JP2018096215A

JP2018096215A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2018096215A
Application number: JP2016238685A
Authority: JP
Inventors: 山田　諒; Makoto Yamada; 諒山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】オゾン供給装置が故障したときであっても、失火等の発生を抑制しつつ、燃焼騒音の増大を抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁３１、点火プラグ１６及びオゾン供給装置を制御する制御部を備える。制御部は、燃料噴射弁からメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる。また、制御部は、故障診断部によりオゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態がオゾン供給領域内にある場合、燃焼安定性が低いときには、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期を進角させると共に着火アシスト燃料の噴射割合を増大させ、燃焼騒音が大きいときには、着火アシスト燃料の噴射割合を増大させると共に着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期は変更しない。【選択図】図１６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来から、予混合圧縮自着火燃焼を行う内燃機関が知られている。斯かる内燃機関では、混合気の安定した自着火を実現するために、燃焼室内にオゾンを供給することが提案されている。

また、斯かる内燃機関では、燃焼室内にオゾンを供給するオゾン供給装置が故障すると、燃焼室における混合気の自着火が安定して発生しなくなり、熱効率低下や失火等が発生する。そこで、オゾン供給装置が故障した場合には、予混合圧縮自着火燃焼を維持すべく、目標空燃比をリッチ側に変更することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１６９６６４号公報特開２００７−２６３０６５号公報

ところで、予混合圧縮自着火燃焼における燃焼騒音を低減するために、オゾン供給装置から燃焼室にオゾンを供給することが提案されている。具体的な手法としては、例えば、燃焼室内にオゾンを層状に供給することが挙げられる。これにより、オゾン濃度の高い領域では混合気が早期に自着火し、オゾン濃度の低い領域ではこれよりも遅く混合気が自着火するため、燃焼室内での混合気の自着火時期が分散し、その結果、燃焼騒音が低減されることになる。

これに対して、オゾン供給装置が故障した場合、燃焼室内での混合気の自着火時期が分散されなくなり、燃焼騒音が増大する。また、特許文献１のようにオゾン供給装置の故障時に目標空燃比をリッチ側に変更しても自着火時期は分散せず、よって燃焼騒音の増大を抑制することはできない。

本発明は、斯かる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オゾン供給装置が故障したときであっても、失火等の発生を抑制しつつ、燃焼騒音の増大を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

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、その要旨は以下のとおりである。

（１）燃焼室内に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、燃焼室内に直接的に又は間接的にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、燃焼安定性を表すパラメータの値を検出する燃焼安定性検出部と、燃焼騒音を表すパラメータの値を検出する燃焼騒音検出部と、前記オゾン供給装置の故障診断を行う故障診断部と、前記燃料噴射弁、前記点火プラグ及び前記オゾン供給装置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記燃料噴射弁からメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、前記着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に該火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように前記メイン燃料及び前記着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに前記点火プラグによる点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であり、前記制御部は、機関運転状態が所定のオゾン供給領域内にあるときには前記オゾン供給装置からオゾンを供給させ、前記制御部は、前記故障診断部により前記オゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態が前記オゾン供給領域内にある場合には、前記燃焼安定性検出部によって検出された燃焼安定性を表すパラメータの値が所定の第１閾値よりも不安定側の値であるときには、該第１閾値よりも安定側の値であるときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火時期を進角させると共に総燃料噴射量に対する前記着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させ、前記制御部は、前記故障診断部により前記オゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態が前記オゾン供給領域内にある場合には、前記燃焼騒音検出部によって検出された燃焼騒音を表すパラメータの値が所定の第２閾値よりも騒音が大きい側の値であるときには、該第２閾値よりも騒音が小さい側の値であるときに比べて、総燃料噴射量に対する前記着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させると共に前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火時期は変更しない、内燃機関の制御装置。

本発明によれば、オゾン供給装置が故障したときであっても、失火等の発生を抑制しつつ、燃焼騒音の増大を抑制することができる内燃機関の制御装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関全体の概略図である。図２は、機関本体の断面図である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、内燃機関の気筒をシリンダヘッド側から見た概略図である。図４は、各運転モードでの運転が行われる運転領域を示す図である。図５Ａ及び図５Ｂは、吸気弁及び排気弁のリフト量の推移を示す図である。図６は、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合における、クランク角と、燃料噴射量、点火時期及び熱発生率との関係を示す図である。図７は、燃焼室内において空間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給した場合における、クランク角と熱発生率との関係を示した図である。図８は、オゾン供給装置からのオゾン供給を伴う基本的な燃焼制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図９は、オゾン供給装置が故障した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。図１０は、オゾン供給装置が故障したことによって燃焼騒音を十分に低減させることができなくなった場合等における、クランク角と熱発生率との関係を示した図である。図１１は、オゾン供給装置が故障したことによって予混合気が圧縮自着火燃焼せずに失火した場合等における、クランク角と熱発生率との関係を示した図である。図１２は、ＩＭＥＰのＣＯＶの値から第１閾値を減算したΔＣＯＶと、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期の進角側補正量との関係を示す図である。図１３は、ＩＭＥＰのＣＯＶの値から第１閾値を減算したΔＣＯＶと、着火アシスト噴射割合の増加側補正量との関係を示す図である。図１４は、ＣＮＬの値から第２閾値を減算したΔＣＮＬと、着火アシスト噴射割合の増加側補正量との関係を示す図である。図１５は、着火アシスト燃料の噴射量や噴射時期及び点火時期の補正制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１６は、オゾン供給装置が故障しているときに行われる故障時制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１７は、オゾン供給装置が故障せずに正常に作動しているときに行われる正常時制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

≪内燃機関全体の説明≫
まず、図１から図３Ａを参照して本発明の実施形態に係る制御装置が用いられる内燃機関１の構成について説明する。図１は、ガソリンを燃料とする内燃機関１の概略的な構成図である。図２は、内燃機関１の機関本体１０の概略的な断面図である。図３Ａは、気筒１１をシリンダヘッド側から見た概略的な透視図である。

図１及び図２に示したように、内燃機関１は、機関本体１０、可変動弁機構２０、燃料供給装置３０、吸気系４０、排気系５０、ＥＧＲ機構６０、及び制御装置７０を備える。

機関本体１０は、複数の気筒１１が形成されたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とを備える。各気筒１１内には、各気筒１１内を往復運動するピストン１４が配置されている。ピストン１４とシリンダヘッド１３との間の気筒１１内には混合気が燃焼する燃焼室１５が形成されている。シリンダヘッド１３には、各気筒１１の中央付近において、燃焼室１５内の混合気に点火するための点火プラグ１６が設けられている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート１７及び排気ポート１８が形成されている。これら吸気ポート１７及び排気ポート１８は各気筒１１の燃焼室１５に連通している。燃焼室１５と吸気ポート１７との間には吸気弁２１が配置されて、この吸気弁２１が吸気ポート１７を開閉する。同様に、燃焼室１５と排気ポート１８との間には排気弁２２が配置されて、この排気弁２２が排気ポート１８を開閉する。

可変動弁機構２０は、各気筒の吸気弁２１を開閉駆動する吸気可変動弁機構２３と、各気筒の排気弁２２を開閉駆動する排気可変動弁機構２４とを備える。吸気可変動弁機構２３は、吸気弁２１の開弁時期、閉弁時期やリフト量を制御可能である。同様に、排気可変動弁機構２４は、排気弁２２の開弁時期、閉弁時期やリフト量を制御可能である。これら可変動弁機構２３、２４は、電磁アクチュエータによって吸気弁２１や排気弁２２を開閉駆動することで開弁時期等を変更するように構成されている。或いは、これら可変動弁機構２３、２４は、油圧等によって、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変更したり、カムプロフィールを変更したりすることで開弁時期等を変更するように構成されてもよい。

燃料供給装置３０は、燃料噴射弁３１、デリバリパイプ３２、燃料供給管３３、燃料ポンプ３４、及び燃料タンク３５を備える。燃料噴射弁３１は、各気筒１１の燃焼室１５内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド１３に配置されている。特に、本実施形態では、燃料噴射弁３１は、点火プラグ１６の電極部が燃料噴射弁３１からの燃料噴射領域Ｘ又はその近傍に位置するように、点火プラグ１６に隣接して各気筒１１の中央近傍に配置されている。

燃料噴射弁３１は、デリバリパイプ３２及び燃料供給管３３を介して燃料タンク３５に連結されている。燃料供給管３３には、燃料タンク３５内の燃料を圧送する燃料ポンプ３４が配置される。燃料ポンプ３４によって圧送された燃料は、燃料供給管３３を介してデリバリパイプ３２に供給され、燃料噴射弁３１が開弁されるのに伴って燃料噴射弁３１から燃焼室１５内に直接噴射される。

吸気系４０は、吸気枝管４１、サージタンク４２、吸気管４３、エアクリーナ４４、排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ４５、及びスロットル弁４６を備える。各気筒１１の吸気ポート１７はそれぞれ対応する吸気枝管４１を介してサージタンク４２に連通しており、サージタンク４２は吸気管４３を介してエアクリーナ４４に連通している。吸気管４３には、吸気管４３内を流通する吸入空気を圧縮して吐出する排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａと、コンプレッサ５ａによって圧縮された空気を冷却するインタークーラ４５とが設けられている。インタークーラ４５は、吸入空気の流れ方向においてコンプレッサ５ａの下流側に配置されている。スロットル弁４６は、インタークーラ４５とサージタンク４２との間の吸気管４３内に配置されている。スロットル弁４６は、スロットル弁駆動アクチュエータ４７によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。なお、吸気ポート１７、吸気枝管４１、サージタンク４２、及び吸気管４３は、燃焼室１５に吸気ガスを供給する吸気通路を形成する。

排気系５０は、排気マニホルド５１、排気管５２、排気ターボチャージャ５のタービン５ｂ、及び排気後処理装置５３を備える。各気筒１１の排気ポート１８は、排気マニホルド５１に連通しており、排気マニホルド５１は排気管５２に連通している。排気管５２には、排気ターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。タービン５ｂは、排気ガスのエネルギによって回転駆動せしめられる。排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａとタービン５ｂとは回転軸によって接続されており、タービン５ｂが回転駆動せしめられると、これに伴ってコンプレッサ５ａが回転し、よって吸入空気が圧縮せしめられる。また、排気管５２にはタービン５ｂの排気流れ方向下流側において排気後処理装置５３が設けられている。排気後処理装置５３は、排気ガスを浄化した上で外気中に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。なお、排気ポート１８、排気マニホルド５１、及び排気管５２は、燃焼室１５から排気ガスを排出する排気通路を形成する。

ＥＧＲ機構６０は、ＥＧＲ管６１と、ＥＧＲ制御弁６２と、ＥＧＲクーラ６３とを備える。ＥＧＲ管６１は、排気マニホルド５１とサージタンク４２とに連結され、これらを互いに連通させる。ＥＧＲ管６１には、ＥＧＲ管６１内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６３が設けられている。加えて、ＥＧＲ管６１には、ＥＧＲ管６１によって形成されるＥＧＲ通路の開口面積を変更することができるＥＧＲ制御弁６２が設けられている。ＥＧＲ制御弁６２の開度を制御することによって、排気マニホルド５１からサージタンク４２へ還流させるＥＧＲガスの流量が調整される。

制御装置７０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７１及び各種センサを備える。ＥＣＵ７１は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス７２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７５、入力ポート７６、及び出力ポート７７を備える。

シリンダヘッド１３には、各気筒１１内の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサ８１が配置される。また、デリバリパイプ３２には、デリバリパイプ３２内の燃料の圧力、すなわち燃料噴射弁３１から気筒１１内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するための燃圧センサ８２が設けられている。吸気管４３には、排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａの吸気流れ方向上流側に、吸気管４３内を流れる空気の流量を検出するエアフロメータ８３が設けられている。スロットル弁４６には、その開度（スロットル開度）を検出するためのスロットル開度センサ８４が設けられている。加えて、サージタンク４２には、サージタンク４２内の吸気ガスの圧力、すなわち気筒１１内に吸入される吸気ガスの圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ８５が設けられている。さらに、サージタンク４２には、サージタンク４２内の吸気ガスの温度、すなわち気筒１１内に吸入される吸気ガスの温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ８６が設けられている。これら、筒内圧センサ８１、燃圧センサ８２、エアフロメータ８３、スロットル開度センサ８４、吸気圧センサ８５及び吸気温センサ８６の出力は、対応するＡＤ変換器７８を介して入力ポート７６に入力される。

また、アクセルペダル８７にはアクセルペダル８７の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ８８が接続され、負荷センサ８８の出力電圧は対応するＡＤ変換器７８を介して入力ポート７６に入力される。したがって、本実施形態では、アクセルペダル８７の踏み込み量が機関負荷として用いられる。クランク角センサ８９は例えば機関本体１０のクランクシャフトが例えば１５度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７６に入力される。ＣＰＵ７５ではこのクランク角センサ８９の出力パルスから機関回転速度が計算される。

一方、ＥＣＵ７１の出力ポート７７は、対応する駆動回路７９を介して、内燃機関１の運転を制御する各アクチュエータに接続される。図１及び図２に示した例では、出力ポート７７は、点火プラグ１６、吸気可変動弁機構２３、排気可変動弁機構２４、燃料噴射弁３１、燃料ポンプ３４、スロットル弁駆動アクチュエータ４７、及びＥＧＲ制御弁６２に接続されている。ＥＣＵ７１は、これらアクチュエータを制御する制御信号を出力ポート７７から出力して、内燃機関１の運転を制御する。

≪オゾン供給装置の説明≫
加えて、本実施形態に係る内燃機関１は、図１及び図３Ａに示すように、シリンダヘッド１３に設けられた放電プラグ９１を備える。放電プラグ９１は、各気筒１１の燃焼室１５に臨むように各気筒１１にそれぞれ一つずつ設けられており、放電（無声放電やコロナ放電、ストリーマ放電等）によって燃焼室１５内の酸素をオゾンに変換して、燃焼室１５内にオゾンを供給する。したがって、放電プラグ９１は、燃焼室１５内にオゾンを供給するオゾン供給装置として機能する。放電プラグ９１は、対応する駆動回路７９を介して、ＥＣＵ７１の出力ポート７７に接続される。したがって、放電プラグ９１は、ＥＣＵ７１によって制御される。

本実施形態では、図３Ａに示すように、放電プラグ９１は、気筒１１の中心に対して偏りをもって配置される。加えて、放電プラグ９１は、各気筒１１の燃焼室１５に連通する二つの吸気ポート１７のうちの一方の吸気ポートの燃焼室１５への開口部（以下、「燃焼室開口部」という）１７ａと、各気筒１１の燃焼室１５に連通する二つの排気ポート１８のうち一方の排気ポート（前記一方の吸気ポートに対応する側に配置された排気ポート）の燃焼室開口部１８ａとの間に配置されている。また、本実施形態では、吸気ポート１７の一方の燃焼室開口部１７ａから吸入された吸気ガスと他方の燃焼室開口部１７ｂから吸入された吸気ガスとが燃焼室１５内で混合しにくくなるように、各燃焼室開口部１７ａ、１７ｂから吸入された吸気ガスがそれぞれ燃焼室１５内でタンブル流を起こすように吸気ポート１７が形成されている。

吸気ポート１７及び放電プラグ９１をこのように構成することで、放電プラグ９１によって供給されるオゾンに燃焼室１５内で空間的に濃度差を生じさせることができる。すなわち、放電プラグ９１によって吸気行程中にオゾンを生成すると、吸気ポート１７の一方の燃焼室開口部１７ａから吸入された吸気ガス（図３Ａにおいて気筒１１の右側の領域に存在する吸気ガス）中のオゾン濃度を、吸気ポート１７の他方の燃焼室開口部１７ｂから吸入された吸気ガス（図３Ａにおいて気筒１１の左側の領域に存在する吸気ガス）中のオゾン濃度よりも高くすることができる。

なお、燃焼室１５内で空間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給する方法は、上述したような方法に限られるものではない。例えば図３Ｂに示したように、主に一方の燃焼室開口部１７ａから燃焼室１５内に吸入される吸気ガスにオゾンが含まれるように、各気筒１１の燃焼室１５に連通する二つの吸気ポート１７のうち一方の吸気ポートのみに放電プラグ９１を設けても良い。また図３Ｃに示したように、両方の燃焼室開口部１７ａ及び燃焼室開口部１７ｂから燃焼室１５内にそれぞれ吸入される吸気ガスにオゾンが含まれるように、各気筒１１の燃焼室１５に連通する二つの吸気ポート１７のそれぞれに一つの放電プラグ９１を設け、各放電プラグ９１によるオゾンの生成量を異ならせるようにしても良い。

また図示はしないが、オゾン供給装置は、予め生成しておいたオゾンをオゾン噴射弁等によって燃焼室１５内又は吸気ポート１７内に噴射するように構成されてもよい。この場合も、燃焼室１５内で空間的に濃度差が生じるようにオゾン噴射弁からオゾンが噴射される。いずれにせよ、オゾン供給装置は、燃焼室内に直接的又は間接的にオゾンを供給することができれば、如何なる態様で構成されてもよい。

≪制御装置の機能の説明≫
次に、上述したように構成された制御装置７０の機能について説明する。制御装置７０は、燃焼安定性検出部と、燃焼騒音検出部と、故障診断部と、制御部とを備える。

燃焼安定性検出部は、燃焼室１５内での混合気の燃焼安定性を表すパラメータの値を検出する。本実施形態では、燃焼安定性検出部は、筒内圧センサ８１及びＥＣＵ７１によって構成される。具体的には、本実施形態では、燃焼安定性検出部は、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて図示平均有効圧（Indicated Mean Effective Pressure。以下、「ＩＭＥＰ」という）を算出すると共に、算出されたＩＭＥＰの変動率としてＣＯＶ（Coefficient of Variance）を算出する。ＣＯＶは、例えば、複数サイクルにおけるＩＭＥＰの標準偏差σと、当該複数サイクルにおけるＩＭＥＰの平均値μから、下記式（１）に基づいて算出される。
ＣＯＶ＝σ／μ×１００［％］ …（１）

このように算出されるＣＯＶは、混合気の燃焼安定性を示しており、ＣＯＶの値が小さいほど燃焼安定性が高いことを示している。したがって、ＣＯＶの値が所定の閾値（例えば、３％）よりも小さいときには、ＣＯＶの値は所定の閾値よりも安定側の値であるということができる。この場合、閾値を適切に設定すれば、混合気の燃焼安定性は高く、混合気が燃焼せずに失火してしまう可能性は低いといえる。一方、ＣＯＶの値が上記所定の閾値よりも大きいときには、ＣＯＶの値は所定の閾値よりも不安定側の値であるといえる。この場合、閾値を適切に設定すれば、混合気の燃焼安定性は低く、混合気が燃焼せずに失火してしまう可能性は高いといえる。

なお、本実施形態では、混合気の燃焼安定性を表すパラメータとして、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて算出されたＩＭＥＰのＣＯＶが用いられている。しかしながら、混合気の燃焼安定性を表すパラメータとして、必ずしもＩＭＥＰのＣＯＶを用いる必要はなく、別のパラメータを用いてもよい。別のパラメータの具体的な例としては、例えば、燃焼室から排出される排気ガスの温度、圧力及び空燃比等のサイクル間でのバラツキ等が挙げられる。

燃焼騒音検出部は、燃焼室１５内で発生した燃焼による燃焼騒音を表すパラメータの値を検出する。本実施形態では、燃焼騒音検出部は、筒内圧センサ８１及びＥＣＵ７１によって構成される。具体的には、本実施形態では、燃焼騒音検出部は、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいてＣＰＬ（Cylinder Pressure Level）を算出すると共に、算出されたＣＰＬと機関本体１０の構造減衰量から燃焼騒音レベル（Combustion Noise Level。以下、「ＣＮＬ」という）を算出する。

このように算出されるＣＮＬは、燃焼室１５内で発生した燃焼による燃焼騒音を示しており、ＣＮＬの値が小さいほど燃焼騒音が小さいことを示している。したがって、ＣＮＬの値が所定の閾値よりも小さいときには、ＣＮＬの値は所定の閾値よりも騒音が小さい側の値であるということができる。一方、ＣＮＬの値が上記所定の閾値よりも大きいときには、ＣＮＬの値は所定の閾値よりも騒音が大きい側の値であるといえる。

なお、本実施形態では、燃焼室１５内で発生した燃焼による燃焼騒音を表すパラメータとして、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて算出されたＣＮＬが用いられている。しかしながら、混合気の燃焼安定性を表すパラメータとして、必ずしもＣＮＬを用いる必要はなく、別のパラメータを用いてもよい。したがって、例えば機関本体１０にノックセンサを設けてこのノックセンサの出力に基づいて燃焼騒音を算出するようにしてもよい。

故障診断部は、上述したオゾン供給装置の故障診断を行う。本実施形態では、故障診断部は、筒内圧センサ８１及びＥＣＵ７１によって構成される。

ところで、オゾンが燃焼室１５に供給されると、後述するように予混合気の自着火時期が早められる。このため、オゾン供給装置により燃焼室１５内にオゾンを供給した場合と、オゾンを供給していない場合とでは、予混合気の自着火時期が変化する。そこで、故障診断部は、オゾン供給装置によって燃焼室１５内にオゾンを供給した場合及びオゾンを供給していない場合それぞれにおいて、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて自着火時期を算出する。そして、オゾン供給装置によって燃焼室１５内にオゾンを供給した場合とオゾンを供給していない場合とで、予混合気の自着火時期が所定の閾値以上に大きく変化したときにはオゾン供給装置に故障は生じていないと判定する。一方、オゾン供給装置によって燃焼室１５内にオゾンを供給した場合とオゾンを供給していない場合とで、予混合気の自着火時期が所定の閾値よりも小さくしか変化していないときには、オゾン供給装置に故障が生じていると判定する。

なお、本実施形態では、筒内圧センサ８１によって検出された筒内圧力に基づいて算出された予混合気の自着火時期に基づいてオゾン供給装置の故障診断を行っている。しかしながら、オゾン供給装置の故障診断は必ずしもこのような態様で行われる必要はなく、他の態様で行われてもよい。したがって、例えば、燃焼室１５内や吸気ポート１７内にオゾンを検出することができるオゾンセンサを設けるとともに、このオゾンセンサの出力に基づいてオゾン供給装置の故障診断を行ってもよい。

制御部は、各種センサの出力や、上述した燃焼安定性検出部、燃焼騒音検出部、及び故障診断部の出力に基づいて、燃焼室１５内において所望の燃焼を行うことができるように、燃料噴射弁３１、点火プラグ１６及びオゾン供給装置を制御する。制御部による具体的な燃焼制御については以下に詳述する。

≪基本的な燃焼制御≫
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態の制御装置７０の制御部による基本的な燃焼制御について説明する。本実施形態では、制御装置７０の制御部は、火花点火運転モード（以下、「ＳＩ運転モード」という）と圧縮自着火運転モード（以下、「ＣＩ運転モード」という）との二つの運転モードにて内燃機関の運転を行う。

制御装置７０の制御部は、ＳＩ運転モードでは、基本的に燃焼室１５内に理論空燃比又は理論空燃比近傍の予混合気を形成し、この予混合気に点火プラグ１６による点火を行う。これにより、予混合気が燃焼室１５内で火炎伝播燃焼する。

また、制御装置７０の制御部は、ＣＩ運転モードでは、基本的に燃焼室１５内に理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば、３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させる。特に、本実施形態では、予混合気として、燃焼室１５の中央部に可燃層を有すると共に気筒１１の内壁面周りに空気層を有する成層予混合気を形成している。

予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて空燃比をリーンにしても実施することができ、また圧縮比を高くしても実施することができる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施することで、燃費を向上させることができると共に、熱効率を向上させることができる。また、予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて燃焼温度が低くなるため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。さらに燃料の周りには十分な酸素が存在するため、未燃ＨＣの発生も抑制することができる。

また、予混合圧縮自着火燃焼では、燃焼室１５内で混合気が自着火するまでには反応時間が必要であり、機関回転速度が高くなると、混合気が自着火するのに必要な反応時間を確保することができなくなる。このため、機関回転速度が高い領域ではＳＩ運転モードでの運転が行われる。また、機関負荷が高くなって内燃機関による発生トルクが大きくなると過早着火が生じ、ノッキングが発生することになり、良好な自着火燃焼を行うことができなくなる。このため、機関負荷が高い領域でもＳＩ運転モードでの運転が行われる。この結果、本実施形態では、機関負荷及び機関回転速度から把握される機関運転状態が図４において実線で囲まれた自着火領域ＲＲ内にあれば、ＣＩ運転モードにより内燃機関が運転され、自着火領域ＲＲ外の領域にあれば、ＳＩ運転モードにより内燃機関が運転される。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態のＣＩ運転モードにおける可変動弁機構２０、点火プラグ１６及び燃料噴射弁３１の制御について説明する。

予混合圧縮自着火燃焼を実施するには、予混合気を自着火させることが可能な温度まで筒内温度を上昇させる必要があり、ＳＩ運転モード中のように予混合気を燃焼室１５内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、例えば図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ＣＩ運転モード中は、必要に応じて排気弁２２が排気行程の他に吸気行程でも開弁するように排気可変動弁機構２４を制御している。このように、排気弁２２を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に或る気筒から排出された高温の排気ガスを直後の吸気行程中にその気筒に吸い戻させることができる。これにより筒内温度を上昇させて、各気筒１１の筒内温度を、予混合圧縮自着火燃焼を実施可能な温度に維持している。

図５Ａに示すように、吸気弁２１のリフト量が小さいときに排気弁２２を開弁すれば、多量の排気ガスを自気筒に吸い戻すことができるので、筒内温度を大きく上昇させることができる。一方で図５Ｂに示すように、吸気弁２１のリフト量がある程度大きくなった後に排気弁２２を開弁すれば、筒内にある程度空気（新気）が吸入された後に排気ガスが吸い戻されることになるので、自気筒に吸い戻される排気ガスの量を抑えて筒内温度の上昇幅を抑えることができる。このように、排気弁２度開き動作を実施するタイミングに応じて、筒内温度の上昇幅を制御することができる。

加えて、本実施形態では、ＣＩ運転モードにおいても、点火プラグ１６によって混合気への点火が行われる。より詳細には、予混合気を燃焼室１５内で圧縮自着火燃焼させるにあたって、点火プラグ１６による着火アシストを行って燃料の一部を火炎伝播燃焼させ、この火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼を実施している。このような着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、予混合気の自着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。

図６は、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合における、クランク角と、燃料噴射量、点火時期及び熱発生率との関係を示す図である。熱発生率（ｄＱ／ｄθ）［Ｊ／ｄｅｇ．ＣＡ］とは、混合気の燃焼によって生じる単位クランク角あたりの熱量、すなわち単位クランク角あたりの熱発生量Ｑのことである。図中の実線（熱発生率パターンＡ）は、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合の熱発生率の推移を、図中の一点鎖線（熱発生率パターンＢ）は、着火アシストを実施せずに予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合の熱発生率の推移を、それぞれ示している。

図６に示したように、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合には、燃料噴射弁３１によるメイン燃料の噴射、燃料噴射弁３１による着火アシスト燃料の噴射、及び点火プラグ１６による点火が順次行われる。

メイン燃料の噴射は、吸気行程から圧縮行程中の任意の時期（図６の例では、−５０［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］程度）に行われる。メイン燃料の噴射量は、各サイクルにおける総燃料噴射量の半分以上であることが好ましい。メイン燃料の噴射により燃焼室１５内には予混合気が形成される。なお、図６に示した例では、メイン燃料を圧縮行程中に１度だけ噴射する態様を示しているが、メイン燃料を複数回に分けて噴射するようにしてもよい。

着火アシスト燃料の噴射は、メイン燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期（図６の例では−１０［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］程度）に行われる。着火アシスト燃料の噴射により、点火プラグ１６の周りには、メイン燃料の噴射によって燃焼室１５内に形成されている予混合気よりもリッチな空燃比のリッチ混合気が形成される。

点火プラグ１６による点火は、着火アシスト燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期（図６の例では−８［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］程度）に行われる。これにより、点火プラグ１６の周りに形成されていたリッチ混合気（着火アシスト燃料）が点火され、主にこのリッチ混合気が火炎伝播燃焼せしめられる。斯かるリッチ混合気の火炎伝播燃焼により図６に熱発生率パターンＡ１で示したように熱が発生し、このように発生した熱により筒内温度が強制的に上昇せしめられ、これにより予混合気（メイン燃料）が圧縮自着火せしめられる。斯かる予混合気の圧縮自着火燃焼により図６に熱発生率パターンＡ２で示したように熱が発生する。この結果、火炎伝播燃焼及び圧縮自着火燃焼が生じた燃焼室１５では、熱発生率パターンＡで示したように熱発生率が推移することになる。

以上より、本実施形態では、制御装置７０の制御部は、燃料噴射弁３１からメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を点火プラグ１６によって火炎伝播燃焼させると共に、火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように、メイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であるといえる。

このように、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることにより、予混合気の着火時期を容易に任意の時期に制御することができるようになる。また、燃料の一部を火炎伝播燃焼させるので、圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が少なくなる。このため、全ての燃料を予混合圧縮自着火燃焼によって消費される場合と比較して、燃焼騒音を低減することができる。このように燃焼騒音を低減することができる理由について以下に説明する。

予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、燃焼室１５内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火するので、火炎伝播燃焼させたときよりも燃焼速度が速くなって燃焼期間が短くなる。そのため、図６に一点鎖線で示した熱発生率パターンＢのように、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、熱発生率パターンのピーク値、及び熱発生率パターンの自着火燃焼初期における傾き（ｄ²Ｑ／（ｄθ）²）のそれぞれが比較的大きくなる傾向にある。

燃焼騒音は、この熱発生率パターンのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きのそれぞれと相関があり、熱発生率パターンのピーク値が大きくなるほど、またその自着火燃焼初期における傾きが大きくなるほど、大きくなる。そのため、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、予混合気を火炎伝播燃焼させたときよりも、燃焼騒音が増大する。

これに対して、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合、図６に実線で示した熱発生率パターンＡのように、熱発生率パターンのピーク値及び熱発生率パターンの自着火燃焼初期における傾き（ｄ²Ｑ／（ｄθ）²）のそれぞれは熱発生率パターンＢと比較して小さくなる。このため、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合には、燃焼騒音を低減することができる。

≪オゾン供給装置を用いた燃焼騒音の低減≫
ところで、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、燃焼室１５内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火することになる。そのため、上述したような着火アシストを実施した場合であっても、予混合気を火炎伝播燃焼させた場合よりも燃焼騒音が増大するという問題がある。

上述したように、図６に実線で示した熱発生率パターンＡでは、熱発生率パターンのピーク値及び熱発生率パターンの自着火燃焼初期における傾き（ｄ²Ｑ／（ｄθ）²）のそれぞれは熱発生率パターンＢと比較して小さい。しかしながら、それでもピーク値及び自着火燃焼初期における傾きは比較的大きい状態であり、燃焼騒音は十分に小さいとまではいえない。

ここで、熱発生率パターンのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きのそれぞれを小さくして燃焼騒音を小さくする方法として、燃焼室１５内において空間的又は時間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給し、これにより時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせる方法がある。

燃焼室１５内に供給されたオゾンは、燃焼室１５内の温度が所定温度（例えば５００［Ｋ］から６００［Ｋ］程度）まで上昇すると分解されて、活性種の一種である酸素ラジカルを発生させる。酸素ラジカルは、燃料分子に作用することで燃料の自着火性を高めることが知られており、燃焼室１５内に存在する酸素ラジカル量が多くなるほど、予混合気の自着火時期が早くなる。

したがって、燃焼室１５内において空間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度（より厳密には酸素ラジカル濃度）が高い領域に存在する予混合気の自着火時期に対して、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期を遅くすることができる。すなわち、燃焼室１５内において空間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせることができる。

また一方で、例えば燃焼室１５内のオゾン濃度が所定値以上のときに１次燃料噴射を実施すると共に、その後にオゾン濃度が所定値未満まで低下してから２次燃料噴射を実施することで、燃焼室１５内において時間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給しても、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせることができる。

図７は、燃焼室１５内において空間的に濃度差が生じるように吸気行程中にオゾンを供給しつつ、燃料噴射弁３１から噴射する燃料の総量を変化させることなく着火アシストを伴う予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。

図７において、熱発生率パターンＣ１は、着火アシスト燃料により形成されたリッチ混合気が火炎伝播燃焼したときの熱発生率パターンであり、上述した熱発生率パターンＡ１と同様な熱発生率パターンである。熱発生率パターンＣ２１は、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンＣ２２は、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンＣは、熱発生率パターンＣ１と熱発生率パターンＣ２１と熱発生率パターンＣ２２とを足し合わせた実際の熱発生率パターンである。

燃焼室１５内において濃度差が生じるようにオゾンが供給されていると、熱発生率パターンＣ２１に示すように、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気が先に自着火を起こす。そして、熱発生率パターンＣ２２に示すように、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気が遅れて自着火を起こす。この結果、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が高い領域における燃焼と、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域における燃焼とが分散して生じることになる。

熱発生率パターンＣ２１及び熱発生率パターンＣ２２のそれぞれのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きは、図６に示した熱発生率パターンＡのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きよりも小さくなる。これは、熱発生率パターンＡの形成に寄与する燃料の量と比較して、熱発生率パターンＣ２１の形成に寄与する燃料の量、及び熱発生率パターンＣ２２の形成に寄与する燃料の量はそれぞれ少なくなり、同時期に着火する燃料の量が分散されるためである。その結果、図７に示すように、実際の燃焼波形である熱発生率パターンＣのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きも、熱発生率パターンＡのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きよりも小さくなる。

したがって、このように時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせることで、燃焼騒音を低減させることができる。そこで本実施形態では、運転モードがＣＩ運転モードのときには、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼が生じるように、機関運転状態に応じた目標オゾン供給量のオゾンを燃焼室１５内に供給するようにしている。

なお、本実施形態では、運転モードがＣＩ運転モードのときには、段階的に圧縮自着火燃焼が生じるように、オゾン供給装置からオゾンを供給している。したがって、本実施形態では、機関運転状態が図４において実線で囲まれた自着火領域ＲＲ内にあれば、オゾン供給装置からオゾンが供給される。したがって、図４において実線で囲まれた自着火領域ＲＲは、オゾン供給が行われるオゾン供給領域ということもできる。

しかしながら、オゾン供給装置によるオゾンの供給は、運転モードがＣＩ運転モードのときに常に行う必要は無い。ＣＩ運転モードにおいて燃焼騒音が大きくなるのは、図４の自着火領域ＲＲ内のなかでも特に機関負荷が高い領域である。したがって、図４の自着火領域ＲＲのうち負荷が高い領域においてのみオゾン供給装置からオゾンの供給を行ってもよい。この場合、図４の自着火領域ＲＲのうち負荷が高い領域が、オゾン供給が行われるオゾン供給領域となる。

≪基本的な燃焼制御のフローチャート≫
図８は、オゾン供給装置からのオゾン供給を伴う基本的な燃焼制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。

図８を参照すると、まずステップＳ１１において、負荷センサ８８によって検出された機関負荷及びクランク角センサ８９に基づいて算出された機関回転速度を用いて、機関運転状態が検出される。次いで、ステップＳ１２において、ステップＳ１１にて検出された現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にあるか否かが判断される。ステップＳ１２において、現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にあると判断された場合には、ステップＳ１３へと進む。

ステップＳ１３では、負荷センサ８８によって検出された機関負荷等に基づいて総燃料噴射量ＩＭが算出される。総燃料噴射量ＩＭは、例えば、機関負荷と総燃料噴射量との関係を定めたマップをＥＣＵ７１のＲＯＭ７４に保存し、このマップを用いて機関負荷に基づいて算出される。総燃料噴射量ＩＭは、機関負荷が大きくなるほど多くなるように設定される。

次いで、ステップＳ１４では、総燃料噴射量ＩＭに対する着火アシスト燃料の噴射量ＩＭａの割合Ｒが算出される。割合Ｒは、例えば、機関負荷が小さくなるほど、大きくなるように設定される。これは、機関負荷が小さくなるほど吸入空気量が減少し、予混合気の温度及び圧力が低下して圧縮自着火燃焼が発生しにくくなることから、機関負荷が小さくなったときに圧縮自着火燃焼が発生し易くなるように着火アシスト燃料の噴射量を増大させるようにしている。

次いで、ステップＳ１５では、ステップＳ１３において算出された総燃料噴射量ＩＭと、ステップＳ１４において算出された着火アシスト噴射割合Ｒとに基づいて、メイン燃料の噴射量ＩＭｍ及び着火アシスト燃料の噴射量ＩＭａが算出される。次いで、ステップＳ１６では、ＥＣＵ７１のＲＯＭ７４に保存された予め定められたマップ等を用いて、機関負荷及び機関回転速度に基づいて、メイン燃料の噴射時期Ｔｍ、着火アシスト燃料の噴射時期Ｔａ及び点火プラグ１６による点火時期Ｔｉｇが算出される。メイン燃料の噴射時期、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期は、例えば、機関回転速度が速くなるほど進角されるように設定される。

次いで、ステップＳ１７では、現在の機関運転状態がオゾン供給領域内であるか否かが判断される。本実施形態では、上述したように、オゾン供給領域と自着火領域ＲＲが同一であることから、ステップＳ１７では必ず現在の機関運転状態はオゾン供給領域内ということになり、ステップＳ１８へと進む。ステップＳ１８では、オゾン供給装置から供給すべき供給量が算出される。具体的には、例えば、機関負荷が高いほど燃焼騒音が大きくなることから、オゾン供給量は、機関負荷が高いほどオゾン供給量が多くなるように算出される。

一方、上述したように、オゾン供給領域が自着火領域ＲＲ内の一部の領域である場合、ステップＳ１７において現在の機関運転状態がオゾン供給領域内にはないと判断される場合がある。この場合には、ステップＳ１７からステップＳ１９へと進み、オゾン供給装置からのオゾン供給量がゼロに設定される。

なお、ステップＳ１２において、現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にないと判断された場合には、ステップＳ２０へと進む。ステップＳ２０では、ＳＩ運転モードにて燃焼室１５内での燃焼が行われるように燃料噴射弁３１、点火プラグ１６等が制御される。

≪オゾン供給装置の故障≫
ところで、オゾン供給装置が故障して、オゾン供給装置から燃焼室１５内に十分にオゾンを供給することができなくなると、燃焼騒音を十分に低減させることができなくなるか、或いは予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火する虞がある。以下、図９を参照して、斯かる現象について説明する。

図９は、オゾン供給装置が故障した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。図９中に破線で示した熱発生率パターンＣは、オゾン供給装置が故障していない場合における熱発生率パターンを示しており、図７における熱発生率パターンＣと同様である。一方、図９中に実線で示した熱発生率パターンＤ及び一点鎖線で示した熱発生率パターンＥは、オゾン供給装置が故障している場合における熱発生率パターンを示している。

本実施形態のように、燃焼室１５内において空間的に濃度差が生じるようにオゾンを供給している場合には、実際のオゾン供給量が目標オゾン供給量よりも少なくなると、燃焼室１５内におけるオゾン濃度差が通常よりも小さくなってしまう。そのため、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気の自着火時期と、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期とに時間差が短くなる。この結果、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が高い領域における燃焼と、燃焼室１５内で相対的にオゾン濃度が低い領域における燃焼とが十分に分散せずに生じることになる。特に、オゾン供給装置の故障により実際のオゾン供給量がほぼゼロになると、燃焼室１５内においてオゾンに空間的な濃度差は生じなくなり、燃焼が分散されなくなる。このため、図９に実線Ｄで示したように熱発生率パターンのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きを十分に低下させることができなくなり、燃焼騒音を十分に低減させることができなくなる。

一方、オゾン供給装置から燃焼室１５内にオゾンを供給する場合、オゾン供給装置から燃焼室１５内にオゾンを供給しない場合に比べて早期に圧縮自着火燃焼が生じ易くなる。このように圧縮自着火燃焼の発生が適切な時期よりも早くなると、十分な機関出力を得られなくなる。このため、オゾン供給装置から燃焼室１５内にオゾンを供給する場合には、オゾン供給装置から燃焼室１５内にオゾンを供給しない場合に比べて、予混合気の圧縮自着火燃焼が生じる時期が遅くなるように燃料噴射時期等が制御される。具体的には、例えば、メイン燃料の噴射時期が遅角される。

これに対して、オゾン供給装置の故障により実際のオゾン供給量が目標オゾン供給量よりも少なくなると、予混合気の圧縮自着火燃焼が生じる時期が遅くなるように燃料噴射時期等が制御されているにも関わらず、圧縮自着火燃焼が生じにくくなる。この結果、予混合気の圧縮自着火燃焼の発生時期が遅くなり、場合によっては、予混合気の圧縮自着火燃焼が生じなくなる（失火）。このように、失火が生じた場合、着火アシストによる火炎伝播燃焼のみが生じることになるため、図９に一点鎖線Ｅで示したような熱発生率パターンとなる。

このように、オゾン供給装置が故障すると、燃焼騒音の増大又は予混合気の圧縮自着火燃焼の失火が生じ、内燃機関の運転を継続するのが困難になる。したがって、オゾン供給装置が故障した場合であっても、内燃機関の運転を継続することができるように、失火等の発生を抑制しつつ、燃焼騒音の増大を抑制することが望ましい。

≪燃焼騒音及び失火と着火アシストとの関係≫
図１０を参照して、オゾン供給装置の故障により、燃焼騒音を十分に低減させることができなくなった場合について考える。図１０は、オゾン供給装置が故障したことによって燃焼騒音を十分に低減させることができなくなった場合等における、クランク角と熱発生率との関係を示した図である。図１０中に一点鎖線で示した熱発生率パターンＤは、オゾン供給装置が故障して燃焼騒音を十分に低減することができない場合における熱発生率パターンを示しており、図９における熱発生率パターンＤと同様である。また、図１０中に一点鎖線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射時期及び噴射量並びに点火時期は、図９に示した噴射時期及び噴射量並びに点火時期と同様である。

一方、図１０中に実線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量は、図１０中に一点鎖線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量と比べて、総燃料噴射量は同一ながらも、メイン燃料の噴射量が少なく、着火アシスト燃料の噴射量が多くされている。すなわち、図１０中に実線で示した例では、図１０中に一点鎖線で示した例に比べて、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合が増大されている。

図１０において、熱発生率パターンＦ１は、着火アシスト燃料により形成されたリッチ混合気が火炎伝播燃焼したときの熱発生率パターンであり、熱発生率パターンＦ２は、メイン燃料により形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。上述したように、図１０に実線で示した例では、図１０に一点鎖線で示した例に比べて、着火アシスト燃料の噴射量が多い。このため、着火アシスト燃料によって形成されたリッチ混合気の火炎伝播燃焼によって生じる発熱量が大きくなり、よって熱発生率パターンＦ１における熱発生率は全体的に大きくなる。一方、図１０に実線で示した例では、図１０に一点鎖線で示した例に比べて、メイン燃料の噴射量が少ない。このため、メイン燃料によって形成された予混合気の圧縮自着火燃焼によって生じる発熱量が小さくなり、よって熱発生率パターンＦ２における熱発生率は全体的に小さくなる。この結果、燃焼室１５では、熱発生率パターンＦで示したように熱発生率が推移することになる。

ここで、図１０から分かるように、熱発生率パターンＦでは、熱発生率パターンＤに比べて、熱発生率パターンのピーク値及び自着火燃焼初期における傾きが小さい。このため、熱発生率パターンＦでは、熱発生率パターンＤに比べて、燃焼騒音が小さい。したがって、オゾン供給装置の故障により燃焼騒音を十分に低減することができなくなった場合には、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させることにより、燃焼騒音を十分に低減させることができるようになる。

次に、図１１を参照して、オゾン供給装置の故障により、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火する場合について考える。図１１は、オゾン供給装置が故障したことによって予混合気が圧縮自着火燃焼せずに失火した場合等における、クランク角と熱発生率との関係を示した図である。図１１中に一点鎖線で示した熱発生率パターンＥは、オゾン供給装置が故障して失火が生じた場合における熱発生率パターンを示しており、図９における熱発生率パターンＥと同様である。また、図１１中に一点鎖線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射時期及び噴射量並びに点火時期は、図９に示した噴射時期及び噴射量並びに点火時期と同様である。

一方、図１１中に実線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量は、図１１中に一点鎖線で示したメイン燃料及び着火アシスト燃料の噴射量と比べて、総燃料噴射量は同一ながらも、メイン燃料の噴射量が少なく、着火アシスト燃料の噴射量が多くされている。すなわち、図１１中に実線で示した例では、図１１中に一点鎖線で示した例に比べて、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合が増大されている。加えて、図１１中に実線で示した着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期は、図１１中に一点鎖線で示した着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期と比べて、進角されている。

図１１において、熱発生率パターンＧ１は、着火アシスト燃料により形成されたリッチ混合気が火炎伝播燃焼したときの熱発生率パターンであり、熱発生率パターンＧ２は、メイン燃料により形成された予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。上述したように、図１１に実線で示した例では、図１１に一点鎖線で示した例に比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期が進角されている。このため、着火アシスト燃料によって形成されたリッチ混合気による火炎伝播燃焼は一点鎖線で示した例に比べて早期に発生する。この結果、リッチ混合気が火炎伝播燃焼したときの熱発生率パターンＧ１では、ピークの発生する時期が進角されてＴＤＣに近づく。ピストン１４が上昇することによる燃焼室１５内の温度及び圧力のピークはＴＤＣであるため、熱発生率パターンＧ１のピークをＴＤＣに近づけることによって、燃焼室１５内の温度及び圧力のピークを高めることができる。

加えて、図１１に実線で示した例では、図１１に一点鎖線で示した例に比べて、着火アシスト燃料の燃料噴射量が多い。このため、着火アシスト燃料によって形成されたリッチ混合気の火炎伝播燃焼によって生じる発熱量が大きくなり、よって熱発生率パターンＧ１における熱発生率は全体的に大きくなる。この結果、熱発生率パターンＧ１におけるピーク値が大きくなり、熱発生率パターンＧ１においてピークが発生する時期における燃焼室１５内の温度及び圧力を高めることができる。

このように、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期を進角させることにより、リッチ混合気の火炎伝播燃焼による燃焼室１５内の温度及び圧力のピークを高めることができる。加えて、着火アシスト燃料の噴射量を多くすることにより、リッチ混合気の火炎伝播燃焼が発生しているときの燃焼室１５内の温度及び圧力を高めることができる。その結果、予混合気の圧縮自着火燃焼を発生させるべきタイミングにおいて、燃焼室１５内の温度及び圧力を高めることができ、最終的に予混合気が圧縮自着火燃焼せずに失火してしまうことを抑制することができる。したがって、オゾン供給装置の故障により予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火する場合には、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期を進角させると共に総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の噴射割合を増大させることにより、予混合気が圧縮自着火燃焼せずに失火するのを抑制することができる。

≪オゾン供給装置故障時の制御≫
そこで、上述したような燃焼騒音及び失火と着火アシストとの関係に着目して、本実施形態では、制御装置７０の制御部は以下のような制御を行っている。

すなわち、制御装置７０の制御部は、故障診断部によりオゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態がオゾン供給領域内にある場合には、燃焼安定性検出部によって検出されたＩＭＥＰのＣＯＶの値が所定の第１閾値（例えば、３％）よりも大きいとき（すなわち、不安定側の値であるとき）には、第１閾値よりも小さいとき（すなわち、安定側の値であるとき）に比べて、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期を進角させると共に総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させる。

特に、本実施形態では、ＩＭＥＰのＣＯＶの値が第１閾値よりも大きいときには、ＣＯＶの値が大きくなるほど、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期を大きく進角させるようにしている。ＣＯＶの値が大きいほど燃焼がより不安定であることを意味しているところ、このようにＣＯＶの値が大きいほど着火アシスト燃料の燃焼時期を進角させることで、着火アシスト燃料の燃焼による燃焼室１５内の温度及び圧力の上昇をモータリングによる燃焼室１５内の温度及び圧力に上昇に合わせることができ、よって圧縮自着火燃焼をより生じ易くさせることができる。

加えて、ＩＭＥＰのＣＯＶの値が第１閾値よりも大きいときには、ＣＯＶの値が大きくなるほど、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合をより大きく増大させるようにしている。上述したようにＣＯＶの値が大きいほど燃焼がより不安定であることを意味しているところ、このようにＣＯＶの値が大きいほど着火アシスト燃料の燃焼による発熱量を大きくすることで、予混合気の圧縮自着火燃焼をより生じ易くさせることができる。

図１２は、ＩＭＥＰのＣＯＶの値から第１閾値を減算したΔＣＯＶと、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期の進角側補正量との関係を示す図である。図１２からわかるように、ΔＣＯＶが大きくなるほど、すなわちＩＭＰＥのＣＯＶの値が第１閾値を超えて大きくなるほど、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期の進角側補正量が大きくなる。この結果、ΔＣＯＶが大きくなるほど着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期がより大きく進角されることになる。このように算出された進角側補正量は、図８のステップＳ１６において算出された着火アシスト燃料の噴射時期Ｔａ及び点火時期Ｔｉｇを進角側に補正するのに用いられる。

図１３は、ＩＭＥＰのＣＯＶの値から第１閾値を減算したΔＣＯＶと、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合の増加側補正量（以下、「着火アシスト噴射割合の増加側補正量」という）との関係を示す図である。図１３からわかるように、ΔＣＯＶが大きくなるほど、すなわちＩＭＰＥのＣＯＶの値が第１閾値を超えて大きくなるほど、着火アシスト噴射割合の増加側補正量が大きくなる。この結果、ΔＣＯＶが大きくなるほど、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合が多くなる。このように算出された着火アシスト噴射割合の増加側補正量は、図８のステップＳ１４において算出された総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合Ｒを増加側に補正するのに用いられる。

なお、本実施形態では、第１閾値は予め定められた一定値とされている。しかしながら、第１閾値は必ずしも一定値である必要はなく、機関負荷等に応じて変化するように設定されてもよい。

加えて、制御装置７０の制御部は、故障診断部によりオゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態がオゾン供給領域内にある場合には、燃焼騒音検出部によって検出されたＣＮＬの値が所定の第２閾値よりも大きいとき（すなわち、騒音が大きい側の値であるとき）には、第２閾値よりも小さいとき（すなわち、騒音が小さい側の値であるとき）に比べて、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させるが、着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火時期は変更しない。

特に、本実施形態では、ＣＮＬの値が第２閾値よりも大きいときには、ＣＮＬの値が大きくなるほど、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を大きく増大させるようにしている。ＣＮＬの値が大きいほど燃焼騒音が大きくなるところ、このようにＣＮＬの値が大きくなるほど総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させることで、予混合気の圧縮自着火燃焼に用いられる燃料の割合を減少させることができ、よって燃焼騒音をより大きく低減させることができる。

図１４は、ＣＮＬの値から第２閾値を減算したΔＣＮＬと、着火アシスト噴射割合の増加側補正量との関係を示す図である。図１４からわかるように、ΔＣＮＬが大きくなるほど、すなわちＣＮＬの値が第２閾値を超えて大きくなるほど、着火アシスト噴射割合の増加側補正量が大きくなる。この結果、ΔＣＮＬが大きくなるほど、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合が多くなる。このように算出された着火アシスト噴射割合の増加側補正量は、図８のステップＳ１４において算出された総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増加側に補正するのに用いられる。

なお、本実施形態では、第２閾値は予め定められた一定値とされている。しかしながら、第２閾値は必ずしも一定値である必要はなく、機関負荷等に応じて変化するように設定されてもよい。この場合、機関負荷が大きいときにはドライバは燃焼騒音が大きくなることを許容できることから、第２閾値は、例えば、機関負荷が大きいほど大きくなるように設定される。

≪オゾン供給装置正常時の制御≫
ところで、オゾン供給装置が故障していない場合であっても、燃焼騒音が増大する場合がある。これは、例えば、実際の実圧縮比が目標実圧縮比よりも高く、その結果、予混合気の圧縮自着火燃焼が急激に発生することによって生じる。或いは、例えば、燃焼室１５内に供給される吸気ガスの温度が予想吸気ガス温度よりも高く、その結果、予混合気の圧縮自着火燃焼が急激に発生することによって生じる。

また、オゾン供給装置が故障していない場合であっても、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火する場合がある。これは、例えば、実際の実圧縮比が目標実圧縮比よりも低く、その結果、予混合気が圧縮自着火燃焼する程度にまで十分に燃焼室１５内の温度や圧力が上昇しないことによって生じる。或いは、例えば、燃焼室１５内に供給される吸気ガスの温度が予想吸気ガス温度よりも低く、その結果、予混合気が圧縮自着火燃焼する程度にまで十分に燃焼室１５内の温度が上昇しないことによって生じる。

そこで、本実施形態では、オゾン供給装置が故障していない場合に、燃焼騒音が増大したり、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火したりしたときには、制御装置７０の制御部はオゾン供給装置によるオゾン供給量を調整するようにしている。燃焼騒音が増大したときに、オゾン供給装置によるオゾン供給量を増大させることで、図７に示した熱発生率パターンＣ２１及び熱発生率パターンＣ２２の発生時期を互いから離すことができ、その結果、燃焼騒音をより低減することができるようになる。また、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火したときに、オゾン供給装置によるオゾン供給量を増大させることで、オゾン濃度が高い領域に存在する予混合気が自着火し易くなり、その結果、予混合気が圧縮自着火燃焼せずに失火してしまうのを抑制することができるようになる。

ただし、オゾン供給装置によるオゾン供給量にも限界があり、或る一定量以上のオゾンを供給することはできない。したがって、オゾン供給装置によるオゾン供給量を増大しても、燃焼騒音を十分に低減することができていない場合や、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火しているような場合には、オゾン供給装置によるオゾン供給量を増加させること以外の対策が必要である。しかしながら、このとき、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増加させたり、着火アシスト燃料の噴射時期や点火プラグ１６による点火時期を進角させたりすると、排気ガス中のＮＯｘやスモークの増大、又は燃費の悪化を招くことになる。このため、本実施形態では、オゾン供給装置が故障していない場合には、燃焼騒音が増大したり、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火したりしても、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合を増加させたり、着火アシスト燃料の噴射時期や点火プラグ１６による点火時期を進角させたりしないこととしている。

一方、オゾン供給装置が故障していない場合に、燃焼騒音が増大したり、予混合気を圧縮自着火燃焼させることができずに失火したりしたときには、上述したように何らかの要因がある。したがって、本実施形態では、この要因に合わせた対策が行われる。例えば、実際の実圧縮比が目標実圧縮比と異なることによって燃焼騒音の増大や失火が生じているような場合には、筒内圧センサ８１の出力に基づいて実圧縮比を推定すると共に、実圧縮比が目標圧縮比となるように吸気弁２１の閉弁時期が制御される。

≪補正制御のフローチャート≫
以下、図１５〜図１７を参照して、制御装置７０によって行われる具体的な制御について説明する。

図１５は、着火アシスト燃料の噴射量や噴射時期及び点火時期の補正制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。

図１５を参照すると、まず、ステップＳ２１では、現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にあるか否かが判断される。ステップＳ２１において、現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２１において、現在の機関運転状態が自着火領域ＲＲ内にあると判断された場合にはステップＳ２２へと進む。

ステップＳ２２では、現在の機関運転状態がオゾン供給領域内であるか否かが判断される。ステップＳ２２において、現在の機関運転状態がオゾン供給領域内にないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２２において、現在の機関運転状態がオゾン供給領域内にあると判断された場合にはステップＳ２３へと進む。

ステップＳ２３では、制御装置７０の故障診断部によってオゾン供給装置が故障していると判定されているか否かが判断される。ステップＳ２３において、オゾン供給装置が故障していると判断された場合には、ステップＳ２４へと進む。ステップＳ２４では、図１６に示した故障時制御が行われる。一方、ステップＳ２３において、オゾン供給装置が故障していないと判断された場合には、ステップＳ２５へと進む。ステップＳ２５では、図１７に示した正常時制御が行われる。

図１６は、オゾン供給装置が故障しているときに行われる故障時制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、図１５の制御ルーチンがステップＳ２４に到達したときに実行される。

図１６を参照すると、まず、ステップＳ３１において、予混合気の圧縮自着火燃焼に失火が生じているか否かが判断される。具体的には、ステップＳ３１では、例えば、ＩＭＥＰのＣＯＶの値が第１閾値以上であるか否か判断される。ステップＳ３１において、失火が生じていると判断された場合、例えばＩＭＥＰのＣＯＶの値が第１閾値以上であると判断された場合には、ステップＳ３２へと進む。

ステップＳ３２では、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期が進角側の限界値まで到達しているか否かが判断される。この進角側の限界値は、メイン燃料の噴射が終了する時期との関係に基づいて設定される。すなわち、燃料噴射弁３１において複数回の噴射を行う場合には、先の噴射が完了してから後の噴射が開始するまでに一定時間以上のインターバルが必要となる。また、先の噴射が完了してから後の噴射が開始するまでの時間が短いと、両噴射による噴射燃料が互いに干渉して各燃料の燃焼における安定性が悪化する。進角側の限界値はこれらを考慮して設定され、具体的には、メイン燃料の噴射完了時期、燃料噴射圧、機関回転速度等に基づいて設定される。

ステップＳ３２において、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期が進角側の限界値まで到達していないと判断された場合には、ステップＳ３３へと進む。ステップＳ３３では、図１２に示したようなマップに基づいて、図８のステップＳ１６で設定された着火アシスト燃料の噴射時期Ｔａ及び点火時期Ｔｉｇが進角補正され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ３２において、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期が進角側の限界値まで到達していると判断された場合には、ステップＳ３４へと進む。

ステップＳ３４では、総燃料噴射量に対する着火アシスト燃料の噴射量の割合Ｒ（以下、「着火アシスト噴射割合」という）は増加側の限界値まで到達しているか否かが判断される。この増加側の限界値は、機関本体１０から排出されるＮＯｘやスモークの量との関係に基づいて設定される。すなわち、着火アシスト燃料の噴射量が多くなると、燃料が火炎伝播燃焼によって燃焼される割合が多くなる。また、予混合気の圧縮自着火燃焼に比べて、火炎伝播燃焼の方がＮＯｘやスモークの発生量が多くなる。このため、着火アシスト燃料の噴射量が多くなると、機関本体１０から排出されるＮＯｘやスモークの量が多くなる。このため、機関本体１０から排出されるＮＯｘやスモークの量が或る一定以上多くならないように、着火アシスト噴射割合Ｒには増加側の限界値が設定される。なお、この増加側の限界値は、予め定められた一定値でもよいし、機関負荷等によって変化する値であってもよい。

ステップＳ３４において、着火アシスト噴射割合Ｒは増加側の限界値まで到達していないと判断された場合には、ステップＳ３５へと進む。ステップＳ３５では、図１３に示したようなマップに基づいて、図８のステップＳ１４で設定された着火アシスト噴射割合Ｒが増量補正され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ３４において、着火アシスト噴射割合Ｒは増加側の限界値まで到達していると判断された場合には、ステップＳ３６へと進む。ステップＳ３６では、予混合気の圧縮自着火燃焼が終了せしめられて火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）が行われ、制御ルーチンが終了せしめられる。

一方、ステップＳ３１において、予混合気の圧縮自着火燃焼に失火が生じていないと判断された場合、例えばＩＭＥＰのＣＯＶの値が第１閾値未満であると判断された場合には、ステップＳ３７へと進む。

ステップＳ３７では、予混合気の圧縮自着火燃焼によって大きな燃焼騒音が生じているか否かが判断される。具体的には、ステップＳ３７では、例えば、ＣＮＬの値が第２閾値以上であるか否かが判断される。ステップＳ３７において、大きな燃焼騒音が生じていないと判断された場合、例えばＣＮＬの値が第２閾値未満であると判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ３７において、大きな燃焼騒音が生じていると判断された場合、例えばＣＮＬの値が第２閾値以上であると判断された場合には、ステップＳ３８へと進む。ステップＳ３８では、ステップＳ３４と同様に、着火アシスト噴射割合Ｒが増加側の限界値まで到達しているか否かが判断される。

ステップＳ３８において、着火アシスト噴射割合Ｒは増加側の限界値まで到達していないと判断された場合には、ステップＳ３９へと進む。ステップＳ３９では、図１４に示したようなマップに基づいて、図８のステップＳ１４で設定された着火アシスト噴射割合Ｒが増量補正され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ３８において、着火アシスト噴射割合Ｒは増加側の限界値まで到達していると判断された場合には、ステップＳ４０へと進む。ステップＳ４０では、予混合気の圧縮自着火燃焼が終了せしめられて火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）が行われ、制御ルーチンが終了せしめられる。

図１７は、オゾン供給装置が故障せずに正常に作動しているときに行われる正常時制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、図１５の制御ルーチンがステップＳ２５に到達したときに実行される。

図１７を参照すると、まず、ステップＳ５１において、図１６のステップＳ３１と同様に、予混合気の圧縮自着火燃焼に失火が生じているか否かが判断される。ステップＳ５１において、失火が生じていると判断された場合には、ステップＳ５２へと進む。

ステップＳ５２では、オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達しているか否かが判断される。オゾン供給量の限界値は、例えば、オゾン供給装置の性能上、単位時間当たりに供給可能なオゾン量の上限値に基づいて設定される。ステップＳ５２において、オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達していないと判断された場合には、ステップＳ５３へと進む。ステップＳ５３では、図８のステップＳ１８において算出されたオゾン供給量が増大補正され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ５２において、オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達していると判断された場合には、ステップＳ５４へと進む。ステップＳ５４では、失火が抑制されるように、オゾン供給装置、燃料噴射弁３１及び点火プラグ１６以外の機器が制御され、吸気弁２１の閉弁時期等、オゾン供給装置からのオゾン供給量、着火アシスト燃料の噴射時期及び点火時期、及び着火アシスト噴射割合以外のパラメータが制御される。

一方、ステップＳ５１において、失火が生じていないと判断された場合にはステップＳ５５へと進む。ステップＳ５５では、図１６のステップＳ３７と同様に、予混合気の圧縮自着火燃焼によって大きな燃焼騒音が生じているか否かが判断される。ステップＳ５５において大きな燃焼騒音が生じていないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ５５において、大きな燃焼騒音が生じていると判断された場合には、ステップＳ５６へと進む。ステップＳ５６では、ステップＳ５２と同様に、オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達しているか否かが判断される。オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達していないと判断された場合には、ステップＳ５７へと進む。ステップＳ５７では、ステップＳ５３と同様に、オゾン供給量が増大補正され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ５６において、オゾン供給装置からのオゾン供給量が限界値に到達していると判断された場合には、ステップＳ５８へと進む。ステップＳ５８では、ステップＳ５４と同様に、オゾン供給装置、燃料噴射弁３１及び点火プラグ１６以外の機器が制御され、制御ルーチンが終了せしめられる。

１０内燃機関
１０機関本体
１５燃焼室
１６点火プラグ
３１燃料噴射弁
７１電子制御ユニット（ＥＣＵ）
９１放電プラグ（オゾン供給装置）

Claims

燃焼室内に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、燃焼室内に直接的に又は間接的にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
燃焼安定性を表すパラメータの値を検出する燃焼安定性検出部と、燃焼騒音を表すパラメータの値を検出する燃焼騒音検出部と、前記オゾン供給装置の故障診断を行う故障診断部と、前記燃料噴射弁、前記点火プラグ及び前記オゾン供給装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記燃料噴射弁からメイン燃料の噴射と着火アシスト燃料の噴射とを順次行うと共に、前記着火アシスト燃料の噴射によって形成された混合気を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させると共に該火炎伝播燃焼によって生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させるように前記メイン燃料及び前記着火アシスト燃料の噴射量及び噴射時期並びに前記点火プラグによる点火時期を制御する着火アシスト制御を実行可能であり、
前記制御部は、機関運転状態が所定のオゾン供給領域内にあるときには前記オゾン供給装置からオゾンを供給させ、
前記制御部は、前記故障診断部により前記オゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態が前記オゾン供給領域内にある場合には、前記燃焼安定性検出部によって検出された燃焼安定性を表すパラメータの値が所定の第１閾値よりも不安定側の値であるときには、該第１閾値よりも安定側の値であるときに比べて、前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火時期を進角させると共に総燃料噴射量に対する前記着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させ、
前記制御部は、前記故障診断部により前記オゾン供給装置が故障していると判定され且つ機関運転状態が前記オゾン供給領域内にある場合には、前記燃焼騒音検出部によって検出された燃焼騒音を表すパラメータの値が所定の第２閾値よりも騒音が大きい側の値であるときには、該第２閾値よりも騒音が小さい側の値であるときに比べて、総燃料噴射量に対する前記着火アシスト燃料の噴射量の割合を増大させると共に前記着火アシスト燃料の噴射時期及び前記点火時期は変更しない、内燃機関の制御装置。