内燃機関の制御装置
【課題】圧縮自着火燃焼の安定化を図った内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、その過剰燃焼となった直後のＮＶＯ期間（封鎖期間）において、ＮＶＯ噴射量を増加させて筒内温度上昇を促進させる昇温促進手段Ｓ４０と、を備える。これによれば、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のＮＶＯ期間では筒内温度上昇が促進されるので、過剰燃焼した直後のＮＶＯ燃焼が未燃ＨＣ不足により燃焼悪化して温度低下するといった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のメイン燃焼が一時的に過剰抑制されて失火することを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【解決手段】ＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、その過剰燃焼となった直後のＮＶＯ期間（封鎖期間）において、ＮＶＯ噴射量を増加させて筒内温度上昇を促進させる昇温促進手段Ｓ４０と、を備える。これによれば、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のＮＶＯ期間では筒内温度上昇が促進されるので、過剰燃焼した直後のＮＶＯ燃焼が未燃ＨＣ不足により燃焼悪化して温度低下するといった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のメイン燃焼が一時的に過剰抑制されて失火することを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成された内燃機関に適用され、圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜４等には、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガス（内部ＥＧＲガス）を燃焼室に封鎖させるＮＶＯ期間（封鎖期間）を設ける旨が記載されている。これによれば、内部ＥＧＲガスにより燃焼室内の温度（筒内温度）が高温になるので、圧縮行程後半から膨張行程にかけてのメイン燃焼（圧縮自着火燃焼）の失火回避を図ることができる。
【０００３】
ちなみに、過剰に高温にするとメイン燃焼時のノッキングが大きくなるので、特許文献１記載の発明では、筒内圧力が大きく低下するよう変動したことを条件として、失火回避を目的とした内部ＥＧＲ量の増加を許可している。
【０００４】
また、特許文献３，４には、ＮＶＯ期間に燃料を噴射（ＮＶＯ噴射）する旨が記載されている。ＮＶＯ噴射による燃料は高圧高温の環境下に晒されるので直ぐに燃焼（ＮＶＯ燃焼）する。そのため、メイン燃焼に先立ち筒内温度を上昇させておくことを促進でき、メイン燃焼の失火回避を促進できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２３０３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３４１７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８１２３５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３６４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、メイン燃焼の燃焼状態が悪かった時の排ガス中には、未燃焼燃料（未燃ＨＣ）が多く含まれている。よって、悪かったメイン燃焼の次のＮＶＯ燃焼では、内部ＥＧＲガスに含まれている多くの未燃ＨＣが燃焼して筒内温度上昇が促進されるため、次回のメイン燃焼が一時的に改善される。そのため、メイン燃焼が悪かった直後のＮＶＯ期間においては、失火回避のための内部ＥＧＲ量増加を実行すると未燃ＨＣが著しく増加して、ＮＶＯ燃焼による温度上昇が過剰になる。その結果、一時的にメイン燃焼が過剰に改善され、大きな燃焼音の発生やエンジン構成部品の損傷が懸念されるようになる。特に、内燃機関を高負荷で運転している時には前記懸念が顕著となる。
【０００７】
また、燃焼状態が良かった時の排ガス中には、未燃ＨＣが殆ど含まれていない。よって、良かったメイン燃焼の次のＮＶＯ燃焼では、内部ＥＧＲガス中の未燃ＨＣが少ないため、次回のメイン燃焼は一時的に燃焼が悪化する。そのため、メイン燃焼が良かった直後のＮＶＯ期間においては、ノッキング抑制のための内部ＥＧＲ量減少を実行すると、未燃ＨＣが不足して、ＮＶＯ燃焼による温度上昇が不足気味になる。その結果、メイン燃焼が過剰に抑制されてしまい、失火が懸念されるようになる。
【０００８】
要するに、メイン燃焼が悪かった（良かった）場合に内部ＥＧＲ量を増加（減少）させる制御を実行すると、メイン燃焼が一時的に過剰促進（過剰抑制）され、燃焼が不安定となる。また、このように燃焼が不安定になると、エンジン回転速度の変動が大きくなりドライバビリティーが悪化する。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮自着火燃焼の安定化を図った内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１１】
請求項１記載の発明では、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間（ＮＶＯ期間）を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射（ＮＶＯ噴射）を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用されることを前提とする。
【００１２】
そして、前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した前記燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合には、その過剰燃焼となった直後の前記封鎖期間に燃焼室温度の上昇を促進させる昇温促進手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、上記「昇温促進手段」の具体例として、以下の制御の少なくとも１つを実行することで燃焼室温度の上昇を促進させることが挙げられる。すなわち、封鎖時噴射での噴射量を増大させる制御、封鎖時噴射時期を進角させる制御、および封鎖期間を長くする等により封鎖させる未燃焼ガスを増大させる制御である。また、以下の説明では、圧縮自着火燃焼を「メイン燃焼」と呼び、封鎖時噴射にかかる燃焼を「ＮＶＯ燃焼」と呼ぶ。
【００１４】
上記発明によれば、メイン燃焼が過剰燃焼した直後の封鎖期間では燃焼室温度の上昇を促進させるので、過剰燃焼した直後のＮＶＯ燃焼が未燃ＨＣ不足により燃焼悪化して温度低下する、といった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のメイン燃焼が一時的に過剰抑制されて失火することを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、前記昇温促進手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる手段であり、当該昇温促進手段により噴射量を増大させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする。
【００１６】
封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる場合には、その昇温促進により直後のメイン燃焼の自着火時期が進角されて失火が回避されることとなるが、このようなメイン燃焼の進角とともに、メイン燃焼による仕事量も増大することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、昇温促進手段によりＮＶＯ噴射量を増大させた場合には、その直後におけるメイン燃焼の噴射量を減少させるので、失火を回避させつつメイン燃焼の仕事量増大を回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、前記昇温促進手段による噴射量の増大分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、失火を回避させつつ、昇温促進手段による噴射量増大を実施しない場合と同程度となるようにメイン燃焼の仕事量を制御することができ、メイン燃焼の安定化を促進できる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、前記過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定未満であれば、前記昇温促進手段による昇温促進を禁止させることを特徴とする。
【００２０】
ここで、ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが低ければ、そのＮＶＯ燃焼による昇温は不十分であると言えるが、長期に亘って慢性的に燃焼室温度が高くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼度合いが一時的に低くなっていたとしても、その直後のメイン燃焼が過剰燃焼することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、メイン燃焼が過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前におけるＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが所定未満であれば、昇温促進手段による昇温促進を禁止させるので、前記懸念を解消できる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、膨張行程から排気行程にかけて燃焼室へ酸素を供給可能な酸素供給手段と、前記封鎖時噴射にかかる燃料の量に対する酸素量が不足しているか否かを判定する酸素不足判定手段と、を備え、前記酸素不足判定手段により酸素量が不足していると判定された場合には、前記酸素供給手段による酸素供給を実施することを特徴とする。
【００２２】
なお、上記「酸素供給手段」の具体例として、封鎖期間に封鎖する排ガス（内部ＥＧＲ）の量を増大することで、排ガスに含まれる酸素を供給する手段が挙げられる。また、過給装置等により送風される空気を吸気ポートへ導く酸素供給配管を吸気管とは別に設けて酸素を供給する手段が挙げられる。
【００２３】
ここで、昇温促進手段によりＮＶＯ燃焼を促進させようとしても、ＮＶＯ期間に封鎖される排ガス中の酸素量がＮＶＯ噴射される燃料の量に比べて不足していれば、ＮＶＯ燃焼を十分に促進できなくなる。この点を鑑みた上記発明では、酸素量が不足していると判定された場合には、酸素供給手段による酸素供給を実施するので、酸素量不足によりＮＶＯ燃焼を促進できないといった事態を回避できる。
【００２４】
請求項６記載の発明では、前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度（未燃ＨＣの濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じて昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整するので、昇温の促進度合いを過不足なく調整できるようになる。
【００２６】
請求項７および請求項８記載の発明では、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間（ＮＶＯ期間）を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射（ＮＶＯ噴射）を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用されることを前提とする。
【００２７】
そして、前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記発明によれば、メイン燃焼が燃焼不足となった直後の封鎖期間では燃焼室温度の上昇を抑制させるので、燃焼不足となった直後のＮＶＯ燃焼が多量の未燃ＨＣにより燃焼促進されて温度上昇する、といった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が燃焼不足となった直後のメイン燃焼が一時的に過剰促進されることに起因して大きな燃焼音が発生したりエンジン構成部品が損傷したりすることを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００２９】
なお、上記「昇温抑制手段」の具体例として、以下の制御の少なくとも１つを実行することで燃焼室温度の上昇を抑制させることが挙げられる。すなわち、封鎖時噴射での噴射量を減少させる制御、封鎖時噴射時期を遅角させる制御、および封鎖期間を短くする等により封鎖させる未燃焼ガスを減少させる制御である。
【００３０】
請求項９記載の発明では、前記昇温抑制手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる手段であり、当該昇温抑制手段により噴射量を減少させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増加させることを特徴とする。
【００３１】
封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる場合には、その昇温抑制により直後のメイン燃焼の自着火時期が遅角されてノッキングが回避されることとなるが、このようなメイン燃焼の遅角とともに、メイン燃焼による仕事量も減少することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、昇温抑制手段によりＮＶＯ噴射量を減少させた場合には、その直後におけるメイン燃焼の噴射量を増加させるので、ノッキングを回避させつつメイン燃焼の仕事量減少を回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００３２】
請求項１０記載の発明では、前記昇温抑制手段による噴射量の減少分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増大させることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、ノッキングを回避させつつ、昇温抑制手段による噴射量減少を実施しない場合と同程度となるようにメイン燃焼の仕事量を制御することができ、メイン燃焼の安定化を促進できる。
【００３４】
請求項１１記載の発明では、前記燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定以上であれば、前記昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させることを特徴とする。
【００３５】
ここで、ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが高ければ、そのＮＶＯ燃焼による昇温は過剰であると言えるが、長期に亘って慢性的に燃焼室温度が低くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼度合いが一時的に高くなっていたとしても、その直後のメイン燃焼が燃焼不足になることが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、メイン燃焼が燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前におけるＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが所定以上であれば、昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させるので、前記懸念を解消できる。
【００３６】
請求項１２記載の発明では、前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整することを特徴とする。
【００３７】
これによれば、封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度（未燃ＨＣの濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じて昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整するので、昇温の抑制度合いを過不足なく調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる制御装置と、当該制御装置が適用されるエンジンシステムを示す模式図。
【図２】第１実施形態におけるＨＣＣＩモード時のタイムチャート。
【図３】１燃焼サイクル毎の燃焼度合いの変化を示すグラフ。
【図４】第１実施形態により効果が発揮されることの裏付けとなる試験結果のグラフ。
【図５】第１実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４実施形態において、ＮＶＯ燃焼量に応じたエンジン制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００４０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる制御装置（ＥＣＵ１０）が適用される内燃機関（エンジン２０）のシステムを示す模式図である。当該エンジン２０は、排気行程、吸気行程、圧縮行程、膨張行程を順に繰り返す４サイクルエンジンであり、複数気筒を有する多気筒エンジンである。また、エンジン２０のシリンダヘッドには燃料噴射弁２１が取り付けられており、燃料ポンプ２２から供給される燃料（ガソリン）を燃焼室２０ａへ直接噴射する直噴式のエンジンである。なお、１つの気筒に取り付けられる燃料噴射弁２１の数は１つに限られるものではなく、複数であってもよい。
【００４１】
また、当該エンジン２０は、吸気バルブ２３により流量調整された吸気と噴射燃料との混合気を、点火プラグ２３ｓにより点火して着火させる点火式のエンジンである。但し、吸排気弁可変機構（ＶＶＴ２６）により吸気弁２４と排気弁２５の開閉弁タイミングを調節することで、燃焼室２０ａ内に噴射燃料と吸気を予め混合しておき、その混合気を圧縮自着火させる予混合圧縮自着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）が可能である。つまり、火花着火燃焼による点火モードとＨＣＣＩ燃焼によるＨＣＣＩモードとが切り替え可能に構成されている。
【００４２】
吸気管２７と排気管２８にはＥＧＲ配管２９が接続されており、ＥＧＲ配管２９を通じて排気（外部ＥＧＲガス）を吸気管２７へ循環させることが可能である。なお、ＥＧＲ配管２９に取り付けられているＥＧＲバルブ３０の開度をＥＣＵ１０が制御することで、外部ＥＧＲガスの量が調節される。また、外部ＥＧＲガスは、図示しない冷却装置（ＥＧＲクーラー）により冷却される。
【００４３】
また、排気行程から吸気行程にかけてのＮＶＯ期間（封鎖期間）に吸気弁２４および排気弁２５をともに閉じるようＶＶＴ２６を制御することで、排ガス（内部ＥＧＲガス）を燃焼室２０ａに封鎖させることが可能である。なお、ＶＶＴ２６によりＮＶＯ期間を調整することで、内部ＥＧＲガスの量が調節される。
【００４４】
酸素を燃焼室２０ａへ供給する酸素供給配管３１（酸素供給手段）が、吸気管２７とは別に設けられている。酸素供給配管３１の吐出口は、排気管２８のうち排気ポートの近傍部分に位置しており、排気弁２５の開弁期間中に前記吐出口から酸素を吐出させることで、燃焼室２０ａへ酸素を供給する。なお、過給器により加圧された空気の一部が酸素供給配管３１へ分配されるように構成されており、酸素供給バルブ３２（酸素供給手段）をＥＣＵ１０が開閉制御することで、酸素供給のオンオフが切り替えられる。
【００４５】
ＥＣＵ１０には、以下に説明する各種センサの検出信号が入力される。すなわち、エンジン２０のクランク軸３３の回転角を検出するクランク角センサ３４、吸気管２７の内部圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ３５、アクセルペダル３６の踏込量を検出するアクセルセンサ３７、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３８、排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度センサ３９（ＨＣ濃度検出手段）、燃焼室２０ａ内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ４０、燃料噴射弁２１へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ４１である。
【００４６】
ＥＣＵ１０は、これらの検出信号に基づき、吸気バルブ２３の開度を制御して吸気量を制御するとともに、燃料噴射弁２１の作動を制御して燃料噴射時期及び燃料噴射時間（噴射量に相当）を制御する。また、点火プラグ２３ｓによる点火着火時期の制御や、ＶＶＴ２６の作動を制御することによるＮＶＯ期間の制御（内部ＥＧＲ量の制御）、ＥＧＲバルブ３０を制御することによる外部ＥＧＲ量の制御、酸素供給バルブ３２を制御することによる酸素供給量の制御、等を実施する。
【００４７】
先述したＨＣＣＩ燃焼は、エンジン回転速度ＮＥおよびエンジン負荷が所定の領域である場合に実行する。ＨＣＣＩ燃焼によれば、火花着火燃焼の場合に比べてＮＯｘやＣＯ２の排出量を低減できる。但し、前記所定の領域以外の領域では、ノッキングや失火の発生が著しくなる等、燃焼が不安定になる。そのため、所定の領域以外では火花着火燃焼を実行する。
【００４８】
図２は、ＨＣＣＩモード時のタイムチャートであり、図中の（ａ）は燃焼サイクルに対する筒内圧の変化を示し、（ｂ）は以下に説明するＮＶＯ噴射（封鎖時噴射）およびメイン噴射による噴射期間を示す。
【００４９】
図示されるように、ＨＣＣＩモード時には、排気行程から吸気行程にかけてのＮＶＯ期間を設定して内部ＥＧＲを導入するとともに、ＮＶＯ期間中に、燃料噴射弁２１から燃料を噴射（ＮＶＯ噴射）する。そして、ＮＶＯ噴射の後、吸気行程から圧縮行程にかけての所定期間に、ＮＶＯ噴射よりも多い量の燃料を燃料噴射弁２１から噴射（メイン噴射）する。ＮＶＯ噴射による燃料は高圧高温の環境下に晒されるので直ぐに燃焼（ＮＶＯ燃焼）する。そのため、メイン噴射による燃料が燃焼（メイン燃焼）することに先立ち、筒内温度を上昇させておくことを促進でき、メイン燃焼の失火を回避できる。
【００５０】
図３は、１燃焼サイクル毎の燃焼度合いの変化を示すグラフであり、燃焼度合いは、メイン燃焼時における筒内圧のピーク値に基づき算出している。筒内温度が高いほどメイン燃焼が促進されて筒内圧ピーク値（燃焼度合い）が高くなる。そして、図３（ａ）中の一点鎖線に示すように、メイン燃焼が過剰に促進されて燃焼度合いが徐々に上昇していく傾向にある場合には、メイン燃焼を抑制させるようにエンジン制御内容を変更する必要がある。例えば、ＥＧＲクーラーにより冷却されている外部ＥＧＲ量を増やしたり、内部ＥＧＲ量を減らしたりして筒内温度を低下させたり、ＮＶＯ噴射量を低下させたりすればよい。
【００５１】
但し、図中の一点鎖線に示すように、燃焼度合いが徐々に上昇していく場合であっても、１燃焼サイクル毎に燃焼度合いは上下して変動する（図中の実線参照）。つまり、燃焼度合いが高かった場合には次回燃焼時には燃焼度合いは低くなり、低かった場合の次回燃焼時には燃焼度合いは高くなる。
【００５２】
この現象は、燃焼度合いが低かった時には排ガス中の未燃ＨＣが多いため、次回のＮＶＯ燃焼時にその未燃ＨＣが燃焼することで筒内温度が高くなり、その結果、次回のメイン燃焼の燃焼度合いが高くなることに起因する。一方、燃焼度合いが高かった時には排ガス中の未燃ＨＣが少ないため、次回のＮＶＯ燃焼時に燃焼する未燃ＨＣの量が少なくなることで筒内温度の上昇が抑制され、その結果、次回のメイン燃焼の燃焼度合いが低くなる。
【００５３】
したがって、長期間的には燃焼度合いが徐々に上昇していく傾向にあっても、一時的には燃焼度合いが著しく低下する場合がある。例えば、Ｎ回目のメイン燃焼の度合いが所定範囲を超えて高くなっている場合には、Ｎ＋１回目のＮＶＯ燃焼時における未燃ＨＣが大きく減少することに起因して、Ｎ＋１回目のメイン燃焼の度合いが著しく低下することとなる。
【００５４】
図３（ｂ）は、メイン燃焼の燃焼度合いが徐々に低下していく傾向にある場合を示しており、この場合にはメイン燃焼を促進させるようにエンジン制御内容を変更する必要がある。例えば、ＥＧＲクーラーにより冷却されている外部ＥＧＲ量を減らしたり、内部ＥＧＲ量を増やしたりして筒内温度を上昇させたり、ＮＶＯ噴射量を増加させたりすればよい。
【００５５】
但し、図中の一点鎖線に示すように、燃焼度合いが徐々に低下していく場合であっても、１燃焼サイクル毎に燃焼度合いは上下して変動する（図中の実線参照）。例えば、Ｍ回目のメイン燃焼の度合いが所定範囲を超えて低くなっている場合には、Ｍ＋１回目のＮＶＯ燃焼時における未燃ＨＣが大きく増加することに起因して、Ｍ＋１回目のメイン燃焼の度合いが著しく上昇することとなる。
【００５６】
これらの点を鑑み、本実施形態では、燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合（図３（ａ）中のＮ回目の場合）には、長期的には燃焼度合いが徐々に上昇する傾向にある場合であっても、その過剰燃焼となった直後のＮＶＯ期間においては、ＮＶＯ噴射による筒内温度の上昇を促進させるように制御内容を変更させる。具体的には、Ｎ＋１回目のＮＶＯ噴射量を増加させる。この時のＥＣＵ１０は「昇温促進手段」に相当する。
【００５７】
また、燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合（図３（ｂ）中のＮ回目の場合）には、長期的には燃焼度合いが徐々に下降する傾向にある場合であっても、その燃焼不足となった直後のＮＶＯ期間においては、ＮＶＯ噴射による筒内温度の上昇を抑制させるように制御内容を変更させる。具体的には、Ｍ＋１回目のＮＶＯ噴射量を減少させる。この時のＥＣＵ１０は「昇温抑制手段」に相当する。
【００５８】
図４（ａ）は、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施しない場合において、Ｎ回目の燃焼サイクルにおけるメイン燃焼の着火時期と、Ｎ＋１回目の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ燃焼量との関係を示す試験結果である。メイン燃焼の着火時期が進角しているほど、燃焼度合いが高いことを意味する。また、ＮＶＯ燃焼量はＮＶＯ期間における筒内圧ピーク値や平均有効圧に基づき検出すればよい。この試験結果は、ＮＶＯ噴射量および噴射開始時期が同じであっても、前回のメイン燃焼の度合いが高ければ次回のＮＶＯ燃焼量は小さく、前回のメイン燃焼の度合いが低ければ次回のＮＶＯ燃焼量は大きくなることを表している。
【００５９】
図４（ｂ）は、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施しない場合において、ＮＶＯ燃焼量が大きいほど、その直後のメイン燃焼の着火時期が進角することを表す試験結果である。これらの試験結果から、メイン燃焼の燃焼度合いが高いほど、その直後のＮＶＯ燃焼量が小さくなり、その結果、その直後のメイン燃焼の燃焼度合いが低くなることを表している。
【００６０】
図４（ｃ）は、Ｎ回目の筒内圧ピーク値とＮ＋１回目の筒内圧ピーク値との関係を示すグラフであり、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施した場合と、実施しない場合とを比較した試験結果である。なお、図中の一点鎖線は、燃焼サイクル２００回分の平均値を示す。Ｎ回目の筒内圧ピーク値が平均値を超えて高くなっている場合において、上述のＮＶＯ噴射量の増加を実施しなければ、Ｎ＋１回目の筒内圧ピーク値が平均値を大きく下回った値になり、ＮＶＯ噴射量の増加を実施すれば、Ｎ＋１回目の筒内圧ピーク値が平均値に近づくことを、図４（ｃ）の試験結果は表している。
【００６１】
なお、図４（ｄ）は、メイン噴射による仕事量と、そのメイン噴射による燃焼時の排ガスにおける未燃ＨＣ濃度との関係を示す試験結果である。図４（ｄ）の試験結果は、メイン噴射による仕事量（メイン燃焼の度合い）が大きいほど、未燃ＨＣ量が少なくなることを表しており、図４（ａ）の試験結果を裏付けていると言える。
【００６２】
図５は、上述した昇温促進手段によりＮＶＯ噴射量を増加させる制御、および昇温抑制手段によりＮＶＯ噴射量を減少させる制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。また、当該図５の処理は、ＨＣＣＩモードの運転時に実行される。
【００６３】
先ず、図５に示すステップＳ１０において、メイン燃焼が過剰に進角したか否かを判定する。具体的には、前回のメイン燃焼着火時期、または所定期間のメイン燃焼着火時期の平均値に対して、今回のメイン燃焼着火時期が所定量以上進角したか否かを判定する。例えば、筒内圧センサ４０や図示しないイオン検出センサの検出値に基づきメイン燃焼着火時期を算出すればよい。この算出を実行している時のＥＣＵ１０は「燃焼度合い検出手段」に相当する。
【００６４】
進角判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、先述した「過剰燃焼」と見なして次のステップＳ２０（酸素不足判定手段）に進み、酸素濃度センサ３８の検出値に基づき、排ガス中の酸素濃度が所定値Ｂ未満であるか否かを判定する。なお、酸素濃度センサ３８には酸素濃度の絶対値が検出可能なセンサ、例えば、固体電解質ジルコニア素子による酸素イオン検出の原理を利用したセンサを用いることが望ましい。
【００６５】
所定値未満である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３０に進み、ＮＶＯ燃焼に寄与する酸素量を増大させるべく、酸素供給バルブ３２を開弁作動させて酸素供給配管３１から酸素を供給する。一方、所定値以上である場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、ステップＳ３０による酸素供給を実施しない。
【００６６】
続くステップＳ４０（昇温促進手段）では、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ増大させる。また、その増大させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を増大させた分だけ減少させる。要するに、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。
【００６７】
ステップＳ１０の説明に戻り、進角判定されなかった場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、続くステップＳ５０において、メイン燃焼が過剰に遅角したか否かを判定する。具体的には、前回のメイン燃焼着火時期、または所定期間のメイン燃焼着火時期の平均値に対して、今回のメイン燃焼着火時期が所定量以上遅角したか否かを判定する。
【００６８】
遅角判定された場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、先述した「燃焼不足」と見なして次のステップＳ６０（昇温抑制手段）に進み、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ減少させる。また、その減少させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を減少させた分だけ増大させる。要するに、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。なお、進角判定および遅角判定のいずれも為されなかった場合（Ｓ５０：ＮＯ）には、ＮＶＯ噴射量を前回と同じにする。
【００６９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７０】
（１）図３（ａ）中のＮ回目の如くメイン燃焼が過剰燃焼となった場合、直後におけるＮＶＯ噴射量を増大させるので、Ｎ＋１回目のメイン燃焼に先立ち筒内温度の上昇が促進される。よって、Ｎ＋１回目のメイン燃焼が失火することを回避できる。また、図３（ｂ）中のＭ回目の如くメイン燃焼が燃焼不足となった場合、直後におけるＮＶＯ噴射量を減少させるので、Ｍ＋１回目のメイン燃焼に先立ち筒内温度の上昇が抑制される。よって、Ｍ＋１回目のメイン燃焼が過剰に促進されて大きなノッキングが生じや大きな燃焼音が生じることを回避できる。
【００７１】
したがって、図３に示す燃焼度合いの都度の変動を抑制して、メイン燃焼の安定化を図ることができる。そして、このような燃焼の安定化により、エンジン回転速度ＮＥおよびエンジン負荷のうちＨＣＣＩ燃焼の実行可能領域を拡大でき、また、ドライバビリティーの向上を図ることができる。
【００７２】
（２）ここで、Ｎ回目のメイン燃焼が過剰燃焼であることに伴いＮＶＯ噴射量を増大させると、Ｎ＋１回目のメイン燃焼の着火時期が進角して失火を回避できる。しかし、ＮＶＯ噴射量を増大させた分、Ｎ＋１回目のメイン燃焼による仕事量（筒内圧ピーク値）が高くなりトルク変動することが懸念される。これに対し本実施形態では、ＮＶＯ噴射量を増大させた分、その直後におけるＮ＋１回目のメイン噴射量を減少させるので、上記懸念を解消できる。
【００７３】
また、Ｍ回目のメイン燃焼が燃焼不足であることに伴いＮＶＯ噴射量を減少させると、Ｍ＋１回目のメイン燃焼の着火時期が遅角してノッキングを回避できる。しかし、ＮＶＯ噴射量を減少させた分、Ｍ＋１回目のメイン燃焼による仕事量（筒内圧ピーク値）が低くなりトルク変動することが懸念される。これに対し本実施形態では、ＮＶＯ噴射量を減少させた分、その直後におけるＭ＋１回目のメイン噴射量を増大させるので、上記懸念を解消できる。
【００７４】
したがって、図３に示す燃焼度合いの都度の変動を抑制する効果を向上でき、メイン燃焼の安定化を促進できる。よって、ＨＣＣＩ燃焼の実行可能領域をより一層拡大でき、また、ドライバビリティーの向上を促進できる。なお、本実施形態では、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように、ＮＶＯ噴射量の増大分とその直後におけるＮ＋１回目のメイン噴射量の減少分とを一致させているが、上記トルク変動を所定の許容範囲内に抑えることができていれば、前記増大分と前記減少分を一致させる必要はなく、前記トータル量が変化することを許容させてもよい。
【００７５】
（３）排ガス中の酸素濃度が所定値Ｂ未満であり内部ＥＧＲにより燃焼室２０ａへ供給される酸素量が不足していると判定された場合には、酸素供給バルブ３２を開弁作動させて酸素供給配管３１から酸素を供給する。よって、Ｎ回目のメイン燃焼が過剰燃焼であることに伴いＮＶＯ噴射量を増大させたにも拘わらず、ＮＶＯ噴射燃料の燃焼に必要な酸素が不足してＮＶＯ燃焼が不十分になる、といった事態を回避できる。
【００７６】
（第２実施形態）
図６は、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、以下、図５の処理との違いを中心に説明する。なお、図６中、図５と同一符号部分についてはその説明を援用する。また、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。
【００７７】
先ず、図６のステップＳ５０においてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０ａに進み、ＨＣ濃度センサ３９の検出値に基づき、排気中のＨＣ濃度が通常値よりも所定以上増加しているか否かを判定する。ＨＣ濃度が増加していると判定（Ｓ５０ａ：ＹＥＳ）されれば、図５の場合と同様にして、ステップＳ６０にてＮＶＯ噴射量の減少制御およびメイン噴射量の増大制御を実施する。
【００７８】
一方、ＨＣ濃度が増加していないと判定（Ｓ５０ａ：ＮＯ）されれば、次のステップＳ５１ａに進み、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ増大させる。また、その増大させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を増大させた分だけ減少させて、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。要するに、ステップＳ５１ａではステップＳ４０と同様の制御を実施する。
【００７９】
ここで、ステップＳ５０にてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合であっても、メイン噴射燃料の燃焼状態が良好であり未燃ＨＣ発生量が少ない場合がある。この場合、ステップＳ６０によるＮＶＯ噴射量の減少制御を実施すると、ＮＶＯ燃焼の度合いが極端に低くなるので、筒内温度の上昇が不十分になり次回のメイン燃焼が失火することが懸念される。
【００８０】
これに対し本実施形態では、実際の排気中ＨＣ濃度をＨＣ濃度センサ３９で検出し、未燃ＨＣ発生量が少ないとの検出結果である場合には、メイン燃焼が過剰に遅角した場合であってもＮＶＯ噴射量の減少制御（Ｓ６０）を実施せず、ＮＶＯ噴射量の増大制御（Ｓ５１ａ）を実施するので、前記失火の懸念を解消できる。要するに本実施形態では、ＮＶＯ期間における燃焼室２０ａ内のＨＣ濃度（未燃ＨＣ濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じてＮＶＯ燃焼による筒内温度上昇の度合いを調整するので、ＮＶＯ燃焼による昇温度合いを適正に調整できる。
【００８１】
（第３実施形態）
図７は、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、以下、図５の処理との違いを中心に説明する。なお、図７中、図５と同一符号部分についてはその説明を援用する。また、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。
【００８２】
先ず、図７のステップＳ１０においてメイン燃焼が過剰に進角したと判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０ｂに進み、前回のＮＶＯ燃焼が通常値よりも所定以上大きいか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが小さいと判定された場合（Ｓ１０ｂ：ＮＯ）には、次のステップＳ１１ｂにて、前記判定（ＮＶＯ燃焼小判定）が連続して為された回数をカウントする。
【００８３】
ステップＳ１１ｂによるカウント数が所定回数以上と判定された場合（Ｓ１２ｂ：ＹＥＳ）には、続くステップＳ１３ｂにおいて、次回の燃焼サイクルにおける内部ＥＧＲ量を、前回の内部ＥＧＲ量に比べて所定量だけ減少させる。具体的には、排気弁２５の閉弁開始時期を遅角させてＮＶＯ期間の開始時期を遅くすることで、内部ＥＧＲ量を減少させる。
【００８４】
また、図７のステップＳ５０においてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０ｂに進み、前回のＮＶＯ燃焼が通常値よりも所定以上小さいか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが大きいと判定された場合（Ｓ５０ｂ：ＮＯ）には、次のステップＳ５１ｂにて、前記判定（ＮＶＯ燃焼大判定）が連続して為された回数をカウントする。
【００８５】
ステップＳ５１ｂによるカウント数が所定回数以上と判定された場合（Ｓ５２ｂ：ＹＥＳ）には、続くステップＳ５３ｂにおいて、次回の燃焼サイクルにおける内部ＥＧＲ量を、前回の内部ＥＧＲ量に比べて所定量だけ増大させる。具体的には、排気弁２５の閉弁開始時期を進角させてＮＶＯ期間の開始時期を早くすることで、内部ＥＧＲ量を増大させる。
【００８６】
ここで、ＮＶＯ燃焼が小さければ筒内昇温が不十分であると言えるが、長期に亘って慢性的に筒内温度が高くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼が一時的に小さくなっていても、その直後のメイン燃焼が過剰燃焼することが懸念される。これに対し本実施形態では、ステップＳ１０にてメイン燃焼が過剰に進角したと判定された場合であっても、その過剰進角の直前におけるＮＶＯ燃焼が小さく、その状態が所定回数以上連続して継続された場合には、ＮＶＯ噴射量の増大制御（Ｓ４０）を実施せず、内部ＥＧＲ量の減少制御（Ｓ５１ｂ）を実施するので、長期的に筒内温度を低下させることができる。つまり、図３（ａ）中の全ての燃焼度合いを全体的に抑制させて、図３（ａ）中の一点鎖線に示す燃焼度合い上昇を抑制できる。よって、上述した過剰燃焼の懸念を解消できる。
【００８７】
また、ステップＳ５０にてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合であっても、その過剰遅角の直前におけるＮＶＯ燃焼が大きく、その状態が所定回数以上連続して継続された場合には、ＮＶＯ噴射量の減少制御（Ｓ６０）を実施せず、内部ＥＧＲ量の増大制御（Ｓ５３ｂ）を実施するので、長期的に筒内温度を上昇させることができる。つまり、図３（ｂ）中の全ての燃焼度合いを全体的に上昇させて、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す燃焼度合い低下を抑制できる。よって、失火の懸念を解消できる。
【００８８】
（第４実施形態）
図８は、本実施形態により実施される処理手順を示すフローチャートであり、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御とは別に実行される処理である。また、当該図８の処理は、ＨＣＣＩモードの運転時に実行される。
【００８９】
先ず、図８に示すステップＳ７０において、ＮＶＯ噴射による燃焼度合いが下限値以下（つまり、ＮＶＯ燃焼量小の状態）であるか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼量小と判定（Ｓ７０：ＹＥＳ）されれば、続くステップＳ７１において、そのＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射燃料に対して、点火プラグ２３ｓを作動させて点火着火させる。
【００９０】
要するに、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御を実施しているにも拘わらず、ＮＶＯ燃焼量小になった場合には、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す如く筒内温度が継続して低下傾向にあるとみなし、ステップＳ７１による点火着火を実施して失火を防ぐ。
【００９１】
さらにステップＳ７１において、前記ＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射では点火モードに切り替えて、メイン噴射の噴射開始時期をＨＣＣＩモード時に比べて遅角させてもよい。これによれば、失火防止の効果を向上できる。
【００９２】
一方、ＮＶＯ燃焼量小と判定されなかった場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、続くステップＳ７２において、ＮＶＯ噴射による燃焼度合いが上限値以上（つまり、ＮＶＯ燃焼量大の状態）であるか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼量大と判定（Ｓ７２：ＹＥＳ）されれば、続くステップＳ７３において、そのＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射燃料に対して、吸気量（新気量）を増大させる。
【００９３】
具体的には、そのＮＶＯ燃焼にかかる吸気行程の期間を拡大させるよう、吸気弁２４の閉弁時期を遅角させる。或いは、吸気弁２４の開弁時期を進角させることにより、ＮＶＯ期間を短くした分だけ吸気期間を長くする。これにより、内部ＥＧＲ量を減らして新気量を増やすこととなる。内部ＥＧＲガスに比べて新気は低温であるため、このように新気量を増やすことで、筒内温度の上昇が抑制される。
【００９４】
要するに、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御を実施しているにも拘わらず、ＮＶＯ燃焼量大になった場合には、図３（ａ）中の一点鎖線に示す如く筒内温度が継続して上昇傾向にあるとみなし、ステップＳ７３による新気量増大制御を実施することで筒内温度上昇を抑制して、ノッキングや燃焼音の増大抑制およびエンジン構成部品の損傷回避を図る。
【００９５】
（第５実施形態）
上述した図５〜図７のステップＳ４０にかかるＮＶＯ噴射量増大制御、およびステップＳ６０にかかるＮＶＯ噴射量減少制御では、ＮＶＯ噴射量を所定量だけ増大／減少させている。これに対し、ＨＣ濃度センサ３９等を用いて実際の排気中ＨＣ濃度を検出し、そのＨＣ濃度（未燃ＨＣ発生量）に応じて増大／減少の量を変化させてもよい。
【００９６】
具体的には、検出ＨＣ濃度が低いほど、ステップＳ４０での増大量を多く設定する。或いはステップＳ６０での減少量を少なく設定する。また、検出ＨＣ濃度が高いほど、ステップＳ４０での増大量を少なく設定する。或いはステップＳ６０での減少量を多く設定する。これによれば、ＮＶＯ燃焼による筒内昇温の促進度合いをきめ細かく調整できる。
【００９７】
（第６実施形態）
上述した図５〜図７のステップＳ４０において、ＮＶＯ噴射量の増大制御を実施するにあたり、本実施形態ではＮＶＯ噴射の増大量を次のように設定している。なお、以下の説明では、内部ＥＧＲに含まれる残留ＨＣ（未燃ＨＣ）の量をＱｈｃ、ＮＶＯ噴射量をＱｎｖｏとする。したがって、ＮＶＯ燃焼に寄与する燃料の量（ＮＶＯトータル量）は、Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏと表される。
【００９８】
ここで、残留ＨＣはすでに気化しており温度も高い状態にある。一方、ＮＶＯ噴射により新たに噴射されるＨＣは液滴の状態であり、気化潜熱の分だけ筒内温度上昇が抑制される。そして、ＮＶＯ噴射量の増大制御を実施する時のＱｈｃは実施していない通常時のＱｈｃに比べて少なくなるが、上記気化潜熱を考慮した本実施形態では、前記増大制御によりＱｎｖｏを増大させる量を、Ｑｈｃが少なくなった分よりも多い量に設定する。つまり、前記ＮＶＯトータル量（Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏ）を通常時よりも増大させる。これによれば、ＮＶＯ噴射量の増大制御により筒内温度を上昇させることを、確実に実現できる。
【００９９】
なお、当該ＮＶＯトータル量を増大させた結果、ＮＶＯ噴射量Ｑｎｖｏが所定値を超えて多くなった場合には、その直後におけるメイン噴射量を減少させることが望ましい。例えば、ＮＶＯトータル量を増大させた分だけ、メイン噴射量を減少させることが具体例として挙げられる。
【０１００】
また、上述した図５〜図７のステップＳ６０において、ＮＶＯ噴射量の減少制御を実施するにあたり、本実施形態ではＮＶＯ噴射の減少量を、上記気化潜熱を考慮して、前記減少制御によりＱｎｖｏを減少させる量を、Ｑｈｃが多くなった分よりも少ない量に設定する。つまり、前記ＮＶＯトータル量（Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏ）を通常時よりも減少させる。これによれば、ＮＶＯ噴射量の減少制御により筒内温度上昇を抑制させることを、確実に実現できる。
【０１０１】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０１０２】
・図５〜図７のステップＳ３０にかかる酸素増量制御では、酸素供給配管３１からの酸素供給を実施している。ここで、排ガス中には未燃酸素が存在するため、内部ＥＧＲ量を増大させれば、ＮＶＯ期間における燃焼室２０ａ内の酸素量を増大できる。この点を鑑み、酸素供給配管３１からの酸素供給に替えて、内部ＥＧＲ量を増大させることにより酸素増量を図ってもよい。
【０１０３】
・図５〜図７のステップＳ４０（昇温促進手段）では、ＮＶＯ噴射量を増大させることにより昇温を促進させているが、ＮＶＯ噴射開始時期を進角させることにより昇温を促進させてもよい。また、内部ＥＧＲ量を増大させることにより昇温を促進させてもよい。
【０１０４】
・図５〜図７のステップＳ６０（昇温抑制手段）では、ＮＶＯ噴射量を減少させることにより昇温を抑制させているが、ＮＶＯ噴射開始時期を遅角させることにより昇温を抑制させてもよい。また、内部ＥＧＲ量を減少させることにより昇温を抑制させてもよい。
【０１０５】
・図５〜図７のステップＳ１０では、メイン燃焼の着火時期に基づき燃焼度合いを判定しているが、筒内圧センサ４０により検出される筒内圧に基づき燃焼度合い判定してもよい。例えば、筒内圧のピーク値や平均有効圧の計算値、筒内圧積算値に基づき燃焼度合い判定すればよい。また、燃焼に伴い生じるイオン発生量をイオン検出センサ（図示せず）により検出し、当該検出値に基づき燃焼度合い判定してもよい。
【０１０６】
・本発明が解決する課題である「メイン燃焼の安定化」は、エンジン２０が高負荷にてＮＶＯ噴射量が少ない時や、外部ＥＧＲを導入している時に顕著となる。そこで、所定の高負荷領域で運転していることを条件として、図５〜図８の制御を実施するようにしてもよい。
【０１０７】
・上記各実施形態では、昇温促進手段（Ｓ４０）および昇温抑制手段（Ｓ６０）の両手段を備えているが、いずれか一方の手段を廃止してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…ＥＣＵ（燃焼度合い検出手段）、３１…酸素供給配管（酸素供給手段）、３２…酸素供給バルブ（酸素供給手段）、３９…ＨＣ濃度センサ（ＨＣ濃度検出手段）、Ｓ２０…酸素不足判定手段、Ｓ４０…昇温促進手段、Ｓ６０…昇温抑制手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成された内燃機関に適用され、圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜４等には、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガス（内部ＥＧＲガス）を燃焼室に封鎖させるＮＶＯ期間（封鎖期間）を設ける旨が記載されている。これによれば、内部ＥＧＲガスにより燃焼室内の温度（筒内温度）が高温になるので、圧縮行程後半から膨張行程にかけてのメイン燃焼（圧縮自着火燃焼）の失火回避を図ることができる。
【０００３】
ちなみに、過剰に高温にするとメイン燃焼時のノッキングが大きくなるので、特許文献１記載の発明では、筒内圧力が大きく低下するよう変動したことを条件として、失火回避を目的とした内部ＥＧＲ量の増加を許可している。
【０００４】
また、特許文献３，４には、ＮＶＯ期間に燃料を噴射（ＮＶＯ噴射）する旨が記載されている。ＮＶＯ噴射による燃料は高圧高温の環境下に晒されるので直ぐに燃焼（ＮＶＯ燃焼）する。そのため、メイン燃焼に先立ち筒内温度を上昇させておくことを促進でき、メイン燃焼の失火回避を促進できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２３０３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３４１７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８１２３５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３６４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、メイン燃焼の燃焼状態が悪かった時の排ガス中には、未燃焼燃料（未燃ＨＣ）が多く含まれている。よって、悪かったメイン燃焼の次のＮＶＯ燃焼では、内部ＥＧＲガスに含まれている多くの未燃ＨＣが燃焼して筒内温度上昇が促進されるため、次回のメイン燃焼が一時的に改善される。そのため、メイン燃焼が悪かった直後のＮＶＯ期間においては、失火回避のための内部ＥＧＲ量増加を実行すると未燃ＨＣが著しく増加して、ＮＶＯ燃焼による温度上昇が過剰になる。その結果、一時的にメイン燃焼が過剰に改善され、大きな燃焼音の発生やエンジン構成部品の損傷が懸念されるようになる。特に、内燃機関を高負荷で運転している時には前記懸念が顕著となる。
【０００７】
また、燃焼状態が良かった時の排ガス中には、未燃ＨＣが殆ど含まれていない。よって、良かったメイン燃焼の次のＮＶＯ燃焼では、内部ＥＧＲガス中の未燃ＨＣが少ないため、次回のメイン燃焼は一時的に燃焼が悪化する。そのため、メイン燃焼が良かった直後のＮＶＯ期間においては、ノッキング抑制のための内部ＥＧＲ量減少を実行すると、未燃ＨＣが不足して、ＮＶＯ燃焼による温度上昇が不足気味になる。その結果、メイン燃焼が過剰に抑制されてしまい、失火が懸念されるようになる。
【０００８】
要するに、メイン燃焼が悪かった（良かった）場合に内部ＥＧＲ量を増加（減少）させる制御を実行すると、メイン燃焼が一時的に過剰促進（過剰抑制）され、燃焼が不安定となる。また、このように燃焼が不安定になると、エンジン回転速度の変動が大きくなりドライバビリティーが悪化する。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮自着火燃焼の安定化を図った内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１１】
請求項１記載の発明では、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間（ＮＶＯ期間）を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射（ＮＶＯ噴射）を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用されることを前提とする。
【００１２】
そして、前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した前記燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合には、その過剰燃焼となった直後の前記封鎖期間に燃焼室温度の上昇を促進させる昇温促進手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、上記「昇温促進手段」の具体例として、以下の制御の少なくとも１つを実行することで燃焼室温度の上昇を促進させることが挙げられる。すなわち、封鎖時噴射での噴射量を増大させる制御、封鎖時噴射時期を進角させる制御、および封鎖期間を長くする等により封鎖させる未燃焼ガスを増大させる制御である。また、以下の説明では、圧縮自着火燃焼を「メイン燃焼」と呼び、封鎖時噴射にかかる燃焼を「ＮＶＯ燃焼」と呼ぶ。
【００１４】
上記発明によれば、メイン燃焼が過剰燃焼した直後の封鎖期間では燃焼室温度の上昇を促進させるので、過剰燃焼した直後のＮＶＯ燃焼が未燃ＨＣ不足により燃焼悪化して温度低下する、といった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が過剰燃焼した直後のメイン燃焼が一時的に過剰抑制されて失火することを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、前記昇温促進手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる手段であり、当該昇温促進手段により噴射量を増大させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする。
【００１６】
封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる場合には、その昇温促進により直後のメイン燃焼の自着火時期が進角されて失火が回避されることとなるが、このようなメイン燃焼の進角とともに、メイン燃焼による仕事量も増大することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、昇温促進手段によりＮＶＯ噴射量を増大させた場合には、その直後におけるメイン燃焼の噴射量を減少させるので、失火を回避させつつメイン燃焼の仕事量増大を回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、前記昇温促進手段による噴射量の増大分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、失火を回避させつつ、昇温促進手段による噴射量増大を実施しない場合と同程度となるようにメイン燃焼の仕事量を制御することができ、メイン燃焼の安定化を促進できる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、前記過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定未満であれば、前記昇温促進手段による昇温促進を禁止させることを特徴とする。
【００２０】
ここで、ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが低ければ、そのＮＶＯ燃焼による昇温は不十分であると言えるが、長期に亘って慢性的に燃焼室温度が高くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼度合いが一時的に低くなっていたとしても、その直後のメイン燃焼が過剰燃焼することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、メイン燃焼が過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前におけるＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが所定未満であれば、昇温促進手段による昇温促進を禁止させるので、前記懸念を解消できる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、膨張行程から排気行程にかけて燃焼室へ酸素を供給可能な酸素供給手段と、前記封鎖時噴射にかかる燃料の量に対する酸素量が不足しているか否かを判定する酸素不足判定手段と、を備え、前記酸素不足判定手段により酸素量が不足していると判定された場合には、前記酸素供給手段による酸素供給を実施することを特徴とする。
【００２２】
なお、上記「酸素供給手段」の具体例として、封鎖期間に封鎖する排ガス（内部ＥＧＲ）の量を増大することで、排ガスに含まれる酸素を供給する手段が挙げられる。また、過給装置等により送風される空気を吸気ポートへ導く酸素供給配管を吸気管とは別に設けて酸素を供給する手段が挙げられる。
【００２３】
ここで、昇温促進手段によりＮＶＯ燃焼を促進させようとしても、ＮＶＯ期間に封鎖される排ガス中の酸素量がＮＶＯ噴射される燃料の量に比べて不足していれば、ＮＶＯ燃焼を十分に促進できなくなる。この点を鑑みた上記発明では、酸素量が不足していると判定された場合には、酸素供給手段による酸素供給を実施するので、酸素量不足によりＮＶＯ燃焼を促進できないといった事態を回避できる。
【００２４】
請求項６記載の発明では、前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度（未燃ＨＣの濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じて昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整するので、昇温の促進度合いを過不足なく調整できるようになる。
【００２６】
請求項７および請求項８記載の発明では、火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間（ＮＶＯ期間）を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射（ＮＶＯ噴射）を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用されることを前提とする。
【００２７】
そして、前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記発明によれば、メイン燃焼が燃焼不足となった直後の封鎖期間では燃焼室温度の上昇を抑制させるので、燃焼不足となった直後のＮＶＯ燃焼が多量の未燃ＨＣにより燃焼促進されて温度上昇する、といった事態を回避できる。よって、メイン燃焼が燃焼不足となった直後のメイン燃焼が一時的に過剰促進されることに起因して大きな燃焼音が発生したりエンジン構成部品が損傷したりすることを回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００２９】
なお、上記「昇温抑制手段」の具体例として、以下の制御の少なくとも１つを実行することで燃焼室温度の上昇を抑制させることが挙げられる。すなわち、封鎖時噴射での噴射量を減少させる制御、封鎖時噴射時期を遅角させる制御、および封鎖期間を短くする等により封鎖させる未燃焼ガスを減少させる制御である。
【００３０】
請求項９記載の発明では、前記昇温抑制手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる手段であり、当該昇温抑制手段により噴射量を減少させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増加させることを特徴とする。
【００３１】
封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる場合には、その昇温抑制により直後のメイン燃焼の自着火時期が遅角されてノッキングが回避されることとなるが、このようなメイン燃焼の遅角とともに、メイン燃焼による仕事量も減少することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、昇温抑制手段によりＮＶＯ噴射量を減少させた場合には、その直後におけるメイン燃焼の噴射量を増加させるので、ノッキングを回避させつつメイン燃焼の仕事量減少を回避でき、メイン燃焼の安定化を図ることができる。
【００３２】
請求項１０記載の発明では、前記昇温抑制手段による噴射量の減少分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増大させることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、ノッキングを回避させつつ、昇温抑制手段による噴射量減少を実施しない場合と同程度となるようにメイン燃焼の仕事量を制御することができ、メイン燃焼の安定化を促進できる。
【００３４】
請求項１１記載の発明では、前記燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定以上であれば、前記昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させることを特徴とする。
【００３５】
ここで、ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが高ければ、そのＮＶＯ燃焼による昇温は過剰であると言えるが、長期に亘って慢性的に燃焼室温度が低くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼度合いが一時的に高くなっていたとしても、その直後のメイン燃焼が燃焼不足になることが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、メイン燃焼が燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前におけるＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが所定以上であれば、昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させるので、前記懸念を解消できる。
【００３６】
請求項１２記載の発明では、前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整することを特徴とする。
【００３７】
これによれば、封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度（未燃ＨＣの濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じて昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整するので、昇温の抑制度合いを過不足なく調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる制御装置と、当該制御装置が適用されるエンジンシステムを示す模式図。
【図２】第１実施形態におけるＨＣＣＩモード時のタイムチャート。
【図３】１燃焼サイクル毎の燃焼度合いの変化を示すグラフ。
【図４】第１実施形態により効果が発揮されることの裏付けとなる試験結果のグラフ。
【図５】第１実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３実施形態において、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４実施形態において、ＮＶＯ燃焼量に応じたエンジン制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００４０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる制御装置（ＥＣＵ１０）が適用される内燃機関（エンジン２０）のシステムを示す模式図である。当該エンジン２０は、排気行程、吸気行程、圧縮行程、膨張行程を順に繰り返す４サイクルエンジンであり、複数気筒を有する多気筒エンジンである。また、エンジン２０のシリンダヘッドには燃料噴射弁２１が取り付けられており、燃料ポンプ２２から供給される燃料（ガソリン）を燃焼室２０ａへ直接噴射する直噴式のエンジンである。なお、１つの気筒に取り付けられる燃料噴射弁２１の数は１つに限られるものではなく、複数であってもよい。
【００４１】
また、当該エンジン２０は、吸気バルブ２３により流量調整された吸気と噴射燃料との混合気を、点火プラグ２３ｓにより点火して着火させる点火式のエンジンである。但し、吸排気弁可変機構（ＶＶＴ２６）により吸気弁２４と排気弁２５の開閉弁タイミングを調節することで、燃焼室２０ａ内に噴射燃料と吸気を予め混合しておき、その混合気を圧縮自着火させる予混合圧縮自着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）が可能である。つまり、火花着火燃焼による点火モードとＨＣＣＩ燃焼によるＨＣＣＩモードとが切り替え可能に構成されている。
【００４２】
吸気管２７と排気管２８にはＥＧＲ配管２９が接続されており、ＥＧＲ配管２９を通じて排気（外部ＥＧＲガス）を吸気管２７へ循環させることが可能である。なお、ＥＧＲ配管２９に取り付けられているＥＧＲバルブ３０の開度をＥＣＵ１０が制御することで、外部ＥＧＲガスの量が調節される。また、外部ＥＧＲガスは、図示しない冷却装置（ＥＧＲクーラー）により冷却される。
【００４３】
また、排気行程から吸気行程にかけてのＮＶＯ期間（封鎖期間）に吸気弁２４および排気弁２５をともに閉じるようＶＶＴ２６を制御することで、排ガス（内部ＥＧＲガス）を燃焼室２０ａに封鎖させることが可能である。なお、ＶＶＴ２６によりＮＶＯ期間を調整することで、内部ＥＧＲガスの量が調節される。
【００４４】
酸素を燃焼室２０ａへ供給する酸素供給配管３１（酸素供給手段）が、吸気管２７とは別に設けられている。酸素供給配管３１の吐出口は、排気管２８のうち排気ポートの近傍部分に位置しており、排気弁２５の開弁期間中に前記吐出口から酸素を吐出させることで、燃焼室２０ａへ酸素を供給する。なお、過給器により加圧された空気の一部が酸素供給配管３１へ分配されるように構成されており、酸素供給バルブ３２（酸素供給手段）をＥＣＵ１０が開閉制御することで、酸素供給のオンオフが切り替えられる。
【００４５】
ＥＣＵ１０には、以下に説明する各種センサの検出信号が入力される。すなわち、エンジン２０のクランク軸３３の回転角を検出するクランク角センサ３４、吸気管２７の内部圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ３５、アクセルペダル３６の踏込量を検出するアクセルセンサ３７、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３８、排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度センサ３９（ＨＣ濃度検出手段）、燃焼室２０ａ内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ４０、燃料噴射弁２１へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ４１である。
【００４６】
ＥＣＵ１０は、これらの検出信号に基づき、吸気バルブ２３の開度を制御して吸気量を制御するとともに、燃料噴射弁２１の作動を制御して燃料噴射時期及び燃料噴射時間（噴射量に相当）を制御する。また、点火プラグ２３ｓによる点火着火時期の制御や、ＶＶＴ２６の作動を制御することによるＮＶＯ期間の制御（内部ＥＧＲ量の制御）、ＥＧＲバルブ３０を制御することによる外部ＥＧＲ量の制御、酸素供給バルブ３２を制御することによる酸素供給量の制御、等を実施する。
【００４７】
先述したＨＣＣＩ燃焼は、エンジン回転速度ＮＥおよびエンジン負荷が所定の領域である場合に実行する。ＨＣＣＩ燃焼によれば、火花着火燃焼の場合に比べてＮＯｘやＣＯ２の排出量を低減できる。但し、前記所定の領域以外の領域では、ノッキングや失火の発生が著しくなる等、燃焼が不安定になる。そのため、所定の領域以外では火花着火燃焼を実行する。
【００４８】
図２は、ＨＣＣＩモード時のタイムチャートであり、図中の（ａ）は燃焼サイクルに対する筒内圧の変化を示し、（ｂ）は以下に説明するＮＶＯ噴射（封鎖時噴射）およびメイン噴射による噴射期間を示す。
【００４９】
図示されるように、ＨＣＣＩモード時には、排気行程から吸気行程にかけてのＮＶＯ期間を設定して内部ＥＧＲを導入するとともに、ＮＶＯ期間中に、燃料噴射弁２１から燃料を噴射（ＮＶＯ噴射）する。そして、ＮＶＯ噴射の後、吸気行程から圧縮行程にかけての所定期間に、ＮＶＯ噴射よりも多い量の燃料を燃料噴射弁２１から噴射（メイン噴射）する。ＮＶＯ噴射による燃料は高圧高温の環境下に晒されるので直ぐに燃焼（ＮＶＯ燃焼）する。そのため、メイン噴射による燃料が燃焼（メイン燃焼）することに先立ち、筒内温度を上昇させておくことを促進でき、メイン燃焼の失火を回避できる。
【００５０】
図３は、１燃焼サイクル毎の燃焼度合いの変化を示すグラフであり、燃焼度合いは、メイン燃焼時における筒内圧のピーク値に基づき算出している。筒内温度が高いほどメイン燃焼が促進されて筒内圧ピーク値（燃焼度合い）が高くなる。そして、図３（ａ）中の一点鎖線に示すように、メイン燃焼が過剰に促進されて燃焼度合いが徐々に上昇していく傾向にある場合には、メイン燃焼を抑制させるようにエンジン制御内容を変更する必要がある。例えば、ＥＧＲクーラーにより冷却されている外部ＥＧＲ量を増やしたり、内部ＥＧＲ量を減らしたりして筒内温度を低下させたり、ＮＶＯ噴射量を低下させたりすればよい。
【００５１】
但し、図中の一点鎖線に示すように、燃焼度合いが徐々に上昇していく場合であっても、１燃焼サイクル毎に燃焼度合いは上下して変動する（図中の実線参照）。つまり、燃焼度合いが高かった場合には次回燃焼時には燃焼度合いは低くなり、低かった場合の次回燃焼時には燃焼度合いは高くなる。
【００５２】
この現象は、燃焼度合いが低かった時には排ガス中の未燃ＨＣが多いため、次回のＮＶＯ燃焼時にその未燃ＨＣが燃焼することで筒内温度が高くなり、その結果、次回のメイン燃焼の燃焼度合いが高くなることに起因する。一方、燃焼度合いが高かった時には排ガス中の未燃ＨＣが少ないため、次回のＮＶＯ燃焼時に燃焼する未燃ＨＣの量が少なくなることで筒内温度の上昇が抑制され、その結果、次回のメイン燃焼の燃焼度合いが低くなる。
【００５３】
したがって、長期間的には燃焼度合いが徐々に上昇していく傾向にあっても、一時的には燃焼度合いが著しく低下する場合がある。例えば、Ｎ回目のメイン燃焼の度合いが所定範囲を超えて高くなっている場合には、Ｎ＋１回目のＮＶＯ燃焼時における未燃ＨＣが大きく減少することに起因して、Ｎ＋１回目のメイン燃焼の度合いが著しく低下することとなる。
【００５４】
図３（ｂ）は、メイン燃焼の燃焼度合いが徐々に低下していく傾向にある場合を示しており、この場合にはメイン燃焼を促進させるようにエンジン制御内容を変更する必要がある。例えば、ＥＧＲクーラーにより冷却されている外部ＥＧＲ量を減らしたり、内部ＥＧＲ量を増やしたりして筒内温度を上昇させたり、ＮＶＯ噴射量を増加させたりすればよい。
【００５５】
但し、図中の一点鎖線に示すように、燃焼度合いが徐々に低下していく場合であっても、１燃焼サイクル毎に燃焼度合いは上下して変動する（図中の実線参照）。例えば、Ｍ回目のメイン燃焼の度合いが所定範囲を超えて低くなっている場合には、Ｍ＋１回目のＮＶＯ燃焼時における未燃ＨＣが大きく増加することに起因して、Ｍ＋１回目のメイン燃焼の度合いが著しく上昇することとなる。
【００５６】
これらの点を鑑み、本実施形態では、燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合（図３（ａ）中のＮ回目の場合）には、長期的には燃焼度合いが徐々に上昇する傾向にある場合であっても、その過剰燃焼となった直後のＮＶＯ期間においては、ＮＶＯ噴射による筒内温度の上昇を促進させるように制御内容を変更させる。具体的には、Ｎ＋１回目のＮＶＯ噴射量を増加させる。この時のＥＣＵ１０は「昇温促進手段」に相当する。
【００５７】
また、燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合（図３（ｂ）中のＮ回目の場合）には、長期的には燃焼度合いが徐々に下降する傾向にある場合であっても、その燃焼不足となった直後のＮＶＯ期間においては、ＮＶＯ噴射による筒内温度の上昇を抑制させるように制御内容を変更させる。具体的には、Ｍ＋１回目のＮＶＯ噴射量を減少させる。この時のＥＣＵ１０は「昇温抑制手段」に相当する。
【００５８】
図４（ａ）は、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施しない場合において、Ｎ回目の燃焼サイクルにおけるメイン燃焼の着火時期と、Ｎ＋１回目の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ燃焼量との関係を示す試験結果である。メイン燃焼の着火時期が進角しているほど、燃焼度合いが高いことを意味する。また、ＮＶＯ燃焼量はＮＶＯ期間における筒内圧ピーク値や平均有効圧に基づき検出すればよい。この試験結果は、ＮＶＯ噴射量および噴射開始時期が同じであっても、前回のメイン燃焼の度合いが高ければ次回のＮＶＯ燃焼量は小さく、前回のメイン燃焼の度合いが低ければ次回のＮＶＯ燃焼量は大きくなることを表している。
【００５９】
図４（ｂ）は、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施しない場合において、ＮＶＯ燃焼量が大きいほど、その直後のメイン燃焼の着火時期が進角することを表す試験結果である。これらの試験結果から、メイン燃焼の燃焼度合いが高いほど、その直後のＮＶＯ燃焼量が小さくなり、その結果、その直後のメイン燃焼の燃焼度合いが低くなることを表している。
【００６０】
図４（ｃ）は、Ｎ回目の筒内圧ピーク値とＮ＋１回目の筒内圧ピーク値との関係を示すグラフであり、先述した昇温促進手段によるＮＶＯ噴射量の増加を実施した場合と、実施しない場合とを比較した試験結果である。なお、図中の一点鎖線は、燃焼サイクル２００回分の平均値を示す。Ｎ回目の筒内圧ピーク値が平均値を超えて高くなっている場合において、上述のＮＶＯ噴射量の増加を実施しなければ、Ｎ＋１回目の筒内圧ピーク値が平均値を大きく下回った値になり、ＮＶＯ噴射量の増加を実施すれば、Ｎ＋１回目の筒内圧ピーク値が平均値に近づくことを、図４（ｃ）の試験結果は表している。
【００６１】
なお、図４（ｄ）は、メイン噴射による仕事量と、そのメイン噴射による燃焼時の排ガスにおける未燃ＨＣ濃度との関係を示す試験結果である。図４（ｄ）の試験結果は、メイン噴射による仕事量（メイン燃焼の度合い）が大きいほど、未燃ＨＣ量が少なくなることを表しており、図４（ａ）の試験結果を裏付けていると言える。
【００６２】
図５は、上述した昇温促進手段によりＮＶＯ噴射量を増加させる制御、および昇温抑制手段によりＮＶＯ噴射量を減少させる制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。また、当該図５の処理は、ＨＣＣＩモードの運転時に実行される。
【００６３】
先ず、図５に示すステップＳ１０において、メイン燃焼が過剰に進角したか否かを判定する。具体的には、前回のメイン燃焼着火時期、または所定期間のメイン燃焼着火時期の平均値に対して、今回のメイン燃焼着火時期が所定量以上進角したか否かを判定する。例えば、筒内圧センサ４０や図示しないイオン検出センサの検出値に基づきメイン燃焼着火時期を算出すればよい。この算出を実行している時のＥＣＵ１０は「燃焼度合い検出手段」に相当する。
【００６４】
進角判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、先述した「過剰燃焼」と見なして次のステップＳ２０（酸素不足判定手段）に進み、酸素濃度センサ３８の検出値に基づき、排ガス中の酸素濃度が所定値Ｂ未満であるか否かを判定する。なお、酸素濃度センサ３８には酸素濃度の絶対値が検出可能なセンサ、例えば、固体電解質ジルコニア素子による酸素イオン検出の原理を利用したセンサを用いることが望ましい。
【００６５】
所定値未満である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３０に進み、ＮＶＯ燃焼に寄与する酸素量を増大させるべく、酸素供給バルブ３２を開弁作動させて酸素供給配管３１から酸素を供給する。一方、所定値以上である場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、ステップＳ３０による酸素供給を実施しない。
【００６６】
続くステップＳ４０（昇温促進手段）では、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ増大させる。また、その増大させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を増大させた分だけ減少させる。要するに、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。
【００６７】
ステップＳ１０の説明に戻り、進角判定されなかった場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、続くステップＳ５０において、メイン燃焼が過剰に遅角したか否かを判定する。具体的には、前回のメイン燃焼着火時期、または所定期間のメイン燃焼着火時期の平均値に対して、今回のメイン燃焼着火時期が所定量以上遅角したか否かを判定する。
【００６８】
遅角判定された場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、先述した「燃焼不足」と見なして次のステップＳ６０（昇温抑制手段）に進み、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ減少させる。また、その減少させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を減少させた分だけ増大させる。要するに、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。なお、進角判定および遅角判定のいずれも為されなかった場合（Ｓ５０：ＮＯ）には、ＮＶＯ噴射量を前回と同じにする。
【００６９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７０】
（１）図３（ａ）中のＮ回目の如くメイン燃焼が過剰燃焼となった場合、直後におけるＮＶＯ噴射量を増大させるので、Ｎ＋１回目のメイン燃焼に先立ち筒内温度の上昇が促進される。よって、Ｎ＋１回目のメイン燃焼が失火することを回避できる。また、図３（ｂ）中のＭ回目の如くメイン燃焼が燃焼不足となった場合、直後におけるＮＶＯ噴射量を減少させるので、Ｍ＋１回目のメイン燃焼に先立ち筒内温度の上昇が抑制される。よって、Ｍ＋１回目のメイン燃焼が過剰に促進されて大きなノッキングが生じや大きな燃焼音が生じることを回避できる。
【００７１】
したがって、図３に示す燃焼度合いの都度の変動を抑制して、メイン燃焼の安定化を図ることができる。そして、このような燃焼の安定化により、エンジン回転速度ＮＥおよびエンジン負荷のうちＨＣＣＩ燃焼の実行可能領域を拡大でき、また、ドライバビリティーの向上を図ることができる。
【００７２】
（２）ここで、Ｎ回目のメイン燃焼が過剰燃焼であることに伴いＮＶＯ噴射量を増大させると、Ｎ＋１回目のメイン燃焼の着火時期が進角して失火を回避できる。しかし、ＮＶＯ噴射量を増大させた分、Ｎ＋１回目のメイン燃焼による仕事量（筒内圧ピーク値）が高くなりトルク変動することが懸念される。これに対し本実施形態では、ＮＶＯ噴射量を増大させた分、その直後におけるＮ＋１回目のメイン噴射量を減少させるので、上記懸念を解消できる。
【００７３】
また、Ｍ回目のメイン燃焼が燃焼不足であることに伴いＮＶＯ噴射量を減少させると、Ｍ＋１回目のメイン燃焼の着火時期が遅角してノッキングを回避できる。しかし、ＮＶＯ噴射量を減少させた分、Ｍ＋１回目のメイン燃焼による仕事量（筒内圧ピーク値）が低くなりトルク変動することが懸念される。これに対し本実施形態では、ＮＶＯ噴射量を減少させた分、その直後におけるＭ＋１回目のメイン噴射量を増大させるので、上記懸念を解消できる。
【００７４】
したがって、図３に示す燃焼度合いの都度の変動を抑制する効果を向上でき、メイン燃焼の安定化を促進できる。よって、ＨＣＣＩ燃焼の実行可能領域をより一層拡大でき、また、ドライバビリティーの向上を促進できる。なお、本実施形態では、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように、ＮＶＯ噴射量の増大分とその直後におけるＮ＋１回目のメイン噴射量の減少分とを一致させているが、上記トルク変動を所定の許容範囲内に抑えることができていれば、前記増大分と前記減少分を一致させる必要はなく、前記トータル量が変化することを許容させてもよい。
【００７５】
（３）排ガス中の酸素濃度が所定値Ｂ未満であり内部ＥＧＲにより燃焼室２０ａへ供給される酸素量が不足していると判定された場合には、酸素供給バルブ３２を開弁作動させて酸素供給配管３１から酸素を供給する。よって、Ｎ回目のメイン燃焼が過剰燃焼であることに伴いＮＶＯ噴射量を増大させたにも拘わらず、ＮＶＯ噴射燃料の燃焼に必要な酸素が不足してＮＶＯ燃焼が不十分になる、といった事態を回避できる。
【００７６】
（第２実施形態）
図６は、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、以下、図５の処理との違いを中心に説明する。なお、図６中、図５と同一符号部分についてはその説明を援用する。また、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。
【００７７】
先ず、図６のステップＳ５０においてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０ａに進み、ＨＣ濃度センサ３９の検出値に基づき、排気中のＨＣ濃度が通常値よりも所定以上増加しているか否かを判定する。ＨＣ濃度が増加していると判定（Ｓ５０ａ：ＹＥＳ）されれば、図５の場合と同様にして、ステップＳ６０にてＮＶＯ噴射量の減少制御およびメイン噴射量の増大制御を実施する。
【００７８】
一方、ＨＣ濃度が増加していないと判定（Ｓ５０ａ：ＮＯ）されれば、次のステップＳ５１ａに進み、次回の燃焼サイクルにおけるＮＶＯ噴射量を、前回のＮＶＯ噴射量に比べて所定量だけ増大させる。また、その増大させたＮＶＯ噴射の直後におけるメイン噴射量は、ＮＶＯ噴射量を増大させた分だけ減少させて、ＮＶＯ噴射量とメイン噴射量とのトータル量が変化しないように制御する。要するに、ステップＳ５１ａではステップＳ４０と同様の制御を実施する。
【００７９】
ここで、ステップＳ５０にてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合であっても、メイン噴射燃料の燃焼状態が良好であり未燃ＨＣ発生量が少ない場合がある。この場合、ステップＳ６０によるＮＶＯ噴射量の減少制御を実施すると、ＮＶＯ燃焼の度合いが極端に低くなるので、筒内温度の上昇が不十分になり次回のメイン燃焼が失火することが懸念される。
【００８０】
これに対し本実施形態では、実際の排気中ＨＣ濃度をＨＣ濃度センサ３９で検出し、未燃ＨＣ発生量が少ないとの検出結果である場合には、メイン燃焼が過剰に遅角した場合であってもＮＶＯ噴射量の減少制御（Ｓ６０）を実施せず、ＮＶＯ噴射量の増大制御（Ｓ５１ａ）を実施するので、前記失火の懸念を解消できる。要するに本実施形態では、ＮＶＯ期間における燃焼室２０ａ内のＨＣ濃度（未燃ＨＣ濃度）を実際に検出し、その検出結果に応じてＮＶＯ燃焼による筒内温度上昇の度合いを調整するので、ＮＶＯ燃焼による昇温度合いを適正に調整できる。
【００８１】
（第３実施形態）
図７は、ＮＶＯ噴射量の増加制御および減少制御を実行する処理手順を示すフローチャートであり、以下、図５の処理との違いを中心に説明する。なお、図７中、図５と同一符号部分についてはその説明を援用する。また、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。
【００８２】
先ず、図７のステップＳ１０においてメイン燃焼が過剰に進角したと判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０ｂに進み、前回のＮＶＯ燃焼が通常値よりも所定以上大きいか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが小さいと判定された場合（Ｓ１０ｂ：ＮＯ）には、次のステップＳ１１ｂにて、前記判定（ＮＶＯ燃焼小判定）が連続して為された回数をカウントする。
【００８３】
ステップＳ１１ｂによるカウント数が所定回数以上と判定された場合（Ｓ１２ｂ：ＹＥＳ）には、続くステップＳ１３ｂにおいて、次回の燃焼サイクルにおける内部ＥＧＲ量を、前回の内部ＥＧＲ量に比べて所定量だけ減少させる。具体的には、排気弁２５の閉弁開始時期を遅角させてＮＶＯ期間の開始時期を遅くすることで、内部ＥＧＲ量を減少させる。
【００８４】
また、図７のステップＳ５０においてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０ｂに進み、前回のＮＶＯ燃焼が通常値よりも所定以上小さいか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼の燃焼度合いが大きいと判定された場合（Ｓ５０ｂ：ＮＯ）には、次のステップＳ５１ｂにて、前記判定（ＮＶＯ燃焼大判定）が連続して為された回数をカウントする。
【００８５】
ステップＳ５１ｂによるカウント数が所定回数以上と判定された場合（Ｓ５２ｂ：ＹＥＳ）には、続くステップＳ５３ｂにおいて、次回の燃焼サイクルにおける内部ＥＧＲ量を、前回の内部ＥＧＲ量に比べて所定量だけ増大させる。具体的には、排気弁２５の閉弁開始時期を進角させてＮＶＯ期間の開始時期を早くすることで、内部ＥＧＲ量を増大させる。
【００８６】
ここで、ＮＶＯ燃焼が小さければ筒内昇温が不十分であると言えるが、長期に亘って慢性的に筒内温度が高くなっている場合には、ＮＶＯ燃焼が一時的に小さくなっていても、その直後のメイン燃焼が過剰燃焼することが懸念される。これに対し本実施形態では、ステップＳ１０にてメイン燃焼が過剰に進角したと判定された場合であっても、その過剰進角の直前におけるＮＶＯ燃焼が小さく、その状態が所定回数以上連続して継続された場合には、ＮＶＯ噴射量の増大制御（Ｓ４０）を実施せず、内部ＥＧＲ量の減少制御（Ｓ５１ｂ）を実施するので、長期的に筒内温度を低下させることができる。つまり、図３（ａ）中の全ての燃焼度合いを全体的に抑制させて、図３（ａ）中の一点鎖線に示す燃焼度合い上昇を抑制できる。よって、上述した過剰燃焼の懸念を解消できる。
【００８７】
また、ステップＳ５０にてメイン燃焼が過剰に遅角したと判定された場合であっても、その過剰遅角の直前におけるＮＶＯ燃焼が大きく、その状態が所定回数以上連続して継続された場合には、ＮＶＯ噴射量の減少制御（Ｓ６０）を実施せず、内部ＥＧＲ量の増大制御（Ｓ５３ｂ）を実施するので、長期的に筒内温度を上昇させることができる。つまり、図３（ｂ）中の全ての燃焼度合いを全体的に上昇させて、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す燃焼度合い低下を抑制できる。よって、失火の懸念を解消できる。
【００８８】
（第４実施形態）
図８は、本実施形態により実施される処理手順を示すフローチャートであり、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御とは別に実行される処理である。また、当該図８の処理は、ＨＣＣＩモードの運転時に実行される。
【００８９】
先ず、図８に示すステップＳ７０において、ＮＶＯ噴射による燃焼度合いが下限値以下（つまり、ＮＶＯ燃焼量小の状態）であるか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼量小と判定（Ｓ７０：ＹＥＳ）されれば、続くステップＳ７１において、そのＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射燃料に対して、点火プラグ２３ｓを作動させて点火着火させる。
【００９０】
要するに、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御を実施しているにも拘わらず、ＮＶＯ燃焼量小になった場合には、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す如く筒内温度が継続して低下傾向にあるとみなし、ステップＳ７１による点火着火を実施して失火を防ぐ。
【００９１】
さらにステップＳ７１において、前記ＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射では点火モードに切り替えて、メイン噴射の噴射開始時期をＨＣＣＩモード時に比べて遅角させてもよい。これによれば、失火防止の効果を向上できる。
【００９２】
一方、ＮＶＯ燃焼量小と判定されなかった場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、続くステップＳ７２において、ＮＶＯ噴射による燃焼度合いが上限値以上（つまり、ＮＶＯ燃焼量大の状態）であるか否かを判定する。ＮＶＯ燃焼量大と判定（Ｓ７２：ＹＥＳ）されれば、続くステップＳ７３において、そのＮＶＯ燃焼の直後におけるメイン噴射燃料に対して、吸気量（新気量）を増大させる。
【００９３】
具体的には、そのＮＶＯ燃焼にかかる吸気行程の期間を拡大させるよう、吸気弁２４の閉弁時期を遅角させる。或いは、吸気弁２４の開弁時期を進角させることにより、ＮＶＯ期間を短くした分だけ吸気期間を長くする。これにより、内部ＥＧＲ量を減らして新気量を増やすこととなる。内部ＥＧＲガスに比べて新気は低温であるため、このように新気量を増やすことで、筒内温度の上昇が抑制される。
【００９４】
要するに、図５〜図７に示すＮＶＯ噴射量の制御を実施しているにも拘わらず、ＮＶＯ燃焼量大になった場合には、図３（ａ）中の一点鎖線に示す如く筒内温度が継続して上昇傾向にあるとみなし、ステップＳ７３による新気量増大制御を実施することで筒内温度上昇を抑制して、ノッキングや燃焼音の増大抑制およびエンジン構成部品の損傷回避を図る。
【００９５】
（第５実施形態）
上述した図５〜図７のステップＳ４０にかかるＮＶＯ噴射量増大制御、およびステップＳ６０にかかるＮＶＯ噴射量減少制御では、ＮＶＯ噴射量を所定量だけ増大／減少させている。これに対し、ＨＣ濃度センサ３９等を用いて実際の排気中ＨＣ濃度を検出し、そのＨＣ濃度（未燃ＨＣ発生量）に応じて増大／減少の量を変化させてもよい。
【００９６】
具体的には、検出ＨＣ濃度が低いほど、ステップＳ４０での増大量を多く設定する。或いはステップＳ６０での減少量を少なく設定する。また、検出ＨＣ濃度が高いほど、ステップＳ４０での増大量を少なく設定する。或いはステップＳ６０での減少量を多く設定する。これによれば、ＮＶＯ燃焼による筒内昇温の促進度合いをきめ細かく調整できる。
【００９７】
（第６実施形態）
上述した図５〜図７のステップＳ４０において、ＮＶＯ噴射量の増大制御を実施するにあたり、本実施形態ではＮＶＯ噴射の増大量を次のように設定している。なお、以下の説明では、内部ＥＧＲに含まれる残留ＨＣ（未燃ＨＣ）の量をＱｈｃ、ＮＶＯ噴射量をＱｎｖｏとする。したがって、ＮＶＯ燃焼に寄与する燃料の量（ＮＶＯトータル量）は、Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏと表される。
【００９８】
ここで、残留ＨＣはすでに気化しており温度も高い状態にある。一方、ＮＶＯ噴射により新たに噴射されるＨＣは液滴の状態であり、気化潜熱の分だけ筒内温度上昇が抑制される。そして、ＮＶＯ噴射量の増大制御を実施する時のＱｈｃは実施していない通常時のＱｈｃに比べて少なくなるが、上記気化潜熱を考慮した本実施形態では、前記増大制御によりＱｎｖｏを増大させる量を、Ｑｈｃが少なくなった分よりも多い量に設定する。つまり、前記ＮＶＯトータル量（Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏ）を通常時よりも増大させる。これによれば、ＮＶＯ噴射量の増大制御により筒内温度を上昇させることを、確実に実現できる。
【００９９】
なお、当該ＮＶＯトータル量を増大させた結果、ＮＶＯ噴射量Ｑｎｖｏが所定値を超えて多くなった場合には、その直後におけるメイン噴射量を減少させることが望ましい。例えば、ＮＶＯトータル量を増大させた分だけ、メイン噴射量を減少させることが具体例として挙げられる。
【０１００】
また、上述した図５〜図７のステップＳ６０において、ＮＶＯ噴射量の減少制御を実施するにあたり、本実施形態ではＮＶＯ噴射の減少量を、上記気化潜熱を考慮して、前記減少制御によりＱｎｖｏを減少させる量を、Ｑｈｃが多くなった分よりも少ない量に設定する。つまり、前記ＮＶＯトータル量（Ｑｈｃ＋Ｑｎｖｏ）を通常時よりも減少させる。これによれば、ＮＶＯ噴射量の減少制御により筒内温度上昇を抑制させることを、確実に実現できる。
【０１０１】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０１０２】
・図５〜図７のステップＳ３０にかかる酸素増量制御では、酸素供給配管３１からの酸素供給を実施している。ここで、排ガス中には未燃酸素が存在するため、内部ＥＧＲ量を増大させれば、ＮＶＯ期間における燃焼室２０ａ内の酸素量を増大できる。この点を鑑み、酸素供給配管３１からの酸素供給に替えて、内部ＥＧＲ量を増大させることにより酸素増量を図ってもよい。
【０１０３】
・図５〜図７のステップＳ４０（昇温促進手段）では、ＮＶＯ噴射量を増大させることにより昇温を促進させているが、ＮＶＯ噴射開始時期を進角させることにより昇温を促進させてもよい。また、内部ＥＧＲ量を増大させることにより昇温を促進させてもよい。
【０１０４】
・図５〜図７のステップＳ６０（昇温抑制手段）では、ＮＶＯ噴射量を減少させることにより昇温を抑制させているが、ＮＶＯ噴射開始時期を遅角させることにより昇温を抑制させてもよい。また、内部ＥＧＲ量を減少させることにより昇温を抑制させてもよい。
【０１０５】
・図５〜図７のステップＳ１０では、メイン燃焼の着火時期に基づき燃焼度合いを判定しているが、筒内圧センサ４０により検出される筒内圧に基づき燃焼度合い判定してもよい。例えば、筒内圧のピーク値や平均有効圧の計算値、筒内圧積算値に基づき燃焼度合い判定すればよい。また、燃焼に伴い生じるイオン発生量をイオン検出センサ（図示せず）により検出し、当該検出値に基づき燃焼度合い判定してもよい。
【０１０６】
・本発明が解決する課題である「メイン燃焼の安定化」は、エンジン２０が高負荷にてＮＶＯ噴射量が少ない時や、外部ＥＧＲを導入している時に顕著となる。そこで、所定の高負荷領域で運転していることを条件として、図５〜図８の制御を実施するようにしてもよい。
【０１０７】
・上記各実施形態では、昇温促進手段（Ｓ４０）および昇温抑制手段（Ｓ６０）の両手段を備えているが、いずれか一方の手段を廃止してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…ＥＣＵ（燃焼度合い検出手段）、３１…酸素供給配管（酸素供給手段）、３２…酸素供給バルブ（酸素供給手段）、３９…ＨＣ濃度センサ（ＨＣ濃度検出手段）、Ｓ２０…酸素不足判定手段、Ｓ４０…昇温促進手段、Ｓ６０…昇温抑制手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、
排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用され、
前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、
検出した前記燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合には、その過剰燃焼となった直後の前記封鎖期間に燃焼室温度の上昇を促進させる昇温促進手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記昇温促進手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる手段であり、
当該昇温促進手段により噴射量を増大させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記昇温促進手段による噴射量の増大分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定未満であれば、前記昇温促進手段による昇温促進を禁止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
膨張行程から排気行程にかけて燃焼室へ酸素を供給可能な酸素供給手段と、
前記封鎖時噴射にかかる燃料の量に対する酸素量が不足しているか否かを判定する酸素不足判定手段と、
を備え、
前記酸素不足判定手段により酸素量が不足していると判定された場合には、前記酸素供給手段による酸素供給を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、
検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、
排気行程から吸気行程にかけて、吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用され、
前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、
検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記昇温抑制手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる手段であり、
当該昇温抑制手段により噴射量を減少させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増加させることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記昇温抑制手段による噴射量の減少分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増大させることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定以上であれば、前記昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、
検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、
排気行程から吸気行程にかけて吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用され、
前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、
検出した前記燃焼度合いが上限値を超えた過剰燃焼となっている場合には、その過剰燃焼となった直後の前記封鎖期間に燃焼室温度の上昇を促進させる昇温促進手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記昇温促進手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を増大させることで昇温を促進させる手段であり、
当該昇温促進手段により噴射量を増大させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記昇温促進手段による噴射量の増大分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記過剰燃焼となっている場合であっても、その過剰燃焼の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定未満であれば、前記昇温促進手段による昇温促進を禁止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
膨張行程から排気行程にかけて燃焼室へ酸素を供給可能な酸素供給手段と、
前記封鎖時噴射にかかる燃料の量に対する酸素量が不足しているか否かを判定する酸素不足判定手段と、
を備え、
前記酸素不足判定手段により酸素量が不足していると判定された場合には、前記酸素供給手段による酸素供給を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、
検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温促進手段による昇温の促進度合いを調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
火花着火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成されるとともに、
排気行程から吸気行程にかけて、吸排気弁をともに閉じて排ガスを燃焼室に封鎖させる封鎖期間を設け、その封鎖期間に燃焼室へ燃料を噴射する封鎖時噴射を実行し、前記封鎖時噴射された燃料の燃焼により燃焼室温度を上昇させた後に前記圧縮自着火燃焼を実行する内燃機関に適用され、
前記圧縮自着火燃焼の燃焼度合いを検出する燃焼度合い検出手段と、
検出した前記燃焼度合いが下限値を超えた燃焼不足となっている場合には、その燃焼不足となった直後の前記封鎖期間における燃焼室温度の上昇を抑制させる昇温抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記昇温抑制手段は、前記封鎖時噴射の噴射量を減少させることで昇温を抑制させる手段であり、
当該昇温抑制手段により噴射量を減少させた場合には、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増加させることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記昇温抑制手段による噴射量の減少分だけ、その直後における前記圧縮自着火燃焼に用いる燃料の噴射量を増大させることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記燃焼不足となっている場合であっても、その燃焼不足の直前における前記封鎖時噴射による燃焼度合いが所定以上であれば、前記昇温抑制手段による昇温抑制を禁止させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記封鎖期間における燃焼室内のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段を備え、
検出したＨＣ濃度の値に応じて、前記昇温抑制手段による昇温の抑制度合いを調整することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１９３４５（Ｐ２０１３−１９３４５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３９０９（Ｐ２０１１−１５３９０９）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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