JP7200857B2 - エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が可能なエンジンの燃焼制御装置に関する。

ガソリンエンジンの燃焼態様として、点火プラグを用いた火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼（ＳＩ燃焼）させ、その他の混合気を自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）させる部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が知られている。特許文献１には、部分圧縮着火燃焼が行われるエンジンにおいて、燃焼質量割合が５０％となる時期、つまり、燃焼室内に噴射された燃料の５０％が燃焼する時期の最適時期を、目標値として定める技術が開示されている。特許文献１では、主たる燃焼時期が前記目標値となるように点火時期を制御することにより、エンジンの運転状態に影響を受けずに、圧縮自己着火燃焼を安定的に実現させている。

特許第３８７３５８０号公報

ところで、多気筒エンジンでは、気筒間のトルクのばらつきを抑制するために、気筒毎に燃料噴射制御が行われる。通常は、各気筒の空燃比（Ａ／Ｆ）を揃えるように燃料噴射量が制御される。しかし、Ａ／Ｆを揃える制御では、気筒間のトルクのばらつきの改善は見込めるものの、エンジンの運転状態によっては、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を招来する場合がある。特に、部分圧縮着火燃焼を行うエンジンにおいて、空燃比が理論空燃比よりも大きくなる（λ＞１）運転領域においてその傾向が見られる。

この課題に鑑みて本発明者らは、上記の運転領域においては、気筒間のＡ／Ｆを揃えるよりも、ガス空燃比（Ｇ／Ｆ）が揃うように燃料噴射量を制御することが、燃費性の向上及びＮＯｘ低減の観点から有効であることを見出した。しかし、Ｇ／Ｆを揃える制御を実行したとしても、特定の気筒において燃焼変動（トルク変動）が発生してしまうことがあり、結果的に圧縮自己着火燃焼の安定性を低下させるという新たな課題に遭遇した。

本発明の目的は、部分圧縮着火燃焼が可能なエンジンにおいて、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を伴うことなく気筒間のトルクのばらつきを抑制すると共に、特定の気筒での燃焼変動に起因する燃焼安定性の悪化を防止できるエンジンの燃焼制御装置を提供することにある。

本発明の一局面に係るエンジンの燃焼制御装置は、複数の気筒と、気筒に燃料を噴射するインジェクタと、前記気筒内で火花を発生する点火プラグとを備え、気筒内の燃料と空気の混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させるエンジンの燃焼制御装置であって、前記燃焼制御装置は、各気筒の前記点火プラグ及び前記インジェクタの動作を各々制御することで各気筒の燃焼状態を制御する燃焼制御部を備え、前記燃焼制御部は、予め定められた特定の燃焼時期が所定の時期に表れるように、前記点火プラグの点火時期を制御する点火制御部と、前記点火時期から所定の質量割合の燃料が燃焼する所定質量燃焼時期までの期間が各気筒で揃うように、前記所定質量燃焼時期を予測により求めた目標燃焼時期と、前記所定質量燃焼時期を実際の燃焼状態に基づいて求めた実燃焼時期との偏差に基づき、前記インジェクタによる各気筒への燃料噴射量を一次補正する第１補正部と、特定の気筒において燃焼変動が所定の閾値よりも大きくなったとき、当該特定の気筒について前記一次補正により設定された燃料噴射量を増量側に二次補正する第２補正部と、を含む、エンジンの燃焼制御装置において、前記第１補正部は、前記目標燃焼時期に前記実燃焼時期が接近するように前記一次補正を行い、前記実燃焼時期が前記目標燃焼時期よりも遅角している場合には燃料噴射量を増量させるように前記一次補正を行うものであって、前記第２補正部は、前記二次補正として、前記実燃焼時期を遅角させるオフセット値を設定することで、以後に実行される前記一次補正において前記特定の気筒に対する燃料噴射量を増量させる。

このエンジンの燃焼制御装置によれば、前記第１補正部の一次補正により、各気筒のＧ／Ｆを実質的に揃えることが可能となる。センサ出力に基づき比較的正確に推定できる各気筒のＡ／Ｆとは違い、各気筒のＧ／Ｆを正確に把握することは困難である。しかし、本発明者らは、点火プラグによる点火時期から所定の質量割合の燃料が燃焼する所定質量燃焼時期、例えば、１燃焼サイクル中に各気筒に供給された燃料のうち質量割合５０％の燃料が燃焼する燃焼重心時期までの期間と、Ｇ／Ｆとに相関関係があるとの知見を得た。すなわち、各気筒における、前記点火時期から前記所定質量燃焼時期までの期間を揃えれば、各気筒のＧ／Ｆを実質的に揃えることに等しいことが知見された。従って、前記一次補正を実行することによって、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を抑制しつつ気筒間のトルクのばらつきを抑制することができる。

一方、各気筒のＧ／Ｆを揃える制御を行っても、何らかの要因で、特定の気筒において燃焼変動が生じてしまうことがある。燃焼変動が生じると、１サイクル当たりの発生トルクが経時的に変動することとなる。この燃焼変動は、当該燃焼変動が生じている気筒への燃料噴射量を増量させることで抑制することができる。従って、所定の閾値よりも大きい燃焼変動が生じた特定の気筒への燃料噴射量を、前記第２補正部が前記二次補正によって増量側に補正することにより、当該特定の気筒の燃焼変動を抑制することができる。その結果として、燃焼安定性を確保することができる。

上記の燃焼制御装置において、各気筒内の圧力を各々検出する複数の筒内圧センサを備え、前記第１補正部は、前記筒内圧センサの検出値に基づいて前記実燃焼時期を把握する構成とすることができる。

この燃焼制御装置によれば、第１補正部は、筒内圧センサによって逐次検出される筒内圧に基づき、実際の燃焼において前記所定質量燃焼時期に到達した時期（実燃焼時期）を簡易に把握することができる。しかし、前記筒内圧センサの検出結果に基づく前記実燃焼時期の特定には誤差が介入し得る。例えば、燃焼圧（筒内圧）の立ち上がりが小さくなる低負荷の運転領域では、燃焼圧変化特性に依拠して前記燃焼重心時期を特定することが難しくなるゆえ、誤差が発生し易い。この場合、気筒間でＧ／Ｆを揃えるように燃料噴射量を一次補正したつもりが、前記実燃焼時期の特定が正確でないために的確な一次補正が完遂されず、特定の気筒において燃焼変動を招来し得る。従って、前記筒内圧センサを用いる場合においては、前記一次補正により設定された燃料噴射量を増量側に二次補正し、前記燃焼変動を解消させる上記本発明の態様が、特に有用となる。

上記の燃焼制御装置において、前記第１補正部は、前記目標燃焼時期に前記実燃焼時期が接近するように前記一次補正を行い、前記実燃焼時期が前記目標燃焼時期よりも遅角している場合には燃料噴射量を増量させるように前記一次補正を行うものであって、前記第２補正部は、前記二次補正として、前記実燃焼時期を遅角させるオフセット値を設定することで、以後に実行される前記一次補正において前記特定の気筒に対する燃料噴射量を増量させることが望ましい。

この燃焼制御装置によれば、前記実燃焼時期が前記目標燃焼時期よりも遅角している場合には燃料噴射量を増量させるという前記一次補正の制御態様を利用して、二次補正を実行させることができる。つまり、前記オフセット値の設定によって、前記実燃焼時期が仮想的に遅角した状態を創出することができる。そうすると、以後に実行される前記一次補正において、仮想的に遅角された前記実燃焼時期を前記目標燃焼時期に近づけるべく燃料噴射量が増量されるので、結果的に二次補正が実行されることとなる。従って、実質的に前記二次補正のための制御系を別途準備することなく、前記一次補正のための制御系を利用して前記二次補正が行われるので、制御系を簡素化することができる。

上位の燃焼制御装置において、前記第１補正部は、前記点火時期から前記目標燃焼時期までの期間であって予め設定された燃焼モデルに基づき求められる目標燃焼期間と、前記筒内圧センサが検出する筒内圧力に基づき求められる、前記点火時期から前記実燃焼時期までの期間である実燃焼期間との偏差に基づき各気筒の燃料噴射量を一次補正することが望ましい。

この燃焼制御装置によれば、燃焼モデルに基づき目標燃焼期間を確実且つ迅速に設定することができる。そして、各気筒における前記目標燃焼期間と前記実燃焼期間との偏差、いわば予実差に基づき、前記一次補正によって各気筒の点火時期から所定質量時期までの期間をフィードバック制御等により迅速に揃えることが可能となる。

この場合、前記第１補正部は、気筒毎の前記目標燃焼期間と前記実燃焼期間との偏差である個別差の平均値を補正目標値として設定し、当該補正目標値と前記個別差との偏差がゼロに向かうように各気筒の燃料噴射量を一次補正することがより望ましい。

この燃焼制御装置によれば、各気筒において前記実燃焼期間を前記目標燃焼期間に合わせ込む結果として気筒間の前記実燃焼期間を揃えるのではなく、前記個別差の平均値である補正目標値に各気筒の前記個別差を合わせ込むことで、気筒間の前記実燃焼期間が揃えられる。従って、必ずしも目標燃焼期間に合致しない実燃焼期間にて、気筒間の実燃焼期間を揃えることが可能となり、前記実燃焼期間を揃える自由度を高めることができる。

上記の燃焼制御装置において、前記エンジンは、少なくとも一部の運転領域で、気筒内の空気と燃料との割合である空燃比が理論空燃比よりも高いリーン運転が実行されるものであり、前記燃焼制御部は、前記一部の運転領域において、前記一次補正及び前記二次補正を実行することが望ましい。

ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との組合せである部分圧縮着火燃焼においては、リーン燃焼が行われる状況での気筒間のトルクのばらつきの抑制には、Ａ／Ｆを揃えるよりＧ／Ｆを揃えることが特に効果的である。従って、上記の燃焼制御装置によれば、リーン運転が実行される運転領域において、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を伴うことなく気筒間のトルクのばらつきを抑制すると共に、特定の気筒での燃焼変動に起因する燃焼安定性の悪化を防止できる。

上記の燃焼制御装置において、前記エンジンは、前記複数の気筒から各々排出される排気ガスを案内する排気マニホールドを備え、当該排気マニホールドは、前記複数の気筒のうちの一の気筒に最も近い位置に、各気筒から排出される排気ガスが集合する集合部を備え、前記第１補正部は、前記複数の気筒において内部ＥＧＲを実行させる際に、前記一の気筒と残りの他の気筒との間の内部ＥＧＲ率の相違に起因する気筒間の発生トルクのばらつきを抑制するように、前記一次補正を実行することが望ましい。

内部ＥＧＲが実行される場合、上記のように集合部が一の気筒に近い位置に偏在している排気マニホールドを備えるエンジンでは、給排気行程のオーバラップ期間が同じでも、前記一の気筒のＥＧＲガス量が他の気筒に比べて多くなり、当該一の気筒の燃焼速度が遅くなる傾向が出る。つまり、前記一の気筒における実燃焼期間が他の気筒の同期間よりも長くなる傾向が出る。しかし、上記の燃焼制御装置によれば、前記一の気筒と残りの他の気筒との間の、内部ＥＧＲ率の相違に起因する気筒間の発生トルクのばらつきが抑制される。つまり、排気マニホールドの形態に起因して生じてしまう気筒間の発生トルクのばらつきを抑制することができる。

本発明によれば、部分圧縮着火燃焼が可能なエンジンにおいて、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を伴うことなく気筒間のトルクのばらつきを抑制すると共に、特定の気筒での燃焼変動に起因する燃焼安定性の悪化を防止できるエンジンの燃焼制御装置を提供することができる。

図１は、本発明に係るエンジンの燃焼制御装置が適用される圧縮着火式エンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。 図２は、エンジン本体と排気通路の一部とを示す平面図である。 図３は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。 図４は、エンジンの運転領域を燃焼形態の制御の相違により区分けした運転マップである。 図５は、ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）時の熱発生率の波形を示すグラフである。 図６は、気筒毎の燃焼変動の例を示すグラフである。 図７は、本発明に係る燃焼制御の基本動作を示すフローチャートである。 図８は、燃料噴射量の一次補正の態様を説明するためのグラフである。 図９は、燃料噴射量の二次補正の態様を説明するためのグラフである。 図１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼時におけるＥＣＵによる燃焼制御を示すフローチャートである。 図１０のフローチャートにおけるフィードバック補正量演算の詳細を示すフローチャート（サブルーチン）である。 図１２は、前記一次補正において、目標燃料噴射量を補正するための第１燃料補正データ（λ＞１）の一例を示す図であり、（ａ）は＃１気筒、（ｂ）は＃２気筒、（ｃ）は＃３気筒、（ｄ）は＃４気筒の各々補正データを示す。 図１３は、目標燃料噴射量を補正するための第２燃料補正データの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るエンジンの燃焼制御装置が、圧縮着火式エンジンに適用される例を挙げて説明する。当該圧縮着火式エンジンは、気筒内の燃料と空気の混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、部分圧縮着火燃焼が実行可能なエンジンである。

［エンジンシステム］
先ず、前記圧縮着火式エンジンを備えたエンジンシステムについて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を示す図である。エンジンシステムは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの４気筒ガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置５０とを備えている。

エンジン本体１は、シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５を備える。シリンダブロック３は、一列に並ぶ４つの気筒２（複数の気筒／図２の＃１～＃４気筒２ａ～２ｄ参照）を形成するシリンダライナを有する。なお、図１には、一つの気筒２だけを示されている。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、気筒２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、各気筒２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６にはガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適となるように、１３以上３０以下、好ましくは１４以上１８以下の高圧縮比に設定される。

シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１及び水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）及びクランク軸７の回転速度、つまりエンジン回転数を検出するために配置されている。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度、すなわちエンジン水温を検出する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の底面は、燃焼室６の天井面となる。この燃焼室天井面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体１のバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であって、吸気ポート９及び排気ポート１０は、各気筒２につき２つずつ設けられるとともに、吸気弁１１及び排気弁１２も２つずつ設けられている。

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３及び排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１及び排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが内蔵されている。同様に、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが内蔵されている。これら吸気ＶＶＴ１３ａ及び排気ＶＶＴ１４ａの制御により、吸気弁１１と排気弁１２とを共に排気上死点を跨いで開弁状態とするバルブオーバーラップを設定することが可能である（内部ＥＧＲ機構）。このバルブオーバーラップの設定により、燃焼室６に高温の既燃ガスを残存させる内部ＥＧＲが実現される。また、バルブオーバーラップが為されている期間であるバルブオーバーラップ量の調整により、内部ＥＧＲ量（既燃ガスの残存量）を調整することが可能である。

シリンダヘッド４には、さらにインジェクタ１５及び点火プラグ１６が、４つの気筒２の各々に対して配置されている。インジェクタ１５は、気筒２内に燃料を噴射する。インジェクタ１５としては、その先端部に複数の噴孔を有し、これらの噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能な多噴孔型のインジェクタを用いることができる。インジェクタ１５は、その先端部が燃焼室６内に露出し、且つ、ピストン５の冠面の径方向中心部と対向するように配置されている。

点火プラグ１６は、気筒２内で火花を発生する先端電極部を含む。点火プラグ１６は、インジェクタ１５に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置され、前記先端電極部が気筒２内に臨む位置に配置されている。点火プラグ１６は、気筒２（燃焼室６）内に形成される燃料と空気との混合気に点火する強制点火源である。

シリンダヘッド４には、センシング要素として、各気筒２に対応して複数の筒内圧センサＳＮ３が配設されている。筒内圧センサＳＮ３は、各々の気筒２（燃焼室６）内の圧力（筒内圧）を検出する。この筒内圧センサＳＮ３の検出値に基づいて、後述する実燃焼時期が把握される。

吸気通路３０は、外気と吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０及び吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、スロットル弁３２、過給機３３、電磁クラッチ３４、インタークーラ３５及びサージタンク３６が配置されている。

エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、アクセル１７の踏み込み動作と連動して吸気通路３０を開閉し、吸気通路３０における吸気の流量を調整する。過給機３３は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ当該吸気を送り出す。過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係されたスーパーチャージャであり、電磁クラッチ３４によりエンジン本体１との締結及びその締結解除が切換えられる。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。インタークーラ３５は、過給機３３により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク３６は、４つの気筒２への吸気経路に配置され、当該４つの気筒２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。

各気筒２に対応して設けられる２つの吸気ポート９の内の一方には、スワール弁１８が配置されている。スワール弁１８の開度を調整することで、燃焼室６の中心軸の回りを旋回するスワール流の強度を調整することができる。なお、本実施形態の吸気ポート９はタンブル流を形成可能なタンブルポートである。このため、スワール弁１８の閉時に形成されるスワール流は、タンブル流とミックスされた斜めスワール流となる。

吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ４と、吸気の温度を検出する第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７と、吸気の圧力を検出する第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８とが設けられている。エアフローセンサＳＮ４及び第１吸気温センサＳＮ５は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分に配置され、当該部分を通過する吸気の流量、温度を各々検出する。第１吸気圧センサＳＮ６は、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間（後述するＥＧＲ通路５１の接続口よりも下流側）の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の圧力を検出する。第２吸気温センサＳＮ７は、吸気通路３０における過給機３３とインタークーラ３５との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。第２吸気圧センサＳＮ８は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスして吸気を燃焼室６に送るためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１の下流端付近とを互いに接続している。バイパス通路３８には、当該バイパス通路３８を開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。排気通路４０には触媒コンバータ４１が配置されている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ４１の下流側に、三元触媒やＮＯｘ触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。

排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも上流側の部位には、排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検出するリニアＯ_２センサＳＮ１０が配置されている。リニアＯ_２センサＳＮ１０は、酸素濃度の濃淡に応じて出力値がリニアに変化するタイプのセンサである。リニアＯ_２センサＳＮ１０の出力値に基づいて、混合気の空燃比を推定することが可能である。

ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２及びＥＧＲ弁５３とを備える。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲ）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。なお、ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ弁５３の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサＳＮ９が設けられている。

アクセル１７には、そのアクセル開度を検出するアクセルセンサＳＮ１１が付設されている。アクセルセンサＳＮ１１は、アクセル１７のペダル踏み込み具合を検出するセンサであり、ドライバーの加減速意図を検出するセンサでもある。

［排気通路の構造的特徴］
次に、上述の排気通路４０の構造的な特徴を説明する。図２は、エンジン本体１と排気通路４０の一部とを示す平面図である。エンジン本体１には、４つの気筒２（＃１気筒２ａ、＃２気筒２ｂ、＃３気筒２ｃ及び＃４気筒２ｄ）が一列に配列されている。排気通路４０は、エンジン本体１の排気ポート１０に接続される排気マニホールド４２を備えている。排気マニホールド４２は、シリンダヘッド４の側面に取り付けられ、＃１～＃４気筒２の各排気ポート１０から各々排出される排気ガスを案内（集合）する。排気マニホールド４２にて集合された排気ガスは、触媒コンバータ４１に連なる排気管によって下流に導かれる。

排気マニホールド４２は、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄの各々に対応した第１～第４独立排気管４３ａ～４３ｄと、これら独立排気管４３ａ～４３ｄから排出される排気ガスを合流させる集合部４４とを備える。第１独立排気管４３ａは＃１気筒２ａの排気ポート１０に、第２独立排気管４３ｂは＃２気筒２ｂの排気ポート１０に、第３独立排気管４３ｃは＃３気筒２ｃの排気ポート１０に、第４独立排気管４３ｄは＃４気筒２ｄの排気ポート１０に、各々連通している。集合部４４は、これら第１～第４独立排気管４３ａ～４３ｄの下流側の端部を集合する部分である。この集合部４４の下流側に、触媒コンバータ４１が配置されている。各気筒２ａ～２ｄの燃焼室６で生成された既燃ガスは、排気マニホールド４２の各独立排気管４３ａ～４３ｄを通して集合部４４に集められ、当該集合部４４を通して触媒コンバータ４１に導入される。

集合部４４は、＃１番～＃４気筒２ａ～２ｄの並び方向において、図２の最も右端側に位置する＃１気筒２ａ（一の気筒）に最も近い位置に設けられている。このため、各々の排気ポート１０から集合部４４までの各独立排気管４３ａ～４３ｂの長さは均等長ではなく、偏りが生じている。具体的には、右端側の＃１気筒２ａに対応する第１独立排気管４３ａの長さが最も短く、他の＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄの第２～第４独立排気管４３ｂ～４３ｄの長さは、＃２、＃３、＃４と左側に向かうほど長くなっている。このような独立排気管４３ａ～４３ｂの長さの相違は、内部ＥＧＲ率に影響を与え得る。

［制御系統］
図３は、前記エンジンシステムの制御系統を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、ＥＣＵ６０（エンジンの燃焼制御装置）によって統括的に制御される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。

ＥＣＵ６０には各種センサからの検出信号が入力される。ＥＣＵ６０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、筒内圧センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７、第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８、差圧センサＳＮ９、リニアＯ_２センサＳＮ１０及びアクセルセンサＳＮ１１と電気的に接続されている。これらのセンサＳＮ１～ＳＮ１１によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、筒内圧力、吸気流量、吸気温、吸気圧、排気ガスの酸素濃度、ＥＧＲ弁５３の前後差圧、アクセル開度等の情報がＥＣＵ６０に逐次入力される。

ＥＣＵ６０は、上記各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スワール弁１８、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９及びＥＧＲ弁５３等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

ＥＣＵ６０は、所定のプログラムが実行されることによって、燃焼制御部６１及び記憶部６８を機能的に具備するように動作する。燃焼制御部６１は、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄの各インジェクタ１５及び点火プラグ１６の動作を制御することで、各気筒２ａ～２ｄにおける燃焼状態を制御する。記憶部６８は、各種のデータや設定値、演算式等を記憶する。本実施形態では、後述する目標燃焼期間を求めるための多項式燃焼モデル等が記憶部６８に格納される。

燃焼制御部６１は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部６２、点火制御部６３、噴射制御部６４、ＥＧＲ制御部６５、燃焼変動判定部６６及び補正部６７（第１補正部、第２補正部）を機能的に具備するように動作する。

運転状態判定部６２は、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づくエンジン回転数、及びアクセルセンサＳＮ１１が検出するアクセル開度情報に基づくエンジン負荷などから、エンジン本体１の運転状態を判定する。この判定結果は、現状の運転領域が、予め定められた運転マップのどの領域であるかの判定に用いられる。

点火制御部６３は、点火プラグ１６の点火時期を制御する。前記点火時期は、予め定められた特定の燃焼時期が所定の時期に表れるように制御される。本実施形態では、例えば、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼へ切り替わる時期（図５の変曲点Ｘ）が目標とするクランク角（θｃｉ）となるように、前記点火時期が制御される。

噴射制御部６４は、インジェクタ１５から噴射させる燃料の噴射量及び噴射パターンを、各種の条件に応じて制御する。噴射制御部６４は、アクセルセンサＳＮ１１が検出するアクセル踏み込み量（エンジンの運転状態）に応じて、各気筒２の目標燃料噴射量及び噴射パターンを設定する。さらに、噴射制御部６４は、設定した目標燃料噴射量及び噴射パターンにて、インジェクタ１５に燃料噴射動作を実行させる。なお、前記目標燃料噴射量が後述の補正部６７によって補正された場合、噴射制御部６４は、補正後の燃料噴射量にてインジェクタ１５に燃料噴射を実行させる。

ＥＧＲ制御部６５は、ＥＧＲ装置５０のＥＧＲ弁５３の開度を制御することにより、外部ＥＧＲを実行させる。また、ＥＧＲ制御部６５は、吸気弁１１及び排気弁１２のバルブオーバーラップ期間を適宜設定することにより、内部ＥＧＲを実行させる。

燃焼変動判定部６６は、筒内圧センサＳＮ３の検出値を参照して、各気筒２における燃焼変動をモニターする。筒内圧センサＳＮ３は、気筒２の筒内圧を検出する。従って、この筒内圧をモニターすることで、各燃焼サイクルにおける最大圧力や燃焼期間等を把握することができ、さらには、これらのサイクル毎の変動、すなわち燃焼変動も把握することができる。また、燃焼変動判定部６６は、前記燃焼変動が予め定められた閾値より大きいか否かを判定する。この判定結果は、補正部６７に与えられる。なお、前記閾値は、記憶部６８に予め格納される。

補正部６７は、点火プラグ１６による混合気への点火時期から、所定の質量割合の燃料が燃焼する所定質量燃焼時期までの期間が＃１～＃４気筒２ａ～２ｄで揃うように、各々のインジェクタ１５による各気筒２ａ～２ｄへの燃料噴射量を一次補正する。前記所定質量燃焼時期は、各種の燃焼時期に設定することが可能であるが、本実施形態では、１燃焼サイクル中に各気筒２ａ～２ｄに供給された燃料のうち、質量割合５０％の燃料が燃焼する燃焼重心時期とする。補正部６７は、前記燃焼重心時期を予測により求めた目標燃焼時期と、前記燃焼重心時期を実際の燃焼状態に基づいて求めた実燃焼時期との偏差に基づき、燃料噴射量を一次補正する。具体的には一次補正は、前記偏差が可及的に解消されるように、各気筒２ａ～２ｄに対して噴射制御部６４が設定した目標燃料噴射量を増量又は減量するフィードバック補正である。

補正部６７は、さらに、特定の気筒２において燃焼変動が所定の閾値よりも大きくなったとき、燃料噴射量を二次補正する。上記の一次補正にて各気筒２ａ～２ｄの燃焼重心時期を揃えるようにしても、何らかの要因で看過できない燃焼変動が生じる場合がある。この場合、補正部６７は、燃焼変動が大きい前記特定の気筒について前記一次補正により設定された燃料噴射量を、さらに増量側に二次補正する。ここでの二次補正は、例えば一次補正後のＡ／Ｆ＝３０であったとすると、Ａ／Ｆ＝２９となるように燃料噴射量を増量させる如き補正である。補正部６７が実行する前記一次補正及び二次補正については、後記でさらに詳述する。

［運転マップ］
図４は、エンジン（エンジン本体１）の温間時に使用される運転マップであり、エンジンの運転領域を燃焼形態の制御の相違により区分けした図である。以下の説明において、エンジンの負荷が高い（低い）とは、エンジンの要求トルクが高い（低い）ことと等価である。エンジンが温間状態にあるとき、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって３つの運転領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に大別される。これら運転領域Ａ１～Ａ３を、それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２、第３運転領域Ａ３と呼ぶ。

第３運転領域Ａ３は、エンジンの回転速度が高い高速領域である。第１運転領域Ａ１は、第３運転領域Ａ３よりも低速側の領域から高負荷側の一部を除いた低・中速／低負荷の領域である。第２運転領域Ａ２は、第１、第３運転領域Ａ１，Ａ３以外の残余の領域、つまり低・中速／高負荷の領域である。以下、各運転領域で選択される燃焼形態等について順に説明する。

＜第１、第２運転領域＞
低・中速／低負荷の第１運転領域Ａ１および低・中速／高負荷の第２運転領域Ａ２では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により十分に高温・高圧化された環境下で、混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、このＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる燃焼形態である。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。

図５は、上記のようなＳＰＣＣＩ燃焼が行われた場合の燃焼波形、つまりクランク角に対する熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。同図に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼による熱発生とＣＩ燃焼による熱発生とがこの順に連続して発生する。このとき、ＣＩ燃焼の燃焼速度の方が速いという性質上、ＳＩ燃焼時よりもＣＩ燃焼時の方が熱発生の立ち上がりが急峻になる。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるタイミング（後述するθｃｉ）で現れる変曲点Ｘを有している。

ここで、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率が運転条件に応じてコントロールされる。コントロールの例としては、ＳＰＣＣＩ燃焼による全熱発生量に対するＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率が適正な値になるように、エンジンの各部を制御する例を挙げることができる。

ＳＩ率は、次の通り定義することができる。図５において、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わる変曲点Ｘ（特定の燃焼時期）に対応するクランク角θｃｉ（所定の時期）を、ＣＩ燃焼の開始時期とする。この場合、ＳＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉよりも進角側の熱発生率の波形の面積Ｒ１に相当し、ＣＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｒ２に相当するとみなすことができる。そして、上記ＳＩ率は、これら各面積Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）と定義することができる。

ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる第１、第２運転領域Ａ１、Ａ２では、上述したＳＩ率及びθｃｉが予め定められた目標値（クランク角）に一致するように、エンジンの各部が制御される。すなわち、第１、第２運転領域Ａ１、Ａ２では、エンジン負荷・回転数が異なる種々の条件ごとに、ＳＩ率の目標値である目標ＳＩ率とθｃｉの目標値である目標θｃｉとがそれぞれ定められる。そして、各種の制御項目が、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現可能な組合せとなるように制御される。前記制御項目は、点火制御部６３（図３）が制御する点火プラグ１６の点火時期、噴射制御部６４が制御するインジェクタ１５からの燃料の噴射量／噴射時期、ＥＧＲ制御部６５が制御する外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率などである。なお、外部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ通路５１を通じて燃焼室６に還流される排気ガス）が占める重量割合である。内部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち内部ＥＧＲガス（内部ＥＧＲにより燃焼室６に残留する既燃ガス）が占める重量割合のことである。

例えば、点火時期および燃料の噴射量／噴射時期は、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを考慮して予め定められたマップにより決定される。すなわち、マップには、エンジン負荷・回転数の条件ごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するのに適した点火時期及び燃料の噴射量／噴射時期がそれぞれ記述されている。当該マップは、記憶部６８に格納されている。点火制御部６３及び噴射制御部６４は、前記マップに記憶された点火時期及び燃料の噴射量／噴射時期に従って、点火プラグ１６及びインジェクタ１５を制御する。

一方、外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率は、所定のモデル式を用いた演算により決定される。すなわち、ＥＧＲ制御部６５は、燃焼サイクルごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するために火花点火の時点で必要とされる筒内温度（目標筒内温度）を所定のモデル式を用いて算出する。そしてＥＧＲ制御部６５は、算出した目標筒内温度に基づいて、ＥＧＲ弁５３の開度と、吸気弁１１及び排気弁のバルブタイミングとを決定する。

なお、第１、第２運転領域Ａ１、Ａ２では、上記のような点火時期および噴射量／噴射時期の制御と併せて、スロットル弁３２が次のように制御される。すなわち、第１運転領域Ａ１では、基本的に、理論空燃比相当の空気量よりも多くの空気が吸気通路３０を通して燃焼室６に導入されるように、つまり、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなるように（空気過剰率λ＞１となる）、スロットル弁３２の開度が設定される。一方、第２運転領域Ａ２では、理論空燃比相当の空気量が燃焼室６に導入されるような開度、つまり、空燃比が理論空燃比に略一致するように（λ≒１となる）、スロットル弁３２の開度が設定される。

＜第３運転領域＞
第１、第２運転領域Ａ１、Ａ２よりも回転数が高い第３運転領域Ａ３では、通常のＳＩ燃焼が実行される。例えば、少なくとも吸気行程の一部と重複する所定期間にわたりインジェクタ１５から燃料が噴射されるとともに、圧縮行程後期に点火プラグ１６による火花点火が実行される。そして、この火花点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。

第３運転領域Ａ３では、スロットル弁３２は、理論空燃比相当の空気量又はこれよりも少ない空気量が燃焼室６に導入されるような開度、つまり燃焼室６内の空燃比が、理論空燃比若しくはこれよりもややリッチな値（λ≦１）となるような開度に設定される。

なお、第１～第３の運転領域Ａ１～Ａ３では、図４に示される過給ラインＴの内側領域で過給機３３がＯＦＦ状態とされ、過給ラインＴの外側領域で過給機３３がＯＮ状態とされる。過給ラインＴの内側領域、つまり第１運転領域Ａ１の低速側では、電磁クラッチ３４が解放されて過給機３３とエンジン本体１との連結が解除されるとともに、バイパス弁３９が全開とされることにより、過給機３３による過給が停止される。一方、過給ラインＴの外側領域、つまり第１運転領域Ａ１の高速側では、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。このとき、第２吸気圧センサＳＮ８により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、エンジンの運転条件（回転速度や負荷等の条件）ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁３９の開度が制御される。

［気筒間のトルクばらつきを抑制する一次補正］
続いて、補正部６７（第１補正部）が実行する燃料噴射量の一次補正について詳述する。エンジン本体１においては、気筒２ａ～２ｄが各々発生するトルクのばらつきを抑制することが、安定した走行性能の確保のために肝要となる。このため、エンジンの運転状態（回転速度／負荷）に応じて、各気筒２ａ～２ｄの燃焼制御を行う必要がある。この場合、各気筒２ａ～２ｄの燃焼の条件が同じであれば、エンジンの各気筒２ａ～２ｄの空燃比（Ａ／Ｆ）が揃うように燃料の噴射量／噴射時期等を制御すれば良い。

しかし、実際には各気筒２ａ～２ｄの燃焼条件は必ずしも同一ではなく、Ａ／Ｆを揃える制御では、エンジンの運転状態によっては、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を招くおそれがある。特に、ＳＰＣＣＩ燃焼において空燃比が理論空燃比よりも大きくなる第１運転領域Ａ１（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）において、その傾向が認められる。その要因の一つとして内部ＥＧＲ率（内部ＥＧＲの量）のばらつき等の影響を挙げることができる。各気筒２ａ～２ｄの内部ＥＧＲ率は、上記の通り所定のモデル式を用いた演算により一律に決定される。そして、決定された内部ＥＧＲ率を実現するように、各気筒２ａ～２ｄにおける吸気弁１１及び排気弁１２のバルブオーバーラップ期間が制御される。

ところが、モデル式に基づく内部ＥＧＲ率と実際の内部ＥＧＲ率とにはずれがあり、そのずれの程度は気筒２ａ～２ｄ間でもばらつきがある。本実施形態では、＃１気筒２ａのＥＧＲ率が、他の各気筒２ｂ～２ｄのＥＧＲ率に比べて多くなる傾向が出る。これは、図２に示したように、本実施形態の排気マニホールド４２は、＃１気筒２ａが＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄに対して集合部４４に偏在的に近いという構造的な特徴を有する。かかる構造的特徴は、エンジンシステムのコンパクト化等に貢献し得る。しかし、この排気マニホールド４２の構造的な特徴のため、＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄ（他の気筒）に比べて、内部ＥＧＲが実行される際に既燃ガスが＃１気筒２ａ（一の気筒）に引き戻され易くなる。このような既燃ガスの戻り量のばらつきが、気筒２ａ～２ｄ間の内部ＥＧＲ率の相違となって表出し、ひいては内部ＥＧＲを実行させる際における気筒２ａ～２ｄ間の発生トルクのばらつきを招来する。

そこで、本願発明者らは、空気及び既燃ガスを含むガスの質量と燃料の質量との割合であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）に着目した。すなわち、Ａ／Ｆではなく、各気筒２ａ～２ｄのＧ／Ｆが揃うように燃料噴射量を制御することに着目した。そして、第１運転領域Ａ１においては、Ｇ／Ｆを揃える制御を行うことにより、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を抑制しながら、気筒２ａ～２ｄ間のトルクのばらつきを抑制し得ることを試験的に確認した。

但し、エアフローセンサＳＮ４等のセンサ出力により比較的正確に推定できるＡ／Ｆとは違い、各気筒２ａ～２ｄのＧ／Ｆをセンサ出力により正確に把握することは困難である。この点に鑑み、本願発明者らは、各気筒２ａ～２ｄの燃焼重心時期を揃えれば、Ｇ／Ｆも揃うことを知見した。図５には、燃焼重心時期（θｍｆｂ５０；所定質量燃焼時期）が示されている。燃焼重心時期は、１燃焼サイクル中に気筒に供給された燃料のうち、質量割合５０％の燃料が燃焼する時期である。点火プラグ１６による点火開始時期（点火時期θｉｇ）から燃焼重心時期（θｍｆｂ５０）までの期間θｔ（以下、５０％燃焼期間θｔと称す）と、Ｇ／Ｆとの間には相関関係があることが判明した。具体的には、各気筒２ａ～２ｄにおける、５０％燃焼期間θｔを揃えれば、各気筒のＧ／Ｆを実質的に揃えることができることが判明した。図５には、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わる変曲点Ｘに対応するθｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期）と、燃焼重心時期θｍｆｂ５０とが異なる時期（クランク角）に示されている。図５では、図示の便宜上、θｃｉとθｍｆｂ５０とを離間させているが、両時期はほぼ同じ時期である。

上記の知見に鑑み、補正部６７は、点火時期θｉｇから燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの５０％燃焼期間θｔが各気筒２ａ～２ｄで揃うように、噴射制御部６４が現状の運転状態に応じて設定した、各インジェクタ１５による燃料噴射量を一次補正する。この一次補正では、５０％燃焼期間θｔを予測により求めた目標燃焼時期と、５０％燃焼期間θｔを実際の燃料状態に基づき求めた実燃焼時期との偏差が解消されるように、前記燃料噴射量をフィードバック補正する。

この一次補正を行う第１補正部としての補正部６７は、具体的には、目標燃焼期間と実燃焼期間との偏差に基づき、各気筒２ａ～２ｄの燃料噴射量を補正する。目標燃焼期間は、点火時期θｉｇから前記目標燃焼時期までの期間であって、予め設定された燃焼モデルによって求められる期間である。ここでの燃焼モデルは、所定条件下での運転状態毎の理想的な燃焼形態を予め定めたモデルである。実燃焼期間は、点火時期θｉｇから前記実燃焼時期までの期間であって、筒内圧センサＳＮ３が検出する筒内圧力に基づき求められる期間である。

［燃焼変動を抑制する二次補正］
第２補正部としての補正部６７は、燃焼変動が所定の閾値よりも大きい特定気筒２が発生した場合、その特定気筒２の燃料噴射量を増量するように二次補正する。燃焼変動が生じると、その特定気筒２が１サイクル当たりに発生するトルクが経時的に変動することとなり、走行性能に影響を及ぼし得る。このような燃焼変動は、当該燃焼変動が生じている気筒への燃料噴射量を増量させることで抑制することができる。すなわち、ＳＰＣＣＩのリーン燃焼が行われており、筒内圧が安定しない燃焼変動が生じている状況において、燃料噴射量を増量することは、燃焼を安定化させるのに効果的だからである。

図６を参照してさらに詳述する。図６は、気筒毎の燃焼変動の例を示すグラフである。ここでは、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄのサイクル毎の燃焼変動の一例を示している。縦軸の燃焼変動は、筒内圧センサＳＮ３が検出する筒内圧に基づく図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）と、その標準偏差との割合によって示される指標である。上記の一次補正にて、５０％燃焼期間θｔが各気筒２ａ～２ｄで揃うように制御しても、何らかの要因で燃焼変動が生じる場合がある。図６では、＃４気筒２ｄにおいて、予め定められた所定の閾値Ｔｈを超過する大きな燃焼変動が生じている例を示している。他の＃１～＃３気筒２ａ～２ｃについては、閾値Ｔｈ以下の燃焼変動に収まっている。

このような燃焼変動が特定の気筒２ｄで発生する原因として、筒内圧センサＳＮ３が検出する筒内圧の検出値の誤差を挙げることができる。既述の通り、前記第１補正においては、筒内圧センサＳＮ３によって逐次検出される各気筒２ａ～２ｄの筒内圧に基づき、前記実燃焼時期が把握される。しかし、筒内圧センサＳＮ３の検出結果に基づく前記実燃焼時期の特定には誤差が介入し得る。例えば、燃焼圧（筒内圧）の立ち上がりが小さくなる低回転低負荷の運転領域では、筒内圧変化特性に依拠して燃焼重心時期θｍｆｂ５０を特定することが難しくなるゆえ、誤差が発生し易い。とりわけ、本実施形態では、低負荷低回転の第１運転領域Ａ１（一部の運転領域）にはＳＰＣＣＩのリーン燃焼が適用され、燃料噴射量が本来的に少なく、筒内圧変化の立ち上がりが小さいことも、誤差を誘発し易いと言える。

このため、前記一次補正にて気筒間でＧ／Ｆを揃えるように燃料噴射量を補正したつもりが、前記実燃焼時期の特定が正確でないために的確な一次補正が完遂されないことが生じ得る。図６の例では、＃４気筒２ｄについて前記一次補正が的確ではなかった結果、サイクル毎の燃焼環境が安定せず、燃焼変動が閾値Ｔｈを超過したと推測し得る。

この場合、補正部６７は、燃焼変動が大きい＃４気筒２ｄについて、前記一次補正により設定された燃料噴射量を、さらに増量側に二次補正する。一般に、燃焼変動が生じている気筒に対して燃料噴射量を増量させると、燃焼が安定化する方向に導くことができる。なお補正部６７は、前記二次補正を行う際、エンジン全体としての発生トルクが過剰とならないよう、全気筒２ａ～２ｄの総燃料噴射量が変動しないように調整する。具体的には補正部６７は、＃４気筒２ｄの燃料噴射量を増量した分だけ、他の＃１～＃３気筒２ａ～２ｃの燃料噴射量を按分して減量する。

［燃焼制御の基本実施形態とそのバリエーション］
続いて、本発明に係る燃焼制御における燃料噴射量の補正の基本動作を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。補正部６７は、アクセルセンサＳＮ１１が検知したアクセル１７の踏み込み量に応じて、噴射制御部６４が設定した目標燃料噴射量を取得する。そして、補正部６７は、各気筒２ａ～２ｄのＧ／Ｆを揃えることを企図して、実際の燃焼における５０％燃焼期間θｔ（実燃焼時期）が揃うように、各気筒２ａ～２ｄについて設定された目標燃料噴射量を一次補正する（ステップＳ０１）。

図８は、燃料噴射量の一次補正の態様を説明するためのグラフである。図８に実線にて示す熱発生率波形Ｈは、先に図５に示したＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率波形と同等の波形である。この熱発生率波形Ｈの、点火時期θｉｇから燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの５０％燃焼期間θｔが、上述の燃焼モデルによって求められる目標燃焼期間であるとする。補正部６７は、この５０％燃焼期間θｔと、各気筒２ａ～２ｄにおける実燃焼期間との偏差を求め、当該偏差が解消されるように燃料噴射量をフィードバック補正する。

図６において点線で示す熱発生率波形Ｈ１は、点火時期θｉｇから燃焼重心時期までの実燃焼期間が、目標となる５０％燃焼期間θｔよりも長い燃焼状態を示している。すなわち、熱発生率波形Ｈ１では、実際の燃焼状態に基づいて求められた５０％燃焼時期θｄｅｌが、燃焼重心時期θｍｆｂ５０よりも遅角側に現れている。このような齟齬が生じている場合、５０％燃焼時期θｄｅｌが、目標とする燃焼重心時期θｍｆｂ５０に接近するように燃料噴射量が補正される。具体的には補正部６７は、熱発生率波形Ｈ１の如き燃焼が生じている気筒２に対して、燃料噴射量を増量させるように前記一次補正を行う。つまり、燃料噴射量の増量によって燃焼の進行が促進され、５０％燃焼時期θｄｅｌが現状より進角側に現れるようになる。

一方、図６において一点鎖線にて示す熱発生率波形Ｈ２は、点火時期θｉｇから燃焼重心時期までの実燃焼期間が、目標となる５０％燃焼期間θｔよりも短い燃焼状態を示している。熱発生率波形Ｈ２では、実際の燃焼状態に基づいて求められた５０％燃焼時期θａｄｖが、燃焼重心時期θｍｆｂ５０よりも進角側に現れている。この場合には補正部６７は、熱発生率波形Ｈ２の如き燃焼が生じている気筒２に対して、燃料噴射量を減量させるように前記一次補正を行う。つまり、燃料噴射量の減量によって燃焼の進行が緩慢化され、５０％燃焼時期θａｄｖが現状より遅角側に現れ、５０％燃焼期間θｔに接近するようになる。

上記の実施形態は、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄの実燃焼期間を、目標燃焼期間となる５０％燃焼時期θｔに合わせ込む結果として、気筒２ａ～２ｄ間の実燃焼期間を揃える態様である。これに代えて、他の実施形態では、気筒２ａ～２ｄ毎に目標燃焼期間と実燃焼期間との偏差である個別差を求め、これら個別差の平均値を補正目標値として設定しても良い。そして、当該補正目標値と前記個別差との偏差がゼロに向かうように、各気筒２ａ～２ｄの燃料噴射量を一次補正する。つまり、予測された５０％燃焼時期θｔに各気筒２ａ～２ｄ間の実燃焼期間を強引に合わせ込むのではなく、前記個別差の平均値である補正目標値に各気筒２ａ～２ｄの前記個別差を合わせ込むことで実燃焼期間を揃える態様である。この態様については、後記（図１１）に例示する。

次に、燃焼変動判定部６６が、筒内圧センサＳＮ３の検出値を参照して、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄにおける燃焼変動を確認する（ステップＳ０２）。これは、図６に例示したような、気筒２ａ～２ｄ毎の燃焼変動特性を把握する処理となる。続いて燃焼変動判定部６６は、所定の閾値Ｔｈを超過する燃焼変動が生じている特定気筒が、＃１～＃４気筒２ａ～２ｄの中に存在するか否かを判定する（ステップＳ０３）。前記特定気筒が存在しない場合（ステップＳ０３でＮＯ）、ステップＳ０１に戻って処理が繰り返される。

これに対し、前記特定気筒が存在する場合（ステップＳ０３でＹＥＳ）、補正部６７は、閾値Ｔｈを超過する燃焼変動が生じている特定気筒について、燃料噴射量を予め定めた分量だけ増量させる二次補正を実行する（ステップＳ０４）。その後、ステップＳ０１に戻って処理が繰り返される。次回の処理において、前記燃料噴射量の増量によって、前記特定気筒の燃焼変動が所定の閾値Ｔｈ内に収まれば、ステップＳ０３においてＮＯ判定が下され、それ以上の燃料噴射量の増量は為されない。一方、前記燃料噴射量の増量によっても、なお特定気筒の燃焼変動が所定の閾値Ｔｈを超過している場合は、さらに燃料噴射量が段階的に増量される。

図７のフローでは、一次補正と二次補正とが併用される例を示している。これに代えて、前記特定気筒が生じた場合（ステップＳ０３でＹＥＳ）には、その燃焼変動を安定化させることを優先して、図７において点線で示すように、ステップＳ０２に戻って処理を繰り返すようにしても良い。すなわち、ステップＳ０１の一次補正を一時的に中止するようにしても良い。

なお、気筒間でトルクを揃えるために、燃焼変動を他の要素に対して優先的にモニターし、燃焼変動を安定化させる制御を行うことも考えられる。しかし、燃焼変動の評価には相応の時間を要する。すなわち、筒内圧センサＳＮ３の検出値を相当数取得し、統計処理を行わないと、燃焼変動を的確に評価することができない。これに対し、燃焼重心時期は即時に求めることができる。従って、図７に示すように、一次補正を基盤として気筒間のトルクを揃える制御を行い、燃焼変動が許容範囲を超えた場合に二次補正でこれを補う方式とすることが望ましい。

また、一次補正と二次補正とを、独立した制御系で達成しても良い。すなわち、前記二次補正を、前記一次補正とは切り離して、燃料噴射量を単純に段階的に増量させる処理としても良い。しかし、前記二次補正による燃料噴射量の増量処理が実質的に前記一次補正のルーチンに組み込まれるようにし、制御系を簡素化することが望ましい。この点を図９に基づいて説明する。図９は、燃料噴射量の二次補正の望ましい態様を説明するためのグラフである。

補正部６７は、図８に示した通り、目標燃焼時期（燃焼重心時期θｍｆｂ５０）に実燃焼時期（θｄｅｌ又はθａｄｖ）が接近するように前記一次補正を行うものであって、前記実燃焼時期が前記目標燃焼時期よりも遅角している場合（熱発生率波形Ｈ１）には、燃料噴射量を増量させるように前記一次補正を行う。このような一次補正の補正態様を利用して、前記二次補正を実行させることができる。具体的には、補正部６７は、前記二次補正として、燃焼変動が閾値Ｔｈを超過している特定気筒２の前記実燃焼時期を遅角させるオフセット値を設定する。これにより、以後に実行される前記一次補正において、前記特定気筒に対する燃料噴射量を増量させることが可能となる。

図９を参照して、大きな燃焼変動の生じている特定気筒２において、図中で実線にて示す熱発生率波形Ｈ０が観測されているものとする。熱発生率波形Ｈ０は、図５において説明したように、点火時期θｉｇから燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの５０％燃焼期間θｔ（実燃焼時期）を有している。この場合、補正部６７は、燃焼重心時期θｍｆｂ５０にオフセット値αを遅角側に加算して、仮想的な熱発生率波形Ｈαを創り出す。仮想熱発生率波形Ｈαは、実際の熱発生率波形Ｈ０の燃焼重心時期θｍｆｂ５０からオフセット値αだけ遅角したクランク角に燃焼重心時期θｍｆｂ５０＋αを有する波形となる。

特定気筒２について、上記のような仮想熱発生率波形Ｈαが創出された場合、以後に実行される前記一次補正において補正部６７は、仮想的に遅角された燃焼重心時期θｍｆｂ５０＋αを前記実燃焼時期と扱い、実際の燃焼重心時期θｍｆｂ５０を前記目標燃焼時期と扱うようになる。従って、補正部６７は、仮想の燃焼重心時期θｍｆｂ５０＋αを実際の燃焼重心時期θｍｆｂ５０に近づけるべく、特定気筒２の燃料噴射量を増量する一次補正を行うようになる。つまり、オフセット値αの分だけ燃焼重心時期を進角させるように、特定気筒２の燃料噴射量が増量されるので、二次補正が実質的に実行されたに等しい結果を得ることができる。この実施形態によれば、実質的に前記二次補正のための制御系を別途準備することなく、前記一次補正のための制御系を利用して前記二次補正が行われるので、制御系を簡素化することができる。

［具体的な燃焼制御フロー］
続いて、本発明に係る燃焼制御のより具体的なフローを説明する。図１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼による運転時、すなわち図４の運転マップにおける第１、第２の運転領域Ａ１、Ａ２におけるＥＣＵ６０による制御を示すフローチャートである。図１１は、図１０のフローチャートのステップＳ９の処理（サブルーチン）を示すフローチャートである。

このフローチャートに示す制御がスタートすると、ＥＣＵ６０は、図３に示す各センサＳＮ１～ＳＮ１１や他のセンサから各種信号を読み込み、エンジン本体１の運転状態に関する情報や燃焼条件に影響を与える環境情報を取得する（ステップＳ１）。続いて燃焼制御部６１が、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度と、アクセルセンサＳＮ１１の検出値（アクセル開度）やエアフローセンサＳＮ４の検出値（吸気流量）等から特定されるエンジン負荷とに基づいて、変曲点Ｘ（特定の燃焼時期）に対応するクランク角θｃｉ（図５）の目標値である目標θｃｉを決定する（ステップＳ２）。そして、この目標θｃｉを実現するのに適した目標点火時期及び目標燃料噴射量／目標噴射時期を、点火制御部６３及び噴射制御部６４がそれぞれ決定する（ステップＳ３）。目標θｃｉの決定、及び、目標燃料噴射量／目標噴射時期、目標点火時期の決定は、予め定められたマップ等に基づき行われる。

次に、運転状態判定部６２は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに基づき、現状の現運転ポイントが第１運転領域Ａ１にあるか、すなわち、空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン（λ＞１）な状態でＳＰＣＣＩ燃焼が実行される運転領域にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が実行されている場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、第１補正部として機能する補正部６７は、予め記憶部６８に記憶されているＳＰＣＣＩ＿λ＞１用の第１燃料補正データに基づいて、ステップＳ３で決定した目標燃料噴射量を補正する（ステップＳ５）。

ＳＰＣＣＩ＿λ＞１用の第１燃料補正データは、所定のモデル式に基づいて求められる各気筒２ａ～２ｄの内部ＥＧＲ率、実際の内部ＥＧＲ率とのずれの傾向、及び気筒間の実際の内部ＥＧＲ率のばらつきの傾向に基づき、当該ずれやばらつきが是正されるように燃料補正量を定めたデータである。具体的には、モデル式に基づく内部ＥＧＲ率（理論値）と燃料補正量との関係が定められている。なお、この第１燃料補正データは、上記の第１運転領域Ａ１用のデータの他、第２運転領域Ａ２用のデータ、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１用のデータが設定されている。後述するステップＳ１１では、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１用の第１燃料補正データに基づき各々目標燃料噴射量が補正される。

図１２（ａ）～（ｄ）は、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域における＃１～＃４気筒２ａ～２ｄの第１燃料補正データの一例を示すグラフである。このグラフに示す目標燃料噴射量の補正量は、本実施形態において採用されている排気マニホールド４２の特徴的構造（図２）によって定まる固有の補正量である。図１２の（ａ）は＃１気筒２ａ、（ｂ）は＃２気筒２ｂ、（ｃ）は＃３気筒２ｃ、（ｄ）は＃４気筒２ｄの第１燃料補正データを各々示している。記憶部６８は、これらのグラフに相当する補正量のテーブルデータを記憶している。

集合部４４に最も近い＃１気筒２ａについては、排気ポート１０からの既燃ガスの再吸入量が比較的多くなる。一方、＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄについては、既燃ガスの再吸入量が比較的少なくなる。この場合、目標燃料噴射量通りに＃１～＃４気筒２ａ～２ｄに燃料噴射を実行させると、＃１気筒２ａでは空気を含むガス量が過剰となってＧ／Ｆがリーンに、逆に＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄではガス量が不足となってＧ／Ｆがリッチとなり、Ｇ／Ｆにバラツキが生じる。このバラツキを是正するには、＃１気筒２ａについてはＧ／Ｆがリッチ側に、＃２～＃４気筒２ｂ～２ｄについてはＧ／Ｆがリーン側に向かうように、目標燃料噴射量を補正すれば良い。

具体的には、図１２（ａ）に示すように、＃１気筒２については、目標燃料噴射量を増量する補正量（＋）が設定されている。これにより、既燃ガスの再吸入量が過剰でＧ／Ｆがリーン側に変動する＃１気筒２を、目標とするＧ／Ｆに近づけることができる。また、目標燃料噴射量の増量度合いは、内部ＥＧＲ率が多くなるほど大きくなるように設定されている。これは、内部ＥＧＲ量が多くなるほど排気通路４０から戻る既燃ガスの量が多くなり、気筒２ａ～２ｄ間のＧ／Ｆのバラツキが大きくなる傾向に対応するためである。これに対し、図１２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、＃２、＃３、＃４気筒２ｂ～２ｄについては、目標燃料噴射量を減量する補正量（－）が設定され、その減量度合いは内部ＥＧＲ率が多くなるほど大きくなるように設定されている。このような補正を行うことで、既燃ガスの戻りが不足でＧ／Ｆがリッチとなる＃２、＃３、＃４気筒２ｂ～２ｄを、目標とするＧ／Ｆに近づけることができる。

具体的に、ステップＳ５において補正部６７は、記憶部６８に格納されている多項式モデルを適用して各気筒２ａ～２ｄの内部ＥＧＲ率の暫定値を算出する。前記多項式モデルは、バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、吸排気差圧、エンジン回転数を要素とする多項式モデルである。続いて補正部６７は、算出された内部ＥＧＲ率の暫定値に、排気ガス温度で定まる係数及び大気圧で定まる係数を乗算して、内部ＥＧＲ率の予測値を算出する。そして補正部６７は、得られた内部ＥＧＲ率と第１燃料補正データ（図１２）とに基づき各気筒２ａ～２ｄの燃料補正量を決定し、当該燃料補正量に基づき各気筒２ａ～２ｄの目標燃料噴射量を補正する。

次いで、補正部６７は、ステップＳ５における補正後の目標燃料噴射量を、さらに前回の燃焼サイクルで求められたフィードバック補正量に基づき補正する（ステップＳ６）。これにより、最終的な目標燃料噴射量が決定する。

最終的な目標燃料噴射量を決定すると、補正部６７は、当該目標燃料噴射量と現在の運転状態（回転速度／負荷）に基づき、上述の燃焼モデルを用いて燃焼重心時期θｍｆｂ５０（目標燃焼時期）を特定する。さらに補正部６７は、当該燃焼モデルにおける点火時期θｉｇから特定された燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの期間である予測５０％燃焼期間θｔ０（目標燃焼期間）を、気筒２ａ～２ｄ毎に演算する（ステップＳ７）。

次いで、噴射制御部６４が、ステップＳ６にて決定された最終的な目標燃料噴射量の燃料を、ステップＳ３で決定された目標噴射時期にインジェクタ１５により噴射させる。また、点火制御部６３が、ステップＳ３で決定された点火時期に点火プラグ１６に点火動作を行わせる（ステップＳ８）。これにより、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が実行される。

その後、補正部６７は、気筒２ａ～２ｄ間の５０％燃焼期間θｔを揃える、すなわち、気筒２ａ～２ｄ間の発生トルクのばらつきを無くすためのフィードバック補正量を演算する（ステップＳ９）。このフィードバック補正量の演算処理のサブルーチンを、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。

サブルーチンがスタートすると、補正部６７は、ステップＳ８で実際に行われたＳＰＣＣＩ燃焼における燃焼重心時期θｍｆｂ５０（実燃焼時期）を求める。さらに補正部６７は、点火時期θｉｇから求められた燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの期間である実５０％燃焼期間θｔ１（実燃焼期間）を、演算によって求める（ステップＳ２１）。具体的には補正部６７は、ＳＰＣＣＩ燃焼の期間内に筒内圧センサＳＮ３により検出された筒内圧力の波形に基づき、燃焼に伴う熱発生量をクランク角毎に算出するとともに、クランク角毎の熱発生量データに基づいて、燃料の５０％質量分が燃焼した燃焼重心時期θｍｆｂ５０を演算する。そして、ステップＳ３で決定した点火時期θｉｇからこの燃焼重心時期θｍｆｂ５０までの期間を求めることで、実５０％燃焼期間θｔ１が導出される。

次いで、補正部６７は、図１０のステップＳ７で求めた予測５０％燃焼期間θｔ０と、先のステップＳ２１で算出した実５０％燃焼期間θｔ１との偏差である個別差Δθを、気筒２ａ～２ｄ毎に演算する（ステップＳ２２）。さらに、補正部６７は、各気筒２ａ～２ｄの個別差Δθの平均値を求め、この平均値を補正目標値θｔｖとして設定する（ステップＳ２３）。

その後、補正部６７は、補正目標値θｔｖと各気筒２ａ～２ｄの個別差Δθとの偏差を各々演算する（ステップＳ２４）。基本的には燃料噴射量の補正は、補正目標値θｔｖと個別差Δθとの偏差がゼロに向かうように一次補正が為される。続いて補正部６７は、前記偏差の演算結果と、予め定められている第２燃料補正データとに基づき、目標燃料噴射量に対する個別差Δθの反映度合を決定する（ステップＳ２５）。反映度合とは、目標燃料噴射量の補正の要否及び補正する場合にはどの程度補正するのかを示すパラメータであり、補正係数などは反映度合の一例である。

図１３は、上記第２燃料補正データの一例を示している。第２燃料補正データは、目標値θｔｖと個別差Δθとの偏差（ステップＳ２４での算出値）と前記反映度合との関係を定めたものである。当実施形態では、概略的には、目標値θｔｖと個別差Δθとの偏差が相対的に大きくなるほど、反映度合が相対的に大きくなるように上記関係が設定されている。但し、目標値θｔｖと個別差Δθとの偏差が特定の値を超えると、反映度合は一定値（最大値）に維持される。

気筒２ａ～２ｄ毎の前記反映度合が決定すると、補正部６７は、この反映度合に基づき、気筒２ａ～２ｄ毎の目標燃料噴射量に対する具体的な燃料補正量（フィードバック補正量）を演算する（ステップＳ２６）。このフィードバック補正量は、例えば予め定められているモデル式に、ステップＳ２５で求めた前記反映度合を示す数値を代入することにより算出される。

その後、第２補正のための処理に移行する。燃焼変動判定部６６が、各気筒２ａ～２ｄにおける燃焼変動をモニター結果に基づき、予め定められた閾値Ｔｈ（図６）より大きい燃焼変動が発生している特定気筒２が存在するか否かを判定する（ステップＳ２７）。特定気筒２が存在しない場合（ステップＳ２７でＮＯ）は、サブルーチンの処理を終える。

これに対し、特定気筒２が存在する場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、第２補正部として機能する補正部６７が、当該特定気筒２についての実５０％燃焼期間θｔ１を遅角させるオフセット値を設定する。すなわち、ステップＳ２１で求められた燃焼重心時期θｍｆｂ５０に、先に図７に基づき説明したオフセット値αを加算する処理が実行される（ステップＳ２８）。以降は、その特定気筒２の実５０％燃焼期間θｔ１の演算には、オフセット値αが加算される。既述の通り、この処理によって、特定気筒２の燃料噴射量が実質的に増量側へ二次補正されることとなる。なお、オフセット値αの設定によって次回以降のルーチンにおいて特定気筒２の燃焼変動が閾値Ｔｈを下回るようになっても、オフセット値αの加算は維持される。オフセット値αの加算を外すと、再び特定気筒２の燃焼変動が悪化する可能性が高いからである。但し、一旦ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の運転領域から外れたならば、オフセット値αの加算をリセットするようにしても良い。

図１１のサブルーチンが終了すると、補正部６７は、ステップＳ２６で算出したフィードバック補正量を、記憶部６８へ更新的に記憶させる（ステップＳ１０）。もちろん、ステップＳ２８において特定気筒２にオフセット値αが設定された場合には、当該オフセット値αも記憶させる。その後、処理はステップＳ１にリターンする。

一方、図１０のフローチャートのステップＳ４において、現状の運転ポイントが第１運転領域Ａ１でないと判定された場合（ステップＳ４でＮＯ）、すなわち、運転状態判定部６２が第２運転領域Ａ２であると判定した場合には、補正部６７は、処理をステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１において補正部６７は、記憶部６８に予め記憶されているＳＰＣＣＩ＿λ＝１用の第１燃料補正データに基づいて、ステップＳ３で決定した目標燃料噴射量を補正する。

なお、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１用の第１燃料補正データも、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１用の第１燃料補正データと同様に、モデル式に基づく内部ＥＧＲ率（理論値）と燃焼補正量との関係が定められたものである。このＳＰＣＣＩ＿λ＝１用の第１燃料補正データは、専ら、モデル式に基づく各気筒２ａ～２ｄの内部ＥＧＲ率と実際の内部ＥＧＲ率とのずれを是正し得るように、内部ＥＧＲ率と燃焼補正量との関係が定められている。

次いで、噴射制御部６４が、ステップＳ１１で決定した最終的な目標燃料噴射量の燃料を、ステップＳ３で決定された目標噴射時期にインジェクタ１５により噴射させる。また、点火制御部６３が、ステップＳ３で決定された点火時期にて点火プラグ１６に点火動作を行わせる（ステップＳ１２）。これにより、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼が実行される。その後、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ１にリターンする。

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、補正部６７によって実行される、各気筒２ａ～２ｄの実５０％燃焼期間θｔ１を揃える燃料噴射量の一次補正により、各気筒２ａ～２ｄのＧ／Ｆを実質的に揃えることが可能となる。これにより、燃費性の悪化やＮＯｘの増加を抑制しつつ、気筒２ａ～２ｄ間のトルクのばらつきを抑制することができる。一方、各気筒２ａ～２ｄのＧ／Ｆを揃える制御を行っても、何らかの要因で、特定の気筒において所定の閾値Ｔｈを越える燃焼変動が生じてしまうことがある。この場合には補正部６７が、大きな燃焼変動が生じている特定の気筒への燃料噴射量を増量させる二次補正を行い、前記燃焼変動を抑制する。従って、燃焼安定性を確保することができる。

また、補正部６７は、前記二次補正として、実５０％燃焼期間θｔ１を遅角させるオフセット値αを設定することで、以後に実行される前記一次補正において前記特定の気筒に対する燃料噴射量を増量させる。つまり、オフセット値αの設定によって、実５０％燃焼期間θｔ１が仮想的に遅角した状態を創出することができる。これにより、以後に実行される前記一次補正のルーチンにおいて、仮想的に遅角された実５０％燃焼期間θｔ１を目標燃焼時期に近づけるべく燃料噴射量が増量されるので、結果的に二次補正が実行されることとなる。従って、実質的に前記二次補正のための制御系を別途準備することなく、前記一次補正のための制御系を利用して前記二次補正が行われるので、制御系を簡素化することができる。

さらに、図１１に示した実施形態では、個別差Δθの平均値が目標値θｔｖとして設定され、この目標値θｔｖと各気筒２ａ～２ｄの個別差Δθとの偏差に基づいてフィードバック補正量が決定される。すなわち、各気筒２ａ～２ｄの個別差Δθが目標値θｔｖに近づくようにフィードバック補正量が求められるので、燃焼モデルに基づく予測５０％燃焼期間θｔ１に拘束されることなく、各気筒２ａ～２ｄの５０％燃焼期間θｔを揃えることができる。

１ エンジン本体
２ 気筒
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ＃１、＃２、＃３、＃４気筒
１５ インジェクタ
１６ 点火プラグ
４２ 排気マニホールド
６０ ＥＣＵ（エンジンの燃焼制御装置）
６１ 燃焼制御部
６３ 点火制御部
６７ 補正部（第１補正部、第２補正部）
θｉｇ 点火時期
θｍｆｂ５０ 燃焼重心時期（所定質量燃焼時期）
θｃｉ 変曲点Ｘに対応するクランク角（所定の時期）
ＳＮ３ 筒内圧センサ

Claims (6)

1. 複数の気筒と、気筒に燃料を噴射するインジェクタと、前記気筒内で火花を発生する点火プラグとを備え、気筒内の燃料と空気の混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させるエンジンの燃焼制御装置であって、
   前記燃焼制御装置は、各気筒の前記点火プラグ及び前記インジェクタの動作を各々制御することで各気筒の燃焼状態を制御する燃焼制御部を備え、
   前記燃焼制御部は、
   予め定められた特定の燃焼時期が所定の時期に表れるように、前記点火プラグの点火時期を制御する点火制御部と、
   前記点火時期から所定の質量割合の燃料が燃焼する所定質量燃焼時期までの期間が各気筒で揃うように、前記所定質量燃焼時期を予測により求めた目標燃焼時期と、前記所定質量燃焼時期を実際の燃焼状態に基づいて求めた実燃焼時期との偏差に基づき、前記インジェクタによる各気筒への燃料噴射量を一次補正する第１補正部と、
   特定の気筒において燃焼変動が所定の閾値よりも大きくなったとき、当該特定の気筒について前記一次補正により設定された燃料噴射量を増量側に二次補正する第２補正部と、を含む、エンジンの燃焼制御装置において、
   前記第１補正部は、前記目標燃焼時期に前記実燃焼時期が接近するように前記一次補正を行い、前記実燃焼時期が前記目標燃焼時期よりも遅角している場合には燃料噴射量を増量させるように前記一次補正を行うものであって、
   前記第２補正部は、前記二次補正として、前記実燃焼時期を遅角させるオフセット値を設定することで、以後に実行される前記一次補正において前記特定の気筒に対する燃料噴射量を増量させる、エンジンの燃焼制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
   各気筒内の圧力を各々検出する複数の筒内圧センサを備え、
   前記第１補正部は、前記筒内圧センサの検出値に基づいて前記実燃焼時期を把握する、
   エンジンの燃焼制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
   前記第１補正部は、前記点火時期から前記目標燃焼時期までの期間であって予め設定された燃焼モデルに基づき求められる目標燃焼期間と、前記筒内圧センサが検出する筒内圧力に基づき求められる、前記点火時期から前記実燃焼時期までの期間である実燃焼期間との偏差に基づき各気筒の燃料噴射量を一次補正する、エンジンの燃焼制御装置。
4. 請求項３に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
   前記第１補正部は、気筒毎の前記目標燃焼期間と前記実燃焼期間との偏差である個別差の平均値を補正目標値として設定し、当該補正目標値と前記個別差との偏差がゼロに向かうように各気筒の燃料噴射量を一次補正する、エンジンの燃焼制御装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
   前記エンジンは、少なくとも一部の運転領域で、気筒内の空気と燃料との割合である空燃比が理論空燃比よりも高いリーン運転が実行されるものであり、
   前記燃焼制御部は、前記一部の運転領域において、前記一次補正及び前記二次補正を実行する、エンジンの燃焼制御装置。
6. 請求項５に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
   前記エンジンは、前記複数の気筒から各々排出される排気ガスを案内する排気マニホールドを備え、当該排気マニホールドは、前記複数の気筒のうちの一の気筒に最も近い位置に、各気筒から排出される排気ガスが集合する集合部を備え、
   前記第１補正部は、前記複数の気筒において内部ＥＧＲを実行させる際に、前記一の気筒と残りの他の気筒との間の内部ＥＧＲ率の相違に起因する気筒間の発生トルクのばらつきを抑制するように、前記一次補正を実行する、エンジンの燃焼制御装置。

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