がリーン化した場合にお
いても火花点火と比べると燃焼期間が長期化せず、より
リーンな空燃比での安定な燃焼が可能となる。また、空
燃比がリーンのため、燃焼温度が低下して、ＮＯｘも大
幅に低減できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自己着
火燃焼は空燃比の影響を強く受け、リッチ側ではノッキ
ングが生じ、リーン側では失火が生じることから、運転
可能な空燃比範囲が制限される。

【０００５】図２は、エンジンの回転数及び負荷（要求
トルク）に対する自己着火燃焼範囲を示す。図からわか
るように、エンジン回転数と負荷で考えた運転領域にお
いて、主に低負荷側で自己着火燃焼を行い、その他の領
域では火花点火燃焼を行っている。

【０００６】図３は、特定の運転条件で考えた場合の空
燃比に対する燃焼安定度とノッキングの関係を示す図で
ある。図からわかるように空燃比をリーンにすると安定
度が悪化する。従って、運転性を考えた場合に、トルク
変動又は回転変動が許容される限界、燃焼安定度限界と
なる空燃比がリーン限界となる。また逆に空燃比をリッ
チにするとノッキングが発生する。従って、音振の問題
を考えた場合に、ノッキング限界となる空燃比がリッチ
限界となる。このように、安定度限界とノッキング限界
の間の空燃比範囲が自己着火成立範囲となる。

【０００７】ここで自己着火の成立範囲の影響を与える
因子としては、燃料性状が挙げられる。例えば燃料性状
を表す指標としてオクタン価を取り上げる。図４は、燃
料のオクタン価に対する自己着火成立範囲を示す。オク
タン価が高くなると燃料が燃えにくくなるため、自己着
火が成立する空燃比範囲は狭くなる。またその成立範囲
はオクタン価が高くなるほど空燃比がリッチ側にシフト
する。従って、燃料性状に応じて、空燃比等の燃焼制御
パラメータを変更しなければ安定して自己着火燃焼を起
こすことは困難である。

【０００８】従来から燃料性状を検出する場合には燃料
の比重や静電容量等を測定して燃料性状を検出する燃料
性状センサが必要となっており、コスト増加を招いてい
た。そこで内燃機関の制御情報により燃料性状を検出す
る方策が提案されている。例えば、特開昭６２−１５０
０５６号公報においては、ノッキングレベルに対する点
火時期の進角値に基づいて燃料性状としてのオクタン価
を演算し、このオクタン価に応じて空燃比を補正してい
た。しかしながら、火花点火に依存しない自己着火燃焼
においては、点火時期の進角値そのものが存在しないた
め、前記手法の活用は不可能である。

【０００９】また別の従来例として特開平９−３２４６
７６号公報においては、機関の安定度として回転変動率
を検出し、燃料の噴射時期を変えた時の回転変動率の変
化から燃料性状を予測していた。しかしながら、自己着
火燃焼においては特定の運転条件では燃料噴射時期の変
更が機関の安定度に与える影響が少なく、噴射時期の変
更では燃料性状の検出が困難である。

【００１０】このため、燃料性状が変化した時に、設定
空燃比が要求空燃比に対してリーンとなった場合には安
定して自己着火燃焼を成立させることが困難となり、燃
費および排気が悪化する可能性がある。また逆にリッチ
になった場合にはノッキングが発生し、騒音、振動等の
問題が発生する可能性がある。

【００１１】以上の問題点に鑑み本発明の課題は、自己
着火燃焼が成立する限界空燃比から燃料性状を予測する
ことによって、高価な燃料性状センサを設けることな
く、コストを低減でき、更に燃料性状に合わせて燃焼制
御パラメータを最適に設定することによって、熱効率が
高く、燃費が良い、クリーンな内燃機関を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、圧縮自己着火燃焼を行うこと
のできる内燃機関の燃焼制御装置において、圧縮上死点
付近の筒内圧力を測定又は推定により判定する筒内圧力
判定手段と、圧縮上死点付近の筒内温度を測定又は推定
により判定する筒内温度判定手段と、適切な自己着火燃
焼を行うことのできる限界における空燃比である限界空
燃比を算出する限界空燃比算出手段と、前記筒内圧力、
前記筒内温度、及び前記自己着火限界空燃比に基づいて
燃料性状を推定する燃料性状推定手段と、前記燃料性状
推定手段により推定された燃料性状に応じて少なくとも
１つ以上の燃焼制御パラメータを変更する燃焼制御手段
と、を備えたことを要旨とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、ノッキング強度を検出するノッキング強度検出手段
を更に備え、前記限界空燃比算出手段は、前記ノッキン
グ強度検出手段が検出するノッキング強度が許容限界値
となるノッキング限界空燃比を前記限界空燃比として算
出し、前記燃料性状推定手段は、前記筒内圧力、前記筒
内温度、及び前記ノッキング限界空燃比に基づいて燃料
性状を推定することを要旨とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、燃焼安定度を検出する安定度検出手段を更に備え、
前記限界空燃比算出手段は、前記安定度検出手段が検出
する燃焼安定度が許容限界値となる安定度限界空燃比を
前記限界空燃比として算出し、前記燃料性状推定手段
は、前記筒内圧力、前記筒内温度筒内温度、及び前記安
定度限界空燃比に基づいて燃料性状を推定することを要
旨とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の
内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃料性状推定手
段は、前記筒内圧力、前記筒内温度、及び前記限界空燃
比を各変数とする一次式に基づいて燃料オクタン価を推
定することを要旨とする。

【００１６】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、ノッキング強度を検出するノッキング強度検出手段
と、機関の燃焼安定度を検出する安定度検出手段と、を
更に備え、前記限界空燃比算出手段は、前記ノッキング
強度検出手段が検出するノッキング強度が許容限界値と
なるとともに前記安定度検出手段が検出する安定度が許
容限界値となるノッキング安定度限界空燃比を前記限界
空燃比として算出し、前記燃料性状推定手段は、前記ノ
ッキング安定度限界空燃比に基づいて燃料性状を推定す
ることを要旨とする。

【００１７】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、ノッキング強度を検出するノッキング強度検出手段
と、機関の燃焼安定度を検出する安定度検出手段と、を
更に備え、前記限界空燃比算出手段は、前記安定度検出
手段が検出する安定度が許容限界値となる安定度限界空
燃比と前記ノッキング強度検出手段が検出するノッキン
グ強度が許容限界値となるノッキング限界空燃比との差
分である差分限界空燃比を前記限界空燃比として算出
し、前記燃料性状推定手段は、前記差分限界空燃比に基
づいて燃料性状を推定することを要旨とする。

【００１８】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の
内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃焼制御パラメ
ータは、空燃比、吸気温、及び吸気圧のいずれか一つま
たはこれらの任意の組合せを用いることを要旨とする。

【００１９】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の
内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃焼制御パラメ
ータの変更は、まず空燃比を変更し、次に吸気温を変更
することを要旨とする。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、筒内圧
力判定手段により圧縮上死点付近の筒内圧力を測定又は
推定し、筒内温度判定手段により圧縮上死点付近の筒内
温度を測定又は推定し、限界空燃比算出手段により適切
な自己着火燃焼を行うことのできる限界における空燃比
である自己着火限界空燃比を算出し、これら筒内圧力、
筒内温度、及び自己着火限界空燃比に基づいて燃料性状
推定手段により燃料性状を推定し、この推定された燃料
性状に応じて燃焼制御手段により少なくとも１つ以上の
燃焼制御パラメータを変更しているので、内燃機関が利
用している燃料性状に適合した燃焼制御が行えるように
なり、燃料性状が変化した場合においても、燃焼制御パ
ラメータを変更することによって、安定した自己着火燃
焼が成立させることが可能となり、燃費と排気を大幅に
改善することができる。

【００２１】また、請求項２記載の本発明によれば、限
界空燃比算出手段は、ノッキング強度検出手段が検出す
るノッキング強度が許容限界値となる空燃比をノッキン
グ限界空燃比として算出し、燃料性状推定手段は、筒内
圧力、筒内温度、及びノッキング限界空燃比に基づいて
燃料性状を推定することができるので、燃料性状が変化
した場合においても、ノッキングの発生により運転性を
損なうことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行うこと
ができ、燃費と排気を大幅に改善することができる。

【００２２】また、請求項３記載の本発明によれば、限
界空燃比算出手段は、安定度検出手段が検出する燃焼安
定度が許容限界値となる空燃比を安定度限界空燃比とし
て算出し、燃料性状推定手段は、筒内圧力、筒内温度、
及び安定度限界空燃比に基づいて燃料性状を推定するこ
ととしたので、燃料性状が変化した場合においても、不
安定な燃焼や失火の発生を未然に防止して運転性を損な
うことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行うことがで
き、燃費と排気を大幅に改善できる。

【００２３】また、請求項４記載の本発明によれば、燃
料性状推定手段は、筒内圧力、筒内温度、及び限界空燃
比を各変数とする一次式に基づいて燃料オクタン価を推
定することとしたので、簡単な計算式にも拘わらず精度
良くオクタン価を推定することができ、燃焼性状が変化
した場合においても、不安定な燃焼や失火の発生を未然
に防止して運転性を損なうことなく、安定して圧縮自己
着火燃焼を行うことができ、燃費と排気を大幅に改善で
きる。

【００２４】また、請求項５記載の本発明によれば、限
界空燃比算出手段は、ノッキング強度検出手段が検出す
るノッキング強度が許容限界値となるとともに安定度検
出手段が検出する安定度が許容限界値となるノッキング
安定度限界空燃比を限界空燃比として算出し、燃料性状
推定手段は、前記ノッキング安定度限界空燃比に基づい
て燃料性状を推定することとしたので、燃料性状が変化
した場合においても、ノッキングや失火の発生により運
転性を損なうことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行
うことができ、燃費と排気を大幅に改善できる。

【００２５】また、請求項６記載の本発明によれば、限
界空燃比算出手段は、安定度検出手段が検出する安定度
が許容限界値となる安定度限界空燃比と、ノッキング強
度検出手段が検出するノッキング強度が許容限界値とな
るノッキング限界空燃比との差分である差分限界空燃比
を限界空燃比として算出し、燃料性状推定手段は、この
差分限界空燃比に基づいて燃料性状を推定することとし
たので、燃料性状が変化した場合においても、ノッキン
グや失火の発生により運転性を損なうことなく、安定し
て圧縮自己着火燃焼を行うことができ、燃費と排気を大
幅に改善できる。

【００２６】また、請求項７記載の本発明によれば、前
記燃焼制御パラメータは、空燃比、吸気温、及び吸気圧
のいずれか一つまたはこれらの任意の組合せを用いるこ
ととしたので、燃焼制御範囲が広がり、燃料性状の変化
度が大きい場合においても、ノッキングや失火の発生に
より運転性を損なうことなく、安定して圧縮自己着火燃
焼を行うことができ、燃費と排気を大幅に改善できる。

【００２７】また、請求項８記載の本発明によれば、前
記燃焼制御パラメータの変更は、まず空燃比を変更し、
次に吸気温を変更することとしたので、応答性の高い燃
焼制御を行うことができ、燃料性状が変化した場合にお
いても、ノッキングや失火の発生により運転性を損なう
ことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行うことがで
き、燃費と排気を大幅に改善できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明に係る内燃
機関の燃焼制御装置を適用した内燃機関の基本構成図で
ある。同図において、エンジン本体１０は、吸気バルブ
１１、排気バルブ１２、ピストン１３、ノッキング強度
を検出するノックセンサ１６、燃焼安定度を検出する安
定度検出手段１７を有する。

【００２９】吸気系には吸気圧力センサ１４、吸気温度
センサ１５を有し、エンジン本体１０を制御する電子制
御装置（以下、ＥＣＵと略す）２２は、吸気圧力センサ
１４が検出した吸気圧力信号、吸気温度センサ１５が検
出した吸気温度をもとに、燃料噴射量、点火時期を算出
し、算出結果に基づき、点火プラグ１８、燃焼噴射装置
１９に信号を送る。

【００３０】また、吸気系には吸気圧制御装置２０およ
び吸気温制御装置２１が接続され、ＥＣＵ２２からの制
御信号により吸気圧および吸気温を制御することができ
るようになっている。吸気圧制御装置２０としては、タ
ーボチャージャ、スーパーチャージャ、吸気温制御装置
２１としては、排ガス循環量を制御可能な排ガス再循環
装置（ＥＧＲ）や、水冷、空冷のインタークーラーが利
用可能である。特に冷媒としての水または空気の流量を
変化させて吸気温を変化できる吸気温制御装置ならばよ
り好ましい。尚、燃料噴射装置１９は筒内に直接燃料を
噴射する可能な場所に設置しても良い。

【００３１】ＥＣＵ２２は、圧縮上死点付近の筒内圧力
を測定または推定する筒内圧力判定部１と、圧縮上死点
付近の筒内温度を測定または推定する筒内温度判定部２
と、適切な圧縮自己着火燃焼ができる限界における限界
空燃比を算出する限界空燃比算出部３と、筒内圧力、筒
内温度、及び限界空燃比に基づいて燃料性状を推定する
燃料性状推定部４と、燃料性状推定部４により推定され
た燃料性状に応じた燃焼制御を行う燃焼制御部５と、運
転領域が火花点火領域か自己着火領域かを判定し燃焼制
御部５に火花点火燃焼モードと自己着火燃焼モードとの
切替を指示する運転領域判定部７と、を備えている。

【００３２】尚、燃焼制御部５は、図１に示すように、
その内部に複数の燃焼制御パラメータマップＡ（符号６
ａ），同Ｂ（符号６ｂ）、同Ｃ（符号６ｃ）を備えて、
例えば検出された燃料性状に応じて燃焼制御パラメータ
マップ６を切り替えて使用してもよい。

【００３３】このＥＣＵ２２の概略動作は、以下の通り
である。まず筒内圧力判定部１および筒内温度判定部２
により圧縮上死点付近の筒内圧力及び筒内温度を算出す
る。次いで、限界空燃比算出部３により適切な自己着火
燃焼ができる限界における限界空燃比を算出する。次い
で、燃料性状推定部４により、これら筒内圧力、筒内温
度および限界空燃比から燃焼性状を算出する。更に、燃
焼制御部５は、この燃料性状に基づいて燃焼パラメータ
を算出し、燃料噴射装置１９からの燃料噴射量、吸気温
制御装置２１のよる吸気温度、吸気圧制御装置２０によ
る吸気圧力、等を制御する。

【００３４】このような構成のもと、本発明では、例え
ば、図２に示すような中低負荷領域である特定の運転条
件において圧縮自己着火燃焼を行い、中高負荷領域では
火花点火燃焼を行うものとする。

【００３５】図４で説明したように、燃料性状を表す指
標として例えばオクタン価を取り上げた場合、オクタン
価が変化すると自己着火が成立する空燃比が変化する。
即ち、機関の燃焼安定度がある所定の限界値となり、こ
れ以上のリーン空燃比では燃焼安定度が限界値を超える
という安定度限界における空燃比は、オクタン価が低い
ほどリーンとなり、オクタン価が高まるに連れてほぼ直
線的に急激にリッチとなる。これに対して、ノッキング
強度がある所定の限界値となり、これ以上のリッチ空燃
比ではノッキング強度が限界値を超えるというノック限
界における空燃比は、オクタン価が低い方が中程度の空
燃比であり、オクタン価が高まるに連れて、ほぼ直線的
にリッチとなる。このときの直線の傾きは、安定度限界
より小さく、２本の直線は、オクタン価が高くかつ空燃
比がリッチ側で交わる。そして２本の直線で挟まれた領
域が自己着火成立範囲となる。

【００３６】従って、機関の発生する音響、振動を一定
のレベル以下に保ち、かつ自己着火燃焼本来の省燃費を
実現しようとすれば、燃料のオクタン価に応じて、空燃
比等の燃焼制御パラメータを変更する必要がある。本実
施形態の説明においては燃料性状を表す指標としてはオ
クタン価を用いているがこれ以外の指標としてセタン
価、蒸留温度等を用いても同様の効果が得られる。

【００３７】図５は、本発明の内燃機関の燃焼制御装置
の基本的な動作を示すフローチャートである。まず、吸
気圧力センサ１４、吸気温度センサ１５より吸気管内の
吸気圧Ｐin、吸気温Ｔinを検出してＥＣＵ２２へ入力す
る（ステップ１、以下ステップをＳと略す）。次いで、
要求エンジン回転数Ｎ及び要求トルクＴを検出してＥＣ
Ｕ２２へ入力する（Ｓ２）。ここで、要求トルクＴは、
例えば、図示しないアクセルセンサによりアクセル踏み
込み量を要求トルクＴとして検出することができる。

【００３８】次いで、図２に示したようなマップを参照
して、エンジン回転数Ｎ、負荷（要求トルクＴ）に応じ
て運転領域が火花点火燃焼領域か、自己着火燃焼領域か
を判定する（Ｓ３）。火花点火領域であれば、火花点火
燃焼制御を開始し（Ｓ４）メインルーチンへリターンす
る。自己着火燃焼領域であれば、自己着火燃焼制御を開
始し（Ｓ５）、次いで燃料性状検出条件が成立している
か否かを判定し、成立していなければ何もせずにリター
ンする。

【００３９】この燃料性状検出条件は、以下に説明する
各実施の形態によって異なるが、所定の限界条件におい
て、機関の空燃比が制御されているか否かを判定するも
のである。この所定の限界条件における空燃比とは、例
えば、第１の実施形態においてはノッキング強度の限界
におけるノッキング限界空燃比であり、第２の実施形態
においては燃焼安定度の限界における安定度限界空燃比
であり、第３の実施形態においては、ノッキング強度と
燃焼安定度が共に限界であるノッキング安定度限界空燃
比であり、第４の実施形態においては、ノッキング限界
空燃比と安定度限界空燃比との双方である。

【００４０】燃料性状検出条件が成立していれば、次い
で、吸気圧Ｐin及び吸気温Ｔinに基づいてそれぞれ筒内
圧力判定部及び筒内温度判定部により圧縮上死点付近の
筒内圧力及び筒内温度を算出する（Ｓ７）。

【００４１】次いで、限界空燃比算出部により、特定の
限界における限界空燃比を計算し（Ｓ８）、これら筒内
圧力、筒内温度及び限界空燃比に基づいて燃料性状推定
部により燃料性状を推定し（Ｓ９）、この推定された燃
料性状に応じて燃焼パラメータを切り替え（Ｓ１０）、
メインルーチンへリターンする。

【００４２】図６は、自己着火成立範囲における各種の
エンジン特性を示すグラフであり、上から炭化水素（Ｈ
Ｃ）排出濃度、燃料消費率（燃費）、ノッキング強度、
燃焼安定度をそれぞれ示す。自己着火成立範囲はリーン
側は安定度限界、リッチ側はノッキング限界となってい
る。

【００４３】ここで自己着火燃焼成立範囲においても、
空燃比がリーンとなる程、燃費が向上する。一方、空燃
比がリーンになると燃焼が悪化するため、ＨＣ等のエミ
ッションが増加する。従って、目標空燃比は運転条件毎
に、要求される燃費性能、エミッション性能からリッチ
限界であるノッキング限界空燃比近傍、リーン限界であ
る安定度限界空燃比近傍あるいはその間の空燃比に設定
されている。以上で本発明に係る基本的な説明を終わ
り、以下に各実施形態毎の説明をおこなう。

【００４４】〔第１実施形態〕図７、図８、図９は第１
実施形態の説明図であり、図７は、空燃比及びオクタン
価が変化した時のノッキング強度を示し、図８は、設定
空燃比のマップの例であり、図９は第１実施形態の動作
を説明するフローチャートである。

【００４５】本実施形態の内燃機関の制御装置は、図１
に示した構成を有するが、燃焼安定度検出手段１７は、
本実施形態にとって必須の構成要素ではない。本実施の
形態においては、ノックセンサ１６が検出したノッキン
グ強度をＥＣＵ２２に入力することができる。従って、
目標空燃比がノッキング限界空燃比に設定されている領
域では、ノッキングレベルを検出しながら空燃比を変化
させることによって、空燃比をノッキング限界に制御す
ることができる。

【００４６】そして、ＥＣＵ２２が備える限界空燃比算
出部３が入力されたノッキング強度と所定のノッキング
強度限界値とを比較し、限界値に一致またはほぼ一致し
ていれば、そのときの空燃比を限界空燃比として算出
し、予め記憶された限界空燃比と燃料性状としてのオク
タン価との対応関係に従って、オクタン価を算出するこ
とができる。

【００４７】図７は、空燃比及びオクタン価が変化した
時のノッキング強度を示す。いずれのオクタン価におい
ても空燃比がリッチ側でノッキング強度が高まるととも
に、同一空燃比においては、オクタン価が低いほどノッ
キング強度が高いということができる。

【００４８】高オクタン価の場合を例に説明すると、空
燃比は部品バラツキ等を考慮してノッキング限界からあ
る程度余裕代を取った値に設定している。ここで、内燃
機関が使用する燃料の燃料性状が高オクタン価から低オ
クタン価の燃料に変化した場合、ノッキング強度が増大
するため、ノッキングレベルは悪化する。そこで、ノッ
クセンサの出力をもとに空燃比をリーン側に修正するこ
とによって、ノッキング限界に制御できるものの、その
間運転性が悪化する。

【００４９】従って、特定の運転条件でオクタン価が修
正できた場合には、すべての運転条件において設定空燃
比をオクタン価の変化分だけ修正した方が安定して自己
着火燃焼を行うことができる。

【００５０】例えば図８に示すように、あるオクタン価
についてエンジン回転数ＮとトルクＴに対して設定空燃
比のマップが用意されているとする。この場合オクタン
価が検出できた時点で、オクタン価に応じて設定空燃比
のマップを切り替えることによって、各運転条件におい
ても最適に空燃比を制御することができる。

【００５１】オクタン価の検出条件について説明する
と、前述したように目標空燃比は運転条件毎に、要求さ
れる燃費性能、エミッション性能からリッチ限界空燃比
近傍部、リーン限界近傍あるいはその間の空燃比に設定
されている。従って、本実施形態におけるオクタン価の
検出は空燃比がリッチ限界近傍に設定されている領域で
行う。

【００５２】ここで自己着火限界空燃比として、ノッキ
ング限界空燃比を取り上げた場合、このノッキング限界
空燃比（ＡＦＲ）は圧縮上死点の筒内圧力と筒内温度お
よびオクタン価と相関があり、例えば特定の運転条件に
おいては、以下に示すような一次式の関係で表すことが
できる。

【００５３】

【数１】 ノッキング限界空燃比（ＡＦＲ） ＝ａ×上死点筒内圧力＋ｂ×上死点筒内温度＋ｃ×オクタン価＋ｄ …（１） ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ定数である。

【００５４】式（１）で予測したノッキング限界空燃比
と実測したノッキング限界空燃比には、相関係数が０．
９以上となる良好な相関がある。従って、式（１）を利
用すれば、上死点筒内温度、上死点筒内圧力およびノッ
キング限界空燃比を検出することによって、オクタン価
を算出できる。

【００５５】本実施形態では、ノッキング限界空燃比の
関係式については一次式を用いているが、例えば反応速
度を考慮した以下の式（２）等を用いても良い。

【００５６】

【数２】 ノッキング空燃比（ＡＦＲ） ＝ｅ×オクタン価＾ｆ×上死点筒内圧力＾ｇ×exp（ｈ／上死点筒内温度） …（２） ここで、ｅ，ｆ，ｇ，ｈはそれぞれ定数であり、Ｘ＾Ｙ
は、ＸのＹ乗を表すものとする。

【００５７】このように更に複雑な関係式で表すことに
よって、オクタン価の予測精度を上げることができる。
このように、圧縮上死点筒内圧力、圧縮上死点筒内温度
およびノッキング限界空燃比がわかれば、高精度でオク
タン価を算出できる。

【００５８】また、内燃機関の幾何学的な形状から圧縮
比が分かっているとすれば、圧力Ｐ及び容積Ｖが変化し
てもＰＶⁿ が一定というポリトロープ変化に基づいて圧
縮始めの温度と圧力から上死点の筒内圧力と筒内温度が
予測できる。

【００５９】よって、圧縮開始の圧力および温度を吸気
圧、吸気温からそれぞれ予測すると、吸気圧Ｐin、吸気
温Ｔinから上死点の筒内圧力および温度が予測できる。
従って、吸気圧、吸気温、限界空燃比からオクタン価を
予測できる。

【００６０】以上説明した第１実施形態の制御の流れを
図９のフローチャートを参照して説明する。まずステッ
プ２１（以下Ｓ２１）で吸気圧Ｐin、吸気温Ｔinを検出
する。次にＳ２２で要求回転数Ｎ、要求トルクＴを検出
する。次にＳ２３で要求エンジン回転数Ｎ、要求トルク
Ｔから図８等のマップにより自己着火燃焼が可能である
運転領域かどうかを判断する。自己着火燃焼が不可能な
場合においては、Ｓ２４で火花点火燃焼の制御を行う。
自己着火燃焼が可能な場合はＳ２５で自己着火燃焼の制
御に入る。

【００６１】次にＳ２６でノッキング強度を検出し、Ｓ
２７でノッキング強度が限界値か否かを判断する。例え
ば図８におけるエンジン回転数Ｎ、負荷Ｔから決まる設
定空燃比のマップにおいて、ノッキング限界空燃比に設
定している領域かどうか判断する。空燃比をノッキング
限界に設定していない領域の場合はオクタン価の検出は
行わない。空燃比をノッキング限界に設定している場合
はオクタン価の検出を行うのでＳ２８に進む。

【００６２】Ｓ２８で吸気圧Ｐinから圧縮開始筒内圧力
Ｐ１を、吸気温Ｔinから圧縮開始筒内温度Ｔ１を算出す
る。例えば以下の式で算出する。

【００６３】

【数３】Ｔ１＝Ｔin＋α …（３） ここで、αは定数、例えばα＝３０とする。

【００６４】

【数４】Ｐ１＝Ｐin×β …（４） ここで、βは定数、例えば、β＝０．９とする。α、β
はエンジン回転数ＮおよびトルクＴに応じて与えても良
い。

【００６５】次に、Ｓ２９で圧縮上死点の筒内圧力Ｐ
２、筒内温度Ｔ２を算出する。Ｐ２とＴ２は、それぞれ
以下の式（５）、（６）で算出する。

【００６６】

【数５】Ｐ２＝Ｐin×ε＾ｎ …（５） Ｔ２＝Ｔin×ε＾（ｎ−１） …（６） ここで、εは圧縮比、ｎはポリトロープ指数である。ポ
リトロープ指数は、例えば、ｎ＝１．３３とする。ｎは
要求トルク又は空燃比に応じて与えても良い。更に筒内
圧力センサを設けて、圧縮初期における少なくとも２点
の圧力を計測し、この計測時点におけるクランク角回転
角度から計算された燃焼室容積と前記計測された圧力に
基づいてポリトロープ指数を計算しても良い。

【００６７】次にＳ３０でノッキング限界空燃比ＡＦＲ
を検出する。次に、Ｓ３１でオクタン価を算出する。オ
クタン価の算出は式（１）を利用する。前述したように
ここでより複雑な関係式、例えば式（２）等を用いても
よい。

【００６８】最後にＳ３２で設定空燃比マップ（図８）
をオクタン価に応じて切り替える。このようにオクタン
価を精度良く検出して、オクタン価に応じて、空燃比等
の燃焼制御パラメータを最適に制御することによって、
燃料性状が変化した場合においても、ノッキングや失火
の発生により運転性を損なうことなく、安定して圧縮自
己着火燃焼を行うことができ、燃費と排気を大幅に改善
できる。尚、本発明によるオクタン価の予測は毎サイク
ル行っても良いし、給油が行われた場合にのみ行っても
良い。

【００６９】〔第２実施形態〕続いて、本発明の第２の
実施形態について説明する。第２の実施形態の構成は第
１実施形態と同じである（図１）が、ノックセンサ１６
は必須要素ではない。本実施形態では、燃焼安定度検出
手段１７により検出した燃焼安定度が限界値における安
定度限界空燃比を限界空燃比としている。従って、オク
タン価の算出は筒内圧力、筒内温度および安定度限界空
燃比から行うことを特徴としている。

【００７０】本実施形態では図１に示すように燃焼安定
度検出手段１７を有しており、燃焼安定度が検出でき
る。この燃焼安定度検出手段１７としては、図示しない
クランク角センサの検出信号に基づいてクランク軸回転
変動を検出することにより燃焼安定度を検出してもよい
し、筒内圧力センサを設けて燃焼圧を測定し、燃焼圧の
変動に基づいて燃焼安定度を検出することもできる。従
って、安定度を検出しながら空燃比を変化させることに
よって、空燃比を安定度限界に制御することができる。

【００７１】図１０にオクタン価が変化した時の安定度
を示す。低オクタン価の場合を例に説明すると、空燃比
は部品バラツキ等を考慮して安定度限界からある程度余
裕代を取った値に設定している。ここで、燃料性状が高
オクタン価の燃料に変化した場合、燃焼が悪化するた
め、安定度は悪化する。そこで安定度検出手段の出力を
もとに空燃比をリッチ側に修正することによって、安定
度限界に制御できるものの、その間運転性が悪化する。

【００７２】従って、特定の運転条件でオクタン価が検
出できた場合には、すべての運転条件において設定空燃
比をオクタン価の変化分だけ修正した方が安定して自己
着火燃焼を行うことができる。すなわち図８に示すよう
に、あるオクタン価についてエンジン回転数とトルクに
対して設定空燃比のマップが用意されているとする。こ
の場合オクタン価が検出できた時点で、オクタン価に応
じて設定空燃比のマップを切り替えることによって、各
運転条件においても最適に空燃比を制御することができ
る。

【００７３】ここでオクタン価を検出する運転領域につ
いて説明する。前述したように目標空燃比は運転条件毎
に、要求される燃費性能、エミッション性能からノッキ
ング限界空燃比近傍、安定度限界空燃比近傍あるいはそ
の間の空燃比に設定されている。従って、本実施形態は
空燃比が安定度限界近傍に設定されている領域で行う。

【００７４】ここで自己着火限界空燃比として、安定度
限界空燃比を取り上げた場合、この安定度限界空燃比
（ＡＦＬ）はノッキング限界空燃比と同様に圧縮上死点
の筒内圧力と筒内温度およびオクタン価と相関があり、
例えば特定の運転条件においては以下に示すような一次
式の関係で表すことができる。

【００７５】

【数６】 安定度限界空燃比（ＡＦＬ） ＝ａ’×上死点筒内圧力＋ｂ’上死点筒内温度＋ｃ’×オクタン価＋ｄ’ …（７） ここで、ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’はそれぞれ定数であ
る。

【００７６】式（７）で予測した安定度限界空燃比と実
測した安定度限界空燃比にも良好な相関がある（相関係
数：０．９以上）。従って、式（７）を利用すれば、上
死点筒内温度、筒内圧力および安定度限界空燃比を検出
することによって、オクタン価を予測できる。

【００７７】本実施形態では、安定度限界空燃比の関係
式については一次式を用いているが、例えば反応速度を
考慮した以下の式等を用いても良い。

【００７８】

【数７】 安定度限界空燃比（ＡＦＬ） ＝ｅ’×オクタン価＾ｆ’×上死点筒内圧力＾ｇ’×exp（ｈ’／上死点筒内 温度） …（８ ） ここで、ｅ’，ｆ’，ｇ’，ｈ’はそれぞれ定数であ
り、Ｘ＾Ｙは、ＸのＹ乗を表すものとする。このように
更に複雑な関係式で表すことによってオクタン価の予測
精度を上げることができる。このように、圧縮上死点筒
内圧力、筒内温度および安定度限界空燃比がわかればオ
クタン価を予測できる。

【００７９】これまで説明してきた内容について制御の
流れを図１１のフローチャートで説明する。制御の流れ
は第１実施形態のフロー（図９）とほぼ同様であり、Ｓ
４６の燃焼安定度検出と、Ｓ４７の燃焼安定度が限界値
かどうかの判定と、Ｓ５０の安定度限界空燃比ＡＦＬの
算出と、Ｓ５１のオクタン価の算出とが異なる。この異
なる部分について説明する。

【００８０】Ｓ４６で燃焼安定度検出手段１７により燃
焼安定度を検出する。Ｓ４７で燃焼安定度が限界値かど
うかを判断する。この判定には、例えば図８におけるエ
ンジン回転数Ｎ、負荷Ｔから決まる設定空燃比のマップ
において、安定度限界空燃比に設定している領域かどう
か判断する。空燃比を安定度限界に設定していない領域
の場合はオクタン価の検出を行わない。空燃比を安定度
限界に設定している場合についてＳ４８以下の処理を行
う。Ｓ４８及びＳ４９は、図９のＳ２８及びＳ２９の処
理と同様である。

【００８１】Ｓ５０で安定度限界空燃比ＡＦＬを算出す
る。次に、Ｓ５１でオクタン価を算出する。オクタン価
の算出は式（７）を利用する。前述したようにここでよ
り複雑な関係式、例えば式（８）等を用いてもよい。

【００８２】このようにオクタン価を精度良く検出し
て、オクタン価に応じて、空燃比等の燃焼制御パラメー
タを最適に制御することによって、燃料性状が変化した
場合においても、ノッキングや失火の発生により運転性
を損なうことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行うこ
とができ、燃費と排気を大幅に改善できる。

【００８３】〔第３実施形態〕続いて、本発明の第３の
実施形態について説明する。第３の実施形態の構成は第
１の実施形態と同じである（図１）。本実施形態では自
己着火限界空燃比をノッキング限界空燃比と安定度限界
空燃比が一致する空燃比としている。これをノッキング
安定度限界空燃比（ＡＦＲＬ）とすると、オクタン価の
算出は筒内圧力、筒内温度およびノッキング安定度限界
空燃比から行うことを特徴としている。本実施形態では
図１に示すようにノックセンサ１６および燃焼安定度検
出手段１７を有しており、ノッキング強度および安定度
が検出できる。従って、ノッキング強度および安定度を
検出しながら空燃比を変化させることによって、空燃比
をノッキング安定度限界となる空燃比に制御することが
できる。

【００８４】図１２に吸気圧を変更した時の、自己着火
成立範囲を示す。自己着火燃焼の成立範囲はノッキング
限界と安定度限界とで挟まれた空燃比となる。ここで、
吸気圧が低下した場合には、ノッキング限界と安定度限
界の空燃比範囲は狭くなる。このノッキング限界と安定
度限界が一致した空燃比がノッキング安定度限界空燃比
となる。図からわかるように、オクタン価が変化すると
ノッキング安定度限界空燃比も変化する。オクタン価が
高くなるほど、ノッキング安定度限界空燃比はリッチに
なる。

【００８５】図１３は、あるエンジン回転におけるオク
タン価が変化した時のノッキング安定度限界空燃比を示
す。オクタン価が高くなるほど空燃比がリッチになる。
従って、エンジン回転、負荷がわかっている場合、ノッ
キング安定度限界空燃比からオクタン価を予測できる。
尚、オクタン価の検出はノッキング限界空燃比と安定度
限界の空燃比がほぼ一致する運転領域付近で行う。

【００８６】以上説明した第３の実施形態について制御
の流れを図１４のフローチャートで説明する。制御の流
れは第１実施形態のフロー（図９）とほぼ同様であり、
Ｓ６６のノッキング強度検出以降が異なる。この異なる
部分について説明する。

【００８７】Ｓ６６でノッキング強度を検出し、Ｓ６７
で燃焼安定度を検出する。次いで、ノッキング強度と燃
焼安定度から、これらが共に限界値であるかどうかを判
断する（Ｓ６８）。前述したように、エンジン回転数
Ｎ、負荷Ｔからノッキング限界空燃比と安定度限界空燃
比がほぼ一致する空燃比があり、この空燃比において
は、ノッキング強度及び燃焼安定度がいずれもほぼ限界
値となる。ノッキング限界空燃比と安定度限界空燃比が
大きく異なる領域の場合はオクタン価の検出を行わな
い。ノッキング限界空燃比と安定度限界空燃比がほぼ一
致する運転条件の場合についてオクタン価の検出を行
う。

【００８８】次いで、Ｓ６９でノッキング安定度限界空
燃比ＡＦＲＬを算出する。次に、Ｓ７０でオクタン価を
算出する。オクタン価の算出は例えば、各エンジン回転
について予め記憶したＡＦＲＬのマップを用いて、空燃
比からオクタン価を求める。このようにオクタン価を精
度良く検出して、オクタン価に応じて、空燃比等の燃焼
制御パラメータを最適に制御することによって、燃料性
状が変化した場合においても、ノッキングや失火の発生
により運転性を損なうことなく、安定して圧縮自己着火
燃焼を行うことができ、燃費と排気を大幅に改善でき
る。

【００８９】〔第４実施形態〕続いて、本発明の第４の
実施形態について説明する。第４の実施形態の構成は第
１の実施形態と同じである（図１）。本実施形態では自
己着火限界空燃比をノッキング限界空燃比と安定度限界
空燃比の両方とし、ノッキング限界空燃比（ＡＦＲ）と
安定度限界空燃比（ＡＦＬ）との差（ΔＡＦ＝ＡＦＬ−
ＡＦＲ）としている。従って、オクタン価の算出は筒内
圧力、筒内温度およびノッキング限界空燃比と安定度限
界空燃比の差から行うことを特徴としている。

【００９０】本実施形態では図１に示すようにノックセ
ンサ１６と安定度検出手段１７を有しており、ノック強
度および安定度が検出できる。従って、ノック強度ある
いは安定度を検出しながら空燃比を変化させることによ
って、空燃比をノッキング限界あるいは安定度限界に制
御することができる。

【００９１】図１５にオクタン価が変化した時の自己着
火燃焼成立範囲を示す。低オクタン価の場合は安定度限
界空燃比とノッキング限界空燃比の差すなわちΔＡＦが
大きい。これに対して、高オクタンになるほど、ΔＡＦ
が小さくなる。

【００９２】図１６は、あるエンジン回転数におけるオ
クタン価に対するΔＡＦを示す。オクタン価が大きくな
るほど、ΔＡＦが小さくなる。従って、エンジン回転数
がわかっている場合、ΔＡＦがわかればオクタン価を予
測することができる。

【００９３】尚、オクタン価を検出する運転領域につい
ては第１及び第２の実施形態で説明したように、ノッキ
ング度限界空燃比の検出は空燃比がノッキング限界近傍
に設定されている領域で行い、安定度限界空燃比の検出
は空燃比が安定度限界近傍に設定されている領域で行
う。

【００９４】以上説明した第４実施形態について制御の
流れを図１７のフローチャートで説明する。制御の流れ
は第１実施形態のフロー（図９）とほぼ同様であり、Ｓ
８７のノッキング強度及び燃焼安定度を検出するステッ
プ以降が異なる。この異なる部分について説明する。

【００９５】Ｓ８７で自己着火空燃比検出条件として、
ノックセンサ１６によりノッキング強度を検出するとと
もに、燃焼安定度検出手段１７により燃焼安定度を検出
する。次いで、Ｓ８８で、ノッキング強度または燃焼安
定度が限界値かどうかを判定する。即ち、エンジン回転
数Ｎ、負荷Ｔから決まる設定空燃比のマップにおいて、
ノッキング限界空燃比あるいは安定度限界空燃比に設定
している領域かどうか判断する。空燃比をノッキング限
界あるいは安定度限界に設定していない領域の場合は自
己着火限界空燃比の検出を行わない。

【００９６】空燃比を安定度限界に設定している場合に
はＳ８９に進み、安定度限界空燃比ＡＦＬを算出し、次
いで安定度限界空燃比ＡＦＬを記憶する。また空燃比を
ノッキング限界に設定している場合にはＳ９１に進み、
ノッキング限界空燃比ＡＦＲを算出し、次いでノッキン
グ限界空燃比ＡＦＲを記憶する。

【００９７】Ｓ９３で、ノッキング限界空燃比ＡＦＲと
安定度限界空燃比ＡＦＬとが共に記憶済みかどうかを判
定し、共に記憶済みで無ければリターンし、共に記憶済
みであれば、Ｓ９４でノッキング限界空燃比ＡＦＲと安
定度限界空燃比ＡＦＬの差ΔＡＦを計算する。ΔＡＦの
算出には例えば以下の式（９）を用いる。

【００９８】

【数８】ΔＡＦ＝ＡＦＬ−ＡＦＲ …（９） 次いでＳ９５でΔＡＦからオクタン価を算出する。ΔＡ
Ｆからオクタン価の算出はエンジン回転に応じて、図１
６のマップを参照して行ってもよい。

【００９９】このようにオクタン価を精度良く検出し
て、オクタン価に応じて、空燃比等の燃焼制御パラメー
タを最適に制御することによって、燃料性状が変化した
場合においても、ノッキングや失火の発生により運転性
を損なうことなく、安定して圧縮自己着火燃焼を行うこ
とができ、燃費を排気を大幅に改善できる。

【０１００】〔第５実施形態〕続いて、本発明の第５の
実施形態について説明する。第５の実施形態の構成は第
１の実施形態と同じである（図１）。本実施形態はオク
タン価が変化した際の燃焼パラメータの制御方法であ
る。オクタン価が変化した際の燃焼制御パラメータとし
ては、空燃比、吸気温および吸気圧が考えられる。ここ
で、空燃比についてはこれまでの実施形態で説明してき
たようにノック強度あるいは安定度を制御するパラメー
タとして利用している。

【０１０１】しかしながら、空燃比を変化させた場合ト
ルクが変化してしまう。そこで、空燃比以外の燃焼制御
パラメータが必要になる。そこで本実施形態ではオクタ
ン価が変化した場合に、まず空燃比を制御して、その後
に吸気圧は一定として吸気温を制御することを特徴とし
ている。

【０１０２】図７に示すように、燃料性状が高オクタン
から低オクタンに変化した場合、ノック強度が許容値を
超え、運転性が悪化する。従って、ノック強度がノッキ
ング限界となるように空燃比をリーンに修正する。しか
しながら、この際空燃比がリーンになる分、トルクが低
下してしまう。

【０１０３】図１８に吸気圧を変化させた時の自己着火
成立範囲を示す。燃料性状すなわちオクタン価が一定の
場合、吸気圧を変化させてもノッキング限界でのトルク
は大きくは変化しない。これは吸気圧が増加して空気量
が増えても、筒内圧力が増加し、ノッキング限界空燃比
がリーン化するためである。ここで、燃料性状が低オク
タンになった場合を考えると、高オクタン価の燃料に比
べて、自己着火燃焼の成立するための要求吸気圧が低下
する。このため空気量が減少する。従って、空燃比が設
定空燃比のままであれば、空気量が減少した分だけトル
クが低下する。従って、空燃比が決まっている場合には
燃焼パラメータとして吸気圧を制御してもトルクを向上
させることはできない。

【０１０４】図１９に吸気温を変化させた時の自己着火
成立範囲を示す。オクタン価が一定の場合の吸気温の変
化に対するトルクの傾向を見る。吸気温を下げた場合、
空気量が増加し、トルクが向上する。燃料性状が高オク
タン価から低オクタンになった場合には、自己着火燃焼
を成立するための要求吸気温は低下する。また、オクタ
ン価が低下した場合、ノッキング限界空燃比、安定度限
界空燃比共にリーンになる。しかしながら、空燃比のリ
ーン化よりも要求吸気温が低下する分空気量が増加する
効果は大きいため、トルクが増加する。従って、空燃比
が設定空燃比のままであれば、空気量が増加した分だけ
トルクが増加する。

【０１０５】そこで、図７に示したように、燃料性状が
高オクタン価から低オクタン価に変化した場合には、燃
焼制御パラメータとして吸気温を使用し、空燃比がリー
ン化した分、吸気温を低下して空気量を増加することに
よってトルクを一定に保つことができる。

【０１０６】次に、燃料性状が低オクタン価から高オク
タン価に変化した場合について説明する。図１０に示す
ように、燃料性状が低オクタン価から高オクタン価に変
化した場合には、安定度が許容値を超え、運転性が悪化
する。従って、安定度が安定度限界となるように空燃比
をリッチに修正する。しかしながら、この際、空燃比が
リッチになる分、トルクが増加してしまう。

【０１０７】吸気圧を変化させた場合を考える。図１８
からわかるように、燃料性状が高オクタン価になった場
合には、低オクタン価の燃料に比べて、自己着火燃焼の
成立するための要求吸気圧が増加する。このため空気量
が増加する。従って、空燃比が設定空燃比のままであれ
ば、空気量が増加した分だけトルクが増加する。従っ
て、燃焼パラメータとして吸気圧を制御してもトルクを
低下させることはできない。

【０１０８】吸気温を変化させた場合を考える。図１９
からわかるように、燃料性状が低オクタン価から高オク
タンになった場合には、自己着火燃焼を成立するための
要求吸気温は増加する。オクタン価の向上分、ノッキン
グ限界空燃比、安定度限界空燃比共にリッチになるもの
の、要求吸気温が上昇し、空気量が低下する効果が大き
いため、トルクが低下する。従って、空燃比が設定空燃
比のままであれば、空気量が低下した分だけトルクが低
下する。

【０１０９】そこで、図１０に示したように、燃料性状
が高オクタン価から低オクタン価に変化した場合にも、
燃焼制御パラメータとして吸気温を使用し、空燃比がリ
ッチ化した分、吸気温を上昇させて空気量を低下させる
ことによってトルクを一定に保つことができる。

【０１１０】以上説明した第５実施形態の内容について
制御の流れを図２０のフローチャートで説明する。制御
の流れは第１実施形態のフロー（図９）とほぼ同様であ
り、Ｓ１１３以降が異なる。この異なる部分について説
明する。

【０１１１】Ｓ１１３でオクタン価が変化した方向を判
断する。オクタン価が低下した場合、Ｓ１１４で吸気温
を低下させる。オクタン価が向上した場合、Ｓ１１５で
吸気温を昇温させる。

【０１１２】このようにオクタン価を精度良く検出し
て、オクタン価に変化分に応じて、燃焼制御パラメータ
である吸気温を変化させることによって、ノッキングや
失火の発生により運転性を損なうことなく、安定して圧
縮自己着火燃焼を行うことができると共に、空燃比の修
正により生ずるトルク変化を抑制することができる。

【０１１３】以上好ましい実施の形態について説明した
が、これらは本発明を限定するものではない。例えば、
実施の形態においては、圧縮自己着火燃焼を行うことの
できるガソリンエンジンにおけるオクタン価を推定し、
この推定されたオクタン価に応じて燃焼制御パラメータ
を切り替えるように制御したが、これに限らず、ディー
ゼルエンジンにおける燃料性状、例えばセタン価を推定
し、この推定された燃料性状に応じて燃焼制御パラメー
タを切り替える用途にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置を適用したエ
ンジンの構成例を示す機能ブロック図である。

【図２】運転領域に対する火花点火燃焼と自己着火燃焼
の区分を説明する図である。

【図３】空燃比に対するノッキング強度、燃焼安定度及
び自己着火燃焼の成立範囲を説明する図である。

【図４】オクタン価に対する安定度限界空燃比、ノッキ
ング限界空燃比、及び自己着火が成立する空燃比範囲を
説明する図である。

【図５】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の基本動
作を説明する図である。

【図６】空燃比に対する各種エンジン特性（ＨＣ濃度、
燃費、ノッキング強度、燃焼安定度）を説明するグラフ
である。

【図７】空燃比に対するノッキング強度の変化を高オク
タン価及び低オクタン価の燃料について示すグラフであ
る。

【図８】エンジン回転数及び要求トルクによる運転条件
に対する設定空燃比マップの例を説明する図である。

【図９】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第１実
施形態の動作を説明するフローチャートである。

【図１０】空燃比に対する燃焼安定度の変化を高オクタ
ン価及び低オクタン価の燃料について示すグラフであ
る。

【図１１】本発明の第２実施形態の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図１２】吸気圧−空燃比空間におけるノッキング限界
及び安定度限界を高オクタン価及び低オクタン価の燃料
について示すとともに、ノッキング安定度限界空燃比を
示す図である。

【図１３】オクタン価に対するノッキング安定度限界空
燃比を示すグラフである。

【図１４】本発明の第３実施形態の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図１５】あるオクタン価における安定度限界空燃比Ａ
ＦＬとノッキング限界空燃比ＡＦＲとの差であるΔＡＦ
を説明する図である。

【図１６】オクタン価に対するΔＡＦの変化を説明する
グラフである。

【図１７】本発明の第４実施形態の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図１８】吸気圧に対するトルク変化を説明する図であ
る。

【図１９】吸気温に対するトルク変化を説明する図であ
る。

【図２０】本発明の第５実施形態の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 筒内圧力判定部 ２ 筒内温度判定部 ３ 限界空燃比算出部 ４ 燃料性状推定部 ５ 燃焼制御部 ６ａ〜６ｃ 燃焼制御パラメータマップ ７ 運転領域判定部 １０ エンジン本体 １１ 吸気バルブ １２ 排気バルブ １３ ピストン １４ 吸気圧力センサ １５ 吸気温度センサ １６ ノッキングセンサ １７ 安定度検出手段 １８ 点火プラグ １９ 燃料噴射装置 ２０ 吸気圧制御装置 ２１ 吸気温制御装置 ２２ ＥＣＵ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｚ ３１０ ３１０Ｚ 45/00 ３２０ 45/00 ３２０Ａ ３２４ ３２４ ３６４ ３６４Ｋ ３６８ ３６８Ｂ Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA03 AA06 AB01 AB05 AC02 3G084 AA00 BA09 DA01 DA02 DA10 DA25 DA38 FA02 FA10 FA11 FA14 FA21 FA22 FA25 FA33 3G301 HA01 JA01 JA02 JA20 JA21 MA01 NB02 NC02 PA07Z PA10Z PB02Z PC01Z PC05Z PC08Z PE01Z PF03Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮自己着火燃焼を行うことのできる内
   燃機関の燃焼制御装置において、 圧縮上死点付近の筒内圧力を測定又は推定により判定す
   る筒内圧力判定手段と、 圧縮上死点付近の筒内温度を測定又は推定により判定す
   る筒内温度判定手段と、 適切な自己着火燃焼を行うことのできる限界における空
   燃比である限界空燃比を算出する限界空燃比算出手段
   と、 前記筒内圧力、前記筒内温度、及び前記自己着火限界空
   燃比に基づいて燃料性状を推定する燃料性状推定手段
   と、 前記燃料性状推定手段により推定された燃料性状に応じ
   て少なくとも１つ以上の燃焼制御パラメータを変更する
   燃焼制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 ノッキング強度を検出するノッキング強
   度検出手段を更に備え、 前記限界空燃比算出手段は、前記ノッキング強度検出手
   段が検出するノッキング強度が許容限界値となるノッキ
   ング限界空燃比を前記限界空燃比として算出し、 前記燃料性状推定手段は、前記筒内圧力、前記筒内温
   度、及び前記ノッキング限界空燃比に基づいて燃料性状
   を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
   燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 燃焼安定度を検出する安定度検出手段を
   更に備え、 前記限界空燃比算出手段は、前記安定度検出手段が検出
   する燃焼安定度が許容限界値となる安定度限界空燃比を
   前記限界空燃比として算出し、 前記燃料性状推定手段は、前記筒内圧力、前記筒内温
   度、及び前記安定度限界空燃比に基づいて燃料性状を推
   定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記燃料性状推定手段は、前記筒内圧
   力、前記筒内温度、及び前記限界空燃比を各変数とする
   一次式に基づいて燃料オクタン価を推定することを特徴
   とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内
   燃機関の燃焼制御装置。
5. 【請求項５】 ノッキング強度を検出するノッキング強
   度検出手段と、 機関の燃焼安定度を検出する安定度検出手段と、を更に
   備え、 前記限界空燃比算出手段は、前記ノッキング強度検出手
   段が検出するノッキング強度が許容限界値となるととも
   に前記安定度検出手段が検出する安定度が許容限界値と
   なるノッキング安定度限界空燃比を前記限界空燃比とし
   て算出し、 前記燃料性状推定手段は、前記ノッキング安定度限界空
   燃比に基づいて燃料性状を推定することを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
6. 【請求項６】 ノッキング強度を検出するノッキング強
   度検出手段と、 機関の燃焼安定度を検出する安定度検出手段と、を更に
   備え、 前記限界空燃比算出手段は、前記安定度検出手段が検出
   する安定度が許容限界値となる安定度限界空燃比と、前
   記ノッキング強度検出手段が検出するノッキング強度が
   許容限界値となるノッキング限界空燃比との差分である
   差分限界空燃比を前記限界空燃比として算出し、 前記燃料性状推定手段は、前記差分限界空燃比に基づい
   て燃料性状を推定することを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関の燃焼制御装置。
7. 【請求項７】 前記燃焼制御パラメータは、空燃比、吸
   気温、及び吸気圧のいずれか一つまたはこれらの任意の
   組合せを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ６のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼制御装置。
8. 【請求項８】 前記燃焼制御パラメータの変更は、まず
   空燃比を変更し、次に吸気温を変更することを特徴とす
   る請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の内燃機
   関の燃焼制御装置。