JP7517593B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本件は、燃焼室内に主室及び副室を備えたエンジンの制御装置に関する。

従来、連通する主室（主燃焼室）及び副室（副燃焼室）を燃焼室内に形成し、副室の内部に点火プラグの電極を配した副室式エンジンが知られている。このエンジンでは、副室の内部で発生した火炎が、主室に向かってトーチ状に噴出するように形成される。これにより、主室内の空燃比が理論空燃比よりも希薄な状態であっても、燃料混合気を効率的に燃焼させることができる（特許文献１参照）。

特開2018-105171号公報

副室式エンジンでは、副室の内部に適量の燃料を供給する必要があり、副室への燃料噴射が実施される噴射期間が他のエンジンと比較して制限されやすい。また、燃料の噴射期間と点火時期との相関も重要であることから、適切な点火時期の範囲が他のエンジンと比較して狭いという特性がある。そのため、例えばノッキングや燃焼不良といった不具合に対して点火時期を大幅に変更することが難しく、燃焼状態を安定させにくいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、副室式エンジンの燃焼状態を改善することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

本件のエンジンの制御装置は、主室に燃料を供給する主室噴射手段と、前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、ノッキングの強度及び発生頻度の指標であり、ノッキングが強く、あるいは発生頻度が高いほど値が大きくなるノッキング度合を推定する推定手段と、前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を制御する燃料制御手段と、前記副室の内部に配置され前記副室内に形成される燃料混合気に点火する点火プラグと、前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火制御を実施する点火制御手段と、を備える。
（１）本件に係る制御装置は、前記ノッキング度合の値が第１所定値以上である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施する。
（２）本件に係る別の制御装置は、前記ノッキング度合の値の閾値として、第１所定値と前記第１所定値よりも大きい第２所定値とを設定する。また、前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上で前記第２所定値未満である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施する。一方、前記ノッキング度合の値が前記第２所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施し、その後に前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施する。
（３）本件に係る別の制御装置は、前記ノッキング度合の値の閾値として、第１所定値と前記第１所定値よりも小さい第３所定値とを設定する。また、前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施する。一方、前記ノッキング度合の値が前記第３所定値未満である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を増加させる燃料制御を実施する。
（４）前記点火制御手段は、前記点火時期をリタードさせた後にリタード量を徐々に減少させることが好ましい。

本件のエンジンの制御装置によれば、副室式エンジンの燃焼状態を改善できる。

実施例としての制御装置が適用されるエンジンの構造を示す模式図である。 実施例としての制御装置が適用される他のエンジンの構造を示す模式図である。 ノッキング度合に係る第１指標値を設定するためのマップである。 （Ａ）はノッキング度合に係る第２指標値を設定するためのグラフであり、（Ｂ）は第３指標値を設定するためのグラフである。 ノッキング度合と制御の種類との関係を示す模式図である。 制御内容を説明するためのフローチャートである。 制御内容を説明するためのフローチャートである。 制御内容を説明するためのフローチャートである。

［１．構成］
図１～図８は、車両に搭載されるエンジン１０（内燃機関）の制御装置を説明するための図である。図１及び図２はいずれも、連通する主室８（主燃焼室）及び副室５（副燃焼室）がシリンダ内に形成された、パッシブ方式の副室式エンジン１０の構造を模式的に示している。図１は、副室５に燃料を供給するための噴射弁（副室噴射弁２）と主室８に燃料を供給するための噴射弁（ポート噴射弁１，筒内噴射弁３）とが別設されたエンジン１０の構造を例示している。一方、図２は単一の噴射弁（多機能噴射弁４）を用いて主室８と副室５とのそれぞれに燃料を吹き分けるエンジン１０の構造を例示している。

本件に係るエンジン１０の制御装置は、主室８に燃料を供給する主室噴射手段（ポート噴射弁１，筒内噴射弁３，多機能噴射弁４）と、副室５に燃料を供給する副室噴射手段（副室噴射弁２，多機能噴射弁４）とを備える。副室噴射手段による燃料供給は、一つの燃焼サイクル（吸気行程，圧縮行程，燃焼行程，排気行程の四行程からなるサイクル）において、主室噴射手段による燃料供給の後に実施される。例えば、主室噴射手段による燃料供給は、排気行程後半から吸気行程にかけて実施される。これに対し、副室噴射手段による燃料供給は、主室噴射後の吸気行程や圧縮行程で実施される。したがって、単一の噴射弁のみで主室噴射と副室噴射が実施される場合であっても、噴射タイミングに基づいてそれらを明確に区別することが可能である。

なお、主室噴射手段から噴射される燃料の全てが主室８のみで燃焼するとは限らず、一部の燃料は副室５にも流入しうる。同様に、副室噴射手段から噴射される燃料の全てが副室５のみで燃焼するとは限らず、一部の燃料は主室８にも流出しうる。しかしながら、主室噴射手段から噴射される燃料は、主室８で燃焼することが意図された燃料であって、主室８で燃焼しやすいタイミングで噴射され、そのほとんどが主室８で燃焼する。同様に、副室噴射手段から噴射される燃料は、副室５で燃焼することが意図された燃料であって、副室５で燃焼しやすいタイミングで噴射され、そのほとんどが副室５で燃焼する。したがって、主室噴射手段を「主室８での燃焼に適したタイミングで燃料を供給する手段」と定義してもよいし、副室噴射手段を「副室５での燃焼に適したタイミングで燃料を供給する手段」と定義してもよい。

図１，図２に示すように、副室５は、例えば燃焼室内の頂面中央部からピストン側に向かって膨出した中空の半球状に形成される。図１，図２は、ペントルーフ型のシリンダヘッドにおいて、吸気ポート１１と排気ポート１２との間に副室５が配置された事例を示している。副室５の位置は、燃焼室の全体形状を考慮して、あるいは、吸気バルブ１３や排気バルブ１４の動作範囲を考慮して設定することが好ましい。また、吸気ポート１１や排気ポート１２よりもシリンダの外側に副室５を配置してもよい。

副室５と主室８とを隔てる隔壁６には、微小な孔７が形成される。また、副室５の内部には、点火プラグ９の電極が配置される。副室５の内部で燃料混合気が点火されると、その火炎が複数の孔７を介して副室５から主室８へと放射状にトーチ状の火炎として噴出するようになっている。なお、本件のエンジン１０は、火炎を形成するための燃料が副室５の外部から供給されるパッシブ方式のうち、副室噴射手段からの燃料噴射により副室５内の混合気を形成するための燃料を供給する方式の副室式エンジン１０であるが、パッシブ方式にはこれに限らず、副室５付近に火炎を形成するための燃料を供給し、圧縮行程で筒内圧が上昇することにより副室５の付近に供給された燃料が副室５内に導入される方式等、火炎を形成するための燃料が副室５の外部から供給される様々な方式が含まれる。一方、本件では特に説明しないが、副室５の内部に直接的に燃料を噴射するようなエンジン１０も存在する。このようなエンジン１０は、アクティブ方式の副室式エンジン１０と呼ばれる。

図１に示すポート噴射弁１は、主室噴射手段の一つであって、吸気ポート１１に燃料を噴射するパッシブ型のインジェクタである。ポート噴射弁１による燃料の噴射方向は、例えば開放状態の吸気バルブ１３と吸気ポート１１との隙間に向かう方向に設定される。また、筒内噴射弁３も主室噴射手段の一つであって、主室８に燃料を噴射するインジェクタである。筒内噴射弁３による燃料の噴射方向は、例えば圧縮行程で燃焼室内に形成される気流（タンブル流やスワール流）の向きや流速に応じて設定される。ポート噴射弁１及び筒内噴射弁３のいずれか一方は省略可能である。

図１に示す副室噴射弁２は、副室噴射手段の一つであって、副室５に燃料を噴射するパッシブ型のインジェクタである。副室噴射弁２の噴射方向は、例えば副室５へ向かう方向に設定される。ただし、副室噴射弁２の噴射方向は、副室５へ向かう方向のみに限定されるわけではない。例えば、シリンダ内に形成される気流（タンブル流やスワール流）の向きや流速を考慮して、副室５からややずれた位置に向かって燃料を噴射させてもよい。

図２に示す多機能噴射弁４は、主室噴射手段としての機能と副室噴射手段としての機能とを兼ね備えたインジェクタである。多機能噴射弁４の先端には、少なくとも二つの噴孔が形成される。一方の噴孔は、図１中の筒内噴射弁３と同様の燃料噴射を実現するための噴孔であって、主室８に供給される燃料が噴射される噴孔である。他方の噴孔は、図１中の副室噴射弁２と同様の燃料噴射を実現するための噴孔であって、副室５に供給される燃料が噴射される噴孔である。各々の噴孔の開閉状態は、個別に制御される。

エンジン１０には、ノックセンサ１５，筒内圧センサ１６，エンジン回転数センサ１７，アクセル開度センサ１８，車速センサ１９が設けられる。ノックセンサ１５は、異常燃焼の一種であるノッキングの有無を把握するためのセンサであり、例えばシリンダの振動によって生じる力，圧力，加速度などを検出する。筒内圧センサ１６は、燃焼室内における燃焼状態を把握するためのセンサであり、主室８の圧力を検出する。エンジン回転数センサ１７は、エンジン１０の作動状態を把握するためのセンサであり、例えば単位時間あたりのエンジン回転数（クランクシャフトの角速度）を検出する。アクセル開度センサ１８は、エンジン１０に要求されるトルク（ドライバ要求トルク）の大きさを把握するためのセンサであり、図示しないアクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出する。車速センサ１９は、エンジン１０が搭載された車両の車速（走行速度）を検出するセンサである。これらのセンサ１５～１９で検出された各種情報は、ＥＣＵ２０に伝達される。

ＥＣＵ２０は、エンジン１０の作動状態を制御するための電子制御装置（Engine Control Unit, Electronic Control Unit）であって、プロセッサとメモリとを搭載した電子デバイスである。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit），ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサであり、メモリは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），不揮発メモリなどである。ＥＣＵ２０で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存される。プログラムの実行時には、プログラムの内容がメモリ空間内に展開され、プロセッサによって実行される。

ＥＣＵ２０は、図示しない車載ネットワークを介して、制御対象となる装置及びセンサ１５～１９の各々に接続される。図１，図２に示すように、制御対象となる装置にはポート噴射弁１，副室噴射弁２，筒内噴射弁３，多機能噴射弁４，点火プラグ９が含まれる。エンジン１０の燃料噴射量や点火時期は、ＥＣＵ２０によって統括的に管理される。なお、図１，図２に示されていないセンサで検出された情報を併用して、燃料噴射量や点火時期を補正することも可能である。例えば、外気温センサやエンジン冷却水温センサなどで検出された温度情報に基づき、燃料噴射量や点火時期を補正してもよい。

ＥＣＵ２０には、推定手段２１，燃料制御手段２２，点火制御手段２３が設けられる。これらの要素は、ＥＣＵ２０で実現される機能を表現したものであり、例えばＥＣＵ２０内のＲＯＭや補助記憶装置に記録，保存されるソフトウェアとしてプログラミングされうる。あるいは、そのソフトウェアに対応する電子回路（ハードウェア）として実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが混在するシステムとして実現されてもよい。

推定手段２１は、ノッキングの強度及び発生頻度の指標であるノッキング度合Ｎを推定するものである。ノッキング度合Ｎは、少なくともエンジン負荷に応じて算出される。好ましくは、エンジン負荷，エンジン回転数に応じて算出され、より好ましくは筒内圧やエンジン１０の回転変動を考慮して算出される。ノッキング度合Ｎが高いほど（すなわちノッキング度合Ｎの値が大きいほど）、ノッキングの強度が強く、あるいは発生頻度が高いものと判断される。本件では、ノッキング度合Ｎの値が第１指標値Ｍ_１，第２指標値Ｍ_２，第３指標値Ｍ_３の積で与えられるものとする。推定手段２１は、第１指標値Ｍ_１，第２指標値Ｍ_２，第３指標値Ｍ_３の各々を例えば燃焼サイクル毎に算出し、ノッキング度合Ｎの値をこれらの積として算出する。ここで算出されたノッキング度合Ｎの情報は、燃料制御手段２２と点火制御手段２３とに伝達される。

第１指標値Ｍ_１は、少なくともエンジン負荷に基づいて算出される指標値である。本件では、エンジン負荷とエンジン回転数と基づいて第１指標値Ｍ_１が算出される。図３は、第１指標値Ｍ_１とエンジン負荷とエンジン回転数との関係が規定された三次元マップである。エンジン負荷は、例えばアクセル開度と車速とに基づいて算出される。第１指標値Ｍ_１の値は、同一のエンジン回転数に対してエンジン負荷が大きいほど、大きな値に設定される。

第１指標値Ｍ_１の値の増加勾配は、エンジン負荷が大きいほど増大するように設定される。つまり、図３に示す三次元マップにおいて、第１指標値Ｍ_１の値が同一である点をつないで描かれる等高線の間隔は、エンジン負荷が大きい領域である上側に進むほど狭くなっている。また、エンジン回転数の変化に対しては、第１指標値Ｍ_１の値があまり大きく変動しないように設定される。つまり、図３に示す三次元マップにおいて、第１指標値Ｍ_１の等高線は、左右方向に伸びた形状になる。したがって、仮にエンジン回転数を考慮することなく、エンジン負荷のみに基づいて第１指標値Ｍ_１を算出したとしても、その値の精度が大きく損なわれることはない。

第２指標値Ｍ_２は、筒内圧に基づいて算出される指標値である。図４（Ａ）は、第２指標値Ｍ_２と筒内圧との関係を例示する二次元マップである。第２指標値Ｍ_２の値は、筒内圧が高いほど、大きな値に設定される。第２指標値Ｍ_２と筒内圧との関係は、筒内圧がノッキング度合Ｎに与える影響の大小に応じて設定され、例えば直線状のグラフで表現される関係に設定されることもあれば、曲線状のグラフで表現される関係に設定されることもある。

第３指標値Ｍ_３は、エンジン１０の回転変動に基づいて算出される指標値である。図４（Ｂ）は、第３指標値Ｍ_３と回転変動との関係を例示する二次元マップである。回転変動は、例えばエンジン回転数の変化勾配（角加速度）の絶対値で与えられる。第３指標値Ｍ_３の値は、回転変動が大きいほど、大きな値に設定される。第３指標値Ｍ_３と回転変動との関係は、回転変動がノッキング度合Ｎに与える影響の大小に応じて設定され、例えば直線状のグラフで表現される関係に設定されることもあれば、曲線状のグラフで表現される関係に設定されることもある。

燃料制御手段２２は、主室噴射手段が供給する燃料量である主室燃料量と、副室噴射手段が供給する燃料量である副室燃料量とを制御するものである。これらの燃料量は、基本的にはエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される。一方、エンジン１０の通常の作動状態と比較してノッキング度合Ｎが高い場合には、副室燃料量を減少させる燃料制御が実施される。このとき、副室燃料量の削減量は、ノッキング度合Ｎの値が大きいほど増量される。反対に、エンジン１０の通常の作動状態と比較してノッキング度合Ｎが低い場合には、副室燃料量を増加させる燃料制御が実施される。このとき、副室燃料量の増加量は、ノッキング度合Ｎの値が小さいほど増量される。

副室燃料量は、副室噴射手段に供給される燃料の圧力や噴射圧をコントロールすることで増減させてもよい。この場合、燃料噴射の開始時期（SOI, Start Of Injection）や終了時期（EOI, End Of Injection）を変更することなく噴射の勢いを弱めたり強めたりすることで、一回の燃焼サイクルで供給される副室燃料量を増減させることができる。あるいは、燃料噴射の開始時期や終了時期をコントロールすることで副室燃料量を増減させてもよい。この場合、副室噴射手段に供給される燃料の圧力や噴射圧を一定に保ちつつ、燃料噴射期間を短縮したり延長したりすることで、一回の燃焼サイクルで供給される副室燃料量を増減させることができる。

主室燃料量は、ノッキング度合Ｎの高低に関わらず、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定されることにしてもよい。あるいは、トータルの燃料噴射量が変化しないように、副室燃料量を減少（または増加）させた分だけ主室燃料量を増加（または減少）させてもよい。ここで、標準的な主室燃料量をＦ_ＭＡＩＮと表記し、標準的な副室燃料量をＦ_ＳＵＢと表記する。副室燃料量の減少量をＦ_ＤＥＣと表記すれば、実際に副室噴射手段から噴射される燃料量はＦ_ＳＵＢ－Ｆ_ＤＥＣとなる。このとき、主室噴射手段から噴射される燃料量はＦ_ＭＡＩＮのままにしてもよいし、Ｆ_ＭＡＩＮ＋Ｆ_ＤＥＣとしてもよい。あるいは、Ｆ_ＭＡＩＮ以上かつＦ_ＭＡＩＮ＋Ｆ_ＤＥＣ以下の範囲内で、主室噴射手段から噴射される燃料量を設定してもよい。同様に、副室燃料量の増加量をＦ_ＩＮＣと表記すれば、実際に副室噴射手段から噴射される燃料量はＦ_ＳＵＢ＋Ｆ_ＩＮＣとなる。このとき、主室噴射手段から噴射される燃料量はＦ_ＭＡＩＮのままにしてもよいし、Ｆ_ＭＡＩＮ－Ｆ_ＩＮＣとしてもよい。あるいは、Ｆ_ＭＡＩＮ－Ｆ_ＩＮＣ以上かつＦ_ＭＡＩＮ以下の範囲内で、主室噴射手段から噴射される燃料量を設定してもよい。

点火制御手段２３は、点火プラグ９の点火時期（燃料混合気を点火するタイミング）を制御するものである。点火時期は、基本的にはエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される。一方、エンジン１０の通常の作動状態と比較してノッキング度合Ｎが高い場合には、点火時期をリタードさせる点火制御が実施される。ただし、副室式エンジンにおいては、適切な点火時期の範囲が他のエンジンと比較して狭く、点火時期の変化をできるだけ抑制することが望まれる。そこで、ノッキング度合Ｎが高すぎる場合や、副室燃料量を減少させる燃料制御の効果が弱い場合に限って、点火リタード制御を開始することとする。

図５は、上記の各種制御とノッキング度合Ｎの値との関係を例示する表である。ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上であるとき、副室燃料量の削減制御や点火リタード制御が実施される。ここで、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上、かつ、第１所定値Ｎ_１よりも大きい第２所定値Ｎ_２未満であれば、先に副室燃料量の削減制御が実施され、その後に点火リタード制御が開始される。点火リタード制御が開始される前にノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１未満まで低下した場合には、結果的に点火リタード制御が実施されず、すなわち点火時期を移動させずに燃焼状態を改善できる。

一方、ノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２以上であれば、ノッキング度合Ｎが高すぎるものと判断され、先に点火リタード制御が実施され、その後に副室燃料量の削減制御が開始される。点火リタード制御は、副室燃料量の削減制御と比較して、高応答でエンジン１０の燃焼状態を改善できる。つまり、ノッキング度合Ｎが高すぎる場合には、点火リタード制御を優先することで、燃焼状態を素早く確実に改善している。なお、副室燃料量の削減制御が開始される前にノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２未満まで低下した場合には、点火リタード制御が一旦終了し、副室燃料量の削減制御が実施されることになる。

ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１未満の場合には、通常の点火時期（エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される点火時期）で点火制御が実施される。また、燃料噴射量については、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１よりも小さい第３所定値Ｎ_３未満である場合に、副室燃料量を増加させる燃料制御が実施される。また、ノッキング度合Ｎの値が第３所定値Ｎ_３以上、かつ、第１所定値Ｎ_１未満であれば、通常の燃料量（エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される主室燃料量及び副室燃料量）でエンジン１０が制御される。

［２．フローチャート］
図６～図８は、ＥＣＵ２０で実施される制御の内容を説明するためのフローチャートである。これらのフローチャートに示される制御は、一回の燃焼サイクルに対応する周期で繰り返し実行される。
図６のステップＡ１では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づき、その燃焼サイクルでの標準的な燃料量が算出されるとともに、その燃焼サイクルでの標準的な点火時期が算出される。燃料量は、主室燃料量と副室燃料量とが個別に算出される。本件では、副室燃料量が主室燃料量よりも少ない値として算出される。例えば、副室燃料量が燃料量全体に対して数パーセントから十数パーセント程度とされる。

ステップＡ２では、推定手段２１において、ノッキングの強度及び発生頻度の指標であるノッキング度合Ｎが推定される。ここでは、例えばエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて第１指標値Ｍ_１が算出される。また、筒内圧に基づいて第２指標値Ｍ_２が算出され、回転変動に基づいて第３指標値Ｍ_３が算出される。その後、これらの積としてノッキング度合Ｎの値が算出される。
ステップＡ３では、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上であるか否かが判定される。この条件が成立する場合には、少なくとも副室燃料量を減少させる燃料制御が実施される。本件ではステップＡ４に進み、さらなる条件判定がなされる。なお、ステップＡ３においてノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１未満であった場合には、後述する図８のフロー（記号ＢからステップＡ２２）に進む。

ステップＡ４では、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１よりも大きい第２所定値Ｎ_２以上であるか否かが判定される。この条件が成立する場合には、ノッキングの発生を直ちに抑制する必要があるものと判断され、点火リタード制御を先行させるべくステップＡ５に進む。なお、ステップＡ４においてノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２未満であった場合には、後述する図７のフロー（記号ＡからステップＡ１２）に進む。
ステップＡ５では、経過時間Ｙがリセットされる。経過時間Ｙは、図７のフローで参照されるパラメータであり、Ｎ_１≦Ｎ＜Ｎ_２である状態が継続した時間を意味する。また、ステップＡ６で経過時間Ｘの計測が開始され、ステップＡ７に進む。経過時間Ｘは、Ｎ≧Ｎ_２である状態が継続した時間を意味する。なお、経過時間Ｘ，Ｙの単位は秒であってもよいし、燃焼サイクル数であってもよい。

ステップＡ７では、経過時間Ｘが所定時間Ｘ_１以下であるか否かが判定される。所定時間Ｘ_１は、予め設定された時間や燃焼サイクル数であってもよいし、エンジン回転数に応じて設定される時間や燃焼サイクル数であってもよい。この条件が成立する場合にはステップＡ８に進み、標準的な主室燃料量，副室燃料量で燃料噴射が実施される。また、ステップＡ９では、所定のリタード量で点火リタード制御が実施される。このときのリタード量は、標準的な点火時期を基準として制御される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ８，Ａ９の制御は、ノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２以上の状態で、経過時間Ｘが所定時間Ｘ_１になるまで継続される。経過時間Ｘが所定時間Ｘ_１を超えた場合には、ステップＡ１０に進む。

ステップＡ１０では、ノッキング度合Ｎに応じて副室燃料量を減少させる燃料制御が実施される。ここでは、ノッキング度合Ｎの値が大きいほど、副室燃料量がより削減される。また、ステップＡ１１では、経過時間Ｘが進むほど徐々にリタード量を削減する点火リタード制御が実施される。つまり、所定のリタード量で点火リタード制御が実施されるのは所定時間Ｘ_１だけであり、その後は徐々に点火時期が標準的な点火時期へ近づくように制御される。また、所定のリタード量での点火リタード制御は、副室燃料量の削減制御に先行して実施される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ１０，Ａ１１の制御は、経過時間Ｘが所定時間Ｘ_１を超えた後、ノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２以上である限り継続される。

図６のステップＡ４において、ノッキング度合Ｎの値が第２所定値Ｎ_２未満になると、制御が図７のフローに進む。図７のステップＡ１２では、経過時間Ｘがリセットされる。また、ステップＡ１３で経過時間Ｙの計測が開始され、ステップＡ１４に進む。ステップＡ１４では、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_１以下であるか否かが判定される。所定時間Ｙ_１は、予め設定された時間や燃焼サイクル数であってもよいし、エンジン回転数に応じて設定される時間や燃焼サイクル数であってもよい。この条件が成立する場合にはステップＡ１５に進み、ノッキング度合Ｎに応じて副室燃料量を減少させる燃料制御が実施される。ここでは、ノッキング度合Ｎの値が大きいほど、副室燃料量がより削減される。

また、ステップＡ１６では、標準的な点火時期で点火制御が実施される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ１５，Ａ１６の制御は、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上かつ第２所定値Ｎ_２未満の状態で、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_１になるまで継続される。経過時間Ｙが所定時間Ｙ_１に達する前にノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１未満まで低下すれば、点火リタードが開始されることなく、副室燃料量を減少させる燃料制御のみが実施されることになる。一方、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_１を超えた場合には、ステップＡ１７に進む。

ステップＡ１７では、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_１よりも大きい所定時間Ｙ_２以下であるか否かが判定される。所定時間Ｙ_２は、予め設定された時間や燃焼サイクル数であってもよいし、エンジン回転数に応じて設定される時間や燃焼サイクル数であってもよい。この条件が成立する場合にはステップＡ１８に進み、ノッキング度合Ｎに応じて副室燃料量を減少させる燃料制御が継続される。また、ステップＡ１９では、所定のリタード量で点火リタード制御が実施される。このときのリタード量は、標準的な点火時期を基準として制御される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ１８，Ａ１９の制御は、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上かつ第２所定値Ｎ_２未満の状態で、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_２になるまで継続される。経過時間Ｙが所定時間Ｙ_２を超えた場合には、ステップＡ２０に進む。

ステップＡ２０では、ノッキング度合Ｎに応じて副室燃料量を減少させる燃料制御が継続される。また、ステップＡ２１では、経過時間Ｙが進むほど徐々にリタード量を削減する点火リタード制御が実施される。つまり、所定のリタード量で点火リタード制御が実施されるのは所定時間Ｙ_２－Ｙ_１だけであり、その後は徐々に点火時期が標準的な点火時期へ近づくように制御される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ２０，Ａ２１の制御は、経過時間Ｙが所定時間Ｙ_２を超えた後、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１以上かつ第２所定値Ｎ_２未満である限り継続される。

図６のステップＡ３において、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１未満になると、制御が図８のフローに進む。図８のステップＡ２２では、経過時間Ｘ，Ｙがともにリセットされる。また、ステップＡ２３では、ノッキング度合Ｎの値が第１所定値Ｎ_１よりも小さい第３所定値Ｎ_３未満であるか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＡ２４に進み、ノッキング度合Ｎに応じて副室燃料量を増加させる燃料制御が実施される。ここでは、ノッキング度合Ｎの値が小さいほど、副室燃料量がより増量される。また、ステップＡ２５では、標準的な点火時期で点火制御が実施される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。ステップＡ２４，Ａ２５の制御は、ノッキング度合Ｎの値が第３所定値Ｎ_３未満である限り継続される。

ステップＡ２３において、ノッキング度合Ｎの値が第３所定値Ｎ_３以上である場合には、ステップＡ２６に進み、標準的な主室燃料量，副室燃料量で燃料噴射が実施される。また、ステップＡ２７では、標準的な点火時期で点火制御が実施される。このように、ノッキング度合ＮがＮ_３≦Ｎ＜Ｎ_１であれば、通常の燃料制御及び点火制御が実施される。この燃焼サイクルでの制御はこれで終了し、次回の燃焼サイクルではステップＡ１から制御が繰り返される。

［３．作用，効果］
（１）上記のエンジン１０の制御装置（すなわちＥＣＵ２０）では、推定手段２１で推定されたノッキング度合Ｎが第１所定値Ｎ_１以上である場合に、副室燃料量を減少させる燃料制御が燃料制御手段２２によって実施される。このような構成により、例えば点火時期を変更することなくノッキング度合Ｎを低下させることができ、ノッキングの発生を抑制できる。したがって、エンジン１０の燃焼状態を安定させることができる。また、減少させる燃料量が副室燃料量であることから、主室８での燃焼状態に悪影響を与える可能性が極めて小さい。したがって、エンジン１０の燃焼状態を改善することができる。なお、主室燃料量を保ったまま副室燃料量のみを減少させた場合には、主室噴射手段側の制御を変更することなく容易にエンジン１０の燃焼状態を改善することができる。また、副室燃料量の減少量に応じて主室燃料量を増加させた場合には、トータルの燃料量の変化を小さくすることができ、エンジン１０の燃焼状態をさらに安定させることができる。

（２）上記のエンジン１０の制御装置では、燃料制御手段２２による燃料制御の実施後に、ノッキング度合Ｎが第１所定値Ｎ_１以上である場合には、点火時期をリタードさせる点火制御が点火制御手段２３によって実施される。このような構成により、例えば燃料制御だけではノッキングを短時間で解消できないような場合に、点火リタード制御を併用することができ、ノッキング度合Ｎを確実に低下させることができる。したがって、エンジン１０の燃焼状態を改善することができる。

（３）上記のエンジン１０の制御装置では、ノッキング度合Ｎが第１所定値Ｎ_１よりも大きい第２所定値Ｎ_２以上である場合に、点火制御手段２３が点火リタード制御を先に実施し、その後に燃料制御手段２２が副室燃料量を減少させる燃料制御を実施する。このように、ノッキング度合Ｎが高すぎる場合には、燃料制御と比較して応答性に優れる点火リタード制御を先行させることで、ノッキング度合Ｎを素早く低下させることができる。したがって、エンジン１０の燃焼状態を改善することができる。

（４）上記のエンジン１０の制御装置では、点火制御手段２３が点火時期をリタードさせた後にリタード量を徐々に減少させる制御を実施する。このような構成により、点火時期を急に標準的な点火時期まで戻した場合と比較して、エンジン１０の燃焼状態を安定させることができる。また、点火時期を標準的な点火時期よりもリタードさせた状態が、ある程度の時間は継続されるため、ノッキング度合Ｎを確実に低下させることができる。

（５）上記のエンジン１０の制御装置では、ノッキング度合Ｎが第１所定値Ｎ_１よりも小さい第３所定値Ｎ_３未満である場合に、燃料制御手段２２が副室燃料量を増加させる燃料制御を実施する。このように、ノッキング度合Ｎが低すぎる燃焼不良状態では、副室燃料量を増加させることで、エンジン１０の燃焼状態を安定させることができる。また、増加させる燃料量が副室燃料量であることから、主室８での燃焼状態に悪影響を与える可能性が極めて小さい。したがって、エンジン１０の燃焼状態を改善することができる。なお、主室燃料量を保ったまま副室燃料量のみを増加させた場合には、主室噴射手段側の制御を変更することなく容易にエンジン１０の燃焼状態を改善することができる。また、副室燃料量の増加量に応じて主室燃料量を減少させた場合には、トータルの燃料量の変化を小さくすることができ、エンジン１０の燃焼状態をさらに安定させることができる。

［４．変形例］
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は、必要に応じて取捨選択でき、あるいは適宜組み合わせることができる。例えば、上記の実施例では車両に搭載されるエンジン１０の制御装置について詳述したが、本件に係る制御装置の適用対象は車載エンジンのみに制限されることはなく、例えば船舶や発電施設に設置されるエンジンにも適用可能である。少なくとも、主室噴射手段と副室噴射手段とを備えた内燃機関であれば、本件に係る制御装置を適用することが可能である。

また、上記の実施例では、ノッキング度合Ｎが第１所定値Ｎ_１よりも大きい第２所定値Ｎ_２以上である場合に、点火制御手段２３が点火リタード制御を先に実施し、その後に燃料制御手段２２が副室燃料量を減少させる燃料制御を実施しているが、第２所定値Ｎ_２よりも大きい第４所定値Ｎ_４以上で点火制御手段２３及び燃料制御手段２２が、点火リタード制御及び燃料制御を同時に開始することも可能である。このように、リタード制御と燃料制御を同時に開始することで、ノッキング度合Ｎをより素早く確実に低下させることができる。

１ ポート噴射弁（主室噴射手段）
２ 副室噴射弁（副室噴射手段）
３ 筒内噴射弁（主室噴射手段）
４ 多機能噴射弁（主室噴射手段，副室噴射手段）
５ 副室
６ 隔壁
７ 孔
８ 主室
９ 点火プラグ
１０ エンジン
１１ 吸気ポート
１２ 排気ポート
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１５ ノックセンサ
１６ 筒内圧センサ
１７ エンジン回転数センサ
１８ アクセル開度センサ
１９ 車速センサ
２０ ＥＣＵ（制御装置）
２１ 推定手段
２２ 燃料制御手段
２３ 点火制御手段
Ｍ_１ 第１指標値
Ｍ_２ 第２指標値
Ｍ_３ 第３指標値
Ｎ ノッキング度合
Ｎ_１ 第１所定値
Ｎ_２ 第２所定値
Ｎ_３ 第３所定値
Ｘ 経過時間
Ｙ 経過時間
Ｘ_１ 所定時間
Ｙ_１ 所定時間
Ｙ_２ 所定時間

Claims (4)

1. 主室に燃料を供給する主室噴射手段と、
   前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、
   ノッキングの強度及び発生頻度の指標であり、ノッキングが強く、あるいは発生頻度が高いほど値が大きくなるノッキング度合を推定する推定手段と、
   前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を制御する燃料制御手段と、
   前記副室の内部に配置され前記副室内に形成される燃料混合気に点火する点火プラグと、
   前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火制御を実施する点火制御手段と、
   を備え、
   前記ノッキング度合の値が第１所定値以上である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施する
   ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
2. 主室に燃料を供給する主室噴射手段と、
   前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、
   ノッキングの強度及び発生頻度の指標であり、ノッキングが強く、あるいは発生頻度が高いほど値が大きくなるノッキング度合を推定する推定手段と、
   前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を制御する燃料制御手段と、
   前記副室の内部に配置され前記副室内に形成される燃料混合気に点火する点火プラグと、
   前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火制御を実施する点火制御手段と、
   を備え、
   前記ノッキング度合の値の閾値として、第１所定値と前記第１所定値よりも大きい第２所定値とを設定し、
   前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上で前記第２所定値未満である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施し、
   前記ノッキング度合の値が前記第２所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施し、その後に前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施する
   ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
3. 主室に燃料を供給する主室噴射手段と、
   前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、
   ノッキングの強度及び発生頻度の指標であり、ノッキングが強く、あるいは発生頻度が高いほど値が大きくなるノッキング度合を推定する推定手段と、
   前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を制御する燃料制御手段と、
   前記副室の内部に配置され前記副室内に形成される燃料混合気に点火する点火プラグと、
   前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火制御を実施する点火制御手段と、
   を備え、
   前記ノッキング度合の値の閾値として、第１所定値と前記第１所定値よりも小さい第３所定値とを設定し、
   前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を減少させる燃料制御を実施し、その後に前記ノッキング度合の値が前記第１所定値以上である場合に、前記点火制御手段が前記点火制御を実施し、
   前記ノッキング度合の値が前記第３所定値未満である場合に、前記燃料制御手段が前記副室燃料量を増加させる燃料制御を実施する
   ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
4. 前記点火制御手段は、前記点火時期をリタードさせた後にリタード量を徐々に減少させる
   ことを特徴とする、請求項１～３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。

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