JP2022155348A

JP2022155348A - エンジン制御装置

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Publication number: JP2022155348A
Application number: JP2021058793A
Authority: JP
Inventors: 秀岳田中; Hidetake Tanaka; 康博四方; Yasuhiro Yomo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-13
Also published as: WO2022209707A1; US20240026834A1

Abstract

【課題】性状の異なる燃料を用いる場合において燃焼安定性の向上と燃費向上とを図る。【解決手段】ＥＣＵ６０は、燃料性状に関する指標として、耐ノッキングの余裕度合を示す第１指標と、正常な点火に必要となる必要点火エネルギを示す第２指標とを算出する指標算出部と、燃焼直前の筒内温度を制御する筒内温度制御として、第１指標に基づいて目標筒内温度を設定するとともに、その目標筒内温度に基づいて筒内温度を制御する第１制御部と、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御として、第２指標に基づいて目標ＥＧＲ率を設定するとともに、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ率を制御する第２制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

この明細書の開示はエンジン制御装置に関する。

エンジンから排出される排出ガスを再び吸気側に戻して再利用するＥＧＲによれば、気筒内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を削減しつつ、ポンピングロスを低減させて燃費の向上を図ることができる。また、特許文献１に記載の技術では、目標ＥＧＲ率が高くなるほど目標冷却液温を高く設定するとともに、目標ＥＧＲ率及び目標冷却液温が変動したときに、実際のＥＧＲ率を、即時には変動させず、目標冷却液温に追従する実際の冷却液温の変動の推移に応じて徐々に変動させている。これにより、ＥＧＲ率をできるだけ高めながら、混合気の燃焼の不安定化を防止するものとしている。

特開２０１４－８８７７９号公報

ところで、近年では、ガソリンに代わる代替燃料として、エタノール等のアルコールをガソリンに混合したアルコール混合燃料やアルコール１００％のアルコール燃料が提案されている。また、代替燃料はガソリンとは性状が異なる。この場合、上記のとおりＥＧＲの実施に伴い燃費向上が可能となるが、燃料性状が異なるものになると、十分な燃費向上効果が得られないことが懸念される。また、燃料性状が異なると、筒内での燃料気化に伴い筒内温度が過剰に低下することに起因して失火が生じ、燃焼変動が大きくなることが懸念される。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、性状の異なる燃料を用いる場合において燃焼安定性の向上と燃費向上とを図ることのできるエンジン制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための発明は、
筒内にて点火を行う点火装置と、排気を吸気通路側に還流させるＥＧＲ装置とを備える火花点火式のエンジンに適用され、
燃料性状に関する指標として、耐ノッキングの余裕度合を示す第１指標と、正常な点火に必要となる必要点火エネルギを示す第２指標とを算出する指標算出部と、
燃焼直前の筒内温度を制御する筒内温度制御として、前記第１指標に基づいて目標筒内温度を設定するとともに、その目標筒内温度に基づいて筒内温度を制御する第１制御部と、
前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御として、前記第２指標に基づいて目標ＥＧＲ率を設定するとともに、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ率を制御する第２制御部と、
を備える。

性状の異なる燃料では、ノッキングの発生を抑えつつ適正な点火を行わせる指標である耐ノッキングの余裕度合や、燃焼安定性を維持しつつＥＧＲを行う指標である必要点火エネルギが相違することが考えられる。また、エンジンにおいて、燃料の耐ノッキングの余裕度合や必要点火エネルギに応じてエンジン状態を制御することで、燃焼安定性の向上や燃費改善の実現が可能となる。

すなわち、耐ノッキングの余裕度合が大小異なると、筒内温度として許容される上限温度が異なり、耐ノッキングの余裕度合が大きいほど、ノッキング発生を抑えた状態で筒内温度を高めることが可能となる。筒内温度を高めることにより、エンジンでの燃焼安定性を高めることができる。また、正常な点火に必要となる必要点火エネルギが大小異なると、ＥＧＲ率の上限側のＥＧＲ限界が異なり、必要点火エネルギが小さいほど、ＥＧＲ限界が大きくなりＥＧＲ率を高めることが可能となる。ＥＧＲ率を高めることにより、燃費向上効果を高めることができる。

この点、本発明では、燃料性状に関する指標として、耐ノッキングの余裕度合を示す第１指標と、必要点火エネルギを示す第２指標とが算出される。そして、燃焼直前の筒内温度を制御する筒内温度制御において、第１指標に基づいて目標筒内温度が設定されるとともに、その目標筒内温度に基づいて筒内温度を制御する。また、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御において、第２指標に基づいて目標ＥＧＲ率が設定されるとともに、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ率を制御する。この場合、上記の筒内温度制御によれば、ノッキングや失火の発生を抑えて燃焼安定性の向上を図ることができる。また、上記のＥＧＲ制御によれば、ＥＧＲ率を好適に高めて燃費向上を図ることができる。その結果、性状の異なる燃料を用いる場合において燃焼安定性の向上と燃費向上とを図ることができる。

エンジン制御システムの概要を示す構成図。燃料性状に関する各指標の算出手順を示すフローチャート。（ａ）アルコール濃度とオクタン価との関係を示す図。（ｂ）アルコール濃度と蒸発潜熱との関係を示す図。（ｃ）アルコール濃度と層流燃焼速度との関係を示す図。（ａ）耐ノッキングの余裕度合を求めるための関係図。（ｂ）ＥＧＲ限界を求めるための関係図。（ｃ）筒内温度の上昇量の関係を示す図。（ｄ）ＥＧＲ限界伸長量の関係を示す図。燃料性状に関する各指標を用いた筒内温度制御とＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート。目標水温とトルクとの関係を示す図。目標ＥＧＲ率とトルクとの関係を示す図。

本実施形態のエンジン制御装置は、車両に搭載された火花点火式の多気筒エンジンに適用される。図１に示すように、エンジン１０は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４とを有しており、シリンダブロック１２の各気筒にはピストン１３が往復移動可能に収容されている。また、シリンダ内壁とシリンダヘッド１４とピストン１３とにより燃焼室１５が区画形成されている。燃焼室１５は、吸気バルブ１８を介して吸気通路１６に連通されるとともに、排気バルブ１９を介して排気通路１７に連通される。シリンダヘッド１４には、燃焼室１５内に燃料を直接噴射するインジェクタ２２と、燃焼室１５内にて燃料混合気に点火する点火プラグ２３とが設けられている。図示を省略するが、燃料供給システムは燃料タンクと燃料ポンプとを有しており、燃料タンク内の燃料が燃料ポンプにより高圧化され、その高圧燃料がインジェクタ２２から噴射されるようになっている。

吸気通路１６にはサージタンク２１が配置されている。サージタンク２１には、吸気管内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサ２４が設けられている。吸気通路１６のサージタンク２１よりも上流側にはスロットルバルブ２５が設けられている。排気通路１７には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒が設けられている。

シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４にはウォータジャケット４１が設けられており、ウォータジャケット４１において冷却液としてのエンジン冷却水が循環することによりエンジン１０が冷却される。また、ウォータジャケット４１内にエンジン冷却水の水温を検出するための水温センサ２６が設けられている。ウォータジャケット４１には、エンジン冷却水の循環経路５１が接続されている。循環経路５１には、ウォータポンプ４２、ラジエータ４３及び流路切替弁４４が設けられている。ウォータポンプ４２により、循環経路５１をエンジン冷却水が循環する。ラジエータ４３は、車両が走行するときの走行風等を用いてエンジン冷却水を冷却する。循環経路５１には迂回経路５２が接続されており、流路切替弁４４により、ラジエータ４３を通ってエンジン冷却水が循環する流路と、迂回経路５２を通ってエンジン冷却水が循環する流路、つまりはラジエータ４３を迂回してエンジン冷却水が循環する流路との切り替えが行われる。

エンジン１０には、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ装置３０が設けられている。ＥＧＲ装置３０は、排気通路１７と吸気通路１６のサージタンク２１とを接続するＥＧＲ通路３１を有しており、そのＥＧＲ通路３１にＥＧＲバルブ３２とＥＧＲクーラ３３とが設けられている。ＥＧＲバルブ３２の開度により、燃焼室１５内に流入する流入ガスにおける排気ガスの混入割合であるＥＧＲ率が調整される。

ＥＧＲクーラ３３は、エンジン冷却水を用いてＥＧＲガスを冷却する水冷式の冷却装置であり、循環経路５１から分岐された分岐経路５３にエンジン冷却水を流すことにより、ＥＧＲガスが冷却される。分岐経路５３には、ＥＧＲクーラ３３を通過するエンジン冷却水の流量を調節する調節弁４５が設けられており、ＥＧＲガスの冷却度合は調節弁４５の開度により調節される。

ＥＣＵ６０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置であり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ６０は、吸気圧センサ２４や不図示の回転速度センサ等から各種検出信号を入力し、その検出信号に基づいてインジェクタ２２及び点火プラグ２３の動作を制御するようになっている。

ＥＣＵ６０は、エンジン１０の燃焼安定性を高めるべく、燃焼直前における筒内（燃焼室１５内）の温度である筒内温度を制御する筒内温度制御と、ＥＧＲ装置３０によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御とを実施する。本実施形態では、筒内温度制御として、エンジン冷却水の温度（すなわちエンジン水温）を制御することとしており、エンジン水温を上昇させることにより筒内温度を上昇させる。具体的には、ＥＣＵ６０は、目標水温を設定するとともに、実水温を目標水温に一致させるべく、流路切替弁４４やウォータポンプ４２を制御する。例えば、目標水温はエンジン１０の要求トルクに基づいて設定され、高トルクであるほど低い温度に設定される。この場合、ＥＣＵ６０は、例えばエンジン水温を上昇させる際に、流路切替弁４４の制御により、エンジン冷却水をラジエータ４３を迂回させて流通させるか、ラジエータ４３に流入するエンジン冷却水の流量を減少させる。又は、ウォータポンプ４２によるエンジン冷却水の圧送量を少なくすることでエンジン水温を上昇させることも可能である。

筒内温度制御として、燃焼室１５に流入する吸気の温度を制御することも可能である。具体的には、ＥＣＵ６０は、目標吸気温度を設定するとともに、吸気温度を目標吸気温度に一致させるべく、ＥＧＲクーラ３３による冷却度合を調整することによりＥＧＲガスの温度を制御する。例えば、目標吸気温度はエンジン１０の要求トルクに基づいて設定され、高トルクであるほど低い温度に設定される。この場合、ＥＣＵ６０は、例えば吸気温度を上昇させる際に、調節弁４５の制御により、分岐経路５３を流れるエンジン冷却水を少なくしてＥＧＲクーラ３３によるＥＧＲガスの冷却度合を小さくする。

また、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ制御として、エンジン１０の要求トルクに基づいてＥＧＲバルブ３２の開度を制御することにより、ＥＧＲ率の制御を行う。具体的には、中負荷運転状態であり要求トルクが中程度となる場合に、目標ＥＣＵ率を高くしてＥＧＲ制御を行い、低負荷運転状態又は高負荷運転状態であり要求トルクが低い又は高い場合に、目標ＥＣＵ率を低くしてＥＧＲ制御を行う。

本実施形態では、エンジン１０において、ガソリン以外に、エタノール等のアルコールをガソリンに混合したアルコール混合燃料の使用が可能になっており、都度使用される燃料の性状に応じて筒内温度制御やＥＧＲ制御を実施する構成としている。具体的には、燃料性状が異なると、耐ノッキングの余裕度合や、正常な点火に必要となる必要点火エネルギが相違する。そのため、耐ノッキングの余裕度合を示す指標（第１指標）と、正常な点火に必要となる必要点火エネルギを示す指標（第２指標）とを用い、筒内温度制御やＥＧＲ制御を実施することが考えられる。

ただし本実施形態では、燃料性状に関する指標としての必要点火エネルギが、ＥＧＲ率の上限側の限界値であるＥＧＲ限界と相関があることに着目し、必要点火エネルギを示す指標としてＥＧＲ限界を算出することとしている。この場合、必要点火エネルギとＥＧＲ限界とは、必要点火エネルギが小さいほど、ＥＧＲ限界が大きくなり、逆に言えば必要点火エネルギが大きいほど、ＥＧＲ限界が小さくなる関係を有している。ＥＣＵ６０は、燃料性状に関する指標として耐ノッキングの余裕度合ＡとＥＧＲ限界Ｂとを算出し、それら各指標Ａ，Ｂに基づいて、筒内温度制御やＥＧＲ制御を実施する。

以下には、燃料性状に関する各指標の算出手順を、図２のフローチャートを用いて説明する。図２の処理は、ＥＣＵ６０により所定周期で繰り返し実行される。

図２において、ステップＳ１１では、燃料タンクへの燃料補給の直後であるか否かを判定する。この判定は、例えば燃料補給設備からの受信情報や、燃料タンク内の燃料量センサの検出情報、燃料補給口の開閉情報などに基づいて行われるとよい。燃料補給の直後であればステップＳ１２に進み、燃料補給の直後でなければ本処理を終了する。

ステップＳ１２では、使用する燃料の各性状値として、ノッキングのしにくさを示すオクタン価ＲＯＮ１、燃料が液体から気体に変化する際に吸収する熱量である蒸発潜熱ＨｏＶ１及び未燃混合気に対する火炎伝播の速度を示す層流燃焼速度ＳＬ１を算出する。このとき、燃料タンク内に残存していた燃料と新たに補給された燃料の種類が異なることが考えられ、残存燃料の性状値と補給燃料の性状値とに基づいて、燃料補給後の燃料の性状値が算出されるとよい。

ここでは、燃料タンク内の燃料として、ガソリン以外に、エタノール等のアルコールをガソリンに混合したアルコール混合燃料の使用を想定しており、燃料補給前に燃料タンク内に残存する燃料のアルコール濃度Ｘｏｌｄと、新たに補給される燃料のアルコール濃度Ｘａｄｄとに基づいて、補給後の燃料タンク内の燃料についてアルコール濃度Ｘｎｅｗを算出する。アルコール濃度Ｘｎｅｗは、下記の式１を用いて算出されるとよい。
Ｘｎｅｗ＝（Ｘｏｌｄ×Ｖｏｌｄ＋Ｘａｄｄ×Ｖａｄｄ）÷（Ｖｏｌｄ＋Ｖａｄｄ）（式１）
式１において、Ｖｏｌｄは、補給前の燃料タンク内の残存燃料量であり、Ｖａｄｄは、補給により追加された追加燃料量である。なお、追加燃料のアルコール濃度Ｘａｄｄと追加燃料量Ｖａｄｄは、例えば燃料補給設備から通信等により取得されるとよい。

そして、補給後の燃料について、アルコール濃度Ｘｎｅｗを加味しつつ、燃料性状値として、オクタン価ＲＯＮ１、蒸発潜熱ＨｏＶ１、層流燃焼速度ＳＬ１を算出する。具体的には、図３（ａ）の関係を用いてオクタン価ＲＯＮ１を算出し、図３（ｂ）の関係を用いて蒸発潜熱ＨｏＶ１を算出し、図３（ｃ）の関係を用いて層流燃焼速度ＳＬ１を算出する。図３（ａ）～（ｃ）によれば、アルコール濃度Ｘｎｅｗが高いほど、オクタン価ＲＯＮ１及び蒸発潜熱ＨｏＶ１、層流燃焼速度ＳＬ１がそれぞれ大きい値に算出される。

その後、ステップＳ１３では、オクタン価ＲＯＮ１、蒸発潜熱ＨｏＶ１、層流燃焼速度ＳＬ１に基づいて、ガソリンを基準とした耐ノッキングの余裕度合Ａ及び、ＥＧＲ限界Ｂを算出する。

耐ノッキングの余裕度合Ａの算出について、具体的には、ガソリンのオクタン価ＲＯＮ０を基準として、オクタン価ＲＯＮ０と、使用する燃料のオクタン価ＲＯＮ１との差ΔＲＯＮを算出する。そして、図４（ａ）に示す関係を用い、オクタン価の差ΔＲＯＮ及び、使用する燃料の蒸発潜熱ＨｏＶ１に基づいて、耐ノッキングの余裕度合Ａを算出する。このとき、オクタン価の差ΔＲＯＮが大きいほど、耐ノッキングの余裕度合Ａが大きくなる。また、蒸発潜熱ＨｏＶ１が大きいほど、筒内での温度低下が大きくなるため、耐ノッキングの余裕度合Ａが大きくなる。つまり、使用する燃料のアルコール濃度Ｘｎｅｗが高いほど、オクタン価の差ΔＲＯＮ及び蒸発潜熱ＨｏＶ１が高くなるため、耐ノッキングの余裕度合Ａは大きくなる。

ＥＧＲ限界Ｂの算出について、具体的には、ガソリンの層流燃焼速度ＳＬ０を基準として、ガソリンの層流燃焼速度ＳＬ０と、使用する燃料の層流燃焼速度ＳＬ１との差ΔＳＬを算出する。そして、図４（ｂ）に示す関係を用い、層流燃焼速度ＳＬの差ΔＳＬ及び、使用する燃料の蒸発潜熱ＨｏＶ１に基づいて、ＥＧＲ限界Ｂを算出する。このとき、層流燃焼速度ＳＬの差ΔＳＬが大きいほど、燃焼性が向上するためＥＧＲ限界Ｂが大きくなる。また、蒸発潜熱ＨｏＶ１が小さいほど、筒内の温度低下が小さくなり、燃焼性の悪化が抑えられるためＥＧＲ限界Ｂが大きくなる。

ステップＳ１４では、耐ノッキングの余裕度合Ａが０よりも大きいかを判定する。耐ノッキングの余裕度合Ａが０よりも大きいことは、現在使用している燃料がガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが拡大された燃料であることを意味する。耐ノッキングの余裕度合Ａが０よりも大きければ、ステップＳ１４に進む。耐ノッキングの余裕度合Ａが０よりも大きくなければ、本処理を終了する。

ステップＳ１５では、耐ノッキングの余裕度合Ａが拡大されていることに伴うＥＧＲ限界伸長量Ｃを算出する。ＥＧＲ限界伸長量Ｃは、耐ノッキングの余裕度合Ａの拡大に伴い筒内温度の昇温が可能となる場合にその昇温に応じてＥＧＲ率の上限値を増加側に伸長する増加幅である。このステップＳ１５では、例えば図４（ｃ）に示す関係を用い、耐ノッキングの余裕度合Ａに基づいて筒内温度の上昇量ΔＴを算出するとともに、例えば図４（ｄ）に示す関係を用い、筒内温度の上昇量ΔＴに基づいてＥＧＲ限界伸長量Ｃを算出する。この場合、耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいほど、筒内温度の上昇量ΔＴが大きい値に算出される。また、筒内温度の上昇量ΔＴが大きいほど、ＥＧＲ限界伸長量Ｃが大きい値に算出される。

なお、図４（ｃ），（ｄ）の関係を１つにまとめ、耐ノッキングの余裕度合Ａに基づいてＥＧＲ限界伸長量Ｃを算出することも可能である。

次に、燃料性状に関する各指標を用いた筒内温度制御とＥＧＲ制御について詳しく説明する。

本実施形態では、ガソリンを基準燃料とし、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンと比べて所定以上乖離しているか否かを判定するとともに、ＥＧＲ限界Ｂがガソリンと比べて所定以上乖離しているか否かを判定し、これらの判定結果に基づいて、ガソリン使用時とは異なる目標筒内温度による筒内温度制御と、ガソリン使用時とは異なる目標ＥＧＲ率によるＥＧＲ制御とを選択的に実施することとしている。より具体的には、ＥＣＵ６０は、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンよりも大きいか否かの判定結果と、ＥＧＲ限界Ｂがガソリンよりも大きいか否かの判定結果とに基づいて、ガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とを選択的に実施する。

また、ＥＣＵ６０は、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいと判定され、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きくないと判定された場合において、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとに基づいて、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施の可否を判定する。

図５は、燃料性状に関する各指標を用いた筒内温度制御及びＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ６０により所定周期で繰り返し実行される。

ステップＳ２１において、現在使用中の燃料の耐ノッキングの余裕度合Ａと、ＥＧＲ限界Ｂと、ＥＧＲ限界伸長量Ｃとを読み出す。

その後、ステップＳ２２では、耐ノッキングの余裕度合Ａが第１基準ＴＨ１よりも大きいか否かを判定し、ステップＳ２３では、ＥＧＲ限界Ｂが第２基準ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ２２，Ｓ２３が共に肯定された場合には、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２２，Ｓ２３が共に肯定されることは、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きく、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きいことを意味する。

ステップＳ２４では、耐ノッキングの余裕度合Ａに応じてガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとに応じてガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御との両方を実施する。ここで、筒内温度制御としてエンジン水温制御が実施される場合には、図６に示す関係を用いて目標水温を設定する。図６では、ガソリン使用時における水温制御の目標水温が実線で示され、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きい場合の目標水温が破線で示されている。この場合、ガソリンを基準として耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいほど、目標水温が高い温度に設定される。

また、ＥＧＲ制御において、図７に示す関係を用いて目標ＥＧＲ率を設定する。図７では、ガソリン使用時におけるＥＧＲ制御の目標ＥＧＲ率が実線で示され、ガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きい場合の目標ＥＧＲ率が破線で示されている。破線で示す目標ＥＧＲ率は、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとの和に基づき定められている。この場合、ガソリンを基準としてＥＧＲ限界Ｂが大きいほど、目標ＥＧＲ率が高い値に設定される。ちなみに、既述のとおりＥＧＲ限界Ｂは必要点火エネルギに相関があり、必要点火エネルギと目標ＥＧＲ率との関係で言えば、ガソリンを基準として必要点火エネルギが小さいほど、目標ＥＧＲ率を高い値に設定されるようになっている。

なお、図６では、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きい場合に、エンジンの要求トルクにかかわらず一定幅で目標水温を上昇させているが、要求トルクに応じて目標水温の上昇幅を可変としてもよい。また、図７では、ガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きい場合に、エンジンの要求トルクにかかわらず一定幅で目標ＥＧＲ率を上昇させているが、要求トルクに応じて目標ＥＧＲ率の上昇幅を可変としてもよい。

また、ステップＳ２２が肯定され、ステップＳ２３が否定された場合にはステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとの和が第３基準ＴＨ３よりも大きいか否かを判定する。つまり、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンよりも大きく、かつＥＧＲ限界Ｂがガソリンよりも大きくない場合に、ステップＳ２５の判定が行われる。

ステップＳ２５が肯定された場合にはステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、既述のとおり、耐ノッキングの余裕度合Ａに応じてガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとに応じてガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御との両方を実施する。

また、ステップＳ２５が否定された場合にはステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、ガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とのうち、筒内温度制御のみを実施する。この場合、図６に示す関係を用い、耐ノッキングの余裕度合Ａに基づいて目標水温を設定し、その目標水温に基づいてエンジン水温の制御を実施する。

つまり、ステップＳ２５では、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいと判定され、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きくないと判定された場合（ステップＳ２２がＹＥＳ、ステップＳ２３がＮＯの場合）において、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとに基づいて、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施の可否を判定する。そして、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施が許可される場合のみ、そのＥＧＲ制御を実施する（ステップＳ２４）。

ここで、ステップＳ２６では、ＥＧＲ限界ＢがＴＨ２以下であり、かつＢ＋ＣがＴＨ３以下であることから、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くしないようにしている。この場合、ガソリンに比べて必要点火エネルギが大きく、またＥＧＲ限界伸長量Ｃがさほど大きくないため、ＥＧＲ率を増加させることによる失火の発生が懸念される。これを考慮してガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くしないようにしたため、失火の発生に起因する燃焼変動の発生が抑制される。

ステップＳ２２が否定された場合には、ステップＳ２７においてＥＧＲ限界Ｂが第２基準ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ２７が肯定された場合にはステップＳ２８に進む、ステップＳ２８では、ガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とのうち、ＥＧＲ制御のみを実施する。この場合、図７に示す関係を用い、ＥＧＲ限界Ｂに基づいて目標ＥＧＲ率を設定し、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ制御を実施する。

ステップＳ２２が否定され、ステップＳ２７が肯定されることは、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きくなく、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きいことを意味する。この場合、目標水温を高くすることによるノッキングの発生が懸念される。これを考慮し、ステップＳ２８では、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするが、ガソリン使用時よりも目標水温を高くしないようにしたため、ＥＧＲ率を極力高めつつもノッキングの発生が抑制される。

ステップＳ２２，Ｓ２７が共に否定された場合には、そのまま本処理を終了する。この場合、使用燃料がガソリンであるとみなされるため、ガソリン使用時の筒内温度制御とＥＧＲ制御とを実施する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料性状に関する指標として、耐ノッキングの余裕度合Ａと、ＥＧＲ限界Ｂ（必要点火エネルギを示す指標）とが算出される。そして、燃焼直前の筒内温度を制御する筒内温度制御において、耐ノッキングの余裕度合Ａに基づいて目標筒内温度が設定されるとともに、その目標筒内温度に基づいて筒内温度を制御する。また、ＥＧＲ装置３０によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御において、ＥＧＲ限界Ｂに基づいて目標ＥＧＲ率が設定されるとともに、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ率を制御する。この場合、上記の筒内温度制御によれば、ノッキングや失火の発生を抑えて燃焼安定性の向上を図ることができる。また、上記のＥＧＲ制御によれば、ＥＧＲ率を好適に高めて燃費向上を図ることができる。その結果、性状の異なる燃料を用いる場合において燃焼安定性の向上と燃費向上とを図ることができる。

燃料のオクタン価ＲＯＮ１が高いほどノッキングが生じにくくなり、かつ燃料の蒸発潜熱ＨｏＶ１が高いほどノッキングが生じにくくなることから、これらオクタン価ＲＯＮ１と蒸発潜熱ＨｏＶ１とに基づいて耐ノッキングの余裕度合Ａを求めることができる。また、使用する燃料の層流燃焼速度ＳＬ１が大きいほどＥＧＲ限界Ｂが大きくなり（必要点火エネルギが小さくなり）、かつ燃料の蒸発潜熱ＨｏＶ１が低いほどＥＧＲ限界Ｂが大きくなることから、これら層流燃焼速度ＳＬ１と蒸発潜熱ＨｏＶ１とに基づいて必要点火エネルギ（ＥＧＲ限界Ｂ）を求めることができる。

耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいほど目標筒内温度を高い温度に設定し、必要点火エネルギが小さいほど前記目標ＥＧＲ率を高い値に設定するようにした。これにより、耐ノッキングの余裕度合Ａに応じて目標筒内温度を適正に設定できるとともに、必要点火エネルギに応じて目標ＥＧＲ率を適正に設定することができる。

ガソリンを基準燃料とし、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンと比べて所定以上乖離していることを判定するとともに、必要点火エネルギに相関するＥＧＲ限界Ｂがガソリンと比べて所定以上乖離していることを判定し、それらの判定結果に基づいて、ガソリン使用時とは異なる目標筒内温度による筒内温度制御と、ガソリン使用時とは異なる目標ＥＧＲ率によるＥＧＲ制御とを選択的に実施するようにした。これにより、都度の使用燃料の性状に応じて筒内温度制御とＥＧＲ制御とを適正に実施することができる。

ガソリンを基準燃料とするエンジンにおいて、ガソリンにアルコール等の異種燃料を混合した混合燃料が使用されることが考えられる。そして、エンジン１０での使用燃料において、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンよりも大きくなることや、ＥＧＲ限界Ｂがガソリンよりも大きいこと（換言すれば、必要点火エネルギがガソリンよりも小さいこと）を判定し、それらの判定結果に基づいて、ガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とを選択的に実施するようにした。これにより、ガソリンに異種燃料が混合された場合にも筒内温度制御とＥＧＲ制御とを適正に実施することができる。

耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンよりも大きいと判定され、かつＥＧＲ限界Ｂがガソリンよりも大きくない（換言すれば、必要点火エネルギがガソリンよりも小さくない）と判定された場合において、ＥＧＲ限界Ｂと、耐ノッキングの余裕度合Ａに応じて定められるＥＧＲ限界伸長量Ｃとに基づいて、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施の可否を判定するようにした。この場合、耐ノッキングの余裕度合Ａがガソリンよりも大きい場合には、その余裕度合Ａに応じてＥＧＲ率の上限値を高めること（すなわちＥＧＲ限界の伸長）が可能となる。そのため、ＥＧＲ限界Ｂがガソリンよりも大きくなくても、耐ノッキングの余裕度合Ａに応じてＥＧＲ率の上限値が高くなることを見込んで、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くすることが可能となる。これにより、燃費向上効果を得ることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいと判定され、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きくないと判定された場合（すなわち図５のステップＳ２２がＹＥＳ、ステップＳ２３がＮＯの場合）に、ＥＧＲ限界ＢとＥＧＲ限界伸長量Ｃとに基づいて、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施の可否の判定（ステップＳ２５）を行っているが、この判定を省略してもよい。この場合、ガソリンよりも耐ノッキングの余裕度合Ａが大きいと判定され、かつガソリンよりもＥＧＲ限界Ｂが大きくないと判定された場合には、ガソリン使用時よりも目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とのうち、筒内温度制御のみを実施する。

・上記実施形態では、燃料補給後のアルコール濃度Ｘｎｅｗを加味しつつ、燃料性状値として、オクタン価ＲＯＮ１、蒸発潜熱ＨｏＶ１、層流燃焼速度ＳＬ１を算出し、それら燃料性状値に基づいて、ガソリンを基準とした耐ノッキングの余裕度合Ａ及び、ＥＧＲ限界Ｂを算出していたが、これを変更してもよい。具体的には、アルコール濃度Ｘｎｅｗと耐ノッキングの余裕度合Ａとの関係及び、アルコール濃度ＸｎｅｗとＥＧＲ限界Ｂとの関係を予めマップ等に記憶しておき、アルコール濃度Ｘｎｅｗから耐ノッキングの余裕度合Ａ及び、ＥＧＲ限界Ｂを直接算出してもよい。

・本発明は、車両用のエンジンだけでなく、車両用以外のエンジンにも適用できる。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

・１０…エンジン、２３…点火プラグ、３０…ＥＧＲ装置、６０…ＥＣＵ

Claims

筒内にて点火を行う点火装置（２３）と、排気を吸気通路側に還流させるＥＧＲ装置（３０）とを備える火花点火式のエンジン（１０）に適用され、
燃料性状に関する指標として、耐ノッキングの余裕度合を示す第１指標と、正常な点火に必要となる必要点火エネルギを示す第２指標とを算出する指標算出部と、
燃焼直前の筒内温度を制御する筒内温度制御として、前記第１指標に基づいて目標筒内温度を設定するとともに、その目標筒内温度に基づいて筒内温度を制御する第１制御部と、
前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御として、前記第２指標に基づいて目標ＥＧＲ率を設定するとともに、その目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ率を制御する第２制御部と、
を備えるエンジン制御装置（６０）。
燃料についてオクタン価、蒸発潜熱、層流燃焼速度を取得する取得部を備え、
前記指標算出部は、前記取得部により取得されたオクタン価と蒸発潜熱とに基づいて前記第１指標を算出するとともに、前記取得部により取得された蒸発潜熱と層流燃焼速度とに基づいて前記第２指標を算出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
前記第１制御部は、前記第１指標としての耐ノッキングの余裕度合が大きいほど前記目標筒内温度を高い温度に設定し、
前記第２制御部は、前記第２指標としての必要点火エネルギが小さいほど前記目標ＥＧＲ率を高い値に設定する請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
所定性状の燃料を基準燃料とし、その基準燃料を用いることを前提にして、燃焼直前の筒内温度を制御するとともに前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を制御するエンジン制御装置であって、
前記第１指標としての耐ノッキングの余裕度合が前記基準燃料と比べて所定以上乖離していることを判定する第１判定部と、
前記第２指標としての必要点火エネルギが前記基準燃料と比べて所定以上乖離していることを判定する第２判定部と、を備え、
前記第１判定部の判定結果と前記第２判定部の判定結果とに基づいて、前記基準燃料の使用時とは異なる前記目標筒内温度による筒内温度制御と、前記基準燃料の使用時とは異なる前記目標ＥＧＲ率によるＥＧＲ制御とを選択的に実施する請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
前記基準燃料はガソリンであり、ガソリンに異種燃料を混合した混合燃料の使用を可能とするエンジンに適用され、
前記第１判定部は、前記第１指標としての耐ノッキングの余裕度合がガソリンよりも大きいことを判定し、
前記第２判定部は、前記第２指標としての必要点火エネルギがガソリンよりも小さいことを判定し、
前記第１判定部の判定結果と前記第２判定部の判定結果とに基づいて、ガソリン使用時よりも前記目標筒内温度を高くする筒内温度制御と、ガソリン使用時よりも前記目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御とを選択的に実施する請求項４に記載のエンジン制御装置。
前記第１判定部により、前記耐ノッキングの余裕度合がガソリンよりも大きいと判定され、かつ前記第２判定部により、前記必要点火エネルギがガソリンよりも小さくないと判定された場合において、前記必要点火エネルギに応じて定められるＥＧＲ率の上限値であるＥＧＲ限界と、前記耐ノッキングの余裕度合に応じて定められるＥＧＲ限界伸長量とに基づいて、ガソリン使用時よりも目標ＥＧＲ率を高くするＥＧＲ制御の実施の可否を判定する請求項５に記載のエンジン制御装置。