JP2006144645A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を最適に制御するのに伴って生じるおそれがある不具合を容易かつ確実に抑制することを目的とする。
【解決手段】 燃料および空気の混合気を燃焼室３内で燃焼させて動力を発生する内燃機関１は、筒内圧力を検出する筒内圧センサ１５と、ＥＣＵ２０とを備える。ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ１５によって検出された筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢを算出し、当該燃焼割合ＭＦＢが目標燃焼割合と一致するように点火時期を設定すると共に、所定条件下で、内燃機関１が発生するトルクの変化が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料および空気の混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

従来から、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼開始時期（火花点火時期または圧縮着火時期）を大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しない最適なタイミング（ＭＢＴ：Minimum advance for Best Torque）に設定するために、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を進角または遅角させるものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。また、希薄燃焼運転を実行する内燃機関において、ＮＯｘを低減させつつ安定した燃焼状態を得るために、圧縮行程中の少なくとも２点における燃焼割合がそれぞれ目標燃焼割合になるように点火時期及び燃料噴射量をフィードバック制御する手法も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特公昭６２−５３７１０号公報 特開平９−１８９２８１号公報 特開平７−４２６０７号公報

上述のように、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を制御することにより、燃焼開始時期をＭＢＴに近づけて内燃機関に大きなトルクを発生させることができる。しかしながら、燃焼開始時期をＭＢＴに近づけることを優先しすぎると、内燃機関の運転条件や内燃機関に対する要求によっては、排気エミッションの悪化、振動やノッキングの発生といった不具合を招くおそれもある。

そこで、本発明は、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を最適に制御するのに伴って生じるおそれがある不具合を容易かつ確実に抑制可能とする内燃機関の制御装置および制御方法の提供を目的とする。

本発明による内燃機関の制御装置は、燃料および空気の混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように燃焼室における燃焼開始時期を設定する燃焼開始時期設定手段と、所定条件下で、内燃機関が発生するトルクの変化が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合を変更する目標燃焼割合変更手段とを備えることを特徴とする。

本発明による内燃機関の制御方法は、燃料室内における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を有し、燃料および空気の混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出し、当該燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように燃焼室における燃焼開始時期を設定すると共に、所定条件下で、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合を変更することを特徴とする。

本発明によれば、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を最適に制御するのに伴って生じるおそれがある不具合を容易かつ確実に抑制することができる内燃機関の制御装置および制御方法の実現が可能となる。

本発明による制御装置が適用される内燃機関では、燃焼割合算出手段によって算出される所定のタイミング（例えば上死点後８°）における燃焼割合が目標燃焼割合（例えば５０％）と一致するように燃焼室における燃焼開始時期（火花点火時期または圧縮着火時期）が燃焼開始時期設定手段によって設定（フィードバック制御）される。これにより、本発明による制御装置が適用された内燃機関では、基本的に、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定されるので、ノッキングが発生しないようにしつつ内燃機関から大きなトルクを得ることができる。

ここで、最適な燃焼開始時期（ＭＢＴ）は、ノッキングを発生させてしまう点火または着火時期の近傍にあり、ノッキングが発生しないようにしながら燃焼開始時期をできる限り進角させることにより得られるものである。従って、燃焼開始時期をＭＢＴに近づけることを優先しすぎると、内燃機関の運転条件や内燃機関に対する要求によっては、排気エミッションの悪化、振動やノッキングの発生といった不具合を招くおそれもある。

このため、この制御装置には目標燃焼割合変更手段が備えられており、目標燃焼割合変更手段は、所定条件下で、内燃機関が発生するトルクの変化（トルクの低下あるいはトルクの変動）が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合を変更する。このように、燃焼割合に基づいて燃焼開始時期が設定される際に、内燃機関が発生するトルクの変化を考慮しながら目標燃焼割合を変更していけば、排気エミッションの悪化や、トルク変動が過剰になることに起因する振動、あるいはノッキング等が抑制されるように内燃機関の燃焼開始時期（火花点火時期または圧縮着火時期）を容易に調整することが可能となる。この結果、この内燃機関の制御装置によれば、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を最適に制御するのに伴って生じるおそれがある不具合を容易かつ確実に抑制することができる。

また、本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼割合と目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあるか否か判定する判定手段を更に備えるとよく、目標燃焼割合変更手段は、判定手段によって燃焼割合と目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあると判断された場合に、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合の値を減少させると好ましい。

一般に、燃焼割合と目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあり、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定されている場合、内燃機関からは充分に大きなトルクが得られている。また、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定された際に、その状態から燃焼開始時期を多少（例えば３°程度）遅角させても、内燃機関の発生トルク（軸トルク）の低下量は、最適な燃焼開始時期のもとでのトルクの１％程度となり、実用上許容される範囲内に収まることが判明している。更に、このように燃焼開始時期を遅角させれば、ＮＯｘ等の排気エミッションを低減することが可能となる。

一方、燃焼割合に基づいて燃焼開始時期が設定される際に、目標燃焼割合の値を最適な燃焼開始時期を得るための値（５０％）よりも減少させれば、燃焼室における混合気の燃焼が遅れるように燃焼開始時期が遅角されることになる。従って、燃焼割合と目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあると判断された場合、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように、目標燃焼割合の値を一度に所定量だけ減少させるか、あるいは徐々に減少させることにより、内燃機関が発生するトルクを必要充分に確保しつつ、ＮＯｘ等の排気エミッションを低減させることが可能となる。

更に、本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼室における混合気の燃焼の開始から完了までの燃焼時間を算出する燃焼時間算出手段と、燃焼時間算出手段によって算出される燃焼時間が所定の閾値を下回っているか否か判定する判定手段とを備えるとよく、目標燃焼割合変更手段は、判定手段によって燃焼時間が当該閾値を下回っていると判断された場合に、内燃機関が発生するトルクの変動が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合の値を減少させると好ましい。

一般に、燃焼開始時期が最適に設定されると、燃焼室内で混合気の燃焼が効率よく行われることから、燃焼開始から完了までの燃焼時間が短くなる。その一方で、アイドル時のように内燃機関の回転数が低い場合に、燃焼開始時期が最適に設定されて燃焼時間が短くなると、仕事行程の間隔が長くなり、内燃機関が発生するトルクの変動率が高まり、振動が顕著になってしまうおそれがある。

これに対して、目標燃焼割合の値を最適な燃焼開始時期を得るための値（５０％）よりも減少させれば、燃焼室における混合気の燃焼が遅れるように燃焼開始時期が遅角されることから、上記燃焼時間が長くなる。従って、燃焼時間が所定の閾値を下回っていると判断された場合に、目標燃焼割合の値を目標燃焼割合の値を一度に所定量だけ減少させるか、あるいは徐々に減少させることにより、仕事行程の間隔を短くして内燃機関のトルクの変動率を低下させることが可能となり、低回転時等に内燃機関の振動が顕著になってしまうことを確実に抑制することができる。

また、本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼室内で発生するノッキングを検出するノック検出手段を更に備えるとよく、目標燃焼割合変更手段は、ノック検出手段によってノッキングが検出された際に、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合の値を減少させると好ましい。

このような構成のもとでは、ノック検出手段によってノッキングが検出された際に、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように、燃焼開始時期が遅角されることになる。従って、かかる構成によれば、内燃機関が発生するトルクを必要充分に確保しつつ、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。

更に、燃焼割合算出手段は、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて燃焼割合を算出すると好ましい。

本発明者は、ある燃焼室について所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する際の演算負荷を低減すべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者は、クランク角がθである際に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力をＰ（θ）とし、クランク角がθである際（当該筒内圧力Ｐ（θ）の検出時）の筒内容積をＶ（θ）とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力Ｐ（θ）と、筒内容積Ｖ（θ）を比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖ^κ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖ^κ（θ）（以下、適宜「ＰＶ^κ」と記す）に着目した。

そして、本発明者は、クランク角に対する内燃機関の燃焼室内における熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する積値ＰＶ^κの変化パターンとが図１に示されるような相関を有することを見出した。図１において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積値ＰＶ^κをプロットしたものである。また、図１において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Ｑを次の（１）式に基づき、Ｑ＝∫ｄＱ／ｄθ・Δθとして算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。また、図１において、−３６０°，０°および３６０°は、上死点に、−１８０°および１８０°は、下死点に対応する。

図１に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する積値ＰＶ^κの変化パターンとは、概ね一致（相似）しており、特に、筒内の混合気の燃焼開始（ガソリンエンジンでは火花点火時、ディーゼルエンジンでは圧縮着火時）の前後（例えば、図１における約−１８０°から約１３５°までの範囲）では、熱発生量Ｑの変化パターンと、積値ＰＶ^κの変化パターンとは極めて良好に一致することがわかる。

本発明の好ましい実施形態においては、燃焼室における熱発生量Ｑと積値ＰＶ^κとの相関を利用して、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積との積値ＰＶ^κに基づいて、ある２点間におけるトータルの熱発生量に対する当該２点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比である燃焼割合ＭＦＢが求められる。ここで、積値ＰＶ^κに基づいて燃焼室における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく燃焼室における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図２に示されるように、積値ＰＶ^κに基づいて求められる燃焼割合（同図における実線参照）は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合（同図における破線参照）とほぼ一致する。

図２において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の（２）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ＝１．３２とした。また、図２において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記（１）式および次の（３）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。

更に、上記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第１のタイミングと、燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第２のタイミングとの間に設定されるとよく、燃焼割合算出手段は、第１のタイミングと第２のタイミングとの間における積値の差分と、第１のタイミングと所定のタイミングとの間における積値の差分とに基づいて燃焼割合を算出すると好ましい。

この場合、当該所定のタイミングにおけるクランク角をθ_０とすると、クランク角＝θ_０となる当該所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢは、第１のタイミングと上記所定のタイミングとの間における積値ＰＶ^κの差分{Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）−Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１）}を、第１のタイミングと第２のタイミングとの間における積値ＰＶ^κの差分{Ｐ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）−Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１）}で除して１００を乗じることにより得ることができる。これにより、３点において検出した筒内圧力に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。

図３は、本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関１は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関１は、例えば４気筒エンジンとして構成される。

各燃焼室３の吸気ポートは、吸気管（吸気マニホールド）５にそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気管（排気マニホールド）６にそれぞれ接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Ｖｅは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、例えば、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって動作させられる。更に、内燃機関１は、気筒数に応じた数の点火プラグ７を有し、点火プラグ７は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。

吸気管５は、図３に示されるように、サージタンク８に接続されている。サージタンク８には、給気ラインが接続されており、給気ラインは、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインの中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１０が組み込まれている。一方、排気管６には、図３に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置１１ａおよびＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置１１ｂが接続されている。

更に、内燃機関１は、複数のインジェクタ１２を有し、各インジェクタ１２は、図３に示されるように、対応する吸気管５の内部（吸気ポート内）に臨むように配置されている。各インジェクタ１２は、各吸気管５の内部にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関１は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明がいわゆる直噴式内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。また、本発明が、ガソリンエンジンだけではなく、ディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。

上述の各点火プラグ７、スロットルバルブ１０、各インジェクタ１２および動弁機構等は、内燃機関１の制御装置として機能するＥＣＵ２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ２０には、図３に示されるように、クランク角センサ１４を始めとした各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、動弁機構等を制御する。

また、内燃機関１は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ（筒内圧検出手段）１５を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３における筒内圧力（相対圧力）を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ２０に与える。各筒内圧センサ１５の検出値は、所定時間（所定クランク角）おきにＥＣＵ２０に順次与えられ、絶対圧力に補正された上でＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。

次に、図４から図８を参照しながら、上述の内燃機関１における燃焼開始時期すなわち点火時期の制御手順について説明する。

図４に示されるように、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の点火時期を設定するための比例積分回路を有している。この比例積分回路は、後述の手順に従ってサイクルごとに算出される所定のタイミング（本実施形態では、上死点後８°）における燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合（目標ＭＦＢ）との偏差に基づいて（偏差をゼロにするように）燃焼室３ごとに点火時期を算出（設定）する。これにより、内燃機関１では、基本的に、燃焼割合ＭＦＢが目標燃焼割合と一致するように点火時期がフィードバック制御され、各燃焼室３における点火時期が概ね最適に設定されるので、ノッキングが発生しないようにしつつ内燃機関１から大きなトルクを得ることができる。

そして、内燃機関１では、その始動後にアイドル状態からアイドルオフ状態に移行すると、ＥＣＵ２０によって図５に示される点火時期設定ルーチンが燃焼室３ごとに繰り返し実行される。この場合、ＥＣＵ２０は、まず、燃焼割合ＭＦＢが目標燃焼割合と一致するように点火時期をフィードバック制御すべきか否か判定する（Ｓ１０）。ＥＣＵ２０は、Ｓ１０にて否定判断を行った場合、予め用意されている点火時期設定マップを用いて、対象となる燃焼室３の点火時期を設定する（Ｓ１１）。そして、このようにして設定される点火時期が到来すると、詳細については後述されるように、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行され（Ｓ１８参照）、更に、点火が実行された燃焼室３について所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢが算出される（Ｓ２０参照）。

また、Ｓ１０にて、燃焼割合ＭＦＢに基づいて点火時期をフィードバック制御すべきであると判断した場合、ＥＣＵ２０は、所定のフラグが「０」であるか否か判定する（Ｓ１２）。当該フラグは、通常「０」に設定されており、ＥＣＵ２０は、当該フラグが「０」であると判断した場合、上述の比例積分回路に与えられる目標燃焼割合を「５０％」に設定する（Ｓ１４）。更に、ＥＣＵ２０（比例積分回路）は、後述のＳ２０にて前サイクル中に算出される燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合との偏差に基づいて対象となる燃焼室３の点火時期を算出・設定する（Ｓ１６）。そして、このようにして設定された点火時期が到来すると、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行される（Ｓ１８）。

Ｓ１８にて点火が実行されると、ＥＣＵ２０は、点火が実行された燃焼室３について所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢを算出する（Ｓ２０）。Ｓ２０における燃焼割合ＭＦＢの算出に際して、ＥＣＵ２０は、まず、対象となる燃焼室３について所定の記憶領域から、吸気弁Ｖｉの閉弁後かつ点火前の第１のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ_１）と、点火の後かつ排気弁開弁前の第２タイミング（クランク角がθ_２となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ_２）と、第１のタイミングと第２のタイミングとの間に予め定められており、クランク角＝θ_０（ただし、θ_１＜θ_０＜θ_２）となる所定のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_０）とを読み出す。

クランク角θ_１は、燃焼室３内において燃焼が開始される時点（点火時）よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましく、例えば−６０°とされる。また、クランク角θ_２は、燃焼室３内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましく、例えば９０°とされる。更に、第１のタイミングと第２のタイミングとの間の所定のタイミングは、燃焼割合ＭＦＢがほぼ５０％になることが実験的、経験的に知られているクランク角がθ_０＝８°（上死点後８°）となるタイミングに設定されている。なお、燃焼割合ＭＦＢがおよそ５０％となるクランク角は、内燃機関の冷却損失によって変化するものであり、機種によって上死点後８°から多少前後する。また、成層燃焼運転が実行される場合や、ディーゼルエンジンの場合、それぞれに応じた最適燃焼開始時期（ＭＢＴ）を求めればよく、そのＭＢＴでの燃焼割合は容易に算出することができる。

ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_１）、筒内圧力Ｐ（θ_０）および筒内圧力Ｐ（θ_２）を読み出すと、クランク角がθ_１，θ_０およびθ_２となる時の積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１），Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）およびＰ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を算出する。すなわち、ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_１）と、筒内圧力Ｐ（θ_１）の検出時、すなわち、クランク角がθ_１となる時の筒内容積Ｖ（θ_１）を比熱比κ（本実施形態では、κ＝１．３２）で累乗した値との積である積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１）を算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_０）と、クランク角がθ_０となる時の筒内容積Ｖ（θ_０）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）、および、筒内圧力Ｐ（θ_２）と、クランク角がθ_２となる時の筒内容積Ｖ（θ_２）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を算出する。なお、Ｖ^κ（θ_１），Ｖ^κ（θ_０）およびＶ^κ（θ_２），の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。

そして、ＥＣＵ２０は、クランク角がθ_１，θ_０およびθ_２となる時の積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１），Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）およびＰ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を用いて、次の（４）式からクランク角がθ_０となるタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢを算出する（Ｓ２０）。これにより、３点において検出された筒内圧力Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_０），Ｐ（θ_２）に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。

Ｓ２０にて燃焼割合ＭＦＢを算出すると、ＥＣＵ２０は、求めた燃焼割合ＭＦＢから目標燃焼割合を減じた値の絶対値が所定の閾値（正の所定値）γ以下となっているか否か判定する（Ｓ２２）。すなわち、Ｓ２２では、Ｓ２０にて算出されたクランク角がθ_０＝８°となる時の燃焼割合ＭＦＢと、目標燃焼割合との偏差が求められ、当該偏差が閾値γ以下となっているか否か、および、当該偏差が−γ以上となっているか否かが判定される。 ＥＣＵ２０は、Ｓ２２にて当該偏差の絶対値が上記閾値γ以下になっていると判断すると、所定のタイミングで、内燃機関１の運転状態を示す各種パラメータに基づいて内燃機関１の運転条件が概ね一定であるか否か、すなわち、内燃機関１の運転条件の変更が所定範囲内にあるか否か判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４にて運転条件の変更が所定範囲内にあると判断した場合、ＥＣＵ２０は、上記フラグを「１」に設定した上で（Ｓ２６）、上記Ｓ１０以降の処理を再度実行する。

ここで、Ｓ１４にて目標燃焼割合が「５０％」に設定されており、かつ、Ｓ２０にて燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあると判断された場合、点火時期が概ね最適になっており、内燃機関１からは充分に大きなトルクが得られていることになる。また、燃焼室３における点火時期が概ね最適に設定された際に、その状態から点火時期を多少（例えば３°程度）遅角させても、内燃機関の発生トルク（軸トルク）の低下量は、最適な点火時期（ＭＢＴ）のもとでのトルクの１％程度となり、実用上許容される範囲内に収まる。更に、このように点火時期を遅角させれば、ＮＯｘ等の排気エミッションを低減することが可能となる。

一方、上述のように燃焼割合ＭＦＢに基づいて点火時期が設定される際に、目標燃焼割合の値を最適な点火時期を得るための値（５０％）よりも減少させれば、燃焼室３における混合気の燃焼が遅れるように燃焼開始時期が遅角されることになる。そして、本発明者の研究によれば、目標燃焼割合の値を最適な点火時期を得るための値（５０％）のおよそ２割（１０％）程度減少させると（目標燃焼割合をおよそ４０％に設定すると）、点火時期が３°程度遅角されて、かつ、それによる内燃機関１の軸トルクの低下が許容範囲内（例えばマイナス１％以下）に収まることが判明している。これらの点を考慮して、本実施形態では、Ｓ１４にて目標燃焼割合が「５０％」に設定され、Ｓ２２にて燃焼割合と目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあると判断された後、内燃機関１の運転条件が概ね一定であると判断された場合、目標燃焼割合の値を最適な点火時期を得るための値（５０％）よりも減少させるために、上記フラグが「１」に設定される（Ｓ２６）。

すなわち、Ｓ２６の処理が実行された状態でＳ１０にて肯定判断がなされた場合、次のＳ１２にてフラグが「１」であると判断されることから、Ｓ１４ではなく、Ｓ３０の処理が実行される。これにより、目標燃焼割合の値が通常時の「５０％」から「４０％」へと減少させられ、点火時期を算出する比例積分回路には、目標燃焼割合として「４０％」という値が与えられることになる（Ｓ３０）。そして、次のＳ１６では、対象となる燃焼室３について、比例積分回路によって燃焼割合が「４０％」になるように点火時期が算出され、これにより、当該燃焼室３における点火時期は、内燃機関１のトルクの低下が許容範囲内に収まるように僅かに（例えば３°程度）遅角されることになる。

このように、内燃機関１では、Ｓ１４にて目標燃焼割合が「５０％」に設定された後、Ｓ２２にて、燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあり、点火時期が概ね最適であると判断され、かつ、Ｓ２４にて運転条件の変更が所定範囲内にあると判断された場合、内燃機関１のトルクの低下が許容範囲内に収まるように目標燃焼割合が変更され、それにより点火時期が僅かに遅角される。この結果、内燃機関１では、必要充分なトルクの確保と、ＮＯｘ等の排気エミッションの低減とを実用上良好に両立させることが可能となる。

また、図５のルーチンにおいて目標燃焼割合が減少させられるのは、Ｓ２２にて点火時期が概ね最適に設定されていると判断される場合、すなわち、内燃機関１が大きなトルクが発生していると判断される場合のみである。従って、内燃機関１では、トルクの低下が許容範囲から外れてしまうことを確実に抑制することが可能となる。なお、Ｓ１６にて比例積分回路によって燃焼割合が「４０％」になるように点火時期が算出された場合も、Ｓ１８の点火実行後に、Ｓ２０にて燃焼割合ＭＦＢが算出される。そして、この場合、次のＳ２２では、Ｓ２０にて算出された燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合である「４０％」との偏差が所定範囲内にあるか否か判定される。

一方、Ｓ２２にて燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合（５０％または４０％）との偏差が所定範囲内にはないと判断した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ２８にてフラグを「０」に維持した上で、上記Ｓ１０以降の処理を再度実行する。これにより、次のＳ１２にてフラグが「０」であると判断されることから、Ｓ１４にて目標燃焼割合が「５０％」に設定される。従って、次のＳ１６では、比例積分回路によって燃焼割合が「５０％」になるように点火時期が算出され、これにより、当該燃焼室３における点火時期を概ね最適な時期（ＭＢＴ）に近づけていくことができる。また、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２にて燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合（５０％または４０％）との偏差が所定範囲内にあると判断した場合であっても、Ｓ２４にて運転条件の変更が上記所定範囲を超えている（運転条件が変更されている）と判断した場合、Ｓ２８にてフラグを「０」に維持した上で、上記Ｓ１０以降の処理を再度実行する。これにより、次のＳ１４にて比例積分回路に与えられる目標燃焼割合が「５０％」に維持され、内燃機関１の運転条件が変更された際に点火時期が遅角されて要求される出力が得られないといった事態を回避することが可能となる。

なお、図５のルーチンのもとでは、目標燃焼割合が一度に５０％から４０％へと変更されるが、これに限られるものではない。すなわち、Ｓ３０での目標燃焼割合の変化量（減少量）を小さくして（例えば１％程度）、Ｓ３０の処理が実行されるごとに目標燃焼割合を徐々に変化させても（減少させても）よい。また、上述の第１のタイミングθ_１、第２のタイミングθ_２および閾値γは、機関回転数および負荷に応じて設定されてもよく、この場合、第１のタイミングθ_１、第２のタイミングθ_２および閾値γを内燃機関１の回転数および負荷に応じて規定するマップを用意しておくとよい。

図６は、内燃機関１のアイドル時にＥＣＵ２０によって実行される点火時期設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。図６に示されるように、内燃機関１が始動（ＩＧＯＮ）されると、ＥＣＵ２０は、まず、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程からなる１サイクルが所定回数完了したか否か判定する（Ｓ５０）。ＥＣＵ２０は、Ｓ５０にて肯定判断を行うまで、予め用意されている点火時期設定マップを用いて、対象となる燃焼室３の点火時期を設定する（Ｓ５１）。そして、このようにして設定される点火時期が到来すると、詳細については後述されるように、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行され（Ｓ５４参照）、更に、点火が実行された燃焼室３について所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢが算出される（Ｓ６４参照）。

Ｓ５０にて肯定判断がなされると、ＥＣＵ２０（比例積分回路）は、前サイクル中に算出される燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合（目標ＭＦＢ＝５０％）との偏差に基づいて対象となる燃焼室３の点火時期を算出・設定する（Ｓ５２）。そして、このようにして設定された点火時期が到来すると、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行される（Ｓ５４）。

Ｓ５４にて点火が実行されると、ＥＣＵ２０は、点火が実行された燃焼室３について燃焼時間Ｔを算出する（Ｓ５６）。燃焼時間Ｔは、当該燃焼室３における混合気の燃焼開始から完了までの時間であり、当該燃焼室３における混合気の燃焼開始のタイミングは、Ｓ５２にて設定される点火時期と概ね一致する。また、燃焼完了のタイミングは、当該燃焼室３において膨張行程中に熱発生率ｄＱ／ｄθがゼロになるタイミングと概ね一致する。 このため、Ｓ５６において、ＥＣＵ２０は、対象となる燃焼室３において膨張行程中に熱発生率ｄＱ／ｄθがゼロになるタイミングのクランク角を求め、求めたクランク角とＳ５２にて設定された点火時期とから燃焼時間Ｔを算出する。

図６のＳ５６では、燃焼時間Ｔを定める燃焼完了のタイミングを求めるために、上述の燃焼室３における熱発生量Ｑと積値ＰＶ^κとの相関が利用される。すなわち、上述の積値ＰＶ^κを用いれば、任意のタイミング（クランク角＝θとなるタイミング）における熱発生率は、次の（５）式から、所定の２点間（微小クランク角δ間）における積値ＰＶ^κの差分ｄ（ＰＶ^κ）として求めることができる。

図７は、積値ＰＶ^κに基づいて求められる熱発生率と、理論式に従って求められる熱発生率との相関を示すグラフである。同図において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおけるｄ（ＰＶ^κ）を筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ＝１．３２とし、δ＝１°（１ＣＡ）とした。また、図７において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける熱発生率を、上記（１）式に従うと共に筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。図７からわかるように、クランク角に対するｄ（ＰＶ^κ）の変化パターン（同図における実線参照）は、（１）式に基づいて求められる熱発生率のクランク角に対する変化パターン（同図における破線参照）とほぼ一致（相似）している。従って、積値ＰＶ^κを用いれば、燃焼室３における熱発生率を高負荷な演算処理を要することなく精度よく把握することができる。

Ｓ５６において、ＥＣＵ２０は、予め定められたタイミング（例えば概ね膨張行程に入るタイミングあるいは膨張行程の直前のタイミング）になると、筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧力を用いて微小クランク角δごとに上記（５）式から熱発生率ｄ（ＰＶ^κ）を繰り返し算出する。そして、ＥＣＵ２０は、算出した熱発生率ｄ（ＰＶ^κ）が概ねゼロになったタイミングにおけるクランク角を燃焼完了のタイミングにおけるクランク角とし、このクランク角とＳ５２にて設定された点火時期とから燃焼時間Ｔを得る。

Ｓ５６にて燃焼時間Ｔを算出すると、ＥＣＵ２０は、燃焼時間Ｔが予め定められた基準燃焼時間Ｔ_Ｒを下回っているか否か判定する（Ｓ５８）。ここで、点火時期が最適（ＭＢＴ）に設定されると、燃焼室３内で混合気の燃焼が効率よく行われることから、燃焼開始から完了までの燃焼時間Ｔが短くなる。その一方でアイドル時のように内燃機関１の回転数が低い場合に、点火時期が最適に設定されて燃焼時間Ｔが基準燃焼時間Ｔ_Ｒよりも短くなると、仕事行程の間隔が長くなり、内燃機関１が発生するトルクの変動率が高まり、振動が顕著になってしまうおそれがある。

このような点を考慮して、ＥＣＵ２０は、Ｓ５８にて、燃焼時間Ｔが予め定められた基準燃焼時間Ｔ_Ｒを下回っていると判断した場合、上述の比例積分回路に与えられる目標燃焼割合の値を僅かに（例えば１％、すなわち、５０％から４９％に）減少させる（Ｓ６０）。これに対して、Ｓ５８にて燃焼時間Ｔが上記基準燃焼時間Ｔ_Ｒ以上であると判断した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ６２にて目標燃焼割合を「５０％」に維持する。Ｓ６０またはＳ６２の処理を実行すると、ＥＣＵ２０は、図５のＳ２０と同様の手順に従って点火が実行された燃焼室３について所定のタイミング（上死点後８°）における燃焼割合ＭＦＢを算出し（Ｓ６４）、上述のＳ５０以降の処理を再度実行する。

これにより、Ｓ５８にて燃焼時間Ｔが基準燃焼時間Ｔ_Ｒを下回っていると判断され、Ｓ６０にて目標燃焼割合の値が僅かに減少させられた場合、次のＳ５２では、対象となる燃焼室３について、比例積分回路によって燃焼割合が「５０％」よりも小さな値になるように点火時期が算出される。このように、Ｓ６０の処理が実行された場合、目標燃焼割合の値が最適な燃焼開始時期を得るための値（５０％）よりも減少させられることから、燃焼室３における混合気の燃焼が遅れるように燃焼開始時期が遅角され、燃焼時間Ｔが長くなる。この結果、仕事行程の間隔を短くして内燃機関１のトルクの変動率を低下させることができるので、アイドル時に内燃機関１の振動が顕著になってしまうことを確実に抑制することが可能となる。

また、Ｓ５８にて燃焼時間Ｔが基準燃焼時間Ｔ_Ｒ以上であると判断され、Ｓ６２にて目標燃焼割合が「５０％」に維持された場合、次のＳ５２では、対象となる燃焼室３について、比例積分回路によって燃焼割合が「５０％」になるように点火時期が算出され、当該燃焼室３における点火時期を概ね最適な時期（ＭＢＴ）に近づけていくことが可能となる。なお、図６のルーチンでは、Ｓ６０の処理が実行されるごとに目標燃焼割合が徐々に変化させられることになるが、これに限られるものではない。すなわち、Ｓ６０では、目標燃焼割合が一度に所定量（例えば５０％から４０％へと）変更されてもよい。また、図６のルーチンは、アイドル時以外の内燃機関１の回転数が低い場合に実行され得ることはいうまでもない。

図８は、燃焼室３におけるノッキングの発生を抑制するために内燃機関１において実行され得る更に他の点火時期設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。図８の点火時期設定ルーチンを実行するに際して、ＥＣＵ２０は、まず、燃焼割合ＭＦＢが目標燃焼割合と一致するように点火時期をフィードバック制御すべきか否か判定する（Ｓ７０）。ＥＣＵ２０は、Ｓ７０にて否定判断を行った場合、予め用意されている点火時期設定マップを用いて、対象となる燃焼室３の点火時期を設定する（Ｓ７１）。そして、このようにして設定される点火時期が到来すると、詳細については後述されるように、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行され（Ｓ７４参照）、更に、点火が実行された燃焼室３について所定のタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢが算出される（Ｓ８８参照）。

また、Ｓ７０にて、燃焼割合ＭＦＢに基づいて点火時期をフィードバック制御すべきであると判断した場合、ＥＣＵ２０（比例積分回路）は、前サイクル中に算出される燃焼割合ＭＦＢと目標燃焼割合との偏差に基づいて対象となる燃焼室３の点火時期を算出・設定する（Ｓ７２）。そして、このようにして設定された点火時期が到来すると、対象となる燃焼室３において点火プラグ７による点火が実行される（Ｓ７４）。

Ｓ７４にて点火が実行されると、ＥＣＵ２０は、点火が実行された燃焼室３についてノッキングの発生を判定するためのパラメータΔｄＱを算出する（Ｓ７６）。ＥＣＵ２０は、Ｓ７６において、対象となる燃焼室３について所定の記憶領域から、クランク角がθ_ａとなる第１のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_ａ）と、当該第１のタイミングから微小クランク角δ（δ＝１°〔１ＣＡ〕）だけ進んだタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_ａ＋δ）を読み出す。更に、ＥＣＵ２０は、対象となる燃焼室３について所定の記憶領域から、クランク角がθ_ｂとなる第２のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_ｂ）と、当該第２のタイミングから微小クランク角δ（δ＝１°〔１ＣＡ〕）だけ進んだタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_ｂ＋δ）を読み出す。

上記第１のタイミングに対応するクランク角θ_ａは、実験的、経験的にノッキングが発生しやすい領域前の値（例えば１５°）として定められる。また、上記第２のタイミングに対応するクランク角θ_ｂは、実験的、経験的にノッキングが発生しやすい上記領域後の値（例えば２０°）として定められる。そして、ＥＣＵ２０は、これら４点の筒内圧力Ｐ（θ_ａ），Ｐ（θ_ａ＋δ），Ｐ（θ_ｂ）およびＰ（θ_ｂ＋δ）から、クランク角がθ_ａとなる第１のタイミングにおける熱発生率を示すｄ（ＰＶ^κ）_ａと、クランク角がθ_ｂとなる第２のタイミングにおける熱発生率を示すｄ（ＰＶ^κ）_ｂとを対象となる燃焼室３について算出する。

クランク角がθ_ａまたはθ_ｂとなるタイミングにおける熱発生率は、上述の積値ＰＶ^κを用いれば、所定の２点間（微小クランク角δ間）における積値ＰＶ^κの差分として、次の（６）および（７）式のように、高負荷な演算処理を要することなく精度よく求められる（ただし、本実施形態では、κ＝１．３２とされる）。なお、Ｖ^κ（θ_ａ），Ｖ^κ（θ_ａ＋δ），Ｖ^κ（θ_ｂ）およびＶ^κ（θ_ｂ＋δ）の値は、予め算出された上で記憶装置にマップとして記憶されている。

更に、ＥＣＵ２０は、クランク角がθ_ｂとなる第２のタイミングにおける熱発生率ｄ（ＰＶ^κ）_ｂとクランク角がθ_ａとなる第１のタイミングにおける熱発生率ｄ（ＰＶ^κ）_ａとの偏差であるパラメータΔｄＱを、
ΔｄＱ＝ｄ（ＰＶ^κ）_ｂ−ｄ（ＰＶ^κ）_ａ
として対象となる燃焼室３について算出する（Ｓ７６）。

そして、ＥＣＵ２０は、Ｓ７６にて求めたパラメータΔｄＱと予め定められた閾値εとを比較する（Ｓ７８）。ここで、燃焼室３においてノッキングが発生すると、燃焼室３における熱発生率が一時的かつ急峻に上昇した後、急激に低下する（燃焼が早期終了する）ことが知られている。このような現象を考慮して、ＥＣＵ２０は、第１のタイミング（クランク角＝θ_ａ）と第２のタイミング（クランク角＝θ_ｂ）との間における熱発生率の変化量すなわちパラメータΔｄＱが上記閾値εを上回った場合、燃焼室３においてノッキングが発生したと判断し、パラメータΔｄＱが上記閾値ε以下である場合、燃焼室３においてノッキングが発生していないと判断する。

Ｓ７８において、パラメータΔｄＱが閾値εを上回っており、対象となる燃焼室３においてノッキングが発生していると判断した場合、ＥＣＵ２０は、当該燃焼室３のために用意されている図示されないカウンタを１だけインクリメントする（Ｓ８０）。その後、ＥＣＵ２０は、当該カウンタのカウント値が予め定められている閾値を超えているか否か判定する（Ｓ８２）。ＥＣＵ２０は、Ｓ８２にてカウンタのカウント値が予め定められている閾値を超えたと判断した場合、すなわち、ノッキングの発生回数が当該閾値を超えたと判断した場合、上述の比例積分回路に与えられる目標燃焼割合の値を僅かに（例えば１％、すなわち、５０％から４９％に）減少させると共にカウンタをリセットする（Ｓ８４）。

一方、Ｓ７８において、パラメータΔｄＱが閾値ε以下であり、燃焼室３においてノッキングが発生していないと判断した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ８６にて目標燃焼割合を「５０％」に維持する。また、ＥＣＵ２０は、Ｓ８２にてカウンタのカウント値が予め定められている閾値を超えていないと判断した場合、すなわち、ノッキングの発生回数が当該閾値を超えていないと判断した場合も、Ｓ８６にて目標燃焼割合を「５０％」に維持する。ＥＣＵ２０は、Ｓ８４またはＳ８６の処理を実行すると、図５のＳ２０と同様の手順に従って点火が実行された燃焼室３について所定のタイミング（上死点後８°）における燃焼割合ＭＦＢを算出し（Ｓ８８）、上述のＳ７０以降の処理を再度実行する。

このように、図８のルーチンのもとでは、Ｓ７８およびＳ８２にて、対象となる燃焼室３においてノッキングが発生しており、かつ、ノッキングの発生回数が閾値を超えたと判断された場合には、Ｓ８４にて目標燃焼割合の値が僅かに減少させられることから、次のＳ７２では、対象となる燃焼室３について、比例積分回路によって燃焼割合が「５０％」よりも小さな値になるように点火時期が算出される。これにより、Ｓ８４の処理が実行された場合、目標燃焼割合の値が最適な燃焼開始時期を得るための値（５０％）よりも減少させられるので、内燃機関１の軸トルクの低下が許容範囲内に収まり、かつ、燃焼室３における混合気の燃焼が遅れるように燃焼開始時期が遅角されることになる。従って、図８のルーチンを実行することにより、内燃機関１が発生するトルクを必要充分に確保しつつ、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。

また、Ｓ７８にて、対象となる燃焼室３においてノッキングが発生していないと判断された場合には、Ｓ８６にて目標燃焼割合が「５０％」に維持される。これにより、次のＳ７２では、比例積分回路によって燃焼割合が「５０％」になるように点火時期が算出され、当該燃焼室３における点火時期を概ね最適な時期（ＭＢＴ）に近づけていくことが可能となる。更に、Ｓ７８にてノッキングが発生していると判断されても、Ｓ８２にてノッキングの発生回数が閾値を超えていないと判断された場合には、Ｓ８６にて目標燃焼割合が「５０％」に維持される。これにより、ノッキングの発生が許容範囲内にある場合、当該燃焼室３における点火時期を概ね最適な時期（ＭＢＴ）に近づけて、内燃機関１から大きなトルクを得ることができる。

なお、図８のルーチンでは、Ｓ８４の処理が実行されるごとに目標燃焼割合が徐々に変化させられることになるが、これに限られるものではない。すなわち、Ｓ８４では、目標燃焼割合が一度に所定量（例えば５０％から４０％へと）変更されてもよい。また、ノッキングの発生の有無は、所定のタイミング（１点）における熱発生率を示すｄ（ＰＶ^κ）と所定の閾値とを比較することによっても判断することが可能であり、ある１点における熱発生率を示すｄ（ＰＶ^κ）が所定の閾値を上回った場合に、ノッキングが発生したと判断してもよい。更に、上述の第１のタイミングθ_ａ、第２のタイミングθ_ｂおよび閾値εは、機関回転数および負荷に応じて設定されてもよく、この場合、第１のタイミングθ_ａ、第２のタイミングθ_ｂおよび閾値εを内燃機関１の回転数および負荷に応じて規定するマップを用意しておくとよい。

本発明において用いられる積値ＰＶ^κと、燃焼室内における熱発生量との相関を示すグラフである。 積値ＰＶ^κに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関を示すグラフである。 本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。 図３の内燃機関における点火時期の設定を説明するための制御ブロック図である。 図３の内燃機関における点火時期の制御手順を説明するためのフローチャートである。 図３の内燃機関における他の点火時期の制御手順を説明するためのフローチャートである。 積値ＰＶ^κに基づいて求められる熱発生率と、理論式に従って求められる熱発生率との相関を示すグラフである。 図３の内燃機関における更に他の点火時期の制御手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 燃焼室
７ 点火プラグ
１２ インジェクタ
１４ クランク角センサ
１５ 筒内圧センサ
２０ ＥＣＵ
Ｖｅ 排気弁
Ｖｉ 吸気弁

Claims (7)

1. 燃料および空気の混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
   筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
   前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
   前記燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように前記燃焼室における燃焼開始時期を設定する燃焼開始時期設定手段と、
   所定条件下で、前記内燃機関が発生するトルクの変化が許容範囲内に収まるように前記目標燃焼割合を変更する目標燃焼割合変更手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼割合と前記目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあるか否か判定する判定手段を更に備え、前記目標燃焼割合変更手段は、前記判定手段によって前記燃焼割合と前記目標燃焼割合との偏差が所定範囲内にあると判断された場合に、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記目標燃焼割合の値を減少させ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。
3. 前記燃焼室における混合気の燃焼の開始から完了までの燃焼時間を算出する燃焼時間算出手段と、前記燃焼時間算出手段によって算出される前記燃焼時間が所定の閾値を下回っているか否か判定する判定手段とを備え、前記目標燃焼割合変更手段は、前記判定手段によって前記燃焼時間が前記閾値を下回っていると判断された場合に、前記内燃機関が発生するトルクの変動が許容範囲内に収まるように前記目標燃焼割合の値を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃焼室内で発生するノッキングを検出するノック検出手段を更に備え、前記目標燃焼割合変更手段は、前記ノック検出手段によってノッキングが検出された際に、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記目標燃焼割合の値を減少させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記燃焼割合算出手段は、前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第１のタイミングと、前記燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第２のタイミングとの間に設定されており、前記燃焼割合算出手段は、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの間における前記積値の差分と、前記第１のタイミングと前記所定のタイミングとの間における前記積値の差分とに基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 燃料室内における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を有し、燃料および空気の混合気を前記燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
   前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出し、当該燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように前記燃焼室における燃焼開始時期を設定すると共に、所定条件下で、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記目標燃焼割合を変更することを特徴とする内燃機関の制御方法。

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