JP2022099050A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図る。【解決手段】エンジン１の制御装置は、空気量調整部（スロットル弁４３）と、点火部（点火プラグ２５）と、計測部（筒内圧センサＳＷ５）と、制御部（ＥＣＵ１０）と、を備える。制御部は、点火部に所定のタイミングで混合気に点火させ、それによって、一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始し、その後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する部分自己着火燃焼が行われ、制御部は、点火部が点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに燃焼室内で発生した燃料を算出すると共に、算出した熱量に基づいて、空気充填量の第１上限値を算出し、制御部は、判定したオクタン価が所定の閾値（第１閾値）以上の場合には、空気充填量が前記第１上限値以下になるように空気量調整部を制御する。【選択図】図１１

Description

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に関する。

特許文献１には、ノッキング回避制御を行うエンジンの制御装置が記載されている。この制御装置は、第１燃料噴射タイミング及び第１点火タイミングを定めた第１制御セットと、第２燃料噴射タイミング及び第２点火タイミングを定めた第２制御セットと、を設定している。第１制御セットは、高オクタン価燃料に適合した燃料噴射タイミング及び点火タイミングであり、第２制御セットは、低オクタン価燃料に適合した燃料噴射タイミング及び点火タイミングである。特許文献１に記載された制御装置は、ノッキングセンサがノッキングの発生を検知した場合、低オクタン価燃料が使用されていると推定して、第２制御セットにより燃料の噴射及び点火を行う。これにより、特許文献１に記載された制御装置は、低オクタン価燃料の使用時におけるノッキングの発生を回避する。

特開２０１４－１０５６６２号公報

前記特許文献１のように、燃料のオクタン価に応じて点火タイミング等を変更することで、ノッキングの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図ることができる。具体的に、いわゆる高オクタン価燃料が使用されていると判定された場合には、ノッキングの発生が回避されると想定されるため、目標トルクを可能な限り増加側に変更することが可能になる。

しかしながら、オクタン価の判定を誤った場合、例えば、実際には低オクタン価燃料が使用されているにもかかわらず、高オクタン価燃料の使用時のようなトルクアップを図った場合、プリイグニッションが発生し、エンジンの破損を招く可能性がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図ることにある。

本願出願人は、いわゆるＳＰＣＣＩ（SPark Controlled Compression Ignition）燃焼を提案している。ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグが燃焼室の中の混合気に強制的に点火を行って火炎伝播を伴う燃焼を開始させると共に、その燃焼による発熱及び／又は圧力上昇によって、未燃混合気が自己着火により燃焼する形態である。火炎伝播を伴う燃焼によって発生した熱は、未燃混合気の自己着火をアシストする。

本願発明者らは、ＳＰＣＣＩ燃焼において、点火プラグが混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、燃焼室内で発生した熱量（以下、この熱量をアシスト熱量ともいう）と、充填効率、ひいては燃焼室の中に導入される空気量（以下、この空気量を空気充填量ともいう）との間に相関があることに気付いた。

つまり、充填効率（又は空気充填量）が高い場合、充填効率が低い場合に比べて、空気の圧縮に伴い燃焼室の中の温度が大きく上昇するから、未燃混合気は自己着火しやすくなる。そのため、充填効率が高い場合には、アシスト熱量は相対的に少なくなる。一方、充填効率が低い場合、充填効率が高い場合に比べて未燃混合気は自己着火しにくいため、アシスト熱量は相対的に多くなる。本願発明者らは、ＳＰＣＣＩ燃焼時のアシスト熱量を、計測部が計測をした各種のパラメータに基づいて算出すれば、そのアシスト熱量に対応した充填効率を判定できることを見いだした。

ここで、算出されたアシスト熱量が過度に少ない場合、燃焼室内の未燃混合気は、過度に自己着火しやすい状態にあるものと考えられる。この場合、プリイグニッションの発生が懸念される。本願発明者らによって得られた知見によれば、アシスト熱量には、プリイグニッションの発生を回避するための下限が存在する。本願発明者らは、アシスト熱量の下限に対応した充填効率を判定することで、充填効率ひいては空気充填量に上限を設定できることを見いだした。

本開示は、本願発明者らの新たな知見に基づいて完成したものである。

具体的に、本開示の第１の態様は、エンジンの制御装置に係る。この制御装置は、燃焼室を形成するシリンダを有するエンジンと、前記燃焼室の中に導入される空気量である空気充填量を調整可能な空気量調整部と、前記エンジンに取り付けられかつ、前記燃焼室の中の混合気に点火する点火部と、前記エンジンに関係するパラメータの計測信号を出力する計測部と、前記計測信号に基づいて前記燃焼室に供給される燃料のオクタン価を判定するとともに、判定したオクタン価に応じた制御信号を、前記空気量調整部及び前記点火部に出力する制御部と、を備える。

そして、前記第１の態様によれば、前記制御部は、前記点火部に所定のタイミングで前記混合気に点火させ、それによって、一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始し、その後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する部分自己着火燃焼が行われ、前記制御部は、前記計測信号を受けて、前記点火部が点火をしたタイミングから前記未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、前記燃焼室内で発生した燃料を算出すると共に、算出した熱量に基づいて、前記空気充填量の第１上限値を算出し、前記制御部は、前記判定したオクタン価が所定の閾値以上の場合には、前記空気充填量が前記第１上限値以下になるように、前記空気量調整部を制御する。

この構成によると、点火部は、制御部からの制御信号を受けて、所定のタイミングで混合気に点火する。燃焼室内の混合気の一部は火炎伝播を伴う燃焼を開始する。火炎伝播を伴う燃焼により、燃焼室内の温度及び圧力が高まる。残りの未燃混合気は、自己着火により燃焼する。エンジンは、部分自己着火燃焼（つまり、ＳＰＣＣＩ燃焼）を行う。

制御部は、計測部の計測信号に基づいて、点火部が点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、燃焼室内で発生した熱量を算出する。この熱量は、アシスト熱量である。前述したように、アシスト熱量は、空気充填量と相関を有している。実験又はシミュレーションを行うことによって、アシスト熱量と空気充填量との相関関係を予め調べておいて、その相関関係を、マップ又はモデルとして、制御部が記憶していれば、制御部は、算出したアシスト熱量から、アシスト熱量の下限に対応する空気充填量の上限（第１上限値）を算出することができる。

そして、制御部は、判定したオクタン価が所定の閾値以上の場合には、前記第１上限値以下となる範囲内で空気充填量を調整する。例えば第１上限値付近まで空気充填量を高めることで、プリイグニッションの抑制と、エンジンのトルクアップと、を両立することができる。

このように、本開示の第１の態様は、プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図ることができる。

なお、制御部は、充填効率等を介して空気充填量を間接的に制御してもよい。この場合、第１上限値は、充填効率の上限値として間接的に定められることになる。

また、前記第１の態様に係る制御装置は、混合気がＳＰＣＣＩ燃焼すれば、アシスト熱量を介して空気充填量の上限を算出することができる。この制御装置は、空気充填量の上限を、混合気の自着火特性の変化（具体的には、アシスト熱量の変化）に追従させることができる。制御装置は、空気充填量の上限を速やかに算出することができる。

また、本開示の第２の態様によれば、前記制御部は、前記計測信号を受けて、前記算出した熱量以外の指標に基づいて、前記空気充填量の第２上限値を算出し、前記制御部は、前記判定したオクタン価が前記閾値未満の場合には、前記空気充填量が前記第２上限値以下となるように、前記空気量調整部を制御する、としてもよい。

この構成によると、制御部は、オクタン価が所定の閾値未満の場合には、第２上限値以下となる範囲内で空気充填量を調整する。アシスト熱量とは異なる観点に基づいて算出した第２上限値と、前記第１上限値とを併用することで、より安全サイドに立った制御を実現することが可能となる。

また、本開示の第３の態様によれば、前記制御部は、前記燃焼室の中に導入される吸気の温度、及び、前記エンジンの冷却水の温度の少なくとも一方に基づいて、前記第２上限値を算出する、としてもよい。

この構成によると、制御部は、吸気の温度、冷却水の温度等、エンジンの環境要因を考慮して第２上限値を算出する。アシスト熱量とは異なる観点に基づいて算出した上限を用いることで、より柔軟な制御を実現することが可能となる。

また、本開示の第４の態様によれば、前記制御部は、前記判定したオクタン価が前記閾値以上の場合、前記第１上限値及び前記第２上限値のうち相対的に小さい一方の上限値以下となるように、前記空気量調整部を制御する、としてもよい。

この構成によると、制御部は、第１上限値及び第２上限値のうち、より少ない一方の上限値に基づいて、空気充填量を制御する。これにより、プリイグニッションの発生をより確実に回避することが可能となる。

また、本開示の第５の態様によれば、前記制御部は、前記算出した熱量に基づいて、前記燃料のオクタン価を判定する、としてもよい。

ＳＰＣＣＩ燃焼において、アシスト熱量と、燃料のオクタン価との間には相関がある。つまり、燃料のオクタン価が低いと、混合気は自己着火しやすいため、アシスト熱量は少なく、燃料のオクタン価が高いと、混合気は自己着火しにくいため、アシスト熱量は多い。ＳＰＣＣＩ燃焼時のアシスト熱量を、計測部が計測をした各種のパラメータに基づいて算出すれば、燃料のオクタン価を判定することができる。

この構成によると、制御部は、燃料のオクタン価と、空気充填量の上限（第１上限値）と、を双方ともアシスト熱量の変化に追従させる。これにより、燃料のオクタン価に対応した第１上限値を算出することができる。また、制御部は、オクタン価及び第１上限値を速やかに算出することができる。

また、本開示の第６の態様によると、前記制御部は、前記エンジンの燃焼制御に係る制御量の目標値として、前記閾値未満のオクタン価に対応した第１目標値と、前記閾値以上のオクタン価に対応した第２目標値と、を前記燃料のオクタン価に応じて切り替えるように構成され、前記第１目標値及び前記第２目標値は、前記燃料のオクタン価に加えて、前記エンジンの運転状態に応じて設定されており、前記制御部は、前記第１目標値から前記第２目標値への切替に際しては、前記エンジンの運転状態が、前記第１目標値と前記第２目標値との差が所定値未満になる運転状態となるまで、前記第１目標値から前記第２目標値への切替を未実行とする、としてもよい。

この構成によれば、制御部は、第１目標値と第２目標値との差が所定値未満になる運転状態となるまで、オクタン価が低い燃料に適した制御量（第１目標値）からオクタン価が高い燃料に適した制御量（第２目標値）への切替を保留する。これにより、エンジンのトルクアップを図りつつも、そのトルクアップ時に懸念されるトルクショックを抑制することが可能になる。

なお、ここでいう「オクタン価が低い燃料」及び「オクタン価が高い燃料」とは、オクタン価の相対的な高低を示すものに過ぎない。例えば、前者の燃料を９８以上１００ＲＯＮ未満のオクタン価を有する燃料とし、後者の燃料を１００ＲＯＮ以上のオクタン価を有する燃料としてもよい。

また、本開示の第７の態様によると、前記制御部は、前記第２目標値から前記第１目標値への切替に際しては、前記エンジンの運転状態に応じた前記第１目標値と前記第２目標値との差にかかわらず、前記第２目標値から前記第１目標値への切替を実行する、としてもよい。

この構成によれば、制御部は、第１目標値と第２目標値との差にかかわらず、オクタン価が相対的に高い燃料に適した制御量（第２目標値）からオクタン価が相対的に低い燃料に適した制御量（第１目標値）への切替を実行する。これにより、第２目標値の元でオクタン価が相対的に低い燃料を燃焼させた場合に懸念されるプリイグニッションの発生を抑制することができる。

また、本開示の第８の態様によると、前記制御部は、プリイグニッションの発生が実測又は予測された場合には、前記判定したオクタン価の高低にかかわらず、該オクタン価は前記閾値未満であるとみなす、としてもよい。

この構成によれば、制御部は、プリイグニッションが発生した場合には、オクタン価の判定結果とは無関係に、オクタン価が相対的に低い燃料に適した制御量（第１目標値）を用いてエンジンを制御する。これにより、プリイグニッションの発生を可及的速やかに抑制することが可能になる。

また、本開示の第９の態様によると、前記制御部は、前記判定したオクタン価が所定の閾値以上の場合、該オクタン価が前記閾値以上となった回数をカウントアップし、該回数が所定回数以上になったことを条件として、前記第１上限値に基づいた前記空気量調整部の制御を実行する、としてもよい。

この構成によれば、制御部は、オクタン価が確実に高いと判断される場合に限り、第１上限値に基づいた制御を実行する。制御部は、より安全サイドに立った制御を実行する。これにより、プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図る上で有利になる。

また、本開示の第１０の態様によると、前記閾値は、９９．０ＲＯＮ以上に設定される、としてもよい。

この構成によれば、制御部は、燃料のオクタン価が取り分け高い場合に適した制御を行う。これにより、エンジンの出力トルクを可能な限り高めることができる。

以上説明したように、本開示に係るエンジンの制御装置は、プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図ることができる。

図１は、エンジンを例示する構成図である。 図２は、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。 図３は、ＳＰＣＣＩ燃焼時における、燃焼室の中の圧力の変化を例示する図である。 図４は、エンジンの制御マップを例示する図である。 図５は、同じオクタン価でかつ、エンジンの運転状態が異なる場合における、正規化したアシスト熱量と自己着火タイミングとの関係を例示する図である。 図６は、異なるオクタン価でかつ、エンジンの運転状態が異なる場合における、等価温度上昇量と充填効率との関係を例示する図である。 図７は、オクタン価の判定手順と限界Ｃｅの設定手順を説明する図である。 図８は、アシスト熱量に基づいて限界Ｃｅを設定する設定装置の構成を例示するブロック図である。 図９は、アシスト熱量に基づいたエンジンの制御手順を例示するフローチャートである。 図１０は、燃料のオクタン価の判定手順を例示するフローチャートである。 図１１は、限界Ｃｅの設定手順を例示するフローチャートである。 図１２は、制御セットの切替手順を例示するフローチャートである。

以下、エンジンの制御装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するエンジン及びその制御装置は例示である。

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。

（エンジンの燃料）
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。ガソリンのオクタン価は、国や地域によって異なる。例えば、日本では、高オクタン価のハイオクガソリンと低オクタン価のレギュラーガソリンとが市販されている。このエンジン１では、そのようなオクタン価の異なる燃料が使用できる。

すなわち、このエンジン１では、オクタン価が相対的に高い燃料（高オクタン価燃料）、及び、オクタン価が相対的に低い燃料（低オクタン価燃料）の両方を使用することができる。

高オクタン価燃料は、オクタン価が相対的に高い範囲内で、様々なオクタン価の燃料を含み得る。高オクタン価燃料のオクタン価は、例えば、１００ＲＯＮ以下９６ＲＯＮ以上である。

後述のように、本実施形態に係るエンジン１の制御装置は、使用可能な高オクタン価燃料のうち、オクタン価が最も高い１００ＲＯＮの燃料又は１００ＲＯＮでなくてもそれと実質的に同等の燃料（以下、「特定高オクタン価燃料」と呼称する）と、高オクタン価燃料に分類されながらも、そうした特定高オクタン価燃料よりもオクタン価が低い燃料と、で制御態様を異ならせるように構成されている。以下、「高オクタン価燃料」の語は、特定高オクタン価燃料と、特定オクタン価燃料よりもオクタン価の低い高オクタン価燃料と、を総称した概念を指す。

なお、特定高オクタン価燃料のオクタン価は、１００ＲＯＮに限らない。使用可能な高オクタン価燃料のオクタン価が１００ＲＯＮよりも高い場合又は低い場合は、特定高オクタン価燃料のオクタン価は、そのオクタン価となる。以下の記載では、特定高オクタン価燃料のオクタン価を「特定高オクタン価」と呼称する。また、高オクタン価と分類されるものの、特定高オクタン価よりも低いオクタン価を「非特定高オクタン価」と呼称し、その非特定高オクタン価を有する燃料を「非特定高オクタン価燃料」と呼称する場合がある。

高オクタン価燃料と同様に、低オクタン価燃料も、オクタン価が相対的に低い範囲内で、様々なオクタン価の燃料を含み得る。低オクタン価燃料のオクタン価は、例えば、９６ＲＯＮ未満９１ＲＯＮ以上である。

後述する燃料タンク６３には、このような高オクタン価燃料又は低オクタン価燃料を給油することができる。高オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３には、低オクタン価燃料を注ぎ足すことができ、低オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に、高オクタン価燃料を注ぎ足すこともできる。

オクタン価の異なる燃料を注ぎ足すと、エンジン１の使用燃料のオクタン価は、中間のオクタン価になる。したがって、燃料の注ぎ足しが行われた場合、その燃料のオクタン価は、１００ＲＯＮから９１ＲＯＮの間で変化する。

（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では、１つのシリンダ１１のみを示す。

各シリンダ１１には、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。なお、「燃焼室」は、ピストン３の位置にかかわらず、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。

エンジン１の幾何学的圧縮比は、１０以上３０以下に設定されている。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。エンジン１の幾何学的圧縮比は低い。幾何学的圧縮比が低いと、冷却損失の低減、及び、機械損失の低減に有利になる。

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、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２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。なお、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２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。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ガスが燃焼室１７の中に導入される。

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（つまり、シリンダヘッド１３の下面）に配設されている。インジェクタ６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴孔を有する多噴孔型である。

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。インジェクタ６及び燃料供給システム６１は、燃料供給部を構成する。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。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の電極は、燃焼室１７の中に臨んでいる。点火プラグ２５は、点火部の一例である。

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。スロットル弁４３は、空気量調整部の一例である。スロットル弁４３に例示される空気量調整部は、燃焼室１７の中に導入される空気量である空気充填量を調整可能に構成されている。

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が介設されている。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。なお、「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、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。スワールコントロール弁５６は、燃焼室１７内にスワール流を発生させる。スワールコントロール弁５６は、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、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、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。

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。排気ガス浄化システムは、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。

（エンジンの制御装置の構成）
エンジンの制御装置は、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２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２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、エンジン１の運転に関係するパラメータの計測信号を出力し、該計測信号をＥＣＵ１０に入力する。センサＳＷ１－ＳＷ１１は、計測部の例示である。具体的に、センサＳＷ１－ＳＷ１１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。レベルセンサＳＷ１１は、燃料タンク６３に貯留する燃料の量を計測する。レベルセンサＳＷ１１は、燃料タンク６３に取り付けられている。

ＥＣＵ１０は、これらのセンサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、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。詳細は後述するが、ＥＣＵ１０は、センサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、燃焼室１７に供給される燃料のオクタン価を判定することができる。

ＥＣＵ１０は、制御量に係る電気信号（制御信号）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、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等のデバイスに出力する。ＥＣＵ１０は、制御信号が入力される各デバイスを介してエンジン１の運転を制御する。ここで、ＥＣＵ１０は、判定したオクタン価に応じた制御信号を、少なくとも、空気量調整部としてのスロットル弁４３と、点火部としての点火プラグ２５と、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。

図３は、ＳＰＣＣＩ燃焼時における、燃焼室１７内の圧力変化３０１を例示している。図３の横軸は、クランク角である。図３は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に相当する。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は、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り、自己着火タイミングθｃｉにおいて未燃混合気が自己着火し、ＣＩ燃焼をする。ＳＰＣＣＩ燃焼における圧力波形は、ＳＩ燃焼による山に、ＣＩ燃焼による山が積み重なったような形状になる。圧力波形は、自己着火タイミングθｃｉにおいて変曲点を有する。筒内圧センサＳＷ５が燃焼室１７内の圧力波形を計測することにより、ＥＣＵ１０は、その圧力波形の形状に基づいて、混合気が自己着火してＳＰＣＣＩ燃焼が行われたか否かを判断することができる。

ＳＩ燃焼の燃焼量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度のばらつきを吸収できる。ＥＣＵ１０が点火タイミングを調節することによって、ＳＩ燃焼の燃焼量が調節される。ＥＣＵ１０が点火タイミングを調節すれば、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４は、エンジン１の制御マップ４０１を例示している。制御マップ４０１は、ＥＣＵ１０のメモリ１０２に記憶されている。ＥＣＵ１０は、制御マップ４０１に基づいて、エンジン１を運転する。

制御マップ４０１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。制御マップ４０１は、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、及び、領域Ａ４の四つの領域に分かれる。領域Ａ１は、Ｎａよりも回転数が高い領域である。領域Ａ２は、回転数がＮａ以下の領域のうち、負荷がＬａよりも低い領域である。領域Ａ３は、回転数がＮａ以下の領域のうち、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Ａ４は、領域Ａ２内において、低負荷低回転側の特定の領域である。領域Ａ４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。なお、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及び５１３の浄化ウインドウに含まれればよい。なお、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、ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。なお、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Ａ２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。なお、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はオンである。

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。なお、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Ａ４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Ａ４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Ａ４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。

ＥＣＵ１０のメモリ１０２は、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、及び、領域Ａ４の各領域について定められた制御セットを記憶している。制御セットは、燃料の噴射タイミング、点火タイミング、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３の位相角、排気電動Ｓ－ＶＴ２４の位相角、及び、スワールコントロール弁５６の開度のそれぞれに関する制御量の目標値（以下、単に「制御目標」ともいう）を少なくとも含んでいる。ＥＣＵ１０は、各種のセンサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断する。ＥＣＵ１０はまた、エンジン１の運転状態と制御マップ４０１とに基づいて、対応する制御セットに従って、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、及び、スワールコントロール弁５６を制御する。

このエンジン１はまた、前述したように、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料の両方を使用可能である。メモリ１０２は、各領域について、高オクタン価燃料に対応する第１制御セットと、低オクタン価燃料に対応する第２制御セットとの２種類の制御セットを記憶している。第１制御セット及び第２制御セットは、燃料のオクタン価に対応して、燃費及び排気エミッション性能が最適になるよう、設定されている。例えば第１制御セットの点火タイミングは、第２制御セットの点火タイミングよりも進角側に設定されている。ＥＣＵ１０は、後述のアシスト熱量に基づいた制御によって、燃料のオクタン価を判定すると共に、判定した燃料のオクタン価に対応する制御セットを選択して、エンジン１の運転を制御する。

さらに、このＥＣＵ１０にはさらに、高オクタン価燃料に対応した制御セットにおいて、第１制御セットとは別に、全負荷時にエンジン１のトルクアップを図るために用意された、高トルク出力用の制御セット（第３制御セット）が設定されている。この第３制御セットは、燃料のオクタン価が、前述の特定高オクタン価の場合に選択されるようになっている。第１又は第２制御セットを構成する各制御目標は、本実施形態における「第１目標値」の例示である。また、第３制御セットを構成する各制御目標は、本実施形態における「第２目標値」の例示である。第１制御セットは、非特定高オクタン価用燃料の燃焼に際して選択される。

ＥＣＵ１０は、点火プラグが混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、燃焼室１７内で発生した熱量（以下、アシスト熱量ともいう）に基づいて、燃料のオクタン価を判定する。ＥＣＵ１０は、判定した燃料のオクタン価に対応する制御セットを選択して、エンジン１の運転を制御する。

ＥＣＵ１０はまた、アシスト熱量に基づいて、充填効率の上限（以下、限界Ｃｅともいう）を設定することもできる。ＥＣＵ１０は、充填効率を介して間接的に、燃焼室１７の中に導入される空気量である空気充填量を制御する。限界Ｃｅを設定することは、空気充填量の上限値（第１上限値）を設定することに等しい。

以下、アシスト熱量に基づいた燃料のオクタン価の判定ロジックと、同じくアシスト熱量に基づいた限界Ｃｅの設定ロジックとについて、順番に説明をする。

（燃料のオクタン価の判定ロジック）
次に、図５及び図６を参照しながら、燃料のオクタン価の判定ロジックについて説明をする。この判定ロジックは、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼形態を利用する。図３に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼は、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行って火炎伝播を伴う燃焼を開始させると共に、その燃焼による発熱及び／又は圧力上昇によって、未燃混合気が自己着火により燃焼する形態である。

ここで、点火プラグが混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに燃焼室１７内で発生した熱量は、前述のアシスト熱量に相当する。ＳＰＣＣＩ燃焼において、未燃混合気は、アシスト熱量を受けて自己着火する。燃料のオクタン価が低いと、当該燃料は自己着火しやすいため、アシスト熱量は少ない。逆に、燃料のオクタン価が高いと、当該燃料は自己着火しにくいため、アシスト熱量は多い。アシスト熱量と燃料のオクタン価との間には、相関がある。

図５は、アシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの関係を示すグラフ５０１を例示している。グラフ５０１は、本願発明者らが、エンジン１の運転状態（つまり、エンジン１の負荷、及び、環境温度）を変えながら実験を行うことによって得られたグラフである。グラフ５０１は、使用燃料が低オクタン価燃料である場合のグラフである。

グラフ５０１の縦軸は、アシスト熱量Ｑｓａを、燃焼室１７内に導入したガス量で割った値である。燃焼室１７内に導入されるガス量は、エンジン１の運転状態に応じて変化する。エンジン１の負荷が高くなると、燃焼室１７内に導入されるガス量は増える。グラフ５０１の縦軸は、アシスト熱量Ｑｓａを、燃焼室１７内に導入されるガス量によって正規化している。

ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて燃焼室１７内で発生した熱量を算出できる。ＥＣＵ１０は、図３に示すように、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、点火プラグ２５が混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングθｃｉまでに、燃焼室１７内で発生したアシスト熱量Ｑｓａを算出する。

グラフ５０１の横軸は、未燃混合気が自己着火したタイミングθｃｉである。未燃混合気が自己着火すると、圧力変化（ｄＰ／ｄθ）が変わる。ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、自己着火タイミングθｃｉを特定できる。

また、前述したように、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、混合気が自己着火してＳＰＣＣＩ燃焼が発生したことを把握できる。

グラフ５０１の丸は、エンジン１が運転する環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが最大の場合の計測値であり、グラフ５０１の三角は、環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが大の場合の計測値であり、グラフ５０１のひし形は、環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが小の場合の計測値である。また、グラフ５０１の四角は、環境温度が、標準よりも高い酷暑でかつ、充填効率Ｃｅが大の場合の計測値であり、グラフ５０１の逆三角は、環境温度が酷暑でかつ、充填効率Ｃｅが小の場合の計測値である。

グラフ５０１において直線５０１１－５０１５で示すように、正規化されたアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの間には相関がある。つまり、各直線５０１１－５０１５は全て、右上がりである。アシスト熱量Ｑｓａが多いと、自己着火タイミングθｃｉが遅角し、アシスト熱量Ｑｓａが少ないと、自己着火タイミングθｃｉが進角する。また、その相関関係は、エンジン１の運転状態毎に成立する。つまり、直線５０１１－５０１５は、エンジン１の運転状態毎に異なる。

ここで、環境温度の高低について比較をする。環境温度が高い場合（直線５０１４）は、環境温度が低い場合（直線５０１５）に比べて、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。環境温度が高いと、燃焼室１７の中に導入される吸気の温度が高い。吸気温度が高いと、燃焼室１７の中の温度が高くなって未燃混合気が自己着火しやすい。このため、吸気温度が高いと、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。

次に、充填効率Ｃｅの大小について比較をする。充填効率Ｃｅが大きい場合、つまり、エンジン１のトルクが大きい場合（直線５０１１、５０１２）は、充填効率Ｃｅが小さい場合、つまり、エンジン１のトルクが小さい場合（直線５０１５）に比べて、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。燃焼室１７の中に導入する空気量が多いと、当該空気の圧縮に伴い、燃焼室１７の中の温度が、より高くなる。燃焼室１７の中の温度が高くなると、未燃混合気は自己着火しやすい。そのため、充填効率Ｃｅが大きいと、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。

グラフ５０１において、各運転状態におけるアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの計測値を直線の統計モデルによって表現すると共に、当該直線の、特定クランク角（特定ＣＡ、例えば１５°ＡＴＤＣ）における切片を、各運転状態におけるモデルの代表値と定める。以下において、この代表値を、「等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）」と呼ぶ。

図５のグラフ５０１は、前述したように、使用燃料が低オクタン価燃料である場合の、正規化したアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの関係を例示している。図示は省略するが、本願発明者らは、使用燃料が高オクタン価燃料である場合も同様に、エンジン１の運転状態毎に、正規化したアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの相関関係が成立することを確認した。

図６は、グラフ５０１等に基づいて作成されるグラフ６０１を例示している。グラフ６０１の縦軸は、前述した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）である。グラフ６０１の横軸は、充填効率Ｃｅである。グラフ６０１は、エンジン１のさまざまな運転状態のデータを含んでいる。グラフ６０１はまた、使用燃料が高オクタン価燃料である場合のデータと、使用燃料が低オクタン価燃料である場合のデータとを含んでいる。

グラフ６０１の黒丸は、使用燃料が高オクタン価燃料でかつ、環境温度が標準の場合のデータであり、グラフ６０１の四角は、使用燃料が高オクタン価燃料でかつ、環境温度が酷暑の場合のデータである。グラフ６０１の白丸は、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、環境温度が標準の場合の結果であり、グラフ６０１の三角は、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、環境温度が酷暑の場合のデータである。グラフ６０１のバツ印は、使用燃料が高オクタン価燃料の場合に、高オクタン価燃料に対応する第１制御セットによって、エンジン１の運転を制御した場合のデータである。

グラフ６０１において曲線６０１１－６０１４で示すように、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの間には相関がある。つまり、充填効率Ｃｅが高いと、空気の圧縮に伴い燃焼室１７の中の温度が大きく上昇するから、等価温度上昇量は小さくなり、逆に、充填効率Ｃｅが低いと、等価温度上昇量が大きくなる。曲線６０１１－６０１４は全て、右下がりになる。また、高オクタン価燃料の使用時の曲線６０１１、６０１２と、低オクタン価燃料の使用時の曲線６０１３、６０１４とは相違する。同一の充填効率Ｃｅで比較した場合に、高オクタン価燃料の使用時は、低オクタン価燃料の使用時よりも、未燃混合気が自己着火しにくいため、等価温度上昇量は大きい。

また、等価温度上昇量と充填効率との相関関係は、環境温度毎に成立する。つまり、同一の充填効率Ｃｅで、酷暑時の曲線６０１２、６０１４と、標準時の曲線６０１１、６０１３とを比較した場合に、酷暑時は燃焼室１７の中の温度がより高くなるため、標準時よりも、等価温度上昇量が小さい。

グラフ６０１に示すように、使用燃料が高オクタン価燃料の場合の曲線６０１１、６０１２と、使用燃料が低オクタン価燃料の場合の曲線６０１３、６０１４とは異なる。そこで、エンジン１がＳＰＣＣＩ燃焼を行っている場合に、ＥＣＵ１０が、各種センサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と、充填効率Ｃｅとを算出すると共に、グラフ６０１において、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの点が、どこにプロットできるか、に基づいて、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価を判定することができる。

つまり、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの点が、例えば曲線６０１１の上に載れば、ＥＣＵ１０は、使用燃料が高オクタン価燃料であると判断できる。また、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの点が、例えば曲線６０１３の上に載れば、ＥＣＵ１０は、使用燃料が低オクタン価燃料であると判断できる。

また、高オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に低オクタン価燃料を注ぎ足す、又は、低オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に高オクタン価燃料を注ぎ足すと、燃料のオクタン価は、高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との中間のオクタン価になる。この場合、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの点は、グラフ６０１における曲線と曲線との間にプロットされる。ＥＣＵ１０は、線形補間によって、燃料のオクタン価、つまり、中間のオクタン価を判定することができる。

（限界Ｃｅの設定ロジック）
また、アシスト熱量が過度に少ない場合、燃焼室１７内の未燃混合気は、過度に自己着火しやすい状態にあるものと考えられる。この場合、プリイグニッションの発生が懸念される。図６の破線に示すように、アシスト熱量（図例では、等価温度上昇量）には、プリイグニッションの発生を回避するための下限６０１５が存在するものと考えられる。ここで、前述のように、アシスト熱量（図例では、等価温度上昇量）と充填効率Ｃｅとの間には相関がある。

したがって、高オクタン価燃料の場合の曲線６０１１、６０１２と、下限６０１５と、の交点を探索するとともに、その交点における充填効率を導出すれば、その充填効率は、高オクタン価燃料を使用した場合における、プリイグニッションの発生を回避するための上限とみなすことができる。

低オクタン価燃料、さらには中間のオクタン価を有する燃料の場合も同様である。算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの点が、例えば曲線６０１３の上に載った場合、その曲線６０１３と下限６０１５との交点における充填効率を導出することで、使用燃料が低オクタン価燃料の場合における、充填効率の上限を算出することができる。

（限界Ｃｅの設定装置）
図８は、アシスト熱量に基づいて限界Ｃｅを設定する設定装置の構成を例示している。この設定装置は、エンジン１の運転中に、オクタン価の判定と、限界Ｃｅの設定と、を逐次実行する。

図８に例示するように、設定装置は、前述した判定ロジックと設定ロジックを実行するための機能ブロックとして、アシスト熱量算出部１０５、フィッティング部１０６、等価温度上昇量算出部１０７、自着火特性算出部１０８、オクタン価判定部１０９、及び、限界Ｃｅ設定部を備えている。各機能ブロックは、ＥＣＵ１０に実装されている。

設定装置はまた、判定されたオクタン価に応じた制御を行うための機能ブロックとして、制御セット選択部１１０を備えている。制御セット選択部１１０は、ＥＣＵ１０に実装されている。

以下、各機能ブロックについて詳細に説明する。

アシスト熱量算出部１０５は、前述したアシスト熱量Ｑｓａを算出する。アシスト熱量算出部１０５は、筒内圧センサＳＷ５を含む各種センサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、アシスト熱量Ｑｓａを算出する（図３も参照）。アシスト熱量算出部１０５は、燃焼室１７の中で燃焼が行われる度にアシスト熱量Ｑｓａを算出する。

フィッティング部１０６は、アシスト熱量算出部１０５が算出したアシスト熱量Ｑｓａと、自着火タイミングθｃｉとの関係から、図５に示した統計モデルの直線を定める。具体的に、フィッティング部１０６は、符号１１１のグラフに例示するように、縦軸を正規化したアシスト熱量Ｑｓａとし、横軸を自己着火タイミングθｃｉとした平面上に、アシスト熱量算出部１０５が算出したアシスト熱量Ｑｓａと自着火タイミングθｃｉとの関係を示す複数の点をプロットする（グラフ１１１の黒丸参照）。フィッティング部１０６は、プロットした複数の点に基づいて、直線、つまり、統計モデルを定める。フィッティング部１０６は、例えば最小二乗法により直線を定めてもよい。尚、直線の傾きを所定の傾きに固定しておき、フィッティング部１０６は、直線の切片のみを定めてもよい。こうすることで、フィッティング部１０６の演算量が少なくなる。

等価温度上昇量算出部１０７は、フィッティング部１０６が定めた直線に基づいて、特定ＣＡの切片である等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）を算出する（グラフ１１１の白丸参照）。具体的に等価温度上昇量算出部１０７は、フィッティング部１０６が定めた直線と、特定ＣＡの縦線との交点を算出する。

自着火特性算出部１０８は、等価温度上昇量算出部１０７が算出した等価温度上昇量と、メモリ１０２に記憶しているマップ１１２とに基づいて、自着火特性を算出する。マップ１１２は、図６に示すグラフ６０１を９０°だけ反時計回りに回転させたものである。マップ１１２の詳細は、図７にも示す通りである。マップ１１２は、当該エンジン１について実験またはシミュレーションを行うことにより予め作成されかつ、メモリ１０２に記憶されている。マップ１１２は、使用燃料が高オクタン価燃料（特に、特定高オクタン価燃料）でかつ、エンジン１の環境温度が標準条件である場合の第１特性線７０１１と、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、エンジン１の環境温度が酷暑条件である場合の第２特性線７０１２と、を含んでいる。第１特性線７０１１は、混合気が最も自己着火しにくい場合に相当し、第２特性線７０１２は、混合気が最も自己着火しやすい場合に相当する。

自着火特性算出部１０８は、等価温度上昇量算出部１０７が算出した等価温度上昇量と、充填効率Ｃｅとの関係を示す点７０１３をマップ１１２にプロットし（マップ１１２の黒丸）、当該点７０１３を通る曲線７０１４を算出する（マップ１１２の破線参照）。自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４は、第１特性線７０１１から第２特性線７０１２までの間に定まる。自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４は、第１特性線７０１１に一致する場合、及び、第２特性線７０１２に一致する場合もある。

オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４に基づいて、燃料のオクタン価を判定する。より詳細に、オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４に基づいて、燃料のオクタン価を推定する。オクタン価判定部１０９はまた、今回推定したオクタン価を、メモリ１０２に記憶しているオクタン価に反映させることにより、メモリ１０２に記憶されているオクタン価を更新する。オクタン価判定部１０９は、エンジン１がＳＰＣＣＩ燃焼を行っている間は、オクタン価の更新を逐次行う。

先ず、オクタン価判定部１０９によるオクタン価の推定について説明する。オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４が、第１特性線７０１１に一致する場合は、使用燃料は、高オクタン価燃料（特に、特定高オクタン価燃料）であると推定する。オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４が、第２特性線７０１２に一致する場合は、使用燃料は、低オクタン価燃料であると推定する。

オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４が、図７に破線で例示するように、第１特性線７０１１と第２特性線７０１２との間に位置する場合は、燃料のオクタン価を線形補間により算出する（図７の矢印参照）。この場合、オクタン価判定部１０９は、使用燃料は、特定高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との中間のオクタン価を有する燃料（例えば、高オクタン価燃料のうち、特定高オクタン価燃料よりもオクタン価の低い高オクタン価燃料）であると推定する。

ここで、オクタン価判定部１０９は、オクタン価の推定の際に、温度補正を行う。つまり、吸気温度が高い場合、及び／又は、エンジン１の水温が高い場合は、燃焼室１７の中のガスの温度が高くなるため、混合気は自着火しやすい。この場合、燃料のオクタン価が、見かけ上、低くなる。オクタン価判定部１０９は、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて、推定したオクタン価を補正する。具体的に、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温が高いと、オクタン価判定部１０９は、推定したオクタン価が高くなるように補正する。吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温が低いと、オクタン価判定部１０９は、推定したオクタン価が低くなるように補正する。

なお、オクタン価判定部１０９が、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて推定したオクタン価を補正する代わりに、自着火特性算出部１０８が、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて、自着火特性を補正してもよい。

オクタン価判定部１０９は、更新されたオクタン価が、所定の第１閾値（閾値）以上であるか否かを判定する。そして、第１閾値以上と判定された回数が、所定回数（例えば３００回）以上となった場合、オクタン価判定部１０９は、燃料のオクタン価は特定高オクタン価（例えば１００ＲＯＮ）であると判定する。なお、第１閾値及び所定回数の値は、メモリ１０２に事前に記憶されている。第１閾値は、好ましくは９９．０ＲＯＮ以上に設定され、さらに好ましくは９９．５ＲＯＮ以上に設定される。この設定は、特定高オクタン価を１００ＲＯＮとした場合に、取り分け有効となる。

また、オクタン価判定部１０９は、更新されたオクタン価が第１閾値未満だった場合、そのオクタン価が所定の第２閾値以上であるか否かを判定する。そして、第２閾値以上と判定された場合、オクタン価判定部１０９は、燃料のオクタン価は、特定高オクタン価に比してオクタン価の低い高オクタン価（例えば９６ＲＯＮ）であると判定する（つまり、前述の非特定高オクタン価であると判定する）。なお、第２閾値の値は、メモリ１０２に事前に記憶されている。第２閾値は、少なくとも第１閾値よりも低く設定される。

また、オクタン価判定部１０９は、更新されたオクタン価が第２閾値未満だった場合、オクタン価判定部１０９は、燃料のオクタン価は、低オクタン価（図例では９１ＲＯＮ）であると判定する。

なお、オクタン価判定部１０９は、プリイグニッションの発生が実測又は予測された場合には、判定したオクタン価の高低（より具体的には、第１及び第２閾値との大小関係）にかかわらず、該オクタン価は第１閾値未満であるとみなす。この場合、オクタン価は９６ＲＯＮ又は９１ＲＯＮと判定されることになる。

限界Ｃｅ設定部１１１は、アシスト熱量、ひいては自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線に基づいて、限界Ｃｅを設定する。以下、アシスト熱量に基づいた限界Ｃｅを「第２限界Ｃｅ」とも呼称する。限界Ｃｅ設定部１１１が第１限界Ｃｅを設定することで、間接的に空気充填量の上限（第１上限値）が設定されることになる。

限界Ｃｅ設定部１１１は、アシスト熱量以外の指標に基づいて限界Ｃｅを設定することもできる。以下、アシスト熱量に基づいた限界Ｃｅを「第２限界Ｃｅ」とも呼称する。限界Ｃｅ設定部１１１が第２限界Ｃｅを設定することで、前述の第１上限値と同様に、間接的に空気充填量の上限（第２上限値）が設定されることになる。

限界Ｃｅ設定部１１１が第１限界Ｃｅを設定するか、或いは、第２限界Ｃｅを設定するかの選択は、オクタン価判定部１０９によって判定されたオクタン価に基づいて行うことができる。

具体的に、限界Ｃｅ設定部１１１は、判定したオクタン価が特定高オクタン価である場合には、アシスト熱量に基づいた第１限界Ｃｅと、他の指標に基づいた第２限界Ｃｅとを両方とも算出する。限界Ｃｅ設定部１１１は、第１限界Ｃｅ及び第２限界Ｃｅのうち、より小さな一方を限界Ｃｅに設定する。

一方、限界Ｃｅ設定部１１１は、判定したオクタン価が特定高オクタン価ではなかった場合には、アシスト熱量以外の指標に基づいて第２限界Ｃｅを算出する。限界Ｃｅ設定部１１１は、第２限界Ｃｅを限界Ｃｅに設定する。ＥＣＵ１０は、充填効率ひいては空気充填量が、そうして設定された限界Ｃｅ以下となるように、空気量調整装置としてのスロットル弁４３を制御する。

なお、限界Ｃｅ設定部１１１はまた、今回設定した限界Ｃｅを、メモリ１０２に記憶している限界Ｃｅに上書きすることにより、メモリ１０２に記憶される限界Ｃｅを更新する。限界Ｃｅ設定部１１１は、エンジン１がＳＰＣＣＩ燃焼を行っている間は、限界Ｃｅの更新を逐次行う。ＥＣＵ１０は、充填効率ひいては空気充填量が、そうして更新された限界Ｃｅ以下となるように、空気量調整装置としてのスロットル弁４３を制御する。

第１限界Ｃｅ算出に際し、限界Ｃｅ設定部１１１は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線に基づいた演算を実行する。より詳細に、限界Ｃｅ設定部１１１は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４に基づいて、第１限界Ｃｅを算出する。

先ず、限界Ｃｅ設定部１１１は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線７０１４と、アシスト熱量の下限を示す直線７０１５と、の交点７０１７を探索する。次いで、限界Ｃｅ設定部１１１は、その交点７０１７における充填効率の値を導き出す（図７の破線７０１６を参照）。限界Ｃｅ設定部１１１は、破線７０１６が示す充填効率の値を第１限界Ｃｅに設定する。

第２限界Ｃｅ算出に際し、限界Ｃｅ設定部１１１は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性以外の指標に基づいた演算を実行する。より詳細に、限界Ｃｅ設定部１１１は、燃焼室１７の中に導入される吸気の温度（吸気温度）、及び、エンジン１の冷却水の温度（以下、単に「冷却水温」ともいう）の少なくとも一方に基づいて限界Ｃｅを算出する。本実施形態に係る限界Ｃｅ設定部１１１は、吸気温度と冷却水温の双方に基づいて限界Ｃｅを算出し、そうして算出された限界Ｃｅを第２限界Ｃｅに設定する。

制御セット選択部１１０は、前述の第１閾値、第２閾値及び所定回数を用いて判定された燃料のオクタン価に基づいて、エンジン１の運転状態に用いる制御セットを選択する。具体的に、制御セット選択部１００は、判定されたオクタン価が高オクタン価の場合（オクタン価が、例えば９６ＲＯＮ以上の場合）は、高オクタン価燃料に対応する第１又は第３制御セットを選択し、判定されたオクタン価が低オクタン価の場合（オクタン価が、例えば９６未満の場合）は、低オクタン価燃料に対応する第２制御セットを選択する。

ここで、制御セット選択部１００は、判定されたオクタン価が高オクタン価の場合、そのオクタン価が特定高オクタン価である場合には第３制御セットを選択し、判定されたオクタン価が特定高オクタン価でない場合には第１制御セットを選択する。

ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価に応じて選択された制御セットに従って、少なくとも、インジェクタ６の燃料噴射タイミング、点火プラグ２５の点火タイミング、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３の位相角、排気電動Ｓ－ＶＴ２４の位相角、及び、スワールコントロール弁５６の開度をそれぞれ制御する。その結果、エンジン１は、使用燃料のオクタン価に応じて、常に、燃費及び排気エミッション性能が最適になる。また、使用燃料のオクタン価にかかわらず、エンジン１は、燃焼騒音を抑制できる。

なお、各制御セットにおいてデバイス毎に設定される制御目標は、燃料のオクタン価に加えて、エンジン１の運転状態に応じて設定されている。具体的に、各制御目標は、少なくとも、エンジン１の負荷及び回転数に応じて変化する。

エンジン１の運転中、オクタン価の判定結果は、逐次、変動し得る。例えば、使用燃料が高オクタン価燃料であったとしても、第１制御セットと第３制御セットとの間で切り替えが起こり得る。

ところが、各制御目標は、デバイス単位で切り替わるのではなく、制御セット単位で全てが切り換えられる。このため、例えば、吸気弁２１の開弁タイミングは制御セットの切り替えの前後であまり変わらないが、噴射タイミングは制御セットの切り替えの前後で大きく異なる場合がある。制御セットの切り替えの前後でデバイスの制御量が大きく異なると、トルクショックが発生したり、変更までに時間がかかって、ノッキングなどの異常燃焼が発生したりするおそれがある。

そこで、ＥＣＵ１０は、第１制御セットから第３制御セットへの切替に際しては、エンジン１の運転状態が、第１制御セットを構成する各制御目標から第３制御セットを構成する各制御目標との差が所定値未満になる運転状態となるまで、第１制御セットから第３制御セットへの切替を未実行とする。

具体的に、ＥＣＵ１０は、第１制御セットから第３制御セットへの切替に際し、エンジン１の運転状態が、
（i）インジェクタ６の噴射タイミングの目標値の差が所定時間未満であるという条件
（ii）吸気弁２１の開弁タイミングの目標値の差が第１所定角度未満でありかつ排気弁２２の開弁タイミングの目標値の差が第２所定角度未満であるという条件
の（i）～（ii）の全てが満たされる運転状態となったタイミングで制御セットを切り替える。これにより、燃焼室１７内の状態が近いタイミングで制御セットが切り替えられるため、異常燃焼やトルクショックを抑制しつつ、制御セットを切り換えることができる。なお、燃料の噴射タイミングとは、インジェクタ６による燃料の噴射開始のタイミングを意味する。

各条件における所定値は、異常燃焼及びトルクショックの発生を十分に抑制可能な値に設定されている。第１所定角度及び第２所定角度は、例えばクランク角度で５°ＣＡに設定される。所定時間は、例えばクランク角度で１０°ＣＡ分の時間に設定されている。

しかしながら、第３制御セットから第１制御セットへの切替に際しては、相対的に高いオクタン価（特定高オクタン価）用の制御セットから、相対的に低いオクタン価（非特定高オクタン価）用の制御セットへの切り替えになるため、この切替を可及的速やかに実行しなくては、特定高オクタン価燃料用の第３制御セットによって、非特定高オクタン価燃料を燃焼させることになる。この場合、燃焼室１７内の混合気が過度に圧縮着火し易い状態となり、プリイグニッションを招く可能性がある。

そこで、ＥＣＵ１０は、第３制御セットから第１制御セットへの切替に際しては、エンジン１の運転状態に応じた第３制御セットにおける各制御目標と、同じ運転状態に応じた第１制御セットにおける各制御目標との差にかかわらず、第３制御セットから第１制御セットへの切替を実行する。これにより、可及的速やかに制御セットが切り替えられるため、プリイグニッションの発生を抑制することができる。

ＥＣＵ１０はまた、限界Ｃｅ設定部１１１が設定した限界Ｃｅ以下になるように、空気量調整部としてのスロットル弁４３を制御する。具体的に、ＥＣＵ１０は、判定したオクタン価が所定の第１閾値（閾値）以上の場合（つまり、オクタン価が特定高オクタン価の場合）には、空気充填量を第１上限値以下に収めるべく、充填効率が第１限界Ｃｅ以下になるようにスロットル弁４３を制御する。

さらに詳細には、ＥＣＵ１０は、判定したオクタン価が所定の第１閾値（閾値）以上の場合には、空気充填量を第１及び第２上限値のうち相対的に小さい一方の上限以下に収めるべく、充填効率が第１限界Ｃｅ及び第２限界Ｃｅのうち相対的に小さい一方の限界Ｃｅ以下になるようにスロットル弁４３を制御する。

また、ＥＣＵ１０は、判定したオクタン価が第１閾値（閾値）未満の場合（つまり、オクタン価が非特定高オクタン価又は低オクタン価の場合）には、空気充填量を第２上限値以下に収めるべく、充填効率が第２限界Ｃｅ以下になるようにスロットル弁４３を制御する。

スロットル弁４３の制御量の目標値は、前述した第１制御セット、第２制御セット及び第３制御セットに含めてもよいし、含めなくてもよい。以下の説明では、スロットル弁４３の制御量の目標値を第１～第３制御セットに含めない場合について説明する。

（制御フローの具体例）
図９は、ＥＣＵ１０が実行する制御であって、アシスト熱量に基づいたエンジン１の制御手順を例示している。図９のフローは、イグニッションをオンにするとスタートする。スタート後のステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、メモリ１０２に記憶されているオクタン価に基づいて、対応する制御セットを選択し、エンジン１の運転を制御する。

続くステップＳ２において、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５からの計測信号、つまり、燃焼室１７の中の圧力波形の情報を取得する。

ステップＳ３においてＥＣＵ１０は、図３に例示する圧力波形に基づいて、自己着火タイミングθｃｉを算出し、続くステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、圧力波形に基づいて、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたか否かを判断する。ステップＳ４の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５に進み、ＮＯの場合、プロセスはリターンする。燃料のオクタン価の判定は、ＳＰＣＣＩ燃焼時のみ、実行可能である。

ＥＣＵ１０はまた、エンジン１の運転状態が、領域Ａ２又は領域Ａ３にある場合に、燃料のオクタン価の判定を行ってもよい（図４参照）。ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態が、領域Ａ４にある場合、換言すると、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合は、燃料のオクタン価の判定を行わない。こうすることでＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価を精度良く判定できる。

ステップＳ５においてＥＣＵ１０は、充填効率Ｃｅが下限値以上であるか否かを判断する。図６に例示するように、等価温度上昇量と充填効率との関係において、充填効率Ｃｅが低いと、曲線６０１１－６０１４が互いに近づいてしまう。この場合、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価を誤判定する恐れがある。そこで、ＥＣＵ１０は、充填効率Ｃｅが下限値よりも小さい場合は、燃料のオクタン価の判定を行わない。オクタン価の判定可能な下限負荷が存在する。ステップＳ５の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ６に進み、ステップＳ５の判断がＮＯの場合、プロセスはリターンする。このことにより、使用燃料のオクタン価の誤判定が抑制される。

ステップＳ６において、ＥＣＵ１０は、前述したように、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、アシスト熱量Ｑｓａを算出する。続くステップＳ７において、ＥＣＵ１０は、算出されたアシスト熱量Ｑｓａと、自着火タイミングθｃｉとの関係を示す複数の点に基づいて、直線の統計モデルを定める（図７のグラフ１１１参照）。つまり、ＥＣＵ１０は、複数の点に対して直線をフィットさせる。

ステップＳ８においてＥＣＵ１０は、ステップＳ７で定めた直線の統計モデルに基づいて、当該直線の、特定ＣＡにおける切片である等価温度上昇量を算出する。そして、ステップＳ９においてＥＣＵ１０は、算出した等価温度上昇量と、メモリ１０２が記憶しているマップ１１２とに基づいて、自着火特性を算出すると共に、自着火特性から、燃料のオクタン価を推定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ１０は、推定したオクタン価と、第１及び第２閾値とを比較することで、推定されたオクタン価を判定する。このステップＳ１１では、図１０に示すフローが実行される。図１０は、燃料のオクタン価の判定手順を例示するフローチャートである。

図１０に示すフローが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、自着火特定に基づいて推定されたオクタン価を読み込む。

続くステップＳ１０２において、ＥＣＵ１０は、推定されたオクタン価が、第１閾値以上であるか否かを判定する。第１閾値は、前述のようにオクタン価が特定高オクタン価であるか否かを判定するための所定閾値である。第１閾値は、例えば、９９．５ＲＯＮに設定される。この判定がＮＯの場合、制御プロセスはステップＳ１０３へ進む一方、判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１０は、推定されたオクタン価が、第２閾値以上であるか否かを判定する。第２閾値は、前述のように、オクタン価が低オクタン価であるか否かを判定するための、第２の所定閾値である。この判定がＮＯの場合、制御プロセスは、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、オクタン価が低オクタン価（図例では９１ＲＯＮ）であると判定する。

一方、ステップＳ１０３の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１０は、オクタン価は高オクタン価に分類されるものの、前述の特定高オクタン価ほどには高くない程度のオクタン価である（図例では９６ＲＯＮ）であると判定する。

また、ステップＳ１０２からステップＳ１０５へ進んだ場合、ＥＣＵ１０は、オクタン価が第１閾値以上であると判定された回数Ｎと、所定回数と、比較する。回数Ｎは、メモリ１０２に記憶されており、燃料が給油される度にリセットされるようになっている。ＥＣＵ１０は、回数Ｎが所定回数以上であるか否かを判定する。この判定がＮＯの場合、制御プロセスは、ステップＳ１０６へ進む。このステップＳ１０６において、ＥＣＵ１０は、回数Ｎをカウントアップする。回数Ｎがカウントアップされると、制御プロセスはステップＳ１０７へ進む。この場合、オクタン価は、高オクタン価に分類されるものの、特定高オクタン価ほどには高くないと判定されることになる。

一方、ステップＳ１０５の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８において、ＥＣＵ１０は、プリイグニッションが実測又は予測されたか否かを判定する。この判定は、例えば、燃焼室１７内の圧力波形に基づいて行うことができる。

ステップＳ１０８の判定がＮＯの場合、制御プロセスは、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、ＥＣＵ１０は、オクタン価が特定高オクタン価（図例では１００ＲＯＮ）であると判定する。

一方、ステップＳ１０８の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１０は、オクタン価は高オクタン価に分類されるものの、前述の特定高オクタン価ほどには高くない程度のオクタン価である（図例では９６ＲＯＮ）であると判定する。

このように、ＥＣＵ１０は、オクタン価が第１閾値であることが所定回数にわたって連続して計測され、かつ、プリイグも発生していないと判断される場合に限り、オクタン価が特定高オクタン価であると判定するように構成されている。このように構成することで、オクタン価の誤判定を抑制し、使用燃料が特定高オクタン価燃料であることをより確実に判定することが可能となる。

ＥＣＵ１０がステップＳ１０９、ステップＳ１０７又はステップＳ１０４に係る処理を終えると、制御プロセスは、図１０のステップＳ１１からステップＳ１２に進む。このステップＳ１２では、図１１に示すフローが実行される。図１１は、限界Ｃｅの設定手順を例示するフローチャートである。

図１１に示すフローが開始されると、まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１０は、各種のセンサＳＷ１－ＳＷ１１が出力する計測信号を読み込む。

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１０は、少なくともアクセル開度センサＳＷ８から入力される計測信号に基づいて、エンジン１の目標負荷を算出する。ＥＣＵ１０はまた、クランク角センサＳＷ７から入力される計測信号に基づいて、エンジン回転数を検出する。

ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０２で算出された目標負荷に基づいて、この目標負荷を実現するために必要な充填効率の目標値（目標Ｃｅ）を算出する。ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、図１０に示すフローによって判定されたオクタン価を読み込む。また、このステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、オクタン価の推定に用いたアシスト熱量も読み込む。

ステップＳ２０５において、ＥＣＵ１０は、アシスト熱量以外の指標、具体的には吸気温度及び冷却水温に基づいて、第２限界Ｃｅを算出する。

ステップＳ２０６において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０４で読み込んだオクタン価が特定高オクタン価（図例では１００ＲＯＮ）であるか否かを判定する。この判定がＮＯの場合、制御プロセスはステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３において、ＥＣＵ１０は、限界Ｃｅを第２限界Ｃｅに設定する。この設定が完了すると、制御プロセスは、ステップＳ２１０へ進む。

一方、ステップＳ２０６の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０３で算出された目標負荷が所定負荷を上回るか否かを判定する。この判定は、目標負荷が全負荷、又は、実質的に全負荷に近い負荷であるか否かを定めるものである。この判定がＮＯの場合、制御プロセスは、前述したステップＳ２１３へ進む。

一方、ステップＳ２０７の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０４で読み込んだアシスト熱量に基づいて、前述のように第１限界Ｃｅを設定する。

ステップＳ２０９において、ＥＣＵ１０は、第１限界Ｃｅと第２限界Ｃｅの大きさを比較する。ＥＣＵ１０は、第１及び第２限界Ｃｅのうち、相対的に小さい一方を限界Ｃｅに設定する。

ステップＳ２０９から続くステップＳ２１０において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０３で設定した目標Ｃｅと、ステップＳ２０９又はステップＳ２１３で設定した限界Ｃｅと、を比較する。ＥＣＵ１０は、目標Ｃｅが限界Ｃｅを上回るか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合には、制御プロセスは、ステップＳ２１１に進む。この場合、ＥＣＵ１０は、限界Ｃｅに一致するように目標Ｃｅを低下させる。一方、ステップＳ２１０の判定がＮＯの場合には、制御プロセスは、ステップＳ２１１をスキップしてステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１２において、ＥＣＵ１０は、限界Ｃｅとの比較を経た目標Ｃｅを実現するようにスロットル弁４３の目標開度を設定する。

つまり、図１１に示す制御例において、ＥＣＵ１０は、目標負荷が全負荷かつオクタン価が特定高オクタン価の場合には、第１及び第２限界Ｃｅのうち、相対的に小さい一方を限界Ｃｅに設定する一方、目標負荷が全負荷ではない場合、又は、オクタン価が高オクタン価以外の場合には、第２限界Ｃｅを限界Ｃｅに設定する。ＥＣＵ１０は、スロットル弁４３の開閉を通じて実現される充填効率が限界Ｃｅ以下となるように、スロットル弁４３の目標開度を設定する。

その後、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２１２で設定された目標開度を実現するようにスロットル弁４３を制御する。これにより、ＥＣＵ１０は、充填効率が限界Ｃｅを上回らないように、充填効率、ひいては空気充填量を制御することができる。

ＥＣＵ１０がステップＳ２１２に係る処理を終えると、制御プロセスは、図１０のステップＳ１２からステップＳ１３に進む。このステップＳ１３では、図１２に示すフローが実行される。図１２は、制御セットの切替手順を例示するフローチャートである。

図１２に示すフローが開始されると、まず、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ１０は、図１０に示すフローによって判定されたオクタン価を読み込む。

続くステップＳ３０２において、ＥＣＵ１０は、オクタン価が特定高オクタン価（図例では１００ＲＯＮ）であるか否かを判定する。この判定がＮＯの場合、制御プロセスはステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価が非特定高オクタン価（例えば、９６ＲＯＮ）の場合には第１制御セットを選択する一方、燃料のオクタン価が低オクタン価（例えば、９１ＲＯＮ）の場合には第２制御セットを選択してリターンする。

一方、ステップＳ３０２の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスは、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３において、ＥＣＵ１０は、現在のエンジン１の運転状態において、非特定高オクタン価燃料用の制御セットである第１制御セットにおける吸気弁２１の開弁タイミングの制御目標と、特定高オクタン価燃料用の制御セットである第３制御セットにおける吸気弁２１の開弁タイミングの制御目標との差が、第１所定角度未満であるか否かを判定する。制御目標の差が第１所定角度未満の場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）には、制御プロセスはステップＳ３０４に進む一方、制御目標の差が第１所定角度以上の場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）には、制御プロセスは前述したステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０４において、ＥＣＵ１０は、現在のエンジン１の運転状態において、第１制御セットにおける排気弁２２の開弁タイミングの制御目標と、第３制御セットにおける排気弁２２の開弁タイミングの制御目標との差が、第２所定角度未満であるか否かを判定する。制御目標の差が第２所定角度未満の場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）には、制御プロセスはステップＳ３０５に進む一方、制御目標の差が第２所定角度以上の場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）には、制御プロセスはステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０５において、ＥＣＵ１０は、現在のエンジン１の運転状態において、第１制御セットにおける燃料の噴射タイミングの制御目標と、第３制御セットにおける燃料の噴射タイミングの制御目標との差が、所定時間未満であるか否かを判定する。制御目標の差が所定時間未満の場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）には、制御プロセスはステップＳ３０６に進む一方、制御目標の差が所定時間以上の場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）には、制御プロセスはステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０６において、ＥＣＵ１０は、特定高オクタン価（例えば、１００ＲＯＮ）を有する特定高オクタン価燃料用の第３制御セットを選択してリターンする。

つまり、オクタン価が、当初、９６ＲＯＮと判定されていた場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３０７に係る処理を実行することで、第１制御セットを選択することになる。その後、オクタン価の判定結果が９６ＲＯＮから１００ＲＯＮに変化した場合、ＥＣＵ１０は、第１制御セットから第３制御セットへと切り替えようとするものの、ステップＳ３０３、ステップＳ３０４及びステップＳ３０５に係る条件が全て満たされるまで、第１制御セットから第３制御セットへの切替を保留する（未実行とする）ことになる。

一方、オクタン価の判定結果が１００ＲＯＮから９６ＲＯＮに変化した場合、制御プロセスは、ステップＳ３０３、ステップＳ３０４及びステップＳ３０５に係る処理をスキップして、ステップＳ３０２からステップＳ３０７へ進むことになる。この場合、ＥＣＵ１０は、第３制御セットから第１制御セットへの切替を可及的速やかに、遅滞なく行うことになる。

こうした処理は、当初９１ＲＯＮと判定されていた場合も同様である。ＥＣＵ１０は、クタン価の判定結果が９１ＲＯＮから１００ＲＯＮに変化した場合、ＥＣＵ１０は、第２制御セットから第３制御セットへと切り替えようとするものの、ステップＳ３０３、ステップＳ３０４及びステップＳ３０５に係る条件が全て満たされるまで、第２制御セットから第３制御セットへの切替を保留する（未実行とする）ことになる。

一方、オクタン価の判定結果が１００ＲＯＮから９１ＲＯＮに変化した場合、制御プロセスは、ステップＳ３０３、ステップＳ３０４及びステップＳ３０５に係る処理をスキップして、ステップＳ３０２からステップＳ３０７へ進むことになる。この場合、ＥＣＵ１０は、第２制御セットから第１制御セットへの切替を可及的に速やかに、遅滞なく行うことになる。

なお、図１２に例示するフローは、第３制御セットと第１又は第２制御セットとの間の切り替えに加えて、第１制御セットと第２制御セットとの間の切り替えに際して行ってもよい。

例えば、ＥＣＵ１０による第１制御セットから第２制御セットへの切替は、エンジン１の運転状態が、第１制御セットを構成する各制御目標と、第２制御セットを構成する各制御目標との差が所定閾値未満となるような運転状態になったときに実行される。対して、ＥＣＵ１０による第２制御セットから第１制御セットへの切替は、各制御目標同士の差に関係なく、遅滞なく可及的に速やかに実行される。

また、各制御目標の差を参照するかわりに、運転状態を参照してもよい。つまり、ＥＣＵ１０は、オクタン価の判定結果が９１ＲＯＮ又は９６ＲＯＮから１００ＲＯＮに変化した場合、現在のエンジン１の運転状態が、第１又は第２制御セットを構成する各制御目標と、第３制御セットを構成する各制御目標と、の差が所定値未満になるような運転状態か否かを判定し、所定値未満になるような運転状態であると判定した場合に、第１又は第２制御セットから第３制御セットへの切り替えを実行する。このような構成を用いた場合、ＥＣＵ１０は、オクタン価の判定結果が１００ＲＯＮから９１ＲＯＮ又は９６ＲＯＮに変化した場合には、現在のエンジン１の運転状態にかかわらず、第３制御セットから第１又は第２制御セットへの切り替えを実行することになる。

（プリイグニッションの抑制について）
図７を参照しながら説明したように、本実施形態に係るＥＣＵ１０は、アシスト熱量の下限に対応する空気充填量の第１上限値（具体的には、充填効率の第１限界Ｃｅ）を算出することができる。

そして、ＥＣＵ１０は、図１１のステップＳ２０７及びステップＳ２０８に示すように、判定したオクタン価が所定の閾値（具体的には、図１０のステップＳ１０２における第１閾値）以上の場合には、第１限界Ｃｅ以下となる範囲内で、充填効率を介して空気充填量を調整する。例えば、第１限界Ｃｅ付近まで充填効率を高めることで、プリイグニッションの抑制と、エンジンのトルクアップと、を両立することができる。

また、図１１のステップＳ２１３に示すように、ＥＣＵ１０は、オクタン価が特定高オクタン価に未達の場合には、第２限界Ｃｅ以下となる範囲内で、充填効率を介して空気充填量を調整する。アシスト熱量とは異なる観点に基づいて算出した第２限界Ｃｅと、アシスト熱量に基づいた第１限界Ｃｅとを併用することで、より安全サイドに立った制御を実現することが可能となる。

詳しくは、ＥＣＵ１０は、吸気の温度、冷却水の温度等、エンジン１の環境要因を考慮して第２限界Ｃｅを算出する。アシスト熱量とは異なる観点に基づいて算出した上限を用いることで、より柔軟な制御を実現することが可能となる。

また、図１１のステップＳ２０９に示すように、ＥＣＵ１０は、第１限界Ｃｅ及び第２限界Ｃｅのうち、より少ない一方の上限値に基づいて、空気充填量、ひいては充填効率を制御する。これにより、プリイグニッションの発生をより確実に回避することが可能となる。

また、図９のステップＳ１０に示すように、ＥＣＵ１０は、アシスト燃料に基づいて、燃料のオクタン価も推定する。このように、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価と、充填効率の上限（第１限界Ｃｅ）と、を双方ともアシスト熱量の変化に追従させる。これにより、燃料のオクタン価に対応した第１限界Ｃｅを算出することができる。また、ＥＣＵ１０は、オクタン価及び第１限界Ｃｅを速やかに算出することができる。

また、図１２を用いて説明したように、ＥＣＵ１０は、第１又は第２制御セット、及び、第３制御セットを構成する各制御目標の差が所定値未満になる運転状態となるまで、オクタン価が相対的に低い燃料に適した第１又は第２制御セットからオクタン価が相対的に高い燃料に適した第３制御セットへの切替を保留する（未実行とする）。これにより、エンジン１のトルクアップを図りつつも、そのトルクアップ時に懸念されるトルクショックを抑制することが可能になる。

また、図１２を用いて説明したように、ＥＣＵ１０は、各制御目標の差にかかわらず、オクタン価が相対的に高い燃料に適した第３制御セットから、オクタン価が相対的に低い燃料に適した第１又は第２制御セットへの切替を実行する。これにより、第３制御セットの元でオクタン価が相対的に低い燃料を燃焼させ場合に懸念されるプリイグニッションの発生を抑制することができる。

また、図１２を用いて説明したように、ＥＣＵ１０は、プリイグニッションが発生した場合には、オクタン価の判定結果とは無関係に、オクタン価が相対的に低い燃料に適した制御セットを用いてエンジン１を制御する。これにより、プリイグニッションの発生を可及的速やかに抑制することが可能になる。

また、図１０のステップＳ１０２、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６等に示すように、ＥＣＵ１０は、判定したオクタン価が第１閾値以上の場合、該オクタン価が閾値以上となった回数をカウントアップする。そして、ＥＣＵ１０は、そうしてカウントアップされた回数が所定回数（例えば３００回）以上になったことを条件として、特定高オクタン価燃料に適した制御、すなわち、第１上限値としての第１限界Ｃｅに基づいたバイパス弁４３、及び、第３制御セットに基づいた各デバイスの制御を実行する。

このように、ＥＣＵ１０は、オクタン価が確実に高いと判断される場合に限り、特定高オクタン価燃料に適した制御を実行する。ＥＣＵ１０は、より安全サイドに立った制御を実行する。これにより、プリイグニッションの発生を回避しつつ、エンジンのトルクアップを図る上で有利になる。

１ エンジン
１０ ＥＣＵ（制御部）
１１ シリンダ
１７ 燃焼室
２５ 点火プラグ（点火部）
４３ スロットル弁（空気量調整部）
ＳＷ５ 筒内圧センサ（計測部）

Claims (10)

1. 燃焼室を形成するシリンダを有するエンジンと、
   前記燃焼室の中に導入される空気量である空気充填量を調整可能な空気量調整部と、
   前記エンジンに取り付けられかつ、前記燃焼室の中の混合気に点火する点火部と、
   前記エンジンに関係するパラメータの計測信号を出力する計測部と、
   前記計測信号に基づいて前記燃焼室に供給される燃料のオクタン価を判定するとともに、判定したオクタン価に応じた制御信号を、前記空気量調整部及び前記点火部に出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記点火部に所定のタイミングで前記混合気に点火させ、それによって、一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始し、その後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する部分自己着火燃焼が行われ、
   前記制御部は、前記計測信号を受けて、前記点火部が点火をしたタイミングから前記未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、前記燃焼室内で発生した燃料を算出すると共に、算出した熱量に基づいて、前記空気充填量の第１上限値を算出し、
   前記制御部は、前記判定したオクタン価が所定の閾値以上の場合には、前記空気充填量が前記第１上限値以下になるように、前記空気量調整部を制御する
   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、
   前記制御部は、前記計測信号を受けて、前記算出した熱量以外の指標に基づいて、前記空気充填量の第２上限値を算出し、
   前記制御部は、前記判定したオクタン価が前記閾値未満の場合には、前記空気充填量が前記第２上限値以下となるように、前記空気量調整部を制御する
   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、
   前記制御部は、前記燃焼室の中に導入される吸気の温度、及び、前記エンジンの冷却水の温度の少なくとも一方に基づいて、前記第２上限値を算出する
   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、前記判定したオクタン価が前記閾値以上の場合、前記第１上限値及び前記第２上限値のうち相対的に小さい一方の上限値以下となるように、前記空気量調整部を制御する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記算出した熱量に基づいて、前記燃料のオクタン価を判定する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記エンジンの燃焼制御に係る制御量の目標値として、前記閾値未満のオクタン価に対応した第１目標値と、前記閾値以上のオクタン価に対応した第２目標値と、を前記燃料のオクタン価に応じて切り替えるように構成され、
   前記第１目標値及び前記第２目標値は、前記燃料のオクタン価に加えて、前記エンジンの運転状態に応じて設定されており、
   前記制御部は、前記第１目標値から前記第２目標値への切替に際しては、前記エンジンの運転状態が、前記第１目標値と前記第２目標値との差が所定値未満になる運転状態となるまで、前記第１目標値から前記第２目標値への切替を未実行とする
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 請求項６に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記第２目標値から前記第１目標値への切替に際しては、前記エンジンの運転状態に応じた前記第１目標値と前記第２目標値との差にかかわらず、前記第２目標値から前記第１目標値への切替を実行する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
8. 請求項６又は７に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、プリイグニッションの発生が実測又は予測された場合には、前記判定したオクタン価の高低にかかわらず、該オクタン価は前記閾値未満であるとみなす
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記判定したオクタン価が所定の閾値以上の場合、該オクタン価が前記閾値以上となった回数をカウントアップし、該回数が所定回数以上になったことを条件として、前記第１上限値に基づいた前記空気量調整部の制御を実行する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
    前記閾値は、９９．０ＲＯＮ以上に設定される
    ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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