JP6536613B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、点火アシスト自着火燃焼運転モードを有する内燃機関の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、予混合圧縮着火エンジンの燃焼制御装置が開示されている。この燃焼制御装置によれば、予混合気が圧縮着火されるエンジン運転状態にあり、かつ、燃焼により生じた排気の一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に残留させる内部ＥＧＲが実施されているときに、前回の燃焼サイクルにおける予混合気の燃焼状態に応じて、今回の燃焼サイクルのための燃料噴射量が補正される。より詳細には、この燃料噴射量の補正は、前回の燃焼サイクルにおける予混合気の圧縮着火燃焼時の最大熱発生時期と、前回の燃焼サイクルの図示平均有効圧力とに基づいて実行される。

特開２０１０−０１４０７８号公報 特開２００４−０２８０４７号公報 特開平１０−２３８３７４号公報

特許文献１に記載のエンジンのように予混合気の自着火燃焼を伴う燃焼が行われる場合には、予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータ（例えば、燃料性状、または筒内ガスの温度もしくは湿度）が変化すると、自着火燃焼による燃焼時期が変化する。特許文献１に記載の技術は、前回の燃焼サイクルにおける予混合気の燃焼状態に応じて今回の燃焼サイクルのための燃料噴射量を補正するというものである。つまり、この技術は、前回の燃焼サイクルにおいて予混合気の燃焼が実際に受けた影響を考慮して、今回の燃焼サイクルの燃焼を修正しようとするものである。このような手法では、仮に燃料性状などの筒内環境条件パラメータの変化が急激なものであった場合には、燃焼変動を抑制するための対策として不十分となったり、あるいは燃焼を修正するまでに時間を要したりすることが懸念される。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータが急変したとしても、点火アシスト自着火燃焼の悪化を抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火する点火装置とを備える予混合圧縮自着火式の内燃機関を制御する。前記制御装置は、前記内燃機関の運転モードとして、点火アシスト自着火燃焼運転モードを含む。前記点火アシスト自着火燃焼運転モードでは、吸気行程または圧縮行程においてメイン燃料噴射が実行され、かつ、前記メイン燃料噴射よりも遅角側の前記圧縮行程において着火アシスト用燃料噴射が実行されるように前記制御装置が前記燃料噴射弁を制御し、かつ、前記着火アシスト用燃料噴射による燃料と空気との着火アシスト用混合気に点火されるように前記制御装置が前記点火装置を制御することで、前記着火アシスト用混合気の着火により得られる熱量によって前記メイン燃料噴射による燃料と空気との予混合気を自着火燃焼させる点火アシスト自着火燃焼が行われる。前記制御装置は、前記点火アシスト自着火燃焼運転モードの実行中に、前記予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータが変化する可能性が予測された場合に、前記可能性が予測されない場合と比べて、前記点火アシスト自着火燃焼の全体による熱発生量に対する前記着火アシスト用混合気の燃焼による熱発生量の割合である燃焼割合を増加させる。前記制御装置は、前記燃料の補給が実施されたときに、前記予測を行う。

前記内燃機関は、前記内燃機関の実圧縮比、吸気温度、および前記気筒内の残留既燃ガス量のうちの少なくとも１つを制御する１または複数のアクチュエータを備えていてもよい。そして、前記制御装置は、総燃料噴射量に対する前記着火アシスト用燃料噴射による燃料噴射量の割合が増加するように前記燃料噴射弁を制御し、かつ、前記実圧縮比の低下、吸気温度の低下、および前記気筒内の残留既燃ガス量の減少のうちの少なくとも１つが実行されるように前記１または複数のアクチュエータを制御することにより、前記燃焼割合を増加させてもよい。

前記制御装置は、前記燃焼割合を増加させるときに、前記着火アシスト用燃料噴射の時期を進角させる前記燃料噴射弁の制御を伴ってもよい。

本発明によれば、点火アシスト自着火燃焼運転モードの実行中に、予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータ（例えば、燃料性状）が変化する可能性が予測された場合には、当該可能性が予測されない場合と比べて、点火アシスト自着火燃焼の全体による熱発生量に対する着火アシスト用混合気の燃焼による熱発生量の割合である燃焼割合が増やされる。着火アシスト用混合気に関する燃焼割合が増えると、点火アシスト自着火燃焼に含まれる自着火燃焼のロバスト性を高めることができる。このため、筒内環境条件パラメータが変化する可能性が予測された場合に、このように筒内環境条件パラメータの変化に対する自着火燃焼のロバスト性を事前に高めておくことで、仮に予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータが実際に急変したとしても、点火アシスト自着火燃焼の悪化を抑制できるようになる。

本発明の実施の形態１に係るシステムの構成を説明するための図である。 ＳＡＣＩ燃焼運転モードが使用されるＳＡＣＩ運転領域の一例を表した図である。 ＳＡＣＩ燃焼運転モードの実行時に用いられる燃料噴射形態の一例を表した図である。 ＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形の例を表した図である。 筒内環境の変化がＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形に与える影響が表された図である。 Ｌ−Ｗ積分値とクランク角度とＳＧ燃焼割合との関係を説明するための図である。 着火アシスト用燃料噴射割合の増加および実圧縮比の低下がＳＡＣＩ燃焼に与える影響を説明するための図である。 着火アシスト用燃料噴射割合の増加および実圧縮比の低下がＳＡＣＩ燃焼に与える影響を説明するための図である。 ＳＧ燃焼割合を高める際に実圧縮比を低下させたことによる効果を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 着火アシスト用燃料噴射割合および着火アシスト用燃料噴射時期の進角量と、ΔＳＧ熱発生量との関係を表した図である。 自着火時期θｄの算出手法の概要を説明するための図である。 ステップＳ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１２４およびＳ１２６の処理において吸気バルブの閉じ時期ＩＶＣの進角／遅角量を決定するために用いられる関係を表した図である。 本発明の実施の形態２に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
まず、図１〜図１３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１．実施の形態１に係るシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステムの構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、予混合圧縮自着火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両に搭載され、その動力源として使用される。

１−１．燃焼室周りの構成
内燃機関１０の各気筒内には、ピストン１２が設けられている。気筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。

また、内燃機関１０は、気筒毎に、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２０を備えている。さらに、内燃機関１０は、燃料噴射弁２０により噴射された燃料と空気との混合気に点火するための点火プラグ２２を気筒毎に有する点火装置（点火プラグ２２のみ図示）を備えている。一例として、燃料噴射弁２０と点火プラグ２２とは、燃焼室１４の天井部の中央付近に近接して配置されている。

１−２．動弁系
吸気通路１６の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気バルブ２４が設けられており、排気通路１８の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気バルブ２６が設けられている。内燃機関１０は、各気筒の吸気バルブ２４を開閉駆動する吸気可変動弁装置２８（本発明に係る「アクチュエータ」の一例に相当）と、各気筒の排気バルブ２６を開閉駆動する排気可変動弁装置３０とを備えている。吸気可変動弁装置２８は、吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣを可変とするために、一例として、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）機構を有している。ＶＶＴ機構は、クランクシャフト（図示省略）とカムシャフト（図示省略）との相対的な位相角を変更することで吸気バルブ２４の開弁期間（作用角）を固定としつつ所定範囲内で開閉時期を連続的に変更するものである。排気可変動弁装置３０も、一例として、このようなＶＶＴ機構を有している。

１−３．吸気系
本発明に係る内燃機関は、自然吸気エンジンであってもよいが、内燃機関１０は、一例として、過給エンジンである。内燃機関１０は、過給機の一例としてターボ過給機を備えている。吸気通路１６には、ターボ過給機のコンプレッサ３２が配置されており、排気通路１８には、ターボ過給機のタービン３４が配置されている。コンプレッサ３２よりも下流側の吸気通路１６には、コンプレッサ３２により圧縮された吸気を冷却するための水冷インタークーラ３６（本発明に係る「アクチュエータ」の一例に相当）が配置されている。水冷インタークーラ３６は、冷却水の温度を変更することで吸気温度を制御可能に構成されている。水冷インタークーラ３６よりも下流側の吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ３８が設けられている。

１−４．制御系
図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０には、内燃機関１０およびこれを搭載する車両に搭載された各種センサと、内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータとが電気的に接続されている。各種アクチュエータは、上述の燃料噴射弁２０、点火装置、吸気可変動弁装置２８、排気可変動弁装置３０、水冷インタークーラ３６およびスロットルバルブ３８を含む。

上記の各種センサは、クランク角センサ４２、エアフローセンサ４４、筒内圧センサ４６およびリッドセンサ４８を含む。クランク角センサ４２は、クランク角に応じた信号を出力する。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４２を用いてエンジン回転速度を取得できる。エアフローセンサ４４は、内燃機関１０に吸入される空気の流量に応じた信号を出力する。筒内圧センサ４６は、燃焼室１４内のガスの圧力に応じた信号を出力する。リッドセンサ４８は、車両のフューエルリッド（図示省略）の開放を検出するためのセンサである。さらに、ＥＣＵ４０には、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置５０が電気的に接続されている。ＧＰＳ装置５０は、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両の位置および姿勢（方位）を算出し、算出した位置姿勢情報をＥＣＵ４０に送るように構成されている。ＥＣＵ４０は、ＧＰＳ装置５０との通信を利用して、道路地図上での車両の位置および進行方向を特定する。

ＥＣＵ４０は、プロセッサ、メモリおよび入出力インターフェースを備えている。入出力インターフェースは、上述の各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、上述の各種アクチュエータに対して操作信号を出力する。メモリには、各種アクチュエータを制御するための各種の制御プログラムおよびマップが記憶されている。プロセッサは、制御プログラムをメモリから読み出して実行する。これにより、本実施形態に係る「制御装置」の機能が実現される。

２．ＳＡＣＩ燃焼運転モード
２−１．ＳＡＣＩ運転領域およびＳＡＣＩ燃焼の概要
図２は、ＳＡＣＩ燃焼運転モードが使用されるＳＡＣＩ運転領域の一例を表した図である。図２は、エンジン負荷（エンジントルク）とエンジン回転速度とで特定されるエンジン運転領域を表している。なお、図２中の曲線は、全負荷トルクの曲線を示している。

内燃機関１０の運転モードには、点火アシスト自着火（ＳＡＣＩ：Spark Assist Compression Ignition）燃焼を利用するＳＡＣＩ燃焼運転モードが含まれる。ＳＡＣＩ燃焼は、燃焼ガスによって未燃予混合気を圧縮して自着火に至らしめる形態の燃焼のことである。本実施形態では、ＳＡＣＩ燃焼運転モードは、例えば、図２に示すように、極低負荷領域と高負荷領域とを除く運転領域において使用される。

２−２．ＳＡＣＩ燃焼のための前提構成の一例
上述のようなＳＡＣＩ燃焼を実施可能とするための前提として、内燃機関１０は次のような構成を有している。

２−２−１．圧縮比の設定
すなわち、まず、内燃機関１０は、燃料噴射弁２０により噴射された燃料と空気との混合気がピストン１２により圧縮されることで得られる熱量によって混合気（より詳細には、予混合気）を自着火燃焼させることが可能に構成されている。より詳細には、自着火燃焼を可能とするために、内燃機関１０では、一例として、幾何学的な圧縮比（すなわち、ピストン１２が下死点にある時の最大筒内容積に対する、ピストン１２が上死点にある時の最小筒内容積の比）が、自着火燃焼を利用しない内燃機関のそれと比べて高められている。

２−２−２．スプレーガイド燃焼の利用
さらに、内燃機関１０は、自着火燃焼をアシストするための補助的な燃焼の一例として、スプレーガイド燃焼を利用可能に構成されている。具体的には、燃料噴射弁２０は、点火プラグ２２の近傍にその周囲よりも燃料濃度の高い成層混合気層を形成可能な噴霧を形成するための噴孔を有している。上述のように燃焼室１４の天井部の中央付近において燃料噴射弁２０と点火プラグ２２とが近接して配置された構成は、必須ではないけれどもスプレーガイド燃焼の実現を容易とするために好適な例である。

２−２−３．ＳＡＣＩ燃焼運転モード時の燃料噴射形態
図３は、ＳＡＣＩ燃焼運転モードの実行時に用いられる燃料噴射形態の一例を表した図である。図３に示すように、ＳＡＣＩ燃焼運転モードの実行時に用いられる燃料噴射形態は、メイン燃料噴射と着火アシスト用燃料噴射とを含む。メイン燃料噴射は、自着火燃焼用の燃料を気筒内に供給するために実行される。着火アシスト用燃料噴射は、メイン燃料噴射よりも遅角側の時期において、スプレーガイド燃焼用の燃料を気筒内に供給するために実行される。なお、メイン燃料噴射による燃料噴射量と着火アシスト用燃料噴射による燃料噴射量との和である総燃料噴射量は、内燃機関１０に要求されるトルクに応じて決定される。

より具体的には、図３に示す例では、メイン燃料噴射の開始時期は、５０〜４０°ＢＴＤＣとされている。メイン燃料噴射は、自着火燃焼用の燃料を予混合化するために比較的早期に実行されるものである。このため、メイン燃料噴射は、図３に示す例よりも進角側の圧縮行程または吸気行程において実行されてもよい。

図３に示す例では、着火アシスト用燃料噴射の開始時期は、３０〜２０°ＢＴＤＣとされており、また、着火アシスト用燃料噴射の終了直後に点火が実行されている。着火アシスト用燃料噴射は、上述のようにスプレーガイド燃焼用の燃料噴射であるため、点火時期に近い時期で実行される。図３に示す例に代え、点火は、着火アシスト用燃料噴射の実行中に行われてもよい。また、着火アシスト用燃料噴射は、メイン燃料噴射よりも遅角側で行われる限り、図３に示す例以外の圧縮行程後半の時期で実行されてもよい。

また、メイン燃料噴射および着火アシスト用燃料噴射の双方による総燃料噴射量に対する着火アシスト用燃料噴射量の割合（以下、「着火アシスト用燃料噴射割合」とも称する）は、総燃料噴射量に対するメイン燃料噴射量の割合よりも小さい。図３では、一例として、着火アシスト用燃料噴射割合は３０〜４０％とされており、メイン燃料噴射量の割合は６０〜７０％とされている。このような燃料噴射形態を利用する本実施形態のＳＡＣＩ燃焼では、スプレーガイド燃焼による火炎伝播を引き金にして、メイン燃料噴射による未燃予混合気を圧縮して自着火に至らしめることができる。換言すると、着火アシスト用燃料噴射に基づくスプレーガイド燃焼によって、メイン燃料噴射による予混合気の自着火をアシストすることができる。

２−２−４．ＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形
図４は、ＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形の例を表した図である。より詳細には、図４は、筒内圧Ｐの波形と熱発生率ｄＱ／ｄθの波形とを例示している。まず、筒内圧Ｐは、図４に示すように、圧縮行程において筒内ガスがピストン１２の上昇に伴って圧縮されていることで上昇する。そして、筒内圧Ｐは、圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で生じる燃焼の影響を受けてより高い変化率で上昇した後にピストン１２の下降に伴って低下していく。

図４中に破線で示す熱発生率ｄＱ／ｄθの波形の例は、比較のために表わされた波形に関するものである。この比較例では、圧縮上死点後のクランク角度θ３において、スプレーガイド燃焼と自着火燃焼とが開始されている。一方、図４中に実線で示す熱発生率ｄＱ／ｄθの波形の例は、図３に示す燃料噴射形態の例が用いられた場合に得られる波形に関するものである。

実線の例では、圧縮上死点より進角側のクランク角度θ１において、まずスプレーガイド燃焼が開始されることで、熱発生率ｄＱ／ｄθが増加し始めている。クランク角度θ２は、スプレーガイド燃焼により生じた火種の熱量を周囲の未燃予混合気が受け取ることで自着火が開始されたタイミングに相当する。熱発生率ｄＱ／ｄθに関する破線と実線の波形を比較すると分かるように、スプレーガイド燃焼を伴わずに自着火燃焼が生じるようなタイミング（例えば、クランク角度θ３）に先立ってスプレーガイド燃焼を生じさせることにより、より高い熱発生率ｄＱ／ｄθを伴う自着火燃焼が生成可能となる。なお、図４中の２つの熱発生率ｄＱ／ｄθの波形中の細い破線は、自着火燃焼が生じた後のスプレーガイド燃焼による熱発生率ｄＱ／ｄθの波形を仮想的に表している。

さらに付け加えると、ＳＡＣＩ燃焼は、図４中の実線の例のように自着火燃焼に対してスプレーガイド燃焼を適切に伴わせることによって、メイン燃料噴射のみが行われる例とは異なり、自着火燃焼が開始される時期（すなわち、「自着火時期」）を能動的にコントロールできるという利点を有する。

３．ＳＡＣＩ燃焼の課題
内燃機関の筒内環境の変化がＳＡＣＩ燃焼に与える影響について説明する。ここでいう筒内環境の変化とは、燃料性状、ならびに、筒内ガスの圧力、温度および湿度などの自着火燃焼に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータの変化のことである。ＳＡＣＩ燃焼のように自着火燃焼を伴う燃焼は、上記の筒内環境の変化の影響を受けると、燃焼状態が変化し易い。より詳細には、そのような影響を受けると、自着火燃焼を伴う燃焼の時期（クランク角度位置であり、例えば、後述の筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘ（図４に例示）によって代表される）が変化し易い。以下、図５を参照して、筒内環境の変化がＳＡＣＩ燃焼に与える影響についてより具体的に説明する。

図５は、筒内環境の変化がＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形に与える影響が表された図である。図５中の波形Ａ１は、適切な時期かつ適切な熱発生率ｄＱ／ｄθを伴って自着火燃焼が行われた例に相当する。自着火が生じ易くなるように筒内環境条件パラメータが変化すると、図５中に示す波形Ａ２のように、自着火燃焼の時期が進角するとともに、熱発生率ｄＱ／ｄθのピーク値が高くなる（すなわち、燃焼が急激に行われる）。そして、環境パラメータが急変すると、このような自着火燃焼の変化が大きくなる。このことは、燃焼騒音の増加、ＮＯｘ排出量の増加および燃費の低下に繋がる。なお、吸気温度、吸気圧（過給圧）および吸気湿度の変化は、それぞれ、筒内ガスの温度、圧力および湿度の変化に繋がる。自着火が生じ易くなるように筒内環境条件パラメータが変化する例としては、吸気温度または過給圧が高くなったり、吸気湿度が低くなったり、あるいは自着火が生じ易い性状の燃料に交換されたりすることが該当する。

上記とは逆に、自着火が生じにくくなるように筒内環境条件パラメータが変化すると（例えば、吸気温度または過給圧が低くなったり、吸気湿度が高くなったり、あるいは自着火が生じにくい性状の燃料に交換されたりすると）、自着火燃焼の燃焼時期が遅角するとともに、熱発生率ｄＱ／ｄθのピーク値が低下する（すなわち、燃焼が緩慢に行われる）。そして、筒内環境条件パラメータが急変すると、このような自着火燃焼の変化が大きくなり、やがては自着火燃焼が生じなくなる可能性がある。このことは、燃焼安定性の低下、排気エミッションの増加および燃費の低下に繋がる。

以上説明したような筒内環境の変化が生じた場合に、次のような対策をすることが考えられる。すなわち、筒内環境の変化に伴うＳＡＣＩ燃焼の燃焼時期の過進角または過遅角を検知し、これを修正するためのエンジン制御を実行することが考えられる。しかしながら、このような対策は、ＳＡＣＩ燃焼が実際に悪化したことを検知した結果として実行される。このため、その検知に時間を要したり、検知後の制御の応答性が低かったりすると、ＳＡＣＩ燃焼に対して修正が反映されるまでに一時的に燃焼が悪化することが懸念される。

４．実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御の概要
本実施形態では、上述の課題に鑑み、上記筒内環境条件パラメータの変化（より詳細には急変）に起因する燃焼悪化を実際に検知してから対策を実行するのではなく、上記筒内環境条件パラメータの変化の可能性が予測された場合に、筒内環境条件パラメータの変化に対する自着火燃焼のロバスト性を向上させるための制御が実行される。より詳細には、ここでいうロバスト性向上のための制御は、筒内環境条件パラメータの変化の可能性が予測された時点（すなわち、筒内での燃焼が燃料性状の上記変化の影響を現実に受ける前の段階）で直ちに開始される。つまり、本実施形態では、このような態様で自着火燃焼のロバスト性向上のための制御が実行されることによって、その後に実際に生じる可能性のある筒内環境条件パラメータの変化が燃焼に及ぼす影響を極力抑制できるようにするための準備がなされる。

４−１．筒内状態のばらつきに対するＳＧ燃焼割合の影響
ここでいう「ＳＧ燃焼割合」とは、スプレーガイド燃焼を伴う自着火燃焼であるＳＡＣＩ燃焼において、ＳＡＣＩ燃焼の全体による熱発生量に対するスプレーガイド燃焼による熱発生量の割合のことである。

自着火時期を予測するモデルの１つとして、Ｌｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分による予測式（下記の（１）式）がある。（１）式の左辺のように表される関数の積分値を「Ｌ−Ｗ積分値」と称する。この手法によれば、Ｌ−Ｗ積分値が１となる時点、すなわち、以下の（１）式に示される関係が成立する時点を自着火時期として推定することができる。

Φ：当量比
Ｐ：筒内圧
ＥＧＲ：ＥＧＲ率
Ｔ：筒内温度（筒内ガス温度）
ｔ：燃料噴射の終了時点からの経過時間
その他のパラメータ：適合定数

図６は、Ｌ−Ｗ積分値とクランク角度とＳＧ燃焼割合との関係を説明するための図である。より詳細には、上段のグラフは、ＳＧ燃焼割合が０％である例（すなわち、スプレーガイド燃焼を伴わない自着火燃焼が実行された例）に関する。一方、下段のグラフは、ＳＧ燃焼割合が３０％である例に関する。

図６には、ＳＧ燃焼割合０％の例と、ＳＧ燃焼割合３０％の例とを比較対象として、筒内状態（例えば、筒内温度Ｔ、筒内圧Ｐ、当量比ΦおよびＥＧＲ率）の一例である筒内温度Ｔを所定幅でばらつかせた場合に得られる自着火時期の変化が表されている。図６より、ＳＧ燃焼割合３０％の例では、ＳＧ燃焼割合０％の例と比べて、同じ幅の筒内温度Ｔのばらつきに伴う自着火時期のばらつきが小さくなることが分かる。この理由は、スプレーガイド燃焼を伴っていると、スプレーガイド燃焼の開始時期から筒内圧Ｐおよび筒内温度Ｔが上昇し、これに伴い、Ｌ−Ｗ積分値が急激に大きくなり、自着火に至る。つまり、スプレーガイド燃焼を伴っていると、スプレーガイド燃焼の開始後にＬ−Ｗ積分値の傾きが大きくなる。このため、筒内状態が同じようにばらついた際には、スプレーガイド燃焼を伴っている例の方が自着火時期のばらつきが小さくなる。

４−２．自着火燃焼のロバスト性向上のための制御（ＳＧ燃焼割合の増加）
図６を参照して説明した知見によれば、定性的には、ＳＧ燃焼割合が増えるにつれ、自着火燃焼のロバスト性が向上していくといえる。そこで、本実施形態では、筒内環境条件パラメータの変化の可能性が予測された場合に、自着火燃焼のロバスト性を向上させるために、ＳＧ燃焼割合を増加させる制御が実行される。

４−２−１．着火アシスト用燃料噴射割合の増加
本実施形態では、ＳＧ燃焼割合を増加する際に、着火アシスト用燃料噴射割合（図３参照）を増加させる処理が実行される。図７および図８は、着火アシスト用燃料噴射割合の増加および後述の実圧縮比の低下がＳＡＣＩ燃焼に与える影響を説明するための図である。なお、図７および図８に関する説明では、後述の着火アシスト用燃料噴射時期は固定されているものとする。また、図７および図８において、クランク角度θ４は、スプレーガイド燃焼による燃焼の開始時期に相当する。

図７中の波形Ｂ１〜Ｂ３は、何れもＳＡＣＩ燃焼時の燃焼波形を示している。波形（破線）Ｂ１は、ＳＧ燃焼割合の増加が行われていないときの波形、より詳細には、着火アシスト用燃料噴射割合が後述の制御中心値にあるときに得られる波形に相当する。クランク角度θ５は、この波形Ｂ１における自着火時期に相当する。また、あるクランク角期間の熱発生率ｄＱ／ｄθを、当該クランク角期間を対象として積分することで、熱発生量Ｑを算出することができる。ここで、スプレーガイド燃焼による熱発生量を「ＳＧ熱発生量」とも称する。波形Ｂ１のＳＧ熱発生量は、図７中のクランク角度θ４からクランク角度θ５までのクランク角期間を対象として熱発生率ｄＱ／ｄθを積分することで算出することができ、図７中に符号Ｃ１を付して表される面積に相当する。また、図８には、波形Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれのＳＧ熱発生量に対応する面積Ｃ１〜Ｃ３が表されている。

図７中の波形（点線）Ｂ２は、ＳＧ燃焼割合を増加させるために、波形Ｂ１の着火アシスト用燃料噴射割合よりも大きな値が用いられたときに得られる波形に相当する。このように着火アシスト用燃料噴射割合のみを増加させると、図７に示すように、自着火時期がクランク角度θ５からθ６に進角してしまう。その結果、自着火燃焼に先立ってスプレーガイド燃焼による熱発生が進行するクランク角期間が期間θ４−θ５から期間θ４−θ６に減少する。このため、図８を参照して面積Ｃ１とＣ２を比較すると分かるように、波形Ｂ２のＳＧ熱発生量は、波形Ｂ１のＳＧ熱発生量から実質的な変化を示さなくなる。また、このように着火アシスト用燃料噴射割合のみを増加させると、図５を参照して既述したのと同様に、燃焼騒音の増加、ＮＯｘ排出量の増加および燃費の低下を招いてしまう。

４−２−２．ＳＧ燃焼割合の増加のために伴わせる実圧縮比の低下
着火アシスト用燃料噴射割合の増加を利用してＳＧ燃焼割合を増やすためには、着火アシスト用燃料噴射割合の増加による自着火時期の進角を抑制することが必要とされる。そこで、本実施形態では、ＳＧ燃焼割合の増加のために、着火アシスト用燃料噴射割合の増加とともに、自着火時期を遅角させるための対策も実行される。具体的には、本実施形態では、着火アシスト用燃料噴射割合の増加とともに、実圧縮比が下げられる。実圧縮比の低下は、筒内温度の低下に繋がるので、自着火時期を遅角させる作用を有する。なお、実圧縮比（有効圧縮比）とは、幾何学的に定まる上述の圧縮比とは異なり、吸気バルブ２４が閉じた時の筒内容積に対する、ピストン１２が上死点にある時の最小筒内容積の比のことである。

図７中の波形（実線）Ｂ３は、波形Ｂ１に対して、着火アシスト用燃料噴射割合の増加と実圧縮比の低下とが実行されたときに得られる波形に相当する。より詳細には、波形Ｂ３は、着火アシスト用燃料噴射割合の増加による自着火時期の進角作用と、実圧縮比の低下による自着火時期の遅角作用とが相殺し合うことで、波形Ｂ１と同様にクランク角度θ５が自着火時期となる例に相当する。このように、実圧縮比の低下を伴わせることで、波形Ｂ３のＳＧ熱発生量は、図８中に示す面積Ｃ３のように、波形Ｂ１のＳＧ熱発生量よりも大きくなる。そして、その結果として、ＳＧ燃焼割合を増やすことができる。また、自着火時期の進角が抑制されるので、燃焼騒音の増加、ＮＯｘ排出量の増加および燃費の低下を回避することができる。

４−２−３．実圧縮比低下の効果
図９は、ＳＧ燃焼割合を高める際に実圧縮比を低下させたことによる効果を説明するためのグラフである。図９には、吸気温度の変化に対する燃焼時期指標値の変化が、３つの実圧縮比の値ε１〜ε３（ε１＞ε２＞ε３）で比較して表されている。なお、図９では、燃焼時期を示す燃焼時期指標値の一例として、筒内圧Ｐが最大値を示す時のクランク角度θの値である筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが用いられている。

図９より、実圧縮比が低い方が、吸気温度のある変化幅に対する筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘの変化幅が小さいことが分かる。つまり、自着火燃焼のロバスト性向上を目的としたＳＧ燃焼割合の増加のために、着火アシスト用燃料噴射割合の増加とともに実圧縮比の低下を利用することで、燃焼を安定させられる効果が得られることが分かる。

５．実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関するＥＣＵによる処理
図１０は、本発明の実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関１０の運転中に繰り返し起動されて実行される。

５−１．運転領域判定処理
図１０に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、まず、現在のエンジン動作点が、ＳＡＣＩ燃焼運転モードを利用するＳＡＣＩ運転領域であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ＥＣＵ４０は、図２に示すように、エンジン負荷とエンジン回転速度とで特定されるＳＡＣＩ運転領域を記憶している。エンジン負荷は、例えば、エアフローセンサ４４を用いて取得される吸入空気量と、クランク角センサ４２に基づくエンジン回転速度とに基づいて算出することができる。ステップＳ１００の判定は、例えば、現在のエンジン負荷およびエンジン回転速度で特定される現在のエンジン動作点がＳＡＣＩ運転領域に入っているか否かに基づいて行うことができる。

５−２．燃料性状の急変判定処理
ＥＣＵ４０は、現在のエンジン動作点がＳＡＣＩ運転領域にない場合には、今回のルーチン起動時の処理を速やかに終了する。一方、現在のエンジン動作点がＳＡＣＩ運転領域にある場合には、ＥＣＵ４０は、現在の時刻が燃料の補給（給油）後のｘ時間以内であるか否か（すなわち、給油直後であるか否か）を判定する（ステップＳ１０２）。給油が行われたか否かは、例えば、リッドセンサ４８を利用して判定することができる。

給油時には、車両のユーザが油種を間違って給油を実行してしまうといった理由によって、指定された燃料と性状の異なる燃料が燃料タンク内に供給される可能性がある。例えば、このような誤給油が行われると、給油直後に気筒内に供給される燃料の性状が急変してしまう可能性がある。ただし、給油に起因する燃料性状の急変は、気筒に供給される燃料が時間の経過とともに給油後の燃料に十分に置き換わっていくことで解消される。ステップＳ１０２で用いられるｘ時間は、給油に起因する燃料性状の急変が生じ得る可能性がある期間として事前に決定された値である。

ＥＣＵ４０は、給油後のｘ時間を既に経過していると判定した場合、つまり、給油に起因する燃料性状の急変が生じていたとしてもそのような急変が解消されたと判断できる時期が到来した場合には、今回のルーチン起動時の処理を速やかに終了する。なお、この場合には、後述のステップＳ１１８〜Ｓ１２８の処理によって制御中心値に戻された着火アシスト用燃料噴射時期および着火アシスト用燃料噴射割合が使用されることになる。

５−３．ＳＧ燃焼割合を高めるための処理
一方、給油後のｘ時間以内にあると判定したとき、つまり、給油に起因する燃料性状の急変が生じている可能性を予測した場合には、ＥＣＵ４０は、ＳＧ燃焼割合を高めるための一連の処理、すなわち、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の処理を実行する。

具体的には、ＥＣＵ４０は、まず、ステップＳ１０４において、着火アシスト用燃料噴射時期を進角し、ステップＳ１０６において、着火アシスト用燃料噴射割合を増加する。より詳細には、着火アシスト用燃料噴射時期は、上記可能性が予測されない場合と比べて進角され、着火アシスト用燃料噴射割合は、上記可能性が予測されない場合と比べて増やされる。

また、ステップＳ１０４の処理のように、本ルーチンでは、図７〜図９を参照して行った説明に沿った着火アシスト用燃料噴射割合の増加だけでなく、着火アシスト用燃料噴射時期の進角も実行される。より詳細には、着火アシスト用燃料噴射時期の進角とは、基本的には、着火アシスト用燃料噴射の開始時期の進角を指している。ただし、着火アシスト用燃料噴射割合の増加の実現を確保できることを条件として、着火アシスト用燃料噴射の終了時期が開始時期とともに進角されてもよい。必要に応じて点火時期の調整を伴って着火アシスト用燃料噴射時期を進角させることで、スプレーガイド燃焼の開始時期に相当するクランク角度θ４（図７参照）が進角する。このため、着火アシスト用燃料噴射時期の進角は、ＳＧ熱発生量（すなわち、熱発生率ｄＱ／ｄθの波形の面積）を増やすことに繋がる。

ステップＳ１０４およびＳ１０６では、一例として、着火アシスト用燃料の噴射時期の進角および噴射割合の増加は、図１１に示す関係に従って実行される。図１１は、着火アシスト用燃料噴射割合および着火アシスト用燃料噴射時期の進角量と、ΔＳＧ熱発生量との関係を表した図である。ΔＳＧ熱発生量は、目標ＳＧ熱発生量と実ＳＧ熱発生量との差である。目標ＳＧ熱発生量としては、例えば、給油に起因する燃料性状の変化として考え得る性状変化幅で燃料性状が変化したとしても自着火燃焼が可能となるように事前に決定された値が用いられる。

ＳＧ熱発生量の実際値に相当する実ＳＧ熱発生量は、例えば、筒内圧センサ４６を利用して次のような手法Ａで算出することができる。すなわち、手法Ａでは、ＥＣＵ４０は、まず、筒内圧センサ４６とクランク角センサ４２とを用いてクランク角度θに関連付けられた筒内圧Ｐのデータ（所定クランク角度毎の値として算出された筒内圧Ｐの集合）を取得する。次いで、ＥＣＵ４０は、得られた筒内圧Ｐのデータと熱力学第１法則とを用いて、クランク角度θに関連付けられた熱発生率ｄＱ／ｄθのデータを取得（算出）する。

κ：比熱比
Ｖ：筒内容積

手法Ａでは、ＥＣＵ４０は、次いで、日本特開２０１６−２１１４２０号公報に記載される手法を用いて、熱発生率ｄＱ／ｄθのデータから自着火時期（クランク角度位置）θｄを算出する。図１２は、自着火時期θｄの算出手法の概要を説明するための図である。

図１２を参照する手法では、ＥＣＵ４０は、まず、熱発生率ｄＱ／ｄθが最大値ＲＯＨＲ（ａ）を示す第１クランク角度θａを取得することで、第１クランク角度θａをＸ座標とし、最大値ＲＯＨＲ（ａ）をＹ座標とする点Ａ（θａ、ＲＯＨＲ（ａ））を特定する。ＥＣＵ４０には、スプレーガイド燃焼による熱発生率ｄＱ／ｄθの最大値ＲＯＨＲ（ｃ）が事前に決定され、記憶されている。最大値ＲＯＨＲ（ｃ）は、着火アシスト用燃料噴射割合などの最大値ＲＯＨＲ（ｃ）に影響を与えるパラメータに応じて変更されてもよい。次に、ＥＣＵ４０は、第１クランク角度θａよりも進角側のクランク角度であって、熱発生率ｄＱ／ｄθのデータ上で熱発生率ｄＱ／ｄθが最大値ＲＯＨＲ（ｃ）に到達したときの第２クランク角度θｃをＸ座標とする点Ｃの座標（θｃ、ＲＯＨＲ（ｃ））を特定する。

そのうえで、ＥＣＵ４０は、第２クランク角度θｃよりも遅角側かつ第１クランク角度θａよりも進角側のクランク角度θであって、熱発生率ｄＱ／ｄθをクランク角度θで２回微分して得られる値ｄ３Ｑ／ｄθ３が正から負に切り替える第３クランク角度θｂが特定される場合には、点Ａと、第３クランク角度θｂをＸ座標とし、第３クランク角度θｂに対応する熱発生率ｄＱ／ｄθの値ＲＯＨＲ（ｂ）をＹ座標値とする点Ｂとを通る直線とｘ軸との交点ＤのＸ座標を自着火時期θｄとして特定する。一方、ＥＣＵ４０は、熱発生率ｄＱ／ｄθのデータ上で第３クランク角度θｂが特定されない場合には、点Ｃを点Ｂに代えて用い、点Ａと点Ｃとを通る直線とＸ軸との交点（図示せず）のＸ座標を自着火時期θｄとして特定する。

手法Ａでは、ＥＣＵ４０は、次いで、スプレーガイド燃焼による熱発生の開始時期（図１２中のθｅ参照）から自着火時期θｄまでのクランク角期間を対象として熱発生率ｄＱ／ｄθを積分して得られる値を実ＳＧ熱発生量として算出する。

なお、実ＳＧ熱発生量は、筒内圧センサ４６を利用せずに、例えば、次のような手法を用いて取得されてもよい。すなわち、実ＳＧ熱発生量に影響を与える各種パラメータ（例えば、着火アシスト用燃料噴射割合、着火アシスト用燃料噴射時期、点火時期、エンジン負荷およびエンジン回転速度）と実ＳＧ熱発生量との関係を定めたマップをＥＣＵ４０に記憶しておく。そして、ＥＣＵ４０は、このようなマップを参照して上記の各種パラメータに応じた実ＳＧ熱発生量を取得してもよい。

図１１に示す関係によれば、着火アシスト用燃料噴射割合は、ΔＳＧ熱発生量が多いほど多くなり、着火アシスト用燃料噴射時期の進角量も、ΔＳＧ熱発生量が多いほど多くなる。ＥＣＵ４０は、図１１に示すような関係を定めたマップを記憶しており、そのようなマップを参照して、ΔＳＧ熱発生量から着火アシスト用燃料噴射割合および着火アシスト用燃料噴射時期の進角量を取得する。そして、ＥＣＵ４０は、取得した値での着火アシスト用燃料噴射割合の増加および着火アシスト用燃料噴射時期の進角が実現されるように燃料噴射弁２０を制御する。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ４６を用いて、筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘ（実際値に相当）を取得する。取得される筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘは、着火アシスト用燃料の噴射時期の進角および噴射割合の増加が反映された燃焼サイクルの値である。なお、本ステップＳ１０８において取得されるパラメータは、燃焼の状態（より詳細には、ＳＡＣＩ燃焼に含まれる自着火燃焼の時期）を把握できるものであれば、筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘに代え、例えば、燃焼重心（５０％燃焼点）であってもよい。あるいは、ノックセンサ（シリンダブロックの振動を検出するセンサ）を別途備えるようにし、自着火燃焼に起因するノックセンサの出力信号の変化が生じるクランク角度の値が、上記パラメータとして用いられてもよい。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０８において取得された筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが、その目標値である目標θｔ_Ｐｍａｘよりも進角しているか否かを判定する。目標θｔ_Ｐｍａｘは、内燃機関１０を最も燃費良く運転させられる燃焼時期に対応する値として事前に決定されている。

ステップＳ１１０において筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも進角していると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１２において、吸気可変動弁装置２８を用いて吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣを遅角させる。閉じ時期ＩＶＣの遅角量の詳細な設定については、図１３を参照して後述する。また、前提として、エンジン運転状態に応じた吸気バルブ２４の基本閉じ時期ＩＶＣｂは、吸気下死点よりも遅角側に設定されているものとする。ステップＳ１１２の処理によれば、吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点から離れることになるので、実圧縮比を下げることができる。このような処理によれば、図７および図８を参照して既述したように、ステップＳ１０６の処理による着火アシスト用燃料噴射割合の増加に起因して自着火時期が進角するような状況下において、目標θｔ_Ｐｍａｘに応じた適切な位置に近づくように自着火時期を遅角させることができる。

図１３は、ステップＳ１１２ならびに後述のステップＳ１１４、Ｓ１２４およびＳ１２６の処理において吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣの進角／遅角量を決定するために用いられる関係を表した図である。図１３の横軸は、目標θｔ_Ｐｍａｘと筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘとの差である。したがって、この差は、筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも進角している場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）には正となり、逆の場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）には負となる。図１３の縦軸は、閉じ時期ＩＶＣの遅角量である。この遅角量は、閉じ時期ＩＶＣが基本閉じ時期ＩＶＣｂであるときはゼロとなる。図１３に示す関係によれば、上記の差が正の場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１２において、この差が大きいほど、閉じ時期ＩＶＣの遅角量が増やされ、逆に、上記の差が負の場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）の場合には、後述のステップＳ１１４において、この差が負側で大きいほど、閉じ時期ＩＶＣの進角量が増やされる。

５−４．筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも遅角している場合の処理
一方、ステップＳ１１０において筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも遅角していると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１４において、吸気可変動弁装置２８を用いて吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣを進角させる。より詳細には、閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点に近づく範囲内で進角される。閉じ時期ＩＶＣの進角量の詳細な設定については、図１３を参照して上述した通りである。ステップＳ１１４の処理によれば、吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点に近づくように変更されるので、実圧縮比を高めることができる。このような処理によれば、燃焼のばらつきなどの要因に起因して自着火時期が目標θｔ_Ｐｍａｘに応じた適切な位置から遅角していた場合に、自着火時期を適切な位置に近づけることができる。なお、筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘと等しい場合には、処理はステップＳ１１６に進むものとする。

５−５．燃料性状の安定判定処理
次に、ＥＣＵ４０は、ｘ時間以内での吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣの変化量が所定の閾値β以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。この判定は、給油が実行された後に燃料性状が安定した状態にあるか否かを判断するために実行される。この閉じ時期ＩＶＣの変化量は、閉じ時期ＩＶＣの進角／遅角量の前回値に対する今回値の差の絶対値に相当する。給油に伴って燃料性状が急変したとしても、その急変は上述のように時間の経過とともに解消されていく。これに伴い、ステップＳ１１２またはＳ１１４の処理による閉じ時期ＩＶＣの進角／遅角量の変動も収まっていく。また、給油はされたが燃料性状の急変が生じていない場合には、そもそも閉じ時期ＩＶＣの進角／遅角量の変動は小さいといえる。閾値βは、燃料性状が安定した状態（換言すると、急変の影響が解消されたことを含めて燃料性状の急変が生じていない状態）にあることを判別可能な閉じ時期ＩＶＣの変化量の閾値として事前に決定された値である。

５−６．ＳＧ燃焼割合を制御中心値に戻す処理
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１６の判定が不成立となる場合、つまり、燃料性状の急変の影響が生じていると判定した場合には、ステップＳ１０８以降の処理を繰り返し実行する。一方、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１６において燃料性状が安定した状態にあると判定した場合には、ＳＧ燃焼割合を制御中心値に徐々に戻すための処理、すなわち、ステップＳ１１８〜Ｓ１２８の一連の処理を実行する。ＳＧ燃焼割合の制御中心値とは、予め適合されたＳＧ燃焼割合の制御範囲内の中心値のことである。また、ＳＧ燃焼割合の増加のために変化させた実圧縮比の量が大きい場合には、ＳＧ燃焼割合を速やかに制御中心値に戻そうとすると、燃焼が悪化してしまう可能性がある。このため、本ルーチンの例では、ＳＧ燃焼割合は、燃料性状が安定した後に制御中心値に徐々に戻されるようになっている。

ＥＣＵ４０は、まず、ステップＳ１１８において、着火アシスト用燃料噴射時期および着火アシスト用燃料噴射割合をそれぞれの制御中心値に向けて徐々に戻す処理を実行する。例えば、ステップＳ１１８の処理が実行される毎に、着火アシスト用燃料噴射時期が所定量だけ遅角されていき、また、着火アシスト用燃料噴射割合が所定量だけ減らされていく。

ステップＳ１２０では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０８と同様の処理によって、筒内圧センサ４６を用いて筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘを取得する。次いで、ステップＳ１２２では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１０と同様の処理によって、ステップＳ１２０において取得された筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも進角しているか否かを判定する。

ステップＳ１２４およびＳ１２６では、ステップＳ１１８の処理による着火アシスト用燃料噴射時期の遅角および着火アシスト用燃料噴射割合の減少に伴う目標θｔ_Ｐｍａｘからの筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘの乖離を小さくするために、ＥＣＵ４０は、吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣをステップＳ１２２の判定結果に応じて進角または遅角させるために吸気可変動弁装置２８を制御する。これにより、上記乖離が小さくなるように、実圧縮比を減少または増加させることができる。

ステップＳ１２８では、ＥＣＵ４０は、着火アシスト用燃料噴射時期および着火アシスト用燃料噴射割合がともに制御中心値に到達したか否かを判定する。その結果、本判定が不成立となる間は、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１８以降の処理を繰り返し実行する。一方、本判定が成立する場合には、ＥＣＵ４０は、今回のルーチン起動時の処理を終了する。

６．実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御の効果
以上説明した図１０に示すルーチンの処理によれば、予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータの１つである燃料性状の変化（急変）の可能性が予測された場合に、このような可能性が予測されない場合と比べて、ＳＧ燃焼割合が増やされる。図７〜図９を参照して既述したように、ＳＡＣＩ燃焼においてＳＧ燃焼割合が増えると、ＳＡＣＩ燃焼に含まれる自着火燃焼のロバスト性を高めることができる。より詳細には、本ルーチンの処理によれば、実際に燃料性状の変化が生じたか否かではなく、燃料性状の変化の可能性が予測された時点をもって、自着火燃焼のロバスト性がより高くなる燃焼状態が得られるように制御内容が変更される。さらに付け加えると、この処理によれば、実際に燃料性状が変化する場合であっても、ＳＡＣＩ燃焼が実際にその変化の影響を受ける前に、当該変化の影響を受けにくい燃焼状態を準備しておく（換言すると、起こり得る燃料性状の変化に対してロバスト性の高い燃焼状態で身構えておく）ことができる。そして、このように燃料性状の変化に対して自着火燃焼のロバスト性を事前に高めておくことで、実際に燃料性状の変化（急変）が生じたとしても、燃料性状の変化に起因する燃焼の悪化（より詳細には、自着火燃焼の過度な進角または遅角）を効果的に抑制できるようになる。

実施の形態２．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

１．実施の形態２に係るシステムの構成
以下の説明では、実施の形態２に係るシステムの構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。このことは、後述の実施の形態３も同様である。

２．実施の形態２に係るＳＡＣＩ燃焼制御の概要
本実施形態に係るＳＡＣＩ燃焼制御は、次の点において、上述した実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御と相違している。すなわち、実施の形態１においては、ＥＣＵ４０は、筒内環境条件パラメータ（燃料性状）の変化の可能性を予測した場合にＳＧ燃焼割合を増加させるために、着火アシスト用燃料噴射割合の増加および着火アシスト用燃料噴射時期の進角とともに、実圧縮比を低下させている。この点に関し、着火アシスト用燃料噴射割合の増加および着火アシスト用燃料噴射時期の進角に起因する自着火時期の進角を打ち消す作用は、実圧縮比を下げることに代えて、吸気温度を下げることによっても得られる。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、ＳＧ燃焼割合を増加させるために、実圧縮比の低下に代え、吸気温度を低下させるように構成されている。

３．実施の形態２に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関するＥＣＵによる処理
図１４は、本発明の実施の形態２に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。

３−１．図１０に示すルーチンとの共通点
図１４に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１１０、Ｓ１１８〜Ｓ１２２およびＳ１２８の処理については、実施の形態１において既述した通りである。

３−２．図１０に示すルーチンに対する相違点
図１４に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１０において筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも進角していると判定した場合には、水冷インタークーラ３６の制御を利用して吸気温度を低下させる（ステップＳ２００）。より詳細には、ステップＳ２００の処理による吸気温度の低下量は、例えば、図１３に示す例と同様の考え方で、目標θｔ_Ｐｍａｘと筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘとの差（正の値）が大きいほど大きくしてもよい。なお、吸気温度の制御手法は、水冷インタークーラ３６の制御を利用する手法に限られず、例えば、吸気が通過する流路を切り替えることで吸気温度を制御可能な吸気温度調整装置を利用してもよい。

一方、ステップＳ１１０において筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘが目標θｔ_Ｐｍａｘよりも遅角していると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、水冷インタークーラ３６の制御を利用して吸気温度を上昇させる（ステップＳ２０２）。より詳細には、ステップＳ２０２の処理による吸気温度の上昇量は、例えば、図１３に示す例と同様の考え方で、目標θｔ_Ｐｍａｘと筒内圧最大クランク角度θ_Ｐｍａｘとの差（負の値）が大きいほど大きくしてもよい。

また、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２００またはＳ２０２に続くステップＳ２０４では、ｘ時間以内での吸気温度の変化量が所定の閾値β以下であるか否かを判定する。この判定の目的は、ステップＳ１１６の処理と同様に、給油が実行された後に燃料性状が安定した状態にあるか否かを判断するためである。なお、この吸気温度の変化量は、吸気温度の上昇／低下量の前回値に対する今回値の差の絶対値に相当する。

また、ＥＣＵ４０は、ＳＧ燃焼割合を制御中心値に戻す処理（ステップＳ１１８〜１２２、Ｓ２０６、Ｓ２０８およびＳ１２８の一連の処理）の中で、ステップＳ１２２の判定結果に応じて、吸気温度の上昇（ステップＳ２０６）または低下（ステップＳ２０８）のために水冷インタークーラ３６を制御する。

３．実施の形態２に係るＳＡＣＩ燃焼制御の効果
ＳＧ燃焼割合を増加させるために実圧縮比の低下に代えて吸気温度の低下を利用する図１４に示すルーチンの処理によっても、燃料性状の変化の可能性がある状況下において、実際に燃料性状の変化（急変）が生じたとしてもそれに起因する燃焼の悪化が抑制されるように燃焼のロバスト性を事前に高めておくことができる。

実施の形態３．
次に、図１５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

１．実施の形態３に係るＳＡＣＩ燃焼制御の概要
本実施形態に係るＳＡＣＩ燃焼制御は、次の点において、上述した実施の形態１に係るＳＡＣＩ燃焼制御と相違している。すなわち、実施の形態１においては、ＥＣＵ４０は、筒内環境条件パラメータの１つである燃料性状の変化（より詳細には、急変）の可能性を予測した場合にＳＧ燃焼割合を増加させている。これに対し、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、筒内環境条件パラメータの他の例である筒内ガスの温度および湿度の変化の可能性を予測した場合にＳＧ燃焼割合を増加させるように構成されている。

車両の走行中には、トンネルを通過することがある。気象条件次第では、トンネル内の空気の温度がトンネルの外の空気の温度と大きく異なっていたり、トンネル内の空気の湿度がトンネルの外の空気の湿度と大きく異なったりする可能性がある。その結果、トンネルの通過中と通過前後で、車両の内燃機関の吸気温度および吸気湿度の一方または双方が変化（より詳細には、急変）し、その結果として、筒内ガスの温度および湿度の一方または双方が変化（急変）する可能性がある。このため、トンネルの内と外で空気の温度または湿度が大きく異なっていると、トンネルの通過に伴って、ＳＡＣＩ燃焼に含まれる自着火燃焼の時期が過度に進角または遅角してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、ＧＰＳ装置５０を利用して、車両がトンネルに入る状況にあるか否かを判定する。その結果、車両がトンネルに入る状況にあるときには、ＥＣＵ４０は、筒内ガスの温度および湿度の少なくとも一方の変化（急変）の可能性を予測し、実際に車両がトンネルに入る前にＳＧ燃焼割合を増加させる。そして、ＥＣＵ４０は、車両がトンネルを通過し終えるまでＳＧ燃焼割合の増加を継続する。

２．実施の形態３に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関するＥＣＵによる処理
図１５は、本発明の実施の形態３に係るＳＡＣＩ燃焼制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。

２−１．図１０に示すルーチンとの共通点
図１５に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１１４、およびＳ１１８〜Ｓ１２８の処理については、実施の形態１において既述した通りである。

２−２．図１０に示すルーチンに対する相違点
図１５に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１００において現在のエンジン動作点がＳＡＣＩ運転領域にあると判定した場合には、ＧＰＳ装置５０との通信結果に基づいて、車両がトンネルに入る状況にあるか否かを判定する（ステップＳ３００）。その結果、本判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ４０は、ＳＧ燃焼割合を増加させる制御を実行せずに今回のルーチン起動時の処理を終了する。

一方、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３００において車両がトンネルに入る状況にあると判定したとき、つまり、筒内環境条件パラメータ（筒内ガスの温度および湿度の少なくとも一方）の変化（急変）の可能性を予測した場合には、ＳＧ燃焼割合を高めるための処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の一連の処理）を実行する。なお、ステップＳ３００の処理によって車両がトンネルに入る状況にあると判定される時点は、車両が実際にトンネルに入る前にＳＧ燃焼割合を増加させる制御を完了させるために要する時間を確保できるように決定されている。

また、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１２またはＳ１１４に続くステップＳ３０２では、ＧＰＳ装置５０との通信結果に基づいて、車両がトンネルを抜けてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。この判定の目的は、車両がトンネルを通過することに伴う吸気温度および吸気湿度の一方または双方の変化（急変）の可能性が解消したか否かを判断するためである。

ＥＣＵ４０は、上述のステップＳ３０２において車両がトンネルを抜けてから所定時間が経過したと判定した場合には、ＳＧ燃焼割合を制御中心値に戻すための処理（ステップＳ１１８〜Ｓ１２８の一連の処理）を実行する。

３．実施の形態３に係るＳＡＣＩ燃焼制御の効果
以上説明した図１５に示すルーチンの処理によれば、車両がトンネルに入る状況があるときには、車両がトンネルを通過し終えるまで、ＳＡＣＩ燃焼のロバスト性が高められる。これにより、筒内環境条件パラメータに該当する筒内ガスの温度および湿度の一方または双方がトンネルの通過に伴って実際に変化することがあっても、それに起因する燃焼の悪化を効果的に抑制できるようになる。

他の実施の形態．
（ＧＰＳ装置を利用した予測を行ったときのＳＧ燃焼割合の増加に関する他の例）
上述した実施の形態３においては、筒内ガスの温度および湿度の少なくとも一方の変化（急変）の可能性が予測された場合に、ＳＧ燃焼割合を増加させるために、実圧縮比の低下が利用される。しかしながら、実施の形態１と２の関係と同様に、このようなときに、実圧縮比の低下に代え、吸気温度が低下するように制御が構成されてもよい。

（ＳＧ燃焼割合の増加に関する他の例）
上述した実施の形態１〜３においては、筒内環境条件パラメータの変化の可能性の予測に伴ってＳＧ燃焼割合を増加させる際に、着火アシスト用燃料噴射割合の増加および着火アシスト用燃料噴射時期の進角の双方を、実圧縮比の低下または吸気温度の低下と組み合わせている。しかしながら、ＳＧ燃焼割合の増加は、着火アシスト用燃料噴射割合の増加のみを、実圧縮比の低下または吸気温度の低下と組み合わせてもよい。

（ＳＧ燃焼割合の増加に関する実圧縮比の低下および吸気温度の低下以外の例）
上述した実施の形態１〜３においては、ＳＧ燃焼割合を増加させる際に、自着火時期の遅角作用を得るために実圧縮比の低下または吸気温度の低下が実行される。これに対し、筒内温度を低下させて自着火時期の遅角作用を得るための制御は、実圧縮比の低下または吸気温度の低下に代え、筒内残留既燃ガス量（内部ＥＧＲガス量）の減少であってもよい。具体的には、筒内残留既燃ガス量は、例えば、次のような手法で制御することができる。すなわち、例えば、排気バルブを駆動するために、筒内の排気ガスを排気通路１８に排出するための通常の排気バルブの開閉動作に加え、吸気行程中に排気バルブが開閉動作を行うように構成された排気動弁装置（本発明に係る「アクチュエータ」の一例に相当）を備えるようにする。そして、このように排気バルブを２回開くように構成された排気動弁装置が吸気行程中の排気バルブの開弁期間およびリフト量を可変とする機構を有している場合には、筒内残留既燃ガス量を減少させる際に、吸気行程中の排気バルブの開弁期間およびリフト量が小さくなるように排気動弁装置を制御してもよい。あるいは、排気バルブを２回開くように構成された排気動弁装置が排気可変動弁装置３０のようにＶＶＴ機構を有している場合には、筒内残留既燃ガス量を減少させる際に、筒内残留既燃ガス量が減少するように吸気行程中の排気バルブの開弁期間を進角または遅角させてもよい。

また、ＳＧ燃焼割合を高める場合には、以上説明した実圧縮比の低下、吸気温度の低下および筒内残留既燃ガス量の減少のうちの何れか２つもしくは全部が組み合わされてもよい。

（実圧縮比の低下に関する他の例）
上述した実施の形態１および３においては、実圧縮比の低下のために、吸気バルブ２４の閉じ時期ＩＶＣとともに開き時期も変更されるＶＶＴ機構を備える吸気可変動弁装置２８が利用されている。しかしながら、上述の実圧縮比の低下は、例えば、吸気バルブの閉じ時期ＩＶＣのみを連続的に変更可能な機構を備える吸気可変動弁装置を利用して実行されてもよい。

（燃料性状の変化の可能性の予測に関する給油直後以外の例）
実施の形態１および２において上述した給油直後でなくても、例えば、内燃機関１０が長期間（例えば、数か月）に渡って運転されなかった場合には、その後に内燃機関１０が運転された際に気筒内に供給される燃料の性状が変化（急変）する可能性がある。したがって、内燃機関１０の前回の始動がなされた日を記憶するデータロガーをＥＣＵ４０が備えるようにしたうえで、所定の長期間の経過後に内燃機関１０が始動される時からのｘ’時間以内にある場合に、車両の長いソーク時間に起因する燃料性状の変化（急変）の可能性を予測するようにしてもよい。

また、以上説明した各実施の形態に記載の例および他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ 燃料噴射弁
２２ 点火プラグ
２４ 吸気バルブ
２６ 排気バルブ
２８ 吸気可変動弁装置
３６ 水冷インタークーラ
３８ スロットルバルブ
４０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２ クランク角センサ
４４ エアフローセンサ
４６ 筒内圧センサ
４８ リッドセンサ
５０ ＧＰＳ装置

Claims (3)

1. 気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火する点火装置とを備える予混合圧縮自着火式の内燃機関を制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転モードとして、点火アシスト自着火燃焼運転モードを含み、
   前記点火アシスト自着火燃焼運転モードでは、吸気行程または圧縮行程においてメイン燃料噴射が実行され、かつ、前記メイン燃料噴射よりも遅角側の前記圧縮行程において着火アシスト用燃料噴射が実行されるように前記制御装置が前記燃料噴射弁を制御し、かつ、前記着火アシスト用燃料噴射による燃料と空気との着火アシスト用混合気に点火されるように前記制御装置が前記点火装置を制御することで、前記着火アシスト用混合気の着火により得られる熱量によって前記メイン燃料噴射による燃料と空気との予混合気を自着火燃焼させる点火アシスト自着火燃焼が行われ、
   前記制御装置は、前記点火アシスト自着火燃焼運転モードの実行中に、前記予混合気の自着火に影響を及ぼす筒内環境条件パラメータが変化する可能性が予測された場合に、前記可能性が予測されない場合と比べて、前記点火アシスト自着火燃焼の全体による熱発生量に対する前記着火アシスト用混合気の燃焼による熱発生量の割合である燃焼割合を増加させ、
   前記制御装置は、前記燃料の補給が実施されたときに、前記予測を行う
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記内燃機関の実圧縮比、吸気温度、および前記気筒内の残留既燃ガス量のうちの少なくとも１つを制御する１または複数のアクチュエータを備え、
   前記制御装置は、総燃料噴射量に対する前記着火アシスト用燃料噴射による燃料噴射量の割合が増加するように前記燃料噴射弁を制御し、かつ、前記実圧縮比の低下、吸気温度の低下、および前記気筒内の残留既燃ガス量の減少のうちの少なくとも１つが実行されるように前記１または複数のアクチュエータを制御することにより、前記燃焼割合を増加させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記燃焼割合を増加させるときに、前記着火アシスト用燃料噴射の時期を進角させる前記燃料噴射弁の制御を伴う
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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