JP5885767B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、筒内噴射式内燃機関の制御装置、とりわけ、予混合圧縮着火燃焼モード制御時における過渡運転状態発生時の点火時期制御を行う内燃機関の制御装置に関するものである。

近年において、大気汚染や石油事情の変動などに伴い、内燃機関（以下、「エンジン」と称する）の排気ガスおよび燃費の向上が強く要求されている。ガソリンを用いたエンジンの排気ガスおよび燃費を向上する方法の一つとして、ガソリンエンジンにおける燃焼を火花点火ではなく、圧縮行程後半の混合気をより高温、高圧にし、混合気を自己着火させる予混合圧縮着火（Homogeneous‐Charge Compression Ignition：以下「ＨＣＣＩ」と称する）による燃焼制御が注目されている。

ＨＣＣＩ燃焼では、火花点火燃焼と比較してより希薄の混合気での燃焼で燃費を低減でき、火花点火燃焼と比較してより低温の燃焼温度によるＮＯｘ低減が可能となるものの、例えば火花点火時と同等の混合気温度では温度が低すぎて自己着火せずに失火が発生してしまい、混合気温度を上昇させすぎると燃焼速度過多となってノッキングが発生してしまう。そこでＨＣＣＩ燃焼を良好とする混合気温度を得るために、ピストンが吸気上死点前に排気バルブを閉じ吸気上死点後に吸気バルブを開くことでマイナスオーバーラップによる内部排気再循環（以下、内部ＥＧＲと称する。ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation)を導入して混合気温度を上昇させる制御技術は周知の技術である。

この周知の制御技術によれば、エンジン回転数が比較的低く、負荷が比較的低い運転領域では、内部ＥＧＲの導入により筒内の混合気の温度を制御してＨＣＣＩ燃焼が可能となるが、更に低い運転領域では燃焼温度が低すぎて、内部ＥＧＲを導入しても良好なＨＣＣＩ燃焼が行われる程度まで混合気温度が達しない場合がある。そこで、このような場合においても良好なＨＣＣＩ燃焼を得ることができる制御として、自己着火を促進するための火花点火を導入した着火アシスト制御が考えられている。

例えば、特許文献１では、ＨＣＣＩ燃焼モード時に、予め設定されたオクタン価に応じた点火時期特性を用いて圧縮上死点前の混合気に対して火花点火による着火アシストをすることで、失火又はノッキングが発生しないＨＣＣＩ燃焼制御を図っている。

特開２００５−０１６４０８号公報

ここで、着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼時においてエンジンの運転状態が変化している過渡運転状態にある場合に着目すると、特許文献１のように定常運転状態と同様に瞬時の運転状態を検出してその瞬時の運転状態に応じた点火時期で火花点火をすると、失火やノッキングが発生するなど燃焼が悪化してしまうことがある。

その燃焼の悪化は、内部ＥＧＲガスの「遅れ」に起因している。内部ＥＧＲガスは各気筒における１サイクル前の燃焼ガスであることから、過渡運転状態中は１サイクル前の異なる運転状態の内部ＥＧＲを導入しており、１サイクル前も同じ運転状態の内部ＥＧＲが
導入される定常運転状態中とは内部ＥＧＲの温度が異なるため燃焼が悪化する。例えば、図６に示すように、定常運転状態Ａから定常運転状態Ｂへ変化する場合、（１）まで定常の運転状態Ａが継続しているため、内部ＥＧＲ温度は一定であるが、（２）で運転状態Ｂとなって過渡運転状態となった場合、（２）で導入されている内部ＥＧＲ温度は（１）の内部ＥＧＲ温度と同じであるため、ｂの温度となる。ここで、過渡運転状態を考慮していない点火時期で着火アシストを行うと、（２）の内部ＥＧＲ温度はｂであるのにもかかわらず、ａの内部ＥＧＲ温度を想定した点火時期で着火アシストを行うこととなるため、実際の内部ＥＧＲの温度および圧縮行程後半時の混合気温度に対して適切な点火時期となっておらず、自己着火促進不足による失火や、自己着火促進過剰によるノッキングが発生する可能性がある。

また、過渡運転状態による内部ＥＧＲガスの温度変化に対する遅れもある。図６は、エンジンが過渡運転状態となった際における内部ＥＧＲ温度の挙動を示したイメージ図である。例えば、図６に示すように、過渡運転状態直後の（３）では、上記の理由で（２）の燃焼で得られた内部ＥＧＲガスが導入されているため内部ＥＧＲ温度は「ａ」となるはずであるが、（３）では内部ＥＧＲからピストンやシリンダ壁面などに奪われる熱が変化の途中にあるため、内部ＥＧＲは「ｂ」の温度より若干変化した「ｃ」の温度となる。その後除々にピストンやシリンダ壁面などに奪われる熱が一定となり、（４）のタイミングで内部ＥＧＲは「ａ」の温度となる。ここで、過渡運転状態を考慮していない点火時期で着火アシストを行うと、（３）から（４）のタイミングにおいて「ａ」の内部ＥＧＲ温度を想定した点火時期で着火アシストを行うこととなるため、実際の内部ＥＧＲの温度および圧縮行程後半時の混合気温度に対して適切な点火時期となっておらず、自己着火促進不足による失火や、自己着火促進過剰によるノッキングが発生する可能性がある。

上記のように、混合気温度を上昇させる内部ＥＧＲは自己着火を発生させる支配要因であるが、点火時期も同じく支配要因となっているため、過渡運転状態が発生した際にこの内部ＥＧＲの挙動と点火時期の挙動を適切とするよう制御しなければ、良好なＨＣＣＩ燃焼は得られない。

本願の発明者の更なる研究の結果によると、エンジン運転状態が過渡運転状態にある場合、過渡運転状態の強さ（運転状態変化が大きく急激な過渡、運転状態変化が小さく緩やかな過渡など）が変化すると、内部ＥＧＲ温度に応じた点火時期の許容範囲が変化することがわかった。即ち、例えば図６において、運転状態Ａから運転状態Ｂへの変化が緩やかであれば、内部ＥＧＲ温度に応じた点火時期の許容範囲が大きく、「ｄ」の内部ＥＧＲ温度となるタイミングで「ａ」の内部ＥＧＲ温度を想定した点火時期で着火アシストを行っても良好なＨＣＣＩ燃焼が可能となることがわかった。一方、運転状態「Ａ」から運転状態「Ｂ」への変化が急激であれば、内部ＥＧＲ温度に応じた点火時期の許容範囲が狭く、「ｄ」の内部ＥＧＲ温度では「ｄ」の内部ＥＧＲ温度を、「ｅ」の内部ＥＧＲ温度では「ｅ」の内部ＥＧＲ温度を想定した点火時期で着火アシストを行わなければ良好なＨＣＣＩ燃焼が可能とならないことがわかった。

以上のことから、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼状態を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させるためには、過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲの温度の変化の遅れおよび過渡運転の強さに応じて点火時期を変化させる必要があることが判明した。

ここで、過渡運転状態が発生した際、点火時期を制御する以外の方法として、内部ＥＧＲ量、吸入空気量、燃焼噴射量、燃料噴射時期などを制御することが考えられるが、着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼では点火時期を適切に制御することが燃焼安定性に対する効果が大きく、且つ制御パラメータ変更から実際に制御されるまでの遅れが短く、且つ多気筒エンジンにおいて各気筒別の点火時期設定が可能となるため、過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲの温度の変化および過渡運転の強さに応じて点火時期を制御する方法が有効な手段である。

そこで、この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼制御時、過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲの温度の変化の遅れおよび過渡運転の強さに応じて点火時期を補正することで、内部ＥＧＲ温度や筒内混合気温度を直接検出するような高価なセンサなど取り付ける必要なく、エンジンが過渡運転状態であっても失火やノッキングを発生させずにＨＣＣＩ燃焼を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記筒内に空気を吸入するための吸気バルブと、
前記筒内に燃焼ガスを排気するための排気バルブと、
前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を可変調節する可変バルブ機構と、
前記筒内の空気と前記燃料との混合気に火花点火をさせる点火プラグと、
前記可変バルブ機構により前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を制御して前記筒内に内部排気再循環を行わせ、前記内部排気再循環により加温した前記吸入された空気と前記噴射された燃料との混合気に対して、前記内燃機関の圧縮行程後半で予混合圧縮着火燃焼する前に、前記予混合圧縮着火燃焼を促進するために火花点火による着火アシスト制御を行う予混合圧縮着火燃焼制御機構と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関における前記内部排気再循環の温度を推定する内部排気再循環温度推定手段と、
前記内燃機関の状態が定常運転状態であった場合の前記燃焼ガスの排気温度を演算する定常時排温演算手段と、
前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された定常運転状態での前記燃焼ガスの排気温度とに基づいて、前記内燃機関の状態が過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された前記燃焼ガスの排気温度とのズレ度合を演算する内部排気再循環温度ズレ度合演算手段と、
前記内燃機関の運転状態の変化の大きさを表す過渡変化度合を演算する過渡変化度合演算手段と、
前記内燃機関の前記過渡運転状態が開始してからの過渡経過時間を演算する過渡経過時間演算手段と、
前記演算された過渡変化度合と前記演算された過渡経過時間に応じた特性から、前記内燃機関の状態が前記過渡運転状態の最中および前記過渡運転状態の後の過渡運転状態の程度としての過渡強度を演算する過渡強度演算手段と、
前記内部排気再循環の温度の変化に合わせ、且つ前記演算された過渡運転状態の強さに合わせた点火時期の変化とするために、前記演算された前記ズレ度合および前記演算された過渡強度に応じた過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の過渡時点火時期補正係数を演算する過渡時点火時期補正係数演算手段と、
前記演算された前記過渡時点火時期補正係数に基づいて前記着火アシスト制御における前記火花点火の点火時期を補正する過渡時点火時期補正手段と、
を備えたことを特徴とする。

この発明による内燃機関の制御装置の効果は、内部ＥＧＲ温度と定常時排温に応じて過渡運転状態中および過渡運転状態後の内部ＥＧＲ温度ズレ度合を演算し、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性から過渡運転状態中および過渡運転状態後の過渡運転状態の強さを演算し、演算された内部ＥＧＲ温度ズレ度合および過渡強度に応じた過渡運転状態中および過渡運転状態後の点火時期補正係数を演算し、演算された過渡時点火時期補正係数で点火時期を補正することで、エンジンが過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲ温度の変化の遅れや、過渡運転状態の強さに応じた内部ＥＧＲ温度に対する許容範囲を適切にして点火時期を制御することができるため、高価なセンサなど取り付ける必要なく、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させ、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

この発明の実施の形態１および実施の形態２による内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、エンジン回転数とブースト圧より求まる定常排温の特性を示したマップである。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、過渡経過時間と過渡変化より求まる過渡強度の特性を示したマップである。 エンジンが過渡運転状態となった際における内部ＥＧＲ温度の挙動を示したイメージ図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、過渡運転状態が発生した際の点火時期補正を行う挙動を示すタイミングチャート図である。 この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、ＥＣＵの過渡初回燃焼点火時期保持手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、ＥＣＵの過渡強度特性学習補正手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、過渡運転状態が発生した際の点火時期補正を行う挙動を示すタイミングチャート図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、又は相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
以下述べるこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置においては、エンジンがＨＣＣＩ燃焼モードで運転されており、且つ火花点火制御が実施されているものとする。そして、以下述べるこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、エンジン過渡運転状態が発生した際、内部ＥＧＲの温度、および過渡強度を鑑みて、内部ＥＧＲ温度ズレおよび過渡強度から過渡時点火時期補正係数を演算し、それに応じて定常時の点火時期を補正して過渡時の点火時期を演算するようにしたものである。

図１は、この発明の実施の形態１および後述の実施の形態２による内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。尚、一般的にエンジンには、複数のシリンダが設けられているが、以下の説明では図２に示すように、複数のシリンダのうちの１つのシリンダ２について説明する。

図１において、エンジン１には、筒状のシリンダ２が設けられている。シリンダ２の軸線方向に往復自在なピストン３が設けられている。これらシリンダ２とピストン３によって、燃料と空気との混合気が燃焼する燃焼室４が形成されている。また、ピストン３の往復運動を回転運動に変換するクランク軸５が設けられており、クランク軸５の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ６が設けられている。また、シリンダ２には、エンジン１を冷却するための冷却水（図示せず）の温度に応じた電圧を出カする水温センサ７が設けられている。

シリンダ２の内部（以下「筒内」と称する）に空気を吸入する吸気マニホールド８と、燃焼室４内で混合気が燃焼して生成された排気ガスを排出する排気マニホールド９とがシリンダ２に接続されている。また、シリンダ２には、燃焼室４と吸気マニホールド８との間を開閉する吸気バルブ１０と、燃焼室５と排気マニホールド９との間を開閉する排気バルブ１１とがそれぞれ２つ（図２では１つずつのみ図示）が取り付けられている。吸気バルブ１０および排気バルブ１１を適切な開弁時期および適切なリフト量で制御するために、吸気バルブ１０および排気バルブ１１の上部には、回転して各バルブを押し下げるカム（図示せず）を含んだ吸気可変バルブ機構１２と排気可変バルブ機構１３それぞれ設置されている。また、いずれかのカムには、カムの回転を検出するようなカム角センサ（図示せず）が設置されている。

シリンダ２の頂部には、適切なタイミングで筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４が取り付けられている。さらに、シリンダ２の頂部には、燃焼室４に形成された混合気に火花点火する点火プラグ１５が取り付けられており、点火プラグ１５に高電圧エネルギを供給する点火コイル１６が取り付けられている。点火プラグ１５によって火花点火をするタイミングは、後述する点火時期によって適切なタイミングで制御される。

吸気マニホールド８の上流側には、燃焼室４に吸入される空気を一時的にためるサージタンク１７が接続されており、サージタンク１７の上流側には、スロットルバルブ１８が接続されている。また、スロットルバルブ１８の下流側には、ブースト圧に応じた電圧を出力するブースト圧センサ１９が設けられている。

排気マニホールド９には、排気マニホールド９を通過する排気ガスの温度に応じた電圧を出力する排温センサ２０が設けられている。排気マニホールド９の下流側には、排気ガス中の有害物質を取り除く触媒装置（図示せず）が接続されており、触媒装置の下流側には、排気ガスを外部に排気するテールパイプ（図示せず）が接続されている。

エンジン制御用電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）２１は、演算処理をするＣＰＵ、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ、およびＥＣＵ２１の電源が切られても格納されているデータを保持するバックアップＲＡＭを有するマイクロコンピュータ（図示せず）と、アクチュエータ駆動のための駆動回路（図示せず）と、各種信号の入出力を行うＩ／Ｏインターフェース（図示せず）とで構成されている。

また、ＥＣＵ２１には、排温センサ２０、水温センサ７、ブースト圧センサ２１からの電圧出力値がＡ／Ｄ変換されて入カされ、これらＡ／Ｄ変換された各出カ値は、それぞれ排温Ｔ_ｅｘ、冷却水温Ｔ_Ｗ、ブースト圧Ｐ_ｂとして上記各手段での演算に用いられる。また、ＥＣＵ２１にはクランク角センサ６の信号が割り込み入力されて、ＥＣＵ２１に内蔵されたタイマーとクランク角センサ６の信号とからエンジン回転数Ｎ_ｅが演算される。

図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図であって、内部ＥＧＲ温度推定手段２２、定常時排温演算手段２３、内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段２４、過渡変化度合演算手段２５、過渡経過時間演算手段２６、過渡強度演算手段２７、過渡時点火時期補正係数演算手段２８、過渡時点火時期補正手段２９を備えている。これ等の各手段は、前述の図１におけるＥＣＵ２１のメモリにソフトウェアとして記憶されている。

内部ＥＧＲ温度推定手段２２は、水温Ｔ_ｗ、排温Ｔ_ｅｘに基づいて、内部ＥＧＲ温度Ｔ_ｅｇｒが推定される。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

定常時排温演算手段２３は、過渡運転中において、演算タイミングでのエンジン回転数Ｎ_ｅとブースト圧Ｐ_ｂの瞬時値より、もしこのエンジン回転数とブースト圧での運転状態が定常運転状態であった場合に得られる排温Ｔ_ｅｘｃが演算される。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段２４は、推定された内部ＥＧＲ温度Ｔ_ｅｇｒと定常運転状態の排温Ｔ_ｅｘｃのズレの度合を表す内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒが演算される。ここで、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒが大きい値であるほど、点火時期を変化したときに失火やノッキングが発生しやすい状態にあることを表す。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

過渡変化度合演算手段２５は、過渡運転状態直前のエンジン回転数およびブースト圧と今回検出されたエンジン回転数およびブースト圧の変化幅より、過渡変化がどの程度のものかを表す過渡変化度合Ｌ_ｋｔが演算される。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

過渡経過時間演算手段２６は、ＥＣＵ２１に内蔵されたタイマーを用いて、過渡運転状態が検出された１つ前のタイミングを「０」として、過渡運転状態が継続する間の時間をカウントする過渡経過時間 Ｐ_ｋｔが演算される。具体的な演算方法は、後述する図３を
用いた制御の流れの説明で示す。

過渡強度演算手段２７は、過渡変化度合Ｌ_ｋｔおよび過渡経過時間 Ｐ_ｋｔに応じて、現在のタイミングにおける過渡運転状態の強さを表す過渡強度Ｌ_ｓｔが演算される。ここで、過渡変化度合Ｌ_ｋｔが大きい値であるほど、また過渡経過時間 Ｐ_ｋｔが小さい値であるほど、この過渡強度Ｌ_ｓｔの値は大きくなり、エンジンが急激な過渡運転状態であり、点火時期を変化したときに失火やノッキングが発生しやすい状態にあることを表す。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

過渡時点火時期補正係数演算手段２８は、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒと過渡強度Ｌ_ｓｔに応じて、前回の点火時期から変化させる点火時期の幅を度合として表す点火時期補正係数Ｋ_ＳＡが演算される。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

過渡時点火時期補正手段２９は、エンジンが定常運転状態にあるときの点火時期に対して点火時期補正係数Ｋ_ＳＡで補正をし、最終的な点火時期ＳＡが演算される。具体的な演算方法は、後述する図３を用いた制御の流れの説明で示す。

次に、前述のように構成されたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置において、ＨＣＣＩ燃焼モード時、火花点火制御中、過渡運転状態の条件成立時、推定した内部ＥＧＲ温度と定常時の排温から内部ＥＧＲ温度ズレ度合を演算し、過渡変化度合と過渡経過時間から過渡強度を演算し、内部ＥＧＲ温度ズレ度合と過渡強度に応じて過渡時点火時期補正係数を演算し、点火時期を補正する動作について説明する。

まず、図３のフローチャートを参照しながら、各動作を説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ２１において所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行される。また、この実施の形態１においては所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行されるが、所定時間周期のメインルーチン内のサブルーチンとして実行されても良い。

図３において、まず、ステップＳ１０１ではエンジン制御がＨＣＣＩ燃焼モードであるか否かを判定する。ＨＣＣＩ燃焼モードは、エンジン回転数や負荷などに応じて予め設定された運転領域で動作している場合に条件が成立するものである。

ステップＳ１０１においてＨＣＣＩ燃焼モードが成立していないと判定された場合（Ｎ）、ステップＳ１０２で初期化処理が実行される。ステップＳ１０２の初期化処理は、過渡経過時間 Ｐ_ｋｔ、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒ、過渡強度Ｌ_ｓｔにそれぞれ「０」を入力し、点火時期前回値ＳＡ_ｏに点火時期ＳＡを、点火時期ＳＡに基本点火時期ＳＡ_ｂを、排温前回値Ｔ_ｅｘｏに排温Ｔ_ｅｘを、過渡前エンジン回転数Ｎ_ｅｏにエンジン回転数Ｎ_ｅを、過渡前ブースト圧Ｐ_ｂｏにブースト圧Ｐ_ｂを、それぞれ入力してステップＳ１０２の初期化処理が終了すると、なにもせずサブルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０１においてＨＣＣＩ燃焼モードが成立していると判定された場合（Ｙ）、ステップＳ１０３で現在のエンジンの状態が過渡運転状態か否か、又は後述するステップＳ１０４からステップＳ１１１によって現在の点火時期が変化中であり、エンジン定常運転状態における予め設定されている点火時期に収束していないか否か判定する。現在の点火時期が変化中であるか否かは、後述する過渡補正後の最終的な点火時期ＳＡと後述する基本点火時期ＳＡ_ｂが一致していないかどうかで判定される。ステップＳ１０３での判定の結果、過渡運転状態でなく、且つ点火時期がエンジン定常運転状態における点火時期であれば（Ｎ）、安定した燃焼ができるため、ステップＳ１０２で初期化処理が実行され、なにもせずサブルーチンを終了する。なお、過渡運転状態は、例えばエンジン回転数Ｎ_ｅやブースト圧Ｐ_ｂなどの前回の値と今回の値とを比較し、所定以上の差があれば過渡運転状態と判定する。

ステップＳ１０３において、現在のエンジンの状態が過渡運転状態であるか、又は現在の点火時期が変化中であると判定された場合（Ｙ）、ステップＳ１０４において排温Ｔ_ｅｘ、排温前回値Ｔ_ｅｘｏ、フィルタ係数Ｋ_ｆを用いて下記の式（１）のように内部ＥＧＲ温度Ｔ_ｅｇｒを推定する。なお、フィルタ係数Ｋ_ｆは、筒内の燃焼ガスが排気マニホールド９に排出されて排温として検出されるまでに放熱して熱損失となる割合であり、水温Ｔ_ｗと重み付け係数Ｋ_ｗを用いて、下記の式（２）で求められ、「０」から「１」までの値となる。重み付け係数Ｋ_ｗは、シリンダ壁面やピストンの面積などエンジン形状によって熱損失の度合が一意に決定するものを値としたものであり、重み付け係数Ｋ_ｗの値が大きければ熱損失が多いエンジン形状を表す。重み付け係数Ｋ_ｗは、水温Ｔ_ｗで除算した際の値が「０」から「１」となるような値が予め設定されている。また、水温Ｔ_ｗが高ければ熱損失が少なくなるため、フィルタ係数Ｋ_ｆは小さい値となる。下記の式（３）は、次回の演算タイミングでの式（１）で用いる排温前回値Ｔ_ｅｘｏを、式（１）を演算した直後に更新している。
Ｔ_ｅｇｒ＝（Ｔ_ｅｘ−Ｋ_ｆ×Ｔ_ｅｘｏ）／（１−Ｋ_ｆ） ・・・式（１）

Ｋ_ｆ＝Ｋ_ｗ／Ｔ_ｗ ・・・・・・・・・・式（２）

Ｔ_ｅｘｏ←Ｔ_ｅｘ ・・・・・・・・・・式（３）

このステップＳ１０４が内部ＥＧＲ温度推定手段２２に相当する。

次に、ステップＳ１０５において、もしこのタイミングでのエンジン運転状態が定常運転状態であった場合に得られる排温Ｔ_ｅｘｃを演算する。定常排温Ｔ_ｅｘｃは、エンジン回転数Ｎ_ｅとブースト圧Ｐ_ｂの瞬時値より、下記の式（４）のように各運転状態における定常運転時の排温が予め設定されたマップを用いて求められる。

Ｔ_ｅｘｃ＝ｍａｐ（Ｎ_ｅ，Ｐ_ｂ） ・・・・・・・・・・・式（４）

このマップは、エンジン特性試験などで各運転状態における定常運転時の排温が計測されたものであり、例えば図４に示すように、高いエンジン回転数Ｎ_ｅおよび高いブースト圧Ｐ_ｂであれば、高い定常排温Ｔ_ｅｘｃが予め設定されているものである。すなわち、図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、エンジン回転数とブースト圧より求まる定常排温の特性を示したマップであって、予め設定されている値に限ったものでなく、さらにエンジン動作中にも定常運転時に値が更新されるようにしても良い。
このステップＳ１０５が定常時排温演算手段２３に相当する。

Ｓ１０６において、下記の式（５）のように、内部ＥＧＲ温度Ｔ_ｅｇｒと定常時排温Ｔ_ｅｘｃより、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒが演算される。内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒは、推定された現在の内部ＥＧＲ温度と定常運転時の排温のズレを「０」から「１」の値で度合として表している。内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒが大きいほど、エンジンが強い過渡運転状態にあることとなる。

Ｌ_ｅｇｒ＝１−Ｔ_ｅｇｒ／Ｔ_ｅｘｃ ・・・・式（５）

このステップＳ１０６が内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段２４に相当する。

次に、ステップＳ１０７において、エンジン回転数Ｎ_ｅ、過渡前エンジン回転数Ｎ_ｅｏ、エンジン回転数重み付け係数ＫＮ_ｅ、ブースト圧Ｐ_ｂ、過渡前ブースト圧Ｐ_ｂｏ、およびブースト圧重み付け係数Ｋ_Ｐｂより、過渡変化度合Ｌ_ｋｔが下記の式（６）のように演算される。式（６）のａｂｓは括弧内の計算結果に対し符号（＋、−）を除いた絶対値とするものである。エンジン回転数重み付け係数Ｋ_Ｎｅおよびブースト圧重み付け係数Ｋ_Ｐｂは予め設定された値である。過渡変化度合Ｌ_ｋｔは、「０」から「１」までの値で表される。なお、過渡前エンジン回転数Ｎ_ｅｏおよび過渡前ブースト圧Ｐ_ｂｏは、ステップＳ１０２の初期化処理で値が入力されている。

Ｌ_ｋｔ＝ａｂｓ（Ｎ_ｅ−Ｎ_ｅｏ）×Ｋ_Ｎｅ＋ａｂｓ（Ｐ_ｂ−Ｐ_ｂｏ）×Ｋ_Ｐｂ

・・・・・・式（６）

このＳ１０７が過渡変化度合演算手段２５に相当する。

ステップＳ１０８において、過渡経過時間 Ｐ_ｋｔは下記の式（７）のように現在の過渡経過時間 Ｐ_ｋｔに対し周期Ｔ_ｔを加算して演算（更新）される。周期Ｔ_ｔは、図３のサブルーチンを実行した前回のタイミングから今回のタイミングまでの時間をＥＣＵ２１に内蔵されたタイマーを用いて演算されるものである。ここで、周期Ｔ_ｔはサブルーチンを実行した前回から今回のタイミングまでの時間で求めているが、これに限ったものではなく、本サブルーチンが所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンであることから、燃焼サイクルをカウントするよう、過渡経過時間 Ｐ_ｋ
ｔに対し１を加算して更新するようにしても良い。

Ｐ_ｋｔ←Ｐ_ｋｔ＋Ｔ_ｔ ・・・・・・・式（７）

このステップＳ１０８が過渡経過時間演算手段２６に相当する。

ステップＳ１０９において、過渡強度Ｌ_ｓｔは、下記の式（８）のように、過渡変化度合Ｌ_ｋｔと過渡経過時間 Ｐ_ｋｔに応じた過渡強度が予め設定されたマップを用いて求められる。このマップは、例えば図５のように、過渡変化度合Ｌ_ｋｔが大きい値であるほど、また過渡経過時間 Ｐ_ｋｔが小さい値であるほど、この過渡強度Ｌ_ｓｔの値は大きくなり、エンジンが急激な過渡運転状態にあることを表すものである。すなわち、図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、過渡経過時間と過渡変化より求まる過渡強度の特性を示したマップである。

Ｌ_ｓｔ＝ｍａｐ（Ｐ_ｋｔ，Ｌ_ｋｔ） ・・・・式（８）

このステップＳ１０９が過渡強度演算手段２７に相当する。

ステップＳ１１０において、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒと過渡強度Ｌ_ｓｔを加算した値に応じて、下記の式（９）のように過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡが求められる。点火時期補正係数Ｋ_ＳＡは、前回の点火時期から変化させる点火時期の幅を度合として表すものであり、０から１までの値となる。

Ｋ_ＳＡ＝１−ｍｉｎ（Ｌ_ｅｇｒ＋Ｌ_ｓｔ，１） ・・・・式（９）

このステップＳ１１０が過渡時点火時期補正係数演算手段２８に相当する。

次に、ステップＳ１１１において、過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡ、基本点火時期ＳＡ_ｂおよび点火時期前回値ＳＡ_ｏにより、下記の式（１１）のように過渡補正を施した最終的な点火時期ＳＡが求められる。基本点火時期ＳＡ_ｂは、エンジンが定常運転時に設定される点火時期の基本となる値であり、下記の式（１２）のようにエンジン回転数Ｎ_ｅとブースト圧に応じて予め設定してあるマップより演算される。式（１０）は、式（１１）で用いる点火時期前回値ＳＡ_ｏを、式（１１）を演算する直前に更新している。

ＳＡ_ｏ←ＳＡ ・・・・・・・・・式（１０）

ＳＡ＝Ｋ_ＳＡ×ＳＡ_ｂ＋（１−Ｋ_ＳＡ）×ＳＡ_ｏ ・・・・式（１１）

ＳＡ_ｂ＝ｍａｐ（Ｎ_ｅ，Ｐ_ｂ） ・・・・式（１２）

このステップＳ１１１が過渡時点火時期補正手段２９に相当する。

ステップＳ１１１によって過渡補正後の最終的な点火時期ＳＡが求められると、サブルーチンが終了し、点火時期ＳＡのタイミングで火花点火するように制御される。

次に、以上説明したこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置において、ＨＣＣＩ燃焼モード制御時およびエンジン過渡運転状態時に、内部ＥＧＲの温度、および過渡強度を鑑みて、内部ＥＧＲ温度ズレおよび過渡強度から過渡時点火時期補正係数を演算し、それに応じて定常時の点火時期を補正して過渡時の点火時期を演算する実行例を、図７に示すタイミングチャートを用いて説明する。

図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置における、過渡運転状態が発生した際の点火時期補正を行う挙動を示すタイミングチャート図であって、ＨＣＣＩ燃焼モード制御中であり、エンジン回転数および負荷が上昇し、エンジン過渡運転状態にある場合の図を例として示している。図７に於いて、（ａ）はエンジン回転数Ｎｅ、（ｂ）はブースト圧Ｐｂ、（ｃ）は定常時排温Ｔ_ｅｘｃ、（ｄ）は内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒ、（ｅ）は内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒ、（ｆ）は過渡経過時間Ｐ_ｋｔ、（ｇ）は過渡変化度合Ｌ_ｋｔ、（ｈ）は過渡強度Ｌ_ｓｔ、（ｉ）は点化時期補正係数ＫＳＡ、（ｊ）は基本点化時期ＳＡ_ｂ、（ｋ）は点化時期ＳＡ、の各時間的変化を示している。

図７において、まず初めに、「Ａ」のタイミング以前においてはエンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂが一定であることからエンジンは定常運転状態にある。そのため、最終的な点火時期ＳＡは、この発明の実施の形態１による点火時期補正が施されていない基本点火時期ＳＡ_ｂと同じ点火時期であり、この点火時期ＳＡで点火制御されている。

「Ａ」から「Ｂ」のタイミングでは、エンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂが上昇しており、エンジンが過渡運転状態にある。また、もし各演算タイミングで検出されたエンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂが一定状態（定常運転状態）にある場合に得られる排温は、前述の図４の特性より、エンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂが高くなれば、定常時排温Ｔ_ｅｘｃの値は大きくなる。過渡運転状態中において、前述のとおり内部ＥＧＲには１サイクルの遅れ、および内部ＥＧＲ温度変化の遅れがあるため、「Ａ」から「Ｂ」のタイミングでは内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒがあまり上昇しない。よって、定常時排温Ｔ_ｅｘｃと内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒのズレである内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒは、ＡからＢのタイミングにかけて上昇している。

また、過渡経過時間Ｐ_ｋｔは過渡運転状態開始から値が増加しており、過渡変化度合Ｌ_ｋｔは過渡運転状態が継続するにつれて値が大きくなっている。これにより、前述の図５の特性より過渡強度Ｌ_ｓｔの値は、「Ａ」から「Ｂ」のタイミング中非常に大きい。「Ａ」直後では過渡変化度合Ｌ_ｋｔは小さい値だが、過渡経過時間Ｐ_ｋｔが大きい値のため過渡強度Ｌ_ｓｔの値は大きく、また「Ｂ」直前では過渡経過時間Ｐ_ｋｔが若干増加して過渡強度Ｌ_ｓｔが減少する傾向にあるが、過渡変化度合Ｌ_ｋｔが増加しているため、過渡強度Ｌ_ｓｔの値は大きいままとなる。

よって、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒと過渡強度Ｌ_ｓｔにより得られる過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡは小さな値となり、過渡補正を施した最終的な点火時期ＳＡは、「Ａ」から「Ｂ」のタイミング中ほとんど変化しない。これにより、内部ＥＧＲ温度の変化に合わせた点火時期の変化となり、過渡運転状態中の燃焼を良好とできる。

「Ｂ」から「Ｃ」のタイミングでは、エンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂは一定となっており、過渡運転状態は終了したが、内部ＥＧＲ温度が安定する温度まで到達していない。よって、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒと過渡強度Ｌ_ｓｔはそれぞれ除々に減少することで、過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡは除々に増加し、最終的な点火時期ＳＡが大きく変化している。これにより、内部ＥＧＲ温度の変化に合わせた点火時期の変化となり、過渡運転状態後の燃焼を良好とできる。

「Ｃ」から「Ｄ」のタイミングでは、内部ＥＧＲ温度がようやく安定しつつあるところであり、「Ｄ」のタイミングでようやく内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒは０となる。しかし、過渡強度Ｌ_ｓｔはすでに小さい値となっているため、過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡはほぼ「１」の値となり、最終的な点火時期ＳＡはＣのタイミング直後で変化を終了している。これは、内部ＥＧＲ温度の変化だけに合わせた点火時期の変化であれば「Ｃ」のタイミングで点火時期の変化は終了しないが、この発明の実施の形態１では内部ＥＧＲ温度の変化に合わせ、且つ過渡運転状態の強さに応じた内部ＥＧＲ温度に対する許容範囲を適切にした点火時期の変化としているため、過渡運転状態後の燃焼を良好としつつも点火時期の変化を可能な限り素早く完了させることができる。

図７では、エンジン回転数およびブースト圧が増加して加速にある状態を過渡運転状態として説明したが、エンジン回転数およびブースト圧が減少して減速にある状態でも上記と同様の効果が得られる。

以上述べたこの発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、内部ＥＧＲ温度と定常時排温に応じて過渡運転状態中および過渡運転状態後の内部ＥＧＲ温度ズレ度合を演算し、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性から過渡運転状態中および過渡運転状態後の過渡運転状態の強さを演算し、演算された内部ＥＧＲ温度ズレ度合および過渡強度に応じた過渡運転状態中および過渡運転状態後の点火時期補正係数を演算し、演算された過渡時点火時期補正係数で点火時期を補正することで、エンジンが過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲ温度の変化の遅れや、過渡運転状態の強さに応じた内部ＥＧＲ温度に対する許容範囲を適切にして点火時期を制御することができるため、高価なセンサなど取り付ける必要なく、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させ、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１によるこの発明の内燃機関の制御装置では、エンジンが過渡運転状態となっている場合、内部ＥＧＲの温度、および過渡強度を鑑みて、内部ＥＧＲ温度ズレおよび過渡強度から過渡時点火時期補正係数を演算し、それに応じて定常時の点火時期を補正して過渡時の点火時期を演算するように構成したが、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置は、実施の形態１の構成に加え、過渡運転状態になった初回燃焼時には点火時期を保持し、且つ過渡運転状態中および過渡運転状態後の燃焼状態が不安定である場合には、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性に対して燃焼状態に応じて補正するように構成するものである。また、この実施の形態２では、４つの気筒を持つ多気筒エンジンにおける各気筒の点火時期を個別に制御するようにしている。なお、各気筒を表す記号として、第一気筒は［１］、第二気筒は［２］、第三気筒は［３］、第四気筒は［４］の記号で表している。

図８は、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図は、前述の図２の構成図と同様である。図８に示すこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置は、内部ＥＧＲ温度推定手段２２、定常時排温演算手段２３、内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段２４、過渡変化度合演算手段２５、過渡経過時間演算手段２６、過渡強度演算手段２７、過渡時点火時期補正係数演算手段２８、過渡時点火時期補正手段２９、過渡初回燃焼点化時期保持手段３０、および過渡強度特性学習補正手段３１を備えている。これ等の各手段は、図１におけるＥＣＵ２１のメモリにソフトウェアとして記憶されている。

また、ＥＣＵ２１にはカム角センサの信号が割り込み入力されて、クランク角センサ６とカム角センサの信号パターンにより、多気筒エンジンにおける次に燃焼する気筒（以下「現在の気筒」と称する）を判別し、その気筒番号ＣＮを記憶している。なお、その他の構成は実施の形態１と同様である。

図８に於いて、過渡初回燃焼点火時期保持手段３０は、過渡運転状態が開始されてから各気筒における初回の燃焼では、点火時期ＳＡは過渡直前の点火時期を保持する。具体的な演算方法は、後述する図９を用いた制御の流れの説明で示す。

過渡強度特性学習補正手段３１は、エンジン回転数Ｎ_ｅの変動幅などから燃焼不安定状態を検出し、その状態に応じて過渡強度Ｌ_ｓｔの値を学習補正する。具体的な演算方法は、後述する図９を用いた制御の流れの説明で示す。

図８に示す内部ＥＧＲ温度推定手段２２、定常時排温演算手段２３、内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段２４、過渡変化度合演算手段２５、過渡経過時間演算手段２６、過渡強度演算手段２７、過渡時点火時期補正係数演算手段２８、過渡時点火時期補正手段２９は、前述の実施の形体１における図２における同一符号の各手段と同一であるので詳細な説明は省略する。

次に、この発明の実施の形態２に係る動作について詳細に説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。図９はこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャート、図１０はこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、ＥＣＵの過渡初回燃焼点火時期保持手段の動作を示すフローチャート、図１１はこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、ＥＣＵの過渡強度特性学習補正手段の動作を示すフローチャートである。なお、この動作は、ＥＣＵ２１において所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行される。また、この実施の形態１においては所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行されるが、所定時間周期のメインルーチン内のサブルーチンとして実行されても良い。

図９に於いて、まず、ステップＳ１０１ではエンジン制御がＨＣＣＩ燃焼モードであるか否かを判定する。ＨＣＣＩ燃焼モードは、エンジン回転数や負荷などに応じて予め設定された運転領域で動作している場合に条件が成立するものである。ステップＳ１０１においてＨＣＣＩ燃焼モードが成立していないと判定された場合（Ｎ）、Ｓ２０２で初期化処理が実行される。Ｓ２０２の初期化処理は、過渡経過時間Ｐ_ｋｔ、内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒ、過渡強度Ｌ_ｓｔにそれぞれ「０」を入力し、点火時期前回値ＳＡ_ｏ［１］〜ＳＡ_ｏ［４］に点火時期ＳＡを、点火時期ＳＡに基本点火時期ＳＡ_ｂを、各気筒に対する燃焼直後の排温前回値Ｔ_{ｅｘｏ［１］}〜Ｔ_{ｅｘｏ［４］}に排温Ｔ_ｅｘを、過渡前エンジン回転数Ｎ_ｅｏにエンジン回転数Ｎ_ｅを、過渡前ブースト圧Ｐ_ｂｏにブースト圧Ｐ_ｂを、それぞれ入力してステップＳ１０２の初期化処理が終了すると、なにもせずサブルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０１においてＨＣＣＩ燃焼モードが成立していると判定された場合（Ｙ）、ステップＳ１０３で現在のエンジンの状態が過渡運転状態か否か、又は後述するステップＳ１０４からステップＳ１１１によって現在の点火時期が変化中であり、エンジン定常運転状態における予め設定されている点火時期に収束していないか否か判定する。現在の点火時期が変化中であるか否かは、後述する過渡補正後の最終的な点火時期ＳＡと後述する基本点火時期ＳＡ_ｂが一致していないかどうかで判定される。ステップＳ１０３での判定の結果、過渡運転状態でなく、且つ点火時期がエンジン定常運転状態における点火時期であれば（Ｎ）、安定した燃焼ができるため、ステップＳ１０２で初期化処理が実行され、なにもせずサブルーチンを終了する。なお、過渡運転状態は、例えばエンジン回転数Ｎ_ｅやブースト圧Ｐ_ｂなどの前回の値と今回の値とを比較し、所定以上の差があれば過渡運転状態と判定する。

ステップＳ１０３において現在のエンジンの状態が過渡運転状態であるか、又は現在の点火時期が変化中であると判定された場合（Ｙ）、ステップＳ４０１において過渡強度特性学習補正ルーチンへと移動する。この説明は後述する。

次にステップＳ２０４において各気筒に対する内部ＥＧＲ温度を推定する。内部ＥＧＲ温度Ｔ_ｅｇｒの推定式は実施の形態１のステップＳ１０４と同じであるが、ここでは下記の式（１３）のように、現在の気筒番号に対応した内部ＥＧＲ温度Ｔ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}として演算される。式（１３）およびそれ以降の式で示す［ＣＮ］は、気筒番号ＣＮに対応した値として個別に記憶している値として表す。例えば、内部ＥＧＲ温度Ｔ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}は、現在の気筒が第一気筒であれば第一気筒の内部ＥＧＲ温度Ｔ_{ｅｇｒ［１］}、現在の気筒が第二気筒であれば第二気筒の内部ＥＧＲ温度Ｔ_{ｅｇｒ［２］}、…、のようになる。なお、フィルタ係数Ｋ_ｆは、前述の式（２）と同様である。下記の式（１４）は、次回の演算タイミングでの式（１３）で用いる排温前回値Ｔ_{ｅｘｏ［ＣＮ］}を、式（１４）を演算した直後に更新している。

Ｔ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}＝（Ｔ_ｅｘ−Ｋ_ｆ×Ｔ_{ｅｘｏ［ＣＮ］}）／（１−Ｋ_ｆ）
・・・式（１３）

Ｔ_{ｅｘｏ［ＣＮ］}←Ｔ_ｅｘ ・・・・・・・・式（１４）

ステップＳ２０６において、前述の式（５）と同様の下記の式（１５）のように、現在の気筒の内部ＥＧＲ温度Ｔ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}と定常時排温Ｔ_ｅｘｃより、現在の気筒の内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}が演算される。

Ｌ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}＝１−Ｔ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}／Ｔ_ｅｘｃ ・・・・・式（１５）

ステップＳ２１０において、前述の式（９）と同様の下記の式（１６）のように、現在の気筒の内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}と過渡強度Ｌ_ｓｔを加算した値に応じて、現在の気筒の過渡時点火時期補正係数Ｋ_{ＳＡ［ＣＮ］}が求められる。

Ｋ_{ＳＡ［ＣＮ］}＝１−ｍｉｎ（Ｌ_{ｅｇｒ［ＣＮ］}＋Ｌ_ｓｔ，１）・・・・式（１６）

ステップＳ２１１において、前述の式（１１）と同様の下記の式（１８）のように、現在の気筒の過渡時点火時期補正係数Ｋ_{ＳＡ［ＣＮ］}、基本点火時期ＳＡ_ｂおよび現在の気筒の点火時期前回値ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］}により、過渡補正を施した現在の気筒に対する最終的な点火時期ＳＡ_［ＣＮ］が求められる。また、基本点火時期ＳＡ_ｂは、前述の式（１２）と同様である。下記の式（１７）は下記の式（１８）で用いる点火時期前回値ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］}を、式（１８）を演算する直前に更新している。

ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］}←ＳＡ_［ＣＮ］ ・・・・・・・・・式（１７）

ＳＡ_［ＣＮ］＝Ｋ_{ＳＡ［ＣＮ］}×ＳＡ_ｂ＋（１−Ｋ_{ＳＡ［ＣＮ］}）×ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］}
・・・・・・式（１８）

ステップＳ２１１によって過渡補正後の最終的な点火時期ＳＡが求められると、ステップＳ３０１において、過渡初回燃焼点火時期保持ルーチンへと移動する。

図１０において、ステップＳ３０２では現在の燃焼は各気筒における過渡運転状態が開始してから初回の燃焼であるか、すなわち各気筒における１つ前の燃焼は定常運転状態であったかを判定する。初回の燃焼であると判定された場合（Ｙ）には、ステップＳ３０３において、下記の式（１９）のように最終的な点火時期ＳＡ_［ＣＮ］を点火時期前回値ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］}で更新して、１つ前の定常運転状態の燃焼時の点火時期にする。これにより、過渡運転状態が開始してから初回の燃焼時には必ず内部ＥＧＲの１サイクルの遅れがあるため、例えば式前述の（１８）で点火時期ＳＡ_［ＣＮ］の変化が大きく演算された場合においても、ステップＳ３０３によって１サイクル前の内部ＥＧＲ温度に対して燃焼不安定となる可能性がより低い点火時期とすることができる。初回以降の燃焼においては程度に大小はあるものの内部ＥＧＲ温度が変化しているため、最終的な点火時期は式（１８）で演算された値で良好な燃焼が得られる。

ＳＡ_［ＣＮ］←ＳＡ_{ｏ［ＣＮ］} ・・・・・・・・・式（１９）

このステップＳ３０３が過渡初回燃焼点火時期保持手段３０に相当する。

ステップＳ３０２において、初回の燃焼でないと判定された場合（Ｎ）には、何もせずに過渡時点火時期補正ルーチンへと戻り、点火時期ＳＡのタイミングで火花点火するように制御される。

次に、図１１に示すステップＳ４０１の動作を、図９に示したステップＳ３０１が終了して次のタイミングで過渡時点火時期補正ルーチンが実行された場合を例にして説明する。次のタイミングで過渡時点火時期補正ルーチンが実行され、図９に示すステップＳ１０３の後に図１１に示すステップＳ４０１の過渡強度特性学習補正ルーチンへと移動する。

図１１において、ステップＳ４０２では燃焼が不安定かを判定する。判定方法は、例えばエンジン回転数の変動が所定以上の場合など、その他様々な公知の技術による指標値で判定する。燃焼が不安定であると判定された場合（Ｙ）、すなわち前のタイミングにおける過渡時点火時期補正ルーチンで設定した最終的な点火時期では、各センサの劣化やエンジン特性の変化などの影響により良好な燃焼が得られたかった場合には、ステップＳ４０３において、下記の式（２０）のように、過渡強度特性の値を補正係数Ｋ_ｕｓｔで補正して更新する。これにより、前述のステップＳ２１１の点火時期の変化を補正して燃焼をより安定化させる。補正係数Ｋ_ｕｓｔは、燃焼が不安定かを判定する際に使用した指標値と相関がある値である。また、補正係数Ｋ_ｕｓｔの値は、過渡運転状態が加速など、回転数や負荷が小さい値から大きい値へ変化する場合、燃焼の不安定が失火兆候であれば「１」よりも大きな値、燃焼の不安定がノッキング兆候であれば「１」よりも小さな値とする。逆に、過渡運転状態が減速など、回転数や負荷が大きい値から小さい値へ変化する場合、燃焼の不安定が失火兆候であれば「１」よりも小さな値、燃焼の不安定がノッキング兆候であれば「１」よりも大きな値とする。さらに、この補正された過渡強度特性は、ＥＣＵ２１の電源が切られても補正した格納されているデータを保持するバックアップＲＡＭに保持されているため、エンジンを一度停止したとしても次回エンジン起動後にはこの補正された過渡強度特性を用いることができる。

ｍａｐ（Ｐ_ｋｔ，Ｌ_ｋｔ）←ｍａｐ（Ｐ_ｋｔ，Ｌ_ｋｔ）×Ｋ_ｕｓｔ ・・式（２０）

このステップＳ４０３が過渡強度特性学習補正手段３１に相当する。

前述の図１０におけるステップＳ３０２において、初回の燃焼でないと判定された場合（Ｎ）には、何もせずに過渡時点火時期補正ルーチンへと戻り、点火時期ＳＡ_［ＣＮ］のタイミングで火花点火するように制御される。

次に、以上説明したこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置において、ＨＣＣＩ燃焼モード制御時およびエンジン過渡運転状態時に、内部ＥＧＲの温度、および過渡強度を鑑みて、内部ＥＧＲ温度ズレおよび過渡強度から過渡時点火時期補正係数を演算し、それに応じて定常時の点火時期を補正して過渡時の点火時期を演算し、過渡運転状態になった初回燃焼時には点火時期を保持し、且つ過渡運転状態中および過渡運転状態後の燃焼状態が不安定である場合には、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性に対して補正する実行例を図１２のタイミングチャートを用いて説明する。

図１２は、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置における、過渡運転状態が発生した際の点火時期補正を行う挙動を示すタイミングチャート図であって、図１２は図７と同様、ＨＣＣＩ燃焼モード制御中であり、エンジン回転数および負荷が上昇し、エンジン過渡運転状態にある場合の図を例として示している。なお、各気筒における値（［１］〜［４］）は、各タイミングにおける現在の気筒のみの値が演算、更新されるが、図１２では説明をわかりやすくするため、各タイミングに全気筒の値が演算、更新された場合の挙動を示している。また、図を見やすくするために、過渡運転状態が最初に開始される気筒の第一気筒（［１］）と最後に開始される気筒の第二気筒（［２］）のみを凡例表示している。燃焼の順番は、［１］、［３］、［４］、［２］、［１］…、である。図１２に於いて、（ａ）はエンジン回転数Ｎｅ、（ｂ）はブースト圧Ｐｂ、（ｃ）は定常時排温Ｔ_ｅｘｃ、（ｄ）は内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒ［ＣＮ］、（ｅ）は内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒ、（ｆ）は過渡経過時間Ｐ_ｋｔ、（ｇ）は過渡変化度合Ｌ_ｋｔ、（ｈ）は過渡強度Ｌ_ｓｔ、（ｉ）は点化時期補正係数ＫＳＡ［ＣＮ］、（ｊ）は基本点化時期ＳＡ_ｂ、（ｋ）は点化時期ＳＡ［ＣＮ］、の各時間的変化を示している。

図１２において、「Ａ」から「Ｂ」のタイミングでは、エンジン回転数Ｎ_ｅおよびブースト圧Ｐ_ｂが上昇しており、エンジンが過渡運転状態にある。ここで、例えば「Ｂ」のタイミングにおける内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒおよび内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒは、気筒間で異なる値となる。これは、過渡運転状態が遅く始まるほど内部ＥＧＲ温度の変化は早くなるためである。すなわち、過渡運転状態が第一気筒で開始された場合、第一気筒では過渡運転状態前と開始時のエンジン回転数およびブースト圧の差は小さいが、過渡運転状態が一番最後に開始される第二気筒では、過渡運転状態前と開始時とのエンジン回転数およびブースト圧の差は他の気筒に比べて大きいため、過渡運転状態開始前と開始時では燃焼温度も大きく変化するため、内部ＥＧＲ温度の変化も早いと考える。よって、過渡運転状態が遅く始まる順番［２］、［４］、［３］、［１］の順で内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒおよび内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒは小さい変化、補正係数Ｋ_ＳＡおよび過渡補正を施した最終的な点火時期ＳＡは大きい変化となる。これにより、各気筒に応じた内部ＥＧＲ温度の変化に合わせた点火時期の変化となり、過渡運転状態中の燃焼を良好とできる。

ただし、過渡運転状態開始タイミングである「Ａ」の直後では、（１）のようにすべての気筒において過渡運転状態開始前の点火時期が保持されている。これにより、過渡運転状態中の燃焼を確実に良好とできる。

「Ｂ」から「Ｃ」のタイミングでも、［２］、［４］、［３］、［１］の順に内部ＥＧＲ温度推定値Ｔ_ｅｇｒおよび内部ＥＧＲ温度ズレ度合Ｌ_ｅｇｒ変化が大きいため、過渡時点火時期補正係数Ｋ_ＳＡおよび最終的な点火時期ＳＡは、［２］、［４］、［３］、［１］の順に早く変化が完了する。これにより、各気筒に応じた内部ＥＧＲ温度の変化に合わせた点火時期の変化となり、過渡運転状態後の燃焼を良好とできる。

また、「Ｂ」から「Ｃ」の間の（２）のタイミングにおいて、エンジン回転数に変動が発生して燃焼が不安定（失火兆候）になっている。その際、図１２にタイミングチャートには示していないが、補正係数Ｋ_ｕｓｔの値が「１」よりも大きな値となり、過渡強度の値が大きくなるよう過渡強度特性の値が補正されている。これにより、過渡運転状態が発生した際の燃焼をより確実に良好とできる。

「Ｃ」から「Ｄ」のタイミングでは、すべての気筒において最終的な点火時期ＳＡは「Ｃ」のタイミングで既に変化を終了しているため変化はない。これにより、過渡運転状態後の燃焼を良好としつつも点火時期の変化を可能な限り素早く完了させることができる。

以上述べたこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置によれば、内部ＥＧＲ温度と定常時排温に応じて過渡運転状態中および過渡運転状態後の内部ＥＧＲ温度ズレ度合を演算し、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性から過渡運転状態中および過渡運転状態後の過渡運転状態の強さを演算し、演算された内部ＥＧＲ温度ズレ度合および過渡強度に応じた過渡運転状態中および過渡運転状態後の点火時期補正係数を演算し、演算された過渡時点火時期補正係数で点火時期を補正することで、エンジンが過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲ温度の変化の遅れや、過渡運転状態の強さに応じた内部ＥＧＲ温度に対する許容範囲を適切にして点火時期を制御することができるため、高価なセンサなど取り付ける必要なく、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させ、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

また、過渡運転状態が開始してから初回の燃焼時には点火時期を変化させずに保持させることで、運転状態の変化が比較的大きいと考えられるタイミングにおいて、内部ＥＧＲの１サイクル遅れを確実に考慮し、燃焼不安定となる可能性がより低い点火時期で制御することができるため、確実にＨＣＣＩ燃焼を良好とすることができる。

さらに、燃焼状態が不安定である場合には燃焼状態に応じた値で過渡強度特性に対して補正をすることで、過渡強度特性の精度を向上することができるため、さらに精度良く過渡強度、過渡時点火時期補正係数、点火時期を演算することができ、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼をさらに確実に良好とすることができる。

以上述べたこの発明の各実施の形態による内燃機関の制御装置は、下記の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関の筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁と、
内燃機関の筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記筒内に空気を吸入するための吸気バルブと、
前記筒内に燃焼ガスを排気するための排気バルブと、
前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を可変調節する可変バルブ機構と、
前記筒内の空気と前記燃料との混合気に火花点火をさせる点火プラグと、
前記可変バルブ機構により前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を制御して前記筒内に内部排気再循環を行わせ、前記内部排気再循環により加温した前記吸入された空気と前記噴射された燃料との混合気に対して、前記内燃機関の圧縮行程後半で予混合圧縮着火燃焼する前に、前記予混合圧縮着火燃焼を促進するために火花点火による着火アシスト制御を行う予混合圧縮着火燃焼制御機構と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関における前記内部排気再循環の温度を推定する内部排気再循環温度推定手段と、
前記内燃機関の状態が定常運転状態であった場合の前記燃焼ガスの排気温度を演算する定常時排温演算手段と、
前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された定常運転状態での前記燃焼ガスの排気温度とに基づいて、前記内燃機関の状態が過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された前記燃焼ガスの排気温度とのズレ度合を演算する内部排気再循環温度ズレ度合演算手段と、
前記内燃機関の運転状態の変化の大きさを表す過渡変化度合を演算する過渡変化度合演算手段と、
前記内燃機関の前記過渡運転状態が開始してからの過渡経過時間を演算する過渡経過時間演算手段と、
前記演算された過渡変化度合と前記演算された過渡経過時間に応じた特性から、前記内燃機関の状態が前記過渡運転状態の最中および前記過渡運転状態の後の過渡運転状態の程度としての過渡強度を演算する過渡強度演算手段と、
前記内部排気再循環の温度の変化に合わせ、且つ前記演算された過渡運転状態の強さに合わせた点火時期の変化とするために、前記演算された前記ズレ度合および前記演算された過渡強度に応じた過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の過渡時点火時期補正係数を演算する過渡時点火時期補正係数演算手段と、
前記演算された前記過渡時点火時期補正係数に基づいて前記着火アシスト制御における前記火花点火の点火時期を補正する過渡時点火時期補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
このように構成されたこの発明による内燃機関の制御装置によれば内部ＥＧＲ温度と定常時排温に応じて過渡運転状態中および過渡運転状態後の内部ＥＧＲ温度ズレ度合を演算し、過渡変化度合と過渡経過時間に応じた特性から過渡運転状態中および過渡運転状態後の過渡運転状態の強さを演算し、演算された内部ＥＧＲ温度ズレ度合および過渡強度に応じた過渡運転状態中および過渡運転状態後の点火時期補正係数を演算し、演算された過渡時点火時期補正係数で点火時期を補正することで、エンジンが過渡運転状態中および過渡運転状態後における内部ＥＧＲ温度の変化の遅れや、過渡運転状態の強さに応じた内部ＥＧＲ温度に対する許容範囲を適切にして点火時期を制御することができるため、高価なセンサなど取り付ける必要なく、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼を良好としつつ、点火時期の変化を可能な限り素早く完了させ、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

（２）前記過渡運転状態が開始してから初回の燃焼時には、前記過渡時点火時期補正手段による前記点火時期の補正を行わず、前記点火時期を変化させることなく保持する過渡初回燃焼点火時期保持手段を備えることを特徴とする上記（１）に記載の内燃機関の制御装置。
このように構成されたこの発明による内燃機関の制御装置によれば、過渡運転状態が開始してから初回の燃焼時には点火時期を変化させずに保持させることで、運転状態の変化が比較的大きいと考えられるタイミングにおいて、内部ＥＧＲの１サイクル遅れを確実に考慮し、燃焼不安定となる可能性がより低い点火時期で制御することができるため、確実にＨＣＣＩ燃焼を良好とすることができる。

（３）前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記検出された燃焼状態が不安定である場合には、前記演算された前記過渡変化度合と前記演算された前記過渡経過時間とに応じた特性に対して燃焼状態に応じた値で補正する過渡強度特性学習補正手段と、
を備え、
前記補正された特性は、前記内燃機関の電源が切られた後にも保持されている、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置。
このように構成されたこの発明による内燃機関の制御装置によれば、燃焼状態が不安定である場合には過渡強度特性に対して燃焼状態に応じた値で補正をすることで、過渡強度特性の精度を向上することができるため、さらに精度良く過渡強度、過渡時点火時期補正係数、点火時期を演算することができ、過渡運転状態が発生した際の着火アシストによるＨＣＣＩ燃焼をさらに確実に良好とすることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ エンジン、２ 筒内、３ ピストン、４ 燃焼室、５ クランク軸、６ クランク角センサ、７ 水温センサ、８ 吸気マニホールド、９ 排気マニホールド、１０ 吸気バルブ、１１ 排気バルブ、１２ 吸気可変バルブ機構、１３ 排気可変バルブ機構、１４ 燃料噴射弁、１５ 点火プラグ、１６ 点火コイル、１７ サージタンク、１８ スロットルバルブ、１９ ブースト圧センサ、２０ 排温センサ、２１ ＥＣＵ、２２ 内部ＥＧＲ温度推定手段、２３ 定常時排温演算手段、２４ 内部ＥＧＲ温度ズレ度合演算手段、２５ 過渡変化度合演算手段、２６ 過渡経過時間演算手段、２７ 過渡強度演算手段、２８ 過渡時点火時期補正係数演算手段、２９ 過渡時点火時期補正手段、３０ 過渡初回燃焼点火時期保持手段、３１ 過渡強度特性学習補正手段

Claims (3)

1. 内燃機関の筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記筒内に空気を吸入するための吸気バルブと、
   前記筒内に燃焼ガスを排気するための排気バルブと、
   前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を可変調節する可変バルブ機構と、
   前記筒内の空気と前記燃料との混合気に火花点火をさせる点火プラグと、
   前記可変バルブ機構により前記吸気バルブと前記排気バルブの開閉時期およびリフト量を制御して前記筒内に内部排気再循環を行わせ、前記内部排気再循環により加温した前記吸入された空気と前記噴射された燃料との混合気に対して、前記内燃機関の圧縮行程後半で予混合圧縮着火燃焼する前に、前記予混合圧縮着火燃焼を促進するために火花点火による着火アシスト制御を行う予混合圧縮着火燃焼制御機構と、
   を備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関における前記内部排気再循環の温度を推定する内部排気再循環温度推定手段と、
   前記内燃機関の状態が定常運転状態であった場合の前記燃焼ガスの排気温度を演算する定常時排温演算手段と、
   前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された定常運転状態での前記燃焼ガスの排気温度とに基づいて、前記内燃機関の状態が過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の前記推定された内部排気再循環の温度と前記演算された前記燃焼ガスの排気温度とのズレ度合を演算する内部排気再循環温度ズレ度合演算手段と、
   前記内燃機関の運転状態の変化の大きさを表す過渡変化度合を演算する過渡変化度合演算手段と、
   前記内燃機関の前記過渡運転状態が開始してからの過渡経過時間を演算する過渡経過時間演算手段と、
   前記演算された過渡変化度合と前記演算された過渡経過時間に応じた特性から、前記内燃機関の状態が前記過渡運転状態の最中および前記過渡運転状態の後の過渡運転状態の程度としての過渡強度を演算する過渡強度演算手段と、
   前記内部排気再循環の温度の変化に合わせ、且つ前記演算された過渡運転状態の強さに合わせた点火時期の変化とするために、前記演算された前記ズレ度合および前記演算された過渡強度に応じた過渡運転状態の最中および過渡運転状態の後の過渡時点火時期補正係数を演算する過渡時点火時期補正係数演算手段と、
   前記演算された前記過渡時点火時期補正係数に基づいて前記着火アシスト制御における前記火花点火の点火時期を補正する過渡時点火時期補正手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記過渡運転状態が開始してから初回の燃焼時には、前記過渡時点火時期補正手段による前記点火時期の補正を行わず、前記点火時期を変化させることなく保持する過渡初回燃焼点火時期保持手段、
   を備え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. 前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
   前記検出された燃焼状態が不安定である場合には、前記演算された前記過渡変化度合と前記演算された前記過渡経過時間とに応じた特性に対して燃焼状態に応じた値で補正する過渡強度特性学習補正手段と、
   を備え、
   前記補正された特性は、前記内燃機関の電源が切られた後にも保持されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。