JP2019194444A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関を搭載する車両の燃費を向上させ、内燃機関の損傷を防止する内燃機関制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関制御装置２０のインジェクタ２１は、エンジンの燃焼室に燃料を噴射可能である。酸化促進剤供給部２２は、燃焼室に酸化促進剤を供給可能である。アクセル開度検出部２３は、アクセルペダル１０の操作量であるアクセル開度Ｒｃを検出可能である。回転数検出部２４は、エンジン回転数Ｎを検出可能である。噴射量演算部３１は、アクセル開度Ｒｃおよびエンジン回転数Ｎに基づいて、燃料噴射量Ｑｆを演算可能である。燃焼方式設定部３２は、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づいて、エンジンの燃焼モードＭｃを設定可能である。供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを演算可能である。【選択図】図２

Description

本開示は、内燃機関制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、燃料を気筒内に噴射するインジェクタおよび酸化促進剤としてのオゾンを気筒内に供給するオゾン供給手段を備える内燃機関が知られている。

特許第５９０６９８２号公報

特許文献１の構成では、ＨＣＣＩ燃焼において、燃料と空気の混合気に酸化促進剤を供給しており、ＨＣＣＩ燃焼の運転可能領域を拡げるとともに、着火性が向上する。特許文献１の構成では、ＨＣＣＩ燃焼の運転可能領域が拡がり、ＨＣＣＩ燃焼において、着火性が向上するが、ＨＣＣＩ燃焼と異なる燃焼方式の場合、酸化促進剤の供給量が適さないことがある。

一方で、酸化促進剤の供給量は、内燃機関の着火時期に影響を及ぼす。このため、酸化促進剤の供給量が過剰または不足であるとき、内燃機関を搭載した車両の運転しやすさが悪化、または、車両の燃費が悪化する虞がある。また、酸化促進剤の供給量が過剰または不足であるとき、良好な燃焼状態にならず、車両の排気中の大気汚染成分が増加、または、内燃機関の損傷する虞もある。

本開示の目的は、内燃機関を搭載する車両の燃費を向上させ、内燃機関の損傷を防止する内燃機関制御装置を提供することにある。

本開示の内燃機関制御装置は、燃料噴射弁（２１）、酸化促進剤供給部（２２）、アクセル開度検出部（２３）、回転数検出部（２４）、噴射量演算部（３１）、燃焼方式設定部（３２）および供給量演算部（３３）を備える。

燃料噴射弁は、内燃機関（１）の気筒（１５）内に燃料を噴射可能である。酸化促進剤供給部は、気筒内に酸化促進剤を供給可能である。アクセル開度検出部は、アクセルペダル（１０）の操作量であるアクセル開度（Ｒｃ）を検出可能である。回転数検出部は、内燃機関の回転数（Ｎ）を検出可能である。噴射量演算部は、アクセル開度および回転数に基づいて、燃料噴射弁が燃料を噴射する量である燃料噴射量（Ｑｆ）を演算可能である。燃焼方式設定部は、回転数および燃料噴射量に基づいて、内燃機関の燃焼モード（Ｍｃ）を設定可能である。供給量演算部は、燃焼モードに基づいて、酸化促進剤供給部が酸化促進剤を気筒内に供給する量である酸化促進剤量（Ｑｏ）を演算可能である。

この構成により、各燃焼モードに対して酸化促進剤量を適切な量にできる。このため、各燃焼モードにおいて、酸化促進剤量が過剰または不足であることが防止され、燃焼状態を良好にしやすくする。したがって、内燃機関を搭載する車両の燃費が向上し、内燃機関の損傷が防止される。

一実施形態による内燃機関制御装置が用いられるエンジンを示す概略図。 一実施形態による内燃機関制御装置のブロック図。 一実施形態による内燃機関制御装置の燃焼方式設定部の処理を説明するためのエンジン回転数、燃料噴射量および燃焼モードの関係図。 一実施形態による内燃機関制御装置の制御を説明するためのフローチャート。 一実施形態による内燃機関制御装置の制御を説明するためのサブフローチャート。 一実施形態による内燃機関制御装置の制御を説明するためのサブフローチャート。 他の実施形態による内燃機関制御装置が用いられるエンジンを示す概略図。 他の実施形態による内燃機関制御装置のブロック図。 他の実施形態による内燃機関制御装置のブロック図。

以下、内燃機関制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。本実施形態の内燃機関制御装置は、車両に搭載される内燃機関としてのエンジン１に用いられる。まず、エンジン１について、説明する。

図１に示すように、エンジン１は、アクセルペダル１０、吸気マニホールド１１、燃焼室１２、ピストン１３および排気マニホールド１４を備える。また、エンジン１は、気筒としてのシリンダ１５、シリンダヘッド１６、吸気弁１７、排気弁１８、クランクシャフト１９および内燃機関制御装置２０を備える。エンジン１は、エンジン１の圧縮比が１４以上となるように、設定されている。

アクセルペダル１０は、運転手により踏まれたとき、スロットルバルブを開く。スロットルバルブおよび吸気弁１７が開かれたとき、吸気マニホールド１１を経由して、空気が燃焼室１２に吸入される。運転手によるアクセルペダル１０の操作量をアクセル開度Ｒｃとする。運転手によるアクセルペダル１０の踏む込み量が増加するに伴い、アクセル開度Ｒｃは、増加する。

燃焼室１２は、筒状のシリンダ１５内に形成されている。燃焼室１２は、シリンダ１５、その開口に配置されたピストン１３およびシリンダヘッド１６の下面によって、区画形成されている。吸気弁１７は、燃焼室１２の入口であるシリンダヘッド１６の吸気ポートに設けられている。排気弁１８は、燃焼室１２の出口であるシリンダヘッド１６の排気ポートに設けられている。吸気弁１７および排気弁１８は、図示しないバルブ駆動機構により、開閉可能である。

インジェクタ２１が燃料を噴射すると、吸気マニホールド１１から供給される空気と燃料との混合気が燃焼室１２で着火し、燃焼する。燃焼時の爆発力によりピストン１３が往復運動し、ピストン１３の往復運動は、クランクシャフト１９の回転運動に変換される。燃焼により生じた燃焼ガスは、排気マニホールド１４を経由して大気中に放出される。

（一実施形態）
内燃機関制御装置２０は、燃料噴射弁としてのインジェクタ２１および酸化促進剤供給部２２を備える。また、内燃機関制御装置２０は、アクセル開度検出部としてのアクセルセンサ２３、回転数検出部としてのクランク角センサ２４、外気温センサ２５、ノックセンサ２６および筒内圧検出部としての筒内圧センサ２７を備える。さらに、内燃機関制御装置２０は、点火部としてのスパークプラグ２８および電子制御ユニット３０を備える。なお、内燃機関制御装置２０は、各検出、演算または制御を周期的に行っている。

インジェクタ２１は、シリンダヘッド１６に設けられており、燃焼室１２に燃料を噴射可能である。燃料は、ガソリンまたはエタノール等のアルコールを含む。一実施形態では、インジェクタ２１は、ガソリンを含む燃料を燃焼室１２に噴射する。また、インジェクタ２１は、電子制御ユニット３０に接続されており、電子制御ユニット３０の指令に基づき、燃料を燃焼室１２に噴射する。インジェクタ２１が燃料を噴射する量を燃料噴射量Ｑｆとする。

酸化促進剤供給部２２は、シリンダヘッド１６に設けられており、酸化促進剤を燃焼室１２に供給可能である。酸化促進剤は、オゾン、過酸化水素、アルデヒドまたは窒素酸化物を含む。一実施形態では、酸化促進剤供給部２２は、プラズマの放出に伴い生じるオゾンを燃焼室１２に供給する。また、酸化促進剤供給部２２は、電子制御ユニット３０に接続されており、電子制御ユニット３０の指令に基づき、酸化促進剤を燃焼室１２に供給する。酸化促進剤供給部２２が酸化促進剤を供給する量を酸化促進剤量Ｑｏとする。

さらに、酸化促進剤供給部２２は、カウンタを有し、酸化促進剤を供給した回数である供給回数Ｃｓを計上可能である。計上された供給回数Ｃｓは、電子制御ユニット３０の供給量補正部３６に出力される。

アクセルセンサ２３は、アクセル開度Ｒｃを検出可能である。例えば、運転手がアクセルペダル１０を踏んでいないとき、アクセル開度Ｒｃをゼロとする。運転手が全開にアクセルペダル１０を踏んだとき、アクセル開度Ｒｃを１とする。なお、本明細書中、「ゼロ」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。検出されたアクセル開度Ｒｃは、電子制御ユニット３０の噴射量演算部３１に出力される。

クランク角センサ２４は、クランクシャフト１９のクランク角およびクランクシャフト１９のクランク角速度を検出可能である。また、クランク角センサ２４は、エンジン１の回転数であるエンジン回転数Ｎを検出可能である。なお、クランク角センサ２４は、エンジン１の回転速度をしてもよい。検出されたエンジン回転数Ｎは、電子制御ユニット３０の噴射量演算部３１、燃焼方式設定部３２、供給量演算部３３および着火目標時期演算部３４に出力される。

外気温センサ２５は、エンジン１の外部の雰囲気温度である外気温度Ｈｏを検出可能である。外気温センサ２５は、例えば、温度に対応して電気抵抗が変化するセラミック半導体であるサーミスタを含む。検出された外気温度Ｈｏは、電子制御ユニット３０の燃焼方式設定部３２に出力される。

ノックセンサ２６は、シリンダ１５に設けられており、圧電素子を有する。ノックセンサ２６は、エンジン１のノッキングを検出可能である。ノッキングが発生したとき、エンジン１が振動する。このとき、ノックセンサ２６の圧電素子に力が加わり、圧電素子の電荷量が増大する。ノックセンサ２６は、圧電素子の電荷量の変化に基づき、ノッキングを検出する。ノックセンサ２６は、ノッキング強度Ｉｋを電荷量として検出する。検出されたノッキング強度Ｉｋは、電子制御ユニット３０の燃焼方式設定部３２に出力される。

筒内圧センサ２７は、燃焼室１２内における筒内圧力Ｐｃおよび筒内圧力Ｐｃの変化を検出可能である。筒内圧センサ２７は、例えば、ピエゾ抵抗効果または圧電効果を用いて、筒内圧力Ｐｃを検出する。検出された筒内圧力Ｐｃおよび筒内圧力Ｐｃの変化は、電子制御ユニット３０の実着火時期演算部３５に出力される。

スパークプラグ２８は、シリンダヘッド１６に設けられており、燃焼室１２の燃料に点火可能である。スパークプラグ２８に高圧電流が流れるとき、スパークプラグ２８は、燃料または混合気を点火する火花を生成する。火花が生成されたとき、燃料または混合気が着火される。また、スパークプラグ２８は、電子制御ユニット３０に接続されており、電子制御ユニット３０の指令に基づき、火花を生成する。

電子制御ユニット３０は、マイコンを主体として構成されている。電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。電子制御ユニット３０の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。図において、電子制御ユニット３０をＥＣＵと記載する。

図２に示すように、電子制御ユニット３０は、噴射量演算部３１、燃焼方式設定部３２、供給量演算部３３、着火目標時期演算部３４、実着火時期演算部３５、供給量補正部３６、着火目標時期補正部３７および噴射量補正部３８を有する。

噴射量演算部３１は、エンジン回転数Ｎおよびアクセル開度Ｒｃに基づいて、燃料噴射量Ｑｆを演算可能である。噴射量演算部３１は、例えば、エンジン回転数Ｎ、アクセル開度Ｒｃおよび燃料噴射量Ｑｆの関係図を用いて、燃料噴射量Ｑｆを演算する。例えば、エンジン回転数Ｎが増加するに伴い、燃料噴射量Ｑｆが増加する。また、アクセル開度Ｒｃが増加するに伴い、燃料噴射量Ｑｆが増加する。演算された燃料噴射量Ｑｆは、インジェクタ２１、燃焼方式設定部３２、着火目標時期演算部３４および噴射量補正部３８に出力される。

燃焼方式設定部３２は、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づいて、エンジン１の燃焼室１２内の燃焼方式である燃焼モードＭｃを設定可能である。燃焼方式設定部３２は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑｆおよび燃焼モードＭｃの関係図を用いて、燃焼モードＭｃを設定する。なお、燃焼方式設定部３２は、設定した燃焼モードＭｃを周期毎に記憶可能である。

初期状態における燃焼モードＭｃを、初期燃焼モードＭｃ（０）とする。初期燃焼モードＭｃ（０）は、予め設定される。燃焼方式設定部３２によりｋ回目に設定された燃焼モードＭｃを今回燃焼モードＭｃ（ｋ）とする。ｋ回目に対して前回、すなわち、ｋ−１回目に設定された燃焼モードＭｃを前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）とする。なお、ｋは、自然数である。以下、燃焼モードＭｃを今回燃焼モードＭｃ（ｋ）または前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）と適宜記載する。

図３に示すように、エンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎ＿ｔｈを超えるとき、燃焼モードＭｃは、火花点火燃焼モードＭｓｐとなるように、設定されている。火花点火燃焼モードＭｓｐは、スパークプラグ２８の火花が燃焼室１２内の燃料に点火することによって、燃料が燃焼する燃焼方式である。回転数閾値Ｎ＿ｔｈは、外気温度Ｈｏまたは燃料の種類に基づいて、設定される。回転数閾値Ｎ＿ｔｈは、予め設定されてもよいし、燃焼方式設定部３２の処理毎に設定されてもよい。

また、エンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎ＿ｔｈ以下であり、燃料噴射量Ｑｆが第１噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ１以下であるとき、燃焼モードＭｃは、火花点火燃焼モードＭｓｐとなるように、設定されている。第１噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ１は、実験またはシミュレーション等によって、設定される。

エンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎ＿ｔｈ以下であり、燃料噴射量Ｑｆが第１噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ１を超えるとき、燃焼モードＭｃは、自着火燃焼モードＭｓｅとなるように、設定されている。自着火燃焼モードＭｓｅは、スパークプラグ２８の火花によらず、自然に、燃焼室１２内の燃料が着火することによって、燃料が燃焼する燃焼方式である。

エンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎ＿ｔｈ以下、燃料噴射量Ｑｆが第１噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ１を超え、第２噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ２以下であるとき、燃焼モードＭｃは、自着火燃焼モードＭｓｅにおいて、ＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃとなるように、設定されている。ＨＣＣＩは、Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎの略である。ＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃは、燃焼室１２に噴射される燃料を空気と混合した後に、スパークプラグ２８の火花によらず、自然に、燃焼室１２内の燃料が着火することによって、燃料が燃焼する燃焼方式である。また、第２噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ２は、ノッキング強度Ｉｋ、実験またはシミュレーション等によって、設定される。第２噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ２は、予め設定されてもよいし、燃焼方式設定部３２の処理毎に設定されてもよい。

エンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎ＿ｔｈ以下であり、燃料噴射量Ｑｆが第２噴射閾値Ｑｆ＿ｔｈ２を超えるとき、燃焼モードＭｃは、自着火燃焼モードＭｓｅにおいて、ノック抑制燃焼モードＭｋｎとなるように、設定されている。ノック抑制燃焼モードＭｋｎは、インジェクタ２１が燃料を燃焼室１２に噴射しながら、スパークプラグ２８の火花によらず、自然に、燃焼室１２内の燃料が着火することによって、燃料が燃焼する燃焼方式である。

図において、燃焼モードＭｃの範囲を明確にするため、火花点火燃焼モードＭｓｐの範囲を白色で記載している。ＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃの範囲を斜線ハッチングで記載している。ノック抑制燃焼モードＭｋｎの範囲をドット柄で記載している。設定された燃焼モードＭｃは、供給量演算部３３、着火目標時期演算部３４および噴射量補正部３８に出力される。

図２に戻って、供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを演算可能である。また、供給量演算部３３は、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを演算可能である。供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃ、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆの関係図を用いて、酸化促進剤量Ｑｏを演算する。演算された酸化促進剤量Ｑｏは、酸化促進剤供給部２２および供給量補正部３６に出力される。

着火目標時期演算部３４は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑｆおよび燃焼モードＭｃに基づいて、燃焼室１２で燃料が着火する時期の目標値である着火目標時期Ｔｉ＿ｔ［ｄｅｇ］を演算可能である。着火目標時期演算部３４は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑｆおよび燃焼モードＭｃの関係図を用いて、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを演算する。演算された着火目標時期Ｔｉ＿ｔは、インジェクタ２１、供給量補正部３６および着火目標時期補正部３７に出力される。

実着火時期演算部３５は、筒内圧力Ｐｃまたは筒内圧力Ｐｃの変化に基づいて、燃焼室１２内で燃料が着火した時期である着火時期Ｔｉ［ｄｅｇ］を演算可能である。初期状態における着火時期Ｔｉを、初期着火時期Ｔｉ（０）とする。初期着火時期Ｔｉ（０）は、予め設定されている。また、実着火時期演算部３５によりｋ回目に演算された着火時期Ｔｉを今回着火時期Ｔｉ（ｋ）とする。ｋ回目に対して前回、すなわち、ｋ−１回目に演算された着火時期Ｔｉを前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）とする。前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）は、ｋ回目の演算または今回着火時期Ｔｉ（ｋ）に対する前回値である。演算された着火時期Ｔｉは、供給量補正部３６に出力される。以下、着火時期Ｔｉを今回着火時期Ｔｉ（ｋ）または前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）と適宜記載する。

供給量補正部３６は、供給回数Ｃｓ、着火目標時期Ｔｉ＿ｔおよび着火時期Ｔｉに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを補正可能である。補正された酸化促進剤量Ｑｏを酸化促進剤補正量Ｑｏ＿Ｃとする。燃焼モードＭｃが自着火燃焼モードＭｓｅであるとき、供給量補正部３６は、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。

燃焼モードＭｃが自着火燃焼モードＭｓｅである場合において、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して遅角しているとき、酸化促進剤量Ｑｏが増加するように、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。また、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して進角しているとき、酸化促進剤量Ｑｏが減少するように、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。なお、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）と着火目標時期Ｔｉ＿ｔとが一致するとき、酸化促進剤量Ｑｏを補正しない。なお、本明細書中、「一致」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。酸化促進剤補正量Ｑｏ＿Ｃは、酸化促進剤供給部２２に出力される。

着火目標時期補正部３７は、燃焼モードＭｃに基づいて、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正可能である。補正された着火目標時期Ｔｉ＿ｔを着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐ［ｄｅｇ］とする。なお、一実施形態において、着火目標時期Ｔｉ＿ｔ、着火時期Ｔｉおよび着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐは、クランク角で表されている。クランク角で表される基準に対して早いときを進角とする。同様の基準に対して遅いときを遅角とする。

着火目標時期補正部３７は、燃焼方式設定部３２が自着火燃焼モードＭｓｅから火花点火燃焼モードＭｓｐに設定したとき、燃焼モードＭｃに応じて、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正する。また、着火目標時期補正部３７は、燃焼方式設定部３２が火花点火燃焼モードＭｓｐから自着火燃焼モードＭｓｅに設定したとき、燃焼モードＭｃに応じて、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正する。着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐは、インジェクタ２１およびスパークプラグ２８に出力される。

噴射量補正部３８は、燃焼モードＭｃに基づいて、燃料噴射量Ｑｆを補正可能である。補正された燃料噴射量Ｑｆを燃料噴射補正量Ｑｆ＿Ｃとする。噴射量補正部３８は、燃焼モードＭｃが自着火燃焼モードＭｓｅであるとき、燃料噴射量Ｑｆを補正する。

噴射量補正部３８は、燃焼方式設定部３２がノック抑制燃焼モードＭｋｎからＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃに設定したとき、燃料噴射量Ｑｆを補正しない。また、噴射量補正部３８は、燃焼方式設定部３２がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃからノック抑制燃焼モードＭｋｎに設定したとき、燃料噴射量Ｑｆが減少するように、燃料噴射量Ｑｆを補正する。燃料噴射補正量Ｑｆ＿Ｃは、インジェクタ２１に出力される。

図４のフローチャートを参照して、内燃機関制御装置２０の制御について説明する。フローチャートにおいて、「Ｓ」は、ステップを意味する。フローチャートにおいて、便宜上、内燃機関制御装置２０のｋ回目の制御を記載している。

ステップ１０１において、アクセルセンサ２３は、アクセル開度Ｒｃを検出する。ステップ１０２において、クランク角センサ２４は、エンジン回転数Ｎを検出する。ステップ１０３において、噴射量演算部３１は、アクセル開度Ｒｃおよびエンジン回転数Ｎに基づき、燃料噴射量Ｑｆを演算する。

ステップ１０４において、燃焼方式設定部３２は、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づいて、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）を設定する。

ステップ１０５において、供給量演算部３３は、燃焼方式設定部３２により設定された今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅであるか否かを判定する。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅでないとき、すなわち、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が火花点火燃焼モードＭｓｐであるとき、処理は、ステップ１０６に移行する。

ステップ１０６において、供給量演算部３３は、酸化促進剤量Ｑｏをゼロとする。本明細書中、「ゼロ」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅであるとき、処理は、ステップ１０７に移行する。

ステップ１０７において、供給量演算部３３、着火目標時期演算部３４および供給量補正部３６により、酸化促進剤量Ｑｏが設定される。ステップ１０７における酸化促進剤量Ｑｏの設定について、図５のサブフローチャートを参照して、説明する。

ステップ２０１において、着火目標時期演算部３４は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆを取得する。また、供給量演算部３３は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）を取得する。

ステップ２０２において、着火目標時期演算部３４は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づき、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを演算する。ステップ２０３において、供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃに基づき、酸化促進剤量Ｑｏを演算する。ステップ２０４において、酸化促進剤供給部２２は、供給回数Ｃｓを計上する。

ステップ２０５において、供給量補正部３６は、供給回数Ｃｓが１を超えるか否かを判定する。供給回数Ｃｓが１以下であるとき、処理は、ステップ１０８に移行する。供給回数Ｃｓが１を超えるとき、処理は、ステップ２０６に移行する。ステップ２０６において、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）および着火目標時期Ｔｉ＿ｔを取得する。

ステップ２０７において、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）と着火目標時期Ｔｉ＿ｔとを比較する。供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して遅角であるか否かを判定する。前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して遅角であるとき、処理は、ステップ２０８に移行する。

ステップ２０８において、供給量補正部３６は、酸化促進剤量Ｑｏが増加するように、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。なお、酸化促進剤量Ｑｏの増加量は、エンジン１もしくは酸化促進剤供給部２２の構造、実験またはシミュレーション等により、設定される。ステップ２０８の処理後、処理は、ステップ２１１に移行する。前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して遅角していないとき、処理は、ステップ２０９に移行する。

ステップ２０９において、供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）と着火目標時期Ｔｉ＿ｔとを再度比較する。供給量補正部３６は、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して進角であるか否かを判定する。前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して進角でないとき、すなわち、前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）と着火目標時期Ｔｉ＿ｔとが一致するとき、処理は、ステップ１０８に移行する。

前回着火時期Ｔｉ（ｋ−１）が着火目標時期Ｔｉ＿ｔに対して進角であるとき、処理は、ステップ２１０に移行する。ステップ２１０において、供給量補正部３６は、酸化促進剤量Ｑｏが減少するように、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。なお、酸化促進剤量Ｑｏの減少量は、酸化促進剤量Ｑｏの増加量と同様に、エンジン１もしくは酸化促進剤供給部２２の構造、実験またはシミュレーション等により、設定される。ステップ２１０の処理後、処理は、ステップ２１１に移行する。

ステップ２１１において、供給量補正部３６は、酸化促進剤量Ｑｏを酸化促進剤補正量Ｑｏ＿Ｃとする。ステップ２１１の処理後、処理は、ステップ１０８に移行する。

ステップ１０８において、燃焼方式設定部３２および噴射量補正部３８により、燃料噴射量Ｑｆが補正される。燃焼方式設定部３２および着火目標時期補正部３７により、着火目標時期Ｔｉ＿ｔが補正される。ステップ１０８における制御について、図６のサブフローチャートを参照して、説明する。

ステップ３０１において、燃焼方式設定部３２は、前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）が自着火燃焼モードＭｓｅであるか否かを判定する。前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）が自着火燃焼モードＭｓｅでないとき、すなわち、前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）が火花点火燃焼モードＭｓｐであるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）が自着火燃焼モードＭｓｅであるとき、処理は、ステップ３０２に移行する。

ステップ３０２において、燃焼方式設定部３２は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅであるか否かを判定する。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅでないとき、すなわち、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が火花点火燃焼モードＭｓｐであるとき、処理は、ステップ３０７に移行する。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が自着火燃焼モードＭｓｅであるとき、処理は、ステップ３０３に移行する。

ステップ３０３において、燃焼方式設定部３２は、前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃであるか否かを判定する。前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃでないとき、すなわち、前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）がノック抑制燃焼モードＭｋｎであるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃであるとき、処理は、ステップ３０４に移行する。

ステップ３０４において、燃焼方式設定部３２は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）がノック抑制燃焼モードＭｋｎであるか否かを判定する。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）がノック抑制燃焼モードＭｋｎでないとき、すなわち、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃであるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。今回燃焼モードＭｃ（ｋ）がノック抑制燃焼モードＭｋｎであるとき、処理は、ステップ３０５に移行する。なお、前回燃焼モードＭｃ（ｋ−１）がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃであり、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）がノック抑制燃焼モードＭｋｎであるとき、処理は、ステップ３０５に移行する。すなわち、燃焼方式設定部３２がＨＣＣＩ燃焼モードＭｈｃからノック抑制燃焼モードＭｋｎに設定したとき、処理は、ステップ３０５に移行する。

ステップ３０５において、噴射量補正部３８は、燃料噴射量Ｑｆが減少するように、燃料噴射量Ｑｆを補正する。燃料噴射量Ｑｆの減少量は、エンジン１もしくはインジェクタ２１の構造、実験またはシミュレーション等により、設定される。ステップ３０６において、噴射量補正部３８は、燃料噴射量Ｑｆを燃料噴射補正量Ｑｆ＿Ｃとする。ステップ３０６の処理後、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ３０７において、燃焼方式設定部３２は、今回燃焼モードＭｃ（ｋ）が火花点火燃焼モードＭｓｐであるとみなす。ステップ３０８において、着火目標時期補正部３７は、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを遅角させるように、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正する。着火目標時期Ｔｉ＿ｔを遅角させる値は、スパークプラグ２８の構造、実験またはシミュレーション等により、設定される。なお、ステップ３０８において、着火目標時期補正部３７は、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを進角させるように、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正してもよい。ステップ３０９において、着火目標時期補正部３７は、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐとする。ステップ３０９の処理後、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０９において、インジェクタ２１は、燃料噴射量Ｑｆまたは燃料噴射補正量Ｑｆ＿Ｃに基づき、燃料を燃焼室１２に噴射する。ステップ３０６を経由しているとき、インジェクタ２１は、燃料噴射補正量Ｑｆ＿Ｃに基づき、燃料を噴射する。噴射された燃料は、着火目標時期Ｔｉ＿ｔまたは着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐに基づき、着火される。ステップ３０９を経由しているとき、スパークプラグ２８は、着火目標補正時期Ｔｉ＿ｓｐに基づき、点火する。

ステップ１１０において、酸化促進剤供給部２２は、酸化促進剤量Ｑｏまたは酸化促進剤補正量Ｑｏ＿Ｃに基づき、酸化促進剤を燃焼室１２に供給する。ステップ１０６を経由しているとき、酸化促進剤量Ｑｏは、ゼロであり、酸化促進剤供給部２２は、酸化促進剤を供給しない。ステップ２１１を経由しているとき、酸化促進剤供給部２２は、酸化促進剤補正量Ｑｏ＿Ｃに基づき、酸化促進剤を燃焼室１２に供給する。

ステップ１１１において、実着火時期演算部３５は、筒内圧力Ｐｃおよび筒内圧力Ｐｃの変化に基づき、今回着火時期Ｔｉ（ｋ）を演算する。その後、処理は、ステップ１０１に戻り、内燃機関制御装置２０は、制御を繰り返す。

従来、特許文献１に記載されているように、燃料を気筒内に噴射するインジェクタおよび酸化促進剤としてのオゾンを気筒内に供給するオゾン供給手段を備える内燃機関が知られている。特許文献１の構成では、ＨＣＣＩ燃焼において、燃料と空気の混合気に酸化促進剤を供給しており、ＨＣＣＩ燃焼の運転可能領域を拡げるとともに、着火性が向上する。特許文献１の構成では、ＨＣＣＩ燃焼の運転可能領域が拡がり、ＨＣＣＩ燃焼において、着火性が向上するが、ＨＣＣＩ燃焼と異なる燃焼方式の場合、酸化促進剤の供給量が適さないことがある。

一方で、酸化促進剤の供給量は、内燃機関の着火時期に影響を及ぼす。このため、酸化促進剤の供給量が過剰または不足であるとき、内燃機関を搭載した車両の運転しやすさが悪化、または、車両の燃費が悪化する虞がある。また、酸化促進剤の供給量が過剰または不足であるとき、良好な燃焼状態にならず、車両の排気中の大気汚染成分が増加、または、内燃機関の損傷する虞もある。そこで、本実施形態の内燃機関制御装置２０により、内燃機関を搭載する車両の燃費が向上し、内燃機関の損傷が防止される。

［１］燃焼方式設定部３２は、エンジン回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑｆに基づいて、燃焼モードＭｃを設定する。供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを演算する。これにより、各燃焼モードＭｃに対して酸化促進剤量Ｑｏを適切な量にできる。このため、各燃焼モードＭｃにおいて、酸化促進剤量Ｑｏが過剰または不足であることが防止され、燃焼状態を良好にしやすくする。したがって、エンジン１を搭載する車両の燃費が向上し、エンジン１の損傷が防止される。

［２］供給量補正部３６は、着火目標時期Ｔｉ＿ｔおよび着火時期Ｔｉに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを補正する。これにより、酸化促進剤量Ｑｏをより適切な量にでき、酸化促進剤が供給されることによる着火時期Ｔｉへの影響をより小さくできる。燃焼状態をより良好にしやすくなり、車両の燃費がより向上し、エンジン１の損傷がより防止される。

［３］着火目標時期補正部３７は、燃焼モードＭｃに基づいて、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正する。これにより、燃焼モードＭｃが変更されたときにおいても、適切な着火時期Ｔｉが設定され、燃焼状態を良好にしやすくする。［１］と同様の効果を奏する。

［４］噴射量補正部３８は、燃焼モードＭｃに基づいて、燃料噴射量Ｑｆを補正する。これにより、燃焼モードＭｃが変更されたときにおいても、燃料噴射量Ｑｆが適切な量になり、燃焼状態を良好にしやすくする。［１］と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
［ｉ］インジェクタ２１は、シリンダヘッド１６に設けられることに限定されず、吸気マニホールド１１に設けられてもよい。インジェクタ２１は、燃焼室１２に対して直接噴射に限定されず、ポート噴射であってもよい。酸化促進剤供給部２２は、燃焼室１２に対して直接噴射に限定されず、ポート噴射であってもよい。

［ｉｉ］図７に示すように、内燃機関制御装置２０は、吸気温度検出部としての吸気温度センサ４１および吸気圧検出部としての吸気圧センサ４２を備えてもよい。また、内燃機関制御装置２０は、吸気量検出部としての吸気量センサ４３、還流量検出部としての還流量センサ４４およびＥＧＲ率演算部４５を備えてもよい。

吸気温度センサ４１、吸気圧センサ４２および吸気量センサ４３は、吸気マニホールド１１に設けられている。吸気温度センサ４１は、吸気マニホールド１１に流れる空気の温度である吸気温度Ｈｉを検出可能である。吸気圧センサ４２は、エンジン１の過給機により、吸気マニホールド１１へ強制的に流れる空気の圧力である過給圧Ｐｂを検出可能である。検出された吸気温度Ｈｉおよび過給圧Ｐｂは、供給量演算部３３に出力される。

吸気量センサ４３は、吸気マニホールド１１に流れる空気の量である吸気量Ｑｉを検出可能である。エンジン１は、ＥＧＲシステムが設けられている。排気マニホールド１４に流れる排気の一部が吸気マニホールド１１に還流される。還流量センサ４４は、吸気マニホールド１１および排気マニホールド１４の間に設けられている。還流量センサ４４は、排気マニホールド１４から吸気マニホールド１１に還流される空気の量である還流量Ｑｒを検出可能である。検出された吸気量Ｑｉおよび還流量Ｑｒは、ＥＧＲ率演算部４５に出力される。

ＥＧＲ率演算部４５は、吸気量Ｑｉに対する還流量Ｑｒの割合であるＥＧＲ率Ｒｅを演算可能である。演算されたＥＧＲ率Ｒｅは、供給量演算部３３に出力される。なお、ＥＧＲは、Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎの略である。

図８に示すように、供給量演算部３３は、燃焼モードＭｃ、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑｆ、吸気温度Ｈｉ、過給圧ＰｂおよびＥＧＲ率Ｒｅに基づいて、酸化促進剤量Ｑｏを演算してもよい。吸気温度Ｈｉ、過給圧ＰｂおよびＥＧＲ率Ｒｅが演算に追加されることによって、燃焼状態をより良好にしやすくする。

［ｉｉｉ］酸化促進剤供給部２２は、供給した酸化促進剤量Ｑｏを検出する供給量検出部および燃焼室１２内における酸化促進剤の濃度を検出する濃度検出部を有してもよい。

［ｉｖ］図９に示すように、内燃機関制御装置２０は、排気浄化装置２を備えてもよい。排気浄化装置２は、エンジン１および酸化促進剤供給部２２に接続されている。排気浄化装置２は、エンジン１から排気を浄化可能である。このとき、一実施形態のフローチャートにおけるステップ１０６において、供給量演算部３３は、エンジン１への酸化促進剤量Ｑｏをゼロとする。一方で、酸化促進剤供給部２２は、酸化促進剤の供給をエンジン１から排気浄化装置２に変更してもよい。また、供給量演算部３３は、排気浄化装置２への酸化促進剤量Ｑｏを演算してもよい。

［ｖ］着火目標時期補正部３７は、燃焼方式設定部３２が自着火燃焼モードＭｓｅから火花点火燃焼モードＭｓｐに設定したとき、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを遅角または進角させるように、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正してもよい。また、着火目標時期補正部３７は、燃焼方式設定部３２が火花点火燃焼モードＭｓｐから自着火燃焼モードＭｓｅに設定したとき、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを遅角または進角させるように、着火目標時期Ｔｉ＿ｔを補正してもよい。

以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１ ・・・内燃機関（エンジン）、
１０ ・・・アクセルペダル、
２１ ・・・燃料噴射弁（インジェクタ）、
２２ ・・・酸化促進剤供給部、
２３ ・・・アクセル開度検出部（アクセルセンサ）、
２４ ・・・回転数検出部（クランク角センサ）、
３１ ・・・噴射量演算部、
３２ ・・・燃焼方式設定部、
３３ ・・・供給量演算部。

Claims (7)

1. 内燃機関（１）の気筒（１５）内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁（２１）と、
   前記気筒内に酸化促進剤を供給可能な酸化促進剤供給部（２２）と、
   アクセルペダル（１０）の操作量であるアクセル開度（Ｒｃ）を検出可能なアクセル開度検出部（２３）と、
   前記内燃機関の回転数（Ｎ）を検出可能な回転数検出部（２４）と、
   前記アクセル開度および前記回転数に基づいて、前記燃料噴射弁が燃料を噴射する量である燃料噴射量（Ｑｆ）を演算可能な噴射量演算部（３１）と、
   前記回転数および前記燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関の燃焼モード（Ｍｃ）を設定可能な燃焼方式設定部（３２）と、
   前記燃焼モードに基づいて、前記酸化促進剤供給部が酸化促進剤を前記気筒内に供給する量である酸化促進剤量（Ｑｏ）を演算可能な供給量演算部（３３）と、
   を備える内燃機関制御装置。
2. 前記回転数、前記燃料噴射量および前記燃焼モードに基づいて、前記気筒内で燃料が着火する時期の目標値である着火目標時期（Ｔｉ＿ｔ）を演算可能な着火目標時期演算部（３４）と、
   前記気筒内における圧力である筒内圧力（Ｐｃ）を検出可能な筒内圧検出部（２７）と、
   前記筒内圧力に基づいて、前記気筒内で燃料が着火した時期である着火時期（Ｔｉ）を演算可能な実着火時期演算部（３５）と、
   前記着火目標時期および前記着火時期に基づいて、前記酸化促進剤量を補正可能な供給量補正部（３６）と、
   を備える請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記実着火時期演算部による前記着火時期の前回値を前回着火時期とすると、
   前記供給量補正部は、前記前回着火時期が前記着火目標時期に対して遅角しているとき、前記酸化促進剤量が増加するように、前記酸化促進剤量を補正し、前記前回着火時期が前記着火目標時期に対して進角しているとき、前記酸化促進剤量が減少するように、前記酸化促進剤量を補正する請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記燃焼モードに基づいて、前記着火目標時期を補正可能な着火目標時期補正部（３７）をさらに備える請求項２に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記気筒内の燃料に点火可能な点火部（２８）をさらに備え、
   前記回転数が回転数閾値（Ｎ＿ｔｈ）を超えるときの前記燃焼モードを火花点火燃焼モード（Ｍｓｐ）とし、前記回転数が前記回転数閾値以下であり、前記燃料噴射量が第１噴射閾値（Ｑｆ＿ｔｈ１）を超えるときの前記燃焼モードを自着火燃焼モード（Ｍｓｅ）とすると、
   前記着火目標時期補正部は、前記燃焼方式設定部が前記自着火燃焼モードから前記火花点火燃焼モードに設定したとき、前記着火目標時期を遅角させるように、前記着火目標時期を補正する請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記燃焼モードに基づいて、前記燃料噴射量を補正可能な噴射量補正部（３８）をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記回転数が回転数閾値（Ｎ＿ｔｈ）以下であり、前記燃料噴射量が第１噴射閾値（Ｑｆ＿ｔｈ１）を超えるときの前記燃焼モードを自着火燃焼モード（Ｍｓｅ）とし、前記自着火燃焼モードにおいて、前記燃料噴射量が前記第１噴射閾値を超え、第２噴射閾値（Ｑｆ＿ｔｈ２）以下であるときの前記燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モード（Ｍｈｃ）とし、前記自着火燃焼モードにおいて、前記燃料噴射量が前記第２噴射閾値を超えるときの前記燃焼モードをノック抑制燃焼モード（Ｍｋｎ）とすると、
   前記噴射量補正部は、前記燃焼方式設定部が前記ＨＣＣＩ燃焼モードから前記ノック抑制燃焼モードに、前記燃焼モードを設定したとき、前記燃料噴射量が減少するように、前記燃料噴射量を補正する請求項６に記載の内燃機関制御装置。

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