特許 7521415 エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/08 20060101AFI20240717BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20240717BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

F02D21/08 L

F02D41/04

F02D45/00 369

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020212878

(22)【出願日】2020-12-22

(65)【公開番号】P2022099109

(43)【公開日】2022-07-04

【審査請求日】2023-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】計 恵

(72)【発明者】

【氏名】丸山 慶士

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２６２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２１５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１６４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９２０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１００７０８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ４７／０８－４７／１０

Ｆ０２Ｄ １３／００－２８／００、４１／００－４５／００

Ｆ０２Ｍ ２６／００－２６／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高オクタン価の燃料及び当該高オクタン価の燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価の燃料の双方の使用が可能なエンジンと、
前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出装置と、
前記エンジンに出力が要求されるエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出装置と、
前記エンジンの燃焼室にＥＧＲガスの供給が可能なＥＧＲ装置と、
を備え、前記オクタン価検出装置及び前記エンジン負荷検出装置の各々の検出値に基づいて前記ＥＧＲ装置を制御し、それによってＥＧＲ率を調整する、エンジンの制御装置であって、
所定の第１オクタン価以上のオクタン価が検出された場合には、前記高オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整し、前記第１オクタン価よりも低いオクタン価が検出された場合には、前記低オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整し、
検出されるエンジン負荷が全負荷である時に、前記第１オクタン価よりも高い所定の第２オクタン価が検出された場合には、前記第１オクタン価以上のオクタン価が検出されて調整されるＥＧＲ率に対して、ＥＧＲ率を低下させることを特徴とする、エンジンの制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
検出されるエンジン負荷が全負荷よりも低い時は、前記第２オクタン価が検出された場合でもＥＧＲ率を低下させない、エンジンの制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
前記第２オクタン価の検出によって低く設定されるＥＧＲ率は、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に前記低オクタン価の燃料に対応するように調整されるＥＧＲ率よりも、少なくとも前記エンジンの所定の低回転領域において低く設定されている、エンジンの制御装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置において、
前記燃焼室に形成される混合気が点火され、それによって、一部の混合気が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部分自己着火燃焼が、前記エンジンで行われ、
前記混合気に点火してから前記未燃混合気が自己着火するまでの間に前記燃焼室で発生する熱量に基づいて、前記オクタン価検出装置がオクタン価を検出する、エンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ノッキング回避制御を行うエンジンの制御装置が記載されている。この制御装置は、第１燃料噴射タイミング及び第１点火タイミングを定めた第１制御セットと、第２燃料噴射タイミング及び第２点火タイミングを定めた第２制御セットと、を設定している。第１制御セットは、高オクタン価燃料に適合した燃料噴射タイミング及び点火タイミングであり、第２制御セットは、低オクタン価燃料に適合した燃料噴射タイミング及び点火タイミングである。

【0003】

特許文献１に記載された制御装置は、ノッキングセンサがノッキングの発生を検知した場合、低オクタン価燃料が使用されていると推定して、第２制御セットにより燃料の噴射及び点火を行う。これにより、特許文献１の制御装置は、ノッキングの発生を回避する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１０５６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

高オクタン価と低オクタン価の両方の燃料が使用されるエンジンでは、使用する燃料によってオクタン価が変化する。また、これら燃料が混ざり合うことでもオクタン価が変化する。エンジンは、オクタン価が変化する燃料に対応して燃焼状態を制御する必要がある。

【0006】

例えば、オクタン価が高くなった場合は、燃料が自己着火しにくくなるため、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼は生じにくい。一方、オクタン価が低くなった場合は、燃料が自己着火しやすくなるため、異常燃焼が生じやすい。従って、この場合は、異常燃焼を抑制するための対策が必要である。

【0007】

それに対し、特許文献１の制御装置では、燃料の噴射及び点火を、高オクタン価又は低オクタン価に応じた制御セットに変更している。しかし、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃焼室に戻す排出ガス再循環（いわゆるＥＧＲ）を行うエンジンでは、高オクタン価の燃料を使用する時に、異常燃焼の抑制とトルク（エンジン負荷）の向上との両立に関して課題がある。

【0008】

すなわち、高オクタン価の燃料は、低オクタン価の燃料よりも、異常燃焼を抑制して高いトルクが出力できるから、その特性を活かすことで、エンジン性能を効果的に発揮させることができる。そして、ＥＧＲガスを燃焼室に導入すれば燃焼温度を下げることができるから、ＥＧＲを適切に行えば、異常燃焼を抑制しながら高いトルクを出力することができる。

【0009】

ところが、エンジンが全負荷で運転する時にＥＧＲを行う場合、燃料の噴射及び点火の状態を適切にしても、ＥＧＲの状態が適切でないと、高オクタン価の燃料の特性を充分に活かすことができない。その結果、異常燃焼の抑制とトルクの向上とを両立させることができない。

【0010】

そこで、開示する技術では、オクタン価の異なる燃料を使用して全負荷時にＥＧＲを行うエンジンにおいて、異常燃焼の抑制とトルクの向上とを両立させる。それにより、エンジン性能を充分に発揮できるようにする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

開示する技術は、エンジンの制御装置に関する。

【0012】

このエンジンの制御装置は、高オクタン価の燃料及び当該高オクタン価の燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価の燃料の双方の使用が可能なエンジンと、前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出装置と、前記エンジンに出力が要求されるエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出装置と、前記エンジンの燃焼室にＥＧＲガスの供給が可能なＥＧＲ装置と備える。そして、前記オクタン価検出装置及び前記エンジン負荷検出装置の各々の検出値に基づいて前記ＥＧＲ装置を制御し、それによってＥＧＲ率を調整するように構成されている。

【0013】

エンジンの制御装置は、所定の第１オクタン価以上のオクタン価が検出された場合には、前記高オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整し、前記第１オクタン価よりも低いオクタン価が検出された場合には、前記低オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整する。そして、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に、前記第１オクタン価よりも高い所定の第２オクタン価が検出された場合には、前記第１オクタン価以上のオクタン価が検出されて調整されるＥＧＲ率に対して、ＥＧＲ率を低下させることを特徴とする。

【0014】

すなわち、このエンジンの制御装置は、少なくとも、高オクタン価の燃料と低オクタン価の燃料の双方の使用が可能なエンジンを対象としている。そして、このエンジンの制御装置は、オクタン価検出装置及びエンジン負荷検出装置の各々の検出値に基づいてＥＧＲ装置を制御し、それによってＥＧＲ率を調整する。

【0015】

エンジンの制御装置は、まず、ベースとなるＥＧＲ率の調整として、所定の第１オクタン価を基準に、燃料のオクタン価の高低を判定し、判定した燃料のオクタン価の高低に応じてＥＧＲ率を調整する。これにより、オクタン価が異なる燃料を使用しても、異常燃焼を抑制しながら燃費に優れた燃焼を実現することができる。

【0016】

そして、このエンジンの制御装置では更に、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に、第１オクタン価よりも高い所定の第２オクタン価、つまり、オクタン価の高い燃料の中でも更にオクタン価の高い、限られた燃料（特定高オクタン価燃料）が使用される場合には、オクタン価の高い燃料に対応して調整されるＥＧＲ率に対してＥＧＲ率を低下させる調整を行う。

【0017】

オクタン価の高い燃料は、異常燃焼が発生しにくい。そのオクタン価の高い燃料の中でも特にオクタン価の高い、特定高オクタン価燃料は、更に異常燃焼が発生しにくい。すなわち、使用され得る燃料の中において、ノッキングに対する耐性が最も高い。

【0018】

ＥＧＲ率を低くすれば、ＥＧＲガスの導入量が減るので、相対的に新気の導入量を増やすことができる。そして、それに併せて燃料の噴射量を増やすことで、高いトルクを出力することができる。

【0019】

新気の導入量及び燃料の噴射量を増やせば、燃焼室の温度は高くなるが、使用する燃料のノッキングに対する耐性が最も高いので、ノッキングの発生を効果的に抑制できる。更に、燃料の噴射量が増えれば、その気化熱によって燃焼室の温度上昇の抑制も可能になるので、ノッキングの発生をよりいっそう効果的に抑制できる。その結果、異常燃焼の抑制とトルクの向上とが両立できる。

【0020】

そして、このような制御を、エンジンの運転状態が全負荷である時に行うので、そのエンジンの出力を向上できる。しかも、ノッキングに対する耐性が最も高い特定高オクタン価燃料が検出された場合に行うので、効率的である。エンジンは、そのエンジン性能を充分に発揮できるようになる。

【0021】

前記エンジンの制御装置はまた、検出されるエンジン負荷が全負荷よりも低い時は、前記第２オクタン価が検出された場合でもＥＧＲ率を低下させない、としてもよい。

【0022】

前述したような制御を行うと、燃料の使用量が増加する。そのため、特定高オクタン価燃料が検出された場合に行っても、燃費の低下は避けられない。それに対し、検出されるエンジン負荷が全負荷よりも低い時は、第２オクタン価が検出された場合でもＥＧＲ率を低下させないようにすれば、特定高オクタン価燃料を使用する場合でも、全負荷時以外は、燃費を抑制した制御を行うことができるので、燃費の低下を抑制できる。

【0023】

従って、燃費をほとんど変えることなく、異常燃焼の抑制とトルクの向上とが両立できる。

【0024】

前記エンジンの制御装置はまた、前記第２オクタン価の検出によって低く設定されるＥＧＲ率は、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に前記低オクタン価の燃料に対応するように調整されるＥＧＲ率よりも、少なくとも前記エンジンの所定の低回転領域において低く設定されている、としてもよい。

【0025】

前述したように、全負荷時は、燃焼室に多くの新気及び燃料が導入されるので、燃焼室が高温になって異常燃焼が発生しやすい。そのため、低オクタン価の燃料が用いられる時は、高オクタン価燃料が用いられる時と同じように制御しても、異常燃焼が発生するおそれがある。それにより、低オクタン価の燃料を用いる時は、空燃比のリッチ化など、燃費よりも異常燃焼の抑制を優先し、高オクタン価燃料が用いられる時とは異なる、強力な異常燃焼の抑制制御を行う必要がある。

【0026】

更に、エンジン回転数が低い低回転領域では、点火前に自着火しやすくなるため、プリイグニッションが発生しやすい。そのため、全負荷時のエンジン回転数が低い低回転領域で、低オクタン価の燃料が用いられる時には、強力な異常燃焼の抑制制御を行っていても、プリイグニッションが発生するおそれがある。そのため、その強力な異常燃焼の抑制制御に加え、ＥＧＲ率を高める。それにより、プリイグニッションの発生が抑制できるようになる。

【0027】

対して、特定高オクタン価燃料は、異常燃焼の抑制性能に優れるため、前述した低回転領域において運転するときにおいても、ＥＧＲ率を低下した状態で、プリイグニッションの発生を抑制できる。

【0028】

それにより、第２オクタン価の検出によって低く設定されるＥＧＲ率は、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に低オクタン価の燃料に対応するように調整されるＥＧＲ率よりも、少なくともエンジンの所定の低回転領域において低く設定されている。

【0029】

前記エンジンの制御装置はまた、前記燃焼室に形成される混合気が点火され、それによって、一部の混合気が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部分自己着火燃焼が、前記エンジンで行われ、前記混合気に点火してから前記未燃混合気が自己着火するまでの間に前記燃焼室で発生する熱量に基づいて、前記オクタン価検出装置がオクタン価を検出する、としてもよい。

【0030】

すなわち、エンジンはＳＰＣＣＩ燃焼を行う。そして、オクタン価検出装置は、そのＳＰＣＣＩ燃焼の特性を利用して、オクタン価を検出する。従って、ＳＰＣＣＩ燃焼すれば、燃料のオクタン価を検出できるので、短時間で、精度高く、燃料のオクタン価を検出できる。

【発明の効果】

【0031】

開示する技術を適用したエンジンの制御装置によれば、オクタン価の異なる燃料を使用して全負荷時にＥＧＲを行うエンジンにおいて、異常燃焼の抑制とトルクの向上とを両立させることができる。その結果、エンジンは、エンジン性能を充分に発揮できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、エンジンを例示する構成図である。

【図2】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】図３は、ＳＰＣＣＩ燃焼時における、燃焼室の中の圧力の変化を例示する図である。

【図4】図４は、同じオクタン価でかつ、エンジンの運転状態が異なる場合における、正規化したアシスト熱量と自己着火タイミングとの関係を例示する図である。

【図5】図５は、異なるオクタン価でかつ、エンジンの運転状態が異なる場合における、等価温度上昇量と充填効率との関係を例示する図である。

【図6】図６は、燃料のオクタン価を検出するための構成を例示するブロック図である。

【図7】図７は、燃料のオクタン価の判定手順を例示するフローチャートである。

【図8】図８は、エンジンの出力性能を説明するための図である。

【図9】図９は、第１制御セットのＥＧＲ率マップと第３制御セットのＥＧＲ率マップとを簡略化して示す図である。

【図10】図１０は、全負荷時における、第１ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率、第２ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率、及び、第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率を例示する図である。

【図11】図１１は、エンジン出力の向上に関連した燃焼制御を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0033】

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、及び、制御装置は例示である。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

（エンジンの燃料）
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。ガソリンのオクタン価は、国や地域によって異なる。例えば、日本では、高オクタン価のハイオクガソリンと低オクタン価のレギュラーガソリンとが市販されている。このエンジン１では、そのようなオクタン価の異なる燃料が使用できる。

【0037】

すなわち、このエンジン１では、オクタン価の高い燃料（高オクタン価燃料）、及び、オクタン価の低い燃料（低オクタン価燃料）の両方が使用できる。高オクタン価燃料は、オクタン価が高い範囲で、様々なオクタン価の燃料を含み得る。高オクタン価燃料のオクタン価は、例えば、１００ＲＯＮ以下９６ＲＯＮ以上である。低オクタン価燃料も、オクタン価が低い範囲で、様々なオクタン価の燃料を含み得る。低オクタン価燃料のオクタン価は、例えば、９６ＲＯＮ未満９１ＲＯＮ以上である。

【0038】

後述する燃料タンク６３には、このような高オクタン価燃料又は低オクタン価燃料を給油することができる。そして、高オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に、低オクタン価燃料を注ぎ足すことができ、低オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に、高オクタン価燃料を注ぎ足すこともできる。

【0039】

燃料の注ぎ足しが行われると、その燃料のオクタン価は、高オクタン価燃料のオクタン価と低オクタン価燃料のオクタン価の中間のオクタン価になる。従って、燃料の注ぎ足しが行われた場合、その燃料のオクタン価は、１００ＲＯＮから９１ＲＯＮの間で変化する。

【0040】

尚、本実施形態では、後述するように、９６ＲＯＮが第１オクタン価に相当する。１００ＲＯＮが第２オクタン価に相当する。

【0041】

（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１では、一つのシリンダ１１のみを示す。

【0042】

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。

【0043】

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。後述するようにエンジン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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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整する。オーバーラップ期間の長さを調整することによって、排気ガスが燃焼室１７の中に導入される。

【0049】

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、燃焼室１７の天井部（つまり、シリンダヘッド１３の下面）に配設されている。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。

【0050】

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。インジェクタ６及び燃料供給システム６１は、燃料供給装置を構成する。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。

【0051】

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。

【0052】

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。点火プラグ２５は、点火装置を構成する。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の電極は、燃焼室１７の中に臨んでいる。

【0053】

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。

【0054】

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整する。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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整する。

【0059】

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。

【0060】

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の開度を調整する。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の開度を調整すると、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。

【0061】

エンジン１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、燃焼室１７内にスワール流を発生させる。スワールコントロール弁５６は、開度調整弁である。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。

【0062】

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。

【0063】

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。排気ガス浄化システムは、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。

【0064】

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。

【0065】

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ＥＧＲガス（外部ＥＧＲガスという場合もある）として、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。

【0066】

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整する。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲガスの還流量を調整する。

【0067】

ＥＧＲ弁５４がＥＧＲガスの環流量を調整することにより、ＥＧＲ率（燃焼室１７に導入される全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合）が変化する。すなわち、ＥＧＲ通路５２、ＥＧＲクーラー５３、及び、ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ装置を構成している。

【0068】

（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、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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。エンジン１は、アクセル開度に応じたトルク（エンジン負荷）を出力するように運転される。例えば、アクセルペダルを限界まで踏み込めば、アクセル開度は最大となり、エンジン１は、出力可能な最大のトルクが出力できるように運転する。従って、アクセル開度センサＳＷ８は、エンジン負荷検出装置を構成する。

【0074】

吸気カム角センサＳＷ９は、吸気カムシャフトの回転角を計測する。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、排気カムシャフトの回転角を計測する。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。レベルセンサＳＷ１１は、燃料タンク６３に貯留する燃料の量を計測する。レベルセンサＳＷ１１は、燃料タンク６３に取り付けられている。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

（ＳＰＣＣＩ燃焼のコンセプト）
エンジン１は、燃費の向上及び排出エミッション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。

【0078】

図３は、ＳＰＣＣＩ燃焼時における、燃焼室１７内の圧力変化３０１を例示している。図３の横軸は、クランク角である。図３は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に相当する。ＳＰＣＣＩ燃焼は、次のような燃焼形態である。つまり、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とによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼を開始する。

【0079】

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り、自己着火タイミングθｃｉにおいて未燃混合気が自己着火し、ＣＩ燃焼をする。ＳＰＣＣＩ燃焼における圧力波形は、ＳＩ燃焼による山に、ＣＩ燃焼による山が積み重なったような形状になる。

【0080】

圧力波形は、自己着火タイミングθｃｉにおいて変曲点を有する。筒内圧センサＳＷ５が燃焼室１７内の圧力波形を計測することにより、ＥＣＵ１０は、その圧力波形の形状に基づいて、混合気が自己着火してＳＰＣＣＩ燃焼が行われたか否かを判断できる。

【0081】

ＳＩ燃焼の燃焼量を調整することによって、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整することによって、ＳＩ燃焼の燃焼量が調整される。ＥＣＵ１０が点火タイミングを調整すれば、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。

【0082】

（エンジンの運転）
エンジン１は、制御マップに基づいて運転する。制御マップは、エンジントルク及びエンジン回転数によって規定されていて、そこには、制御の内容が異なる複数の運転領域が設定されている。制御マップは、ＥＣＵ１０のメモリ１０２に記憶されている。

【0083】

例えば、制御マップには、エンジン１がＳＰＣＣＩ燃焼を行う所定の高負荷運転領域が設定されている。その高負荷運転領域は、全負荷（エンジン１が出力可能な負荷の上限に相当する負荷）を含み、低回転側から中回転側に拡がる広い範囲に設定されている。

【0084】

ＥＣＵ１０のメモリ１０２は、各運転領域に対応した制御セットを記憶している。制御セットは、燃料の噴射タイミング、点火タイミング、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３の位相角、排気電動Ｓ－ＶＴ２４の位相角、スワールコントロール弁５６の開度、及び、ＥＧＲ弁５４の開度のそれぞれに関する制御量を少なくとも含んでいる。

【0085】

ＥＣＵ１０は、各種のセンサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断する。ＥＣＵ１０は、判断したエンジン１の運転状態と制御マップとに基づいて、対応する制御セットを選択する。そして、ＥＣＵ１０は、その制御セットに従って、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、スワールコントロール弁５６、及び、ＥＧＲ弁５４を制御する。

【0086】

このエンジン１はまた、前述したように、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料の両方を使用可能である。メモリ１０２は、各運転領域について、高オクタン価燃料に対応する第１制御セットと、低オクタン価燃料に対応する第２制御セットとの二種類の制御セットを記憶している。

【0087】

第１制御セット及び第２制御セットは、燃料のオクタン価に対応して、異常燃焼の抑制と共に、燃費が最適になるよう、設定されている。

【0088】

例えば、前述した高負荷運転領域において、高オクタン価燃料を使用してＳＰＣＣＩ燃焼を行う場合には、第１制御セットが用いられる。第１制御セットの空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。

【0089】

対して、その高負荷運転領域において、低オクタン価燃料を使用してＳＰＣＣＩ燃焼を行う場合には、第２制御セットが用いられる。第２制御セットの空燃比は、理論空燃比より小さい（いわゆるリッチ）。低オクタン価燃料は、高オクタン価燃料に比べて異常燃焼が発生しやすいので、空燃比をリッチ化することによって異常燃焼を抑制している。

【0090】

また、第１制御セットの点火タイミングは、第２制御セットの点火タイミングよりも進角側に設定されている。ＥＣＵ１０は、後述する制御によって、燃料のオクタン価を判定し、判定した燃料のオクタン価に対応する制御セットに設定して、エンジン１の運転を制御する。

【0091】

そして、このＥＣＵ１０には更に、高オクタン価燃料に対応した制御セットにおいて、第１制御セットとは別に、全負荷時にエンジン１が出力できるトルクを増大させるために、燃費よりもトルクを優先した、高トルク出力用の制御セット（第３制御セット）が設定されている。第３制御セットについては後述する。

【0092】

（燃料のオクタン価の判定ロジック）
次に、図４及び図５を参照しながら、燃料のオクタン価の判定ロジックについて説明をする。この判定ロジックは、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼形態を利用する。図３に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼は、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行って火炎伝播を伴う燃焼を開始させると共に、その燃焼による発熱及び／又は圧力上昇によって、未燃混合気が自己着火により燃焼する形態である。

【0093】

ここで、点火プラグが混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングまでに、燃焼室１７内で発生した熱量をアシスト熱量とする。ＳＰＣＣＩ燃焼において、未燃混合気は、アシスト熱量を受けて自己着火する。燃料のオクタン価が低いと、当該燃料は自己着火しやすいため、アシスト熱量は少ない。逆に、燃料のオクタン価が高いと、当該燃料は自己着火しにくいため、アシスト熱量は多い。アシスト熱量と燃料のオクタン価との間には、相関がある。

【0094】

図４は、アシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの関係を示すグラフ５０１を例示している。グラフ５０１は、本願発明者らが、エンジン１の運転状態（つまり、エンジン１の負荷、及び、環境温度）を変えながら実験を行うことによって得られたグラフである。グラフ５０１は、使用燃料が低オクタン価燃料である場合のグラフである。

【0095】

グラフ５０１の縦軸は、アシスト熱量Ｑｓａを、燃焼室１７内に導入したガス量で割った値である。燃焼室１７内に導入されるガス量は、エンジン１の運転状態に応じて変化する。エンジン１の負荷が高くなると、燃焼室１７内に導入されるガス量は増える。グラフ５０１の縦軸は、アシスト熱量Ｑｓａを、燃焼室１７内に導入されるガス量によって正規化している。

【0096】

ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて燃焼室１７内で発生した熱量を算出できる。ＥＣＵ１０は、図３に示すように、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、点火プラグ２５が混合気に点火をしたタイミングから未燃混合気が自己着火をしたタイミングθｃｉまでに、燃焼室１７内で発生したアシスト熱量Ｑｓａを算出する。

【0097】

グラフ５０１の横軸は、未燃混合気が自己着火したタイミングθｃｉである。未燃混合気が自己着火すると、圧力変化（ｄＰ／ｄθ）が変わる。ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、自己着火タイミングθｃｉを特定できる。

【0098】

グラフ５０１の丸は、エンジン１が運転する環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが最大の場合の計測値であり、グラフ５０１の三角は、環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが大の場合の計測値であり、グラフ５０１のひし形は、環境温度が標準でかつ、充填効率Ｃｅが小の場合の計測値である。また、グラフ５０１の四角は、環境温度が、標準よりも高い酷暑でかつ、充填効率Ｃｅが大の場合の計測値であり、グラフ５０１の逆三角は、環境温度が酷暑でかつ、充填効率Ｃｅが小の場合の計測値である。

【0099】

グラフ５０１において直線５０１１－５０１５で示すように、正規化されたアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの間には相関がある。つまり、各直線５０１１－５０１５は全て、右上がりである。アシスト熱量Ｑｓａが多いと、自己着火タイミングθｃｉが遅角し、アシスト熱量Ｑｓａが少ないと、自己着火タイミングθｃｉが進角する。また、その相関関係は、エンジン１の運転状態毎に成立する。つまり、直線５０１１－５０１５は、エンジン１の運転状態毎に異なる。

【0100】

ここで、環境温度の高低について比較をする。環境温度が高い場合（直線５０１４）は、環境温度が低い場合（直線５０１５）に比べて、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。環境温度が高いと、燃焼室１７の中に導入される吸気の温度が高い。吸気温度が高いと、燃焼室１７の中の温度が高くなって未燃混合気が自己着火しやすい。このため、吸気温度が高いと、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。

【0101】

次に、充填効率Ｃｅの大小について比較をする。充填効率Ｃｅが大きい場合、つまり、エンジン１のトルクが大きい場合（直線５０１１、５０１２）は、充填効率Ｃｅが小さい場合、つまり、エンジン１のトルクが小さい場合（直線５０１５）に比べて、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。燃焼室１７の中に導入する空気量が多いと、当該空気の圧縮に伴い、燃焼室１７の中の温度が、より高くなる。燃焼室１７の中の温度が高くなると、未燃混合気は自己着火しやすい。そのため、充填効率Ｃｅが大きいと、アシスト熱量Ｑｓａは小さい。

【0102】

グラフ５０１において、各運転状態におけるアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの計測値を直線の統計モデルによって表現すると共に、当該直線の、特定クランク角（特定ＣＡ、例えば１５°ＡＴＤＣ）における切片を、各運転状態におけるモデルの代表値と定める。以下において、この代表値を、「等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）」と呼ぶ。

【0103】

図４のグラフ５０１は、前述したように、使用燃料が低オクタン価燃料である場合の、正規化したアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの関係を例示している。図示は省略するが、本願発明者らは、使用燃料が高オクタン価燃料である場合も同様に、エンジン１の運転状態毎に、正規化したアシスト熱量Ｑｓａと自己着火タイミングθｃｉとの相関関係が成立することを確認した。

【0104】

図５は、グラフ５０１等に基づいて作成されるグラフ６０１を例示している。グラフ６０１の縦軸は、前述した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）である。グラフ６０１の横軸は、充填効率Ｃｅである。グラフ６０１は、エンジン１のさまざまな運転状態のデータを含んでいる。グラフ６０１はまた、使用燃料が高オクタン価燃料である場合のデータと、使用燃料が低オクタン価燃料である場合のデータとを含んでいる。

【0105】

グラフ６０１の黒丸は、使用燃料が高オクタン価燃料でかつ、環境温度が標準の場合のデータであり、グラフ６０１の四角は、使用燃料が高オクタン価燃料でかつ、環境温度が酷暑の場合のデータである。グラフ６０１の白丸は、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、環境温度が標準の場合の結果であり、グラフ６０１の三角は、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、環境温度が酷暑の場合のデータである。グラフ６０１のバツ印は、使用燃料が高オクタン価燃料の場合に、高オクタン価燃料に対応する第１制御セットによって、エンジン１の運転を制御した場合のデータである。

【0106】

グラフ６０１において曲線６０１１－６０１４で示すように、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）と充填効率Ｃｅとの間には相関がある。つまり、充填効率Ｃｅが高いと、空気の圧縮に伴い燃焼室１７の中の温度が大きく上昇するから、等価温度上昇量は小さくなり、逆に、充填効率Ｃｅが低いと、等価温度上昇量が大きくなる。曲線６０１１－６０１４は全て、右下がりになる。また、高オクタン価燃料の使用時の曲線６０１１、６０１２と、低オクタン価燃料の使用時の曲線６０１３、６０１４とは相違する。同一の充填効率Ｃｅで比較した場合に、高オクタン価燃料の使用時は、低オクタン価燃料の使用時よりも、未燃混合気が自己着火しにくいため、等価温度上昇量は大きい。

【0107】

また、等価温度上昇量と充填効率との相関関係は、環境温度毎に成立する。つまり、同一の充填効率Ｃｅで、酷暑時の曲線６０１２、６０１４と、標準時の曲線６０１１、６０１３とを比較した場合に、酷暑時は燃焼室１７の中の温度がより高くなるため、標準時よりも、等価温度上昇量が小さい。

【0108】

グラフ６０１に示すように、使用燃料が高オクタン価燃料の場合の曲線６０１１、６０１２と、使用燃料が低オクタン価燃料の場合の曲線６０１３、６０１４とは異なる。そこで、エンジン１がＳＰＣＣＩ燃焼を行っている場合に、ＥＣＵ１０が、各種センサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量））と、充填効率Ｃｅとを算出すると共に、グラフ６０１において、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量））と充填効率Ｃｅとの点が、どこにプロットできるか、に基づいて、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価を判定することができる。

【0109】

つまり、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量））と充填効率Ｃｅとの点が、例えば曲線６０１１の上に載れば、ＥＣＵ１０は、使用燃料が高オクタン価燃料であると判断できる。また、算出した等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量））と充填効率Ｃｅとの点が、例えば曲線６０１３の上に載れば、ＥＣＵ１０は、使用燃料が低オクタン価燃料であると判断できる。

【0110】

また、高オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に低オクタン価燃料を注ぎ足す、又は、低オクタン価燃料を貯留している燃料タンク６３に高オクタン価燃料を注ぎ足すと、燃料のオクタン価は、高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との中間のオクタン価になる。この場合、等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量））と充填効率Ｃｅとの点は、グラフ６０１における曲線と曲線との間にプロットされる。ＥＣＵ１０は、線形補間によって、燃料のオクタン価、つまり、中間のオクタン価を判定することができる。

【0111】

（オクタン価検出の構成）
図６は、燃料のオクタン価を検出するための構成、つまりオクタン価検出装置を例示している。オクタン価検出装置は、アシスト熱量算出部１０５、フィッティング部１０６、等価温度上昇量算出部１０７、自着火特性算出部１０８、オクタン価判定部１０９、制御セット選択部１１０を備えている。これらの各部は、ＥＣＵ１０の機能ブロックである。

【0112】

アシスト熱量算出部１０５は、前述したアシスト熱量Ｑｓａを算出する。アシスト熱量算出部１０５は、筒内圧センサＳＷ５を含む各種センサＳＷ１－ＳＷ１１の計測信号に基づいて、アシスト熱量Ｑｓａを算出する（図３も参照）。アシスト熱量算出部１０５は、燃焼室１７の中で燃焼が行われる度にアシスト熱量Ｑｓａを算出する。

【0113】

フィッティング部１０６は、アシスト熱量算出部１０５が算出したアシスト熱量Ｑｓａと、自着火タイミングθｃｉとの関係から、図４に示した統計モデルの直線を定める。具体的に、フィッティング部１０６は、符号１１１のグラフに例示するように、縦軸を正規化したアシスト熱量Ｑｓａとし、横軸を自己着火タイミングθｃｉとした平面上に、アシスト熱量算出部１０５が算出したアシスト熱量Ｑｓａと自着火タイミングθｃｉとの関係を示す複数の点をプロットする（グラフ１１１の黒丸参照）。フィッティング部１０６は、プロットした複数の点に基づいて、直線、つまり、統計モデルを定める。フィッティング部１０６は、例えば最小二乗法により直線を定めてもよい。尚、直線の傾きを所定の傾きに固定しておき、フィッティング部１０６は、直線の切片のみを定めてもよい。こうすることで、フィッティング部１０６の演算量が少なくなる。

【0114】

等価温度上昇量算出部１０７は、フィッティング部１０６が定めた直線に基づいて、特定ＣＡの切片である等価温度上昇量（Ｑｓａ（特定ＣＡ）／筒内ガス量）を算出する（グラフ１１１の白丸参照）。具体的に等価温度上昇量算出部１０７は、フィッティング部１０６が定めた直線と、特定ＣＡの縦線との交点を算出する。

【0115】

自着火特性算出部１０８は、等価温度上昇量算出部１０７が算出した等価温度上昇量と、メモリ１０２に記憶しているマップ１１２とに基づいて、自着火特性を算出する。マップ１１２は、図５に示すグラフ６０１を９０°だけ反時計回りに回転させたものである。マップ１１２は、当該エンジン１について実験またはシミュレーションを行うことにより予め作成されかつ、メモリ１０２に記憶されている。マップ１１２は、使用燃料が高オクタン価燃料でかつ、エンジン１の環境温度が標準条件である場合の第１特性線と、使用燃料が低オクタン価燃料でかつ、エンジン１の環境温度が酷暑条件である場合の第２特性線と、を含んでいる。第１特性線は、混合気が最も自己着火しにくい場合に相当し、第２特性線は、混合気が最も自己着火しやすい場合に相当する。

【0116】

自着火特性算出部１０８は、等価温度上昇量算出部１０７が算出した等価温度上昇量と、充填効率Ｃｅとの関係を示す点をマップ１１２にプロットし（マップ１１２の黒丸参照）、当該点を通る曲線を算出する（マップ１１２の破線参照）。自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線は、第１特性線から第２特性線までの間に定まる。自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線は、第１特性線に一致する場合、及び、第２特性線に一致する場合もある。

【0117】

オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線に基づいて、燃料のオクタン価を判定する。

【0118】

具体的にオクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線が、第１特性線に一致する場合は、使用燃料は、高オクタン価であると判定する。オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線が、第２特性線に一致する場合は、使用燃料は、低オクタン価であると判定する。

【0119】

オクタン価判定部１０９は、自着火特性算出部１０８が算出した自着火特性の曲線が、図６に例示するように、第１特性線と第２特性線との間に位置する場合は、燃料のオクタン価を線形補間により算出する（図６の矢印参照）。この場合、使用燃料は、高オクタン価と低オクタン価との中間のオクタン価であると判定される。メモリ１０２は、判定されたオクタン価を記憶する。

【0120】

オクタン価判定部１０９は、オクタン価の判定の際に、温度補正を行う。つまり、吸気温度が高い場合、及び／又は、エンジン１の水温が高い場合は、燃焼室１７の中のガスの温度が高くなるため、混合気は自着火しやすい。この場合、燃料のオクタン価が、見かけ上、低くなる。オクタン価判定部１０９は、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて、判定したオクタン価を補正する。具体的に、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温が高いと、オクタン価判定部１０９は、判定したオクタン価が高くなるように補正する。吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温が低いと、オクタン価判定部１０９は、判定したオクタン価が低くなるように補正する。

【0121】

尚、オクタン価判定部１０９が、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて判定したオクタン価を補正する代わりに、自着火特性算出部１０８が、吸気温度、及び／又は、エンジン１の水温に基づいて、自着火特性を補正してもよい。

【0122】

制御セット選択部１１０は、オクタン価判定部１０９が判定した燃料のオクタン価に基づいて、エンジン１の運転制御に用いる制御セットを選択する。

【0123】

前述したように、高オクタン価燃料のオクタン価が、１００ＲＯＮ以下９６ＲＯＮ以上であり、低オクタン価燃料のオクタン価が、９６ＲＯＮ未満９１ＲＯＮ以上であるとした場合、９６ＲＯＮ以上であれば、高オクタン価燃料であると判定できる。そして、９６ＲＯＮ未満であれば、低オクタン価燃料であると判定できる。

【0124】

制御セット選択部１１０は、判定された燃料のオクタン価が９６ＲＯＮ以上であった時は、高オクタン価燃料に対応する第１制御セットを選択し、判定された燃料のオクタン価が、９６ＲＯＮ未満であった時は、低オクタン価燃料に対応する第２制御セットを選択する。尚、第３制御セットについては後述する。

【0125】

こうして、燃料のオクタン価を判定すると、ＥＣＵ１０は、選択された制御セットを設定し、それに基づいて、少なくとも、インジェクタ６の燃料噴射時期、点火プラグ２５の点火時期、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３の位相角、排気電動Ｓ－ＶＴ２４の位相角、スワールコントロール弁５６の開度、及び、ＥＧＲ弁５４の開度のそれぞれを制御する。その結果、エンジン１は、使用される燃料のオクタン価に応じて、燃費が最適化される。

【0126】

このように、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、使用されている燃料のオクタン価を判定し、それによって、燃料のオクタン価を検出する。本実施形態では、筒内圧センサＳＷ５は、オクタン価検出装置を構成する。

【0127】

（オクタン価判定の手順）
図７は、ＥＣＵ１０が実行する制御であって、燃料のオクタン価を判定する手順を例示している。ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転中に、筒内圧センサＳＷ５からの計測信号、つまり、燃焼室１７の中の圧力波形の情報を取得する（ステップＳ１）。

【0128】

そして、ＥＣＵ１０は、図３に例示する圧力波形に基づいて、自己着火タイミングθｃｉを算出する（ステップＳ２）。次に、ＥＣＵ１０は、圧力波形に基づいて、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたか否かを判断する（ステップＳ３）。その判断がＮＯの場合、プロセスはリターンする（ステップＳ３でＮＯ）。燃料のオクタン価の判定は、ＳＰＣＣＩ燃焼時のみ、実行可能である（ステップＳ３でＹＥＳ）。

【0129】

ＥＣＵ１０は、充填効率Ｃｅが下限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。図５に例示するように、等価温度上昇量と充填効率との関係において、充填効率Ｃｅが低いと、曲線６０１１－６０１４が互いに近づいてしまう。この場合、燃料のオクタン価を誤判定する恐れがある。

【0130】

そこで、ＥＣＵ１０は、充填効率Ｃｅが下限値よりも小さい場合は、燃料のオクタン価の判定を行わない（ステップＳ４でＮＯ）。オクタン価の判定可能な下限負荷が存在する。ステップＳ４の判断がＹＥＳの場合、プロセスはステップＳ５に進む。このことにより、使用燃料のオクタン価の誤判定が抑制される。

【0131】

ＥＣＵ１０は、前述したように、筒内圧センサＳＷ５の計測信号に基づいて、アシスト熱量Ｑｓａを算出する（ステップＳ５）。そうして、ＥＣＵ１０は、算出されたアシスト熱量Ｑｓａと、自着火タイミングθｃｉとの関係を示す複数の点に基づいて、直線の統計モデルを定める（図６のグラフ１１１参照）。つまり、ＥＣＵ１０は、複数の点に対して直線をフィットさせる（ステップＳ６）。

【0132】

ＥＣＵ１０は、定めた直線の統計モデルに基づいて、当該直線の、特定ＣＡにおける切片である等価温度上昇量を算出する（ステップＳ７）。ＥＣＵ１０は、算出した等価温度上昇量と、メモリ１０２が記憶しているマップ１１２とに基づいて、自着火特性を算出する（ステップＳ８）。そして、自着火特性から、燃料のオクタン価を判定する（ステップＳ９）。

【0133】

このオクタン価の判定ロジックは、ＳＰＣＣＩ燃焼の特性を利用している。混合気がＳＰＣＣＩ燃焼すれば、ＥＣＵ１０は、使用燃料のオクタン価を判定できる。ノッキングが発生しなくても、ＥＣＵ１０は、使用燃料のオクタン価を判定できる。ＥＣＵ１０は、速やかに、使用燃料のオクタン価を判定できる。

【0134】

（エンジン出力を増大させる工夫）
前述したように、ＥＣＵ１０には、高オクタン価燃料に対応した制御セットに、全負荷時にエンジン１が出力できるトルクを増大させるために、燃費よりもトルクを優先した、高トルク出力用の制御セット（第３制御セット）が設定されている。それにより、このエンジン１では、出力可能な最大のトルクが増大するように工夫されている。

【0135】

図８に、このエンジン１の出力性能を例示する。横軸はエンジン回転数であり、縦軸はエンジンが出力するトルクである。図８の各線は、エンジン１で出力可能なトルクの上限、つまり全負荷時において出力可能になるトルクを示している。

【0136】

全負荷時は、新気及び燃料を多量に用いて燃焼が行われる。そのため、燃焼室１７は高温になり、ノッキング等の異常燃焼が発生しやすい。それに対し、燃料はオクタン価が高いほど、異常燃焼を抑制して高いトルクが出力できるから、全負荷時は、低オクタン価燃料よりも高オクタン価燃料の方が有利である。

【0137】

更に、このエンジン１の場合、高オクタン価燃料の中でも、１００ＲＯＮの燃料は、オクタン価が最も高いので、他の高オクタン価燃料よりも有利である。従って、図８に示す、エンジン１で出力可能なトルク、つまりエンジン１が出力できるトルクの最大値（最高出力トルク）を実現するには、使用可能な高オクタン価燃料のうち、オクタン価が最も高い１００ＲＯＮの燃料又は１００ＲＯＮでなくてもそれと実質的に同等の燃料（特定高オクタン価燃料）を使用するのが、最も有効である。

【0138】

尚、特定高オクタン価燃料のオクタン価は、１００ＲＯＮに限らない。使用可能な高オクタン価燃料のオクタン価が１００ＲＯＮよりも高い場合又は低い場合は、特定高オクタン価燃料のオクタン価は、そのオクタン価となる。

【0139】

図８における実線Ｌ１は、第１制御セットにより、特定高オクタン価燃料を使用してＳＰＣＣＩ燃焼を行った場合での最高出力トルクの変化を表している。前述したように、第１制御セットは、高オクタン価燃料に対応した制御セットではあるが、燃費が最適になるように設定されている。そのため、第１制御セットでは、燃費を向上するために、最高出力トルクは、本来出力できる高さよりも低く設定されている。

【0140】

それに対し、図８における破線Ｌ２は、燃費よりもトルクを優先し、特定高オクタン価燃料を使用してＳＰＣＣＩ燃焼を行った場合での最高出力トルクの変化を表している。破線Ｌ２が示す、トルク優先での最高出力トルクは、実線Ｌ１が示す、燃費優先での最高出力トルクよりも、エンジン回転数のほとんどの領域において高くなる。

【0141】

このように、特定高オクタン価燃料を使用し、燃費よりもトルクを優先することで、最高出力トルクを増大させることが可能になる。そこで、このＥＣＵ１０には、エンジン１のエンジン出力を増大させるため、特定高オクタン価燃料用に、高トルクの出力に特化した制御セット（第３制御セット）が設定されている。

【0142】

（第３制御セット）
このエンジン１は、前述したように、全負荷を含む所定の高負荷運転領域において、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。従って、エンジン１は、全負荷時には、最高出力トルクに沿った運転領域（全負荷運転領域）で、最高出力トルク又はそれと同等の高いトルクを出力するために、燃焼室１７に、より多くの新気及び燃料を導入し、それによってＳＰＣＣＩ燃焼を行う。

【0143】

すなわち、全負荷運転領域では、目標とする量の燃料が噴射されるように、インジェクタ６の制御が行われる。全負荷運転領域ではまた、目標とする量の新気が導入されるように、過給機４４をオン又はオフした状態で、スロットル弁４３の開度の制御が行われる。更に、全負荷運転領域では、異常燃焼を抑制してＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼安定性を確保するために、燃焼室１７にＥＧＲガスを導入し、ＥＧＲ率を調整する制御が行われる。

【0144】

ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラー５３で冷却された後、燃焼室１７に導入される。そのため、ＥＧＲガスを多量に導入してＥＧＲ率を高めても、燃焼室１７の温度上昇を抑制できる。ＥＧＲガスは、比熱の大きい不活性ガスである。そのため、新気の量が増えても、ＥＧＲガスにより、相対的に燃焼室１７の混合気の酸素濃度を低下させることができ、混合気の燃焼温度を下げることができる。従って、ＥＧＲ率の調整により、異常燃焼を抑制しながらＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼安定性を確保することができる。

【0145】

全負荷運転領域ではまた、ＥＣＵ１０による点火プラグ２５の制御により、点火タイミングを遅角させる制御も行われる。点火タイミングを遅角側に調整することで、異常燃焼の発生を抑制できる。ＥＣＵ１０は、全負荷運転領域において、ＥＧＲ率及び点火タイミングの調整を組み合わせることにより、異常燃焼を抑制しながら安定したＳＰＣＣＩ燃焼を実現させている。

【0146】

全負荷運転領域での燃料の噴射量は、最高出力トルクを目標に設定される。その際、第１制御セットでは、燃費の向上を図るため、エンジン１が本来出力できるトルクよりも低いトルクが、最高出力トルクとして設定されている（図８の実線Ｌ１参照）。従って、全負荷運転領域での燃料の噴射量もそれに応じて設定されている。

【0147】

それに対し、このＥＣＵ１０には、高オクタン価燃料に対応した制御セットにおいて、第１制御セットとは別に、特定高オクタン価燃料用に、燃費よりもトルクを優先した、特別の制御セット（第３制御セット）が設定されている。第３制御セットでは、トルクの向上を図るため、第１制御セットよりも高いトルクが、最高出力トルクとして設定されている（図８の破線Ｌ２参照）。従って、燃料の噴射量もそれに応じて多く設定される。

【0148】

新気量と共に燃料の噴射量も多くなると、燃焼熱が多くなるので、燃焼室１７の温度が高くなる。その結果、ノッキング等の異常燃焼が発生しやすくなる。そこで、第３制御セットでは、異常燃焼の抑制とエンジントルクの向上とを両立させるために、第２制御セットと比べて、特にＥＧＲ率の調整内容が変更されている。

【0149】

図９に、第１制御セットが含むＥＧＲ率マップ（第１ＥＧＲ率マップ）と、第３制御セットが含むＥＧＲ率マップ（第３ＥＧＲ率マップ）とを、簡略化して示す。図９の上段の図が第１ＥＧＲ率マップであり、図９の下段の図が第３ＥＧＲ率マップである。第１ＥＧＲ率マップ及び第３ＥＧＲ率マップは、いずれもエンジン回転数と充填効率Ｃｅによって規定されている。

【0150】

これらＥＧＲ率マップでは、個々のエンジン回転数と個々の充填効率Ｃｅに対応したセル毎にＥＧＲ率が設定されている。尚、図示はしないが、低オクタン価燃料に対応した第２制御セットにおいても、これらＥＧＲ率マップと同様のＥＧＲ率マップ（第２ＥＧＲ率マップ）が含まれている。

【0151】

第１ＥＧＲ率マップと第３ＥＧＲ率マップとを比較した場合、図９においてＲ２’で示す、第３ＥＧＲ率マップにおける充填効率Ｃｅが大きくその上限に沿った範囲、つまりトルクが高くその上限に沿った範囲（全負荷運転領域に相当する範囲）の各ＥＧＲ率は、図９においてＲ２で示す、第１ＥＧＲ率マップにおける全負荷運転領域に相当する範囲の各ＥＧＲ率よりも、それぞれ低い値が設定されている（Ｒ２＞Ｒ２’）。

【0152】

そして、図９においてＲ１で示す、Ｒ２及びＲ２’以外の範囲に設定されている各ＥＧＲ率は、第１ＥＧＲ率マップと第３ＥＧＲ率マップとで、いずれも同じ値となっている。

【0153】

それにより、エンジン１が、特定高オクタン価燃料を使用して全負荷運転領域で運転する場合には、他の高オクタン価燃料を使用して全負荷運転領域で運転する場合と比べて、ＥＧＲ率が低下するように調整される。

【0154】

図１０に、全負荷時における、高オクタン価燃料に対応した第１ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率、低オクタン価燃料に対応した第２ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率、及び、特定高オクタン価燃料に対応した第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率を、エンジン回転数別に例示する。

【0155】

前述したように、全負荷時における第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率は、全負荷時における第１ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率よりも低い値となっている。

【0156】

ＥＧＲ率を低下、つまり、燃焼室１７に導入するＥＧＲガス量を減少させることで、相対的に、燃焼室１７に導入する新気量を増加させることができる。新気量の増加に伴い、空燃比を理論空燃比又はほぼ理論空燃比に維持した状態で、燃料の噴射量を増加させることができる。適切な空燃比を維持した状態で新気量及び燃料の噴射量が増大することで、高いエンジントルクが出力できる。

【0157】

そして、異常燃焼の抑制に優れるという、特定高オクタン価燃料の特性と共に、燃料の噴射量が増加すれば、その気化熱によって燃焼室１７の温度上昇の抑制が可能になる。従って、ノッキングの発生を効果的に抑制できる。そして、ノッキングの発生の効果的な抑制により、ノッキングの発生を回避するために遅角されていた点火タイミングを進角することが可能になる。点火タイミングが進角すれば、より適切な燃焼が行われるので、更にトルクを向上できる。

【0158】

その結果、異常燃焼の抑制とトルクの向上とを両立させることが可能になり、エンジン１は、そのエンジン性能を充分に発揮できるようになる。

【0159】

一方、エンジン負荷が全負荷よりも低い時、詳細には、全負荷運転領域以外の運転領域でエンジンが運転する時は、特定高オクタン価燃料であっても、ＥＧＲ率は低下せず、他の高オクタン価燃料と同じＥＧＲ率に調整される（図９の範囲Ｒ１参照）。

【0160】

すなわち、特定高オクタン価燃料であっても、高いトルクが最も要求される全負荷運転領域のみで、燃費よりもトルクを優先した燃焼制御を行う。それにより、最高出力トルクを効率的に増大させることができる。そして、特定高オクタン価燃料であっても、全負荷運転領域以外では、他の高オクタン価燃料と同様に、トルクよりも燃費を優先した燃焼制御を行う。それにより、燃費の低下を抑制できる。

【0161】

従って、このエンジン１では、優れた燃費を確保しながら、従来の出力範囲を超える高トルクを効率的に実現できる。

【0162】

次に、全負荷時における第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率を、全負荷時における第２ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率、つまり低オクタン価燃料に対応したＥＧＲ率と比較する。

【0163】

図１０に示すように、全負荷時における第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率は、所定の回転数ｒ１以下の回転領域（低回転領域）では、全負荷時における第２ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率よりも低く設定されている。

【0164】

低オクタン価燃料は、高オクタン価燃料よりもオクタン価が低い。従って、全負荷運転領域では、高オクタン価燃料に比べて、異常燃焼が発生しやすい。特定高オクタン価燃料と比べれば、その差は、より顕著である。

【0165】

そのため、前述したように、第１制御セット及び第３制御セットの空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比とされているのに対し、第２制御セットの空燃比は、異常燃焼を抑制するために、リッチ化されている。

【0166】

全負荷運転領域では、燃焼室１７が高温になるので、異常燃焼が発生しやすい。特に、エンジン回転数の低い低回転領域では、点火前に自着火しやすくなるため、プリイグニッションが発生しやすい。プリイグニッションが発生すると、ＳＰＣＣＩ燃焼が行えない。

【0167】

そのため、エンジン１が、全負荷運転領域における前述した低回転領域において、低オクタン価燃料を用いて運転するときには、ＥＣＵ１０は、空燃比のリッチ化に加え、ＥＧＲ率を高めて、燃焼室１７へのＥＧＲガスの導入量を増加させる制御を行う。それにより、安定したＳＰＣＣＩ燃焼を実現させている。

【0168】

対して、特定高オクタン価燃料は、異常燃焼の抑制性能に優れるため、全負荷運転領域における前述した低回転領域において運転するときにおいても、空燃比のリッチ化をしなくても、プリイグニッションの発生を抑制できる。従って、安定したＳＰＣＣＩ燃焼を実現できる。ＥＣＵ１０は、空燃比を理論空燃比又はほぼ理論空燃比に設定し、ＥＧＲ率を第１ＥＧＲ率マップから低下させた状態で、制御を行う。

【0169】

それにより、全負荷時における第３ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率は、前述した低回転領域において、全負荷時における第２ＥＧＲ率マップのＥＧＲ率よりも低く設定されている。

【0170】

（トルクの向上に関する燃焼制御）
図１１に、トルクの向上に関連して、ＥＣＵ１０が行うエンジン１の燃焼制御の一例を示す。

【0171】

エンジン１は、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料の両方が使用できる。この例示では、高オクタン価燃料のオクタン価を、１００ＲＯＮ以下９６ＲＯＮ以上とし、低オクタン価燃料のオクタン価を、９６ＲＯＮ未満９１ＲＯＮ以上とする。そして、特定高オクタン価燃料のオクタン価は１００ＲＯＮとする。従って、この例示では、９６ＲＯＮが第１オクタン価に相当し、１００ＲＯＮが第２オクタン価に相当する。

【0172】

ＥＣＵ１０は、各種のセンサＳＷ１－ＳＷ１１が出力する計測信号を読み込む（ステップＳ１１）。

【0173】

ＥＣＵ１０は、少なくとも、アクセル開度センサＳＷ８から入力される計測信号に基づいて、エンジン１に出力が要求されるトルクを検出する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ１０はまた、クランク角センサＳＷ７から入力される計測信号に基づいて、エンジン回転数を検出する。

【0174】

それにより、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転が全負荷運転領域にあるか否か、つまり、出力が要求されるトルクが全負荷であるかどうかの判断が可能になる。

【0175】

そして、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ５から出力される計測信号に基づいて、燃料のオクタン価を検出する（ステップＳ１３）。具体的には、ＥＣＵ１０は、前述したオクタン価判定の手順に従ってオクタン価を判定する。

【0176】

ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価が１００ＲＯＮか否か、つまり、使用されている燃料は特定高オクタン価燃料であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

【0177】

このとき、ＥＣＵ１０は、１００ＲＯＮのオクタン価を判定するために、連続して複数回、オクタン価の検出を行う。例えば、ＥＣＵ１０は、図７に示したステップＳ１～ステップＳ９の処理を繰り返し行うことにより、連続して複数のオクタン価を検出する。ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる度にオクタン価を検出できるので、検出回数が多くても短時間で行える。

【0178】

そして、例えば９９．５ＲＯＮ等、所定の基準オクタン価以上のオクタン価が、例えば３００回以上等、所定の基準回数以上検出された場合に、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価は１００ＲＯＮであると判定する。オクタン価が１００ＲＯＮであると確実に検出できるので、１００ＲＯＮに特化した最適な条件で燃焼させることができ、異常燃焼を精度高く抑制できる。尚、基準オクタン価及び基準回数は、メモリ１０２に記憶されている。

【0179】

その結果、燃料のオクタン価が１００ＲＯＮであると判定された場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、制御セットを、第３ＥＧＲ率マップを含む第３制御セットに設定する（ステップＳ１５）。

【0180】

一方、燃料のオクタン価が１００ＲＯＮであると判定されない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価が９６ＲＯＮ以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。

【0181】

ＥＣＵ１０は、燃料のオクタン価は９６ＲＯＮ以上である、つまり使用されている燃料は高オクタン価燃料であると判定した場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御セットを、第１ＥＧＲ率マップを含む第１制御セットに設定する（ステップＳ１７）。

【0182】

一方、ＥＣＵ１０は、検燃料のオクタン価は９６ＲＯＮ未満である、つまり使用されている燃料は低オクタン価燃料であると判定した場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、制御セットを、第２ＥＧＲ率マップを含む第２制御セットに設定する（ステップＳ１８）。

【0183】

ＥＣＵ１０は、設定した各制御セットに基づいて、ＥＧＲ弁５４、スロットル弁４３、及び、インジェクタ６を制御する（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１）。

【0184】

例えば、第１制御セットが設定された場合には、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態と第１制御セットとに基づいて、ＥＧＲ弁５４、スロットル弁４３、及び、インジェクタ６を制御する。それにより、異常燃焼の抑制と共に、燃費が最適になるよう、燃焼室１７に導入される新気量、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ率が、高オクタン価燃料に対応して調整される。

【0185】

第２制御セットが設定された場合には、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態と第２制御セットとに基づいて、ＥＧＲ弁５４、スロットル弁４３、及び、インジェクタ６を制御する。それにより、異常燃焼の抑制と共に、燃費が最適になるよう、焼室１７に導入される新気量、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ率が、低オクタン価燃料に対応して調整される。

【0186】

第３制御セットが設定された場合においても、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態と第３制御セットとに基づいて、ＥＧＲ弁５４、スロットル弁４３、及び、インジェクタ６を制御する。それにより、焼室１７に導入される新気量、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ率が、１００ＲＯＮの燃料に対応して調整される。

【0187】

特に、エンジン１が全負荷運転領域で運転している時に、第３制御セットが設定された場合には、第３ＥＧＲ率マップに従って、ＥＣＵ１０は、第１ＥＧＲ率マップに設定されているＥＧＲ率よりも低いＥＧＲ率に調整する（図９の範囲Ｒ２及びＲ２’参照）。

【0188】

それにより、燃焼室１７に導入されるＥＧＲガス量が減少するので、ＥＣＵ１０は、燃焼室１７に導入する新気量を増加させる。新気量の増加に併せて、ＥＣＵ１０は、適切な空燃比を維持した状態で、燃料の噴射量を増加させる。ＥＣＵ１０はまた、適宜、ノッキングの発生を回避するために遅角されていた点火タイミングを進角させる制御を行う。その結果、エンジン１の最高出力トルクが増大する。

【0189】

また、エンジン１が全負荷運転領域以外の運転領域で運転している時に、第３制御セットが設定された場合には、第３ＥＧＲ率マップに従って、ＥＣＵ１０は、第１ＥＧＲ率マップに設定されているＥＧＲ率と同じＥＧＲ率に調整する（図９の範囲Ｒ１参照）。

【0190】

それにより、全負荷運転領域以外の広い運転領域では、他の高オクタン価燃料と同様に、トルクよりも燃費を優先した燃焼制御が行われる。その結果、燃費の低下を抑制できる。

【0191】

従って、このエンジンの制御装置によれば、異常燃焼の抑制とトルクの向上とが両立できる。また、優れた燃費を確保しながら、従来の出力範囲を超える高トルクが出力できる。エンジン１は、エンジン性能を充分に発揮できるようになる。

【0192】

すなわち、本実施形態において開示するエンジンの制御装置（ＥＣＵ１０）は、高オクタン価の燃料（オクタン価が１００ＲＯＮ以下９６ＲＯＮ以上の燃料）及びこの高オクタン価の燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価の燃料（オクタン価が９６ＲＯＮ未満９１ＲＯＮ以上の燃料）の双方の使用が可能なエンジン１と、燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出装置（筒内圧センサＳＷ５）と、エンジン１に出力が要求されるエンジン負荷（トルク）を検出するエンジン負荷検出装置（アクセル開度センサＳＷ８）と、エンジン１の燃焼室１７にＥＧＲガスの供給が可能なＥＧＲ装置（ＥＧＲ弁５４）とを備える。

【0193】

そして、エンジンの制御装置は、オクタン価検出装置及びエンジン負荷検出装置の各々の検出値に基づいてＥＧＲ装置を制御し、それによってＥＧＲ率を調整する。

【0194】

エンジンの制御装置はまた、所定の第１オクタン価（９６ＲＯＮ）以上のオクタン価が検出された場合には、高オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整し、第１オクタン価よりも低いオクタン価が検出された場合には、低オクタン価の燃料に対応したＥＧＲ率となるように調整する。エンジンの制御装置は更に、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に、第１オクタン価よりも高い所定の第２オクタン価（１００ＲＯＮ）が検出された場合には、第１オクタン価以上のオクタン価が検出されて調整されるＥＧＲ率に対して、ＥＧＲ率を低下させる。

【0195】

このエンジンの制御装置ではまた、検出されるエンジン負荷が全負荷よりも低い時は、第２オクタン価が検出された場合でもＥＧＲ率を低下させない。

【0196】

エンジンの制御装置ではまた、第２オクタン価の検出によって低く設定されるＥＧＲ率は、検出されるエンジン負荷が全負荷である時に低オクタン価の燃料に対応するように調整されるＥＧＲ率よりも、少なくともエンジン１の所定の低回転領域において低く設定されている。

【0197】

このエンジンの制御装置ではまた、燃焼室１７に形成される混合気が点火され、それによって、一部の混合気が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部分自己着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が、エンジン１で行われ、混合気に点火してから未燃混合気が自己着火するまでの間に燃焼室１７で発生する熱量に基づいて、オクタン価検出装置がオクタン価を検出する。

【0198】

尚、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。ここに開示するエンジンの制御装置は、混合気に点火を行う様々な構成のエンジンに適用可能である。

【0199】

例えば、開示するエンジンの制御装置は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンへの適用が好ましいが、必須ではない。オクタン価検出装置も例示である。例えば、燃料供給システムにオクタン価の検出が可能なセンサを設置し、インジェクタ６に供給する燃料のオクタン価を直接検出するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0200】

１ エンジン
１０ ＥＣＵ（制御装置）
１７ 燃焼室
６ インジェクタ
５４ ＥＧＲ弁（ＥＧＲ装置）
ＳＷ５ 筒内圧センサ（オクタン価検出装置）
ＳＷ８ アクセル開度センサ（エンジン負荷検出装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】