JP2007071045A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関における過早着火を防止する。
【解決手段】予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関において、燃焼状態検出手段としてのＮＯｘセンサの出力が所定値Ｃｓ_ｍｉｎを上回っているときは（Ｓ４）、ＮＯｘセンサが十分に機能している（検出精度が高い）と判断し、該ＮＯｘセンサの出力（検出結果）に基づいてＥＧＲ量を調整することにより燃焼状態を適正なものとする（Ｓ５〜Ｓ９）。一方、ＮＯｘセンサに出力が所定値Ｃｓｍｉｎ以下であるときは、ＮＯｘセンサの出力（検出結果）にかかわらず燃焼室内の温度又は燃焼速度を低下させて過早着火を防止する（Ｓ１０〜Ｓ１８）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関の制御装置に関する。

吸気行程又は圧縮行程に燃料を噴射して予混合気を形成し、圧縮により着火・燃焼させる、いわゆる予混合圧縮着火機関においては、燃料が比較的早期に噴射されるため、高負荷時などに予混合気の燃焼速度が過大になると、過早着火（圧縮行程の途中で混合気の爆発が始まってしまう現象）が生じ、振動やＮＯｘ排出量の増大してしまうおそれがある。
そのため、例えば特許文献１に記載の技術では、ＮＯｘセンサによりＮＯｘ濃度を検出し、この検出したＮＯｘ濃度に応じてＥＧＲ量を調整して適正なＮＯｘ濃度となるように制御することにより、予混合気の燃焼速度を適正な範囲内として過早着火を防止するようにしている。

また、特許文献２に記載の技術では、燃料噴射弁から噴射させた燃料とＥＧＲ手段によって還流させた排気とによって予混合圧縮燃焼を行わせる構成において、燃焼室内の異常燃焼を検出するノッキングセンサの検出値に基づいて、燃料噴射弁及び／又はＥＧＲ手段に対する制御内容を補正することで、過早着火を抑制して適正な燃焼形態を得ようとしている。
特開２００１−１５２８５３号公報 特開２００４−１１６４６６号公報

しかし、前者において、ＮＯｘセンサは一般的に低温では正確なＮＯｘ濃度を検出できないため、低温における過早着火の防止という点で問題が残る。
また、後者において、ノッキングセンサも誤判定が起きやすい運転領域があるなどの問題があり、センサの状態、エンジンの運転状態／領域によっては過早着火の防止が十分に行えない可能性がある。

そのため、上記従来の技術では、例えばＮＯｘセンサ、ノッキングセンサがその機能を十分に発揮させることができない状況などにおいて、急加速などの過早着火が生じやすい運転状態となった場合に、過早着火が生じて、ＮＯｘ排出量や騒音（振動）の増大を招いてしまうという問題がある。
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関における過早着火をより確実に防止することを目的とする。

このため、本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、前記燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、を含んで構成され、前記燃焼状態制御手段は、前記燃焼状態検出手段の状態に応じて、前記燃焼状態検出手段の検出結果に基づいて前記燃焼状態を変化させる第１の燃焼状態制御と、前記燃焼状態検出手段の検出結果にかかわらず燃焼室内の温度又は燃焼速度を低下させるように燃焼状態を変化させる第２の燃焼状態制御と、を切り換えて実行することを特徴とする。

本発明によれば、燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段の状態に応じて燃焼状態制御を切り換える、すなわち、例えば、燃焼状態検出手段がその機能を十分に発揮できる場合（検出精度が高い場合）には、該燃焼状態検出手段の検出結果に基づいて適正な燃焼（状態）を実現する第１の燃焼状態制御を行う一方、燃焼状態がその機能を十分に発揮できない場合（検出精度が低い場合）には、該燃焼状態検出手段に検出結果にかかわらず燃焼室内の温度（末端温度等）又は燃焼速度を低下させる第２の燃焼状態制御を実行する。これにより、予混合圧縮着火燃料を行う内燃機関において、燃焼状態検出手段の状態にかかわらず（すなわち、燃焼状態検出手段がその機能を十分に発揮できない状態においても）、過早着火を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した車両の概略構成を示している。図１に示すように、この車両は、内燃機関（ディーゼルエンジン）１と発電電動機（以下単に「電動機」という）３１とを動力源として有する、ハイブリッド車両である。上記内燃機関１は、主に予混合圧縮着火燃焼（以下単に「予混合燃焼」という）を行うものであるが、燃料噴射の態様やＥＧＲ量を変化等させて、その燃焼方式を予混合燃焼（モード）から拡散燃焼(モード)へと変更することも可能である。また、電動機３１は、後述するバッテリ５１から電力の供給を受けて作動して単独で、又は内燃機関１とともに車両を駆動する（内燃機関１の駆動をアシストする）一方、発電機としても機能するものであり、所定の場合にバッテリ５１の充電も行う。

内燃機関１の吸気通路２には、吸気上流側からエアクリーナ３、吸入空気流量を計測するエアフロメータ２１、過給機（ターボチャージャ）４の吸気コンプレッサ４ａ、圧縮（過給）空気を冷却するインタークーラー５、及び吸入空気流量を調整する電制スロットル６が設けられており、これらにより内燃機関１の吸気系が構成される。
また、内燃機関１の燃料供給系としては、気筒毎の燃料噴射ノズル７、図示しない燃料タンクから供給された燃料を高圧で吐出する高圧ポンプ８、及びこの高圧ポンプ８から吐出された高圧燃料を各燃料噴射ノズル７に供給するコモンレール９が設けられている。

さらに、内燃機関１の排気通路１０には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２２、過給機４の排気タービン４ｂ、ＮＯｘ触媒１１、及びＤＰＦ１２が設けられており、また、排気の一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路１３、及びこのＥＧＲ通路１３を開閉して還流させる排気の量を調整するＥＧＲ弁１４も設けられている。これらにより内燃機関１の排気系が構成される。

内燃機関１の出力軸には自動変速機１５が連結されている。この自動変速機１５は、内燃機関１の回転を無段階に変速して伝達する無段変速機ＣＶＴ（例えば、ベルト式やトロイダル式のものがある）１５ａと、この無段変速機ＣＶＴ１５ａに内燃機関１の回転を伝達するトルク伝達要素としてのトルクコンバータ１５ｂと、を備えている。
自動変速機１５の出力軸は、電動機３１の回転軸に連結され、さらには図示しないドライブシャフトに連結されている。このドライブシャフトは、同じく図示しない作動装置等の駆動系を介して駆動輪に連結している。

制御ユニットとしては、内燃機関１を制御するエンジンコントローラ（Ｅ／Ｃ）２０、電動機３１を制御するモータコントローラ（Ｍ／Ｃ）３０、無段変速機ＣＶＴ１５ａの変速比を変速比範囲内で無段階に変化させるＣＶＴコントローラ（ＣＶＴ／Ｃ）４０、バッテリ５１を制御するバッテリコントローラ（Ｂ／Ｃ）５０があり、各コントローラは統合コントローラ（ＥＣＵ）６０によって統合的に制御される。これら各コントローラはマイクロコンピュータ及びその周辺装置から構成されており、単独で又は共同して本発明に係る各演算手段や各制御手段の機能を果たしている。

Ｅ／Ｃ２０には、ＥＣＵ６０から供給される車速Ｖ、各種センサにより検出される運転状態パラメータ（運転状態信号）、燃焼状態及びセンサの状態などが入力されており、これらの入力情報に基づいて、内燃機関１の燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ制御等を実行する。なお、各種センサとしては、上記エアフロメータ２１、上記ＮＯｘセンサ２２のほか、内燃機関１の燃焼室内の異常燃焼（燃焼状態）を検出できるノッキングセンサ２３、スロットル開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２４、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２５、アクセル開度（要求負荷）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６、機関冷却水温度を検出する水温センサ２７、ＮＯｘ触媒１１（又は排気）の温度を検出する排気温度センサ２８などがある。

Ｍ／Ｃ３０は、インバータ３２を介して電動機３１の作動状態を制御する。具体的には、Ｍ／Ｃ３０は、電動機３１による駆動力の補助が必要となる状況（アシスト出力時）においては、バッテリ５１からの直流放電電力を（インバータ３２により）交流電流に変換して電動機３１に供給すること電動機３１を作動させる一方、バッテリ５１の残容量が少ない状況（発電要求時）やエネルギを回生するとき（エネルギ回生時）においては、電動機３１の交流発電電力を（インバータ３２により）直流電流に変換してバッテリ５１に供給することでバッテリ５２の充電を行う。また、Ｍ／Ｃ３０は、これらの制御と併せて、電動機回転速度や温度などの電動機３１の作動状態を検出（又は推定）し、その結果をＥＣＵ６０に出力（供給）している。

ＣＶＴ／Ｃ４０は、ＥＣＵ６０からの運転状態信号、及び、図示しないセンサ等によって検出される無段変速機ＣＶＴ１５ａの油温、ライン圧、変速比検出圧などの情報に基づいて、走行状態に応じた所定の変速状態が得られるように変速指令値（例えば、変速制御弁を駆動するステップモータのステップ数指令値）やロックアップ指令信号を出力して、無段変速機ＣＶＴ１５ａ（すなわち、自動変速機１５）を制御する。

Ｂ／Ｃ５０は、ＥＣＵ６０からの運転状態信号、及び、図示しないセンサ等によって検出されるバッテリ５１の温度、電圧、あるいは残存容量の代表値であるＳＯＣ（バッテリ残量レベル）などのバッテリ状態を監視しながら、バッテリ５１の電力を電動機３１に供給し、又は電動機３１の発電電流によりバッテリ５１を充電する。なお、かかるバッテリ５１としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などが用いられる。

次に、以上のように構成されたハイブリッド車両における内燃機関１の燃焼状態制御について説明する。
まず、かかる制御の概要を説明する。この制御は、内燃機関１の燃焼状態を検出（推定することも含む）できる燃焼状態検出手段の「状態」に応じて内燃機関１の運転状態を変更することで、過早着火を確実に防止して適切な燃焼を実現しようとするものである（もちろん、失火の発生も防止するようにしていることは言うまでもない）。すなわち、燃焼状態検出手段の「検出結果」に基づいて過早着火を防止している従来技術は、当該燃焼状態検出手段の検出精度が十分に確保できない領域（精度が悪化する領域）では過早着火を確実に防止することができない。本制御では、主として、この従来技術がカバーすることのできない領域における過早着火を確実に防止しようとするものである。

なお、以下の説明において用いる各フローチャートは、一定周期又は内燃機関１の回転と同期したタイミングで繰り返して実行されるものである。また、各フローチャートにおいては、車両又は内燃機関１の運転状態を表すパラメータ（車速やアクセル開度ＡＰＯなど）を用いているが、これらのパラメータの検出方法や検出手段、並びに燃料噴射量や要求負荷の演算方法等については公知であるので、その説明は省略している。

また、燃焼状態検出手段としては、上記ノッキングセンサ２３が代表的なものとして挙げられるが、次に説明するように、ＮＯｘセンサ２２もこれに該当するものである。但し、燃焼状態検出手段がノッキングセンサ２３又はＮＯｘセンサ２２のいずれかを意味するものではなく、燃焼室の状態を直接又は間接に検出（推定）できるものであればよい。
予混合燃焼が適正に行われているときは、排気中のＮＯｘ濃度が所定の範囲（適正濃度）内となる。そして、検出したＮＯｘ濃度が前記所定の範囲よりも高い場合には、燃焼速度が増大して過早着火が生じ易い状態であり、その逆に検出したＮＯｘ濃度が前記所定の範囲よりも低い場合には、燃焼速度が低下して失火が生じ易い状態であることが分かっている。このため、排気中のＮＯｘ濃度を検出することによって、燃焼速度が速いか遅いか（すなわち、燃焼状態）を判断できるので、ＮＯｘセンサ２２も本発明に係る燃焼状態検出手段に当然に該当する。

図２は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る内燃機関１の制御（燃焼状態制御）のフローチャートであり、ＮＯｘセンサ２を燃焼状態検出手段として用いた場合を示している。
図２において、Ｓ１では、内燃機関１の回転速度（機関回転速度）Ｎｅ、要求負荷Ｌｔを読込む。Ｓ２では、Ｓ１で読込んだ値に基づいて、燃料噴射時期Ｔｆ、燃料噴射量Ｑｆ等を演算する。なお、ここで算出される燃料噴射時期Ｔｆ、燃料噴射量Ｑｆが機関１の運転状態に基づいて通常設定される値である。次のＳ３では、ＮＯｘセンサ２２の出力値（ＮＯｘ濃度検出値に相当し、以下単に「センサ出力」という）を読込む。そして、Ｓ４では、ＮＯｘセンサ２２の状態（又はＮＯｘセンサ２２の精度が悪化する条件か否か）を判断する。ＮＯｘセンサ２２は、低温状態において、その出力が非常に小さくなってしまう（ほとんど出力しない）ことが分かっている。言い換えると、低温状態においては、ＮＯｘ濃度に応じた出力となっておらず、当然、その検出精度も悪化することになる。そこで、本実施形態では、ＮＯｘセンサ２２（すなわち、車両）が低温状態にあるときを想定して、センサ出力と所定値Ｃｓ_ｍｉｎとを比較することによりＮＯｘセンサ２２の状態（精度が良好であるか悪化するか）を判断する。センサ出力＞所定値Ｃｓ_ｍｉｎであればＳ５（〜Ｓ９）に進み、センサ出力≦所定値Ｃｓ_ｍｉｎであればＳ１０（〜Ｓ１８）に進む。

Ｓ４において、センサ出力＞所定値Ｃｓｍｉｎであれば（ＮＯｘセンサ２２が十分に機能しており、その検出精度を確保できる状態であれば）、センサ出力（ＮＯｘ濃度検出値）に基づいて予混合圧縮着火期間である内燃機関１の燃焼状態を制御する（これが本発明に係る「第１の燃焼状態制御」に相当する。Ｓ５〜Ｓ９を参照）。
具体的には、適正な予混合燃焼を行うための（燃焼速度を適正な範囲にするための）目標ＮＯｘを機関の運転状態等に応じて演算し（Ｓ５）、センサ出力が（目標ＮＯｘ濃度＋所定値α１）相当値を上回っているときは、上記目標ＮＯｘ濃度に近づくように、ＥＧＲ量を増量補正する（Ｓ６、Ｓ７）。また、センサ出力が（目標ＮＯｘ濃度−所定値α２）相当値を下回っていれば、上記目標ＮＯｘ濃度に近づくように、ＥＧＲ量を減量補正する（Ｓ８、Ｓ９）。センサ出力が（目標ＮＯｘ濃度−α２）相当値と（目標ＮＯｘ濃度＋α１）相当値との間にある場合には、ＮＯｘ濃度（燃焼速度）が適正な範囲にあるとしてＥＧＲ量の補正は行わない。なお、ここでは、所定値として異なる値α１、α２を用いているが、同じ値（α１＝α２＝α）としてもよい。

他方、Ｓ４において、センサ出力≦所定値Ｃｓｍｉｎであれば（ＮＯｘセンサ２の精度が悪い状態と判断されれば）、内燃機関１の運転（燃焼）状態をより確実に過早着火が起こらない（失火も起こらないようにすることはもちろんである）状態へと変更する（これが本発明に係る「第２の燃焼状態制御」に相当する。Ｓ１０〜Ｓ１９を参照）。すなわち、機関回転速度Ｎｅが所定回転速度（所定値）Ｎｅｓ以下、かつ機関負荷ｔＬｅが所定負荷（所定値）ｔＬｓ以下となるように、内燃機関１を制御する（Ｓ１０）。なお、その際の内燃機関１の駆動力（つまり、補正された内燃機関１の駆動力）をｔＦｄｅとする。

次に、バッテリ５１の充電状態（以下、「バッテリ充電レベル」という）ＳＯＣを検出し（例えばバッテリ開放電圧から検出できる）、このバッテリ充電レベルＳＯＣに応じて電動機３１によるアシスト目標駆動力ｔＦｄｍａを決定する。これは、上記内燃機関１の運転状態の変更により減少した内燃機関１の駆動力を、電動機３１で補うことで運転性の悪化等を防止するためである。具体的には、そのときのバッテリ充電レベルＳＯＣに応じて、下記（１）〜（３）のようにしてアシスト目標駆動力ｔＦｄｍａを決定する。

（１）バッテリ充電レベルＳＯＣが第１所定値Ｃ１を上回っている（十分に充電されている）場合には、電動機３１によるアシストが十分可能であるので、車両としての全目標駆動力（これは、例えば車両の走行状態等から算出される）ｔＦｄａｌｌから前記補正後の（内燃機関１の）駆動力ｔＦｄｅを減算したものをアシスト目標駆動力ｔＦｄｍａ（＝ｔＦｄａｌｌ−ｔＦｄｅ）とする（Ｓ１１、Ｓ１２参照）。

（２）バッテリ充電レベルＳＯＣが上記第１所定値Ｃ１以下ではあるが、第２所定値Ｃ２（＜Ｃ１）を上回っている場合は、電動機３１によって可能となるアシスト駆動力がバッテリ充電レベルＳＯＣに応じて制限される。このため、制限された範囲内でのアシスト駆動力ｔＦｄｍａｃａｐをアシスト目標駆動力ｔＦｄｍａ（＝ｔＦｄｍａｃａｐ）とし、内燃機関１の駆動力ｔＦｄｅを（ｔＦｄａｌｌ−ｔＦｄｍａｃａｐ）とする（Ｓ１３、Ｓ１４参照）。これにより、電動機３１によって可能なアシスト駆動力ｔＦｍａｃａｐが（ｔＦｄａｌｌ−ｔＦｄｅ）よりも小さい場合には、内燃機関１の駆動力ｔＦｄｅが再度補正されることとなり、駆動力の不足（運転性の悪化）を防止できる。

（３）バッテリ充電レベルＳＯＣが第２所定値Ｃ２以下（バッテリ残容量がほとんどなく、電動機３１による駆動力のアシストができない）場合は、アシスト目標駆動力ｔＦｄｍａを０とし、内燃機関１の駆動力ｔＦｄｅを全目標駆動力ｔＦｄａｌｌとする（Ｓ１３、Ｓ１５参照）。この場合、内燃機関１のみで車両を走行させることになる。
なお、実際の前記バッテリ充電レベルＳＯＣに応じた（電動機３１の）アシスト目標駆動力ｔＦｄｍａの決定（算出）は、例えば、バッテリ充電レベルＳＯＣに基づいて図３に示すようなテーブルを検索することにより行えばよい。

そして、上記（２）又は（３）の場合は、その後Ｓ１６に進み、機関回転速度Ｎｅが前記所定回転速度Ｎｅｓ以下となっている否か、機関負荷ｔＬｅが前記所定負荷ｔＬｓ以下となっているか否かを判定する。判定の結果、機関回転速度Ｎｅ≦所定回転速度Ｎｅｓ、かつ機関負荷ｔＬｅ≦所定負荷ｔＬｓであれば予混合燃焼を行う（Ｓ１７）。
一方、機関回転速度Ｎｅ＞所定回転速度Ｎｅｓ、又は機関負荷ｔＬｅ＞所定負荷ｔＬｓのいずれかの状態にあれば、燃料噴射時期やＥＧＲ量等を補正して燃焼方式を拡散燃焼モードとする（Ｓ１８）。

図４は、上記制御（低温始動時）を行った場合の様子を模式的に示したものである。
ＮＯｘセンサ２２のセンサ素子温度が低温の場合（Ｔ１以下の場合）には（図４（ａ）参照）、ＮＯｘセンサ２２からの出力はほとんどなく、したがって、センサ出力から演算されるＮＯｘ濃度、すなわち、コントローラとして認識するＮＯｘ濃度は、ほぼ０（又は不明）となる（図４（ｂ）参照）。この場合、上記Ｓ５〜Ｓ９に示したような予混合燃焼における燃焼状態制御（すなわち、ＮＯｘセンサ２２の出力値（ＮＯｘ濃度）に基づく燃焼状態制御）を行うことができず、運転状態の急変等によって過早着火が発生してしまうおそれがある。

この点、本実施形態に係る制御（始動時制御）では、ＮＯｘセンサ２２からの出力がほとんどない場合（センサ出力が所定値Ｃｓ_ｍｉｎを下回る場合）には、可能な限り（バッテリ５１の残容量が極めて少ない場合を除き）、内燃機関１による駆動力を一定以下として運転し、電動機３１によるアシストによって車両全体としての必要駆動力を得るようにしている（Ｓ１０〜Ｓ１５、図４（ｃ）を参照）。すなわち、ＮＯｘセンサ２２が所定の条件下にあるときは、該ＮＯｘセンサ２２の出力値とは無関係に制御可能な機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷Ｌｅを所定値（Ｎｅｓ、ｔＬｓ）とするように、内燃機関１の目標駆動力を補正（機関１の燃焼状態を変更）している。これにより、ＮＯｘセンサ２２により燃焼状態を検出できない又は検出精度を維持できないような場合には、速やかにその燃焼速度の増大を抑制するように、機関１の燃焼状態が制御されることとなり（第２の燃焼状態制御が実行され）、過早着火をより確実に防止することができる。

ここで、バッテリ５１の残容量が少なく、機関回転速度Ｎｅや目標負荷ｔＬｅを十分に低下させることができない（電動機３１によってアシストできない）場合には、単に機関１の目標駆動力の変更によって燃焼状態を変更するのではなく、燃焼方式を予混合燃焼（モード）から拡散燃焼（モード）へと変更することによって過早着火を防止するようにしている（Ｓ１６、Ｓ１７）。これにより、運転性の悪化が防止される。

また、内燃機関１の排気弁（図示省略）の開時期を可変する可変動弁装置（公知の構成のものでよい）を備えているような場合には、センサ出力が所定値Ｃ_ｓｍｉｎを下回る場合（センサ素子温度が所定温度を下回る場合）に、さらに、排気弁開時期を所定量だけ進角させるようにしてもよい（図２の破線部、図４（ｄ）を参照）。このようにすれば、ＮＯｘセンサ２２がより高温の排気に晒されることになり、過早着火（及び失火）を防止しつつ、センサの昇温を早期に行うことができる（センサ出力に基づく燃焼状態制御へと早期に移行できる）。なお、排気弁開時期の進角は、始動時制御のあいだ維持するようにしてもよいし、センサ出力が所定値Ｃｓ_ｍｉｎ（以上）となるまでとしてもよい。

ところで、以上の記載からも明らかなように、「ＮＯｘセンサ２２のセンサ出力が所定値を下回る場合」という表現を、「ＮＯｘセンサ２２のセンサ素子温度（雰囲気温度）が所定温度を下回る場合」としたり、「ＮＯｘセンサ２２の（検出）精度が悪化する場合」としたりすることも可能であり、本明細書において、これらの記載は、概ね「燃焼状態検出手段がその機能を十分に果たすことをできないとき、又はその検出精度が低いとき」などを意味しているものとする。

図５は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関１の制御を示している。
この実施形態では、ノッキングセンサ２３を燃焼状態検出手段として用いている。図５において、Ｓ２１、Ｓ２２は上記第１実施形態のＳ１、Ｓ２と同様である。Ｓ２３では、ノッキングセンサ２３の出力（ノッキングセンサ信号）を読込む。Ｓ２４では、ノッキング誤判定度合い（以下、「ノッキング誤判定レベル」という）を検出する。ここで、ノッキング誤判定レベルについて簡単に説明する。ノッキング誤判定レベルは、ノッキングが発生していると誤判定する可能性の高さを示す値であり、内燃機関１の運転状態や燃焼状態等に応じて、あらかじめノッキング誤判定の発生し易さを数値化しておいたものである。例えば、燃料噴射時期がノッキング判定時期と一致してしまう場合は、燃料噴射弁の動作によって振動が発生してしまうため、ノッキング誤判定が生じ易い。このような誤判定を生じ易い状態（特定の運転状態等）では、ノッキング誤判定レベルが高い値に検出されることになる。

次のＳ２５では、検出したノッキング誤判定レベルが所定値（所定レベル）Ｃｆａｉｌｎｏｃｋよりも小さいか否かを判定する。ノッキング誤判定レベル＜Ｃｆａｉｌｎｏｃｋであれば、ノッキング誤判定の可能性が少ないとしてＳ２６に進み、ノッキング誤判定レベル≧Ｃｆａｉｌｎｏｃｋであれば、ノッキング誤判定の可能性が高いと判断してＳ２７に進む。なお、上記ノッキング誤判定レベルを検出して所定値と比較することは、ノッキング誤判定が生じ易いか否かを判定することの一例であり、ノッキング誤判定が生じ易い状態にあるか否かを判定できれば他の方法を採用してもよいことはもちろんである。

Ｓ２５においてノッキング誤判定レベル＜Ｃｆａｉｌｎｏｃｋであれば（ノッキング誤判定の可能性が少ない、すなわち、ノッキングセンサ２３の検出精度が高いと判断できる場合は）、ノッキングセンサ２３の出力に基づいて予混合圧縮着火期間である内燃機関１の燃焼状態を制御する（Ｓ２６、Ｓ２７）。すなわち、ノッキングセンサ信号が所定値（ノッキング判定用のしきい値に相当する）Ｃｎｏｃｋを上回っているか否かを判定し（Ｓ２６）、ノッキングセンサ信号＞所定値Ｃｎｏｃｋであれば、ＥＧＲ量を増量補正して適正な燃焼状態とし、ノッキングを抑制する（Ｓ２７）。なお、ノッキングセンサ信号≦所定値Ｃｎｏｃｋであれば、燃焼状態に特に問題が生じていないと判断できるので、ＥＧＲ量の補正は行わない（この場合、基本的には、そのときの運転状態に応じて設定される目標ＥＧＲ量となるようにＥＧＲ弁１４を制御することになる）。

一方、Ｓ２５においてノッキング誤判定レベル≧Ｃｆａｉｌｎｏｃｋであれば（ノッキング誤判定の可能性が高い、言い換えると、ノッキングセンサ２３の検出精度が低いと判断できる場合は）、内燃機関１の運転状態を過早着火が起こらない（もちろん、失火も起こらない）運転状態へと変更する（Ｓ２８〜Ｓ３６）。かかる制御内容は、図２のＳ１０〜Ｓ１８と同じであるので、その説明は省略する。

この実施形態によると、上記第１実施形態におけるＮＯｘセンサ２２と同様に、ノッキングセンサ２３がその機能を十分に果たすことをできないとき、又はその検出精度が低いときには、ノッキングセンサ２３の出力にかかわらず、速やかにその燃焼速度の増大を抑制するように機関１の燃焼状態が制御されることとなり、過早着火が確実に防止される。
図６〜図９は、内燃機関１の制御の他の実施形態を示している。これらは、ＮＯｘセンサ２２を用いた場合を示しているが、図９を除き、ＮＯｘセンサ２２に代えてノッキングセンサ２３を用いた場合にも適用できるものである（図２と図５との関係を参照）。

図６は、本発明の第３実施形態に係る内燃機関１の制御を示している。
図６において、Ｓ４１〜Ｓ４９は、上記第１実施形態（図２）のＳ１〜Ｓ９と同様である。ただし、センサ出力＜所定値_{Ｃｓｍｉｎ}のときの処理内容が相違している。すなわち、Ｓ４４において、センサ出力＜所定値Ｃｓ_ｍｉｎであればＳ５０に進み、そのときの運転状態に応じてＥＧＲ量を増量補正するためのＥＧＲ補正量を算出する。かかる算出は、例えば、そのときの機関回転速度Ｎｅ、目標負荷ｔＬｅに基づいて、図７に示すようなテーブルを参照することにより行う。そして、Ｓ５１において、算出したＥＧＲ補正量に基づいてＥＧＲ弁１４の開度を修正して本制御を終了する。

気筒内の混合気の燃焼速度は、酸素濃度が低いほど低下する。ＥＧＲガスは燃焼後の排気であるから、酸素濃度が低下した状態にあり、このＥＧＲガスを増加されば気筒内の酸素濃度が低下することとなる。この実施形態によると、センサ出力が所定値Ｃｓ_ｍｉｎを下回る場合には、ＥＧＲ量を増量補正するので、燃焼速度を低下させて過早着火を防止できる。

図８は、本発明の第３実施形態に係る内燃機関１の制御を示している。
図８において、Ｓ６１〜Ｓ６９は、上記第１実施形態（図２）のＳ１〜Ｓ９と同様である。ただし、センサ出力＜所定値Ｃｓ_ｍｉｎのときの処理内容が相違している。すなわち、Ｓ６４において、センサ出力＜所定値ＣｓｍｉｎであればＳ７０に進み、燃料噴射圧を低くし（低下補正し）、ＥＧＲ量を少なくする（すなわち、減少補正する）ことで拡散燃焼モードとする（予混合燃焼から切り換える）。このようにしても過早着火を防止できる。

図９は、本発明の第４実施形態に係る内燃機関１の制御を示している。
図９において、Ｓ８１〜Ｓ８９は、上記第１実施形態（図２）のＳ１〜Ｓ９と同様である。そして、Ｓ８４において、センサ出力＜所定値ＣｓｍｉｎであればＳ９０に進み、排気弁開時期を所定量だけ進角させる。このようにすると、低温状態にあるＮＯｘセンサ２２（のセンサ素子）を早期に昇温させることができるので、センサ出力に基づく燃焼状態制御（Ｓ８６〜Ｓ８９）を早期に実現できる。したがって、結果として、過早着火や失火の発生も防止できることになる。

本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御を示すフローチャートである。 バッテリ充電レベル（ＳＯＣ）とアシスト駆動力との関係を示すテーブルの一例である。 上記制御の様子（低温始動時）を模式的に示した図である。 本発明の他の実施形態に係る内燃機関の制御を示すフローチャートである。 同じく本発明の他の実施形態に係る内燃機関の制御を示すフローチャートである。 ＥＧＲ補正量（増分）を設定するマップの一例である。 同じく本発明の他の実施形態に係る内燃機関の制御を示すフローチャートである。 同じく本発明の他の実施形態に係る内燃機関の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１…内燃機関、２…吸気通路、３…エアクリーナ、４…過給機、４ａ…吸気コンプレッサ、５…インタークーラー、６…電制スロットル、７…燃料噴射ノズル、８…高圧ポンプ、９…コモンレール、１０…排気通路、１１…ＮＯｘ触媒、１２…ＤＰＦ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲ弁、１５…自動変速機、１５ａ…無段変速機（ＣＶＴ）、１５ｂ…トルクコンバータ、２０…エンジンコントローラ（Ｅ／Ｕ）、２１…エアフロメータ、２２…ＮＯｘセンサ、２３…ノッキングセンサ、２４…スロットルセンサ、２５…回転速度センサ、２６…アクセル開度センサ、２７…水温センサ、２８…排気温度センサ、３０…モータコントローラ（Ｍ／Ｃ）、３１…（発電）電動機、３２…インバータ、４０…ＣＶＴコントローラ、５０…バッテリコントローラ（Ｂ／Ｃ）、５１…バッテリ、６０…統合コントローラ（ＥＣＵ）

Claims (12)

1. 予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
   前記燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、を含んで構成され、
   前記燃焼状態制御手段は、前記燃焼状態検出手段の状態に応じて、前記燃焼状態検出手段の検出結果に基づいて前記燃焼状態を変化させる第１の燃焼状態制御と、前記燃焼状態検出手段の検出結果にかかわらず燃焼室内の温度又は燃焼速度を低下させるように燃焼状態を変化させる第２の燃焼状態制御と、を切り換えて実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の運転状態又は前記燃焼状態検出手段の検出結果に基づいて、前記燃焼状態検出手段の検出精度が悪い状態にある否かを判断する検出精度判断手段を備え、
   前記燃焼状態制御手段は、前記燃焼状態検出手段の検出精度が悪い状態にあると判断されたときに、前記第２の燃焼状態制御を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第２の燃焼状態制御は、機関回転速度が所定回転速度以下、及び機関負荷が所定負荷以下となるように、前記内燃機関を制御することを特徴とする請求項又１は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. ＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ制御手段を備え、
   前記第２の燃焼状態制御は、前記ＥＧＲ量を増量補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記ＥＧＲの増量補正分は、機関回転速度及び機関負荷に応じて設定されることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記第２の燃焼状態制御は、燃焼方式を予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へと変更することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関は、該内燃機関の駆動をアシスト可能な電動機とともにハイブリッド車両の動力源を構成するものであって、
   前記燃焼状態制御手段は、前記内燃機関及び前記電動機の駆動力を調整することにより前記第２の燃焼状態制御を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記燃焼状態制御手段は、
   前記燃焼状態検出手段の状態に応じて、前記内燃機関の目標駆動力を補正演算する機関駆動力補正手段と、
   車両の全目標駆動力及び補正演算された前記内燃機関の目標駆動力に基づいて電動機の目標駆動力を演算する電動機駆動力演算手段と、を備え、
   前記機関駆動力補正手段の演算した目標駆動力となるように前記内燃機関を制御し、前記電動機駆動力演算手段の演算した目標駆動力となるように前記電動機を制御することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態に基づいて、前記電動機の出力可能駆動力を演算する電動機出力可能駆動力演算手段と、
   演算された電動機の出力可能駆動力が、前記電動機駆動力演算手段の演算した電動機の目標駆動力よりも小さいときに、前記全目標駆動力と前記電動機の出力可能駆動力とに基づいて、前記内燃機関の駆動力を再度補正演算する第２の機関駆動力補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記燃焼状態検出手段が機関の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサであって、
    前記燃焼状態制御手段は、前記ＮＯｘセンサの出力が所定値を下回るときに、前記第２の燃焼状態制御を実行することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記燃焼状態検出手段がノッキングセンサであって、
    前記燃焼状態制御手段は、前記ノッキングセンサの誤判定が生じ易い運転領域にあるときに、前記第２の燃焼状態制御を実行することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
12. 予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関の排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、
    前記内燃機関の排気弁の開時期を変更できる排気弁開時期可変手段と、を含んで構成され、
    前記ＮＯｘセンサの出力が所定値以下のときに、前記排気弁の開時期を所定量進角させることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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