JP2021088945A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料のオクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制する。【解決手段】燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段（筒内圧センサＳＷ５）と、燃焼室１７に外部ＥＧＲガスを導入するための外部ＥＧＲシステムと、外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力するＥＣＵ１０とを備え、ＥＣＵ１０は、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が所定オクタン価以上であるときと比較して、燃焼室１７に導入される全ガス量に対する外部ＥＧＲガス量の割合である外部ＥＧＲ率が高くなるように、外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。【選択図】図７

Description

ここに開示された技術は、エンジンの制御装置に関する技術分野に属する。

近年、燃焼室内の混合気を圧縮着火によりＣＩ燃焼させるエンジンにおいて、混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行させるものがある。部分圧縮着火燃焼を実行するエンジンでは、火花点火を行うタイミングに加えて、燃焼室内の状態を調整することでＣＩ燃焼のタイミングを調整する工夫がされている。

例えば、特許文献１に記載のエンジンの制御装置では、燃焼室で生成された既燃ガスの一部をＥＧＲガスとして混合気に含ませるＥＧＲ装置と、燃焼室に導入されるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を変更可能なＥＧＲ操作部とを備え、部分圧縮着火燃焼の実行中に、エンジンの回転数が高いときには低いときと比べて燃焼室の圧縮開始温度が上昇するように、ＥＧＲ操作部を用いてＥＧＲ率を調整している。

特開２０１９−１０８８１３号公報

ところで、エンジンに供給される燃料には、ハイオクガソリン等の比較的オクタン価の高い高オクタン燃料と、レギュラーガソリン等の比較的オクタン価の低い低オクタン燃料とがある。高オクタン燃料は、低オクタン燃料と比較して圧縮着火しにくく、ノッキング等の異常燃焼を抑制する観点からは有利である。一方で、コストパフォーマンスの観点からは低オクタン燃料の方が高オクタン燃料と比較して有利である。

そこで、近年では、高オクタン燃料と低オクタン燃料とを併用することが考えられている。しかしながら、低オクタン燃料は、高オクタン燃料に対して自着火しやすいため、高オクタン燃料と低オクタン燃料とで同じ燃焼制御を行うと、低オクタン燃料を用いた際に、ノッキング等の異常燃焼が発生するおそれがある。

ここに開示された技術は、オクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制する。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、前記燃焼室の中の混合気に点火する点火装置とを有し、混合気の一部を前記点火装置を用いた点火によりＳＩ燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりＣＩ燃焼させるエンジンの制御装置を対象として、前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、前記燃焼室から排気通路に配出された既燃ガスの一部を、ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流することで、前記燃焼室に外部ＥＧＲガスを導入するための外部ＥＧＲシステムと、前記外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する外部ＥＧＲガス量の割合である外部ＥＧＲ率が高くなるように、前記外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する、という構成とした。

この構成によると、燃料のオクタン価が低いときには、燃焼室内に導入されるガスの外部ＥＧＲ率が上昇するため、該外部ＥＧＲガスにより燃焼室内の温度を下げることができる。これにより、燃料のオクタン価が低くても、該燃料を含む混合気が圧縮着火しにくくなって、プリイグニッションやノッキングが抑制される。したがって、燃料のオクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制することができる。

前記エンジンの制御装置の一実施形態では、前記燃焼室に内部ＥＧＲガスを導入し、前記制御部から制御信号が入力される内部ＥＧＲシステムを更に備え、前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する内部ＥＧＲガス量の割合である内部ＥＧＲ率が低くなるように、前記内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。

この構成によると、燃料のオクタン価が低いときには、燃焼室内に導入されるガスの内部ＥＧＲ率が低下するため、燃焼室内の温度をより効率的に下げることができる。これにより、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。

前記一実施形態において、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との和を総ＥＧＲガス量として、前記制御部は、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する総ＥＧＲガス量の割合である総ＥＧＲ率については、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価にかかわらず同じになるように、前記外部ＥＧＲシステム及び前記内部ＥＧＲシステムに制御信号をそれぞれ出力する、という構成でもよい。

この構成によると、燃焼室に導入される新気の割合は、燃料のオクタン価に依存しないため、燃焼室内の温度は外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率に依存しやすくなる。これにより、燃焼室内の温度調整がより容易になる。この結果、異常燃焼を一層効果的に抑制することができる。

燃料のオクタン価に応じて内部ＥＧＲ率を変更するエンジンの制御装置において、前記制御部は、吸気弁と排気弁との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、前記内部ＥＧＲ率を変更するように、前記内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する、という構成でもよい。

すなわち、吸気弁及び排気弁のポジティブオーバーラップ期間は、比較的応答性よく変更することが可能である。このため、内部ＥＧＲ率を調整することによる燃焼室の温度調整を応答性よく行うことができる。この結果、異常燃焼をより一層効果的に抑制することができる。

前記エンジンの制御装置において、前記制御部は、少なくとも前記外部ＥＧＲシステムの制御に利用される燃焼制御マップを、燃料のオクタン価毎に分けて複数有しており、さらに前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときとは別の燃焼制御マップに切り替える、という構成でもよい。

この構成によると、燃料のオクタン価に応じて燃焼制御マップを切り替えるため、外部ＥＧＲシステムの制御を簡単に切り替えることができる。すなわち、燃料のオクタン価に応じた制御が容易になるため、異常燃焼をさらに効果的に抑制することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、燃料のオクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制することができる。

例示的な実施形態に係る制御装置により制御されるエンジンを例示する構成図である。 燃焼室を例示する図であり、上図は燃焼室の平面図であり、下図はII-II線断面図である。 燃焼室及び吸気通路を例示する平面図である。 エンジンの制御装置を例示するブロック図である。 エンジンの制御マップを例示する図であり、上図は温間時の制御マップであり、中図は半暖機時の制御マップであり、下図は冷間時の制御マップである。 低オクタン価マップ及び高オクタン価マップを例示するブロック図である。 エンジン負荷に対する総ＥＧＲ率、外部ＥＧＲ率、及び内部ＥＧＲ率の変化を例示するグラフである。 低オクタン価燃料を燃焼させたときと、高オクタン価燃料を燃焼させたときとの熱発生率の履歴の一例を示す概略図である。 内部ＥＧＲ率を変更する際の吸気弁及び排気弁の開閉パターンを例示する図である。 ＥＣＵが実行するエンジンの制御のフローチャートである。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、エンジンを例示する図である。図２は、エンジンの燃焼室を例示する図である。図３は、燃焼室及び吸気通路を例示する図である。尚、図１における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。図２及び図３における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図４は、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。

エンジン１は、燃焼室１７を有している。燃焼室１７は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す。エンジン１は、４ストロークエンジンである。エンジン１は、四輪の自動車に搭載されている。エンジン１が運転することによって自動車は走行する。エンジン１の燃料は、この構成例においてはガソリンである。燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であればよい。燃料としてのガソリンは、レギュラー燃料でもハイオク燃料であってもよい。燃料は、例えばバイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。尚、レギュラー燃料は、オクタン価が９１程度の低オクタン価燃料である。ハイオク燃料は、オクタン価が１００程度の高オクタン価燃料である。

（エンジンの構成）
エンジン１は、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とを備えている。シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１２の上に載置される。

シリンダブロック１２に、複数のシリンダ１１が形成されている。エンジン１は、多気筒エンジンである。図１及び図２では、一つのシリンダ１１のみを示す。

各シリンダ１１は、ピストン３が内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１の内部を往復動する。ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３は、燃焼室１７を形成する。尚、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する。

シリンダヘッド１３の下面は、燃焼室１７の天井部を構成する。天井部は、図２の下図に示すように、二つの傾斜面によって構成されている。燃焼室１７は、いわゆるペントルーフ型である。

ピストン３は、上面から下側に向かって凹んだキャビティ３１を有する。キャビティ３１は、この構成例では、浅皿形状を有している。キャビティ３１の中心は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側にずれている。

エンジン１の幾何学的圧縮比は、１５〜１８に設定されている。後述するようにエンジン１は、一部の運転領域において、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼による発熱及び／又は圧力上昇によって、ＣＩ燃焼をコントロールする。エンジン１は、圧縮着火式エンジンである。このエンジン１は、ピストン３が圧縮上死点に至った時の燃焼室１７の温度を高める必要がない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、吸気ポート１８が形成されている。吸気ポート１８は、図３に示すように、第１吸気ポート１８１及び第２吸気ポート１８２を有している。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８は、詳細な図示は省略するが、いわゆるタンブルポートである。つまり、吸気ポート１８は、燃焼室１７の中にタンブル流が発生するような形状を有している。

吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、吸気ポート１８を開閉する。動弁機構は、吸気弁２１を所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。図４に示すように、動弁機構は、吸気電動Ｓ−ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３を有している。吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。吸気弁２１の開弁角は変化しない。吸気弁２１の開弁角は、例えば２４０°ＣＡである。尚、動弁機構は、電動Ｓ−ＶＴに代えて、油圧式のＳ−ＶＴを有してもよい。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、排気ポート１９が形成されている。排気ポート１９も、図３に示すように、第１排気ポート１９１及び第２排気ポート１９２を有している。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。

排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、排気ポート１９を開閉する。動弁機構は、排気弁２２を所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。図４に示すように、動弁機構は、排気電動Ｓ−ＶＴ２４を有している。排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。排気弁２２の開弁角は変化しない。排気弁２２の開弁角は、例えば２４０°ＣＡである。尚、動弁機構は、電動Ｓ−ＶＴに代えて、油圧式のＳ−ＶＴを有してもよい。

吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスが燃焼室１７の中に導入される。すなわち、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、燃焼室１７に内部ＥＧＲガスを導入する内部ＥＧＲシステムを構成する。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射する。インジェクタ６は、燃焼室１７の天井部の中心部に配設されている。より詳細に、インジェクタ６はペントルーフの谷部に配設されている。図２に示すように、インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側に位置している。インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、中心軸Ｘ１に平行である。インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２とキャビティ３１の中心とは一致している。インジェクタ６は、キャビティ３１に対向している。尚、インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１と一致してもよい。その構成の場合において、インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２と、キャビティ３１の中心とは一致してもよい。

インジェクタ６は、複数の噴孔を有する多噴孔型である。インジェクタ６は、図２に二点鎖線で示すように、燃焼室１７の天井部の中央部から放射状にかつ、斜め下向きに、燃料を噴射する。インジェクタ６は、この構成例においては、十個の噴孔を有している。十個の噴孔は、周方向に等角度間隔に配置されている。

インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留する燃料タンク６３と、燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２は、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いにつないでいる。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが介設している。燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を送る。燃料ポンプ６５は、この構成例においては、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から送られた燃料を蓄える。コモンレール６４の中は高圧である。インジェクタ６は、コモンレール６４につながっている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４の中の高圧の燃料が、インジェクタ６の噴孔から燃焼室１７の中に噴射される。この構成例の燃料供給システム６１は、３０ＭＰａ以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ６に供給できる。燃料供給システム６１の最高圧力は、例えば２００ＭＰａとしてもよい。燃料供給システム６１は、燃料の圧力を、エンジン１の運転状態に応じて変えてもよい。尚、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成に限定されない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、点火装置の一例である。点火プラグ２５は、図２に示すように、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも吸気側に配設されている。点火プラグ２５は、２つの吸気ポート１８の間に位置している。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでいる。尚、点火プラグ２５は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側に配置してもよい。また、点火プラグ２５は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１上に配置してもよい。

エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。燃焼室１７に導入する吸気のガスは、吸気通路４０の中を流れる。吸気通路４０の上流端部には、エアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端の近くには、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、シリンダ１１毎に分岐している。

吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度が変わることによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調節する。

吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入する吸気のガスの圧力を高める。この構成例において、過給機４４は、エンジン１によって駆動される。過給機４４は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、又は遠心式である。

過給機４４とエンジン１との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達する状態と、駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替える。後述するＥＣＵ１０が電磁クラッチ４５に制御信号を出力することによって、過給機４４はオン又はオフになる。

吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４が圧縮した吸気のガスを冷却する。インタークーラー４６は、水冷式又は油冷式である。

吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスする。バイパス通路４７には、エアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調節する。

ＥＣＵ１０は、過給機４４がオフの場合に、エアバイパス弁４８を全開にする。吸気通路４０を流れる吸気のガスは、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に至る。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。

過給機４４がオンの場合、エンジン１は過給状態で運転する。ＥＣＵ１０は、過給機４４がオンの場合に、エアバイパス弁４８の開度を調節する。過給機４４及びインタークーラー４６を通過した吸気のガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に戻る。ＥＣＵ１０がエアバイパス弁４８の開度を調節すると、燃焼室１７に導入する吸気のガスの圧力が変わる。尚、「過給」とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧を超える状態をいい、「非過給」とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧以下になる状態をいう、と定義してもよい。

エンジン１は、燃焼室１７内にスワール流を発生させるスワール発生部を有している。スワール発生部は、図３に示すように、吸気通路４０に取り付けられたスワールコントロール弁５６を有している。吸気通路４０は、第１吸気ポート１８１につながるプライマリ通路４０１と、第２吸気ポート１８２につながるセカンダリ通路４０２とを有している。スワールコントロール弁５６は、セカンダリ通路４０２に配設されている。スワールコントロール弁５６は、セカンダリ通路４０２の断面を絞ることができる開度調節弁である。スワールコントロール弁５６の開度が小さいと、第１吸気ポート１８１から燃焼室１７に流入する吸気の流量が多くかつ、第２吸気ポート１８２から燃焼室１７に流入する吸気の流量が少ないから、燃焼室１７内のスワール流が強くなる。スワールコントロール弁５６の開度が大きいと、第１吸気ポート１８１及び第２吸気ポート１８２のそれぞれから燃焼室１７に流入する吸気の流量が、略均等になるから、燃焼室１７内のスワール流が弱くなる。スワールコントロール弁５６を全開にすると、スワール流は発生しない。尚、スワール流は、白抜きの矢印で示すように、図３における反時計回り方向に周回する。

前述したように、エンジン１の吸気ポート１８はタンブルポートであるため、スワールコントロール弁５６を閉じると、燃焼室１７の中には、タンブル成分とスワール成分とを含んだ斜めスワール流が発生する。斜めスワール流は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１に対して傾いたスワール流である。斜めスワール流の傾斜角度は、中心軸Ｘ１に直交する面に対して４５°程度が一般的である。傾斜角度は、３０°〜６０°の範囲で設定してもよい。

エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。燃焼室１７から排出された排気ガスは、排気通路５０の中を流れる。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐している。

排気通路５０には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。これらの触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒５１１と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）５１２とを有している。下流の触媒コンバーターは、三元触媒５１３を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されない。例えば、ＧＰＦは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びＧＰＦの並び順は、適宜変更してもよい。

吸気通路４０と排気通路５０との間には、ＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、排気ガスの一部を吸気通路４０に還流させる通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における二つの触媒コンバーターの間に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流部に接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、排気ガスを冷却する。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる排気ガスの流量を調節する。ＥＧＲ弁５４は、外部ＥＧＲガスの還流量を調節する。ＥＧＲ通路５２、ＥＧＲクーラー５３、及びＥＧＲ弁５４は、外部ＥＧＲシステムを構成する。

（エンジンの制御装置の構成）
エンジン１の制御装置は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、制御部の一例である。ＥＣＵ１０は、図４に示すように、マイクロコンピュータ１０１と、メモリ１０２と、Ｉ／Ｆ回路１０３と、を備えている。マイクロコンピュータ１０１は、プログラムを実行する。メモリ１０２は、プログラム及びデータを格納する。メモリ１０２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）である。Ｉ／Ｆ回路１０３は、電気信号の入出力を行う。

ＥＣＵ１０には、図１及び図４に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１１が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１１は、信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。

エアフローセンサＳＷ１は、吸気通路４０を流れる新気の流量を計測する。エアフローセンサＳＷ１は、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されている
第１吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路４０を流れる新気の温度を計測する。第１吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されている
第２吸気温度センサＳＷ３は、燃焼室１７に導入される吸気のガスの温度を計測する。第２吸気温度センサＳＷ３は、サージタンク４２に取り付けられている
吸気圧センサＳＷ４は、燃焼室１７に導入される吸気のガスの圧力を計測する。吸気圧センサＳＷ４は、サージタンク４２に取り付けられている
筒内圧センサＳＷ５は、各燃焼室１７内の圧力を計測する。筒内圧センサＳＷ５は、シリンダ１１毎に、シリンダヘッド１３に取り付けられている
水温センサＳＷ６は、冷却水の温度を計測する。水温センサＳＷ６は、エンジン１に取り付けられている
クランク角センサＳＷ７は、クランクシャフト１５の回転角を計測する。クランク角センサＳＷ７は、エンジン１に取り付けられている
アクセル開度センサＳＷ８は、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する。アクセル開度センサＳＷ８は、アクセルペダル機構に取り付けられている
吸気カム角センサＳＷ９は、吸気カムシャフトの回転角を計測する。吸気カム角センサＳＷ９は、エンジン１に取り付けられている
排気カム角センサＳＷ１０は、排気カムシャフトの回転角を計測する。排気カム角センサＳＷ１０は、エンジン１に取り付けられている
燃圧センサＳＷ１１は、インジェクタ６に供給する燃料の圧力を計測する。燃圧センサＳＷ１１は、燃料供給システム６１のコモンレール６４に取り付けられている。

ＥＣＵ１０は、これらのセンサＳＷ１〜ＳＷ１１の信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断する。ＥＣＵ１０はまた、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶されている。

ＥＣＵ１００は、制御量に係る電気信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、排気電動Ｓ−ＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、エアバイパス弁４８、及び、スワールコントロール弁５６に出力する。

（ＳＰＣＣＩ燃焼のコンセプト）
エンジン１は、燃費の向上及び排出エミッション性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に、圧縮自己着火による燃焼を行う。圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン１は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、次のような燃焼形態である。つまり、点火プラグ２５が、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼を開始する。ＳＩ燃焼の開始後、（１）ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室１７の中の温度が高くなりかつ、（２）火炎伝播により燃焼室１７の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする。

ＥＣＵ１０が点火タイミングを調節することで、混合気は目標のタイミングで自己着火する。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼の燃焼量がＣＩ燃焼の開始タイミングをコントロールしている。

（エンジンの運転領域）
図５は、エンジン１の制御マップ５０１、５０２、５０３を例示している。制御マップ５０１、５０２、５０３は、ＥＣＵ１０のメモリ１０２に記憶されている。ＥＣＵ１０は、制御マップ５０１、５０２、５０３に基づいて、エンジン１を運転する。制御マップは、第１制御マップ５０１、第２制御マップ５０２、及び、第３制御マップ５０３の三種類の制御マップを含んでいる。ＥＣＵ１０は、燃焼室１７の壁温（又はエンジン水温）及び吸気の温度それぞれの高低に応じて、第１制御マップ５０１、第２制御マップ５０２、及び、第３制御マップ５０３の中から選択した制御マップを、エンジン１の制御に用いる。

ＥＣＵ１０は、燃焼室１７の壁温が第１壁温（例えば８０℃）以上でかつ、吸気の温度が第１吸気温（例えば５０℃）以上の場合、第１制御マップ５０１を選択する。第１制御マップ５０１は、エンジン１の温間時のマップである。

燃焼室１７の壁温が第１壁温未満、第２壁温（例えば３０℃）以上でかつ、吸気温が第１吸気温未満、第２吸気温（例えば２５℃）以上の場合、ＥＣＵ１０は、第２制御マップ５０２を選択する。第２制御マップ５０２は、エンジン１の半暖機時のマップである。燃焼室１７の壁温が第２壁温未満、又は、吸気温が第２吸気温未満の場合、ＥＣＵ１０は、第３制御マップ５０３を選択する。第３制御マップ５０３は、エンジン１の冷間時のマップである。

尚、ＥＣＵ１０は、燃焼室１７の壁温に代えて、例えば水温センサＳＷ６が計測するエンジン１の冷却水の温度に基づいて制御マップ５０１、５０２、５０３を選択してもよい。また、ＥＣＵ１０は、各種の計測信号に基づいて、燃焼室１７の壁温を推定できる。吸気温は、第２吸気温度センサＳＷ３によって計測される。また、ＥＣＵ１０は、吸気温を、各種の計測信号に基づいて推定してもよい。

各マップ５０１、５０２、５０３は、エンジン１の負荷及びエンジン１の回転数によって規定されている。第１制御マップ５０１は、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４、及び、領域Ａ５の五つの領域に分かれる。領域Ａ１は、Ｎａよりも回転数が低い領域である。エンジン１のアイドル運転は、領域Ａ１に含まれる。領域Ａ２は、Ｎｂよりも回転数が高い領域である。領域Ａ３は、回転数がＮａからＮｂまでの領域のうち、負荷がＬａよりも低い領域である。領域Ａ４は、回転数がＮａからＮｂまでの領域のうち、負荷がＬａ以上の領域である。尚、Ｌａは、エンジン１の最高負荷の１／２負荷としてもよい。領域Ａ５は、領域Ａ３内において、低負荷側の特定の領域である。領域Ａ５は、エンジン１の全運転領域において、低回転低負荷の特定領域に相当する。尚、ここでいう「低回転」は、エンジン１の全運転領域を低回転側と高回転側とに二等分した場合の、低回転側に対応する。「低負荷」は、エンジン１の全運転領域を低負荷側と高負荷側とに二等分した場合の、低負荷側に対応する。

エンジン１の負荷及び回転数によって定まる運転状態が、領域Ａ１内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。混合気の空燃比は、三元触媒５１１、５１３の浄化ウインドウに含まれればよい。尚、空燃比は、燃焼室１７の全体における平均の空燃比である。エンジン１の運転状態が、領域Ａ２内にある場合も、ＥＣＵ１０は、ＳＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。

エンジン１の運転状態が、領域Ａ３内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン１の運転状態が領域Ａ３内にある場合、過給機４４はオフである。エンジン１の運転状態が、領域Ａ４内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン１の運転状態が領域Ａ４内にある場合、過給機４４はオンである。

エンジン１の運転状態が、領域Ａ５内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリーンである。燃焼室１７の全体における平均の空燃比は、具体的には、３０以上４０以下である。エンジン１の運転状態が領域Ａ５内にある場合、過給機４４はオフである。また、エンジン１の運転状態が領域Ａ５内にある場合、ＥＣＵ１０はまた、吸気弁２１及び排気弁２２が共に開弁するオーバーラップ期間を設ける。内部ＥＧＲガスが燃焼室１７の中に導入される。これにより、燃焼室１７の中の温度が高くなる。エンジン１の負荷が低い領域Ａ５において、燃焼室１７の中の温度が高いことによりＳＰＣＣＩ燃焼のＣＩ燃焼が安定化する。尚、以下においては、領域Ａ５を、ＳＰＣＣＩリーン領域Ａ５と呼ぶ。

第２制御マップ５０２は、領域Ｂ１、領域Ｂ２、領域Ｂ３、及び、領域Ｂ４の四つの領域に分かれる。領域Ｂ１は、Ｎａよりも回転数が低い領域であり、第１制御マップ５０１の領域Ａ１に対応する。領域Ｂ２は、Ｎｂよりも回転数が高い領域であり、第１制御マップ５０１の領域Ａ２に対応する。領域Ａ３は、回転数がＮａからＮｂまでの領域のうち、負荷がＬａよりも低い領域であり、第１制御マップ５０１の領域Ａ３に対応する。領域Ｂ４は、回転数がＮａからＮｂまでの領域のうち、負荷がＬａ以上の領域であり、第１制御マップ５０１の領域Ａ４に対応する。第２制御マップ５０２は、第１制御マップ５０１の領域Ａ５に対応する領域を有していない。温度が低いとリーンな混合気のＳＰＣＣＩ燃焼が不安定になるためである。

エンジン１の運転状態が、領域Ｂ１内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。エンジン１の運転状態が、領域Ｂ２内にある場合も、ＥＣＵ１０は、ＳＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。エンジン１の運転状態が、領域Ｂ３内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン１の運転状態が領域Ｂ３内にある場合、過給機４４はオフである。エンジン１の運転状態が、領域Ｂ４内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン１の運転状態が領域Ｂ４内にある場合、過給機４４はオンである。

第３制御マップ５０３は、領域Ｃ１のみを有している。領域Ｃ１は、エンジン１の全運転領域に広がる。エンジン１の運転状態が、領域Ｃ１内にある場合、ＥＣＵ１０は、ＳＩ燃焼を行うように、エンジン１を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。

（燃料のオクタン価による制御内容の差異）
エンジン１の制御装置は、燃焼室１７に導入される燃料のオクタン価に応じてエンジン１の制御内容を変更している。具体的には、図６に示すように、エンジン１の制御装置は、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときの燃焼制御マップ（以下、低オクタン価マップ６０１）と、燃料のオクタン価が所定オクタン価以上であるときの燃焼制御マップ（以下、高オクタン価マップ６０２という）とを有している。低オクタン価マップ６０１及び高オクタン価マップ６０２は、いずれもメモリ１０２内に格納されている。所定オクタン価は、レギュラー燃料とハイオク燃料とが区別できるような値であって、例えば９６に設定されている。以下の説明において、レギュラー燃料を低オクタン価燃料といい、ハイオク燃料を高オクタン価燃料ということがある。

図６に示すように、低オクタン価マップ６０１は、インジェクタ６による燃料噴射タイミングを示す第１噴射タイミングマップ６０１ａと、スワールコントロール弁５６の開度を示す第１ＳＣＶ（Swirl Control Valve）マップ６０１ｂと、外部ＥＧＲシステム（特に、ＥＧＲ弁５４）の制御に用いられる第１外部ＥＧＲマップ６０１ｃと、内部ＥＧＲシステム（特に、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４）の制御に用いられる第１内部ＥＧＲマップ６０１ｄとを含む。高オクタン価マップ６０２は、第２噴射タイミングマップ６０２ａと、第２ＳＣＶマップ６０２ｂと、第２外部ＥＧＲマップ６０２ｃと、第２内部ＥＧＲマップ６０２ｄとを含む。ＥＣＵ１０は、例えば、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満から所定オクタン価以上になったときには、低オクタン価マップ６０１に含まれるマップの全てを、高オクタン価マップ６０２に含まれる対応するマップに切り換える。

ＥＣＵ１０は、インジェクタ６からの燃料の噴射タイミングについては第１及び第２噴射タイミングマップ６０１ａ，６０２ａに応じて制御する一方で、燃料の噴射量については、燃焼室１７に導入される空気量に応じて制御する。

燃料のオクタン価については、例えば、自着火前の熱量の変化により判定することが可能である。すなわち、オクタン価が高い燃料ほど自着火しにくいため、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満である場合は、燃料のオクタン価が所定オクタン価以上である場合と比較して、自着火前の熱量が小さくなる。この違いを利用することにより、燃料のオクタン価を判定することができる。筒内圧センサＳＷ５は、このような熱量を精度高く検出できるので、動的な状態のオクタン価を精度高く判定できる。しかも、既存の装置を利用するので、新たに高価なセンサを設置する必要も無い。すなわち、このエンジン１では、筒内圧センサＳＷ５がオクタン価検出手段を構成する。尚、自着火前の熱量はエンジン負荷によっても変化するため、実際には、エンジン負荷も考慮してオクタン価を判定することが好ましい。

前述の方法以外にも、例えば、燃料タンク６３内に貯留された燃料のオクタン価を超音波センサ等からなるセンサにより検出することで、燃焼室１７に導入される燃料のオクタン価を検出するようにしてもよい。

（ＥＧＲの制御）
本実施形態では、エンジン１の制御装置は、少なくともＳＰＣＣＩ燃焼を実行する運転領域、すなわち、エンジン１の半暖機状態であって、エンジン１の運転領域が領域Ｂ２，Ｂ４にあるときには、ＥＧＲガスを燃焼室１７に導入する。これにより、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼を抑制させて、燃焼安定性を向上させるようにしている。

図７は、エンジン負荷とＥＧＲ率との関係を示す。図７の上図は、燃焼室１７内に導入する全ガス量に対する、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との和であるＥＧＲガス量の割合である総ＥＧＲ率の変化を示す。図７の中図は、全ガス量に対する外部ＥＧＲのガス量の割合である外部ＥＧＲ率の変化を示す。図７の下図は、燃焼室１７内に導入する全ガス量における内部ＥＧＲのガス量の割合である内部ＥＧＲ率の変化を示す。外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率は以下の式でそれぞれ表される。ＥＧＲ率は、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率との和とみなしてもよい。

（外部ＥＧＲ率）＝（外部ＥＧＲのガス量／全ガス量）
（内部ＥＧＲ率）＝（内部ＥＧＲのガス量／全ガス量）
外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率を示すグラフにおいて、実線は低オクタン価燃料の場合を示し、一点鎖線は高オクタン価燃料の場合を示す。総ＥＧＲ率に関しては、燃焼が低オクタン価燃料である場合と燃料が高オクタン価燃料である場合とで同じであるため、実線のみ示している。レギュラー燃料とハイオク燃料とで外部及び内部ＥＧＲが異なることについては後述する。尚、図７はエンジン１の回転数がＮａからＮｂの領域にあるときの図である。

図７に示すように、エンジン負荷が一定負荷を超えると燃焼室１７内にＥＧＲガスが導入される。このＥＧＲの目的は、燃焼室１７内にＥＧＲガスを導入することで、エンジン負荷が低い状態であるときに早期に燃焼室１７内の温度を上昇させることにある。このため、エンジン負荷が低いときには、外部ＥＧＲガスよりも内部ＥＧＲガスの割合を高くして、高温の内部ＥＧＲガスを燃焼室１７内に導入する。これにより。燃焼室１７内の温度が早期に上昇するため、失火を抑制することができる。

図７に示すように、総ＥＧＲ率は上昇した後、ほぼ一定の値を維持する。このとき、外部ＥＧＲ率はエンジン負荷の上昇に伴い緩やかに上昇する。一方で、内部ＥＧＲ率は、一度上昇した後、エンジン負荷の上昇とともに徐々に低下する。これは、エンジン負荷が高い状態で燃焼室１７の温度が過剰に高くなることにより、プリイグニッションが発生するのを抑制するためである。つまり、外部ＥＧＲ率を上昇させてＥＧＲクーラー５３によって冷却された外部ＥＧＲガスを燃焼室１７内に導入することで、燃焼室１７内を外部ＥＧＲ率によって冷却する。また、同時に内部ＥＧＲ率を低下することで、高温の内部ＥＧＲガスが燃焼室１７内に導入されるのを抑制して、燃焼室１７内の温度が上昇するのを抑制する。これにより、プリイグニッションを抑制することができる。

そして、エンジン１の運転状態が過給領域（領域Ｂ４）になると、図７に示すように、内部ＥＧＲ率をさらに低下させて、最終的に内部ＥＧＲ率を実質的に０にさせる。これは、内部ＥＧＲガスにより燃焼室１７内の温度が過剰に上昇するのを抑制するためである。また、過給領域では、総ＥＧＲ率はエンジン負荷の上昇に伴い減少していく。これは、過給により、燃焼室１７に導入される全ガス量に対する新気の割合が高くなるためである。これにより、燃焼を安定させることができる。尚、「内部ＥＧＲ率を実質的に０にする」とは、内部ＥＧＲガスが燃焼室１７の温度に影響を与えない程度にまで内部ＥＧＲ率を低下させることを表しており、内部ＥＧＲ率を０にする場合を含んでいる。

このように、外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率を調整することにより、ノッキングやプリイグニッションを抑制させて、燃焼安定性を向上させることができる。

ここで、低オクタン価燃料は、高オクタン価燃料に対して着火性が高い。このため、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とで、ＥＧＲガスの制御を同じにしてしまうと、図８に示すように、低オクタン価燃料（破線）を燃料として用いた際に、自着火するタイミングが高オクタン価燃料（実線）よりも早くなってノッキング等の異常燃焼が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態におけるＥＣＵ１０は、図７に示すように、燃料として低オクタン価燃料を用いるときには、高オクタン価燃料を用いるときと比較して、外部ＥＧＲ率を高くするように、外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。すなわち、燃料が低オクタン価燃料であるときには、高オクタン価燃料のときと比較して、燃焼室１７内に導入する外部ＥＧＲガス量を多くする。これにより、燃焼室１７内の温度を積極的に低下させることができる。特に、本実施形態では、ＥＧＲ通路５２にＥＧＲクーラー５３が設けられているため、燃焼室１７には十分に冷却された外部ＥＧＲガスが導入される。この結果、図８に示すように、低オクタン価燃料のときの自着火のタイミングを、高オクタン価燃料のときの自着火のタイミングに近づけることができる。したがって、異常燃焼を抑制することができる。

ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ通路５２のＥＧＲ弁５４の開度を調整することで外部ＥＧＲ率を調整する。すなわち、ＥＣＵ１０は、燃料として低オクタン価燃料を用いるときには、高オクタン価燃料を用いるときと比較して、ＥＧＲ弁５４の開度を大きくする。これにより、燃料として低オクタン価燃料を用いるときには、高オクタン価燃料を用いるときと比較して、外部ＥＧＲ率を高くすることができる。尚、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ弁５４の上流側（排気通路５０側）と下流側（吸気通路４０側）との差圧と、ＥＧＲ弁５４の開度から外部ＥＧＲ率を推定する。このため、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ弁５４の上流側と下流側との差圧に応じてＥＧＲ弁５４の開度を適宜調整する。

また、本実施形態では、図７に示すように、ＥＣＵ１０は、燃料として低オクタン価燃料を用いるときには、高オクタン価燃料を用いるときと比較して、内部ＥＧＲ率が低くなるように内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。すなわち、内部ＥＧＲガスは、高温の既燃ガスを燃焼室１７内に導入するため、基本的には、燃焼室１７内の温度を上昇させる。そこで、内部ＥＧＲ率を低くすれば、内部ＥＧＲガスによる燃焼室１７の温度上昇が抑制される。この結果、低オクタン価燃料のときの自着火のタイミングを、高オクタン価燃料のときの自着火のタイミングに近づけることができる。したがって、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。

ＥＣＵ１０は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４により、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、内部ＥＧＲ率を変更する。すなわち、図９に示すように、ＥＣＵ１０は、燃料として低オクタン価燃料を用いるときには、高オクタン価燃料を用いるときと比較して、ポジティブオーバーラップ期間を短くする。特に、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３により吸気弁２１の開弁タイミングを遅角させて、オーバーラップ期間を短くする。

吸気弁２１の開弁タイミングが排気上死点よりも前であるときには、ピストン３の上昇に伴い既燃ガスが吸気ポート１８に入り込む。これにより、ピストン３が下降したときには、吸気ポート１８から新気と共に既燃ガスが燃焼室１７に導入される（噴き戻される）。吸気弁２１の開弁タイミングを遅角させると、吸気ポート１８から噴き戻される既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量が減少するため、内部ＥＧＲ率が低下する。

また、吸気弁２１の開弁タイミングを排気上死点よりも後まで遅角した場合でも、吸気が燃焼室１７に導入されるタイミングが変化することで、排気ポート２０から燃焼室１７に引き込まれる既燃ガスの量が変化する。このため、吸気弁２１の開弁タイミングを遅角させることで、内部ＥＧＲ率を低下させることができる。

吸気弁２１の遅角範囲は、基本的には、排気上死点よりも前の範囲であることが好ましい。吸気弁２１の開弁タイミングを排気上死点よりも前で調整した方が、内部ＥＧＲ率を調整しやすいためである。

このように、ポジティブオーバーラップ期間を設けることで内部ＥＧＲガスを燃焼室１７に導入すると、高温の既燃ガスは、一旦、吸気ポート１９や排気ポート２０に移動する。このため、ポジティブオーバーラップにより内部ＥＧＲガスを燃焼室１７に導入する場合は、燃焼室１７に高温の既燃ガスをそのまま閉じ込めるネガティブオーバーラップにより内部ＥＧＲガスを燃焼室１７に導入する場合と比較して、燃焼室１７の温度を低くすることができる。したがって、燃焼室１７の温度を効果的に低下させることができ、異常燃焼を効果的に抑制することができる。

尚、排気電動Ｓ−ＶＴ２４により排気弁２２の閉弁タイミングを進角させることで、内部ＥＧＲ率を低下させてもよい。また、吸気弁２１の開弁タイミングを遅角させるとともに、排気弁２２の閉弁タイミングを進角させて、内部ＥＧＲ率を低下させてもよい。

前述したように、本実施形態において、総ＥＧＲ率は、燃料が低オクタン価燃料の場合と燃料が高オクタン価燃料の場合とで同じである。つまり、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価に応じて外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率を調整しつつ、総ＥＧＲ率については、燃料のオクタン価にかかわらず同じになるように、外部ＥＧＲシステム及び内部ＥＧＲシステムに制御信号をそれぞれ出力する。これにより、燃焼室１７に導入される新気の割合は、燃料のオクタン価に依存しない。このため、燃焼安定性を向上させることができる。

これら燃料のオクタン価に応じた外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率の制御は、低オクタン価マップ６０１の第１外部ＥＧＲマップ６０１ｃ及び第１内部ＥＧＲマップ６０１ｄ、並びに、高オクタン価マップ６０２の第２外部ＥＧＲマップ６０２ｃ及び第２内部ＥＧＲマップ６０２ｄにそれぞれ記憶されている。つまり、ＥＣＵ１０は、第１及び第２外部ＥＧＲマップ６０１ｃ、６０２ｃに基づいて、ＥＧＲ弁５４の開度を調整する。ＥＣＵ１０は、第１及び第２内部ＥＧＲマップ６０１ｄ、６０２ｄに基づいて、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４を制御して、吸気弁２１及び排気弁２２のバルブタイミングをそれぞれ調整する。

ここで、前述したように、外部ＥＧＲガス率の調整は、外部ＥＧＲマップの選択により実行される。また、内部ＥＧＲガス率の調整は、内部ＥＧＲマップの選択により実行される。このため、低オクタン価マップ６０１が選択されたとしても、燃料のオクタン価が所定オクタン価に近いときと、所定オクタン価よりも十分に低いときとでは、自着火のタイミングが異なることがある。特に、燃料タンク６３に高オクタン価燃料が残っている状態で、低オクタン価燃料を給油したときには、オクタン価が所定オクタン価に近くなる。このため、外部ＥＧＲガス率を調整することにより自着火のタイミングを調整したとしても、図８に一点鎖線で示すように、高オクタン価燃料の自着火のタイミングから僅かにずれる。

そこで、本実施形態では、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であって低オクタン価マップ６０１が選択されたときには、オクタン価に応じて点火プラグ２５による点火タイミングを調整するようにしている。すなわち、エンジン１の制御装置は、低オクタン価マップ６０１が選択された状態で、自着火のタイミングが目標のタイミングからずれたときには、点火プラグ２５による点火タイミングを変更する。これにより、低オクタン価燃料を使用したときの自着火のタイミングを高オクタン価燃料の自着火のタイミングに合わせることができる。この結果、異常燃焼をさらに効果的に抑制することができる。

尚、この点火プラグ２５の点火タイミングの調整は、ＥＣＵ１０がエンジン１の燃焼制御マップとして高オクタン価マップ６０２を選択した場合でも実行される。すなわち、オクタン価が所定オクタン価以上であっても、ほぼ所定オクタン価と同じであるときには、自着火のタイミングが目標のタイミングよりも早く自着火する可能性がある。このため、高オクタン価マップ６０２を選択した場合であっても、オクタン価に応じて点火タイミングを調整することで、自着火のタイミングを目標のタイミングに近づけるようにしている。

次に、ＥＣＵ１０が実行するエンジン１の制御の処理動作について、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１１からの検出信号を読み込む。

次のステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０はオクタン価の算出を行う。このステップＳ１０２では、例えば、自着火前の熱量の変化によりオクタン価を算出する。

続くステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ１０２で算出したオクタン価が所定オクタン価未満であるか否かを判定する。オクタン価が所定オクタン価未満であるＹＥＳのときにはステップＳ１０４に進む一方で、オクタン価が所定オクタン価以上であるＮＯのときにはステップＳ１０６に進む。

前記ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、エンジン１の燃焼制御マップとして低オクタン価マップ６０１を選択する。

次のステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、低オクタン価マップ６０１の第１外部ＥＧＲマップ６０１ｃ及び第１内部ＥＧＲマップ６０１ｄに基づいて、外部ＥＧＲ率を高オクタン価のときより高く、かつ、内部ＥＧＲ率を高オクタン価のときより低くする。ステップＳ１０５の後は、ステップＳ１０８に進む。

前記ステップＳ１０３の判定がＮＯであるときに進むステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、エンジン１の燃焼制御マップとして高オクタン価マップ６０２を選択する。

次のステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、高オクタン価マップ６０２の第２外部ＥＧＲマップ６０２ｃ及び第２内部ＥＧＲマップ６０２ｄに基づいて、外部ＥＧＲ率を低オクタン価のときより低く、かつ、内部ＥＧＲ率を低オクタン価のときより低くする。

ステップＳ１０８では、前記ステップＳ１０２で算出したオクタン価に応じて、点火プラグ２５による点火タイミングを調整する。ステップＳ１０８の後は、リターンする。

したがって、本実施形態では、燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、燃焼室１７から排気通路５０に配出された既燃ガスの一部を、ＥＧＲ通路５２を介して吸気通路４０に還流することで、燃焼室１７に外部ＥＧＲガスを導入するための外部ＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路５２、ＥＧＲクーラー５３、及びＥＧＲ弁５４）と、外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力するＥＣＵ１０とを備え、ＥＣＵ１０は、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、燃焼室１７に導入される全ガス量に対する外部ＥＧＲガス量の割合である外部ＥＧＲ率が高くなるように、外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。これにより、燃料のオクタン価が低いときには、燃焼室１７内に導入されるガスの外部ＥＧＲ率が上昇するため、該外部ＥＧＲガスにより燃焼室１７内の温度を下げることができる。これにより、燃料のオクタン価が低くても、該燃料を含む混合気が圧縮着火しにくくなって、プリイグニッションやノッキングが抑制される。したがって、燃料のオクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制することができる。

また、本実施形態では、燃焼室１７に内部ＥＧＲガスを導入し、ＥＣＵ１０から制御信号が入力される内部ＥＧＲシステム（特に、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４）を更に備え、ＥＣＵ１０は、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、燃焼室１７に導入される全ガス量に対する内部ＥＧＲガス量の割合である内部ＥＧＲ率が低くなるように、内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。これにより、燃料のオクタン価が低いときには、燃焼室１７内に導入されるガスの内部ＥＧＲ率が低下するため、内部ＥＧＲガスにより燃焼室１７内の温度が上昇するのを抑制することができる。このため、燃焼室１７内の温度をより効率的に下げることができる。この結果、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１０は、燃焼室１７に導入される全ガス量に対する総ＥＧＲガス量の割合である総ＥＧＲ率については、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価にかかわらず同じになるように、外部ＥＧＲシステム及び内部ＥＧＲシステムに制御信号をそれぞれ出力する。これにより、燃焼室１７に導入される新気の割合は、燃料のオクタン価に依存しないため、燃焼室１７内の温度は外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率に依存しやすくなる。このため、燃焼室１７内の温度調整がより容易になる。この結果、異常燃焼を一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１０は、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するオーバーラップ期間を調整することで、内部ＥＧＲ率を変更するように、内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する。すなわち、吸気弁２１及び排気弁２２のオーバーラップ期間は、比較的応答性よく変更することが可能である。このため、内部ＥＧＲ率を調整することによる燃焼室１７の温度調整を応答性よく行うことができる。この結果、異常燃焼をより一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１０は、少なくとも外部ＥＧＲシステムの制御に利用される燃焼制御マップを、燃料のオクタン価毎に分けて２つ有しており、さらにＥＣＵ１０は、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が所定オクタン価以上であるときとは別の燃焼制御マップ（低オクタン価マップ）に切り替える。これにより、燃料のオクタン価に応じて燃焼制御マップを切り替えるため、外部ＥＧＲシステムの制御を簡単に切り替えることができる。すなわち、燃料のオクタン価に応じた制御が容易になるため、異常燃焼をさらに効果的に抑制することができる。

〈その他の実施形態〉
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、前述の実施形態では、外部ＥＧＲ率に加えて、内部ＥＧＲ率についても燃料のオクタン価に応じて調整していた。これに限らず、内部ＥＧＲ率は、燃料のオクタン価に関わらず同じ値にしてもよい。この場合、例えば、燃料のオクタン価毎の外部ＥＧＲ率の差を大きくすることが好ましい。

また、前述の実施形態では、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するオーバーラップ期間を調整することで、内部ＥＧＲ率を変更していた。これに限らず、例えば、排気弁２２の２度開きにより内部ＥＧＲを燃焼室１７に導入する場合には、排気弁２２の２度目の開弁期間を調整することで内部ＥＧＲ率を変更してもよい。

また、前述の実施形態では、ＥＣＵ１０のメモリ１０２には、燃料のオクタン価に応じた燃焼制御マップとして、低オクタン価マップ６０１と高オクタン価マップ６０２との２種類のマップが格納されていた。これに限らず、燃料のオクタン価に応じた燃焼制御マップとして、３種類以上のマップがメモリ１０２に格納されていてもよい。

また、オクタン価の検出は、前述の方法に限定されない。例えば、燃料供給システムに設置したセンサでオクタン価を検出する時などでは、検出値の逆数で判定してもよい。この場合、検出値が低い時にオクタン価が高いと判定し、検出値が高い時にオクタン価が低いと判定することになる。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、混合気の一部を点火によりＳＩ燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりＣＩ燃焼させるエンジンの制御装置として有用である。

１ エンジン
６ インジェクタ
１０ ＥＣＵ（制御部）
１７ 燃焼室
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２３ 吸気電動Ｓ−ＶＴ（内部ＥＧＲシステム）
２４ 排気電動Ｓ−ＶＴ（内部ＥＧＲシステム）
２５ 点火プラグ（点火装置）
４０ 吸気通路
５０ 排気通路
５２ ＥＧＲ通路（外部ＥＧＲシステム）
５３ ＥＧＲクーラー（外部ＥＧＲシステム）
５４ ＥＧＲ弁（外部ＥＧＲシステム）
６０１ 低オクタン価マップ（燃焼制御マップ）
６０２ 高オクタン価マップ（燃焼制御マップ）
ＳＷ５ 筒内圧センサ（オクタン価検出手段）

Claims (5)

1. 燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、前記燃焼室の中の混合気に点火する点火装置とを備え、混合気の一部を前記点火装置を用いた点火によりＳＩ燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりＣＩ燃焼させるエンジンの制御装置であって、
   前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、
   前記燃焼室から排気通路に配出された既燃ガスの一部を、ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流することで、前記燃焼室に外部ＥＧＲガスを導入するための外部ＥＧＲシステムと、
   前記外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する外部ＥＧＲガス量の割合である外部ＥＧＲ率が高くなるように、前記外部ＥＧＲシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記燃焼室に内部ＥＧＲガスを導入し、前記制御部から制御信号が入力される内部ＥＧＲシステムを更に備え、
   前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときと比較して、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する内部ＥＧＲガス量の割合である内部ＥＧＲ率が低くなるように、前記内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
   外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との和を総ＥＧＲガス量として、
   前記制御部は、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する総ＥＧＲガス量の割合である総ＥＧＲ率については、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価にかかわらず同じになるように、前記外部ＥＧＲシステム及び前記内部ＥＧＲシステムに制御信号をそれぞれ出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、吸気弁と排気弁との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、前記内部ＥＧＲ率を変更するように、前記内部ＥＧＲシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、少なくとも前記外部ＥＧＲシステムの制御に利用される燃焼制御マップを、燃料のオクタン価毎に分けて複数有しており、
   さらに前記制御部は、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるときには、該燃料のオクタン価が前記所定オクタン価以上であるときとは別の燃焼制御マップに切り替えることを特徴とするエンジンの制御装置。

Images