JP7226205B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に関する。

特許文献１には、点火時期のフィードバック制御を行うエンジンが記載されている。このエンジンは、筒内圧センサの出力に基づいて、質量燃焼割合が５０％となるクランク角が目標の時期となるように、点火時期を調節する。

特許第３８７３５８０号公報

複数のシリンダを備えた多気筒エンジンにおいては、気筒間差を考慮して、シリンダ毎に、筒内圧センサの出力に基づいて点火時期の調節を行うことが好ましい。

しかしながら、本願発明者らは、例えば加速時といった、エンジンの運転状態が変化する過渡時に、シリンダ毎に点火時期のフィードバック制御を行うと、応答遅れが大きくなる場合があることに気づいた。応答遅れが大きくなると、点火時期が進角したままになることによってノッキングを招いたり、点火時期が遅角したままになることによって失火を招いたりする恐れがある。

ここに開示する技術は、点火時期をフィードバック制御するエンジンにおいて、エンジンの運転状態の変化に対する応答性を高める。

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に係る。エンジンの制御装置は、
それぞれ燃焼室を形成する四つのシリンダを有するエンジンと、
前記シリンダ毎に前記エンジンに取り付けられかつ、それぞれ前記燃焼室の中の混合気に点火を行う四つの点火部と、
前記シリンダ毎に前記エンジンに取り付けられかつ、それぞれ前記シリンダの中の圧力に対応する計測信号を出力する四つの筒内圧センサと、
前記エンジンの運転状態に応じて目標点火時期を定めると共に、前記点火部が前記目標点火時期に点火を行うよう、前記四つの点火部へ順次、点火信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号を受けると共に、前記計測信号から得られる燃焼指標に基づいて、前記燃焼指標が目標の燃焼指標となるように、前記目標点火時期を、前記シリンダ毎にフィードバック補正し、
前記制御部はまた、前記四つのシリンダの内の一のシリンダについてのフィードバック補正量と、他のシリンダについてのフィードバック補正量との偏差が、所定量を超える場合に、前記一のシリンダの目標点火時期を修正する。

制御部は、筒内圧センサの計測信号に基づいて、点火時期のフィードバック制御を行う。燃焼室の中の混合気は、燃焼指標が目標の燃焼指標となるように燃焼する。混合気の燃焼が適正化する。エンジンの燃費性能が向上する。

エンジンは、４気筒エンジンである。制御部は、シリンダ毎にフィードバック制御を行う。燃焼室毎に、混合気の燃焼が適正化する。シリンダ毎のフィードバック制御は、気筒間差を吸収する。

エンジンが定常運転をしている間は、シリンダの中の状態量は変化しない、又は、ほぼ変化しない。四つのシリンダは順次点火を行うが、四つのシリンダのそれぞれの点火時において、各シリンダの中の状態量は同じ、又は、ほぼ同じである。そのため、フィードバック補正量も、四つのシリンダのそれぞれについて、同じ、又は、ほぼ同じである。エンジンが定常運転をしている間は、四つのシリンダの内の一のシリンダについてのフィードバック補正量と、他のシリンダについてのフィードバック補正量との偏差は小さい。

これに対し、エンジンの運転状態が変わる過渡時、例えばエンジンが搭載された自動車が加速する時、又は、減速する時には、シリンダの中の状態量が変化する。シリンダに導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量が、時間の経過に伴い変化する。制御部は、状態量の変化に対応するように、各シリンダの点火時期を、遅角側又は進角側へと変更しなければならない。

ここで、多気筒のエンジンは、複数のシリンダが順番に燃焼する。４気筒のエンジンでは、一のシリンダは、エンジン全体として４回の燃焼を行う間に、１回の割合で燃焼する。一のシリンダにおける燃焼と燃焼との間隔は、広い。

過渡時には、一のシリンダにおいて前の燃焼から次の燃焼を行うまでの間に、シリンダに導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量は刻々と変化している。シリンダ毎にフィードバック制御を行っていると、制御部が、前の燃焼時に定めたフィードバック補正量を、これから行おうとする燃焼に反映させても、シリンダの中の状態量に対応しない場合がある。つまり、フィードバック制御の応答遅れが大きくなる。

そこで、制御部は、一のシリンダについてのフィードバック補正量と、他のシリンダについてのフィードバック補正量との偏差を求め、当該偏差が所定量を超えるか否かを判断する。他のシリンダは、一のシリンダに先行して燃焼を行うシリンダを含む。シリンダの中の状態量が刻々と変化する状態において、他のシリンダのフィードバック補正量には、一のシリンダのフィードバック補正量よりも新しいシリンダの中の状態量が反映されている。エンジンの運転状態が変化する過渡時に、他のシリンダのフィードバック補正量と、一のシリンダのフィードバック補正量との偏差は大きくなる。制御部は、補正量の偏差が所定量を超えることに基づいて、過渡時であることを判断できる。

偏差が所定量を超える場合に、制御部は、一のシリンダの目標点火時期を修正する。これにより、制御部は、過渡時に、シリンダの中の状態量に対応した目標点火時期を設定できる。フィードバック制御の応答遅れが改善される。その結果、過渡時にノッキングが発生したり、失火が生じたりすることが抑制される。エンジンの信頼性が向上する。

前記制御部は、前記シリンダ毎に、前記筒内圧センサの計測信号に基づくフィードバック補正量を、第１の一次遅れフィルタによってフィルタ処理すると共に、フィルタ処理後の第１の補正量に基づいて前記目標点火時期を補正し、
前記制御部はまた、前記一のシリンダ及び前記他のシリンダを含む全シリンダについてのフィードバック補正量を、第２の一次遅れフィルタによってフィルタ処理した第２の補正量を記憶し、
前記制御部はまた、前記第１の補正量が、前記第２の補正量に対して所定量以上ずれる場合に、前記一のシリンダの目標点火時期を修正し、
前記第１の一次遅れフィルタは、前記第２の一次遅れフィルタよりも、フィルタ強度が強い。

制御部は、シリンダ毎のフィードバック補正を、第１の一次遅れフィルタによってフィルタ処理した第１の補正量に基づいて行う。第１の一次遅れフィルタは、フィルタ強度が強い。そのため、点火時期のフィードバック制御の定常安定性が高まる。エンジンが定常運転をしている場合にトルクが変動することが抑制される。自動車のドライバビリティが向上する。

シリンダ毎のフィードバック制御は定常安定性を高める一方で、第１の一次遅れフィルタの強度が強いため、当該フィードバック制御は、過渡時には、応答遅れが大きくなりやすい。

制御部は、第２の補正量を記憶している。第２の補正量は、全シリンダについてのフィードバック補正量を、第２の一次遅れフィルタによってフィルタ処理した補正量である。全シリンダについてのフィードバック補正量を含むため、第２の補正量には、シリンダの中の状態量の変化が、シリンダ毎の第１補正量よりも早く反映される。

また、第２の一次遅れフィルタは、第１の一次遅れフィルタよりもフィルタ強度が弱い。このため、第２の補正量には、第１補正量よりも、シリンダの中の状態量の変化が反映されやすい。

これらの結果、エンジンの運転状態が変化する過渡時に、第１の補正量と、第２の補正量との偏差が所定量を超える。偏差が所定量を超えた場合、制御部が、一のシリンダの目標点火時期を修正することによって、目標点火時期が適切に設定される。

制御部は、エンジンの運転状態が定常状態であるか、過渡状態であるかを、直接的に判断しなくても、筒内圧センサの計測信号に基づく第１の補正量と第２の補正量との偏差に基づいて、エンジンの運転状態が過渡時であることを、速やかにかつ正確に判断できる。

前記点火部は、前記点火信号を受けて前記混合気に点火し、それによって、一部の混合気は火炎伝播を伴う燃焼を開始し、その後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する、としてもよい。

この燃焼は、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ（SPark Controlled Compression Ignition）燃焼である。ＳＰＣＣＩ燃焼は、エンジンの燃費性能に優れると共に、排気ガスがクリーンである。ＳＩ燃焼の燃焼量を調節することによって、圧縮開始前のシリンダの中の温度のばらつきを吸収できる。ＳＩ燃焼の燃焼量を調節することによって、未燃混合気は目標のタイミングで自己着火する。ＳＩ燃焼の燃焼量は、制御部が点火時期を調節することによって調節できる。従って、制御部が点火時期を調節することによって、ＣＩ燃焼は目標の時期に開始する。

前記燃焼指標は、前記混合気の質量燃焼割合が所定割合となるクランク角である、としてもよい。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火から自己着火を開始するまでの期間が、シリンダの中の状態に応じて変化する。ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火時期が同じでも、自己着火を開始する時期が変わる場合がある。自己着火を開始する時期が変わると、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼波形が変わってしまう。

ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼波形を所望の波形にするために、制御部は、質量燃焼割合を、点火制御のための指標に定める。質量燃焼割合が所定割合となるクランク角、例えば質量燃焼割合が５０％となるクランク角（ｍｆｂ５０：mass fraction burned）が、目標のクランク角となるように、制御部が点火時期を調節すれば、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼波形を所望の波形にすることができる。質量燃焼割合が所定割合となるクランク角を燃焼指標とすることによって、制御部は、ＳＰＣＣＩ燃焼を適切にコントロールできる。

前記制御部は、前記一のシリンダについてのフィードバック補正量に対して、前記偏差に応じた修正量を加えた修正フィードバック補正量に基づいて、前記一のシリンダの目標点火時期をフィードバック補正する、としてもよい。

制御部は、過渡時に、他のシリンダについてのフィードバック補正量を考慮することによって、目標点火時期を適切に設定できる。

前記制御部は、前記一のシリンダの目標点火時期を、前記一のシリンダについてのフィードバック補正量と、全シリンダについてのフィードバック補正量とに基づいて設定する、としてもよい。

制御部は、過渡時に、他のシリンダについてのフィードバック補正量を考慮することによって、目標点火時期を適切に設定できる。

以上説明したように、エンジンの制御装置は、エンジンの運転状態の変化に対する応答性を高めることができる。

図１は、エンジンを例示する構成図である。 図２は、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。 図３の上図は、ＳＰＣＣＩ燃焼の波形を例示する図であり、下図は、熱発生の変化を例示する図である。 図４は、エンジンの点火制御装置の構成を例示するブロック図である。 図５は、複数のシリンダの燃焼サイクルを説明する図である。 図６は、各シリンダの目標点火時期の設定に係るフローチャートである。 図７は、全シリンダについての補正量の設定に係るフローチャートである。 図８は、過渡時における目標点火時期の設定に係るタイムチャートである。 図９は、過渡時におけるフィードバック補正量を例示するタイムチャートである。

以下、エンジンの制御装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するエンジンの制御装置は例示である。

図１は、エンジンを例示する図である。図２は、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。

エンジン１は、燃焼室１７を有している。燃焼室１７は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す。エンジン１は、４ストロークエンジンである。エンジン１は、四輪の自動車に搭載されている。エンジン１が運転することによって自動車は走行する。エンジン１の燃料は、この構成例においてはガソリンである。燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であればよい。燃料は、例えばバイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。

（エンジンの構成）
エンジン１は、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とを備えている。シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１２の上に載置される。

シリンダブロック１２に、複数のシリンダ１１が形成されている。エンジン１は、多気筒エンジンである。図例のエンジン１は、図４に示すように、＃１、＃２、＃３、＃４の四つのシリンダ１１を有している。尚、図１では、一つのシリンダ１１のみを示す。

各シリンダ１１には、ピストン３が内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１の内部を往復動する。ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３は、燃焼室１７を形成する。尚、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する。

エンジン１の幾何学的圧縮比は、１０以上３０以下に設定されている。エンジン１は、一部の運転領域において、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。ＳＰＣＣＩ燃焼を行う運転領域以外の運転領域において、エンジン１は、ＳＩ燃焼を行う。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼による発熱及び／又は圧力上昇によって、ＣＩ燃焼をコントロールする。エンジン１は、圧縮着火式エンジンである。このエンジン１は、ピストン３が圧縮上死点に至った時の燃焼室１７の温度を高める必要がない。エンジン１の幾何学的圧縮比は低い。幾何学的圧縮比が低いと、冷却損失の低減、及び、機械損失の低減に有利になる。エンジン１の幾何学的圧縮比は、レギュラー仕様であれば、１４～１７とし、ハイオク仕様であれは、１５～１８としてもよい。尚、レギュラー燃料は、オクタン価が９１程度の低オクタン価燃料である。ハイオク燃料は、オクタン価が９６程度の高オクタン価燃料である。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、吸気ポート１８が形成されている。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８は、詳細な図示は省略するが、いわゆるタンブルポートである。つまり、吸気ポート１８は、燃焼室１７の中にタンブル流が発生するような形状を有している。

吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、吸気ポート１８を開閉する。動弁機構は、吸気弁２１を所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。図２に示すように、動弁機構は、吸気電動Ｓ－ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３を有している。吸気電動Ｓ－ＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。吸気弁２１の開弁角は変化しない。尚、動弁機構は、電動Ｓ－ＶＴに代えて、油圧式のＳ－ＶＴを有してもよい。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、排気ポート１９が形成されている。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。

排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、排気ポート１９を開閉する。動弁機構は、排気弁２２を所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。図２に示すように、動弁機構は、排気電動Ｓ－ＶＴ２４を有している。排気電動Ｓ－ＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。排気弁２２の開弁角は変化しない。尚、動弁機構は、電動Ｓ－ＶＴに代えて、油圧式のＳ－ＶＴを有してもよい。

吸気電動Ｓ－ＶＴ２３及び排気電動Ｓ－ＶＴ２４は、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスが燃焼室１７の中に導入される。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射する。インジェクタ６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴孔を有する多噴孔型である。インジェクタ６は、燃焼室１７の天井部の中央部から放射状にかつ、斜め下向きに、燃料を噴射する。

インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留する燃料タンク６３と、燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２は、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いにつないでいる。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが介設している。燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を送る。燃料ポンプ６５は、この構成例においては、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から送られた燃料を蓄える。コモンレール６４の中は高圧である。インジェクタ６は、コモンレール６４につながっている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４の中の高圧の燃料が、インジェクタ６の噴孔から燃焼室１７の中に噴射される。尚、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成に限定されない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている（図４も参照）。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、点火部の一例である。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでいる。

エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。燃焼室１７に導入する吸気のガスは、吸気通路４０の中を流れる。吸気通路４０の上流端部には、エアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端の近くには、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、シリンダ１１毎に分岐している。

吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度が変わることによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調節する。

吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入する吸気のガスの圧力を高める。この構成例において、過給機４４は、エンジン１によって駆動される。過給機４４は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、又は遠心式である。

過給機４４とエンジン１との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達する状態と、駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替える。後述するＥＣＵ１０が電磁クラッチ４５に制御信号を出力することによって、過給機４４はオン又はオフになる。

吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４が圧縮した吸気のガスを冷却する。インタークーラー４６は、水冷式又は油冷式である。

吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスする。バイパス通路４７には、エアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調節する。

ＥＣＵ１０は、過給機４４がオフの場合に、エアバイパス弁４８を全開にする。吸気通路４０を流れる吸気のガスは、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に至る。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。

過給機４４がオンの場合、エンジン１は過給状態で運転する。ＥＣＵ１０は、過給機４４がオンの場合に、エアバイパス弁４８の開度を調節する。過給機４４及びインタークーラー４６を通過した吸気のガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に戻る。ＥＣＵ１０がエアバイパス弁４８の開度を調節すると、燃焼室１７に導入する吸気のガスの圧力が変わる。尚、「過給」とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧を超える状態をいい、「非過給」とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧以下になる状態をいう、と定義してもよい。

エンジン１は、燃焼室１７内にスワール流を発生させるスワール発生部を有している。詳細な図示は省略するが、スワール発生部は、吸気通路４０に取り付けられたスワールコントロール弁５６を有している。スワールコントロール弁５６は、開度調節弁である。スワールコントロール弁５６の開度が小さいと、燃焼室１７内のスワール流が強くなる。スワールコントロール弁５６の開度が大きいと、燃焼室１７内のスワール流が弱くなる。スワールコントロール弁５６を全開にすると、スワール流は発生しない。

エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。燃焼室１７から排出された排気ガスは、排気通路５０の中を流れる。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐している。

排気通路５０には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。これらの触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒５１１と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）５１２と、を有している。下流の触媒コンバーターは、三元触媒５１３を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されない。例えば、ＧＰＦは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びＧＰＦの並び順は、適宜変更してもよい。

吸気通路４０と排気通路５０との間には、ＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、排気ガスの一部を吸気通路４０に還流させる通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における二つの触媒コンバーターの間に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流部に接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、排気ガスを冷却する。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる排気ガスの流量を調節する。ＥＧＲ弁５４は、外部ＥＧＲガスの還流量を調節する。

（エンジンの制御装置の構成）
エンジンの制御装置は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、制御部の一例である。ＥＣＵ１０は、図２に示すように、マイクロコンピュータ１０１と、メモリ１０２と、Ｉ／Ｆ回路１０３と、を備えている。マイクロコンピュータ１０１は、プログラムを実行する。メモリ１０２は、プログラム及びデータを格納する。メモリ１０２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）である。Ｉ／Ｆ回路１０３は、電気信号の入出力を行う。

ＥＣＵ１０には、図１及び図２に示すように、各種のセンサＳＷ１－ＳＷ１１が接続されている。センサＳＷ１－ＳＷ１１は、信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。

エアフローセンサＳＷ１は、吸気通路４０を流れる新気の流量を計測する。エアフローセンサＳＷ１は、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されている
第１吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路４０を流れる新気の温度を計測する。第１吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されている
第２吸気温度センサＳＷ３は、燃焼室１７に導入される吸気のガスの温度を計測する。第２吸気温度センサＳＷ３は、サージタンク４２に取り付けられている
吸気圧センサＳＷ４は、燃焼室１７に導入される吸気のガスの圧力を計測する。吸気圧センサＳＷ４は、サージタンク４２に取り付けられている
筒内圧センサＳＷ５は、各燃焼室１７内の圧力を計測する。筒内圧センサＳＷ５は、シリンダ１１毎に、シリンダヘッド１３に取り付けられている
水温センサＳＷ６は、冷却水の温度を計測する。水温センサＳＷ６は、エンジン１に取り付けられている
クランク角センサＳＷ７は、クランクシャフト１５の回転角を計測する。クランク角センサＳＷ７は、エンジン１に取り付けられている
アクセル開度センサＳＷ８は、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する。アクセル開度センサＳＷ８は、アクセルペダル機構に取り付けられている
吸気カム角センサＳＷ９は、吸気カムの回転位置を計測する。吸気カム角センサＳＷ９は、エンジン１に取り付けられている
排気カム角センサＳＷ１０は、排気カムの回転位置を計測する。排気カム角センサＳＷ１０は、エンジン１に取り付けられている
ＳＣＶポジションセンサＳＷ１１は、スワールコントロール弁５６の開度を計測する。ＳＣＶポジションセンサＳＷ１１は、スワールコントロール弁５６に取り付けられている。

ＥＣＵ１０は、これらのセンサＳＷ１－ＳＷ１１の信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断する。ＥＣＵ１０はまた、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶されている。

ＥＣＵ１００は、制御量に係る電気信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３、排気電動Ｓ－ＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、エアバイパス弁４８、及び、スワールコントロール弁５６に出力する。

（ＳＰＣＣＩ燃焼のコンセプト）
エンジン１は、燃費の向上及び排気ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に、圧縮自己着火による燃焼を行う。圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン１は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、次のような燃焼形態である。つまり、１サイクル中に噴射すべき全燃料が燃焼室１７の中に噴射された後、点火プラグ２５が、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。このことによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼を開始する。ＳＩ燃焼の開始後、（１）ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室１７の中の温度が高くなりかつ、（２）火炎伝播により燃焼室１７の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする。

図３の上図３１は、燃焼がＳＰＣＣＩ燃焼であった場合のクランク角に対する熱発生率ｄｑ／ｄθの変化（実線）と、混合気が自己着火せず、燃焼がＳＩ燃焼であった場合のクランク角に対する熱発生率ｄｑ／ｄθの変化（実線及び一点鎖線）と、を例示している。図３の下図３２は、燃焼がＳＰＣＣＩ燃焼であった場合のクランク角に対する熱発生Ｑの変化（実線）と、燃焼がＳＩ燃焼であった場合のクランク角に対する熱発生Ｑの変化（実線及び一点鎖線）と、を例示している。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火により火炎伝播による燃焼が開始した後、θｃｉにおいて、混合気が自己着火し、自己着火による燃焼が行われる。上図３１に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率（ｄｑ／ｄθ）の波形は、ＳＩ燃焼による熱発生の山に、ＣＩ燃焼による熱発生の山が積み重なったような形状になる。下図３２に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生の変化は、θｃｉよりも前と、θｃｉよりも後とで、傾きが変わる。

ＳＩ燃焼の燃焼量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度のばらつきを吸収できる。ＥＣＵ１０が点火タイミングを調節することによって、ＳＩ燃焼の燃焼量が調節される。ＥＣＵ１０が点火タイミングを調節すれば、混合気は目標のタイミングで自己着火する。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼の燃焼量がＣＩ燃焼の開始タイミングをコントロールしている。

（エンジンの点火制御）
図４は、エンジン１の点火制御に係る点火制御装置１００の構成を例示している。点火制御装置１００は、推定部１１１、点火時期設定部１１２、補正量算出部１１３、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４及び全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５を備えている。これらは全て、ＥＣＵ１０の機能ブロックである。

推定部１１１は、各種のセンサの計測信号に基づいて、これから行う燃焼において、点火から質量燃焼割合が５０％となるクランク角（ｍｆｂ５０）までの期間を推定する。ここで、質量燃焼割合は、燃焼室１７に供給された１燃焼サイクルあたりの燃料の質量のうち、燃焼した質量の比であり、クランク角度毎に算出される。ｍｆｂ５０は、図３の下図３２に示すように、燃焼完了時の熱発生をＱとした場合に、０．５Ｑとなるクランク角である。

点火制御装置１００は、ｍｆｂ５０を燃焼指標として用いて、点火制御を行う。これは、ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火から自己着火を開始するまでの期間が、シリンダの中の状態に応じて変化するためである。ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火時期が同じでも、自己着火を開始する時期が変わる場合がある。自己着火を開始する時期が変わると、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼波形が変わってしまう。そこで、点火制御装置１００は、ｍｆｂ５０が目標のクランク角となるように点火時期を調節する。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼波形を所望の波形にすることができる。点火制御装置１００は、ＳＰＣＣＩ燃焼を適切にコントロールできる。

推定部１１１は、燃焼期間モデルを有している。燃焼期間モデルは、各種のパラメータから、点火からｍｆｂ５０までのクランク角期間を推定する。推定に使用するパラメータは、図４に示すように、外部ＥＧＲ率、内部ＥＧＲ率、目標φ（目標当量比）、噴射モード、充填効率、吸気開弁時期、排気開弁時期、水温、エンジン回転数、及び、ＳＣＶ開度である。

外部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ率は、エアフローセンサＳＷ１及び吸気圧センサＳＷ４の計測信号に基づいて算出される。目標φはＥＣＵ１０が設定する目標値である。

噴射モードは、燃料の噴射時期に係り、例えば吸気行程中に燃料を噴射する噴射セット、又は、圧縮行程中に燃料を噴射する噴射セットが噴射モードに相当する。噴射モードは、ＥＣＵ１０が定める設定値である。

充填効率は、吸気圧センサＳＷ４の計測信号に基づいて算出される。吸気開弁時期及び排気開弁時期はそれぞれ、吸気カム角センサＳＷ９及び排気カム角センサＳＷ１０の計測信号に基づいて算出される。水温は、水温センサＳＷ６の計測信号に基づいて算出される。エンジン回転数は、クランク角センサＳＷ７の計測信号に基づいて算出される。ＳＣＶ開度は、ＳＣＶポジションセンサＳＷ１１の計測信号に基づいて算出される。

点火時期設定部１１２は、推定部１１１が推定した燃焼期間、つまり、ｍｆｂ５０の推定値と、目標ｍｆｂ５０とに基づいて、ｍｆｂ５０が目標ｍｆｂ５０となるように、目標点火時期を設定する。目標ｍｆｂ５０は、ＥＣＵ１０がエンジン１の運転状態に基づいて設定する。点火時期設定部１１２は、オープンループ制御により、目標点火時期を設定することができる。

点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎に、目標点火時期を設定する。より詳細には、点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎のフィードバック補正量に基づいて、オープンループ制御によって設定した目標点火時期を、シリンダ１１毎に補正する。フィードバック補正量の算出は、後で詳述する。点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎に設定した目標点火時期に従って、各シリンダ１１の点火プラグ２５に点火信号を出力する（指示ＩＧ）。複数の点火プラグ２５は順番に点火をする。図５は、四つのシリンダ１１それぞれの、燃焼サイクルを示している。図５に例示するように、このエンジン１では、＃１、＃３、＃４、＃２の順番で、各シリンダ１１の中の混合気が燃焼する。

補正量算出部１１３は、シリンダ１１毎に、目標点火時期のフィードバック補正量を算出する。補正量算出部１１３は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号を受ける。補正量算出部１１３は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、実際のｍｆｂ５０を算出する。補正量算出部１１３はまた、推定部１１１が推定したｍｆｂ５０と実際のｍｆｂ５０との差と、点火時期設定部１１２が設定した点火時期とに基づいて、フィードバック補正量を算出する。補正量算出部１１３は、推定したｍｆｂ５０と実際のｍｆｂ５０との差が大きいほど、フィードバック補正量を大きくする。算出されるフィードバック補正量は、点火時期を進角側に補正する場合、及び、点火時期を遅角側に補正する場合の両方がある。

自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、補正量算出部１１３が算出した補正量を、シリンダ１１毎に、フィルタ処理する。自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、第１の一次遅れフィルタによって、フィードバック補正量をフィルタ処理する。第１の一次遅れフィルタは、後述する全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５の、第２の一次遅れフィルタよりも、フィルタ強度が強い。自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、フィルタ強度の強い、第１の一次遅れフィルタによってフィルタ処理を行うため、定常安定性を高めることができる。つまり、筒内圧センサＳＷ５の計測信号には、誤差やノイズが含まれやすい。しかし、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４が、強いフィルタを用いてフィードバック補正量のフィルタ処理を行うことにより、フィードバック補正量に対する誤差やノイズの影響を小さくすることができる。その結果、点火時期がハンチングしてしまうことが抑制できる。定常運転時にエンジン１のトルクが変動することが抑制でき、自動車のドライバビリティが向上する。

自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、フィルタ処理後のフィードバック補正量、つまり第１の補正量を、点火時期設定部１１２に出力する。点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎に設定されたフィルタ処理後のフィードバック補正量に基づいて、オープンループ制御によって設定した目標点火時期を補正する。目標点火時期は、進角側、又は、遅角側に変更される。フィードバック制御によって、ｍｆｂ５０が、目標ｍｆｂ５０に近づく。ＳＰＣＣＩ燃焼及びＳＩ燃焼が適正化する。燃焼騒音を抑制しながら、エンジン１の燃費性能が向上する。点火制御装置１００は、シリンダ１１毎に、点火時期のフィードバック行うことによって、気筒間差を吸収できる。

全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、補正量算出部１１３が算出した、各シリンダ１１のフィードバック補正量を読み込む。全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、読み込んだ全シリンダ１１のフィードバック補正量に対して、第２の一次遅れフィルタによるフィルタ処理を行う。第２の一次遅れフィルタは、第１の一次遅れフィルタよりもフィルタ強度が弱い。

自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、前述したように、エンジン１が定常運転をしている場合に、フィードバック制御を安定化させることを目的としている。これに対し、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、エンジン１の運転状態が変化する過渡時における、フィードバック制御の応答遅れを抑制することを目的としている。

多気筒のエンジン１は、複数のシリンダ１１が順番に燃焼する。このため、図５に示すように、一のシリンダ１１における燃焼と燃焼との間隔は広い。４気筒のエンジン１において、一のシリンダ１１は、エンジン１が４回の燃焼を行う間に、１回の割合で燃焼する。

過渡時には、シリンダ１１に導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量は刻々と変化する。一のシリンダ１１において前の燃焼から次の燃焼を行うまでの間にも、シリンダ１１に導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量は変化している。このため、補正量算出部１１３が、シリンダ毎にフィードバック補正量を定めていると、前の燃焼時に定めたフィードバック補正量が、これから行おうとする燃焼時のシリンダの中の状態量に対応しない場合がある。

特に、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、強い一次遅れフィルタによって、フィードバック補正量のフィルタ処理を行っている。このため、シリンダ１１に導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量が変化しても、その変化がフィードバック補正量に反映されにくい。それらの結果、過渡時に、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ１１４による第１の補正量のみに基づいて点火時期のフィードバック制御を行うと、応答遅れが大きくなってしまう。

全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５においてフィルタ処理されたフィードバック補正量、つまり第２の補正量は、全てのシリンダ１１のフィードバック補正量を読み込んでいる。このため、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４がシリンダ毎に算出するフィルタ処理後のフィードバック補正量よりも、更新頻度が高い。全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５においてフィルタ処理されたフィードバック補正量は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４がシリンダ毎に算出するフィルタ処理後のフィードバック補正量よりも新しいシリンダの中の状態量が、反映されている。図５に示すように、＃１シリンダ１１において筒内圧センサＳＷ５が計測した信号に基づき、補正量算出部１１３がフィードバック補正量を算出すると、そのフィードバック補正量は、＃２シリンダ１１の目標点火時期を設定する際に、反映させることができる。第２の補正量は、４点火後の点火時期の補正に反映できる。尚、第１の補正量は、５点火後の点火時期の補正にしか反映できない。

また、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５における第２の一次遅れフィルタの強度が弱い。全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５においてフィルタ処理されたフィードバック補正量は、シリンダ１１の状態量が大きく変化することに対応して、大きくなる。全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５においてフィルタ処理されたフィードバック補正量は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４がシリンダ毎に算出するフィルタ処理後のフィードバック補正量よりも、シリンダ１１に導入される新気及び／又はＥＧＲガスの量の変化が反映されやすい。

全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、フィルタ処理後のフィードバック補正量を、点火時期設定部１１２に出力する。

点火時期設定部１１２は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５からのフィルタ処理後のフィードバック補正量と、を比較する。エンジン１が定常運転をしている間は、シリンダ１１の中の状態量の変化が小さいため、複数のシリンダ１１のうち、一のシリンダ１１についてのフィードバック補正量と、他のシリンダ１１についてのフィードバック補正量とは、同じ、又は、ほぼ同じである。そのため、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５からのフィルタ処理後のフィードバック補正量とは、同じ、又は、ほぼ同じになる。エンジン１が定常運転をしている間は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５からのフィルタ処理後のフィードバック補正量との偏差は小さい。

一方、過渡時は、シリンダ１１の中の状態量の変化が大きいため、一のシリンダ１１についてのフィードバック補正量と、他のシリンダ１１についてのフィードバック補正量とは、同じにならない。そのため、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５からのフィルタ処理後のフィードバック補正量との偏差は大きくなる。点火時期設定部１１２は、フィードバック補正量の偏差が、予め定めたしきい値を超えるか否かを判断する。フィードバック補正量の偏差がしきい値を超える場合、点火時期設定部１１２は、エンジン１の運転状態は過渡状態であると判断できる。

フィードバック補正量の偏差がしきい値を超える場合、点火時期設定部１１２は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量を修正する。より詳細に、点火時期設定部１１２は、前述したフィードバック補正量の偏差と、しきい値との差に相当する修正量を、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からのフィルタ処理後のフィードバック補正量に加える。他のシリンダ１１のフィードバック補正量を考慮して、一のシリンダ１１のフィードバック補正量を修正するため、過渡時にフィードバック制御の応答が遅れることが抑制される。

次に、図６及び図７のフローチャートを参照しながら、点火制御装置１００が実行する点火制御について説明する。図６は、シリンダ１１毎にフィードバック補正量を算出する手順を示すフローチャートである。スタート後のステップＳ１において、点火制御装置１００の推定部１１１は、燃焼期間モデルを用いて燃焼期間を推定すると共に、点火時期設定部１１２は、推定した燃焼期間と目標ｍｆｂ５０とに基づいて、オープンループ制御により、目標点火時期を算出する。

続くステップＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１のそれぞれにおいて、点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎に、目標点火時期の補正を行う。前述したように、シリンダ１１毎に、フィルタ処理されたフィードバック補正量に基づいて、点火時期設定部１１２は、目標点火時期を補正する。

ステップＳ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２のそれぞれにおいて、点火時期設定部１１２は、各シリンダ１１の点火プラグ２５に、点火指示を行う。四つのシリンダ１１は、＃１、＃３、＃４、＃２の順番に燃焼する。

ステップＳ１３、Ｓ２３、Ｓ３３、Ｓ４３のそれぞれにおいて、各シリンダ１１の筒内圧センサＳＷ５は、シリンダ１１の中の圧力を計測する。続くステップＳ１４、２４、３４、４４のそれぞれにおいて、補正量算出部１１３は、計測された圧力に基づいてフィードバック補正量を算出する。補正量算出部１１３は、算出したフィードバック補正量を、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部へ出力する（図６及び図７の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照）。

ステップＳ１５、Ｓ２５、Ｓ３５、Ｓ４５のそれぞれにおいて、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、シリンダ１１毎に、フィードバック補正量のフィルタ処理を実行する。前述したように、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４は、第１の一次遅れフィルタによって、フィルタ処理を行う。

ステップＳ１６、Ｓ２６、Ｓ３６、Ｓ４６のそれぞれにおいて、点火時期設定部１１２は、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４からの、フィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５からの、フィルタ処理後のフィードバック補正量と、の偏差を算出する。そして、点火時期設定部１１２は、その偏差がしきい値を超えるか否かを判断する。ステップＳ１６の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ１７に進み、ＮＯの場合、プロセスは、ステップＳ１８に進む。同様に、ステップＳ２６の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ２７に進み、ＮＯの場合、プロセスは、ステップＳ２８に進む。また、ステップＳ３６の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ３７に進み、ＮＯの場合、プロセスは、ステップＳ３８に進む。ステップＳ４６の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ４７に進み、ＮＯの場合、プロセスは、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ１７、Ｓ２７、Ｓ３７、Ｓ４７のそれぞれにおいて、点火時期設定部１１２は、エンジン１の運転状態が変化している過渡時と判断できるため、フィードバック補正量を修正する。前述したように、各シリンダ１１のフィードバック補正量に、フィードバック補正量の偏差としきい値との差に相当する修正量を加える。そして、ステップＳ１８、Ｓ２８、Ｓ３８、Ｓ４８のそれぞれにおいて、点火時期設定部１１２は、フィードバック補正量を更新する。ステップＳ１７、Ｓ２７、Ｓ３７、Ｓ４７においてフィードバック補正量が修正された場合、修正後のフィードバック補正量が、次回の点火時に利用される。また、フィードバック補正量が修正されなかった場合、ステップＳ１５、Ｓ２５、Ｓ３５、Ｓ４５においてフィルタ処理されたフィードバック補正量が、次回の点火時に利用される（図６の一点鎖線の矢印参照）。

図７は、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５がフィードバック補正量を算出する手順を示すフローチャートである。スタート後のステップＳ５１において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、初期値を定める。初期値はゼロとしてもよい。初期値は適宜の値に定めることもできる。

ステップＳ５２において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃１シリンダ１１のフィードバック補正値が算出されたか否かを判断する。ステップＳ５２の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５３に進み、ＮＯの場合、プロセスはステップＳ５４に進む。ステップＳ５３において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃１シリンダ１１のフィードバック補正値を読み込む。

ステップＳ５４において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃３シリンダ１１のフィードバック補正値が算出されたか否かを判断する。ステップＳ５４の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５５に進み、ＮＯの場合、プロセスはステップＳ５６に進む。ステップＳ５５において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃３シリンダ１１のフィードバック補正値を読み込む。

ステップＳ５６において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃４シリンダ１１のフィードバック補正値が算出されたか否かを判断する。ステップＳ５６の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５７に進み、ＮＯの場合、プロセスはステップＳ５８に進む。ステップＳ５７において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃４シリンダ１１のフィードバック補正値を読み込む。

ステップＳ５８において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃２シリンダ１１のフィードバック補正値が算出されたか否かを判断する。ステップＳ５８の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５９に進み、ＮＯの場合、プロセスはステップＳ５１０に進む。ステップＳ５９において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、＃４シリンダ１１のフィードバック補正値を読み込む。

ステップＳ５１０において、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、フィードバック補正量のフィルタリング処理を行う。前述したように、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、第２の一次遅れフィルタによって、フィードバック補正量のフィルタ処理を行う。全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５は、フィルタ処理後のフィードバック補正量を、点火時期設定部１１２へ出力する（図６及び図７の（Ｅ）参照）。

次に、図８のタイムチャートを参照しながら、点火制御装置１００が実行する点火制御時の各パラメータの変化について説明する。図８の横軸は時間を示し、紙面右に進むに従って時間が進行する。チャート８１は、燃料噴射量の変化を示している。時刻ｔ１において、燃料噴射量が増えている。チャート８２は、充填効率の変化を示している。時刻ｔ１において、充填効率が高くなっている。図８は、自動車が加速している例に相当する。つまり、時刻ｔ１以前において、エンジン１は定常運転をしている。時刻ｔ１以降において、エンジン１は過渡状態へ移行している。

チャート８３は、推定部１１１が推定する燃焼期間を示している。時刻ｔ１以前の、エンジン１の負荷が相対的に低い状態において、燃焼期間は相対的に長い。つまり、点火からｍｆｂ５０までの期間が長い。チャート８４は、点火時期設定部１１２が設定する目標点火時期を示している。目標点火時期は、進角側に設定される。尚、破線はフィードバック補正を行わない場合の目標点火時期を例示している。図８の例では、目標点火時期は、進角側にフィードバック補正されている。

チャート８６は、＃３シリンダ１１のフィードバック補正量を示している。これは、フィルタ処理後のフィードバック補正量である。図８の例では、フィードバック補正量は、進角側に設定されている。前述したように、目標点火時期は、進角側にフィードバック補正される。

チャート８５は、ｍｆｂ５０を示している。目標点火時期を進角側に設定する結果、ｍｆｂ５０は進角側になる。点火時期の調節によって、実線で示す実際のｍｆｂ５０は、破線で示す目標のｍｆｂ５０に一致、又は、ほぼ一致している。

チャート８７は、全気筒のフィードバック補正量を示している。時刻ｔ１以前の、エンジン１の定常運転時において、チャート８６の＃３シリンダ１１のフィードバック補正量と、全気筒のフィードバック補正量とは、ほぼ一致している。チャート８８は、＃３シリンダ１１のフィードバック補正量と、全気筒のフィードバック補正量との偏差を示している。偏差はゼロ、又は、ほぼゼロであり、しきい値よりも小さい。チャート８９は、＃３シリンダ１１のフィードバック補正量と、全気筒のフィードバック補正量との偏差によって定まる修正量を示している。偏差がしきい値よりも小さいため、修正量はゼロである。

時刻ｔ１以降において、充填効率が高くなりかつ、燃料の噴射量が増えると、推定される燃焼期間が短くなる（チャート８３）。目標ｍｆｂ５０は、チャート８５に破線で示すように、推定燃焼期間が短くなることに対応して、遅角側に変更される。そのため、目標点火時期は、遅角側に変わる（チャート８４）。

前述したように、シリンダ１１毎に設定されるフィードバック補正量は、燃焼の間隔が広いことと、第１の一次遅れフィルタの強度が強いこととによって、チャート８６に一点鎖線で示すように、遅角側への変更されるタイミングが遅れる（時刻ｔ３）と共に、その変更量も小さい。仮に、過渡時に、シリンダ１１毎のフィードバック補正を継続すると、チャート８４に一点鎖線で示すように、目標点火時期は、徐々に遅角側へと変わる。その結果、実際のｍｆｂ５０は、チャート８５に一点鎖線で示すように、徐々に遅角側へと変わる。実際のｍｆｂ５０が目標ｍｆｂ５０に至るまでに、時間を要する。つまり、過渡時にフィードバック制御の応答性が遅れる。

尚、チャート８６の破線（つまり、フィルタなし）は、フィルタ処理を行っていないフィードバック補正量を示している。つまり、チャート８６の破線は、補正量算出部１１３が算出したフィードバック補正量に相当する。フィルタ処理を行わないと、フィードバック補正量が遅角側へ大きく変更される。しかしながら、フィルタ処理を行わないと、エンジン１の定常運転時に、フィードバック制御が安定化しないという不都合がある。

チャート８７に示すように、全シリンダ１１のフィードバック補正量は、遅角側へ変更されるタイミングが早まる（時刻ｔ２）と共に、その変更量が大きい。その結果、フィードバック補正量の偏差が、しきい値を超える（チャート８８参照）。点火時期設定部１１２は、偏差としきい値とに基づいて修正量を算出する。修正量Δａは、偏差としきい値との差である（チャート８８、８９参照）。点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎のフィードバック補正量を、修正量により修正する。チャート８６に実線で示すように、＃３シリンダ１１のフィードバック補正量は、一点鎖線で示すフィードバック補正量に、修正量Δａを、遅角側へ加えた量になる。

目標点火時期は、チャート８４に実線で示すように、遅角側へ速やかに変更され、実際のｍｆｂ５０は、チャート８５に実線で示すように、目標ｍｆｂ５０へ速やかに近づく。過渡時において、フィードバック制御の応答性が高まる。

エンジン１の運転状態が変化した後、エンジン１の運転状態が定常状態へ移行するに従い、シリンダ１１毎のフィードバック補正量と全気筒のフィードバック補正量との偏差は小さくなる。時刻ｔ４以降において、偏差がしきい値よりも小さくなると、前述したフィードバック補正量の修正は行われない。

図８に示すように、自動車の加速時には、目標点火時期の補正方向が、進角側から遅角側へと反転する。自動車の減速時には、目標点火時期の補正方向が、遅角側から進角側へと反転する。補正方向が反転する場合に、全気筒のフィードバック補正量は、シリンダ１１毎のフィードバック補正量よりも反転するタイミングが早くかつ、補正量も大きくなる。その結果、シリンダ１１毎のフィードバック補正量と全気筒のフィードバック補正量との偏差が大きくなる。逆に、エンジン１が定常運転になれば、フィードバック補正量の偏差は小さくなる。点火制御装置１００は、シリンダ１１毎のフィードバック補正量と全気筒のフィードバック補正量との偏差に基づいて、エンジン１の運転状態が、定常状態であるか、過渡状態であるかを、正確にかつ、速やかに判断できる。

次に、図９のタイムチャートを参照しながら、全気筒のフィードバック補正量と、シリンダ１１毎のフィードバック補正量との変化を比較する。チャート９１は、充填効率の変化を示している。図８と同様に、時刻ｔ１において充填効率が、低から高へと変化している。これは、自動車の加速時に相当する。

チャート９２は、全気筒のフィードバック補正量を示している。チャート９２の破線は、フィルタ処理前のフィードバック補正量である。実線は、フィルタ処理後のフィードバック補正量である。実線と破線との比較から、全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１５の第２の一次遅れフィルタは、フィルタ強度が弱い。

チャート９３、９４、９５、９６はそれぞれ、＃１、＃３、＃４、＃２シリンダ１１のフィードバック補正量を示している。チャート９３、９４、９５、９６の破線は、フィルタ処理前のフィードバック補正量である。一点鎖線は、シリンダ１１毎のフィルタ処理後のフィードバック補正量である。実線は、シリンダ１１毎のフィルタ処理後のフィードバック補正量を、全気筒のフィードバック補正量に基づいて修正したフィードバック補正量である（つまり、多気筒考慮）。実線と一点鎖線との比較から、自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部１１４の第１の一次遅れフィルタは、フィルタ強度が強い。時刻ｔ１の直後において、＃１、＃３、＃４、＃２シリンダ１１のそれぞれにおいて、フィードバック補正量が修正されている。時刻ｔ１から時間が経過すると、シリンダ１１毎のフィルタ処理後のフィードバック補正量と、全気筒のフィルタ処理後のフィードバック補正量との偏差が小さくなるため、フィードバック補正量は修正されなくなる。

尚、前記の構成では、シリンダ１１毎のフィードバック補正量に、全気筒のフィードバック補正量に基づく修正量を加えているが、目標点火時期の修正は、フィードバック補正量の修正に限らない。シリンダ１１毎のフィードバック補正量と全気筒のフィードバック補正量との偏差がしきい値を超える場合、点火時期設定部１１２は、シリンダ１１毎のフィードバック補正量と全気筒のフィードバック補正量とに基づいて、目標点火時期の修正を行ってもよい。

また、点火時期の制御に用いる燃焼指標は、ｍｆｂ５０に限らない。点火時期設定部１１２は、任意の割合の質量燃焼割合を、燃焼指標として用いることができる。また、ＳＰＣＣＩ燃焼の点火時期の制御において、点火時期設定部１１２は、混合気が自己着火を開始するθｃｉ（図３参照）を燃焼指標として用いることができる。

尚、ここに開示するエンジンの制御装置は、前述した構成のエンジン１への適用に限定されない。エンジンは、ＳＰＣＣＩ燃焼を行わない、例えば火炎伝播によるＳＩ燃焼のみを行うエンジンであってもよい。

１ エンジン
１０ ＥＣＵ（制御部）
１００ 点火制御装置
１１２ 点火時期設定部
１１３ 補正量算出部
１１４ 自気筒Ｆ／Ｂフィルタ部
１１５ 全気筒Ｆ／Ｂフィルタ部
１１ シリンダ
１７ 燃焼室
２５ 点火プラグ（点火部）
ＳＷ５ 筒内圧センサ

Claims (6)

1. それぞれ燃焼室を形成する四つのシリンダを有するエンジンと、
   前記シリンダ毎に前記エンジンに取り付けられかつ、それぞれ前記燃焼室の中の混合気に点火を行う四つの点火部と、
   前記シリンダ毎に前記エンジンに取り付けられかつ、それぞれ前記シリンダの中の圧力に対応する計測信号を出力する四つの筒内圧センサと、
   前記エンジンの運転状態に応じて目標点火時期を定めると共に、前記点火部が前記目標点火時期に点火を行うよう、前記四つの点火部へ順次、点火信号を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号を受けると共に、前記計測信号から得られる燃焼指標に基づいて、前記燃焼指標が目標の燃焼指標となるように、前記目標点火時期を、前記シリンダ毎にフィードバック補正し、
   前記制御部は、前記シリンダ毎に、前記筒内圧センサの計測信号に基づくフィードバック補正量を、第１の一次遅れフィルタによってフィルタ処理すると共に、フィルタ処理後の第１の補正量に基づいて前記目標点火時期を補正し、
   前記制御部はまた、前記四つのシリンダの内の一のシリンダ及び他のシリンダを含む全シリンダについてのフィードバック補正量を、第２の一次遅れフィルタによってフィルタ処理した第２の補正量を記憶し、
   前記制御部はまた、前記第１の補正量と、前記第２の補正量との偏差が、所定量を超える場合に、前記一のシリンダの目標点火時期を修正し、
   前記第１の一次遅れフィルタは、前記第２の一次遅れフィルタよりも、フィルタ強度が強いエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記点火部は、前記点火信号を受けて前記混合気に点火し、それによって、一部の混合気は火炎伝播を伴う燃焼を開始し、その後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼するエンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
   前記燃焼指標は、前記混合気の質量燃焼割合が所定割合となるクランク角であるエンジンの制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記一のシリンダについてのフィードバック補正量に対して、前記偏差に応じた修正量を加えた修正フィードバック補正量に基づいて、前記一のシリンダの目標点火時期をフィードバック補正するエンジンの制御装置。
5. 請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御部は、前記一のシリンダの目標点火時期を、前記一のシリンダについてのフィードバック補正量と、全シリンダについてのフィードバック補正量とに基づいて設定するエンジンの制御装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記偏差は、前記エンジンの運転状態が変化する過渡時に、前記所定量を超えるエンジンの制御装置。

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